CN111077728A - 一种光罩及图像校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光罩及图像校准方法，属于半导体技术领域，光罩包括：非曝光区内设置有一标记图案，标记图案包括亮场图案和暗场图案，亮场图案和暗场图案分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且标准图形中的最小关键尺寸小于曝光区中图形的最小关键尺寸；方法包括：光罩缺陷检查台通过扫描标记图案进行图像校准；上述技术方案有益效果是：保证图像校准的准确性和精确性的同时缩短了缺陷扫描程式的建立时间，提高了光罩缺陷检查台的工作效率。

Description

一种光罩及图像校准方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种光罩及图像校准方法。
背景技术
光罩用来向晶圆表面涂覆的光刻胶上转移电路图形，一般采用的是高精度的石英平板，光罩必须是没有缺陷的才能够在光刻胶上呈现出完整的电路图形，否则，不完整的图形会被刻蚀到晶圆上；光罩缺陷检查台便是结合影像扫描技术与先进的影像处理技术，来捕捉光罩上的缺陷。
光罩缺陷检查台在进行缺陷检查之前需要先建立缺陷扫描程式，缺陷扫描程式的建立过程需要依次经过对准，选取像素尺寸，定义光罩的被扫描区域，定义晶粒的大小，光源校准、图像校准等步骤，这其中，以图像校准步骤最为复杂，需要耗费大量的时间和重复的试验才能够保证建立的缺陷扫描程式的准确性和精确性；现有技术中，光罩缺陷检查台在进行图像校准的过程，通常需要在光罩上选取3到5个图形作为图像校准的基准点，而且寻找的3到5个图形中还要满足如下要求：1.所选图形要包含框架单元中的亮场和暗场的边界区域；2.所述图形中要包括特定的特征图形；3.所选图形中应当包括最小特征尺寸；如果光罩缺陷检查台寻找的图形无法满足上述要求，则需要经过第二次甚至第三次的调整，这就使得检查台在建立缺陷扫描程式耗时较长，程式返工调整的概率较大，效率较低。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种光罩及图像校准方法，通过于待检测光罩上增加一标记图案，使得光罩缺陷检查台可以直接通过标记图案进行图像校准，在保证图像校准的准确性和精确性的同时缩短了缺陷扫描程式的建立时间，提高了光罩缺陷检查台的工作效率。
上述技术方案具体包括：
一种光罩，所述光罩包括曝光区和非曝光区，其特征在于，所述非曝光区内设置有一标记图案，所述标记图案包括亮场图案和暗场图案，所述亮场图案和所述暗场图案分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且所述标准图形中的最小关键尺寸小于所述曝光区中图形的最小关键尺寸。
优选地，其中，所述标准图形包括线、孔以及线间距中的一项或多项。
优选地，其中，同类型的所述标准图形的关键尺寸分别按预定方向依次减小。
优选地，其中，相邻两个同类型的所述标准图形中，较小的所述标准图形的关键尺寸比较大的所述标准图形的关键尺寸小5-20％。
一种图像校准方法，应用于光罩缺陷检查台，其特征在于，于所述待检测光罩的非曝光区内设置一标记图案，所述标记图案包括亮场图案和暗场图案，所述亮场图案和所述暗场图案分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且所述标准图形中的最小关键尺寸小于所述待检测光罩曝光区中图形的最小关键尺寸；
所述光罩缺陷检查台通过扫描所述标记图案进行图像校准。
优选地，其中，所述标准图形包括线、孔以及线间距中的一项或多项。
优选地，其中，同类型的所述标准图形的关键尺寸按预定方向依次减小。
优选地，其中，相邻两个同类型的所述标准图形中，较小的所述标准图形的关键尺寸比较大的所述标准图形的关键尺寸小5-20％。
优选地，其中，所述通过扫描所述标记图案进行图像校准的过程具体包括：
步骤S1，所述光罩缺陷检查台根据预先设定的坐标定位所述标记图案；
步骤S2，所述光罩缺陷检查台通过扫描所述标记图案中的所述标准图形进行图像校准。
一种针对不同工艺节点光罩的设计方法，其中针对第一工艺节点设计如上所记载的光罩，以第一工艺节点光罩的标记图案中标准图形的最小关键尺寸为基准，选择比例尺进行缩放，以获得其它工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸，其中，所述选择比例尺包括使得各工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸小于各工艺节点的电路图形最小关键尺寸。
上述技术方案的有益效果在于：
提供一种光罩及图像校准方法，通过于待检测光罩上增加一标记图案，使得光罩缺陷检查台可以直接通过标记图案进行图像校准，在保证图像校准的准确性和精确性的同时缩短了缺陷扫描程式的建立时间，提高了光罩缺陷检查台的工作效率。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中，一种光罩的结构示意图；
图2是本发明的较佳实施例中，标记图案的结构示意图；
图3是本发明的较佳实施例中，图像校准的步骤流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种光罩，光罩包括曝光区2和非曝光区1，如图1-2所示，其中非曝光区1内设置有一标记图案3，标记图案3包括亮场图案31和暗场图案30，亮场图案31和暗场图案30分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且标准图形中的最小关键尺寸小于曝光区2中图形的最小关键尺寸。
作为优选的实施方式，光罩的制作材料包括石英玻璃、金属铬和感光胶，其中，石英玻璃作为衬底，具有100％的透光率，金属铬和感光胶镀在石英玻璃的上表面，阻挡石英玻璃透光，然后把设计好的电路图形通过电子激光设备曝光在感光胶上，被曝光的区域便会显影出来，在金属铬上形成相对应的电路图形，形成的光罩便可以用于对集成电路进行投影定位。
集成电路制备过程中，根据化学反应机理和显影原理的不同，光刻胶通常可分为正性胶和负性胶两种类型，负性胶为胶体本身对某些特定溶剂可溶解，但曝光之后，经过光照的部分会变为不可溶的物质。相反，正性胶为胶体本身对某些溶剂不可溶解，但曝光之后，经过光照的部分会变为可溶解的物质；利用光刻胶的这种性能，在集成电路制造中，将光刻胶作为涂层，就能在硅片表面刻蚀所需要的电路图形。由于光刻胶要与光罩配合使用，因此，对于不同类型的光刻胶分别对应着亮场图案31和暗场图案30共两种类型的光罩图案，亮场图案31下是由非透光区域来组成相应的电路图形，暗场图案30下是由透光区域来组成相应的电路图形，对应不同种类的光刻胶需要选择与之相对应的光罩图案类型。
根据光刻蚀的工作原理，光罩必须是没有缺陷的才能够在晶圆上呈现出完整的电路图像，否则，不完整的图像会被复制到晶圆上，进而导致电路图像的不完整，降低晶圆的良率。光罩缺陷检查台便是结合影像扫描技术与先进的影像处理技术，来捕捉光罩上的缺陷。
光罩缺陷检查台在进行缺陷检查之前通常需要先建立缺陷扫描程式，缺陷扫描程式的建立过程需要依次经过对准，选取像素尺寸，定义光罩的被扫描区域，定义晶粒的大小，光源校准、图像校准等步骤，这其中，以图像校准步骤最为复杂，需要耗费大量的时间和重复的试验才能够保证建立的缺陷扫描程式的准确性和精确性。
图像校准的过程，通常需要在光罩上选取3到5个图形作为图像校准的基准点，而且寻找的3到5个图形中还要满足如下要求：1.所选图形要包含框架单元中的亮场和暗场的边界区域；2.图形中要包括特定的特征图形；3.所选图形中应当包括最小特征尺寸；如果光罩缺陷检查台寻找的图形无法满足上述要求，则需要经过第二次甚至第三次的调整，这就使得检查台在建立缺陷扫描程式耗时较长，程式返工调整的概率较大，效率较低。
为解决上述问题，本发明从改变光罩的基本结构入手，光罩在制作过程中会被划分为曝光区2域和非曝光区1域，曝光区2域是在光刻蚀的过程中，光罩会被曝光的范围，非曝光区1域是光刻蚀的过程中不会被照到的范围；在光罩制作的过程中，首先把设计好的电路图形通过电子激光设备曝光显影在光罩的曝光区2范围内，作为光罩的主体部分；同时，在光罩的非曝光区1域内选取一个预定位置制作一个标记图案3，该标记图案3的面积大小根据具体情况具体设置，在一个具体的实施例中，标记图案3的面积大小可以与曝光区2内对应单个晶方的图形的面积大小相等。
标记图案3应当将两种类型的图案全部包括，即同时包括亮场图案31和暗场图案30，每一种图案中均包括具有多个不同关键尺寸的标准图形，标准图形的设置原则是能够反应光罩曝光区2中电路图形的基本元素，且标准图形中的最小关键尺寸要保证小于曝光区2中电路图形的最小关键尺寸。这使得光罩缺陷检查台在进行图像校准的步骤时，不必再去光罩的曝光区2域内寻找电路图形作为图像校准的基准，而可以根据预先设定的坐标直接找到标记图案3，并将标记图案3中的标准图形作为图像校准的基准；且由于标准图形最小关键尺寸均小于曝光区2中的图形的最小关键尺寸，因此，光罩缺陷检查台根据标准图形建立的缺陷扫描程式的准确性和精度便可以得到保证。
在本发明的一个较佳实施例中，由于光罩的曝光区2内不同样式的电路图形的基本元素大体相同，不同的工艺节点区别仅在于最小关键尺寸的不同，因此，可以针对不同的工艺节点确定对应于各工艺节点的标记图案最小关键尺寸，预先设计一套标准的标记图案3，并将其分别设置在不同工艺节点对应的光罩上，以便于流水性生产。
一种针对不同工艺节点的光罩设计方法，其特征在于，设计针对第一工艺节点的光罩，以第一工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸基准，选择比例尺进行缩放，以获得其它工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸，其中，选择比例尺包括使得各工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸小于各工艺节点的电路图形最小关键尺寸。
不同技术节点的最小关键尺寸在电路图形版图设计阶段便可以得知，在一个具体的实施例中，如下表所示，对于45nm工艺节点，其电路图形最小关键尺寸为58nm，标记图案3最小关键尺寸为50nm。以45nm技术节点为基准，作为比例尺1，根据其它工艺节点电路图形最小关键尺寸结合适应的比例尺，确定其它工艺节点的标记图案3最小关键尺寸。比如对于65nm节点，选取1.3的比例尺，得到该工艺节点标记图案3最小关键尺寸为50nm*1.3＝65nm，依次类推，根据不同工艺节点的电路图形最小关键尺寸，选取适宜的比例尺，从而得到各工艺节点下标记图案3最小关键尺寸。在获取各工艺节点下标记图案3最小关键尺寸之后，将各标准图形依次进行放大，从而得到各工艺节点下标记图案3。
Figure BDA0002329495300000071
通过比例尺对标准的标记图案3进行相应的缩放，便于光罩制作的过程中程式化的为每个光罩添加标记图案3。
在本发明的一个较佳实施例中，标准图形包括线、孔以及线之间的间隔。
具体的，在本实施例中，标准图形中选用不同尺寸的线、孔以及线间距作为基本元素，其中孔可以为圆形孔也可以是矩形孔。理论上，所有的电路图形均可以看做由多个线和孔组合而成。
在本发明的一个较佳实施例中，同类型的标准图形的关键尺寸按预定方向依次减小。
在本发明的一个较佳实施例中，相邻两个同类型的标准图形中，较小的标准图形的关键尺寸比较大的标准图形的关键尺寸小5-20％，优选为10％，依次递减。
本发明还提供一种图像校准方法，应用于光罩缺陷检查台，其中如图1-2所示，于待检测光罩的非曝光区1内设置一标记图案3，标记图案3包括亮场图案31和暗场图案30，亮场图案31和暗场图案30分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且标准图形中的最小关键尺寸小于待检测光罩曝光区2中图形的最小关键尺寸；
光罩缺陷检查台通过扫描标记图案3进行图像校准。
作为优选的实施方式，由于标记图案3设置在特定位置，其坐标为事先预定好的，所以，光罩缺陷检查台可以很容易根据预定坐标找到光罩上的标记图案3，光罩缺陷检查台通过扫描设置在特定位置上的标记图案3来替代原来的3-5个图形进行图像校准，大大提高了工作效率。
在本发明的一个较佳实施例中，标准图形包括线、孔以及线间距中的一项或多项。
在本发明的一个较佳实施例中，同类型的标准图形的关键尺寸按预定方向依次减小。
在本发明的一个较佳实施例中，相邻两个同类型的标准图形中，较小的标准图形的关键尺寸比较大的标准图形的关键尺寸小5-20％，优选为10％，依次递减。
在本发明的一个较佳实施例中，如图3所示，通过扫描标记图案3进行图像校准的过程具体包括：
步骤S1，光罩缺陷检查台根据预先设定的坐标定位标记图案3；
步骤S2，光罩缺陷检查台通过扫描标记图案3中的标准图形进行图像校准。
具体的，在本实施例中，标记图案3的具体坐标可以根据光罩的具体情况具体设置，设置位置以远离光罩的曝光区2域为宜，同时应当考虑到光罩缺陷检查台能较为方便快速的找到该标记图案3。而根据标准图形进行图像校准的过程与原有的图像校准流程相同，在此不再赘述。
上述技术方案的有益效果在于：
提供一种光罩及图像校准方法，通过于待检测光罩上增加一标记图案，使得光罩缺陷检查台可以直接通过标记图案进行图像校准，在保证图像校准的准确性和精确性的同时缩短了缺陷扫描程式的建立时间，提高了光罩缺陷检查台的工作效率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光罩，所述光罩包括曝光区和非曝光区，其特征在于，所述非曝光区内设置有一标记图案，所述标记图案包括亮场图案和暗场图案，所述亮场图案和所述暗场图案分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且所述标准图形中的最小关键尺寸小于所述曝光区中图形的最小关键尺寸。
2.根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述标准图形包括线、孔以及线间距中的一项或多项。
3.根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，同类型的所述标准图形的关键尺寸分别按预定方向依次减小。
4.根据权利要求3所述的光罩，其特征在于，相邻两个同类型的所述标准图形中，较小的所述标准图形的关键尺寸比较大的所述标准图形的关键尺寸小5-20％。
5.一种图像校准方法，应用于光罩缺陷检查台，其特征在于，于所述待检测光罩的非曝光区内设置一标记图案，所述标记图案包括亮场图案和暗场图案，所述亮场图案和所述暗场图案分别包括多个具有不同关键尺寸的标准图形，且所述标准图形中的最小关键尺寸小于所述待检测光罩曝光区中图形的最小关键尺寸；
所述光罩缺陷检查台通过扫描所述标记图案进行图像校准。
6.根据权利要求5所述的图像校准方法，其特征在于，所述标准图形包括线、孔以及线间距中的一项或多项。
7.根据权利要求5所述的图像校准方法，其特征在于，同类型的所述标准图形的关键尺寸分别按预定方向依次减小。
8.根据权利要求7所述的图像校准方法，其特征在于，相邻两个同类型的所述标准图形中，较小的所述标准图形的关键尺寸比较大的所述标准图形的关键尺寸小5-20％。
9.根据权利要求5所述的图像校准方法，其特征在于，所述通过扫描所述标记图案进行图像校准的过程具体包括：
步骤S1，所述光罩缺陷检查台根据预先设定的坐标定位所述标记图案；
步骤S2，所述光罩缺陷检查台通过扫描所述标记图案中的所述标准图形进行图像校准。
10.一种针对不同工艺节点光罩的设计方法，其特征在于，针对第一工艺节点设计如权利要求1-5任意一项所记载的光罩，以第一工艺节点光罩的标记图案中标准图形的最小关键尺寸为基准，选择比例尺进行缩放，以获得其它工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸，其中，所述选择比例尺包括使得各工艺节点的标记图案中标准图形的最小关键尺寸小于各工艺节点的电路图形最小关键尺寸。
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