[发明专利]对临界尺寸(CD)扫描电镜的CD提取进行建模

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体设计和制造。更为具体地，本发明涉及用于对临界尺寸(CD)扫描电镜(CD-SEM)的CD提取进行准确建模以供在光刻工艺模型校准和光学邻近校正(OPC)后的设计布局验证期间使用。

背景技术

半导体制造技术通常包括许多涉及复杂物理和化学相互作用的工艺。因为几乎不可能找出预测这些复杂的相互作用的行为的准确公式，所以开发者通常使用与经验数据拟合的工艺模型来预测这些工艺的行为。在设计半导体芯片期间，工艺模型可以被用在许多应用中。

例如，在被称为“光学邻近校正”(OPC)的技术中，光刻工艺模型(此后被称为“光刻模型”)被用于对半导体芯片布局进行校正以补偿半导体制造工艺中的不合乎要求的效果。在OPC处理期间，OPC仿真引擎使用光刻模型来迭代地评估和修改掩膜布局中的边缘段。OPC后的掩膜图案被预期在晶片上产生与设计意愿紧密匹配的物理图案。

注意，光刻模型的准确性会同时限制已校正的掩膜图案的有效性和OPC后的设计布局验证的正确性。为了生成准确的光刻模型，常常执行拟合处理，其被称为“光刻模型校准”。光刻模型校准的一个目的是使针对测试图案的模型仿真出的临界尺寸(CD)值(或“仿真CD”)与对应测量的晶片CD值(或“晶片CD”)之间的差异达到最小。用于提取仿真CD的特定CD提取技术会对仿真CD的准确性并由此对OPC模型的准确性具有极大影响。

当前，光刻模型校准工具使用基于单个切割线的CD提取技术来提取模型仿真的CD值。在这种技术中，仅单个切割线被布置在CD值将被提取的精确位置。例如，图2图示了在仿真晶片图案200上执行的基于单个切割线的CD提取技术。如图2中所示，贯穿光刻工艺，蓝色几何图形表示设计布局的一部分，而红色轮廓线表示仿真出的、布局的晶片图案200。注意，仿真CD是从仿真晶片图案200提取的。更为具体地，当需要从仿真晶片图案200内的目标特征提取CD值时，提供提取位置的坐标信息。基于单个切割线的CD提取技术然后基于该坐标信息将单个切割线布置在目标特征的精确位置处。例如，当需要提取两个线端202与204之间的距离时，将单个切割线206正好布置在线端202与204的最尖端之间。因此，使用该技术所提取的CD值是仿真线端202与204之间的最短距离。类似地，为了提取线特征208的线宽，将单个切割线210正好布置在线特征208上与所提供的坐标信息对应的位置处。

遗憾的是，使用上述常规的基于单个切割线的CD提取技术所创建的光刻工艺模型不够准确。随着技术节点继续缩小到45nm以下，由于工艺模型中的基于单个切割线的CD提取技术所引起的这种不准确性预期将变得更为严重。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种在光刻工艺模型校准期间对临界尺寸(CD)扫描电镜(CD-SEM)CD提取进行建模的方法。在操作期间，该方法接收通过使用CD-SEM提取处理而获得的测量CD值，其中，CD-SEM提取处理通过根据晶片表面上的多个电子束扫描测量特征的多个CD值，来确定用于该特征的测量CD值。该方法然后确定仿真CD值，其中仿真CD值至少是基于布置在测试图案布局上的一组CD提取切割线来确定的。在后续光刻工艺模型校准期间，该方法至少基于测量CD值和仿真CD值二者来拟合对光刻工艺的一个方面进行建模的参数。

在某些实施例中，该方法通过首先布置中心在目标特征的一个测量窗口来确定仿真CD值。接着，该方法至少基于布置间隔参数来将一组CD值提取切割线布置在该测量窗口内，其中该布置间隔参数对CD-SEM提取处理中的多个电子束扫描之间的间隔进行建模。接下来，该方法针对测试图案布局上所布置的一组CD提取切割线提取一组单个切割线CD值。接着，该方法使用该组单个切割线CD值来确定仿真CD值。

在某些实施例中，拟合参数包括该布置间隔参数。

在某些实施例中，在布置测量窗口之前，该方法通过将特征与光刻工艺模型进行卷积来获得仿真图案。

在某些实施例中，该方法通过计算该组单个切割线CD值的平均值，使用该组单个切割线CD值来确定仿真CD值。

在某些实施例中，该方法通过迭代地进行以下步骤来拟合参数：至少基于已更新的光刻工艺模型来更新仿真CD值，以及至少基于已更新的仿真CD值与测量CD值之间的差异来更新该参数的值。

在某些实施例中，该方法通过使仿真CD值与测量CD值之间的差异达到最小来拟合参数。