CN1200319C - 使用空气影像仿真器来评估掩模影像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种评估晶圆架构制成过程的方法，此方法包括真实掩模图案轮廓的提取，以及使用真实掩模图案以获得一种仿真晶圆架构(350′)的光刻制程的仿真。该真实掩模图案轮廓的提取可以包括，例如，将使用一种扫描式电子显微镜(SEM)(105)的真实掩模(107)成像。藉由仿真光刻制程，使用过去用于制造真实掩模图案的理想掩模图案设计，而可以同样地获得第二仿真晶圆架构(350″)。因此，可以藉由比较这两种仿真晶圆架构，而来评估掩模图案效应对所有晶圆邻近效应的相对贡献。于是可以使用这种信息，以产生光学邻近更正(OPC)掩模设计，该设计补偿了掩模图案误差，并且给予良好的晶圆性能。

Description

使用空气影像仿真器来评估掩模影像的方法

技术领域

本发明涉及半导体晶圆制造的领域，尤其涉及半导体晶圆制造方法的评估与仿真的领域。

背景技术

首先参考图1a，集成电路是形成于一般由硅制成的半导体晶圆10上。晶圆10大体上是圆形，并且其直径典型地大致从15到20公分。将每一个晶圆10划分成各自的电路晶粒15，该晶粒15包含集成电路。因为一个单独的集成电路晶粒15常常不超过1平方公分，所以就可以在一个单独晶圆10上形成许多的集成电路晶粒15。在已经将晶圆10加工，在其表面上形成许多集成电路晶粒后，把晶圆10沿着划线20切割，以分开集成电路晶粒，用于后续的封装与使用。

该晶粒的架构(晶圆架构)是由晶圆制造过程21所形成，这一般地概示于图1b里。在步骤22，是以获得希望的晶圆架构的根本目标而来制造一种掩模或光掩模设计(mask or reticle design)。将该设计使用于步骤23里一个掩模或光掩模的制造。最后，在步骤24，使用一种光刻制程(lithographic process)来制造晶圆，譬如使用一种光光刻制程来把掩模或光掩模的图案转印到晶圆上。一般而言，光刻适用于种种媒介之间图案转印的方法。该基本光刻系统由光源、包含转印到晶圆之图案的掩模、一个透镜的组合、以及用于把晶圆上存在的图案与掩模上图案相调准的机构所组成。(使用于此的术语“掩模”与“光掩模”是意欲包含了掩模与光网(reticles)这两者。)

参考图1c，在制造过程的一个中间阶段期间内，晶圆10显示出包括一层覆盖于晶圆10的薄膜25，以及淀积于薄膜25上的光阻30。把光阻30曝露于光或来自适当波长的光源32的幅射，经过掩模34，而造成光阻聚合物的分子结构里的变更，以使得图案由掩模转印到光阻30。对分子结构的变更容许一个光阻显像剂溶解并移除于曝露面积里的光阻，系假定使用了一种正光阻。

参考图1d，一旦在晶圆上的光阻30显像了，就会发生一个或更多个蚀刻步骤，这些步骤主要是把希望的图案转印到晶圆10上。例如，为了蚀刻淀积于光阻30与晶圆10之间的薄膜25，就把一种湿的或干的蚀刻剂施加于绘有图案的光阻30上。藉由通过形成于光阻曝露与显像的步骤里的光阻的开口35，蚀刻剂与在底部的薄膜层相接触。于是，蚀刻剂有助于蚀刻掉相对于光阻上开口薄膜层的区域，藉此有效地把光阻上的图案转印至图1e所示的薄膜层。在接续的步骤里，移除光阻，并施加其它的蚀刻剂于绘有图案的薄膜层上，以类似的方法把图案转印至晶圆或其它的涂层上。

如同半导体工业里的功能需求持续地增加，形成于晶圆上的图案的组件密度也持续地增加。相应地，直线宽度、线空间、与接触孔洞(例如介层(vias))的尺寸均已经明显地减少，以致于形成于半导体晶圆上的特征的临界尺寸(临界尺寸)的控制已经变得越来越困难。为了维持制造过程的完整性，在一种可容忍范围内的维持临界尺寸的变化是非常重要的。为了这个原因，已经发展出种种的方法以根据一种选出的品质因子(FOM)而来测量临界尺寸的变化。

品质因子相当于一个标准，藉由该标准来分析形成于晶圆上的架构，以决定如此的架构是如何地类似于所希望的架构。以这种分析的结果为基础，可以做出在掩模设计、掩模制造方法、与/或光刻制程的变更，以补偿所测出的临界尺寸变化，藉此提供更多的最佳芯片设计。例如，可以在透镜与/或掩模图案产生变化，以证明所测量的临界尺寸变化。

今日所利用的最普遍品质因子的其中之一是一种架构的线宽度的测量。例如，参考图2，显示出了一种架构50的影像。使用一种装置，譬如扫描式电子显微镜(SEM)，而获得架构50的影像，该扫描式电子显微镜已知提供形成于晶圆上架构的高分辨率影像。架构50的端点之间大约一半的选定的位置来测量出架构50的一种线性宽度LW1，其做为一种评估架构50的临界尺寸变化的基础。然后把测量出的直线宽度LW1与存储于内存的一种理想直线宽度相比较，以决定出临界尺寸变化。不幸地，然而，如图2里所看见的，架构50的直线宽度可以从一个位置变化到另外一个位置。例如，于某些位置上，架构50的直线宽度较窄，而在其它的位置则较宽。相应地，藉由测量在一个选定的，使用扫描式电子显微镜影像位置的一种架构的直线宽度而只获得一限定量，有关临界尺寸变化的全部范围的信息，而这种临界尺寸变化可以于光刻制程里发生。

用于决定一种架构的线性宽度的另外一种方法是以电线宽度测量(ELM)技术而出名。根据电线宽度测量，在一已知量的电流的施加期间，测出了形成于晶圆的架构的电阻。藉由比较使用电线宽度测量而测量出的一种架构的电阻与最佳形成架构的一种令人希望的电阻，来制造出直线宽度变化的一种估计。不幸地，当由电线宽度测量技术的执行程序所提供的信息，在监视临界尺寸变化上为有用的时候，这样的信息同样地无法提供发生于每一个架构临界尺寸变化的准确特性的完整且正确的理解。种种其它临界尺寸的变化计算技术也同样地出名。然而，将令人认知到的是，根据以用做临界尺寸分析而选出的品质因子，该分析的一种结果可能提供不完全且/或变化的过程。

相应地，对本技术里，用于快速且轻易地分析发生于半导体晶圆上所形成的架构的临界尺寸变化的全部范围的一个方法与装置产生了强大的需求。

再者，众所皆知地，在掩模或光掩模上的图案，相较于由设计者所产生的设计，总是有些降低品质。例如，某种掩模产生方法，譬如雷射图案产生器的使用，倾向于以圆形的角落来制造掩模。于是，由设计者所制造的复杂的，鲜明地界定出的掩模形状，例如，具有包含光学接近校正(OPC)的特征，可以不用在掩模设计里正确地再制造。这建议出，具有光学接近校正的掩模设计需要专业化的掩模生产方法，譬如高电压电子束图案的产生。然而，这种专业化方法的使用可能使成本增加，因此于评估一种掩模产生方法上，评估因为掩模形成而产生的设计的降低品质的合成晶圆架构上的影响则是令人所希望的。

发明内容

一种分析晶圆制造过程的方法，该方法包括：将至少一部份的掩模(107)成像，该掩模(107)将使用于晶圆架构形成制程；仿真使用数据的光刻制程，该数据由部份掩模的成像而接收或得到，藉此获得仿真的晶圆架构(350′)；以及，通过将仿真的晶圆架构与一个结果晶圆架构比较来评估掩模的该部份，其中所述结果晶圆架构是一个形成在实际晶圆上的理想目标层。

一种评估晶圆架构形成过程的方法，包括真实掩模图案轮廓的提取，与使用真实掩模图案的光刻制程的仿真，以获得一种仿真的晶圆架构。真实掩模图案轮廓的提取可能包括，例如，让使用一种扫描式电子显微镜(SEM)的真实掩模成像。藉由仿真使用用来制造真实掩模图案的理想掩模图案设计的光刻制程，而可以同样地获得一个第二仿真晶圆架构。于是，可以藉由让两个仿真晶圆架构彼此比较，或相关于譬如晶圆上涂层令人希望的、理想的目标涂层架构的水准来比较，而评估掩模图案效应对总晶圆接近效应的相对贡献。可以使用这种信息，以产生光学接近修正(OPC)掩模设计，该设计补偿了掩模图案误差以及给予了较佳的晶圆功能。可以让仿真晶圆架构彼此覆盖，以供临界尺寸变化的一种直接比较与完全分析用。来自不同晶圆涂层的仿真架构可以同样地彼此覆盖。

为了从真实掩模图案的轮廓得到一种仿真晶圆架构，可以把真实掩模图案的影像数据转换成适合用于执行光刻制程的仿真的一种计算机程序或其它规则系统的一种格式。例如，可以把一种影像分析程序施加到影像数据，以检测出影像数据里架构的边缘，并且把影像数据转换成适合仿真程序的数据。同样地，可以把掩模设计数据转换成适合用于执行光刻制程的仿真的一种计算机程序或其它规则系统的一种格式。

用于仿真光刻制程的一种典型计算机程序，是用于执行一种空间影像仿真(aerial image simulation)或转换的一种程序。例如，可以在设计数据上形成一种空间转换，以考量预期的临界尺寸变化，该变化是由透镜像差所引起。可以根据已知的，在光刻转换过程里，用于预期透镜像差效应的仿真包装来执行空间转换。

可以把仿真晶圆架构成数据负载于使用来观察数据的一个设计观察者里。该仿真晶圆架构可以自动地调准及彼此覆盖，以藉此提供仿真晶圆架构之间的一种直接比较。相应地，以一种有效率的方式，操纵员可以视觉上地比较准确的临界尺寸变化，这变化已经发生于形成在晶圆上的架构的所有点。

除了视觉上的比较，将种种的选单选择提供给操纵员，而根据该选单选择来评估仿真晶圆架构。例如，该选单选择可以为品质因子的间的选择而准备，根据该品质因子，可以自动地分析与计算临界尺寸变化。再者，选单选择可以准备最大临界尺寸变化的位置的决定，覆盖影像的人工再调准一种或两种影像的放大等等。藉此提供操纵员一种方便且易于了解的工具，以这种工具来完全地分析形成于晶圆上架构的临界尺寸变化。

根据本发明的一个论点，一种分析晶圆制造过程的方法包括以下步骤，使用于晶圆架构形成过程的至少一部份掩模的成影，使用由部份掩模的成影所接收或获得的数据的光刻制程的仿真，藉此获得一种仿真晶圆架构。

为了以上与相关目的的完成，本发明包括下文里所完全描述及于申请专利范围里所特别指出的特征。以下说明及附图详细陈述了本发明的特定说明的实施例。这些实施例表示出，然而，但是一些种种不同的方法，本发明的准则可以这些方法来使用。当连同附图来考虑的时候，从以下对本发明的详细描述，本发明的其它目的，优点与新特征将变得显而易见。

附图说明

于附图里：

图1a是具有电路晶粒形成于其上的已有技术半导体晶圆的等视轴图；

图1b是一个晶圆结构形成方法的流程图；

图1c是一个部份截面图，显示一层薄膜覆盖于其上的已有技术半导体晶圆，该晶圆依次地由一层光阻所覆盖；

图1d是显示图1b的光阻涂层显影之后的部份截面；

图1e是显示蚀刻着图1c的薄膜涂层之后的部份截面；

图2是计算着形成于半导体晶圆上一种结构的临界尺寸的已有技术方法的例子；

图3是根据本发明的图案分析与仿真系统的整体视图；

图4是根据本发明，与一种成像装置有关的硬件组件的方块图；

图5是根据本发明，与一种仿真器有关的硬件组件的方块图；

图6是根据本发明，与一种视察站有关的硬件组件的方块图；

图7是显示由成像装置所获得的影像数据，从适合成像装置的第一格式转换成适合仿真器的第二格式的图形；

图8描画出借着仿真器而产生的影像数据的一种变换，以仿真晶圆配置，并藉此制造第一仿真晶圆结构；

图9描画出视察站的监视器，其中，第一与第二仿真晶圆结构以一种交叠方式而显示；

图10描画出一种参照系统，而当第一与第二仿真晶圆结构显示于监视器时，它们可以藉由该参照系统而彼此对齐；

图11描画出可用于分析有关仿真晶圆结构的临界尺寸变化的种种选单选择；以及

图12是根据本发明而描画完成临界尺寸分析的步骤的流程图。

具体实施方式

请参照图3，描画出根据本发明实施例的仿真系统100与图案分析的整体视图。系统100包括用于使许多架构或特征109(一种“图案”)形成于其上的掩模107成像的成像装置105、视察站110、光刻制程仿真器115，以及服务器120。一个譬如局域网络的网络连接125与成像装置105、视察站110、以及/或者仿真器115相耦接，以使得数据于其间通信。服务器120以一种传统的方式使横越于网络连接125的数据通信变得容易。然而，可认知到成像装置105、视察站110，以及/或者仿真器115可不经由网络连接125而连接。在如此的例子里，资料可以经由磁盘130，无线界面等，而于成像装置105、视察站110、以及/或者仿真器115之间传送。

以下，将更详细地来说明，本发明的设置是为了覆盖1)第一仿真晶圆结构，仿真由利用掩模107的光刻制程，利用成像数据的仿真，或者由形成于掩模107上的图案109而获得的信息，如同用于仿真器115的一种输入而引起的晶圆架构，以及2)第二仿真晶圆结构，仿真由光刻制程所引起的晶圆架构，其中仿真利用掩模设计数据做为用于仿真器115的输入。为了利用影像数据或信息作为用于仿真器115的输入，而可将影像数据或信息转换成适合于一种用来观察设计数据的设计观察器上观看的一种格式。例如，应用一种图案认知程序而可将影像数据转换，该程序用于检测出影像数据里架构的边缘，并且制造出适合由仿真器115使用的一种图形或其它数据文件。藉由覆盖两个仿真晶圆结构，可以由一个操纵员来观察并分析仿真晶圆架构的临界尺寸(CD)变化的一种完全比较。再者，可以将选单驱动选择提供给该操纵员，以根据一个选出的品质因子(FOM)来诉诸自动临界尺寸变化计算。以这种方式，该操纵员有一个方便、且简易使用系统的设备，以用于分析发生于半导体晶圆上的临界尺寸变化的全部范围。

可以将理想晶圆架构的进一步设计数据覆盖于仿真晶圆架构的其中一个或两个之上，并且促使在理想晶圆架构与一个或二个仿真晶圆架构之间的临界尺寸变化的完全比较。

现在，参考图4，显示出成像装置105的方块图。成像装置105可以是一种扫描式电子显微镜(SEM)，譬如由旧金山，加州KLA-Tencor所制，做为商业用途的扫描式电子显微镜。成像装置105包括处理器200，用于实行于此所描述的操作。例如，处理器可以是一个先进微装置公司(AMD)的Athlon处理器，一个英特尔Pentium III处理器，或其它合适的处理器。将内存205耦接到处理器200。如以下更详尽地描述，除了标准操作码与其它数据之外，内存205可以存储于一个影像分析程序，该程序用来把由成像装置105获得的影像数据转换成适合由仿真器115使用的一种格式。同样地，显示出一种磁盘驱动器208，以将其耦接到处理器200，并且以一种传统的方式，用于取回与储存来自/前往磁盘130的信息(图3)。将令人认知到的，可以替代地使用其它适合的成像装置，例如原子力显微镜(AFM)或光学显微镜。

一个光学显微镜210与一个电子显微镜215同样地耦接到处理器200。光学显微镜210供给使用者观察光学显微镜210视野内的一部份掩模107的放大影像的一种选择。电子显微镜215则供给使用者使用传统扫描式电子显微镜成像技术而制造的掩模107的一种影像。

将使用者输入220与监视器225各自耦接到处理器200，并且供给一个使用者存取与控制，用于观察由成像装置105获得的影像数据。于本实施例里，使用者输入220是一个键盘，然而，显示装置225是一个SVGA彩色监视器。当然，可以使用种种其它的使用者输入220与监视器225，包括例如一种接触式银幕显示。网络输入/输出230同样地显示出与处理器200相连接，并且提供成像装置105到网络连接125的一种传统方式的双向耦接。

现在参考图5，方块图描绘出与仿真器115有关的硬件组件。该仿真器115包含用于完成与执行种种在此描述的功能的处理器235。该处理器235可以是，例如一个先进微装置(AMD)公司的Athlon处理器，一个英特尔Pentium III处理器，或其它合适的处理器。将内存238耦接到处理器235。该内存238用为存储设计文件、来自成像装置105的数据、用于执行功能的软件，譬如在此描述的晶圆制造仿真、与其它操作软件与数据。同样地将一个磁盘驱动器240显示出耦接到处理器235，并且用作以传统方式，来取出与储存于磁盘130的信息(图3)。

同样地将使用者输入242与监视器244耦接到处理器235。使用者输入242与监视器244可以相似于那些在别处所描述，于此有关于系统100的其它组件。耦接到处理器235的网络输入/输出(I/O)连接器246具有仿真器115与网络连接125之间的界面。

现在转向图6，说明与视察站110有关的硬件组件的方块图。视察站110包括完成与执行种种在此描述的功能的处理器250。处理器250可以是，例如一个先进微装置公司(AMD)的Athlon处理器，一个英特尔Pentium III处理器，或者是其它合适的处理器。将内存255耦接到处理器250。内存255用作存储CAD绘图文件257、设计观察者软件259与其它操作软件与数据。一个磁盘驱动器260同样地显示为耦接到处理器250，并且用作以传统方法来取出与储存于磁盘130的信息(图3)。

继续参照图6，同样地将一个使用者输入265与监视器270耦接到视察站110的处理器250。于本实施例里，使用者输入265包括键盘与计算机鼠标的结合。然而，应了解到亦可使用其它传统的使用者输入装置。监视器270较佳地是一种SVGA监视器，其显示银幕尺寸为480×640像素，虽然可以同样地使用其它的监视器。耦接到处理器250的一个网络输入/输出(I/O)连结器275设有视察站110与网络连结125之间的界面。

如以上简述，以及以下更详尽地描述，成像装置105产生功用，以获得影像或有关掩模图案的其它数据。仿真器115使用影像或其它数据作为输入，以建立第一仿真晶圆架构。仿真器115亦可以使用设计资料作为输入以建立仿真的晶圆架构，例如本质地以一种理想的掩模图案来仿真晶圆制造。监视站110允许一种或更多种仿真，理想的、以及/或者真实晶圆架构的显示，以及与其它或与某些参考，譬如一个理想晶圆架构的比较。例如，可以比较晶圆架构的临界尺寸或其它度量(例如，公共的重叠区域)。

将令人认知地是，以上所描述的成像装置105、视察站110与仿真器115的配置仅是做为范例，而各种的改变将是可能的。例如，可以把成像装置105与仿真器115的一些或所有功能结合于一个单一装置里。如此的单一装置，例如，可以获得成像与仿真晶圆装配的方法，藉由一个处理器或其它工具的使用。同样地，可以把仿真器115与视察站110的一些或全部操作结合于单一装置里。例如，可以把视察站110的处理器250程序化，不然将其架构成施行晶圆制造方法的仿真。

将进一步令人认知地为，可以替代地使用多重装置，以取代任何单一成像装置105、视察站110、与仿真器115。例如，可以藉由与使用设计数据为一种输入的晶圆制造仿真所不同的一种装置与/或方法来完成把影像数据用为输入的晶圆制造仿真。

现在转向图7来描述一种方法，可以将由掩模107所获得的影像数据300转换成适合由仿真器115使用的格式。由成像装置105所获得的影像数据300包括了种种形成于掩模107上的架构的一种表示法。在图7里，影像数据300显示出仅仅包括作为说明用途的两种架构305、310。因为其传统性，于成像装置105的监视器225上的架构305、310的显示，供给使用者架构305、310的视觉表现，其以灰阶对比的变化程度来表示。有关影像数据300每一部份的真实灰阶颜色则取决于电子数，而于扫描式电子显微镜扫描期间，该电子数由架构来反射。因此，如图7所显示的，每一种架构305、310显示出包括种种的区域，这些区域则由于对扫描式电子显微镜扫描变改的响应，而彼此有所区别。特别地，架构305、310包括顶部表面320、顶部表面边缘325、向下斜坡区域330、外在边缘335、与底部表面340。将由成像装置105所获得的影像数据300储存于成像装置的内存205里，并且可将其以一种传统的式样显示于监视器225之上(图4)。然而，为了把影像数据300用作用于晶圆制造方法的仿真的输入，则该影像数据会转换成适合在仿真器115使用的格式。

更特别地，为了把影像数据300转换成适合仿真器115的格式，则可以把影像分析规则系统施加于影像数据300。可以将影像分析规则系统存储于成像器件105的内存205里；然而，将令人认知地是，可以替代地将影像分析规则系统存储并施加到在其它位置的影像数据300。如图7所显示，影像分析规则系统用来检测出种种影像数据300的边缘，并且把影像数据转换成变换的影像数据350(于下文，称之为变换数据350)。例如，于本实施例里，把影像分析规则系统架构成可检测出每一个架构305、310之外部边缘，以获得变换架构352与354。然而，应了解到，可以更替地架构影像分析规则系统，以根据手边的应用而检测出顶部表面边缘325与/或者其它特征。该影像分析规则系统可以同样地使该影像成为二进制，该影像包含变换架构，并设有一种表示，该表示是，于轮廓里的区域应该是清楚，不透光，或相位漂移的。再者，将令人认知地为，当一种掩模的成像具有铬黄与石英这两种区域的时候，则可以把影像分析规则系统架构成把石英区域显示为一种半透明颜色的覆盖(例如一种红色覆盖)，以致于在这些区域之间，使用者可以轻易地区别。可以合适地排列该二进制影像。适合用于本发明的影像分析规则系统包括了以前从Massachusetts，Amherst的Amerinex可得到的Aphelion影像分析软。

一旦经过转换，变换数据350会储存于一种文件格式里，该格式兼容仿真器115。例如，储存变换影像数据的文件格式包括″.GIF″，″.jpg″，″.bmp″，″.bit″，″.gif″，GDS，Mebes，等等的型态文件。储存变换数据350的格式可能，或不可能与设计数据所使用的格式相同，只要两种格式适合偕同仿真器115的使用。随着这样的转换，将变换数据350传送到仿真器115。如以上所讨论地，可以经由网络连接125，经由磁盘130或借着其它传统工具而传送该变换数据350。将令人认知到地为，当本实施例描画出于成像装置105的影像数据300的变换时，于种种其它位置上，包括在仿真器115上，将影像数据305转换则是可能的。

将令人认知地为，可以将影像数据300转换成适合由设计观察者显示的一种格式，例如可以将来自画图文件257的影像数据与设计数据覆盖于监视器270之上，并且同时于其上来观察。这提供一种方便且简单的方式，用于分析发生于沿着每一个架构的任何点上的临界尺寸变化。

仿真器115进一步地转换着变换数据350，以仿真由晶圆制造方法，譬如一种光刻制程所制造的晶圆架构。例如，可以于变换数据350上完成空间转换，以考量所预期的变化，该变化是由透镜像差所引起。事先地，将有关利用变换数据350的方法的空间转换变更，以说明所预期的临界尺寸变化，该变化是由已知的透镜像差或其它因素所引起。该预期的临界尺寸变化可经由已知的仿真程序譬如固态-C而获得的，并由德国，慕尼黑的西格玛-C所制造，并且因此为了简洁，省略了有关该方式的进一步细节，而这样的临界尺寸变化是以该方式而获得的。将令人认知地为，由于光刻制程所产生的预期临界尺寸变化是取决于该方法的细节，例如光阻的型态，用以曝露光阻的光的波长，光强度与曝露时间，与所利用光学的数值孔径。

如图8里所示，在变换的掩模数据350上执行一种空间变换的时候，会获得一种第一的仿真晶圆架构350′，其中由于透镜像差所预期产生的临界尺寸变化，例如，会如所示来说明。例如，仿真的架构组件352′与354′已经如由仿真程序所决定地来预期临界尺寸变化。

使用空间影像仿真结果，可以将光刻制程的进一步仿真完成。例如，使用着各种的仿真模型，可以仿真在光阻涂层里的制程。

将令人认知地为，光阻107影像到仿真晶圆架构的转换可以由其它机构来获得，而该架构则由更替地利用掩模的晶圆制造(光刻)制程所预期。如此其它机构的例子是Virtual Stepper System公司软件，其可从加州，圣荷西的数值技术公司而得到，以及空间影像测量系统(AIMS)，其可由Carl Zeiss公司而得到。

Virtual Stepper System以一种光学显微镜或类似物来接收掩模的影像，以直接地用作一种用于仿真程序的输入，而该程序仿真用来把掩模图案转换成晶圆影像的光学系统。于模型产生所使用的投射系统的光学参数可能包括波长、数值孔径、相干因子(西格玛)、使晶圆减少的掩模因子、照明模式、与散焦值。

藉由把令人希望的数值与西格玛(sigma)孔径插入显微镜的光学栏，并设立相同波长，由晶圆制造(光刻)制程的步进机(stepper)所使用的照明器，AIMS则仿真出一个步进机的状况。然后在预定的情况下，捕捉掩模影像。然后，藉由仿真光阻轮廓转印，AIMS软件分析决定了仿真晶圆架构。

同样地，可以藉由仿真器115转换设计数据，而获得第二仿真晶圆架构350″(图9)，以仿真晶圆制造方法。如此的一种仿真可以藉由相似于以上所描述的空间仿真的一种空间仿真而完成。假如令人希望地，应了解的是，在仿真晶圆制造方法之前，设计数据可以转换，以仿真临界尺寸里的差异，该临界尺寸可以发生于掩模制造方法里。用于仿真掩模制造过程的技术可以相似于或不同于用于仿真晶圆制造过程的技术。

可以一种合适的数据格式，将仿真晶圆架构350′与350″传送，或者不然的话，提供到观察站110，于此，可以将它们彼此交叠。更特别地，可以经由相同的设计观察者259而观察出两套的数据。因此，如图9所示，在一个操作员选择出显示的理想文件时，处理器250以一种交叠式样(亦称之为交叠影像)显示代表着第一晶圆架构350′与第二晶圆架构350″这两者的数据。

将令人认知地为，有关仿真晶圆架构350′与350″的轮廓取决于强度门限，此强度门限使用于决定曝光量是否足以造成晶圆上的架构。用于显示仿真晶圆架构350′与350″的轮廓的强度门限对每一个架构而言，可以是相同的，或对两种架构而言可以是不同的。可以由操作员来选择强度门限，或者经由仿真器115里的软件或观察站来自动地选择强度门限。例如，假如当仿真晶圆架构的其中的一个与其它个相比较，其平均尺寸是太大或太小的时候，当两者的强度门限相同时，则藉由改变一个或两个强度门限而使这两种影像“规格化”则可以是令人希望的。这可由选择与晶圆制造过程相应之下不敏感的一个特征，例如一条长线，以及可由选择有关仿真晶圆架构的门限强度而将这种情形执行，以致于相符合这样一个特征的目标临界尺寸。

为了定位与调准仿真晶圆架构350′与350″，可以最初地将该仿真晶圆架构调节到相同的水准，以致于可以直接地比较这些架构。特别地，可以把仿真晶圆架构350′与350″调节到储存于观察站110的内存255里的一个预先规定系统设定值调节因子，或稍后由一个使用者，经由使用者输入265所输入的一个一般调节因子。例如，可以把每一个影像设定到30,000x到80,000x范围里的一种放大。一旦被调节，观察站110的处理器250调准了仿真晶圆架构350′与350″。例如，如图10所示，藉由调准一个预先规定架构354′的中心点C1与相应的架构354″的中心点C2，而把第一仿真晶圆架构350′与第二仿真晶圆架构350″调准。当然，可以交替地使用种种其它的调准方法，譬如加固两个角落，手工调整等等。

一旦调准，可能直接地彼此互相比较仿真晶圆架构350′与350″。例如，如图9所示，可能会快速与正确地决定环形的数量，直线宽度变化，与其它的临界尺寸变化，藉由把这些影像分别直接与交叠的架构组件352″、354″比较，而使这些变化发生于架构组件305′，310′。再者，本实施例允许操作员经由选出的选单驱动选择来激活临界尺寸变化的自动计算。

更特别地，如图11所示，本发明的实施例允许操作员根据一个或更多个种种品质因子(FOM)来分析临界尺寸变化。例如，显示出一条线宽度选单选择400，一个百分比区域选单选择402与一个周长测量选单选择404。

在选择线宽度选单选择400上，观察站110的处理器250供给操作员一个机会，以使用一个鼠标指示器415来定位一条直线宽度参考条。因为本实施例的特征，线宽度参考条LWref较佳地由处理器250所控制，以致于在定位期间依然实质地垂直至少使用着鼠标指示器的仿真晶圆架构的其中一个边缘，藉此由操作员设置线宽度参考条LWref的简易操作与定位。可以随意地控制线宽度参考条LWref以令其以中心点C为中心来完全转动，藉此同样地容许不同斜角的线宽度测量。于线宽度参考条LWref的再定位期间，将如由处理器250所测量的合成线宽度变化连续地输出到操作员于合成栏420，藉此提供临界尺寸变化的立即反馈。不然，可以将合成直线宽度变化输出到譬如一片磁盘的存储媒介，将其传送于全部的网络而到达一个或更多个远距计算机系统，以及/或者将其控制或存储。因此，本发明提供一种计算在成像栏里任何位置的临界尺寸线宽度变化的简易与有效的方式。

在选择百分比区域选单选择402上，观察站110的处理器250供给操作员一个机会以选择监视器270上令人希望的架构，其中分析是令人希望的。例如，操作员可以选定选择出的架构组件352′。操纵员可以藉由把鼠标指示器415放置于架构组件352′与/或者交叠架构组件352″上以及于鼠标上卡塔地响而来选择架构组件352′。或者，本发明的实施例藉由按下键盘上的一个卷标键或箭头键来允许一个操作员选择不同的架构。当然，同样亦可使用种种用来选择理想架构的其它机构。一旦经过选定，处理器250把转换架构352′与相对应的架构352″相比较，以计算由架构组件352′所占据的全部区域里的一个百分比差值。将该合成的百分比差值计算输出到操作员于合成栏420。

在选择周长测量选择404上，观察站110的处理器250供给操作员一个机会以选择分析的理想的转换架构。选择理想转换架构的方式相同于以上所描述有关选择用于百分比面积计算的一种架构。一旦选定，则将处理器250程序化，以计算把架构组件350′的周长与相应架构352″的周长相比较的一种线积分，以根据众所皆知的传统的技术来计算一种临界尺寸变化。该计算的结果会输出到操作员于合成场420。

将令人认知地为，以上的比较提供评估合成晶圆架构上的掩模制造效果的一种直接的方法。而许多替代性的评估/分析则是有可能的。例如，可以将仿真晶圆架构的其中之一个或两个比喻为某种水准点，譬如一种令人希望或理想的晶圆架构设计。可以使不同掩模图案的仿真晶圆架构彼此互相比较，藉此而检查出不同掩模设计与/或者掩模制造方法的影响。再者，可以使晶圆装配仿真里的参数改变，而藉此容许检查有关种种型态的晶圆制造过程的掩模设计的影响。

当本发明的实施例描述出三种不同的品质因素(FOM)，而由此一个操作员可以选择以分析仿真的晶圆架构，则可令人了解的是，可以替代地使用种种其它的品质因子且将不把本发明局限于以上所供给的例子。其它的评估技术包括，例如那些描述于光学光刻IX(1996)，SPIE第2726册，第634-39页，克里斯A麦克的“使用三度光学光刻仿真的近似效应的评估”，其合并于此者，全部仅供参考。除此，本实施例允许增加的特征，譬如最小直线宽度变化的自动检测。例如，在选择最大直线宽度变化选择406上，处理器250自动地回顾监视器270上选出的转换架构，以决定最大直线宽度变化的位置。特别地，在横越选出的架构的每一种位置，处理器250完成一种直线宽度变化以决定出提供最大改变的位置。藉由自动定位直线宽度参考条LWref于计算的位置上，则图标将由处理器250所决定的位置对使用者说明。一旦将直线宽度参考条LWref定位于计算的位置上，则同样地，合成直线宽度变化会提供给使用者于合成栏420。因此，本实施例供给许多的选择，用于快速并完全地分析形成于一片半导体晶圆上架构的临界尺寸变化。

除了临界尺寸分析选单选择上，本实施例同样地提供种种额外的特征，用于控制与操纵覆盖的影像。例如，继续参考图9，提供给操作员的额外的选单选择包括，例如，覆盖肘节键430，手动排列键432，跃升键434，滚动条银幕键，以及回复键438。

覆盖肘节键430由处理器250所架构，以容许一个使用者于监视器270上第一个仿真晶圆架构350′与第二晶圆架构350″的选择之间肘折。如以下所描述的，当于特定时间上，两涂层里仅仅一涂层的操纵是令人希望的时候，这样的一个特征是有益的。处理器250配置着手动排列键432，以供移动由肘节键430所选的涂层用，以致于将覆盖涂层排列到一种令人希望的程度。例如，一旦选出了手动排列键432，操作员就可以一个令人希望的支距来打字，藉此以移动选出涂层以及/或者可以使用鼠标来拖曳选出涂层到监视器270上的一种理想位置。

处理器250配置着跃升键434，以供显示于监视器270上的影像的跃升入或跃升出。较佳地，当跃升入或跃升出的时候，两种涂层的尺寸大小则同时地变更。然而，将令人认知到的是，本实施例选择性地提供予一涂层一次的跃升入或跃升出。处理器250配置着滚动条银幕键436，以为移动到覆盖涂层里的种种位置而准备，以致于在监视器270上显示不同的部份。处理器250配置回复键438，以供自动地回复操作员到系统设定覆盖装置，以致于操作员不需要手动地尝试着恢复所执行的变更。将令人认知到的是本实施例供这些与其它的功能，以连同由设计观察者所显示的覆盖影像来操作。

除了覆盖以上所讨论的两个影像，将令人认知到的是，可以在相同的设计观察者259上同时地显示与比较三个或更多个影像。例如，在一个实施例里，覆盖形成于种种平台与晶圆上涂层的架构的影像可以是令人希望的。如此的平台与涂层可能包括覆盖以形成于掩模上的一种相应架构的影像的一个架构的CAD影像，这进一步地覆盖以形成于光阻上的架构的相应影像，这仍进一步地覆盖以形成于紧接蚀刻等晶圆上的架构的相应影像。将令人认知地为，这些与其它实施例是位于本发明的范围内。

现在参考图12，显示一个流程图，以说明与譬如以上所描述的分析方法500有关的种种步骤。开始于第510步骤，影像数据最初是由成像装置110获得，以致于获得表现形成于掩模107上的架构的影像数据300。如以上所讨论，可以使用一个扫描式电子显微镜，AFM或其它成像器件来获得影像数据300。影像数据300可以是，例如，形成于一片掩模/光掩模(mask/reticle)上的架构的影像或一个掩模上的影像。接着，于步骤520里，藉由影像分析规则系统的应用，把由成像装置110所获得的影像数据300转换到变换数据350。于是，在步骤530里，仿真器115进一步地转换着变换数据350，以仿真由晶圆制造过程，譬如一个光刻过程，所制造的晶圆架构，藉此获得用于第一仿真晶圆架构350′的数据。在步骤540里，仿真器115仿真由晶圆制造方法所制造的晶圆架构，该方法把设计数据用作一种输入，藉此获得用于第二仿真晶圆架构350″的数据。在步骤550里，仿真晶圆过程350′与350″彼此互相覆盖地显示。如这个步骤的一部份，可以装配处理器250，以自动地调准仿真晶圆架构，以及/或者自动地调整用以决定仿真晶圆架构的轮廓的门限强度。在步骤560里，操作员根据现有的选单选择而可以由选择令人希望的FOM与操纵监视器270上的影像来完成临界尺寸变化分析。以这种方式，设置了一个方便且轻易来使用临界尺寸变化的工具，具考量到了发生于仿真晶圆架构的变化的一种完全分析。以临界尺寸变化分析的结果为基础，操作员于是可以修改一个或更多个步骤或装置，以说明检测出的临界尺寸变化。

将令人认知到的是，可以用替代的方法来把较早揭露的许多的变化与替代方法步骤使用到那些于先前段落所提及者。再者，将令人认知到的是，假如希望的话，可以将一些这种方法步骤省略以及/或者使其自动化。例如，不需要显示仿真晶圆架构，而可以藉由一种规则系统来完成，在种种仿真晶圆架构之间，或在架构与令人希望(理想)设计之间的临界尺寸变化分析的获得。

本发明，于是，提供了一种增强的分析工具，用于检查在最终晶圆架构设计上，一种晶圆制造方法的种种步骤(例如，掩模制造)的预期影响。藉由检查仿真晶圆架构上的影响，则在评估掩模制造方法与评估所提议的光学接近更正的影响上，可以把光学光刻的空间过滤方面列入考虑。而且，可以藉由改变晶圆制造仿真的参数，而来便宜地与简单地检查出用于种种所提议光刻制程的掩模制造方法的影响。

虽然以一个特定的实施例或多个实施例来显示并描述本发明，但是明显地，在研读并了解说明书与附图的时候，同样地改变与修正将发生于其它熟悉本技术的人身上。例如，当上述的讨论包含选单选择的使用，以选择用来执行临界尺寸分析的标准时，将令人认知的是该操作员可以经由替代的方法来输入指令。特别地，关于由以上所描述组件(组件、装配、仪器、构成等等)而完成的种种功能而言，使用以描述这些组件的用语(包含对“机构”的参考)则是打算相应于任何组件，除非有另外的指示，该组件达成所描述组件的规定功能(亦即是，功能上的均等)，纵使无结构上均等于所揭露的架构，该架构达成在此作为说明的示范性实施例或本发明的实施例的功能。此外，关于由上述一个或多个实施例说明的本发明的特征而言，此特征可与其它实施例的一个或更多其它的特征相结合，如同对任何给予或特别的应用而言，是可以令人希望且有利的。

Claims (10)

1.一种分析晶圆制造过程的方法，该方法包括：

将至少一部份的掩模(107)成像，该掩模(107)将使用于晶圆架构形成制程；

仿真使用数据的光刻制程，该数据由部份掩模的成像而接收或得到，藉此获得仿真的晶圆架构(350′)；以及

通过将仿真的晶圆架构与一个结果晶圆架构比较来评估掩模的该部份，其中所述结果晶圆架构是一个形成在实际晶圆上的理想目标层。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含把仿真晶圆架构(350′)与第二仿真晶圆架构(350″)相比较。

3.如权利要求2所述的方法，其中借着仿真使用于晶圆架构形成过程里的光刻制程，把掩模设计数据用作输入，而获得第二仿真晶圆架构(350″)。

4.如权利要求3所述的方法，提供一种使用者选择品质因子的方法，藉此，计算出仿真晶圆架构(350′，350″)之间的临界尺寸变化。

5.如权利要求4所述的方法，其中品质因子是线宽度。

6.如权利要求4所述的方法，其中品质因子是第一和第二仿真晶圆架构总体面积的百分比差。

7.如权利要求3项至6中的任何一项所述的方法，其中，第一与第二仿真晶圆架构(350′，350″)是由空间影像仿真所获得。

8.如权利要求1-6任一项所述的方法，进一步包括将仿真晶圆架构(350′)显示于显示屏上(259，270)；将一个第二仿真晶圆架构(350″)显示于显示屏上，其中仿真晶圆架构至少部份地彼此相互覆盖；并且提供使用者选择品质因子的选择，藉此计算仿真晶圆架构之间的临界尺寸变化。

9.如权利要求1到6中的任一项所述的方法，其中成像包括使用扫描式电子显微镜(105)以获得扫描式电子显微镜影像，并且进一步包括把扫描式电子显微镜影像转换成计算机可读数据，其中该转换包括施加影像分析规则系统于影像数据。

10.如权利要求1到6中的任何一项所述的方法，其中成像包括使用扫描式电子显微镜(105)，以获得扫描式电子显微镜影像，并且进一步包括把扫描式电子显微镜影像转换成计算机可读数据，以及定标该数据。

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