TWI638227B

TWI638227B - 用於檢測一光微影光罩之方法及系統及非暫態電腦可讀媒體

Info

Publication number: TWI638227B
Application number: TW104109611A
Authority: TW
Inventors: 卡爾Ｅ海斯; 燕維劉; 熊亞霖
Original assignee: 美商克萊譚克公司
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2018-10-11
Also published as: TW201543145A

Abstract

本發明揭示用於檢測一光微影光罩之方法及設備。使用一檢測工具來獲得一光罩上之一組相同晶粒中之每一晶粒之每一分塊區之複數個分塊區影像。判定每一分塊區影像之一積分強度值。基於每一分塊區影像之一圖案稀疏性度量及其與其他分塊區影像之圖案稀疏性度量之相對值來對此分塊區影像之該積分強度值應用一增益。判定若干對該等晶粒之每一分塊之該積分強度值之間的一差以形成該光罩之一差強度圖，每一對該等晶粒包含一測試晶粒及一參考晶粒。該差強度圖與取決於該光罩之特徵邊緣之一特徵特性變化相關。

Description

用於檢測一光微影光罩之方法及系統及非暫態電腦可讀媒體

相關申請案之交叉參考

本申請案根據35 U.S.C.§119主張Carl E.Hess等人於2014年3月25日提出申請之標題為「Delta Die Enhancements」之先前美國臨時申請案第61/969,984號及Carl E.Hess等人於2014年3月25日提出申請之標題為「Delta Database Critical Dimension Uniform Map」之美國臨時申請案第61/969,990號之優先權，該等申請案出於各種目的以其全文引用方式併入本文中。

本發明一般而言係關於半導體檢測之領域，諸如光罩檢測。更特定而言本發明係關於一種用以監測臨界尺寸均勻性及諸如此類之方法。

一般而言，半導體製造行業涉及用於使用以層形式佈設並圖案化至諸如矽之一基板上之半導體材料來製作積體電路之高度複雜技術。一積體電路通常由複數個光罩製作。最初，電路設計者將闡述一特定積體電路(IC)設計之電路圖案資料或一設計資料庫提供至一光罩生產系統或光罩寫入器。電路圖案資料通常呈經製作IC裝置之實體層之一代表性佈局之形式。代表性佈局包含IC裝置之每一實體層之一代表性層(例如，閘極氧化物、多晶矽、金屬化物等)，其中每一代表性層由定義特定IC裝置之一層之圖案化之多個多邊形構成。光罩寫入器使用電路圖案資料來寫入(例如，通常，使用一電子束寫入器或雷射掃描器來曝光一光罩圖案)稍後將用以製作特定IC設計之複數個光罩。

通常，每一光罩或光遮罩係至少含有透明區域及不透明區域且有時含有半透明區域及相移區域(其共同定義諸如一積體電路之一電子裝置中之共面特徵之圖案)之一光學元件。光罩用以在光微影期間定義一半導體晶圓之規定區域以進行蝕刻、離子植入或其他製作程序。

一光罩檢測系統可針對可已在光罩之生產期間或在將此等光罩用於光微影中之後發生之缺陷而檢測光罩。由於電路整合之大規模及半導體裝置之大小日益減小，因此經製作裝置已變得對缺陷日益敏感。亦即，導致裝置中之故障之缺陷正變得越來越小。因此，存在對用於監測光罩之特性之經改良檢測技術之一持續需要。

下文呈現本發明之一簡化發明內容以便提供對本發明之特定實施例之一基本理解。本發明內容並非對本發明之一廣泛概述，且其並不識別本發明之關鍵/緊要元素或描寫本發明之範疇。其唯一目的系以一經簡化形式呈現本文中所揭示之某些概念作為稍後呈現之較詳細說明之一前序。

在一項實施例中，揭示用於檢測一光微影光罩之方法及設備。使用一檢測工具來獲得一光罩上之一組相同晶粒中之每一晶粒之每一分塊區之複數個分塊區影像。判定每一分塊區影像之一積分強度值。基於每一分塊區影像之一圖案稀疏性度量及其與其他分塊區影像之圖案稀疏性度量之相對值來對此分塊區影像之該積分強度值應用一增益。判定若干對該等晶粒之每一分塊之該積分強度值之間的一差以形成該光罩之一差強度圖，每一對該等晶粒包含一測試晶粒及一參考晶粒。該差強度圖與取決於該光罩之特徵邊緣之一特徵特性變化相關。

在一具體實施方案中，將每一晶粒之分塊區影像與該等晶粒中之一相同者之該等分塊區影像對準。在另一實例中，每一分塊區影像之該積分強度值係該分塊區影像之複數個子區之一平均強度值。在另一實施例中，每一晶粒之每一分塊區影像之該稀疏性度量係該晶粒之該等其他分塊區影像之邊緣像素之一平均數目與此分塊區影像之邊緣像素之一局部數目之一比率。在又一態樣中，邊緣像素之該平均數目及該局部數目受限於每一特徵邊緣之像素之一預定義寬度。

在一具體實施方案中，該特徵特性變化係一臨界尺寸(CD)變化。在又一態樣中，該方法包含使用該光罩之每一分塊區之一校準因子來將該差強度圖轉換為一差CD圖。在又一態樣中，自具有每一分塊區之用以製作該光罩之一已知CD值之一設計資料庫判定每一分塊區之該校準因子。在再一態樣中，藉由以下操作判定每一分塊區之該校準因子：(i)基於該設計資料庫之對應於此分塊區之一或多個圖案而將該光罩之每一分塊區之一影像再現；(ii)針對每一分塊區之每一所再現影像，判定一預期積分強度值；(iii)(a)使對應於每一分塊區之每一一或多個圖案偏離一預定義CD改變且將該一或多個經偏離圖案(biased pattern)再現至此分塊區之一經偏離影像中，或(b)使每一分塊區之該所再現影像之一或多個圖案偏離該預定義CD改變以形成此分塊區之一經偏離影像；(iv)針對每一分塊區之每一經偏離影像，判定一預期積分強度值；(v)針對每一分塊區，判定該所再現影像之積分強度值與該經偏離影像之積分強度值之間的一積分強度差；及(vi)針對每一分塊，藉由將該積分強度差除以該預定義CD改變而判定該校準因子。在又一態樣中，在於一或多個光微影程序中使用該光罩之後針對每一分塊區儲存該校準因子以監測CD均勻性。

在另一實施例中，該方法包含：針對每一分塊區影像，在判定該積分強度值之前將該分塊區影像之定位於距任何特徵邊緣一預定義距離處之任何平坦場區之一強度值改變為一預定義恆定值。在又一態樣中，選擇該預定義距離使得一特徵邊緣不影響來自一毗鄰平坦場區之一經量測強度值。在另一實施例中，應用至每一分塊區影像之該積分強度值之該增益受限於一預定義量。

在一替代實施例中，本發明係關於一種用於檢測一光微影光罩之檢測系統，且該系統包含經組態以執行上文所闡述之操作中之一或多者之至少一個記憶體及至少一個處理器。在其他實施例中，本發明係關於上面儲存有用於執行上文所闡述操作中之至少一些操作之指令之電腦可讀媒體。

下文參考各圖來進一步闡述本發明之此等及其他態樣。

100‧‧‧實例性光罩

102a-102f‧‧‧晶粒

104a‧‧‧晶粒等效分塊

104b‧‧‧分塊

104c-104g‧‧‧晶粒等效分塊

300‧‧‧光罩部分

302a-302c‧‧‧晶粒/對應晶粒/第一組晶粒

302d-302f‧‧‧對應晶粒/第二組晶粒

304a‧‧‧經掃描或經成像條區/第一條區/條區/光罩條區/毗鄰或重疊條區

304b‧‧‧經掃描或經成像條區/第二條區/條區/毗鄰或重疊條區

304c-304l‧‧‧經掃描或經成像條區/條區/毗鄰或重疊條區

306a-306c‧‧‧底部邊緣/第一邊緣

306d-306f‧‧‧第一邊緣

308a‧‧‧第二相對邊緣

342a-342d‧‧‧條區

352a-352d‧‧‧分塊

372a-372f‧‧‧局部區/強度值

500‧‧‧光罩

502a‧‧‧晶粒陣列/第一晶粒/晶粒/測試晶粒/標準晶粒

502b‧‧‧晶粒陣列/參考晶粒/測試晶粒/晶粒

502c‧‧‧晶粒陣列/參考晶粒/晶粒

502d-502h‧‧‧晶粒陣列/晶粒

504a-504c‧‧‧點

506a-506c‧‧‧對準標記

602‧‧‧黑暗結構

602a-602b‧‧‧邊界

604‧‧‧光背景區/場

652a‧‧‧黑暗內邊界部分/邊界區域

652b‧‧‧中間灰色邊界部分/邊界區域

652c‧‧‧較光亮灰色邊界部分/邊界區域

654‧‧‧光背景區

800‧‧‧實例性檢測系統/檢測系統

802‧‧‧輸入/所接收輸入/輸入資料/強度或影像資料/所接收輸入資料/輸入資料集

804a‧‧‧資料散佈系統

804b‧‧‧資料散佈系統

806a‧‧‧分塊處理器及記憶體/處理器/第一分塊處理器/分塊處理器

806b‧‧‧處理器/分塊處理器

808‧‧‧交換式網路/網路

810‧‧‧再檢測站

812‧‧‧圖產生器處理器及記憶體

816‧‧‧選用大容量儲存裝置

900‧‧‧典型微影系統/微影系統

901‧‧‧照明光學器件/數值孔徑/元件

902‧‧‧遮罩平面/平面/光罩平面

903‧‧‧照明源

905‧‧‧透鏡/照明透鏡

913‧‧‧成像光學器件

950‧‧‧實例性檢測系統/所繪示檢測系統/所圖解說明系統/檢測系統

951a‧‧‧照明光學器件

951b‧‧‧數值孔徑

952‧‧‧光罩平面

953a‧‧‧偵測光學器件/光學元件

953b‧‧‧偵測光學器件

954a‧‧‧感測器

954b‧‧‧感測器

960‧‧‧照明源

973‧‧‧電腦系統

976‧‧‧光束分離器

978‧‧‧偵測透鏡

M‧‧‧光遮罩/遮罩

W‧‧‧晶圓

圖1係具有複數個晶粒之一實例性光罩之一圖解俯視圖。

圖2係圖解說明根據本發明之一項實施例之用於產生一個三角強度圖之一處理程序之一流程圖。

圖3A係根據本發明之一第一實施方案之一光罩部分之複數個經掃描條區之一圖解表示。

圖3B係對應於根據一具體實施方案被劃分成若干分塊之一光罩條區之一強度資料集之一圖解表示。

圖3C圖解說明根據本發明之一第二實施方案之一光罩之複數個經掃描條區。

圖3D係對應於根據一實例性實施方案之光罩之一條區之一分塊之多個局部區之多個強度資料集之一圖解說明。

圖4係圖解說明根據本發明之一第二實施方案之用於條區管理之一處理程序之一流程圖。

圖5圖解說明根據本發明之一項實例性實施方案之具有一晶粒陣列之一光罩，針對該晶粒陣列在一設置處理程序期間定義一廣度、偏移及陣列大小。

圖6A係具有由一光背景區環繞之一黑暗結構之一分塊區之一圖解說明。

圖6B係具有由一光背景區環繞之一黑暗結構之一分塊區之一圖解說明，該光背景區在其邊界處具有比圖6A之分塊更平緩之一強度改變。

圖7係圖解說明根據本發明之一具體實施方案之用於產生一臨界尺寸圖之一處理程序之一流程圖。

圖8係其中可實施本發明之技術之一實例性檢測系統之一圖解表示。

圖9A係根據特定實施例之用於將一遮罩圖案自一光遮罩轉印至一晶圓上之一微影系統之一簡化示意性表示。

圖9B提供根據特定實施例之一光遮罩檢測設備之一示意性表示。

在以下說明中，陳述眾多具體細節以便提供對本發明之一透徹理解。本發明可在不具有此等具體細節中之某些或所有細節之情況下實踐。在其他例項中，未詳細闡述眾所周知之程序操作以免不必要地使本發明模糊。儘管將結合具體實施例來闡述本發明，但將理解，並不意欲將本發明限於該等實施例。

本發明之特定實施例提供用於檢測一光罩以偵測光罩特徵之缺陷或(更具體而言)特性(諸如臨界尺寸(CD))變化之技術及系統。儘管相對於一光罩闡述了以下實例性實施例，但可使用此等技術或系統來監測任何適合類型之樣本(例如，晶圓)。另外，可將以下實例性實施例應用於對除了CD變化以外的其他樣本特性之監測，諸如高度均勻性、側壁角度均勻性、表面粗糙度均勻性、薄膜透射性均勻性、石英透射性均勻性等。

術語「光罩」通常包含上面形成有一不透明材料層之一透明基板，諸如玻璃、硼矽酸鹽玻璃、石英或熔融矽石。該不透明(或實質上不透明)材料可包含完全地或部分地遮擋光微影光(例如，深UV)之任何適合材料。實例性材料包含鉻、矽化鉬(MoSi)、矽化鉭、矽化鎢、玻璃上不透明MoSi(OMOG)等。亦可在不透明層與透明基板之間添加一多晶矽膜以改良黏合。可在該不透明材料上方形成諸如氧化鉬(MoO₂)、氧化鎢(WO₂)、氧化鈦(TiO₂)或氧化鉻(CrO₂)之一低反射膜。

術語光罩係指不同類型之光罩，包含但不限於一明場光罩、一暗場光罩、一個二元光罩、一相移遮罩(PSM)、一交替PSM、一衰減型或半色調PSM、一個三元衰減型PSM及一無鉻相位微影PSM。一明場光罩具有透明之場區或背景區，且一暗場光罩具有不透明之場區或背景區。一個二元光罩為具有透明或不透明之經圖案化區之一光罩。舉例而言，可使用由具有一圖案之一透明熔融矽石坯料製成之一光遮罩，該圖案由一鉻金屬吸附膜定義。二元光罩不同於相移遮罩(PSM)，一種類型之相移遮罩可包含僅部分地透射光之膜，且此等光罩可共同稱為半色調或嵌入式相移遮罩(EPSM)。若在一光罩之交替透明空間上放置一相移材料，則該光罩稱為一交替PSM、一ALT PSM或一列文森(Levenson)PSM。施加至任意佈局圖案之一種類型之相移材料稱為一衰減型或半色調PSM，其可藉由用一部分透射或「半色調」膜替換不透明材料而製作。一個三元衰減型PSM為亦包含完全不透明特徵之一衰減型PSM。

一般而言，不透明、吸收、部分不透明、相移材料形成至經設計且經形成具有臨界尺寸(CD)寬度之圖案結構中，此亦產生該等結構之間的亦具有一CD之透明空間。一特定CD值通常可對如何在光微影程序中將一特定光罩特徵轉印至晶圓產生影響，且此CD經挑選以最佳化此轉印程序。換言之，若一特定光罩特徵之CD值在一規定CD範圍內，則此CD值將產生允許所得積體電路如電路設計者所意欲般適當操作之一對應晶圓特徵之製作。特徵通常經形成具有亦產生運算電路以便節省積體晶片面積之最小尺寸。

一新製作之光罩可包含CD(或其他膜或圖案特性)缺陷問題。舉例而言，該光罩可具有缺陷CD區域，諸如遮罩寫入器條區誤差。一光罩亦可隨著時間以若干種不同方式變得損壞。在一第一降級實例中，光微影曝光程序可導致光罩之不透明材料之物理降級。例如，用於光罩上之一高功率光束(諸如在193nm下之一高功率深紫外(UV)光束)可在物理上導致對光罩上之不透明材料之損壞。損壞亦可由諸如一248nm UV光束之其他波長導致。實際上，UV光束可物理上導致光罩上之不透明圖案塌陷且導致該等特徵平坦化。因此，不透明特徵與原始CD寬度相比可具有顯著較大CD寬度，而此等不透明特徵之間的間隔與原始CD寬度相比可具有一小得多的CD寬度。其他類型之CD降級可因光罩特徵(MoSi)之間的化學反應及曝光光、清洗程序、污染等而導致。此等物理效應亦可隨著時間負面地影響光罩之臨界尺寸(CD)。

由於此降級，因此特徵CD值可已顯著地改變以至於影響跨越光罩之CD均勻性且負面地影響晶圓產率。例如，遮罩之部分中之遮罩特徵寬度可顯著大於原始線寬度CD。例如，可存在CD非均勻性之一徑向圖案，其中光罩之中心具有不同於光罩之邊緣之CD。

可產生一光罩之一臨界尺寸均勻性(CDU)圖以便促進對此光罩之CD之監測。此等CDU圖可對一半導體晶片製造者理解將自光罩之使用產生之程序視窗係重要的。一CDU圖可允許一晶片製造者判定是否使用光罩，是否應用對微影程序中之誤差之補償或是否改良一光罩之製作以便形成一經改良下一光罩。此等CDU圖對在整個作用區中具有重複圖案之記憶體遮罩而言係相對簡單的，但對主要具有非重複圖案之邏輯遮罩而言更具挑戰性。

可使用各種技術來產生一CDU圖。在一晶粒至晶粒檢測方法中，可比較兩個或兩個以上晶粒之對應區之間的平均強度值以獲得一個三角強度值。然後，跨越光罩之該三角晶粒值可有效地形成一個三角強度圖，然後可將該三角強度圖校準為一全CDU圖。儘管以下檢測技術闡述為基於強度類型信號，但可在本發明之替代實施例中使用其他類型之信號。

圖1係具有複數個晶粒之一實例性光罩100之一圖解俯視圖。如所展示，光罩包含按列及行指定之晶粒之一6乘4陣列。例如，第一頂列中之晶粒102a至102f經指定自最左行至最右行分別為(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)及(1,6)。類似地，最後一列之晶粒針對每一具體列及行具有標識(4,1)、(4,2)、(4,3)、(4,4)、(4,5)及(4,6)。

儘管該等晶粒含有與重複記憶體圖案相對之邏輯圖案，但該等晶粒經設計彼此相同。因此，預期一特定晶粒之每一晶粒部分(稱為一「分塊」)與來自其他晶粒中之每一者之至少一個其他分塊相同。來自經設計以相同之不同晶粒之不同分塊在本文中稱為「晶粒等效」。例如，晶粒102b之分塊104b具有其他晶粒(例如，102a、102c、102d、102e及102f)中之晶粒等效分塊(例如，104a、104c、104d、104e及104f)。

在檢測期間，可使用一光學檢測工具來獲得光罩之分塊之複數個分塊影像。在影像獲取期間，針對每一晶粒獲得多個分塊影像。例如，針對晶粒102a之分塊104a及104g獲得影像分塊。在一種實例性晶粒至晶粒檢測方法中，獲得或定義影像分塊以便產生晶粒之間的晶粒等效分塊，且處理晶粒等效分塊以偵測CD缺陷或CD變化。

在一具體實施例中，比較每一測試分塊之一積分強度值與一參考分塊(亦即，一對應晶粒等效分塊)之一平均強度以獲得可相關於跨越光罩之CD變化之一個三角強度(△I)圖。可藉由對該分塊之像素之強度值求平均值而獲得每一分塊之積分強度值。若晶粒等效分塊之光罩圖案相同且在CD(或任何其他圖案特性)上不變化，則預期來自晶粒等效分塊之光相同。若一特定分塊之強度不同於其他晶粒等效參考分塊，則可推斷出該特定分塊之圖案與晶粒等效參考分塊相比具有一CD變化。舉例而言，透射強度之一增加推斷，不透明光罩圖案之CD已減小且透明光罩之CD已增加。

一晶粒至晶粒檢測方法對相對密集圖案而言良好地起作用。然而，稀疏圖案區域可負面地影響用於監測與一特徵邊緣相關之一特徵特性(諸如CD均勻性)之一晶粒至晶粒方法之敏感性。如與具有較高數目個邊緣之圖案密集分塊相比，一稀疏分塊具有相對低數目個貢獻於此分塊之信號之特徵邊緣或像素。因此，一稀疏分塊將往往具有比一較密集分塊低之對應於邊緣之一信號。一低密度分塊之一低強度信號可與一CD改變(例如，自標稱CD)、甚至一大CD改變相關聯，且此低強度信號可靠近雜訊信號位準使得不針對此CD改變而產生一△I值。因此，可難以偵測稀疏光罩區域中之邊緣相關之特徵變化。

本發明之特定實施例提供用以基於此等分塊之圖案稀疏性之位準而對來自分塊之經量測強度信號加偏壓之技術。本文中亦闡述用於減少雜訊之額外技術。圖2係圖解說明根據本發明之一項實施例之用於產生一個三角強度圖之一處理程序200之一流程圖。可對一新製作之光罩執行以下檢測程序200以便偵測製作缺陷區，或對已在一光微影程序中使用一或多次之一光罩執行以下檢測程序200以便監測特徵改變及/或偵測降級。

在操作202中自一光罩之一組晶粒中之每一晶粒之分塊區獲得影像。換言之，當一入射光學光束跨越光罩之每一晶粒之每一分塊掃描時，一檢測工具可操作以偵測並收集所反射光或所透射光或所反射光及所透射光兩者。一入射光學光束可跨越各自包括複數個分塊之光罩條區掃描。回應於此入射光束而自每一分塊之複數個點或子區收集光。

該檢測工具通常可操作以將此所偵測光轉換成對應於強度值之所偵測信號。所偵測信號可採取具有對應於光罩之不同位置處之不同強度值之振幅值之一電磁波形之形式。所偵測信號亦可採取強度值及相關聯光罩點座標之一簡單清單之形式。所偵測信號亦可採取具有對應於光罩上之不同位置或掃描點之不同強度值之一影像之形式。在掃描光罩之所有位置或偵測光之後可產生一光罩影像，或在掃描每一光罩部分時可產生一光罩影像之部分。

圖3A係根據本發明之實施例之一光罩部分300之複數個經掃描/經成像「條區」(例如，304a至304l)之一圖解表示。每一強度資料集可對應於光罩部分300之一「條區」。可藉由以一蛇形或光柵圖案自光罩依序掃描條區來獲得每一強度資料集。舉例而言，由一光學檢測系統之一光學光束沿一正x方向自左至右掃描光罩部分300之第一條區304a(舉例而言)以獲得一第一強度資料集。然後沿一y方向相對於光束移動光罩。然後沿一負x方向自右至左掃描第二條區304b以獲得一第二強度資料集。自晶粒之底列至晶粒之頂列依序掃描條區或反之亦然。

圖3B係對應於條區304a之一強度資料集之一圖解說明。亦將光罩條區304a之強度資料劃分成對應於複數個分塊(例如，352a、352b、352c及352d)之複數個強度資料集。儘管未展示，但該等分塊往往係重疊的以允許在進一步處理步驟(舉例而言，諸如晶粒對準)期間減小有效分塊影像之大小。可針對每一條區之每一分塊中之多個點收集強度資料。

若對一條區之掃描經對準以相對於晶粒列掃掠相同y部分，則每一經掃描條區含有來自多個晶粒之晶粒等效分塊(若此等晶粒相同)。亦即，每一晶粒之分塊相對於與針對其獲得條區之其他晶粒之分塊中之每一者相同之參考位置而定位。如所展示，條區304a及其分塊相對於每一分塊之各別晶粒之一底部邊緣(例如，分別為晶粒302a至302c之底部邊緣306a至306c)而定位。然而，第二晶粒列之經掃描條區不具有相對於第一晶粒列之等效分塊。在一項實施方案中，可一起處理僅一單個條區之晶粒等效分塊，或可選擇不同晶粒列之條區及分塊之特定部分來處理以便達成在不同列中之晶粒之晶粒等效分塊，如下文進一步所闡述。

在一第二實施方案中，針對不同晶粒列獲得影像條區使得每一晶粒列之條區以一類似方式相對於晶粒而定位。不管如何掃描不同晶粒列，皆可需要一對準程序來達成測試與參考晶粒分塊之間的真正晶粒等效分塊，如下文進一步所闡述。

圖3C圖解說明根據本發明之一第二實施方案之一光罩之複數個經掃描條區。如所展示，經掃描條區相對於晶粒而定位使得可跨越多個條區及多個晶粒列更容易地達成晶粒等效分塊影像。舉例而言，條區342a及304a定位於其對應晶粒(例如，302a至302f)之一實質上相同第一列中，而條區342b及304b定位於其對應晶粒(例如，302a至302f)之一實質上相同第二列中。

圖4係圖解說明根據本發明之一項實施例之用於條區管理之一處理程序之一流程圖。在操作402中可初始地定義一光罩之每一相同晶粒之第一及第二相對邊緣之位置。一般而言，可藉助關於每一晶粒之廣度、晶粒偏移及一陣列大小之資訊來設置檢測工具。圖5圖解說明根據本發明之一項實例性實施方案之具有一晶粒陣列(例如，502a至 502h)之一光罩500，針對該晶粒陣列相對於一檢測工具定義一廣度、偏移及陣列大小。在一具體實施方案中，一檢測工具之一設置程序可首先包含用於在工具中對準一光罩之一機構。可由一使用者相對於光罩上之任何適合數目及類型之對準標記(諸如506a至506c)而定位光罩以便對準光罩且定義一特定座標系統以供光罩掃描。

透過檢測工具之一設置程序，一使用者可選擇點504a及504b來定義一第一晶粒502a之廣度以及所有其他晶粒之廣度(若所有晶粒係相同的)。使用者亦可選擇點504c來定義相對於晶粒502a及所有其他晶粒(若其距彼此之偏移相同)之一x及y偏移。亦可選擇其他點(未展示)來定義廣度及偏移。可由使用者將陣列大小輸入至檢測工具中。

檢測工具可使用經定義晶粒廣度、晶粒偏移及陣列大小來自動地定義每一晶粒之位置且判定如何定位條區掃描。返回參考圖4，在操作403中可定義一第一條區相對於一第一組晶粒之第一邊緣之相對位置使得第一條區包含第一組晶粒或第一晶粒列之第一邊緣。在圖3D之實例中，第一條區304a經定義相對於第一組晶粒(例如，302a至302c)之底部邊緣(例如，306a至306c)。第一條區亦可經定義相對於第一組晶粒之任何其他等效位置。通常可藉由檢測工具在一特定條區位置處自動地起始一掃描而相對於一特定晶粒位置來定義一條區。

然後在操作404中可用檢測工具之光束跨越光罩之第一條區來掃描以便獲得第一條區之影像。在一項實例中，一光學光束可跨越光罩掃描且當此光束跨越此第一條區掃描時可針對第一條區之每一像素或點收集強度值。換言之，當一入射光學光束跨越第一條區掃描時，檢測工具可操作以偵測並收集所反射及/或所透射光。回應於此入射光束而自第一條區之複數個點或子區收集光。

在圖3D之實例中，第一條區304a包含晶粒302a之一第一邊緣306a、晶粒302b之一第一邊緣306b及晶粒302c之一第一邊緣306c。每一晶粒亦具有一第二相對邊緣(例如，308a、308b及380c)。在掃描第一條區之後，然後在操作406中可判定下一毗鄰條區是否將包含下一組晶粒或下一晶粒列之第一邊緣。若還未到達下一組晶粒之第一邊緣，則在操作410中可將下一條區之位置定義為與先前經掃描條區毗鄰或重疊。該等條區將往往重疊以便促進晶粒影像之對準，如下文進一步所闡述。在操作412中亦可用光束跨越此經定義下一條區掃描以便獲得下一條區之影像。然後在操作414中可判定是否已掃描所有晶粒。若否，則繼續定義並掃描下一條區直至所有晶粒被掃描且光罩掃描完成為止。

在圖3D中在第一條區304a之後被定義及掃描之下一毗鄰條區為條區304b，條區304b未到達第二組晶粒302d至302f之第一邊緣306d至306e。在此圖解說明中，下一條區304b定位於毗鄰於第一條區304a處。依序定義並掃描作為下一條區之條區304c至304f，條區304c至304f各自經定位與先前經掃描條區毗鄰或重疊，且藉助檢測工具之光學光束依序掃描此等下一條區以獲得分塊影像。

在掃描條區304g之後可如在圖3A之第一實施方案中繼續掃描毗鄰條區(例如，304h至304l)。例如，掃描條區304g至304l以便形成毗鄰或重疊條區304a至304l。然而，將不以與第一組晶粒(例如，302a至302c)之條區相同之方式相對於晶粒邊緣而定位第二組晶粒(例如，302d至302f)之經掃描條區。舉例而言，條區304g之影像不以與將第一條區304a之分塊影像對準至第一組晶粒302a至302c之第一邊緣相同之方式對準至第二組晶粒302d至302f之第一邊緣。在此實施例中，將掃描該等條區以便足夠重疊使得不同晶粒列之條區之部分可經選擇性地分析以形成晶粒等效分塊。

所圖解說明選用第二實施方案包含在將掃描新一組晶粒時重新定位下一掃描。若將在下一掃描中到達下一組晶粒之第一邊緣，則在操作408中可相對於下一組晶粒之第一邊緣將下一條區之相對位置設定為與第一條區相對於第一組晶粒之相對位置相同。在圖3D之實例中，在掃描條區304f之後，將待掃描之下一條區定義為對準至第二組晶粒302d至302f之第一邊緣306d至306f之條區392a。然後在操作412中用光束跨越此下一條區掃描以便獲得影像。處理程序400重複直至最後條區被掃描為止。

在針對所有晶粒(或視情況僅兩個或兩個以上晶粒)獲得影像之後，可在執行一檢測程序之前相對於另一晶粒影像對準每一晶粒影像。例如，每一測試晶粒影像可與一對應參考晶粒影像對準。在圖5中所圖解說明之一項實例中，測試晶粒502a之影像可與參考晶粒502b之影像對準；而測試晶粒502b之影像與參考晶粒502c之影像對準等。此對準技術可能導致由不同成對之晶粒對準所導致之偽缺陷。亦即，由於所有晶粒並非以相同方式對準，因此可存在每一晶粒等效影像分塊中之圖案之間的差異使得不同對測試及參考分塊之邊緣圖案不相同。

在圖2中所圖解說明之一替代實施例中，在操作203中可將每一晶粒影像與一單個「標準晶粒」對準。例如，圖5之每一晶粒可與標準晶粒502a對準使得提供一相同對準。亦即，晶粒502b、502c、502d、502e等皆與晶粒502a對準。可選擇任何其他晶粒作為其他晶粒與其對準之標準晶粒。對準可包含將每一晶粒之影像疊覆至標準晶粒影像且遞增地移動所疊覆晶粒(例如，達±5個像素)直至兩個晶粒影像之間存在一最大擬合(或最小差)為止。

一對準程序可涉及自重疊條區(其自檢測工具收集)選擇每一條區之若干部分以用於檢測分析中。由於通常在條區之間在x及y方向兩者上存在一重疊，因此可摒棄外條區部分使得其餘條區彼此對準且在每一晶粒中相同。例如，在將每一晶粒影像對準至標準晶粒影像且保留來自每一晶粒之特定條區部分之後，每一晶粒影像包含具有對應於所對準標準晶粒條區及分塊位置之位置之條區及分塊(例如，相對於一參考標記)。若需要，亦可在晶粒列之間保持一或多個條區以達成間隙，以便不具有一未經檢測光罩區(其可包含切割道中之測試目標)。用於管理如上文所闡述之條區掃描之第二實施方案將導致對不在與標準晶粒相同之列中之晶粒之條區部分及對應分塊之較少摒棄。

返回參考圖2，在操作204中可針對每一分塊(或多個分塊)判定一影像特性之一積分值，諸如一積分強度值。圖3D係對應於光罩之一條區之一分塊之多個局部區(例如，372a至372f)之多個強度資料集之一圖解說明。在特定實施方案中，可針對每一分塊或兩個或兩個以上分塊之組判定一平均或中間反射及/或透射強度值。如所展示，多個強度值(例如，372a、372b、372c、372d、372e及372f)對應於一光罩之一特定條區之一特定分塊352a之多個像素或點。舉例而言，對應於光罩之分塊352a之強度資料集可包含強度值26、25、25、25、24、25等。可對分塊之所有強度值一起求平均值以判定此分塊之一平均強度值(例如，25)。

亦可在判定每一分塊之平均反射及透射強度值之前或之後組合對應於所反射光之強度值與所透射光之強度值。例如，可針對每一分塊之點或像素判定反射及透射強度值之一平均值。另一選擇係，可針對一分塊之反射及透射強度值單獨地計算平均值。亦可組合每一分塊之經單獨計算之反射平均值及透射平均值或對該兩個平均值一起求平均值。

在一替代實施例中，可基於如在光罩檢測期間所偵測到之所反射光、所透射光或兩者而產生每一分塊之積分強度值。在一項實例性實施方案中，可藉由(T-R)/2來組合反射(R)及透射(T)值。所反射信號通常係與所透射信號相對之符號。因此，減去T及R信號將該等信號加在一起。由於雜訊源對於T及R不同，因此雜訊可往往自該經組合信號中平均掉。可使用對R及/或T值之其他加權來產生一分塊之具有相關聯益處之積分強度值。在某些情形中，特定區域之R及T信號可具有一相同符號而非一相對符號，此可指示結果在相關聯區域中不一致且可能並不可信。因此，R與T之組合可能在此等區域中下加權或在不充分可信之情況下自計算移除。

可採用各種技術來補償不同分塊之可變圖案稀疏性對此等分塊之所得積分強度值所產生之效應。換言之，可基於此分塊之相對於其他分塊之圖案稀疏性度量之相對圖案稀疏性度量而使用一圖案稀疏性度量來將每一分塊之積分強度值提高增益或降低增益。在所圖解說明實施例中，在操作204中可針對每一分塊判定邊緣像素之一局部數目。在操作208中亦可針對光罩之分塊判定邊緣像素之一平均數目。可以任何適合方式判定一特定分塊之邊緣像素之數目。例如，為具有一特定強度之一區之部分且亦毗鄰於具有一顯著不同強度之其他像素之像素可定義為邊緣像素。圖6A係具有由一光背景區604環繞之一黑暗結構602之一分塊區之一圖解說明。沿著黑暗結構之邊界(諸如邊界602a及602b)之黑暗像素可易於定義為邊緣像素，此乃因在此等結構像素與環繞場604之毗鄰像素之間對比度較高。亦即，一分塊影像上之光與黑暗區之間的急劇轉變僅跨越單邊界像素。

在光罩結構之大多數影像中，沿著一結構之邊界可不存在一急劇轉變。圖6B係在其邊界處具有一較平緩強度改變之具有由一光背景區654環繞之一黑暗結構之一分塊區之一圖解說明。如所展示，該結構包含一黑暗內邊界部分652a、一中間灰色邊界部分652b及一較光亮灰色邊界部分652c，但邊界區域通常可已具有甚至更多灰色陰影。因此，邊界區域(652a至652c)中之較多像素涉及自黑暗區至光之強度轉變且可定義為邊緣像素。

針對特定分塊中之結構邊界之平緩強度改變進行之一較高邊緣像素計數可負面地影響此等分塊之圖案稀疏性之量化，如與具有較劇烈邊緣轉變之分塊相比。因此，可選擇用於包含或排除對邊緣像素之識別之一像素緩衝區以指示一像素邊緣可為一預定義寬度，諸如1或2像素寬。一像素邊緣寬度通常由光學系統及取樣策略判定。例如，像素邊緣寬度通常與邊緣對影像之影響之最大延伸有關。

返回參考圖2，在操作210中可將一增益應用至每一分塊強度值。每一分塊之增益可基於平均邊緣像素計數與此分塊之局部邊緣像素計數之間的比率。舉例而言，具有擁有較低邊緣像素計數(如與平均計數相比)之稀疏圖案之分塊將導致強度信號之一正增益，而較稀疏且具有比平均計數高之邊緣像素計數之分塊將導致此等分塊之強度值之一負增益或一降低。

應用至每一分塊之強度信號之增益之量可受一預定義量限制。此方法可有助於防止一除以零問題或防止使用過多增益以致經提高增益之雜訊將成為一問題。增益限制之實例包含絕對增益提高/降低之一臨限值或藉由以下方程式所得之臨限值：(分塊信號)*(平均邊緣像素計數)/最大(分塊邊緣像素計數，1000)。此方程式將把分母限制於某一最小值，諸如1000。可使用其他最小值。

然後在操作212中可判定每一晶粒之每一測試分塊之一強度值與一對應參考分塊之一參考值之間的一差。然後在操作214中可基於所判定強度差而產生一個三角強度圖。一個三角強度圖之實施例可採取任何適合形式。舉例而言，一個三角強度圖可以文字方式表示為光罩之每一區之平均強度變化值之一清單。每一平均強度變化值可與對應光罩區座標並排列出。一個三角強度圖亦可由諸如網格點差值之標準偏差或方差之一度量表示。另一選擇係或另外，一強度變化圖可以視覺方式表示，使得不同強度變化值或範圍展示為不同視覺方式，諸如不同色彩之光罩區、不同條形圖高度、不同圖值或3維表示等。一強度圖可以不同網格點取樣大小或由對不同函數形式之擬合(諸如一多項式擬合或一傅裏葉(Fourier)變換)來表示。

雖然三角強度(或△I)圖可用以追蹤(舉例而言)因光罩製作問題或一光罩隨著時間降級(諸如鉻、MoSi、薄膜、清洗類型降級)而導致之光罩上之問題區，但亦對追蹤跨越光罩之改變之較具體度量(諸如△CD)將係有益的。在本發明之特定實施例中，一校準程序包含使用用以製作或存在於所關注之區域中之圖案來計算自一強度改變至一CD改變之一轉換因子。可設置、儲存已知△CD與預期△I之間的一校準且然後使用該校準將一△I圖轉換為一△CD圖。

圖7係圖解說明根據本發明之一項實施例之用於產生一個三角-CD圖之一處理程序700之一流程圖。在此實施例中，在操作702中首先提供具有每一分塊之已知圖案之設計資料庫。舉例而言，設計資料庫通常將可在製作光罩之後用於一晶粒至資料庫缺陷檢測中。儘管設計資料庫由光罩製造商較佳地保留，但設計資料庫亦可用於在晶圓製作設施中檢測，例如，用於在使用光罩來製作裝置之後檢測光罩。

在所圖解說明實施例中，在操作704中可將每一分塊之設計圖案再現為一檢測影像。舉例而言，每一所再現經檢測影像可包含反射及透射值，可自光學地檢測以此設計圖案製作之一光罩之對應分塊而獲得該等反射及透射值。可使用諸如可自加利福尼亞州米爾皮塔斯市之KLA-Tencor公司購得之Teron630之任何工具來獲得所再現經檢測影像。然後在操作706中可判定並儲存每一分塊之所再現檢測影像之一積分強度值。例如，可針對每一所再現分塊將所再現反射及透射強度值一起求平均值(例如，以獲得一平均反射值及一平均透射值或一平均經組合反射及透射值)。

在操作708中然後可使每一分塊之資料庫圖案偏離一預定義CD誤差。例如，將每一分塊之資料庫圖案全部偏離5nm之一已知CD誤差值。可對資料庫數值本身執行此偏離操作，或可在對所再現影像進行之一光柵化或再現操作之後執行該偏離操作。現在再現此經偏離影像以匹配將由檢測站所見之強度。然後在操作712中可針對每一分塊之CD偏離之檢測影像判定積分強度值計算。

然後在操作714中可藉由將每一分塊之CD偏離之檢測影像之積分強度值自其對應未經偏離分塊減去而判定並儲存CD偏離之預期△I。然後在操作716中可判定每一分塊之用於將△I轉換為△CD之一校準因子。每一分塊之校準因子可由此所再現分塊之△CD除以所得△I得到之斜率提供。在操作718中，針對每一經檢測分塊之每一△I可判定一對應△CD以形成一△CD圖。可將校準因子應用至未基於分塊之稀疏性位準而提高增益或降低增益之經量測△I信號，此乃因來自該校準因子基於其之所再現資料庫影像之△I將具有匹配稀疏性效應。

在使用光罩一預定時間週期或將其用於若干個製作程序之後，亦可儲存每一分塊之校準因子且將該校準因子用於監測CD均勻性。亦即，在已藉助光罩重複地實施光微影程序之後，重複諸如圖2及圖7之處理程序之上文所闡述之檢測處理程序。

該斜率僅係對每一分塊之校準因子之計算之部分。獲取CD偏移值(或遮罩上之相對於平均既定設計CD之平均CD)係需要影像之極準確所再現一單獨措施。儘管此在理論上係可能的且係資料庫所再現一直接結果，但其通常受成像程序之再現品質及雜訊影響。亦可基於經量測強度信號而判定絕對CD。

本發明之特定實施例可在CDU圖之形成中提供對圖案密度效應之補償，同時減少雜訊。校準實施例亦可具有將該圖自一個三角強度量度轉換為一個三角-CD量度之額外優點。

另外，可藉助上文所闡述之技術找到除CD均勻性誤差以外之可影響良率之其他類型之問題。例如，特定類型之缺陷可導致可限制良率之局部透射性誤差。導致局部透射性問題之一種類型之缺陷係可影響印刷晶圓之功能性之一玻璃側水斑。

亦應注意，可在不使用設計資料庫之情況下執行上文所闡述之操作。在此情形中，來自一已知良好光罩之原始影像可用於參考值，且然後可將一CD偏離直接強加至此原始影像上以獲取CD偏離之影像。舉例而言，經驗證不含降級及缺陷之一新光罩可用作一已知良好光罩。可藉由一「遮罩圖案恢復」步驟來完成光學影像之直接偏離，如Wang等人於2014年10月7日提出申請之美國專利第8,855,400號中進一步所闡述，該美國專利以其全文引用方式併入本文中。以此方式，來自所透射光及所反射光兩者之影像皆可用以獲取然後可較容易地偏離之一等效遮罩影像。

一般而言，CD值取決於圖案邊緣，尤其取決於邊緣位置如何影響傳輸信號。亦即，圖案邊緣對監測CD均勻性係重要的。然而，存在來自邊緣區域及來自平坦場區域兩者之雜訊。在稀疏圖案中，存在較少邊緣，且因此任何經量測信號較弱，此意指雜訊在彼等稀疏區域中更重要，此乃因用以將彼弱信號提高增益之任何方法亦可將雜訊提高增益。由於對於一CD均勻性應用不存在來自平坦場區之有用信號，因此自此等區消除雜訊係有意義的。

在一項實施例中，一平坦場區域定義為位於距一圖案邊緣一特定距離之一區域，且用一對應常數來替換來自此平坦場區域之經量測影像值(其含有雜訊)，諸如彼區域之標稱光校準值。例如，一線結構影像之內部區域定義為黑色(最小光校準值)，而環繞線結構影像之區域定義為白色(最大光校準值)。以此方式，消除了平坦場區域中之所有雜訊，且僅餘下邊緣雜訊。應完全取消將一常數用於所有測試及參考區域中。

用於管理平坦場區域中之雜訊之此技術將避免來自此等平坦場區域之影像雜訊使對量測CD改變較重要之信號降級。距邊緣區域之任何適合距離可用以定義平坦場區域。換言之，可使用任何適合邊緣緩衝區使得恆定強度值被指派給邊緣緩衝區外側之區域。在一項實例中，其中圖案邊緣不再對測試或參考晶粒中之任一者之經量測光值具有顯著影響之區域可定義為一平坦場區域。在一具體實例中，邊緣區域取決於像素大小及雜訊最小化之所要最佳化而定義為±5像素寬。該影像標稱地變化，惟此區域中之雜訊除外。注意，具有所有對應分塊之間的良好對準係有幫助的以確保邊緣定義對彼等分塊中之每一者係相同的，如上文進一步所闡述。

另外，用於定義平坦場區域之此技術可用於一晶粒至資料庫檢測中，其中自再現於設計資料庫之一影像獲得參考晶粒。此技術可在晶粒至晶粒檢測中更重要，此乃因雜訊可能存在於測試及參考晶粒兩者中，而一晶粒至資料庫檢測僅具有來自測試晶粒而非參考晶粒之雜訊。

一全局強度偏移可用以判定一全局CD變化。亦即，一全局CD變化可與一△I圖之全局強度偏移相關聯。可在判定一全局CD改變時分析所透射及所反射光信號兩者以補償雜訊。R圖及T圖之「一致」之部分可用於判定一CD偏移，而R圖及T圖之「不一致」之部分暗示某種類型之雜訊(亦即，雙折射率、反射率改變)且不用於判定一CD偏移。適當地校準並補償檢測光位準亦係較佳的。

判定一全局偏移之一種方式係計算用於檢測之全遮罩均值。然後可將此全遮罩均值自△I圖結果減去。然而，對於相對無雜訊之結果，全局偏移可為極有意義的，舉例而言，即使不存在明顯空間分佈改變。此全局偏移可表示全局CD改變。

在產生一△I圖或△CD圖之後，可分析該等圖中之一者或兩者。例如，可判定一相同光罩區之平均△I或△CD之任一變化是否高於一預定義臨限值。若一平均△I或△CD高於該預定義臨限值，則然後可更仔細地再檢測對應光罩部分以判定該光罩是否有缺陷且是否無法再使用。例如，可使用一SEM來再檢測該缺陷區以判定臨界尺寸(CD)是否超出規範。

在替代實施方案中，具體強度改變可與然後可判定為在規範內或超出規範之具體CD值相關聯。在另一實例性實施方案中，特定強度改變可透過具有可經量測以判定不同CD改變之間的強度差之多個已知CD值之校準光罩與具體CD值相關聯。儘管此等CD及強度改變相關係自校準光罩之不同區獲得的，但此等關聯可應用於每一相同光罩區之每一強度差以判定此相同光罩區之CD變化。

一超出規範之CD將導致光罩無法通過檢測。若該光罩未通過檢測，則可摒棄或修復該光罩(若可能)。例如，可自光罩清洗特定缺陷。在修復之後，可對經清洗光罩執行一新參考檢測且重複該處理程序。

可以硬體及/或軟體之任何適合組合實施本發明之技術。圖8係其中可實施本發明之技術之一實例性檢測系統800之一圖解表示。檢測系統800可自一檢測工具或掃描器(未展示)接收輸入802。該檢測系統亦可包含用於散佈所接收輸入802之一資料散佈系統(例如，804a及804b)、用於處理所接收輸入802之具體部分/分塊之一強度信號(或分塊)處理系統(例如，分塊處理器及記憶體806a及806b)、用於產生一△I及△CD圖之一圖產生器系統(例如，圖產生器處理器及記憶體812)、用於允許檢測系統組件之間的通信之一網路(例如，交換式網路808)、一選用大容量儲存裝置816及用於再檢測該等圖之一或多個檢測控制及/或再檢測站(例如，810)。檢測系統800之每一處理器通常可包含一或多個微處理器積體電路且亦可含有介面及/或記憶體積體電路且另外可耦合至一或多個共用及/或全域記憶體裝置。

用於產生輸入資料802之掃描器或資料獲取系統(未展示)可採取用於獲得一光罩之強度信號或影像之任何適合儀器之形式(例如，如本文中進一步所闡述)。舉例而言，該掃描器可基於被反射、透射或以其他方式引導至一或多個光感測器之所偵測光之一部分來建構一光學影像或產生該光罩之一部分之強度值。該掃描器然後可輸出該等強度值或者可自該掃描器輸出影像。

通常將光罩劃分成自其獲得來自多個點之多個強度值之複數個分塊部分。光罩之分塊部分可經掃描以獲得此強度資料。分塊部分可取決於特定系統及應用要求而呈任何大小及形狀。一般而言，可藉由以任何適合方式掃描光罩來獲得每一分塊部分之多個強度值。藉由舉例方式，可藉由對光罩進行光柵掃描而獲得每一分塊部分之多個強度值。另一選擇係，可藉由以諸如一圓形或螺旋形圖案之任何適合圖案來掃描光罩而獲得影像。當然，感測器可必須以不同方式(例如，以一圓形圖案)配置及/或光罩可在掃描期間以不同方式移動(例如，旋轉)以便自光罩掃描一圓形或螺旋形形狀。

在下文所圖解說明之實例中，當光罩移動經過感測器時，自光罩之一矩形區域(本文中稱為一「條區」)偵測光且將此所偵測光轉換成每一分塊中之多個點處之多個強度值。在此實施例中，掃描器之感測器以一矩形圖案配置以接收自光罩反射及/或透射之光並自該光產生對應於該光罩之分塊之一條區之一強度資料集。在一具體實例中，每一條區可為約1百萬個像素寬及約1000個至2000個像素高，而每一分塊可為約2000個像素寬及1000個像素高。

可使用以任何適合方式設置之一光學檢測工具來獲得每一分塊之強度值。該光學工具通常以一操作參數集或一「配方」設置，該「配方」對用於獲得強度值之不同檢測運行而言實質上相同。配方設定可包含以下設定中之一或多者：用於以一特定圖案、像素大小來掃描光罩之一設定、用於將來自單信號之毗鄰信號分組之一設定、一焦點設定、一照明或偵測孔徑設定、一入射光束角度與波長設定、一偵測器設定、用於所反射光或所透射光之量之一設定、空中模型化參數等。

強度或影像資料802可由資料散佈系統經由網路808接收。該資料散佈系統可與用於保存所接收資料802之至少一部分之一或多個記憶體裝置(例如，RAM緩衝器)相關聯。較佳地，總記憶體足夠大以保存一整個資料樣片。舉例而言，1G之記憶體極適用於係1百萬乘1000個像素或點之一樣片。

資料散佈系統(例如，804a及804b)亦可控制所接收輸入資料802之部分至處理器(例如，806a及806b)之散佈。舉例而言，資料散佈系統可將一第一分塊之資料路由至一第一分塊處理器806a，且可將一第二分塊之資料路由至分塊處理器806b。亦可將多個分塊之多個資料集路由至每一分塊處理器。

分塊處理器可接收對應於光罩之至少一部分或分塊之強度值或一影像。該等分塊處理器亦可各自耦合至提供區域記憶體功能(諸如保存所接收資料部分)之一或多個記憶體裝置(諸如DRAM裝置)(未展示)或與該一或多個記憶體裝置整合。較佳地，該記憶體足夠大以保存對應於光罩之一分塊之資料。舉例而言，8G之記憶體極適用於對應於512乘1024像素之一分塊之強度值或一影像。該等分塊處理器亦可共用記憶體。

每一輸入資料集802可對應於光罩之一條區。一或多個資料集可儲存於資料散佈系統之記憶體中。此記憶體可由資料散佈系統內之一或多個處理器控制，且該記憶體可劃分成多個分割區。舉例而言，該資料散佈系統可將對應於一條區之一部分之資料接收至一第一記憶體分割區(未展示)中，且該資料散佈系統可將對應於另一條區之另一資料接收至一第二記憶體分割區(未展示)中。較佳地，該資料散佈系統之記憶體分割區中之每一者僅保存將路由至與此記憶體分割區相關聯之一處理器之資料之部分。舉例而言，該資料散佈系統之第一記憶體分割區可保存第一資料並將該第一資料路由至分塊處理器806a，且第二記憶體分割區可保存第二資料並將該第二資料路由至分塊處理器806b。

所偵測信號亦可採取空中影像之形式。亦即，可使用一空中成像技術來模擬光微影系統之光學效應以便產生在晶圓上曝光之抗阻劑圖案之一空中影像。一般而言，仿真光微影工具之光學器件以便基於來自光罩之所偵測信號而產生一空中影像。該空中影像對應於自通過光微影光學器件及光罩到達一晶圓之抗阻劑層上之光產生之圖案。另外，亦可仿真特定類型之抗阻劑材料之抗阻劑曝光程序。

可使入射光或所偵測光通過任何適合空間孔徑以依任何適合入射角產生任何入射或所偵測光輪廓。藉由舉例方式，可利用可程式化照明或偵測孔徑來產生一特定光束輪廓，諸如偶極子、四極子、類星體、環形物等。在一具體實例中，可實施源遮罩最佳化(SMO)或任何像素化照明技術。

資料散佈系統可基於任何適合資料參數而定義及散佈資料之每一資料集。舉例而言，可基於光罩上之分塊之對應位置而定義並散佈資料。在一項實施例中，每一條區與對應於該條區內之像素之水平位置之一行位置範圍相關聯。舉例而言，該條區之行0至行256可對應於一第一分塊，且此等行內之像素將包括路由至一或多個分塊處理器之第一影像或第一組強度值。同樣地，該條區之行257至行512可對應於一第二分塊，且此等行中之像素將包括路由至不同分塊處理器之第二影像或第二組強度值。

圖9A係根據特定實施例之可用以將一遮罩圖案自一光遮罩M轉印至一晶圓W上之一典型微影系統900之一簡化示意性表示。此等系統之實例包含掃描器及步進機，更具體而言，可自荷蘭費爾德霍芬市之ASML購得之PAS 5500系統。一般而言，一照明源903將一光束引導穿過一照明光學器件901(例如，透鏡905)到達位於一遮罩平面902中之一光遮罩M上。照明透鏡905具有在彼平面902處之一數值孔徑901。數值孔徑901之值影響光遮罩上之哪些缺陷屬於微影顯著缺陷且哪些缺陷不屬於微影顯著缺陷。通過光遮罩M之光束之一部分形成一經圖案化光學信號，該經圖案化光學信號經引導穿過成像光學器件913且到達一晶圓W上以起始圖案轉印。

圖9B提供根據特定實施例之具有照明光學器件951a之一實例性檢測系統950之一示意性表示，照明光學器件951a包含在一光罩平面952處具有一相對大之數值孔徑951b之一成像透鏡。所繪示檢測系統950包含具有經設計以提供(舉例而言)60X至200X放大率或更大放大率以增強檢測之顯微放大光學器件之偵測光學器件953a及953b。舉例而言，在該檢測系統之光罩平面952處之數值孔徑951b可視為大於在微影系統900之光罩平面902處之數值孔徑901，此將導致測試檢測影像與實際印刷影像之間的差異。

本文中所闡述之檢測技術可在各種經特別組態之檢測系統(諸如圖9B中示意性地圖解說明之檢測系統)上實施。所圖解說明系統950包含產生被引導穿過照明光學器件951a到達光罩平面952中之一光遮罩M上之一光束之一照明源960。光源之實例包含雷射或濾光式燈。在一項實例中，該源為一193nm雷射。如上文所闡釋，檢測系統950可具有光罩平面952處之可大於對應微影系統之一光罩平面數值孔徑(例如，圖9A中之元件901)之一數值孔徑951b。將待檢測之光遮罩M放置於光罩平面952處之一遮罩載台上且曝光於該源。

來自遮罩M之經圖案化影像被引導穿過將經圖案化影像投影至一感測器954a上之許多光學元件953a。在一反射系統中，光學元件(例如，光束分離器976及偵測透鏡978)將所反射光引導並捕獲至感測器954b上。適合感測器包含電荷耦合裝置(CCD)、CCD陣列、時間延遲積分(TDI)感測器、TDI感測器陣列、光電倍增管(PMT)及其他感測器。

可相對於遮罩載台移動照明光學器件行及/或藉由任何適合機構相對於一偵測器或相機移動該載台以便掃描光罩之分塊。舉例而言，可利用一馬達機構來移動該載台。藉由舉例方式，該馬達機構可由一螺桿驅動器與步進機馬達、具有反饋位置之線性驅動器或帶式致動器與步進機馬達形成。

可由一電腦系統973或更一般而言由一或多個信號處理裝置(其各自可包含經組態以將來自每一感測器之類比信號轉換成數位信號以供處理之一類比轉數位轉換器)處理由每一感測器(例如，954a及/或954b)擷取之信號。電腦系統973通常具有經由適當匯流排或其他通信機構耦合至輸入/輸出埠及一或多個記憶體之一或多個處理器。

電腦系統973亦可包含用於提供使用者輸入(諸如改變焦點及其他檢測配方參數)之一或多個輸入裝置(例如，一鍵盤、滑鼠、操縱桿)。電腦系統973亦可連接至該載台以控制(舉例而言)一樣本位置(例如，聚焦及掃描)且連接至其他檢測系統組件以控制此等檢測系統組件之其他檢測參數及組態。

電腦系統973可經組態(例如，藉助程式化指令)以提供用於顯示所得強度值、影像及其他檢測結果之一使用者介面(例如，一電腦螢幕)。電腦系統973可經組態以分析所反射及/或所透射所感測光束之強度改變、相位及/或其他特性。電腦系統973可經組態(例如，藉助程式化指令)以提供用於顯示所得強度值、影像及其他檢測特性之一用戶介面(例如，在一電腦螢幕上)。在特定實施例中，電腦系統973經組態以實施上文所詳述之檢測技術。

由於此等資訊及程式指令可在一經特別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中所描述之各種操作之程式指令/電腦程式碼。機器可讀媒體之實例包含但不限於：磁性媒體，諸如硬碟機、軟磁碟及磁帶；光學媒體，諸如CD-ROM磁碟；磁光媒體，諸如光碟；及經特別組態以儲存並執行程式指令之硬體裝置，諸如唯讀記憶體裝置(ROM)及隨機存取記憶體(RAM)。程式指令之實例包含機器程式碼(諸如由一編譯器產生)及含有可由電腦使用一解譯器來執行之較高階程式碼之檔案兩者。

在特定實施例中，用於檢測一光遮罩之一系統包含經組態以執行本文中所闡述之技術之至少一個記憶體及至少一個處理器。一檢測系統之一項實例包含可自加利福尼亞州米爾皮塔斯市之KLA-Tencor購得之一經特別組態之TeraScan^TM DUV檢測系統。

儘管已出於理解清楚之目的而以一些細節闡述了前述發明，但將明瞭，可在隨附申請專利範圍之範疇內實踐特定改變及修改。應注意，存在實施本發明之程序、系統及設備之諸多替代方式。因此，本發明實施例應視為說明性而非限制性，且本發明不應限於本文中所給出之細節。

Claims

一種檢測一光微影光罩之方法，該方法包括：使用一檢測工具來獲得一光罩上之一組相同晶粒中之每一晶粒之每一分塊區之複數個分塊區影像；判定每一分塊區影像之一積分強度值；對每一分塊區影像之該積分強度值應用一增益，以使該積分強度值改變一量，該量與一圖案稀疏性度量成比例，該圖案稀疏性度量與其他分塊區影像之一圖案密度比較而量化該分塊區影像之一圖案密度；及判定若干對該等晶粒(pairs of the dies)之每一分塊區影像之該積分強度值之間的一差以形成該光罩之一差強度圖，每一對該等晶粒包含一測試晶粒及一參考晶粒，其中該差強度圖與取決於該光罩之特徵邊緣之一特徵特性變化相關。
如請求項1之方法，其中將每一晶粒之分塊區影像與該等晶粒中之一相同者之該等分塊區影像對準。
如請求項1之方法，其中每一分塊區影像之該積分強度值係該分塊區影像之複數個子區之一平均強度值。
如請求項1之方法，其中每一晶粒之每一分塊區影像之該稀疏性度量係該晶粒之該等其他分塊區影像之邊緣像素之一平均數目與此分塊區影像之邊緣像素之一局部數目之一比率，其中對每一分塊區影像之該積分強度值應用一增益增加每一分塊區影像之該積分強度值，該每一分塊區影像較其他分塊區影像具有更小之一圖案密度及相對應更小之邊緣像素數目。
如請求項4之方法，其中邊緣像素之該平均數目及該局部數目受限於每一特徵邊緣之像素之一預定義寬度。
如請求項1之方法，其中該特徵特性變化係一臨界尺寸(CD)變化。
如請求項6之方法，其進一步包括使用該光罩之每一分塊區之一校準因子來將該差強度圖轉換為一差CD圖。
如請求項7之方法，其中自具有每一分塊區之用以製作該光罩之一已知CD值之一設計資料庫判定每一分塊區之該校準因子。
如請求項8之方法，其中藉由以下操作判定每一分塊區之該校準因子：再現該光罩之每一分塊區之一影像，其基於對應於此分塊區之該設計資料庫之一或多個圖案；針對每一分塊區之每一所再現影像，判定一預期積分強度值；(i)使對應於每一分塊區之每一一或多個圖案偏離一預定義CD改變且將該一或多個經偏離圖案再現至此分塊區之一經偏離影像中，或(ii)使每一分塊區之該所再現影像之一或多個圖案偏離該預定義CD改變以形成此分塊區之一經偏離影像；針對每一分塊區之每一經偏離影像，判定一預期積分強度值；針對每一分塊區，判定該所再現影像之積分強度值與該經偏離影像之積分強度值之間的一積分強度差；及針對每一分塊區，藉由將該積分強度差除以該預定義CD改變而判定該校準因子。
如請求項8之方法，其中在於一或多個光微影程序中使用該光罩之後針對每一分塊區儲存該校準因子以監測CD均勻性。
如請求項1之方法，其進一步包括：針對每一分塊區影像，在判定該積分強度值之前針對該分塊區影像之定位於距任何特徵邊緣一預定義距離處之任何平坦場區將一強度值改變為一預定義恆定值。
如請求項11之方法，其中選擇該預定義距離使得一特徵邊緣不影響來自一毗鄰平坦場區之一經量測強度值。
如請求項1之方法，其中應用於每一分塊區影像之該積分強度值之該增益受限於一預定義量。
一種用於檢測一光微影光罩之檢測系統，該系統包括經組態以執行以下操作之至少一個記憶體及至少一個處理器：獲得一光罩上之一組相同晶粒中之每一晶粒之每一分塊區之複數個分塊區影像；判定每一分塊區影像之一積分強度值；對每一分塊區影像之該積分強度值應用一增益，以使該積分強度值改變一量，該量與一圖案稀疏性度量成比例，該圖案稀疏性度量與其他分塊區影像之一圖案密度比較而量化此分塊區影像之一圖案密度；及判定若干對該等晶粒之每一分塊區影像之該積分強度值之間的一差以形成該光罩之一差強度圖，每一對該等晶粒包含一測試晶粒及一參考晶粒，其中該差強度圖與取決於該光罩之特徵邊緣之一特徵特性變化相關。
如請求項14之檢測系統，其中將每一晶粒之分塊區影像與該等晶粒中之一相同者之該等分塊區影像對準。
如請求項14之檢測系統，其中每一分塊區影像之該積分強度值係該分塊區影像之複數個子區之一平均強度值。
如請求項14之檢測系統，其中每一晶粒之每一分塊區影像之該稀疏性度量係該晶粒之該等其他分塊區影像之邊緣像素之一平均數目與此分塊區影像之邊緣像素之一局部數目之一比率，其中對每一分塊區影像之該積分強度值應用一增益增加每一分塊區影像之該積分強度值，該每一分塊區影像較其他分塊區影像具有更小之一圖案密度及相對應更小之邊緣像素數目。
如請求項17之檢測系統，其中邊緣像素之該平均數目及該局部數目受限於每一特徵邊緣之像素之一預定義寬度。
如請求項14之檢測系統，其中該特徵特性變化係一臨界尺寸(CD)變化。
如請求項19之檢測系統，其中該至少一個記憶體及該至少一個處理器進一步經組態用於使用該光罩之每一分塊區之一校準因子來將該差強度圖轉換為一差CD圖。
如請求項20之檢測系統，其中自具有每一分塊區之用以製作該光罩之一已知CD值之一設計資料庫判定每一分塊區之該校準因子。
如請求項21之檢測系統，其中藉由以下操作判定每一分塊區之該校準因子：再現該光罩之每一分塊區之一影像，其基於對應於此分塊區之該設計資料庫之一或多個圖案；針對每一分塊區之每一所再現影像，判定一預期積分強度值；(i)使對應於每一分塊區之每一一或多個圖案偏離一預定義CD改變且將該一或多個經偏離圖案再現至此分塊區之一經偏離影像中，或(ii)使每一分塊區之該所再現影像之一或多個圖案偏離該預定義CD改變以形成此分塊區之一經偏離影像；針對每一分塊區之每一經偏離影像，判定一預期積分強度值；針對每一分塊區，判定該所再現影像之積分強度值與該經偏離影像之積分強度值之間的一積分強度差；及針對每一分塊區，藉由將該積分強度差除以該預定義CD改變而判定該校準因子。
如請求項21之檢測系統，其中在於一或多個光微影程序中使用該光罩之後針對每一分塊區儲存該校準因子以監測CD均勻性。
如請求項14之檢測系統，其中該至少一個記憶體及該至少一個處理器進一步經組態用於：針對每一分塊區影像，在判定該積分強度值之前針對該分塊區影像之定位於距任何特徵邊緣一預定義距離處之任何平坦場區將一強度值改變為一預定義恆定值。
如請求項24之檢測系統，其中該預定義距離經選擇使得一特徵邊緣不影響來自一毗鄰平坦場區之一經量測強度值。
如請求項14之檢測系統，其中應用於每一分塊區影像之該積分強度值之該增益受限於一預定義量。
一種上面儲存有用於執行以下操作之指令之非暫態電腦可讀媒體：使用一檢測工具來獲得一光罩上之一組相同晶粒中之每一晶粒之每一分塊區之複數個分塊區影像；判定每一分塊區影像之一積分強度值；對每一分塊區影像之該積分強度值應用一增益，以使該積分強度值改變一量，該量與一圖案稀疏性度量成比例，該圖案稀疏性度量與其他分塊區影像之一圖案密度比較而量化此分塊區影像之一圖案密度；及判定若干對該等晶粒之每一分塊區影像之該積分強度值之間的一差以形成該光罩之一差強度圖，每一對該等晶粒包含一測試晶粒及一參考晶粒，其中該差強度圖與取決於該光罩之特徵邊緣之一特徵特性變化相關。