CN105588844A - 芯片对数据库的接触窗检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片对数据库的接触窗检测方法，包括取得晶片中数个接触窗的实际影像，并对所述实际影像的位置进行译码，以得到图形文件。将图形文件与芯片的设计数据库(design？database)对准。然后，对所述实际影像进行影像萃取，以得到接触窗的影像轮廓，随后测量接触窗的所述影像轮廓与上述设计数据库中的对应接触窗在关键尺寸上的差异，以得到晶片的接触窗检测结果。

Description

芯片对数据库的接触窗检测方法

技术领域

本发明是有关于一种芯片检测方法，且特别是有关于一种芯片对数据库(dietodatabase，D2DB)的接触窗(Contact)检测方法。

背景技术

随着IC工艺的线宽持续缩小，工艺的关键尺寸(CD)的控制与监测也更加重要。以纳米世代半导体技术来看，要精确检测出芯片表面结构的缺陷也更加不易。

以接触窗的检测为例，目前常见的方式有两种。一种检测方式是通过不同条件的曝光能量与焦距的矩阵(又称focus-energymatrix，FEM)，来检查光刻刻蚀后的接触窗，以定义出FEM窗(window)。另一种检测方式是使用电子束检测工具(E-beaminspectiontool)来检测接触窗。

然而，因为FEM窗不会特别标示开口过小(small)的接触窗，所以这种导因于开口过小的断线不会被测出，而影响组件内联机的可靠度。而且因为整个芯片的接触窗大小都不同，也增加了检测的难度。

至于电子束检测方式只会标出隐蔽(blind)缺陷，且会受到下层结构(如金属导线)的影响，而错判结果。另外，E-Beam检测需要将整个芯片的影像都取得后才能一一进行检查，所以单片芯片检测时间往往长达数个月。因此，这种检测方式也不够实时。

发明内容

本发明提供一种芯片对数据库(dietodatabase，D2DB)的接触窗(contact)检测方法，能实时取得精确的接触窗检测结果也可在脱机(off-line)时取得精确的接触窗检测结果。

本发明的芯片对数据库的接触窗检测方法，包括取得晶片中多个接触窗的实际影像，并对其位置进行译码，以得到译码后的一图形文件。然后，将图形文件与芯片的设计数据库(designdatabase)对准，并对上述实际影像进行影像萃取，以得到接触窗的影像轮廓，随后测量接触窗的所述影像轮廓与设计数据库(designdatabase)中的对应接触窗在关键尺寸上的差异。

在本发明的一实施例中，上述接触窗更包括芯片中的介层窗或多晶硅接触窗插塞。

在本发明的一实施例中，上述差异包括接触窗在半径、大小以及圆面积其中至少一种数值的差异。

在本发明的一实施例中，上述方法还可包括根据差异，来判定接触窗的缺陷种类，如开口过小(small)、桥接(bridge)或隐蔽(blind)缺陷。

在本发明的一实施例中，上述方法在取得所述实际影像之前还可选择所述晶片中欲检查的接触窗所在的检查区域，再重新设定所述检查区域的坐标，以使各区域重叠的部份降至最少。

在本发明的一实施例中，选择上述检查区域的方法包括设定在所述设计数据库中的关键尺寸(CD)在一预定值以下的区域为检查区域。

在本发明的一实施例中，选择上述检查区域的方法包括根据设计法则(designrule)将接触窗的尺寸超过或低于一预定数值的区域设定为检查区域。

在本发明的一实施例中，选择上述检查区域的方法包括根据先前进行的晶片从缺陷检测结果选定检查区域。

在本发明的一实施例中，取得上述实际影像的方法包括利用电子束检测(EBIinspection)或者扫描式电子显微镜(ebeamSEMreviewtool，EBR)。

在本发明的各个实施例中，用来执行上述电子束检测的仪器包括电子束检测工具(E-beaminspectiontool)、搭配波长150nm～800nm光源的亮场检测(brightfieldinspection)设备、搭配激光光源的暗场检测(laserlightsourcewithdarkfieldinspection)设备、或扫描式电子显微镜(scanningelectronmicroscopereviewtool)。

在本发明的一实施例中，取得所述实际影像的方法还可进而包括对实际影像中的定义图形元文件(metafile)进行译码并标示所述芯片位置(die)及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置，或依照KLAKlarf档案与影像链接的方式，以便将实际影像转入芯片数据库。

在本发明的一实施例中，取得所述实际影像的方法进而包括译码实际影像的文件名并标示出所述芯片位置及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置，以便将实际影像转入芯片数据库。

在本发明的一实施例中，取得所述实际影像的方法包括根据已知所在芯片位置(die)及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置，仅作拍摄动作，进而将上述已知芯片位置及相对影像转入芯片数据库。

在本发明的一实施例中，上述设计数据库包括原始设计数据库的GDSII文件、仿真的后光学邻近效应校正(post-OPC)的GDSII文件、或由仿真器(simulatedtool)所转换得到设计数据库。

在本发明的一实施例中，取得接触窗的实际影像的方法包括取得整个晶片中的所有芯片内(dieorchip)在选择区内获取多个接触窗的实际影像或是部份芯片(Dieorchip)在选择区内获取多个接触窗的实际影像。

在本发明的一实施例中，在取得所述接触窗的实际影像之前，为了使检测设备能对晶片在每个芯片(die)都准确对位，可先做芯片对位(dieregister，i.ealignwithsomepositionineachdie)，即在每个芯片对准同样位置(如原点)；以及在不同芯片上置入相同易认位置(easytoidentifyposition)或芯片原点(virtualdiecorner)在欲拍摄位置上或欲拍照检测的坐标档案(Klarffile)上增进其对准效果。

基于上述，本发明通过把整个芯片中的接触窗的实际影像显示于设计数据库上，所以能实时或脱机取得精确的接触窗缺陷信息，如开口过小(small)、桥接(bridge)或隐蔽(blind)缺陷。而且，本发明利用影像萃取的方式进行实际影像与设计数据库的比较，更能得到精确的结果。另外，本发明如根据实体坐标直接比较实际影像与设计数据库，则可更为快速地得到缺陷信息。本发明是以接触窗的芯片对数据库方法来决定黄光曝光能量与焦距的矩阵(FEM)的工艺最佳条件与范围，但此方法并不局限在接触窗的工艺条件范围上，此方法可应用在各种不同的线宽或线距黄光刻蚀的工艺的曝光能量与焦距的矩阵最佳条件与范围或是工艺范围验证确认(Processwindowqualification，PWQ)。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种芯片对数据库的接触窗检测流程图。

图2是依照目前KLA检测的所得到的接触窗范围(contactwindow)的示意图。

图3是依照本发明的实施例检测得到的接触窗范围的示意图。

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的一种芯片对数据库的接触窗检测流程图。

在图1中，先进行步骤100，取得晶片中接触窗的实际影像(rawimages)，其方法例如利用电子束检测或是从扫描式电子显微镜拍照取得。在本实施例中虽然都以「接触窗(Contact)」为例说明，但本发明并不限于此；举凡半导体工艺中需要制作的内联机部位，均可应用本发明的方法，譬如芯片中的介层窗(Via)或多晶硅接触窗捅塞(polyplug)等圆孔或圆形的影像检测或是各种不同的线宽或线距黄光刻蚀的工艺的曝光能量与焦距的矩阵最佳条件与范围(FEM)晶片或工艺范围验证确认(Processwindowqualification，PWQ)。在一实施例中，用来执行上述电子束检测的仪器例如电子束检测工具(E-beaminspectiontool)、搭配波长150nm～800nm光源的亮场检测(brightfieldinspection)设备、搭配激光光源的暗场检测(laserlightsourcewithdarkfieldinspection)设备、或扫描式电子显微镜(scanningelectronmicroscopereviewtool)等。上述方式取得的实际影像在输出时，可进而对实际影像中的定义图形元文件(metafile)进行译码，并标示所在芯片位置(die)及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置，以便将实际影像转入芯片数据库。另外，取得实际影像的方法也可进而译码实际影像的文件名，并标示所述芯片位置及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置或依照KLAKlarf档案与影像链接的方式，以便将实际影像转入芯片数据库。此外，取得实际影像的方法还可根据已知所在芯片位置(die)及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置，如检测坐标(Klarffile)仅作拍摄动作，进而将已知芯片位置及相对影像转入芯片数据库。

另外，在步骤100之前，可先选择晶片中欲检查的接触窗所在的多个检查区域(步骤102)。选择检查区域的步骤102能将整个检测流程的时间大幅缩短。在本实施例中减少受测的检查区域的方式有很多种，例如根据风险分析(riskanalysis)、图案密度(patterndensity)、设计法则(designrule)、最小关键尺寸(minimumCD)、图案均匀度(patternuniformity)、或经KLA亮场或暗场光学仪器检测得到的结果，来挑选要进行以下各个步骤的区域。如果需要的话，仍可选择整个芯片的全部接触窗执行以下各个步骤。

详细地说，本实施例选择检查区域的方法有以下几种。第一种是设定在设计数据库(designdatabase)中的关键尺寸(CD)在一预定值以下的区域为检查区域。所述设计数据库例如原始设计数据库的图形数据系统(graphicdatasystem，GDSII)文件、仿真的后光学邻近效应校正(post-OPC)的GDSII文件、或由仿真器(simulatedtool)所转换得到设计数据库等。所谓的「GDSII」为设计数据库的格式的一种，其文件格式并不仅限于GDSII，可为任何可转出设计档的格式，如Oasis或者其他数据库格式(databaseformat)。第二种选择是根据设计法则(designrule)将超过一预定数值或低于一预定数值的区域设定为检查区域，譬如黄光规则检查(lithographicrulechecking，LRC)与设计规则检查(designrulechecking，DRC)、风险注意区(carearea)等可直接转移，作为选择检查区域的依据。第三种选择方法是根据先前进行的晶片缺陷检测结果选定检查区域，其中所述晶片缺陷检测例如是经KLA仪器检测得到的结果，其档案形式称为KLARF(即KLAresultfile)，且KLARF输出可能来自多种不同光源和分辨率的扫描、光学扫描、或单一条件的单次扫描。以上各种选择方法可单独使用或者合并两种以上运用。此外，本实施例的方法仍包括取得整个晶片中的所有芯片(Dieorchip)内在选择区内获取多个接触窗的实际影像；或是部份芯片(Dieorchip)在选择区内获取多个接触窗的实际影像。

上述风险注意区域(carearea)的选择，譬如通过风险分析输入(如LRC、DRC等结果)选定检查区域。另外也可通过风险图案规定(riskpatternspecified)的图案搜寻或相似性(similarity)选定检查区域。此外，还可通过风险注意区缩减或自KLABF或DF选定检查区域。

此外，在步骤102之后可直接进行步骤100；或者重新设定上述检查区域的坐标，以使各区域重叠的部分降至最少(步骤104)。举例来说，如果步骤102时是根据先前进行的晶片缺陷检测结果(如KLA检测)选定检查区域，则有可能得到有部分是彼此重叠的区域。如果晶片中的同一部位遭受多次电子束照射的检测，有可能会破坏线路结构，所以为了避免检查区域彼此重叠，可通过此规则，经运算优化将彼此重叠的检查区域根据其坐标排除重叠的部分，而将检查区域重新设定不重叠的检查区域。

另外，在进行步骤100之前，为了使检测设备在一晶片的每个芯片(die)都能准确对位，还可先进行步骤106：芯片对位(dieregister，i.ealignwithsomepositionineachdie)，即在每个芯片对准同样位置(如原点)；抑或进行步骤108：在不同芯片上置入相同记号(如易认位置(easytoidentifyposition))或芯片原点(virtualdiecorner)在欲拍摄位置上或欲拍照检测的坐标档案(Klarffile)上，以增进其对准效果。

在步骤100之后，进行步骤110，对实际影像的位置进行译码，以得到译码后的图形文件。这个步骤可与上一步骤100一样自用来取得实际影像的电子束检测的仪器中输出。也就是说，通过将LRC或Carearea、riskarea利用电子束检测并拍摄完毕(步骤100)之后，即进行上述译码。

接着，进行步骤120，将图形文件与芯片的设计数据库对准；亦即，把相对于检测机台检测位置转换为设计数据库(designbase)GDS坐标的图形文件，对到相对应的设计布局(designlayout)上(比例譬如1∶1)。

然后，进行步骤130，对实际影像进行影像萃取(imageextraction)，以得到接触窗的影像轮廓。上述影像萃取能萃取出二维(2D)影像的轮廓(contour)。至于影像萃取的方法例如边缘轮廓萃取(Edgecontourextraction)、自仿射绘图系统(Self-Affinemappingsystem)、自仿射蛇行模式(Self-Affinesnakemodel)、有源轮廓模式(Activecontourmodel)、最大期望(expectation-maximisation)算法、主成分分析(Principalcomponentanalysis)、层集(levelsets)算法或蒙地卡罗法(MonteCarlotechniques)。而且上述影像萃取可以是在线(on-line)萃取，可通过快速演算而达到实时处理的功效，并且能标示出坐标。而且，这个步骤不只针对单张实际影像，而是将所有拍摄到的实际影像都进行影像萃取。

之后，进行步骤140，测量接触窗的影像轮廓与设计数据库中的对应接触窗在关键尺寸(CD)上的差异，以得到接触窗缺陷检测的结果，其中依照所选的区域，可每单位做一次测量，且所述单位可选从0.0001μm～0.5μm测一次。上述差异例如是接触窗在半径、大小(size)以及圆面积中至少一种数值上的差异。而且，在将差异输出后，可通过设定临界条件(thresholdcondition)再将缺陷依所述差异的程度分类，若差异数值比标准目标大很多则易形成桥接(bridge)、若差异数值比标准目标小很多(如开口过小)则形成断路(open)。最后输出分类严重性及其最终缺陷解析结果。此些缺陷均可依芯片数据库坐标系找出相对应位置。由于能将影像轮廓显示于设计数据库的图形上，所以能实时且精确地比对出影像轮廓与设计数据库的差异，而直接判定接触窗的缺陷种类并将其差别大小及严重性分类。此外，本实施例还可通过晶片内位于不同芯片(chip)的检测结果得到重复的系统缺陷(systematicdefect)或热点(hotspot)。

同时请注意，上述步骤中应排除使用一种避免实际影像界面导致误差的算法。

以下列举实验结果来验证上述实施例的效果，但不用以限制本发明的范围。

首先，对整个晶片利用目前KLA检测法进行接触窗检测，并将检测所得到的接触窗范围(contactwindow)连同显影后关键尺寸窗(DCDwindow)显示于图2。

从图2可知，KLA检测结果大部分的缺陷(如图2中的点区域或斜线区域)是在DCD窗以外的部分。

然而，当使用本发明的方法对相同晶片进行接触窗检测，可通过CDUMap观测晶片中每个芯片内的所有接触窗；换言之，在单一芯片中能检测高达数千个的接触窗。图3显示DCDwindow以及按照本发明的实施例所得到的接触窗范围(contactwindow)，结果显现在DCD窗内有大部分的区域有开口过小(如图3中的点区域)或隐蔽(如图3中的斜线区域)缺陷，而且还能发现桥接(如图3中的十字区域)缺陷，因此与图2相比，依照本发明的检测方法能更精确测量出接触窗范围。

综上所述，本发明因为能直接把接触窗的E-beam影像放在设计数据库上，并有坐标进行对准，因此能实时或者脱机对芯片甚至整个晶片中的所有接触窗取得其精确的缺陷信息，并迅速与数据库作比较。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视随附的权利要求范围所界定的为准。

Claims (20)

1.一种芯片对数据库的接触窗检测方法，包括：

取得一晶片中多个接触窗的实际影像；

对所述接触窗的所述实际影像的位置进行译码，以得到译码后的一图形文件；

将所述图形文件与所述芯片的设计数据库(designdatabase)对准；

对所述实际影像进行影像萃取，以得到所述接触窗的多个影像轮廓；以及

测量所述接触窗的所述影像轮廓与所述设计数据库中的多个对应接触窗在关键尺寸(CD)上的差异。

2.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中所述接触窗更包括所述芯片中的介层窗或多晶硅接触窗插塞。

3.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中所述差异包括所述接触窗在半径、大小以及圆面积其中至少一种数值的差异。

4.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，更包括根据所述差异，判定所述接触窗的缺陷种类。

5.根据权利要求4所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中所述缺陷种类包括开口过小(small)、桥接(bridge)或隐蔽(blind)缺陷。

6.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中在取得所述实际影像之前更包括：

选择所述晶片中欲检查的所述接触窗所在的多个检查区域；以及

重新设定所述检查区域的坐标，以使各区域重叠的部分降至最少。

7.根据权利要求6所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中选择所述检查区域的方法包括设定在所述设计数据库中的所述关键尺寸在一预定值以下的区域为所述检查区域。

8.根据权利要求6所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中选择所述检查区域的方法包括根据设计法则(designrule)将所述接触窗的尺寸超过或低于一预定数值的区域，设定为所述检查区域。

9.根据权利要求6所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中选择所述检查区域的方法包括根据先前进行的一晶片缺陷检测结果选定所述检查区域。

10.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述实际影像的方法包括利用电子束检测或者扫描式电子显微镜。

11.根据权利要求10所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中执行所述电子束检测的仪器包括电子束检测工具(E-beaminspectiontool)、搭配波长150nm～800nm光源的亮场检测(brightfieldinspection)设备、或搭配激光光源的暗场检测(laserlightsourcewithdarkfieldinspection)设备或扫描式电子显微镜(scanningelectronmicroscopereviewtool)。

12.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述实际影像的方法更包括：对所述实际影像中的定义图形元文件(metafile)进行译码并标示出所述芯片位置及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置。

13.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述实际影像的方法更包括：依照KLAKlarf档案与影像链接的方式，以便将实际影像转入芯片数据库。

14.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述实际影像的方法更包括：对所述实际影像的文件名进行译码并标示出所述芯片位置及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置。

15.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述实际影像的方法包括：

对已知芯片位置(die)及相对扫描芯片原点(diecorner)的缺陷坐标位置作拍摄动作；以及

将所述已知芯片位置及相对影像转入芯片数据库。

16.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中所述设计数据库包括原始设计数据库的GDSII文件、仿真的后光学邻近效应校正(post-OPC)的GDSII文件、或由仿真器(simulatedtool)所转换得到设计数据库。

17.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述接触窗的所述实际影像的方法包括：取得整个晶片中的所有芯片内在选择区内获取多个所述接触窗的实际影像。

18.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中取得所述接触窗的所述实际影像的方法包括：取得整个晶片中的部分芯片在选择区内获取多个所述接触窗的实际影像。

19.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中在取得所述接触窗的所述实际影像之前，更包括进行芯片对位(dieregister)，以增进其对准效果。

20.根据权利要求1所述的芯片对数据库的接触窗检测方法，其中在取得所述接触窗的所述实际影像之前，更包括：

在不同的所述芯片上置入相同记号的位置(identifyposition)在欲拍摄位置上或欲拍照检测的坐标档案上增进其对准效果；以及

在不同的所述芯片上置入芯片原点(virtualdiecorner)在欲拍摄位置上或欲拍照检测的坐标档案上增进其对准效果。