CN106165078A - Δ裸片及δ数据库检验 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示用于检验光学光刻光罩的方法及设备。使用检验工具来获得光罩上的一组相同裸片中的每一裸片的每一片块区的多个片块区图像。确定每一片块区图像的积分强度值。基于每一片块区图像的图案稀疏性度量及其与其它片块区图像的图案稀疏性度量的相对值来对此片块区图像的所述积分强度值应用增益。确定若干对所述裸片的每一片块的所述积分强度值之间的差以形成所述光罩的差强度图，每一对所述裸片包含测试裸片及参考裸片。所述差强度图与取决于所述光罩的特征边缘的特征特性变化相关。

Description

Δ裸片及Δ数据库检验
相关申请案交叉参考
本申请案依据35U.S.C.§119主张卡尔E.赫斯(Carl E.Hess)等人于2014年3月25日提出申请的标题为“Δ裸片增强(Delta Die Enhancements)”的第61/969,984号先前美国临时申请案及卡尔E.赫斯等人于2014年3月25日提出申请的标题为“Δ数据库临界尺寸均匀性图(Delta Database Critical Dimension Uniform Map)”的第61/969,990号美国临时申请案的优先权，所述申请案出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。
技术领域
本发明一般来说涉及半导体检验(例如光罩检验)的领域。更特定来说，本发明涉及一种用以监测临界尺寸均匀性及类似物的方法。
背景技术
一般来说，半导体制造行业涉及用于使用以层形式布设并图案化到例如硅的衬底上的半导体材料来制作积分电路的高度复杂技术。集成电路通常由多个光罩制作。最初，电路设计者将描述特定集成电路(IC)设计的电路图案数据或设计数据库提供到光罩生产系统或光罩写入器。电路图案数据通常呈经制作IC装置的物理层的代表性布局的形式。代表性布局包含IC装置的每一物理层的代表性层(例如，栅极氧化物、多晶硅、金属化物等)，其中每一代表性层由界定特定IC装置的层的图案化的多个多边形构成。光罩写入器使用电路图案数据来写入(例如，通常，使用电子束写入器或激光扫描仪来曝光光罩图案)稍后将用于制作特定IC设计的多个光罩。
每一光罩或光掩模通常是至少含有透明区域及不透明区域且有时含有半透明区域及相移区域(其共同界定例如集成电路的电子装置中的共面特征的图案)的光学元件。光罩用于在光学光刻期间界定半导体晶片的规定区域以进行蚀刻、离子植入或其它制作工艺。
光罩检验系统可检验光罩以发现可能已在光罩的生产期间或在将此类光罩用于光学光刻中之后发生的缺陷。由于大规模电路集成及半导体装置的大小日益减小，因此经制作装置已变得对缺陷日益敏感。也就是说，导致装置中的故障的缺陷正变得越来越小。因此，存在对用于监测光罩的特性的经改进检验技术的持续需要。
发明内容
下文呈现本发明的简化发明内容以便提供对本发明的特定实施例的基本理解。本发明内容并非对本发明的广泛概述，且其并不识别本发明的关键/紧要元素或描写本发明的范围。其唯一目的是以经简化形式呈现本文中所揭示的一些概念作为稍后呈现的较详细描述的前序。
在一个实施例中，揭示用于检验光学光刻光罩的方法及设备。使用检验工具来获得光罩上的一组相同裸片中的每一裸片的每一片块区的多个片块区图像。确定每一片块区图像的积分强度值。基于每一片块区图像的图案稀疏性度量及其与其它片块区图像的图案稀疏性度量的相对值来对此片块区图像的所述积分强度值应用增益。确定若干对所述裸片的每一片块的所述积分强度值之间的差以形成所述光罩的差强度图，每一对所述裸片包含测试裸片及参考裸片。所述差强度图与取决于所述光罩的特征边缘的特征特性变化相关。
在特定实施方案中，将每一裸片的片块区图像与所述裸片中的相同一者的所述片块区图像对准。在另一实例中，每一片块区图像的所述积分强度值是所述片块区图像的多个子区的平均强度值。在另一实施例中，每一裸片的每一片块区图像的所述稀疏性度量是所述裸片的所述其它片块区图像的边缘像素的平均数目与此片块区图像的边缘像素的局部数目的比率。在又一方面中，边缘像素的所述平均数目及所述局部数目受限于每一特征边缘的像素的预定义宽度。
在特定实施方案中，所述特征特性变化是临界尺寸(CD)变化。在又一方面中，所述方法包含使用所述光罩的每一片块区的校准因子来将所述差强度图转换为差CD图。在又一方面中，从具有每一片块区的用于制作所述光罩的已知CD值的设计数据库确定每一片块区的所述校准因子。在再一方面中，通过以下操作确定每一片块区的所述校准因子：(i)基于所述设计数据库的对应于所述光罩的每一片块区的一或多个图案而再现此片块区的图像；(ii)针对每一片块区的每一所再现图像，确定预期积分强度值；(iii)(a)将对应于每一片块区的每一或多个图案偏置预定义CD改变且将所述一或多个经偏置图案(biasedpattern)再现到此片块区的经偏置图像中，或(b)将每一片块区的所述所再现图像的一或多个图案偏置所述预定义CD改变以形成此片块区的经偏置图像；(iv)针对每一片块区的每一经偏置图像，确定预期积分强度值；(v)针对每一片块区，确定所述所再现图像的积分强度值与所述经偏置图像的积分强度值之间的积分强度差；及(vi)针对每一片块，通过将所述积分强度差除以所述预定义CD改变而确定所述校准因子。在又一方面中，在于一或多个光学光刻工艺中使用所述光罩之后针对每一片块区存储所述校准因子以监测CD均匀性。
在另一实施例中，所述方法包含：针对每一片块区图像，在确定所述积分强度值之前将所述片块区图像的定位于距任何特征边缘预定义距离处的任何平坦场区的强度值改变为预定义恒定值。在又一方面中，选择所述预定义距离使得特征边缘不影响来自邻近平坦场区的经测量强度值。在另一实施例中，应用到每一片块区图像的所述积分强度值的所述增益受限于预定义量。
在替代实施例中，本发明涉及一种用于检验光学光刻光罩的检验系统，且所述系统包含经配置以执行上文所描述的操作中的一或多者的至少一个存储器及至少一个处理器。在其它实施例中，本发明涉及上面存储有用于执行上文所描述操作中的至少一些操作的指令的计算机可读媒体。
下文参考各图来进一步描述本发明的这些及其它方面。
附图说明
图1是具有多个裸片的实例性光罩的图解性俯视图。
图2是图解说明根据本发明的一个实施例的用于产生Δ强度图的程序的流程图。
图3A是根据本发明的第一实施方案的光罩部分的多个经扫描条区的图解性表示。
图3B是根据特定实施方案的对应于被划分成若干片块的光罩条区的强度数据集的图解性说明。
图3C图解说明根据本发明的第二实施方案的光罩的多个经扫描条区。
图3D是根据实例性实施方案的对应于光罩的条区的片块的多个局部区的多个强度数据集的图解性说明。
图4是图解说明根据本发明的第二实施方案的用于条区管理的程序的流程图。
图5图解说明根据本发明的一个实例性实施方案的具有裸片阵列的光罩，针对所述裸片阵列在设置程序期间界定了范围、偏移及阵列大小。
图6A是具有由明亮背景区环绕的黑暗结构的片块区的图解。
图6B是具有由明亮背景区环绕的黑暗结构的片块区的图解，所述明亮背景区在其边界处具有比图6A的片块更渐变的强度改变。
图7是图解说明根据本发明的特定实施方案的用于产生临界尺寸图的程序的流程图。
图8是其中可实施本发明的技术的实例性检验系统的图解性表示。
图9A是根据特定实施例的用于将掩模图案从光掩模转印到晶片上的光刻系统的简化示意性表示。
图9B提供根据特定实施例的光掩模检验设备的示意性表示。
具体实施方式
在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。本发明可在不具有这些特定细节中的一些或所有细节的情况下实践。在其它实例中，未详细描述众所周知的过程操作以免不必要地使本发明模糊。尽管将连同特定实施例一起来描述本发明，但将理解，并不打算将本发明限于所述实施例。
本发明的特定实施例提供用于检验光罩以检测光罩特征的缺陷或(更特定来说)特性(例如临界尺寸(CD))变化的技术及系统。虽然相对于光罩描述了以下实例性实施例，但可使用此类技术或系统来监测任何适合类型的样本(例如，晶片)。另外，除了CD变化以外，还可将以下实例性实施例应用于对其它样本特性的监测，所述其它样本特性是例如高度均匀性、侧壁角度均匀性、表面粗糙度均匀性、薄膜透射性均匀性、石英透射性均匀性等。
术语“光罩”通常包含上面形成有不透明材料层的透明衬底，例如玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英或熔融硅石。不透明(或基本上不透明)材料可包含完全地或部分地遮挡光学光刻光(例如，深UV)的任何适合材料。实例性材料包含铬、硅化钼(MoSi)、硅化钽、硅化钨、玻璃上不透明MoSi(OMOG)等。还可在不透明层与透明衬底之间添加多晶硅膜以改进粘合。可在不透明材料上方形成例如氧化钼(MoO2)、氧化钨(WO2)、氧化钛(TiO2)或氧化铬(CrO2)的低反射膜。
术语光罩是指不同类型的光罩，包含但不限于明场光罩、暗场光罩、二元光罩、相移掩模(PSM)、交替PSM、衰减型或半色调PSM、三元衰减型PSM及无铬相位光刻PSM。明场光罩具有透明的场区或背景区，且暗场光罩具有不透明的场区或背景区。二元光罩为具有透明或不透明的经图案化区的光罩。举例来说，可使用由具有图案的透明熔融硅石坯料制成的光掩模，所述图案由铬金属吸附膜界定。二元光罩不同于相移掩模(PSM)，一种类型的相移掩模可包含仅部分地透射光的膜，且这些光罩可共同称为半色调或嵌入式相移掩模(EPSM)。如果在光罩的交替透明空间上放置相移材料，那么所述光罩称为交替PSM、ALT PSM或列文森(Levenson)PSM。施加到任意布局图案的一种类型的相移材料称为衰减型或半色调PSM，其可通过用部分透射或“半色调”膜替换不透明材料而制作。三元衰减型PSM为还包含完全不透明特征的衰减型PSM。
一般来说，将不透明、吸收、部分不透明、相移材料形成到经设计且经形成具有临界尺寸(CD)宽度的图案结构中，此还产生所述结构之间的还具有CD的透明空间。特定CD值通常可对如何在光学光刻工艺中将特定光罩特征转印到晶片产生影响，且此CD经挑选以优化此转印工艺。换一种方式说，如果特定光罩特征的CD值在规定CD范围内，那么此CD值将产生允许所得集成电路如电路设计者所打算般恰当操作的对应晶片特征的制作。特征通常经形成具有还产生运算电路以便节省集成芯片面积的最小尺寸。
新制作的光罩可包含CD(或其它膜或图案特性)缺陷问题。举例来说，光罩可具有缺陷CD区域，例如掩模写入器条区误差。光罩还可随着时间以若干种不同方式变得损坏。在第一降级实例中，光学光刻曝光工艺可导致光罩的不透明材料的物理降级。例如，用于光罩上的高功率光束(例如在193nm下的高功率深紫外(UV)光束)可在物理上导致对光罩上的不透明材料的损坏。损坏还可由例如248nm UV光束的其它波长导致。实际上，UV光束可在物理上导致光罩上的不透明图案坍落且导致所述特征变平。因此，不透明特征与原始CD宽度相比可具有显著较大CD宽度，而此类不透明特征之间的间隔与原始CD宽度相比可具有小得多的CD宽度。其它类型的CD降级可因光罩特征(MoSi)之间的化学反应及曝光光、清洗工艺、污染等而导致。这些物理效应还可随着时间负面地影响光罩的临界尺寸(CD)。
由于此降级，因此特征CD值可能已显著地改变以至于影响跨越光罩的CD均匀性且负面地影响晶片合格率。例如，掩模的部分中的掩模特征宽度可显著大于原始线宽度CD。例如，可存在CD非均匀性的径向图案，其中光罩的中心具有不同于光罩的边缘的CD。
可产生光罩的临界尺寸均匀性(CDU)图以便促进对此光罩中的CD的监测。这些CDU图可对半导体芯片制造者理解将从光罩的使用产生的工艺窗口是重要的。CDU图可允许芯片制造者确定是否使用光罩，是否应用对光刻工艺中的误差的补偿或是否改进光罩的制作以便形成经改进下一光罩。此类CDU图对在整个作用区中具有重复图案的存储器掩模来说是相对直截了当的，但对主要具有非重复图案的逻辑掩模来说要具挑战性得多。
可使用各种技术来产生CDU图。在裸片到裸片检验方法中，可将两个或两个以上裸片的对应区之间的平均强度值进行比较以获得Δ强度值。接着，跨越光罩的Δ裸片值可有效地形成Δ强度图，接着可将所述Δ强度图校准为全CDU图。虽然以下检验技术描述为基于强度类型信号，但可在本发明的替代实施例中使用其它类型的信号。
图1是具有多个裸片的实例性光罩100的图解性俯视图。如所展示，光罩包含按行及列标识的裸片的6×4阵列。例如，第一顶部行中的裸片102a到102f从最左列到最右列分别被标识为(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)及(1,6)。类似地，最后一行的裸片针对每一特定行及列具有标识(4,1)、(4,2)、(4,3)、(4,4)、(4,5)及(4,6)。
虽然所述裸片含有与重复存储器图案相对的逻辑图案，但所述裸片经设计为彼此相同。因此，预期特定裸片的每一裸片部分(称为“片块”)与来自其它裸片中的每一者的至少一个其它片块相同。来自经设计为相同的不同裸片的不同片块在本文中称为“裸片等效”。例如，裸片102b的片块104b具有其它裸片(例如，102a、102c、102d、102e及102f)中的裸片等效片块(例如，104a、104c、104d、104e及104f)。
在检验期间，可使用光学检验工具来获得光罩的片块的多个片块图像。在图像获取期间，针对每一裸片获得多个片块图像。例如，针对裸片102a的片块102a及102g获得图像片块。在一种实例性裸片到裸片检验方法中，获得或界定图像片块以便产生裸片之间的裸片等效片块，且处理裸片等效片块以检测CD缺陷或CD变化。
在特定实施例中，将每一测试片块的积分强度值与参考片块(即，对应裸片等效片块)的平均强度进行比较以获得可与跨越光罩的CD变化相关的Δ强度(ΔI)图。可通过对片块的像素的强度值求平均值而获得每一片块的积分强度值。如果裸片等效片块的光罩图案相同且在CD(或任何其它图案特性)上不变化，那么预期来自裸片等效片块的光相同。如果特定片块的强度不同于其它裸片等效参考片块，那么可推断出所述特定片块的图案与裸片等效参考片块相比具有CD变化。举例来说，透射强度的增加推断出不透明光罩图案的CD已减小且透明光罩区的CD已增加。
裸片到裸片检验方法对相对密集图案来说良好地起作用。然而，稀疏图案区域可负面地影响用于监测与特征边缘有关的特征特性(例如CD均匀性)的裸片到裸片方法的敏感性。如与具有较高数目个边缘的图案密集片块相比，稀疏片块具有相对低数目个贡献于此片块的信号的特征边缘或像素。因此，稀疏片块将往往具有比较密集片块低的对应于边缘的信号。低密度片块的低强度信号可与CD改变(例如，从标称CD)、甚至大CD改变相关联，且此低强度信号可接近噪声信号电平，使得不针对此CD改变产生ΔI值。因此，可难以检测稀疏光罩区域中的边缘相关的特征变化。
本发明的特定实施例提供用以基于片块的图案稀疏性的水平而使来自此类片块的经测量强度信号偏置的技术。本文中还描述用于减少噪声的额外技术。图2是图解说明根据本发明的一个实施例的用于产生Δ强度图的程序200的流程图。可对新制作的光罩执行以下检验过程200以便检测制作缺陷区，或对已在光学光刻工艺中使用一或多次的光罩执行以下检验过程200以便监测特征改变及/或检测降级。
在操作202中可从光罩的一组裸片中的每一裸片的片块区获得图像。换一种方式说，当入射光学光束跨越光罩的每一裸片的每一片块扫描时，检验工具可操作以检测并收集所反射光或所透射光或者所反射光及所透射光两者。入射光学光束可跨越各自包括多个片块的光罩条区扫描。响应于此入射光束而从每一片块的多个点或子区收集光。
检验工具可通常可操作以将此所检测光转换成对应于强度值的所检测信号。所检测信号可采取具有对应于光罩的不同位置处的不同强度值的振幅值的电磁波形的形式。所检测信号还可采取强度值及相关联光罩点坐标的简单列表的形式。所检测信号还可采取具有对应于光罩上的不同位置或扫描点的不同强度值的图像的形式。在扫描光罩的所有位置或检测光之后可产生光罩图像，或在扫描每一光罩部分时可产生光罩图像的部分。
图3A是根据本发明的实施例的光罩部分300的多个经扫描/经成像“条区”(例如，304a到304l)的图解性表示。每一强度数据集可对应于光罩部分300的一“条区”。可通过以蛇形或光栅图案依序扫描来自光罩的条区而获得每一强度数据集。举例来说，由光学检验系统的光学光束沿正x方向从左到右扫描光罩部分300的第一条区304a(举例来说)以获得第一强度数据集。接着沿y方向相对于光束移动光罩。接着沿负x方向从右到左扫描第二条区304b以获得第二强度数据集。从裸片的底部行直到裸片的顶部行依序扫描条区，或反之亦然。
图3B是对应于条区304a的强度数据集的图解性说明。还将光罩条区304a的强度数据划分成对应于多个片块(例如，352a、352b、352c及352d)的多个强度数据集。虽然未展示，但片块往往是重叠的以允许在进一步处理步骤(举例来说，例如裸片对准)期间侵蚀有效片块图像的大小。可针对每一条区的每一片块中的多个点收集强度数据。
如果对条区的扫描经对准以相对于裸片行跨越相同y部分扫掠，那么每一经扫描条区含有来自多个裸片的裸片等效片块(在此类裸片相同的情况下)。也就是说，每一裸片的片块与针对其获得条区的其它裸片的片块中的每一者相对于相同的参考位置而定位。如所展示，条区304a及其片块相对于每一片块的相应裸片的底部边缘(例如，分别为裸片302a到302c的底部边缘306a到306c)而定位。然而，第二裸片行的经扫描条区不具有相对于第一裸片行的等效片块。在一个实施方案中，可一起处理仅单个条区的裸片等效片块，或可选择不同裸片行的条区及片块的特定部分来处理以便实现裸片的在不同行中的裸片等效片块，如下文进一步所描述。
在第二实施方案中，针对不同裸片行获得图像条区使得每一裸片行的条区以类似方式相对于裸片而定位。不管如何扫描不同裸片行，均可需要对准过程来实现测试裸片片块与参考裸片片块之间的真正裸片等效片块，如下文进一步所描述。
图3C图解说明根据本发明的第二实施方案的光罩的多个经扫描条区。如所展示，经扫描条区相对于裸片而定位使得可跨越多个条区及多个裸片行更容易地实现裸片等效片块图像。举例来说，条区342a及304a定位于其对应裸片(例如，302a到302f)的基本上相同第一行中，而条区342b及304b定位于其对应裸片(例如，302a到302f)的基本上相同第二行中。
图4是图解说明根据本发明的一个实施例的用于条区管理的程序的流程图。在操作402中可最初界定光罩的每一相同裸片的第一及第二相对边缘的位置。一般来说，可使用关于每一裸片的范围、裸片偏移及阵列大小的信息来设置检验工具。图5图解说明根据本发明的一个实例性实施方案的具有裸片阵列(例如，502a到502h)的光罩500，针对所述裸片阵列相对于检验工具界定范围、偏移及阵列大小。在特定实施方案中，检验工具的设置过程可首先包含用于在工具中对准光罩的机制。可由用户相对于光罩上的任何适合数目及类型的对准标记(例如506a到506c)而定位光罩以便对准光罩且界定特定坐标系统以供光罩扫描。
通过检验工具的设置过程，用户可选择点504a及504b来界定第一裸片502a的范围以及所有其它裸片的范围(在所有裸片是相同的情况下)。用户还可选择点504c来界定相对于裸片502a及所有其它裸片的x及y偏移(在所述裸片距彼此的偏移相同的情况下)。还可选择其它点(未展示)来界定范围及偏移。可由用户将阵列大小输入到检验工具中。
检验工具可使用经界定裸片范围、裸片偏移及阵列大小来自动地界定每一裸片的位置且确定如何定位条区扫描。返回参考图4，在操作403中可界定第一条区相对于第一组裸片的第一边缘的相对位置使得第一条区包含第一组裸片或第一裸片行的第一边缘。在图3D的实例中，第一条区304a是相对于第一组裸片(例如，302a到302c)的底部边缘(例如，306a到306c)而界定。第一条区还可相对于第一组裸片的任何其它等效位置而界定。通常可通过检验工具相对于特定裸片位置来界定条区，从而在特定条区位置处自动地起始扫描。
接着在操作404中可使检验工具的光束跨越光罩的第一条区来扫描以便获得第一条区的图像。在一个实例中，光学光束可跨越光罩扫描且当此光束跨越此第一条区扫描时可针对第一条区的每一像素或点收集强度值。换一种方式说，当入射光学光束跨越第一条区扫描时，检验工具可操作以检测并收集所反射及/或所透射光。响应于此入射光束而从第一条区的多个点或子区收集光。
在图3D的实例中，第一条区304a包含裸片302a的第一边缘306a、裸片302b的第一边缘306b及裸片302c的第一边缘306c。每一裸片还具有第二相对边缘(例如，308a、308b及380c)。在扫描第一条区之后，接着在操作406中可确定下一邻近条区是否将包含下一组裸片或下一裸片行的第一边缘。如果尚未到达下一组裸片的第一边缘，那么在操作410中可将下一条区的位置界定为与先前经扫描条区邻近或重叠。所述条区将往往重叠以便促进裸片图像的对准，如下文进一步所描述。在操作412中还可使光束跨越此经界定下一条区扫描以便获得下一条区的图像。接着在操作414中可确定是否已扫描所有裸片。如果不是，那么继续界定并扫描接下来的条区直到所有裸片被扫描且光罩扫描完成为止。
在图3D中在第一条区304a之后被界定及扫描的下一邻近条区为条区304b，条区304b未到达第二组裸片302d到302f的第一边缘306d到306e。在此说明中，下一条区304b定位于邻近于第一条区304a处。依序界定并扫描作为接下来的条区的条区304c到304f，条区304c到304f各自经定位与先前经扫描条区邻近或重叠，且使用检验工具的光学光束依序扫描这些接下来的条区以获得片块图像。
在扫描条区304g之后可如在图3A的第一实施方案中继续扫描邻近条区(例如，304h到304l)。例如，扫描条区304g到304l以便形成邻近或重叠条区304a到304l。然而，将不以与第一组裸片(例如，302a到302c)的条区相同的方式相对于裸片边缘而定位第二组裸片(例如，302d到302f)的经扫描条区。举例来说，条区304g的图像不以与将第一条区304a的片块图像对准到第一组裸片302a到302c的第一边缘相同的方式对准到第二组裸片302d到302f的第一边缘。在此实施例中，将扫描所述条区以便足够重叠使得不同裸片行的条区的部分可经选择性地分析以形成裸片等效片块。
所说明任选第二实施方案包含在将扫描新一组裸片时重新定位下一扫描。如果将在下一扫描中到达下一组裸片的第一边缘，那么在操作408中可相对于下一组裸片的第一边缘将下一条区的相对位置设定为与第一条区相对于第一组裸片的相对位置相同。在图3D的实例中，在扫描条区304f之后，将待扫描的下一条区界定为对准到第二组裸片302d到302f的第一边缘306d到306f的条区392a。接着在操作412中使光束跨越此下一条区扫描以便获得图像。程序400重复直到最后一个条区被扫描为止。
在针对所有裸片(或任选地仅两个或两个以上裸片)获得图像之后，可在执行检验过程之前将每一裸片图像相对于另一裸片图像对准。例如，可将每一测试裸片图像与对应参考裸片图像对准。在图5中所说明的一个实例中，测试裸片502a的图像可与图像参考裸片502b对准；而测试裸片502b的图像与参考裸片502c的图像对准等。此对准技术可能导致由不同成对的裸片对准所导致的伪缺陷。也就是说，由于所有裸片并非以相同方式对准，因此可存在每一裸片等效图像片块中的图案之间的差异使得不同对测试与参考片块的边缘图案不相同。
在图2中所说明的替代实施例中，在操作203中可将每一裸片图像与单个“黄金裸片(golden die)”对准。例如，可将图5的每一裸片与黄金裸片502a对准使得提供相同对准。也就是说，将裸片502b、502c、502d、502e等与裸片502a对准。可选择任何其它裸片作为其它裸片与其对准的黄金裸片。对准可包含将每一裸片的图像叠覆到黄金裸片图像且递增地移动所叠覆裸片(例如，达±5个像素)直到两个裸片图像之间存在最大拟合(或最小差)为止。
对准过程可涉及从重叠条区(其是从检验工具收集)选择每一条区的若干部分以用于检验分析中。由于通常在条区之间在x及y方向两者上存在重叠，因此可摒弃外条区部分使得其余条区彼此对准且在每一裸片中相同。例如，在将每一裸片图像对准到黄金裸片图像且保留来自每一裸片的特定条区部分之后，每一裸片图像包含具有对应于所对准黄金裸片条区及片块位置的位置的条区及片块(例如，相对于参考标记)。视需要，还可在裸片行之间保持一或多个条区以实现间隙，以便不具有未经检验光罩区(其可包含划刻线中的测试目标)。用于管理如上文所描述的条区扫描的第二实施方案将产生对不在与黄金裸片相同的行中的裸片的条区部分及对应片块的较少摒弃。
返回参考图2，在操作204中可针对每一片块(或多个片块)确定图像特性的积分值，例如积分强度值。图3D是对应于光罩的条区的片块的多个局部区(例如，372a到372f)的多个强度数据集的图解性说明。在特定实施方案中，可针对每一片块或者两个或两个以上片块的组确定平均或中间反射及/或透射强度值。如所展示，多个强度值(例如，372a、372b、372c、372d、372e及372f)对应于光罩的特定条区的特定片块352a的多个像素或点。举例来说，对应于光罩的片块352a的强度数据集可包含强度值26、25、25、25、24、25等。可对片块的所有强度值一起求平均值以确定此片块的平均强度值(例如，25)。
还可在确定每一片块的平均反射及透射强度值之前或之后组合对应于所反射光的强度值与所透射光的强度值。例如，可针对每一片块的点或像素确定反射及透射强度值的平均值。替代地，可针对片块的反射及透射强度值单独地计算平均值。还可组合每一片块的经单独计算的反射平均值及透射平均值或对所述两个平均值一起求平均值。
在替代实施例中，可基于如在光罩检验期间所检测到的所反射光、所透射光或两者而产生每一片块的积分强度值。在一个实例性实施方案中，可通过(T-R)/2来组合反射(R)及透射(T)值。所反射信号通常是与所透射信号相反的正负号。因此，减去T及R信号将所述信号加在一起。由于噪声源对于T及R不同，因此噪声可往往从所述经组合信号中平均掉。可使用对R及/或T值的其它加权来产生片块的具有相关联益处的积分强度值。在一些情形中，特定区域的R及T信号可具有相同正负号而非相反正负号，此可指示结果在相关联区域中不一致且可能并不可信。因此，R与T的组合可能在此类区域中下加权或在不充分可信的情况下从计算移除。
可采用各种技术来补偿不同片块的可变图案稀疏性对此类片块的所得积分强度值的效应。换一种方式说，可基于每一片块的相对于其它片块的图案稀疏性度量的相对图案稀疏性度量而使用图案稀疏性度量来将此片块的积分强度值提高增益或降低增益。在所说明实施例中，在操作204中可针对每一片块确定边缘像素的局部数目。在操作208中还可针对光罩的片块确定边缘像素的平均数目。可以任何适合方式确定特定片块的边缘像素的数目。例如，可将为具有特定强度的区的部分且还邻近于具有显著不同强度的其它像素的像素界定为边缘像素。图6A是具有由明亮背景区604环绕的黑暗结构602的片块区的图解。沿着黑暗结构的边界(例如边界602a及602b)的黑暗像素可易于界定为边缘像素，这是因为在这些结构像素与环绕场604的邻近像素之间对比度较高。也就是说，片块图像上的明亮与黑暗之间的急剧滚降仅跨过单边界像素。
在光罩结构的大多数图像中，沿着结构的边界可不存在强度的急剧滚降。图6B是在其边界处具有较渐变强度改变的具有由明亮背景区654环绕的黑暗结构的片块区的图解。如所展示，所述结构包含黑暗内边界部分652a、中间灰色边界部分652b及较明亮灰色边界部分652c，但边界区域通常可已具有甚至更多灰色阴影。因此，边界区域(652a到652c)中的较多像素涉及从黑暗到明亮的强度滚降且可界定为边缘像素。
如与具有较剧烈边缘滚降的片块相比，针对特定片块中的结构边界的渐变强度改变进行的较高边缘像素计数可负面地影响此类片块的图案稀疏性的量化。因此，可选择用于包含或排除对边缘像素的识别的像素缓冲区以指示像素边缘可为预定义宽度，例如1或2像素宽。像素边缘宽度通常由光学系统及取样策略确定。例如，像素边缘宽度通常与边缘对图像的影响的最大延伸有关。
返回参考图2，在操作210中可将增益应用到每一片块强度值。每一片块的增益可基于平均边缘像素计数与此片块的局部边缘像素计数之间的比率。举例来说，具有拥有较低边缘像素计数(如与平均计数相比)的稀疏图案的片块将产生强度信号的正增益，而较稀疏且具有比平均计数高的边缘像素计数的片块将产生此类片块的强度值的负增益或降低。
应用到每一片块的强度信号的增益的量可受预定义量限制。此方法可有助于防止除以零问题或防止使用过多增益以致经提高增益的噪声将成为问题。增益限制的实例包含绝对增益提高/降低的阈值或通过以下方程式所得的阈值：(片块信号)*(平均边缘像素计数)/最大(片块边缘像素计数，1000)。此方程式将把分母限制于某一最小值，例如1000。可使用其它最小值。
接着在操作212中可确定每一裸片的每一测试片块的强度值与对应参考片块的参考值之间的差。接着在操作214中可基于所确定强度差而产生Δ强度图。Δ强度图的实施例可采取任何适合形式。举例来说，Δ强度图可以文本方式表示为光罩的每一区的平均强度变化值的列表。每一平均强度变化值可与对应光罩区坐标并排列出。Δ强度图还可由例如网格点差值的标准偏差或方差的度量表示。替代地或另外，强度变化图可以视觉方式表示，使得不同强度变化值或范围展示为不同视觉方式，例如不同色彩的光罩区、不同条形图高度、不同图值或三维表示等。强度图可以不同网格点取样大小或由对不同函数形式的拟合(例如多项式拟合或傅里叶(Fourier)变换)来表示。
尽管Δ强度(或ΔI)图可用于跟踪(举例来说)因光罩制作问题或光罩随着时间降级(例如铬、MoSi、薄膜、清洗类型降级)而导致的光罩上的问题区，但还对跟踪跨越光罩的改变的较特定度量(例如ΔCD)将是有益的。在本发明的特定实施例中，校准过程包含使用用于制作所关注的区域或存在于所关注的区域中的图案来计算从强度改变到CD改变的转换因子。可设置、存储已知ΔCD与预期ΔI之间的校准且接着使用所述校准将ΔI图转换为ΔCD图。
图7是图解说明根据本发明的一个实施例的用于产生Δ-CD图的程序700的流程图。在此实施例中，在操作702中首先提供具有每一片块的已知图案的设计数据库。举例来说，设计数据库通常将在制作光罩之后立即可用于裸片到数据库缺陷检验中。虽然设计数据库由光罩制造商优选地保留，但设计数据库还可用于在晶片制作设施中检验，例如，用于在使用光罩来制作装置之后检验光罩。
在所说明实施例中，在操作704中可将每一片块的设计图案再现为检验图像。举例来说，每一所再现经检验图像可包含反射及透射值，可从光学地检验以此设计图案制作的光罩的对应片块而获得所述反射及透射值。可使用例如可从加利福尼亚州苗必达市的科磊公司(KLA-Tencor Corp.)购得的Teron630的任何工具来获得所再现经检验图像。接着在操作706中可确定并存储每一片块的所再现检验图像的积分强度值。例如，可针对每一所再现片块将所再现反射及透射强度值一起求平均值(例如，以获得平均反射值及平均透射值或平均经组合反射及透射值)。
在操作708中接着可将每一片块的数据库图案偏置预定义CD误差。例如，将每一片块的数据库图案全部偏置5nm的已知CD误差值。可对数据库数值本身执行此偏置操作，或可在对所再现图像进行的光栅化或再现操作之后执行所述偏置操作。现在再现此经偏置图像以匹配将由检验站所见的强度。接着在操作712中可针对每一片块的CD偏置的检验图像确定积分强度值计算。
接着在操作714中可通过将每一片块的CD偏置的检验图像的积分强度值从其对应未经偏置片块减去而确定并存储CD偏置的预期ΔI。接着在操作716中可确定每一片块的用于将ΔI转换为ΔCD的校准因子。每一片块的校准因子可由此所再现片块的ΔCD除以所得ΔI得到的斜率提供。在操作718中，针对每一经检验片块的每一ΔI可确定对应ΔCD以形成ΔCD图。可将校准因子应用到未基于片块的稀疏性水平而提高增益或降低增益的经测量ΔI信号，这是因为来自所述校准因子基于其的所再现数据库图像的ΔI将具有匹配稀疏性效应。
在使用光罩预定时间周期或将其用于预定数目个制作工艺之后，还可存储每一片块的校准因子且将所述校准因子用于监测CD均匀性。也就是说，在已使用光罩重复地实施光学光刻工艺之后，针对所使用光罩重复例如图2及7的程序的上文所描述的检验程序。
所述斜率仅为对每一片块的校准因子的计算的部分。获取CD偏移值(或掩模上的相对于平均既定设计CD的平均CD)是需要图像的极准确再现的单独措施。虽然此在理论上是可能的且是数据库再现的直截了当结果，但其通常受成像过程的再现质量及噪声限制。还可基于经测量强度信号而确定绝对CD。
本发明的特定实施例可在CDU图的形成中提供对图案密度效应的补偿，同时减少噪声。校准实施例还可具有将所述图从Δ强度量度转换为Δ-CD量度的额外优点。
另外，除CD均匀性误差以外，还可使用上文所描述的技术找到可影响合格率的其它类型的问题。例如，特定类型的缺陷可导致可限制合格率的局部透射性误差。导致局部透射性问题的一种类型的缺陷为可影响印刷晶片的功能性的玻璃侧水斑。
还应注意，可在不使用设计数据库的情况下执行上文所描述的操作。在此情形中，来自已知良好光罩的原始图像可用于参考值，且接着可将CD偏置直接强加到此原始图像上以获取CD偏置的图像。举例来说，经验证不含降级及缺陷的新光罩可用作已知良好光罩。可通过“掩模图案恢复”步骤来完成光学图像的直接偏置，如王(Wang)等人于2014年10月7日提出申请的第8,855,400号美国专利中进一步所描述，所述美国专利以其全文引用方式并入本文中。以此方式，来自所透射光及所反射光两者的图像均可用于获取接着可较容易地偏置的等效掩模图像。
一般来说，CD值取决于图案边缘，尤其取决于边缘位置如何影响发射信号。也就是说，图案边缘对监测CD均匀性是重要的。然而，存在来自边缘区域及来自平坦场区域两者的噪声。在稀疏图案中，存在较少边缘，且因此任何经测量信号较弱，此意指噪声在那些稀疏区域中更重要，这是因为用以将所述弱信号提高增益的任何方法还可将噪声提高增益。由于对于CD均匀性应用不存在来自平坦场区的有用信号，因此从这些区消除噪声是有意义的。
在一个实施例中，平坦场区域界定为位于距图案边缘特定距离的区域，且用对应常数(例如所述区域的标称光校准值)来替换来自此平坦场区域的经测量图像值(其含有噪声)。例如，线结构图像的内部区域界定为黑色(最小光校准值)，而环绕线结构图像的区域界定为白色(最大光校准值)。以此方式，消除了平坦场区域中的所有噪声，且仅余下边缘噪声。应完全取消将常数用于所有测试及参考区域中。
用于管理平坦场区域中的噪声的此技术将避免来自这些平坦场区域的图像噪声使对测量CD改变较重要的信号降级。距边缘区域的任何适合距离可用于界定平坦场区域。换句话说，可使用任何适合边缘缓冲区使得恒定强度值被指派给边缘缓冲区外侧的区域。在一个实例中，其中图案边缘不再对测试或参考裸片中的任一者的经测量光值具有显著影响的区域可界定为平坦场区域。在特定实例中，边缘区域取决于像素大小及噪声最小化的所要优化而界定为±5像素宽。所述图像标称地不变，惟此区域中的噪声除外。注意，具有所有对应片块之间的良好对准是有帮助的以确保边缘界定对那些片块中的每一者是相同的，如上文进一步所描述。
另外，用于界定平坦场区域的此技术可用于裸片到数据库检验中，其中从依据设计数据库再现的图像获得参考裸片。此技术可在裸片到裸片检验中更重要，这是因为噪声可能存在于测试及参考裸片两者中，而裸片到数据库检验仅具有来自测试裸片而非参考裸片的噪声。
全局强度偏移可用于确定全局CD变化。也就是说，全局CD变化可与ΔI图的全局强度偏移相关联。可在确定全局CD改变时分析所透射及所反射光信号两者以补偿噪声。R图及T图的“一致”的部分可用于确定CD偏移，而R图及T图的“不一致”的部分暗示某一种类型的噪声(即，双折射率、反射率改变)且不用于确定CD偏移。恰当地校准并补偿检验光水平还是优选的。
确定全局偏移的一种方式是计算用于检验的全掩模均值。接着可将此全掩模均值从ΔI图结果减去。然而，对于相对无噪声的结果，全局偏移可为极有意义的，举例来说，即使不存在明显空间分布改变。此全局偏移可表示全局CD改变。
在产生ΔI图或ΔCD图之后，可分析所述图中的一者或两者。例如，可确定相同光罩区的平均ΔI或ΔCD的任一变化是否高于预定义阈值。如果平均ΔI或ΔCD高于所述预定义阈值，那么接着可更仔细地再检测对应光罩部分以确定所述光罩是否有缺陷且是否无法再使用。例如，可使用SEM来再检测所述缺陷区以确定临界尺寸(CD)是否超出规范。
在替代实施方案中，特定强度改变可与接着可确定为在规范内或超出规范的特定CD值相关联。在另一实例性实施方案中，特定强度改变可通过具有可经测量以确定不同CD改变之间的强度差的多个已知CD值的校准光罩与特定CD值相关联。虽然这些CD及强度改变相关是从校准光罩的不同区获得的，但这些关联可应用于每一相同光罩区的每一强度差以确定此相同光罩区的CD变化。
超出规范的CD将导致光罩无法通过检验。如果所述光罩未通过检验，那么可摒弃或修复所述光罩(在可能的情况下)。例如，可从光罩清洗特定缺陷。在修复之后，可对经清洗光罩执行新参考检验且重复所述程序。
可以硬件及/或软件的任何适合组合实施本发明的技术。图8是其中可实施本发明的技术的实例性检验系统800的图解性表示。检验系统800可从检验工具或扫描仪(未展示)接收输入802。所述检验系统还可包含用于分配所接收输入802的数据分配系统(例如，804a及804b)、用于处理所接收输入802的特定部分/片块的强度信号(或片块)处理系统(例如，片块处理器与存储器806a及806b)、用于产生ΔI及ΔCD图的图产生器系统(例如，图产生器处理器与存储器812)、用于允许检验系统组件之间的通信的网络(例如，交换式网络808)、任选大容量存储装置816及用于再检测所述图的一或多个检验控制及/或再检测站(例如，810)。检验系统800的每一处理器通常可包含一或多个微处理器集成电路且还可含接口及/或存储器集成电路且另外可耦合到一或多个共享及/或全局存储器装置。
用于产生输入数据802的扫描仪或数据获取系统(未展示)可采取用于获得光罩的强度信号或图像的任何适合仪器的形式(例如，如本文中进一步所描述)。举例来说，所述扫描仪可基于被反射、透射或以其它方式引导到一或多个光传感器的所检测光的一部分来构造光学图像或产生所述光罩的一部分的强度值。所述扫描仪接着可输出所述强度值或者可从所述扫描仪输出图像。
通常将光罩划分成从其获得来自多个点的多个强度值的多个片块部分。光罩的片块部分可经扫描以获得此强度数据。片块部分可取决于特定系统及应用要求而呈任何大小及形状。一般来说，可通过以任何适合方式扫描光罩来获得每一片块部分的多个强度值。通过举例方式，可通过对光罩进行光栅扫描而获得每一片块部分的多个强度值。替代地，可通过以例如圆形或螺旋形图案的任何适合图案来扫描光罩而获得图像。当然，传感器可必须以不同方式(例如，以圆形图案)布置及/或光罩可在扫描期间以不同方式移动(例如，旋转)以便从光罩扫描圆形或螺旋形形状。
在下文所说明的实例中，当光罩移动经过传感器时，从光罩的矩形区域(本文中称为“条区”)检测光且将此所检测光转换成每一片块中的多个点处的多个强度值。在此实施例中，扫描仪的传感器以矩形图案布置以接收从光罩反射及/或透射的光并从所述光产生对应于所述光罩的片块的条区的强度数据集。在特定实例中，每一条区可为约1百万个像素宽及约1000个到2000个像素高，而每一片块可为约2000个像素宽及1000个像素高。
可使用以任何适合方式设置的光学检验工具来获得每一片块的强度值。所述光学工具通常以操作参数集或“配方”设置，所述“配方”对用于获得强度值的不同检验运行来说基本上相同。配方设定可包含以下设定中的一或多者：用于以特定图案、像素大小来扫描光罩的设定、用于将来自单信号的邻近信号分组的设定、焦点设定、照明或检测孔径设定、入射光束角度与波长设定、检测器设定、用于所反射光或所透射光的量的设定、空中模型化参数等。
强度或图像数据802可由数据分配系统经由网络808接收。所述数据分配系统可与用于保存所接收数据802的至少一部分的一或多个存储器装置(例如，RAM缓冲器)相关联。优选地，总存储器足够大以保存整个数据样片。举例来说，1G的存储器良好地适用于为1百万×1000个像素或点的样片。
数据分配系统(例如，804a及804b)还可控制所接收输入数据802的部分到处理器(例如，806a及806b)的分配。举例来说，数据分配系统可将第一片块的数据路由到第一片块处理器806a，且可将第二片块的数据路由到片块处理器806b。还可将多个片块的多个数据集路由到每一片块处理器。
片块处理器可接收对应于光罩的至少一部分或片块的强度值或图像。所述片块处理器还可各自耦合到提供局部存储器功能(例如保存所接收数据部分)的一或多个存储器装置(例如DRAM装置)(未展示)或与所述一或多个存储器装置整合。优选地，所述存储器足够大以保存对应于光罩的片块的数据。举例来说，8G的存储器良好地适用于对应于512×1024像素的片块的强度值或图像。所述片块处理器还可共享存储器。
每一输入数据集802可对应于光罩的条区。一或多个数据集可存储于数据分配系统的存储器中。此存储器可由数据分配系统内的一或多个处理器控制，且所述存储器可划分成多个分割区。举例来说，所述数据分配系统可将对应于条区的一部分的数据接收到第一存储器分割区(未展示)中，且所述数据分配系统可将对应于另一条区的另一数据接收到第二存储器分割区(未展示)中。优选地，所述数据分配系统的存储器分割区中的每一者仅保存将路由到与此存储器分割区相关联的处理器的数据的部分。举例来说，所述数据分配系统的第一存储器分割区可保存第一数据并将所述第一数据路由到片块处理器806a，且第二存储器分割区可保存第二数据并将所述第二数据路由到片块处理器806b。
所检测信号还可采取空中图像的形式。也就是说，可使用空中成像技术来模拟光学光刻系统的光学效应以便产生在晶片上曝光的光致抗蚀剂图案的空中图像。一般来说，仿真光学光刻工具的光学器件以便基于来自光罩的所检测信号而产生空中图像。所述空中图像对应于从通过光学光刻光学器件及光罩到达晶片的光致抗蚀剂层上的光产生的图案。另外，还可仿真特定类型的光致抗蚀剂材料的光致抗蚀剂曝光工艺。
可使入射光或所检测光通过任何适合空间孔径以依任何适合入射角产生任何入射或所检测光轮廓。通过举例方式，可利用可编程照明或检测孔径来产生特定光束轮廓，例如偶极子、四极子、类星体、环形物等。在特定实例中，可实施源掩模优化(SMO)或任何像素化照明技术。
数据分配系统可基于任何适合数据参数而界定及分配数据的每一数据集。举例来说，可基于光罩上的片块的对应位置而界定并分配数据。在一个实施例中，每一条区与对应于所述条区内的像素的水平位置的列位置范围相关联。举例来说，所述条区的列0到256可对应于第一片块，且这些列内的像素将包括路由到一或多个片块处理器的第一图像或第一组强度值。同样地，所述条区的列257到512可对应于第二片块，且这些列中的像素将包括路由到不同片块处理器的第二图像或第二组强度值。
图9A是根据特定实施例的可用于将掩模图案从光掩模M转印到晶片W上的典型光刻系统900的简化示意性表示。此类系统的实例包含扫描仪及步进机，更特定来说，可从荷兰费尔德霍芬市的ASML购得的PAS 5500系统。一般来说，照明源903将光束引导穿过照明光学器件901(例如，透镜905)到达位于掩模平面902中的光掩模M上。照明透镜905具有在所述平面902处的数值孔径901。数值孔径901的值影响光掩模上的哪些缺陷属于光刻显著缺陷且哪些缺陷不属于光刻显著缺陷。通过光掩模M的光束的一部分形成经图案化光学信号，所述经图案化光学信号经引导穿过成像光学器件913且到达晶片W上以起始图案转印。
图9B提供根据特定实施例的具有照明光学器件951a的实例性检验系统950的示意性表示，照明光学器件951a包含在光罩平面952处具有相对大的数值孔径951b的成像透镜。所描绘检验系统950包含具有经设计以提供(举例来说)60X到200X放大率或更大放大率以增强检验的显微放大光学器件的检测光学器件953a及953b。举例来说，在所述检验系统的光罩平面952处的数值孔径951b可视为大于在光刻系统900的光罩平面902处的数值孔径901，此将导致测试检验图像与实际印刷图像之间的差异。
本文中所描述的检验技术可在各种经特别配置的检验系统(例如图9B中示意性地图解说明的检验系统)上实施。所说明系统950包含产生被引导穿过照明光学器件951a到达光罩平面952中的光掩模M上的光束的照明源960。光源的实例包含激光器或滤光式灯。在一个实例中，所述源为193nm激光器。如上文所阐释，检验系统950可具有光罩平面952处的可大于对应光刻系统的光罩平面数值孔径(例如，图9A中的元件901)的数值孔径951b。将待检验的光掩模M放置于光罩平面952处的掩模载台上且曝光于所述源。
来自掩模M的经图案化图像被引导穿过将经图案化图像投射到传感器954a上的许多光学元件953a。在反射系统中，光学元件(例如，光束分离器976及检测透镜978)将所反射光引导并捕获到传感器954b上。适合传感器包含电荷耦合装置(CCD)、CCD阵列、时间延迟积分(TDI)传感器、TDI传感器阵列、光电倍增管(PMT)及其它传感器。
可相对于掩模载台移动照明光学器件列及/或通过任何适合机构相对于检测器或相机移动所述载台以便扫描光罩的片块。举例来说，可利用电动机机构来移动所述载台。通过举例方式，所述电动机机构可由螺杆驱动器与步进机电动机、具有反馈位置的线性驱动器或带式致动器与步进机电动机形成。
可由计算机系统973或更一般来说由一或多个信号处理装置(其各自可包含经配置以将来自每一传感器的模拟信号转换成数字信号以供处理的模/数转换器)处理由每一传感器(例如，954a及/或954b)捕获的信号。计算机系统973通常具有经由适当总线或其它通信机构耦合到输入/输出端口及一或多个存储器的一或多个处理器。
计算机系统973还可包含用于提供用户输入(例如改变焦点及其它检验配方参数)的一或多个输入装置(例如，键盘、鼠标、操纵杆)。计算机系统973还可连接到所述载台以控制(举例来说)样本位置(例如，聚焦及扫描)且连接到其它检验系统组件以控制此类检验系统组件的其它检验参数及配置。
计算机系统973可经配置(例如，使用编程指令)以提供用于显示所得强度值、图像及其它检验结果的用户接口(例如，计算机屏幕)。计算机系统973可经配置以分析所反射及/或所透射所感测光束的强度改变、相位及/或其它特性。计算机系统973可经配置(例如，使用编程指令)以提供用于显示所得强度值、图像及其它检验特性的用户接口(例如，在计算机屏幕上)。在特定实施例中，计算机系统973经配置以实施上文所详述的检验技术。
由于此类信息及程序指令可在经特别配置的计算机系统上实施，因此此系统包含可存储于计算机可读媒体上的用于执行本文中所描述的各种操作的程序指令/计算机代码。机器可读媒体的实例包含但不限于：磁性媒体，例如硬盘、软盘及磁带；光学媒体，例如CD-ROM磁盘；磁光媒体，例如光盘；及经特别配置以存储并执行程序指令的硬件装置，例如只读存储器装置(ROM)及随机存取存储器(RAM)。程序指令的实例包含机器代码(例如由编译器产生)及含有可由计算机使用解译器来执行的较高级代码的文件两者。
在特定实施例中，用于检验光掩模的系统包含经配置以执行本文中所描述的技术的至少一个存储器及至少一个处理器。检验系统的一个实例包含可从加利福尼亚州苗必达市的科磊公司购得的经特别配置的TeraScanTM DUV检验系统。
虽然已出于理解清楚的目的而以一些细节描述了前述发明，但将明了，可在所附权利要求书的范围内实践特定改变及修改。应注意，存在实施本发明的过程、系统及设备的许多替代方式。因此，本发明实施例应视为说明性而非限制性，且本发明不应限于本文中所给出的细节。

Claims (27)

1.一种检验光学光刻光罩的方法，所述方法包括：
使用检验工具来获得光罩上的一组相同裸片中的每一裸片的每一片块区的多个片块区图像；
确定每一片块区图像的积分强度值；
基于每一片块区图像的图案稀疏性度量及其与其它片块区图像的图案稀疏性度量的相对值来对此片块区图像的所述积分强度值应用增益；及
确定若干对所述裸片的每一片块的所述积分强度值之间的差以形成所述光罩的差强度图，每一对所述裸片包含测试裸片及参考裸片，其中所述差强度图与取决于所述光罩的特征边缘的特征特性变化相关。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将每一裸片的片块区图像与所述裸片中的相同一者的所述片块区图像对准。
3.根据权利要求1所述的方法，其中每一片块区图像的所述积分强度值是所述片块区图像的多个子区的平均强度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中每一裸片的每一片块区图像的所述稀疏性度量是所述裸片的所述其它片块区图像的边缘像素的平均数目与此片块区图像的边缘像素的局部数目的比率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中边缘像素的所述平均数目及所述局部数目受限于每一特征边缘的像素的预定义宽度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述特征特性变化是临界尺寸CD变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括使用所述光罩的每一片块区的校准因子来将所述差强度图转换为差CD图。
8.根据权利要求7所述的方法，其中从具有每一片块区的用于制作所述光罩的已知CD值的设计数据库确定每一片块区的所述校准因子。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过以下操作确定每一片块区的所述校准因子：
基于所述设计数据库的对应于所述光罩的每一片块区的一或多个图案而再现此片块区的图像；
针对每一片块区的每一所再现图像，确定预期积分强度值；
(i)将对应于每一片块区的每一或多个图案偏置预定义CD改变且将所述一或多个经偏置图案再现到此片块区的经偏置图像中，或(ii)将每一片块区的所述所再现图像的一或多个图案偏置所述预定义CD改变以形成此片块区的经偏置图像；
针对每一片块区的每一经偏置图像，确定预期积分强度值；
针对每一片块区，确定所述所再现图像的积分强度值与所述经偏置图像的积分强度值之间的积分强度差；及
针对每一片块，通过将所述积分强度差除以所述预定义CD改变而确定所述校准因子。
10.根据权利要求8所述的方法，其中在于一或多个光学光刻工艺中使用所述光罩之后针对每一片块区存储所述校准因子以监测CD均匀性。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
针对每一片块区图像，在确定所述积分强度值之前将所述片块区图像的定位于距任何特征边缘预定义距离处的任何平坦场区的强度值改变为预定义恒定值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中选择所述预定义距离使得特征边缘不影响来自邻近平坦场区的经测量强度值。
13.根据权利要求1所述的方法，其中应用于每一片块区图像的所述积分强度值的所述增益受限于预定义量。
14.一种用于检验光学光刻光罩的检验系统，所述系统包括经配置以执行以下操作的至少一个存储器及至少一个处理器：
获得光罩上的一组相同裸片中的每一裸片的每一片块区的多个片块区图像；
确定每一片块区图像的积分强度值；
基于每一片块区图像的图案稀疏性度量及其与其它片块区图像的图案稀疏性度量的相对值来对此片块区图像的所述积分强度值应用增益；及
确定若干对所述裸片的每一片块的所述积分强度值之间的差以形成所述光罩的差强度图，每一对所述裸片包含测试裸片及参考裸片，其中所述差强度图与取决于所述光罩的特征边缘的特征特性变化相关。
15.根据权利要求14所述的系统，其中将每一裸片的片块区图像与所述裸片中的相同一者的所述片块区图像对准。
16.根据权利要求14所述的系统，其中每一片块区图像的所述积分强度值是所述片块区图像的多个子区的平均强度值。
17.根据权利要求14所述的系统，其中每一裸片的每一片块区图像的所述稀疏性度量是所述裸片的所述其它片块区图像的边缘像素的平均数目与此片块区图像的边缘像素的局部数目的比率。
18.根据权利要求17所述的系统，其中边缘像素的所述平均数目及所述局部数目受限于每一特征边缘的像素的预定义宽度。
19.根据权利要求14所述的系统，其中所述特征特性变化是临界尺寸CD变化。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述至少一个存储器及至少一个处理器进一步经配置用于使用所述光罩的每一片块区的校准因子来将所述差强度图转换为差CD图。
21.根据权利要求20所述的系统，其中从具有每一片块区的用于制作所述光罩的已知CD值的设计数据库确定每一片块区的所述校准因子。
22.根据权利要求21所述的系统，其中通过以下操作确定每一片块区的所述校准因子：
基于所述设计数据库的对应于所述光罩的每一片块区的一或多个图案而再现此片块区的图像；
针对每一片块区的每一所再现图像，确定预期积分强度值；
(i)将对应于每一片块区的每一或多个图案偏置预定义CD改变且将所述一或多个经偏置图案再现到此片块区的经偏置图像中，或(ii)将每一片块区的所述所再现图像的一或多个图案偏置所述预定义CD改变以形成此片块区的经偏置图像；
针对每一片块区的每一经偏置图像，确定预期积分强度值；
针对每一片块区，确定所述所再现图像的积分强度值与所述经偏置图像的积分强度值之间的积分强度差；及
针对每一片块，通过将所述积分强度差除以所述预定义CD改变而确定所述校准因子。
23.根据权利要求21所述的系统，其中在于一或多个光学光刻工艺中使用所述光罩之后针对每一片块区存储所述校准因子以监测CD均匀性。
24.根据权利要求14所述的系统，其中所述至少一个存储器及至少一个处理器进一步经配置用于：
针对每一片块区图像，在确定所述积分强度值之前将所述片块区图像的定位于距任何特征边缘预定义距离处的任何平坦场区的强度值改变为预定义恒定值。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述预定义距离经选择使得特征边缘不影响来自邻近平坦场区的经测量强度值。
26.根据权利要求14所述的系统，其中应用于每一片块区图像的所述积分强度值的所述增益受限于预定义量。
27.一种上面存储有用于执行以下操作的指令的计算机可读媒体：
使用检验工具来获得光罩上的一组相同裸片中的每一裸片的每一片块区的多个片块区图像；
确定每一片块区图像的积分强度值；
基于每一片块区图像的图案稀疏性度量及其与其它片块区图像的图案稀疏性度量的相对值来对此片块区图像的所述积分强度值应用增益；及
确定若干对所述裸片的每一片块的所述积分强度值之间的差以形成所述光罩的差强度图，每一对所述裸片包含测试裸片及参考裸片，其中所述差强度图与取决于所述光罩的特征边缘的特征特性变化相关。
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