(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局62/631,0222018.02.15USGO6F30/31(2020.0GO6F3/04815(2022.01)地址美國北卡羅來納州(74)專利代理機構(gòu)上海勝康律師事務(wù)所31263專利代理師樊英如張靜21.一種容納用于工藝模型校準(zhǔn)的計算機可執(zhí)行指令的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，所述指令在被執(zhí)行時使得至少一個配備有至少一個處理器的計算設(shè)備：基于使用2D設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝序列的實驗設(shè)計(DOE)在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行用于所述半導(dǎo)體器件的多個虛擬制造運行，所述多個虛擬制造運行構(gòu)建多個3D模型；接收針對所述多個3D模型的一個或多個目標(biāo)的用戶標(biāo)識；通過所述虛擬制造環(huán)境中的所述用戶界面接收用戶對所選目標(biāo)的期望值的選擇，所選目標(biāo)與一或多個關(guān)鍵參數(shù)相關(guān)聯(lián)，所述關(guān)鍵參數(shù)的值影響所述一或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)，其中所述關(guān)鍵參數(shù)由分析模塊在所述虛擬制造環(huán)境中使用生成回歸數(shù)據(jù)的回歸算法識別；通過所述虛擬制造環(huán)境中的用戶界面接收用戶對每個識別的關(guān)鍵參數(shù)的上限和下限使用所述關(guān)鍵參數(shù)、期望值以及上限和下限來執(zhí)行針對所述多個3D模型的優(yōu)化算法，其中所述優(yōu)化算法使用所述回歸數(shù)據(jù)執(zhí)行間接優(yōu)化；并且顯示或?qū)С鏊鰞?yōu)化算法的結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述關(guān)鍵參數(shù)由用戶手動識別，并且其中所述優(yōu)化算法執(zhí)行直接優(yōu)化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述指令在被執(zhí)行時進一步使得所述至少一個計通過所述用戶界面從用戶接收用于所述優(yōu)化算法的校準(zhǔn)選項。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的介質(zhì)，其中所述校準(zhǔn)選項包括多個迭代、收斂容差、多個試驗和評分函數(shù)類型中的一者或多者。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所選目標(biāo)包括計量測量、結(jié)構(gòu)搜索、設(shè)計技術(shù)檢測(DTC)檢查和電氣分析中的至少一個。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中相對權(quán)重被應(yīng)用于每個所選目標(biāo)。7.一種用于工藝模型校準(zhǔn)的計算設(shè)備實施方法，其包括：基于使用2D設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝序列的實驗設(shè)計(DOE)在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行用于半導(dǎo)體器件的多個虛擬制造運行，所述多個虛擬制造運行構(gòu)建多個3D模型；接收針對所述多個3D模型的一個或多個目標(biāo)的用戶標(biāo)識；通過所述虛擬制造環(huán)境中的用戶界面接收用戶對所選目標(biāo)的期望值的選擇，所選目標(biāo)與一或多個關(guān)鍵參數(shù)相關(guān)聯(lián)，所述關(guān)鍵參數(shù)的值影響所述一或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)，其中所述關(guān)鍵參數(shù)由分析模塊在所述虛擬制造環(huán)境中使用生成回歸數(shù)據(jù)的回歸算法識別；通過所述虛擬制造環(huán)境中的所述用戶界面接收用戶對每個識別的關(guān)鍵參數(shù)的上限和下限的選擇；使用所述關(guān)鍵參數(shù)、期望值以及上限和下限來執(zhí)行針對所述多個3D模型的優(yōu)化算法，其中所述優(yōu)化算法使用所述回歸數(shù)據(jù)執(zhí)行間接優(yōu)化；并且顯示或?qū)С鏊鰞?yōu)化算法的結(jié)果。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述關(guān)鍵參數(shù)由用戶手動識別，并且其中所述優(yōu)化算法執(zhí)行直接優(yōu)化。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括：通過由所述虛擬制造環(huán)境提供的所述用戶界面從用戶接收用于所述優(yōu)化算法的校準(zhǔn)3選項。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述校準(zhǔn)選項包括多個迭代、收斂容差、多個試驗和評分函數(shù)類型中的一者或多者。4關(guān)鍵參數(shù)識別、工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的系統(tǒng)和方法本申請是申請?zhí)枮?01810629679.9、申請日為2018年6月19日、發(fā)明名稱為“關(guān)鍵參數(shù)識別、工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的系統(tǒng)和方法”的申請的分案申請。相關(guān)專利申請[0001]本申請要求于2017年6月18日提交的題為“分析虛擬制造環(huán)境中的工藝變化用于提高工藝集成的系統(tǒng)和方法”的美國臨時專利申請No.62/521,506以及于2018年2月15日提交的題為“虛擬制造環(huán)境中的工藝模型校準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法”的美國臨時專利申請No.62/631,022的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這兩個申請的內(nèi)容通過引用全部并入本文。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體制造，更具體地涉及用于虛擬半導(dǎo)體器件制造環(huán)境中的關(guān)鍵參數(shù)識別、工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的系統(tǒng)和方法。背景技術(shù)[0002]集成電路(IC)實現(xiàn)了現(xiàn)代電子設(shè)備的大量功能。為了使IC的開發(fā)更有效率，半導(dǎo)體制造商將周期性地開發(fā)通用的制造工藝或“技術(shù)”,以便用于它的集成電路的生產(chǎn)(為了便于說明，術(shù)語“技術(shù)”在本文可用以指代正在開發(fā)中的半體[0003]集成器件制造商(IDM)和獨立代工廠的半導(dǎo)體研發(fā)機構(gòu)花費大量資源開發(fā)用于制造芯片的集成工藝操作序列((IC)它們以晶圓形式銷售(“晶圓”是半導(dǎo)體材料的薄片，通常但不總是由硅晶體組成)。大部分資源用于制造實驗晶圓和相關(guān)測量、計量(“計量”指在半導(dǎo)體行業(yè)中進行的專業(yè)型測量)和表征結(jié)構(gòu)，所有這些都是為了確保集成工藝產(chǎn)生所需的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。這些實驗晶圓用于試錯方案中，以開發(fā)用于制造器件結(jié)構(gòu)的單獨工藝，并且還開發(fā)整體的、集成的工藝流程。由于先進技術(shù)節(jié)點工藝流程的復(fù)雜性增加，大部分實驗性制造運行導(dǎo)致否定或零表征結(jié)果。這些實驗性運行的持續(xù)時間很長，在“fab”(制造環(huán)境)嵌入式存儲器和先進圖案化，已經(jīng)大大增加了集成半導(dǎo)體制造工藝的復(fù)雜性。使用這種試錯實驗方法的技術(shù)開發(fā)的成本和持續(xù)時間同時在增加。[0004]已嘗試使用常規(guī)的機械計算機輔助設(shè)計(CAD)工具和專用技術(shù)CAD(TCAD)工具來對半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)建模，目的是減少制造實驗晶圓所耗費的努力。通用機械CAD工具被發(fā)現(xiàn)不足，因為它們沒有自動模擬實際制造環(huán)境中發(fā)生的材料添加、去除和修改過程。另一方面，TCAD工具是基于物理學(xué)的建模平臺，其可以模擬在擴散和注入過程中發(fā)生的材料組成變化，但是無法模擬在包括集成工藝流程的其他過程期間發(fā)生的所有材料添加和去除效有技術(shù)狀態(tài)的半導(dǎo)體制造技術(shù)中，大部分集成挑戰(zhàn)涉及可能在集成工藝流程中廣泛分離的工藝與包括完整技術(shù)套件的多個不同器件和電路(晶體管、電阻器、電容器、存儲器等)之間的相互作用。由系統(tǒng)和隨機影響引起的結(jié)構(gòu)故障通常是新工藝技術(shù)節(jié)點在上市時間上的限5制因素。因此，需要一種與機械CAD或TCAD不同的建模平臺和方法來涵蓋更大的關(guān)注范圍，并以結(jié)構(gòu)預(yù)測的方式對整個集成工藝流程進行建模。[0005]半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的虛擬制造環(huán)境提供了這樣一個平臺，與常規(guī)的試錯物理實驗所能實現(xiàn)的成本和速度相比，該平臺以更低的成本和更高的速度執(zhí)行半導(dǎo)體工藝開發(fā)。與常整個技術(shù)套件的所有器件和電路的完整3D結(jié)構(gòu)。虛擬制造可以以其最簡單的形式被描述為以2D設(shè)計數(shù)據(jù)(掩模或布局)的形式使集成工藝序列的描述與主題設(shè)計相結(jié)合，并且產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)模型，該三維結(jié)構(gòu)模型預(yù)測真實/物理制造運行所期望的結(jié)果。3D結(jié)構(gòu)模型包括多層材料、植入物、擴散等的幾何精確的3D形狀，其包括芯片或芯片的一部分。虛擬制造主要是以幾何形式完成的，但涉及的幾何形狀受制造工藝的物理學(xué)的指導(dǎo)。通過在抽象的結(jié)構(gòu)層面進行建模(而不是基于物理學(xué)模擬),結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建可以得到顯著加速，從而在電路級的面積范圍內(nèi)實現(xiàn)全部技術(shù)建模。因此，虛擬制造環(huán)境的使用提供了對過程假設(shè)的快速驗證以及集成工藝序列和2D設(shè)計數(shù)據(jù)之間復(fù)雜相互關(guān)系的可視化。發(fā)明內(nèi)容[0006]本發(fā)明的實施例提供用于半導(dǎo)體器件制造的虛擬制造環(huán)境，其包括用于識別關(guān)鍵參數(shù)并且用于執(zhí)行工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的分析模塊。更具體地，對于關(guān)鍵參數(shù)識別，分析模塊識別對制造工藝的結(jié)果影響最大的工藝步驟和/或參數(shù)。在工藝模型校準(zhǔn)中，分析模塊調(diào)節(jié)工藝參數(shù)以使在虛擬制造環(huán)境中生成的3D模型與來自物理fab的測量(諸如透射電子顯微鏡(TEM)數(shù)據(jù)或過程目標(biāo))匹配。對于可變性分析，分析模塊幫助用戶分析并理解在虛擬制造環(huán)境中生成的一組虛擬3D模型獲得的計量數(shù)據(jù)的可變性。[0007]在一個實施例中，非暫時性計算機可讀介質(zhì)容納用于在虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中的關(guān)鍵參數(shù)識別的計算機可執(zhí)行指令。指令在被執(zhí)行時使至少一個計算設(shè)備對于要在計算設(shè)備生成的虛擬制造環(huán)境中虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)接收2D設(shè)計數(shù)據(jù)和包括多個工藝的工藝序列的選擇。指令在被執(zhí)行時基于使用2D設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝序列的實驗設(shè)計(DOE)利用所述計算設(shè)備執(zhí)行用于所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的虛擬制造運行。多個虛擬制造運行構(gòu)建多個3D模型。指令在被執(zhí)行時還使至少一個計算設(shè)備接收用于半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的一個或多個目標(biāo)的用戶標(biāo)識，并且在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行分析模塊以識別由虛擬制造運行產(chǎn)生的3D模型中的一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)中的一個或多個異常值。指令在被執(zhí)行時針對3D模型中的一個或多個目標(biāo)接收用戶選擇以從測量數(shù)據(jù)添加或去除一個或多個識別的異常值中的一個或多個，經(jīng)由所述虛擬制造環(huán)境中設(shè)置的用戶界面接收所述選擇。指令在被執(zhí)行時另外在從所述測量數(shù)據(jù)添加或去除所選擇的異常值之后，利用所述分析模塊對所述一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析，并且基于所述回歸分析的結(jié)果，利用所述分析模塊識別一個或多個關(guān)鍵參數(shù)。所識別的一個或多個關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)識被顯示或?qū)С觥0008]在另一個實施例中，一種用于虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中的關(guān)鍵參數(shù)識別的方法包括：對于要在計算設(shè)備生成的虛擬制造環(huán)境中虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，接收2D設(shè)計數(shù)據(jù)和包括多個工藝的工藝序列的選擇；該方法進一步基于使用2D設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝序列的實驗設(shè)計(D0E)利用所述計算設(shè)備執(zhí)行用于所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的虛擬制造運行。虛擬制造運行構(gòu)建多個3D模型。該方法另外接收半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個或多個目標(biāo)的用戶標(biāo)識，在6虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行分析模塊以識別從虛擬制造運行產(chǎn)生的3D模型中的一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)中的一個或多個異常值。該方法還接收用戶選擇以從3D模型中的一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)添加或去除一個或多個識別的異常值中的一個或多個。通過在虛擬制造環(huán)境中提供的用戶界面接收選擇。另外，該方法在從所述測量數(shù)據(jù)添加或去除所選擇的異常值之后，利用所述分析模塊對所述一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析，并且基于所述回歸分析的結(jié)果，利用所述分析模塊識別一個或多個關(guān)鍵參數(shù)。所識別的一個或多個關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)識被顯示或?qū)С?。[0009]在一個實施例中，虛擬制造系統(tǒng)包括配備有處理器并且被配置為生成包括分析模塊的虛擬制造環(huán)境的計算設(shè)備。對于要虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，虛擬制造環(huán)境接收2D設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝序列的選擇，該工藝序列包括多個工藝并且基于使用2D設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝序列的實驗設(shè)計(DOE)針對半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)執(zhí)行虛擬制造運行。虛擬制造運行建立多個3D模型。虛擬制造環(huán)境接收半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個或多個目標(biāo)的用戶標(biāo)識，在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行分析模塊以識別由虛擬制造運行產(chǎn)生的3D模型中的一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)中的一個或多個異常值，并且針對3D模型中的一個或多個目標(biāo)接收用戶選擇以從測量數(shù)據(jù)添加或去除一個或多個識別的異常值中的一個或多個，經(jīng)由虛擬制造環(huán)境中設(shè)置的用戶界面接收所述選擇。虛擬制造環(huán)境在從測量數(shù)據(jù)添加或去除所選擇的異常值之后，利用分析模塊對一個或多個目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析，并且基于所述回歸分析的結(jié)果，利用分析模塊識別一個或多個關(guān)鍵參數(shù)，并且顯示或?qū)С鏊R別的一個或多個關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)識。虛擬制造系統(tǒng)進一步包括與計算設(shè)備通信的顯示表面。所述顯示表面被配置為以3D視圖顯示所附圖說明[0010]并入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的一個或多個實施例，并且與說明書一起幫助解釋本發(fā)明。在附圖中：[0011]圖1描繪了適用于實施本發(fā)明的實施例的示例性虛擬制造環(huán)境；[0012]圖2描繪了虛擬制造環(huán)境中的示例性虛擬制造控制臺；[0013]圖3描繪了虛擬制造環(huán)境中的示例性布局編輯器；[0014]圖4描繪了虛擬制造環(huán)境中的示例性工藝編輯器；[0015]圖5描繪了用于生成虛擬計量測量數(shù)據(jù)的虛擬制造環(huán)境中的示例性步驟序列；[0016]圖6描繪了虛擬制造環(huán)境中的示例性3D查看器；[0017]圖7描繪了虛擬制造環(huán)境中的虛擬計量測量數(shù)據(jù)的示例性顯示；[0018]圖8描繪了在虛擬制造環(huán)境中校準(zhǔn)工藝序列的示例性步驟序列；[0019]圖9描繪了在虛擬制造環(huán)境中建立并執(zhí)行產(chǎn)生用于多個半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)模型的虛擬計量測量數(shù)據(jù)的虛擬實驗的示例性步驟序列；[0020]圖10描繪了用于針對虛擬制造環(huán)境中的虛擬實驗提供工藝參數(shù)的示例性參數(shù)瀏覽器視圖；[0021]圖11描繪了在虛擬制造環(huán)境中的虛擬實驗生成的虛擬計量數(shù)據(jù)的示例性表格格式顯示；[0022]圖12描繪了在虛擬制造環(huán)境中的虛擬實驗中生成的虛擬計量數(shù)據(jù)的示例性圖形7[0023]圖13描繪了在示例性實施例中的示例性分析流程；[0024]圖14A-14G描繪了在示例性實施例中在識別關(guān)鍵參數(shù)時由虛擬制造環(huán)境提供的示例性用戶界面；[0025]圖15描繪了在示例性實施例中執(zhí)行以識別關(guān)鍵參數(shù)的一系列步驟；[0026]圖16描繪了在示例性實施例中針對工藝模型校準(zhǔn)執(zhí)行的一系列步驟；[0027]圖17描繪了在示例性實施例中由工藝模型校準(zhǔn)UI提供的目標(biāo)選擇和期望值輸入[0028]圖18描繪了在示例性實施例中由工藝模型校準(zhǔn)UI提供的校準(zhǔn)選項；[0029]圖19描繪了在示例性實施例中由工藝模型校準(zhǔn)UI提供的參數(shù)范圍條目選項；[0030]圖20描繪了在示例性實施例中由工藝模型校準(zhǔn)UI提供的結(jié)果的示例性顯示；[0031]圖21描繪了在示例性實施例中用于執(zhí)行可變性分析的一系列步驟；[0032]圖22描繪了在示例性實施例中的顯示可變分析結(jié)果窗口的示例性用戶界面；并且[0033]圖23描繪了在示例性實施例中用于顯示四個分開的目標(biāo)的可變性分析結(jié)果的比較的示例性用戶圖形界面。具體實施方式[0034]本發(fā)明的實施例提供用于半導(dǎo)體器件制造的虛擬制造環(huán)境，其包括用于識別關(guān)鍵參數(shù)并且用于執(zhí)行工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的分析模塊。然而，在討論由實施例提供的關(guān)鍵參數(shù)識別、工藝模型校準(zhǔn)、優(yōu)化、可變性分析和其他特征之前，首先描述可集成本發(fā)明的分析模塊的示例性3D設(shè)計環(huán)境/虛擬制造環(huán)境。示例性虛擬制造環(huán)境[0035]圖1描繪了適用于實施本發(fā)明的實施例的示例性虛擬制造環(huán)境1。虛擬制造環(huán)境1包括由用戶2訪問的計算設(shè)備10.計算設(shè)備10與顯示器120通信。顯示器120可以是作為計算設(shè)備10的一部分的顯示屏幕，或者可以是與計算設(shè)備10通信的單獨的顯示設(shè)備或顯示表面。計算設(shè)備10可以是PC、膝上型計算機、平板計算設(shè)備、服務(wù)器或配備有一個或多個處理器11并且能夠支持虛擬制造應(yīng)用70、3D建模引擎75和分析模塊79(在下面進一步描述)的操作的一些其他類型的計算設(shè)備。處理器可以具有一個或多個核心。計算設(shè)備10還可以包括易失性和非易失性存儲器，諸如但不限于隨機存取存儲器(RAM)12、只讀存儲器(ROM)13和硬盤驅(qū)動器14.計算設(shè)備10還可以配備有網(wǎng)絡(luò)接口15以便能夠與其他計算設(shè)備進行通信。應(yīng)該理解，計算設(shè)備10而不是孤立的計算設(shè)備也可以被實施為具有并行工作的多個計算設(shè)備或其他組合的計算系統(tǒng)。[0036]計算設(shè)備10可以存儲并執(zhí)行包括3D建模引擎75的虛擬制造應(yīng)用70.3D建模引擎75可以包括用于虛擬制造半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個或多個算法，諸如算法1(76)、算法2(77)和算法3(78)。3D建模引擎75可以接受輸入數(shù)據(jù)20以便執(zhí)行產(chǎn)生半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)90的虛擬制造“運行”。虛擬制造應(yīng)用70和3D建模引擎75可以生成用于創(chuàng)建和顯示虛擬制造運行的結(jié)果的多個用戶界面和視圖。例如，虛擬制造應(yīng)用70和3D建模引擎75可以顯示布局編輯器121、工藝編輯器122和用于創(chuàng)建虛擬制造運行的虛擬制造控制臺123.虛擬制造應(yīng)用70和3D建模引擎75還可以顯示表格和圖形計量結(jié)果視圖124和3D視圖125,以用于分別顯示在8[0037]輸入數(shù)據(jù)20包括2D設(shè)計數(shù)據(jù)30和工藝序列40.工藝序列40可以由多個工藝步驟步驟或虛擬計量測量工藝步驟。2D設(shè)計數(shù)據(jù)30包括通常以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)布局格式(諸如GDSII[0038]輸入數(shù)據(jù)20還可以包括材料數(shù)據(jù)庫60,其包括諸如材料類型1(62)和材料類型2[0039]3D建模引擎75使用輸入數(shù)據(jù)20來執(zhí)行由工藝序列40指定的操作/步驟的序列。如數(shù)據(jù)80和3D結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)90.3D結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)90可以用于生成可以在3D查看器125中顯示9期間提供的，以便在集成工藝流程中的正確點提取關(guān)鍵物理尺寸。[0041]在器件結(jié)構(gòu)中的指定位置提供虛擬計量測量數(shù)據(jù)的能力相對于常規(guī)的物理制造測量技術(shù)提供了顯著的改進。通常情況下，物理制造內(nèi)(in-fab)測量是在切割線或與產(chǎn)品晶方鄰近的切割切口處制造的特定表征結(jié)構(gòu)上完成的。在大多數(shù)情況下，這些表征結(jié)構(gòu)需要被設(shè)計為適應(yīng)對測量技術(shù)的限制，諸如光斑尺寸。因此，表征結(jié)構(gòu)并不完全代表產(chǎn)品晶方上的實際結(jié)構(gòu)。由于這些差異，制造內(nèi)測量的用戶通常面臨著從表征結(jié)構(gòu)上的測量推斷產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的結(jié)果的挑戰(zhàn)。在虛擬制造環(huán)境中，可以將測量結(jié)果添加到工藝序列中指定點處的任何設(shè)計布局，從而更深入地了解相互關(guān)聯(lián)的工藝步驟對正在構(gòu)建的虛擬結(jié)構(gòu)模型的影響。因此，消除了測量表征結(jié)構(gòu)和推斷產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)果的制造內(nèi)挑戰(zhàn)。[0042]圖2描繪了用于在虛擬制造環(huán)境中建立虛擬制造運行的示例性虛擬制造控制臺123.虛擬制造控制臺123允許用戶指定正在虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝序列202和布局(2D設(shè)計數(shù)據(jù))204.然而，應(yīng)該理解的是，虛擬制造控制臺也可以是基于文本的腳本控制臺，其為用戶提供了輸入腳本命令或者建立與在工藝序列中的特定步驟的參數(shù)值范圍對應(yīng)的一組結(jié)構(gòu)模型的手段，這些腳本命令指定了所需的輸入并啟動了結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。后一種情況被認為是虛擬實驗(下面進一步討論)。[0043]圖3描繪了虛擬制造環(huán)境中的示例性布局編輯器。布局編輯器121在虛擬制造控制臺123中顯示由用戶指定的2D設(shè)計布局。在布局編輯器中，可以使用顏色來描繪設(shè)計數(shù)據(jù)中的不同層。由各層上的形狀或多邊形所包圍的區(qū)域表示在集成工藝流程中的光刻步驟期間晶圓上的光致抗蝕劑涂層可以暴露于光線或受保護免于曝光的區(qū)域。一個或多個層上的形狀可以被組合(進行布爾運算)以形成在光刻步驟中使用的掩模。布局編輯器121提供在任何層上插入、刪除和修改多邊形并且在2D設(shè)計數(shù)據(jù)內(nèi)插入、刪除或修改層的手段。可以插入加到插入層(由不同顏色指示)并且標(biāo)記虛擬計量測量的位置。如上所述，在虛擬制造環(huán)境中還可以采用除了使用定位器形狀之外的指定虛擬計量測量的位置的其他方法。設(shè)計數(shù)據(jù)與工藝數(shù)據(jù)和材料數(shù)據(jù)庫結(jié)合使用來構(gòu)建3D結(jié)構(gòu)模型。[0044]在布局編輯器121中顯示的設(shè)計數(shù)據(jù)中插入的層可以包括插入的定位器形狀。例如，定位器形狀可以是矩形，其長邊指示3D結(jié)構(gòu)模型中的測量方向。例如，在圖3中，第一定位器形狀302可以標(biāo)記用于虛擬計量測量的雙圖案化心軸，第二定位器形狀304可以標(biāo)記用于虛擬計量測量的柵極堆疊并且第三定位器形狀306可以標(biāo)記用于虛擬計量測量的晶體管源極或漏極接觸。[0045]圖4描繪了虛擬制造環(huán)境中的示例性工藝編輯器122。用戶在工藝編輯器中定義了工藝序列。工藝序列是為了虛擬制造用戶選擇的結(jié)構(gòu)而進行的工藝步驟的有序列表。工藝編輯器可以是文本編輯器，使得每一行或成組的行對應(yīng)于工藝步驟，或可以是如圖4所示的專用圖形用戶界面。工藝序列可以是分級的，這意味著工藝步驟可以被分組為子序列和子序列的子序列等。通常，工藝序列中的每個步驟對應(yīng)于制造中的實際步驟。例如，用于反應(yīng)離子蝕刻操作的子序列可以包括旋涂光刻膠、圖案化光刻膠和執(zhí)行蝕刻操作的步驟。用戶為適合操作類型的每個步驟或子步驟指定參數(shù)。一些參數(shù)參考材料數(shù)據(jù)庫中的材料以及2D設(shè)計數(shù)據(jù)中的圖層。例如，沉積操作基元的參數(shù)是要沉積的材料、沉積物的標(biāo)稱厚度以及橫向方向與垂直方向的各向異性或生長比率。此沉積操作基元可以用來對實際工藝(諸如化學(xué)氣相沉積(CVD))建模。類似地，蝕刻操作基元的參數(shù)是掩模名稱(來自設(shè)計數(shù)據(jù))、受操作影響的材料列表以及各向異性。[0046]工藝序列中可能有數(shù)百個步驟，工藝序列可以包含子序序列410可以包括由諸如選擇的步驟413之類的多個工藝步驟組成的子序列412.工藝步驟可以選自可用的工藝步驟402的庫。對于所選步驟413,工藝編輯器122使用戶能夠指定所有需要的參數(shù)420。例如，用戶可以能夠從材料數(shù)據(jù)庫404中的材料列表中選擇材料，并且在工藝步驟413中指定材料使用的工藝參數(shù)406。[0047]工藝序列中的一個或多個步驟可以是用戶插入的虛擬計量步驟。例如，插入步驟4.17“測量CD”(414),其中CD表示臨界尺寸，在工藝序列412中將導(dǎo)致使用一個或多個定位器形狀在虛擬制造運行中的該點處進行虛擬計量測量，這些定位器形狀此前已經(jīng)被插入到2D設(shè)計數(shù)據(jù)的一個或多個層上。在制造序列中直接插入虛擬測量步驟允許在制造工藝期間感興趣的關(guān)鍵點處進行虛擬計量測量。由于虛擬制造中的許多步驟在最終結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建中相互作用，確定結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)的能力，諸如集成工藝流程中不同點處的橫截面尺寸和表面積等，對工藝開發(fā)人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說都很有意義。[0048]圖5描繪了用于生成虛擬計量測量數(shù)據(jù)的虛擬制造環(huán)境中的示例性步驟序列。該序列從用戶選擇要制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)開始(步驟502)。用戶可以從多組可用的設(shè)計數(shù)據(jù)文件中進行選擇，然后在設(shè)計數(shù)據(jù)中選擇矩形區(qū)域。例如，用戶可以選擇FinFET或無源電阻器或存儲器單元。在確定/選擇要制造的結(jié)構(gòu)之后，用戶在工藝編輯器122中輸入工藝序列(步驟504a)并選擇預(yù)期產(chǎn)生所需結(jié)構(gòu)的2D設(shè)計數(shù)據(jù)(步驟504b)?？蛇x地，用戶可以在布局編輯器121中創(chuàng)建或修改設(shè)計數(shù)據(jù)。在工藝編輯器中，用戶可以在工藝序列中插入一個或多個虛擬計量步驟，其在虛擬制造期間指定用戶希望在演進結(jié)構(gòu)中的指定位置處進行虛擬計量測量的點(步驟506a)。用戶可以在布局編輯器121中顯示的2D設(shè)計數(shù)據(jù)中插入定位器形狀，該定位器形狀將被虛擬測量步驟用來執(zhí)行其測量(步驟506b)。定位器形狀的重要性取決于所要求的測量類型。例如，矩形的長軸可以指示在結(jié)構(gòu)的橫截面上進行的長度測量的方向和程度，或者矩形本身可以指定要測量的兩種材料之間的接觸區(qū)域的區(qū)域。應(yīng)該認識到，可以在布局編輯器中的步驟之前執(zhí)行工藝編輯器中的上述步驟，或者在虛擬制造環(huán)境中反之亦然。[0049]在一個或多個定位符形狀被添加到2D設(shè)計數(shù)據(jù)中的一個或多個層(步驟506b)并且虛擬計量步驟已被添加到工藝序列(506a)之后，用戶使用虛擬制造控制臺123建立虛擬制造運行(步驟(508))。在虛擬制造運行期間，工藝序列40中的工藝步驟按3D建模引擎75指定的順序執(zhí)行。當(dāng)虛擬制造到達虛擬測量步驟時，執(zhí)行正在制造的結(jié)構(gòu)中的指定組件的虛擬“測量”。由建模引擎完成的計算取決于所要求的測量的性質(zhì)，并且一般與制造中的類似物理測量技術(shù)一致。例如，制造中的關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM)測量通過檢測結(jié)構(gòu)頂面的取向的快速變化來定位側(cè)壁。類似地，在虛擬計量操作中，3D建模引擎在由定位器矩形指定的區(qū)域中提取結(jié)構(gòu)的頂部表面，沿著其與由矩形的橫軸和縱軸的交叉所定義的平面的交叉詢問表面，以獲得超過閾值(例如5度)的斜坡變化。斜坡的大變化定義了一個特征的驟指定的豎直位置(底部、中間或頂部)計算特征側(cè)面之間的距離。3D建模引擎在其構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型時生成一種或多種類型的輸出。一種類型的輸出是結(jié)構(gòu)模型本身，并且可以包括其11據(jù)分析工具以供進一步處理，或者可以通過諸如表格和圖形計量結(jié)果視圖124或其他視圖(步驟512b)之類的用戶界面向用戶顯示。如果當(dāng)查看或分析時的結(jié)構(gòu)是令人滿意的(步驟[0050]圖6描繪了虛擬制造環(huán)境中[0051]來自3D建模引擎75的另一類型的輸出是通過包括在工藝序列中的虛擬計量步驟生成的數(shù)據(jù)。圖7描繪了由虛擬制造環(huán)境中的多個虛擬計量測量步驟產(chǎn)生的虛擬計量測量準(zhǔn)可以提高包括完整技術(shù)套件的所有結(jié)構(gòu)的建模精度。可以對表征結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的測量數(shù)據(jù)的建模結(jié)果與在物理制造中進行的相應(yīng)測量或計量(在相應(yīng)的表征或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上)[0053]圖8描繪了在虛擬制造環(huán)境中校準(zhǔn)工藝序列的示例性步驟序列。該序列包括在虛工藝序列(對于要虛擬制造的結(jié)構(gòu))并識別相關(guān)工藝參數(shù)(步驟802a)。在物理制造中，用戶在制造運行期間識別用于測量的成組的表征或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(步驟802b)?；氐教摂M制造環(huán)境中，用戶在工藝編輯器中輸入工藝序列(步驟804a),并且定義表征結(jié)構(gòu)的2D設(shè)計數(shù)據(jù)(布擬計量步驟(步驟806a),并將測量定位器形狀添加到2D設(shè)計數(shù)據(jù)(步驟806b)。用戶在虛擬器75中生成的虛擬模型的3D視圖與物理器件結(jié)構(gòu)的制造內(nèi)圖像進行比較(步驟814a)。此擬和實際測量之間存在令人滿意的一致(步驟815),則認為工藝序列被校準(zhǔn)(步驟816)。然而，如果沒有令人滿意的一致(步驟815),則用戶在工藝編輯器中修改工藝參數(shù)的值(步驟818),并在虛擬制造控制臺中建立新的虛擬制造運行(步驟808)。然后序列迭代，直到達到令人滿意的一致并實現(xiàn)校準(zhǔn)。[0054]應(yīng)該理解的是，可以有多個不同的參數(shù)可以在該序列內(nèi)進行校準(zhǔn)。盡管以上描述注意到使用在工藝序列中插入虛擬測量步驟以及連帶使用一個或多個2D定位器形狀來進行虛擬計量測量，但是可以在虛擬制造環(huán)境中采用其他技術(shù)。例如，虛擬測量可以在制造完成之后在虛擬器件結(jié)構(gòu)上進行，然后與在物理制造運行期間/之后對表征結(jié)構(gòu)進行的物理測量進行比較。[0055]雖然構(gòu)建單個結(jié)構(gòu)模型可能很有價值，但在構(gòu)建大量模型的虛擬制造中有更高的價值。虛擬制造環(huán)境可以使用戶能夠創(chuàng)建并運行虛擬實驗。在虛擬實驗中，可以探索一系列工藝參數(shù)值。虛擬實驗可以通過在整個工藝序列中指定一組要應(yīng)用于單個工藝的參數(shù)值(而不是每個參數(shù)的單個值)進行設(shè)置?？梢杂眠@種方式指定單個工藝序列或多個工藝序列。以虛擬實驗?zāi)Ｊ綀?zhí)行的3D建模引擎75然后構(gòu)建跨越工藝參數(shù)集的多個模型，始終利用上述虛擬計量測量操作來提取每個變化的計量測量數(shù)據(jù)。這種能力可能被用來模仿通常在物理制造環(huán)境中執(zhí)行的兩種基本類型的實驗。首先，制造工藝自然地以隨機(非確定性)方式變化。如本文所解釋的，用于每個虛擬制造運行的基本確定性方法仍然可以通過進行多次運行來預(yù)測非確定性結(jié)果。虛擬實驗?zāi)Ｊ皆试S虛擬制造環(huán)境對每個工藝參數(shù)的整個統(tǒng)計變化范圍以及許多/所有工藝參數(shù)的變化組合進行建模。其次，在物理制造中運行的實驗可以指定在制造不同晶圓時有意變化的一組參數(shù)。虛擬實驗?zāi)Ｊ绞固摂M制造環(huán)境通過對參數(shù)集的特定變化執(zhí)行多個虛擬制造運行也能夠模擬這種類型的實驗。[0056]制造序列中的每個工藝都有其固有的變化。要理解復(fù)雜流程中所有匯總過程變化的影響是非常困難的，尤其是在考慮變化組合的統(tǒng)計概率時。一旦創(chuàng)建了虛擬實驗，工藝序列就基本上通過工藝描述中包含的數(shù)字工藝參數(shù)的組合來描述。這些參數(shù)中的每一個都可以用其總變化(以標(biāo)準(zhǔn)偏差或σ值表示)來表征，并且因此通過高斯分布上的多個點或其他適當(dāng)?shù)母怕史植紒肀碚?。如果設(shè)計并執(zhí)行虛擬實驗來檢查工藝變化的所有組合(每個高斯驟產(chǎn)生的圖形和數(shù)字輸出涵蓋了該技術(shù)的總變化空間。盡管本實驗研究中的每個案例都是由虛擬制造系統(tǒng)確定性地建模，但虛擬計量結(jié)果的聚合包含統(tǒng)計分布?？梢允褂煤唵蔚慕y(tǒng)計分析，諸如統(tǒng)計不相關(guān)參數(shù)的根總平方(RSS)計算來將總變化度量歸因于每個實驗情況。然后，可以相對于總變化度量來分析所有的(數(shù)字和圖形)虛擬計量輸出。[0057]在物理制造的典型試錯實驗中，由標(biāo)稱工藝產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)測量被作為目標(biāo)，通過為后續(xù)工藝中必須預(yù)測的結(jié)構(gòu)測量的總變化(總結(jié)構(gòu)裕度)指定過大(保守)的裕度來考慮工藝變化。相比之下，虛擬制造環(huán)境中的虛擬實驗可以提供集成工藝流程中任何點的結(jié)構(gòu)測量的總變化包絡(luò)的定量預(yù)測。結(jié)構(gòu)測量的總變化包絡(luò)而不是標(biāo)稱值然后可能成為發(fā)展目標(biāo)。這種方法可以確保整個集成工藝流程中可接受的總體結(jié)構(gòu)裕度，而不會犧牲關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)。以總變化為目標(biāo)的方法可能導(dǎo)致標(biāo)稱中間或最終結(jié)構(gòu)，該標(biāo)稱中間或最終結(jié)構(gòu)不如(或美學(xué)上愉悅感不如)通過以標(biāo)稱工藝為目標(biāo)產(chǎn)生的標(biāo)稱結(jié)構(gòu)。然而，這種次優(yōu)的標(biāo)稱工藝并不重要，因為總工藝變化的包絡(luò)已經(jīng)被考慮到，并且在確定集成工藝流的健壯性和產(chǎn)量方面更重要。這種方法是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的范式轉(zhuǎn)變，從強調(diào)標(biāo)稱過程到強調(diào)總體過程變化的包絡(luò)。[0058]圖9描繪了建立并執(zhí)行產(chǎn)生用于多個半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)模型的虛擬計量測量數(shù)據(jù)的虛擬實驗的虛擬制造環(huán)境中的示例性步驟序列。該序列始于用戶選擇工藝序列(其可以事先被校準(zhǔn)以使結(jié)果更具結(jié)構(gòu)預(yù)測性(步驟902a)并且識別/創(chuàng)建2D設(shè)計數(shù)據(jù)(步驟902b))。用戶可以選擇工藝參數(shù)變化來分析(步驟904a)和/或設(shè)計參數(shù)變化以進行分析(步驟904b)。用戶在如上所述的工藝序列中插入一個或多個虛擬計量步驟(步驟906a),并將測量定位器形狀添加到2D設(shè)計數(shù)據(jù)(步驟906b)。用戶可以借助于專用用戶界面、自動參數(shù)瀏覽器126來建立虛擬實驗(步驟908)。示例性自動參數(shù)瀏覽器在圖10中被示出，并且可以顯示并允許用戶改變要改變的工藝參數(shù)1002、1004、1006和要利用它們的對應(yīng)不同參數(shù)值1008構(gòu)建的3D模型的列表。虛擬實驗的參數(shù)范圍可以以表格格式指定。3D建模引擎75構(gòu)建3D模型并輸出虛擬計量測量數(shù)據(jù)以供查看(步驟910)。虛擬實驗?zāi)Ｊ教峁﹣碜运刑摂M測量/計量操作的輸出數(shù)據(jù)處理。來自虛擬計量測量的輸出數(shù)據(jù)可以被解析并組裝成有用的形式(步驟912)。[0059]通過這種解析和組裝，可以進行后續(xù)的定量和統(tǒng)計分析。單獨的輸出數(shù)據(jù)收集器模塊110可以用于從包括虛擬實驗的虛擬制造運行序列收集3D模型數(shù)據(jù)和虛擬計量測量結(jié)果，并以圖形和表格形式呈現(xiàn)它們。圖11描繪了由虛擬制造環(huán)境中的虛擬實驗生成的虛擬計量數(shù)據(jù)的示例性表格格式顯示。在表格格式顯示中，可以顯示在虛擬實驗1102期間收集的虛擬計量數(shù)據(jù)和虛擬制造運行1104的列表。[0060]圖12描繪了由虛擬制造環(huán)境中的虛擬實驗生成的虛擬計量數(shù)據(jù)的示例性2DX-Y圖形曲線顯示。在圖10所示的示例中，示出了由于在工藝序列的在先步驟中改變3個參數(shù)而導(dǎo)致的淺溝槽隔離(STI)臺階高度的總變化。每個菱形1202代表虛擬制造運行。變化包絡(luò)1204也如所描繪的結(jié)論1206那樣被顯示，即下游處理模塊必須支持STI臺階高度約10.5nm的總變化以通過傳入變化的6實現(xiàn)健壯性。虛擬實驗結(jié)果也可以以多維圖形格式顯示。[0061]一旦組裝了虛擬實驗的結(jié)果，用戶就可以查看已經(jīng)在3D查看器中生成的3D模型(步驟914a)并查看為每個虛擬制造運行呈現(xiàn)的虛擬計量測量數(shù)據(jù)和計量(步驟914b)。根據(jù)虛擬實驗的目的，用戶可以分析來自3D建模引擎的輸出，以便開發(fā)實現(xiàn)期望的標(biāo)稱結(jié)構(gòu)模型的工藝序列，用于進一步校準(zhǔn)工藝步驟輸入?yún)?shù)，或用于優(yōu)化工藝序列以實現(xiàn)期望的工藝窗口。[0062]三維建模引擎75針對一系列參數(shù)值(包括虛擬實驗)構(gòu)建多個結(jié)構(gòu)模型的任務(wù)的計算強度非常高，因此如果在單個計算設(shè)備上執(zhí)行，則可能需要很長時間(幾天或幾周)。為了提供虛擬制造的預(yù)期價值，虛擬實驗的模型構(gòu)建必須比物理實驗快許多倍。用現(xiàn)代計算機實現(xiàn)這個目標(biāo)需要利用任何和所有的并行機會。3D建模引擎75使用多個核心和/或處理器來執(zhí)行各個建模步驟。此外，一組中的不同參數(shù)值的結(jié)構(gòu)模型是完全獨立的，因此可以使用多個核心、多個處理器或多個系統(tǒng)并行構(gòu)建。[0063]虛擬制造環(huán)境中的3D建模引擎75可以以體素(voxel)的形式表示潛在的結(jié)構(gòu)模型。體素本質(zhì)上是3D像素。每個體素是一個相同大小的立方體，并且可以包含一種或多種材料，或者不含材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，3D建模引擎75還可以以其他格式表示結(jié)構(gòu)模使用的，盡管基于數(shù)字體素表示的建模操作比常規(guī)模擬實體建模內(nèi)核中的相應(yīng)操作更加健壯。這種實體建模內(nèi)核通常依賴大量的啟發(fā)式規(guī)則來處理各種幾何情況，并且當(dāng)啟發(fā)式規(guī)則不能正確預(yù)測情況時，建模操作會失敗。對基于NURBS的實體建模內(nèi)核造成問題的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)建模的方面包括由沉積工藝產(chǎn)生的非常薄的層以及導(dǎo)致合并面和/或幾何體碎裂的蝕刻前沿的傳播。[0064]虛擬制造環(huán)境可以實現(xiàn)包括工藝序列中的多蝕刻工藝的性能，該工藝序列允許3D建模引擎75對范圍廣泛的工藝和材料特定蝕刻行為進行建模。對高度縮放的半導(dǎo)體器件的工藝流程中的圖案化操作經(jīng)常使用等離子蝕刻來執(zhí)行。等離子蝕刻以許多不同的名稱而知名：干法蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、電感耦合等離子體(ICP)蝕刻等。各種各樣的操作條件和化學(xué)性質(zhì)允許工藝工程師微調(diào)等離子刻蝕行為，以在多種不同類型材料中選擇性地實現(xiàn)各種刻蝕物理現(xiàn)象。這種行為靈活性對于在通過多層材料圖案化時獲得理想3D結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵或再沉積、靜電充電、靜電聚焦和陰影。這種多樣化的物理光譜產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)奈g刻行為范[0065]以足夠的準(zhǔn)確度直接模擬等離子體刻蝕所涉及的物理現(xiàn)象非常困難且緩慢。多刻蝕工藝步驟通過使用對刻蝕類型和被刻蝕材料特定的減少的行為參數(shù)集來模擬等離子體刻蝕，從而避免了基于物理現(xiàn)象的模擬的困難。這允許捕獲大范圍的物理蝕刻行為，而不需要直接模擬蝕刻工藝的物理現(xiàn)象。例如，可以模擬三種主要類型的蝕刻行為：各向同性、漸[0066]基本(各向同性)行為是由化學(xué)蝕刻(物理上)引起的，并且導(dǎo)致材料從可蝕刻表面上的點的所有方向以相似的速率被去除，而不管可蝕刻表面的局部取向如何。基本行為可以用單個輸入?yún)?shù)“橫向比率”來建模，該橫向比率控制橫向和縱向刻蝕速率之間的比率。例如，橫向比值為1(1.0)表示蝕刻速率在所有方向上均勻。橫向比率值小于1表示橫向(豎直表面上)的蝕刻速率比垂直方向(水平表面上)的蝕刻速率慢。[0067]漸縮行為是由定向蝕刻行為和聚合物沉積的組合(物理上)引起的。聚合物沉積由于定向蝕刻工藝的副作用而發(fā)生。在水平表面蝕刻比垂直表面蝕刻快得多的定向蝕刻過程中，聚合物可能在近垂直表面積聚。蝕刻和沉積之間的這種競爭導(dǎo)致漸縮的側(cè)壁輪廓。漸縮行為可以用單個輸入?yún)?shù)(錐角)建模。錐角描述沉積和蝕刻速率平衡所處的臨界角度?？蛇x的第二個參數(shù)，橫向比率，與上述基本行為中定義的含義相同。[0068]濺射行為是指通過高能離子轟擊直接物理去除材料，并導(dǎo)致突出邊緣(凸邊)的優(yōu)先去除，并且在某些情況下導(dǎo)致拐角。濺射可以用兩個參數(shù)建模：最大濺射產(chǎn)量角度和濺射率比垂直蝕刻速率。[0069]陰影是指由局部高程變化引起的定向離子通量的減少，從而有效地降低某些結(jié)構(gòu)的蝕刻速率。這種效應(yīng)在某些情況下可能很重要，導(dǎo)致整個單元的蝕刻速率不同。陰影可以使用單個參數(shù)來建模，以描述高能離子相對于垂直軸的入射角。[0070]為了對多材料、多物理蝕刻進行建模，上述輸入?yún)?shù)必須在虛擬制造環(huán)境中形成合適的數(shù)值建模算法。數(shù)值模擬算法包括單材料和多材料速度函數(shù)以及表面演變技術(shù)。單材料速度函數(shù)將蝕刻速度定義為局部表面取向(即，表面法線方向)的函數(shù)，并且是憑經(jīng)驗確定的，以便產(chǎn)生期望的蝕刻行為。還要注意單材料速度函數(shù)可以結(jié)合多種類型的蝕刻行為；例如，漸縮和濺射蝕刻都包括與基本(各向同性)蝕刻相關(guān)的參數(shù)。多材料速度函數(shù)是單材料速度函數(shù)的組合，并根據(jù)局部表面取向和局部材料類型計算局部蝕刻速度。蝕刻比率參數(shù)定義可蝕刻材料的相對蝕刻速率，并且是單材料速度的倍增因子。[0071]在定義了速度函數(shù)的情況下，可以使用合適的表面演變技術(shù)來定位并演變?nèi)S可蝕刻表面的位置。根據(jù)通過評估速度函數(shù)確定的局部標(biāo)量速度，可蝕刻表面在其局部法線方向上被平流或移動。標(biāo)量速度必須在可蝕刻表面上的感興趣點處計算，并且必須隨著可蝕刻表面的幾何形狀的演變定期重新計算。[0072]許多不同類型的表面演變技術(shù)可以通過數(shù)值算法用來模擬虛擬制造環(huán)境中的多刻蝕工藝。可以使用任何合適的數(shù)值空間離散來表示移動表面?？梢允褂蔑@式界面跟蹤法：實例包括字符串方法、點線方法(2D)和多邊形表面(3D)。也可以使用替代的隱式表面表示，例如距離場、流體或體素的體積。可以使用任何合適的時間依賴性數(shù)值技術(shù)來及時推進移動表面。[0073]選擇性外延工藝可以被包括在用于虛擬制造半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝序列中。選擇性外延工藝實際上對半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的晶體襯底表面頂部上的晶體材料層的外延生長進行建模。選擇性外延在當(dāng)代半導(dǎo)體工藝流程中被廣泛使用，通常用于在晶體管溝道上施加機械應(yīng)力以提高性能。外延生長的關(guān)鍵特征是其對晶體方向的依賴性。半導(dǎo)體器件通常在單晶硅晶圓上制造；即硅材料的原子以在大部分晶圓上連續(xù)的重復(fù)晶格結(jié)構(gòu)排列。硅晶體結(jié)構(gòu)是各向異性的(即，在所有方向上不對稱),并且硅表面在幾個特定的晶體方向上更穩(wěn)定。這些方向由主晶面族定義，使用它們的米勒指數(shù)確定為<100>、<110>和<111>,并且對生長特性具有最強的影響。通過改變外延工藝中的壓力、溫度和化學(xué)前體，工程師可以控制三個主晶面的相對生長速率。次晶面(例如<211往往對確定外延生長結(jié)構(gòu)的最終形狀沒有影響。[0074]虛擬制造環(huán)境可以使用表面演變算法來模擬外延生長。發(fā)生外延生長的表面(生長表面)根據(jù)標(biāo)量平流速度平流或移動。根據(jù)局部表面法線方向和固定的輸入?yún)?shù)在選定的點處計算生長速率，生長速率在距離和時間上都是局部的，并且使表面沿法線方向移動?？梢允褂萌魏魏线m的數(shù)值空間離散來表示生長表面。可以使用顯式界面跟蹤法：實例包括字符串方法、點線方法(2D)和多邊形表面(3D)。也可以使用替代的隱式表面表示，例如距離函數(shù)、流體或體素的體積?？梢允褂萌魏魏线m的時間依賴性數(shù)值技術(shù)來及時推進生長表面。[0075]虛擬制造環(huán)境中的選擇性外延工藝利用三個主晶面族(<100>、<110>和<111>)的生長速率作為固定的輸入?yún)?shù)。這些輸入?yún)?shù)定義與它們的相關(guān)晶面中的任何一個對齊的表面的生長速率。進一步的輸入?yún)?shù)可以包括相鄰非晶材料的生長速率。當(dāng)計算外延生長速率時，也可以考慮3D建模坐標(biāo)系和晶圓的晶格之間的關(guān)系。3D建模坐標(biāo)系通常使用與2D設(shè)計數(shù)據(jù)相同的X和Y軸，而Z軸通常垂直于晶圓表面。也可以采用替代的坐標(biāo)系。在實際的考，以相對于晶格在期望的方向上定向2D設(shè)計數(shù)據(jù)。指定凹口(或平面)類型和方向的輸入?yún)?shù)可以定義晶格取向和晶圓相對于2D設(shè)計數(shù)據(jù)的相關(guān)晶面。應(yīng)該注意的是，這種關(guān)系可以被描述為3D模型坐標(biāo)系和晶格坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換。[0076]通過使用主晶面族的生長速率并且知道晶格的取向，可以在生長表面上的任何地方計算外延生長速率。具有與主晶面方向?qū)R的法線方向的生長表面的區(qū)域被分配該主晶面的速度。對于不與主晶面方向?qū)R的生長表面區(qū)域，必須通過在相鄰主晶面方向之間進行插值來找到適當(dāng)?shù)乃俣?。此外，在晶體材料的邊界處的外延生長的行為也會是重要的。外延生長通常在已經(jīng)沉積并圖案化非晶材料的幾個先前工藝步驟之后進行。這些非晶體材料可以與晶體材料相鄰并因此緊鄰?fù)庋由L。非晶相鄰材料的實例是二氧化硅、氮化硅或在半導(dǎo)體處理中常見的任何其他材料。在一些情況下，外延生長沿著相鄰的非晶體材料緩慢蔓延(過度生長),但在其他情況下不會。過度生長行為可以使用固定輸入?yún)?shù)來建模，固定輸入?yún)?shù)定義發(fā)生過度生長的相鄰材料組(過度生長材料)以及生長表面沿著過度生長材料蔓延的速度。過度生長速度改變了過度生長材料表面處的外延生長速率，使得生長表面沿著過度生長材料以指定速度移動。此外，生長表面沿著過度生長材料移動的速度可以取決于過度生長材料表面與生長表面之間的角度。如果兩個表面之間的角度大于閾值角度，則過度生長速度可以被忽略。[0077]可以在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)或光學(xué)規(guī)則檢查(ORC)。專用軟件通常對2D設(shè)計數(shù)據(jù)執(zhí)行DRC和ORC,作為準(zhǔn)備用于轉(zhuǎn)換成光刻掩模的2D設(shè)計數(shù)據(jù)的過程的一部分。這些檢查是為了識別布局中可能導(dǎo)致芯片無功能或功能不佳的錯誤。這些檢查也是在增加對諸如光學(xué)鄰近修正(OPC)等光學(xué)效應(yīng)的補償之后執(zhí)行的。典型的設(shè)計規(guī)則(如在設(shè)計手冊中發(fā)布并在DRC平臺中編碼的)是簡單的2D標(biāo)準(zhǔn)，旨在防止本質(zhì)上根本地是3D的問題。然而，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的日益復(fù)雜，設(shè)計手冊已經(jīng)發(fā)展成為具有數(shù)千個二維設(shè)計規(guī)則的千頁文檔，以編纂和解釋。在許多情況下，單個3D故障機制/憂慮可以驅(qū)動數(shù)百個2D設(shè)計規(guī)則。這些2D設(shè)計規(guī)則的發(fā)展需要對關(guān)于集成工藝流程和所得結(jié)構(gòu)的3D本質(zhì)做出重要假屬互連層上的線與底層通路之間的最小接觸面積所需的2D設(shè)計規(guī)則。通路是在兩個互連層(也稱為金屬層)之間的垂直導(dǎo)電連接器，或互連層與諸如晶體管、電阻器或電容器之類的器件之間的垂直連接器。[0079]需要許多額外的2DDRC來滿足以3D來表述非常簡單的標(biāo)準(zhǔn)：金屬線和通路之間的接觸面積必須超過指定的閾值。當(dāng)考慮到多種制造變化會影響接觸面積時，2DDRC情況變得更加復(fù)雜，包括在光刻步驟期間曝光過度或曝光不足、掩模的錯誤配準(zhǔn)、通路層的平面化(通過化學(xué)機械拋光(CMP))以及通過等離子蝕刻產(chǎn)生的側(cè)壁漸縮。在驅(qū)動2DDRC的簡單公式中包含所有這些統(tǒng)計變量是不可行的，所以DRC比防止制造變化所必需的嚴格。這些過于嚴格的2DDRC會導(dǎo)致在芯片上具有浪費區(qū)域的次優(yōu)設(shè)計。[0080]與2DDRC環(huán)境相比，虛擬制造環(huán)境可以直接以3D形式執(zhí)行檢查，諸如最小線寬、特征之間的最小間距和最小接觸面積，而無需假設(shè)從2D轉(zhuǎn)換到3D。直接在3D中執(zhí)行的檢查在本文中被稱為“3DDRC”。3DDRC的一個好處是所需的檢查次數(shù)遠遠小于2D環(huán)境中所需的檢制造環(huán)境可以對工藝參數(shù)的一系列統(tǒng)計變化進行檢查。[0081]應(yīng)該意識到，3D-DRC不同于也可以在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行的虛擬測量/計量操作。虛擬測量計量操作模仿制造中的實際測量和計量操作，由此指定測量位置并輸出諸如距離值或面積之類的度量。另一方面，對于3DDRC,指定幾何標(biāo)準(zhǔn)并且標(biāo)準(zhǔn)的位置和值是所需的。也就是說，該位置是3DDRC操作的輸出而不是輸入。例如，虛擬計量操作可以指定2D設(shè)計數(shù)據(jù)中由定位器指示的特定位置處的氧化物膜厚度測量，而用于最小層厚度的3DDRC可以請求3D模型中氧化膜厚度小于指定閾值的任何位置。然后可以對滿足特定最小尺寸標(biāo)準(zhǔn)的位置搜索3D結(jié)構(gòu)模型。類似地，3DDRC也可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模型被搜索以查看是否滿足最大尺寸標(biāo)準(zhǔn)。這種3DDRC因此提供了識別意外故障原因的一些優(yōu)點，這些優(yōu)點是虛擬測量/計量操作無法實現(xiàn)的。·電網(wǎng)隔離：找到所選導(dǎo)體之間的最短距離。導(dǎo)體是可以由一種或多種導(dǎo)電材料組成的團塊(“團塊”是3D結(jié)構(gòu)模型內(nèi)的離散體積區(qū)域(技術(shù)上為3歧管)。團塊可以由單種材料或多種材料組成);·最小分離：找到一組選定團塊中任何一對之間的最短距離；·最小線寬：找到通過一組選定團塊中的任意團塊的最短距離；·最小層厚度：找到通過包含材料層的團塊集合中的任何團塊的最短距離；·最小接觸面積：找到所有選定團塊之間的最小接觸面積。[0083]可以根據(jù)構(gòu)成材料、電導(dǎo)率或其他性質(zhì)來選擇團塊。每個3DDRC檢查都可以通過指定閾值進行擴展。例如，為最小線寬檢查指定閾值會生成最小線寬小于閾值的位置列表。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到可以定義這種性質(zhì)的其他檢查。分析模塊[0084]在一個實施例中，虛擬制造環(huán)境包括分析模塊。分析模塊被設(shè)計成模擬半導(dǎo)體工藝集成商遇到的用例中的工作流程。半導(dǎo)體工藝集成商遇到并由分析模塊解決的示例性用例可以包括但不限于關(guān)鍵參數(shù)識別、工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析。在關(guān)鍵參數(shù)識別中，分析模塊可以找到最強烈影響結(jié)果(校準(zhǔn)、缺陷模式等)的工藝步驟/參數(shù)。在工藝模型校準(zhǔn)中，可以調(diào)整工藝參數(shù)以使3D模型匹配來自物理制造的測量結(jié)果，諸如但不限于透射電子顯微鏡(TEM)數(shù)據(jù)或工藝目標(biāo)。在可變性分析中，分析模塊可以幫助用戶分析并理解對于一組虛擬3D模型獲得的計量數(shù)據(jù)的可變性，諸如但不限于通過估計用于規(guī)格界限設(shè)置的結(jié)構(gòu)或電參數(shù)的可變性來實現(xiàn)。[0085]這里描述的分析模塊可以通過應(yīng)用于虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中的參數(shù)和設(shè)置的實驗設(shè)計或蒙特卡洛模擬產(chǎn)生工藝變化，然后為用戶執(zhí)行自動統(tǒng)計分析、優(yōu)化和可視化。被分析的數(shù)據(jù)可以包括輸入工藝參數(shù)的設(shè)置以及(但不限于)對虛擬制造環(huán)境中產(chǎn)生的3D虛擬半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進行評估的計量、結(jié)構(gòu)搜索、DTC檢查和電氣分析。實施例利用被選擇并定制以解決問題并且解決虛擬半導(dǎo)體制造特有的問題，并校正將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到常規(guī)第三方統(tǒng)計工具時可能發(fā)生的錯誤。[0086]實施例還為實驗設(shè)計提供了更有效的技術(shù)，因為本發(fā)明的虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境構(gòu)建3D模型的特定方式導(dǎo)致不具有其他實驗設(shè)計方法必須解決的某些常見問題。例如，如果平臺和參數(shù)設(shè)置沒有發(fā)生變化，則在虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中每次都會生成相同的3D模型。因此，對于3D模型輸出沒有隨機分量，并且不需要執(zhí)行實驗設(shè)計中的三個常見任務(wù)，即隨機[0087]在一個實施例中，分析模塊被集成到虛擬制造環(huán)境中，導(dǎo)致通過第三方統(tǒng)計方案無法獲得的改進的和新的功能。在一個實施例中，UI和算法可以按用例進行組織，并且針對每個用例遵循左側(cè)的逐步流程UI。這種設(shè)計可能強烈地指導(dǎo)用戶(可能缺乏統(tǒng)計培訓(xùn))來執(zhí)行正確的分析步驟，以避免分析中的錯誤。分析模塊還可以包括統(tǒng)計分析引擎，其使用一組分析算法來正確地分析每個特定用例。分析模塊可以解決第三方統(tǒng)計軟件未正確解決的問題，諸如多重共線性和異常值(下面討論),并且如前所述，避免使用不需要的方法，例如在實驗設(shè)計期間的隨機化。分析結(jié)果可以以多種格式提供給用戶或第三方軟件。[0088]圖13描繪了示例性實施例中的示例性分析流程。分析模塊的輸入可以包括但不限示例性輸入包括感興趣的工藝參數(shù)(例如，被指定為名義值和/或范圍)和感興趣的目標(biāo)(例參考。分析模塊可以執(zhí)行運行列表生成以建立實驗的實驗設(shè)計(DOE)(例如，篩選D.0.E.、全因子D.0.E.、蒙特卡洛模擬),然后運行列表執(zhí)行并且可以利用集群計算來提高執(zhí)行期間的效率。執(zhí)行產(chǎn)出可以包括異常值檢測和統(tǒng)計分析結(jié)果，諸如確定參數(shù)重要性/排名。產(chǎn)出還可以包括探索圖(如雙變量圖、響應(yīng)面)和間接優(yōu)化。在一個實施例中，結(jié)果也可以被輸出到第三方工具以供進一步分析。關(guān)鍵參數(shù)識別[0089]采用如本文所述的分析模塊的實施例的一個示例性用例是關(guān)鍵參數(shù)識別。在關(guān)鍵參數(shù)識別中，分析模塊接收用戶對平臺的選擇，包含2D布局和工藝步驟。關(guān)鍵參數(shù)識別用例的目的是確定哪些參數(shù)與目標(biāo)相關(guān)并影響目標(biāo)。然后，這些參數(shù)被排列以顯示它們的相對[0090]1)選擇實驗設(shè)計；[0091]2)選擇參數(shù)以改變并將用戶選擇的級別輸入到設(shè)計中；[0092]3)生成設(shè)計并運行(如果需要，則導(dǎo)出);[0093]4)選擇計量目標(biāo)；[0094]5)設(shè)置回歸選項；[0095]6)從DOE結(jié)果數(shù)據(jù)中選擇已識別的異常值以添加或刪除；和[0096]7)運行回歸并查看結(jié)果。確定重要/關(guān)鍵參數(shù)。[0097]在該實施例中，第一步驟是選擇實驗設(shè)計(DOE)步驟，也稱為試驗設(shè)計。D.0.E.是一種用于計算特定參數(shù)設(shè)置組合的實驗次數(shù)從而利用較少的實驗工作獲得更多的信息的方法。分析模塊提供三種創(chuàng)建實驗設(shè)計的方法來對參數(shù)空間進行采樣：完全析因設(shè)計、確定性篩選設(shè)計(DSD)和蒙特卡洛模擬。圖14A描繪了在虛擬制造環(huán)境中提供的用于選擇實驗設(shè)計1402類型的示例性UI1400。[0098]完全析因設(shè)計是最經(jīng)典的實驗設(shè)計。創(chuàng)建所有可能的組合。當(dāng)參數(shù)數(shù)量較少時，大約從2到7,最佳使用完全析因設(shè)計。對于選擇的每個參數(shù)設(shè)置，用戶通過UI輸入級別的數(shù)量和這些級別的值。在一個實施例中，對于每個參數(shù)設(shè)置可以輸入多達10個級別。[0099]最終篩選設(shè)計(DSD)是在參數(shù)數(shù)量較多或運行成本(時間)很高時使用的一種篩選設(shè)計。對于相同數(shù)量的參數(shù)，它比完全析因設(shè)計產(chǎn)生的運行要少得多。實施例可以僅對連續(xù)[0100]蒙特卡洛模擬是一種D.0.E.選項，其允許使用正態(tài)分布或均勻分布來隨機生成參數(shù)設(shè)置。在實施例中，UI允許用戶輸入正態(tài)分布參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，或均勻分布參數(shù)的極小值和極大值，并相應(yīng)地生成隨機值。在實施例中，用戶還可以輸入期望的運行次數(shù)。[0101]圖14B描繪了實施例中的示例性UI1410,通過該UI1410,用戶可以指定設(shè)計中變化的每個參數(shù)的級別。圖14B示出了用于選擇全因子DOE的參數(shù)的屏幕截圖。左側(cè)窗格包含平臺中的參數(shù)列表。每個都可以被選擇并添加到右側(cè)窗格中。在那里，用戶為每個級別輸入期望的級別數(shù)量1414和值1416。例如，如果選擇了三個參數(shù)，并且它們分別具有3、2和4級，則它們將產(chǎn)生3*2*4=24次運行。[0102]在實施例中，在先前步驟中創(chuàng)建的D.0.E.由虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境以批處理模式運行，從而為DOE中的每次運行生成3D模型。D.0.E.也可以導(dǎo)出到csv或其他類型的文件。[0103]在關(guān)鍵參數(shù)識別工作流程的第四步中，用戶可以選擇計量目標(biāo)以獲取由DOE產(chǎn)生的3D模型的測量結(jié)果。圖14C中描繪了用于進行計量目標(biāo)1422的選擇的示例性UI1420。[0104]為了執(zhí)行關(guān)鍵參數(shù)識別，在工作流程的第五步中建立回歸模型。在圖14D中，在示例性實施例中，UI1430使用戶能夠選擇1432是僅建立具有主要效果(原始參數(shù))的回歸模型還是構(gòu)建完整的二次式模型。在另一個實施例中，自動選擇回歸模型的類型。在一個實施例中，可以為任一類型的回歸模型提供默認選項并且可以由用戶改變。在另一個實施例中，可以為更有知識的用戶提供附加選項。這些附加選項1434可以包括共線性檢驗的截止值和逐步線性回歸的兩個進入/退出p值截止值。共線性檢驗?zāi)軌蛘_處理多重線性變量，并正確識別和排除虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中執(zhí)行的統(tǒng)計分析中的異常值。當(dāng)多元回歸模型中的兩個或多個預(yù)測變量/自變量高度相關(guān)時，會發(fā)生多重共線性，從而可以高度準(zhǔn)確地預(yù)測其他變量。二次式模型的擬合通常產(chǎn)生多重線性變量，并且實施例解決這個問題，如下面進一步描述的。[0105]在從實驗設(shè)計創(chuàng)建的一組3D模型中，一個或多個3D模型可以具有目標(biāo)(計量、CD等),其包含某些方面不常見的數(shù)據(jù)值(異常值),這些值會對(正確)統(tǒng)計分析產(chǎn)生不利影響所識別的異常值1442中進行選擇，以確定在執(zhí)行統(tǒng)計分析時應(yīng)從目標(biāo)數(shù)據(jù)中省略哪些。對于此步驟中的目標(biāo)檢驗了四種類型的異常值?？諉卧?如果運行失敗，則返回目標(biāo)的空數(shù)據(jù)單元(無法構(gòu)建3D模型)。這種類型的運行被自動標(biāo)記為在統(tǒng)計分析期間被去除的異常值，并且不能由用戶放回。NOVAL-如果運行完成，但無法計算目標(biāo)測量值，則返回文本值"NOVAL"。這種類型的運行被自動標(biāo)記為在統(tǒng)計分析期間被去除的異常值，并且不能由用戶放回。常數(shù)值-目標(biāo)的多個值可以相同。如果目標(biāo)的許多結(jié)果相同，這將妨礙或扭曲統(tǒng)計建模。檢驗?zāi)繕?biāo)數(shù)據(jù)以通過將其與中值進行比較來檢查一定量的數(shù)據(jù)(例如50%或更多的數(shù)據(jù))是否相同/恒定。這些運行被刪除。如果所有目標(biāo)數(shù)據(jù)都相同，則會報告錯誤。統(tǒng)計異常值-這些數(shù)據(jù)點距離數(shù)據(jù)中心充分遠，可能需要從分析中排除。中值絕對偏差(MAD)方法可用于統(tǒng)計檢驗每個數(shù)據(jù)點是否是異常值。假定MAD=中位數(shù)(|x-中位數(shù)(x)|),與標(biāo)準(zhǔn)偏差相當(dāng)?shù)姆€(wěn)健性可以計算為SM=1.4826*MAD。超過MAD±K*SM的數(shù)據(jù)值(默認情況下K=3當(dāng)于3標(biāo)準(zhǔn)偏差)可以被視為異常值，并標(biāo)記以供用戶檢查。在一個實施例中，用戶可以將這些異常值中的任何一個放回到分析中。應(yīng)該理解的是，在測量數(shù)據(jù)中可能存在當(dāng)使用在此討論的設(shè)計類型(即，DSD、完全析因或蒙特卡洛模擬)時不是問題的異常值，因為根據(jù)定義，這些數(shù)據(jù)點在范圍內(nèi)，除非用戶在設(shè)置水平/范圍時發(fā)生了排印或其他錯誤。[0106]在去除異常值之后，可以針對目標(biāo)的數(shù)據(jù)執(zhí)行多種統(tǒng)計分析。例如，在一個實施例中，分析模塊可以為回歸模型(如果選擇平方/交叉項)做出輸入?yún)?shù)。這允許擬合x參數(shù)和目標(biāo)y之間的基本曲線關(guān)系。一組變量X可以擬合到線性回歸模型中，并且該方程可以用線模塊還可以針對所有可能的輸入變量對執(zhí)行多重共線性檢查，計算相關(guān)系數(shù)r,并且用|r|>0.9(這個截止值可以由用戶調(diào)整)去掉每一對的一個參數(shù)。這在大多數(shù)情況下解決了多重共線性問題。[0107]在實施例中，分析模塊還可以執(zhí)行未確定的矩陣檢查以檢查X是否欠定(K>n)。如果變量比數(shù)據(jù)點(運行)多，則沒有足夠的數(shù)據(jù)來使用標(biāo)準(zhǔn)方程找到唯一的回歸方案(算法無法返回答案)。有兩種方案：1)刪除變量(僅使用主效應(yīng)而不是完整的二階模型),或2)使用如主成分回歸的方法。在一個實施例中，分析模塊應(yīng)用第一類型的方案以刪除變量。如果k>p,那么平方項和交叉項將被刪除并再次檢查。如果X仍然欠定，則不能執(zhí)行回歸，并向用戶返回錯誤。[0108]分析模塊可以進一步對數(shù)據(jù)運行數(shù)字檢查。在異常值刪除之后，根據(jù)用戶選擇的設(shè)計及其大小，可能沒有足夠的運行時間來解決回歸問題。在一個實施例中，檢查將確定運行次數(shù)n是否為<10,在這種情況下，沒有足夠的數(shù)據(jù)并且將錯誤返回給用戶。[0109]在實施例中，分析模塊可以執(zhí)行逐步線性回歸?？梢允褂谜蚍椒ǎ撼跏寄Ｐ蛢H包括截距(β?權(quán)重),并且對所有變量進行統(tǒng)計學(xué)重要性檢驗以確定哪一個(如果有的話)應(yīng)該被輸入到模型中。一旦選擇了變量，比如說變量x?,那么檢驗所有其余的變量以包含到新模型中。這個過程繼續(xù)下去，直到?jīng)]有變量符合納入標(biāo)準(zhǔn)(p值<0.05,用戶可調(diào))。還會檢驗?zāi)Ｐ椭械淖兞?p值>0.10,用戶可調(diào))。[0110]在實施例中，分析模塊可以執(zhí)行相對重要性計算以識別關(guān)鍵參數(shù)。如果使用兩個或更多統(tǒng)計顯著的參數(shù)來生成模型，則僅使用這些變量來計算新的線性回歸，但在它們已被自動縮放之后。為了自動縮放變量，從所有數(shù)據(jù)點中減去變量的平均值，然后將結(jié)果值除以變量的原始標(biāo)準(zhǔn)偏差。這使得所有變量的均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1。這樣做的原因是變量的縮放。一個變量可以在0到1的范圍內(nèi)，而另一個變量可以在50到80的范圍內(nèi)?；貧w的重要性須將回歸模型中的變量轉(zhuǎn)換為具有自動縮放完成的相同方差。[0111]結(jié)果可以以多種不同的格式通過用戶界面1450呈現(xiàn)給用戶，例如但不限于，具有注釋1452的圖，如圖14F中所示的表1454。圖線是預(yù)測目標(biāo)對實際目標(biāo)的圖線。在一個實施例中，它可以用以下注釋：r2(回歸平方相關(guān)系數(shù)，范圍從0到1,表示由該模型解釋的目標(biāo)變化的分數(shù)),均方根誤差(RMSE,預(yù)測準(zhǔn)確度的量度)和n(回歸模型中使用的實際數(shù)據(jù)點/運行次數(shù))。在一個實施例中，回歸結(jié)果的輸出表1454可以具有五列，如圖14G以較大的形式所比可以被確定為比Etch1蝕刻比率更重要。第5列：狀態(tài)。在一個實施例中，有四種可能的結(jié)縮放的重要性，這表示給定工藝參數(shù)對于所選擇的計量有多重要。[0112]這種關(guān)鍵參數(shù)識別的方法在圖15中進一步總結(jié)，該圖描繪了在示例性實施例中執(zhí)行以識別關(guān)鍵參數(shù)的一系列步驟。該序列始于由虛擬制造環(huán)境接收到平臺的用戶標(biāo)識(布局數(shù)據(jù)和工藝步驟)(步驟1500)。然后針對感興趣的半導(dǎo)體器件的D.0.E.執(zhí)行多個虛擬制造運行(步驟1502)。在一個實施例中，通過在虛擬制造環(huán)境中提供的用戶界面來接收用戶對D.0.E.的類型和附加的D.0.E.相關(guān)輸入選擇的選擇?？商娲?，在另一個實施例中，D.0.E.和D.0.E.參數(shù)的類型由虛擬制造環(huán)境自動選擇。接收用戶對目標(biāo)的選擇(例如：計量測量、結(jié)構(gòu)搜索、DTC檢查和/或電氣分析)(步驟1504),并且分析模塊識別由如上所述的虛擬制造運行產(chǎn)生的目標(biāo)數(shù)據(jù)中的異常值(步驟1506)。識別出的異常值被顯示給用戶，并且然后通過提供的用戶界面接收用戶選擇，將一個或多個異常值添加回目標(biāo)數(shù)據(jù)或從目標(biāo)數(shù)據(jù)中去除異常值(步驟1508)。分析模塊隨后使用異常值決定后的經(jīng)調(diào)整的目標(biāo)數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析以識別D.0.E.的一個或多個關(guān)鍵參數(shù)(步驟1510)。然后向用戶顯示所識別的關(guān)鍵參數(shù)的指示(例如，列表、線圖、圖表),或者可以將所識別的關(guān)鍵參數(shù)導(dǎo)出到第三方應(yīng)用以進行附加處理(步驟1512)。工藝模型校準(zhǔn)[0113]分析模塊也可以執(zhí)行工藝模型校準(zhǔn)。在工藝模型校準(zhǔn)中，在虛擬制造環(huán)境中調(diào)整工藝步驟參數(shù)和設(shè)置，以使從虛擬制造工藝產(chǎn)生的虛擬3D模型匹配物理制造環(huán)境中產(chǎn)生的物理半導(dǎo)體。一旦校準(zhǔn)，虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中的參數(shù)及其設(shè)置可以發(fā)生變化，以引入3D模型的變化，并提供有關(guān)哪些工藝變化將改善各種半導(dǎo)體性能的信息。在一個實施例中，提供向?qū)С绦蛴脩艚缑嬉砸龑?dǎo)用戶完成優(yōu)化虛擬3D模型以匹配物理半導(dǎo)體的過程。如果存在多個目標(biāo)，則用戶選擇測量目標(biāo)和它們的期望值(一個或多個),對目標(biāo)的重要性進行加權(quán)，設(shè)置參數(shù)界限，運行一個或多個試驗，并且接收優(yōu)化的參數(shù)值和相應(yīng)的測量目標(biāo)結(jié)果。[0114]在校準(zhǔn)工作中調(diào)整工藝參數(shù)的常規(guī)虛擬制造環(huán)境缺少能夠進行適當(dāng)?shù)墓に嚹Ｐ托?zhǔn)的系統(tǒng)級組件。此外，許多半導(dǎo)體工藝集成工程師很少或沒有統(tǒng)計知識。因此，這些工程師通常通過一次一因素(0FAT)方法通過以原始的試錯方式調(diào)整參數(shù)來執(zhí)行工藝模型校準(zhǔn)。當(dāng)它終究找到任何方案時，這種方法非常耗時并且得到質(zhì)量較差的方案。0FAT方法保證不能找到最佳參數(shù)集，因為它沒有考慮參數(shù)之間的任何相互作用的影響。[0115]為了解決這些問題，實施例使用集成到虛擬制造環(huán)境中的分析模塊向用戶(例如，可能具有有限統(tǒng)計知識或沒有統(tǒng)計知識的半導(dǎo)體工藝集成商)提供自動統(tǒng)計分析、優(yōu)化和可視化。更具體地說，實施例提供了編程方法來解決校準(zhǔn)問題而不會使在統(tǒng)計學(xué)中未經(jīng)訓(xùn)練的工程師困惑。分析模塊中的統(tǒng)計分析引擎使用一組分析算法來分析具有很少的用戶輸入的每個特定的用例。在一個實施例中，用戶界面(UI)是向?qū)?，其目的是強烈指?dǎo)用戶執(zhí)行正確的分析步驟。該向?qū)С绦蚩梢园从美M行組織，并按照每個用例的左側(cè)逐步流程UI進行操作。[0116]在圖16中描繪了在示例性實施例中執(zhí)行的用于工藝模型校準(zhǔn)的示例性工作流程。該序列始于接收平臺標(biāo)識的虛擬制造環(huán)境(布局數(shù)據(jù)和工藝步驟),從該虛擬制造環(huán)境產(chǎn)生感興趣的半導(dǎo)體器件的虛擬3D模型。在大多數(shù)情況下，在通過虛擬制造環(huán)境中提供的UI所提供的用戶選擇/規(guī)格之后，將檢索平臺。UI還接收用戶期望在相應(yīng)的物理半導(dǎo)體上匹配測量目標(biāo)的3D模型上的一個或多個測量目標(biāo)的用戶標(biāo)識(步驟1602)。目標(biāo)可以是但不限于與施例中，可以在沒有用戶輸入的情況下以編程方式選擇平臺。[0117]然后確定重要的并且應(yīng)該被調(diào)整以使得3D模型目標(biāo)值與實驗數(shù)據(jù)匹配的參數(shù)(關(guān)鍵參數(shù))(步驟2904)。在一個實施例中，此確定是通過由如上所述的分析模塊執(zhí)行的關(guān)鍵參數(shù)識別過程完成的。可替代地，在另一個實施例中，關(guān)鍵參數(shù)可以由用戶通過UI手動選擇。[0118]該序列通過UI接收用于每個目標(biāo)的期望值(DV)的用戶說明來繼續(xù)(步驟1606)DV可以是但不限于從TEM獲得的距離、或3D模型的切片與整個TEM之間的匹配質(zhì)量或光譜。相對權(quán)重通過默認或者由用戶指示而應(yīng)用于每個目標(biāo)，例如對于兩個目標(biāo)A和B,如果用戶期望，則目標(biāo)A可以被加權(quán)為比目標(biāo)B重要兩倍。[0119]該序列通過接收在用戶設(shè)置下限和上限的校準(zhǔn)中要調(diào)整的每個參數(shù)的用戶規(guī)格來繼續(xù)(步驟1608)。分析模塊中提供的優(yōu)化算法將參數(shù)保持在這些邊界內(nèi)，因為它將朝著解進行迭代。[0120]分析模塊接下來執(zhí)行優(yōu)化算法(步驟1610)。優(yōu)化算法可以執(zhí)行間接或直接優(yōu)化，這兩者在下面進一步描述。在一個實施例中，用戶可以具有選擇或指定的選項，諸如迭代次以創(chuàng)建在先前指定的下限和上限內(nèi)的參數(shù)的隨機起始值。[0121]優(yōu)化算法的結(jié)果被顯示給用戶(步驟1612)。在一個實施例中，用戶可以通過UI從顯示的結(jié)果中選擇試驗以觸發(fā)在虛擬制造環(huán)境中建立3D模型(步驟1614)。[0122]分析模塊可以使用兩種不同類型的優(yōu)化算法。間接優(yōu)化將優(yōu)化算法應(yīng)用于在關(guān)鍵參數(shù)識別過程中創(chuàng)建的回歸方程。間接優(yōu)化具有非?？斓膬?yōu)點，因為它不會調(diào)用虛擬制造環(huán)境來構(gòu)建額外的3D模型，并且通常會避免局部極小值，因為回歸方程提供了一組制作響應(yīng)表面的平面(響應(yīng)表面指示參數(shù)與在3D模型目標(biāo)和期望值之間的誤差的關(guān)系)。從參數(shù)空間的隨機起點開始的試驗往往會趨于相似的結(jié)果，因此用戶可能只能使用少量試驗來執(zhí)行其優(yōu)化任務(wù)。還應(yīng)該注意，間接優(yōu)化的缺點是，如果回歸方程不能很好地預(yù)測目標(biāo)，則例如如果響應(yīng)表面是高度非線性的，則結(jié)果的質(zhì)量差。[0123]直接優(yōu)化比間接優(yōu)化慢得多，并且可以在其中不遵循上面討論的關(guān)鍵參數(shù)識別過程的實施例中使用。在這種方法中，優(yōu)化算法在每次迭代時調(diào)用虛擬制造環(huán)境，生成新的3D模型和相關(guān)的計量值，并更新優(yōu)化算法，然后調(diào)整參數(shù)值。這是順序優(yōu)化過程。直接優(yōu)化具有屬于最現(xiàn)實的方法的優(yōu)點，并且將更好地用于非線性響應(yīng)表面，并且不一定需要上述的關(guān)鍵參數(shù)識別過程首先運行(不需要回歸方程式，用戶只需挑選參數(shù)進行優(yōu)化)。它具有緩慢的缺點，因為直接優(yōu)化調(diào)用虛擬制造環(huán)境來在每次試驗的每次迭代構(gòu)建3D模型，并可能陷入局部極小值。這些缺點可以通過使用多個許可證(速度)和更多試驗來減輕，以提供更廣泛的參數(shù)空間采樣，以避免算法陷入局部極小值。[0124]各種優(yōu)化算法可用于執(zhí)行直接和間接優(yōu)化。作為非限制性示例，在一個實施例中，具有參數(shù)邊界的內(nèi)點算法可以用于間接優(yōu)化，但是也可以使用其他算法。對于直接優(yōu)化，作為非限制性示例，可以使用遺傳算法，因為它們可以處理具有不連續(xù)性和二元目標(biāo)(存在/不存在)的復(fù)雜響應(yīng)表面。[0125]作為使用間接優(yōu)化執(zhí)行工藝模型校準(zhǔn)的一個非限制性說明，在一個實施例中，用戶首先通過如本文所述的分析模塊完成關(guān)鍵參數(shù)識別過程。更具體地說，用戶對一組參數(shù)和目標(biāo)(在虛擬半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上評估的計量、結(jié)構(gòu)搜索、DTC檢查、電氣分析等)進行實驗設(shè)計和回歸。這識別了每個目標(biāo)的統(tǒng)計顯著參數(shù)，并使用這些統(tǒng)計上顯著的參數(shù)創(chuàng)建預(yù)測每個目標(biāo)的回歸方程。如上所述，用戶選擇一個或多個目標(biāo)，輸入每個目標(biāo)的期望值(DV),并對其重要性進行加權(quán)?？梢蕴峁?的每個目標(biāo)的默認加權(quán)。對于校準(zhǔn)選項，用戶可以選擇使用(默認)或不使用(默認)平方誤差，并且可以設(shè)置高級選項，諸如但不限于優(yōu)化試驗次數(shù)、迭值10,每次試驗的迭代次數(shù)可以被設(shè)置為默認值100,并且收斂容差可以被設(shè)置為默認值準(zhǔn)運行并開始優(yōu)化。在一個實施例中，底層計算引擎可以使用內(nèi)點算法。一旦優(yōu)化