CN1726389A - 转换被测晶圆缺陷坐标 - Google Patents

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Abstract

描述了用于利用CAD数据将检出的晶圆缺陷坐标转换到光罩坐标的系统和方法。提供晶圆检查图像并确定晶圆中潜在缺陷的坐标。然后晶圆检查图像被转换成预定图像格式。因此使用被测器件的CAD数据产生第二图像，它具有同样的预定图像格式。然后将CAD导出图像和晶圆导出图像进行对准，并把晶圆中潜在缺陷的坐标转换成CAD坐标。然后在晶圆光罩上使用CAD坐标，对检出晶圆缺陷的相应光罩缺陷进行定位。

Description

转换被测晶圆缺陷坐标
技术领域
本发明一般性地涉及半导体制造领域。本发明尤其涉及半导体检查和测量。
背景技术
检查和测量是半导体制造的重要领域。测量可以被定义为精确量化不同材料的物理、空间、或电特性的能力。大量的测量工具被日常用于对半导体制造过程的质量进行监视。检查涉及观察和量化缺陷的能力，检查工具包含用于这些目的各种光学仪器。在亚微米应用中，广泛使用例如扫描电子显微镜(SEM)这样的检查设备。
随着几何尺寸越变越小，观察晶圆和光罩(reticle)(掩模)缺陷的能力就变得更富有挑战性，且代价高昂。现有晶圆和掩模检查工具发现的是仅当其位置被推定时才能够处置的缺陷。通常，工程师们花费许多小时或许多天尝试确定缺陷的位置，以便能够将这些缺陷对成品率的影响进行分类和判断。因此，常常不是针对其位置，而是针对其大小来对缺陷进行处置。
于是，需要一种用于缺陷定位的方法和设备，其使工程缺陷降低工作量最低，并且提高例如成品率这样的测量预期。
发明内容
需要下列实施例。当然，本发明并不限于这些实施例。
根据本发明的一个实施例，利用被测器件的CAD数据对被测器件上的缺陷进行定位。提供被测器件的检查图像，并确定被测器件上潜在缺陷的坐标。然后将检查图像转换成预定图像格式。接着使用被测器件的CAD数据产生第二图像，此图像也具有该预定图像格式。然后将CAD导出的图像和该器件导出的图像进行对准，并且晶圆上潜在缺陷的坐标被转换成CAD坐标。接着，为了对与检出晶圆缺陷相应的光罩缺陷进行定位，使用CAD坐标浏览光罩。
根据本发明另一方面，一种设备包含用于固定被测晶圆的工作台(stage)，与工作台相连并用于产生被测晶圆的检查图像和产生被测晶圆中检出的缺陷的工作台坐标的缺陷检测设备，被测晶圆的CAD数据，被连接以控制工作台、图像和缺陷检测设备的控制单元，以及与控制单元、图像和缺陷检测设备相连的同步单元，用于根据被测晶圆的检查图像和CAD数据的函数将被测晶圆的缺陷的工作台坐标转换成晶圆掩模坐标。
当结合下面的描述和附图一起进行考虑时，将会更好地认识和理解本发明的这些和其它的实施例。然而，应当理解的是，以图解方式给出下面的描述，虽然其表明本发明的各种实施例和大量特定细节，然而并不是对本发明的限制。可以在不偏离本发明的实质的前提下在本发明的范围内进行许多替代、修改、附加和/或重构，而且本发明包含所有这样的替代、修改、附加和/或重构。
附图说明
伴随并构成说明书一部分的附图被包含进来以描述本发明的一些方面。通过参照附图中图解的示例性、因而非限定性的实施例，将使和本发明一起提供的发明、系统构成和操作的更加清楚的构思变得更加易于理解，其中同样的参考数字(如果它们在多于一幅图中出现的话)表示同样或类似的要素。结合这里提出的描述，参照这些附图中的一幅或多幅附图可以更好地理解本发明。应当注意的是，附图中所图解的那些特征不必按比例画出。
图1是晶圆的图像，其图解了本发明的一个方面。
图2是光罩的图像，其图解了本发明的一个方面。
图3是在不同光罩区上的重复缺陷扩散的图像，其图解本发明的
实施例。
图4是半导体检查设备的方框图，其代表本发明的实施例。
图5是转换方法的流程图，其代表本发明的实施例。
图6是同步的CAD和晶圆图像，其图解本发明的一个方面。
具体实施方式
下面参照附图中所图解的和下面描述中详细说明的非限定实施例，更全面地阐述本发明及其各种特征和有利细节。应当理解，仅通过图解方式而非通过限制来给出的详细描述和特定的例子，虽然其指示本发明的特定实施例。通过此公布，本领域的普通技术人员会明白在基本发明构思的实质和/或范围内的各种替代、修改、附加和/或重构。
在检查制造设备中的晶圆期间，重复缺陷或异常可能随时显现出来。重复缺陷是在晶圆的每个光罩区重复的缺陷，其可以源于例如光罩掩模或板的问题。当晶圆缺陷从一个光罩区重复到另一个光罩区时，检查工具可以标定这样的缺陷并将它们存储在缺陷文件中。缺陷文件含有每个潜在的检出缺陷的工作台X-Y坐标。利用复查站中的缺陷文件，可以将复查工具驱动到该晶圆(wafer)或小片(die)中发现的、该缺陷或丢失特征的位置。不幸的是，缺陷文件中的重复的位置从一个重复缺陷到另一个不同光罩区的重复缺陷可偏移大约5至15微米。这个偏移可能源于例如工具间的工作台不一致或机械公差，使得难以在晶圆和光罩掩模之间转换缺陷位置。
本发明可以包含用于通过利用在检查图像上覆盖的计算机辅助设计(CAD)布局来确定半导体特征等等的绝对X-Y位置的方法和/或设备。这些特征可以是例如缺陷或异常。本发明可包含通过将绝对CAD X-Y坐标附加到缺陷文件中，对缺陷或丢失特征进行标记。
在一个实施例中，CAD布局和检查图像可以自动同步。当复查工具上的工作台移动通过小片时，特定层的覆盖CAD图像可以一前一后地移动。这种自动同步方法既可以得到在检查工具屏幕上所见的图像，也可以获得生成的CAD图像。在另一个实施例中，可为操作员提供检查图像和在同一屏幕上的覆盖CAD图。一旦根据本发明进行上述同步，带有重复缺陷的特定晶圆的缺陷文件可以被装载到检查工具或复查工具中，并且被驱动到有关的特定缺陷或丢失特征处。该缺陷的绝对CAD X-Y坐标可以以标记缺陷文件或标记文件的形式被记录下来。
通常，光罩板比印制的器件大4倍，是光罩区的镜像图像。在一个实施例中，可以相应转换CAD X-Y坐标以补偿光罩板和光罩区之间的差异。光罩板复查工具的结构与制造检查工具的结构相类似，其能够利用CAD X-Y坐标精确地被驱动到正确缺陷位置。一旦在光罩板上正确地发现缺陷区域，可以使用分析工具来确定该特定特征的可能问题。
在一个实施例中，在对光罩板进行修复之后，为了确定修复的输出，可以进行印制测试并将晶圆检查复查工具返回到同样位置。利用这里所描述的方法也可以报告在掩模室处的光罩板上所发现的其它缺陷位置，利用绝对CAD X-Y坐标可以将晶圆制备在线检查工具驱动到那些相同的位置上。
参照图1，所描述的是晶圆105，其图解了本发明的一个方面。在这个示例性实施例中，晶圆105可包含例如光罩区110的6个行100。利用分步重复照相平板印刷过程(photolythographic)以众所周知的方式在晶圆105上的有序图案中形成光罩区110。通常，光罩区110(与单个小片相对应)可能包含不期望的缺陷115。缺陷115可能是化学或结构异常，它们会使硅晶体结构或在光罩区110表面上驻留的淀积材料的晶体结构降级。
参照图2，描述的是图1中的单个光罩区110，其图解本发明的一个方面。光罩区110包含缺陷115。在这个例子中，缺陷115中的一个是重复缺陷120。重复缺陷120可能在图1所述的晶圆105的某些或所有其它光罩区上重复出现。
如果图1所述的晶圆105的光罩区110堆积于仅显示重复缺陷的一次光罩区照射(shot)，当检查工具横穿且向下地扫描晶圆时，会见到与检查工具所导致的离去工作台相关的扩散。
例如，参照图3，描述了在不同光罩区扩散的图2中所述的重复缺陷120，图解了本发明的一个实施例。圆圈305表明重复缺陷120的实际位置。多个叉线正方形310表示位于晶圆不同部分的不同光罩区的相同位置中相同缺陷的单个堆积。在一个实际实施例中，当检查系统在晶圆上进行垂直和水平扫描时，工作台精度可以在每个方向(图3中的ΔX和ΔY)显示出多达10微米的扩散。因此，可以察觉到将其自身在不同光罩区中表现为重复缺陷的相同光罩缺陷在不同光罩区中大约20至100平方微米的面积上扩散。在一个实施例中，本发明可包含缺陷重复自动化方法，它在晶圆内发现缺陷位置的共同坐标，并输出填充有重复缺陷的CAD X-Y坐标的标记缺陷文件，从而通过提供特定缺陷的确切位置来辅助进行失效分析，并且提高现有光罩自动化软件的精度。
参照图4，它根据本发明的示例性实施例描述了半导体检查设备400的方框图。工作台405与扫描设备410相连，它可包含被测器件(DUT)406。被测器件406可以是例如晶圆。扫描设备410可以是例如向检测设备415提供晶圆缺陷和/或周围特征图像的扫描电子显微镜(SEM)或光学设备。控制单元420可以是控制、协调和收集来自工作台405、扫描设备410和检查单元415的信息的电路或计算机。同步单元425与控制单元420相连，程序存储介质430与同步单元425相连。
扫描和检测设备410、425可以是例如扫描电子显微镜(SEM)或基于光学的系统。控制单元420可以将工作台405在空间中移动，并控制扫描和检测设备410、415的操作。当工作台405在检查系统下移动时，控制单元420可保持跟踪工作台坐标和检测扫描信息。控制单元420和同步单元425彼此结工作，以协调晶圆和/或小片内位置，以便在检查工具(光学或SEM)生成的捕获检查图像408上覆盖和同步CAD生成的数据407。检查图像408也可以被称为DUT检查图像，捕获的DUT图像或晶圆图像。控制单元420也可以向同步单元425提供含有缺陷和特征的工作台X-Y坐标的缺陷文件。
同步单元425对CAD数据407和检查图像408进行处理。同步单元425将CAD数据407转换成预定格式的呈现图像。该呈现图像可在端部被划成方形，以更好地表示检查工具提供的检查图像408。接着，对准算法可以用于同步和补偿CAD数据407和检查图像408之间的任何偏移。在一个实施例中，同步单元425可以将收CAD数据407导出的图像在检查图像408上覆盖，反之亦然。在另一个实施例中，同步单元425可以接收来自检测设备415的检查图像408(例如，晶圆图像或光罩图像)，从数据库(没有示出)检索出CAD数据407，进行同步操作，接收来自控制单元420的缺陷文件421，将CAD特征坐标映射到光罩区的缺陷坐标，并向控制单元420提供含有缺陷的CAD X-Y坐标的标记缺陷文件426。
实际上，同步单元425可以是可编程电路，例如，可以是计算机、微处理器或基于数字信号处理器(DSP)的电路，它根据存储在程序存储介质430中的指令进行操作。程序存储介质430可以是任何类型的可读存储器，包含例如卡、带或盘的磁或光介质，或例如PROM或闪存的半导体存储器。同步单元425可以用软件实现，例如软件定义的算法，或可以用硬件电路或硬件和软件的组合实现这些功能。
当同步单元425是可编程电路时，例如参照图5下面提出和详细讨论的程序被存储在程序存储介质430中，以产生根据本发明的设备，其按照本发明的方法进行工作。在一可选方式中，同步单元425可以是硬接线的，或可以使用预定的数据表，或可以是硬接线和可编程电路的组合。
参照图5，描述的是转换方法500的流程图，其代表本发明的一个实施例。方法500可以被存储在程序存储介质430中，并由同步单元425来执行，二者都在图4中进行了详细描述。检查图像408由第一图像转换步骤505进行处理，其中小片图像被从光栅扫描或任何其它图像格式转换成预定图像格式。从数据库(没有示出)接收CAD图像407并通过平板印刷模拟步骤510进行处理，产生呈现小片或晶圆图像506。在一个示例性实施例中，由步骤510所执行的平板印刷模拟方法可以使用例如Finle Technology公司的Prolith平板印刷软件。呈现的图像506进一步由第二图像转换步骤515进行处理，这个步骤将呈现图像506转换成与方框505产生的预定图像格式相同的格式。预定图像格式可以是任何图像格式，例如标记图像文件格式(TIFF)转换，联合照片专家组图像(JPEG)、图形交换格式图像(GIF)、打印机描述文件(PDF)或任何其它的图像格式。
图像转换步骤505、515的输出由对准步骤520进行处理。均具有预定图像格式且放大倍率相同的两幅图像的对准通过图像的所有边缘特征进行匹配，从而产生检查图像到CAD图像坐标的映射。步骤525接收含有缺陷的工作台X-Y坐标的缺陷文件421，并向其附加缺陷的相应CAD X-Y坐标，从而输出标记缺陷文件426。
对准步骤520可以使用各种对准方法中的任意方法。例如，对准步骤520可以使用例如加性算法、组成算法或逆组成算法这样的梯度下降算法。虽然加性算法估计针对对准参数的加性增量，然而组成算法估计递增偏差(warp)。梯度下降算法是本领域普通技术人员所熟知的。在一个示例性实施例中，由步骤520执行的对准方法可以使用例如在8250系列CD SEM工具中使用的图像对准方法，这是KLA-Tencor的用于测量非常小的特征的临界尺寸扫描电子显微图片工具。在另一个实施例中，本发明可以使用在KLA-Tencor ES20工具中使用的图像对准方法。
参照图4和图5，本发明包含用于向半导体检查设备400的控制单元420提供晶圆坐标到CAD坐标的映射的方法和/或设备。控制单元能够执行工作台405的精细对准。同步单元425可以用于缺陷定位。
参照图6，描述的是同步的CAD和晶圆图像600，其图解本发明的一个方面。方形605表示CAD元件或特征，圆圈610表示的是晶圆元件或特征。由图5详细说明的对准块520进行图6所举例说明的晶圆和CAD图像的覆盖。
在一个示例性实施例中，本发明可以用于通过CAD导航来检查晶圆或光罩缺陷。所找到的没有相应CAD特征的晶圆元件615表明它是一个可能的晶圆缺陷。例如，晶圆缺陷可以是接触不良。在另一个实施例中，可以自动地进行缺陷检测。缺陷的绝对位置可以被记录在缺陷文件或数据库中。
在一个实施例中，本发明可包含将CAD图像同步和覆盖到晶圆图像，从而自动对所得到的覆盖图像上的晶圆缺陷进行定位，并将晶圆缺陷的绝对CAD X-Y坐标加入到缺陷文件或数据库中。本发明也可以包含使用缺陷文件或数据库中的绝对CAD缺陷坐标，以驱动检查系统并自动在与晶圆缺陷相应的光罩中定位缺陷。
这里所用的术语“一”或“一个”定义为一个或多于一个。这里所用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。这里所用的术语“另一个”被定义为至少第二或其它。这里所用的术语“包含”和/或“具有”被定义为包括(即开放性语言)。这里所用的术语“耦连”被定义为连接，尽管不必是直接连接，也可不必是机械连接。这里所用的术语“程序”或“软件”被定义为设计在计算机系统上执行的一系列指令。程序或计算机程序可以包含子程序、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用程序，applet、servlet、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或设计在计算机系统上执行的其它指令序列。
所附权利要求将不被解释为包含装置加功能的限定，除非在指定权利要求中这样的限定明显地利用短语“用于......的装置”和“用于......的步骤”进行表述。本发明的亚属(subgeneric)实施例将通过所附独立权利要求和它们的等同表述进行描绘。本发明的特定实施例将通过所附从属权利要求和它们的等同表述进行描述。

Claims (12)

1.一种对缺陷进行定位的方法，包括：
提供被测器件的检查图像，包含潜在缺陷的检出坐标；
将检查图像转换成预定图像格式的第一图像；
提供被测器件的CAD数据；
将CAD数据转换成预定图像格式的第二图像；
将第一和第二图像对准；
将潜在缺陷的检出坐标转换成CAD坐标；以及
根据CAD坐标的函数定位缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其中被测器件包括晶圆。
3.如权利要求1所述的方法，其中被测器件包括晶圆的小片。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在被测器件的光罩中根据CAD坐标的函数定位缺陷。
5.如权利要求1所述的方法，其中将CAD数据转换成第二图像的步骤包括进行平板印刷模拟步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其中潜在缺陷的检出坐标包括缺陷文件。
7.如权利要求6所述的方法，其中将检出坐标转换成CAD坐标的步骤包括将缺陷文件映射到CAD坐标以产生标记数据文件。
8.如权利要求7所述的方法，其中缺陷文件包括晶圆工作台坐标。
9.一种机器可读的程序存储设备，其有形体现可由该机器运行以执行权利要求1的方法的指令程序的表示。
10.一种对半导体晶圆光罩中的缺陷进行定位的方法，包括：
生成被测半导体晶圆的晶圆图像；
确定被测晶圆的检出潜在缺陷的工作台坐标；
由与被测半导体晶圆相关的CAD数据生成CAD图像；
将晶圆图像和CAD图像进行对准并由工作台坐标确定出CAD坐标；
根据CAD坐标的函数定位被测半导体晶圆的半导体晶圆光罩中的缺陷。
11.一种机器可读的程序存储设备，其有形体现可由该机器运行以执行权利要求10的方法的指令程序的表示。
12.一种将检出晶圆缺陷坐标转换成光罩坐标的设备，包括：
用于固定被测晶圆的工作台；
与工作台相连并用于产生被测晶圆的检查图像和产生被测晶圆中检出的缺陷的工作台坐标的缺陷检测设备；
被测晶圆的CAD数据；
被连接以控制工作台和图像检测设备的控制单元；以及
与控制单元和图像检测设备相连的同步单元，用于根据被测晶圆的检查图像和CAD数据的函数将被测晶圆的缺陷的工作台坐标转换成晶圆光罩坐标。
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