TW201300769A - 使用一檢驗裝置之基於輪廓之缺陷偵測 - Google Patents
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Abstract
一項實施例係關於一種檢驗一目標基板上之一位點位置之方法。獲得輪廓，該等輪廓係已使用一設計夾自一參考影像產生。獲取該位點位置之一目標影像。將該等輪廓對準至該目標影像，且針對該等輪廓上之像素計算對比值。將一臨限值應用至該等對比值以判定基於輪廓之缺陷斑點。另一實施例係關於一種用於產生供在針對缺陷檢驗一位點位置中使用之輪廓之方法。本文亦揭示其他實施例、態樣及特徵。
Description
本發明係關於基板之檢驗及審查，諸如，舉例而言，半導體晶片及用於微影蝕刻之光罩。
本申請案主張於2011年5月25日提出申請之第61/489,871號美國臨時專利申請案之權益，該美國臨時專利申請案之揭示內容之全部內容據此以引用方式併入本文中。
在一習用電子束(e-beam)檢驗儀器中，用產生自基板表面之次級電子發射之一聚焦電子束來掃描一所製造基板(諸如一矽晶片或一光罩)。偵測該等發射電子，且通常將偵測資料轉換成試樣之表面之影像。然後對此等影像進行數值分析以偵測該所製造基板中之異常(稱為缺陷)。隨後可藉由進一步成像審查所偵測到缺陷。
亦可將該等所偵測到缺陷手動或自動地分類成不同種類或類別。可將對一缺陷之分類用於判定其原因以使得可在製造製程中做出適當調整以改良其良率。
高度期望改良用於偵測並分類藉由電子束儀器成像之缺陷的方法及裝置。
一項實施例係關於一種檢驗一目標基板上之一位點位置之方法。獲得輪廓，該等輪廓係已使用一設計夾自一參考影像產生。獲取該位點位置之一目標影像。將該等輪廓對準至該目標影像，且針對該等輪廓上之像素計算對比值。
將一臨限值應用至該等對比值以判定基於輪廓之缺陷斑點。
另一實施例係關於一種用以偵測一所製造基板中之缺陷之裝置。該裝置至少包含一源、一掃描系統、一偵測系統及一控制與處理系統。該源經組態以用於產生一入射電子束。該掃描系統經組態以可控制地偏轉該入射電子束以便使該入射電子束在一目標區域之上掃描以使得自該目標區域發射次級電子。該偵測系統經組態以用於偵測該等次級電子以便產生該目標區域之一影像資料圖框。該控制與處理系統經組態以獲得使用一設計夾自一參考影像產生之輪廓；獲取該位點位置之一目標影像；將該等輪廓對準至該目標影像；針對該等輪廓上之像素計算對比值；及將一臨限值應用至該等對比值以判定基於輪廓之缺陷斑點。
另一實施例係關於一種用於產生供在針對缺陷檢驗一位點位置中使用之輪廓之方法。獲取對應於該位點位置之一參考位點之一參考影像。擷取該位點位置之一設計夾。將該設計夾對準至該參考影像。使用該設計夾自該參考影像提取該等輪廓。
本文亦揭示其他實施例、態樣及特徵。
本文中揭示用於使用一電子束裝置之基於輪廓之缺陷偵測與分類的方法及裝置。可採用此等方法及裝置以當與一習用晶粒對晶粒方法相比較時實質上改良缺陷偵測之靈敏度。
圖1提供根據本發明之一實施例之可利用之電子束檢驗裝置100之一剖面圖。如圖1中所展示，一源101產生一入射電子束(初級電子束)102。入射電子束102通過一Wien過濾器104。Wien過濾器104係經組態以產生彼此交叉之電場及磁場之一光學元件。利用掃描偏轉器106及聚焦電子透鏡107。利用掃描偏轉器106以跨越目標基板110之表面掃描電子束。舉例而言，目標基板110可係一經圖案化基板，諸如正製造之一積體電路或用於微影蝕刻之一光罩。
利用聚焦電子透鏡107以將入射電子束102聚焦成晶片或其它基板樣本110之表面上之一束點。根據一項實施例，聚焦透鏡107可藉由產生電場及/或磁場來操作。
作為入射電子束102之掃描之一結果，自目標基板110(舉例而言，其可係一半導體晶片或一光罩)發射或散射次級電子。目標基板110可由一可移動載物台111保持。然後藉由曝露於物鏡(最終)透鏡108之電磁場自目標基板110提取該等次級電子。該電磁場用以將該等所發射電子拘限在距入射電子束光軸一相對小距離內且加速此等電子直至成為柱。以此方式，自該等次級電子形成一次級電子束112。
Wien過濾器104將次級電子束112自入射電子束102之光軸偏轉至一偵測軸(用於該裝置之偵測系統114之光軸)。此用以將散射電子束112與入射電子束102分離。偵測系統114偵測次級電子束112且產生可用於形成目標基板之表面之影像之資料信號。
一儀器控制與資料處理(控制/處理)系統150可包含一或多個處理器(亦即，微處理器或微控制器)152、資料儲存器(舉例而言，包含硬碟機儲存器及記憶體晶片)154、一使用者介面156及一顯示系統158。資料儲存器154可經組態以儲存或保持電腦可讀程式碼(指令)155及資料，且處理器152可經組態以執行程式碼155且處理資料。使用者介面156可經組態以接收使用者輸入。顯示系統158可經組態以向一使用者顯示基板表面之視圖。
控制/處理系統150可連接至電子束柱之各種分量且可用於控制電子束柱之各種分量以便實施本文中所揭示之程序。舉例而言，可藉由由控制/處理系統150所執行之電腦可讀程式碼155來控制載物台111之移動及偏轉器106之掃描。
另外，控制/處理系統150可經組態以接收並處理來自偵測系統114之電子影像資料。特定而言，控制/處理系統150中之電腦可讀程式碼155可用於實施與本文中所闡述之基於輪廓之缺陷偵測技術相關的程序。
此外，根據本發明之一實施例，控制/處理系統150可經組態以與一設計伺服器170介接。設計伺服器170可經組態以儲存OPC(光學鄰近修正)前設計圖案172、OPC後設計圖案174及影像提取之圖案輪廓資料176。在一檢驗運行期間，設計伺服器170可應電子束檢驗裝置100之控制/處理系統150之請求即時提供設計夾中之該資料。
圖2係根據本發明之一實施例之用於產生一影像提取之
參考輪廓之一方法之一流程圖。方法200可使用(舉例而言)電子束檢驗裝置100來執行且可作為用以設置之一預備方法來執行。
按照方塊202，可藉由資料處理系統自一源載入位點位置資訊(亦即，待檢驗之位點之位置)。舉例而言，位點位置資訊可係一設計規則檢驗之熱點。另一選擇係，位點位置資訊可包括來自藉由電子束檢驗裝置100或藉由另一檢驗裝置之一先前檢驗的檢驗結果。
針對每一位點位置，可按照方塊204執行一輪廓資料產生程序。如所展示，為產生並記錄每一位點之影像提取之參考輪廓及相關聯影像，該輪廓資料產生程序可涉及執行以下步驟(206至220)。
按照步驟206，可將一參考位點之一參考影像載入至一資料處理系統中，諸如，舉例而言控制/處理系統150。參考位點較佳地係對應於一檢驗位點之一已知良好(無缺陷)位點。該參考影像可係由一成像裝置自該參考位點獲取之一SEM影像，諸如，舉例而言電子束檢驗裝置100。較佳地，以高於隨後在檢驗過程期間所獲取之目標影像之解析度之一解析度獲取該參考影像。
按照步驟208，可針對該位點擷取一OPC前設計夾。可自設計伺服器170或自另一源擷取該OPC前設計夾。該OPC前設計夾提供在應用光學鄰近修正之前之設計圖案之一再現影像。按照步驟210，將設計夾對準至參考影像。
此後，按照步驟212，自參考影像提取輪廓。此等輪廓
係設計提取之參考影像輪廓且在本文中可稱為「參考輪廓」。根據本發明之一實施例，可使用下文關於圖4進一步所闡述之一方法400來執行使用一設計夾之一參考輪廓之提取。
此時，按照步驟214，可藉由將該等參考輪廓疊加於參考影像之上來顯示該等參考輪廓，且若需要，可按照步驟216經由一使用者介面編輯該等參考輪廓。在已提取及視情況編輯該參考輪廓之後，可按照步驟218驗證該等參考輪廓。舉例而言，可使用自一晶片上之另一晶粒收集之額外參考影像來執行該驗證。
按照步驟220，然後可關於一檢驗(缺陷偵測)方案保存或記錄參考輪廓。隨後可由檢驗裝置100應用該檢驗方案以檢驗一目標基板上之位點位置。
圖3係根據本發明之一實施例之用於使用一檢驗裝置之基於輪廓之缺陷偵測之一方法300之一流程圖。舉例而言，可使用電子束檢驗裝置100之控制/處理系統150來實施方法300。
按照方塊302，可自儲存器讀取由一檢驗方案所指示之所有檢驗位點之參考輪廓。在一項實施方案中，可將此等參考輪廓及相關聯參考影像自資料儲存器載入至電子束檢驗裝置100之控制/處理系統150之記憶體中。
針對每一位點位置，可按照方塊304執行一缺陷偵測程序。如所展示，為偵測正對其進行缺陷檢驗之一目標基板中之缺陷並將其分類，該缺陷偵測程序可涉及執行以下步
驟(306至334)。
按照步驟306，可收集或獲取目標基板上之一檢驗位點之一影像(亦即，一目標影像)。舉例而言，該目標影像可係一掃描電子顯微鏡(SEM)影像且可使用電子束檢驗裝置100來收集。圖5中展示一目標影像500及一對應參考輪廓510之一實例。
按照步驟308，可將檢驗位點之參考輪廓與目標影像對準。換言之，可將先前按照圖2之方法200自參考位點提取之參考輪廓對準至目標基板上之對應檢驗位點之目標影像。
此後，按照步驟310，可計算每一影像像素處之一局部對比值。一像素之局部對比值表示目標影像中之像素之值與來自影像提取之參考輪廓之對應像素之值之間的一差異(亦即，一對比)。
按照步驟312，可基於參考輪廓將影像像素分割成前景、背景及輪廓像素片段。該輪廓片段由輪廓本身之像素組成。用於區分前景與背景之程序可以基於該參考輪廓放置在前景中之晶種開始。自該等晶種生長區域判定前景片段。可將不係輪廓或前景片段之部分之剩餘像素判定為背景片段。
另外，可按照步驟314使用輪廓之曲率來偵測隅角，且可按照步驟316將隅角區域(該隅角周圍之一局部區域中之像素)自先前判定之片段移除並放入一單獨隅角片段中。舉例而言，可將約90度之一輪廓之一彎曲判定為一隅角。
申請人已判定將該等隅角區域放置在一單獨片段中係有利的，此乃因一所製造積體電路中之隅角往往具有圖案可變性。
按照步驟318，可對每一影像片段(前景片段、背景片段、輪廓片段及隅角片段)中之像素之局部對比值執行自動定限以產生每片段一基於輪廓之缺陷像素列表。該缺陷像素列表指示具有高於一臨限對比值之局部對比之彼片段中之像素。可自基於輪廓之缺陷像素列表判定基於輪廓之缺陷斑點(毗鄰缺陷像素之群組)。
按照步驟320，可在每一影像片段(前景片段、背景片段及隅角片段)中運行一或多個次級缺陷偵測程序。該(該等)次級缺陷偵測程序可利用習用晶粒對晶粒或胞對胞缺陷偵測程序，諸如一分段式自動定限程序或一多晶粒自動定限程序。每一次級缺陷偵測程序可針對每一片段產生一次級缺陷像素列表。可自該等次級缺陷像素列表判定次級缺陷斑點。
按照步驟322，可將基於輪廓之缺陷斑點與次級缺陷斑點合併以形成合併缺陷斑點。可按照步驟324將該等合併缺陷斑點排級。舉例而言，該排級可取決於該等缺陷斑點之局部對比及大小。為產生該排級，可計算一「能量」值，該「能量」值可係一缺陷斑點之像素之局部對比之平方之一總和。然後，可基於該等缺陷斑點之能量值做出該排級。
然後，可按照步驟326提取關於每一缺陷斑點之幾何屬
性。該等幾何屬性可基於缺陷斑點關於輪廓圖案之位置。舉例而言，該幾何屬性可指示輪廓圖案中缺陷斑點位於其內之幾何形狀(諸如一方形或其他多邊形)。可提取其他幾何屬性。
然後，可按照步驟328將缺陷斑點分類。根據本發明之一實施例，該缺陷分類可使用缺陷斑點之片段資訊及幾何屬性。在一項實施例中，可使用片段資訊及幾何屬性來將缺陷斑點分類成以下種類：短路；開路；橋接；頸縮；突出；侵入；空隙；顆粒及其他種類。
按照步驟330，可計算一相對臨界尺寸(CD)量測值。可藉由比較目標影像與影像提取之參考輪廓之邊緣來計算該相對CD量測值。
對於過程窗合格鑒定，可按照步驟332計算圖案保真度度量。另一選擇係，對於光罩再合格鑒定，可按照步驟334使用一光罩檢驗結果之缺陷補綴來驗證偵測到的缺陷。
圖4係根據本發明之一實施例之使用一設計夾來提取一參考輪廓之一方法400之一流程圖。如所展示，輸入位點位置之一SEM影像402及一設計夾404。按照步驟406，可將該設計夾對準至該SEM影像，且然後可自經對準設計夾形成針對該SEM影像之一遮罩。
可按照步驟408應用一草圖及清潔程序。此可涉及針對遮罩中之每一個別區域獲得一個別線片段。可在分支點處分離該等個別線片段以形成草圖。可藉由移除小於預先定
義值之線片段來清潔該草圖。
然後可按照步驟410形成晶種點。可藉由將剩餘線片段縮小成單個晶種點來形成晶種點。一單個區域可具有一個以上晶種點。
另外，可按照步驟412自SEM影像獲得梯度並清理梯度。在清理期間，可保留位於遮罩之一膨脹區域內之梯度以防止朝向較強梯度之洩漏。
按照步驟414，晶種點可用於生長「最小」集區或「分水嶺」區域。可標記每一晶種初始之集區或分水嶺區域之邊界。
最後，按照步驟416，可合併分水嶺區域且可基於該等合併區域之邊界形成最終輪廓。該合併有效地填充可由一單個區域之多個晶種點形成之孔。可由「Sobel」邊緣給出最終輪廓。
圖5展示根據本發明之一實施例之一目標影像510及對應參考輪廓520之一實例。如所看到，參考輪廓520提供目標影像510之區域之一所預期外形。
圖6展示根據本發明之一實施例之分割成前景602、背景604及邊緣(輪廓)606像素片段之圖5之輪廓。在此圖中，前景片段602具有暗像素，邊緣片段606具有亮像素，且背景片段604具有中暗像素。
圖7展示根據本發明之一實施例之圖5之目標影像中之一偵測到之缺陷。如所展示，該缺陷係在矩形702內且似乎係一頸縮類型之缺陷。
申請人已判定與習用技術相比使用本文中所闡述之技術之缺陷偵測提供各方面優勢。與設計再現之習用方法相比，本文中所揭示之基於輪廓之方法實質上改良準確性。與習用晶粒對晶粒方法相比，本文中所揭示之基於輪廓之方法實質上提高靈敏性。
此等優越結果係未預期到的且非直觀的，此乃因本文中所揭示之基於輪廓之方法實質上忽略輪廓內部之像素。儘管內部像素之此忽略，但可藉由關注輪廓自身而提供優越結果。
在以上說明中，給出了眾多具體細節以提供對本發明之實施例之一透徹理解。然而，對本發明之所圖解說明實施例之以上說明並不意欲係窮盡的或將本發明限定於所揭示之確切形式。熟習此項技術者將認識到本發明可在不具有該等具體細節中之一或多者之前提下來實踐，或使用其他方法、組件等來實踐。在其它例項中，不詳細展示或闡述熟知結構或操作以避免使本發明之態樣模糊。雖然本文中出於圖解說明性目的而闡述本發明之具體實施例及針對本發明之實例，但如熟習此項技術者將認識到，在本發明之範疇內之各種等效修改係可能的。
可根據以上詳細說明對本發明做出此等修改。不應將以下申請專利範圍中所使用之術語理解為將本發明限定於說明書及申請專利範圍中所揭示之具體實施例。而是，本發明之範疇將由以下申請專利範圍來判定，該等申請專利範圍將根據申請專利範圍解釋之既定原則加以理解。
100‧‧‧電子束檢驗裝置/檢驗裝置
101‧‧‧源
102‧‧‧入射電子束/初級電子束
104‧‧‧Wien過濾器
106‧‧‧偏轉器/掃描偏轉器
107‧‧‧聚焦電子透鏡/聚焦透鏡
108‧‧‧物鏡透鏡/最終透鏡
110‧‧‧目標基板/基板樣本
111‧‧‧可移動載物台/載物台
112‧‧‧次級電子束/散射電子束
114‧‧‧偵測系統
150‧‧‧儀器控制與資料處理系統/控制/處理系統
152‧‧‧處理器/微處理器/微控制器
154‧‧‧資料儲存器
155‧‧‧電腦可讀程式碼(指令)/程式碼
156‧‧‧使用者介面
158‧‧‧顯示系統
170‧‧‧設計伺服器
172‧‧‧光學鄰近修正前設計圖案
174‧‧‧光學鄰近修正後設計圖案
176‧‧‧影像提取之圖案輪廓資料
500‧‧‧目標影像
510‧‧‧對應參考輪廓
602‧‧‧前景/前景片段
604‧‧‧背景/背景片段
606‧‧‧邊緣(輪廓)/邊緣片段
702‧‧‧矩形
圖1係根據本發明之一實施例之一電子束裝置之一示意圖。
圖2係根據本發明之一實施例之用於產生一影像提取之參考輪廓之一方法之一流程圖。
圖3係根據本發明之一實施例之用於使用一檢驗裝置之基於輪廓之缺陷偵測之一方法之一流程圖。
圖4係根據本發明之一實施例之使用一設計夾來提取一參考輪廓之一方法之一流程圖。
圖5展示根據本發明之一實施例之一目標影像及對應參考輪廓之一實例。
圖6展示根據本發明之一實施例之分割成前景、背景及輪廓像素片段之圖5之輪廓。
圖7展示根據本發明之一實施例之圖5之目標影像中之一偵測到的缺陷。
100‧‧‧電子束檢驗裝置/檢驗裝置
101‧‧‧源
102‧‧‧入射電子束/初級電子束
104‧‧‧Wien過濾器
106‧‧‧偏轉器/掃描偏轉器
107‧‧‧聚焦電子透鏡/聚焦透鏡
108‧‧‧物鏡透鏡/最終透鏡
110‧‧‧目標基板/基板樣本
111‧‧‧可移動載物台/載物台
112‧‧‧次級電子束/散射電子束
114‧‧‧偵測系統
150‧‧‧儀器控制與資料處理系統/控制/處理系統
152‧‧‧處理器/微處理器/微控制器
154‧‧‧資料儲存器
155‧‧‧電腦可讀程式碼(指令)/程式碼
156‧‧‧使用者介面
158‧‧‧顯示系統
170‧‧‧設計伺服器
172‧‧‧光學鄰近修正前設計圖案
174‧‧‧光學鄰近修正後設計圖案
176‧‧‧影像提取之圖案輪廓資料
Claims (18)
- 一種檢驗一目標基板上之一位點位置之方法，該方法包括：獲得使用一設計夾自一參考影像產生之輪廓；獲取該位點位置之一目標影像；將該等輪廓對準至該目標影像；針對該等輪廓上之像素計算對比值；及將一臨限值應用至該等對比值以判定基於輪廓之缺陷斑點。
- 如請求項1之方法，其進一步包括：將該目標影像分割成至少一前景片段、一背景片段及一輪廓片段。
- 如請求項2之方法，其進一步包括：藉由一程序區分前景片段與背景片段，該程序使用基於該等輪廓放置在該前景片段中之晶種。
- 如請求項2之方法，其進一步包括：判定隅角區域；及將目標區域進一步分割成包含該等隅角區域之像素之一隅角片段。
- 如請求項4之方法，其進一步包括：在每一片段中執行一次級缺陷偵測程序以判定次級缺陷斑點。
- 如請求項5之方法，其進一步包括：將該等基於輪廓之缺陷斑點與該等次級缺陷斑點合併 以獲得合併缺陷斑點；將該等合併缺陷斑點排級；及對該等合併缺陷斑點分類。
- 如請求項1之方法，其進一步包括：藉由獲取對應於該位點位置之一參考位點之該參考影像來產生該等輪廓；擷取該位點位置之該設計夾；將該設計夾對準至該參考影像；及使用該設計夾自該參考影像提取該等輪廓。
- 如請求項7之方法，其進一步包括：使用額外參考影像來驗證該等輪廓；及將該等輪廓與一檢驗方案一起保存。
- 一種用以偵測一所製造基板中之缺陷之裝置，該裝置包括：一源，其用於產生一入射電子束；一掃描系統，其經組態以可控制地偏轉該入射電子束以便使該入射電子束在一目標區域之上掃描以使得自該目標區域發射次級電子；一偵測系統，其經組態以用於偵測該等次級電子以便產生該目標區域之一影像資料圖框；及一控制與處理系統，其經組態以：獲得使用一設計夾自一參考影像產生之輪廓；獲取位點位置之一目標影像；將該等輪廓對準至該目標影像；針對該等輪廓上之像素計算對比值；及將一臨限值應用至該等對比值以判 定基於輪廓之缺陷斑點。
- 如請求項9之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以將該目標影像分割成至少一前景片段、一背景片段及一輪廓片段。
- 如請求項10之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以藉由一程序區分前景片段與背景片段，該程序使用基於該等輪廓放置在該前景片段中之晶種。
- 如請求項10之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以判定隅角區域，且進一步將該目標區域分割成包含該等隅角區域之像素之一隅角片段。
- 如請求項12之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以在每一片段中執行一次級缺陷偵測程序以判定次級缺陷斑點。
- 如請求項13之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以將該等基於輪廓之缺陷斑點與該等次級缺陷斑點合併以獲得合併缺陷斑點，將該等合併缺陷斑點排級及對該等合併缺陷斑點分類。
- 如請求項9之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以藉由獲取對應於該位點位置之一參考位點之該參考影像、藉由擷取該位點位置之該設計夾、將該設計夾對準至該參考影像及使用該設計夾自該參考影像提取該等輪廓來產生該等輪廓。
- 如請求項15之裝置，其中該控制與處理系統進一步經組態以使用額外參考影像來驗證該等輪廓，且將該等輪廓 與一檢驗方案一起保存。
- 一種用於產生供在針對缺陷檢驗一位點位置中使用之輪廓之方法，該方法包括：獲取對應於該位點位置之一參考位點之一參考影像；擷取該位點位置之一設計夾；將該設計夾對準至該參考影像；及使用該設計夾自該參考影像提取該等輪廓。
- 如請求項17之方法，其進一步包括：使用額外參考影像來驗證該等輪廓；及將該等輪廓與一檢驗方案一起保存。
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