CN101566585B - 评估物体的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于评估物体的方法、系统和计算机程序产品；该方法包括：（i）获得物体的区域的图像；其中该区域包括多个阵列的重复结构元件，所述多个阵列的重复结构元件至少部分地由至少一组非重复区域围绕；其中属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中所述非重复区域以重复方式排列；以及（ii）响应第一子区域的图像信息与紧邻所述第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果；其中所述第一子区域包括第一阵列重复结构元件和第一非重复区域；其中所述第二子区域包括第二阵列重复结构元件和第二非重复区域。

Description

评估物体的方法和系统

技术领域

本发明主要涉及用于微制造、平板显示器、微电子机械（MEM）器件等等的诸如晶圆、掩模或掩模版的物体的自动检测领域。

背景技术

在过去的几十年中，对于检测微观制造缺陷的缺陷检测已经成为尤其是用于半导体晶圆的微加工制造流程的标准部分。

适宜于极有可能发现多种类型缺陷的各种检测技术通常应用于半导体制造流程的多个步骤中。检测的经济效益已经非常显著并且一般认为检测技术对20世纪九十年代出现的半导体晶圆制造领域的显著增长有重要贡献。

检测系统被应用于大量的不同应用中，所述应用包括当制造流程中的特定工艺步骤具有超过在该步骤正常预期水平的增加的缺陷密度时，对标记监控的工艺；通过检测称为短循环晶圆来解决问题，所述晶圆仅用制造工艺步骤的子集进行处理从而有助于故障检修和诊断或者优化工艺步骤的特定子集以及在工艺发展期间，使得优化新的制造工艺来减少或消除工艺特有的或系统缺陷机制。

用于构图的晶圆检测的晶圆检测系统通常工作如下所述。高功率显微镜，传统为光学显微镜，或最近常用的SEM（扫描电子显微镜）或电子显微镜，设置为受计算机控制以顺序获取物体的区域的图像，所述物体诸如用于微加工、平板显示器、微电子机械（MEM）器件等等制造期间或之后的包括以小块（dice）排列的多个集成电路的晶圆、掩模或掩模版。

以这种方式获取的图像或对比数据随后与参考数据相比较。在参考图像和获取图像之间存在差别处发现或检测到缺陷。参考图像可从如常在掩模或掩模版检测时的计算机辅助设计（CAD）数据得出。另外地或可选地，参考图像可简化紧邻单元或晶圆上芯片或被处理的相似晶圆的图像。对小缺陷的缺陷检测工艺灵敏度可通过调整图像获取参数诸如像素尺寸、对比度、亮度、充电和偏置条件等，以及用于比较所获取的检测图像和参考图像的图像处理参数来控制。

物体诸如晶圆可包括重复区域，所述重复区域包括许多重复的结构元件，诸如存储单元（诸如静态存储器（SRAM）、动态存储器（DRAM）、铁电存储器（FRAM）、闪存）。重复区域还可包括重复的结构元件可编程逻辑单元诸如包含在可编程逻辑器件（PLA）、可编程逻辑电路（PLD）中的可编程逻辑单元。其他物体诸如MEM显示器和平板显示器可包括重复区域。

典型地，包括在相同重复区域内的理想相同的结构元件（称为单元）相互比较或与所谓的“黄金单元（golden cell）”相比较。两种类型的比较称为单元与单元比较。

存储阵列通常由非重复区域围绕。这些非重复区域通常利用所谓的芯片与芯片比较来相互比较。

芯片与芯片比较涉及将一个芯片的图像信息与另一芯片的图像信息相比较。本技术领域已知芯片与芯片比较由于减小的灵敏性因此对缺陷的敏感度显著低于单元与单元比较。后者优于芯片与芯片比较，原因在于所述单元与单元比较对工艺变化、颜色变化（当应用光场技术时以及当局部透明层设置在单元上时发生的现象），以及对光图像采集（和/或照射）过程的变化不太敏感。这些变化可包括辐射强度变化、光行差；焦距不准，传感器饱和、传感器阵列不均匀、不对准等等。

尽管单元与单元比较具有一些优点。所述单元与单元比较对靠近重复区域边缘的单元的图像信息的采集和与重复区域的边缘隔开的单元的图像信息的采集之间的区别作出响应。注意到由于用于照射区域的辐射的较宽能量分布以及当照射靠近阵列的边缘的结构元件时产生通过空间频率滤波器的图案信息，因此特定的结构元件的图形信息可能受特定结构元件的围绕物影响。典型地，所述空间频率滤波器适于阻挡重复结构元件阵列的干涉波瓣。非重复区域可改变干涉波瓣的位置，从而图像信息可通过这些空间频率滤波器。

图1示出现有技术晶圆的区域8。多个存储单元阵列10-18由垂直缝（以V表示）和水平缝（以“H缝”20-30表示）围绕。在通常实施的混合比较过程期间，每个阵列内的重复结构元件的图像信息与相同阵列内的重复结构元件的图像信息相比较，而垂直缝的图像信息与另一芯片的垂直缝的图像信息相比较。这种混合比较过程具有以上所述的芯片与芯片比较的缺点和单元与单元比较的缺点。

越来越需要提供可评估物体的改进的系统、方法和计算机程序产品。

发明内容

一种用于评估物体的方法，该方法包括：（i）获得物体的区域的图像；其中该区域包括至少部分地由至少一组非重复区域围绕的多个阵列的重复结构元件；其中属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中非重复区域以重复方式排列；以及（ii）响应第一子区域的图像信息与紧邻第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果；其中第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域。

一种用于评估物体的系统；该系统包括：适于存储物体的区域的图像的存储单元；其中该区域包括多个阵列的重复结构元件，所述重复结构元件至少部分由至少一组非重复区域围绕；其中属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中非重复区域以重复方式排列；以及处理器，适于响应第一子区域的图像信息与紧邻第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果；其中第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域。

计算机程序产品，包括具有计算机可读程序的计算机可使用介质，其中计算机可读程序，当在计算机上执行时，使得计算机：接收物体的区域的图像；其中该区域包括多个阵列的重复结构元件，所述重复结构元件至少部分由至少一组非重复区域围绕；属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中非重复区域以重复方式排列；以及响应第一子区域的图像信息与紧邻第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果；其中第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域。

附图说明

为了理解本发明并说明实际如何实施，将仅通过非限制实施例的方式，参照附图描述实施方式，其中：

图1示出晶圆的区域；

图2示出根据本发明的实施方式的两个子区域；

图3示出根据本发明的另一实施方式的两个子区域；

图4示出根据本发明的实施方式的方法；

图5示出根据本发明的另一实施方式的方法；以及

图6示出根据本发明的实施方式的系统。

具体实施方式

一种用于为微加工、平板显示器、微电子机械（MEM）器件等等制造期间或之后来评估物体，诸如晶圆、掩模或掩模版的方法、系统和计算机程序产品。

根据本发明的实施方式子区域被限定。每个子区域包括重复的结构元件阵列。该重复的结构元件阵列由至少一组非重复区域围绕。属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同。非重复区域以重复方式排列。取代芯片与芯片比较，该方法、系统和计算机程序产品应用其他比较。该比较在属于彼此紧邻的子区域（通常属于相同芯片）的多个非重复区域的图像信息之间进行。这种类型的比较由于较少受工艺变化、颜色变化或图像采集条件变化的影响而更可靠。

根据本发明的实施方式，取代重复图案阵列的一个结构元件的图像信息与相同阵列的重复结构元件的另一结构元件的图像信息比较，第一子区域的重复结构元件的图像信息与第二子区域的对应重复结构元件的图像信息比较。这种比较克服了比较误差，该误差由将位于重复结构元件阵列的边缘附近的结构元件的图像信息与远离重复结构元件的阵列的边缘的结构元件的图像信息比较引起。

根据本发明的另一实施方式，重复元件的阵列分离为内部分和外部分。外部分可定位在内部分和围绕重复结构元件的阵列的非重复区域之间。该内部分包括结构元件，所述结构元件被选择使得它们的图像信息不受非重复区域影响而外部分的结构元件的图像信息可能受非重复区域影响。重复结构元件阵列的内部分内的结构元件的图像信息与相同内部分内的其他结构元件的图像信息比较。属于特定子区域的重复结构元件阵列的外部分内的结构元件的图像信息与属于另一子区域的重复结构元件另一阵列的外部分内的结构元件的对应图像信息相比较。

除非另外说明，术语诸如“第一”和“第二”用于任意区别所述术语描述的元件。因此，这些术语不意在指出所述元件的时间或其他优先次序。

除非另外说明，术语“对应结构元件”意指属于不同子区域的结构元件，该不同子区域关于它们所属的子区域的边界而实质上定位在相同位置处。

术语“图像信息”意指描述在图像的光采集期间获得的信息。该信息通常包括一个或多个灰阶像素，但这不是必须的。注意图像信息可通过利用成像镜片或不成像镜片而获得。图像信息可在与其他图像信息比较前进行数字处理（例如通过应用滤波器）。

图2示出根据本发明的实施方式的两个子区域。第一子区域的图像信息与第二子区域的对应图像信息相比较。图2示出连续的子区域。注意图像信息比较可在彼此紧邻的子区域之间进行，即使这些子区域彼此隔开。参照图1描述的实施例，包括阵列10和水平缝20的子区域可与包括阵列18和水平缝27的另一子区域相比较。注意第一子区域的图像信息可与表示多个其他子区域的信息相比较。这可包括第一子区域的信息与多个其他子区域的平均（或其他统计或统计相关函数）的比较。

如果这些区域之间由于工艺变化引起的预期变化低于特定的工艺变化阈值，两个子区域可认为紧邻。另外地或可选地，如果颜色变化、光图像采集和/或照射过程的时间变化对比较过程的影响低于特定阈值，则两个子区域可认为紧邻。这些阈值的每个可由用户、评估工具操作者或物体制造商响应不同参数诸如要求的灵敏度、要求的信噪比，期望的待检测缺陷等等来设定。如果这些子区域之间的距离不超过芯片的长度（或宽度）的一小部分，则通常子区域认为彼此紧邻。

图4示出根据本发明的实施方式用于评估物体的方法100。

方法100开始于步骤110，获得物体的区域的图像；其中该区域包括至少部分地由至少一组非重复区域围绕的重复结构元件的多个阵列。属于单一组的非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同。非重复区域以重复的方式排列。

注意该区域可比芯片小得多，可包括一个或多个小块（dice）等等。

参照图2描述的实施例，重复结构元件的阵列是阵列10和阵列13。第一组的非重复区域包括水平缝20、23和26，而第二组非重复区域包括垂直缝（以V表示）。

步骤110可包括光学（包括使用电子光学）获得这些图像，或者表示这些图像等等的图像信息。注意区域，诸如图1的区域8的图像可涉及采集区域8的各部分的图像并生成合成图像，所述合成图像包括多个独立光学采集图像的部分。另外，注意图像的光学采集可能需要对准。当每个子区域完成对准时，对准通常更容易（以及花费更少时间）。注意图像的各部分的光学获得的图像可能部分覆盖从而补偿图像的光学采集相关的各种未对准问题。另外，注意区域8的图像可在采集该区域的多个图像并处理这些图形后生成（例如，通过求和这些图像从而平均随机噪音）。本领域的技术人员将理解该图像可通过使用单色辐射、带电粒子束、宽带辐射、脉冲光源、连续光源等等而采集。

步骤110后接着步骤130，响应第一子区域的图像信息与紧邻第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较而提供评估结果。第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域。第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域。注意每个子区域可包括一个或多个非重复区域的一个或多个部分。

合宜地，步骤130包括步骤132、134和136中至少一个步骤。

步骤132包括第一子区域的图像信息和第二子区域的图像信息之间的比较，其中第一子区域包括第一阵列的存储单元以及第一非重复区域包括第一缝。第二子区域包括第二阵列的存储单元以及第二非重复区域包括第二缝。图2提供所述子区域的实施例。

步骤134包括比较不同子区域的对应结构元件的图像信息。每个结构元件定位在关于包括该结构元件的子区域的边界的实质上相同位置处。步骤134包括，例如：（i）将属于第一子区域且不靠近它们阵列的边缘定位的重复结构元件的图像信息与不靠近另一阵列的边缘定位的第二子区域的对应结构元件相比较，以及（ii）将第一子区域的非重复区域的结构元件的图像信息与第二子区域的另一非重复区域的对应结构元件相比较。

步骤136包括将靠近第一阵列的边缘的结构元件的图像信息和靠近第二阵列的对应边缘的对应元件的图像信息相比较。注意步骤134可认为包括步骤136，但这不是必须的。

图3示出根据本发明的实施方式的两个子区域。

图3示出阵列10和13中每个阵列分配为内部分（分别为10（1）和13（1））和外部分（分别为10（2）和13（2））。外区域包括结构元件，它们的图像信息受一个或多个非重复区域影响（至少大于特定阈值），所述一个或多个非重复区域围绕阵列。内部区域包括结构元件，它们的图像信息不受非重复区域的影响（或影响低于特定阈值）。注意阈值可以表示单元与单元比较的特征和子区域与子区域比较的特征之间的平衡。

图5示出根据本发明的实施方式的方法200。

方法200开始于步骤110，获得物体的区域的图像；其中该区域包括重复结构元件的多个阵列，该重复结构元件至少部分地由至少一组非重复区域围绕。属于单一组的非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中非重复区域以重复的方式排列。

步骤110之后是步骤144和146。这些步骤可彼此并行地执行，但为简化说明，图5示出步骤144之后为步骤146。

步骤144包括将包含在第一阵列的重复结构元件的外部分中的第一重复元件的图像信息与包含在第二阵列的重复结构元件的外部分中的对应重复元件的图像信息相比较。第一阵列属于第一子区域以及第二阵列属于第二子区域。第一和第二子区域彼此紧邻。

步骤146包括将包含在第一阵列的重复结构元件的内部分中的第一重复元件的图像信息与包含在第一阵列的重复结构元件的内部分中的另一重复元件的图像信息相比较。

步骤146后是步骤148，响应步骤144和146的至少其中一个比较来提供评估结果。

图6示出根据本发明的实施方式的系统600。

系统600包括存储单元620、处理器610和图像采集单元630。系统600可从包括图像采集单元的检测工具来光学获得区域的图像或可接收图像（或表示所述图像的信息）。

存储单元620适于存储物体的区域的图像。该区域包括至少部分地由至少一组非重复区域围的多个阵列的重复结构元件；其中属于单一组的非重复区域的非重复区域理想地彼此相同；其中非重复区域以重复的方式排列。

处理器610适于响应第一子区域的图像信息与紧邻第一子区域的第二子区域的图像信息的比较来提供评估结果；其中第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域。

合宜地，处理器610适于将第一子区域的图像信息与第二子区域的图像信息相比较；其中第一子区域包括第一阵列的存储单元以及第一非重复区域包括第一缝；其中第二子区域包括第二阵列的存储单元和包括第二缝的第二非重复区域。

合宜地，处理器610适于将不同子区域的不同结构元件的图像信息比较，其中每个结构元件定位在相对于包括该结构元件的子区域的边界的实质上相同位置处。

合宜地，处理器610适于将靠近第一阵列的重复结构元件边缘的结构元件的图像信息与靠近第二阵列的对应边缘的对应元件的图像信息相比较。

合宜地，处理器610适于将包括在第一阵列的重复结构元件的外部分中的第一重复元件的图像信息与包括在第二阵列的重复结构元件的外部分中的对应重复元件的图像信息相比较。

合宜地，处理器610适于将包含在第一阵列的重复结构元件的内部分中的第一重复元件的图像信息与包含在第一阵列的重复结构元件的内部分中的另一重复元件的图像信息相比较。

合宜地，提供一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括具有计算机可读程序的计算机可用介质，其中该计算机可读程序，当在计算机上执行时，使计算机：接收物体的区域的图像；其中该区域包括至少部分地由至少一组非重复区域围绕的多个阵列的重复结构元件；其中属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中非重复区域以重复方式排列；以及响应第一子区域的图像信息与靠近第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果；其中第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域。

合宜地，计算机程序产品使得计算机将第一子区域的图像信息与第二子区域的图像信息比较；其中第一子区域包括第一阵列的存储单元以及第一非重复区域包括第一缝；其中第二子区域包括第二阵列的存储单元和包括第二缝的第二非重复区域。

合宜地，计算机程序产品使得计算机比较不同子区域的不同结构元件的图像信息；其中每个结构元件定位在相对于包括结构元件的子区域的边界的实质上相同位置处。

合宜地，计算机程序产品使得计算机将靠近第一阵列的重复结构元件的边缘的结构元件的图像信息与靠近第二阵列的重复结构元件的对应边缘的对应元件的图像信息相比较。

合宜地，计算机程序产品使得计算机将包括在第一阵列的重复结构元件的外部分中的第一重复元件的图像信息与包括在第二阵列的重复结构元件的外部分中的对应重复元件的图像信息相比较。

合宜地，计算机程序产品使得计算机将包括在第一阵列的重复结构元件的内部分中的第一重复元件的图像信息与包括在第二阵列的重复结构元件的内部分中的另一重复元件的图像信息相比较。

注意虽然以上正文涉及两个子区域的结构元件的图像信息之间的比较，但可实施超过两个不同子区域的结构元件之间的多个比较。例如，如果两个子区域的两个理想地相同的对应结构元件的图像信息之间存在差别，则可进行至少一个额外比较，从而确定被比较的该两个理想相同的对应结构元件中的哪个结构元件为缺陷的。

进一步注意到该方法、系统和计算机程序产品可作必要的修正用于子区域的图像信息与“黄金”子区域的图像信息之间的比较。因此，第一子区域的图像信息可与第二子区域的图像信息相比较。

本领域的普通技术人员将容易理解不同的修改和变化可应用于如以上所述的本发明的实施方式，而不偏离所附权利要求书限定的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于评估物体的方法；该方法包括：

获得物体的区域的图像；其中该区域包括至少部分地由至少一组非重复区域围绕的多个阵列的重复结构元件；其中属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中非重复区域以重复方式排列；以及

响应第一子区域的图像信息与紧邻该第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果；其中所述第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中所述第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域；并且其中所述比较包括以下至少一个：

比较靠近所述第一阵列的重复结构元件的边缘的结构元件的图像信息与靠近所述第二阵列的重复结构元件的对应边缘的对应元件的图像信息；以及

比较包含在所述第一阵列的重复结构元件的外部分中的第一重复元件的图像信息与包括在所述第二阵列的重复结构元件的外部分中的对应重复元件的图像信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括比较所述第一子区域的图像信息与所述第二子区域的图像信息；其中所述第一子区域包括第一阵列存储单元以及第一非重复区域包括第一缝；其中所述第二子区域包括第二阵列的存储单元以及第二非重复区域包括第二缝。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括比较包含在所述第一阵列的重复结构元件的内部分中的第一重复元件的图像信息与包含在所述第一阵列的重复结构元件的内部分中的另一重复元件的图像信息。

4.一种用于评估物体的系统；该系统包括：

适于获得所述物体的区域的图像的单元；其中该区域包括多个阵列的重复结构元件，所述多个阵列的重复结构元件至少部分地由至少一组非重复区域围绕；其中属于单一组非重复区域的非重复区域理想地为彼此相同；其中所述非重复区域以重复的方式排列；以及

适于响应第一子区域的图像信息与紧邻所述第一子区域的第二子区域的图像信息之间的比较来提供评估结果的单元；其中所述第一子区域包括第一阵列的重复结构元件和第一非重复区域；其中所述第二子区域包括第二阵列的重复结构元件和第二非重复区域；并且其中所述比较包括以下至少一个：

比较靠近所述第一阵列的重复结构元件的边缘的结构元件的图像信息与靠近所述第二阵列的重复结构元件的对应边缘的对应元件的图像信息；以及

比较包含在所述第一阵列的重复结构元件的外部分中的第一重复元件的图像信息与包括在所述第二阵列的重复结构元件的外部分中的对应重复元件的图像信息。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述适于提供评估结果的单元还包括适于比较所述第一区域的图像信息与所述第二子区域的图像信息的单元；其中所述第一子区域包括第一阵列的存储单元以及第一非重复区域包括第一缝；以及其中所述第二子区域包括第二阵列的存储单元，并且第二非重复区域包括第二缝。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述适于提供评估结果的单元还包括适于比较包含在所述第一阵列的重复结构元件的内部分中的第一重复元件的图像信息与包含在所述第一阵列的重复结构元件的内部分中的另一重复结构元件的图像信息的单元。

Images