TW202312099A - 用於半導體取樣製造的遮罩檢查 - Google Patents

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Abstract

提供了一種遮罩檢查方法的系統和方法，包括：獲得表示所述遮罩的至少部分的第一圖像；在所述第一圖像上應用印刷閾值以獲得第二圖像；估計一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且提取表徵所述輪廓的屬性集，從而產生對應於所述一組SEI的一組輪廓以及與所述一組輪廓相關聯的相應屬性集；對於每個給定輪廓，通過在與所述一組輪廓相關聯的所述相應屬性集之間進行比較來在所述一組輪廓的其餘輪廓中辨識與所述給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；及測量所述給定輪廓與所述給定輪廓的每個參考輪廓之間的偏差，從而產生一或多個測量偏差，所述一或多個測量偏差指示是否存在缺陷。

Description

用於半導體取樣製造的遮罩檢查
當前揭示的主題一般涉及遮罩檢查的領域，更具體地，涉及關於光遮罩的缺陷檢測。
目前，與製造的微電子裝置的超大規模集成相關聯的高密度和高性能的需求，要求亞微米特徵、提高電晶體和電路速度，以及改善的可靠性。隨著半導體製程的發展，諸如加襯寬度之類的圖案尺寸和其他類型的臨界尺寸不斷縮小。這種需求要求形成具有高精度和高均勻性的裝置特徵，這反過來又需要對製造製程進行仔細監測，包括在裝置仍處於半導體晶片形式時對裝置進行自動查驗。
半導體裝置通常在光刻（photolithography）製程中使用光刻遮罩（也被稱為光遮罩或遮罩或十字線）製造。光刻製程是製造半導體裝置的主要製程之一，並且包括根據待生產的半導體裝置的電路設計對晶片表面進行圖案化。這種電路設計首先在遮罩上進行圖案化。因此，為了獲得可操作的半導體裝置，遮罩必須是無缺陷的。遮罩採用複雜的製程製造，可能存在各種缺陷和變化
此外，遮罩通常以重複的方式使用以在晶片上製造多個晶粒。因此，遮罩上的任何缺陷都會在晶片上重複出現多次，並且會導致多個裝置出現缺陷。建立有生產價值的製程需要對整個平版印刷（lithography）製程進行嚴格控制。在此製程中，臨界尺寸（CD）控制是關於裝置性能和成品率的決定因素。
各種遮罩檢查方法已經被開發出來，並在市場上有售。根據設計和評估遮罩的某些一般技術，建立遮罩並且用於通過遮罩對晶片進行曝光，然後執行檢查以決定遮罩的特徵/圖案是否已根據設計轉移到晶片上。最終印刷的特徵與預期設計的任何差異可能需要修改設計、修復遮罩、建立新遮罩及/或曝光新晶片。
為此，對印刷特徵的準確性和品質的驗證允許採用間接方法來驗證遮罩。然而，由於晶片或晶粒上的最終印刷圖案是在印刷製程之後形成的，例如抗蝕劑顯影、基板處理（諸如材料蝕刻或沉積）等，因此可能難以將最終印刷圖案中的錯誤歸因於、區分或排除於與遮罩及/或抗蝕劑沉積及/或顯影製程相關的問題。此外，檢查晶片或晶粒上的最終印刷圖案往往提供可用於檢測、決定和解決任何處理問題的有限數量的取樣。這一製程也可能是勞動密集型的，並且呈現出大量的檢查和分析時間。
另外，可以使用各種遮罩檢查工具直接檢查遮罩。
根據當前揭示的主題的某些態樣，提供了一種檢查可用於製造半導體取樣的遮罩的電腦化系統，所述系統包括處理和記憶體電路（PMC），所述PMC被配置為：獲得表示所述遮罩的至少部分的第一圖像，其中所述第一圖像是通過類比可用於製造所述半導體取樣的平版印刷工具的光學配置來獲取的；在所述第一圖像上應用印刷閾值，從而產生第二圖像，其中所述第二圖像提供可印刷在所述半導體取樣上的所述遮罩的多個結構元件的資訊；估計來自所述多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且提取表徵所述輪廓的屬性集，從而產生對應於所述一組SEI的一組輪廓以及與所述一組輪廓相關聯的相應屬性集；對於所述一組輪廓之每一者給定輪廓，通過在與所述一組輪廓相關聯的所述相應屬性集之間進行比較來在所述一組輪廓中的其餘輪廓中辨識與所述給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；並且測量所述給定輪廓與所述給定輪廓的所述一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的偏差，從而產生一或多個測量偏差，所述一或多個測量偏差指示關於與所述給定輪廓相關聯的SEI是否存在缺陷。
除上述特徵以外，根據當前揭示的主題的這態樣的系統可以包括以技術上可能的任何期望的組合或排列的以下列出的特徵（i）至（xiii）中的一或多個： （i）.  所述遮罩包括單個晶粒的遮罩場和刻劃區域，並且所述遮罩的所述至少部分包括所述單個晶粒的至少部分及/或所述刻劃區域的至少部分。 （ii）. 所述遮罩包括多個晶粒的遮罩場和刻劃區域，並且所述遮罩的所述至少部分包括所述刻劃區域的至少部分。 （iii）. 所述第一圖像是通過被配置為類比所述平版印刷工具的所述光學配置的光化檢查工具獲取的。 （iv）. 所述第一圖像是通過以下方式獲得的：使用非光化檢查工具獲取圖像，並且對所述圖像執行類比以類比所述平版印刷工具的所述光學配置，從而產生所述第一圖像。 （v）.  所述缺陷是指示所述給定輪廓與所述給定輪廓的預期位置的相對顯著偏差的邊緣位移。 （vi）. 所述輪廓是使用邊緣檢測方法估計的。 （vii）.                  所述屬性集選自包括以下各項的組：由所述輪廓形成的區域、所述區域的寬度、所述區域的高度、沿所述輪廓的圖元數、鏈碼和重心。 （viii）. 所述PMC被配置為通過以下方式測量偏差：將所述給定輪廓分別與所述一或多個參考輪廓配準，從而產生一對或多對經配準輪廓；測量每對經配準輪廓的對應點之間的距離；並且從所測量的距離中選擇最大距離作為所述給定輪廓與所述一或多個參考輪廓中的相應參考輪廓之間的測量偏差。 （ix）. 所述PMC被進一步配置為基於所述一或多個測量偏差匯出組合偏差，對所述組合偏差應用偏差閾值，並且在所述組合偏差超過所述偏差閾值時報告缺陷的存在。 （x）.  所述PMC被進一步配置為提供對應於所述第一圖像並指示所述遮罩的所述至少部分上存在缺陷及所述缺陷的位置的缺陷圖。 （xi）. 所述PMC被配置為獲得多個第一圖像，每個第一圖像表示所述遮罩的相應部分，所述多個第一圖像以預定義步長連續獲取，使得所述多個第一圖像的多個視場（FOV）不重疊。 所述PMC被配置為對所述多個第一圖像之每一者第一圖像執行所述應用、估計、辨識和測量，並且提供對應於所述多個第一圖像之每一者第一圖像並指示所述遮罩的所述相應部分上存在缺陷的缺陷圖，從而產生對應於所述多個第一圖像的多個缺陷圖。 （xii）.                  所述PMC被進一步配置為辨識與所述多個缺陷圖之每一者缺陷圖中存在的缺陷相關聯的一或多個SEI，在所述多個第一圖像之間比較所述一或多個SEI的一或多個輪廓，並且決定至少一個缺陷是否是指示在所述第一圖像中的至少一個第一圖像中存在唯一結構元件的誤報。 （xiii）                  所述PMC被配置為針對所述遮罩的給定部分獲得多個第一圖像，每個第一圖像表示至少所述給定部分，所述多個第一圖像以預定義步長以連續方式獲取，使得所述多個第一圖像的多個視場（FOV）以至少所述給定部分重疊。 所述PMC被配置為對所述多個第一圖像之每一者第一圖像執行所述應用、估計、辨識和測量，提供對應於所述多個第一圖像之每一者第一圖像並指示所述至少給定部分上存在缺陷的缺陷圖，從而產生對應於所述多個第一圖像的多個缺陷圖，並且比較所述多個缺陷圖中存在的缺陷，以決定缺陷是感興趣的缺陷還是誤報。
根據當前揭示的主題的其他態樣，提供了一種檢查可用於製造半導體取樣的遮罩的方法，所述方法由處理和記憶體電路（PMC）執行，並且所述方法包括：獲得表示所述遮罩的至少部分的第一圖像，其中所述第一圖像是通過類比可用於製造所述半導體取樣的平版印刷工具的光學配置來獲取的；在所述第一圖像上應用印刷閾值，從而產生第二圖像，其中所述第二圖像提供可印刷在所述半導體取樣上的所述遮罩的多個結構元件的資訊；估計來自所述多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且提取表徵所述輪廓的屬性集，從而產生對應於所述一組SEI的一組輪廓以及與所述一組輪廓相關聯的相應屬性集；對於所述一組輪廓之每一者給定輪廓，通過在與所述一組輪廓相關聯的所述相應屬性集之間進行比較來在所述一組輪廓中的其餘輪廓中辨識與所述給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；並且測量所述給定輪廓與所述給定輪廓的所述一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的偏差，從而產生一或多個測量偏差，所述一或多個測量偏差指示關於與所述給定輪廓相關聯的SEI是否存在缺陷。
加以必要的修改，當前揭示的主題的這態樣可以以技術上可能的任何期望的組合或排列包括以上關於所述系統列出的特徵（i）至（xiii）中的一或多個。
根據當前揭示的主題的其他態樣，提供了一種包括指令的非暫時性電腦可讀取媒體，該等指令在由電腦執行時使所述電腦執行檢查可用於製造半導體取樣的遮罩的方法，所述方法包括：獲得表示所述遮罩的至少部分的第一圖像，其中所述第一圖像是通過類比可用於製造所述半導體取樣的平版印刷工具的光學配置來獲取的；在所述第一圖像上應用印刷閾值，從而產生第二圖像，其中所述第二圖像提供可印刷在所述半導體取樣上的所述遮罩的多個結構元件的資訊；估計來自所述多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且提取表徵所述輪廓的屬性集，從而產生對應於所述一組SEI的一組輪廓以及與所述一組輪廓相關聯的相應屬性集；對於所述一組輪廓之每一者給定輪廓，通過在與所述一組輪廓相關聯的所述相應屬性集之間進行比較來在所述一組輪廓中的其餘輪廓中辨識與所述給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；並且測量所述給定輪廓與所述給定輪廓的所述一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的偏差，從而產生一或多個測量偏差，所述一或多個測量偏差指示關於與所述給定輪廓相關聯的SEI是否存在缺陷。
加以必要的修改，當前揭示的主題的這態樣可以以技術上可能的任何期望的組合或排列包括以上關於所述系統列出的特徵（i）至（xiii）中的一或多個。
在以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以提供對本案內容的全面理解。然而，本領域技藝人士將理解，可在沒有這些具體細節的情況下實踐當前揭示的主題。在其他情況下，未詳細描述眾所周知的方法、製程、部件和電路，以避免混淆當前揭示的主題。
除非另有特別說明，否則如從以下討論中可以明顯看出，應理解，在整個說明書的討論中，利用諸如「檢查」、「獲得」、「模擬」、「應用」、「估計」、「提取」、「辨識」、「比較」、「測量」、「獲取」、「執行」、「配準」、「選擇」、「匯出」、「報告」、「提供」、「決定」等術語，是指電腦的操作及/或將資料轉換為其他資料的（多個）動作及/或（多個）處理，所述資料表示為物理（諸如電子）量及/或所述資料表示物理物件。術語「電腦」應被廣泛地解釋為涵蓋具有資料處理能力的任何類型的基於硬體的電子設備，通過非限制性示例，包括本案中揭示的遮罩檢查系統、遮罩缺陷檢測系統及其相應部分。
本說明書中使用的術語「遮罩」也稱為「光刻遮罩」或「光遮罩」或「十字線」。這些術語應被等效地且廣泛地解釋為涵蓋將在光刻製程中在半導體晶片上圖案化的範本保持電路設計（例如，定義積體電路的特定層的佈局）。例如，遮罩可以實現為熔融石英板，所述熔融石英板覆蓋有在平版印刷製程中投影到晶片上的不透明、透明和相移區域的圖案。例如，遮罩可以是極紫外（EUV）遮罩或氟化氬（ArF）遮罩。再例如，遮罩可以是記憶體遮罩（可用於製造記憶體設備）或邏輯遮罩（可用於製造邏輯裝置）。
本說明書中使用的術語「檢查」或「遮罩檢查」應被廣泛地解釋為涵蓋用於評估製造的光遮罩在電路設計方面的準確性和完整性以及其在晶片上產生電路設計的精確表示的能力的任何操作。檢查可以包括與各種類型的缺陷檢測、缺陷審查及/或缺陷分類相關的任何類型的操作，及/或在遮罩製造製程期間及/或之後及/或在使用遮罩製造半導體取樣期間的計量操作。可在製造遮罩後使用無損檢測工具提供檢查。作為非限制性示例，檢查製程可以包括以下操作中的一或多個操作：使用檢查工具對遮罩或其部分進行掃瞄（在單次或多次掃瞄中）、成像、採樣、檢測、測量、分類及/或提供其他操作。同樣，遮罩檢查也可以解釋為包括，例如，在實際檢查遮罩之前產生（多個）檢查配方及/或其他設置操作。需要注意的是，除非另有特別說明，否則本說明書中使用的術語「檢查」或其派生詞在檢查區域的解析度和尺寸方面不受限制。各種無損檢測工具包括光學檢查工具、掃瞄電子顯微鏡、原子力顯微鏡等。
本說明書中使用的術語「計量操作」應被廣泛地解釋為涵蓋用於提取與遮罩上的一或多個結構元件有關的計量資訊的任何計量操作程式。在一些實施例中，計量操作可以包括測量操作，諸如例如，對取樣上的某些結構元件進行的臨界尺寸（CD）測量，包括但不限於以下內容：尺寸（例如，加襯寬度、加襯間距、觸點直徑、元件尺寸、邊緣粗糙度、灰階統計等）、元件形狀，元件內或元件之間的距離、有關角度、對應於不同設計水平的元件相關聯的疊加資訊等。例如，通過採用影像處理技術來分析諸如所測量圖像之類的測量結果。請注意，除非另有特別說明，否則本說明書中使用的術語「計量學」或其派生詞在測量技術、測量解析度或檢查區域尺寸方面不受限制。
本說明書中使用的術語「取樣」應被廣泛地解釋為涵蓋用於製造半導體積體電路、磁頭、平板顯示器和其他半導體製件的任何類型的晶片、相關結構、組合及/或其部件。
本說明書中使用的術語「缺陷」應被廣泛地解釋為涵蓋在遮罩上形成的任何類型的異常或不期望的特徵。在一些情況下，缺陷可指真實缺陷或感興趣的缺陷（DOI），當被印刷在晶片上時，所述缺陷對所製造裝置的功能有某些影響。在一些其他情況下，缺陷可能是指滋擾或「誤報」缺陷，這是可以忽略的可疑缺陷，因為它對完成的設備的功能沒有影響。
本文使用的術語「非暫時性記憶體」和「非暫時性儲存媒體」應被廣泛地解釋為涵蓋適用於當前揭示的主題的任何揮發性或非揮發性電腦記憶體。這些術語應被視為包括儲存一或多個指令集的單個媒體或多個媒體（例如，集中式或分散式資料庫，及/或相關聯的快取記憶體和伺服器）。這些術語也應被視為包括能夠儲存或編碼指令集供電腦執行並且使電腦執行本案的方法中的任何一或多個方法的任何媒體。因此，這些術語應包括但不限於唯讀記憶體（「ROM」）、隨機存取記憶體（「RAM」）、磁性磁片儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體設備等。
應理解，除非另有特別說明，否則在分開的實施例的語境下描述的當前揭示的主題的某些特徵也可以在單個實施例中以組合的形式提供。反之，當前揭示的主題的各種特徵可以在單個實施例的語境下描述，也可以單獨地或以任何合適的子群組合的形式提供。在以下的詳細描述中，提出了許多具體的細節，以提供對方法和裝置的徹底理解。
考慮到這一點，請注意 圖 1， 圖 1圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的遮罩檢查系統的功能方塊圖。
圖 1中所示的檢查系統 100可用於在遮罩製造製程期間或之後對遮罩進行檢查。如前述，本文提及的檢查可被解釋為涵蓋與缺陷檢測及/或各種類型的缺陷分類有關的任何類型的操作，及/或計量操作（諸如例如關於遮罩或其部分的臨界尺寸（CD）測量）。根據當前揭示的主題的某些實施例，所示的檢查系統 100包括基於電腦的系統 101，系統 101能夠自動檢測關於遮罩上的結構元件的缺陷。具體地，在一些實施例中，本案內容中待檢測的缺陷與遮罩上的結構元件的邊緣位移有關。因此，系統 101也被稱為遮罩缺陷檢測系統，其是檢查系統 100的子系統。
系統 101可操作地連接至遮罩檢查工具 120，遮罩檢查工具 120被配置為掃瞄遮罩並擷取其一或多個圖像以檢查遮罩。本文使用的術語「遮罩檢查工具」應被廣泛地解釋為涵蓋可用於與遮罩檢查有關的製程的任何類型的檢查工具，作為非限制性示例，包括對遮罩或其部分進行掃瞄（在單次或多次掃瞄中）、成像、採樣、檢測、測量、分類及/或提供其他操作。
在不以任何方式限制本案內容的範圍的情況下，還應注意，遮罩檢查工具 120可以實現為各種類型的檢驗機，諸如光學檢查工具、電子束工具等。在一些情況下，遮罩檢查工具 120可以是相對低解析度的檢查工具（例如，光學檢查工具、低解析度掃瞄電子顯微鏡（SEM）等）。在一些情況下，遮罩檢查工具 120可以是相對高解析度的檢查工具（例如，高解析度SEM、原子力顯微鏡（AFM）、透射電子顯微鏡（TEM）等）。在一些情況下，檢查工具可以同時提供低解析度圖像資料和高解析度圖像資料。在一些實施例中，遮罩檢查工具 120具有計量能力，並且可以被配置為對擷取的圖像執行計量操作。所得的圖像資料（低解析度圖像資料及/或高解析度圖像資料）可以直接或經由一或多個中間系統傳輸到系統 101。
根據某些實施例，遮罩檢查工具可以實現為光化檢查工具，所述光化檢查工具被配置為類比/模仿可用於製造半導體取樣的平版印刷工具（諸如例如，掃瞄器或步進機）的光學配置，例如，通過將遮罩中形成的圖案投影到晶片上。
現在轉到 圖 5，圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的光化檢查工具和平版印刷工具的示意圖。
與平版印刷工具 520類似，光化檢查工具 500可以包括被配置為以曝光波長產生光（例如，鐳射）的照明源 502、照明光學裝置 504、遮罩保持器 506和投影光學裝置 508。照明光學裝置 504和投影光學裝置 508可以包括一或多個光學元件（諸如例如，透鏡、光圈、空間濾波器等）。
在平版印刷工具 520中，遮罩被定位在遮罩保持器 506處，並且進行光學對準，將待複製的電路圖案的圖像投影到放置在晶片保持器 512上的晶片上（例如，通過採用各種步進、掃瞄及/或成像技術在晶片上產生或複製圖案）。與平版印刷工具 520不同，替代於放置晶片保持器 512，光化檢查工具 500在晶片保持器的位置處放置檢測器 510（諸如例如，電荷耦合裝置（CCD）），其中檢測器 510被配置為檢測通過遮罩投射的光，並且產生遮罩的圖像。
可以看出，光化檢查工具 500被配置為類比平版印刷工具 520的光學配置，包括但不限於，例如，諸如波長、光瞳形狀、數值孔徑（NA）等的照明/曝光條件。因此，由檢測器 510獲取的遮罩圖像 514預期類似於經由平版印刷工具使用遮罩製造的晶片的圖像 516。使用這種光化檢查工具獲取的遮罩圖像也稱為空中圖像（aerial image），或如本案內容中所描述的第一圖像。如下所述，第一圖像被提供給系統 101以進行進一步處理。
根據某些實施例，在一些情況下，遮罩檢查工具 120可以實現為非光化檢查工具，諸如例如，一般光學檢查工具、電子束工具等。在這種情況下，非光化檢查工具可以被配置為獲取遮罩的圖像。可以對所獲取的圖像執行類比，以類比平版印刷工具的光學配置，從而產生空中圖像（即，第一圖像）。在一些情況下，類比可以由系統 101執行（例如，模擬的功能可以集成到其PMC 102中），而在一些其他情況下，類比可以由遮罩檢查工具 120的處理模組執行，或者由操作地連接至遮罩檢查工具 120和系統 101的單獨類比單元執行。
系統 101包括操作地連接至基於硬體的I/O介面 126的處理器和記憶體電路（PMC） 102。如參考 圖 2、 圖 3和 圖 4所進一步所詳細描述的，PMC 102被配置為提供作業系統所需的處理，PMC 102包括處理器（未單獨示出）和記憶體（未單獨示出）。PMC 102的處理器可以被配置為根據在PMC中包含的非暫時性電腦可讀記憶體上實現的電腦可讀取指令來執行若干功能模組。這些功能模組在下文中被稱為包括在PMC中。
本文所指的處理器可以表示一或多個通用處理設備，諸如微處理器、中央處理單元等。更具體地，處理器可以是複雜指令集計算（CISC）微處理器、精簡指令集計算（RISC）微處理器、超長指令字（VLIW）微處理器、實現其他指令集的處理器、或實現指令集組合的處理器。處理器還可以是一或多個專用處理設備，諸如專用積體電路（ASIC）、現場可程式設計閘陣列（FPGA）、數位訊號處理器（DSP）、網路處理器等。處理器被配置為執行指令，以執行本文所討論的操作和步驟。
本文所指的記憶體可以包括主記憶體（例如，唯讀記憶體（ROM）、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體（DRAM）（諸如同步DRAM（SDRAM）或Rambus DRAM（RDRAM）等）和靜態記憶體（例如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體（SRAM）等）。
如前述，在一些實施例中，系統 101可以被配置為檢測與遮罩上的一或多個結構元件的邊緣位移有關的缺陷。本文使用的術語「邊緣位移」是指結構元件的邊緣/輪廓相對於其預期位置的相對顯著偏差。
本文所使用的結構元件或結構特徵可以指遮罩上具有帶有輪廓的幾何形狀或幾何結構的任何原始物件，在一些情況下與其他物件組合/疊加（因此形成圖案）。結構元件的示例可以包括諸如例如觸點、加襯等的一般形狀特徵，及/或具有複雜結構/形狀的特徵，及/或由一或多個其他特徵組合的特徵。結構元件可以是2D或3D特徵，並且擷取結構元件的圖像可以反映結構元件的2D表示。
本文中提及的邊緣位移缺陷可能由各種因素引起，諸如遮罩製造製程中的（多個）物理效應，及/或諸如例如（可能在使用遮罩期間逐漸發生的）氧化、顆粒、劃痕、晶體生長、靜電放電（ESD）等的其他因素。如果在大規模生產晶片之前未檢測到這類遮罩缺陷，則這類遮罩缺陷將在晶片上重複多次，並且將導致多個半導體裝置出現缺陷（例如，影響裝置的功能），從而顯著降低成品率。
遮罩包括將被轉換到晶片的遮罩場。在一些情況下，遮罩場可以包括具有相同設計圖案的多個晶粒（這種遮罩被稱為多晶粒遮罩）。在一些其他情況下，遮罩場可以包括單個晶粒（這種遮罩被稱為單晶粒遮罩）。為了檢測晶粒中是否存在與結構元件相關聯的缺陷，通常需要來自另一個晶粒的參考結構元件，以便在晶粒間檢查中進行比較。然而，在單晶粒遮罩的情況下，遮罩上沒有可以用於比較的參考晶粒。因此，對於單晶粒中的結構元件，為了進行缺陷檢測，需要獲得參考。
現在轉到 圖 6，示意性地圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的單晶粒遮罩的示例性佈局和多晶粒遮罩的示例性佈局。
如圖所示，多晶粒遮罩 604包括具有相同設計圖案的九個晶粒的遮罩場。對於遮罩場的任何晶粒中的結構元件，總是可以在相鄰晶粒中的一者或多者中找到一或多個參考結構元件。然而，對於包括單晶粒 606的遮罩場的單晶粒遮罩 602，遮罩上沒有可以用於針對單晶粒中的結構元件進行缺陷檢測的參考晶粒。
此外，單晶粒遮罩 602進一步包括位於遮罩的晶粒區域 606與周邊區域 610之間的刻劃區域 608。刻劃區域 608包括輔助特徵，諸如例如對準特徵、校準特徵等。這類輔助特徵/結構可以在平版印刷製程中與晶粒區域中的圖案一起印刷在晶片上。因此，還期望針對這些輔助特徵（如果有）進行缺陷檢測，附加地或替代地針對晶粒中結構元件進行缺陷檢測。這也適用於多晶粒遮罩 604的刻劃區域 612中的輔助特徵，刻劃區域 612位於晶粒區域與周邊區域之間以及晶粒之間。然而，對於用於檢查的遮罩上的這類輔助特徵，沒有參考特徵。
與光化檢查工具有關的某些一般技術可分別從工具的透射模態和反射模態獲取兩幅圖像，並且分析兩幅圖像之間的差異，以估計是否存在任何缺陷。然而，在圖像獲取製程和影像處理製程這兩者中，使用兩種成像模式可能是耗時的，從而影響檢查的輸送量（TpT）。
替代地，某些檢查工具可嘗試基於遮罩的設計資料產生類比圖像，並且將類比圖像用作遮罩圖像上缺陷檢測的參考圖像。然而，這種方法需要獲取遮罩的設計資料，而在許多情況下，這些資料是無法獲取的。此外，由於遮罩製造製程中製程變化的不決定性，類比圖像可能不準確，這可能不可避免地影響檢查結果的準確性。
因此，特別是由於光遮罩的先進製程和複雜特徵的發展，當前的檢查方法不足以提供遮罩特征/元件的期望製程控制。因此，需要解決以上問題的改進缺陷檢測方法，以便能夠以更高的靈敏度準確檢測遮罩上的結構元件（例如，單晶粒遮罩的晶粒區域中的結構元件，以及單晶粒遮罩和多晶粒遮罩兩者的刻劃區域中的結構元件）的缺陷，同時不影響檢查的輸送量。
根據當前揭示的主題的某些實施例，提出了新的遮罩檢查系統和方法，用於檢測與遮罩上的結構元件的邊緣位移有關的缺陷。所提出的方法已被證明對遮罩特征的高級製程控制具有更高的精度和檢測靈敏度。
根據某些實施例，系統 101的PMC 102中包括的功能模組可以包括影像處理模組 104、測量模組 106以及可選的缺陷處理模組 108。PMC 102可以被配置為經由I/O介面 126獲得表示遮罩的至少部分（例如，一部分）的第一圖像。可以通過類比可用於製造半導體取樣的光學配置平版印刷工具來獲取第一圖像。例如，可以通過遮罩檢查工具 120（諸如例如光化檢查工具）來獲取圖像。
影像處理模組 104可以被配置為在第一圖像上應用印刷閾值，從而產生第二圖像。第二圖像提供可印刷在半導體取樣上的遮罩的多個結構元件的資訊。影像處理模組 104可以被進一步配置為估計來自多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且提取表徵輪廓的屬性集，從而產生對應於這組SEI的一組輪廓以及與這組輪廓相關聯的相應屬性集。
影像處理模組 104可以被進一步配置為，對於每個給定輪廓，通過在與這組輪廓相關聯的相應屬性集之間進行比較來在這組輪廓中的其餘輪廓中辨識與給定輪廓相似的一或多個參考輪廓。測量模組 106可以被配置為測量給定輪廓與所述給定輪廓的一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的偏差，從而產生一或多個測量偏差，所述一或多個測量偏差指示關於與給定輪廓相關聯的SEI是否存在缺陷。可選地，缺陷處理模組 108可以被配置為在偏差超過偏差閾值時報告缺陷的存在，及/或決定如何回應檢測到的缺陷。
將參考 圖 2、 圖 3和 圖 4對系統 100、 101、PMC 102及其中的功能模組的操作進行進一步詳細描述。
根據某些實施例，系統 100可以包括儲存單元 122。儲存單元 122可以被配置為儲存作業系統 100和 101所需的任何資料，例如，與系統 100和 101的輸入和輸出有關的資料，以及由系統 101產生的中間處理結果。例如，儲存單元 122可被配置為儲存由遮罩檢查工具120產生的（多個）圖像及/或其衍生物（例如，預處理後的圖像）。因此，可以從儲存單元 122檢取（多個）圖像並且提供給PMC 102以供進一步處理。
在一些實施例中，系統 100可以可選地包括基於電腦的圖形使用者介面（GUI） 124，其被配置為啟用與系統 101有關的使用者指定輸入。例如，可以向使用者呈現取樣的視覺表示（例如，通過構成GUI 124一部分的顯示器），包括取樣的圖像及/或結構元件的圖像表示。可以通過GUI向使用者提供定義某些指令引數的選項，諸如例如印刷閾值、偏差閾值等。在一些情況下，使用者還可以在GUI上查看操作結果，諸如測量的偏差、檢測到的缺陷及/或進一步的查驗結果。
如前述，系統 101被配置為經由I/O介面 126接收遮罩的一或多個圖像（例如，第一圖像）。圖像可以包括由遮罩檢查工具 120產生的圖像資料（及/或其衍生物）及/或儲存在儲存單元 122或一或多個資料儲存中的圖像資料。在一些情況下，圖像資料可以指在遮罩製造製程期間或之後由遮罩檢查工具擷取的圖像，及/或根據通過各種預處理階段獲得的擷取圖像匯出的預處理圖像等。應注意，在一些情況下，圖像可以包括相關聯的數位資料（例如，中繼資料、手工屬性等）。還應注意，圖像資料涉及待印刷在晶片上的半導體裝置的目標層。
系統 101被進一步配置為處理接收到的圖像，並且經由I/O介面 126將結果（例如，測量的偏差、檢測到的缺陷）發送至儲存單元 122，及/或GUI 124以進行渲染，及/或遮罩檢查工具 120。
在一些實施例中，除系統 101外，遮罩檢查系統 100還可以包括一或多個檢查模組，諸如例如，（多個）附加的缺陷檢測模組及/或自動缺陷審查模組（ADR）及/或自動缺陷分類別模組（ADC）及/或與計量有關的模組及/或可用於對遮罩進行附加檢查的其他檢查模組。一或多個檢查模組可以實現為獨立電腦，或者其功能（或其中的至少一些功能）可以與遮罩檢查工具 120集成。在一些實施例中，通過遮罩檢查工具 120及/或一或多個檢查模組（或其部分）可以將從系統 101獲得的輸出用於遮罩的進一步檢查。
本領域的技藝人士將容易理解，當前揭示的主題的教導不受 圖 1所示系統的約束；等效及/或修改的功能可以以另一種方式合併或劃分，並且可以在軟體與韌體及/或硬體的任何適當組合中實現。
應注意， 圖 1所示的查驗系統可以在分散式運算環境中實現，其中包括在PMC 102中的上述功能模組可以分佈在多個本地及/或遠端設備上，並且可以通過通訊網路進行連結。還應注意，在其他實施例中，（多個）查驗工具 120、儲存單元 122及/或GUI 124中的至少一些可以位於查驗系統 100的外部，並且可以經由I/O介面 126在與系統 101的資料通訊中操作。系統 101可以實現為與查驗工具一起使用的（多個）獨立電腦。替代地，系統 101的各個功能可以至少部分地與遮罩檢查工具 120集成，從而促進並且增強遮罩檢查工具 120在與檢查有關的製程中的功能。
雖然不一定如此，但系統 101和 100的操作製程可對應於參考 圖 2至 圖 4之方法的部分或全部階段。同樣，關於 圖 2至 圖 4之方法及其可能的實現可由系統 101和 100實現。因此，應注意，關於參考 圖 2至 圖 4所描述的方法所討論的實施例也可以在加以必要修改後實現為系統 101和 100的各個實施例，反之亦然。
現在參考 圖 2，圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的遮罩檢查的一般流程圖。
可以（例如，通過PMC 102經由I/O介面 126、從遮罩檢查工具 120或從儲存單元 122）獲得（ 202）表示遮罩（待檢查的遮罩）的至少部分的第一圖像。可以通過類比可用於製造半導體取樣的平版印刷工具的光學配置來獲取第一圖像。
在一些實施例中，待檢查的遮罩是單晶粒遮罩。如 圖 6的 602所例示，單晶粒遮罩（包括單晶粒的晶粒區域和刻劃區域（包含輔助特徵，諸如例如對準特徵、校準特徵等））的遮罩場包括將在平版印刷製程中轉移到晶片上的可印刷特徵/結構。因此，當前提出的檢查方法適用於檢測關於這些地區/區域中的任一者的缺陷。例如，所獲得的第一圖像可以表示單晶粒區域的至少部分及/或刻劃區域的至少部分。
在一些其他實施例中，如 圖 6的 604所例示，待檢查的遮罩可以是多晶粒遮罩。在這種情況下，當前提出的檢查方法適用於檢測關於多晶粒遮罩中的刻劃區域的至少部分的缺陷。
在一些實施例中，通過光化遮罩檢查工具（諸如例如應用材料公司（Applied Materials Inc.）的Aera遮罩檢查工具）獲取第一圖像。如上文參考 圖 5所述，光化遮罩檢查工具專門被配置為類比用於根據遮罩製造半導體晶片的平版印刷工具（例如，掃瞄器或步進機）的光學配置。待模擬的光學配置可以包括以下照明/曝光條件中的一或多個：諸如例如波長、光瞳形狀、數值孔徑（NA）等。
通過這種光化檢查工具獲取的遮罩圖像（例如，第一圖像）預期類似於經由平版印刷工具使用遮罩製造的晶片的圖像，因此所述遮罩圖像也被稱為空中圖像。換句話說，光化遮罩檢查工具被配置為擷取遮罩圖像，所述遮罩圖像可以模仿遮罩中的設計圖案在製造製程之後如何實際地出現在物理晶片中。
在一些情況下，光化檢查工具可能無法用於檢查遮罩。在這種情況下，可以使用非光化檢查工具（諸如例如，一般光學檢查工具、電子束工具等）以獲取遮罩的圖像（非空中圖像）。可以對所獲取的非空中圖像執行類比，以類比平版印刷工具的光學配置，從而產生遮罩的空中圖像/第一圖像。因此，在一些實施例中，如參考 圖 2描述的遮罩檢查方法還可以包括獲得通過非光化檢查工具獲取的圖像的初步步驟，以及對圖像執行類比（例如，通過PMC 102的影像處理模組 104，或者通過遮罩檢查工具 120的處理模組等），以類比平版印刷工具的光學配置，從而產生第一圖像。
在一些實施例中，如將參考 圖 2所描述的，可在進一步處理之前對獲得的第一圖像進行預處理。預處理可以包括以下操作中的一或多個：內插（例如，在第一圖像具有相對低的解析度的情況下）、雜訊過濾、聚焦校正、像差補償、圖像格式轉換等。
應注意，本案內容不限於遮罩檢查工具的特定模式，及/或由此獲取的圖像類型，及/或處理圖像所需的預處理操作。
可以（例如，通過PMC 102的影像處理模組 104）在第一圖像上應用（ 204）印刷閾值，從而產生第二圖像。第二圖像提供可在半導體取樣上印刷的遮罩的多個結構元件的資訊。
現在參考 圖 7，圖示應用印刷閾值的製程的示意圖，以及根據當前揭示的主題的某些實施例的第一圖像和第二圖像的示例。
如圖所示，圖像 700展示了示例性（和簡化的）遮罩，包括在照明時透射光的透明區域 702（例如，由石英製成）以及阻擋光的不透明區域 704（例如，由鉻製成）。如前述獲得的第一圖像（空中圖像）是指由通過遮罩收集透射光的檢測器擷取的圖像，如圖像 710所例示。
事實上，由製造工具（例如，掃瞄器或步進機）進行的實際晶片製造製程包括平版印刷製程之後的抗蝕劑製程和蝕刻製程。晶片塗覆有光阻劑，所述光阻劑是光敏材料。曝光於光使抗蝕劑的部分硬化或軟化，這具體取決於製程。曝光後，晶片被顯影，使光阻劑在某些區域溶解，這取決於這些區域在曝光期間接收的透射光量（即光強度）。
例如，圖示表示透射光的強度的波形 705。如果給定區域的光阻劑暴露在透射光的特定強度下，則圖案將被印刷在晶片上。光阻劑和無光阻劑的這些區域將設計圖案再現在遮罩上。因此，如 圖 7所例示，所述特定強度被稱為印刷閾值 705。然後將顯影的晶片暴露於溶劑，所述溶劑蝕刻掉晶片中不再受光阻劑塗層保護的部分中的矽，從而產生印刷晶片 708（對於給定層）。
因此，在模仿晶片製造工具的光學配置的光化檢查工具中，波形 705表示將通過光化檢查工具的檢測器擷取以形成第一圖像的透射光。由於在光化檢查工具中，檢測器更換了晶片，並且沒有實際的抗蝕劑和蝕刻製程，為了獲得類似於印刷晶片的圖像，需要對第一圖像應用印刷閾值 705以模仿抗蝕劑和蝕刻製程的效果，從而產生第二圖像，所述第二圖像包括晶片上的可印刷特徵。具體地，第二圖像是提供可在晶片上印刷的遮罩的多個結構元件的資訊的二進位圖像。
圖 7圖示第一圖像 710和在對第一圖像應用印刷閾值之後產生的對應的第二圖像 720的示例。如圖所示，第二圖像 720是類似於晶片 708上的印刷圖案的二進位圖像。應注意，儘管在本示例中，低於印刷閾值的圖案被示為可在晶片上印刷（即，正抗蝕劑），但這不一定是這樣。在一些其他情況下，情況可能相反，即高於印刷閾值的圖案可在晶片上印刷（即負抗蝕劑）。本案內容不限於用於呈現可印刷的特徵的特定抗蝕製程，也不限於印刷閾值的特定應用。
繼續 圖 2的描述，可以估計來自多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且可以（例如，通過PMC 102的影像處理模組 104）提取（ 206）表徵所述輪廓的屬性集，從而產生對應於這組SEI的一組輪廓以及與這組輪廓相關聯的相應屬性集。
根據某些實施例，可以從多個結構元件中選擇感興趣結構元件（SEI）組，並且可以對所述組之每一者SEI執行輪廓估計。例如，可以基於以下因素中的一或多個來選擇一組SEI：第二圖像上的結構元件的位置、結構元件的類型及/或形狀、在先檢查中檢測到作為缺陷候選的結構元件、客戶關於待檢查的某些結構元件重要性的輸入/回饋等。在一些情況下，可以跳過選擇，並且一組SEI實際上可以包括第二圖像上的多個結構元件中的全部元件。
術語輪廓可指物體或元件的輪廓線或邊界。輪廓估計通常可用於檢測圖像中的各種物件/元件。在本案內容的一些實施例中，可以通過使用邊緣檢測方法來估計結構元件的輪廓。例如，可以使用Canny或Sobel邊緣檢測演算法來實現邊緣檢測方法。適用於本主題的邊緣檢測演算法的另一個示例在題為「System, method and computer readable medium for detecting edges of a pattern（用於檢測圖案邊緣的系統、方法和電腦可讀取媒體）」的美國專利第9,165,376號中描述，所述專利分配給本專利申請的受讓人，並通過引用將其全文併入本文中。 圖 8A圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的具有不同形狀的幾個結構元件的所提取輪廓（由虛線標記）的幾個示例。
對於每個輪廓，可以提取表徵輪廓的屬性集。例如，可以從包括以下各項的組中選擇屬性集：由輪廓形成的區域、區域的寬度、區域的高度、沿輪廓的圖元數、鏈碼和重心等。例如，鏈碼用於通過指定長度和方向的直線區段的連接序列來表示輪廓。通常情況下，這種表示基於區段的4個或8個連接。使用編號方案對每個區段的方向進行編碼。形成為這種方向數值序列的輪廓代碼被稱為鏈碼，其指示輪廓的形狀。
例如，一組輪廓之每一者輪廓的屬性集可以用不同的資料格式表示，諸如例如，表格、向量、清單等。例如，表格表示可以包括N行和K列，每行表示N個輪廓的組中的特定輪廓，每列表示與輪廓相關聯的K個特徵的集合。
對於一組輪廓之每一者給定輪廓，可以在一組輪廓中的其餘輪廓（即候選輪廓）中（例如，通過PMC 102的影像處理模組 104）辨識（ 208）與給定輪廓相似的一或多個參考輪廓。在一些實施例中，可以通過將與給定輪廓相關聯的屬性集和與其餘輪廓中的至少一些輪廓相關聯的相應屬性集進行比較來辨識一或多個參考輪廓。所述比較可以基於相似性度量，並且滿足相似性標準的一或多個輪廓可以被辨識為與給定輪廓相似的參考輪廓。
例如，相似性度量可以是基於距離的度量，例如，歐幾裡德距離、曼哈頓距離、餘弦距離、皮爾遜（Pearson）相關距離、斯皮爾曼（Spearman）相關距離等。相似性標準可以是預定距離。在一些情況下，還可以預先決定待辨識的參考輪廓的數量。
例如，可以通過以下方式執行比較：例如，從表中的第一個候選輪廓開始，計算每對給定輪廓與來自其餘輪廓的候選輪廓的屬性集之間的距離，並且在距離達到相似性標準的參考輪廓的數量被滿足時，所述製程結束，並且將提供所辨識的參考輪廓。
替換地，在另一個示例中，可以通過以下方式執行比較：計算其餘輪廓之每一者候選輪廓相對於給定輪廓的距離，並通過對計算出的距離進行排序來選擇預定數量的參考輪廓。在一些情況下，待辨識的參考輪廓的數量不是預先決定的。距離到達相似性標準的所有候選輪廓都可以被辨識為參考輪廓。
參考 圖 8B，圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的給定輪廓的參考輪廓的示例。
假設每個給定輪廓的待辨識的參考輪廓的數量為一。例如，對於輪廓 804，辨識為達到相似性標準的參考輪廓是輪廓 802。對於輪廓 806，辨識為達到相似性標準的參考輪廓是輪廓 804或 802。如果參考輪廓的數量預定為二，則輪廓 802和 804都可以用作輪廓 806的參考輪廓。對於輪廓 810，其參考輪廓是輪廓 808。
繼續 圖 2的描述，可以（例如，通過PMC 102的測量模組 106）測量（ 210）給定輪廓與所述給定輪廓的一或多個參考輪廓之間的偏差，從而產生一或多個測量偏差，所述測量偏差指示關於與給定輪廓相關聯的SEI是否存在缺陷。
本文中待檢測的缺陷是指邊緣位移，所述邊緣位移指示給定輪廓與其預期位置（例如，根據給定輪廓的原始設計資料、或根據所辨識的參考輪廓而預期的輪廓位置）的相對顯著偏差。邊緣位移與邊緣粗糙度（這可能由製造製程中的不同變化引起）的不同之處至少在於：i）邊緣位移是局部的（存在於輪廓的局部位置），而邊緣粗糙度存在於沿邊緣的所有位置，以及ii）與沿邊緣的細微粗糙度的振幅相比，邊緣位移偏差的振幅相對更顯著（即，更強/更大）。
在一些情況下，這種邊緣位移可能是由遮罩製造製程期間的某些物理效應及/或其他因素（諸如例如氧化、顆粒、劃痕、晶體生長、靜電放電（ESD）等）引起的，這種邊緣位移在被印刷在晶片上時可能會影響所製造裝置的電氣測量結果，從而可能導致成品率下降和裝置性能失效。因此，有必要檢測此類位移缺陷並測量其振幅。
現在轉到 圖 3，圖示根據當前揭示的主題的某些實施例測量給定輪廓與其參考輪廓之間偏差的一般流程圖。
具體而言，可以將給定輪廓分別與一或多個參考輪廓配準（ 302），從而產生一對或多對經配準輪廓。例如，可以通過對準給定輪廓和參考輪廓的重心及/或某些錨點來執行此配準。可以測量（ 304）每對經配準輪廓的對應點之間的距離。例如，可以使用豪斯道夫（Hausdorff）距離度量來測量距離。可以從測量距離中選擇（ 306）最大距離用作給定輪廓與（一或多個參考輪廓中的）相應的參考輪廓之間的測量偏差。
在一些實施例中，可以基於給定輪廓與一或多個參考輪廓之間的一或多個測量偏差匯出組合偏差，並且可以對組合偏差應用偏差閾值。當組合偏差超過偏差閾值時，可以（例如，通過PMC 102的缺陷處理模組 108）報告缺陷的存在。例如，可以通過對一或多個測量偏差求平均（或加權平均）來匯出組合偏差，諸如例如，偏差的平均值或中值或對偏差的任何其他類型的（加權或無加權）平均計算。
例如，可以辨識給定輪廓的三個參考輪廓，並且分別測量給定輪廓與這三個參考輪廓之間的三個偏差。可以對這三個偏差求平均，以產生組合偏差，並且所述組合偏差將與偏差閾值進行比較。在一些情況下，可以根據例如特定檢查應用、結構元件的類型、技術節點及/或客戶使用的說明書等預先決定偏差閾值。
現在參考 圖 9，圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的指示存在缺陷的測量偏差的兩個示例。
曲線圖 900圖示具有橢圓形形狀的結構元件的估計輪廓 904，以及針對輪廓 904辨識的參考輪廓 902，參考輪廓 902表示無缺陷結構元件輪廓的預期位置。如圖所示，兩個輪廓被配準，並且最大距離 906被測量為給定輪廓 904與參考輪廓 902之間的偏差。偏差大於預定偏差閾值，因此在測量位置辨識邊緣位移缺陷。
曲線圖 910圖示另一示例，其中在 912的位置處辨識出邊緣位移缺陷，與所示的邊緣粗糙度 914相比，所述邊緣位移缺陷相對更顯著，因此超過了偏差閾值。
根據某些實施例，一旦對一組SEI之每一者SEI執行了缺陷檢測，就可以提供對應於第一圖像並指示遮罩的至少部分上存在缺陷及所述缺陷的位置的缺陷圖。
在一些實施例中，可選地，當存在一或多個缺陷時，可以（例如，通過PMC 102的缺陷處理模組 108）決定（ 212）如何回應檢測到的缺陷，例如，通過評估這些缺陷的可印刷性，或評估這些缺陷在印刷時是否會影響使用遮罩製造的半導體取樣的功能。例如，所述評估可包括估計在被印刷在半導體取樣上時與缺陷相關聯的可印刷結構元件/特徵的變化。例如，回應於缺陷存在的可能的處理操作可以包括：修復遮罩、將遮罩定義為故障遮罩、將遮罩定義為功能性的、產生遮罩的修復指示等。例如，如果這些估計的變化不可接受，則可以將遮罩發送到遮罩車間進行維修或拒收。
此外，在一些實施例中，可以（例如，通過PMC 102的缺陷處理模組 108）提供以下輸出/指示中的至少一個或其任何組合：（i）為待運出遮罩車間的遮罩提供鑒定標準；（ii）向遮罩產生製程中提供輸入；（iii）為半導體取樣製造製程提供輸入；（iv）向平版印刷製程中使用的模擬模型提供輸入；（v）為平版印刷工具提供校正圖；及（vi）辨識遮罩上由大於預期的特徵參數變化來表徵的區域。
根據某些實施例，在檢查期間，可以在曝光期間將遮罩檢查工具的遮罩保持器和檢測器彼此朝相反方向移動，並且可以通過遮罩檢查工具逐步掃瞄遮罩，所述遮罩檢查工具一次只成像遮罩的一部分。因此，可以順序地獲得遮罩的多個第一圖像，每個第一圖像表示遮罩的相應部分。根據某些實施例，可以使用預定義步長連續獲取多個第一圖像，使得多個第一圖像的多個視場（FOV）不重疊。
圖 10A示意性地圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的針對遮罩的部分擷取的非重疊圖像序列的示例。如圖所示，針對遮罩 1000的部分 1004獲取四個第一圖像 1002的序列。以此類步長擷取的四個第一圖像，使得四個第一圖像的FOV不重疊，而是一起構成整個部分1004的FOV。
在這種情況下，可以針對多個第一圖像之每一者第一圖像重複執行關於 圖 2的方塊 204至方塊 210所描述的操作序列，從而產生對應於多個第一圖像之每一者第一圖像並指示遮罩的相應部分上存在缺陷的缺陷圖。可以獲得對應於多個第一圖像的多個缺陷圖。
在一些情況下，由於第一圖像中存在唯一結構元件，檢測到的缺陷可能會出現誤報。例如，在第一圖像中可能存在具有唯一輪廓形狀的一個結構元件，所述結構元件不具有與其具有相似形狀的參考輪廓。在這種情況下，檢查製程可能找不到此結構元件的參考，因此將其報告為缺陷，或者，替換地，也可以使用與元件實際不太相似的參考輪廓進行比較，從而也將其報告為缺陷。在這種情況下，這些報告的缺陷是誤報，因為它們實際上表示了唯一結構元件的存在，而不是真正的缺陷。在一些情況下，這種唯一結構元件的另一個實例可能會出現在後續圖像中。因此，通過比較多個第一圖像中檢測到的缺陷，可以辨識這種誤報並且將其從檢測到的缺陷中去除。
具體地，根據某些實施例，可以辨識與（如在多個缺陷圖之每一者缺陷圖中所存在的）缺陷（或多個缺陷）相關聯的一或多個SEI，並且可以在多個第一圖像之間比較一或多個SEI的一或多個輪廓。可以以如上參考方塊 208所描述的類似方式執行比較，例如，通過比較與SEI相關聯的屬性集。然後，可以基於比較結果來決定至少一個缺陷是否是指示第一圖像中的至少一個第一圖中存在唯一結構元件的誤報。例如，每次比較中，如果被報告為與缺陷相關聯的結構元件在後續圖像中具有類似實例，則所述缺陷很可能是誤報，其實際指示存在唯一結構元件。
在一些其他情況下，檢測到的缺陷中可能存在由工具雜訊（例如，諸如來自檢查工具的散粒雜訊）引起的誤報。為了從缺陷中去除此類誤報，從而提高檢測靈敏度，根據當前揭示的主題的某些實施例，提出了獲取和利用重疊圖像以去除誤報的方法，如參考 圖 4所述。
具體而言，在一些實施例中，可以針對遮罩的給定部分獲得（ 402）多個第一圖像，每個第一圖像表示至少給定部分。可以使用預定義步長連續獲取多個第一圖像，使得多個第一圖像的多個視場（FOV）以至少給定部分重疊。
圖 10B示意性地圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的針對遮罩的部分擷取的重疊圖像序列的示例。如圖所示，針對遮罩 1000的相同部分 1004獲取第一圖像 1010的序列。以特定的步長擷取第一圖像序列，使得第一圖像序列的FOV以例如圖像FOV的三分之一重疊。例如，遮罩的給定部分 1012在三個連續圖像中被獲取三次。因此，在遮罩的給定部分 1012中存在的真實缺陷 1014（即，感興趣的缺陷）自然將在三個圖像中出現三次，而由隨機雜訊產生的誤報將不會在連續圖像中重複。
因此，可以對多個第一圖像之每一者第一圖像執行關於 圖 2的方塊 204至方塊 210所描述的操作序列，並且可以提供（ 404）缺陷圖，所述缺陷圖對應於多個第一圖像之每一者第一圖像並指示至少給定部分上存在缺陷，從而產生對應於多個第一圖像的多個缺陷圖。可以比較（ 406）多個缺陷圖中存在的缺陷，以決定缺陷是感興趣的缺陷還是誤報。
現在轉到 圖 11，圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的使用重疊圖像決定的感興趣的缺陷和誤報的示例。
如擷取同一結構元件的三個連續圖像的上部序列所示，根據檢測到的缺陷的比較，缺陷 1102存在於所有三個圖像中，並出現在每個圖像中關於結構元件的相同位置。因此，可以決定缺陷 1101是感興趣的缺陷。相反，如擷取結構元件的三個連續圖像的下部序列中所示，缺陷 1104僅存在於第二圖像中，但在第一圖像和第三圖像中不存在。因此，缺陷 1104很可能是由隨機雜訊（例如，散粒雜訊）引起的誤報。應從缺陷圖中刪除此類誤報。
應注意，適用於當前揭示的檢查方法的遮罩可以是可能遭受如本文所述的邊緣位移類型缺陷的任何類型的遮罩，包括但不限於記憶體遮罩及/或邏輯遮罩，及/或Arf遮罩及/或EUV遮罩等。本案內容不限於待檢查遮罩的特定類型或功能。
出於示例性和說明性目的，關於具有特定類型/形狀及/或特定邊緣位移的結構元件描述了當前揭示的主題的某些實施例及/或示例。這決不是旨在以任何方式限制本案內容。應理解，所提出的方法和系統可以應用於具有各種邊緣位移的其他類型/形狀的結構元件。
根據某些實施例，如上文參照 圖 2、 圖 3和 圖 4所描述的遮罩檢查製程可以被包括作為可由系統 101及/或檢查工具 120使用的檢查配方的一部分，以用於在運行時進行線上遮罩檢查。因此，當前揭示的主題還包括在配方設置階段期間產生檢查配方的系統和方法，其中配方包括如參照 圖 2、 圖 3和 圖 4（及其各種實施例）所描述的步驟。應注意，術語「檢查配方」應被廣泛地解釋為涵蓋可由檢查工具用於執行與任何類型的遮罩檢查有關的操作的任何配方，包括如前述的實施例。
應注意，本案內容中所示的示例，諸如例如遮罩檢查工具架構和配置、遮罩佈局、所例示的結構元件以及如前述的對偏差的比較和測量的具體方式等，都是出於示例性目的而示出的，並且不應被視為以任何方式限制本案內容。可以使用其他適當的示例/實現方式來補充或替代上述內容。
如本文所描述的遮罩檢查製程的某些實施例的優點之一是檢測關於遮罩上結構元件的特定類型的缺陷（即邊緣位移）的能力。所提出的製程特別針對單晶粒遮罩設計，其中沒有可用於晶粒間比較的參考晶粒。此外，所提出的製程也適用於檢查單晶粒遮罩和多晶粒遮罩兩者中的刻劃區域。
如本文所描述的遮罩檢查製程的某些實施例的優點之一是，所提出的檢查製程不需要為了提供參考圖像而從不同的模式獲取圖像（這可能是耗時的）。所述遮罩檢查製程也不需要獲取遮罩的設計資料（這在許多情況下無法獲取），也不需要基於設計資料進行類比（這往往是不準確的）。所提出的製程利用空中圖像的特定處理來提供圖像本身內的參考，這已被證明在遮罩特征的高級製程控制中提高了缺陷檢測的準確性和靈敏度，同時不影響輸送量（TpT）。
本文所描述的遮罩檢查製程的某些實施例的優點之一是，通過獲取和利用遮罩的重疊圖像，可以有效地去除由隨機雜訊引起的誤報，從而進一步提高檢測靈敏度，而無需調整偏差閾值。
應當理解，本案內容的應用不限於本文所包括的描述所闡述或附圖中所示的細節。
還應理解，根據本案內容的系統可至少部分地在適當程式設計的電腦上實現。同樣，本案內容設想了電腦可讀的電腦程式以用於執行本案內容的方法。本案內容還設想了非暫時性電腦可讀記憶體，其有形地體現了可由電腦執行的用於執行本案內容的方法的指令程式。
本案內容能夠具有其他實施例，並且能夠以各種方式實踐或實施。因此，應當理解，本文中所採用的表達方式和術語是出於描述的目的，而不應被視為限制性的。因此，本領域技藝人士將理解，本案內容所基於的概念可以容易地用作設計其他結構、方法和系統的基礎，以實施當前揭示的主題的多個目的。
本領域技藝人士將容易理解，在不偏離本案內容的範圍的情況下，各種修改和改變可應用於如前述的本案內容的實施例，本案內容的範圍在所附請求項中限定並由所附請求項限定。
100:檢查系統 101:系統 102:PMC 104:影像處理模組 106:測量模組 108:缺陷處理模組 120:查驗工具 122:儲存單元 124:GUI 126:I/O介面 202:方塊 204:方塊 206:方塊 208:方塊 210:方塊 212:方塊 302:方塊 304:方塊 306:方塊 402:方塊 404:方塊 406:方塊 500:光化檢查工具 502:照明源 504:照明光學裝置 506:遮罩保持器 508:投影光學裝置 510:檢測器 512:晶片保持器 514:遮罩圖像 516:圖像 520:平版印刷工具 602:單晶粒遮罩 604:多晶粒遮罩 606:單晶粒 608:刻劃區域 610:周邊區域 612:刻劃區域 700:圖像 702:透明區域 704:不透明區域 705:波形 708:晶片 710:圖像 720:第二圖像 802:輪廓 804:輪廓 806:輪廓 808:輪廓 810:輪廓 900:曲線圖 902:參考輪廓 904:估計輪廓 906:最大距離 910:曲線圖 914:邊緣粗糙度 1000:遮罩 1002:第一圖像 1004:部分 1010:第一圖像 1012:給定部分 1014:真實缺陷 1102:缺陷 1104:缺陷
為了理解本案內容並瞭解如何在實踐中實施本案內容，現在將僅通過非限制性示例，參考附圖描述實施例，其中：
圖 1圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的遮罩檢查系統的功能方塊圖。
圖 2圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的遮罩檢查的一般流程圖。
圖 3圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的測量給定輪廓與其參考輪廓之間的偏差的一般流程圖。
圖 4圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的獲取和利用重疊圖像以去除誤報的一般流程圖。
圖 5圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的光化檢查工具和平版印刷工具的示意圖。
圖 6示意性圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的單晶粒遮罩的示例性佈局和多晶粒遮罩的示例性佈局。
圖 7圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的應用印刷閾值的製程的示意圖以及第一圖像和第二圖像的示例。
圖 8A圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的具有不同形狀的幾個結構元件的提取輪廓（由虛線標記）的幾個示例。
圖 8B圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的給定輪廓的參考輪廓的示例。
圖 9圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的指示存在缺陷的測量偏差的兩個示例。
圖 10A示意性地圖示根據當前揭示的主題的某些實施例針對遮罩的部分擷取的非重疊圖像序列的示例。
圖 10B示意性地圖示根據當前揭示的主題的某些實施例針對遮罩的部分擷取的重疊圖像序列的示例。
圖 11圖示根據當前揭示的主題的某些實施例的使用重疊圖像決定的感興趣的缺陷和誤報的示例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
202:方塊
204:方塊
206:方塊
208:方塊
210:方塊
212:方塊

Claims (20)

  1. 一種檢查可用於製造一半導體取樣的一遮罩的電腦化系統，該系統包括一處理和記憶體電路（PMC），該PMC被配置為： 獲得表示該遮罩的至少部分的一第一圖像，其中該第一圖像是通過類比可用於製造該半導體取樣的一平版印刷工具的光學配置來獲取的； 在該第一圖像上應用一印刷閾值，從而產生一第二圖像，其中該第二圖像提供可印刷在該半導體取樣上的該遮罩的多個結構元件的資訊； 估計來自該等多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的一輪廓，並且提取表徵該輪廓的一屬性集，從而產生對應於該一組SEI的一組輪廓以及與該一組輪廓相關聯的相應屬性集； 對於該一組輪廓之每一者給定輪廓，通過在與該一組輪廓相關聯的該相應屬性集之間進行比較來在該一組輪廓中的其餘輪廓中辨識與該給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；並且 測量該給定輪廓與該給定輪廓的該一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的一偏差，從而產生一或多個測量偏差，該一或多個測量偏差指示關於與該給定輪廓相關聯的SEI是否存在一缺陷。
  2. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該遮罩包括一單個晶粒的一遮罩場和一刻劃區域，並且該遮罩的該至少部分包括該單個晶粒的至少部分及/或該刻劃區域的至少部分。
  3. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該遮罩包括多個晶粒的一遮罩場和一刻劃區域，並且該遮罩的該至少部分包括該刻劃區域的至少部分。
  4. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該第一圖像是通過被配置為類比該平版印刷工具的該光學配置的一光化檢查工具獲取的。
  5. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該第一圖像是通過以下方式獲得的：使用一非光化檢查工具獲取一圖像，並且對該圖像執行類比以類比該平版印刷工具的該光學配置，從而產生該第一圖像。
  6. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該缺陷是指示該給定輪廓與該給定輪廓的一預期位置的一相對顯著偏差的一邊緣位移。
  7. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該輪廓是使用一邊緣檢測方法來估計的。
  8. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該屬性集選自包括以下各項的組：由該輪廓形成的區域、該區域的寬度、該區域的高度、沿該輪廓的圖元數、鏈碼和重心。
  9. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該PMC被配置為通過以下方式測量一偏差： 將該給定輪廓分別與該一或多個參考輪廓配準，從而產生一對或多對經配準輪廓； 測量每對經配準輪廓的對應點之間的距離；並且 從所測量的距離中選擇一最大距離作為該給定輪廓與該一或多個參考輪廓中的相應參考輪廓之間的測量偏差。
  10. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該PMC被進一步配置為基於該一或多個測量偏差匯出一組合偏差，對該組合偏差應用一偏差閾值，並且在該組合偏差超過該偏差閾值時報告一缺陷的存在。
  11. 如請求項10所述之電腦化系統，其中該PMC被進一步配置為提供對應於該第一圖像並指示該遮罩的該至少部分上存在一或多個缺陷及該一或多個缺陷的位置的一缺陷圖。
  12. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該PMC被配置為獲得多個第一圖像，每個第一圖像表示該遮罩的一相應部分，該等多個第一圖像以一預定義步長連續獲取，使得該等多個第一圖像的多個視場（FOV）不重疊，並且 其中該PMC被配置為對該等多個第一圖像之每一者第一圖像執行所述應用、估計、辨識和測量，並且提供對應於該等多個第一圖像之每一者第一圖像並指示該遮罩的該相應部分上存在一或多個缺陷的一缺陷圖，從而產生對應於該等多個第一圖像的多個缺陷圖。
  13. 如請求項12所述之電腦化系統，其中該PMC被進一步配置為辨識與該等多個缺陷圖之每一者缺陷圖中存在的缺陷相關聯的一或多個SEI，在該等多個第一圖像之間比較該一或多個SEI的一或多個輪廓，並且決定至少一個缺陷是否是指示在該等第一圖像中的至少一個第一圖像中存在一唯一結構元件的一誤報。
  14. 如請求項1所述之電腦化系統，其中該PMC被配置為針對該遮罩的一給定部分獲得多個第一圖像，每個第一圖像表示至少該給定部分，該等多個第一圖像以一預定義步長以一連續方式獲取，使得該等多個第一圖像的多個視場（FOV）以至少該給定部分重疊，並且 其中該PMC被配置為對該等多個第一圖像之每一者第一圖像執行所述應用、估計、辨識和測量，提供對應於該等多個第一圖像之每一者第一圖像並指示該至少給定部分上存在一或多個缺陷的一缺陷圖，從而產生對應於該等多個第一圖像的多個缺陷圖，並且比較該等多個缺陷圖中存在的缺陷，以決定一缺陷是感興趣的缺陷還是一誤報。
  15. 一種檢查可用於製造一半導體取樣的一遮罩的電腦化方法，該方法由一處理和記憶體電路（PMC）執行，並且該方法包括以下步驟： 獲得表示該遮罩的至少部分的一第一圖像，其中該第一圖像是通過類比可用於製造該半導體取樣的一平版印刷工具的光學配置來獲取的； 在該第一圖像上應用一印刷閾值，從而產生一第二圖像，其中該第二圖像提供可印刷在該半導體取樣上的該遮罩的多個結構元件的資訊； 估計來自該等多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的輪廓，並且提取表徵該輪廓的屬性集，從而產生對應於該一組SEI的一組輪廓以及與該一組輪廓相關聯的相應屬性集； 對於該一組輪廓之每一者給定輪廓，通過在與該一組輪廓相關聯的該相應屬性集之間進行比較來在該一組輪廓中的其餘輪廓中辨識與該給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；並且 測量該給定輪廓與該給定輪廓的該一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的一偏差，從而產生一或多個測量偏差，該一或多個測量偏差指示關於與該給定輪廓相關聯的SEI是否存在一缺陷。
  16. 如請求項15所述之電腦化方法，其中該遮罩包括一單個晶粒的一遮罩場和一刻劃區域，並且該遮罩的該至少部分包括該單個晶粒的至少部分及/或該刻劃區域的至少部分。
  17. 如請求項15所述之電腦化方法，其中該測量包括： 將該給定輪廓分別與該等一或多個參考輪廓配準，從而產生一對或多對經配準輪廓； 測量每對經配準輪廓的對應點之間的距離；並且 從所測量的距離中選擇一最大距離作為該給定輪廓與該等一或多個參考輪廓中的一相應參考輪廓之間的測量偏差。
  18. 如請求項15所述之電腦化方法，進一步包括基於該等一或多個測量偏差匯出一組合偏差，對該組合偏差應用一偏差閾值，並且在該組合偏差超過該偏差閾值時報告一缺陷的存在。
  19. 如請求項15所述之電腦化方法，其中該獲得包括：針對該遮罩的一給定部分獲得多個第一圖像，每個第一圖像表示至少該給定部分，該等多個第一圖像以一預定義步長以一連續方式獲取，使得該等多個第一圖像的多個視場（FOV）以至少該給定部分重疊，並且 其中該方法包括：對該等多個第一圖像之每一者第一圖像執行所述應用、估計、辨識和測量，提供對應於該等多個第一圖像之每一者第一圖像並指示該至少給定部分上存在一或多個缺陷的一缺陷圖，從而產生對應於該等多個第一圖像的多個缺陷圖，並且比較該等多個缺陷圖中存在的缺陷，以決定一缺陷是感興趣的缺陷還是一誤報。
  20. 一種非暫時性電腦可讀取儲存媒體，該電腦可儲存媒體有形地體現指令程式，該等指令程式在由一電腦執行時使該電腦執行檢查可用於製造一半導體取樣的一遮罩的方法，該方法包括以下步驟： 獲得表示該遮罩的至少部分的一第一圖像，其中該第一圖像是通過類比可用於製造該半導體取樣的一平版印刷工具的光學配置來獲取的； 在該第一圖像上應用一印刷閾值，從而產生一第二圖像，其中該第二圖像提供可印刷在該半導體取樣上的該遮罩的多個結構元件的資訊； 估計來自該等多個結構元件的一組感興趣結構元件（SEI）之每一者SEI的一輪廓，並且提取表徵該輪廓的屬性集，從而產生對應於該一組SEI的一組輪廓以及與該一組輪廓相關聯的相應屬性集； 對於該一組輪廓之每一者給定輪廓，通過在與該一組輪廓相關聯的該相應屬性集之間進行比較來在該一組輪廓中的其餘輪廓中辨識與該給定輪廓相似的一或多個參考輪廓；並且 測量該給定輪廓與該給定輪廓的該一或多個參考輪廓之每一者參考輪廓之間的一偏差，從而產生一或多個測量偏差，該一或多個測量偏差指示關於與該給定輪廓相關聯的SEI是否存在一缺陷。
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