在光罩检验期间使用经处理图像对用于选择性灵敏度的细线检测的制作方法

在光罩检验期间使用经处理图像对用于选择性灵敏度的细线检测的制作方法
【专利摘要】本发明揭示一种用于基于点图像的细线检测的检测方法。所述方法包含用于从掩模的经透射光学图像及经反射光学图像产生带限点图像的步骤。校准所述点图像以最小化来自所述点图像的多个光学像差。将所述点图像还原回到掩模图像以允许以下各项中的至少一者：所述掩模图像上的细线区与非细线区之间的较可靠分割，或用于促进分割的较准确线宽度测量。在所述经还原掩模图像上区分细线特征与非细线特征。生长含有细线特征的区，同时防止所述细线生长入侵所述非细线特征。
【专利说明】在光罩检验期间使用经处理图像对用于选择性灵敏度的细 线检测
[0001] 相关申请案夺叉参考
[0002] 本申请案主张以下现有申请案的权益：（i)王征宇等人的标题为"在光罩检验期 间使用经处理图像用于对选择性灵敏度的经改进的细线检测（MPROVED DETECTION 0F THIN LINE FOR SELECTIVE SENSITIVITY DURING RETICLE INSPECTION USING PROCESSED IMAGES)"的2012年3月8日提出申请的第61/608, 268号美国临时申请案，（ii)王 征宇等人的标题为"在光罩检验期间使用经处理图像用于对选择性灵敏度的细线检测 (DETECTION OF THIN LINES FOR SELECTIVE SENSITIVITY DURING RETICLE INSPECTION USING PROCESSED IMAGES)"的2012年3月11日提出申请的第61/609,359号美国临时申 请案，及（iii)王征宇等人的标题为"在光罩检验期间使用经处理图像用于对选择性灵敏 度的细线检测（DETECTION OF THIN LINES FOR SELECTIVE SENSITIVITY DURING RETICLE INSPECTION USING PROCESSED IMAGES)"的 2012年3 月 12 日提出申请的第 61/609, 903 号 美国临时申请案，所述申请案出于所有目的而以全文引用的方式并入本文中。

【技术领域】
[0003] 本发明一般来说涉及光罩检验领域。更特定来说，本发明涉及一种使用光罩检验 工具来检测细线的方法。

【背景技术】
[0004] 随着集成电路（1C)的密度及复杂度不断增加，检验光学光刻掩模图案已变得越 来越有挑战性。每一新一代1C具有当前达到且超过光刻系统的光学限制的较密集且较复 杂图案。为克服这些光学限制，已引入各种分辨率增强技术（RET)，例如光学接近度校正 (0PC)。举例来说，0PC有助于通过修改光掩模图案使得所得经印刷图案对应于原始所期 望图案来克服一些衍射限制。此类修改可包含对主要1C特征（即，可印刷特征）的大小 及边缘的扰动。其它修改涉及将衬线添加到图案拐角及/或提供附近亚分辨率辅助特征 (SRAF)，其并不预期为产生经印刷特征且因此称为不可印刷特征。预期这些不可印刷特征 抵消原本将在印刷过程期间出现的图案扰动。然而，0PC使得掩模图案甚到更复杂且通常 与所得晶片图像极为不同。此外，0PC缺陷通常并不翻译成可印刷缺陷。
[0005] 不可印刷及可印刷特征对所得经印刷图案具有不同影响，且通常需要使用不同检 验参数（例如，灵敏度水平）来检验。含有不可印刷特征的区通常被"降低感测"以避免在 检验期间的假阳性（false positive)。常规检验方法一般来说依赖于用户界定的特性（例 如特征大小）来在可印刷特征与不可印刷特征之间进行区分。


【发明内容】

[0006] 下文呈现本发明的简化
【发明内容】
以便提供对本发明的特定实施例的基本理解。本


【发明内容】
并非对本发明的广泛概述，且其并不识别本发明的关键/紧要元素或描写本发明 的范围。其唯一目的为以简化形式呈现本文中所揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细说 明的前序。
[0007] 一般来说，本发明的特定实施例使用经处理的掩模图像而非原始光学图像用于细 线（或不可印刷特征）检测。经处理掩模图像的使用产生改进的分割及主要特征保护。本 发明的特定实施例包含：从用于细线检测目的的经透射光学图像及经反射光学图像建构带 限点图像；校准且补偿来自所述点图像的光学像差的选项；从所述点图像还原掩模图案以 允许较可靠分割及较准确线宽度测量的方式；及区分细线与较大几何形状且防止细线生长 入侵大的几何形状的方式。
[0008] 在一个实施例中，提供一种用于检验光学光刻掩模以识别光刻显著缺陷的方法。 提供包括多个可印刷特征及多个不可印刷特征的掩模。所述掩模经配置以使用光刻系统实 现所述可印刷特征到衬底上的光刻转印。通过一或多个检验系统产生所述掩模的经透射图 像及经反射图像。基于所述经透射图像及所述经反射图像来建构带限点图像以减小由检验 设备引入的噪声。将所述点图像还原为掩模图像以借此最小化所述掩模图像中的来自所述 一或多个检验系统的进一步光学像差。使用所述经还原掩模图像来产生所述不可印刷特征 的不可印刷特征图谱及所述可印刷特征的可印刷特征图谱。扩展（或生长）所述不可印刷 特征图谱，同时基于所述可印刷特征图谱防止此不可印刷特征图谱入侵到所述可印刷特征 中。接着，可分析所述掩模的一或多个测试图像以检测此掩模上的缺陷，其中与所述一或多 个测试图像的未由所述不可印刷特征图谱界定的区相比，在所述一或多个测试图像的由所 述不可印刷特征图谱界定的区中减小缺陷检测的灵敏度水平。
[0009] 在特定实施方案中，对所述经还原掩模图像执行细化过程以产生骨架图像，且使 用所述骨架图像在所述经还原掩模图像中测量线宽度以确定在何处测量此些线宽度。使用 所述经测量线宽度来通过分别在低于或者等于或高于所规定阈值的经测量线宽度之间进 行区分而产生所述不可印刷特征图谱及所述可印刷特征图谱。在另一实施例中，通过以选 定系数将所述经反射图像与所述经透射图像组合成线性方程式使得高频率项彼此抵消而 实现所述带限点图像的产生。在另一方面中，使用校准数据来处理所述点图像以从所述点 图像移除进一步光学像差。在另一方面中，如果具有低于所述预定义阈值的经测量线宽度 的每一特征到具有等于或高于所述预定义阈值的经测量线宽度的另一特征在预定义距离 内，那么将具有低于所述预定义阈值的所述经测量线宽度的此特征仅包含于所述不可印刷 图谱中。在另一实施例中，将所述点图像还原为所述掩模图像导致将所述掩模图像去模糊 且导致所述掩模的较真正图像。
[0010] 在特定实施例中，本发明涉及一种用于检验光掩模以识别光刻显著缺陷的系统， 所述系统包含经配置以执行上文所描述操作中的至少一些操作的至少一个存储器及至少 一个处理器。在其它实施例中，本发明涉及其上存储有用于执行上文所描述操作中的至少 一些操作的指令的计算机可读媒体。
[0011] 在另一实施例中，揭示用于掩模上的细线检测的检测方法。所述方法包括：（i)从 所述掩模的经透射光学图像及经反射光学图像产生带限点图像；（ii)校准所述点图像以 最小化来自所述点图像的多个光学像差；（iii)将所述点图像还原回到掩模图像以允许以 下各项中的至少一者：所述掩模图像上的细线区与非细线区之间的较可靠分割，或用于促 进分割的较准确线宽度测量；（iv)在所述经还原掩模图像上的细线特征与非细线特征之 间进行区分；及（V)生长含有细线特征的区，同时防止所述细线生长入侵所述非细线特征。
[0012] 在特定实施例中，通过区分所述细线特征与所述非细线特征而实现防止所述细线 生长入侵多个几何形状。在另一方面中，所述检测方法进一步包含利用水平集函数来测量 临界尺寸以用于执行细线检测的步骤。在另一特征中，从所述点图像还原掩模图案的步骤 允许较可靠分割及较准确线宽度测量。在另一实施例中，所述点图像为所述掩模图案的带 限低通版本。
[0013] 下文参考各图来进一步描述本发明的这些及其它方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 图1A图解说明根据特定实施例的提供于光掩模上的基本图案。
[0015] 图1B图解说明图1A中的基本图案在光刻转印之后的所得晶片图像。
[0016] 图2是根据本发明的示范性实施例的用于基于带限点图像对光掩模的细线检测 的程序的流程图。
[0017] 图3图解说明在圆形轮廓上的不同位置处获得不同线宽度。
[0018] 图4是根据本发明的示范性实施例的检验报告的屏幕截图。
[0019] 图5是图解说明根据本发明的一个实施例的光罩检验程序的流程图。
[0020] 图6A是根据特定实施例的用于将掩模图案从光掩模转印到晶片上的光刻系统的 简化示意性表示。
[0021] 图6B提供根据特定实施例的光掩模检验设备的示意性表示。

【具体实施方式】
[0022] 在以下说明中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。可在没有这些 特定细节中的一些或所有细节的情况下实践本发明。在其它例子中，未详细描述众所周知 的过程操作以免不必要地使本发明模糊。尽管将连同特定实施例一起描述本发明，但将理 解，并不意图将本发明限于所述实施例。
[0023] 前言
[0024] -种光掩模检验方法使用用于将可印刷特征（还称为主要特征）与不可印刷特征 (还称为细线）分离以供用于稍后"降低感测"含有不可印刷特征的区的方法。使用测试图 像及/或参考图像来基于由用户设定的规则形成特征图谱。通常，用户界定线宽度作为用 于将不可印刷特征与可印刷特征分离的准则。
[0025] -种方法可以捕获参考图像及测试图像开始。维纳亚克哈尔克（Vinayak Phalke) 等人的美国专利8, 090, 189中描述一种实例性技术，所述专利出于所有目的而以全文引用 的方式并入本文中。一般来说，将强度阈值应用于这些图像以界定特征的前景，所述前景为 具有低于此阈值的强度值的图像区的集合。
[0026] 光掩模通常设计有不同类型的细线（例如不透明细线及透明细线），其给界定前 景增加额外复杂性。不透明细线为在经透射图像上显现为比其周围暗的钥-硅细条或点。 另一方面，透明细线为在钥-硅/铬表面上制成的切割细条或切割点，其在经反射图像上显 现为比这些周围表面暗。此外，在裸片到裸片检验中，从测试图像及参考图像来看缺陷区并 不明显。如此，需要执行对参考图像及测试图像的组合分析。在下一操作中，测量前景特征 的线宽度以在细线与主要特征之间进行区分以形成"原始"特征图谱。用于此线宽度阈值 的规则通常由用户设定。
[0027] 在产生光学图像时，图像中的失真可（例如）由于模糊或其它光学失真而导致特 定特征的过冲（overshoot)或下冲（undershoot)。举例来说，0M0G(玻璃上不透明MoSi) 经反射图像可导致高下冲。此类效应通常往往使分割过程复杂化。举例来说，在分割过程 中过冲可起到干扰作用，且必须更小心地分析以确定如何将特定过冲特征分割成细线或非 细线。总之，过冲及下冲可给分割过程增加复杂性。
[0028] 线宽度定义往往为主观的且取决于由用户任意选择的单一阈值（轮廓水平）。因 此，线宽度不与下伏掩模图案的真正尺寸直接相关。其通常导致用户必须重做多次以找出 恰当地分割细线的阈值。另外，用户通常需要针对透明细线及不透明细线两者单独地设定 轮廓水平，此使设置工作量加倍。最后，当细线的线宽度较小时，或当细线在其紧密相邻者 中具有其它图案时，细线的调制可大为不同。有时，仅仅不可能找出单一轮廓水平来分割相 同色调的所有细线。
[0029] 另外，此现有方法由于细线检测的本质而并不规定大的几何形状保护。举例来说， 有缺陷的主要特征（可印刷特征）可显现于所检测细线的相邻者中，且通常应用扩张边限 来将原始所检测细线扩展到覆盖某一相邻区，所述相邻区可接着涵盖所述有缺陷的主要特 征。在无主要特征保护的情况下，此扩张具有延续到不可印刷细线的相邻者中的大的可印 刷几何形状上的主要特征以及相关联缺陷及因此降低感测光刻临界缺陷中的风险。
[0030] 在以下实例中可进一步图解说明以上问题中的一些问题。图1A图解说明提供于 光掩模上的说明性基本图案，而图1B图解说明所述基本图案的所得晶片图像。在两个图像 之间存在极少（如果有的话）相似性。0PC的广泛使用导致此类差异。
[0031] 检验方法实例
[0032] 图2是根据本发明的示范性实施例的用于基于带限点图像对光掩模的细线检测 的程序200的流程图。在本文中所描述的实例中，细线检测包含光掩模的任何不可印刷的 光刻不显著特征的检测。在本文中交换地使用术语"细线"、"不可印刷"及"光刻不显著"。
[0033] -般来说，在所述过程中可使用任何适合类型的光掩模（光罩）。举例来说，可使 用由具有铬金属吸收膜所界定的图案的透明熔融硅石坯料制成的光掩模。一般来说，光掩 模或掩模可米取任何适合类型的光罩或光掩模的形式，例如，相移掩模及嵌入式相移掩模 (EPSM)。光掩模一般来说包含多个可印刷特征及多个不可印刷特征。
[0034] 可印刷特征可界定为显现于所得晶片图像上的特征。此经印刷特征可或可不以与 在光掩模上相同的形状或形式呈现于所得晶片上。举例来说，图1A图解说明提供于光掩模 上的基本图案，而图1B图解说明所述基本图案的所得晶片图像。因此，在光掩模的上下文 中，可印刷特征可理解为对应于晶片平面上的可印刷特征的区。不可印刷特征（或"细线"） 可包含用于补偿由于衍射及其它原因所致的成像误差的各种光学接近度校正（0PC)特征。 一种类型的此类不可印刷特征为亚分辨率辅助特征（SRAF)。
[0035] 一旦将光掩模提供用于检验过程（例如，放置于检验系统的检验台上），即可在操 作202中提供光掩模的经反射图像及经透射图像。更一般来说，可照明光掩模以在不同照 明及/或收集条件下捕获两个或两个以上光强度图像。在所图解说明的实施例中，捕获经 透射光强度图像及经反射光强度图像。在其它实施例中，可使用两个或两个以上其它类型 的图像。
[0036] 在操作204中通常对准所捕获的测试图像。此对准可涉及匹配多个测试图像及参 考图像的检验系统的光学性质。举例来说，在经透射图像及经反射图像的情形中，可做出图 像的某种调整以补偿两个相应信号的光学路径差异。对准调整可取决于所使用的检验系统 的特定几何形状。在所图解说明的实施例中，对准涉及相对于经反射图像对准经透射图像。
[0037] -旦对准，即可在操作206中基于经反射图像及经透射图像来建构点图像。点图 像还称为带限掩模图像。用于建构点图像的过程一般来说可包含实质上消除来自经透射图 像及经反射图像的光学噪声以获得所得点图像。一般来说，实质上减小或消除高频率效应。 举例来说，在点图像中移除由于检验系统的光学效应所致的围绕特定光罩图案形成的环。 点图像导致原本可干扰细线检测的过冲及下冲的量的减小。即，实质上减小掩模图像中的 噪声，且此噪声可不再被检测为细线。可以选定系数将经反射图像及经透射图像组合为线 性组合，使得高频率项彼此抵消。因此，点图像为掩模图案图像的带限低通版本。
[0038] 在一种方法中，部分相干光学成像可模型化为两个或两个以上相干系统的和，此 进一步更详细地阐释于威尔（Wihl)等人的美国专利7, 873, 204中，所述专利出于描述操作 206的目的而以引用的方式并入本文中。在此实例性实施方案中，可使用部分相干成像的霍 普金斯（Hopkins)方程式来形成透射交叉系数（TCC)矩阵。接着，可将此矩阵分解成充当 相干系统的核心的对应本征向量。来自这些相干系统中的每一者的强度贡献的本征向量加 权和产生可用于表示经透射信号的强度的图像强度。在特定实施例中，测试图像的经反射 强度及经透射强度可仅以称为带限掩模振幅函数的线性项表示。在方程式1中呈现此函数 的实例。

【权利要求】
1. 一种用于检验光学光刻掩模以识别光刻显著缺陷的方法，所述方法包括： 提供包括多个可印刷特征及多个不可印刷特征的掩模，所述掩模经配置以使用光刻系 统实现所述可印刷特征到衬底上的光刻转印； 通过一或多个检验系统产生所述掩模的经透射图像及经反射图像； 基于所述经透射图像及所述经反射图像来建构带限点图像以减小由所述一或多个检 验系统引入的噪声； 将所述点图像还原为掩模图像以借此最小化所述掩模图像中的来自所述一或多个检 验系统的进一步光学像差； 使用所述经还原掩模图像产生所述不可印刷特征的不可印刷特征图谱及所述可印刷 特征的可印刷特征图谱； 生长所述不可印刷特征图谱，同时基于所述可印刷特征图谱防止此不可印刷特征图谱 入侵到所述可印刷特征中；及 分析所述掩模的一或多个测试图像以检测此掩模上的缺陷，其中与所述一或多个测试 图像的未由所述不可印刷特征图谱界定的区相比，在所述一或多个测试图像的由所述不可 印刷特征图谱界定的区中减小缺陷检测的灵敏度水平。
2. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括： 对所述经还原掩模图像执行细化过程以产生骨架图像；及 使用所述骨架图像测量所述经还原掩模图像中的线宽度以确定在何处测量此些线宽 度， 其中所述经测量线宽度用于通过分别在低于或者等于或高于所规定阈值的经测量线 宽度之间进行区分来产生所述不可印刷特征图谱及所述可印刷特征图谱。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中通过以选定系数将所述经反射图像及所述经透射 图像组合成线性方程式使得高频率项彼此抵消而实现产生所述带限点图像。
4. 根据权利要求2所述的方法，其进一步包括： 使用校准数据来处理所述点图像以从所述点图像移除进一步光学像差。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中如果具有低于所述预定义阈值的经测量线宽度的 每一特征到具有等于或高于所述预定义阈值的经测量线宽度的另一特征在预定义距离内， 那么将具有低于所述预定义阈值的所述经测量线宽度的此特征仅包含于所述不可印刷图 谱中。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中将所述点图像还原为所述掩模图像导致将所述掩 模图像去模糊且导致所述掩模的较真正图像。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述一或多个测试图像与从用于制作所述 掩模的设计数据库获得的参考图像进行比较而实现所述一或多个测试图像的所述分析。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述一或多个测试图像与从参考裸片获得 的参考图像进行比较而实现所述一或多个测试图像的所述分析。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述不可印刷特征包括亚分辨率辅助特征SRAF。
10. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述点图像且为了将几何特征分 类成选自由以下各项组成的群组的一或多个几何特征类型而建构几何图谱：边缘、拐角及 线端，其中所述一或多个测试图像的所述分析进一步基于所述几何图谱。
11. 一种用于检验掩模以识别光刻显著缺陷的检验系统，所述检验系统包括经配置以 执行以下操作的至少一个存储器及至少一个处理器： 提供包括多个可印刷特征及多个不可印刷特征的掩模，所述掩模经配置以使用光刻系 统实现所述可印刷特征到衬底上的光刻转印； 产生所述掩模的经透射图像及经反射图像； 基于所述经透射图像及所述经反射图像来建构带限点图像以减小由所述检验系统引 入的噪声； 将所述点图像还原为掩模图像以借此最小化所述掩模图像中的来自所述一或多个检 验系统的进一步光学像差； 使用所述经还原掩模图像产生所述不可印刷特征的不可印刷特征图谱及所述可印刷 特征的可印刷特征图谱； 生长所述不可印刷特征图谱，同时基于所述可印刷特征图谱防止此不可印刷特征图谱 入侵到所述可印刷特征中；及 分析所述掩模的一或多个测试图像以检测此掩模上的缺陷，其中与所述一或多个测试 图像的未由所述不可印刷特征图谱界定的区相比，在所述一或多个测试图像的由所述不可 印刷特征图谱界定的区中减小缺陷检测的灵敏度水平。
12. 根据权利要求11所述的系统，其进一步包括： 对所述经还原掩模图像执行细化过程以产生骨架图像；及 使用所述骨架图像测量所述经还原掩模图像中的线宽度以确定在何处测量此些线宽 度， 其中所述经测量线宽度用于通过分别在低于或者等于或高于所规定阈值的经测量线 宽度之间进行区分来产生所述不可印刷特征图谱及所述可印刷特征图谱。
13. 根据权利要求11所述的系统，其中产生所述带限点图像是通过以选定系数将所述 经反射图像及所述经透射图像组合成线性方程式使得高频率项彼此抵消而实现的。
14. 根据权利要求12所述的系统，其进一步包括： 使用校准数据来处理所述点图像以从所述点图像移除进一步光学像差。
15. 根据权利要求12所述的系统，其中如果具有低于所述预定义阈值的经测量线宽度 的每一特征到具有等于或高于所述预定义阈值的经测量线宽度的另一特征在预定义距离 内，那么将具有低于所述预定义阈值的所述经测量线宽度的此特征仅包含于所述不可印刷 图谱中。
16. 根据权利要求11所述的系统，其中将所述点图像还原为所述掩模图像导致将所述 掩模图像去模糊且导致所述掩模的较真正图像。
17. -种用于掩模上的细线检测的检测方法，检测方法包括： 从所述掩模的经透射光学图像及经反射光学图像产生带限点图像； 校准所述点图像以最小化来自所述点图像的多个光学像差； 将所述点图像还原回到掩模图像以允许以下各项中的至少一者： 所述掩模图像上的细线区与非细线区之间的较可靠分割；及 用于促进分割的较准确线宽度测量； 在所述经还原掩模图像上的细线特征与非细线特征之间进行区分；及 生长含有细线特征的区，同时防止所述细线生长入侵所述非细线特征。
18. 根据权利要求17所述的检测方法，其中通过区分所述细线特征与所述非细线特征 而实现防止所述细线生长入侵多个几何形状。
19. 根据权利要求17所述的检测方法，其进一步包括利用水平集函数来测量临界尺寸 以用于执行细线检测的步骤。
20. 根据权利要求17所述的检测方法，其中从所述点图像还原掩模图案的步骤允许较 可靠分割及较准确线宽度测量。
21. 根据权利要求17所述的检测方法，其中所述点图像为所述掩模图案的带限低通版 本。
【文档编号】G06K9/64GK104272184SQ201380023561
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】王征宇, 石瑞芳, 利赫-华·尹, 李冰 申请人:科磊股份有限公司