對臨界尺寸(cd)掃描電鏡的cd提取進行建模的制作方法

專利名稱：對臨界尺寸(cd)掃描電鏡的cd提取進行建模的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及半導體設計和制造。 更為具體地，本發明涉及用于對臨界尺寸 (⑶)掃描電鏡(⑶-SEM)的⑶提取進行準確建模以供在光刻工藝模型校準和光學鄰近校正 (OPC)后的設計布局驗證期間使用。
背景技術：
半導體制造技術通常包括許多涉及復雜物理和化學相互作用的工藝。因為幾乎不 可能找出預測這些復雜的相互作用的行為的準確公式，所以開發者通常使用與經驗數據擬 合的工藝模型來預測這些工藝的行為。在設計半導體芯片期間，工藝模型可以被用在許多 應用中。例如，在被稱為“光學鄰近校正”(OPC)的技術中，光刻工藝模型(此后被稱為“光 刻模型”)被用于對半導體芯片布局進行校正以補償半導體制造工藝中的不合乎要求的效 果。在OPC處理期間，OPC仿真引擎使用光刻模型來迭代地評估和修改掩膜布局中的邊緣 段。OPC后的掩膜圖案被預期在晶片上產生與設計意愿緊密匹配的物理圖案。注意，光刻模型的準確性會同時限制已校正的掩膜圖案的有效性和OPC后的設計 布局驗證的正確性。為了生成準確的光刻模型，常常執行擬合處理，其被稱為“光刻模型校 準”。光刻模型校準的一個目的是使針對測試圖案的模型仿真出的臨界尺寸(CD)值(或“仿 真CD”)與對應測量的晶片CD值(或“晶片CD”)之間的差異達到最小。用于提取仿真CD 的特定CD提取技術會對仿真CD的準確性并由此對OPC模型的準確性具有極大影響。當前，光刻模型校準工具使用基于單個切割線的CD提取技術來提取模型仿真的 CD值。在這種技術中，僅單個切割線被布置在CD值將被提取的精確位置。例如，圖2圖示 了在仿真晶片圖案200上執行的基于單個切割線的CD提取技術。如圖2中所示，貫穿光刻 工藝，藍色幾何圖形表示設計布局的一部分，而紅色輪廓線表示仿真出的、布局的晶片圖案 200。注意，仿真CD是從仿真晶片圖案200提取的。更為具體地，當需要從仿真晶片圖案 200內的目標特征提取CD值時，提供提取位置的坐標信息。基于單個切割線的CD提取技術 然后基于該坐標信息將單個切割線布置在目標特征的精確位置處。例如，當需要提取兩個 線端202與204之間的距離時，將單個切割線206正好布置在線端202與204的最尖端之 間。因此，使用該技術所提取的CD值是仿真線端202與204之間的最短距離。類似地，為 了提取線特征208的線寬，將單個切割線210正好布置在線特征208上與所提供的坐標信 息對應的位置處。遺憾的是，使用上述常規的基于單個切割線的CD提取技術所創建的光刻工藝模 型不夠準確。隨著技術節點繼續縮小到45nm以下，由于工藝模型中的基于單個切割線的CD 提取技術所引起的這種不準確性預期將變得更為嚴重。

發明內容
本發明的一個實施例涉及一種在光刻工藝模型校準期間對臨界尺寸(CD)掃描電鏡(⑶-SEM)⑶提取進行建模的方法。在操作期間，該方法接收通過使用⑶-SEM提取處理 而獲得的測量CD值，其中，CD-SEM提取處理通過根據晶片表面上的多個電子束掃描測量特 征的多個CD值，來確定用于該特征的測量CD值。該方法然后確定仿真CD值，其中仿真CD 值至少是基于布置在測試圖案布局上的一組⑶提取切割線來確定的。在后續光刻工藝模 型校準期間，該方法至少基于測量CD值和仿真CD值二者來擬合對光刻工藝的一個方面進 行建模的參數。在某些實施例中，該方法通過首先布置中心在目標特征的一個測量窗口來確定仿 真CD值。接著，該方法至少基于布置間隔參數來將一組CD值提取切割線布置在該測量窗 口內，其中該布置間隔參數對CD-SEM提取處理中的多個電子束掃描之間的間隔進行建模。 接下來，該方法針對測試圖案布局上所布置的一組⑶提取切割線提取一組單個切割線CD 值。接著，該方法使用該組單個切割線CD值來確定仿真CD值。在某些實施例中，擬合參數包括該布置間隔參數。在某些實施例中，在布置測量窗口之前，該方法通過將特征與光刻工藝模型進行 卷積來獲得仿真圖案。在某些實施例中，該方法通過計算該組單個切割線CD值的平均值，使用該組單個 切割線CD值來確定仿真CD值。在某些實施例中，該方法通過迭代地進行以下步驟來擬合參數至少基于已更新 的光刻工藝模型來更新仿真CD值，以及至少基于已更新的仿真CD值與測量CD值之間的差 異來更新該參數的值。在某些實施例中，該方法通過使仿真CD值與測量CD值之間的差異達到最小來擬
合參數。本發明的一個實施例涉及另一種在光刻工藝模型校準期間對臨界尺寸(CD)掃描 電鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法。在操作期間，該方法接收特征的仿真CD值，其中該仿 真CD值通過使用在測試圖案布局上的理想特征上所布置的單個切割線，從與該特征相關 聯的仿真圖案中提取。該方法還接收該特征的原始CD-SEM測量數據，其中該原始CD-SEM測 量數據包括通過使用中心在該特征處的測量窗口內所分布的多個電子束掃描所提取的針 對該特征的多個測量CD值。接著，該方法使用多個測量CD值來確定預測該仿真CD值的預 測⑶值。接下來，該方法至少基于該預測⑶值和該仿真⑶值二者來校準光刻工藝模型。在某些實施例中，該方法通過確定沿著晶片上的特征上的切割線的CD值，來確定 預測CD值，其中切割線的位置與用于提取仿真CD值的單個切割線的位置相匹配。在某些實施例中，該方法通過在多個測量CD值上執行曲線擬合以確定局部最小 或最大值，從而確定位置與測試圖案布局上的單個切割線的位置相匹配的、沿著切割線的 CD值。本發明的一個實施例涉及一種在光學鄰近校正(0PC)后的設計布局驗證期間對 臨界尺寸(CD)掃描電鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法。在操作期間，該方法接收測量CD 值，其是通過使用CD-SEM提取處理從晶片中獲得的，其中該CD-SEM提取處理通過根據晶片 表面上的多個電子束掃描測量特征的多個CD值來確定該特征的測量CD值。接著，該方法 確定仿真⑶值，其中仿真⑶值至少是基于布置在測試圖案布局上的目標特征上的一組⑶ 提取切割線來確定的。在后續0PC后的驗證期間，該方法通過比較測量CD值與仿真CD值來驗證由OPC校正的設計布局的質量。在某些實施例中，該方法通過首先布置中心在該特征處的測量窗口來確定仿真CD值。接著，該方法至少基于布置間隔參數來將該組CD提取切割線布置在該測量窗口內，其 中該布置間隔參數在CD-SEM提取處理中對晶片表面上的多個電子束掃描之間的間隔進行 建模。接下來，該方法針對測試圖案布局上的該組CD提取切割線提取一組單個切割線CD 值。接著，該方法通過使用該組單個切割線CD值來確定仿真CD值。本發明的一個實施例涉及另一種在光學鄰近校正后(0PC后)的設計布局驗證期 間對臨界尺寸(CD)掃描電鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法。在操作期間，該方法接收用于 特征的仿真CD值，其中該仿真CD值是通過使用測試圖案布局上所布置的單個切割線從該 目標特征中提取的。該方法還接收用于該特征的原始CD-SEM測量數據，其中該原始CD-SEM 測量數據包括通過使用多個電子束掃描來針對該特征提取的多個測量CD值。接著，該方法 使用該多個測量CD值來確定預測仿真CD值的預測CD值。在后續的OPC后的驗證期間，該 方法通過比較預測CD值和仿真CD值來驗證由OPC校正的設計布局的質量。在某些實施例中，該方法通過確定沿著該目標特征上的切割線的CD值來確定預 測CD值，其中切割線的位置與用于提取仿真CD值的單個切割線的位置相匹配。在某些實施例中，該方法通過對多個測量CD值執行曲線擬合以確定局部最小或 最大值，從而確定其位置與單個切割線的位置相匹配的、沿著切割線的CD值。


本專利或申請文件至少包含用彩色畫出的一幅圖。帶有彩色附圖的本專利或專利 申請公開的副本將由專利局根據請求和必要費用的支付來提供。圖1圖示根據本發明的一個實施例的在設計和制造集成電路時的各種步驟。圖2圖示在仿真晶片圖案上執行的基于單個切割線的CD提取技術。圖3圖示圖1中的分辨率增強階段128的詳細處理流程圖。圖4圖示常規光刻模型校準處理的處理流程圖。圖5A圖示由⑶-SEM提取處理用來從晶片圖案提取晶片⑶的、基于測量窗口的提 取技術的例子。圖5B圖示根據本發明的一個實施例的針對目標特征的、基于測量窗口的仿真CD 提取技術的例子。圖6給出圖示了根據本發明的一個實施例的對目標特征執行仿真CD提取的方法 的流程圖。圖7圖示根據本發明的一個實施例的改進的光刻模型校準處理，該改進的光刻模 型校準處理使用基于測量窗口的仿真CD提取。圖8圖示根據本發明的一個實施例的改進的光刻模型校準處理，該改進的光刻模 型校準處理使用從原始CD-SEM測量數據推導出的晶片CD。圖9給出圖示了根據本發明的一個實施例的改進的OPC后的驗證處理的流程圖， 該改進的OPC后的驗證處理使用基于測量窗口的仿真CD提取。圖10給出圖示了根據本發明的一個實施例的改進的OPC后的驗證處理的流程圖， 該改進的OPC后的驗證處理使用改進的晶片CD提取技術。
具體實施例方式給出以下描述，以使任何本領域的普通技術人員都能夠制作并使用這些實施例， 并且以下描述是在特定應用及其需求的背景中提供的。對所公開的實施例的各種各樣的修 改對于本領域的普通技術人員而言是顯然的，并且此處所限定的一般原理在不偏離本公開 的精神和范圍的情況下可以被應用到其他實施例和應用。因此，本發明不受限于所示的這 些實施例，而是符合與此處所公開的原理和特征相一致的最廣范圍。在該具體實施方式
中所描述的數據結構和代碼通常被存儲在計算機可讀存儲介 質上， 該計算機可讀存儲介質可以是能夠存儲供計算機系統使用的代碼和/或數據的任意 設備或介質。這種計算機可讀存儲介質包括但不受限于易失性存儲器、非易失性存儲器、磁 和光學存儲設備(諸如磁盤驅動器、磁帶、CD (壓縮盤)、DVD (數字多功能盤或數字視頻盤) 或者現在已知的或未來開發出的能夠存儲計算機可讀媒體的其他介質。在具體實施方式
章節中所描述的這些方法和過程可以被具體實現成代碼和/或 數據，該代碼和/或數據可以被存儲在如上所述的計算機可讀存儲介質中。當計算機系統 讀取并執行計算機可讀存儲介質上所存儲的代碼和/或數據時，計算機系統執行被具體實 現成數據結構和代碼并存儲在計算機可讀存儲介質內的這些方法和過程。此外，此處所描述的這些方法和過程可以被包括在硬件模塊或裝置中。這些模塊 或裝置可包括但不限于專用集成電路(ASIC)芯片、現場可編程門陣列(FPGA)、在特定時刻 執行特定軟件模塊或代碼片段的專用或共享的處理器以及/或者現在已知或未來開發出 的其他可編程邏輯器件。當這些硬件模塊或裝置被激活時，它們執行包含在其中的方法和 過程。集成電路設計流程圖1圖示了在集成電路的設計和制造中的各個步驟。該過程開始于生成產品想法 (階段100)，其是使用電子設計自動化(EDA)軟件設計過程(階段110)來實現的。當設計 完成時，它可以被流片(階段140)。在流片之后，完成制造過程(階段150)并且執行封裝 和組裝過程(階段160)，最終得到成品芯片(階段170)。EDA軟件設計過程(階段110)又包括下面所描述的階段112-130。注意，該設計 流程描述僅僅用于圖示目的。這種描述不是限制本發明。例如，實際的集成電路設計可能 需要設計者以與此處所描述的順序不相同的順序來執行這些設計階段。以下描述提供了設 計過程中各階段的進一步細節。系統設計(階段112)設計者描述待實現的功能。他們還可以執行假 設(what-if)規劃以細化功能并檢驗成本。硬件-軟件架構劃分可以發生在這個 階段。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括
MODELARCHITECT 、SABER 、SYSTEMSTUDIO 和DESIGNWARE 產
P
m o邏輯設計和功能驗證(階段114)在這個階段，編寫用于系統中的模塊的VHDL或 Verilog代碼并且檢驗設計的功能準確性。更為具體地，檢驗設計以確保它產生正確的輸 出。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括VCS 、 VERA 、DESIGNWARE 、MAGELLAN 、FORMALITY 、ESP 和LED Α 產品。 合成和設計(階段116)這里，VHDL/Verilog被轉譯成網表。網表可以針對 目標技術來進行優化。另外，可以設計并實施測試以檢查成品芯片。在這個階段可以 使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括DESIGN COMPILER 、 PHYSICAL COMPILER 、TEST COMPILER 、POWER COMPILER 、 FPGA COMPILER 、TETRAMAX 和DESIGNWARE 產品。網表驗證(階段118)在這個階段，檢驗網表是否符合定時約束以及是否與VHDL/ Verilog源代碼對應。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品 包括 FORMALITY 、PRIMETIME 和 VCS 產品。設計規劃(階段120)這里，構建芯片的整個平面布置圖，并針對時序和頂級布 線來進行分析。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括 ASTRO 和 ic COMPILER 產品。物理實現(階段122)布置(對電路元件的定位)和布線(對電路元件的連接) 發生在這個階段。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包 括ASTRO 和 IC COMPILER 產品。分析和提取(階段124)在這個階段，在晶體管級驗證電路功能；這又允許假 設的細化。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括
ASTRORAIL 、PRIMERAIL 、
PRIMETIME 、HSPICE 、HSIM 、NANOTIME 、NANOSIM 和 STAR-RCXT 產品。物理驗證(階段126)在這個階段，對設計進行檢驗以確保針對制造問題、電氣問 題、光刻問題和電路的正確性。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA 軟件產品包括HERCULES 產品。分辨率增強(階段128)這個階段涉及布局的幾何形狀的操控以改善設計的 可制造性。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括 PROTEUS 、PROTEUS AF 和PSMGED 產品。掩膜數據預備(階段130)這個階段為產生掩膜以產生成品芯片來提供流片數 據。在這個階段可以使用的來自SYN0PSYS公司的示例性的EDA軟件產品包括CATS 系 列產品。本發明的各實施例可以在上述步驟中的一個或多個期間使用。具體地，本發明的 一個實施例可以在分辨率增強步驟128中使用。OPC處理流稈圖3圖示了圖1中的分辨率增強階段128的詳細處理流程圖。在執行分辨率增強 之前，在圖1中的物理驗證階段126處生成符合DRC的布局(DRC-clean layout)302。符 合DRC的布局302是至分辨率增強階段128的輸入，該分辨率增強階段128進一步包括光 學鄰近校正(OPC)處理304和OPC后的驗證處理308。OPC處理304還可以包括許多掩膜 操控工具，其可包括但不限于線路偏置、輔助特征布置和移相掩膜。OPC處理304的輸出被 稱為“0PC后的”布局306，因為它是經OPC校正的符合DRC的布局。接下來，在OPC后的驗證處理308期間OPC后的布局306被重新檢查以確保OPC后的布局306滿足光刻約束。如果OPC后的驗證處理成功，則OPC后的布局306準備進行流片。然而，如果OPC后的驗證失敗，則流片中止并且必須采取補救行為。注意，OPC處理304和OPC后的驗證處理308需要使用光刻工藝模型(在此之后 被稱為“光刻模型”)310以仿真晶片上的印刷設計圖案。注意，光刻模型310包括描述光刻 工藝的一組數學模型。在某些實施例中，這些數學模型由一組預先確定的內核函數來表示。 如前面所提及，這些內核函數通常使用來自測量圖案的測量晶片CD和仿真CD 二者來進行 校準。下面，將更為詳細地描述光刻模型校準的處理。光刻樽型校準圖4圖示了常規光刻模型校準處理400的處理流程圖。如圖4中所示，光刻模型 校準處理400通過接收一組測試圖案402來開始。通常，這些測試圖案402被配置成表示 實際布局中的由設計規則所允許的各種設計圖案。接著，測試圖案402通過物理光刻系統 被印刷到一個或更多個晶片上(步驟404)，這就將測試圖案402轉移到晶片圖案406中。 接下來，通過使用基于測量窗口的提取技術，臨界尺寸掃描電鏡(CD-SEM)測量處理被用來 從晶片圖案406中提取晶片⑶(步驟408)。更為具體地，在校準處理400之前，⑶-SEM測量工具基于所提供的坐標信息在測 試圖案402內的一組指定位置處提取晶片⑶。以下將給定⑶提取位置處的測試圖案中的 布局特征稱為“目標特征”。對于將提取單個CD值的每個目標特征，CD-SEM測量工具接著 將測量窗口布置在目標特征周圍。在這種測量窗口內，CD-SEM測量工具接著沿著指定方向 執行多個電子束掃描，并且隨后在測量窗口內測量每個掃描的CD值。圖5A圖示了由⑶-SEM測量工具用來從晶片圖案406測量晶片⑶的、基于測量窗 口的測量技術的例子。更為具體地，圖5A圖示了與兩個晶片CD相關聯的兩類目標特征。圖 5A中的第一目標特征是線特征502 (在左邊示出)，其中CD值表示待提取的線特征502的 寬度。如在圖5A中所看見的那樣，測量窗口 504被CD-SEM測量工具布置在線特征502的 中間段，而一組并行掃描線506在窗口 504內示出以表示多個⑶-SEM電子束掃描。在這個 例子中，每個提取的晶片CD值測量在相應掃描線與線特征502的邊界之間的兩個交點間的 距離。同樣注意，在這個例子中，該組掃描線506以布置距離X1來等距離間隔開。圖5A中的第二目標特征是雙線端特征508 (在右邊示出)，其包括線端510、線端 512和這兩個線端之間的端到端的距離514，其中CD值表示待提取的端到端的距離514。更 為具體地，圖5A中的紅色輪廓表示原始布局中線端510和512的形狀，而綠色彎曲部分表 示線端當被印刷在晶片上時的形狀。如圖5A中所見，測量窗口 516被CD-SEM測量工具布置 在線端特征508周圍以包含兩個線端和它們之間的間隙。一組并行掃描線518在窗口 516 內被示出以表示多個CD-SEM電子束掃描。在這個例子中，每個提取的晶片CD值測量在相 應的掃描線與線端510和512的邊界之間的兩個交叉點間的距離。注意，該組掃描線518 可不包括被精確地布置在這兩個線端之間的最短距離處的測量。此外，該組掃描線518被 按λ 2的布置距離等距離間隔開。注意，在這兩個例子中，入工和λ2具有不同值。有時，線 特征502被稱為一維(ID)特征，而雙線端特征508被稱為二維(2D)特征。在從與每個目標特征相關聯的測量窗口提取多個晶片⑶之后，⑶-SEM測量工具 計算該組晶片CD的平均值并將該平均CD報告為提取的該目標特征的晶片CD。往回參考 圖4，晶片⑶提取步驟408輸出一組晶片⑶410，其中每個晶片⑶410表示在基于測量窗口技術的基礎上所獲得的平均CD。注意，這種基于測量窗口的CD提取技術常常用來補償 CD-SEM測量中的階段未對準的影響，在使用單個CD-SEM掃描時會導致甚至對于同一特征 的不同測量之間的大誤差。因此，當在每個目標特征處使用多個掃描時，階段未對準的影響 被最小化并且該測量生成在不同測量之間的一致結果。對于上述每個測量晶片⑶，光刻模型校準處理400還獲得相應的仿真⑶。更為具 體地，基于坐標信息，在CD提取的準確位置處的目標特征與正被校準的光刻模型422相卷 積以獲得提取位置處的仿真晶片圖案邊界點414 (步驟412)。注意，光刻模型422可以是模 型校準處理開始處的初始光刻模型，或者可以是模型校準處理過程中的中間光刻模型。通 常，光刻模型422包括在模型校準期間被回歸分析(regress)的一組模型參數。接下來，基于仿真晶片圖案邊界點414，光刻模型校準處理400使用基于單個切割 線的提取技術(如圖2中所述)來獲得在每個提取位置處的仿真CD值(步驟416)。因此， 校準處理400獲得與測試圖案402內的一組晶片⑶410對應的一組仿真⑶418。接著，晶片⑶410和仿真⑶二者一起被用在模型參數回歸(即，調整和搜索)處 理中，以擬合該組模型參數(步驟420)，由此更新光刻模型422。在一個實施例中，執行擬 合處理以使該組仿真CD與該組晶片CD之間的差異達到最小。注意，光刻模型校準處理400 是迭代地執行的，其中光刻模型422被迭代地更新。然而，這種基于單個切割線的⑶提取技術是一種簡化模型，其與⑶-SEM中的物理 CD-SEM測量工具不一致。因此，在模型校準處理期間的回歸分析可以使一個或更多個模型 參數具有非物理值以補償差異，由此降低了模型穩定性和準確性。改進的(基于測量窗口的)光刻模型校準本發明的實施例提供基于測量窗口的仿真CD提取技術。因為這種技術是對圖4 中所描述的常規的基于單個切割線的仿真CD提取技術的改進，所以將該基于測量窗口的 技術稱為“改進的”仿真CD提取，并且將使用該技術所提取的仿真CD稱為“改進的”仿真 CD。此外，將使用這種改進的仿真CD提取的光刻模型校準處理稱為“改進的”光刻模型校 準處理。圖5B圖示了根據本發明的一個實施例的針對目標特征的基于測量窗口的仿真CD 提取技術的例子。更為具體地，圖5B圖示了圖5A中的相同的兩個目標特征。如在圖5B中 所看見的那樣，測量窗口 522由基于測量窗口的仿真CD提取工具布置在線特征502的中間 段周圍，并且在窗口 522內示出一組并行切割線524以表示多個⑶提取位置。注意，在這個 例子中，該組切割線524以布置距離入/等距離地間隔開，其中入/可以與圖5A中的、 相同或不同。圖5B中的第二目標特征是雙線端特征508，其包括線端510、線端512和在這兩個 線端之間的端到端的距離514，其中CD值表示待提取的端到端的距離514。如在圖5B中所 看見的那樣，測量窗口 526由基于測量窗口的仿真CD提取工具布置在線端特征508周圍， 以包圍這兩個線端以及它們之間的間隙的部分。在窗口 526內示出一組并行切割線528以 表示多個⑶提取位置。注意，在切割線528內的最短切割線530可以不是精確地布置在這 兩個線端之間的最短距離處。此外，該組切割線528是以布置距離入2’等距離間隔開的， 其中入2’可以與圖5A中的、相同或不同。圖6給出圖示了根據本發明的一個實施例的對目標特征執行基于測量窗口的仿真CD提取的處理的流程圖。在操作期間，該系統接收目標特征(步驟602)。
接下來，該系統基于相關聯的坐標信息生成測量窗口(步驟604)，該測量窗口中 心圍繞測試圖案設計布局上的目標特征。在某些實施例中，測量窗口尺寸根據目標特征的 尺寸與圍繞該目標特征的圖案來自適應地確定。例如，為了生成用于線端特征508的窗口， 窗口的高度可以選擇成包括整個線端(即，至彎曲部分變化結束的位置)，而窗口的寬度可 以選擇成包括這些線端的最寬部分。在其他實施例中，使用固定的窗口尺寸。在另一實施 例中，最小的窗口尺寸被確定為允許布置至少兩個切割線。接著，系統在測量窗口內以恒定布置距離來布置一組等間隔的⑶提取切割線，以 模擬CD-SEM測量方案(步驟606)。注意，如果系統可接收由CD-SEM用來測量相同目標圖 案上的晶片CD的關于布置距離的信息，則可以將相同的布置距離用于仿真CD提取。然而， 該系統可能無法獲得該信息。因而，本發明的一個實施例將布置距離視為模型參數。通常， 該系統可以為布置距離分配初始值。該初始值可以是在CD-SEM中普遍使用的標稱值。如 下面更為詳細地描述，這種布置距離參數在后續的模型校準處理期間是被允許變化的。在 某些實施例中，該系統為布置距離參數分配上限和下限，使得在校準期間該參數不被允許 從標稱值變化太多。注意，即使該系統具有CD-SEM所使用的實際布置距離的信息，該系統 仍然可以選擇將該布置距離指定為模型參數，而不是將它固定到實際值。當分配測量窗口和多個切割線時，該系統針對多個切割線中的每個切割線提取仿 真CD (步驟608)。在提取與該組切割線相關聯的一組仿真CD之后，該系統通過對該組仿真 CD求平均來計算用于目標特征的仿真CD (步驟610)。注意，這種求平均操作模擬CD-SEM 所執行的用來獲得晶片CD的求平均操作。盡管圖6描述了在給定測試圖案設計布局上提取單個仿真CD值的處理，但該處理 可以被用于從光刻模型校準中所包括的一組測試圖案中提取仿真CD。注意，對于不同類型 的測試圖案，⑶-SEM在測量期間可使用不同的布置距離。在一個實施例中，⑶-SEM使用兩 個不同的布置距離針對線圖案的第一個布置距離和針對其他圖案的第二個布置距離。因 此，改進的模型校準處理生成兩個相應的擬合參數λ工(針對線特征或ID特征)和λ 2 (針 對其他特征或2D特征)。圖7圖示了根據本發明的一個實施例的改進的光刻模型校準處理，該改進的光刻 模型校準處理使用基于測量窗口的仿真CD提取。注意，光刻模型校準處理700類似于圖4 中所描述的光刻模型校準處理400。然而，在改進的處理700中，如在圖6中所述那樣的基 于測量窗口的仿真CD提取步驟702替代基于單個切割線的仿真CD提取步驟416。而且，改 進的(即，基于窗口的)仿真CD 704替代圖4中的基于單個切割線的仿真CD 418。類似于 圖4中的校準處理，改進的仿真⑶704和晶片⑶410接著在回歸處理中被一起使用來擬 合一組光刻模型參數。在一個實施例中，該組光刻模型參數包括布置距離參數，諸如入工和 入2。注意，在回歸中，入工和λ 2可以與其他光刻模型參數一起回歸。備選地，入工和入2可 被獨立地校準。在一個實施例中，以迭代的方式執行改進的模型校準處理，以使該組改進的仿真 CD 704與該組晶片CD 410之間的距離達到最小。在校準的每個迭代期間，仿真晶片圖案邊 界點414被重新計算并且改進的仿真CD 704隨后被提取。注意，當光刻模型校準完成時， 布置距離參數應當與⑶-SEM測量中所使用的實際布置距離基本匹配。
改講的(基于單個切割線的)光刻樽型校準如圖2中所示出，常規仿真CD提取技術可以準確地將單個切割線布置在目標特征 上的所需位置處。在一個實施例中，該單個切割線可以被準確地布置，使得提取的仿真CD 基本上等于最小或最大可能值。例如，在雙線端特征508的情況下，用于提取仿真CD的單 個切割線可以被布置在兩個線端510和512的最尖端。相比之下，雖然CD-SEM在測量窗口內針對每個目標特征執行多個測量，但是由于 內在的階段未對準的緣故，不能保證這些掃描線中的一個就與仿真CD中的單個切割線相 一致。例如在圖5中，與掃描線518中的最小CD值相關聯的掃描線520通常并不與特征 508中的最小CD(也即尖端到尖端的)切割線一致。然而，如果可以獲得目標特征上的原 始CD-SEM測量數據，則可以對原始CD-SEM數據執行數據分析以確定最小或最大CD值。因 此，基于單個切割線的仿真CD值可以基于目標特征上的多個測量CD值來預測。圖8圖示了根據本發明的一個實施例的改進的光刻模型校準處理800，該改進的 光刻模型校準處理使用從原始CD-SEM測量推導出的晶片CD。注意，光刻模型校準處理800 類似于圖4中描述的光刻模型校準處理400。特別地，模型校準處理800使用常規單個切割 線CD提取技術來獲得仿真CD 418。此外，使用CD-SEM來基于測量窗口內的多個電子束掃 描獲得針對每個目標特征的多個⑶測量。然而，在處理800中，并不像在處理400和700 中用作光刻模型校準的晶片CD 410那樣使用多個測量CD的平均CD。相反，對用于每個目 標特征的多個測量CD進行處理以推導出單個切割線CD 804，該單個切割線CD 804預測使 用常規單個切割線CD提取技術獲得的單個切割線CD 418(步驟806)。在某些實施例中，所 推導出的單個切割線CD 804表示相應測量窗口內的最小或最大CD值。例如，在雙線端特 征508的情況下，所推導出的單個切割線CD804是兩個線端510與512之間的尖端到尖端 的距離。為了推導出單個切割線⑶804，需要原始⑶-SEM測量數據，其可以是圖像格式或 CD數據格式中的任意一種。在一個實施例中，如果CD-SEM測量數據是CD數據格式，則可以 使用曲線擬合技術來推導測量窗口內的最小或最大CD值，并且接著將該最小或最大CD用 作單個切割線CD 804。在另一實施例中，如果CD-SEM測量數據是以圖像格式被接收的，則 可以使用圖像處理技術來推導出恰好在所需位置處的晶片CD作為單個切割線CD 804。如 上所述，所推導出的最小或最大CD值不一定是原始CD-SEM測量數據中的最小或最大的CD 值。注意，在模型校準處理800中所使用的技術允許晶片⑶410與生成仿真⑶418 的方式在物理上匹配。而且，這種技術不添加額外的模型擬合參數(即，布置距離)到模型 擬合處理中，并且因此簡化了模型校準中的回歸計算。然而，這種技術依賴于原始⑶-SEM 測量數據的可用性。改進的0PC后的驗證類似于模型校準處理400、700和800，在分辨率增強階段128中的0PC后的驗證 處理308期間，分開地生成給定布局上的模型仿真CD和測量晶片CD。然而，不是使用這些 CD來驅動模型校準處理，而是將它們之間的差異與驗證準則進行比較以確定0PC后的設計
布局的質量。圖9給出圖示了根據本發明的一個實施例的改進的0PC后的驗證處理的流程圖，該改進的OPC后的驗證處理使用基于測量窗口的仿真CD提取。 在操作期間，該系統接收OPC后的設計布局和光刻模型(步驟902)。注意，光刻 模型具有一組固定的擬合參數。在一個實施例中，該組固定參數包括與上面所述的基于測 量窗口的仿真CD提取技術相關聯的布置距離參數入工和λ2。在這個實施例中，接收到的 光刻模型已經至少部分地基于校準處理700被校準。該系統還接收OPC后的設計布局的晶 片⑶，其是通過使用⑶-SEM來獲得的(步驟904)。注意，這些晶片⑶通常是如圖4中所 描述那樣來獲得的。接著，該系統通過將在CD提取位置處的OPC后的布局的目標特征與光刻模型進行 卷積，來在CD提取位置處生成仿真晶片圖案邊界點(步驟906)。接下來，該系統使用基于 測量窗口的CD提取技術來從仿真晶片圖案邊界點生成仿真CD (步驟908)。步驟908的具 體處理基本上類似于圖6中所描述的處理，因此這里不進行重復。注意，步驟908改進了基 于單個切割線提取技術來生成仿真CD的常規OPC后的驗證處理。最后，該系統比較仿真CD 和晶片CD以確定OPC后的設計布局的質量(步驟910)。圖10給出圖示了根據本發明的一個實施例的改進的OPC后的驗證處理1000的流 程圖，該改進的OPC后的驗證處理1000使用改進的晶片CD提取技術。在操作期間，該系統接收OPC后的設計布局和光刻模型(步驟1002)。注意，光刻 模型具有一組固定的擬合參數。然而，該組固定的擬合參數不包括與上述基于測量窗口的 仿真CD提取技術相關聯的布置距離參數。在這個實施例中，光刻模型可以通過使用常規模 型校準技術來進行校準。接著，該系統印刷OPC后的設計布局以獲得晶片圖案(步驟1004)并且隨后通過 使用CD-SEM從晶片圖案中提取晶片CD (步驟1006)。注意，這個步驟是常規的，如圖4中所 述。接下來，該系統基于晶片CD來推導出單個切割線最小或最大CD，以預測使用常規基于 單個切割線的CD提取技術所提取的仿真CD (步驟1008)。注意，步驟1008改進了常規OPC 后的驗證處理，其基于測量窗口中的多個電子束掃描來生成平均晶片CD。該系統還使用常規的基于單個切割線的CD提取技術來生成仿真CD值(步驟 1010)。最后，該系統將仿真CD與來自CD-SEM的預測的仿真CD值進行比較以確定OPC后 的設計布局的質量(步驟1012)。對本發明的實施例的上述描述僅僅是出于圖示和描述的目的給出。它們不是旨在 進行窮舉或將本發明限制到所公開的形式。因此，許多修改和變化對于本領域的普通技術 人員而言是顯然的。另外，上述討論不是旨在限制本發明。本發明的范圍由所附權利要求 書來限定。
權利要求
一種在光刻工藝模型校準期間用于對臨界尺寸(CD)掃描電鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法，所述方法包括接收通過使用CD-SEM提取處理獲得的測量CD值，其中所述CD-SEM提取處理通過根據多個電子束掃描測量特征的多個CD值來確定用于所述特征的測量CD值；確定仿真CD值，其中仿真CD值是至少基于一組CD提取切割線確定的；以及在光刻工藝模型校準期間，至少基于所述測量CD值和所述仿真CD值來對光刻工藝的一個方面進行建模的參數進行擬合。
2.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述仿真CD值包括 將測量窗口布置成包圍目標特征；至少基于布置間隔參數，將所述一組CD提取切割線布置在所述測量窗口內，其中所述 布置間隔參數對所述CD-SEM提取處理中的所述多個電子束掃描之間的間隔進行建模； 針對所述一組⑶提取切割線，提取一組單個切割線⑶值；以及 使用所述一組單個切割線CD值來確定所述仿真CD值。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述擬合的參數包括所述布置間隔參數。
4.根據權利要求1所述的方法，其中在布置所述測量窗口之前，所述方法還包括通過 將所述特征與光刻工藝模型進行卷積來獲得所述仿真圖案。
5.根據權利要求1所述的方法，其中使用所述一組單個切割線CD值來確定所述仿真 ⑶值包括計算所述一組單個切割線⑶值的平均值。
6.根據權利要求1所述的方法，其中擬合所述參數包括迭代地進行以下操作 至少基于更新的光刻工藝模型來更新所述仿真⑶值；以及至少基于所述更新的仿真CD值與所述測量CD值之間的差異來更新所述參數的值。
7.根據權利要求1所述的方法，其中擬合所述參數包括使所述仿真CD值與所述測量 CD值之間的差異達到最小。
8.一種在光刻工藝模型校準期間用于對臨界尺寸(CD)掃描電鏡(CD-SEM)提取進行建 模的設備，所述設備包括用于接收通過使用⑶-SEM提取處理獲得的測量⑶值的裝置，其中所述⑶-SEM提取處 理通過根據多個電子束掃描測量特征的多個CD值來確定用于所述特征的測量CD值； 用于確定仿真⑶值的裝置，其中仿真⑶值是至少基于一組⑶提取切割線確定的；以及用于在光刻工藝模型校準期間，至少基于所述測量CD值和所述仿真CD值來對所述光 刻工藝的一個方面進行建模的參數進行擬合的裝置。
9.根據權利要求8所述的設備，其中用于確定所述仿真CD值的裝置包括 用于將測量窗口布置成包圍目標特征的裝置；用于至少基于布置間隔參數，將所述一組CD提取切割線布置在所述測量窗口內的裝 置，其中所述布置間隔參數對所述CD-SEM提取處理中的所述多個電子束掃描之間的間隔 進行建模；用于針對所述一組CD提取切割線來提取一組單個切割線CD值的裝置；以及 用于使用所述一組單個切割線CD值來確定所述仿真CD值的裝置。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述擬合的參數包括所述布置間隔參數。
11.根據權利要求8所述的設備，其中所述設備還包括用于在布置所述測量窗口之前， 通過將所述特征與光刻工藝模型進行卷積來獲得所述仿真圖案的裝置。
12.根據權利要求8所述的設備，其中用于使用所述一組單個切割線CD值來確定所述 仿真CD值的裝置包括用于計算所述一組單個切割線CD值的平均值的裝置。
13.根據權利要求8所述的設備，其中用于擬合所述參數的裝置包括用于迭代地進行 以下操作的裝置至少基于更新的光刻工藝模型來更新所述仿真⑶值；以及至少基于所述更新的仿真CD值與所述測量CD值之間的差異來更新所述參數的值。
14.根據權利要求8所述的設備，其中用于擬合所述參數的裝置包括用于使所述仿真 CD值與所述測量CD值之間的差異達到最小的裝置。
15.一種在光刻工藝模型校準期間用于對臨界尺寸(CD)掃描電鏡(CD-SEM)提取進行 建模的方法，所述方法包括接收用于特征的仿真CD值，其中所述仿真CD值是通過使用布置在與所述特征關聯的 仿真圖案上的單個切割線從所述仿真圖案中提取的；接收用于所述特征的原始CD-SEM測量數據，其中所述原始CD-SEM測量數據包括使用 多個電子束掃描針對所述特征提取的多個測量CD值；使用所述多個測量CD值來確定預測所述仿真CD值的預測CD值；以及 至少基于所述預測⑶值和所述仿真⑶值二者來校準所述光刻工藝模型。
16.根據權利要求15所述的方法，其中確定所述預測CD值包括沿著所述特征上的切割 線來確定CD值，其中所述切割線的位置與用來提取所述仿真CD值的所述單個切割線的位 置相匹配。
17.根據權利要求16所述的方法，其中沿著位置與所述單個切割線的位置相匹配的切 割線來確定CD值包括對所述多個測量CD值執行曲線擬合以確定局部最小或最大值。
18.一種在光學鄰近校正后(OPC后)驗證設計布局期間用于對臨界尺寸(⑶)掃描電 鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法，所述方法包括接收通過使用⑶-SEM提取處理獲得的測量⑶值，其中所述⑶-SEM提取處理通過根據 多個電子束掃描測量特征的多個CD值來確定用于所述特征的測量CD值；確定仿真⑶值，其中仿真⑶值是至少基于一組⑶提取切割線確定的；以及 在OPC后的驗證期間，通過將所述測量CD值與所述仿真CD值進行比較來驗證由OPC 校正的設計布局的質量。
19.根據權利要求18所述的方法，其中確定所述仿真CD值包括 將測量窗口布置成包圍目標特征；至少基于布置間隔參數，將所述一組CD提取切割線布置在所述測量窗口內，其中所述 布置間隔參數對所述CD-SEM提取處理中的所述多個電子束掃描之間的間隔進行建模； 針對所述一組⑶提取切割線，提取一組單個切割線⑶值；以及 使用所述一組單個切割線CD值來確定所述仿真CD值。
20.根據權利要求18所述的方法，其中在布置所述測量窗口之前，所述方法還包括通 過將所述特征與光刻工藝模型進行卷積來獲得所述仿真圖案。
21.根據權利要求18所述的方法，其中使用所述一組單個切割線CD值來確定所述仿真⑶值包括計算所述一組單個切割線⑶值的平均值。
22.一種在光學鄰近校正后(0PC后)驗證光刻工藝模型期間用于對臨界尺寸(⑶)掃 描電鏡(CD-SEM)提取進行建模的設備，所述設備包括用于接收通過使用⑶-SEM提取處理獲得的測量⑶值的裝置，其中所述⑶-SEM提取處 理通過根據多個電子束掃描測量特征的多個CD值來確定用于所述特征的測量CD值；用于確定仿真⑶值的裝置，其中仿真⑶值是至少基于一組⑶提取切割線確定的；以及用于在0PC后的驗證期間，通過將所述測量CD值與所述仿真CD值進行比較來驗證由 0PC校正的設計布局的質量的裝置。
23.根據權利要求22所述的設備，其中用于確定所述仿真CD值的裝置包括用于將測量窗口布置成包圍目標特征的裝置；用于至少基于布置間隔參數，將所述一組CD提取切割線布置在所述測量窗口內的裝 置，其中所述布置間隔參數對所述CD-SEM提取處理中的所述多個電子束掃描之間的間隔 進行建模；用于針對所述一組CD提取切割線來提取一組單個切割線CD值的裝置；以及用于使用所述一組單個切割線CD值來確定所述仿真CD值的裝置。
24.根據權利要求22所述的設備，其中所述設備還包括用于在布置所述測量窗口之 前，通過將所述特征與光刻工藝模型進行卷積來獲得所述仿真圖案的裝置。
25.根據權利要求22所述的設備，其中用于使用所述一組單個切割線CD值來確定所述 仿真CD值的裝置包括用于計算所述一組單個切割線CD值的平均值的裝置。
26.一種在光學鄰近校正后(0PC后)驗證光刻工藝模型期間用于對臨界尺寸(⑶)掃 描電鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法，所述方法包括接收用于特征的仿真CD值，其中所述仿真CD值是通過使用布置在與所述特征關聯的 仿真圖案上的單個切割線從所述仿真圖案中提取的；接收用于所述特征的原始CD-SEM測量數據，其中所述原始CD-SEM測量數據包括使用 多個電子束掃描針對所述特征提取的多個測量CD值；使用所述多個測量CD值來確定預測所述仿真CD值的預測CD值；以及在0PC后的驗證期間，通過將所述預測CD值與所述仿真CD值進行比較來驗證由0PC 校正的設計布局的質量。
27.根據權利要求26所述的方法，其中確定所述預測CD值包括沿著所述特征上的切割 線來確定CD值，其中所述切割線的位置與用來提取所述仿真CD值的單個切割線的位置相 匹配。
28.根據權利要求27所述的方法，其中沿著位置與所述單個切割線的位置相匹配的切 割線來確定CD值包括對所述多個測量CD值執行曲線擬合以確定局部最小或最大值。
全文摘要
本發明涉及對臨界尺寸(CD)掃描電鏡的CD提取進行建模。本發明的一個實施例涉及一種在光刻工藝模型校準期間對臨界尺寸(CD)掃描電鏡(CD-SEM)提取進行建模的方法。在操作期間，該方法接收通過使用CD-SEM提取處理而獲得的測量CD值，其中CD-SEM提取處理通過沿著多個電子束掃描測量特征的多個CD值，來確定該特征的測量CD值。然后該方法確定仿真CD值，其中仿真CD值至少基于均勻布置在目標特征周圍的一組CD提取切割線來確定。在后續光刻工藝模型校準期間，該方法至少基于測量CD值和仿真CD值二者來擬合對光刻工藝的一個方面進行建模的參數。
文檔編號G06F17/50GK101877016SQ20091021130
公開日2010年11月3日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年4月30日
發明者張喬林 申請人:新思科技有限公司