CN102566291B - 投影掩膜版的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了投影掩膜版的测试系统，用于基于图像获取单元获得的待测试的掩膜版的缺陷图像进行分析，根据分析结果判断所述待测试的投影掩膜版的质量是否符合要求，所述投影掩膜版测试系统包括：图像分析单元，用于将所述缺陷图像与所述投影掩膜版对应的设计图像进行比较，获得所述缺陷图像与所述设计图像的偏差率；测试判断单元，基于所述图像分析单元输出的偏差率，与最大允许偏差率比较，所述输出偏差率未超出所述最大允许偏差率，则所述测试判断单元判断所述投影掩膜版质量符合要求；反之，所述测试单元判断所述投影掩膜版质量不符合要求。本发明利用软件测试投影掩膜版，降低了投影掩膜版的测试成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及投影掩膜版的测试系统。
背景技术
光刻工艺作为半导体工艺中的一个重要工艺，其利用光刻机将投影掩膜版上的图形转移至晶圆上的光刻胶层内。为了保证所述光刻胶层内形成的图形的位置和形状与所述投影掩膜版上的位置和形状一致，光刻机首先进行对准步骤，即将晶圆上的对准标记与所述投影掩膜版上的对准标记对准；然后，进行聚焦步骤，即调整所述晶圆在所述光刻机中的高度，使得所述晶圆处于光刻机的光学系统的聚焦范围内。在对准步骤和聚焦步骤后，所述光刻机进行曝光步骤，即光刻机的快门打开，光刻机的光学系统发射的紫外光，对所述光刻胶层进行曝光。在公开号为CN 101419407A的中国专利申请中还可以发现更多关于现有光刻工艺的信息。
为了保证在所述半导体衬底上形成的图形与设计的图形一致，首先应保证所述投影掩膜版质量符合设计和工艺的要求，并且所述投影掩膜版的图形与设计图形一致。需要保证所述投影掩膜版的质量符合设计和工艺要求，在经过实际的曝光工艺后，在晶圆上光刻胶层内形成的图形与设计的图形一致。由于投影掩膜版通常在投影掩膜版工厂(mask shop)制作完成，在制作过程中投影掩膜版难以避免会有缺陷，需要对所述投影掩膜版上的缺陷进行检测和判断，以确定所述缺陷是否会对实际的光刻工艺有影响，是否会在光刻工艺后形成在光刻胶层，从而破坏光刻胶的形状，无法满足设计的要求。因此，需要一种对投影掩膜版的测试系统，从而可以测试投影掩膜版的质量是否合格，所述投影掩膜版的缺陷是否会对实际的光刻工艺产生影响。
发明内容
本发明解决的问题是提供了一种投影掩膜版的测试系统，能够对所述投影掩膜版进行模拟测试，可以测试投影掩膜版的质量是否合格，所述投影掩膜版的缺陷是否会对实际的光刻工艺产生影响。
为解决上述问题，本发明提供一种投影掩膜版的测试系统，用于基于图像获取单元获得的待测试的掩膜版的缺陷图像进行分析，根据分析结果判断所述待测试的投影掩膜版的质量是否符合要求，所述投影掩膜版测试系统包括：
图像分析单元，用于将所述缺陷图像与所述投影掩膜版对应的设计图像进行比较，获得所述缺陷图像与所述设计图像的偏差率；
测试判断单元，基于所述图像分析单元输出的偏差率，与最大允许偏差率比较，所述输出偏差率未超出所述最大允许偏差率，则所述测试判断单元判断所述投影掩膜版质量符合要求；反之，所述测试单元判断所述投影掩膜版质量不符合要求。
可选地，所述图像分析单元包括：
图像比较单元，用于将所述缺陷图像与所述设计图像进行模拟曝光处理，获得所述投影掩膜版的缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像；
偏差率计算单元，根据所述缺陷模拟曝光图像与所述设计图像的模拟曝光图像，获得所述缺陷模拟曝光图像的相同位置的关键尺寸与所述设计图像的模拟曝光图像的相同位置的关键尺寸的比值，所述比值作为所述偏差率；
通讯单元，用于从所述图像分析单元获取所述投影掩膜版的缺陷图像；用于将所述投影掩膜版的缺陷图像发送至所述图像比较单元，将所述图像比较单元获得的所述缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像发送至所述偏差率计算单元，将所述偏差率计算单元获得的偏差率发送至所述测试判断单元。
可选地，所述设计图像的格式为GDS格式的图像，所述图像比较单元包括：
图像格式转换单元，用于将所述缺陷图像转换为GDS格式的缺陷图像，以便于所述缺陷图像与所述设计图像进行比较；
缺陷融合单元，用于将所述图像格式转换单元获得的GDS格式的缺陷图像与所述设计图像融合，获得GDS格式的缺陷图像；
曝光参数存放单元，用于存放于模拟曝光处理所需的模拟曝光参数；
曝光模拟单元，用于基于所述曝光参数分别对所述GDS格式的缺陷图像和所述设计图像进行模拟曝光，获得缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像。
可选地，所述曝光参数包括：透镜的数值孔径值、sigma值。
可选地，所述曝光模拟参数与所述投影掩膜版和所述设计图像对应。
可选地，所述图像获取单元包括：
光学模块，用于提供光源；
扫描模块，用于在所述光源作用下扫描所述待测试的投影掩膜版，得到所述投影掩膜版的图像；
图象处理模块，用于将所述扫描模块的输出的图像与所述图像处理模块中的参考图像比较，获得所述投影掩膜版的缺陷图像；
图像保存单元，用于将所述图像处理模块获得的缺陷图像保存。
可选地，所述图像获取单元为缺陷扫描装置。
可选地，所述图像获取单元为KLA-Tancor公司提供的缺陷扫描装置。
可选地，还包括：设计图像存放单元，用于存放不同的投影掩膜版对应的设计图像。
可选地，所述偏差率为所述待测试的投影掩膜版的相同位置的图像的关键尺寸与所述设计的图像的相同位置的图像的关键尺寸的比值。
可选地，所述最大允许偏差率的范围为70％～130％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的投影掩膜版的测试系统，用于基于图像获取单元获得的待测试的掩膜版的缺陷图像进行分析，根据分析结果判断所述待测试的投影掩膜版的质量是否符合要求，从而实现了对投影掩膜版的质量进行测试，对所述投影掩膜版上缺陷进行评估；
进一步优化地，所述设计图像的格式为GDS格式的图像，所述图像比较单元包括：图像格式转换单元、缺陷融合单元、曝光参数存放单元和曝光模板单元，所述曝光模拟单元基于透镜数值孔径值和sigma值对所述GDS格式的缺陷图像和所述设计图像进行模拟曝光，从而获得缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像更接近真实的缺陷图像和设计图像的模拟曝光图像，提高了投影掩膜版的测试系统的测试准确度。
附图说明
图1本发明的一个实施例的投影掩膜版的测试系统结构示意图；
图2是利用本发明的投影掩膜版测试系统测试合格的投影掩膜版进行实际曝光获得的ISO CD bar曲线与模拟曝光的ISO CD bar曲线。
具体实施方式
现有的投影掩膜版的测试设备价格较高，使得所述投影掩膜版的质量测试成本高。
为了解决上述问题，发明人提出投影掩膜版的测试系统，所述投影掩膜版的测试系统能够利用图像获取单元获得投影掩膜版的缺陷图像，然后对所述缺陷图像进行分析，模拟所述投影掩膜版的缺陷曝光图像，然后将所述缺陷曝光图像与设计图像的曝光图像进行分析，判断所述投影掩膜版的质量是否符合要求。
具体地，请结合图1所示的本发明的投影掩膜版的测试系统，所述测试系统用于基于图像获取单元10获得的待测试的掩膜版的缺陷图像进行分析，根据分析结果判断所述待测试的投影掩膜版的质量是否符合要求，所述投影掩膜版测试系统包括：
图像分析单元20，用于将所述缺陷图像与所述投影掩膜版对应的设计图像进行比较，获得所述缺陷图像与所述设计图像的偏差率；
测试判断单元30，基于所述图像分析单元20输出的偏差率，与最大允许偏差率比较，所述输出偏差率未超出所述最大允许偏差率，则所述测试判断单元30判断所述投影掩膜版质量符合要求；反之，所述测试单元判断所述投影掩膜版质量不符合要求。
作为一个实施例，所述图像获取单元10包括：
光学模块，用于提供光源；
扫描模块，用于在所述光源作用下扫描所述待测试的投影掩膜版，得到所述投影掩膜版的图像；
图象处理模块，用于将所述扫描模块的输出的图像与所述图像处理模块中的参考图像比较，获得所述投影掩膜版的缺陷图像；
图像保存单元，用于将所述图像处理模块获得的缺陷图像保存。
所述图像获取单元10用于向所述投影掩膜版测试系统的图像分析单元20提供待测试的掩膜版的缺陷图像。作为一个实施例，所述图像获取单元10为缺陷扫描装置。在本发明的优选实施例中，所述图像获取单元10为KLA-Tancor公司提供的缺陷扫描装置，但是所述图像获取单元10还可以利用其他的专门的能够对投影掩膜版进行图像拍照、获得投影掩膜版的缺陷图像的装置。为了使得本发明的投影掩膜版能够对各种类型的投影掩膜版进行检测，在本发明的优选实施例中在所述投影掩膜版测试系统中设置了设计图像存放单元，所述设计存放单元用于向所述图像分析单元20提供设计图像，所述设图像与不同的投影掩膜版对应。
作为一个实施例，所述图像分析单元20包括：
图像比较单元，用于将所述缺陷图像与所述设计图像进行模拟曝光处理，获得所述投影掩膜版的缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像；
偏差率计算单元，根据所述缺陷模拟曝光图像与所述设计图像的模拟曝光图像，获得所述缺陷模拟曝光图像的相同位置的关键尺寸与所述设计图像的模拟曝光图像的相同位置的关键尺寸的比值，所述比值作为所述偏差率；
通讯单元，用于从所述图像分析单元20获取所述投影掩膜版的缺陷图像；用于将所述投影掩膜版的缺陷图像发送至所述图像比较单元，将所述图像比较单元获得的所述缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像发送至所述偏差率计算单元，将所述偏差率计算单元获得的偏差率发送至所述测试判断单元。
本实施例中，所述设计图像的格式为GDS格式的图像，为了能够将所述缺陷图像转换为与所述设计图像的格式相同的GDS格式的图像，所述图像比较单元包括：
图像格式转换单元，用于将所述缺陷图像转换为GDS格式的缺陷图像，以便于所述缺陷图像与所述设计图像进行比较；
缺陷融合单元，用于将所述图像格式转换单元获得的GDS格式的缺陷图像与所述设计图像融合，获得GDS格式的缺陷图像；
曝光参数存放单元，用于存放于模拟曝光处理所需的模拟曝光参数；
曝光模拟单元，用于基于所述曝光参数分别对所述GDS格式的缺陷图像和所述设计图像进行模拟曝光，获得缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像。
其中，所述曝光参数包括：透镜的数值孔径值(NA值)、sigma值。所述曝光模拟参数与所述投影掩膜版和所述设计图像对应。利用所述曝光参数可以模拟所述GDS格式的缺陷图像和所述设计图像在曝光后的缺陷模拟曝光图像和设计图像的模拟曝光图像。
本发明所述的偏差率为所述待测试的投影掩膜版的相同位置的图像的关键尺寸与所述设计的图像的相同位置的图像的关键尺寸的比值。所述最大允许偏差率的范围为70％～130％。本领域技术人员可以根据工艺对所述最大允许偏差率的范围进行具体的设置。作为本发明的一个优选的实施例，所述最大允许偏差率的范围为90～110％。
发明人利用经过所述投影掩膜版测试系统测试合格的投影掩膜版在晶圆上进行实际的曝光，请参考图2所示的经过本发明的投影掩膜版测试系统测试合格投影掩膜版在晶圆上曝光后ISO CD bar与本发明的投影掩膜版模拟的曝光后ISO CD bar。其中曲线A为利用本发明的投影掩膜版测试系统测试合格的投影掩膜版模拟的曝光后ISO CD bar曲线，而曲线B为未利用本发明的投影掩膜版测试系统测试合格的掩膜版在晶圆上保管后的ISO CD bar，可以看出，曲线A与曲线B较为接近，利用本发明的投影掩膜版测试系统分析的投影掩膜版的缺陷与真实的曝光后的缺陷较为一致，从而本发明的投影掩膜版测试系统的测试结果与实际利用所述投影掩膜版曝光的结果较为接近，可以用于投影掩膜版的缺陷测试、评估投影掩膜版的质量是否合格。
本发明所述的投影掩膜版测试系统可以为安装在个人计算机上的软件程序，可以存储于存储介质(例如U盘、磁盘等)，从而便于灵活的在各种计算机上运行，无需硬件设备的支持。
综上，本发明提供的投影掩膜版的测试系统，用于基于图像获取单元获得的待测试的掩膜版的缺陷图像进行分析，根据分析结果判断所述待测试的投影掩膜版的质量是否符合要求，从而实现了对投影掩膜版的质量进行测试，对所述投影掩膜版上缺陷进行评估；
进一步优化地，所述设计图像的格式为GDS格式的图像，所述图像比较单元包括：图像格式转换单元、缺陷融合单元、曝光参数存放单元和曝光模板单元，所述曝光模拟单元基于透镜数值孔径值和sigma值对所述GDS格式的缺陷图像和所述设计图像进行模拟曝光，从而获得缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像更接近真实的缺陷图像和设计图像的模拟曝光图像，提高了投影掩膜版的测试系统的测试准确度。
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 (10)
1.一种投影掩膜版测试系统，用于基于图像获取单元获得的待测试的掩膜版的缺陷图像进行分析，根据分析结果判断所述待测试的投影掩膜版的质量是否符合要求，其特征在于，所述投影掩膜版测试系统包括：
所述图像获取单元；所述图像获取单元包括图象处理模块，所述图象处理模块用于将扫描模块的输出的图像与所述图像处理模块中的参考图像比较，获得所述投影掩膜版的缺陷图像；
图像分析单元，用于将所述缺陷图像与所述投影掩膜版对应的设计图像进行比较，获得所述缺陷图像与所述设计图像的偏差率；所述设计图像的格式为GDS格式的图像；
所述图像分析单元包括：图像比较单元及偏差率计算单元；
所述图像比较单元用于将所述缺陷图像与所述设计图像进行模拟曝光处理，获得所述投影掩膜版的缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像；
所述偏差率计算单元用于根据所述缺陷模拟曝光图像与所述设计图像的模拟曝光图像，获得所述缺陷模拟曝光图像的相同位置的关键尺寸与所述设计图像的模拟曝光图像的相同位置的关键尺寸的比值，所述比值作为所述偏差率；
所述图像比较单元包括：图像格式转换单元及缺陷融合单元；
所述图像格式转换单元用于将所述缺陷图像转换为GDS格式的缺陷图像，以便于所述缺陷图像与所述设计图像进行比较；
所述缺陷融合单元用于将所述图像格式转换单元获得的GDS格式的缺陷图像与所述设计图像融合，获得融合后的GDS格式的缺陷图像；
所述投影掩膜版测试系统还包括：
测试判断单元，基于所述图像分析单元输出的偏差率，与最大允许偏差率比较，所述输出偏差率未超出所述最大允许偏差率，则所述测试判断单元判断所述投影掩膜版质量符合要求；反之，所述测试单元判断所述投影掩膜版质量不符合要求。
2.如权利要求1所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述图像分析单元还包括：
通讯单元，用于从所述图像分析单元获取所述投影掩膜版的缺陷图像；用于将所述投影掩膜版的缺陷图像发送至所述图像比较单元，将所述图像比较单元获得的所述缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像发送至所述偏差率计算单元，将所述偏差率计算单元获得的偏差率发送至所述测试判断单元。
3.如权利要求1所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述图像比较单元还包括：
曝光参数存放单元，用于存放于模拟曝光处理所需的模拟曝光参数；
曝光模拟单元，用于基于所述曝光参数分别对所述GDS格式的缺陷图像和所述设计图像进行模拟曝光，获得缺陷模拟曝光图像和所述设计图像的模拟曝光图像。
4.如权利要求3所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述曝光参数包括：透镜的数值孔径值、sigma值。
5.如权利要求3所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述曝光模拟参数与所述投影掩膜版和所述设计图像对应。
6.如权利要求1所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述图像获取单元还包括:
光学模块，用于提供光源；
扫描模块，用于在所述光源作用下扫描所述待测试的投影掩膜版，得到所述投影掩膜版的图像；
图像保存单元，用于将所述图像处理模块获得的缺陷图像保存。
7.如权利要求6所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述图像获取单元为缺陷扫描装置。
8.如权利要求7所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述图像获取单元为KLA-Tancor公司提供的缺陷扫描装置。
9.如权利要求1所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，还包括：设计图像存放单元，用于存放不同的投影掩膜版对应的设计图像。
10.如权利要求1所述的投影掩膜版测试系统，其特征在于，所述最大允许偏差率的范围为70％～130％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SEMICONDUCTOR MANUFACTURING (BEIJING) INTERNATIONA Effective date: 20121102 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121102 Address after: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Applicant after: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Applicant after: Semiconductor Manufacturing International (Beijing) Corporation Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Applicant before: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |