CN102193302A - 一种掩膜图形缺陷的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种掩膜图形缺陷的检测方法及系统。方法包括：获取掩膜图像的步骤，其得到待测掩膜图像和正常掩膜图像；特征提取和格式转化步骤，其提取边缘特征并将其转化为以几何图形格式存储；填充步骤，对所述几何图形中的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充；数据合并步骤，其进行图形叠加；轮廓仿真步骤，其进行晶圆片的轮廓仿真；仿真轮廓的关键尺寸分析步骤，其测取关键尺寸并求关键尺寸的差值；以及判断步骤，其通过关键尺寸的差值判断掩膜缺陷修复是否成功。本发明进一步涉及一种掩膜图形缺陷的检测系统。本发明的方法和系统简单易行，效果显著，而且有效地降低了45nm及更高阶纳米级光刻技术中的光刻掩膜版制作工艺的制作成本。

Description

一种掩膜图形缺陷的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及用于光刻掩膜版制备工艺中的掩膜图形缺陷的检测方法及系统。

背景技术

半导体集成电路(Integrated Circuit，简称IC)也即半导体芯片在制造过程中需经历材料制备、制版、光刻、清洗、刻蚀、渗杂、化学机械抛光等多道工序，其中尤以光刻工艺最为关键。光刻工艺决定着半导体芯片制造工艺的先进程度，正是由于光刻技术的巨大进步才将集成电路制造工艺从微米时期带入深亚微米时代，进而迈入纳米时代。光刻工艺需要一整套(几块或多至十几块)相互间能精确套准、具有特定几何图形的光蚀刻掩蔽模版，简称光刻掩膜版(Mask)。光刻掩膜版实际上是光刻工艺中光致抗蚀剂(俗称光刻胶，也称光阻)层的“印相底片”，其上印制了原始集成电路设计版图的几何图形。也就是说，从原始集成电路设计版图到晶圆片上电路图形的形成，中间需要经过制版环节，也即需要制作一套其上印制着原始集成电路设计版图图案的光刻掩膜版作为“印相底片”。光刻工艺就是将该“印相底片”上的几何图形转印到晶圆片上，形成晶圆片上的电路图形。

光刻掩膜版的制版过程如下：首先，在平整光洁的玻璃(或石英)基版上通过直流磁控溅射沉积感光材料氮化铬-氮氧化铬从而形成铬膜基版；然后，在该铬膜基版上均匀涂敷一层光致抗蚀剂或电子束抗蚀剂制成匀胶铬版，该匀胶铬版即为光掩膜基板，其是制作微缩几何图形的理想感光性空白板；最后，通过光刻制版工艺在光掩膜基版上印制由原始集成电路设计版图转化而来的微缩几何图形，从而完成光刻掩膜版的制版工序。光刻掩模版上每个微缩几何图形均对应着一个原始集成电路设计版图，该微缩几何图形称为掩膜图形。这样，光刻掩膜版上就印制着与原始集成电路设计版图完全一致的几百万个掩膜图形。

在芯片制造过程中往往需要十几乃至几十道的光刻工序，每道光刻工序都需要用到一块光刻掩膜版，每块光刻掩膜版品质高低都直接影响到晶圆片上光刻图形的质量优劣，进而影响芯片的成品率。因此，光刻掩膜版上的掩膜图形必须完整无缺才能呈现原始集成电路设计版图的完整图案。一旦把不完整的掩膜图形转印到晶圆片上，就会造成晶圆片制成品的质量不合格。随着大规模集成电路工艺技术的迅速发展，特别是光刻技术发展到45nm及更高阶技术节点后，对光刻掩膜版的质量，包括各种掩膜精度、缺陷密度和光刻掩膜版的耐用性能等都提出了更高的要求。光刻掩膜版的缺陷检测，特别是光刻掩膜版的掩膜图形缺陷检测尤为显得重要，因而对其的检测工艺要求也就非常高。

光刻掩膜版制版工序完成之后，首先，需要利用掩膜图形检验机台对该光刻掩膜版进行掩膜图形缺陷检查。掩膜图形检验机台利用影像扫描技术与先进的影像处理技术捕捉掩膜图形的缺陷，如果捕捉到掩膜图形上有缺陷存在，就将该缺陷的位置坐标记录下来。然后，将该光刻掩膜版送入掩膜图形修复机台，结合记录下来的该掩膜图形缺陷的位置坐标，对其进行缺陷修复。经修复机台修复后的光刻掩膜版需再次进行掩膜图形缺陷检测。现有技术中通常应用空间图像测量系统(Aerial Image Measurement System，简称AIMS)来对修复后的缺陷点进行掩膜图形缺陷量测，以检测该缺陷修复是否成功。图1示出了根据现有技术的对光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷进行检查、修复和量测的方法100的工作流程图。结合图1对该方法100的工作流程图描述如下：

操作101使用掩膜缺陷检验机台对光刻掩膜版进行掩膜图形缺陷检查，若检查到该光刻掩膜版上的某一个或某若干个掩膜图形有缺陷，则记录下该掩膜图形缺陷的位置坐标。操作102根据操作101记录下的掩膜图形缺陷的位置坐标对该光刻掩膜版上相应的掩膜图形缺陷进行缺陷修复。掩膜图形缺陷修复后，将该光刻掩膜版放入AIMS机台，并把掩膜图形缺陷位置所对应的坐标输入AIMS机台，则该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的空间图像(AerialImage)就会显示在AIMS机台的电脑屏幕上。操作103根据掩膜图形缺陷的位置坐标，利用AIMS对修复后的掩膜图形缺陷进行量测。操作104通过AIMS量测进行关键尺寸(Critical Dimension，简称CD)分析，根据AIMS测量得到掩膜图形缺陷位置的CD和正常掩膜图形的相应位置的CD，计算这两个CD之间的差值，并与所设定的阈值进行比较，进而判断该缺陷是否修复成功。如果该差值大于所设定的阈值，也即判断出该缺陷的大小超出了CD所要求的规格，那么该掩膜图形缺陷修复不成功。操作105根据缺陷超出CD所要求的规格的程度判断该缺陷是否还可修复，如果判断出该缺陷还可修复，那么重复操作102至104，直到量测的缺陷CD值满足所要求的规格，则修复成功，进入下一道工序107。如果判断出该掩膜图形缺陷不可修复，那么进行操作106，直接丢弃掩膜图形缺陷较严重的光刻掩膜版。

上述利用AIMS进行的掩膜图形缺陷的检测方法能够较好地进行掩膜图形缺陷修复成功与否的检测，因此常被选作掩膜图形缺陷适印性检测工具，并广泛应用于光刻掩模版制备工艺的掩膜图形缺陷修复后的检测工序中。但是，传统的利用AIMS进行的掩膜图形缺陷的检测方法技术复杂，当光刻技术迈向45nm及更高阶纳米级节点的光刻掩膜版制作工艺领域时，也即当纳米技术迈向亚65nm技术节点时代后，要进行45nm及更高阶纳米级节点的掩膜图形缺陷检测，AIMS系统需要引入浸没式方式。这种具有浸没式AIMS系统结构非常复杂，而且，购买一台装有具有浸没式功能的AIMS系统的仿真晶圆印刷机耗资巨大，这使得掩膜图形缺陷的检测费用过于高昂。为此，设计一种简便易行且成本低廉的掩膜图形缺陷检测的方法和系统就显得尤为重要。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的目的是提供一种掩膜图形缺陷检测方法及系统，其用于光刻掩膜版制作工艺中，对掩膜图形缺陷修复后进行修复成功与否的检测。本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种掩膜图形缺陷的检测方法，其包括：(1)获取掩膜图像的步骤：其在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取所述掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，简称SEM)SEM图像和正常掩膜图形相应位置的SEM图像，其中，所述掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像是待测掩膜图像；所述正常掩膜图形相应位置的SEM图像是正常掩膜图像；(2)特征提取和格式转化步骤：提取所述待测掩膜图像和所述正常掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，从而得到初始掩膜缺陷图形和初始正常掩膜图形；(3)填充步骤：对所述初始掩膜缺陷图形和所述初始正常掩膜图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形和正常掩膜图形；(4)数据合并步骤：将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；(5)轮廓仿真步骤：将所述合并的掩膜缺陷图形和所述正常掩膜图形分别送入轮廓仿真系统进行晶圆片的轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和正常掩膜图形轮廓；(6)仿真轮廓的关键尺寸分析步骤：测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸进行比较，求其关键尺寸的差值；以及，(7)判断步骤：判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

进一步的，在所述获取掩膜图像的步骤中，所述待测掩膜图像和所述正常掩膜图像是在同一个光刻掩模版上拍摄出的掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形和正常掩膜图形相应位置的SEM图像。

进一步的，在所述特征提取和格式转化步骤中，所述几何图形格式是图形设计系统(Graphic Design System，简称GDS)格式。

进一步的，所述掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形均是以图形设计系统格式存储的图形。

进一步的，在所述轮廓仿真步骤中，利用考虑了光致抗蚀剂效应的光学邻近修正(Optical Proximity Correction，简称OPC)模型仿真出所述合并的掩膜缺陷图形的缺陷位置区域的晶圆片抗蚀轮廓和所述正常掩膜图形相应区域的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成所述掩膜缺陷图形轮廓和所述正常掩膜图形轮廓。

进一步的，在利用所述光学邻近修正模型进行轮廓仿真时，考虑包括掩膜误差增强因子(Mask Error Enhancement Factor，简称MEEF)和归一化的图像对数斜率(Normalized Image Log Slope，简称NILS)的敏感特性。

进一步的，在所述轮廓仿真步骤中，利用简化光学曝光模型，通过调节曝光参数进行轮廓仿真。

进一步的，所述光刻掩膜版包括二元型光刻掩膜版和相位移光刻掩膜版。

本发明进一步涉及一种基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷的检测方法，其包括如下步骤：(1)获取掩膜图像的步骤：其在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像；(2)特征提取和格式转化步骤：提取所述待测掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，从而得到初始掩膜缺陷图形；(3)填充步骤：对所述初始掩膜缺陷图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形；(4)数据合并步骤：将所述掩膜缺陷图形与所述原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，从而得到合并的掩膜缺陷图形；(5)轮廓仿真步骤：将所述合并的掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形分别送入轮廓仿真系统进行晶圆片的轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和标准掩膜图形轮廓；(6)仿真轮廓的关键尺寸分析步骤：测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸进行比较，求其关键尺寸的差值；以及，(7)判断步骤：判断该关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

进一步的，所述特征提取和格式转化步骤中的所述几何图形格式是图形设计系统格式。

进一步的，所述掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形是以图形设计系统格式存储的。

进一步的，在所述轮廓仿真步骤中，利用考虑了光致抗蚀剂效应的光学邻近修正模型仿真出所述合并的掩膜缺陷图形的缺陷位置区域的晶圆片抗蚀轮廓和所述原始集成电路设计版图的几何图形相应区域的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成所述掩膜缺陷图形轮廓和所述标准掩膜图形轮廓。

进一步的，在利用所述光学邻近修正模型进行轮廓仿真时，考虑包括MEEF和NILS的敏感特性。

进一步的，在所述轮廓仿真步骤中，利用简化光学曝光模型，通过调节曝光参数进行轮廓仿真。

本发明进一步涉及一种掩膜图形缺陷的检测系统，其包括：(1)获取掩膜图像的装置，其用来在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像和正常掩膜图形相应位置的SEM图像，其中，掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像是待测掩膜图像；正常掩膜图形相应位置的SEM图像是正常掩膜图像；(2)特征提取和格式转化装置，其用于提取所述待测掩膜图像和所述正常掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，得到初始掩膜缺陷图形和初始正常掩膜图形；(3)填充装置，其用来对所述初始掩膜缺陷图形和所述初始正常掩膜图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，以形成掩膜缺陷图形和正常掩膜图形；(4)数据合并装置，其将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；(5)轮廓仿真装置，其用来将所述合并的掩膜缺陷图形和所述正常掩膜图形进行轮廓仿真，生成掩膜缺陷图形轮廓和正常掩膜图形轮廓；(6)仿真轮廓的关键尺寸分析装置，其用来测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸进行比较，得到其关键尺寸的差值；以及(7)判断装置，其用来判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定掩膜缺陷是否修复成功。

进一步的，所述几何图形格式是图形设计系统格式。

进一步的，所述掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形是以图形设计系统格式存储的图形。

进一步的，所述光刻掩膜版包括二元型光刻掩膜版和相位移光刻掩膜版。

本发明还涉及一种基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷的检测系统，其包括：获取掩膜图像的装置，其用来在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像；特征提取和格式转化装置，其用来提取所述待测掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，得到初始掩膜缺陷图形；填充装置，其用来对所述初始掩膜缺陷图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形；数据合并装置，其用来将所述掩膜缺陷图形与所述原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；轮廓仿真装置，其用来将所述合并的掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形进行轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和标准掩膜图形轮廓；仿真轮廓的关键尺寸分析装置，其用来测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键进行比较，得到其关键尺寸的差值；以及判断装置，其用来判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

本发明的方法和系统不仅简便易行，效果显著，而且有效地降低了45nm及更高阶纳米级光刻技术中的光刻掩膜版制作工艺的制作成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

图1示出了根据现有技术的对光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷进行检查、修复和量测的方法的工作流程图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的掩膜图形缺陷的检测方法的工作流程图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷的检测方法的工作流程图；

图4是根据本发明的实施例的掩膜图形缺陷的检测系统的框图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征来进行描述。

现有技术在光刻掩膜版制作完成后，首先需要将该光刻掩膜版放入掩膜图形检验机台进行图形缺陷检查。检验机台检查出光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷，并记录下掩膜图形缺陷的位置坐标。例如，使用美国加州KLA-Tencor公司提供的KLA586检验机台检查光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷，同时，该KLA586检验机台将掩膜图形缺陷的位置坐标记录下来。

有掩膜图形缺陷的光刻掩膜版需要送入掩膜图形缺陷修复机台进行缺陷修复。具体地，修复机台根据检验机台记录的掩膜图形缺陷的位置坐标对该掩膜图形缺陷进行修复。缺陷修复后的掩膜图形即为本发明的处理对象。

图2是根据本发明的一个具体实施例的掩膜图形缺陷的检测方法200的工作流程图。参照图2所示，该检测方法包括如下步骤：

获取掩膜图像的步骤201，也即在掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像和正常掩膜图形相应位置的SEM图像。掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像也即待测掩膜图像；正常掩膜图形相应位置的SEM图像也即正常掩膜图像，其用作参照图像。

在一个实施例中，光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复后，将该掩膜图形缺陷的位置坐标输入SEM，同时将光刻掩模版传送到该SEM机台上，拍摄出该掩膜图形缺陷的位置坐标对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像。相应地，SEM拍摄出正常掩膜图形相应位置的SEM图像用作参照图像。由于同一个光刻掩膜版上有很多与原始集成电路设计版图图案完全一致的相同掩膜图形，因此在一个实施例中，从光刻掩膜版上选择其中一个没有掩膜图形缺陷的掩膜图形(即正常掩膜图形)作为参考图形。也就是说，利用SEM从同一块光刻掩膜版上拍摄出另一幅无掩膜图形缺陷的正常掩膜图形的SEM图像作为参照图像。需要说明的是，待测掩膜图像和正常掩膜图像这两幅图像表示的是同一集成电路设计版图的图像。

特征提取和格式转化步骤202：提取待测掩膜图像和正常掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，从而得到初始掩膜缺陷图形和初始正常掩膜图形。该边缘特征提取方式是本领域的技术人员惯用的边缘特征提取方法。在一个实施例中，所述几何图形格式是GDS格式。本领域的技术人员还可以用其他几何图形格式存储边缘特征数据。

填充步骤203：对所述初始掩膜缺陷图形和所述初始正常掩膜图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形和正常掩膜图形。本领域的技术人员可以使用常用的填充方式进行矩形边缘轮廓填充。

数据合并步骤204：将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形。在一个实施例中，掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形是以GDS格式存储的图形。本领域的技术人员还可以考虑用其他形式的几何图形格式存储掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图。在掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形的存储格式相同的情况下，将其进行叠加是本领域中公知的，因而在此不进行详细描述。

轮廓仿真步骤205：将该合并的掩膜缺陷图形和正常掩膜图形分别送入轮廓仿真系统进行晶圆片的轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和正常掩膜图形轮廓。

在一个实施例中，利用考虑了光致抗蚀剂效应的OPC模型仿真出所述合并的掩膜缺陷图形的缺陷位置区域，也即感兴趣区(Area of Interest，简称AOI)的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成所述掩膜缺陷图形轮廓。同时，利用考虑了光致抗蚀剂效应的OPC模型仿真出正常掩膜图形相应区域的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成正常掩膜图形轮廓。在利用所述OPC模型进行轮廓仿真时，需要考虑例如包括MEEF和NILS的敏感特性。这些都是本领域中公知的，因而在此不进行详细描述。

在另一个实施例中，利用简化光学曝光模型，通过调节曝光参数进行轮廓仿真。本领域的技术人员可以用本领域常用的仿真系统进行两种模型的曝光参数设置从而进行晶圆片电路图形的轮廓仿真。这些都是本领域中公知的，因而在此不进行详细描述。

仿真轮廓的CD分析步骤206：测取所述掩膜缺陷图形轮廓缺陷位置和所述正常掩膜图形轮廓相应位置的CD，并将所述掩膜缺陷图形轮廓缺陷位置的CD值与所述正常掩膜图形轮廓相应位置的CD值进行比较，求其差值，也即CD差值。

判断步骤207：判断该CD差值是否超过预先设定的阈值，从而确定掩膜图形缺陷是否修复成功。如果所述差值小于预先设定的阈值，那么说明缺陷修复符合要求，也即说明所述掩膜缺陷图形对应的掩膜图形质量合格。执行步骤209进入下一道工序；否则，如果差值超过预先设定的阈值，那么缺陷修复不成功，则执行修复步骤208将该光刻掩膜版继续送入修复机台继续进行缺陷修复，然后对修复后的缺陷位置的掩膜图形利用本发明再次进行掩膜图形缺陷检测。本实施例进一步对修复后的掩膜图形继续进行掩膜图形缺陷检测，直到将光刻掩膜版修复为没有掩膜图形缺陷为止。对于经多次修复仍然不符合标准的，直接将其丢弃。

图3是根据本发明的一个具体实施例的基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷的检测方法300的工作流程图。参照图3所示，该检测方法包括如下步骤：

获取掩膜图像的步骤301，也即在掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像。

在一个实施例中，光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复后，将该掩膜图形缺陷的位置坐标输入SEM，同时将光刻掩模版传送到该SEM机台上，拍摄出该掩膜图形缺陷的位置坐标对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像。

特征提取和格式转化步骤302：提取待测掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，从而得到初始掩膜缺陷图形。该边缘特征提取方式是本领域的技术人员惯用的边缘特征提取方法。在一个实施例中，所述几何图形格式是GDS格式。本领域的技术人员还可以用其他几何图形格式存储边缘特征数据。

填充步骤303：对所述初始掩膜缺陷图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形。本领域的技术人员可以使用常用的填充方式进行矩形边缘轮廓填充。

数据合并步骤304：将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形。在一个实施例中，掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形是以GDS格式存储的图形。本领域的技术人员还可以考虑用其他形式的几何图形格式存储掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图。在掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形的存储格式相同的情况下，将其进行叠加是本领域中公知的，因而在此不进行详细描述。

轮廓仿真步骤305：将该合并的掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形分别送入轮廓仿真系统进行晶圆片的轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和标准掩膜图形轮廓。该合并的掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形是以相同的图形格式进行存储。

在一个实施例中，利用考虑了光致抗蚀剂效应的OPC模型仿真出所述合并的掩膜缺陷图形的缺陷位置区域，也即感兴趣区的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成所述掩膜缺陷图形轮廓。同时，利用考虑了光致抗蚀剂效应的OPC模型仿真出原始集成电路设计版图的几何图形相应区域的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成标准掩膜图形轮廓。在利用所述OPC模型进行轮廓仿真时，需要考虑包括例如MEEF和NILS的敏感特性。这些都是本领域中公知的，因而在此不进行详细描述。

在另一个实施例中，利用简化光学曝光模型，通过调节曝光参数进行轮廓仿真。本领域的技术人员可以用本领域常用的仿真系统进行两种模型的曝光参数设置从而进行晶圆片电路图形的轮廓仿真。这些都是本领域中公知的，因而在此不进行详细描述。

仿真轮廓的CD分析步骤306：获取所述掩膜缺陷图形轮廓缺陷位置和所述标准掩膜图形轮廓相应位置的CD，并将所述掩膜缺陷图形轮廓缺陷位置的CD与所述标准掩膜图形轮廓相应位置的CD进行比较，求其差值，也即CD差值。

判断步骤307：判断该CD差值是否超过预先设定的阈值，从而确定掩膜图形缺陷是否修复成功。如果所述差值小于预先设定的阈值，那么说明缺陷修复符合要求，也即说明所述掩膜缺陷图形对应的掩膜图形质量合格。执行步骤309进入下一道工序；否则，如果差值超过预先设定的阈值，那么缺陷修复不成功，则执行修复步骤308将该光刻掩膜版继续送入修复机台继续进行缺陷修复，然后对修复后的缺陷位置的掩膜图形利用本发明再次进行掩膜图形缺陷检测。本实施例进一步对修复后的掩膜图形继续进行掩膜图形缺陷检测，直到将光刻掩膜版修复为没有掩膜图形缺陷为止。对于经多次修复仍然不符合标准的，直接将其丢弃。

图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的掩膜图形缺陷的检测系统的结构框图。该系统包括：

获取掩膜图像的装置401，其用来在掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像和正常掩膜图形相应位置的SEM图像。掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像也即待测掩膜图像；正常掩膜图形相应位置的SEM图像也即正常掩膜图像，其用作参照图像。

特征提取和格式转化装置402，其用于提取待测掩膜图像和正常掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储。经过该特征提取和格式转化装置处理后，得到初始掩膜缺陷图形和初始正常掩膜图形。

该边缘特征提取方式是本领域的技术人员惯用的边缘特征提取方法。在一个实施例中，所述几何图形格式是GDS格式。本领域的技术人员还可以想到可以用其他的几何图形格式存储边缘特征数据。

填充装置403，其用来对所述初始掩膜缺陷图形和所述初始正常掩膜图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，以形成掩膜缺陷图形和正常掩膜图形。

数据合并装置404，其将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形。在一个实施例中，掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形是以GDS格式存储的图形。本领域的技术人员还可以考虑用其他形式的几何图形格式存储掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图。

轮廓仿真装置405，该装置用来进行轮廓仿真。具体地，该装置用于从合并的掩膜缺陷图形和正常掩膜图形生成掩膜缺陷图形轮廓和正常掩膜图形轮廓。

仿真轮廓的关键尺寸分析装置406，其用来测取所述掩膜缺陷图形轮廓缺陷位置和所述正常掩膜图形轮廓相应位置的CD并将所述掩膜缺陷图形轮廓缺陷位置和所述正常掩膜图形轮廓相应位置的CD进行比较，得到两种图形轮廓在缺陷位置和相应位置处的CD差值。

判断装置407，其用来判断该CD差值是否超过预先设定的阈值，从而确定掩膜缺陷是否修复成功。

在一个优选实施例中，对检测到的掩膜缺陷进行修复，并将修复后的掩膜图形再次送至所述掩膜图形缺陷的检测系统继续进行缺陷检测，直至缺陷修复成功，或缺陷无法修复成功从而舍弃该掩膜缺陷位置所在的掩膜版区域。

根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷的检测系统。该系统包括：

获取掩膜图像的装置，其用来在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像。

特征提取和格式转化装置，其用来提取所述待测掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储。经过该特征提取和格式转化装置处理后，得到初始掩膜缺陷图形。

该边缘特征提取方式是本领域的技术人员惯用的边缘特征提取方法。在一个实施例中，所述几何图形格式是GDS格式。本领域的技术人员还可以想到可以用其他的几何图形格式存储边缘特征数据。

填充装置，其用来对所述初始掩膜缺陷图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形。

数据合并装置，其用来将所述掩膜缺陷图形与所述原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形。在一个实施例中，掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图的几何图形是以GDS格式存储的图形。本领域的技术人员还可以考虑用其他形式的几何图形格式存储掩膜缺陷图形和原始集成电路设计版图。

轮廓仿真装置，其用来从所述合并的掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形生成掩膜缺陷图形轮廓和标准掩膜图形轮廓。

仿真轮廓的关键尺寸分析装置，其用来测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键进行比较，求其关键尺寸的差值。

判断装置，其用来判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

在一个优选实施例中，对检测到的掩膜缺陷进行修复，并将修复后的掩膜图形再次送至所述掩膜图形缺陷的检测系统继续进行缺陷检测，直至缺陷修复成功，或缺陷无法修复成功从而舍弃该掩膜缺陷位置所在的掩膜版区域。

本发明的方法和系统可以应用于任何类型的光刻掩膜版，包括二元型(Binary)的光刻掩膜版和相位移光刻掩膜版(Phase Shift Mask，简称PSM)。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (19)

1.一种掩膜图形缺陷的检测方法，其包括：

获取掩膜图像的步骤，其在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取所述掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像和正常掩膜图形相应位置的SEM图像，其中，所述掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像是待测掩膜图像，所述正常掩膜图形相应位置的SEM图像是正常掩膜图像；

特征提取和格式转化步骤，提取所述待测掩膜图像和所述正常掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，从而得到初始掩膜缺陷图形和初始正常掩膜图形；

填充步骤，对所述初始掩膜缺陷图形和所述初始正常掩膜图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形和正常掩膜图形；

数据合并步骤，将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；

轮廓仿真步骤，将所述合并的掩膜缺陷图形和所述正常掩膜图形分别送入轮廓仿真系统进行晶圆片的轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和正常掩膜图形轮廓；

仿真轮廓的关键尺寸分析步骤，测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸进行比较，求其关键尺寸的差值；以及，

判断步骤，判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取掩膜图像的步骤中，所述待测掩膜图像和所述正常掩膜图像是在同一个光刻掩模版上拍摄出的掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形和正常掩膜图形相应位置的SEM图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述特征提取和格式转化步骤中，所述几何图形格式是图形设计系统格式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形均是以图形设计系统格式存储的图形。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述轮廓仿真步骤中，利用考虑了光致抗蚀剂效应的光学邻近修正模型仿真出所述合并的掩膜缺陷图形的缺陷位置区域的晶圆片抗蚀轮廓和所述正常掩膜图形相应区域的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成所述掩膜缺陷图形轮廓和所述正常掩膜图形轮廓。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在利用所述光学邻近修正模型进行轮廓仿真时，考虑包括掩膜误差增强因子和归一化的图像对数斜率的敏感特性。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述轮廓仿真步骤中，利用简化光学曝光模型，通过调节曝光参数进行轮廓仿真。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻掩膜版包括二元型光刻掩膜版和相位移光刻掩膜版。

9.一种基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷的检测方法，其包括如下步骤：

获取掩膜图像的步骤，其在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像；

特征提取和格式转化步骤，提取所述待测掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，得到初始掩膜缺陷图形；

填充步骤，对所述初始掩膜缺陷图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形；

数据合并步骤，将所述掩膜缺陷图形与所述原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；

轮廓仿真步骤，将所述合并的掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形分别送入轮廓仿真系统进行晶圆片的轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和标准掩膜图形轮廓；

仿真轮廓的关键尺寸分析步骤，测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键进行比较，求其关键尺寸的差值；以及，

判断步骤，判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述特征提取和格式转化步骤中的所述几何图形格式是图形设计系统格式。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形是以图形设计系统格式存储的。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述轮廓仿真步骤中，利用考虑了光致抗蚀剂效应的光学邻近修正模型仿真出所述合并的掩膜缺陷图形的缺陷位置区域的晶圆片抗蚀轮廓和所述原始集成电路设计版图的几何图形相应区域的晶圆片抗蚀轮廓，从而生成所述掩膜缺陷图形轮廓和所述标准掩膜图形轮廓。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在利用所述光学邻近修正模型进行轮廓仿真时，考虑包括掩膜误差增强因子和归一化的图像对数斜率的敏感特性。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述轮廓仿真步骤中，利用简化光学曝光模型，通过调节曝光参数进行轮廓仿真。

15.一种掩膜图形缺陷的检测系统，其包括：

获取掩膜图像的装置，其用来在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像和正常掩膜图形相应位置的SEM图像，其中，掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像是待测掩膜图像，正常掩膜图形相应位置的SEM图像是正常掩膜图像；

特征提取和格式转化装置，其用于提取所述待测掩膜图像和所述正常掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，得到初始掩膜缺陷图形和初始正常掩膜图形；

填充装置，其用来对所述初始掩膜缺陷图形和所述初始正常掩膜图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，以形成掩膜缺陷图形和正常掩膜图形；

数据合并装置，其用来将所述掩膜缺陷图形与原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；

轮廓仿真装置，其用来将所述合并的掩膜缺陷图形和所述正常掩膜图形进行轮廓仿真，生成掩膜缺陷图形轮廓和正常掩膜图形轮廓；

仿真轮廓的关键尺寸分析装置，其用来测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述正常掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸进行比较，得到其关键尺寸的差值；以及

判断装置，其用来判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定掩膜缺陷是否修复成功。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述几何图形格式是图形设计系统格式。

17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形是以图形设计系统格式存储的图形。

18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述光刻掩膜版包括二元型光刻掩膜版和相位移光刻掩膜版。

19.一种基于原始集成电路设计版图的掩膜图形缺陷检测系统，其包括：

获取掩膜图像的装置，其用来在光刻掩膜版上的掩膜图形缺陷修复之后，获取该掩膜图形缺陷位置对应的掩膜图形的SEM图像作为待测掩膜图像；

特征提取和格式转化装置，其用来提取所述待测掩膜图像的边缘特征，并将其转化为以几何图形格式存储，得到初始掩膜缺陷图形；

填充装置，其用来对所述初始掩膜缺陷图形的矩形边缘轮廓中的空白区域进行填充，从而形成掩膜缺陷图形；

数据合并装置，其用来将所述掩膜缺陷图形与所述原始集成电路设计版图的几何图形进行叠加，得到合并的掩膜缺陷图形；

轮廓仿真装置，其用来将所述合并的掩膜缺陷图形和所述原始集成电路设计版图的几何图形进行轮廓仿真，从而生成掩膜缺陷图形轮廓和标准掩膜图形轮廓；

仿真轮廓的关键尺寸分析装置，其用来测取所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸和所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键尺寸，并将所述掩膜缺陷图形轮廓的缺陷位置的关键尺寸与所述标准掩膜图形轮廓的相应位置的关键进行比较，得到其关键尺寸的差值；以及，

判断装置，其用来判断所述关键尺寸的差值是否超过预先设定的阈值，从而确定所述掩膜图形缺陷是否修复成功。

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