[发明专利]用于检测系统缺陷的简化测试结构设计方法

说明书

本发明提供了一种用于检测系统缺陷的简化测试结构设计方法，包括：步骤S1、模拟计算出实际器件的最终工艺窗口，模拟计算出实际器件工艺窗口以外的系统缺陷；步骤S2、依据实际器件制程仿真的结果提取关键结构；步骤S3、根据提取的关键结构进行简化测试结构的设计；步骤S4、将设计的简化测试结构作为仿真模型的输入，模拟计算出简化测试结构制程最终的系统缺陷；步骤S5、对比实际器件制程仿真与简化测试结构制程仿真在相同工艺窗口下所产生的系统缺陷信息是否一致，本发明采用了仿真手段与实验验证相结合的简化测试结构设计方法，依据两个制程仿真结果进行系统缺陷对比进行简化测试结构设计，并在仿真后进行实验验证，确保仿真设计可靠性。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种用于检测系统缺陷的简化测试结构设计方法。

背景技术

在芯片制造中，随着电子元器件的小型化，器件尺寸从微米、亚微米逐渐减小到纳米级别，加工缺陷逐导致的电子元器件失效渐成为了制约良率的主要因素。由于芯片良率是芯片制造中涉及到的几十到几百道工艺步骤良率的叠加，这就要求对芯片的加工过程进行大量的在线测量，近年来加工缺陷的在线测量技术成为了一个重要的研究方向。芯片制造中的加工缺陷一般分为随机缺陷和系统缺陷，随机缺陷是指由芯片制造中的颗粒污染、光刻中的水痕、超净间环境扰动等各种随机出现的因素导致的加工缺陷，具有很大的不确定性；系统缺陷是指由芯片制造中的系统误差导致的加工缺陷，通常由加工设备性能参数偏移，加工工艺的变化等引起，会在每一片晶圆上具有延续性和一致性，可以通过对加工设备和工艺的控制来减小甚至消除系统缺陷，从提高良率的角度考虑，系统缺陷的在线测量技术十分重要。

目前对于系统缺陷的检测，主要采用的技术是光学测量和电子束测量。光学测量具有测量速度快的优势，但是受到由衍射极限限制，通常只能对微米和亚微米级的加工缺陷进行测量；电子束测量可以实现纳米级甚至更高的分辨率，但是主要缺点是测量速度较慢。为了解决测量速度和测量分辨率不能同时满足的问题，可以实现纳米级分辨率的光学关键尺寸(Optical Critical Dimension，OCD)测量方法是一个很好的解决方案。但是由于光学关键尺寸测量方法需要建立测量器件的物理模型，利用物理模型的模拟结果来关联测量光谱，从而获得测量结果。而对于一些实际器件，由于结构的复杂性导致低测量灵敏度、低信噪比、物理模型中的变量耦合等缺点，难以获得准确的结果。

对于实际器件，常用的测量方法是简化测试结构法。其利用结构比较简单的简化测试结构替代实际器件进行测量。但是简化测试结构和实际器件对于光刻等制程的响应存在差异，并不能保证同时出现系统缺陷，且出现的系统缺陷类型也会不一致，会导致简化测试结构的测量结果不能反映系统缺陷的真实情况。通常，简化测试结构的设计优化工作只能凭借经验人工完成，需要耗费大量时间和耗材，且难以实现简化测试结构与实际实际器件系统缺陷的最佳匹配度。因此，设计出能准确反映真实系统缺陷的简化测试结构是此测量方法的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用于检测系统缺陷的简化测试结构设计方法，解决现有的光学关键尺寸测量方法难以准确测量实际器件的系统缺陷的缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于检测系统缺陷的简化测试结构设计方法，包括以下步骤：

步骤S1、实际器件制程仿真：对实际器件制造中各个制程进行仿真计算，模拟计算出实际器件的最终工艺窗口，同时模拟计算出实际器件工艺窗口以外的系统缺陷；

步骤S2、提取关键结构：依据实际器件制程仿真的结果提取关键结构，该关键结构为最容易产生系统缺陷并且对芯片的主要性能有重要影响的结构；

步骤S3、设计简化测试结构：根据所述步骤S2提取的关键结构进行简化测试结构的设计；

步骤S4、简化测试结构制程仿真：将所述步骤S3中设计的简化测试结构作为仿真模型的输入，以此模拟计算出简化测试结构制程最终的系统缺陷；