CN109690750A - 用于散焦检测的方法 - Google Patents

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Abstract

可对两个或多于两个色彩数据进行组合以形成新数据源来增强对散焦信号的敏感性。可对新形成的数据源执行散焦检测。在设置步骤中，可使用训练晶片来选择最佳色彩组合及获得散焦检测阈值。这可包含：应用区段掩模；计算区段的均值强度；确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；及基于高于敏感性的阈值的像素而产生第二区段掩模。在检测步骤中，计算所选择色彩组合，并应用阈值来获得散焦检测结果。

Description

用于散焦检测的方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2016年9月23日提出申请的且指派为第62/399,251号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述申请案的揭示内容特此以引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及光刻散焦检测。
背景技术
半导体制造业的发展对合格率管理且明确地说对计量及检验系统提出了更高要求。在晶片大小增大时，临界尺寸紧缩。经济学正推动所述行业减少实现高合格率高价值产品的时间。因此，使从检测到合格率问题到修复所述问题的总时间最小化决定了半导体制造商的投资回报率。
随着临界尺寸紧缩，需要更好的光刻分辨率来印刷更小特征。光刻焦深的减小意味着小问题也将影响光刻焦点，例如对准问题或机械振动。在光刻中，光致抗蚀剂中的特征的离焦曝光可污染光致抗蚀剂边缘，这可产生不正确的横向特征尺寸。如果未检测到此散焦，那么半导体合格率将受损。在无有效检验的情况下，在光刻步骤之后的许多制造步骤之前可能检测不到散焦问题。
现有大型检验系统将发现随着临界尺寸紧缩而更难以检测散焦。随着临界尺寸持续减小，对局部及经扩展散焦缺陷的散焦检测的敏感性增大的新技术的开发将是重要的。
常规算法对来自每一色彩源的数据独立地执行缺陷检测，且接着对检测结果进行组合。没有单个色彩源对全部散焦值均敏感。总体散焦检测很差，其中仅可检测到强散焦。因此，需要经改进散焦检测技术。
发明内容
在第一实施例中，提供一种方法。在晶片的裸片上应用区段掩模，借此在所述裸片上形成区段。在使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩中及在使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩中计算所述区段的均值强度。将散焦值与所述均值强度进行比较。确定使散焦敏感性最优化的色彩组合。确定所述区段中的每一像素对散焦的敏感性。将阈值应用于每一像素的所述敏感性。基于高于所述敏感性的所述阈值的像素在所述裸片上产生第二区段掩模。这些步骤中的每一者可使用控制器来执行。
所述晶片可为具有聚焦调制的训练晶片。
所述晶片可包含多个所述裸片。针对所述晶片上的所述裸片中的每一者可重复进行所述产生及所述计算。
所述区段掩模可经配置以覆盖所述裸片的一部分。
所述比较可包含：产生散焦值与所述均值强度的关系的散点图。
所述方法可进一步包括：使用所述控制器来调整所述阈值。
在将所述阈值应用于每一像素的所述敏感性时，可使用裸片内的所有像素的平均强度。
在第二实施例中，提供一种存储程序的非暂时性计算机可读媒体。所述程序经配置以指示处理器：在裸片上应用区段掩模，借此在所述裸片上形成区段；利用包含使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据及利用包含使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据来计算所述区段的均值强度；将散焦值与所述均值强度进行比较；确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；确定所述区段中的每一像素对散焦的敏感性；将阈值应用于每一像素的所述敏感性；及基于高于所述敏感性的所述阈值的像素在所述裸片上产生第二区段掩模。
晶片可包含多个所述裸片。针对所述晶片上的所述裸片中的每一者可重复进行所述产生及所述计算。
所述区段掩模可经配置以覆盖所述裸片的一部分。
比较所述散焦值可包含：产生所述散焦值与所述均值强度的关系的散点图。
所述程序可经配置以调整所述阈值。
在将所述阈值应用于每一像素的所述敏感性时，可应用裸片内的所有像素的平均强度。
在第三实施例中，提供一种系统。所述系统包含：卡盘，其经配置以固持晶片；测量系统，其经配置以测量所述晶片的表面；及控制器，其与所述测量系统进行电子通信。所述控制器包含处理器、与所述处理器进行电子通信的电子数据存储单元及与所述处理器进行电子通信的通信端口。所述测量系统使用明场模式及暗场模式来提供所述晶片的图像。所述控制器经配置以：在所述晶片的裸片上应用区段掩模，借此在所述裸片上形成区段；利用包含使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据及利用包含使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据来计算所述区段的均值强度；将散焦值与所述均值强度进行比较；确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；确定所述区段中的每一像素对散焦的敏感性；将阈值应用于每一像素的所述敏感性；及基于高于所述敏感性的所述阈值的像素在所述裸片上产生第二区段掩模。
所述晶片可包含多个裸片。
所述控制器所应用的所述区段掩模可经配置以覆盖所述裸片的一部分。
比较所述散焦值可包含：产生所述散焦值与所述均值强度的关系的散点图。
所述控制器可经配置以调整所述阈值。
在将所述阈值应用于每一像素的所述敏感性时，可使用裸片内的所有像素的平均强度。
附图说明
为更全面理解本发明的本质及目标，应参考结合附图做出的以下详细说明，在附图中：
图1是根据本发明的方法的实施例的流程图；
图2是针对使用明场照明或暗场照明的三种色彩的将强度与散焦进行比较的示范性图表；
图3A-3F是图1的各个步骤的实例；
图4是根据本发明的方法的另一实施例的流程图；且
图5是根据本发明的系统的实施例的框图。
具体实施方式
尽管将依据一些实施例描述所主张的标的物，但包含不提供本文中所述的全部益处及特征的实施例的其它实施例亦在本发明的范围内。可在不背离本发明的范围的情况下做出各种结构、逻辑、工艺步骤及电子改变。因此，本发明的范围仅参考所附权利要求书来定义。
可对两个或多于两个色彩数据进行组合以形成新数据源。色彩组合会增强对散焦信号的敏感性。对新形成的数据源执行散焦检测。本文中所揭示的技术可用于光刻散焦检测。
所述技术可涉及设置步骤及检测步骤。在设置步骤中，可使用训练晶片来选择最佳色彩组合及获得散焦检测阈值。在检测步骤中，可计算所选择色彩组合，且可应用阈值来获得散焦检测结果。
图1是方法100的实施例的流程图。方法100中的步骤中的一些或全部步骤可由控制器执行。
在101处，在晶片的裸片上应用区段掩模(例如，将区段掩模应用于晶片的裸片的图像)，借此在裸片上形成区段。此区段掩模可称为粗糙区段掩模。实例可见于图3A中。粗糙区段掩模可用于集中于已知对散焦敏感的一区域或若干区域。区段掩模可由用户挑选。举例来说，用户可基于裸片图案布局的知识而挑选区段掩模。如果这不可能，那么可使用整个裸片作为粗糙区段掩模。粗糙区段掩模还可依据设计而获得。举例来说，矩形或其它形状可覆盖裸片的一部分以形成区段，例如裸片的外围区域(例如，未被存储器单元占据的区域)。
在图1中的102处，在使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩中及在使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩中计算区段的均值强度。可包含区段的对散焦不敏感的区域以获得额外信息。
在103处，将一或多个散焦值与均值强度进行比较。每一裸片可具有一散焦值。所述比较可包含产生散焦值与均值强度的关系的散点图。为简单起见，图2的实例使用趋势线而非散点图。在图2的实例中，红色色彩(R)强度随散焦而增大，且绿色色彩(G)强度随散焦而降低。还展示蓝色色彩(B)。因此，等于红色除以绿色(R/G)的新数据随散焦将增大更多，这将对散焦信号更敏感。R/B、(R*R)/(G*B)、R-G、B*G或B+G是其它可能色彩组合候选者。
返回到图1，在104处，确定使散焦敏感性最优化的色彩组合(例如，红色除以绿色)。用户或算法可挑选数种色彩组合。针对每一色彩组合可生成散点图，例如图3B中可见的散点图。接着，用户或算法可挑选最佳散点图。在一例子中，针对候选色彩组合中的每一者生成新数据。计算新数据的每个裸片的区段均值。针对每个新数据生成相同散点图。接着选择对散焦最敏感的组合。
每一工艺步骤可具有使散焦敏感性最优化的不同组合。针对每一装置及每一工艺步骤或光刻步骤，晶片上的图案是固定的。因此，最佳色彩组合也可为固定的。然而，针对不同装置或不同工艺步骤需要重新选择色彩组合。
可针对使散焦敏感性最优化的色彩组合而比较或标绘散焦与强度之间的关系。这可证实所述组合比个别色彩或模式中的任一者更好。
在图1中的105处，确定区段中的每一像素对散焦的敏感性。针对粗糙区段中的每个像素，计算新数据对散焦的敏感性。举例来说，图3C中展示敏感性图。可选择对散焦最敏感的像素来形成第二区段掩模，所述第二区段掩模可称为精细区段掩模。图3D中展示示范性精细区段掩模。图3D中的精细区段掩模是基于图3C中的敏感性图。
在图1中的106处，将阈值应用于每一像素的敏感性。精细区段掩模内的所有像素必须高于阈值。
在一例子中，在每个裸片上计算精细区段掩模中的所有像素的差异强度。在一实例中，图3E图解说明以两个不同值展示的差异强度。关于第一值，为简单起见，仅标注七个第一值中的两者。差异强度的阈值经调谐以检测散焦。因此，阈值可被调整。
在图1的107处，基于高于敏感性的阈值的像素在裸片上产生第二区段掩模。图3F将阈值应用于图3E中的裸片，此移除两个值。
阈值可以迭代方式设定。举例来说，设定像素敏感性阈值，计算精细区段掩模，执行散焦检测，且评估结果。如果结果需要改善，那么调整阈值。
方法100的步骤可称为设置步骤。来自设置步骤的输出可包含色彩组合、第二(精细)区段掩模及检测阈值。
可选择具有聚焦调制的训练晶片。举例来说，可选择具有聚焦调制的训练晶片(例如，聚焦曝光矩阵(FEM)晶片)。
晶片可包含多个裸片。针对晶片上的裸片中的每一者可重复进行产生及计算。
在产生第二区段掩模之后，可对生产晶片执行检测。高于阈值的任何事物均可标记为散焦。这可称为检测步骤。在一实施例中，待测试的每个晶片的检测步骤包含：如在设置步骤中计算色彩组合；计算精细区段掩模中的差异强度；将检测阈值应用于差异强度；及获得散焦检测结果。
图4是方法200的另一实施例的流程图。此实施例图解说明生产晶片上的散焦检测。虚线指示使用来自设置步骤的输出作为检测步骤的输入。除三个检测步骤使用生产晶片之外，所述检测步骤可与设置步骤中的对应步骤相同。
本文中所揭示的算法组合多个色彩源数据以形成新数据源，所述新数据源与原始色彩源数据相比对散焦信号更敏感。
所述算法生成区段掩模，所述区段掩模可仅含有对散焦信号最敏感的像素。散焦检测可仅在区段掩模中的像素上进行，这使错误检测最小化。
通过采取裸片平均值或场(光罩)平均值来进一步抑制来自真实晶片缺陷(例如颗粒或刮痕)及工艺变化的影响可改善每像素结果。因此，平均强度可避免伪影或噪声。
在另一实施例中，代替对每一像素执行检测，可使用裸片或光罩内的区段掩模中的所有像素的平均强度。裸片平均值或光罩平均值的优点是可抑制来自真实缺陷(例如颗粒或刮痕)或局部工艺变化的影响。
图5是系统300的实施例的框图。系统300包含经配置以固持晶片307或其它工件的卡盘306。卡盘306可经配置以沿一个轴、两个轴或三个轴移动或旋转。卡盘306还可经配置以例如围绕Z轴转动。
系统300还包含经配置以测量晶片307的表面的测量系统301。测量系统301可产生光束、电子束、宽带等离子体，或可使用其它技术来测量晶片307的表面。
系统300及/或测量系统301可提供可选择照明波长、与CIS像素匹配的色彩以及用于缺陷管理的可调整敏感性及通量设定。彩色滤光器可使得测量系统301中的传感器的每一像素能够对特定色彩(例如，红色、绿色或蓝色)作出响应。系统300及/或测量系统301可提供对晶片307的明场及/或暗场照明。
系统300及/或测量系统301可提供同时明场及暗场光学通道以在单一遍次中俘获宽广范围的缺陷类型，例如微透镜变形、抗蚀剂及落尘(fall-on)缺陷、颜色污染或者大污点及擦痕。
系统300与控制器302通信。举例来说，控制器302可与测量系统301或系统300的其它组件通信。控制器302可包含处理器303、与处理器303进行电子通信的电子数据存储单元304及与处理器303进行电子通信的通信端口305。应了解，控制器302实际上可由硬件、软件与固件的任何组合实施。此外，本文中所描述的其功能可由一个单元执行，或在不同组件间进行分配，所述功能中的每一者又可由硬件、软件与固件的任何组合实施。控制器302的用以实施各种方法及功能的程序代码或指令可存储于控制器302内的控制器可读存储媒体(例如，电子数据存储单元304中的存储器)中、控制器302外部的控制器可读存储媒体中或其组合中。
控制器302可以任何适合方式(例如，经由一或多个发射媒体，其可包含“有线”及/或“无线”发射媒体)耦合到系统300的组件，使得控制器302可接收由系统300产生的输出，例如来自测量系统301的输出。控制器302可经配置以使用所述输出来执行若干种功能。举例来说，控制器302可经配置以执行对晶片307的检验。在另一实例中，控制器302可经配置以将输出发送到电子数据存储单元304或另一存储媒体而无需对输出进行复检。控制器302可如本文中所描述而进一步配置。
本文中所描述的控制器302、其它系统或其它子系统可采取各种形式，包含个人计算机系统、图像计算机、大型计算机系统、工作站、网络电器、因特网电器或其它装置。一般来说，术语“控制器”可广泛定义为囊括具有一或多个处理器的执行来自存储器媒体的指令的任何装置。子系统或系统还可包含此项技术内已知的任何适合处理器，例如并行处理器。另外，子系统或系统可包含具有高速处理的平台及软件作为独立工具或联网工具。
如果所述系统包含一个以上子系统，那么不同子系统可彼此耦合，使得图像、数据、信息、指令等可在子系统之间发送。举例来说，一个子系统可通过任何适合发射媒体而耦合到额外子系统，所述发射媒体可包含此项技术内已知的任何适合有线及/或无线发射媒体。此些子系统中的两者或多于两者还可有效地由共享计算机可读存储媒体(未展示)耦合。
系统300可为缺陷复检系统、检验系统、计量系统或一些其它类型的系统的一部分。因此，本文中所揭示的实施例描述针对具有或多或少适合用于不同应用的不同能力的系统可以若干种方式制定的一些配置。
控制器302可与测量系统301或系统300的其它组件进行电子通信。控制器302可根据本文中所描述的实施例中的任一者而配置。控制器302还可经配置以使用测量系统301的输出或使用来自其它源的图像或数据来执行其它功能或额外步骤。
额外实施例涉及存储可在控制器上执行以执行计算机实施的方法散焦检测的程序指令的非暂时性计算机可读媒体，如本文中所揭示。明确地说，如图5中所展示，控制器302可包含在电子数据存储单元304中的存储器或具有包含可在控制器302上执行的程序指令的非暂时性计算机可读媒体的其它电子数据存储媒体。计算机实施的方法可包含本文中所描述的任一(任何)方法中的任一(任何)步骤。举例来说，控制器302可经编程以执行图1或图4的步骤中的一些或全部步骤。在一例子中，控制器302可在裸片上应用区段掩模，借此在裸片上形成区段；利用包含使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据及利用包含使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据来计算区段的均值强度；对散焦值与均值强度进行比较；确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；确定区段中的每一像素对散焦的敏感性；将阈值应用于每一像素的敏感性；及基于高于敏感性的阈值的像素在裸片上产生第二区段掩模。电子数据存储单元304中的存储器或其它电子数据存储媒体可为此项技术内已知的存储媒体，例如磁盘或光盘、磁带或任何其它适合非暂时性计算机可读媒体。
可以包含基于程序的技术、基于组件的技术及/或面向对象的技术以及其它技术的各种方式中的任一者来实施程序指令。举例来说，可视需要使用ActiveX控件、C++对象、JavaBeans、微软基础类库(MFC)、SSE(流式SIMD扩展)或者其它技术或方法来实施所述程序指令。
在另一实施例中，控制器302可以此项技术内已知的任何方式通信地耦合到系统300的各种组件或子系统中的任一者。此外，控制器302可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的发射媒体而接收及/或获取来自其它系统(例如，来自例如复检工具的检验系统的检验结果、包含设计数据的远程数据库等)的数据或信息。以此方式，发射媒体可用作控制器302与系统300的其它子系统或在系统300外部的系统之间的数据链路。
在一些实施例中，由以下各项中的一或多者执行系统300及本文中所揭示的方法的各个步骤、功能及/或操作：电子电路、逻辑门、多路复用器、可编程逻辑装置、ASIC、模拟或数字控制件/开关、微控制器或计算系统。实施方法的程序指令(例如本文中所描述的指令)可经由载体媒体发射或存储于载体媒体上。载体媒体可包含存储媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘、非易失性存储器、固态存储器、磁带等。载体媒体可包含发射媒体，例如导线、缆线或无线发射链路。举例来说，本发明通篇中所描述的各个步骤可由单个控制器302(或计算机系统)或者另一选择为由多个控制器302(或多个计算机系统)执行。此外，系统300的不同子系统可包含一或多个计算或逻辑系统。因此，以上说明不应解释为对本发明的限制而仅是图解说明。
如本发明通篇所使用，“晶片”可是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。举例来说，半导体或非半导体材料包含但不限于单晶硅、砷化镓及磷化铟。晶片可包含一或多个层。举例来说，此些层可包含但不限于抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导电材料。此项技术内已知许多不同类型的此些层，例如但不限于隔离层、植入层等。如本文中所使用，术语“晶片”打算囊括上面可形成此些层中的任一者的衬底。
可如本文中所描述执行所述方法的步骤中的每一者。所述方法还可包含可由本文中所描述的控制器及/或计算机子系统或系统执行的任何其它步骤。所述步骤可由一或多个计算机系统执行，所述一或多个计算机系统可根据本文中所描述的实施例中的任一者而经配置。另外，上文所描述的方法可由本文中所描述的系统实施例中的任一者执行。
尽管已关于一或多个特定实施例描述本发明，但将理解，可在不背离本发明的范围的情况下做出本发明的其它实施例。因此，认为本发明仅受所附权利要求书及其合理解释限制。

Claims (19)

1.一种方法，其包括：
使用控制器在晶片的裸片上应用区段掩模，借此在所述裸片上形成区段；
使用所述控制器在使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩中及在使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩中计算所述区段的均值强度；
使用所述控制器将散焦值与所述均值强度进行比较；
使用所述控制器来确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；
使用所述控制器来确定所述区段中的每一像素对散焦的敏感性；
使用所述控制器将阈值应用于每一像素的所述敏感性；及
使用所述控制器基于高于所述敏感性的所述阈值的像素在所述裸片上产生第二区段掩模。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片是具有聚焦调制的训练晶片。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片包含多个所述裸片，且其中针对所述晶片上的所述裸片中的每一者重复进行所述产生及所述计算。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述区段掩模经配置以覆盖所述裸片的一部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较包含：产生散焦值与所述均值强度的关系的散点图。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：使用所述控制器来调整所述阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述阈值应用于每一像素的所述敏感性时，使用裸片内的所有像素的平均强度。
8.一种非暂时性计算机可读媒体，其存储经配置以指示处理器进行以下操作的程序：
在裸片上应用区段掩模，借此在所述裸片上形成区段；
利用包含使用明场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据及利用包含使用暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据来计算所述区段的均值强度；
将散焦值与所述均值强度进行比较；
确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；
确定所述区段中的每一像素对散焦的敏感性；
将阈值应用于每一像素的所述敏感性；及
基于高于所述敏感性的所述阈值的像素在所述裸片上产生第二区段掩模。
9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中晶片包含多个所述裸片，且其中针对所述晶片上的所述裸片中的每一者重复进行所述产生及所述计算。
10.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述区段掩模经配置以覆盖所述裸片的一部分。
11.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中比较所述散焦值包含：产生所述散焦值与所述均值强度的关系的散点图。
12.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述程序进一步经配置以调整所述阈值。
13.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中在将所述阈值应用于每一像素的所述敏感性时，使用裸片内的所有像素的平均强度。
14.一种系统，其包括：
卡盘，其经配置以固持晶片；
测量系统，其经配置以测量所述晶片的表面，其中所述测量系统使用明场模式及暗场模式来提供所述晶片的图像；及
控制器，其与所述测量系统进行电子通信，其中所述控制器包含处理器、与所述处理器进行电子通信的电子数据存储单元及与所述处理器进行电子通信的通信端口，且其中所述控制器经配置以：
在所述晶片的裸片上应用区段掩模，借此在所述裸片上形成区段；
利用包含使用所述明场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据及利用包含使用所述暗场模式的红色、绿色及蓝色色彩的数据来计算所述区段的均值强度；
将散焦值与所述均值强度进行比较；
确定使散焦敏感性最优化的色彩组合；
确定所述区段中的每一像素对散焦的敏感性；
将阈值应用于每一像素的所述敏感性；及
基于高于所述敏感性的所述阈值的像素在所述裸片上产生第二区段掩模。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述晶片包含多个裸片。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述控制器所应用的所述区段掩模经配置以覆盖所述裸片的一部分。
17.根据权利要求14所述的系统，其中比较所述散焦值包含：产生所述散焦值与所述均值强度的关系的散点图。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以调整所述阈值。
19.根据权利要求14所述的系统，其中在将所述阈值应用于每一像素的所述敏感性时，使用裸片内的所有像素的平均强度。
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