一种用于检测光刻图案的缺陷的方法技术

公开了一种用于检测光刻图案的缺陷的方法和对应的系统。图案被形成在包括多个管芯区域(110)的半导体晶片(100)上，其中管芯区域中的每一者具有感兴趣区域ROI(200)，其包括形成光刻图案的多个特征(201‑209)。该方法包括以下步骤：a)获取(30)所述ROI中的至少一个ROI的图像；b)移除(40)触及所述图像的边缘的特征；以及c)计算(50)所述图像中的剩余特征的数量。

A Method for Detecting Defects in Photolithography Patterns

A method for detecting defects in photolithography patterns and a corresponding system are disclosed. Patterns are formed on a semiconductor wafer (100) comprising a plurality of core regions (110), each of which has a region of interest ROI (200), comprising a plurality of features forming a photolithographic pattern (201 209). The method comprises the following steps: a) acquiring at least one ROI image in (30); b) removing (40) features touching the edges of the image; and c) calculating (50) the number of remaining features in the image.

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测光刻图案的缺陷的方法
本专利技术概念涉及一种用于检测被用于半导体器件的生产的光刻图案的缺陷的方法和系统。背景光刻随着技术节点的不断缩小而变得更具挑战性。满足不断增加的需求的一种尝试一直是使用多种图案化技术，其中图案通过每层使用多个掩模来被构建。同时，特征的降低的间隔或间距已导致不断增加的检查挑战和缺陷位置检测。光学检查工具可给予粗略的位置，但是由于它们的有限分辨率而不能够在光学图像内高准确指出其中特征正在失效的确切位置。查验-扫描电子显微镜(SEM)可被用于光学缺陷位置处的进一步分析，但这是高度耗时且易出错的手动过程。另一种技术利用电子束(E-beam)检查，其也受到低吞吐量的不利影响。因此，需要用于检测和定位缺陷的改进的方法。
技术实现思路
本专利技术概念的目的是提供一种用于检测和定位缺陷的改进的方法。从以下可以理解进一步的及替代的目的。由于当图案从掩模转移到衬底时所引入的误差及现象，印刷的光刻图案经常偏离预期的光刻掩模设计。影响图案质量的重要因素是光刻工具的质量和性能，其可能由于例如工具中的不准确性、磨损和环境变化而不可预测地改变。聚焦的质量和曝光能量(或剂量)是特别值得关注的，其中前者可相对于完美聚焦(即，零散焦)用公差来表示，从而导致例如在零散焦状态的任一侧的散焦值范围，并且后者表示为例如剂量中的变化。如果图案中的偏差大到足以对预期的最终结构的操作具有不利影响，则它们可被称为误差或缺陷。误差或缺陷的示例可包括相邻图案特征之间的例如由定位误差、特征的偏离的轮廓或形状、或布置在特征之间的受污染的结构造成的非预期桥接。其他示例包括将预期的图案特征切割或分离成两个或更多个部分。这些示例利用了以下理解：在光刻图案的上下文中，“特征”可对应于形成光刻图案的连续形状的区域，即，由不间断和闭合的轮廓定义的区域。将结合附图详细讨论特征和可能的缺陷的示例。因此，根据本专利技术概念的第一方面，提供了一种用于检测包括多个管芯区域的半导体晶片上的光刻图案的缺陷的方法。管芯区域中的每一者具有感兴趣区域(ROI)，其包括形成光刻图案的多个特征。本专利技术方法涉及获取诸ROI中的至少一个ROI的图像，以及对所述图像中所表示的图案特征的数量进行计数。本专利技术概念利用了以下实现：在获取的检查图像中所表示的图案特征的数量可被用作缺陷的指示，其可通过将图像的特征的实际数量与特征的参考数量进行比较来被量化。特征的参考数量可按若干不同方式获得，诸如通过对多个图像或ROI的统计分析、与相邻ROI或管芯的比较、或从设计布局文件获得。该方法可进一步利用以下事实：光刻图案可以在不同管芯之间被重复。通过收集每个管芯内的特定和相同位置上的图像，每个图像可按类似的方式相对于光刻图案被对准，且因此容易彼此进行比较。这样的比较可相对快速且容易，并且不同管芯区域的图像之间的任何偏差可被标记为缺陷。对光刻图案的更快速和更可靠的分析因此被提供，起码不是因为可以在没有操作员的手动检查和/或分析的情况下自动检测可能的缺陷。此外，对每个图像中的特征数量进行计数与基于例如对图案特征的轮廓、形状或区域的分析或基于将图像相互比较的其他方法相比可能要求更少的处理资源。有利地，触及图像边缘的特征可以在对这些特征进行计数之前从图像中被移除。换言之，不完全被包围或被包括在图像中的特征可以从计数中排除，该计数因此可仅包括图像中剩余特征的数量。这允许更稳健的缺陷量化，因为以其它方式被布置在图像(或ROI)的外围处的特征(或特征边缘)可取决于图像的定位误差仅针对一些图像来被计数。如果由于特定图像的错对准或定位误差而在该图像中可看到这样的特征，则该特征可能被错误地解释为缺陷。类似地，由于同样的原因，这样的特征不被计数，它可能被无意地视作失效。因此，通过移除触及图像边缘的特征，方法的准确度可被增加。此外，触及图像边缘的特征的移除还允许剩余特征的区域被更准确地分析。通过移除不使其整个区域被包括在图像中的特征，剩余特征的绝对(或相对)区域可被更好地确定或研究。这可例如允许对不同图像、ROI或管芯的特征之间的区域变化进行确定和监视，并且在区域偏差方面对可能的误差进行检测和量化。在本公开上下文中，“光刻图案”可被定义为在半导体晶片或衬底上形成的特征或形状的图案。光刻图案可通过以下来被提供：曝光抗蚀剂层(例如通过直接印刷或通过光刻掩模)，显影抗蚀剂以及取决于所使用的抗蚀剂的类型而优选地从已曝光或未曝光区域移除抗蚀剂。这可产生其中诸特征形成图案形状中的沟槽或线的抗蚀剂层。术语“特征”、“形状”或“组分”可指代形成光刻图案或如图像中再现的光刻图案的组分或区域。如在图像上看到的图案可因此由一个或若干个特征形成，其可经受图像分析以供分类和分析。光刻图案可偏离所谓的“设计意图”或“设计布局”，其可被理解为特征图案的理论形状。实际印刷的特征(例如抗蚀剂层中的沟槽)可尽可能地接近设计意图，但是偏差可能由于与印刷工艺相关的工艺参数而难以避免。光刻图案可被再现为例如通过检查工具(诸如举例而言，扫描电子显微镜(SEM))获取的图像。图像可因此被理解为光刻图案的二维表示，其中图案的特征可表现为图像平面内的二维形状。有利地，图像可在被分析之前被二值化，即被转换为仅黑色和白色。经受缺陷分析的图案的区域可被称为感兴趣区域，即ROI。所获取的图像可以与ROI重合，或与其交叠。优选地，ROI可对应于每个管芯区域上的特定位置，使得每个ROI包括(或旨在包括)同一组特征。然而，将会领会，在一些示例中，ROI也可以与整个管芯区域重合。根据一实施例，该方法可进一步包括将ROI的图像的(剩余)特征的数量与特征的目标数量或参考数量进行比较的步骤，以及在特征数量与目标数量不同的情况下将ROI标记为缺陷的步骤。如果所计数的特征的数量超过目标数量，则这可能是一个或若干特征包括非预期间隙的形式的缺陷的指示，该非预期间隙将该特征拆分成两个或更多个分开的部分。如果所计数的特征的数量反而位于目标数量以下，则这可能是缺失特征或图像中的两个或更多个特征之间的桥接的形式的缺陷的指示。在这两种情形中，偏差均可被标记为缺陷，并且可能的话，偏差被用作缺陷严重程度的测量。在一实施例中，目标数量可对应于从设计布局获取的设计意图数量。这可允许更快的分析，因为缺陷可以在无需将不同的图像彼此进行比较的情况下就被检测为与设计意图数量的偏差。替代地或附加地，目标数量可通过多个图像的统计分析来被确定。这可例如通过以下来被实现：对图像中的每一个图像的特征数量进行计数并确定哪个值(即，哪个所计数的特征的数量)最常出现。该值也可被称为特征的模数(modenumber)，并因此的确表示图像的特征的最常见数量。假设大多数图像或ROI不包含可检测的缺陷，则偏离特征的最常见数量的那些图像或ROI于是可被定义为缺陷。使用统计分析(诸如举例而言，以上所描述的模数)使得本专利技术的方法也适用于设计意图数量未知时的情形中。因此，该方法可以在假定访问被给到每个管芯内的相同位置的多个图像的情况下被用于分析任何类型的重复光刻图案。本专利技术的专利技术构思可以在估计特征的工艺窗口时被进一步采用。工艺窗口可以在例如光刻印刷工具的聚焦和剂量设置方面定义可印刷性性能限制，在该限制内图案的可靠印刷是可获得的。由于诸如设计几何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测包括多个管芯区域(110)的半导体晶片(100)上的光刻图案的缺陷的方法，其中所述管芯区域中的每一者具有感兴趣区域ROI(200)，所述ROI包括形成光刻图案的多个特征(201‑209)，其中所述方法包括以下步骤：a)获取(30)所述ROI中的至少一个ROI的图像；b)移除(40)触及所述图像的边缘的特征；以及c)计算(50)所述图像中的剩余特征的数量。

【技术特征摘要】
2017.09.12 EP 17190509.41.一种用于检测包括多个管芯区域(110)的半导体晶片(100)上的光刻图案的缺陷的方法，其中所述管芯区域中的每一者具有感兴趣区域ROI(200)，所述ROI包括形成光刻图案的多个特征(201-209)，其中所述方法包括以下步骤：a)获取(30)所述ROI中的至少一个ROI的图像；b)移除(40)触及所述图像的边缘的特征；以及c)计算(50)所述图像中的剩余特征的数量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：将所述ROI的所述图像的所述的剩余特征的数量与特征的目标数量进行比较(70)；在所述图像中的剩余特征的数量与所述目标数量不同的情形中将所述ROI标记(80)为缺陷。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标数量是设计布局的特征的设计意图数量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：获取多个ROI中的每一个ROI的图像；通过执行步骤b)和c)来针对每个图像确定(60)剩余特征的数量；针对所述多个ROI的图像确定特征的模数；以及针对每个图像：将所述图像的剩余特征的数量与所述模数进行比较；以及在所述特征数量与所述模数不同的情形中将与所述图像相关联的所述ROI标记为缺陷。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：通过光刻工具在所述多个管芯区域上印刷(10)所述光刻图案，其中光刻参数在不同的管芯区域之间被改变；根据对应的光刻参数确定每个管芯区域中的剩余特征的数量；以及基于所述剩余特征的数量，确定定义其间所述光刻参数可以在所述特征数量不偏离特征的目标数量的情况下改变的限制的工艺窗口。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·霍尔德，P·勒雷，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：比利时,BE