用于基于模型的临界尺寸测量的技术及系统技术方案

利用成像系统检验光罩，以获得在所述光罩上的结构的经测量图像，且所述结构具有未知临界尺寸CD。使用模型、使用描述用于在所述光罩上形成所述结构的图案的设计数据库来产生经计算图像。所述模型基于以下项产生所述经计算图像：所述结构的光罩材料的光学性质、所述成像系统的计算模型及可调整CD。通过调整所述可调整CD且迭代地重复产生经计算图像的所述操作而最小化所述经测量图像与所述经计算图像之间的差值的范数，以针对所述结构的所述未知CD获得最终CD。对所述可调整CD及所述成像系统的一或多个不确定参数同时执行最小化所述差值的所述范数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于模型的临界尺寸测量的技术及系统相关申请案的交叉参考本申请案根据35U.S.C.§119主张阿卜杜拉赫曼·赛吉那(AbdurrahmanSezginer)等人在2015年9月4日申请的标题为“基于模型的CD测量(Model-BasedCDMeasurement)”的第62/214,472号先前美国临时申请案的优先权，所述申请案的全文出于所有目的以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及半导体计量，例如光罩计量。更特定来说，本专利技术涉及一种用于测量光罩上的特征的尺寸的方法。
技术介绍
一般来说，半导体制造业涉及用于使用分层并图案化到例如硅的衬底上的半导体材料来制造集成电路的高度复杂技术。集成电路通常由多个光罩制成。最初，电路设计者将描述特定集成电路(IC)设计的电路图案数据或设计数据库提供到光罩生产系统或光罩曝写机(reticlewriter)。电路图案数据通常呈经制造IC装置的物理层的代表性布局的形式。代表性布局包含IC装置(例如，栅极氧化物、多晶硅、金属化物等)的每一物理层的代表性层，其中每一代表性层由定义特定IC装置的层的图案化的多个多边形构成。光罩曝写机使用电路图案数据来曝写(例如，通常，使用电子束曝写机或激光扫描仪来曝光光罩图案)稍后将用以制造特定IC设计的多个光罩。通常，每一光罩或光掩模是至少含有透明区域及不透明区域且有时含有半透明区域及相移区域(其共同定义例如集成电路的电子装置中的共面特征的图案)的光学元件。光罩用以在光刻期间定义半导体晶片的规定区域以进行蚀刻、离子植入或其它制造工艺。光罩检验系统可针对可已在光罩的生产期间或在将此类光罩用于光刻中之后发生的缺陷(例如临界尺寸均匀性问题)而检验光罩。归因于电路集成的大规模及半导体装置的大小日益减小，因此经制造装置已变得对缺陷日益敏感。即，导致装置中的故障的缺陷正变得越来越小。因此，持续需要用于监测光罩的特性的经改进检验技术。
技术实现思路
下文呈现本专利技术的简化
技术实现思路
以便提供对本专利技术的某些实施例的基本理解。本
技术实现思路
并非对本专利技术的广泛概述，且其并不识别本专利技术的关键/紧要元素或描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以经简化形式呈现本文中所揭示的某些概念作为稍后呈现的较详细说明的前序。在一个实施例中，揭示用于测量光罩上的临界尺寸偏差的方法及设备。利用成像系统检验光罩以获得在所述光罩上的结构的经测量图像，且所述结构具有未知临界尺寸(CD)。使用模型、使用描述用于在所述光罩上形成所述结构的图案的设计数据库来产生经计算图像。所述模型基于以下项产生所述经计算图像：所述结构的光罩材料的光学性质、所述成像系统的计算模型及可调整CD。通过调整所述可调整CD且迭代地重复产生经计算图像的所述操作而最小化所述经测量图像与所述经计算图像之间的差值的范数，以针对所述结构的未知CD获得最终CD。对所述可调整CD及所述成像系统的一或多个不确定参数同时执行最小化所述差值的所述范数。在特定实施方案中，所述经测量图像包括对应于所述经计算图像的多个xy位置的相同多个xy位置处的多个强度值。在另一方面中，所述经测量图像包括针对用于所述检验工具的不同操作参数的多个视图获得的所述结构的多个经测量图像，且所述经计算图像经产生以包括用于所述多个视图的所述结构的多个经计算图像。在另一方面中，所述视图包括反射光及经透射光检测。在另一实施例中，所述视图包括用于以下项中的一或多者的不同设置：焦点偏移、所述照明的光瞳分布、所述照明的偏振状态、聚光光学器件的数值孔径、孔径形状、光瞳滤光器设置或分析仪设置。在另一实施例中，所述成像系统的所述计算模型包含在所述成像系统中测量的像差特性。在另一方面中，所述经测量图像与所述经计算图像之间的所述差值的所述范数是经测量图像像素值与经计算图像像素值的差值的平方和。在替代实施例中，所述经测量图像与所述经计算图像之间的所述差值的所述范数是经测量图像像素值与经计算图像像素值的差值的绝对值之和。在另一实施例中，所述系统的所述一或多个不确定参数包含以下中的一或多者：焦点及照明强度。在特定实例中，所述经测量图像及所述经计算图像各自包括在多个视图处获取的一组图像，两个视图的区别在于至少一或多个成像参数，所述参数包含反射或透射模式、照明光瞳分布、照明偏振、聚光光瞳数值孔径及形状、焦点设置及光瞳滤光器相位及振幅。在另一实例中，对于跨光罩的多个结构，针对所述多个结构中的每一者重复检验、产生经计算图像、最小化范数及定义所述未知临界尺寸的所述操作以获得跨所述光罩的所述多个结构的多个最终临界尺寸，借此产生临界尺寸均匀性(CDU)图。分析所述CDU图以确定所述光罩是否具有缺陷且是否被修复或舍弃，或所述光罩是否用于制造半导体晶片。在替代实施例中，本专利技术涉及一种用于测量光罩上的临界尺寸偏差的检验系统。所述系统包含照明光学器件，其用于产生入射光束并引导所述入射光束朝向所述光罩；及输出光学器件，其用于响应于所述入射光束而检测来自所述光罩的图像。所述系统进一步包含至少一个存储器及至少一个处理器，其经配置以起始上文描述的操作中的一或多者。在其它实施例中，本专利技术涉及一种计算机可读媒体，其上存储指令用于执行至少一些上文描述的操作。下文参考图式来进一步描述本专利技术的这些及其它方面。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的临界尺寸(CD)测量过程的流程图。图2是掩模上的3维图案的物理模型的表示的横截面视图。图3是根据本专利技术的一个实施例的由执行经计算光罩图像与经测量光罩图像之间的回归分析产生的结果的图形。图4是根据本专利技术的一个实施例的说明CD均匀性(CDU)图分析过程的流程图。图5是其中可实施本专利技术的技术的实例检验系统的图解表示。图6A是根据某些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表示。图6B提供根据某些实施例的光掩模检验设备的示意表示。具体实施方式在以下说明中，陈述众多具体细节以便提供对本专利技术的透彻理解。本专利技术可在不具有这些具体细节中的一些或所有细节的情况下实践。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专利技术模糊不清。虽然将结合特定实施例来描述本专利技术，但是将理解，并不希望将本专利技术限于这些特定实施例。本专利技术的某些实施例提供用于检验光罩以检测光罩特征的缺陷或(更具体来说)特性(例如临界尺寸(CD))变化的技术及系统。虽然相对于光罩描述了以下实例实施例，但是可使用此类技术或系统来监测任何合适类型的样本(例如，晶片)。此外，可将以下实例实施例应用于对除了CD变化以外的其它样本特性的监测，例如高度均匀性、侧壁角度均匀性、表面粗糙度均匀性、薄膜透射性均匀性、石英透射性均匀性等。术语“光罩”通常包含上面形成有一层不透明材料的透明衬底，例如玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英或熔融硅石。所述不透明(或基本上不透明)材料可包含完全地或部分地遮挡光刻光(例如，深UV)的任何合适材料。实例材料包含铬、硅化钼(MoSi)、硅化钽、硅化钨、玻璃上不透明MoSi(OMOG)等。还可在不透明层与透明衬底之间添加多晶硅膜以改进粘合。可在所述不透明材料上方形成例如氧化钼(MoO2)、氧化钨(WO2)、氧化钛(TiO2)或氧化铬(CrO2)的低反射膜。术语光罩是指不同类型的光罩，包含但不限于明场光罩、暗场光罩、二元光罩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量光罩上的临界尺寸偏差的方法，所述方法包括：利用成像系统检验所述光罩以获得在所述光罩上的结构的经测量图像，其中所述结构具有未知临界尺寸值；使用模型、使用描述用于在获得所述经测量图像的所述光罩上形成所述结构的图案的设计数据库来产生经计算图像，其中所述模型基于以下项产生所述经计算图像：对应于所述结构的光罩材料的光学性质、所述成像系统的计算模型及可调整临界尺寸；通过调整所述可调整临界尺寸且迭代地重复产生经计算图像的所述操作而最小化所述经测量图像与所述经计算图像之间的差值的范数以导致最终模型临界尺寸，其中对所述可调整临界尺寸及所述成像系统的一或多个不确定参数同时执行最小化所述差值的所述范数；及将所述未知临界尺寸值定义为导致所述差值的所述范数的最小化的所述最终临界尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.04 US 62/214,472;2016.08.29 US 15/250,6491.一种测量光罩上的临界尺寸偏差的方法，所述方法包括：利用成像系统检验所述光罩以获得在所述光罩上的结构的经测量图像，其中所述结构具有未知临界尺寸值；使用模型、使用描述用于在获得所述经测量图像的所述光罩上形成所述结构的图案的设计数据库来产生经计算图像，其中所述模型基于以下项产生所述经计算图像：对应于所述结构的光罩材料的光学性质、所述成像系统的计算模型及可调整临界尺寸；通过调整所述可调整临界尺寸且迭代地重复产生经计算图像的所述操作而最小化所述经测量图像与所述经计算图像之间的差值的范数以导致最终模型临界尺寸，其中对所述可调整临界尺寸及所述成像系统的一或多个不确定参数同时执行最小化所述差值的所述范数；及将所述未知临界尺寸值定义为导致所述差值的所述范数的最小化的所述最终临界尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述经测量图像包括多个xy位置的对应于所述经计算图像的相同多个xy位置处的多个强度值。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述经测量图像包括针对用于所述检验工具的不同操作参数的多个视图获得的所述结构的多个经测量图像，且所述经计算图像经产生以包括用于所述多个视图的所述结构的多个经计算图像。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述视图包括反射光及透射光检测。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述视图包括用于以下项中的一或多者的不同设置：焦点偏移、所述照明的光瞳分布、所述照明的偏振状态、聚光光学器件的数值孔径、孔径形状、光瞳滤光器设置或分析仪设置。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像系统的所述计算模型包含在所述成像系统中测量的像差特性。7.根据权利要求1的方法，其中经最小化的所述差值的所述范数是：其中：Icalc(x,y,v,CD,p)是依据x,y位置、视图v、临界尺寸CD及一或多个未知成像系统参数p而变化的所述经计算图像的多个强度值；Imeas(x,y,v)是依据x,y位置及视图v而变化的所述经测量图像的多个强度值；及w(x,y,v)是依据x,y位置及视图v而变化的多个权重。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述经测量图像与所述经计算图像之间的所述差值的所述范数是经测量图像像素值与经计算图像像素值的差值的平方和。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述经测量图像与所述经计算图像之间的所述差值的所述范数是经测量图像像素值与经计算图像像素值的差值的绝对值之和。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统的所述一或多个不确定参数包含以下中的一或多者：焦点及照明强度。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述经测量图像及所述经计算图像各自包括在多个视图处获取的一组图像，两个视图的区别在于至少一个或多个成像参数，所述参数包含反射或透射模式、照明光瞳分布、照明偏振、聚光光瞳数值孔径及形状、焦点设置及光瞳滤光器相位及振幅。12.根据权利要求1所述的方法，其中经最小化的所述差值的所述范数是：其中：Icalc(x,y,v,CD,p)是依据x,y位置、视图v、临界尺寸CD及一或多个未知成像系统参数p而变化的所述经计算图像的多个强度值；Imeas(x,y,v)是依据x,y位置及视图v而变化的所述经测量图像的多个强度值；σ(x,y,v)是视图v中的像素(x,y)处的所述强度测量中的不确定性；pi是所述成像参数的第i个不确定参数；E(pi)是pi的期望值；及σ(pi)是pi中的所述不确定性。13.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：对于跨所述光罩的多个结构，重复检验、产生经计算图像、最小化范数及定义所述多个结构中的每一者的所述未知临界尺寸的所述操作以获得跨所述光罩的所述多个结构的多个最终临界...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜勒拉赫曼阿波·塞兹吉内尔，E·韦拉，B·加纳帕蒂，刘燕维，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US