CN101614953B - 用于评估具有重复图案的目标物体的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于评估光刻掩模中放置误差的方法，所述方法包括：提供或接收基准结果，所述基准结果表示基准元件的一对基准点之间的距离；对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；以及响应所述基准结果与每个测量结果之间的关系来确定相对放置误差。

Description

用于评估具有重复图案的目标物体的方法和系统
相关申请 
本申请是非临时的并且要求在2008年6月10日提交的美国临时专利申请61/060,159的优先权益，这里将其整体并入作为参考文献。 
技术领域
本发明一般属于包括重复图案(pattern)的目标物体(object)的自动光学检验的领域，所述包括重复图案的目标物体诸如掩模或晶片。 
背景技术
由于光刻技术正在改进并且特征结构(feature)越来越小，就需要在精密度、分辨率和准确度方面进一步改进。重要的是，已经认识到不能再将CD预算作为单独控制测量来处理。例如，在亚45nm节点中，使用双重图案技术(DPT)，覆盖误差(overlay error)成为全部CD预算的一部分。 
由于放置误差是影响CD的误差之一，因此重要的是能够在特征分辨率水平上测量所述放置误差。由于一些CD预算是归因于掩模，因此重要的是能够测量掩模上不同位置之间(或掩模之间)的放置误差。 
发明内容
一种用于评估(evaluating)光刻掩模中放置误差的方法，所述方法包括：提供或接收基准结果，所述基准结果表示基准元件(reference element)的一对基准点之间的距离；对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；以及响应所述基准结果与每个测量结果之间的关系来确定相对放置误差。 
一种包含计算机可读介质的计算机程序产品，所述可读介质存储用于下述方面的指令：提供或接收基准结果，所述基准结果表示基准元件(reference  element)的一对基准点之间的距离；对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；以及响应所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系来确定相对放置误差。 
一种用于评估放置误差的系统，所述系统包含存储器部件和处理器；其中所述存储器部件存储基准结果，所述基准结果表示基准元件的一对基准点之间的距离的；并且其中处理器适于：对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，所述处理器测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；以及所述处理器响应所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系来确定相对放置误差。 
附图说明
为了理解本发明和了解如何在实践中实现本发明，现在将参考附图描述仅作为非限制性示例的实施例。在附图中： 
图1示出根据本发明的实施方式的光刻掩模的分布图(map)； 
图2示出根据本发明的实施方式的两个光刻掩模的两个分布图； 
图3示出亚元件的一个或更多个重复阵列(array)的多个交叠图像； 
图4示出根据本发明的实施方式的在两个亚图像之间的配准处理； 
图5是根据本发明的实施方式的用于确定放置误差的方法的流程图； 
图6是根据本发明的实施方式的用于确定预期覆盖误差的方法的流程图； 
图7示出根据本发明的实施方式的系统。 
具体实施方式
本发明提供了方法、系统和计算机程序产品。计算距离的差异，所述距离是在基准对点之间的距离和在与光刻掩模的不同元件相关的每对点之间的距离，并且将所述距离的差异用于确定相对放置误差。 
可以在执行全局校正处理和块(或更加局部的)校正处理之后计算所述相对放置误差。虽然所述全局校正处理和更加局部的校正处理可以取决于专用(dedicated)校正目标物体，但可以不使用这种专用校正目标物体确定所述相 对放置误差。 
这些相对放置误差表示所述光刻掩模从理想掩模的偏离。 
通过比较一个接一个地施加(applied)的不同光刻掩模的相对放置，可以探测出覆盖误差并且可以任选地加以补偿。因此，当应用双重图案工艺时，可以预先计算覆盖误差并通过前馈处理加以补偿。 
所述方法、系统和计算机程序产品可以提供在所述光刻掩模(也称为刻线)的一个或更多个部分之上的，甚至在整个所述掩模之上的，相对放置误差分布图，甚至提供密集分布图(dense map，下文称之为密集图)。 
可以将所述相对放置误差提供给掩模制作工艺，后者可以设法生产所述相对放置误差较小的另一个掩模。 
需要指出的是，所述系统可以光学地获取所述光刻掩模的图像，但是所述系统也可以是不能光学地获取这种图像的系统。 
需要指出的是，可以产生多个掩模的相对放置误差，并随后提供给掩模制作工艺或(使用光刻掩模的)光刻工艺。 
所述相对放置误差响应基准结果。所述基准结果可以从数据库、从另一个光刻掩模、从多个其它光刻掩模、或从所评估的光刻掩模的另一个部分获得。 
通过使用一个或更多个检测工具可以获得所述基准结果以及，附加地或替代地，获得测量结果。 
在作必要修正之后，可以将所述系统、方法和计算机程序产品应用到晶片上、晶片组(set ofwafers)上、光刻掩模组(set oflithographic)上。 
下面的解释是针对光刻掩模进行描述的，但是也可以用于晶片、来自数据库的掩模配置图(masklayout)，或用于掩模、配置图和晶片的任何组合。 
通过相对距离的方法测量放置误差 
为了沿整个掩模和在整个掩模内使用检测机器执行放置误差测量，选择一些基准点/位置/特征。随后，测量所述基准特征(例如，所述基准特征从所述基准特征开始到所述基准特征结束的长度，或基准元件(element)的周期性亚元件的几个周期的长度)并在相同特征(即所测量的特征)上沿整个所述掩模或沿所述掩模的一个或更多个预定部分重复该测量。比较在所测量元件(特征)与所述基准元件之间的差异(即相对距离)可以提供相对放置误差。响应相对放置误差可以建立相对放置误差分布图(map)，所述相对放置误差是与 位于所述掩模之上不同位置中的元件相关的。 
图1示出根据本发明的实施方式的相对放置误差分布图10。 
分布图10包括表示基准结果与测量结果之间的关系的曲线20。 
曲线20在每个点处的斜率(slope)表示所述基准结果和与所述点相关的测量元件的测量结果之间的比值。可以基于所述测量元件的位置来确定所述相关，但并不是必须如此。 
曲线20可以是接近所述基准结果(诸如水平线(a1，b1)31)与所述测量结果(诸如D(a1，b1)41)之间的关系的多项式(并且尤其是低阶多项式)。图1还示出诸如(an，bn)38的附加基准结果和诸如D(an，bn)48的附加测量结果。 
需要指出的是，可以提供多个基准结果。在该情况中，可以将一个或更多个测量结果与每个基准结果相比较。当不存在放置误差时，基准结果应该等于测量结果。 
根据本发明的一个实施方式，通过相对梯度计算相对放置误差。这包括：(i)获得导数变化分布图；(ii)应用归一化(normalization)处理；以及(iii)重建放置变化分布图。基于缩放比例知识和放置变化较小的事实可以重建所述放置变化分布图。该分布图可以表示在整个所述光刻掩模或所选部分之上的导数变化。 
通过下述处理可以测量所述导数：(i)在每个帧中(在每个视场-FOV中)获得两个远离的特征(该两个远离的特征提供两个点)，测量它们之间(该一对点之间)的距离，并且或者将所述测量距离(也称为测量结果)除以基准结果或者将所述测量结果减去所述基准结果(该基准结果可以是所述两个点之间的预期距离)。可以从包含相同点的基准图像、从数据库、从另一个掩模、或从晶片获得所述基准结果。所述基准结果也可以是亚元件的重复阵列的多个亚元件之间的距离(它可以用周期数量-亚元件数量来表示)。 
需要指出的是，所述基准元件可以与测量元件不同(甚至没有替代误差(replacement error)存在)，但是当没有放置误差时基准结果应该等于测量结果。替代地，可以预期当没有放置误差时在基准结果与测量结果之间保持固定关系(例如缩放比例(scaling ratio))。 
便利地，可以将上述方法用于测量放置误差，甚至当将多个评估的掩模用 于制作一种产品时可以用于测量覆盖误差。可以将该些所述掩模用于制作相同层或不同层。在通过照明时产生较低密度图案的掩模制作高密度图案的双重图案工艺中，将两个掩模用于制作所述产品的相同层。 
为了确定预期覆盖误差，可以将一个掩模的相对放置误差与另一个掩模的相对放置误差相比较。可以将每个掩模的分布图与另一个掩模的分布图相比较，如图2中所示。 
第一掩模的分布图10包括表示所述第一掩模的基准结果与测量结果之间的关系的曲线20。第二掩模的分布图50包括表示所述第二掩模的基准结果与测量结果之间的关系的曲线60。 
可以以不同方式测量一对点之间的距离或一对测量点与所述对基准点之间的距离之间的差异。根据本发明的实施方式，提供了交叠算法。所述交叠算法包括获得所述掩模的多个部分交叠图像。在图3中示出了这种交叠图像。例如，基准元件的交叠帧71-76和测量元件的交叠图像81-86。可以将两个相邻帧(图像)之间共享的交叠区域用于将第二图像与毗邻(adjacent)所述第二图像的第一图像非常精确地对准。 
可以按照需要多次重复该对准处理，以便形成一系列具有非常精确对准的帧。 
可以将所述交叠算法用于具有周期图案的全部掩模，但是也可以在非周期方式中执行。 
根据本发明的另一个实施方式，提供了循环模数算法。所述循环模数算法可以解决由周期图案的图像对准导致的模糊问题。这在两个点之间的测量距离包括所述图案的多个重复时尤其有效。在这种情况中，仅考虑亚周期差异而忽略等于所述周期图案的一个或更多个周期的距离变化。 
例如，如果所述周期是30纳米，则应用30纳米模数运算。因此，如果一对基准点之间的距离等于N1个周期而一对测量点之间的距离等于N2个元件和亚周期距离d，那么，虽然距离差异是(N2-N1)*30纳米+d，但是仅考虑d。 
N1与N2之间的差异可能来自于所述测量元件的交叠图像的对准，所述交叠图像的对准可能遗漏周期或跳过周期。在图3中示出了这种差异。在图3中，将基准元件70的区块长度(block length)91与测量元件80的区块长度92相比较。由于放置误差，可以用小于形成所述基准元件或所述测量元件的 所述周期图案的周期补偿所述差异。 
通过在所述周期图案(在两个帧上的共享区域)上的位相匹配可以非常精确地进行每对毗邻图像的所述对准处理。 
根据本发明的实施方式，通过将一个点与相应基准点对准的对准处理可以精确测量测量元件的一对点之间的距离，并且还测量在第二测量点与另一个基准点之间的差异。所述第二基准点与第二测量点的位置之间的差异表示所述测量点之间的距离与所述基准距离之间的差异。 
配准处理可以包括切出(cut out)两个特征连同它们的紧密周围-获得每个点及它周围的图像以及获得每个基准点及它周围的图像。在图4中示出了这种处理，其中通过将两个点及它们附近的两个亚图像(101和102)与基准元件的相应亚图像相比较，处理所述两个亚图像。 
根据本发明的实施方式，为了近似(approximate)所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系，可以计算低阶多项式。 
当放置误差现象基本是缓慢变化现象时可以使用所述低阶多项式。所述多项式的阶数可以由所述放置误差的采样率(sampling rate)和放置误差可变性确定。样品越多，可以使用更高阶的多项式。实际上，可以使用例如立方样条的更加复杂的拟合。在存在许多样品的区域中，有效多项式阶数可以更高。 
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(stage)210和220中的任何一个。步骤210包括提供基准结果，所述基准结果表示基准元件的一对基准点之间的距离。步骤220包括接收所述基准结果。 
步骤210和220之后是步骤230，在步骤230，对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量在所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差。 
步骤230包括执行在多对点之间的距离的多个测量。这些对点可以属于在整个所述掩模之上或在所述掩模的选择部分之上分散(spread)的测量元件。 
便利地，步骤230包括通过将元件与所述基准元件对准来测量在所述元件的一对点之间的距离与在所述基准元件的对基准点之间的距离之间的差异。 
步骤230之后是步骤250，在步骤250中，响应所述基准结果与每一个所 述测量结果之间的关系来确定相对放置误差。 
便利地，步骤250包括响应所述基准结果与每一个所述测量结果之间的差异来确定相对放置误差。 
便利地，步骤250包括响应在每个测量结果与所述基准结果之间的比值之间的差异来确定相对放置误差。 
步骤250之后可以是步骤260，在步骤260中产生相对放置误差分布图。所述分布图可以是密集的-由此所述分布图可以包括彼此相对靠近(close)的元件的多个相对放置误差。 
元件可以包括形成阵列的多个重复亚元件。 
需要指出的是，所述基准元件可以与测量元件不同。 
便利地，测量元件包括具有确定(certain)周期的重复亚元件的阵列，并且在步骤210和220之后是步骤225，在步骤225中，获取所述阵列的多个图像。步骤225之后是步骤230，所述步骤230包括对准所述阵列的不同图像。步骤230之后是步骤250，在步骤250中，响应在所述基准结果与测量结果之间的亚周期差异来确定至少一个相对放置误差。步骤250可以包括在所述基准结果与测量结果之间的差异上应用周期模数运算。 
便利地，步骤260包括计算表示所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系的函数。可以在所述分布图中表示所述函数。 
便利地，步骤260包括，用低阶多项式近似在所述基准结果与所述测量结果之间的关系。 
便利地，实时执行方法200并将其结果用于校正光刻工艺。因此，步骤250之后是步骤280，在步骤280中，响应所述相对放置误差而执行光刻工艺的前馈校正。 
便利地，方法200包括：步骤202，执行全局对准处理；和步骤204，执行块(die)对准处理。这些步骤在步骤250之前。 
为了确定覆盖误差，可以应用方法250的两次重复。这在图6中示出。 
图6示出根据本发明的实施方式的用于确定覆盖误差的方法300。 
方法300开始于步骤310，在步骤310中，确定在产品的第一制作步骤期间使用的第一光刻掩模的第一相对放置误差集(set)。步骤310可以包括执行方法200。 
步骤310之后是步骤320，在步骤320中，确定在所述第一制作步骤之后的第二制作步骤期间使用的第二光刻掩模的第二相对放置误差集。步骤320可以包括执行方法200。 
步骤320之后是步骤330，在步骤330，通过比较所述第一相对放置误差集和第二相对放置误差集来确定预期覆盖误差。 
步骤330可以包括与所述光刻掩模的不同元件相关的相对梯度之间的关系。 
步骤330之后可以是补偿所述预期覆盖误差的步骤340。 
图7示出用于评估放置误差的系统400，所述系统包括存储器部件410和处理器420。存储器部件410存储基准结果，所述基准结果表示基准元件的一对基准点之间的距离。处理器420适于：对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；并且处理器420响应所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系来确定相对放置误差。系统400可以包括图像获取部件430。 
处理器420可以应用方法300的任何步骤或这些步骤的任何组合。 
本领域技术人员容易地认识到，在不偏离附属的权利要求书中限定的范围和权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以对如前所述的本发明的实施方式作出不同的修改和变化。 

Claims (41)

1.一种用于评估光刻掩模内的放置误差的方法，所述方法包含：
提供或接收基准结果，所述基准结果表示基准元件的一对基准点之间的距离的；
对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果；其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；以及
响应所述基准结果与每个测量结果之间的关系来确定相对放置误差。
2.根据权利要求1所述的方法，包含：对于来自与在所述光刻掩模之上分散的所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果。
3.根据权利要求1所述的方法，包含：对于来自与在整个所述光刻掩模之上分散的所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果。
4.根据权利要求1所述的方法，包含：产生相对放置误差分布图。
5.根据权利要求1所述的方法，包含：产生相对放置误差密集图。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述基准结果表示所述基准元件的两个末端之间的距离。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述基准结果表示形成所述基准元件的多个重复亚元件之间的距离。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述基准元件与所述光刻掩模的至少一个元件不同。
9.根据权利要求1所述的方法，包含：通过将元件对准所述基准元件来测量所述元件的一对点之间的距离与所述基准元件的所述对基准点之间的距离之间的差异。
10.根据权利要求1所述的方法，包含：
获取具有确定周期的重复亚元件阵列的多个图像；对准所述阵列的不同图像；以及
响应在所述基准结果与测量结果之间的亚周期差异来确定至少一个相对放置误差。
11.根据权利要求1所述的方法，包含：
获取具有确定周期的重复亚元件阵列的多个图像；对准所述阵列的不同图像；以及
在所述基准结果与测量结果之间的差异上应用周期模数运算。
12.根据权利要求1所述的方法，包含：计算表示所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系的函数。
13.根据权利要求1所述的方法，包含：用低阶多项式近似所述基准结果与所述测量结果之间的关系。
14.根据权利要求1所述的方法，包含：响应所述基准结果与每一个所述测量结果之间的差异来确定相对放置误差。
15.根据权利要求1所述的方法，包含：响应每个测量结果与所述基准结果之间的比值之间的差异来确定相对放置误差。
16.根据权利要求1所述的方法，包含：响应所述相对放置误差来执行光刻工艺的前馈校正。
17.根据权利要求1所述的方法，包含：在确定所述相对放置误差之前执行全局对准处理和执行块对准处理。
18.根据权利要求1所述的方法，包含：
确定在产品的第一制作步骤期间使用的第一光刻掩模的第一相对放置误差集；
确定在所述第一制作步骤之后的第二制作步骤期间使用的第二光刻掩模的第二相对放置误差集；以及
通过比较所述第一相对放置误差集和第二相对放置误差集来确定预期覆盖误差。
19.根据权利要求18所述的方法，包含：补偿所述预期覆盖误差。
20.根据权利要求18所述的方法，包含：确定与所述光刻掩模的不同元件相关的相对梯度之间的关系。
21.一种用于评估放置误差的系统，所述系统包含：
用于存储基准结果的装置，所述基准结果表示基准元件的一对基准点之间的距离；和
用于测量和确定的装置，所述用于测量和确定的装置对于来自与所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果，其中测量结果与所述基准结果之间的差异表示相对放置误差；并且所述用于测量和确定的装置响应所述基准结果与每个测量结果之间的关系来确定相对放置误差。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置配置以与光学图像获取部件通信。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于：对于来自与在所述光刻掩模之上分散的所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果。
24.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于：对于来自与在整个所述光刻掩模之上分散的所述光刻掩模的多个分离元件相关的多对点中的每对点，测量所述对点之间的距离，以便提供多个测量结果。
25.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于产生相对放置误差分布图。
26.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于产生相对放置误差密集图。
27.根据权利要求21所述的系统，其中所述基准结果表示所述基准元件的两个末端之间的距离。
28.根据权利要求21所述的系统，其中所述基准结果表示形成所述基准元件的多个重复亚元件之间的距离。
29.根据权利要求21所述的系统，其中所述基准元件与所述光刻掩模的至少一个元件不同。
30.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于通过将元件对准所述基准元件来测量所述元件的一对点之间的距离与所述基准元件的所述对基准点之间的距离之间的差异。
31.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于：
获取具有确定周期的重复亚元件阵列的多个图像；对准所述阵列的不同图像；以及
响应在所述基准结果与测量结果之间的亚周期差异来确定至少一个相对放置误差。
32.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于：
获取具有确定周期的重复亚元件阵列的多个图像；对准所述阵列的不同图像；以及
在所述基准结果与测量结果之间的差异上应用周期模数运算。
33.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于计算表示所述基准结果与每一个所述测量结果之间的关系的函数。
34.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于用低阶多项式近似所述基准结果与所述测量结果之间的关系。
35.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于响应所述基准结果与每一个所述测量结果之间的差异来确定相对放置误差。
36.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于响应每个测量结果与所述基准结果之间的比值之间的差异来确定相对放置误差。
37.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于响应所述相对放置误差来执行光刻工艺的前馈校正。
38.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于在确定所述相对放置误差之前执行全局对准处理和执行块对准处理。
39.根据权利要求21所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于：
确定在产品的第一制作步骤期间使用的第一光刻掩模的第一相对放置误差集；
确定在所述第一制作步骤之后的第二制作步骤期间使用的第二光刻掩模的第二相对放置误差集；以及
通过比较所述第一相对放置误差集和第二相对放置误差集来确定预期覆盖误差。
40.根据权利要求39所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于补偿所述预期覆盖误差。
41.根据权利要求39所述的系统，其中所述用于测量和确定的装置适于确定与所述光刻掩模的不同元件相关的相对梯度之间的关系。
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