CN102129164B - 掩膜版缺陷的判断方法及判断系统 - Google Patents

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Abstract

一种掩膜版缺陷的判断方法，包括：提供具有图形的掩膜版及不同晶片，将所述掩膜版图形转移至所述不同晶片上；获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置；提供位置阈值，对出现在不同晶片上的缺陷的位置进行比较，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断所述这些缺陷位于同一区域内；提供预定值，若同一区域内的缺陷所在晶片数量超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。本发明还提供一种掩膜版缺陷的判断系统，实现在线对掩膜版的缺陷进行判断的功能，及时判断出缺陷掩膜版，精确判断效果，提高判断效率。

Description

掩膜版缺陷的判断方法及判断系统
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及一种掩膜版缺陷的判断方法及判断系统。
背景技术
在半导体制造领域，光刻是形成集成电路图形的重要工序。所述工序包括：首先在晶片(die)上涂覆一层光刻胶，然后在光刻装置对具有基准图形的掩膜版(mask)进行曝光，将掩膜版上的基准图形转移到光刻胶上，最后通过显影液与光刻胶反应，在晶片上形成对应的图形。
作为光刻工艺中的基准图形，掩膜版对光刻以及后续的工序起着重要的影响。当掩膜版上出现了污染或损坏时，就会破坏基准图形。所述破坏后的基准图形会通过曝光、显影以及后续刻蚀工艺而转移到数以万计的晶片上，造成晶片上的图形并不与基准图形完全一致，使晶片上的图形产生缺陷。因此对掩膜版质量的控制就成为控制半导体成品率的重要环节。并且随着流程上的使用，掩膜版出现缺陷的概率也随之增加，所以及时发现掩膜版的缺陷对于控制至关重要。
现有技术常常由良率工程师通过人工观察掩膜版的基准图形的方式，判断掩膜版是否出现污染或损坏。工作量大且判断时间长。
申请号为200610148090.4的中国专利申请中提供了一种使用检验机台判断掩膜版的方法。但掩膜版的无重复性决定了掩膜版上的缺陷所处的图形环境的多样性，检验机台上仅有的几种缺陷检验设定很难适合于每一片掩膜版。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种掩膜版缺陷的判断方法及判断系统，用于判断掩膜版上的缺陷。
为解决上述问题，本发明提供了一种掩膜版缺陷的判断方法，包括：
提供具有图形的掩膜版及不同晶片，将所述掩膜版图形转移至所述不同晶片上；
获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置；
提供位置阈值，对出现在不同晶片上的缺陷的位置进行比较，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断所述这些缺陷位于同一区域内；
提供预定值，统计位于同一区域内的缺陷所在晶片的数量，若超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
可选的，所述位置差的计算方法为欧几里得距离计算方法。
可选的，欧几里德距离计算方法的计算规则为平均距离规则、最远距离规则或最短距离规则。
可选的，所述位置阈值的范围为8μm～12μm。
可选的，所述预定值为不小于2的整数。
可选的，所述预定值为4。
本发明还提供一种如所述掩膜版缺陷的判断方法形成的掩膜版缺陷判断系统，包括：
光刻单元：将掩膜版的图形转移至不同晶片上；
扫描单元：对所述不同晶片逐一进行图形扫描，获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置，并将所述缺陷的位置信息传输至处理单元；
处理单元：内部设置有位置阈值和预定值；接收所述缺陷的位置信息，并对出现在不同晶片上的缺陷位置进行作差，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断所述缺陷位于同一区域内；统计位于同一区域内的缺陷所在晶片数量并与所述预定值进行比较判断，若同一区域内的缺陷所在晶片数量超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
可选的，所述位置阈值的范围为8μm～12μm。
可选的，所述预定值为不小于2的整数。
可选的，所述预定值为4。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：通过分析晶片上的缺陷及其位置，迅速判断出掩膜版的缺陷及其位置，以避免掩膜版影响后续的晶片，能够降低晶片的不良品几率；
通过所述掩膜版缺陷判断系统可以实现在线对掩膜版的缺陷进行判断的功能，及时判断出缺陷掩膜版，精确判断效果，提高判断效率。
附图说明
图1是本发明掩膜版缺陷的判断方法流程示意图；
图2至图8为本发明一个实施例的掩膜版缺陷的判断方法示意图。
具体实施方式
本发明通过分析晶片上的缺陷位置，迅速判断出掩膜版是否具有缺陷及缺陷所在位置，以避免掩膜版影响后续的晶片，能够降低晶片的不良品几率；通过所述掩膜版缺陷判断系统可以实现在线对掩膜版的缺陷进行判断的功能，及时判断出缺陷掩膜版，精确判断效果，提高判断效率。
为使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图1是本发明一个实施例的重复性缺陷判断方法流程示意图，包括：
执行步骤S101，提供具有图形的掩膜版及不同晶片，将所述掩膜版图形转移至所述不同晶片上；
执行步骤S102，获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置；
执行步骤S103，提供位置阈值，对出现在不同晶片上的缺陷的位置进行比较，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断所述这些缺陷位于同一区域内；
执行步骤S104，提供预定值，统计位于同一区域内的缺陷所在晶片的数量，若超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
通过本发明方法可判断出掩膜版上的缺陷及位置。根据具体的情况，可以对上述步骤适当的去掉一两步或者增加。下面接着对该发明做更为详细的说明。
执行步骤S101，提供具有图形的掩膜版及不同晶片，将所述掩膜版图形转移至所述不同晶片上。所述晶片包括存储器、特殊功能器件、微电子器件或者其它的功能器件。所述图形转移采用常规光刻方法。
上述晶片上的图形可以为金属线图形、介电质图形、浅沟道隔离图形，或栅极氧化层图形等。
执行步骤S102，获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置。具体包括：首先，对所述晶片表面进行单次或多次扫描，获得所述晶片表面图形。所述扫描的装置为数码相机或扫描仪等成像装置，例如由KLA-Tencor公司提供的检查工具。获取所述图形信息的灰度值。
然后，将所述获得的晶片表面图形与掩膜版的图形进行比较，若晶片上存在的图形，在掩膜版的图形中不存在的图形，则所述图形定义为晶片上的缺陷，所述缺陷可能因掩膜版上的裂缝、灰尘颗粒物，也可能由于除掩膜版外的因素造成的，如光刻胶、光刻设备、曝光光源等因素造成。
具体获得所述缺陷信息的过程可以为：扫描具有缺陷的晶片图形之后，通过计算机系统获得对应图形的灰度值，与系统内预存的标准图形的灰度值进行比较，进而获得缺陷信息。
如图2和图3为一个实施例中获得的其中两个晶片的缺陷图形。如图2所示，包括有团簇在一起的缺陷，如A1、B1、C1、E1，也包括分别零散的缺陷，如202、203和204；如图3所示，包括有团簇在一起的缺陷，如A2、B2、C2、E2，也包括分别零散的缺陷，如302、303和304。
判断是否具有缺陷，还包括获得每片晶片上的缺陷位置步骤。具体为：以对应于标准图形上相同的一个点为原点，所述原点可以选择晶片的一个拐角处，在每片晶片上建立方向相同的坐标系，然后获取缺陷位于每片晶片上坐标系的坐标，即缺陷位置。
紧接着，执行步骤S103，提供位置阈值，所述位置阈值可以为8μm～12μm中的任意值。作为一个实施方式，选取为10μm。对出现在不同晶片上的缺陷的位置进行比较，具体的为计算不同晶片上缺陷之间的位置差。
作为一个实施例，先对一个晶片上的缺陷进行统计，以所述位置阈值为直径做出一个圆形区域，对同一晶片上的缺陷进行统计，所述圆形区域可以为多个，并将尽可能多的缺陷归纳至同一个圆形区域，统计之后，位于同一个区域内的缺陷记为群缺陷，所述群缺陷内，任意两个缺陷之间的位置差均小于所述位置阈值；若所述位置阈值内仅存在一个缺陷，则所述缺陷定义为零散缺陷；
如图4所示，作为一个实施例，提供有五个缺陷，分别为D1、D2、D3、D4和D5。其中，圆形的直径R则为位置阈值。以所述位置阈值作出圆形区域。D1、D2和D3在可以归纳至同一个圆形区域之内，作为一个群缺陷，群缺陷内，D1、D2和D3任意两个缺陷的位置差小于所述直径R。而D4和D5不能归纳至同一个圆形区域之内，所以分别单独作为零散缺陷。
按照所述方法，对如图2所示晶片上的缺陷进行统计，可以得到图5，如图所示，位于A1、B1、C1、E1中的缺陷分别归纳进对应的圆形区域内，作为四个独立的群缺陷。而202所在的圆形区域，最多只能归纳一个缺陷，所述202为零散缺陷。
同样的，依照所述方法，对如图3所示晶片上的缺陷进行统计，得到图6，如图所示，位于A2、B2、C2、E2中的缺陷分别归纳进对应的圆形区域内，作为四个独立的群缺陷。而302所在的圆形区域，最多只能归纳一个缺陷，所述302为零散缺陷。
本实施例仅描述了其中的两个晶片的缺陷分布及缺陷统计示意图，还包括有更多数量的晶片的缺陷分布及缺陷的统计，不进行详细描述。
对所述一批晶片中的每一晶片上的缺陷进行统计后，每片晶片上的缺陷分为群缺陷和零散缺陷。
最后，执行步骤S104，对出现在不同的晶片上的群缺陷和零散缺陷进行统计，继续使用所述位置阈值。所述位置阈值可以为8μm～12μm中的任意值。作为一个实施方式，选取为10μm。
作为一个优化例，将不同晶片按照掩膜版的标准图形，进行相应位置的映射至一个平面内，所述不同晶片的缺陷则全部位于一个平面内，然后对所述缺陷统计。
所述统计过程中，利用欧几里德距离算法计算两个任意缺陷距离。作为优选，也可以先对晶片上的缺陷进行粗略统计，仅对相邻近的缺陷范围内，用欧几里德距离算法计算所述范围内任意两个缺陷距离。
所述欧几里德距离算法的计算规则包括平均距离规则、最远距离规则、最短距离规则。如图7所示，计算两个群缺陷111与群缺陷222之间的距离，包括：
a)最远距离法，两个群缺陷间的距离为分别位于两群缺陷内，最远缺陷间的距离：
d max ( D i , D j ) = max x ∈ Di , y ∈ Dj | | x - y | |
b)最近距离法：两个群缺陷间的距离为分别位于两群缺陷内，最近缺陷间的距离：
d min ( D i , D j ) = min x ∈ D i , y ∈ D j | | x - y | |
c)平均距离法：两个群缺陷间的距离为分别位于两群缺陷内，缺陷间的距离的平均值。
继续参考图5和图6所示的缺陷分布图，结合两个晶片的缺陷分布进行统计，可以得出如下结论：如图8所示，在所述位置阈值内，图5群缺陷A1和图6中的群缺陷A2可以统计为同一区域内的缺陷401，图5中的群缺陷D1和图6中的群缺陷C2可以统计为同一区域内的缺陷402，图5中的零散缺陷202和图6中的零散缺陷302可以统计为同一区域内的缺陷403，图5中的一个零散缺陷204和图6中的群缺陷D2可以归为同一区域内的缺陷405，图5的一个零散缺陷204和图6的一个零散缺陷303还可以统计出同一区域内的缺陷404。所述同一个区域内，任意两个缺陷之间的位置差均小于所述位置阈值。
依照所述方法，扩展至所述更多不同晶片中，对所述更多不同晶片上的缺陷进行统计。此处不进行详细的描述。
提供预定值，所述预定值为不小于2的整数。本实施方式中选取的预定值为4个。若同一区域内的缺陷所在晶片数量超过所述预定值4，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。实际工艺过程中，工程师发现同一区域的缺陷随机出现在4片以上晶片的概率很小，可以判断出所述缺陷由掩膜版造成。
继续参考图8，经过统计，结果为同一区域内的缺陷401所在晶片数量为6，及另同一区域内的缺陷405所在晶片数量为4，其余的类型的缺陷均低于4。则可以判断出，对应于401和405，所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
本发明还提供所述的判断方法形成的掩膜版缺陷判断系统，包括：
光刻单元：将掩膜版的图形转移至不同晶片上；
扫描单元：对所述不同晶片逐一进行图案扫描，获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置，并将所述缺陷的位置信息传输至处理单元；
处理单元：内部设置有位置阈值和预定值；接收所述缺陷的位置信息，并对出现在不同晶片上的缺陷位置进行作差，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断所述缺陷位于同一区域内；统计位于同一区域内的缺陷所在晶片数量并与所述预定值进行比较判断，若同一区域内的缺陷所在晶片数量超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
其中，扫描单元的工作过程为：首先系统内预存标准图形的灰度值，然后将所述晶片扫描得到的灰度值与标准图形的灰度值进行比较，得出不同于标准图形的灰度值的位置，所述位置即为缺陷的位置。
作为一个实施例，所述处理单元依次具有设置、接收、作差、位置阈值判断、统计和预定值判断功能。作为另一个实施例，所述处理单元完成的上述功能，也可以在不同单元内进行实现。
所述位置阈值的范围为8μm～12μm。本实施例选取为平均距离规则，预定值为10μm。所述预定值为不小于2的整数。本实施例选取预定值为4。
通过上述的发明方法，对掩膜版缺陷判断的时间从24-48小时减少到12-24小时。若这个发明方法使用的是实时系统，则判断时间将进一步的减少到6-12小时。
使用本发明方法，不仅减少了对掩膜版缺陷的判断时间，另一方面，也可以避免有缺陷的掩膜版影响后续的晶片，降低晶片的不良品几率。运用这个发明方法，可以使得近1/2批次的晶片免于遭受有缺陷的掩膜版的损害；并在实时监测系统中将晶片遭受有缺陷的掩膜版损害的机会减小到1/4。
作为实际数据的比较，在原有技术的背景上，曾因一个掩膜版的缺陷导致了36批次的晶片遭受损害。但通过运用本发明方法后，因所述掩膜版的缺陷，所遭受损害的晶片批次减少至不到20批次。当进一步地运用实时判断系统的时候，这种损害就减少至不到10批次了。保守估计，如果这种由掩膜版的缺陷带来的损害将导致良率近10％的下降以及平均耗费1000美金左右的话，运用本发明方法，则可以节省40000美金。若是进一步地运用实时判断系统，则将节省得更多，达到65000美金左右。如果晶片因为掩膜版的缺陷导致需要报废掉的话，这种节省的价值则会更大。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种掩膜版缺陷的判断方法，其特征在于，包括：
提供具有图形的掩膜版及不同晶片，将所述掩膜版图形转移至所述不同晶片上；
获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置；
提供位置阈值，对出现在不同晶片上的缺陷的位置进行比较，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断这些缺陷位于同一区域内，所述位置差的计算方法为欧几里得距离计算方法；
提供预定值，统计位于同一区域内的缺陷所在晶片的数量，若超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
2.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，所述欧几里德距离计算方法的计算规则为平均距离规则、最远距离规则或最短距离规则。
3.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，所述位置阈值的范围为8μm～12μm。
4.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，所述预定值为不小于2的整数。
5.根据权利要求4所述的判断方法，其特征在于，所述预定值为4。
6.一种如权利要求1所述的判断方法形成的掩膜版缺陷判断系统，包括：
光刻单元：用于将掩膜版的图形转移至不同晶片上；
扫描单元：对所述不同晶片逐一进行图形扫描，获取所述晶片的图形，判断晶片上是否具有缺陷及缺陷所在晶片上的位置，并将所述缺陷的位置信息传输至处理单元；
处理单元：内部设置有位置阈值和预定值；接收所述缺陷的位置信息，并对出现在不同晶片上的缺陷位置进行作差，若位于不同晶片上的缺陷的位置差小于所述位置阈值，则判断所述缺陷位于同一区域内，所述位置差的计算方法为欧几里得距离计算方法；统计位于同一区域内的缺陷所在晶片数量并与所述预定值进行比较判断，若同一区域内的缺陷所在晶片数量超过所述预定值，则判断所述掩膜版的相应位置上具有缺陷。
7.根据权利要求6所述的判断系统，其特征在于，所述位置阈值的范围为8μm～12μm。
8.根据权利要求6所述的判断系统，其特征在于，所述预定值为不小于2的整数。
9.根据权利要求8所述的判断系统，其特征在于，所述预定值为4。
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