TWI467161B - 用以檢驗圖案之線寬及／或位置錯誤之檢驗系統及方法 - Google Patents

用以檢驗圖案之線寬及／或位置錯誤之檢驗系統及方法 Download PDF

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Hidenori Sato
Hiroyuki Tanizaki
Takeshi Fujiwara
Eiji Sawa
Kentaro Okuda
Hiroyuki Ikeda
Hiromu Inoue
Hiroshi Tsukada
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Description

用以檢驗圖案之線寬及/或位置錯誤之檢驗系統及方法
本發明係關於一種檢驗方法及一種檢驗系統，該等方法及系統係用以檢驗於一待檢驗物件(諸如一遮罩)上形成的一圖案之一線寬或一位置。
本申請案之慣例優先權係基於2010年4月9日申請的日本專利申請案第2010-090057號，該揭示案全文包含說明書、申請專利範圍、圖式及摘要，該案以引用方式併入本文中。
近來，歸因於大型積體電路(LSI)之進一步整合及容量之增加，半導體裝置需要的電路線寬已逐漸變窄。使用於其上形成一電路圖案的一原始影像圖案，經由藉由用稱為一「步進器」之一突出曝露減少裝置在一晶圓上曝露轉移一圖案形成電路而製造半導體裝置，此等稱為遮罩或刻線(下文中統稱為遮罩)。由可寫入微圖案的電子束寫入裝置製造用於將此類細小電路圖案轉移至晶圓的遮蔽。另外，亦正在嘗試開發使用一雷射束寫入的一雷射束微影裝置。在將一電路圖案直接寫入於一晶圓上時亦使用一電子束微影裝置。
由於製造LSI之成本極高，因此需要增加產量使製造商業可行。同時，在近來的代表性邏輯裝置中，現在需要形成數十奈米(nm)之一線寬的一圖案。在曝露轉移期間遮罩中的圖案缺陷及製程條件中的波動可能是良率降低之巨大 因素。另外，降低良率之主要因素包含含有一圖案缺陷之一遮罩及曝露轉移條件中的一變化。因此，在遮罩檢驗程序中，縮小現在必然偵測到為圖案缺陷的尺寸，且需要偵測圖案之極小位置錯誤。因此，檢驗系統需要高準確度來檢驗LSI製造中使用的遮罩尺寸。
作為偵測圖案缺陷之一方法，可提及一晶粒對晶粒檢驗系統及一晶粒對資料庫檢驗系統。當檢驗到在遮罩上具有複數個相同晶片圖案或者複數個晶片圖案各者包含一相同圖案片段時使用晶粒對晶粒檢驗系統。根據此系統，由於直接比較遮罩圖案，因此可用一相對簡單裝置組態執行一高度準確之檢驗。然而，無法偵測所比較兩個圖案之共同缺陷。另一方面，在晶粒對資料庫檢驗方法中，將一遮罩上的一實際圖案與用於製造遮罩的設計圖案資料產生的參考資料相比較。因此，此方法容許用設計圖案資料進行圖案的精確比較，但由於該方法需要用以產生一參考影像的一處理系統因此所需要的系統大小是大的。當待檢驗遮罩僅具有一個待轉移至晶圓之晶片圖案時只能使用此檢驗方法。
在晶粒對晶粒檢驗中，從一光源發射光，且用此光透過一光學系統照射待檢驗遮罩。該遮罩安裝於一機台上，且此機台經移動使得所發射光束掃描該遮罩表面。光透射透過遮罩或從遮罩反射，經由一透鏡到達一影像感測器，藉此在該影像感測器上形成一影像。將在影像感測器上如此形成之光學影像發送至一比較單元作為量測資料。比較單 元根據一適當演算法將量測資料與參考資料比較，並且若該等資料不相同，則判定遮罩具有一缺陷(參見日本公開專利申請案(JP-A)第2008-112178號)。
在一習知檢驗系統中，判定藉由用一光學影像感測器成像一光學影像獲得的一遮罩圖案影像是正確的。然而，隨著一遮罩上之一裝置圖案近來縮小，難以分辨一不希望圖案缺陷與正確圖案間的差異。此外，若使用此方法量測圖案之位置缺陷或一線寬差，則出現由於經量測值取決於圖案而波動的問題。此意謂無法準確計算遍及遮罩整體表面的位置缺陷或線寬差。此類問題在具有許多圖案的一邏輯遮罩中是顯著的，且因此需要開發可準確量測各個圖案的一方法。因此對準確控制圖案尺寸之需要增加了製造遮罩之難度。結果，損失了滿足所需要規格之遮罩良率，從而升高遮罩製造成本。
考慮上述情勢產生本發明，且本發明之一目的在於提供一檢驗方法及一檢驗系統，其等可準確計算於一遮罩上形成之一圖案與一參考圖案之線寬差分佈或位置偏差分佈。
從下列描述清楚本發明之其他挑戰及優點。
本發明係關於一種方法，其用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一線寬，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；從設計圖案資料建立一參考影像；準備一檢驗配方，其包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；將該圖案及該範本彼此 對照檢查，並選擇對應於該範本之該參考影像；使用一標準座標而根據該等參數設定在該經選擇參考影像中偵測一第一邊緣及一第二邊緣；偵測對應於該經選擇參考影像之該第一邊緣的該光學影像之一第一邊緣及對應於該經選擇參考影像之該第二邊緣的該光學影像之一第二邊緣；及藉由使用該光學影像之該等第一邊緣及第二邊緣以及該參考影像之該等第一及第二邊緣來獲取該光學影像及該參考影像的該線寬間之差而判定一檢驗值。
在本發明之另一實施例中，一種方法用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一位置偏差量，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；從設計圖案資料建立一參考影像；準備一檢驗配方，其包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；將該圖案及該範本彼此對照檢查，並選擇對應於該範本之該參考影像；使用一標準座標而根據該等參數設定在該經選擇的參考影像中偵測一第一邊緣及一第二邊緣；偵測對應於該經選擇參考影像之該第一邊緣的該光學影像之一第一邊緣及對應於該經選擇參考影像之該第二邊緣之該光學影像之一第二邊緣；及藉由使用該光學影像之該等第一及第二邊緣以及該參考影像之該等第一及第二邊緣來獲取該光學影像與該參考影像間之該位置偏差量而判定一檢驗值。
在本發明之另一實施例中，一種方法用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一線寬，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；準備一 檢驗配方，其包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；將該圖案及該範本彼此對照檢查，並選擇對應於該範本之該光學影像；使用一標準座標而根據該等參數設定在該經選擇光學影像中偵測一第一邊緣及一第二邊緣；藉由量測該第一邊緣與該第二邊緣間之該線寬而判定一檢驗值。
在本發明之另一實施例中，一種方法用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一線寬，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；從設計圖案資料建立一參考影像；量測該參考影像中該圖案之一線寬；登記一所獲得量測值；登記該等所獲得量測值範圍及以該量測值為中心之臨限值範圍；判定在該光學影像中是否存在具有匹配該等登記值之一線寬的一圖案，若存在此一圖案，則量測此圖案之該線寬。
在本發明之另一實施例中，一種方法用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一線寬，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；登記一計算值及以該計算值為中心的臨限值範圍；判定該光學影像中是否存在具有匹配該等登記值之一線寬的一圖案，且若存在此一圖案，則量測此圖案之該線寬。
在本發明之另一實施例中，一種用光照明在一待檢驗物件上的檢驗系統，其於一影像感測器中接收該待檢驗物件之一影像，且檢驗該待檢驗物件上呈現之一圖案，該系統包括：一影像感測器；一光學影像獲取部分，其從該影像 感測器獲取該影像；一建立部分，其從設計圖案資料建立參考影像；一選擇部分，其選擇對應於該範本之該參考影像，該部分使用一檢驗配方，該檢驗配方包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；一偵測部分，其使用一標準座標而根據該參數設定偵測該經選擇參考影像中之一第一邊緣及一第二邊緣；一偵測部分，其偵測對應於該經選擇參考影像之該第一邊緣的該光學影像之一第一邊緣以及對應於該經選擇參考影像之該第二邊緣的該光學影像之一第二邊緣；及一獲取部分，其使用該光學影像之該等第一邊緣及第二邊緣以及該參考影像之該等第一邊緣及第二邊緣用於藉由量測該光學影像與該參考影像之一線寬差而獲取一檢驗值。
在本發明之一最後實施例中，一種用光照明在一待檢驗物件上的檢驗系統，其於一影像感測器中接收該待檢驗物件之一影像，且檢驗該待檢驗物件上呈現之一圖案，該系統包括：一影像感測器；一光學影像獲取部分，其從該影像感測器獲取該影像；一建立部分，其從設計圖案資料建立參考影像；一選擇部分，其選擇對應於該範本之該參考影像，該部分使用一檢驗配方，該檢驗配方包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；一偵測部分，其使用一標準座標而根據該參數設定偵測該經選擇參考影像中之一第一邊緣及一第二邊緣；一偵測部分，其偵測對應於該經選擇參考影像之該第一邊緣的該光學影像之一第一邊緣以及對應於該經選擇參考影像之該第二邊緣的該光學影像 之一第二邊緣；及一獲取部分，其使用該光學影像之該等第一邊緣及第二邊緣以及該參考影像之該等第一邊緣及第二邊緣用於藉由量測該光學影像與該參考影像之一位置偏差量而獲取一檢驗值。
圖1係當前實施例中一檢驗系統之一構成視圖。在當前實施例中，待檢驗物件為用於微影之一遮罩或類似者。當前實施例中之檢驗系統係一晶粒對資料庫檢驗系統，且從形成於一遮罩上的設計圖案資料建立參考影像。
如圖1中展示，一檢驗系統100具有一光學影像獲取部分A及一控制部分B。
光學影像獲取部分A包含一光源103、一XYθ機台102(其能夠在一水平方向(X方向、Y方向)及一旋轉方向(θ方向)中移動)、一照明光學系統170(其構成一透射照明系統)、一放大光學系統104、一光二極體陣列105、一感測器電路106、一位置量測系統122及自動裝載器130。
在控制部分B中，負責整體檢驗系統100之控制的一控制電腦經由作為一資料傳輸通道之一匯流排120連接至一位置量測電路107、一比較電路108、一參考電路112、一圖案產生電路111、一自動裝載器控制電路113、一機台控制電路114、一磁碟裝置109(其為一儲存裝置的一個實例)、一磁帶裝置115、一可撓碟單元116、一CRT 117、一圖案監測器118及一列印機119。由受機台控制電路114控制的一X軸馬達、一Y軸馬達及一θ軸馬達驅動XYθ機台102。 可例如將一步進馬達用作此等馬達。
作為一資料庫系統之基礎資料的設計圖案資料儲存於磁碟裝置109中，且根據檢驗進程讀出該設計圖案資料並將其發送至圖案產生電路111。在圖案產生電路111中，設計圖案資料被轉換為影像資料(位元圖案資料)。隨後，發送影像資料至參考電路112，然後在變為一基礎影像之一參考影像之產生中使用該影像資料。
圖1繪示當前實施例需要的構成組件，但可使用其他眾所周知的組件。
圖2係展示當前實施例中的資料流程的示意圖。
如圖2中展示，將一設計者(使用者)建立的CAD資料401轉換為一分級格式(諸如OASIS)的中間設計資料402。將經建立用於各個層且在各個遮罩上形成的設計圖案資料儲存為中間設計資料402。一般而言，檢驗系統100未經組態以能夠直接讀取OASIS資料。換言之，由檢驗系統100之各個製造者使用專屬格式。因此，將OASIS資料轉換為專屬於用於各層之各個檢驗系統的格式資料403然後輸入至檢驗系統100中。可將格式資料403製為專屬於檢驗系統100之資料，但亦可將其製為與一微影系統相容之資料。
將格式資料403輸入至圖1之磁碟裝置109。換言之，將一光罩101之一圖案形成期間使用的設計圖案資料儲存於磁碟裝置109中。
設計圖案資料包含各者由基本形狀(諸如矩形及三角形)組成的圖案特徵。例如，將作為在圖式之一參考位置座標 (x,y)、側面長度及圖式編碼(其等為辨識諸如矩形、三角形的圖式類型之識別符，其中圖式資料定義各個圖案圖式之形狀、大小、位置及類似者)之資訊的圖式資料儲存於磁碟裝置109中。
此外，大約數十μm之一範圍內存在的一圖式總成一般稱為一叢集或一單元(cell)，且使用此類叢集或單元(cell)組織資料。在一叢集或單元(cell)內，亦為以一特定時間間隔個別配置或重複配置各種圖式的情形定義配置座標或圖式描述。在條形區域中進一步配置叢集或單元(cell)資料，該等條形區域之寬度為數百μm且長度大約為100nm，該長度對應於光罩X方向或Y方向中的總體長度，且此等區域稱為框架或條。
由圖案產生電路111經由控制電腦110從磁碟裝置109讀取設計圖案資料。
圖案產生電路111產生各個圖案特徵之資料，且解譯指示圖案特徵之形狀的資料中形狀編碼並獲得其尺寸。接著圖案產生電路111將圖案分為具有經計算量化尺寸的一虛擬正方形網格(或網格元件)，且在各個網格元件中產生設計圖案片段之2個位元或其他多個位元設計影像資料。藉由使用所產生的設計影像資料，圖案產生電路111計算各個網格元件(對應於一感測器像素)中的設計圖案佔有。各個像素中的此圖案佔有表示像素值。
接著，將如上述轉換為二個值或多個值影像資料(設計影像資料)的設計圖案發送至參考電路112。在參考電路 112中，作為發送至參考電路112之圖式影像資料的設計影像資料經受適當濾波處理。
圖3解釋濾波過程。
作為從感測器電路106獲得之一光學影像的所獲取遮罩量測資料404，歸因於光學系統之解析度特性及歸因於光二極體陣列之孔徑效果而在某種程度上「模糊化」，亦即，此光學影像為一空間低通濾波影像。因此，藉由使位元圖案資料(其等為影像強度(灰度值)已變為一數位值之經轉換設計圖案資料)經受濾波器處理，位元圖案資料可符合匹配「模糊化」之所獲取遮罩量測資料404。以此方式，建立可與所獲取遮罩量測資料404相比之一參考影像。
接著將使用圖1及圖4解釋用於獲取遮罩量測資料404的一方法。
在圖1中，藉由光學影像獲取部分A獲取光罩101之一光學影像(亦即遮罩量測資料404)。所獲取遮罩量測資料404係一遮罩之一影像，在該影像上呈現基於設計圖案中所包含圖式資料的一圖式。用於獲取遮罩量測資料404的一特定方法如下。
將是為待檢驗物件之光罩101安裝在XYθ機台102上，該XYθ機台102可藉由X軸及Y軸馬達在兩個水平方向中移動且藉由一θ軸馬達在一水平面中旋轉。接著，從佈置於XYθ機台102上方之光源103照射光至光罩101上形成的圖案上。更詳細而言，從光源103照射的一光束經由照明光 學系統170照射至光罩101上。放大光學系統104、光二極體陣列105及感測器電路106放置於光罩101下方。穿過光罩101之光經由放大光學系統104在光二極體陣列105上成像為一光學影像。在本文中，放大光學系統104亦可經組態使得由一自動聚焦機制(未繪示)執行自動聚焦調整。此外，雖未繪示，但檢驗系統100亦可經組態使得從光罩101下方照射光，反射光經由一放大光學系統照射至一第二光二極體陣列，且同時聚集透射光及反射光。
圖4解釋獲取遮罩量測資料404之一程序。
如圖4中展示，在Y方向中將檢驗區域虛擬劃分為具有一掃描寬度W的複數個條形檢驗條20。控制XYθ機台102之操作使得繼續掃描經劃分之檢驗條20，且在XYθ機台102正在X方向中移動時獲取一光學影像。經由光二極體陣列105繼續獲取圖4中展示具有一掃描寬度W的一影像。當獲取一第一檢驗條20中之一影像時，在XYθ機台102正在相反方向中移動的同時類似地繼續獲取一第二檢驗條20中之一掃描寬度W。在XYθ機台102在與獲取第二檢驗條20中之影像之方向相反的方向(亦即與獲取第一檢驗條20中之影像相同的方向)中移動時，獲取一第三檢驗條20中之一影像。以此方式，繼續獲取一影像，藉此減少處理時間。
在光二極體陣列105上成像的圖案影像經受光電轉換，然後在感測器電路106中進一步經受A/D(類比至數位)轉換。在光二極體陣列105中提供一影像感測器。作為一影像感測器之一實例，可提及一TDI(時間延遲積分)感測 器。例如，在XYθ機台102繼續在X軸方向中移動的同時藉由TDI感測器成像光罩101之圖案。
XYθ機台102由處於控制電腦110之控制之下的機台控制電路114驅動，且能夠由一系統移動，該系統諸如在X方向、Y方向及θ方向中驅動的3軸(X-Y-θ)馬達。例如，可將步進馬達用作該X軸馬達、Y軸馬達及θ軸馬達。XYθ機台102之移動位置由位置量測系統122量測並發送至位置量測電路107。對於位置量測系統122，例如使用一使用一雷射之量測系統。此外，在XYθ機台102上的光罩101經組態以從由自動裝載器控制電路113驅動的自動裝載器130自動輸送然後在檢驗完成之後自動放電。
將從感測器電路106輸出的經獲取遮罩量測資料404連同從位置量測電路107輸出展示XYθ機台102上之光罩101之位置的資料一起發送至比較電路108。經獲取遮罩量測資料404為例如8位元無符號資料且表示各個像素亮度階度。另外，亦將上述參考影像發送至比較電路108。
在比較電路108中，使用一合適比較判定演算法將從感測器電路106發送的經獲取遮罩量測資料404與參考電路112中產生的參考影像比較。用僅一透射影像之一演算法及僅一反射影像之演算法或者使用組合透射及反射之一演算法進行比較。另外，可根據缺陷特質選擇複數個演算法。為各個演算法設定一臨限值，且將具有超過臨限值之一反應值的一結果偵測為一缺陷。在此情形中，為演算法設定一暫定臨限值，且在下文將解釋的一檢視步驟中檢視 基於此臨限值執行的缺陷檢驗結果。重複此步驟，並當判定已獲得一足量缺陷偵測範圍時，判定上述暫定臨限值為演算法之臨限值。
由於比較，若經獲取遮罩量測資料404與參考影像間之差超過臨限值，則判定此位置為一缺陷。若判定為一缺陷，則將該位置之座標及所獲取遮罩量測資料404以及作為缺陷判定基礎的參考影像作為一遮罩檢驗結果405儲存在磁碟裝置109中。
將遮罩檢驗結果405發送至一檢視裝置500，該檢視裝置500係檢驗系統100之一外部裝置。檢視係由一操作者執行以判定一經偵測缺陷是否會變為一問題的一操作。在檢視裝置500中，在安裝遮罩之機台上移動的同時顯示遮罩缺陷位置之一影像使得可觀察到各個缺陷之缺陷座標。同時，在一螢幕上並排顯示用以判定一缺陷判定之條件以及作為判定基礎的光學影像及參考影像使得可證實其等。藉由在檢視步驟中並排顯示遮罩上之缺陷及晶圓轉移影像之條件，變得易於判定是否應糾正遮罩圖案。一般而言，由於從遮罩到晶圓之突出大小減少大約1/4，因此在並排顯示時考慮此減少比例。
在檢視裝置500中將由檢驗系統100偵測的全部缺陷進行區分。經區分之缺陷資訊返回至檢驗系統100且儲存於磁碟裝置109中。若即使有檢視裝置500中證實需要糾正的一個缺陷，亦將遮罩連同一缺陷資訊清單406一起發送至一糾正裝置600，該糾正裝置600為檢驗系統100之一外部裝 置。對於圖案缺陷而言，糾正方法因缺陷類型為一凸缺陷或是一凹缺陷而異。因此，包含凹/凸缺陷之區分及缺陷座標的缺陷類型包含在缺陷資訊清單406中。例如，包含用於識別應由糾正裝置糾正之圖案位置所需要之光遮蔽膜之修剪或補充與圖案資料間的區別。
檢驗系統100其本身可具有一檢視功能。在此情形中，將遮罩檢驗結果405連同缺陷判定之額外資訊顯示於檢驗系統100上之一CRT 117或一分離組態電腦的螢幕上。
在檢視步驟中，基於從檢驗結果建立之資料在一監測器上顯示缺陷，且操作者判定此等缺陷是否會實際變為一問題並相應地分類缺陷。更明確而言，從光學影像及參考影像產生一比較影像，且由操作者檢視在比較影像中顯示的缺陷。用各個像素之一階度值表示此等影像中的像素資料。換言之，從具有256階階度值之一調色盤給定從0階度至255階度的一個值，且根據此值顯示一所呈現圖案及缺陷。
光學影像係於成像實際呈現的一圖案時獲得，且該圖案邊緣之一截面通常不具有呈現資料中指定的一理想形狀。例如，即使在呈現資料中圖案之截面形狀為一矩形，截面形狀亦通常在實際圖案中具有一稍微呈錐形形狀。因此，階度值在圖案邊緣附近逐漸變化。因此，在缺陷判定程序期間，必須指定圖案邊緣。其中，在一線圖案之情形中，將階度大幅度變動的一位置認為是一圖案邊緣，並量測線兩端處圖案邊緣間的距離(亦即線寬)。將所獲得光學影像 線寬與從參考影像獲得的線寬比較，且將其等間之差定義為線寬差(△CD)。另外，亦比較光學影像及參考影像關於圖案邊緣位置中之一差，且將此等位置間之差定義為位置偏差量。
如上文解釋，當量測一圖案線寬或者圖案間之線寬差及位置偏差量時，可能出現取決於圖案形狀及大小而存在量測值變動的問題。推測此之原因在於參考影像產生期間所產生的參考影像與光學影像之間的原始錯誤因圖案而異。換言之，參考影像係類似於使設計圖案資料經受數學處理時獲得之光學影像的一影像，但在所產生影像與實際光學影像之間自然存在某些偏差。此等偏差因圖案而異。因此，當遍及光學影像及參考影像之遮罩整體表面均勻量測一圖案之線寬或者圖案間之線寬差及位置偏差量時，在量測值中反映出各個圖案的參考影像與光學影像間之自然偏差，且因此量測值變為取決於圖案。因此，無法找到遍及遮罩之整體表面的一準確分佈(亦即線寬或線寬差之一準確分佈)或位置偏差之分佈。在其上具有許多圖案的一邏輯遮罩中此問題尤為顯著。
在當前實施例中，僅擷取一特定圖案，且量測光學影像及參考影像中的圖案線寬或者圖案間之線寬差及位置偏差量。以此方式，可避免因圖案而異的量測值之混合，且可保證一相對量測準確度。作為用於擷取一特定圖案之一方法，可提及：1)影像之圖案匹配，及2)指定線寬。
首先，將解釋擷取一特定圖案之一方法，在該方法中藉 由影像之圖案匹配進行擷取，然後為各個所擷取圖案量測光學影像與參考影像中圖案線寬或者圖案間之線寬差及位置偏差量。
在此方法中，準備複數個檢驗配方。可將一「檢驗配方」解釋為範本及參數設定之一組合。如圖5中展示，各個檢驗配方具有一個或多個登記範本及參數設定，且此等儲存於例如圖1之磁碟裝置109中。參數設定具有一第一邊緣搜尋設定、一第二邊緣搜尋設定及其他設定。第一邊緣及第二邊緣為在量測光學影像及參考影像中圖案線寬或圖案間之線寬差時作為參考邊緣的圖案邊緣。
作為第一邊緣搜尋設定及第二邊緣搜尋設定，可提及展示關於遮罩之資訊的一遮罩ID、一範本指派、作為量測點的起始搜尋座標及最終搜尋座標、待量測之一寬度、用於量測值之一臨限值設定、螢幕之一黑白指派、指定最終座標之一方法及類似者。另外，作為其他設定，可提及一CD(臨界尺寸)控制值、一位置偏差控制值及類似者。一控制值為一設定值與圖案中之一實際值間之差。圖6係展示參數設定之一顯示器螢幕的一個實例。
上文提及的其他設定亦包含關於量測光學影像與參考影像間之差異或是量測光學影像之尺寸的一量測目標指派。換言之，經受與登記模版之圖案匹配的目標可為參考影像或光學影像。在執行與光學影像匹配的情形中，優點在於不需要建立一參考影像。然而，由於執行匹配使得圖案定位於影像中心，因而無法理解位置偏差。因此，為僅量測 線寬之目的指派光學影像匹配。
在圖1之比較電路108中執行藉由影像之圖案匹配擷取一特定圖案及接著量測各個所擷取圖案之光學影像及參考影像的圖案線寬或者圖案間之線寬差及位置偏差量的連續步驟。
將從圖1中之感測器電路106輸出的光學影像連同從位置量測電路107輸出的展示XYθ機台102上之遮罩位置的資料一起發送至比較電路108。經受參考電路112中濾波處理的設計圖案資料變為參考影像並被發送至比較電路108。在比較電路108中，將從感測器電路106發送的光學影像與參考電路112中產生的參考影像進行比較。
在當前實施例中，在比較電路108內，將一圖案及一範本對照彼此檢查，然後判定對應於範本的一參考影像。其次，將經判定之參考影像中的座標(通常為中心座標)設定為標準座標，且根據參數設定中定義的設定而判定一第一邊緣及一第二邊緣。明確而言，相對於設計圖案中寬度方向中的像素值之一分析而使用一經計算臨限值用子像素偵測邊緣點，在該設計圖案中已識別邊緣方向。例如，在參考影像中，若認為像素值在「200」與「0」間變化之一位置係一邊緣點，則使用臨限值偵測此邊緣點。此時，臨限值包含其與一特定像素亮度匹配之情形及其落於兩個像素亮度之間之情形。
在判定第一邊緣及第二邊緣之後，根據參數設定中定義的設定基於所偵測之邊緣點而執行設計圖案之寬度方向中 的一尺寸量測(亦即一線寬量測)及一邊緣位置偵測。
比較電路108讀取光學影像，偵測對應於第一邊緣之一邊緣及對應於第二邊緣之一邊緣，計算光學影像與參考影像之線寬差或位置偏差量，然後將此設定為一檢驗值。
更詳細而言，藉由量測光學影像與參考影像間之差，可計算圖案間之線寬差或位置偏差量。
例如，可執行一光學影像之一第一邊緣(O1)與參考影像之第一邊緣(R1)間尺寸之一量測(如圖13中由Q3展示)及光學影像之一第二邊緣(O2)與參考影像之第二邊緣(R2)間尺寸之一量測(如圖13中由Q4展示)。或者可如圖14中展示藉由下列而計算線寬差：量測從光學影像之一第一邊緣O1至第二邊緣O2之尺寸(量測Q1)，及從設計圖案之第一邊緣R1至第二邊緣R2之尺寸(量測Q2)(其等為寬度方向及邊緣位置偵測中尺寸量測之基礎)，然後從此等兩個量測計算線寬差。
或者，可在圖14中從光學影像之第一邊緣O1及第二邊緣O2的一個中間位置，及從設計圖案之第一邊緣R1及第二邊緣R2的另一中間位置計算位置偏差量，且隨後比較此等位置間之差。
比較電路108基於所獲得的檢驗值判定遮罩上形成的圖案是否正確或錯誤。更詳細而言，當光學影像與參考影像中圖案間的線寬差或位置偏差量(其為檢驗值)超過檢驗配方中的臨限值時判定圖案處於一可容許範圍外。換言之，當檢驗值大於正側上之臨限值或小於負側上之臨限值時， 判定圖案有缺陷。
下文為就線寬而言正確/錯誤判定的一個實例。亦可針對位置偏差以相同方式執行此判定。
首先，將虛擬定位於遮罩上之一檢驗條水平及豎直劃分為具有一固定劃分寬度的單元以形成檢驗區域。因此，在各個檢驗區域中存在複數個圖案。
其次，在由影像之圖案匹配擷取之一特定圖案中量測X方向及Y方向中的線寬。
其次，記錄為各個像素量測的線寬量測結果並計算線寬差，然後記錄基於所獲得值用於各個線寬差的出現率。作為檢驗值，從記錄出現之結果計算出現之一平均值。若在線寬之一正常部分中將線寬出現分佈進行繪圖，則如設計圖案資料中線寬差之出現分佈集中在0nm上。相反，在線寬之一非正常部分中，線寬出現分佈集中分佈在偏離0nm之一值上。
隨後，判定出現之平均值處於一經計算臨限值內。若其位於臨限值內，則認為其可接受，然而而若其超過臨限值，則認為其不可接受。
在當前實施例中，連同準備複數個檢驗配方一起，可為各個檢驗配方設定一控制值，可找到檢驗結果對控制值之一比率且可計算一風險變動程度，然後可用映射顯示各個檢驗配方的風險變動程度。或者，可將複數個檢驗配方疊加以映射顯示風險變動程度。在本文中，風險變動程度係表示與控制值之偏差的一指示符。例如，在CD控制值為 15nm而CD檢驗值為5nm之情況中，由下式表示風險變動程度：(5/15)×100=33(%)
可由操作者判定特定控制值之顯示。例如，可顯示在量測區域內具有一平均風險變動程度的一區域，或者可顯示具有最高風險變動程度的區域。
圖7係具有風險變動程度之一映射顯示的一個實例。在此實例中，區域劃分為各個風險變動程度然後經顯示，並且風險變動程度以A、B然後C之次序減少。
在一先前檢驗方法中，在設計圖案之寬度方向中的兩端處之邊緣部分內，搜尋一鄰近像素對(邊緣對)以識別設計圖案之邊緣方向。
明確而言，在四個方向中從一焦點像素(其為設計視窗中的中心像素)執行一搜尋，該等四個方向由下列組成：X方向、Y方向及相對於XY方向±45°方向(若考慮+方向及-方向則為8個方向)。從搜尋結果偵測到其中存在一像素對的一搜尋方向，且辨識出設計圖案之邊緣方向處於與經偵測搜尋方向正交之方向中。例如，若由一X方向搜尋偵測到對應於設計圖案兩端之各個邊緣點的像素，則認為此等像素為一邊緣對，且將與作為搜尋方向的X方向正交之方向(亦即Y方向)辨識為圖案之邊緣方向。用子像素基於經偵測邊緣對之像素值而偵測設計圖案兩端處之邊緣點，然後從該等邊緣點計算設計圖案之寬度方向的尺寸。藉由量 測全部圖案偏差而計算邊緣之位置偏差。
以此方式，在先前檢驗方法中，藉由搜尋邊緣對而找到寬度方向中的尺寸且從全部圖案之偏差找到邊緣位置中的偏差，且不存在各個邊緣座標之計算。然而，在此方法中，存在邊緣位置視邊緣間圖案形狀而變化的問題。例如，若計算在圖8A中展示的圖案1之寬度方向中之一尺寸α，則在習知方法中，可量測不同於意欲用於量測之位置的一位置。
圖8B展示用於圖8A之圖案1的雷射束掃描方向(X方向)中的照度變化。在此情形中，起初意欲用於量測之尺寸為由參考符號α展示的長度，且此尺寸之端部分應為邊緣。然而，根據習知方法，出現判定邊緣處於參考符號β展示的範圍內，因此無法量測由參考符號α展示的部分之問題。
相反，在當前實施例中，由於找到匹配參考座標且判定邊緣座標，因此可在不被邊緣間之圖案形狀影響之情況下執行量測。換言之，在圖8A中，建立匹配參考座標2，且根據參數設定中定義的設定而判定一第一邊緣及一第二邊緣。明確而言，相對於圖8B中展示的寬度方向中之一像素值分析的一經計算臨限值而用子像素偵測邊緣點。參考符號3展示第一邊緣之搜尋範圍，且參考符號4展示第二邊緣之搜尋範圍。藉由將所獲得邊緣座標指定為一搜尋結果，可不考慮邊緣間之圖案而量測圖8B中參考符號α展示的部分。亦可計算一量測寬度且此量測範圍內的平均值可用作 為量測值。
根據上述方法，藉由致使能夠在複數個遮罩間設定一檢驗配方，可藉由疊加複數個遮罩而量測一晶圓上形成的圖案間之一尺寸，在該方法中藉由影像之圖案匹配而擷取一特定圖案然後量測在所擷取圖案之光學影像及參考影像的線寬差或圖案間位置偏差量。
圖9A係具有一圖案5的一第一遮罩之一影像，且圖9B係具有一圖案7之一第二遮罩的一影像。若使用第一遮罩將圖案5轉移至一晶圓，然後使用第二遮罩將圖案7轉移至同一晶圓，則如圖9C中展示獲得一圖案5'及一圖案7'。在此情形中，若用第一邊緣搜尋設定指定第一遮罩且用第二邊緣搜尋設定指定第二遮罩，則第一邊緣與第二邊緣間之尺寸對應於圖案5'與圖案7'之間的尺寸。在圖9A至圖9C中，參考符號6、8及9為匹配參考座標。參考符號10展示第一邊緣搜尋範圍，且參考符號11展示第二邊緣範圍。另外，參考符號12展示一希望量測位置，且藉由將第一遮罩與第二遮罩疊加獲得此位置。
其次，將解釋一方法，在該方法中藉由指定線寬而擷取一特定圖案，然後指定在所擷取圖案之光學影像及參考影像的圖案線寬或圖案間之線寬差。圖10係展示此方法之一流程圖。
如圖10中展示，量測參考影像中各個圖案之線寬(S101)，且登記集中在所獲得量測值之臨限值上之一範圍的值(S102)。替代量測，可指派一經計算值，且可登記此 經指派值及一經計算範圍內集中於經指派值之值。此外，替代參考影像，可在光學影像上執行此方法。
其次，獲取光學影像(S103)，且在線寬值定義步驟(S104)期間執行判定，該判定係關於光學影像是否具有線寬與S102中登記值匹配之一圖案。
在步驟104中，使用一經計算可容許值定義線寬。
例如，在X方向及Y方向中之經登記線寬為300nm±10nm的一情形中，圖11之光學影像中的量測目標為參考符號13展示的一虛線所圍繞之圖案。方法進行至圖10中之S105且執行線寬量測及量測值之記錄。
同時，由於參考符號13所圍繞之圖案以外的圖案不具有經登記線寬，因而不將其等認為是量測目標，且因此執行階段移動(S106)。
即使在S105中完成量測，方法亦進行至S106且執行階段移動。
在S107中，判定是否已遍及遮罩所有區域完成所希望位置之量測。若量測尚未完成，則方法返回至S103且重複相同程序。
然而，若量測已完成，則方法進行至S108且完成後續步驟。接著使用所獲得量測結果建立線寬錯誤之一映射。
在如圖12中展示經登記線寬例如未在X方向中指派且在Y方向中指派為100nm±6nm之一情形中，此對應於在X軸方向是長的一線圖案。在此情形中，在由參考符號14展示由一虛線圍繞的圖案中，未量測X軸方向中的線寬，且僅 量測Y方向中的線寬。
如上文解釋，在當前實施例中，使用影像之圖案匹配執行的一方法或由指定線寬執行的一方法，僅從具有各種圖案之一遮罩擷取一特定圖案，且量測各個所擷取圖案的光學影像及參考影像中圖案之線寬或圖案間之線寬差及位置偏差量。藉此，可避免因圖案而不同的量測值混合，且因此可計算遍及遮罩整體表面的一準確錯誤分佈。此外，由於可為各個所擷取圖案建立表示線寬差中的分佈的一映射或表示位置錯誤量之分佈的一映射，因此使用該等映射可為各個圖案控制線寬或位置錯誤。
可如下總結本發明之特徵及優點：根據本發明，可準確計算待檢驗物件上形成的一圖案及一參考圖案之線寬差分佈或位置偏差量分佈。
應瞭解由於可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下對本發明進行各種更改，因此本發明不限於上述實施例。
由於可利用任何適當裝置構造、控制方法等等來實施本發明，因此本發明之以上描述未指定裝置構造、控制方法等等，此對於本發明之描述並非必要。此外，本發明之範疇涵蓋可由熟習此項技術者設計的所有圖案檢驗系統及利用本發明元件之圖案檢驗方法及其等之變化。
顯然根據上述教示可進行本發明之許多修改及變化。因此應理解在隨附申請專利範圍內可不同於明確描述者而實踐本發明。
1‧‧‧圖案
2‧‧‧匹配參考座標
3‧‧‧第一邊緣搜尋範圍
4‧‧‧第二邊緣搜尋範圍
5‧‧‧圖案
5'‧‧‧圖案
6‧‧‧匹配參考座標
7‧‧‧圖案
7'‧‧‧圖案
8‧‧‧匹配參考座標
9‧‧‧匹配參考座標
10‧‧‧第一邊緣搜尋範圍
11‧‧‧第二邊緣搜尋範圍
12‧‧‧希望量測位置
20‧‧‧檢驗條
100‧‧‧檢驗系統
101‧‧‧光罩
102‧‧‧XYθ機台
103‧‧‧光源
104‧‧‧放大光學系統
105‧‧‧光二極體陣列
106‧‧‧感測器電路
107‧‧‧位置量測電路
108‧‧‧比較電路
109‧‧‧磁碟裝置
110‧‧‧控制電腦
111‧‧‧圖案產生電路
112‧‧‧參考電路
113‧‧‧自動裝載器電路
114‧‧‧機台控制電路
115‧‧‧磁帶裝置
116‧‧‧可撓碟單元
117‧‧‧CRT
118‧‧‧圖案監測器
119‧‧‧列印機
120‧‧‧匯流排
122‧‧‧位置量測系統
130‧‧‧自動裝載器
170‧‧‧照明光學系統
401‧‧‧CAD資料
402‧‧‧中間設計資料
403‧‧‧格式資料
404‧‧‧經獲取遮罩資料
405‧‧‧遮罩檢視結果
406‧‧‧缺陷資訊清單
500‧‧‧檢視裝置
600‧‧‧修復裝置
A‧‧‧光學影像獲取部分
B‧‧‧控制部分
圖1係展示根據當前實施例的一檢驗系統之組態的圖。
圖2係展示根據當前實施例之一資料流程的示意圖。
圖3係展示根據當前實施例之濾波的圖。
圖4係繪示根據當前實施例獲取遮罩量測資料之方式的圖。
圖5係展示具有一個或多個登記範本及參數設定的各個檢驗配方的圖。
圖6係一展示參數設定之顯示器螢幕的一個實例。
圖7係風險變動程度之一映射顯示的一個實例。
圖8A係待掃描之一圖案之一實例。
圖8B展示雷射束之掃描方向中的照度變化。
圖9A係一第一遮罩之一影像。
圖9B係一第二遮罩之一影像。
圖9C係轉移至一晶圓上的一圖案影像。
圖10係展示藉由指定線寬擷取一特定圖案之方法的流程圖。
圖11係藉由虛線圍起展示的光學影像中之量測目標之一影像。
圖12係展示在Y方向中讀取的一虛線所圍繞之一圖案的一實例之一影像。
圖13係展示在第一光學影像邊緣與第一參考影像邊緣間執行寬度量測的一圖案之一實例之一影像。
圖14係展示在第一光學影像邊緣及第二光學影像邊緣與第一參考影像邊緣及第二參考影像邊緣間執行寬度量測的 一圖案之一實例之一影像。

Claims (15)

  1. 一種方法，其用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一線寬，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；從設計圖案資料建立一參考影像；準備一檢驗配方，其包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；選擇與一範本對應之該參考影像的圖案；使用一標準座標而根據該等參數設定在該經選擇之該參考影像的圖案中偵測一第一邊緣及一第二邊緣；偵測與該經選擇之該參考影像的圖案之該第一邊緣對應的該光學影像的圖案之一第一邊緣及與該經選擇之該參考影像的圖案之該第二邊緣對應的該光學影像的圖案之一第二邊緣；及使用該光學影像的圖案之該等第一及第二邊緣以及該參考影像的圖案之該等第一及第二邊緣來獲取該光學影像及該參考影像之間的該線寬之差，藉而判定一檢驗值。
  2. 如請求項1之方法，其包括：量測從該光學影像之該第一邊緣至該參考影像之該第一邊緣的一個長度及從該光學影像之該第二邊緣至該參考影像之該第二邊緣之另一長度，藉此獲取該光學影像及該參考影像的該線寬間之長度差。
  3. 如請求項1之方法，其包括： 使用從該參考影像之該第一邊緣至該參考影像之該第二邊緣的長度與從該光學影像之該第一邊緣至該光學影像之該第二邊緣的長度間之差獲得該光學影像與該參考影像之該線寬間的差。
  4. 如請求項1之方法，其包括：判定與超過該檢驗配方中一臨限值之該檢驗值對應的該圖案為有缺陷。
  5. 如請求項1之方法，其包括：設定複數個待檢驗物件間之該檢驗配方；偵測一個物件中該經選擇參考影像之該第一邊緣及對應於該經選擇參考影像之該第一邊緣的該光學影像之該第一邊緣，以及偵測另一物件中該經選擇參考影像之該第二邊緣及對應於該經選擇參考影像之該第二邊緣的該光學影像之該第二邊緣。
  6. 一種方法，其用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一位置偏差量，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像；從設計圖案資料建立一參考影像；準備一檢驗配方，其包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；選擇與一範本對應之該參考影像的圖案；使用一標準座標而根據該等參數設定在該經選擇之該參考影像的圖案中偵測一第一邊緣及一第二邊緣；偵測與該經選擇之該參考影像的圖案之該第一邊緣對 應的該光學影像的圖案之一第一邊緣及與該經選擇之該參考影像的圖案之該第二邊緣對應之該光學影像的圖案之一第二邊緣；及使用該光學影像的圖案之該等第一及第二邊緣以及該參考影像的圖案之該等第一及第二邊緣來獲取該光學影像與該參考影像間之該位置偏差量，藉而判定一檢驗值。
  7. 如請求項6之方法，其包括：從該光學影像之該等第一邊緣及第二邊緣之各自中間位置及該參考影像之該等第一及第二邊緣之各自中間位置獲取該光學影像及該參考影像的該位置偏差量。
  8. 如請求項6之方法，其包括：判定與超過該檢驗配方中一臨限值之該檢驗值對應的該圖案為有缺陷。
  9. 如請求項6之方法，其包括：設定複數個待檢驗物件間之該檢驗配方；偵測一個物件中該經選擇參考影像之該第一邊緣及對應於該經選擇參考影像之該第一邊緣的該光學影像之該第一邊緣，以及偵測另一物件中該經選擇參考影像之該第二邊緣及對應於該經選擇參考影像之該第二邊緣的該光學影像之該第二邊緣。
  10. 一種方法，其用以檢驗於其上呈現不同類型圖案之一待檢驗物件上的一圖案之一線寬，該方法包括：成像該待檢驗物件並獲得一光學影像； 準備一檢驗配方，其包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；選擇與一範本對應之該光學影像的圖案；使用一標準座標而根據該等參數設定在該經選擇之該光學影像的圖案中偵測一第一邊緣及一第二邊緣；藉由量測該第一邊緣與該第二邊緣間之該線寬而判定一檢驗值。
  11. 如請求項10之方法，其包括：判定與超過在一檢驗配方中一臨限值之該檢驗值對應的該圖案為有缺陷。
  12. 一種用光照明在一待檢驗物件上的檢驗系統，其於一影像感測器中接收該待檢驗物件之一影像，且檢驗該待檢驗物件上呈現之一圖案，該系統包括：一影像感測器；一感測器電路，其從該影像感測器獲取該影像；一參考電路，其從設計圖案資料建立一參考影像；一選擇電路，其選擇與一範本對應之該參考影像的圖案，該選擇電路使用一檢驗配方，該檢驗配方包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；一第一偵測電路，其使用一標準座標而根據該參數設定偵測在該經選擇之該參考影像的圖案中之一第一邊緣及一第二邊緣；一第二偵測電路，其偵測與該經選擇之該參考影像的圖案之該第一邊緣對應的該光學影像的圖案之一第一邊 緣、及與該經選擇之該參考影像的圖案之該第二邊緣對應的該光學影像的圖案之一第二邊緣；及一獲取電路，其使用該光學影像的圖案之該等第一及第二邊緣以及該參考影像的圖案之該等第一及第二邊緣來量測該光學影像與該參考影像之一線寬差，藉而獲取一檢驗值。
  13. 如請求項12之檢驗系統，其包括：一判定電路，其判定與超過上述檢驗配方中一臨限值之該檢驗值對應的該圖案為有缺陷。
  14. 一種用光照明在一待檢驗物件上的檢驗系統，其於一影像感測器中接收該待檢驗物件之一影像，且檢驗該待檢驗物件上呈現之一圖案，該系統包括：一影像感測器；一感測器電路，其從該影像感測器獲取該影像；一參考電路，其從設計圖案資料建立一參考影像；一選擇電路，其選擇與一範本對應之該參考影像的圖案，該選擇電路使用一檢驗配方，該檢驗配方包括一個或多個範本及該檢驗所需要的參數設定；一第一偵測電路，其使用一標準座標而根據該參數設定偵測在該經選擇之該參考影像的圖案中之一第一邊緣及一第二邊緣；一第二偵測電路，其偵測與該經選擇之該參考影像的圖案之該第一邊緣對應的該光學影像的圖案之一第一邊緣、及與該經選擇之該參考影像的圖案之該第二邊緣對 應的該光學影像的圖案之一第二邊緣；及一獲取電路，其使用該光學影像的圖案之該等第一及第二邊緣以及該參考影像的圖案之該等第一及第二邊緣來量測該光學影像與該參考影像之一位置偏差量，藉而獲取一檢驗值。
  15. 如請求項14之檢驗系統，其包括：一判定電路，其判定與超過上述檢驗配方中一臨限值之該檢驗值對應之該圖案為有缺陷。
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