TWI557822B - 檢測光罩的方法 - Google Patents

Description

檢測光罩的方法

本發明係關於一種檢測光罩的方法，特別係關於一種以相同能量之光線照射光罩，進而模擬光罩圖案投射於晶圓中所產生的影像等光學行為的檢測光罩的方法。

習知的半導體製程係使用光罩來將晶圓及半導體基底等圖案化以形成各種半導體裝置。隨著積體電路等技術的進步，促使產品微小化，因而於半導體裝置中之電路佈局密度及特徵線將更趨精密。當然，隨著此趨勢的進展，對於光罩中之光罩圖案的缺陷容忍度則更低。因此，如何偵測光罩圖案中的缺陷，並將會對於半導體製程中造成良率下降的缺陷排除，即成為半導體產業中一重大課題。

一般在發現缺陷時，可能對缺陷進行修補，但無法或不易修補的缺陷則只能得將光罩直接捨棄，並且一些缺陷所造成的問題可能在修補過程中更加惡化，是以排除缺陷的過程是必須耗費大量的時間及成本的。然而，光罩圖案中的缺陷並非全部是需要排除的，其實只有在曝光時會轉移到晶圓上之缺陷，其對於製程確實有造成負面影響，才須要被排除。再者，由於在不同製程參數下，同一光罩圖案轉移到晶圓中的影像以及對於晶圓所造成的影響皆不相同，因此如何正確地模擬在特定參數下之光罩圖案的轉移結果，以及對於晶圓所造成的影響，有其重要性及困難性。

本發明即提出一種檢測光罩的方法，其能準確地模擬光罩圖案投射於晶圓上之影像，使能以更低製程成本及製程時間解決光罩缺陷的問題。

本發明提供一種檢測光罩的方法，包含有下述步驟。首先，定義一製程參數值。接著，以此製程參數值決定一入射光。然後，使入射光的至少一部份穿過一光罩的一第一區域的一第一位置及一第二位置，以分別偵測對應第一位置及對應第二位置之一第一參數值及一第二參數值，並比較第一參數值及第二參數值的差異。並且，使入射光的至少一部份穿過一光罩的一第二區域的一第三位置及一第四位置，以分別偵測對應第三位置及對應第四位置之一第三參數值及一第四參數值，並比較第三參數值及第四參數值的差異。

基於上述，本發明提供一種檢測光罩的方法，其採用同一光線(能量)偵測同一光罩上之不同區域中之不同位置的缺陷，以準確地判定此些缺陷，在晶圓或半導體基底上顯影圖案時，是否確實會對製程或後續形成的半導體裝置造成負面影響。

第1圖繪示本發明一實施例之檢測光罩的裝置之示意圖。如第1圖所示，一裝置100例如為一模擬成像測量系統(Aerial Image Measurement System,AIMS)的裝置。裝置100包含一光源110、一光罩120以及一光感測器130。

光源110用以提供一光線10，入射至光罩120，以成為光罩120之入射光。光源110可包含一波長為365奈米之水銀燈、一波長為193奈米之氟化氬準分子雷射、一波長為248奈米之氟化氪準分子雷射等，用以提供所需能量或者所需波段之光線10。光線10可例如一紫外光(UV)、一深紫外光(DUV)、一X光、一波長365奈米(I-line)之光束、一波長248奈米之光束、一波長193奈米之光束等。光線10之選擇係以光罩120的性質以及所模擬的曝光製程環境而定。

入射至光罩120的光線10則至少一部份穿過光罩120而形成一透射的光線20。光罩120具有光罩圖案設計於其中，而光罩圖案則是依據欲在一半導體基底上形成之積體電路圖案來設計。在一實施例中，光罩120可包含一吸收層、一金屬膜、一無機膜、一二元強度光罩、一相位轉移光罩或一光學鄰近修正光罩(OPC)等。如此，依據光罩120的性質，可使光線20與光線10具有不同或相同之相位、振幅、方向、波長等，視所需情形而定。

光線20照射至光感測器130，其設於光線20之光路徑(光線10穿過光罩120後之光路徑)上，而使光線20被光感測器130所接收，以感測光罩圖案之相對應的影像或參數，其中光感測器130可例如為一光反應性膜、粒子感測器、互補金屬半導體影像感測器、電耦裝置影像感測器等。

再者，裝置100可更包含一處理器140，連接光感測器130並接收光感測器130的感測資料，以進行分析，而判斷光罩120上之光罩圖案是否存在須要修正之缺陷。

本發明提出一檢測光罩的方法，其應用上述之檢測光罩的裝置100，以檢測光罩120上之光罩圖案的缺陷。第2圖繪示本發明一實施例之檢測光罩的方法之流程圖。如第2圖所示，首先，根據光罩120的特性及出廠預設設定來定義一製程參數值P(步驟K1)。舉例而言，可根據光罩120上的一測試圖案，例如臨限尺寸條(CD-bar,critical dimension bar)，中之臨限尺寸，作為一製程參數值P，但本發明不以此為限，其中臨限尺寸條係為設定於各產品或者介層上之測試圖案(一般設於切割道上)，其標示有各產品或者介層之臨限尺寸等最小特徵值。接著，即可以製程參數值P來決定入射的光線10之能量(步驟K2)。在本實施例中，則是以臨限尺寸對應之臨限能量作為光線10之能量。然後，在決定入射的光線10之能量之後，使光線10入射至光罩120的各區域，並使光線10的至少一部份穿過光罩120而達光感測器130，以分別偵測光罩120之各區域的圖案在光線10之照射下所對應的參數值，並比較各參數值之間的差異(步驟K3)。

舉例而言，第3圖繪示本發明一實施例之光罩圖案的圖案密集(dense pattern)區域。第4圖所示繪示本發明一實施例之光罩圖案的孤立圖案(isolated pattern)區域。如第3圖所示，當發現光罩120之第一區域120A的一第一位置S1包含有一缺陷d1(如第3圖中之右邊所示)時，則將光線10入射至第一位置S1以偵測出其所對應的一第一參數值P1。然後，將光線10入射至一第二位置S2，其為無缺陷區域(如第3圖中之左邊所示)，以偵測出其所對應的一第二參數值P2。而後，比較第一參數值P1及第二參數值P2的差異。當第一參數值P1與第二參數值P2的差異大於製程之預設容忍度(variation tolerance)時，則表示此缺陷區域中之缺陷d1須進行修補。當然，如第一參數值P1與第二參數值P2的差異小於製程中之預設容忍度(variation tolerance)，表示此缺陷d1在預設的製程環境下不會對製程造成負面之影響，因此可忽略此缺陷d1。

接著，以相同入射的光線10之能量來檢測光罩120上不同光學特性的區域。如第4圖所示，當發現光罩120之一第二區域120B的一第三位置S3包含有一缺陷d2(如第4圖中之右邊所示)時，則將相同之光線10入射至第三位置S3以偵測出其所對應的一第三參數值P3。然後，將光線10入射至第四位置S4，其包含一無缺陷區域(如第4圖中之左邊所示)，以偵測出其所對應的一第四參數值P4。而後，比較第三參數值P3及第四參數值P4的差異。當第三參數值P3與第四參數值P4的差異大於製程中之預設容忍度(variation tolerance)時，則表示此缺陷區域中之缺陷d2需進行修補。當然，如第三參數值P3與第四參數值P4的差異小於製程中之預設容忍度(variation tolerance)，表示此缺陷d2在預設的製程環境下不會對製程造成負面之影響，因此可忽略此缺陷d2。

本實施例之第一參數值P1、第二參數值P2、第三參數值P3及第四參數值P4係以各位置之光罩圖案所對應之臨限尺寸為例，但本發明不以此為限。此外，本實施例中是以與第一區域120A具有不同之光學特性的第二區域120B為例，但本發明不以此無限。例如，第一區域120A與第二區域120B具有不同之圖案密集度。在本實施例中，第3圖所示之第一區域120A為一圖案密集區域，第4圖所示之第二區域120B可為一孤立圖案區域。在晶圓圖案中，圖案密集區域中各相鄰的圖案之間具有最小的分隔距離，而孤立圖案區域中各相鄰的圖案之間則具有最大的分隔距離。換言之，圖案密集區域及孤立圖案區域分別代表晶圓中圖案密度最高及最低的區域，因此確認過這兩個區域，則晶圓中所有區域之臨限尺寸皆會落在此範圍內。

當然，光線10照射之順序可任意對調，例如可先照射第二位置S2再照射第一位置S1，先照射第四位置S4再照射第三位置S3，本發明不以此為限。另外，光線10並非僅限於照射光罩120上之第一區域120A的第一位置S1及第二位置S2，其亦可照射第一區域120A中的其他位置(其他位置包含單一位置或複數個位置)，以分別偵測對應此些位置之參數值，並比較這些參數值與第一參數值P1或第二參數值P2的差異；第二區域120B亦同。當然，本發明之光線10亦不限於照射光罩120的第一區域120A及第二區域120B，其亦可照射光罩120的其他區域的複數個位置以量測其他區域的缺陷，本發明不以此為限。

但值得注意的是，本發明係採用同一光線10，尤其係指具有同一能量之光線10，照射光罩120之不同區域(例如第一區域120A及第二區域120B)，以分別偵測不同區域之缺陷。因為，在現今製程中，均係採用單一曝光能量(曝光光線)照射光罩，以對於同一晶圓或同一半導體基底進行曝光，因此本發明事先依據光罩之種類及製程參數決定光線10之能量，然後再固定此光線10(能量)來分別照射光罩120上之所有區域，尤其是不同光學特性的區域，例如密集圖案(dense pattern)、孤立圖案(isolated pattern)等。如此一來，本發明的模擬結果可更貼近曝光製程之曝光結果，因而能更準確地判定光罩120中的缺陷(例如d1及d2)是否會在曝光製程中影響晶圓或半導體基底上之顯影圖案，進而有效檢測光罩是否堪用。

綜上所述，本發明提供一種檢測光罩的方法，其採用同一光線(能量)，偵測同一光罩上之不同區域中之不同位置的缺陷，以判定此些缺陷，是否會在製程中對於晶圓或半導體基底上之顯影圖案造成負面影響。換言之，由於曝光製程中係採用同一曝光能量進行曝光，是以本發明採用同一光線(能量)進行檢測，更能模擬出實際的曝光結果。如此一來，則可省去因模擬的誤差，而對於曝光製程實際上不會造成負面影響之缺陷進行修補，或者沒篩選到對於曝光製程會造成負面影響之缺陷。因而，本發明可提升製程良率及降低因缺陷問題所耗費之製程成本。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20．．．光線

100．．．裝置

110．．．光源

120．．．光罩

120A．．．第一區域

120B．．．第二區域

130．．．光感測器

140．．．處理器

d1、d2．．．缺陷

K1、K2、K3．．．步驟

P．．．製程參數值

P1．．．第一參數值

P2．．．第二參數值

P3．．．第三參數值

P4．．．第四參數值

S1．．．第一位置

S2．．．第二位置

S3．．．第三位置

S4．．．第四位置

第1圖繪示本發明一實施例之檢測光罩的裝置之示意圖。

第2圖繪示本發明一實施例之檢測光罩的方法之流程圖。

第3圖繪示本發明一實施例之光罩圖案的圖案密集區域。

第4圖繪示本發明一實施例之光罩圖案的孤立圖案區域。

K1、K2、K3．．．步驟

Claims (17)

1. 一種檢測光罩的方法，包含有：定義一製程參數值；以該製程參數值決定一入射光；使該入射光的至少一部份穿過一光罩的一第一區域的一第一位置及一第二位置，以分別偵測對應該第一位置及對應該第二位置之一第一參數值及一第二參數值，並比較該第一參數值及該第二參數值的差異；以及使該入射光的至少一部份穿過一光罩的一第二區域的一第三位置及一第四位置，以分別偵測對應該第三位置及對應該第四位置之一第三參數值及一第四參數值，並比較該第三參數值及該第四參數值的差異，其中該第一區與該第二區具有不同的光學性質。
2. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該製程參數值包含一臨限尺寸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之檢測光罩的方法，其中該臨限尺寸包含一臨限尺寸條(CD-bar)中之臨限尺寸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中以該製程參數值決定該入射光包含決定該入射光的入射能量。
5. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該第一區域與該第二區域具有不同之光學特性。
6. 如申請專利範圍第5項所述之檢測光罩的方法，其中該第一區域與該第二區域具有不同之圖案密集度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之檢測光罩的方法，其中該第一區域包含一圖案密集區域，而該第二區域包含一孤立圖案區域。
8. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該第一位置及該第三位置包含至少一缺陷。
9. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該第二位置及該第四位置為無缺陷。
10. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該第一參數值、該第二參數值、該第三參數值及該第四參數值包含一臨限尺寸。
11. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，更包含：使該入射光的至少一部份穿過該第一區域的其他位置，以分別偵測對應該其他位置之其他參數值，並比較該其他參數值、該第一參數值與該第二參數值的差異。
12. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該其他位置包含單一位置或複數個位置。
13. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，更包含：使該入射光的至少一部份穿過該光罩的其他區域的複數個位置，以分別偵測對應該複數個位置之複數個參數值，並比較該複數個參數值的差異。
14. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該入射光係由一光源發出，且該光源包含一波長為365奈米之水銀燈、一波長為193奈米之氟化氬準分子雷射、一波長為248奈米之氟化氪準分子雷射。
15. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，其中該光罩包含一吸收層、一金屬模、一無機模、一二元強度光罩、一相位轉移光罩或一光學鄰近修正光罩(OPC)。
16. 如申請專利範圍第1項所述之檢測光罩的方法，更包含一光感測器，設於該入射光穿過該光罩後之光路徑上，以偵測該第一參數值、該第二參數值該第三參數值及該第四參數值。
17. 如申請專利範圍第16項所述之檢測光罩的方法，更包含一處理 器連接該光感測器並接收該光感測器的感測資料，以比較該第一參數值及該第二參數值的差異、比較該第三參數值及該第四參數值的差異。