CN112305874B - 一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，该方法包括以下步骤，步骤S1：设定目标光瞳及生成光瞳；步骤S2：根据目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵计算出方均根指标值和重叠积分指标值；步骤S3：分别对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，以得到目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型；步骤S4：建立测试图形组；步骤S5：应用目标光瞳仿真模型对测试图形组做掩模优化以得到掩模优化后的测试图形；步骤S6：对掩模优化后的测试图形进行仿真，并比较目标光瞳和生成光瞳在掩模优化后的测试图形上的CD差异。本发明提供的评价方法使得用户能够直观、量化地评价生成光瞳和目标光瞳之间的差异对于光刻性能的影响。
Description
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域，特别涉及一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法。
背景技术
在现代极大规模集成电路制造工艺中，光刻工艺占据核心地位，为了保证工艺的可重复性和稳定性，必须保证同一光瞳之间的匹配和复现，比如光瞳在不同机台之间的转移，或者在光刻机照明系统中产生预先设计好的光源；由于不同机台之间硬件系统不可避免的存在差异或者硬件精度限制，光瞳在转移或者复现过程中也存在差异，而随着集成电路制造工艺中工艺节点的不断推进，集成电路制造工艺特征尺寸的不断缩小，对于光瞳的匹配程度提出越来越高的要求。
传统的方法是通过评价指标对生成光瞳与目标光瞳的差异性做出评价，现有的评价指标方均根、重叠积分都是单一数值，不容易直观和全面的的反映光瞳之间光刻性能的差异，即这种评价方法容易导致工作人员不能直观的理解生成光瞳和目标光瞳之间的差异性，不利于研究。
发明内容
为了克服目前现有的评价方法容易导致工作人员不能直观的理解生成光瞳和目标光瞳之间的差异性的问题，本发明提供一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法。
本发明为解决上述技术问题，提供的技术方案如下：本发明提供了一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，用于评价光瞳的匹配程度，该方法包括以下步骤，步骤S1：设定目标光瞳及生成光瞳；步骤S2：计算统计指标，根据目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵计算出方均根指标值和重叠积分指标值；步骤S3：分别对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，以得到目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型；步骤S4：建立测试图形组；步骤S5：应用目标光瞳仿真模型对测试图形组做掩模优化以得到掩模优化后的测试图形；步骤S6：利用目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型分别对掩模优化后的测试图形进行仿真，并比较目标光瞳和生成光瞳在掩模优化后的测试图形上的尺寸差异，即观察两者的匹配度。
优选地，在步骤S1中，目标光瞳由仿真工具生成，生成光瞳为照明模块实际生成的光瞳。
优选地，所述目标光瞳为光源掩模联合优化软件输出的理想光瞳。
优选地，在所述步骤S2中，用于计算方均根指标值的计算公式为：
，其中A为目标光瞳的光强矩阵，B为生成光瞳的光强矩阵，N为目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵的格点总数。
优选地，在所述步骤S2中，用于计算重叠积分指标值的计算公式为：
，其中各参数意义与计算方均根指标值的计算公式相同；所述重叠积分指标值介于0和1之间。
优选地，在所述步骤S3中，所述目标光瞳仿真模型及所述生成光瞳仿真模型均为纯光学模型；在所述目标光瞳仿真模型及所述生成光瞳仿真模型中，除光瞳参数外的光刻模型参数选取常见的参数。
优选地，在所述步骤S4中，所述测试图形组为包括X轴方向及Y轴方向的一维格栅周期图形，所述测试图形组由固定线宽情况下周期不断变大的一系列测试图形构成。
优选地，在所述步骤S5中，将测试图形组进行掩掩优化后进一步得到辅助曝光图形以提高测试图形进行修正的准确性。
优选地，在所述步骤S6中，通过将掩模优化后的测试图形进行仿真以得到目标光瞳及生成光瞳不同周期的尺寸差异曲线，工作人员通过观察所述尺寸差异曲线以得出目标光瞳与生成光瞳的匹配度。
优选地，所述步骤S6进一步包括以下步骤：步骤S61：设置一预设阈值用以判断目标光瞳与生成光瞳是否匹配，若生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的尺寸差异小于预设的阈值，则判断为合格，即光瞳是匹配的；若生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的尺寸差异大于预设的阈值，则判断为不合格并提示工作人员需要对照明系统进行进一步地调校。
与现有技术相比，本发明提供的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，具有以下优点：
（1）在本发明涉及的衡量光瞳之间匹配程度的评价方法中，首先计算得出目标光瞳与生成光瞳的差异RMS（即方均根）指标及Overlap Integral（即重叠积分）指标，再对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，通过应用仿真模型对建立好的测试图形组进行掩模优化以得到掩模优化后的测试图形，可以理解的是，经过仿真模型掩模优化后的测试图形精确度更高，有利于后续的计算以及光瞳匹配度的评价；进一步地，利用为目标光瞳及生成光瞳建立的仿真模型对掩模优化后的测试图形进行仿真处理，最终得到目标光瞳和生成光瞳的尺寸差异曲线，可以理解的是，研究人员通过该代表光刻性能差异的尺寸差异曲线能够对光瞳之间的匹配度拥有直观的理解，使得用户能够直观、量化地去评价生成光瞳和目标光瞳之间的差异对于光刻性能的影响，这种评价方法相比较于传统的评价办法更为方便有效，精确度也更高。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法的流程示意框图；
图2a是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之目标光瞳1的光强图；
图2b是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之目标光瞳2的光强图；
图2c是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之目标光瞳3的光强图；
图3a是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之生成光瞳1的光强图；
图3b是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之生成光瞳2的光强图；
图3c是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之生成光瞳3的光强图；
图4a是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之经过掩模优化后的测试图形；
图4b是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之一维栅格周期图形；
图5a是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之目标光瞳1和生成光瞳1的CD差异曲线图；
图5b是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之目标光瞳2和生成光瞳2的CD差异曲线图；
图5c是本发明第二实施例提供的一种具体的评价流程之目标光瞳3和生成光瞳3的CD差异曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，用于评价光瞳的匹配程度，该方法包括以下步骤，步骤S1：设定目标光瞳及生成光瞳；步骤S2：计算统计指标，根据目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵计算出方均根指标值和重叠积分指标值；步骤S3：分别对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，以得到目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型；步骤S4：建立测试图形组；步骤S5：应用目标光瞳仿真模型对测试图形组做掩模优化以得到掩模优化后的测试图形；步骤S6：利用目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型分别对掩模优化后的测试图形进行仿真，并比较目标光瞳和生成光瞳在掩模优化后的测试图形上的CD差异（即尺寸差异），即观察两者的匹配度。
具体地，在步骤S1中，目标光瞳由仿真工具生成，生成光瞳为照明模块实际生成的光瞳；仿真工具通常采用光源掩模联合优化（SMO）工具，照明模块为光刻机实际的照明系统。
具体地，所述目标光瞳为光源掩模联合优化软件输出的理想光瞳。
具体地，在所述步骤S2中，用于计算方均根指标值的计算公式为：
，其中A为目标光瞳的光强矩阵，B为生成光瞳的光强矩阵，N为目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵的格点总数。
具体地，在所述步骤S2中，用于计算重叠积分指标值的计算公式为：
，其中各参数意义与计算方均根指标值的计算公式相同；所述重叠积分指标值介于0和1之间；重叠积分指标值越接近于1表示生成光瞳越接近目标光瞳，即生成光瞳与目标光瞳的匹配度越高；如果生成光瞳和目标光瞳完全一样，则此时的重叠积分指标值为1。
具体地，在所述步骤S3中，所述目标光瞳仿真模型及所述生成光瞳仿真模型均为纯光学模型；在所述目标光瞳仿真模型及所述生成光瞳仿真模型中，除光瞳参数外的光刻模型参数可以选取常见的参数或者利用已有的模型参数。
具体地，在所述步骤S4中，所述测试图形组为包括X轴方向及Y轴方向的一维格栅周期图形，所述测试图形组由固定线宽情况下周期不断变大的一系列测试图形构成。
具体地，在所述步骤S5中，将测试图形组进行掩掩优化后进一步得到辅助曝光图形以提高测试图形的成像质量和对比度，如测试图形的成像质量较差将导致测试图形的CD差异难以准确的反映光瞳之间的差异，即难以反映目标光瞳和生成光瞳之间的差异。
具体地，在所述步骤S6中，通过将掩模优化后的测试图形进行仿真以得到目标光瞳及生成光瞳不同周期的CD差异曲线，工作人员通过观察所述CD差异曲线以得出目标光瞳与生成光瞳的匹配度。
具体地，所述步骤S6进一步包括以下步骤：步骤S61：设置一预设阈值用以判断目标光瞳与生成光瞳是否匹配，若生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的CD差异小于预设的阈值，则判断为合格，即光瞳是匹配的；若生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的CD差异大于预设的阈值，则判断为不合格并提示工作人员需要对照明系统进行进一步地调校。
具体地，在本发明涉及的衡量光瞳之间匹配程度的评价方法中，首先计算得出目标光瞳的RMS（即方均根）指标及Overlap Integral（即重叠积分）指标，再对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，通过应用仿真模型对建立好的测试图形组进行掩模优化以得到掩模优化后的测试图形，可以理解的是，经过仿真模型掩模优化后的测试图形成像质量更高，有利于后续的计算以及光瞳匹配度的评价；进一步地，利用为目标光瞳及生成光瞳建立的仿真模型对掩模优化后的测试图形进行仿真处理，最终得到目标光瞳和生成光瞳的CD差异（即CD差异）曲线，可以理解的是，研究人员通过该代表光刻性能差异的CD差异曲线能够对光瞳之间的匹配度拥有直观的理解，使得用户能够直观、量化地去评价生成光瞳和目标光瞳之间的差异对于光刻性能的影响，这种评价方法相比较于传统的评价办法更为方便有效，精确度也更高。
请结合参阅图1-图5c，本发明第二实施例提供一种具体的评价流程，该评价流程以本发明第一实施例中提供的衡量光瞳之间匹配程度的评价方法为计算方法，以将其代入到具体构建的应用场景中以进一步说明本发明内容，但并不用于限定本发明，其具体实施方法如下所示：
按照图1中所示步骤实施本实施例，本实施例采用28nm节点下的三个自由光瞳分别作为目标光瞳（目标光瞳的光强如图2a-图2c所示），这三个自由光瞳分别为目标光瞳1、目标光瞳2及目标光瞳3；目标光瞳1、目标光瞳2及目标光瞳3均为光源掩模联合优化（SMO）软件输出的理想光瞳；本实施例采用光刻机照明系统上产生的实际光瞳作为生成光瞳（如图3所示），分别为生成光瞳1、生成光瞳2及生成光瞳3。
步骤1：计算方均根(RMS)指标值及重叠积分（Overlap Integral）指标值并得到计算结果（其计算结果请参见下表）：
步骤2：分别对目标光瞳和生成光瞳建立仿真模型；
步骤3：选择测试图形组：
（1）当测试图形组为周期线条时，在28nm工艺条件下选择线条的宽度为45nm，其周期范围为90nm-900nm； 根据周期不同选择不同的步进，例如周期在90nm-140nm范围内时，此时步进2nm；当周期在140nm-200nm范围内时，则选择步进4nm；当周期在200nm-400nm范围内时，则选择步进10nm；当周期在400nm-900nm范围内时, 则选择步进100nm；
（2）上述周期线条包含X方向和Y方向，每个周期线条之间除了方向不同外，其余设置均相同；
步骤4：应用步骤2中目标光瞳的仿真模型以对步骤3中的测试图形组进行掩模优化后，得到掩模优化后的测试图形，掩掩优化后可能增加了辅助曝光图形（参见图4a）；
步骤5：应用步骤2中的仿真模型分别对步骤4产生的测试图形进行仿真，得到目标光瞳和生成光瞳的CD差异（即尺寸差异）曲线，CD差异曲线如图5a-图5c所示（该CD差异曲线的坐标系中的X轴代表不同周期，其Y轴代表CD差异）。
请结合参阅图5a-图5c，可以看出仅从RMS（即方均根）指标、Overlap Integral（即重叠积分）指标出发，不容易直观的理解生成光瞳和目标光瞳之间的差异性，而从代表光刻性能差异的CD差异曲线能够得到直观的理解；对于作为目标光瞳的目标光瞳2和目标光瞳3而言，生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的CD差异分别为0.8nm和0.4nm, 小于1nm，对于28nm工艺节点是合格的，即光瞳是匹配的；而对于目标光瞳1而言，生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的CD差异略微超过1nm, 则提示工作人员可能需要对照明系统进行进一步调校。
与现有技术相比，本发明提供的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，具有以下优点：
（1）在本发明涉及的衡量光瞳之间匹配程度的评价方法中，首先计算得出目标光瞳与生成光瞳的差异RMS（即方均根）指标及Overlap Integral（即重叠积分）指标，再对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，通过应用仿真模型对建立好的测试图形组进行掩模优化以得到掩模优化后的测试图形，可以理解的是，经过仿真模型掩模优化后的测试图形精确度更高，有利于后续的计算以及光瞳匹配度的评价；进一步地，利用为目标光瞳及生成光瞳建立的仿真模型对掩模优化后的测试图形进行仿真处理，最终得到目标光瞳和生成光瞳的CD差异（即尺寸差异）曲线，可以理解的是，研究人员通过该代表光刻性能差异的CD差异曲线能够对光瞳之间的匹配度拥有直观的理解，使得用户能够直观、量化地去评价生成光瞳和目标光瞳之间的差异对于光刻性能的影响，这种评价方法相比较于传统的评价办法更为方便有效，精确度也更高。
Claims (10)
1.一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，用于评价光瞳的匹配程度，其特征在于：该方法包括以下步骤，
步骤S1：设定目标光瞳及生成光瞳；
步骤S2：计算统计指标，根据目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵计算出方均根指标值和重叠积分指标值；
步骤S3：分别对目标光瞳及生成光瞳建立仿真模型，以得到目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型；
步骤S4：建立测试图形组；
步骤S5：应用目标光瞳仿真模型对测试图形组做掩模优化以得到掩模优化后的测试图形；
步骤S6：利用目标光瞳仿真模型及生成光瞳仿真模型分别对掩模优化后的测试图形进行仿真，并比较目标光瞳和生成光瞳在掩模优化后的测试图形上的尺寸差异，即观察两者的匹配度。
2.如权利要求1所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在步骤S1中，目标光瞳由仿真工具生成，生成光瞳为照明模块实际生成的光瞳。
3.如权利要求2所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：所述目标光瞳为光源掩模联合优化软件输出的理想光瞳。
4.如权利要求1所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在所述步骤S2中，用于计算方均根指标值的计算公式为：
，其中A为目标光瞳的光强矩阵，B为生成光瞳的光强矩阵，N为目标光瞳的光强矩阵及生成光瞳的光强矩阵的格点总数。
5.如权利要求4所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在所述步骤S2中，用于计算重叠积分指标值的计算公式为：
，其中各参数意义与计算方均根指标值的计算公式相同；
所述重叠积分指标值介于0和1之间。
6.如权利要求5所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述目标光瞳仿真模型及所述生成光瞳仿真模型均为纯光学模型；
在所述目标光瞳仿真模型及所述生成光瞳仿真模型中，除光瞳参数外的光刻模型参数选取常见的参数。
7.如权利要求1所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述测试图形组为包括X轴方向及Y轴方向的一维格栅周期图形，所述测试图形组由固定线宽情况下周期不断变大的一系列测试图形构成。
8.如权利要求1所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在所述步骤S5中，将测试图形组进行掩掩优化后进一步得到辅助曝光图形以提高测试图形的成像质量和对比度。
9.如权利要求1所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：在所述步骤S6中，通过将掩模优化后的测试图形进行仿真以得到目标光瞳及生成光瞳不同周期的尺寸差异曲线，工作人员通过观察所述尺寸差异曲线以得出目标光瞳与生成光瞳的匹配度。
10.如权利要求9所述的一种衡量光瞳之间匹配程度的评价方法，其特征在于：所述步骤S6进一步包括以下步骤：
步骤S61：设置一预设阈值用以判断目标光瞳与生成光瞳是否匹配，若生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的尺寸差异小于预设的阈值，则判断为合格，即光瞳是匹配的；
若生成光瞳与目标光瞳的在测试图形上的尺寸差异大于预设的阈值，则判断为不合格并提示工作人员需要对照明系统进行进一步地调校。
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