TWI471552B - 使用基於模型之細線方法之十字線缺陷檢測 - Google Patents

使用基於模型之細線方法之十字線缺陷檢測 Download PDF

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Description

使用基於模型之細線方法之十字線缺陷檢測
此申請案係2007年11月01日由Wihl等人提出申請且標題為「METHOD FOR DETECTING LITHOGRAPHICALLY SIGNIFICANT DEFECTS ON RETICLES」之美國專利申請案第11/622,432號之一部分接續申請案，該申請案之全文出於各種目的併入至本文中。
隨著積體電路(IC)之密度及複雜度不斷增加，檢測光罩圖案變得越來越有挑戰性。每新一代IC具有更緊密且更複雜之圖案，其當前已達到及超過光微影系統之光學限制。為克服此等光學限制，已引入各種解析度增強技術(RET)，諸如光學接近度校正(OPC)。舉例而言，OPC有助於藉由修改光罩圖案以使得所得之印刷圖案對應於原始期望圖案來克服某些繞射限制。此等修改可包含對主要IC特徵(亦即，可印刷特徵)之大小及邊緣之微擾。其他修改涉及襯線至圖案角落之添加及/或提供鄰近的次解析度輔助特徵(SRAF)，預期其不會產生印刷特徵，且因此稱其為不可印刷特徵。期望此等不可印刷特徵消除原本將在印刷過程期間出現之圖案微擾。然而，OPC使得遮罩圖案甚至更複雜且通常與所得晶圓影像極為不同。此外，OPC缺陷通常不轉換成可印刷缺陷。
不可印刷特徵與可印刷特徵在所得印刷圖案上具有不同效應，且通常需要使用不同檢測參數(例如，敏感度位準)來檢測。含有不可印刷特徵之區域通常經「撤銷感測」以避免在檢測期間的誤判。習用檢測方法通常依賴於使用者定義之特性，諸如特徵大小，以在可印刷特徵與不可印刷特徵之間進行區分。此方法有時稱為規律基，其中一使用者定義特定規律用於特徵識別。然而，在諸多現代IC中，不可印刷特徵通常可比可印刷特徵大。此外，識別含有不可印刷特徵之區域係複雜的，且消耗大量檢測資源。
本發明提供用於使用一基於模型之方法及自經模型化影像獲得之資訊來檢測光罩以識別各種缺陷之新穎檢測方法及系統。經模型化或模擬影像係自測試影像或參考影像直接產生。某些實例包含表示由一光微影系統在一基板上投影之期望圖案之空中影像以及表示期望抗蝕劑圖案之光阻劑影像。將測試影像首先表示為一有限帶寬遮罩圖案，其可僅包含線性項以用於更快的影像處理。然後使用此圖案來建構一經模型化影像，再使用該經模型化影像來建構一基於模型之特徵圖。此圖充當一基礎以用於檢測原始測試影像以識別光罩缺陷，且可包含允許基於其光微影顯著性及其他特性而在各種特徵類型之間進行區分之資訊。
在某些實施例中，一種用於檢測一光罩以識別光微影顯著缺陷之方法涉及提供光罩、使用一檢測設備產生該光罩之測試光強度影像及建構一有限帶寬遮罩圖案。該光罩包含一或多個可印刷特徵及一或多個不可印刷特徵。該光罩經組態以使用一光微影系統達成可印刷特徵在一基板上之光微影轉印。所產生之測試光強度影像包含一測試透射影像及一測試反射影像。然後該方法繼續提供該光微影系統之一模型並藉由將該光微影系統模型應用於該圖案而自該有限帶寬遮罩圖案建構一空中影像。然後使用該遮罩圖案之空中影像建立一基於模型之特徵圖，且最後使用該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像以識別光微影顯著缺陷。
在某些實施例中，一種方法亦涉及獲得一參考晶粒之參考光強度影像，例如該光罩之一參考透射影像及一參考反射影像。該有限帶寬遮罩圖案亦可使用該等參考光強度影像來建構。測試光強度影像通常與參考光強度影像對準。舉例而言，測試透射影像相對於測試反射影像對準，參考透射影像相對於參考反射影像對準，而參考透射影像相對於測試透射影像對準或參考反射影像相對於測試反射影像對準。大體而言，至少測試透射影像相對於測試反射影像對準，而不管參考影像之源，例如一參考晶粒(以一晶粒對晶粒檢測模式)或光柵化資料庫影像(以一晶粒對資料庫模式)。
在某些實施例中，基於一基於模型之特徵圖分析測試光強度影像可涉及以下兩個操作：識別經對準測試影像之部分與經對準參考影像之對應部分及識別此兩個類型之影像之間的任何差別。具體而言，針對每一所識別部分判定一經對準測試透射影像與經對準參考透射影像之間的差別以及一經對準測試反射影像與經對準參考反射影像之間的差別。在一基於模型之特徵圖中識別所分析影像之特定部分。含有該一或多個可印刷特徵之所識別部分可藉助比含有該一或多個不可印刷特徵之所識別部分高的敏感度來檢測。該基於模型之特徵圖包含對應於含有該一或多個不可印刷特徵之所識別部分之區域。
在某些實施例中，建立一基於模型之特徵圖涉及識別空中影像之低光強度區域及高光強度區域。該等低光強度區域對應於該一或多個可印刷特徵，而高光強度區域對應於該一個不可印刷特徵。使用一基於模型之特徵圖分析一測試光強度影像可涉及使該等測試光強度影像與該基於模型之特徵圖對準。
在某些實施例中，自所印刷圖案之一資料庫模型獲得參考影像(亦即，一晶粒對資料庫檢測模式)。在其他實施例中，自一參考晶粒獲得參考影像(亦即，一晶粒對晶粒檢測模式)。不可印刷特徵可包含次解析度輔助特徵(SRAF)以及其他類型之光學接近度校正(OPC)特徵。在某些實施例中，該等不可印刷特徵中之至少一者大於該等可印刷特徵中之至少一者。在相同或其他實施例中，一光罩上之至少一個可印刷特徵小於約200奈米或甚至小於約100奈米。
建構一空中影像可涉及至少某種基於(例如)一有限帶寬遮罩圖案中之光學強度分佈對不可印刷特徵與可印刷特徵之分離。在相同或其他實施例中，建構一空中影像涉及自一經模型化影像(例如，一空中影像)排除某些或全部不可印刷特徵。在某些實施例中，一檢測方法亦涉及基於一有限帶寬遮罩圖案建構一幾何圖，用於將幾何特徵分類成一或多個幾何特徵類型，諸如邊緣、角落及線端。該幾何圖可用於在測試影像之分析期間對圖案特徵分類。此外，分析該等測試影像可涉及將不同偵測臨限值應用於該幾何圖之至少兩個不同幾何特徵類型。
在某些實施例中，一基於模型之特徵圖包含各自具有一對應遮罩誤差增強因子(MEEF)之複數個影像部分。該方法可涉及基於在測試影像之分析期間的對應MEEF來自動調整每一影像部分之敏感度位準。在某些實施例中，一種方法涉及提供用於分析測試影像之一使用者定義之敏感度位準。在某些實施例中，藉助比對應於一或多個不可印刷特徵之此等區域之另一子組高的敏感度來分析對應於一或多個可印刷特徵之區域之一子組。在相同或其他實施例中，一有限帶寬遮罩圖案僅包含線性項。在其他實施例中，一有限帶寬遮罩圖案包含一或多個二次項。
在某些實施例中，一光微影系統模型包含下列參數中之至少一或多者：一光微影系統與一檢測設備之數值孔徑、該光微影系統與該檢測設備之波長及該光微影系統與該檢測設備之照射條件。在某些實施例中，建構一空中影像涉及移除檢測設備之帶寬限制效應。
在某些實施例中，提供一種用於檢測一光罩以識別包含至少一個記憶體及至少一個處理器之光微影顯著缺陷，該至少一個記憶體及至少一個處理器經組態以執行下列操作：產生包含一測試透射影像及一測試反射影像之一光罩之測試光強度影像，建構一有限帶寬遮罩圖案，藉由將一光微影系統模型應用於該有限帶寬遮罩圖案來建構該有限帶寬遮罩圖案之一空中影像，使用該遮罩圖案之空中影像建立一基於模型之特徵圖，及使用該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像以識別任何光微影顯著缺陷。
在下文參照圖式進一步闡述本發明之此等及其他態樣。
在下列說明中，列舉各種具體細節以提供本發明之一透徹理解。本發明可在不具有某些或全部此等具體細節之情況下實行。在其他例項中，尚未詳細闡述習知的過程操作以免不必要地模糊本發明。儘管將結合該等具體實施例來闡述本發明，但應瞭解，並不意欲將本發明限定至該等實施例。
導論
諸多習用之光罩檢測方法使用一規則基方法用於分離可印刷特徵(亦稱為主特徵)與不可印刷特徵(亦稱為細線)供用於稍後「撤銷感測(de-sense)」含有不可印刷特徵之區域。一測試影像及/或參考影像用於基於由一使用者設定之一規則創建一特徵圖。通常，一使用者定義一線寬度作為用於分離不可印刷特徵與可印刷特徵之準則。此等規則基方法不僅係複雜的，且通常不能類似於現代IC中常見之情形在主特徵與細線之間進行辨別。使用一參考晶粒之一規則基細線「撤銷感測」方法之一簡要說明可有助於更好地圖解說明其複雜度及缺點。
一規則基方法以捕獲參考影像及測試影像開始。將一強度臨限值施加至此等影像以定義該等特徵之一「骨架」，其係具有在此臨限值內之強度值之影像區域之一集合。光罩通常設計有不同類型之細線，諸如不透明細線及透明細線，其為定義一「骨架」添加了額外複雜度。不透明細線係由鉬-矽構成之細條帶或點，其在一透射影像上顯現為比其周圍更深。另一方面，透明細線係由在鉬-矽/鉻表面上做出之切口構成之細條帶或點，其在一反射影像上顯現為比此等周圍表面更深。此外，在一晶粒對晶粒檢測中，缺陷區域在測試與參考影像中不明顯。因此，需要執行參考影像與測試影像之一組合分析。在下一操作中，量測骨架特徵之線寬度以在細線與主特徵之間進行區分以形成一「原始」特徵圖。如上文提及，由一使用者設定含有此線寬度臨限值之一規則。
於此點處，一規則基「撤銷感測」演算法不能實現其在包含現代IC設計之光罩上之細線與主特徵之間進行區分之目的。此通常稱為該演算法之一「失靈(breaking down)」。現代IC具有在顯現於光罩上且產生測試影像與參考影像時在大小上與主特徵可比且甚至可更大之細線。換言之，一線寬度通常不能用作在此階段在此兩個類型之特徵之間進行區分之準則。在允許一過程進行至應用一習用線寬度規則之情況下，對應於主特徵之區可顯現於一所建構特徵圖(替代或添加至對應於細線之區域)中且因此在基於此特徵圖對光罩之後續檢測期間變得「撤銷感測」。此撤銷感測又可導致諸多臨界缺陷通過檢測而未偵測到，乃因一足量敏感度位準不適用於臨界缺陷之檢測。同時，諸多細線特徵可在特徵圖中未捕獲而隨後藉助高敏感度來檢測，導致潛在可接受光罩之緩慢檢測及拒絕。一檢測器通常由於所檢測影像之複雜度及光罩與晶圓級影像之間的極小相似性而不能捕捉「誤肯定」與「誤否定」。此可自下列示例進一步圖解說明。圖1A圖解說明在一光罩上提供之一例示性基圖案，而圖1B圖解說明彼基圖案之一所得晶圓圖案。在該兩個影像之間(若存在)幾乎不存在相似性。OPC之廣泛使用導致此等差異。
「原始」特徵圖通常經設計以包含僅細線骨架特徵，或更具體而言包含對應於此等細線特徵之區域。如上文驗證，此設計準則通常不能藉助一規則基「撤銷感測」方法達成。然後「原始」特徵圖之骨架特徵在大小上擴展(亦即，擴大)以圍繞細線特徵形成某些擴展邊界，此將容納特徵大小、位置及特徵圖與所檢測影像之間的對準容錯的變化。該等經擴大特徵形成一最終特徵圖，其又用於「撤銷感測」所檢測影像。具體而言，在特徵圖之經擴大區域中應用一較低敏感度。如自上述說明可見，規則基方法非常複雜且特別在應用於現代IC時具有顯著限制。
本文所述之新穎方法及系統涉及某些此等問題。替代依賴於光罩影像以建構如上文所述之一特徵圖，新穎方法繼續開發所得IC之一經模型化影像，如藉助一光微影系統將在一晶圓上投影或使用一光阻劑系統將開發。經模型化影像不包含細線，但考量細線之OPC效應。然後此經模型化影像用於在不需要單獨規則以在細線與主特徵之間進行區分之情況下建構一基於模型之特徵圖。
基於模型之檢測方法類似地以捕獲一光罩之一或多個測試影像(諸如一透射測試影像及一反射測試影像)開始。一組對應參考影像可在一晶粒對晶粒檢測模式下自一參考晶粒獲得，或在一晶粒對資料庫模式下自一資料庫獲得。該等測試影像與參考影像通常係對準的。然後採用一遮罩圖案復原演算法以將透射影像與反射影像(參考影像或測試影像)組合成一有限帶寬遮罩圖案，其係所檢測光罩之一振幅表示。然而，替代依賴於光罩影像來基於一使用者定義之規則建立一規則基特徵圖，一過程繼續建構一經模型化影像(例如，一空中影像或一光阻劑影像)，該經模型化影像又用於建立一基於模型之特徵圖。該經模型化影像可經設計以僅包含可印刷特徵(在某一經模型化位準處，諸如一空間平面或一光阻劑平面)且因此充當用於在無需使用者定義之規則之情況下建構一特徵圖之一良好基礎。總體而言，與傳統上使用之光罩影像相比，該等經模型化基影像使得分離細線與主特徵容易得多。
更具體而言，在後續操作中，一檢測系統、光微影系統之特性及(在某些實施例中)一光阻劑過程用於自有限帶寬遮罩圖案建構經模型化影像(例如，一空中影像或一圖案影像)。舉例而言，提供至該檢測方法中之一光微影系統模型可包含下列步進條件：數值孔徑、波長及照明條件。其他模型組件可包含一檢測系統且在某些實施例中包含一光阻劑系統之各種特性。該經模型化影像接近地表示一光微影投影影像或光阻劑圖案化影像且通常不包含不可印刷特徵。同時，該經模型化影像考量不可印刷特徵(例如，OPC)之各種效應。再次指出以下事實係重要的：由於自圖1A及圖1B驗證之現代OPC複雜度而在光罩影像與晶圓影像之間通常缺乏類似性。因此，難以自光罩影像判定哪些區域需要「撤銷感測」且哪些區域需要以較高敏感度位準進行檢測。此基於模型之方法關注光微影顯著缺陷且忽略在光微影曝光或光阻劑顯影期間不相關的諸多其他類型之缺陷。
然後，使用該經模型化影像建構一基於模型之特徵圖。此圖具體定義及關注含有光微影顯著特徵及缺陷之區域。該圖用於為檢測系統提供指令以在後續檢測期間「撤銷感測」所有其他區域(例如，對應於如上文所述之「經擴大骨架」特徵之區域)。與藉由一光罩影像中之特徵之規則定義分類而產生之一規則基特徵圖相反，由於此基於模型之特徵圖係自經模型化影像產生(例如，一空間平面中之一影像)，因此基於模型之特徵圖自動考量光微影顯著區域且不管特徵大小而忽略其他區域。換言之，建構一特徵圖無需使用者定義之規則。相反，應用一光微影系統或一光阻劑系統之一模型以擷取定義可印刷特徵之區域之一經模型化影像。
然後此基於模型之特徵圖用於分析測試影像(例如，一十字線影像平面中之一影像，更具體而言，自一光罩獲得之原始影像)。由此基於模型之圖定義之每一區域可具有其自身的遮罩誤差增強因子(MEEF)及允許光罩之臨界部分之更具體檢測之其他特性。舉例而言，可藉助比含有主特徵之區域低的敏感度檢測含有僅細線(例如，SRAF)之區域。如上文指示，基於模型之特徵圖之區域在此兩個類型之特徵之間進行辨別。更具體而言，一特徵圖可在三個、四個及甚至更多個類型之區域之間進行區分，稍後藉助具體檢測參數檢測每一區域。總之，本文所述之新穎過程及檢測系統允許更有效及不太複雜之檢測，其允許基於經模型化影像來分離細線與主特徵。
檢測系統實例
圖1C係可用於根據某些實施例將一遮罩圖案自一光罩M轉印至一晶圓W上之一典型光微影系統100之一簡化示意圖。此等系統之實例包含掃描器及步進器，更具體而言可自荷蘭維荷芬(Veldhoven)之ASML購得之PAS 5500系統。大體而言，一照明源103引導一光束透過一照明透鏡105至位於一遮罩平面102中之一光罩M上。照明透鏡105具有在彼平面102處之一數值孔徑101。數值孔徑101之值影響光罩上之哪些缺陷是光微影顯著缺陷而哪些不是。穿過光罩M之光束之一部分形成透過成像光學器件153且至一晶圓W上之一圖案化光學信號以起始該圖案轉印。
圖1D提供根據某些實施例具有在一十字線平面152處具有一相對大的數值孔徑151b之一成像透鏡151a之一檢測系統150之一示意圖。所繪示檢測系統150包含經設計以提供(舉例而言)60至200X放大率供用於增強檢測之顯微鏡放大光學器件153。在檢測系統之十字線平面152處之數值孔徑151b通常遠大於在光微影系統100之十字線平面102處之數值孔徑101，此將導致測試檢測影像與實際印刷影像之間的差別。此等光學系統(100，150)中之每一者引起所產生影像中之不同光學效應，其係以本文所述之新穎檢測技術來考量及補償。
新穎檢測技術可在各種具體組態之檢測系統上實施，諸如在圖1D中具體圖解說明之系統。系統150包含一照明源160，其產生透過照明光學器件161引導至十字線平面152中之一光罩M上之一光束。光源之實例包含雷射或濾光燈。在一個實例中，該源係一193 nm雷射。如上文所闡釋，檢測系統150在十字線平面152處具有一數值孔徑151a，其可大於對應光微影系統之一十字線平面數值孔徑(例如，圖1C中之元件101)。將欲檢測之光罩M放置於十字線平面152處並曝光至源。將來自遮罩M之經圖案化影像引導透過放大光學元件153之一集合，放大光學元件153之該集合將該經圖案化影像投影至一感測器154上。適合的感測器包含電荷耦合裝置(CCD)、CCD陣列、時間延遲整合(TDI)感測器、TDI感測器陣列、光電倍增管(PMT)及其他感測器。感測器154所捕獲之信號可由一電腦系統173處理，或更大體而言，由一信號處理裝置處理，該信號處理裝置可包含經組態以將類比信號自感測器154轉換成數位信號供用於處理之一類比至數位轉換器。電腦系統173可經組態以分析所感測光束之強度、相位及/或其他特性。電腦系統173可經組態(例如，藉助程式化指令)以提供用於顯示所得測試影像及其他檢測特性之一使用者介面(例如，在一電腦螢幕上)。電腦系統173亦可包含用於提供使用者輸入(諸如改變偵測臨限值)之一或多個輸入裝置(例如，一鍵盤、滑鼠、操縱桿)。在某些實施例中，電腦系統173經組態以實施下文詳細論述之檢測技術。電腦系統173通常具有耦合至輸入/輸出埠之一或多個處理器，及經由適當匯流排或其他通信機構之一或多個記憶體。
由於此等資訊及程式化指令可在一具體組態之電腦系統上實施，因此此一系統包含可儲存於一電腦可讀媒體上之用於執行本文所述之各種操作之程式化指令/電腦碼。機器可讀媒體之實例包含但不限於諸如硬碟、軟碟及磁帶之磁性媒體；諸如CD-ROM碟之光學媒體；諸如光碟之磁-光媒體；及經具體組態以儲存及執行程式化指令之硬體裝置，諸如唯讀記憶體裝置(ROM)及隨機存取記憶體(RAM)。程式化指令之實例包含機器碼(諸如由一編譯器產生)及含有可由電腦使用一解譯器執行之較高位準碼之檔案兩者。在某些實施例中，一種用於檢測一光罩之系統包含至少一個記憶體及至少一個處理器，其經組態以執行下列操作：產生一遮罩之測試光強度影像，包含一測試透射影像及一測試反射影像；建構一有限帶寬遮罩圖案；藉由將一光微影系統模型應用於該有限帶寬遮罩圖案來建構該有限帶寬遮罩圖案之一空中影像；使用該遮罩圖案之空中影像建立一基於模型之特徵圖；及使用該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像以識別光罩缺陷。一檢測系統之一個實例包含可自加利福尼亞州(California)苗比達市(Milpitas)之KLA-Tencor購得之一經具體組態TeraScanTM DUV檢測系統。
檢測方法實例
圖2圖解說明對應於一種用於檢測一光罩以識別光微影顯著缺陷(諸如污染缺陷)之基於模型之檢測方法之一個實例之一過程流程圖。舉例而言，可使用由具有由一鉻金屬吸收膜定義之一圖案之一透明熔融矽石坯料製成之一光罩。大體而言，可使用此方法檢測各種半導體基板，諸如十字線、光罩、半導體晶圓、相移遮罩及嵌入式相移遮罩(EPSM)。可使用此等方法檢測各種類型之光罩。一光罩通常包含一或多個可印刷特徵及一或多個不可印刷特徵。一可印刷特徵定義為顯現於一所得晶圓影像上之一特徵。其可或並不以相同形狀或形式出現於一光罩上。舉例而言，圖1A圖解說明提供於一光罩上之一例示性基圖案，而圖1B圖解說明彼基圖案之一所得晶圓影像。因此，在一光罩之上下文中，一可印刷特徵可被視為對應於一晶圓平面上之可印刷特徵之一區域。不可印刷特徵(「細線」)可包含用於補償由於繞射及其他原因所致的成像誤差之各種光學接近度校正(OPC)特徵。一個類型之此等特徵係次解析度輔助特徵(SRAF)。在某些實施例中，所提供光罩上之至少一個不可印刷特徵大於至少一個可印刷特徵。
一旦為檢測過程提供光罩，例如放置於檢測系統之一檢測平臺上，則該過程可繼續在202處捕獲該光罩之一或多個測試影像。舉例而言，該光罩可經照射以捕獲在不同照明及/或收集條件處之兩個或兩個以上光強度影像。在一個具體實施例中，捕獲一透射光強度影像及一反射光強度影像。在其他實施例中，當在不同波長處照明該光罩之同時產生兩個或兩個以上反射影像或兩個或兩個以上透射影像。舉例而言，在光罩材料致使透射受一照明光波長影響非常大之情況下，則可使用兩個不同但緊密間隔之波長以產生各自感測不同透射位準之一對透射影像。參考影像可係自一資料庫(例如，以一晶粒對資料庫模式)或另一參考晶粒(例如，以一晶粒對晶粒模式)獲得。
通常在操作204中使所捕獲之測試影像對準。此對準可涉及針對多個測試影像及參考影像匹配檢測系統之光學屬性。舉例而言，在透射影像及反射影像之情形中，可做出影像之某一調整以補償兩個各別信號之光學路徑中之差別。對準調整可取決於所使用之一檢測系統之具體幾何形狀。在某些實施例中，對準涉及使一測試透射影像相對於一測試反射影像對準，使一參考透射影像相對於一參考反射影像對準，及使該參考透射影像相對於該測試透射影像對準，或使該參考反射影像相對於該測試反射影像對準。
一旦經對準，則可在206處處理該等測試影像以復原一有限帶寬遮罩振幅函數。此函數有時亦稱為一有限帶寬遮罩圖案。在一個方法中，可將部分同調光學成像模型化為兩個或兩個以上相關系統之一和，其係在美國專利申請案第11/622,432號中更詳細地進一步闡釋，該申請案出於闡述操作206之目的併入本文中。具體而言，用於部分同調成像之Hopkins方程式可用於形成一透射交叉係數(TCC)矩陣。然後可將此矩陣分解成對應特徵向量，其充當同調系統之核心。根據此等同調系統中之每一者之強度貢獻之特徵向量加權和產生影像強度，其可用於表示所傳輸信號之強度。在某些實施例中，測試影像之反射強度及透射強度可僅藉助稱為有限帶寬遮罩振幅函數之線性項表示。在方程式1中呈現此函數之一實例。
其中a R 係遮罩前景色調與背景色調之間的差別之複合反射振幅；I T (x,y) 描述使用檢測系統之一遮罩之透射強度影像；C T 係該遮罩之背景色調之複合透射振幅(例如，在石英與鉻之二元遮罩中，C T 可描述鉻圖案之屬性)；a T 係遮罩前景色調與背景色調之間的差別之複合透射振幅(例如，使用如上文之相同遮罩，a T 可描述石英與鉻之間的差之光學屬性；c T 及a T 當然相依於所述材料層之屬性而變化)；I R (x,y) 描述使用該檢測系統之一遮罩之反射強度影像；C R 係該遮罩之背景色調之複合反射振幅，且a R 係遮罩前景色調與背景色調之間的差別之複合反射振幅；Re(x) 表示x 之實分量；P(x,y) 定義正監測之光罩之遮罩圖案；E i 及λ i 分別係指與檢測工具相關聯之一透射交叉係數(TCC)成像矩陣之相關聯元件之特徵向量及特徵值；D i 係E i 之DC增益。
有限帶寬遮罩圖案M(x,y) 由與稱為一「復原核心」之一函數捲積之遮罩圖案P(x ,y) 定義。因此，該有限帶寬遮罩圖案係遮罩圖案函數P(x,y) 之一經修改版本。
然後在操作208中使用有限帶寬遮罩圖案以產生經模型化測試影像，諸如經模型化測試空中影像及/或經模型化測試抗蝕劑影像。經模型化影像有時稱為模擬影像。出於此目的而提供光微影及/或光阻劑系統模型。一光微影系統模型可包含該等光微影與檢測系統之數值孔徑、光微影與檢測系統中使用之波長、光微影與檢測系統中使用之照明條件及其他光微影與檢測參數。舉例而言，如美國專利申請案第11/622,432號中進一步闡釋，光微影系統模型之基本核心可經調整以收回由於所復原遮罩圖案之有限帶寬性質而在光微影系統之通過帶寬內產生之任何轉降。使用定義一組經修改同調基(coherent base)之一函數(F i (x,y) )來描述用於實施該光微影系統模型中之有限帶寬遮罩圖案之一經修改TCC矩陣。該光微影系統之一TCC矩陣可涉及諸多項。然而，由於多數光強度係在前幾個項中表示，因此可使用僅彼等項(例如，大約前十個項)來獲得精確估計。因此，若需要，可採用顯著減少計算負荷之一經舍位模型。一使用者可藉由如針對每一具體光罩檢測應用所需而採取該系列中之盡可能多個項來獲得一期望精確度。總之，一光微影系統模型之應用允許捕獲經模型化測試影像中之不可印刷特徵之光微影效應。
在某些實施例中，建構經模型化測試影像基於有限帶寬遮罩圖案之光學強度分佈來分離不可印刷特徵與可印刷特徵。舉例而言，不可印刷特徵並不顯現於經模型化影像中。一方法亦可涉及基於有限帶寬遮罩圖案建構一幾何圖供用於將幾何特徵分類成一或多個幾何特徵類型，諸如邊緣、角落及線端。此外，識別光微影顯著缺陷之一過程可藉由將不同偵測臨限值應用於該幾何圖之不同幾何特徵類型來增強。
光微影及/或光阻劑模型化實質上減少自所得模擬影像之光微影不顯著缺陷之數目或完全將其消除。此等缺陷亦稱為「干擾缺陷」，對所印刷圖案幾乎或完全不具有影響。出於此揭示內容之目的，將光微影顯著缺陷定義為在最終印刷圖案中具有光微影顯著性之彼等缺陷。亦即，某些缺陷(「干擾缺陷」)儘管係呈現於遮罩中，但對轉印至一光阻劑層之所印刷圖案無顯著影響。實例包含小到多數不相關(或在圖案之一光微影不敏感部分上)之缺陷。而且，可在基板之一相對缺陷不敏感部分中形成一缺陷。在某些實例中，可在一輔助或OPC特徵(或其他解析度增強特徵)上形成缺陷但不影響最終印刷之圖案。因此，一光微影顯著缺陷係呈現於遮罩上且可導致光微影轉印圖案中之一顯著影響之一缺陷。此等光微影顯著缺陷可導致與電路故障、次佳效能等等有關之問題。
該過程繼續在210處基於在先前操作中獲得之一或多個模型影像來建立一基於模型之特徵圖。該基於模型之特徵圖定義含有不同類型特徵(例如，可印刷特徵及不可印刷特徵)之光罩之各種區域。在一項實例中，一基於模型之特徵圖基於在經模型化影像中捕獲之資訊根據光罩特徵之光微影顯著性將包含該等光罩特徵之區域歸類。舉例而言，含有主特徵之區域可屬於一個類型，而含有SRAF之區域可屬於一不同類型。於一具體實例中，含有印刷特徵之區域稱為帶內特徵。含有非印刷特徵之區域標記為帶外特徵。帶內特徵可經擴展(擴大)以覆蓋一光罩上之較大區以建立可考量所檢測特徵大小及對準變動之某些額外區域。該特徵圖上之帶內區域將藉助比特徵圖上之彼等帶外區域高的敏感度來檢測。
一基於模型之特徵圖允許比較來自兩個不同影像(例如，一測試影像與一參考影像)之兩個對應區域。可基於光微影顯著性及其他特性將不同檢測參數應用於不同組區域。此方法允許將檢測資源集中於具有(例如)高光微影顯著性、傾向於嚴重缺陷及/或在某一其他準則範圍內之基於模型之特徵圖之區域上。同時，在檢測其他不太臨界區域之同時保存檢測資源。此係在下文操作214之上下文中進一步闡釋。一基於模型之特徵圖係自亦考量在光微影印刷期間的光學干涉效應及一光微影系統之其他特性之一經模型化影像(例如，一空中影像)產生。此等特性可影響光罩特徵之光微影顯著性，其中光罩特徵在自光罩及/或資料庫獲得之測試影像與參考影像上不直接地顯而易見。
此外，本文所述之光罩檢測方法可考量一特徵圖之不同區域之遮罩誤差增強因子(MEEF)。舉例而言，一典型光罩含有經放大四倍(或十倍)之最終IC之預校正影像。儘管此因子有助於降低對成像誤差之圖案敏感度，但現代IC電路之小的大小特徵(例如，22奈米及更小)係由光微影曝光期間的光束散射不利地產生影響。因此，MEEF有時超過1，例如使用一4X光罩曝光之一晶圓上之尺寸誤差可大於光罩上之尺寸誤差之四分之一。在某些實施例中，在一基於模型之特徵圖中捕獲之MEEF值用於對應影像區域之偵測臨限值之自動調整。舉例而言，具有大MEEF值之區域可比具有較低MEEF值之區域更仔細地檢測。此操作可以一自動模式實施。
此外，光罩檢測方法可涉及提供一或多個使用者定義之偵測臨限值。舉例而言，含有主特徵之基於模型之特徵圖區域可指定有一個偵測臨限值，而含有SRAF之區域可指定有一較低臨限值。此區分可用於最佳化檢測資源。
在操作212期間，可基於遮罩圖案資訊對幾何特徵分類。舉例而言，一方法可涉及基於一有限帶寬遮罩圖案建構一幾何圖。該幾何圖可包含下列類別：邊緣、角落、線端及其他特徵。在檢測期間，相應地將光罩特徵歸類，且在某些實施例中，將不同偵測臨限值應用於不同特徵類別。
在操作214中，基於在一基於模型之特徵圖中含有之資訊來比較原始測試影像與參考影像。舉例而言，可將測試影像與參考影像劃分成在基於模型之特徵圖中識別之多個區域。可個別地檢測含有一測試影像區域及一對應參考影像區域之每一組區域。可在此操作中使用MEEF、使用者定義之臨限值、幾何圖及每一區域特定之其他資訊。換言之，分析測試影像可涉及識別測試影像之部分及參考影像之對應部分並針對每一所識別部分識別此等影像中之任何差別。於一具體實施例中，在經對準之測試透射影像與經對準之參考透射影像之間及在經對準之測試反射影像與經對準之參考反射影像之間識別差別。
在某些實施例中，檢測亦適用於多色調遮罩。此等遮罩之一個實例係三色調遮罩，其具有一最暗區(例如，一鉻或不透明區)及一石英或最亮區以及具有介於該兩者之間的一暗度之灰階區之一圖案。此等灰階區可以各種方式獲得(例如，使用EPSM材料等等)。於此情形中，將該遮罩視為單獨分析之兩個不同遮罩。舉例而言，可使用如上文所述之相同模型來處理一三色調遮罩。然而，該三色調遮罩可被視為具有一背景圖案(例如，鉻)且將灰階圖案(EPSM材料)視為前景之一遮罩。該等影像可如上文所述使用相同方程式及過程操作來處理。使用該EPSM材料作為背景圖案且將最亮圖案(例如，石英)視為前景來在遮罩上執行一第二分析。可由於該等材料中之每一者具有論證可用於對準該等影像之不同邊緣效應之實質上不同的屬性而容易地實現對準。然後可將該等遮罩圖案求和且然後在晶粒對晶粒或晶粒對資料庫比較中與參考相比較以透過過程窗驗證晶圓圖案正確性及識別光微影顯著缺陷。
結論
儘管已出於理解明晰之目的而詳細闡述前述發明，但應顯而易見可在隨附申請專利範圍之範疇內實行某些改變及修改。應注意，存在實施本發明之過程、系統及設備之諸多替代性方式。因此，將該等實施例視為例示性而非限定性，且本發明不限於本文所給出之細節。
100．．．光微影系統
101．．．數值孔徑
102．．．遮罩平面
103．．．照明源
105．．．照明透鏡
150．．．檢測系統
151a．．．成像透鏡
151b．．．數值孔徑
152．．．十字線平面
153．．．成像光學器件
154．．．感測器
160．．．照明源
161．．．照明光學器件
173．．．電腦系統
圖1A圖解說明根據某些實施例在一光罩上提供之一基圖案。
圖1B圖解說明在一光微影轉印之後的圖1A中之基圖案之一所得晶圓影像。
圖1C係用於根據某些實施例將一遮罩圖案自一光罩轉印至一晶圓上之一簡化示意圖。
圖1D提供根據某些實施例之一光罩檢測設備之一示意圖。
圖2圖解說明對應於一種用於檢測一光罩以識別缺陷之方法之一個實例之一過程流程圖。
(無元件符號說明)

Claims (29)

  1. 一種用於檢測一光罩以識別光微影顯著缺陷之方法，該方法包括：提供包括一或多個可印刷特徵及一或多個不可印刷特徵之該光罩，該光罩經組態以使用一光微影系統達成該一或多個可印刷特徵至一基板上之光微影轉印；使用一檢測設備產生該光罩之測試光強度影像，該等測試光強度影像包括一測試透射影像及一測試反射影像；建構一有限帶寬遮罩圖案；提供該光微影系統之一模型以在該光微影轉印中採用；藉由將該光微影系統之該模型應用於該有限帶寬遮罩圖案來建構該有限帶寬遮罩圖案之一空中影像；使用該遮罩圖案之該空中影像建立一基於模型之特徵圖，其中該基於模型之特徵圖在該一或多個可印刷特徵及該一或多個不可印刷特徵之間進行區分；及使用該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像以識別任何光微影顯著缺陷。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括獲得該光罩之參考光強度影像，該等參考光強度影像包括一參考晶粒之一參考透射影像及一參考反射影像。
  3. 如請求項2之方法，其中使用該等參考光強度影像來建構該有限帶寬遮罩圖案。
  4. 如請求項2之方法，其進一步包括使該等測試光強度影像與該等參考光強度影像相對於彼此對準。
  5. 如請求項4之方法，其中對準包括：使該測試透射影像相對於該測試反射影像對準；使該參考透射影像相對於該參考反射影像對準；及使該參考透射影像相對於該測試透射影像對準或使該參考反射影像相對於該測試反射影像對準。
  6. 如請求項4之方法，其中基於該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像包括：識別該等經對準測試光強度影像之部分與該等經對準參考光強度影像之對應部分；及針對每一所識別部分識別該經對準測試透射影像與該經對準參考透射影像之間及該經對準測試反射影像與該經對準參考反射影像之間的任何差別。
  7. 如請求項6之方法，其中藉助比含有該一或多個不可印刷特徵之該等所識別部分高之敏感度來檢測含有該一或多個可印刷特徵之該等所識別部分。
  8. 如請求項6之方法，其中該基於模型之特徵圖包括：對應於含有該一或多個不可印刷特徵之該等所識別部分之區域。
  9. 如請求項1之方法，其中建立該基於模型之特徵圖包括：識別該空中影像之低光強度區域及高光強度區域。
  10. 如請求項1之方法，其中使用該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像包括：使該等測試光強度影像與該 基於模型之特徵圖對準。
  11. 如請求項2之方法，其中自一所印刷圖案之一資料庫模型獲得該等參考光強度影像。
  12. 如請求項2之方法，其中自一參考晶粒獲得該等參考光強度影像。
  13. 如請求項1之方法，其中該一或多個不可印刷特徵包括次解析度輔助特徵(SRAF)。
  14. 如請求項1之方法，其中該等不可印刷特徵中之至少一者大於該等可印刷特徵中之至少一者。
  15. 如請求項1之方法，其中建構該空中影像包括：基於該空中影像中之光學強度分佈分離該一或多個不可印刷特徵與該一或多個可印刷特徵。
  16. 如請求項1之方法，其中建構該空中影像包括：自該空中影像排除該一或多個不可印刷特徵。
  17. 如請求項1之方法，其進一步包括基於該有限帶寬遮罩圖案建構一幾何圖用於將幾何特徵分類成選自由邊緣、角落及線端組成之群組之一或多個幾何特徵類型。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包括使用該幾何圖以在該等測試影像之分析期間對該等幾何特徵進行分類。
  19. 如請求項18之方法，其中分析該等測試影像包括將不同偵測臨限值應用於該幾何圖之至少兩個不同幾何特徵類型。
  20. 如請求項1之方法，其中該基於模型之特徵圖包括各自具有一對應遮罩誤差增強因子(MEEF)之複數個區域。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包括在該等測試影像之分析期間基於該等對應MEEF自動調整該複數個區域之每一影像部分之敏感度位準。
  22. 如請求項21之方法，其中藉助比對應於該一或多個不可印刷特徵之該複數個區域之一子組高的敏感度來分析對應於該一或多個可印刷特徵之該複數個區域之另一子組。
  23. 如請求項1之方法，其進一步包括提供一或多個使用者定義之敏感度位準用於分析該測試影像。
  24. 如請求項23之方法，其中該一或多個使用者定義之敏感度位準對應於該基於模型之特徵圖之不同區域。
  25. 如請求項1之方法，其中該有限帶寬遮罩圖案僅包括線性項。
  26. 如請求項1之方法，其中該有限帶寬遮罩圖案包括一或多個二次項。
  27. 如請求項1之方法，其中該光微影系統之該模型包括至少下列參數：該光微影系統與該檢測設備之數值孔徑、該光微影系統與該檢測設備之波長及該光微影系統與該檢測設備之照明條件。
  28. 如請求項1之方法，其中建構該空中影像包括移除該檢測設備之帶寬限制效應。
  29. 一種用於檢測一光罩以識別光微影顯著缺陷之系統，其包括經組態以執行下列操作之至少一個記憶體及至少一個處理器： 產生該光罩之測試光強度影像，該等測試光強度影像包括一測試透射影像及一測試反射影像；建構一有限帶寬遮罩圖案；藉由將一光微影系統模型應用於該有限帶寬遮罩圖案來建構該有限帶寬遮罩圖案之一空中影像；使用該遮罩圖案之該空中影像建立一基於模型之特徵圖，其中該基於模型之特徵圖在該一或多個可印刷特徵及該一或多個不可印刷特徵之間進行區分；及使用該基於模型之特徵圖分析該等測試光強度影像以識別任何光微影顯著缺陷。
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