蚀刻效果预测方法和确定人工神经网络的输入参数的方法技术

提供了一种蚀刻效果预测方法和确定人工神经网络的输入参数的方法。该蚀刻效果预测方法包括：确定待预测蚀刻偏差的掩模图案的样本区域；确定表示对在样本区域中进行的蚀刻工艺有影响的物理特性的输入参数；对通过将输入参数输入到人工神经网络而获得的输出值与出现在样本区域中的蚀刻偏差的测量值进行比较；以及操作人工神经网络，直到输出值与测量值之间的差等于或小于预定参考值。

【技术实现步骤摘要】
蚀刻效果预测方法和确定人工神经网络的输入参数的方法本专利申请要求于2017年10月31日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0143484号韩国专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用包含于此。
本专利技术构思涉及在半导体形成中对蚀刻效果预测方法的使用以及可以用于支持半导体形成的输入参数确定方法。
技术介绍
为了支持半导体形成工艺之中的蚀刻工艺，可以在蚀刻目标上方形成掩模。在近几年中，由于半导体装置的集成度已经提高，用在形成蚀刻掩模中的精确度已经变得越来越重要。然而，当掩模图案形成为具有期望的形状并且进行蚀刻工艺时，会出现掩模图案与通过蚀刻工艺形成的半导体图案之间的误差。该误差会影响半导体装置的运行，导致半导体装置的性能下降和/或故障。
技术实现思路
本专利技术构思的方面可以提供能够精确地预测在蚀刻工艺中使用的掩模图案与蚀刻工艺中形成的半导体图案之间的误差的蚀刻效果预测方法和输入参数确定方法。根据本专利技术构思的一方面，蚀刻效果预测方法包括：确定待预测蚀刻偏差的掩模图案的样本区域；确定表示对在样本区域中进行的蚀刻工艺有影响的物理特性的输入参数；对通过将输入参数输入到人工神经网络而获得的输出值与在样本区域中出现的蚀刻偏差的测量值进行比较；以及操作人工神经网络，直到输出值与测量值之间的差等于或小于预定参考值。根据本专利技术构思的一方面，用于人工神经网络的输入参数确定方法包括：确定第一输入参数，第一输入参数对应于同用于晶圆的蚀刻工艺的掩模图案的多个样本区域中的每个样本区域接触的蚀刻粒子的量；确定第二输入参数，第二输入参数对应于同多个样本区域中的每个样本区域相邻的掩模图案的形状；以及将第一输入参数和第二输入参数提供到人工神经网络。根据本专利技术构思的一方面，蚀刻效果预测方法包括：在待进行蚀刻工艺的层上形成掩模图案；选择目标区域，将在目标区域中预测在蚀刻工艺中出现的蚀刻偏差；确定表示对在目标区域中进行的蚀刻工艺有影响的物理特性的输入参数；以及通过将输入参数输入到完成学习的作为蚀刻效果预测模型的人工神经网络的输入节点来预测目标区域的蚀刻偏差。附图说明通过结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解本专利技术构思的以上和其它方面、特征以及其它优点，在附图中：图1是示出半导体晶圆的示意图，根据本专利技术构思的示例实施例的蚀刻工艺可以应用于该半导体晶圆；图2是示出根据本专利技术构思的示例实施例的掩模图案的示意图；图3是根据本专利技术构思的示例实施例示出在蚀刻工艺中产生的蚀刻偏差的图；图4和图5示出了根据本专利技术构思的示例实施例的蚀刻效果预测方法；图6和图7是示出根据本专利技术构思的示例实施例的蚀刻效果预测方法的流程图；图8至图10是示出根据本专利技术构思的示例实施例的在蚀刻效果预测方法中确定输入参数的方法的平面图；以及图11至图14是示出在根据本专利技术构思的示例实施例的蚀刻效果预测方法中确定输入参数的方法的图。具体实施方式在下文中，将参照附图来描述本专利技术构思的示例实施例。图1是示出半导体晶圆10的示意图，根据本专利技术构思的示例实施例的蚀刻工艺可以应用于该半导体晶圆10。参照图1，根据示例实施例的半导体晶圆10可以包括多个芯片区域11。在示例实施例中，包括在半导体晶圆10中的芯片区域11可以包括集成电路，并且可以在进行半导体工艺之后按限定在芯片区域11之间的分离区域分离为多个半导体装置。蚀刻工艺可以是用于去除包括在半导体晶圆10中的多个层之中的至少一些区域的工艺。为了仅选择性地去除多个层之中的一些区域，可以在进行蚀刻工艺之前在半导体晶圆10上形成掩模图案。作为生成掩模图案的步骤的一部分，可以在半导体晶圆10上形成光致抗蚀剂层，并且使光致抗蚀剂层暴露于特定波段的光。可以通过仅去除光致抗蚀剂层(例如，正性抗蚀剂)的暴露于光的区域或通过仅使得光致抗蚀剂层(例如，负性抗蚀剂)的暴露于光的一些区域保留来形成掩模图案。图2是半导体晶圆10的区域20的放大图。参照图2，掩模图案22可以形成在蚀刻目标层21上方。图2中示出的掩模图案22是示例实施例，掩模图案22可以根据待被制造的半导体装置和半导体图案而呈各种形状。掩模图案22可以通过图案的形状和宽度w以及相邻图案之间的距离p来限定。可以在进行蚀刻工艺时不去除蚀刻目标层21的位于掩模图案22下方的区域，并且可以在进行蚀刻工艺时去除蚀刻目标层21的暴露在掩模图案22之间的区域。在示例实施例中，蚀刻目标层21的通过掩模图案22暴露的区域的形状会不同于蚀刻目标层21的在蚀刻工艺中被实际去除的区域的形状。例如，相邻掩模图案22之间的距离p会不同于蚀刻目标层21的被实际去除的区域的宽度。换言之，蚀刻目标层21的通过蚀刻工艺被实际去除的区域的面积会不同于蚀刻目标层21的由掩模图案22标示的预期蚀刻面积。因此，为了在蚀刻工艺中精确地形成期望的半导体图案，适当地控制掩模图案22的形状和宽度w以及相邻图案之间的距离p是有益的。图3是根据本专利技术构思的示例实施例示出在蚀刻工艺中产生的蚀刻偏差的图。参照图3，为了促进蚀刻工艺，可以在半导体晶圆30的蚀刻目标层31上方形成掩模图案32。掩模图案32可以由形成在蚀刻目标层31上方且暴露于特定波段的光的光致抗蚀剂材料形成为区域。掩模图案32可以由在将光致抗蚀剂材料暴露于所述光之后去除或保留的光致抗蚀剂材料形成。在图3中所示的示例实施例中，蚀刻目标层31的上表面的一部分可以通过掩模图案32暴露在外部。在示例实施例中，掩模图案32可以彼此分隔开第一距离d1，蚀刻目标层31的上表面的一部分可以暴露在彼此分隔开的掩模图案32之间。当进行蚀刻工艺时，在蚀刻粒子与暴露在掩模图案32之间的蚀刻目标层31接触的同时，可以去除蚀刻目标层31的至少一些区域。因为通过在形成掩模图案32之后执行的蚀刻工艺去除了蚀刻目标层31的一些区域，所以蚀刻目标层31可以具有拥有第一距离d1的沟槽，或者蚀刻目标层31可以具有分隔开第一距离d1的多个区域。然而，在蚀刻工艺的某些情况下，会出现蚀刻偏差问题，其中，蚀刻目标层31的被去除的区域的宽度不同于掩模图案32之间的第一距离d1。换言之，从蚀刻目标层31去除的材料的实际部分会不同于为掩模图案32设计的第一距离d1。蚀刻偏差会以下面的形式出现：相比于掩模图案32，蚀刻目标层31被过度蚀刻，或者蚀刻目标层31未被蚀刻到期望的程度。参照图3，通过在利用掩模图案32在蚀刻目标层31中进行蚀刻工艺时产生的不同的蚀刻偏差，可以获得第一层33和/或第二层34。当蚀刻目标层31的被去除的区域的第一宽度w1比掩模图案32之间的第一距离d1窄时，会出现如图3的第一层33示出的蚀刻偏差。当蚀刻目标层31的被去除的区域的第二宽度w2比掩模图案32之间的第一距离d1大时，会出现如图3的第二层34示出的蚀刻偏差。为了显著地减少上述蚀刻偏差问题，已经提出了利用掩模图案32的形状和位置等作为参数预测蚀刻偏差的各种方法。已经提出了利用其中多个核和各自系数的乘积相加的多项式的蚀刻偏差预测方法。核方法是用于分析函数的输入数据与相应输出之间的关系的工具。核描述了允许算法交换不同复杂度的函数的函数性质。在上述方法中，将要与待被测量蚀刻偏差的目标区域相邻的掩模图案32的面积、在目标区域周围未被掩模图案32覆盖的开口区域的面积以及/或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻效果预测方法，所述蚀刻效果预测方法包括下述步骤：确定待预测蚀刻偏差的掩模图案的样本区域；确定表示对在样本区域中进行的蚀刻工艺有影响的物理特性的输入参数；对通过将输入参数输入到人工神经网络而获得的输出值与出现在样本区域中的蚀刻偏差的测量值进行比较；以及允许人工神经网络学习，直到输出值与测量值之间的差等于或小于预定参考值。

【技术特征摘要】
2017.10.31 KR 10-2017-01434841.一种蚀刻效果预测方法，所述蚀刻效果预测方法包括下述步骤：确定待预测蚀刻偏差的掩模图案的样本区域；确定表示对在样本区域中进行的蚀刻工艺有影响的物理特性的输入参数；对通过将输入参数输入到人工神经网络而获得的输出值与出现在样本区域中的蚀刻偏差的测量值进行比较；以及允许人工神经网络学习，直到输出值与测量值之间的差等于或小于预定参考值。2.根据权利要求1所述的蚀刻效果预测方法，其中，样本区域包括位于不同位置中的多个样本区域，并且其中，所述蚀刻效果预测方法还包括：将在所述多个样本区域中的每个样本区域中确定的输入参数输入到人工神经网络。3.根据权利要求1所述的蚀刻效果预测方法，其中，输入参数包括：第一输入参数，与在进行蚀刻工艺时同样本区域接触的蚀刻粒子的量对应；以及第二输入参数，与相邻于样本区域的掩模图案的形状对应。4.根据权利要求3所述的蚀刻效果预测方法，其中，确定输入参数的步骤包括：在样本区域周围限定多个密度测量区域，并且计算在所述多个密度测量区域中的每个密度测量区域中由掩模图案占有的面积比；以及通过以预定顺序排列在所述多个密度测量区域中的每个密度测量区域中计算的面积比来确定第一输入参数。5.根据权利要求4所述的蚀刻效果预测方法，其中，计算面积比的步骤包括：限定以样本区域为中心的多个图形；限定穿过样本区域的多条线；以及在所述多个图形与所述多条线相交的交点处限定所述多个密度测量区域。6.根据权利要求4所述的蚀刻效果预测方法，其中，随着所述多个密度测量区域越远离样本区域，所述多个密度测量区域具有越大的面积。7.根据权利要求4所述的蚀刻效果预测方法，其中，根据所述多个密度测量区域中的每个密度测量区域的基于样本区域的位置来确定在所述多个密度测量区域中的每个密度测量区域中计算的面积比，以确定第一输入参数。8.根据权利要求3所述的蚀刻效果预测方法，其中，确定输入参数的步骤包括：生成包括样本区域的图案图像；将第一值分配到包括在图案图像中的像素之中的第一像素，其中，在第一像素中出现掩模图案的一部分；将第二值分配到包括在图案图像中的像素之中的不同于第一像素的第二像素；以及通过以预定顺序排列包括在图案图像中的像素的各个值来确定第一输入参数。9.根据权利要求3所述的蚀刻效果预测方法，其中，确定输入参数的步骤包括：利用多个核生成示出了在形成掩模图案的光刻工艺中使用的光的强度分布的空间图像；以及通过以预定顺序排列所述多个核之中对空间图像有高的贡献的第一核的值来确定第二输入参数。10.根据权利要求9所述的蚀刻效果预测方法，其中，所述确定第二输入参数的步骤包括：通过使包括样本区域的图案图像与每个第一核的图像叠置来生成多个叠置图像；在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈星辅，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR