TWI911212B - 用於在虛擬工廠環境中執行局部ｃｄｕ建模和控制的非暫時性的媒體、系統及方法 - Google Patents

Abstract

茲討論用於在虛擬工廠環境中執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)建模之系統和方法。更特定而言，在虛擬工廠環境中重製局部CD變異用以產生CDU遮罩，其可使用在虛擬製造序列期間俾以更準確結果來反映特徵之CD變異，其發生在被實體製造之半導體裝置之圖案中。

Description

用於在虛擬工廠環境中執行局部CDU建模和控制的非暫時性的媒體、系統及方法

[相關申請案的交互參照] 本申請案主張2020年4月24日申請且題為「System and Method for Performing Local CDU Modeling and Control in a Virtual fabrication Environment」之美國臨時專利申請案第63/015,023號之權利和優先權，其係於此整體併入作為參考。

本發明係關於用於在虛擬工廠環境中執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)建模和控制的系統和方法。

整合元件製造商(IDM)和獨立晶圓代工廠之半導體開發組織花費大量資源而開發出製程操作之整合序列，其被用來自晶圓("晶圓"為半導體材料薄片，經常但並非總是由矽晶所組成)製造所銷售之晶片(積體電路(IC))。一大部分資源花費在製造實驗性晶圓和相關聯的測量、計量("計量"指稱在半導體產業中所進行之特殊類型之測量)和特徵化結構，所有目的在於確保整合製程產生所期望之半導體裝置結構。將此些實驗性晶圓使用在試誤方案中以開發用於製造裝置結構之個別製程且亦開發總體之整合製程流程。由於增加先進技術節點製程流程之複雜性，一大部分的實驗性製造運行造成負面或無效的特徵化結果。此些實驗性運行為長時間的、數周到數月在"晶圓廠"(工廠環境)中，且昂貴的、因為每一實驗性晶圓可花費$3,000到$10,000。最近的半導體技術進步(包含FinFET，TriGate，High-K/金屬閘極，嵌入式記憶體和先進圖案化)已大幅地增加整合半導體製造製程之複雜性。使用此試誤實驗性方法之技術開發之花費和持續時間已同時地增加。

與習用試誤實體實驗相比，用於半導體裝置結構之虛擬工廠環境提供用於以較低花費和較高速度來執行半導體製程開發之平台。相較於習用CAD和TCAD環境，虛擬工廠環境能夠虛擬地建模整合製程流程且預測包括全套技術之所有裝置和電路之完整3D結構。虛擬製造可以其最簡單之形式而敘述為將整合製程序列之敘述與處於2D設計資料(遮罩或布局)之形式的主題設計結合，且產生3D結構模型以預測來自真實/實體製造運行之預期結果。3D結構模型包含多層材料，植入物，擴散等之幾何準確3D形狀，包括晶片或一部分的晶片。虛擬製造以主要為幾何性(然而所涉及之幾何由製造製程之物理性所指引)之方式來完成。藉由在抽象的結構層級(而非基於物理性之模擬)下來執行建模，可大幅地加速結構模型之建構，致能在電路層級的範圍規模下之全技術建模。虛擬工廠環境之使用因而提供製程假設之快速驗證，以及在整合製程序列和2D設計資料之間的複雜相互關係之視覺化。

本發明實施例提供在虛擬工廠環境中執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)控制之能力。更特定而言，實施例使虛擬工廠環境能夠對個別金屬圖案(與金屬特徵部相關聯)內之臨界尺寸(CD)上的變異進行建模，該金屬圖案係由製造序列中所產生之圖案脫離出來。在以原始遮罩來產生用於半導體裝置結構的圖案之後，在製程序列內執行局部CDU建模步驟，以將在該圖案內之每一個別金屬圖案辨識為各別的金屬網。局部CDU建模步驟接著對每一金屬網重調尺寸(resize)以反映對於經脫離圖案之隨機CD變異。一群經重調尺寸之金屬網可接著用來建立經修改遮罩，CDU遮罩。可在虛擬工廠環境中使用CDU遮罩以執行更準確的虛擬製造來反映在真實晶圓廠中將發生之特徵部之CD變異。在一些實施例中可選擇用於CDU建模步驟之使用者可配置參數，用以控制特徵部之局部CDU和橢圓率。

在一實施例中，一種用於在虛擬工廠環境內執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)建模和控制之計算裝置實施之方法包含在虛擬工廠環境中接收用於虛擬地製造之半導體裝置結構之製程序列和設計資料的選擇。製程序列包含局部CDU建模步驟。方法亦在虛擬工廠環境中使用製程序列和設計資料以在半導體裝置結構之虛擬製造期間自第一遮罩產生圖案。圖案包含多重金屬圖案，金屬圖案中之每一者與金屬特徵相關聯。方法將金屬圖案中之每一者識別為各別的網，且藉由計算對於網之隨機常態CD變異以沿著介面來對每一網重調尺寸。基於經重調尺寸之網來產生CDU遮罩，且CDU遮罩用來在虛擬工廠環境中執行半導體裝置結構之虛擬製造。

在另一實施例中，一種用於在虛擬工廠環境中執行局部CDU建模和控制之系統包含至少一計算裝置和顯示表面。至少一計算裝置配備有一個或更多處理器且經配置以產生虛擬工廠環境，其經配置以接收用於虛擬地製造之之半導體裝置結構之製程序列和設計資料之選擇。製程序列包含局部CDU建模步驟。虛擬工廠環境亦經配置以在虛擬製造期間使用製程序列和設計資料而自第一遮罩產生圖案，圖案包含多重金屬圖案。金屬圖案中之每一者與金屬特徵相關聯。虛擬工廠環境更經配置以執行局部CDU建模步驟，來將金屬圖案中之每一者識別為各別的網且藉由計算對於網之隨機常態CD變異以沿著介面來對每一網重調尺寸。此外，虛擬工廠環境經配置以基於經重調尺寸之網來產生CDU遮罩，且使用CDU遮罩來執行半導體裝置結構之虛擬製造。顯示表面與計算裝置通訊且經配置以顯示來自虛擬工廠環境之資料。

在半導體裝置製造中之微影操作期間，遮罩圖案轉移到晶圓上之光阻區域。舉例來說，可使用傳統光微影技術或先進節點技術(諸如使用較短波長之極紫外光微影(EUVL)之彼等者)來轉移圖案。被轉移之圖案可包含數個不同幾何特徵，諸如具有不同寬度之線，不同形狀和尺寸之開口(例如橢圓形，圓形等)及其它類型的特徵。根據臨界尺寸(CD)來指定此些特徵中之每一者。 舉例來說，指稱為線之CD可依據其寬度來指定，而對於圓形形狀開口之CD可依據開口之直徑或由其x和y維度之比例所產生之橢圓率來指定。理想上，來自遮罩之圖案將轉移到光阻劑，其中經轉移之特徵的CD與在遮罩中所指定之彼等特徵的CD顯示無變異，且如此在虛擬製造期間當然是可行的。然而，在實體工廠環境中，製程可變異性可造成經轉移圖案中之個別特徵展現與經指定特徵CD之非均勻性(變異)。在實體晶圓廠中，可藉由使用臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM)來執行微影後CD測量以偵測到CD變異，且可嘗試各種修正措施以補償偵測之錯誤。對於僅發生在圖案之一部分中之特徵，未能充足地控制局部CDU(局部CDU控制)可負面地影響裝置良率，且隨著在先進節點製造中所需之越來越小的特徵而更是如此。據此，局部CDU控制變得更加重要。然而，在虛擬工廠環境中，傳統上已經難以適當且有效地對局部CDU建模。

本發明實施例提供虛擬工廠環境，其致使局部CDU建模和控制作為製程序列之執行的部分而發生，以實現考量到局部CD變異之更準確的虛擬製造。然而，在更詳細地討論由實施例所提供之局部CDU建模和控制之前，首先敘述可利用來落實實施例之示例性3D虛擬工廠環境。示例性虛擬工廠環境

圖1描述適合落實本發明實施例之示例性虛擬工廠環境1。虛擬工廠環境1包含由使用者2存取之計算裝置10。計算裝置10與顯示器120通訊。顯示器120可以是計算裝置10之一部分之顯示螢幕，或可以是與計算裝置10通訊之各別的顯示裝置或顯示表面。計算裝置10可以是PC，膝上型電腦，平板計算裝置，伺服器，或配備有處理器11且能夠支援3D建模引擎75之操作之一些其它類型的計算裝置(進一步在下文敘述)。處理器可具有一個或更多核心。計算裝置10亦可包含揮發性和非揮發性儲存器，諸如但不限於，隨機存取記憶體(RAM)12，唯讀記憶體(ROM)13和硬碟14。計算裝置10亦可配備有網路介面15以便致能與其它計算裝置之通訊。

計算裝置10可儲存且執行虛擬製造應用程式70，其包含3D建模引擎75。3D建模引擎75可包含一個或更多演算法，諸如使用在虛擬地製造半導體裝置結構之演算法1(76)、演算法2(77)、和演算法3(78)。虛擬製造應用程式70亦可包含局部CDU建模模組79，其含有用於建模局部CDU操作之可執行指令。3D建模引擎75可接受輸入資料20，用以執行虛擬製造"運行"，其產生半導體裝置結構模型資料90。虛擬製造應用程式70和3D建模引擎75可產生數個使用者介面和視圖，用來建立和顯示虛擬製造運行之結果。舉例來說，虛擬製造應用程式70和3D建模引擎75可顯示布局編輯器121，製程編輯器122和虛擬製造主控台123，用來建立虛擬製造運行。虛擬製造應用程式70和3D建模引擎75亦可顯示表格和圖形計量結果視圖124及3D視圖125，用於分別地顯示由3D建模引擎75在半導體裝置結構之虛擬製造期間所產生之虛擬製造運行和3D結構模型之結果。

輸入資料20包含2D設計資料30和製程序列40兩者。製程序列40可包括多重製程步驟43、44、47、和48。如在本文中進一步敘述，製程序列40亦可包含一個或更多虛擬計量測量製程步驟45和49。製程序列40更可包含一個或更多子序列46，其包含製程步驟或虛擬計量測量製程步驟中之一者或更多。2D設計資料30包含一個或更多層(諸如層1(32)，層2(34)和層3(36))，典型地依產業標準布局格式提供，諸如GDS II (圖形設計系統版本2)或OASIS (開放式原圖系統交換標準)。

輸入資料20亦可包含材料資料庫60，包含材料類型之記錄，諸如材料類型1(62)和材料類型2(64)和對於每一材料類型之特定材料。在製程序列中之製程步驟之許多者可引用在材料資料庫中之一個或更多材料。每一材料具有名稱和 一些屬性，諸如渲染顏色。材料資料庫可以各別的資料結構來儲存。材料資料庫可具有階層(hierarchy)，其中材料可藉由類型和子類型來分組。在製程序列中之個別步驟可引用個別材料或父材料類型(parent material type)。在材料資料庫中之階層致使引用材料資料庫之製程序列可更容易地被修改。舉例來說，在半導體裝置結構之虛擬製造中，多重類型之氧化物材料可在製程序列之過程期間添加到結構模型。在添加有特定氧化物之後，後續步驟可變更此材料。假如在材料資料庫中不存在階層並且將添加新類型的氧化物材料之步驟插入現有製程序列中，則可影響氧化物材料之所有後續步驟亦需被修改以包含新類型的氧化物材料。隨著材料資料庫支援階層，對某一類別的材料(諸如氧化物)進行操作之步驟可僅引用父類型而非相同類型之一份材料清單。接著，假如將添加新類型的氧化物材料之步驟插入製程序列中，則不需要對僅引用氧化物父類型之後續步驟作修改。因而階層式材料使製程序列對修改更有彈性。階層式材料之進一步利益在於可建立和重複使用僅引用父材料類型之庫存製程步驟和序列。

3D建模引擎75使用輸入資料20以執行由製程序列40指定之操作/步驟序列。如在下文進一步解釋，製程序列40可包含 一個或更多虛擬計量步驟45、49，其在虛擬製造運行期間指出在製程序列中應該要對結構構件進行測量之時點。可使用先前添加到2D設計資料30中之層之定位形狀來進行測量。在替代實施例中，可藉由諸如在2D設計資料中之(x, y)座標之替代方式或在2D設計資料30中指定位置之一些其它方式，而非透過使用定位形狀，來指定測量位置。製程序列亦可包含一個或更多局部CDU建模步驟50，其在虛擬製造運行期間指出在製程序列中應該要執行局部CDU建模操作之時點，如在本文中進一步敘述。在虛擬製造運行期間對於製程序列40之執行產生虛擬計量資料80和3D結構模型資料90。3D結構模型資料90可用來產生半導體裝置結構之結構模型之3D視圖，其可顯示在3D查看器125中。虛擬計量資料80可被處理且以表格和圖形計量結果視圖124呈現給使用者2。

圖2描述由虛擬工廠環境所提供以設定虛擬製造運行之示例性虛擬製造主控台123。虛擬製造主控台123允許使用者指定用於被虛擬地製造之半導體裝置結構之製程序列202和布局(2D設計資料)204。然而，應該要理解到的是虛擬製造主控台亦可以是基於文字之腳本(scripting)主控台，其對使用者提供下述手段：輸入指定所需輸入且初始化結構模型之建構之腳本命令，或建構與用於製程序列中之特定步驟之參數值範圍相對應之一組結構模型。後述情況被認為是虛擬實驗 (在下文進一步討論)。

圖3描述由虛擬工廠環境所提供之示例性布局編輯器。布局編輯器121顯示由使用者在虛擬製造主控台123中所指定之2D設計布局。在布局編輯器中，顏色可用來描述在設計資料中之不同層。在每一層上由形狀或多邊形所封圍之範圍代表區域，其中在該區域中晶圓上之光阻劑塗層在整合製程流程中可在光微影步驟期間暴露於光或予以避開光。在一個或更多層上之形狀可經結合(經布林運算)以形成使用在光微影步驟中之遮罩。布局編輯器121提供插入、刪除和修改在任一層上之多邊形之方式，以及插入、刪除或修改在2D設計資料內之層之方式。可僅出於含有指出虛擬計量測量之位置之形狀或多邊形之目的而插入層。矩形形狀302、304、306已添加到經插入層(由不同顏色指出)且標記虛擬計量測量之位置。如上文所註記，除了使用定位形狀之外，指定用於虛擬計量測量之位置之其它方法應該也要被認為在本發明範疇內。設計資料結合製程資料和材料資料庫來使用以建構3D結構模型。

在布局編輯器121中顯示之設計資料中之經插入層可包含經插入定位形狀。舉例來說， 定位形狀可以是 矩形，其之較長邊指出在3D結構模型中之測量方向。舉例來說，在圖3中，第一定位形狀302可標記用於虛擬計量測量之雙圖案化心軸，第二定位形狀304可標記用於虛擬計量測量之閘極堆疊，且第三定位形狀306可標記用於虛擬計量測量之電晶體之源極或汲極接點。

圖4描述由虛擬工廠環境所提供之示例性製程編輯器122。使用者定義在製程編輯器中之製程序列。製程序列是用以虛擬地製造使用者所選擇之結構所進行之一系列有序的製程步驟。製程編輯器可以是文字編輯器，使得每一行或一群行對應於製程 步驟，或諸如在圖4中所描述之專用圖形使用者介面。製程序列可以是階層式，意謂製程步驟可分組成子序列和子序列之次序列等。一般來說，在製程序列中之每一步驟對應於在晶圓廠中之實際步驟。舉例來說，用於反應性離子蝕刻操作之子序列可包含旋塗光阻劑，圖案化抗阻劑，且執行蝕刻操作之步驟。使用者為每一步驟或子步驟指定適合操作類型之參數。參數中之一些是在材料資料庫之材料和在2D設計資料之層中之引用。舉例來說，用於沉積操作基元之參數是被沉積之材料，沉積之標稱厚度，和在側向方向相對垂直方向上之異向性或生長比例。沉積操作基元可用來建模諸如化學氣相沉積(CVD)之實際製程。 類似地，用於蝕刻操作基元之參數是遮罩名稱(來自設計資料)，受到操作影響之一份材料清單，和異向性。

在製程序列中可存在數百個步驟，且製程序列可包含子序列。舉例來說，如在圖4中所描述，製程序列410可包含子序列412，其由諸如經選擇之步驟413之多重製程步驟來構成。製程步驟可選擇自可取用之製程步驟庫402。對於經選擇之步驟413，製程編輯器122致能使用者指定所有所需的參數420。舉例來說，使用者能夠自材料資料庫404中之一份材料選擇材料，且指定製程參數406以用於材料在製程步驟413中之使用。

在製程序列中之一個或更多步驟可以是由使用者插入之虛擬計量步驟。舉例來說，步驟4.17 "測量CD" (414)(其中CD表示臨界尺寸)在製程序列412中之插入將致使在虛擬製造運行中使用一個或更多定位形狀在此時點下進行虛擬計量測量，一個或更多定位形狀先前已插入在2D設計資料中之一個或更多層上。藉由直接地在製造序列中插入虛擬計量步驟，本發明實施例在製造製程期間允許在關注臨界點處進行虛擬計量測量。由於虛擬製造中之許多步驟在建立最終結構之過程中互動，因此在整合製程流程之不同時點處確定結構之幾何特性(諸如橫截面維度和表面積)之能力對於製程開發人員和結構設計人員是非常感興趣的。

圖5描述由虛擬工廠環境所提供之示例性3D查看器125。3D查看器125可包含3D視圖畫布502以用於顯示由3D建模引擎75所產生之3D模型。3D查看器125可顯示在製程序列中之經儲存狀態504，且允許選擇特定狀態506及出現在3D視圖畫布中。3D查看器提供諸如放大/縮小，旋轉，平移，切面等之功能性。 選用地，使用者可啟動在3D視圖畫布502中之橫截面視圖，且使用微型俯視圖508來操作橫截面之位置。

儘管建構單一結構模型可以是有價值的，在建構大量模型之虛擬製造中存在增加的價值。虛擬工廠環境致能使用者建立且運行虛擬實驗。在本發明之虛擬實驗中，可探索製程參數之值範圍。可藉由在全製程序列中指定被施加到個別製程之一組參數值(而非每參數為單一值)來設定虛擬實驗。可依此方式來指定單一製程序列或多重製程序列。執行在虛擬實驗模式中之3D建模引擎75接著建構橫跨製程參數集合之多重模型，同時利用上述之虛擬計量測量操作來為每一變異擷取計量測量資料。由本發明實施例所提供之能力可用來模擬兩個基礎類型的實驗，其典型地執行在實體晶圓廠環境中。第一，製造製程以隨機(非確定性)形式而自然地變化。如在本文中所解釋，本發明實施例為每一虛擬工廠運行使用基礎確定性方法，但仍可藉由進行多重運行來預測非確定性結果。由本發明實施例所提供之虛擬實驗模式允許虛擬工廠環境通過對每一製程參數之變異之整個統計範圍，和在許多/所有製程參數中之變異之結合進行建模。第二，在實體晶圓廠中之實驗運行可指定在製造不同晶圓時刻意要變化之一組參數。本發明之虛擬實驗模式藉由對參數集合之特定變異執行多重虛擬工廠運行，而致能虛擬工廠環境亦模擬此類型的實驗。

在製造序列中之每一製程具有其自有的固有變異。要了解在複雜流程中所有經結合之製程變異之效應是相當困難，特別是在考量到變異結合之統計機率之因素時。一旦建立起虛擬實驗，製程序列基本上可由包含在製程敘述中之數值製程參數之結合來描述。此些參數中之每一者可由其總體變異(基於標準差或西格瑪值)，且因此由在高斯分佈或其它適當的機率分佈上之多重點來特徵化。假如虛擬實驗經設計且執行以檢驗製程變異之所有結合(在每一高斯上之多重點，舉例來說，每一參數之±3西格瑪，±2西格瑪，±1西格瑪，和標稱值)，接著來自序列中之虛擬計量步驟之生成圖形和數值輸出涵蓋技術上之總體變異空間。即使在此實驗性研究中之每一狀況由虛擬工廠系統進行確定性地建模，虛擬計量結果之結合含有統計分佈。可使用簡單統計分析(諸如統計上無相關參數之和方根(RSS)計算)以將總體變異度量歸因於實驗之每一狀況。接著，所有虛擬計量輸出(數值和圖形兩者)可相對於總體變異度量進行分析。

在實體晶圓廠之典型試誤實驗性實務中，將自標稱製程產生之結構測量作為目標，且藉由為結構測量中之總體變異(總體結構邊限)指定過大(保守)邊限來應付製程變異，其必須在後續製程中預料到。相比之下，本發明之虛擬實驗實施例可為整合製程流程中之任一點處之結構測量提供總體變異包絡之定量預測。結構測量之總體變異包絡，而非標稱值，接著可變成開發目標。此方法確保在整個整合製程流程上之可接受總體結構邊限，而不犧牲臨界結構設計之目標。將總體變異作為目標之此方法可產生標稱中間或最終結構，其與已將標稱製程作為目標所產生之標稱結構相比為較不理想(或較不美觀)。然而，此次優標稱製程並非關鍵，因為已考慮到總體製程變異之包絡且更重要的是確定整合製程流程之強健度和良率。此方法是半導體技術開發上從強調標稱製程到強調總體製程變異之包絡之典範移轉。

圖6描述可在虛擬工廠環境中執行以設定和執行虛擬實驗之示例性步驟序列，以產生用於多重半導體裝置結構模型之虛擬計量測量資料。序列開始於使用者選擇製程序列(其先前已可經校準以使結果更具結構預測性)(步驟602a)且辨識/建立2D設計資料(步驟602b)。使用者可選擇製程參數變異加以分析(步驟604a)及/或設計參數變異加以分析(步驟604b)。如上文所提及，使用者將一個或更多虛擬計量步驟插入製程序列中(步驟606a)且將測量定位形狀添加到2D設計資料(步驟606b)。使用者可藉由專用使用者介面(自動參數探索器126)之協助來設定虛擬實驗(步驟608)。示例性自動參數探索器描述在圖7中，且可顯示待變化之製程參數702、704、706和待以對應不同參數值708來建構之一系列3D模型，並允許使用者予以變化。虛擬實驗之參數範圍可以表格格式來指定。3D建模引擎75建構3D模型且匯出虛擬計量測量資料以供檢查(步驟610)。虛擬實驗模式提供處理所有虛擬測量/計量操作之輸出資料。來自虛擬計量測量之輸出資料可被解析且組構成有用形式(步驟612)。

隨著如此解析和組構，可進行後續定量和統計分析。各別的輸出資料收集器模組110可用來自包括虛擬實驗之虛擬工廠運行序列中收集3D模型資料和虛擬計量測量結果，且將彼等者以圖形和表格格式來呈現。圖8描述在由虛擬實驗產生之虛擬計量資料之示例性表格格式。在表格格式之顯示中，可顯示在虛擬實驗802期間所收集之虛擬計量資料，以及一系列之虛擬工廠運行804。

圖9描述由虛擬實驗所產生之虛擬計量資料之示例性2D X-Y圖形繪製顯示。顯示在圖7中所描述實例之結果，亦即，由於在製程序列之先前步驟中變化3個參數而導致在淺溝槽隔離(STI)步階高度上之總體變異。每一菱形902代表一虛擬工廠運行。變異包絡904亦依照經描述結論906來顯示，其中下游製程模組必須支援大約10.5 nm之STI步階高度之總體變異，以透過傳入變異之6西格瑪來達成強健度。虛擬實驗結果亦可以多維度圖形格式來顯示。

一旦虛擬實驗之結果已經組構，使用者可檢查已產生在3D查看器中之3D模型(步驟614a)，且檢查為每一虛擬工廠運行所呈現之虛擬計量測量資料和度量(步驟614b)。取決於虛擬實驗之目的，使用者可分析來自3D建模引擎之輸出，用於開發可達成所欲標稱結構模型之製程序列之目的，俾進一步校準製程步驟之輸入參數，或最佳化製程序列以達成所欲製程窗。

3D建模引擎75之為參數值範圍(包括虛擬實驗)來建造多重結構模型之任務是非常計算密集型，且因此假如執行在單一計算裝置中則可能需要非常長之時間(許多天或週)。為提供虛擬製造之預期值，用於虛擬實驗之模型建構必須比實體實驗發生快速許多倍。使用當今電腦來達成此目標需要採用任一且所有並列進行的機會。本發明之3D建模引擎75使用多重核心及/或處理器以執行個別建模步驟。此外，用於一集合中之不同參數值之結構模型完全獨立且因此可使用多重核心，多重處理器，或多重系統來並行地建構。

3D建模引擎75可使用基於體素(voxel)之隱性幾何表示方式來代表下層結構模型。體素基本上是3D像素。每一體素是相同尺寸之立方體，且可含有一個或更多材料或無材料。隱性幾何表示方式是一種其中在3D結構模型中之材料之間的介面在沒有此介面之(x,y,z)座標位置之明確表示方式的情況下而定義的表示方式。由3D建模引擎執行之許多操作是體素建模操作。基於數位體素表示方式之建模操作比習用類比實體建模內核(例如NURBS式實體建模內核)中之相對應操作更強健。此實體建模內核一般來說依賴大量啟發式規則以處理各種幾何情況，且建模操作在啟發式規則無法適當地預料情況時可能失敗。致使NURBS式實體建模內核出現問題之半導體結構建模方面包含由沉積製程產生之非常薄層和造成幾何形狀之合併面及/或破碎的蝕刻前沿之傳播。

一些模擬工具需要體積網格(volume mesh)自一些形式之明確邊界表示方式產生，且先前解決方案係為了自表面網格建立B-rep幾何形狀之體積網格而存在。用於有限元素或有限體積模擬技術之此體積網格將在材料之間的介面之位置保持為高級別之準確性。此體積網格稱作邊界共形網格或簡單稱為共形網格。此網格之關鍵特徵在於沒有元素跨越在材料之間的邊界。換言之，對於四面體元素之體積網格，接著每一元素將完全地在一個材料內且因而沒有四面體含有超過一個之材料。然而，不論B-rep和類似的實體建模內核還是表面網格表示方式對於虛擬製造並非最佳的。實體建模內核一般來說依賴大量啟發式規則以處理各種幾何情況，且建模操作在啟發式規則無法適當地預料情況時可能失敗。反而隱性地代表邊界之幾何表示方式不會遭遇此些問題。使用隱性表示方式之虛擬工廠系統因而獨有地具有顯著優勢，即使可能無法準確地代表介面亦如此。

用體素代表之幾何資料隱性地代表在材料之間的介面。圖10A以圓形之兩個維度來例示此觀念。B-rep表示方式1012可將圓形表示為具有半徑R之圓形以及材料1在圓形內且材料2在圓形外之等式。相比之下，圓形1011之體素表示方式是立方體陣列，其中每一立方體在其內儲存材料辨識碼，和每一材料之相對量。在1011中之方形之灰階暗度指出材料1相對材料2之相對百分比。黑色指出100%之材料1和0%之材料2，且白色指出0%之材料1和100%之材料2。因為圓形沿著其路徑切入體素，所以在圓形之邊界上之灰階體素部分地填充有每一材料且灰色之暗度指出填充率。部分填充之體素指出邊界穿過此體素，但是不指出在何處和在什麼方位。邊界體素和在其鄰域中之其它者之填充率可用來明確地確定邊界。

在幾何形狀內之位置處之材料特性使用在每一體素內之主要材料之特性加以近似。舉例來說，在確定電阻之操作中，假如在圓形1011中邊界體素為超過50%之材料2 ，則材料2之本體電阻使用於在此體素內之所有x值，且類似地，50%或更多之材料1之體素使用材料1之本體電阻。此等效於將此些體素全部填充主要材料，如圖10B中之圓形1021所顯示。此方法與一些方法(其明確知道邊界位置且因而精確地知道在每一位置x處之材料)相比在解決方案中引起所謂之“鋸齒”誤差。補償鋸齒誤差之一項方法是在執行3D模型之虛擬製造時減少每一體素之尺寸且因而降低邊界體素之體積。舉例來說，圓形部分1022是在1011中之體素表示方式之圓形之一部分，且圓形部分1023是在每一維度中以一半尺寸之體素所建構之圓形之相同部分。隨著體素越小，邊界體素佔用之體積少很多，因而誤差就越少。然而，應注意減少體素尺寸將大幅增加虛擬製造計算時間和模擬時間兩者，其在一些情況下導致不可接受之結果。局部 CDU 建模和控制

本發明實施例致使虛擬工廠環境可考量到典型地在製造製程期間發生在實體晶圓廠中之CDU之局部變異，用以使虛擬製造製程更準確。在用於實體製造之半導體裝置之圖案中之特徵之CD變異一般來說具備帶有均值偏移和西格瑪之常態分佈。發生在每一局部圖案內之變異是隨機常態分佈。舉例來說，一些孔洞特徵可比遮罩中所指定的還窄或還寬。類似地，線寬度在圖案之部分中可不同於經指定的線寬度值。實施例致能此類型之局部CD變異被重製在虛擬工廠環境中用以產生CDU遮罩，其可使用在虛擬製造期間以產生更準確結果。

實施例致能局部CDU建模步驟(選用地具有使用者指定參數)插入到在半導體裝置結構之虛擬製造期間所使用之製程序列中。在虛擬製造期間，包含多重金屬圖案(與金屬特徵相關聯)之圖案產生自第一遮罩。在局部CDU建模步驟中，在較大圖案內辨識每一金屬圖案且識別為各別的網。每一網藉由針對此特定金屬圖案產生隨機CD變異以沿著介面在xy方向上來重調尺寸。在圖案中之所有金屬網已重調尺寸以考量到局部CDU之後，基於經重調尺寸之網來產生新“CDU遮罩”。CDU遮罩可接著用來執行半導體裝置結構之虛擬製造，其更準確地代表將在實體製造期間所產生之金屬圖案之局部CDU。

實施例致能局部CDU針對數個不同類型之特徵而被確定。舉例來說，圖11描述可為其在虛擬製造期間確定局部CDU之示例性類型的特徵。更特定而言，圖11對於三種類型的特徵來描述絕緣層中之接觸孔洞。第一類型的特徵(對於錨固件1102之接觸孔洞)代表密集圖案。錨固件是通孔中之金屬填充物，其金屬性地連接至基板下方之背側金屬層以改善背側金屬層與基板之黏附性。錨固件可經叢集用以改善強度。類似地，Pitch32-1特徵1104代表半密集圖案，且Pitch90特徵1106代表其中密度小於其它兩個類型的特徵之孤立(iso)圖案。

圖12描述在第一遮罩中所指定之理想圖案和在轉移到抗阻劑之後的圖案之間的CD變異之實例。在遮罩中所指定之理想圖案1202具有所示之特徵，其中特徵之CD需要等距間隔和統一尺寸之形狀。然而，涉及將圖案1204重製到抗阻劑之曝光，沉積和蝕刻製程造成CD特徵變異，其從原始指定值來變更特徵之CD。對於圖案中之特徵之CD變化依循具有均值偏移和西格瑪之常態分佈。圖表1206圖形地描述在抗阻劑上之圖案值之常態分佈，其依循均值之偏移1208和距離經偏移均值3西格瑪(3個標準差)之範圍1210。本發明實施例幫助在虛擬工廠環境中適當地模擬此行為。

在一實施例中，在虛擬工廠環境中接收用於關注半導體裝置結構之製程序列和相關設計資料之選擇。製程序列及/或設計資料可由使用者透過經提供之使用者介面而手動地選擇，或可由虛擬廠環境程式化地提供。製程序列包含局部CDU建模步驟，其在半導體裝置結構之虛擬製造期間可達成自第一遮罩所產生之圖案之各別部分之局部CDU建模。局部CDU建模之結果可用來產生新CDU遮罩，其接著可用來取代第一遮罩以更準確地執行半導體裝置結構之虛擬製造。

圖13描述在示例性實施例中用於執行局部CDU建模之示例性步驟序列。在虛擬工廠環境中，執行製造製程序列以使用第一遮罩在抗阻劑上產生圖案，其包含金屬特徵之局部金屬圖案(步驟1302)。在產生圖案之後，虛擬工廠環境執行局部CDU建模步驟(步驟1303)。局部CDU建模步驟使用網識別演算法(在下文進一步討論)，以對於整體圖案中之每一金屬圖案而找出在3D結構模型資料中之介面(僅在xy方向上之金屬和空氣之間)(步驟1304)。每一經辨識金屬特徵圖案藉由網識別演算法而被識別為各別的金屬網(步驟1306)。接著使用隨機常態分佈來計算用於每一經辨識金屬網之沉積/蝕刻速率(步驟1308)。在一實施例中，使用自保持網值之numpy函數陣列所抽取之隨機取樣而將每一網之CD變異計算為R網[網]=(np.random.normal(均值偏移, 西格瑪))*1000。經計算隨機常態分佈被用來對每一網重調尺寸，其藉由首先沿著網之介面來標記範圍(步驟1310)且接著將經標記範圍中之材料取代為金屬或空氣(步驟1312)以放大或縮減網，如進一步在下文敘述。一旦在圖案中之所有金屬網已經重調尺寸，在本文中指稱為CDU遮罩之新遮罩可基於經重調尺寸之金屬網來產生(步驟1314)。舉例來說， 在一實施例中，藉由在虛擬工廠環境內執行遮罩產生操作，CDU遮罩可根據經重調尺寸之金屬網而產生。圖形使用者介面可允許使用者選擇“建立新遮罩”操作，且指定其要自晶圓上之經選擇金屬材料來建立且使用可視之由上而下(top-down)表面(用原始遮罩來建立)作為輸入 參數。新CDU遮罩接著以與經重調尺寸之金屬圖案之俯視圖相同之形狀來產生。此新CDU遮罩接著被虛擬工廠環境使用來取代原始第一遮罩以虛擬地製造關注半導體裝置結構。

更細節地，在虛擬製造期間自第一遮罩產生圖案之後，實施例執行局部CDU建模步驟，其中網識別演算法(在下文進一步討論)用來識別在整體圖案內之各別金屬圖案。圖14描述在示例性實施例中可由網識別演算法檢驗之具有多重金屬圖案之圖案。在圖14中，虛擬地製造之關注半導體結構1400可具有多重金屬特徵。第一遮罩由虛擬工廠環境使用以虛擬地在光阻劑上製造圖案(圖形地描述為圖案1410)，其中金屬圖案1(1422)、2(1424)、3(1426)和4(1428)由非金屬基板區域0(1430)分開。應該要理解到圖案1410未按比列繪製且僅為說明目的而包含在此。被局部CDU建模步驟所呼叫之網識別演算法將金屬圖案1(1422)、2(1424)、3(1426)和4(1428)識別為各別的金屬網。局部CDU建模步驟接著對於模擬域中之每一各別網來產生隨機CD變異(可以是負或正的)。CD變異依循常態分佈。在一實施例中，均值和西格瑪可由使用者來定義，且藉由使用蒐集自實體晶圓廠之實際線內Si資料可進一步校準。在下文進一步討論為每一網產生隨機CD變異。

局部CDU建模步驟使用由虛擬製造製程建立之3D結構模型資料以偵測材料介面且執行網識別。在一實施例中，虛擬地製造之半導體裝置結構可使用基於體素之隱性幾何表示方式來代表。每一體素辨識一個或更多材料且可載入numpy函數陣列，其中出現二值化(binaryzation)/三值化(trinaryzation)以將代表半導體裝置結構之3D結構模型分段。在numpy函數陣列中之每一元素可代表金屬，空氣/空隙，或其它材料(例如基板)。舉例來說，空氣/空隙體素元素可指派有值0，金屬體素元素可指派有值1，且不對應於金屬或空氣之任一其它位置可以指派有在0和1之間的其它值。體素模型可被檢驗以執行介面識別而用以辨識金屬/(空氣, 空隙)表面體素，其辨識在金屬和空氣之間的交錯處之彼等表面體素。應該要理解到使用其它類型之陣列而非numpy函數陣列亦在本發明之範疇內。體素模型亦可被檢驗以在局部CDU建模步驟期間執行網識別，如進一步在下文敘述。

現在針對圖15A到15B，提供使用numpy函數陣列來保存材料值以及在numpy函數陣列中使用此些值來偵測材料介面的例子。圖15A描述對應於具有溝槽之3D模型之一部分之numpy函數體素陣列，此溝槽帶有含空隙之金屬。更特定而言， numpy函數體素陣列1502保持元素陣列，其對應於帶有含空隙1522之金屬1524之溝槽1520之3D模型之一部分。numpy函數體素陣列(WD) 1502保持兩個陣列B1(1504)和B2(1506)，其保持對應於溝槽、金屬、空隙和基板之陣列元素值。將理解到B2是B1中之值之部分反/逆陣列(以協助介面識別，如在下文進一步解釋)，其中金屬值取代為空氣值且空氣值取代為金屬值。舉例來說，假如陣列B2中之每一元素b2等於1-b1，則B1中之空氣體素值變成1-0=1或金屬值，金屬體素值變成1-1=0或空氣值，且基板值(假設對於A為值0.5)變成1-0.5=0.5 (保持不變)。

圖15B描述在示例性實施例中可執行之示例性介面識別技術。兩個陣列B1(1504)和B2(1506)用來辨識用於3D模型之金屬和空氣/空隙部分之介面之表面標記。每一陣列B(即B1(1504)或B2(1506))被檢驗(步驟1550)。對於其值等於1之每一陣列元素b，最小周圍值被檢驗(步驟1551)以確定是否最小周圍值為0。假如最小周圍值為0(即對應於空氣之值)，則表面標記元素s等於1(即體素值代表介面體素)(步驟1552)。假如最小周圍值不為0(即對應於金屬或其它材料之值)，則表面標記元素s等於0(步驟1554)(即體素值不代表介面體素)。依此方式檢驗陣列元素之每一者，則表面標記S1(1560)和S2(1562)可經開發以辨識在模型中之金屬和空氣/空隙之間的介面。將理解到表面標記S1(1560)和S2(1562)非常相似，但又由於體素表示方式之隱性本質而有所不同。一旦已確定介面，則可執行網識別。

在一實施例中，自結構模型資料辨識位於圖案內之金屬網作為局部CDU建模步驟之一部分。圖15C描述在示例性實施例中可執行之示例性網識別技術。在一實施例中，通過具有初始設定成[0,0,0] (X,Y,Z) 之索引之體素陣列之值並依迴圈來執行網識別(步驟1570)。在每一迴圈期間，檢查每一者體素元素以查看是否體素填充有金屬(即是否陣列元素值對應於金屬值)(步驟1571)。假如值不為金屬值(步驟1571)，則索引值前進(步驟1572)且經檢查以查看是否(X,Y,Z)對應於[Xmax,Ymax,Zmax](步驟1581)。假如還未到達陣列之末端，則製程進行迭代且檢查陣列中之下一個體素元素(步驟1571)。假如值為金屬值(步驟1571)，執行檢查以查看是否其周圍網標記為0(步驟1573)。0周圍網標記值指出此金屬體素被非金屬體素圍繞(或是未標記之金屬體素)，且此金屬體素應該要標記有新網號(步驟1574)。假如用於金屬體素之周圍網標記不為0，則意謂此金屬體素被已標記有特定網號之至少1金屬體素所圍繞。金屬體素因為與經標記金屬體素相連而被標記為屬於相同網(步驟1576)。在進行網標記(步驟1574或步驟1576)之後，藉由遞迴方法對該金屬體素之6個鄰域體素執行6個相同操作(步驟1578)。結果是，在遞迴之後，體素陣列中之所有附近體素已經檢查且標記有網號。具有相同網號之體素被識別為相同網。製程進行迭代直到已檢查陣列中之所有體素為止(步驟1582)。

一旦已辨識圖案中之所有金屬網，局部CDU建模步驟對網重調尺寸以近似局部CD變異。圖16描述在示例性實施例中用於經辨識之金屬網之重調尺寸製程。為標記沿著金屬網之介面之變更，用於重調尺寸之範圍經標記為擴展或縮限模型中之金屬量。局部CDU建模模組對到介面之空氣側或金屬側之一範圍作標記。更特定而言，具有半徑R之圓形(其中R設定為隨機常態分佈)沿著網介面移動(虛擬地)，而圓形之中心在介面上。R設定成等於CD中之改變，其等於np.random.normal(均值偏移, 西格瑪) (其從儲存在numpy函數陣列中之金屬特徵之資料之常態(高斯)分佈回傳隨機樣本)。在一實施例中，均值偏移及/或西格瑪可以是由虛擬工廠環境之使用者向虛擬工廠環境提供之使用者指定參數。在另一實施例中，均值偏移和西格瑪可程式化地提供。在一實施例中，均值偏移和西格瑪值可基於來自實體晶圓廠之結果而手動地或程式化地作選擇。舉例來說，特定設施和其設備可具有會發生之一類型之CD變異，且第二設施和其設備可體驗第二類型之CD變異。實施例藉由依據將要執行實體製造之設施來設定局部CDU建模步驟之參數，而致能此個別行為被包含在虛擬製造製程中。假如R值為正，則金屬網將被擴展。假如R值為負，則金屬網之尺寸將被縮限。參考圖16，圖案中之第一經辨識金屬網1602被標記以沿著所有介面擴展範圍R1。經標記範圍中之體素中之材料值將空氣值取代為金屬值，因此隨著金屬特徵進一步延伸向外而擴展金屬網之輪廓。類似地，圖案中之第二經辨識金屬網1604被標記以沿著所有介面收縮範圍R2(因為經回傳之R值為負)。在此狀況中，到金屬側之經標記範圍中體素使其金屬值被取代為空氣且金屬網之輪廓收縮(即變成更小)。依此方式，每一金屬圖案可被各別地建模以更接近地模擬發生在實體晶圓廠中之CD變異之類型。

圖17描述在實施例中圖形地描述選擇不同均值偏移和西格瑪值之效應之示例性結果之圖表1700。舉例來說，結果1702描述當選擇0之均值偏移和0之西格瑪之結果。在此狀況中，虛擬工廠環境產生在原始遮罩中所指定之特徵之完全複製。然而，如所示，選擇6 nm之均值偏移和4之西格瑪產生結果1704，其中具有帶隨機分佈效應之顯著CD變異。

圖18描述在示例性實施例中用於半導體裝置結構之示例性製程序列1800。在製程序列中，原始遮罩曝光後隨金屬沉積和曝光以在抗阻劑上建立圖案，如上文所討論。執行局部CDU建模步驟以辨識圖案中之金屬網且予以重調尺寸來考量到局部CD變異。自經重調尺寸之金屬網產生新CDU遮罩，其納入局部CDU資訊。虛擬工廠環境接著使用CDU遮罩以依反映常態分佈CD之更準確方式來虛擬地製造半導體裝置結構。

在圖19中圖形地描述在圖18中所列出之經執行製程序列之結果。具有均勻CD之原始遮罩曝光1902經過金屬沉積和曝光1904以建立金屬圖案。在局部CDU建模步驟期間，識別圖案中之金屬網且將金屬CD 1906重調尺寸。接著基於經重調尺寸之金屬網來產生新遮罩且在新遮罩曝光中使用新CDU遮罩，其造成常態分佈CD 1908。

圖20A描述在示例性實施例中由虛擬工廠環境所提供以致能局部CDU建模步驟之參數選擇之圖形使用者介面。更特定而言，如所示，圖形使用者介面2000致能晶圓參數2002(選擇晶圓2)，均值偏移參數2004(選擇4 nm之均值偏移值)和西格瑪參數2006(選擇西格瑪為6之西格瑪參數)之選擇。

類似地，圖20B描述在示例性實施例中由虛擬工廠環境所提供之圖形使用者介面，其致能參數選擇以在局部CDU建模步驟期間控制橢圓率(卵形)。更特定而言，如所示，圖形使用者介面2010致能下述選擇：在x方向上控制金屬特徵之均值偏差之均值偏移參數2012，在x方向上控制西格瑪之西格瑪參數2014，以及致能使用者為金屬特徵設定y偏差對x偏差之比例之橢圓率參數2016。

圖21描述在示例性實施例中執行在虛擬工廠環境中以執行局部CDU建模之示例性步驟序列。序列開始於在虛擬工廠環境中接收包含局部CDU建模步驟之製程序列(步驟2102)。關注半導體裝置結構之虛擬製造從第一遮罩產生圖案，第一遮罩包含與金屬特徵相關聯之個別金屬圖案(步驟2104)。局部CDU建模步驟以上文所討論之形式對圖案中之金屬特徵重調尺寸(步驟2106)。接著基於經重調尺寸之結果來產生新局部CDU遮罩(步驟2108)。接著使用新CDU遮罩來取代第一遮罩以虛擬地製造關注半導體裝置結構(步驟2110)，以更準確地模擬將發生在實體晶圓廠中之局部CDU效應。可經由顯示表面向使用者顯示虛擬製造之結果，予以匯出以進行進一步處理或儲存以在後續使用。

儘管在本文中之敘述已聚焦在由虛擬工廠環境模擬之基於體素之模型，應該要理解到本發明之實施例未受到限制。在一些實施例中，在本文中所敘用於局部CDU建模之技術可應用在不依賴基於體素之模型表示方式之虛擬工廠環境中。

本發明之部分或所有實施例可提供為經體現在一個或更多非暫時性媒體上或在其中之一個或更多電腦可讀取程式或代碼。媒體可以是但不受限於硬碟，光碟，數位多功光碟(DVD)，快閃記憶體，可程式化記憶體(PROM)，隨機存取記憶體(RAM)，唯獨記憶體(ROM)，或磁帶。一般來說，電腦可讀取程式或代碼可以任一電腦語言來實施。

由於在不脫離本發明範疇下可進行某些改變，因此在上文敘述中所包含或在隨附圖式中所示的所有內容意旨被解釋為具例示性而不是字面意義。本領域從業人員將了解到在不脫離本發明範疇下，可變更圖式中所示的步驟序列和架構，且在本文中所包含的說明為本發明的多種可行描述的單一實例。

本發明之示例性實施例之先前敘提供說明和敘述，但並非意旨為具窮舉性或將本發明限制為所記載之精確形式。修改和變化根據上述教式是可行能的，或可以從本發明實務中獲得。舉例來說，雖然已敘述一系列動作，但在符合本發明原理之其它實施方式中可修改動作之順序。此外，可並行地執行非相依性動作。

1:虛擬工廠環境 2:使用者 10:計算裝置 11:處理器 12:隨機存取記憶體(RAM) 13:唯讀記憶體(ROM) 14:硬碟 15:網路介面 20:輸入資料 30:2D設計資料 32:層1 34:層2 36:層3 40:製程序列 42:序列 43:製程步驟 44:製程步驟 45:虛擬計量測量製程步驟 46:子序列 47:製程步驟 48:製程步驟 49:製程步驟 50:局部CDU建模步驟 60:材料資料庫 62:材料類型1 64:材料類型2 70:虛擬製造應用程式 75:3D建模引擎 76:演算法1 77:演算法2 78:演算法3 79:局部CDU建模模組 80:虛擬計量資料 90:3D結構模型資料 110:輸出資料收集器模組 120:顯示器 121:布局編輯器 122:製程編輯器 123:虛擬製造主控台 124:表格和圖形計量結果視圖 125:3D視圖/3D查看器 126:自動參數探索器 202:製程序列 204:布局 302:矩形形狀 304:矩形形狀 306:矩形形狀 402:製程步驟庫 404:材料資料庫 406:製程參數 410:製程序列 412:子序列 413:製程步驟 414:步驟4.17 420:參數 502:3D視圖畫布 504:經儲存狀態 506:特定狀態 508:微型俯視圖 602a:步驟 602b:步驟 604a:步驟 604b:步驟 606a:步驟 606b:步驟 608:步驟 610:步驟 612:步驟 614a:步驟 614b:步驟 616:步驟 702:製程參數 704:製程參數 706:製程參數 708:參數值 802:虛擬實驗 804:虛擬工廠運行 902:菱形 904:變異包絡 906:經描述結論 1011:圓形 1012:B-rep表示方式 1021:圓形 1022:圓形部分 1023:圓形部分 1102:錨固件 1104:Pitch32-1特徵 1106:Pitch90特徵 1202:理想圖案 1204:圖案 1026:圖表 1208:均值偏移 1210:3西格瑪之範圍 1302:步驟 1303:步驟 1304:步驟 1306:步驟 1308:步驟 1310:步驟 1312:步驟 1314:步驟 1400:關注半導體結構 1410:圖案1 1422:金屬圖案1 1424:金屬圖案2 1426:金屬圖案3 1428:金屬圖案4 1430:非金屬基板區域0 1502:numpy函數體素陣列(WD) 1504:陣列 1506:陣列 1520:溝槽 1522:空隙 1524:金屬 1550:步驟 1551:步驟 1552:步驟 1554:步驟 1560:表面標記 1562:表面標記 1570:步驟 1571:步驟 1572:步驟 1573:步驟 1574:步驟 1576:步驟 1578:步驟 1581:步驟 1582:步驟 1602:第一經辨識金屬網 1604:第二經辨識金屬網 1700:圖表 1702:結果 1704:結果 1800:製程序列 1902:原始遮罩曝光 1904:金屬沉積和曝光 1906:金屬CD 1908:常態分佈CD 2000:圖形使用者介面 2002:晶圓參數 2004:均值偏移參數 2006:西格瑪參數 2010:圖形使用者介面 2012:均值偏移參數 2014:西格瑪參數 2016:橢圓率參數 2102:步驟 2104:步驟 2106:步驟 2108:步驟 2110:步驟

併入說明書且構成本說明書之一部分之隨附圖式例示出本發明之一個或更多實施例，與發明說明一起幫助解釋本發明。在隨附圖式中：

[圖1]描述適合落實本發明實施例之示例性虛擬工廠環境；

[圖2]描述由虛擬工廠環境所提供之示例性虛擬製造主控台；

[圖3]描述由虛擬工廠環境所提供之示例性布局編輯器；

[圖4]描述由虛擬工廠環境所提供之示例性製程編輯器；

[圖5]描述由虛擬工廠環境所提供之示例性3D查看器；

[圖6]描述在虛擬工廠環境中所執行以設定和執行虛擬實驗之示例性步驟序列，以產生用於多重半導體裝置結構模型之虛擬計量測量資料；

[圖7]描述用來對由虛擬工廠環境所提供之虛擬實驗提供製程參數之示例性參數探索器視圖；

[圖8]描述在由虛擬工廠環境所提供之虛擬實驗中產生之虛擬計量資料之示例性表格格式；

[圖9]描述在由虛擬工廠環境所提供之虛擬實驗中產生之虛擬計量資料之示例性圖形顯示；

[圖10A]描述圓形邊界之示例性基於體素(voxel)之表示方式；

[圖10B]描述藉由調整體素尺寸所解決之示例性鋸齒(staircasing)效應；

[圖11]描述可為其在虛擬製造期間確定局部CDU之示例性類型的特徵；

[圖12]描述在第一遮罩中所指定之理想圖案和在轉移到抗阻劑之後的圖案之間的CD變異之實例；

[圖13]描述在示例性實施例中用於執行局部CDU建模之示例性步驟序列；

[圖14]描述在示例性實施例中可由網識別演算法所檢驗之具有多重金屬圖案之圖案；

[圖15A]描述對應於可使用在示例性實施例中之3D模型之一部分之numpy函數體素陣列；

[圖15B]描述在示例性實施例中可執行之示例性介面識別技術；

[圖15C]描述在示例性實施例中所執行之示例性網識別技術；

[圖16]描述在示例性實施例中用於經辨識之金屬網之重調尺寸製程；

[圖17]描述在示例性實施例中圖形地描述選擇不同均值偏移(meanshift)和西格瑪(sigma)值之效應之結果圖表；

[圖18]描述在示例性實施例中用於半導體裝置結構之製程序列；

[圖19]描述在示例性實施例中在圖18中所列出之經執行製程序列之結果；

[圖20A]描述在示例性實施例中由虛擬工廠環境所提供之圖形使用者介面，其可實現局部CDU建模步驟之參數選擇；

[圖20B]描述在示例性實施例中由虛擬工廠環境所提供之圖形使用者介面，其可實現在局部CDU建模步驟期間之參數選擇以控制橢圓率(卵形)；以及

[圖21]描述在示例性實施例中執行在虛擬工廠環境中以執行局部CDU建模之步驟序列。

602a:步驟 602b:步驟 604a:步驟 604b:步驟 606a:步驟 606b:步驟 608:步驟 610:步驟 612:步驟 614a:步驟 614b:步驟 616:步驟

Claims (21)

1. 一種非暫時性的媒體，其保存用於在一虛擬工廠環境中執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)建模之計算裝置可執行之指令，該些指令在被執行時使至少一計算裝置： 在該虛擬工廠環境中接收用於待虛擬地製造之一半導體裝置結構之一製程序列和設計資料之一選擇，該製程序列包含一局部CDU建模步驟； 在該虛擬工廠環境中，在該半導體裝置結構之虛擬製造期間，使用該製程序列和該設計資料以自一第一遮罩產生一圖案，該圖案包含複數個金屬圖案，該些金屬圖案中之每一者與一金屬特徵部相關聯； 執行該局部CDU建模步驟以對在自該第一遮罩產生之該圖案中所代表之該些金屬特徵部重調尺寸(resize)，以反映在該半導體裝置結構之製造期間所發生之CD變異； 基於該重調尺寸來產生一CDU遮罩；以及 使用該CDU遮罩以在該虛擬工廠環境中執行該半導體裝置結構之虛擬製造。
2. 如請求項1之媒體，其中該局部CDU建模步驟： 將該複數個金屬圖案中之每一者識別為各別的一網； 藉由計算對於該網之一隨機常態CD變異以沿著一介面來對每一網重調尺寸；以及 基於經重調尺寸之該些網來產生該CDU遮罩。
3. 如請求項2之媒體，其中在計算該隨機常態CD變異中所使用之一均值偏移(meanshift)和西格瑪(sigma)係基於一CDU資料，該CDU資料來自一實體工廠環境中使用該第一遮罩所進行之該半導體裝置結構之一製造運行。
4. 如請求項3之媒體，其中來自該實體工廠環境之該CDU資料係與一特定製造設施相關聯。
5. 如請求項1之媒體，其中該局部CDU建模步驟包含用於均值偏移之一使用者指定參數。
6. 如請求項1之媒體，其中該局部CDU建模步驟包含用於西格瑪之一使用者指定參數。
7. 如請求項1之媒體，其中該局部CDU建模步驟包含指出一金屬特徵部之橢圓率之一使用者指定參數。
8. 一種計算裝置實施的方法，其用於在一虛擬工廠環境內執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)建模，該方法包括： 在該虛擬工廠環境中接收用於待虛擬地製造之一半導體裝置結構之一製程序列和設計資料之一選擇，該製程序列包含一局部CDU建模步驟； 在該虛擬工廠環境中，在該半導體裝置結構之虛擬製造期間，使用該製程序列和該設計資料以自一第一遮罩產生一圖案，該圖案包含複數個金屬圖案，該些金屬圖案中之每一者與一金屬特徵部相關聯； 執行該局部CDU建模步驟以對在自該第一遮罩產生之該圖案中所代表之該些金屬特徵部重調尺寸，以反映在該半導體裝置結構之製造期間所發生之CD變異； 基於該重調尺寸來產生一CDU遮罩；以及 使用該CDU遮罩以在該虛擬工廠環境中執行該半導體裝置結構之虛擬製造。
9. 如請求項8之方法，其中該局部CDU建模步驟： 將該複數個金屬圖案中之每一者識別為各別的一網； 藉由計算對於該網之一隨機常態CD變異以沿著一介面來對每一網重調尺寸；以及 基於經重調尺寸之該些網來產生該CDU遮罩。
10. 如請求項9之方法，其中在計算該隨機常態CD變異中所使用之一均值偏移(meanshift)和西格瑪(sigma)係基於一CDU資料，該CDU資料來自一實體工廠環境中使用該第一遮罩所進行之該半導體裝置結構之一製造運行。
11. 如請求項8之方法，其中來自該實體工廠環境之該CDU資料係與一特定製造設施相關聯。
12. 如請求項8之方法，其中該局部CDU建模步驟包含用於均值偏移之一使用者指定參數。
13. 如請求項8之方法，其中該局部CDU建模步驟包含用於西格瑪之一使用者指定參數。
14. 如請求項8之方法，其中該局部CDU建模步驟包含指出一金屬特徵部之橢圓率之一使用者指定參數。
15. 一種用於在一虛擬工廠環境內執行局部臨界尺寸均勻性(CDU)建模之系統，包括： 至少一計算裝置，其配備有一個或更多處理器且經配置以產生該虛擬工廠環境，其經配置以：             接收用於待虛擬地製造之一半導體裝置結構之一製程序列和設計資料之一選擇，該製程序列包含一局部CDU建模步驟；             在該半導體裝置結構之虛擬製造期間，使用該製程序列和該設計資料以自一第一遮罩產生一圖案，該圖案包含複數個金屬圖案，該些金屬圖案中之每一者與一金屬特徵部相關聯；             執行該局部CDU建模步驟以：                   對在自該第一遮罩產生之該圖案中所代表之該些金屬特徵部重調尺寸，以反映在該半導體裝置結構之製造期間所發生之CD變異，                   基於該重調尺寸來產生一CDU遮罩，以及                   使用該CDU遮罩以執行該半導體裝置結構之虛擬製造；以及 顯示表面，其與該至少一 計算裝置通訊，該顯示表面經配置以顯示在該虛擬工廠環境中所產生之資料。
16. 如請求項15之系統，其中該局部CDU建模步驟： 將該複數個金屬圖案中之每一者識別為各別的一網； 藉由計算對於該網之一隨機常態CD變異以沿著一介面來對每一網重調尺寸；以及 基於經重調尺寸之該些網來產生該CDU遮罩。
17. 如請求項16之系統，其中在計算該隨機常態CD變異中所使用之一均值偏移(meanshift)和西格瑪(sigma)係基於一CDU資料，該CDU資料來自一實體工廠環境中使用該第一遮罩所進行之該半導體裝置結構之一製造運行。
18. 如請求項17之系統，其中來自該實體工廠環境之該CDU資料係與一特定製造設施相關聯。
19. 如請求項15之系統，其中該局部CDU建模步驟包含用於均值偏移之一使用者指定參數。
20. 如請求項15之系統，其中該局部CDU建模步驟包含用於西格瑪之一使用者指定參數。
21. 如請求項15之系統，其中該局部CDU建模步驟包含指出一金屬特徵部之橢圓率之一使用者指定參數。