CN113673197A - 用于获取晶圆的目标工艺窗口的方法、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及用于获取晶圆的目标工艺窗口的方法、设备和计算机可读存储介质。用于获取晶圆的工艺窗口的方法包括：基于与晶圆的关键尺寸相关联的第一工艺参数，确定第一工艺参数范围，关键尺寸为晶圆中多个单元的关键尺寸；基于与关键尺寸和图像判定结果相关联的第二工艺参数，确定第二工艺参数范围，图像判定结果指示多个单元中的相应单元的实际图像质量；以及基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围，确定目标工艺窗口。本公开的实施例能够得到优化的工艺窗口，提升工艺窗口的可靠度。

Description

用于获取晶圆的目标工艺窗口的方法、设备和介质

技术领域

本公开的实施例主要涉及计算机领域和半导体领域，并且更具体地，涉及用于获取晶圆的工艺窗口的方法、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

在半导体制程中常以工艺窗口大小来评定可行性。工艺窗口大小决定于不同条件焦距和曝光能量下所测量的关键尺寸的数值，此数值可能受到测量位置偏移、化学颗粒物等不同影响而有所偏差。这使测量的关键尺寸错误而无法表现工艺窗口的正确情形。

偏差过大的测量数据可以是关键尺寸偏差过大的数据，或者是关键尺寸数值正确但是影像数据发生明显瑕疵的数据。目前的技术中主要通过人工方式排除偏差过大的测量数据，然后使用过滤后的数据重新计算工艺窗口。

发明内容

根据本公开的示例实施例，提供了一种用于得到优化的工艺窗口而提升工艺窗口的可靠度的方案。

根据本公开的第一方面，提供一种用于获取晶圆的目标工艺窗口的方法。该方法包括：基于与晶圆的关键尺寸相关联的第一工艺参数，确定对应于第一工艺窗口的第一工艺参数范围，关键尺寸为晶圆中的多个单元的关键尺寸；基于与关键尺寸和多个单元的图像判定结果相关联的第二工艺参数，确定对应于第二工艺窗口的第二工艺参数范围，图像判定结果指示多个单元中的相应单元的实际图像质量；以及基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围，确定目标工艺窗口。

根据本公开的第二方面，提供一种电子设备。该电子设备包括处理器以及与处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指令在被处理器执行时使设备执行动作。动作包括：基于与晶圆的多个单元的关键尺寸相关联的工艺参数，确定对应于第一工艺窗口的第一工艺参数范围；基于与关键尺寸和多个单元的图像判定结果相关联的工艺参数，确定对应于第二工艺窗口的第二工艺参数范围，图像判定结果指示多个单元中的相应单元的实际图像质量；以及基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围，确定目标工艺窗口。

在一些实施例中，动作还包括：针对多个单元中的每个单元，将单元的实际图像特征与标准图像特征进行匹配；以及基于匹配的结果，确定图像判定结果。

在一些实施例中，确定第二工艺参数范围包括：基于图像判定结果，从多个单元中确定实际图像质量高于阈值的一组单元；以及基于与一组单元的关键尺寸相对应的第二工艺参数，确定第二工艺参数范围。

在一些实施例中，确定第一工艺参数范围包括：对多个单元的关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸；以及基于与经拟合的关键尺寸相对应的第一工艺参数，确定第一工艺参数范围的边界。

在一些实施例中，确定第二工艺参数范围包括：对多个单元的关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸；以及基于与经拟合的关键尺寸和图像判定结果相对应的第二工艺参数，确定第二工艺参数范围的边界。

在一些实施例中，经拟合的关键尺寸还与以下至少一项相关联：关键尺寸一致性或目标关键尺寸。

在一些实施例中，基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围确定目标工艺窗口包括：基于第一工艺参数范围的边界，确定第一工艺参数范围对应的第一工艺窗口；基于第二工艺参数范围的边界，确定第二工艺参数范围对应的第二工艺窗口；以及基于第一工艺窗口和第二工艺窗口，确定目标工艺窗口。

在一些实施例中，基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围确定目标工艺窗口包括：基于第一工艺参数范围的边界，确定第一工艺参数范围对应的第一区域；基于第二工艺参数范围的边界，确定第二工艺参数范围对应的第二区域；以及基于第一区域和第二区域的重合区域，确定目标工艺窗口。

在一些实施例中，第一区域包括第一椭圆区域，并且第二区域包括第二椭圆区域，其中第一椭圆区域和第二椭圆区域的长轴共线。

在一些实施例中，与晶圆的多个单元的关键尺寸相关联的工艺参数包括曝光能量和焦距。

根据本公开的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现根据本公开的第一方面的方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现根据本公开的第一方面的方法。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的一些实施例的用于获取晶圆的工艺窗口系统的示意性框图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的用于获取图像判定结果的示意性框图；

图3示出了根据本公开的一些实施例的集成关键尺寸以及根据图3的图像判定结果的晶圆的示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的基于经拟合的关键尺寸相对应的工艺参数确定的第一参数范围的边界的示例图；

图5示出了根据本公开的实施例的基于经拟合的关键尺寸和图像判定结果相对应的工艺参数确定的第二参数范围及其边界的示例图；

图6示出了根据本公开的实施例基于图4和图5所确定的参数范围的边界来确定目标工艺窗口的示例图；

图7示出了根据本公开的一些实施例的用于获取晶圆的工艺窗口的示例方法的流程图；以及

图8示出了能够实施本公开的多个实施例的计算设备的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

光刻工艺窗口，也称光刻工艺容限，指的是保证掩模图形能正确复制到硅片上的曝光剂量和离焦量范围。光刻工程师要保证对掩模上所有的图形都有足够的工艺窗口。通常的做法是首先做焦距能量矩阵FEM(Focus Energy Matrix)，找出最佳曝光能量和聚焦值，并且使用FEM数据做工艺窗口分析。测量的图形包括标准手册中规定以及光刻工程师认为值得监测的图形。

如上文所简要提及的，目前的技术中主要通过人工方式排除偏差过大的测量数据。在人工排除的过程中，仅能从测量数据中排除统计上的异常值，而潜藏的问题经常包含于图像中，无法单纯从机台量测的统计资料中取得。而且，人工排除的方式仅仅能依赖操作人员的主观行为，难以使流程标准化。另外，因为在处理影像数据时数据量极大，人工处理大量数据非常困难，进一步影响处理效率和排查准确性。

根据本公开的实施例，提出了一种用于获取晶圆的工艺窗口的方案。在该方案中，基于与晶圆的多个单元的关键尺寸相关联的工艺参数，确定对应于第一工艺窗口的第一工艺参数范围。基于与关键尺寸和多个单元的图像判定结果相关联的工艺参数，确定对应于第二工艺窗口的第二工艺参数范围，图像判定结果指示多个单元中的相应单元的实际图像质量。基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围，确定目标工艺窗口。

在本公开的实施例中，可以将对通过影像方法得到的图像判定结果关联于工艺参数的确定，进而得到更能体现工艺窗口的第二工艺参数范围。在此基础上，利用关联于关键尺寸的第一工艺参数范围和所得到的第二工艺参数范围，能够得到更为优化的工艺窗口。因此，本公开的实施例能够提升工艺窗口在半导体制程中的可靠度。

以下将参照图1至图8来具体描述本公开的实施例。

示例系统和操作

图1示出了根据本公开的一些实施例的用于获取晶圆的工艺窗口系统100的示意性框图。如图1所示，用于获取晶圆的工艺窗口的系统100(也简称为“系统100”)可以包括工艺参数提供装置110，图像判定结果提供装置130，工艺参数范围确定装置150，工艺参数边界确定装置170以及目标工艺窗口确定装置190。

在一些实施例中，上述多个装置中可以被实现在同一物理设备中例如被实现在如图1所示的计算设备180中。在其他实施例中，上述多个装置中的至少一部分装置可以被实现在同一物理设备中，例如，工艺参数提供装置110，图像判定结果提供装置130，工艺参数范围确定装置150，工艺参数边界确定装置170可以被实现在同一物理设备中(例如被实现在如图1所示的计算设备180中)，而目标工艺窗口确定装置190可以被实现在另一物理设备中(例如被实现在不同于计算设备180的另一物理设备)。在一些实施例中，上述多个装置也可以分别实现在不同的物理设备中。

计算设备180可以是服务器或任何个人计算机，或能够进行有线数据通信或无线数据通信的任何其他处理器使能设备，或是以上的任意组合。计算设备180还可以是包括不能进行有线数据通信或无线数据通信的设备的其他计算设备、系统和/或体系结构，本公开对此不做限制。

继续参考图1，工艺参数提供装置110可以向工艺参数范围确定装置150提供工艺参数，以使得工艺参数范围确定装置150基于所提供的工艺参数来确定第一工艺参数范围。在一些实施例中，确定第一工艺参数范围的工艺参数可以是半导体制程工艺中的曝光能量和焦距，并且曝光能量和焦距可以与半导体晶圆中的各个单元的关键尺寸相关联。具体而言，对于每一组曝光能量和焦距参数经过光刻工艺在晶圆上形成的图案而言，其都可以得到相应的关键尺寸。随后，可以通过机器或人工的方式对于这些关键尺寸数据进行测量，以得到经测量的关键尺寸数据或关键尺寸数据所形成的组。

应当理解，工艺参数还可以是半导体制程工艺中其他任何的参数，本公开对此不做限制。还应当理解，经测量的关键数据或关键数据的组可以存储在工艺参数提供装置110的数据库中，也可以直接存储在工艺参数提供装置110中，或者存储在单独的数据库中，工艺参数提供装置110可以访问该单独的数据库，以获取关键数据或关键数据的组并提供给工艺参数范围确定装置150。

还应当理解，工艺参数提供装置110是可选的。事实上，经测量的关键数据或关键数据的组也可以直接存储在工艺参数提供装置150的数据库中，也可以直接存储在工艺参数提供装置110中，或者存储在单独的数据库中，工艺参数范围确定装置150可以访问该单独的数据库，以获取这些经测量的关键数据或关键数据的组。也就是说，任何能够使得工艺参数范围确定装置150获得经测量的关键数据或关键数据的组的方式都是可行的，本公开对此不做限制。

继续参考图1，在一些实施例中，在工艺参数范围确定装置150处，工艺参数范围确定装置150获得经测量的关键数据或关键数据的组之后，可以确定第一工艺参数范围。第一工艺参数范围可以对应于第一工艺窗口。也就是说，由工艺参数范围确定装置150确定的第一工艺参数范围，可以得到半导体晶圆的第一工艺窗口。在一些实施例中，可以经由前文所提及FEM方式得到第一工艺窗口。当然，也可以通过其他任何合适的方式来获得第一工艺窗口，本公开对此不做限制。

继续参考图1，在一些实施例中，图像判定结果提供装置130可以向工艺参数范围确定装置150提供图像判定结果131，以使得工艺参数范围确定装置150基于工艺参数和所提供的图像判定结果131来确定第二工艺参数范围。图像判定结果提供装置130可以从工艺参数提供装置110中获取工艺参数，或者也可以通过访问存储有工艺参数的服务器获取，或者是其他任何能够获取工艺参数的方式，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，图像判定结果131可以指示晶圆的多个单元的相应单元的实际图像质量。也就是说，在晶圆上实际形成的图像特征可以基于对应相应曝光能量和焦距的获得标准图像特征进行对比，以得到图像判定结果。下文将结合图2对获取图像判定结果的具体实现过程进行详细介绍。

图2示出了根据本公开的一些实施例的用于获取图像判定结果的示意性框图。根据一个实施例，如图2所示，图像结果判定装置200可以被包括在图像判定结果提供装置130中或者与图像判定结果提供装置130耦合，以对实际图像质量进行判定。具体而言，图像结果判定装置200可以包括标准图像特征模型生成模块205、实际图像质量特征提取模块245和图像判定结果输出模块280。

在一些实施例中，标准图像特征模型生成模块205在框210处获取模板图像，模板图像对应于特定曝光能量和焦距下应该生成的无瑕疵的图像。在210处获取模板图像之后，可以在框215处经由过滤步骤、在框220处经由对齐步骤对模板图像进行前期初步处理，便于对模板图像在框225处进行特征提取操作。在一个实施例中，特征提取操作可以例如通过以下项中的一项或多项进行：从SEM图像的图像灰度值中提取颜色矩；光刻胶的成像图形的轮廓提取，可以通过颜色直方图、颜色相关图、颜色矩或者颜色聚合向量来实现轮廓提取；以及光刻胶的成像图形的其他特征可以通过纹理特征来提取，例如通过粗略度获取边缘粗糙度LER的特征、通过对比度获取图像中白边white band的特征、通过规则性来提取线性排列alignment的特征；以及通过规整度提取变形distortion的特征。需要说明，上述方式仅仅是示例性的，还可以采取本领域中任意合适的图像特征技术手段或算法来实现图像特征的提取过程，例如HOG特征提取、LBP特征提取以及Haar特征提取方式等，本公开对此不做限制。

在框225处对特征提取后，因为模板图像的特征属于无瑕疵的理想数据，因此可以基于所提取的特征在框230处构建特征模型。

需要说明的是，框215和框220的操作是可选的，模板图像210也可以直接进行特征提取，只要能够有效地实现对于特征模型的建立即可。

在一些实施例中，在实际图像质量特征提取模块245中，可以在框250处获得待检测的图像，随后在框255和框260分别执行过滤和对齐操作，以便于模板图像在框265处进行特征提取操作。在框265执行特征提取之后，可以基于框230的特征模型将所提取的实际图像的特征在框270进行特征比较，并且基于比较结果来在框280处输出图像判定结果。在一个实施例中，特征比较可以基于特征向量间的距离(例如欧氏距离等)进行比较或者本领域的其他特征比较方式，本公开对此不做限制。

需要说明的是，框255和框260的操作是可选的，待检测图像250也可以直接进行特征提取，只要能够有效地实现特征提取即可。

在一些实施例中，图像判定结果可以为质量良好G、质量中等M或质量较差B等质量评级，或者是基于实际图像质量的具体分值，或者是其他任何合适的判定方式。另外，对于“质量良好G、质量中等M和质量较差B”的3个等级的质量评级仅仅是示例性的，还可以设置更多个评级标准，例如“优、良好、好、一般、差”等5个等级的评级标准等，本公开对此不做限制。

如前所述，在图1所示的图像判定结果提供装置130中，第二工艺参数范围是基于关键尺寸和多个单元的图像判定结果而确定。图4则示出了根据本公开的一些实施例的集成关键尺寸以及根据图3的图像判定结果的晶圆的示意图。

在图3所示的晶圆图300的图像判定结果示意图中，晶圆图300被分割成多个单元。每个单元分别对应于X轴的曝光能量设定点(单位为mJ/cm²)以及焦距设定点(单位为微米)。对应于能量设定和焦距，可以得到每个单元的关键尺寸。例如，在曝光能量为31.1mJ/cm²且焦距为0.005微米时，关键尺寸被测量为57.51微米。同时，在关键尺寸的基础上，还结合了对于各个单元的图像的图像判定结果131，如图3中所示的G、M和B。在上述关键尺寸被测量为57.51微米的示例中，图像判定结果为G，代表图像判定结果是为良好。

另外，在图3中还可以看出，在曝光能量为36.1mJ/cm²且焦距为0.005微米时，关键尺寸被测量为38.62，其图像质量最终被判定为B，代表图像判定结果为较差。

此外，图像判定结果提供装置130还可以判定晶圆的单元的关键尺寸的临界尺寸一致性。如本领域技术人员所熟知，在半导体蚀刻时，因为蚀刻参数(例如气体速率、偏压功率、蚀刻模式或气体比例等)在实际制程中需要调整，因此会发现从晶圆中央部分的关键尺寸和边缘部分的关键尺寸存在偏差，影响到临界尺寸的一致性。因此，临界尺寸一致性是晶圆中央部分的关键尺寸和边缘部分的关键尺寸的偏差情况的概念。

在图3所示的实施例中，例如，在关键尺寸被测量为57.51微米的单元的示例中，该单元以浅灰色示出，这可以表示其临界尺寸在临界尺寸一致性CDU中，而在关键尺寸被测量为38.62的单元的示例中，该单元以深灰色示出，其表示其临界尺寸超出临界尺寸一致性CDU。这样一来，晶圆图300完整地示出了多个单元中的相应单元的实际图像质量。

需要说明的是，图3中的图像判定方式仅仅是示例性的，本领域技术人员还可以根据实际需要采取其他的任意合适的判定方式，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，在基于图像判定结果和工艺参数确定第二工艺参数范围时，可以从晶圆的多个单元中确定实际图像质量高于阈值的一组单元，并且基于这一组单元的关键尺寸相对应的工艺参数，确定第二工艺参数范围。其中，可以对实际图像质量进行量化以得到分值，而阈值则可以根据实际所需要的图像质量分值进行设定。例如，当标准图像质量对应的分值为55，可以设定阈值为45，这样一来，目标单元在实际图像质量的分值不低于45的情况下，才可以被认为是图像质量良好。需要说明，上述方式仅仅是示例性的，其他任意合适的设定阈值的方式均是可行的，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，可以利用特征向量矩阵加权计算来得到图像综合质量的分值。在一个实施例中，如前文所述，由于在特征提取过程中需要考虑颜色矩特征、线边缘粗糙度LER特征和光刻胶特一种或多种，可以基于上述特征向量矩阵来计算图像实际质量。在这样的实施例中，可以对基于光刻胶特征向量、颜色矩特征向量和线边缘粗糙度LER特征向量赋予不同比例的权重分数，并且随后进行加权计算，以得到图像综合质量的分值。在一些实施例中，对图像质量进行量化的过程具体过程可以通过类似于峰值信噪比PSNR来计算。具体地，可以例如通过以下等式来计算：

其中，在等式(1)中，距离是特征向量间的距离，例如欧式距离等。特征向量可以例如是如前所述的光刻胶特征向量、颜色矩特征向量和线边缘粗糙度LER特征向量中的一种或多种。

需要说明，上述得到图像综合质量分数的基于特征向量矩阵和类似于峰值信噪比PSNR的方式来计算分值的方式均是示例性的，本领域技术人员还可以根据其他任意合适的方式来确定实际图像质量的分值，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，阈值也可以是等级值。具体地，阈值可以直接对应于对实际图像质量进行判定后的等级值。例如，对于图像判定结果为“质量良好G、质量中等M或质量较差B”的实施例，阈值可以设定为“高于M”，也就是说，晶圆的多个单元中所确定的实际图像质量高于阈值的一组单元仅包括“质量良好”的单元。在一些实施例中，对于实际图像质量进行判定可以基于上文所述的特征向量矩阵方式或其他任意合适的方式实现。

在其他的实施例中，阈值也可以是基于匹配度(相似度)数值。例如，可以设定阈值为不低于95％匹配度(相似度)。在这样的实施例中，如果实际图像特征与标准图像特征匹配度高于95％，则基于这样的一组图像单元来确定第二工艺参数范围。应当理解，阈值可以由技术人员根据实际需要进行设定，也可以根据整体的图像质量整体判定情况动态地设定，本公开对此不做限制。

继续参考图1。在一些实施例中，工艺参数范围确定装置150在确定第一参数范围和第二参数范围之后，可以基于第一参数范围和第二参数范围两个参数范围直接经由目标工艺窗口确定装置190得到优化的目标工艺窗口。在该实施例中，具体而言，可以基于第一参数范围和第二参数范围的比较来得到优化的目标工艺窗口。这样一来，因为第二参数范围可以更加真实地反映出图像质量水平，通过两者的比较，可以得到优化的工艺窗口，提升工艺窗口在半导体工艺的可靠度。

在一些实施例中，继续参考图1，系统100还可以优选地包括工艺参数边界确定装置170。在工艺参数边界确定装置170中，可以确定第一参数范围的边界和第二参数范围的边界。在这样的实施例中，可以基于所确定的第一参数范围的边界和第二参数范围的边界来通过目标工艺窗口确定装置190得到优化的目标工艺窗口。需要说明的是，上述示例仅仅是示意性的，确定第一参数范围的边界和第二参数范围的边界不必在单一的工艺参数边界确定装置170中实现，也可以在两个单独的装置中实现，本公开对此不做限制。

下面将结合图4详细介绍确定第一参数范围的边界的示例性实施方式。图4示出了根据本公开的实施例的基于经拟合的关键尺寸相对应的工艺参数确定的第一参数范围的边界的示例图。

在一些实施例中，如图4所示，第一参数范围边界示意图400可以包括表示焦距的X轴和表示曝光能量的Y轴。在图4中，可以对晶圆中的多个单元的关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸，并且可以基于与经拟合的关键尺寸相对应的工艺参数，确定第一工艺参数范围的边界410和边界420。也就是说，边界410和边界420内的区域包括第一参数范围。

在一些实施例中，对于关键尺寸进行拟合可以通过以下等式进行：

其中，C为常数，并且属于固定的系数列，该系数列可以根据拟合的函数曲线复杂程度进行预先确定；i和j分别对应于其在晶圆中的单元的相应坐标位置，i和j为整数，i表示晶圆中的第i行的单元，j表示晶圆中的第j列的单元，通过i行和j列的坐标位置能锁定一个单元，E＝1+1/曝光能量，并且F_k为焦距。

利用上述等式，对经测量的关键尺寸进行拟合，可以确定第一工艺参数范围的曲线边界410和曲线边界420。需要说明的是，上述拟合的方式仅是示例性的，还可以采用任何其他合适的拟合等式和技术手段，实现对测量的关键尺寸的拟合，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，在确定第一工艺参数范围的曲线边界410和曲线边界420时，经拟合的所述关键尺寸还可以与关键尺寸一致性CDU或目标关键尺寸TCD中的至少一项相关联。在一个实施例中，第一工艺参数范围的曲线边界410和曲线边界420时，还可以满足如下条件：

{边界}＝{x|x∈FittedCD，TargetCD-(TargetCD*CDU)＜x＜TargetCD+(TargetCD*CDU)} (3)

其中x为第一参数范围的边界的取值，FittedCD为经拟合的关键尺寸，TargetCD(TCD)为目标关键尺寸，CDU为关键尺寸一致性。

可以看出，在等式(3)中，第一工艺参数范围的边界需要包含于经拟合的关键尺寸FittedCD中，并且同时满足目标关键尺寸TCD和临界尺寸一致性CDU的上述计算条件。通过上述条件的限定，可以准确地得到第一参数集合的边界。

应当理解，上述关于目标关键尺寸TCD和临界尺寸一致性CDU的条件仅仅是示例性的，还可以设置任何与目标关键尺寸TCD和临界尺寸一致性CDU有关的其他条件来确定第一工艺参数范围的边界410和边界420，本公开对此不做限制。

图5则示出了根据本公开的实施例的基于经拟合的关键尺寸和图像判定结果相对应的工艺参数确定的第二参数范围及其边界的示例图。在一些实施例中，如图5所示，第二参数范围边界示意图500可以包括表示焦距的X轴和表示曝光能量的Y轴。在图5中，可以对晶圆中的多个单元的关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸，并且基于与经拟合的关键尺寸和图像判定结果相对应的工艺参数，确定第二工艺参数范围的边界510和520。

在该实施例中，对晶圆中的多个单元的关键尺寸进行拟合可以采取与图4中所示的对关键尺寸进行拟合的方式一致的拟合方式。也就是说，图5计算第二参数范围边界的方式可以采取等式(2)同样的拟合方式。另外，应当理解，图5中的拟合过程并非必须执行的，其可以直接使用图4中拟合后的结果，这可以减少运算量，减轻系统100的计算压力。还应当理解，也可以采用其他任何合适不同于等式(2)的拟合方式，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，在确定第二工艺参数范围的边界510和520时，还可以满足如下条件：

{边界}＝{x|x∈FittedCD，“质量良好”的图像判定结果&TargetCD-(TargetCD*CDU)＜x＜TargetCD+(TargetCD*CDU)}} (4)

其中，x为第二参数范围的边界的取值，FittedCD为经拟合的关键尺寸，TargetCD(TCD)为目标关键尺寸，CDU为关键尺寸一致性。

可以看出，和等式(3)相比，等式(4)中还结合了对于“质量良好”的图像判定结果。如前所述，图像判定结果来自于拟合关键尺寸前的实际图像质量。因此，在等式(4)确定第二工艺参数范围的边界510和520时，不仅考虑了第二工艺参数范围的边界需要包含于经拟合的关键尺寸FittedCD以及目标关键尺寸TCD和临界尺寸一致性CDU的上述计算条件，还需要结合图像判定结果为“质量良好”的条件。通过上述条件的限定，第二工艺参数范围的边界510和520可以更加精确，更能反映实际工艺窗口的情况。在该实施例中，参见等式(4)，第二参数范围的边界的取值x的确定需要满足三个条件，即x要包含于经拟合的关键尺寸FittedCD，并且需要同时满足图像判定结果为“质量良好”的条件以及目标关键尺寸TCD和临界尺寸一致性CDU的计算条件。因为上述三个条件需要同时满足，因此本公开对于三个条件的数学计算的优先级不做限定，这是因为在三个条件同时满足的情况下，不论是基于何种优先级，其得到的计算结果均是一致的，本领域技术人员可以根据具体的算法和实际的应用场景对计算顺序进行相应的调整。

需要说明的是，等式(4)采用了结合图像判定质量为“质量良好”的条件，然而，在其他制程的工艺中，也可以排除性地考虑“质量中等”或“质量较差”的条件，只要能够实现精准地绘制第二工艺参数范围的边界即可，本公开对此不做限定。

图5还示出了图4中的第一工艺参数的边界的曲线410和420。通过比较可以看出，第二工艺参数的边界的曲线510和520与第一工艺参数的边界的曲线410和420存在部分重叠的区域，而对于结合了图像判定质量条件的第二工艺参数的边界的曲线510和520来说，其范围变得不规则，而且范围更小。这样，就更精确地体现出了实际工艺窗口的情况。

在工艺参数边界确定装置170确定了第一工艺参数范围的边界和第二工艺参数范围的边界之后，可以在目标工艺窗口确定装置190中基于第一工艺参数范围的边界，确定第一工艺参数范围内限定第一工艺窗口的第一区域，并且可以基于第二工艺参数范围的边界，确定第二工艺参数范围内限定第二工艺窗口的第二区域，以及第一区域和第二区域的重合区域，确定优化的目标工艺窗口。

图6示出了根据本公开的实施例基于图4和图5所确定的第一参数范围和第二参数范围的边界来确定目标工艺窗口的示例图。在一些实施例中，如图6所示，目标工艺窗口示意图600可以包括表示焦距的X轴和表示曝光能量的Y轴。其中已经示出了如图4所示的第一工艺参数范围的边界410和420、以及如图5所示的第二工艺参数范围的边界510和520。

在一些实施例中，可以基于如下方式确定第一工艺窗口的第一区域630和第二工艺参数范围内限定第二工艺窗口的第二区域610。需要说明的是，第一工艺窗口的第一区域630可以是图4所确定的第一工艺参数范围边界410和420中面积最大的工艺窗口，第二工艺窗口的第二区域610可以是图5所确定的第二工艺参数范围的边界510和520中最大的工艺窗口。

需要说明的是，图6中所示的第一区域630和第二区域610可以是椭圆形区域，或者也可以是其他任意合适形状的区域，如长方形区域，本公开对此不做限制。

下面将以下示例性方式来确定为椭圆形区域的第一区域630和第二区域610的确定过程。在一些实施例中，如图6所示，可以通过第一区域630和第二区域610确定椭圆的中心关键尺寸，并且以该中心关键尺寸作为椭圆的中心点。在一些实施例中，中心关键尺寸可以是最接近目标关键尺寸TCD的经拟合的关键尺寸FittedCD。对应于图6，第一区域630的椭圆中心点可以是第一点635，相应地，第二区域610的椭圆中心点可以是第二点615。

在这样的实施例中，在第一区域630和第二区域610中心点被确定之后，可以通过以下等式确定椭圆形的第一区域630和椭圆形区域的第二区域610的长轴和短轴：

第一椭圆区域长轴＝第一参数范围的边界最大焦距-第一参数范围的边界最小焦距 (5)

通过等式(5)可以看出，第一区域630的长轴可以通过第一参数范围的边界410和420的最大焦距与最小焦距之差得到。

通过等式(6)可以看出，第一区域630的短轴可以通过第一参数范围的边界410和420的最大曝光能量与最小曝光能量之差与标准曝光能量的比值得到。也就是说，第一区域630的短轴对应于曝光宽容度。在图6所示的示例中，标准曝光能量大约为31.1mJ/cm²。

如本领域所熟知，曝光宽容是指光学曝光系统可以形成符合设计版图要求的曝光能量范围。通常使用曝光结果检测的关键尺寸值的变化量在+/-10％范围内的曝光能量选择范围来定义。即如果抗蚀剂在偏离最佳的曝光剂量的情况下，曝光图形的线宽变化比较小的，说明该抗蚀剂有较大的曝光宽容度。通常曝光宽容度越大，显影宽容度也越大。

在得到第一区域630的椭圆形的中心点、以及长轴和短轴之后，就可以绘制出第一区域630。类似地，可以通过以下等式确定椭圆形的第二区域610的长轴和短轴。

第二椭圆区域长轴＝第二参数范围的边界最大焦距-第二参数范围的边界最小焦距 (7)

通过等式(7)可以看出，第二区域610的长轴可以通过第二参数范围的边界510和520的最大焦距与最小焦距之差得到。

通过等式(8)可以看出，第二区域610的短轴可以通过第二参数范围的边界510和520的最大曝光能量与最小曝光能量之差与标准曝光能量的比值得到。在图6所示的示例中，标准曝光能量大约为31.1mJ/cm²。

在该实施例中，在得到第二区域610的椭圆形的中心点、以及长轴和短轴之后，就可以绘制出第二区域610。进一步地，可以基于第一区域630和第二区域610的重合区域，确定目标工艺窗口。

可以看出，在上述确定第一区域630和第二区域610时，第一区域630的椭圆和第二区域610的椭圆的长轴可以是共线的。通过这样的布置，可以得到最为优化并且最大的目标工艺窗口。应当理解，还可以采用不同的技术手段来确定第一区域630和第二区域610的重合区域，本公开对此不做限制。

示例方法

图7示出了根据本公开的一些实施例的用于获取晶圆的工艺窗口的示例方法的流程图。例如，方法700可以由如图1所示的系统100的至少一部分(例如，工艺参数提供装置110，图像判定结果提供装置130，工艺参数范围确定装置150，工艺参数边界确定装置170以及目标工艺窗口确定装置190)来执行。以下结合图1来描述方法700。应当理解，方法700还可以包括未示出的附加框和/或可以省略所示出的某些框。本公开的范围在此方面不受限制。

在框710，基于与晶圆的关键尺寸相关联的工艺参数，确定第一工艺参数范围，关键尺寸为晶圆中多个单元的关键尺寸。例如，工艺参数提供装置110可以向工艺参数范围确定装置150提供工艺参数，以使得工艺参数范围确定装置150基于所提供的工艺参数来确定第一工艺参数范围。

在一些实施例中，确定第一工艺参数范围的工艺参数可以是半导体制程工艺中的曝光能量和焦距，并且曝光能量和焦距可以与半导体芯片晶圆中的各个单元的关键尺寸相关联。具体而言，对于每一组曝光能量和焦距参数经过光刻工艺在晶圆上形成的图案而言，其都可以得到相应的关键尺寸。随后，可以通过机器或人工的方式对于这些关键尺寸数据进行测量，以得到经测量的关键尺寸数据或关键尺寸数据所形成的组。

应当理解，工艺参数还可以是半导体制程工艺中其他任何的参数，本公开对此不做限制。还应当理解，经测量的关键数据或关键数据的组可以存储在工艺参数提供装置110的数据库中，也可以直接存储在工艺参数提供装置110中，或者存储在单独的数据库中，工艺参数提供装置110可以访问该单独的数据库，以获取关键数据或关键数据的组并提供给工艺参数范围确定装置150。

还应当理解，工艺参数提供装置110是可选的。事实上，经测量的关键数据或关键数据的组也可以直接存储在工艺参数提供装置150的数据库中，也可以直接存储在工艺参数提供装置110中，或者存储在单独的数据库中，工艺参数范围确定装置150可以访问该单独的数据库，以获取这些经测量的关键数据或关键数据的组。也就是说，任何能够使得工艺参数范围确定装置150获得经测量的关键数据或关键数据的组的方式都是可行的，本公开对此不做限制。

继续参考图1，在一些实施例中，在工艺参数范围确定装置150处，工艺参数范围确定装置150获得经测量的关键数据或关键数据的组之后，可以确定第一工艺参数范围。第一工艺参数范围可以对应于第一工艺窗口。也就说，基于由工艺参数范围确定装置150确定的第一工艺参数范围，可以得到半导体晶圆的第一工艺窗口。在一些实施例中，可以经由前文所提及FEM方式得到第一工艺窗口。当然，也可以通过其他任何合适的方式来获得第一工艺窗口，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，确定第一工艺参数范围包括：对多个单元的关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸；并且基于与经拟合的关键尺寸相对应的工艺参数，确定第一工艺参数范围的边界。

在框720，基于与关键尺寸和图像判定结果相关联的工艺参数，确定第二工艺参数范围，图像判定结果指示多个单元中的相应单元的实际图像质量。

在一些实施例中，图像判定结果提供装置130可以向工艺参数范围确定装置150提供图像判定结果，以使得工艺参数范围确定装置150基于工艺参数和所提供的图像判定结果来确定第二工艺参数范围。图像判定结果提供装置130可以从工艺参数提供装置110中获取工艺参数，或者也可以通过访问存储有工艺参数的服务器获取，或者是其他任何能够获取工艺参数的方式，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，图像判定结果可以指示晶圆的多个单元的相应单元的实际图像质量。也就是说，在晶圆上实际形成的图像特征可以基于对应相应曝光能量和焦距的获得标准图像特征进行对比，以得到图像判定结果。

在一些实施例中，可以针对多个单元中的每个单元，将单元的实际图像特征与标准图像特征进行匹配，并且基于匹配的结果，确定图像判定结果。

在一些实施例中，确定第二工艺参数范围可以包括：基于图像判定结果，从多个单元中确定实际图像质量高于阈值的一组单元；以及基于与一组单元的关键尺寸相对应的工艺参数，确定第二工艺参数范围。

在框730，可以基于第一工艺参数范围和第二工艺参数范围，确定目标工艺窗口。在一些实施例中，为了确定目标工艺窗口，可以基于第一工艺参数范围的边界，确定第一工艺参数范围内限定第一工艺窗口的第一区域；基于第二工艺参数范围的边界，确定第一工艺参数范围内限定第二工艺窗口的第二区域；以及基于第一区域和第二区域的重合区域，确定目标工艺窗口。

示例设备

图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备800的示意性框图。例如，如图1所示的系统100中的一个或多个装置可以由设备800来实施。如图所示，设备800包括中央处理单元(CPU)801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的计算机程序指令或者从存储单元808加载到随机访问存储器(RAM)803中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还可存储设备800操作所需的各种程序和数据。CPU 801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。

设备800中的多个部件连接至I/O接口805，包括：输入单元806，例如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元801执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法700。例如，在一些实施例中，方法700可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元808。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 802和/或通信单元809而被载入和/或安装到设备800上。当计算机程序加载到RAM 803并由CPU 801执行时，可以执行上文描述的方法700的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU 801可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法700。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (13)

1.一种用于获取晶圆的目标工艺窗口的方法，包括：

基于与晶圆的关键尺寸相关联的第一工艺参数，确定第一工艺参数范围，所述关键尺寸包括所述晶圆中的多个单元的关键尺寸；

基于与所述关键尺寸和图像判定结果相关联的第二工艺参数，确定第二工艺参数范围，所述图像判定结果指示所述多个单元中的相应单元的实际图像质量；以及

基于所述第一工艺参数范围和所述第二工艺参数范围，确定所述目标工艺窗口。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

针对所述多个单元中的每个单元，将所述单元的实际图像特征与标准图像特征进行匹配；以及

基于匹配的结果，确定所述图像判定结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二工艺参数范围包括：

基于所述图像判定结果，从所述多个单元中确定实际图像质量高于阈值的一组单元；以及

基于与所述一组单元的关键尺寸相对应的所述第二工艺参数，确定所述第二工艺参数范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一工艺参数范围包括：

对所述多个单元的所述关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸；以及

基于与经拟合的关键尺寸相对应的所述第一工艺参数，确定所述第一工艺参数范围的边界。

5.根据权利要求4所述的方法，其中确定第二工艺参数范围包括：

对所述多个单元的所述关键尺寸进行拟合，以得到经拟合的关键尺寸；以及

基于与经拟合的关键尺寸和所述图像判定结果相对应的所述第二工艺参数，确定所述第二工艺参数范围的边界。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中经拟合的所述关键尺寸还与以下至少一项相关联：关键尺寸一致性或目标关键尺寸。

7.根据权利要求1中任一项所述的方法，其中基于所述第一工艺参数范围和所述第二工艺参数范围确定所述目标工艺窗口包括：

基于所述第一工艺参数范围的边界，确定所述第一工艺参数范围对应的第一工艺窗口；

基于所述第二工艺参数范围的边界，确定所述第二工艺参数范围对应的第二工艺窗口；以及

基于所述第一工艺窗口和所述第二工艺窗口，确定所述目标工艺窗口。

8.根据权利要求1-5或7中任一项所述的方法，其中基于所述第一工艺参数范围和所述第二工艺参数范围确定所述目标工艺窗口包括：

基于所述第一工艺参数范围的边界，确定所述第一工艺参数范围对应的第一区域；

基于所述第二工艺参数范围的边界，确定所述第二工艺参数范围内对应的第二区域；以及

基于所述第一区域和所述第二区域的重合区域，确定所述目标工艺窗口。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一区域包括第一椭圆区域，并且所述第二区域包括第二椭圆区域，其中所述第一椭圆区域和所述第二椭圆区域的长轴共线。

10.根据权利要求1所述的方法，其中与所述晶圆的多个单元的关键尺寸相关联的工艺参数包括曝光能量和焦距。

11.一种电子设备，包括：

处理器；以及

与所述处理器耦合的存储器，所述存储器具有存储于其中的指令，所述指令在被处理器执行时使所述设备执行动作，所述动作包括：

基于与晶圆的关键尺寸相关联的第一工艺参数，确定第一工艺参数范围，所述关键尺寸包括所述晶圆中多个单元的关键尺寸；

基于与所述关键尺寸和图像判定结果相关联的第二工艺参数，确定第二工艺参数范围，所述图像判定结果指示所述多个单元中的相应单元的实际图像质量；以及

基于所述第一工艺参数范围和所述第二工艺参数范围，确定所述目标工艺窗口。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的获取半导体晶圆的方法。

13.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

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