光强阈值的获取方法以及辅助图形显影情况的检测方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域,特别涉及一种光强阈值的获取方法以及辅助图形显影情况的检测方法。
背景技术
在半导体设计的版图中,密集(dense)图形与稀疏(ISO)图形的光刻工艺窗口(Process Window)一般是不一致的,因而,适用于版图中的密集图形的曝光条件不一定适用于稀疏图形的曝光。因此,对于同时包含密集图形和稀疏图形的复杂版图而言,共同工艺窗口(Common Window)一般比较小,而辅助图形(Scatting Bar)的增加能够解决工艺窗口较小的技术难题。
插入辅助图形,是指在主图形周围放置辅助图形条,来提升主图形在光刻过程中的品质。插入辅助图形的好处主要有以下两点:一是可以改善轮廓线宽,改善光强对比,减小边放置误差(Edge Placement Error);二是能很好的提高焦深,从而改善光刻工艺窗口。
但是,不合理的辅助图形(例如,位置或者宽度不合理)会使其在光刻的过程中被曝光显现出来,从而影响整体版图的设计。因此,选取合适的方法检测辅助图形是否被显影出来是十分必要。
目前主要通过具有OPC模型的检测工具进行辅助图形显影情况的检测,由于辅助图形的关键尺寸(CD)较小,无法直接测量到,所述OPC模型的阈值是根据其他图形(例如主图形)的关键尺寸推算得到的,因此,所述检测工具对辅助图形显影情况检测的准确性非常低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光强阈值的获取方法以及辅助图形显影情况的检测方法,以提升对辅助图形显影情况检测的准确性。
为了实现上述目的以及其他相关目的,本发明提供一种光强阈值的获取方法,包括:
在测试光罩上设置测试图形组,所述测试图形组包括至少两个测试图形,每个所述测试图形包括主图形以及设置在所述主图形周围的辅助图形,且同一测试图形组中的测试图形内的主图形宽度逐渐增大或者减小;
利用所述测试光罩进行晶圆的光刻,并检测每个所述测试图形在晶圆上的显影情况;
筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形;
对筛选出的所述辅助图形被显影的所述测试图形和所述辅助图形未被显影的所述测试图形进行模拟,以获取两个所述测试图形内的所述辅助图形处的最大光强值;以及,
将所述辅助图形未被显影的所述测试图形内的所述辅助图形处的最大光强值设置为光强阈值。
可选的,在所述的光强阈值的获取方法中,对筛选出的所述辅助图形未被显影的所述测试图形和所述辅助图形被显影的所述测试图形进行模拟,以获取两个所述测试图形的光强分布图,并从所述光强分布图中获取两个所述测试图形内的辅助图形处的最大光强值。
可选的,在所述的光强阈值的获取方法中,所述最大光强值随所述主图形的宽度的增加而增大。
可选的,在所述的光强阈值的获取方法中,通过关键尺寸扫描电子显微镜检测每个所述测试图形在晶圆上的显影情况。
可选的,在所述的光强阈值的获取方法中,每个所述测试图形包括至少两个主图形,且每个所述测试图形内的主图形之间的间距相等。
可选的,在所述的光强阈值的获取方法中,所述主图形的宽度小于1μm。
为了实现上述目的以及其他相关目的,本发明还提供了一种辅助图形显影情况的检测方法,包括:
提供一待检测图形,所述待检测图形包括主图形和设置在所述主图形周围的辅助图形;
将OPC模型添加到检测工具中,所述OPC模型的阈值为上述所述的光强阈值;
采用所述检测工具对所述待检测图形内的辅助图形显影情况进行检测。
可选的,在所述的辅助图形显影情况的检测方法中,采用所述检测工具对所述待检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测的过程包括:
采用检测工具中的OPC模型对所述待检测图形进行模拟,得到所述待检测图形的光强分布图;
通过所述光强分布图得到所述待检测图形内的辅助图形处的最大光强值;
根据所述待检测图形内的辅助图形处的最大光强值与所述OPC模型的阈值比较结果,判断所述待检测图形内的辅助图形是否被显影。
可选的,在所述的辅助图形显影情况的检测方法中,所述待检测图形内的辅助图形处的最大光强值超过所述OPC模型的阈值,则判定所述待检测图形内的辅助图形被显影;反之,则判定所述待检测图形内的辅助图形未被显影。
可选的,在所述的辅助图形显影情况的检测方法中,所述检测工具包括光刻规则检查工具。
本发明提供的光强阈值的获取方法包括:首先在在测试光罩上设置包括至少两个测试图形的测试图形组,且所述测试图形组中的测试图形内的主图形宽度逐渐增大或者减小;然后利用所述测试光罩进行晶圆的光刻,筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形;最后,对筛选出的所述辅助图形被显影的所述测试图形和所述辅助图形未被显影的所述测试图形进行模拟,以获取两个所述测试图形内的所述辅助图形处的最大光强值,并将所述辅助图形未被显影的所述测试图形内的所述辅助图形处的最大光强值设置为光强阈值。本发明还将上述光强阈值设置为OPC模型的阈值,即直接由辅助图形处的最大光强值得到OPC模型的阈值,能够提升对辅助图形显影情况检测的准确性。
附图说明
图1是一种检测工具检测出的辅助图形未被显影的光强分布图;
图2是一种检测工具检测出的辅助图形被显影的光强分布图;
图3是本发明一实施例的光强阈值的获取方法流程图;
图4是本发明一实施例的测试图形的结构示意图;
图5是本发明一实施例的测试图形组的结构示意图;
图6是图5中光刻后的晶圆上对应第四测试图形位置的扫描电镜图;
图7是图5中光刻后的晶圆上对应第五测试图形位置的扫描电镜图;
图8和图9是相邻两个测试图形的辅助图形均未被显影的光强分布图;
图10和图11是相邻两个测试图形的辅助图形均被显影的光强分布图;
图12和图13是辅助图形被显影的测试图形以及与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形的光强分布图;
图1-2中,
101-主测试图形,102-辅助测试图形;
图3-13中
201-主图形,202-辅助图形;
211-第一测试图形,212-第二测试图形,213-第三测试图形,214-第四测试图形,215-第五测试图形,216-第六测试图形,217-第七测试图形,218-第八测试图形,220-光刻后的晶圆,2201-纹路。
具体实施方式
目前主要通过具有OPC模型的检测工具进行辅助图形是否被显影的检测,所述检测工具为光刻规则检查(Lithography Rule Check,LRC)工具,其可以利用OPC模型将测试图形中的不足之处检查出来。参阅图1和图2,通过具有OPC模型的检测工具对测试图形进行检测,所述测试图形包括主测试图形101和设置在主测试图形101两侧的辅助测试图形102,其中所述主测试图形101作为主图形,所述辅助测试图形102作为辅助图形。当检测到辅助测试图形102处的光强超过阈值Y1时(参阅图2),则判定所述辅助测试图形102在光刻的过程中会被显影出来;当所述辅助测试图形102处的光强未超过所述阈值Y1时(参阅图1),则判定所述辅助测试图形102在光刻的过程中不会被显影出来。图1和图2中的L1为辅助测试图形未被显影出来的测试图形的光强分布图,L2为辅助测试图形被显影出来的测试图形的光强分布图,图1和图2中的横坐标是指测试图形中各图形所在位置,纵坐标是指光强值,能从所述光强分布图中直接得出主测试图形101的光强分布情况和辅助测试图形102的光强分布情况。由于辅助测试图形102的CD值过小,现有的测量方法无法测量到,所述OPC模型的阈值Y1是根据其他图形(例如主测试图形101)的CD值得到的。因此,所述检测工具对辅助测试图形102显影情况检测的准确性非常低。
为了提升对辅助图形显影情况检测的准确性,本发明实施例提供了一种光强阈值的获取方法。具体的参阅图3,图3为本发明一实施例的光强阈值的获取方法的流程图。所述光强阈值的获取方法包括:
步骤一:在测试光罩上设置测试图形组,所述测试图形组包括至少两个测试图形,每个所述测试图形包括主图形以及设置在所述主图形周围的辅助图形,且同一测试图形组中的至少两个测试图形内的主图形宽度逐渐增大或者减小;
步骤二:利用所述测试光罩进行晶圆的光刻,并检测每个所述测试图形在晶圆上的显影情况;
步骤三:筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形;
步骤四:对筛选出的所述辅助图形被显影的所述测试图形和所述辅助图形未被显影的所述测试图形进行模拟,以获取两个所述测试图形内的所述辅助图形处的最大光强值;
步骤五:将所述辅助图形未被显影的所述测试图形内的所述辅助图形处的最大光强值设置为光强阈值。
以下结合附图4-13和具体实施例对本发明实施例提出的光强阈值的获取方法以及辅助图形显影情况的检测方法作进一步详细说明。根据下面说明书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在步骤一中,在测试光罩上设置测试图形组,每个所述测试图形组包括的测试图形的数目至少为两个。参阅图4,每个所述测试图形包括主图形201以及设置在所述主图形周围的辅助图形202。每个所述测试图形包括至少一个主图形201,优选的,所述测试图形包括至少两个主图形201,所述测试图形内的主图形201之间的间距S相等,更优选的,所有测试图形内的主图形201之间的间距S相等。所述测试图形内的主图形201的宽度W小于1μm,所述辅助图形宽度小于主图形的宽度。
同一所述测试图形组中,测试图形内的主图形201的宽度W逐渐增大或者减小。不同测试图形内的主图形的数目可以相同,也可以不同。例如,图5中示出了测试图形组中包括8个测试图形,分别为第一测试图形211、第二测试图形212、第三测试图形213、第四测试图形214、第五测试图形215、第六测试图形216、第七测试图形217以及第八测试图形218,且从测试光罩一端开始测试图形内的主图形201的宽度逐渐增加,即,第一测试图形211内的主图形的宽度至第八测试图形218内的主图形的宽度逐渐增大。可以理解的是,具体实施时,测试图形组中的测试图形数量不限于8个,也可以包括7个以下或9个以上的测试图形。
在步骤二中,利用所述测试光罩进行晶圆的光刻,并检测每个所述测试图形在晶圆上的显影情况。利用已建好的对应的光刻工艺条件,利用所述测试光罩进行晶圆的光刻,将所述测试光罩上的测试图形转移到晶圆上。通过扫描电子显微镜等一些常规的技术手段,查看测试图形在晶圆上的显影情况,例如通过关键尺寸扫描电子显微镜 (CriticalDimension Electronic Microscope ,CDSEM)检测宽度W逐渐增大或者逐渐减小的测试图形在晶圆上的显影情况。
在步骤三中,筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形。即筛选出第x测试图形和与其相邻的第x+1测试图形,x为正整数,且所述第x测试图形的辅助图形未被显影出来,所述第x+1测试图形的辅助图形被显影出来,或者所述第x测试图形的辅助图形被显影出来,所述第x+1测试图形的辅助图形未被显影出来。测试图形内主图形的宽度W越大,辅助图形越容易被显影出来。例如,图5中,第四测试图形214的辅助图形未被显影出来,第五测试图形215为辅助图形被显影出来。参阅图6,其为光刻后的晶圆220上对应第四测试图形位置的扫描电镜图,可以发现,图6中晶圆上第四测试图形内的辅助图形所对应的区域是均匀的,因此,辅助图形并未在晶圆上显影出来。图7为光刻后的晶圆220上对应第五测试图形位置的扫描电镜图,而图7中晶圆上第五测试图形内辅助图形所对应的区域形成有白色的纹路2201,其表示辅助图形被显影出来。
在步骤四中,对筛选出的辅助图形未被显影的测试图形进行模拟,获取该测试图形内的辅助图形处的最大光强值。利用对应的光刻工艺条件下的传统OPC模型对筛选出的辅助图形未被显影的测试图形进行模拟仿真,得到该测试图形的光强分布图,并从所述光强分布图中得到辅助图形处的最大光强值。在对筛选出的辅助图形未被显影的测试图形进行模拟的同时,还可以对筛选出的辅助图形被显影的测试图形进行模拟,并获取辅助图形处的最大光强值,以进一步确认所述辅助图形未被显影的测试图形的光强是否比辅助图形被显影的测试图形的低,当然,也可以对测试组中其他测试图形进行模拟,以获取更多测试图形内辅助图形处的最大光强,进一步验证所述光强阈值的获取方法的准确性,即在基于晶圆数据结果的情况下提升了阈值标准的准确性。
由于辅助图形的CD值过小,无法测量出来,所以利用传统OPC模型对测试图形进行模拟仿真中,采用的传统OPC模型的阈值是根据其他图形(例如主图形)的特征尺寸得到的。
所述传统OPC模型的建立过程如下:
首先,设计测试图形,并根据所述测试图形制作测试掩膜版;
然后,采用所述测试掩膜版对晶圆进行光刻,在晶圆上形成实际图形,并获得所述实际图形的晶圆数据;
然后,根据所述晶圆数据建立传统OPC模型;
然后,对测试图形进行传统OPC处理,获取模拟数据;
最后,对传统OPC模型进行验证;验证通过,则输出传统OPC模型;验证不通过,则根据晶圆数据重新建立传统OPC模型。
其中,采用所述测试掩膜版对晶圆进行光刻,在晶圆上形成实际图形,并获得所述实际图形的晶圆数据的具体过程如下:首先,在所述晶圆上形成掩膜层(例如是光刻胶层);然后,利用所述测试掩模板执行光刻工艺,以形成图案化的掩膜层;接着,利用所述图案化的掩膜层作为蚀刻掩膜来蚀刻晶圆,以在晶圆上形成所述实际图案;最后,去除图案化的掩膜层并获取所述实际图形的晶圆数据。例如,可以通过关键尺寸测量用扫描电子显微镜(CDSEM)获取所述实际图形的晶圆数据。
本发明除了根据晶圆数据建立传统OPC模型之外,还可以通过仿真软件模拟所述测试图形获得所述测试图形的仿真数据,并根据所述晶圆数据和仿真数据建立传统OPC模型。所述仿真软件例如为proteus软件,通过 proteus软件可以根据所述测试图形快速获得所述测试图形上所有图形结构的仿真数据。所述仿真数据的获取将光学近似效应(OPE)所造成的图形失真考虑进去,通过软件模拟OPE造成的图形失真,使获得仿真数据与转移在所述晶圆上的测试图形(实际图形)上的晶圆数据尽可能相近。在本发明其他实施例中也可以直接根据仿真数据建立传统OPC模型。本领域普通技术人员根据上述介绍可以知晓如何通过仿真软件模拟测试图形获得测试图形的仿真数据,在此不再赘述。
在晶圆上形成实际图形并获得所述实际图形的晶圆数据的步骤和通过仿真软件模拟所述测试图形获得所述测试图形的仿真数据的步骤可以同时进行,也可以分先后进行,具体先后顺序不作限定。将所述仿真数据和所述晶圆数据进行拟合,采用拟合后的仿真数据建立传统OPC模型。所述仿真数据和所述晶圆数据进行拟合的过程例如是包括如下步骤:首先,对部分所述实际图形的晶圆数据和与部分所述实际图形相对应的测试图形的仿真数据进行比较,获得数据偏差;以及,基于所述数据偏差修正所述测试图形的仿真数据。
所述模拟数据例如测试图形的关键尺寸,即将通过传统OPC模型模拟出的关键尺寸与晶圆的实际图形的关键尺寸进行比较,若差值未超过限定值,则验证通过,输出传统OPC模型;否则,验证不通过,返回到根据所述晶圆数据建立传统OPC模型的步骤,进行传统OPC模型的重新建立。
在步骤五中,将所述辅助图形未被显影的测试图形内的辅助图形处的最大光强值设置为光强阈值。
本发明还提供了一种辅助图形显影情况的检测方法,包括:
提供一待检测图形,所述待检测图形包括主图形和设置在所述主图形周围的辅助图形;
将OPC模型添加到检测工具中,所述OPC模型的阈值为上述实施例中获得的所述光强阈值;以及,
采用所述检测工具对所述待检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测。
所述检测工具优选为光刻规则检查(Lithography Rule Check,LRC)工具。用于所述光刻规则检查的设备的种类和型号繁多,例如新思科技的SIVL平台,在此不做赘述。
所述光刻规则检查可以利用OPC模型将测试图形中的不足之处检查出来,例如,辅助图形在晶圆上被显影出来。
光刻规则检查中输入待测试图形和所述OPC模型,所述OPC模型的阈值为所述光强阈值,并用所述OPC模型去模拟待测试图形,得到所述待检测图形的强度分布图。可以通过所述强度分布图得到所述辅助图形处的最大光强值,并根据所述辅助图形处的最大光强值与所述OPC模型的阈值比较结果,检测所述待检测图形的辅助图形是否出现显影。所述光刻规则检查还可以设置有分析系统,可以对最终的数据进行过滤、排序、查询以及生成报表的功能,使用者在检查完后,很快就能了解错误的类型和分布。例如,当所述辅助图形处的最大光强值超过所述阈值,则所述辅助图形出现显影,该测试图形会被标记出来,并存入所述光刻规则检查的数据库中,最终会呈现出辅助图形被显影的结果;当所述辅助图形处的最大光强值未超过所述阈值,则所述辅助图形未被显影,所述光刻规则检查最终会呈现出辅助图形未被显影的结果。
光刻规则检查步骤的嵌入,能够在当前的制程条件下使最终的晶圆结果吻合设计者的要求。布局中没有被设计规则检查出来的潜在问题就能在掩膜版生产之前找出来,得到及时解决。因此,在工艺变化导致辅助图形对光刻的负面影响,通过光刻规则检查可以避免辅助图形显影出的现象发生。
在测试图形组中,两个相邻的测试图形内的辅助图形处的最大光强值与OPC阈值的关系存在三种情况,即采用光强阈值作为OPC模型的阈值适用于以下三种情况;
情况一:参阅图8和图9,是相邻两个测试图形的辅助图形均未被显影的光强分布图,例如第X测试图形与第X+1测试图形的辅助图形均未被显影,X为正整数,L3表示第X测试图形的光强分布图,L4表示第X+1测试图形的光强分布图,从图8和图9中可以发现,相邻两个测试图形的辅助图形处的光强均未超过OPC模型的阈值Y2。
情况二:参阅图10和图11,是相邻两个测试图形的辅助图形均被显影的光强分布图,相邻两个测试图形的辅助图形处的光强均超过OPC模型的阈值Y2。
情况三:参阅图12和图13,是辅助图形未被显影的测试图形以及相邻的辅助图形被显影的测试图形光强分布图,可以发现辅助图形被显影的测试图形在辅助图形处的光强超过OPC模型的阈值Y2,辅助图形均未被显影的测试图形在辅助图形处的光强未超过OPC模型的阈值Y2。
本实施例中的OPC模型与传统OPC模型的区别在于OPC模型的阈值不同。传统OPC模型的阈值是通过测试图形的关键尺寸得到的,而辅助图形图形的关键尺寸过小,无法测量,因此所述测试图形的关键尺寸是其他图形的关键尺寸,例如主图形的关键尺寸,因此,该OPC模型用于对辅助图形被显影的检测的准确性非常低。而本实施例中的OPC模型的阈值设置为光强阈值,由于光强阈值是采用辅助图形将要在晶圆上显影出来时所对应的辅助图形处的最大光强值,其并不受辅助图形关键尺寸的限制。因此,采用光强阈值进行辅助图形显影的检测会更准确些。本实施例中的OPC模型可以在传统OPC模型的基础上直接更换阈值的方法得到。
综上可见,本发明提供的光强阈值的获取方法,包括:首先在在测试光罩上设置包括至少两个测试图形的测试图形组,且所述测试图形组中的测试图形内的主图形宽度逐渐增大或者减小;然后利用所述测试光罩进行晶圆的光刻,筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形;最后,对筛选出的所述辅助图形未被显影的测试图形进行模拟,获取该测试图形内的辅助图形处的最大光强值,并将所述测试图形内的辅助图形处的最大光强值设置为光强阈值。本发明还将上述光强阈值设置为OPC模型的阈值,即直接由辅助图形处的最大光强值得到OPC模型的阈值,能够提升对辅助图形显影情况检测的准确性。
此外,需要说明的是,除非特别说明或者指出,否则说明书中的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等,而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
而且还应该理解的是,本发明并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材料、制造技术、用法和应用,它们可以变化。还应该理解的是,此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例,而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是,此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。因此,例如,对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,而不是逻辑“异或” 的定义,除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解,除非上下文明确表示相反意思。