CN108873604B - 一种光刻工艺热点的检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光刻工艺热点的检查方法，通过光刻仿真软件***对测试版图进行光刻工艺窗口仿真筛选出仿真后认定为所述光刻工艺窗口偏小的虚拟工艺热点并对筛选出的结构进行归类得到一虚拟热点图形库，根据所述虚拟热点图形库中各图形所在位置区域对通过所述测试版图进行光刻的实际硅片进行扫描并提取对应区域内的实际结构图形的轮廓，将所述轮廓与所述测试版图进行比对，参照所述测试版图，通过光刻仿真软件***检查出实际光刻工艺热点。通过对测试版图进行仿真以及对虚拟工艺热点进行筛选和归类，大大缩小实际工艺热点的检查范围，除低了检查成本，提高了检查效率。

Description

一种光刻工艺热点的检查方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别涉及一种光刻工艺热点的检查方法。
背景技术
在集成电路制造工艺中，为将集成电路的图案顺利地转移到晶圆上，首先根据设计好的版图制作掩膜版，然后再通过光刻技术将该掩膜版上的图形转移到晶圆上。由于亚波长光刻技术中光学邻近效应(Optical Proximity Effect，OPE)的影响，在对高密度排列的掩膜版电路图形进行曝光并最终转移至晶圆上时，将产生较大的失真，例如直角转角圆形化(right-angled corner rounded)、直线末端紧缩(line end shortened)以及直线线宽增加/缩减(line width increase/decrease)等都是常见的光学邻近效应所导致的掩模版电路图形转移到晶圆上的缺陷。虽然可以使用各种分辨率增强技术(RET)，如光学邻近修正(Optical Proximity Correction，OPC)，相移掩膜(PSM)等提高光刻的精度，但由于设计不当或RET技术本身的限制等原因，最终晶圆上的电路仍可能会出现线夹断(Line Pinch)、线连接(Line Bridge)、接孔不良(Hole Overlap Missing)等缺陷，出现这些缺陷的图形结构称为光刻工艺热点，而出现这些缺陷的图形结构所在的区域称为光刻工艺热点区域，而光刻工艺热点区域可能会影响最终电路的性能甚至导致功能的失效。
为此，业界通常的做法是建立缺陷图形库，新设计掩膜板的版图时避免出现类似缺陷库中的结构。缺陷图形库通常通过在实际硅片上曝光测试版图，而后查找相应的光刻工艺热点来建立。而在实际的操作过程中，此方法具有扫描镜头昂贵、图形轮廓干扰项多及后续检查效率低下的缺点。光刻工艺热点的检查需要耗费巨大的人力与资金，故有必要降低检查的成本以及提高检查的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻工艺热点的检查方法，以解决现有光刻工艺热点检查成本高效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻工艺热点的检查方法，所述方法包括：
利用光刻仿真软件***对测试版图进行光刻工艺窗口仿真并筛选出仿真后认定为光刻工艺窗口偏小的虚拟工艺热点；
对筛选出的多个所述虚拟工艺热点做图形归类得到一虚拟热点图形库，将所述虚拟热点图形库中各图形所对应的区域位置信息输入到扫描机台；
所述扫描机台根据所述区域位置信息对已通过所述测试版图进行光刻工艺的实际硅片进行扫描拍照；
提取拍照所得照片中图形的轮廓并将所述轮廓与所述测试版图做叠对，参照所述测试版图，利用光刻仿真软件***检查实际工艺热点。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，所述虚拟工艺热点的认定依据于所述光刻仿真软件***仿真的精度以及所述测试版图的设计规则。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，通过对所述虚拟工艺热点做图形归类得到一虚拟热点图形库具体包括：
以筛选出的各所述虚拟工艺热点为中心，截取各所述虚拟工艺热点对应图形的正方形区域；
对多个所述正方形区域中的相同图形进行分类而后整合去除相同的图形得到所述热点图形库。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，所述正方形区域的边长为0～5um。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，所述扫描机台视场尺寸大于5um*5um且套准精度的偏差小于1um。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，，所述扫描机台为扫描电子显微镜或电子束扫描机台。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，所述轮廓的提取方法包括：对所述照片进行格点化形成多个格点，再获取各所述格点的灰度值，所述灰度值在同一范围内的值所对应的格点即形成所述轮廓。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，各所述照片与所述测试版图的叠对均采用格点化的图形匹配方式并根据一定的相似度来判定是否为匹配。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，所述相似度的值介于70％～100％之间。
可选地，在所述的光刻工艺热点的检查方法中，所述虚拟工艺热点的认定以及实际工艺热点的检查通过所述光刻仿真软件***测量线宽来实现。
本发明通过光刻仿真软件***对测试版图进行光刻工艺窗口仿真筛选出仿真后认定为所述光刻工艺窗口偏小的虚拟工艺热点并对筛选出的结构进行归类得到一虚拟热点图形库，根据所述虚拟热点图形库中各图形所在位置区域对通过所述测试版图进行光刻的实际硅片进行扫描并提取对应区域内的实际结构图形的轮廓，将所述轮廓与所述测试版图进行比对，参照所述测试版图，检查出实际光刻工艺热点。通过对测试版图进行仿真以及对虚拟工艺热点进行筛选和归类，大大缩小实际工艺热点的检查范围，除低了检查成本，提高了检查效率。
附图说明
图1是本发明实施例中光刻工艺热点的检查方法的流程图；
图2是本发明实施例中一金属层的测试版图的一部分截图；
图3是本发明实施例中对测试版图进行光刻工艺仿真后的一部分截图；
图4是本发明实施例中虚拟光刻工艺热点及对应的实际结构的线宽量测值对比图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光刻工艺热点的检查方法作进一步详细说明。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。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种光刻工艺热点的检查方法的流程图，共包括S1～S4四个步骤。
首先，执行步骤S1，利用已有的光刻仿真软件(EDA)***对测试版图进行光刻工艺窗口仿真并筛选出仿真后认定为光刻工艺窗口偏小的虚拟工艺热点。具体地，通过EDA***测量仿真得到的图形的线宽值，根据线宽值的大小来认定光刻工艺窗口是否偏小从而以认定是否为虚拟工艺热点。也就是说针对仿真得到的图形的线宽设立一标准值，当经EDA***量测的线宽小于该标准值时，即认定所述线宽对应的图形工艺窗口偏小，为虚拟工艺热点。其中，所述虚拟工艺热点的认定或者说所述线宽标准值的设定依据于所述EDA***仿真的精度以及所述测试版图的设计规则。需要补充的是，所述工艺窗口与所述线宽相对应，所述工艺窗口越小，则所述线宽越小，当所述工艺窗口或所述线宽越小时，越容易出现工艺热点。
接着，执行步骤S2，对筛选出的多个所述虚拟工艺热点做图形归类得到一虚拟热点图形库，将所述虚拟热点图形库中各图形所对应的区域位置信息输入到扫描机台。其中，通过对所述虚拟工艺热点做图形分类并整合得到一虚拟热点图形库具体包括：以筛选出的各所述虚拟工艺热点为中心，截取各所述虚拟工艺热点对应图形的正方形区域；对多个所述正方形区域中的相同图形进行分类而后整合去除相同的图形得到所述热点图形库。优选的，截取正方形区域时，既使得该区域涵盖所有实际硅片可能出现工艺热点的区域，同时也要尽量限定该区域的大小以减少不必要的工作，故本发明实施中，研究人员限定所述正方形区域的边长在0～5um。同样地，具体正方形区域边长的限定依据于所述EDA***仿真的精度以及所述测试版图的设计规则。例如，根据不同仿真精度以及不同测试版图的设计规则，可限定所述正方形区域的边长为2um、3um或4um等等。有鉴于此，所述扫描机台优选视场尺寸大于5um*5um且套准精度的偏差小于1um的扫描电子显微镜或电子束扫描机台(e-Beam)。
而后，执行步骤S3，所述扫描机台根据所述区域位置信息对已通过所述测试版图进行光刻工艺的实际硅片进行扫描拍照，也就是说，在步骤S3，所述扫描机台对实际硅片进行扫描拍照的区域仅为归类得到的虚拟工艺热点所对应的区域，而不是整个硅片，扫描区域大大得到了缩减。其中，通过所述测试版图以所述实际硅片进行光刻工艺可发生在步骤S1/步骤S2之前或之后或同时进行，只需在步骤S3之前即可，在图1中用步骤R1来表示。
最后，执行步骤S4，提取拍照所得照片中图形的轮廓并将所述图形轮廓与所述测试版图做叠对，参照所述测试版图，利用EDA***检查实际工艺热点。其中，所述轮廓的提取方法包括：对所述照片进行格点化形成多个格点，再获取各所述格点的灰度值，所述灰度值在同一范围内的值所对应的格点即形成所述轮廓。各所述照片与所述测试版图的叠对均采用格点化的图形匹配方式并根据一定的相似度来判定是否为匹配，所述相似度的值介于70％～100％之间。步骤中将所述图形轮廓与所述测试版图做叠对的目的在于确认所得图形轮廓的真实度。另外，通过EDA***认定虚拟光刻工艺热点以及检查实际光刻工艺热点均是通过测量线宽值来确定，一个图形结构对应多个线宽值，当部分线宽值低于标准值时，即可确认该图形结构为光刻工艺热点，便可编入缺陷图形库，新设计掩膜板的版图时避免出现该结构。
一般地，由于对硅片进行多次光刻，使得硅片具有多层次结构。其中，由于金属层多采用自动布局布线，版图图形错综复杂，出现光刻工艺热点的几率远远超过其它层次。故以下结合金属层的测试版图，对本实施例提出的光刻工艺检查方法做出具体说明。
如图2，为一金属层的测试版图的一部分截图。对该测试版图通过光刻仿真模型进行工艺窗口仿真得到多个虚拟工艺热点，如图3所示。以各虚拟工艺热点为中心，截取边长0～5um的正方形后发现在相同的大小的正方形区域内，A这样的结构在图3中出现3次，B出现2次。故去除其它相同的图形，在A、B所在的位置区域(黑色方框301框出来的区域)来对通过相同测试版图完成光刻工艺的实际硅片进行扫描得到与结构A和B相对应的实际硅片的光刻结构C和D的轮廓。通过EDA***分别对结构A、B、C以及D的线宽进行量测，得到各结构的线宽量测值如图4所示。图4中，纵坐标表示线宽量测值，a代表线宽标准值，当线宽量测值小于a时，代表该结构为光刻工艺热点。从图中可以看出，通过模拟得到的结构A、结构B的线宽量测值相对实际的线宽值而言偏高，这样导致通过仿真得到的虚拟工艺热点最后不一定都是真实的工艺热点。例如，从图中可以看出，只有结构C的一部分线宽小于a，故只有C为工艺热点，在后续的制造中易导致光刻缺陷图形影响产品良率，而与结构B相对应的结构D事实上不是工艺热点。但同时从图中我们也可以看出，仿真后线宽的测量值与实际值之间偏差很小，而且也正是由于仿真得到的结构较对应的真实结构而言，线宽量测值偏大，才得以保证通过仿真、筛选以及归类等一系列工作后，所得到的虚拟光工艺热点图形库包括了所有实际的光刻工艺热点图形库。故本发明实施例通过对经过仿真得到的工艺窗口偏小的图形结构进行筛选并对筛选出的结构进行归类从而在一定程度上来缩小实际工艺热点的检查范围具有实际意义。
需要进一步说明的是，以上由于数据量的关系，仅仅以A以及B来举例说明，现实中的测试版图图形巨大，归类后需进行扫描的结构远不止A和B。例如，选取某测试版图，针对于两个不同的金属层，分别用本发明实施例提供的方法来对光刻工艺热点进行检查，得到各测试数据如下：
Figure BDA0001737005840000061
表1
在以上表1中，比率列指的是实际扫描的硅片面积与测试版图总面积的比值，其能反应出实际扫描的硅片面积的整体占比。由比率可以看出，通过本实施提供的方法改进后大大降低了需要进行检查的区域，减少人力物力成本。
综上所述，本发明提供的光刻工艺热点的检查方法通过对测试版图进行仿真以及对虚拟工艺热点进行筛选以及归类，大大缩小实际工艺热点的检查范围，除低了检查成本，提高了检查效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述方法包括：
利用光刻仿真软件***对测试版图进行光刻工艺窗口仿真并筛选出仿真后认定为光刻工艺窗口偏小的虚拟工艺热点；
对筛选出的多个所述虚拟工艺热点做图形归类得到一虚拟热点图形库，将所述虚拟热点图形库中各图形所对应的区域位置信息输入到扫描机台；
所述扫描机台根据所述区域位置信息对已通过所述测试版图进行光刻工艺的实际硅片进行扫描拍照；
提取拍照所得照片中图形的轮廓并将所述轮廓与所述测试版图做叠对，参照所述测试版图，利用光刻仿真软件***检查实际工艺热点；
其中，利用光刻仿真软件***对测试版图进行光刻工艺窗口仿真并筛选出仿真后认定为光刻工艺窗口偏小的虚拟工艺热点包括：
通过光刻仿真软件***测量仿真得到的所述测试版图的线宽值，根据所述线宽值的大小来认定光刻工艺窗口是否偏小以认定是否为虚拟工艺热点；
通过对所述虚拟工艺热点做图形归类得到一虚拟热点图形库包括：
以筛选出的各所述虚拟工艺热点为中心，截取各所述虚拟工艺热点对应图形的正方形区域，所述正方形区域的边长为大于0且小于5μm；
对多个所述正方形区域中的相同图形进行分类而后整合去除相同的图形得到所述热点图形库。
2.如权利要求1所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述虚拟工艺热点的认定依据于所述光刻仿真软件***仿真的精度以及所述测试版图的设计规则。
3.如权利要求1所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述扫描机台视场尺寸大于5μm*5μm且套准精度的偏差小于1μm。
4.如权利要求1所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述扫描机台为扫描电子显微镜或电子束扫描机台。
5.如权利要求1所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述轮廓的提取方法包括：对所述照片进行格点化形成多个格点，再获取各所述格点的灰度值，所述灰度值在同一范围内的值所对应的格点即形成所述轮廓。
6.如权利要求1所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，各所述照片与所述测试版图的叠对均采用格点化的图形匹配方式并根据一定的相似度来判定是否为匹配。
7.如权利要求6所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述相似度的值介于70％～100％之间。
8.如权利要求1所述的光刻工艺热点的检查方法，其特征在于，所述虚拟工艺热点的认定以及实际工艺热点的检查通过所述光刻仿真软件***测量线宽来实现。
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