CN1266281A - 用于光掩膜自动故障检测的改进的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一种检测光掩膜的方法包括下列步骤,提供制造光掩膜的设计数据组,搜索该设计数据组,找出亚基本规格特征,根据所述的数据组消除这些亚基本规格特征,形成一个检测数据组,采用这组检测数据,依据设计数据检测所制造的光掩膜。还提供一个根据本发明的方法步骤执行的系统。

Description

用于光掩膜自动故障检测 的改进的系统和方法

本发明涉及半导体制造装置，尤其是涉及一种用于光掩膜自动故障检测的改进的系统和方法。

半导体制造过程通常包括光刻工艺，用于在一个半导体器件的表面上形成图形区域。所述的半导体制造过程一般包括将一种光阻材料覆盖在所述的半导体器件的表面上，通过将光阻材料放在光线下曝光，在光阻材料上形成图形，即交联光阻材料，所述的光线特别是指紫红外光，这种交联阻止与一个显像剂发生反应，因为光阻材料如果被显像的区域不再能够通过在紫红外光下曝光发生交联。其他类型的光阻材料当在紫红外光下曝光时，被阻止交叉耦合。

采用一个光掩膜在光阻材料上形成图形，光掩膜的作用就像一个屏蔽，在光刻期间，阻止光穿过光掩膜的预定区域，光掩膜一般具有一个黑色的或高度吸收的材料层，例如铬或铬合金，它根据要被凸出在光阻材料上的图形设计形成图案。所述的吸收层形成在一个衬底上，衬底可以包括玻璃或是石英材料。

由于半导体器件的尺寸越来越小，光掩膜的制造将变得越来越困难，并且要求光掩膜的检测可靠性应得到保障。这些光掩膜的故障检测能力与某一确定的最小特征尺寸有关，所述的最小特征尺寸一般指用于制造光掩膜的所述特征的基本规格(GROUNDRULE)，即对于1倍掩模放大率，最小特征尺寸是150NM，对于4倍掩模放大率，最小特征尺寸是600NM。

由于光掩膜包括尺寸小于一微米的多个特征，一般采用自动检测装置微处理器光掩膜的检测。参看图1，一个测量设备10包括一个载物台14，它用于将要被测量的光掩膜16定位，一个能源18向光掩膜发射预定强度的光，一个光敏设备或传感器20校正反射的和/或传输的光强度，并且将数据存入一个存储器22。根据所传输和反射的光强度，一个处理器24进行计算后，确定校正特征尺寸。处理器24包括一个数据组，用于比较要被检测的光掩膜的光强度分布。两个检测系统用于检测光掩膜，其中一个是印模—印模近似法，这种印模—印模近似法将光掩膜的特征与相同光掩膜的类似的特征进行比较，从而确定是否存在缺陷。通常，采用紫红外光照射到要被检测的光掩膜和主光掩膜上，测量所述发射激光和/或反射光的强度，比较两个光掩膜的图形。第二个近似法是印模—数据库测量系统，在处理器24中包括一个参考数据库计算机(RDC)，它提供用于比较要被检测的光掩膜的数字图像，这是最精确的制造工艺，证明了原始电路已经被正确复制到光掩膜上，激光光束传播穿过光掩膜，或由要被检测的光掩膜反射，将在特定位置处的光强度与所述的数字图像相比较。

这两种方法都能够检测复杂的标度线图形，包括那些窄尺寸的、紧凑的光学近似校正(OPC)和相移掩模(PSM)。OPC有助于补偿损失的光，确保在半导体的晶片上能够形成精确的图形，例如，如果没有OPC，从端部上看，矩形可以看起来象一个椭圆形，这是因为边缘存在圆角效应，OPC通过朝角落增加小衬线(线条)来校正圆角效应问题，从而确保各角落不是圆的或移动一个特征边缘，于是晶片特征的尺寸更加精确。所述的相移掩模改变穿过光掩膜的光束的相位，并且允许改善晶片表面不均匀性的聚焦深度和分辨率。

在普通的自动系统中，一定量的亚基本规格特征可能导致检测光掩膜的失败。要在一个硅晶片上成功地形成亚微米特征，则在所述的光掩膜上的亚基本规格特征似乎变得越来越多。

在一个实例中，一个有效面积掩模(光掩膜)用来形成沟道型动态随机存取存储器(DRAM)设计的有效面积(AA)。由于圆角效应，为了等效该特征长度的缩短，让在光掩膜上要设计的特征进行不对称偏置。这种偏置包括收缩或尺寸增加，这可以通过数据库操纵实现(数据库偏置)，或通过过程控制实现(过程偏置)。随着基本规格的减小，这种偏置将越来越大。如图2所示，表示一个偏置的实例。一个40线的设计图形具有一个175NM的基本规格，其长度为1050NM，与另一个42线的设计图形的间距是350NM，后者的长度也是1050NM。对于40 ′线和42′线而言，一个光掩膜数据被偏置200NM，可以获得40线和42线的设计长度。可是，1250NM的长度形成一个150NM的空隙44，即形成一个亚基本规格特征。

根据一个未使用的单元的设计，所述的偏置经常在用于影像工艺的有关的光掩膜上产生亚基本规格特征尺寸，例如对于150NM的基本规格，沿着一个轴的在相邻AA特征之间的空隙大约是300NM，这个数据保存作为设计尺寸。每种形状大于75NM的偏置长度在所述的掩模上产生一个亚基本规格特征(见图2)。如果在掩模上写入光学近似校正的数据组而产生衬线时，以及在玻璃上的铬(COG)或相移掩模中存在辅助特征时，也可能发生类似情况。

如图3所示，掩模的衬线50和52表示在图中，衬线50、52和线条53分别用于产生线条54和56。其他辅助特征也可以使用，例如辅助特征58、60和62可以分别用于生成结构64和66，如图4所示，衬线和辅助特征经常在光掩膜上生成亚基本规格特征。

由于在制造光掩膜时生成这些亚基本规格特征，光掩膜能够实现无缺陷检测，因此，需要提供一个系统和方法，在开始在光掩膜上生成亚基本规格特征时，消除光掩膜的缺陷瑕疵。

根据本发明的一种检测光掩膜的方法包括下列步骤，提供制造光掩膜的设计数据组，搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征，根据所述的数据组消除这些亚基本规格特征，形成一个检测数据组，采用这组检测数据，依据设计数据检测所制造的光掩膜。

检测光掩膜的另一种方法，包括下列步骤，提供制造光掩膜的设计数据组，识别在所述的设计数据组中满足预定尺寸标准的亚基本规格特征，从所述的设计数据组中消除已被识别出的亚基本规格特征，形成一个检测数据，提供一个检测工具，将依据设计数据检测所制造的光掩膜与检测数据组的数据进行比较，调节所述的检测工具，对识别出的亚基本规格特征扫描，采用这组检测数据检测所制造的光掩膜。一个程序存储器可由计算机读出，其中的程序指令可由计算机执行，实现检测光掩膜的方法步骤，所述方法步骤包括：提供制造光掩膜的设计数据组，搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征，根据所述的数据组消除这些亚基本规格特征，形成一个检测数据组，采用这组检测数据，依据设计数据检测所制造的光掩膜。

在另一些方法中，由计算机能够执行检测光掩膜的方法步骤，所述的亚基本规格特征可以包括亚基本规格空隙，消除所述的亚基本规格特征的步骤还包括将位于空隙附近的设计数据组的特征并合的步骤，从而消除在检测设计组中的空隙。并合特征的步骤可以利用偏置过程并合特征。所述的光掩膜还包括亚基本规格线，消除亚基本规格特征的步骤还可以包括从设计数据组中除去亚基本规格线的步骤，用于提供所述的检测数据组。搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征的步骤是根据预定特征尺寸标准搜索设计数据组，确定出亚基本规格特征。采用检测数据组依据设计数据组检测光掩膜的步骤可以包括调节一个检测工具的灵敏度，扫描亚基本规格特征。为制造光掩膜提供所述的设计数据组的步骤可以包括为了制造光掩膜，提供一个计算机绘图的数字图像。

在又一种方法中，形成一组检测数据的步骤还可以包括将位于空隙附近的设计数据组的特征并合的步骤，从而消除在检测设计组中的空隙，和/或包括从设计数据组中除去亚基本规格线的步骤，用于提供所述的检测数据组。搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征的步骤，可以包括根据预定特征尺寸标准搜索设计数据组，找出亚基本规格特征。

通过下面结合附图对实施例的详细描述，本发明的上述目的和其他目的、特征及优点将变得更加显而易见和易于理解。

现在参看附图进一步详细说明本发明的推荐的实施例，附图是：

图1是表示常规的光掩膜检测系统的方框图；

图2是根据现有技术进行偏移的一个实例；

图3是根据现有技术使用衬线的情况；

图4是根据现有技术使用辅助特征的情况；

图5是根据本发明实现的一个光掩膜检测系统的方框图；

图6是根据本发明实现的被放大的光掩膜特征的平面顶视图，该特征作为一组设计数据集提供，表示要被检测的一个子程序空隙；

图7是根据本发明实现的图6的被放大的光掩膜特征调制后产生一组检测数据集的平面顶视图，利用数据合并特性消除上述空隙；

图8是根据本发明实现的被放大的光掩膜特征的平面顶视图，该特征作为一组设计数据集提供，表示要被检测的一个子程序线段；

图9是根据本发明实现的图8的被放大的光掩膜特征调制后产生一组检测数据集的平面顶视图，利用数据合并特性消除上述线段；及

图10是表示本发明的光掩膜检测系统/方法的方框图/流程图。

本发明涉及一种半导体制造装置，特别是涉及一种自动检测光掩膜缺陷的改进的系统和方法。本发明的方法包括根据参考数据集与光掩膜的实际特征相比较后消除子程序特征的方法，还包括一个实现所述方法的系统，在本发明的一个实施例中，检测灵敏度是衰减的，于是那些比预定尺寸小的特征将检测不出来，以此方式，光掩膜检测的分辨率变得更高，因为那些子程序特征将被弱化，它们不再引起检测无效。本发明的方案的一个优点是建立一组检测数据集或设计数据集，以其作为参考数据用于比较光掩膜特征，采用合并特征控制所述的数据集，消除子程序空隙和去掉子程序印刷纹样。

现在参看附图进行详细描述，所有附图中类似的标号代表相同或相似的部件，在图5中，表示根据本发明实现的一个系统100的方框图，这个系统100包括一个光源102，用于将光束照射到要被检测的光掩膜104上，光掩膜104带有一个对半导体装置光刻生成的具有形状或特征的图形。

一个传感器106用于分别测量照射到光掩膜104和被光掩膜反射和传输的光密度。一个处理器108用于计算反射的和传输的光密度，辨认光掩膜104上的光掩膜图形。处理器108包括一个存储器110，用于存储密度数据等，存储器110还包括一组构成检测图形的检测数据集112，用于与要在光掩膜104上形成的图形相比较，根据本发明，最好采用一组设计数据集113建立检测数据集112，在存储器内还包括一个应用软件114，由处理器108控制执行此应用软件，完成所述的检测工作。一个载物台或自动可动设备116受到处理器108的控制，用于将光掩膜104移动至光源102的光束下，光源最好是激光光源，尤其是紫红外光光源，例如激态基态复合物激光。不过，激光光源也可以移动，光掩膜104则是静止的。应用软件114在包含光掩膜104的数字影像的数据集112和光掩膜104之间进行光密度的比较计算。

如果程序较小，例如程序小于1微米，光掩膜104包含子程序特征，用于改善光掩膜104的制造，这些特征可以是衬线、线段和空隙等。此外，计算光掩膜的圆角特征，还可以包括子程序的形状或如上所述的形状。

根据本发明，子程序特征例如形状特征是依据数据集112被消除的，通过偏移相邻的特征消除空隙，将空隙并合，依据检测情况消除所述的空隙。

现在参看图6和7，如图所示的本发明的子程序特征分别用于设计图形和检测图形，图6中的两段150由在光掩膜104上的一个空隙152隔开，该空隙152具有一个尺寸“A”，它是一个子程序特征，在本发明的一个推荐实施例中，段号150和152表示利用计算机辅助设计工具建立的一组数字式设计数据集，或者建立一个实际光掩膜的密度分布图，当数字化之后，这些设计数据集可以依据本发明被控制操作，图6的代表子程序特征的设计数据最好用作参考数据或数据集112(图5)。在图7中，段150沿着其长度方向被偏移，消除了操作台其间的空隙152，当并合线段150之后，数据被存入将被用于检测光掩膜104的数据集112中。以此方式，如果在检测光掩膜时发现一个空隙152，检测装置不会确认这是一个缺陷，这是因为已经依据数据集112消除了该空隙152，如果提供了一组设计数据集，建议运行一个搜索算法，将应用软件114(图5)激活，检索例如辅助特征衬线等的子程序特征，这种搜索是基于所述特征的尺寸或面积，同样的特征被自动从数据集112中删除。

参看图8和9，分别表示本发明的设计图形和检测图形的子程序特征。在图8中可以看出，两个分段154之间被一个空隙156隔开，和在光掩膜104上的一个子程序线段158。线段158的尺寸是“B”，这是一个子程序特征。在这个推荐的实施例中，分段154、线段158和空隙156均包含在一组数字化设计数据集中，所述的数据集是用计算机辅助设计工具建立的，或通过建立一个实际的光掩膜的密度图形成。根据本发明，当实现数字化后，该组设计数据集被处理。代表图8的子程序特征的设计数据最好被用作数据集112的参考数据(图5)。在图9中，分段154被定位处理，同时线段158被消除，当线段158消除之后，这组数据变成数据集112。采用这种方式，在检测光掩膜104期间，如果遇到线段158，将不会将其视为一个缺陷，这是因为是根据用于检测的数据集112消除空隙152的，当提供一组设计数据集时，最好采用应用软件114中的搜索运算法则(图5)，检索出子程序特征，例如辅助特征、衬线等。这种检索可以依据特征的尺寸或面积，于是识别出的特征被自动从数据集112中消除。如果存入数据集112中的特征如上所述发生改变，则执行光掩膜的检测。

需要说明的是，图10所示的各组件可以使用各种形式的硬件、软件或它们的组合方式来实现。例如这些组件可以应用在一个或多个合理编程的通用数字计算机上可执行的软件实现，所述的计算机包括处理器、存储器和输入/输出接口。现在参看附图，图1-图10中的相近似的标号代表相同或相似的部件，图10的流程图/方框图表示根据本发明实现的检测光掩膜的系统/方法，带有子程序特征。在方框202中，提供一个检测系统，例如系统100(图5)，用于检测光掩膜。在方框204中，提供或产生光掩膜的一组设计数据集，并且存入一个存储器。在方框206中，执行一个检索运算法则，最好利用通用计算机的应用软件识别子程序特征。所述的检索运算法则检索出包含在光掩膜内的子程序特征的设计数据，其他的事物，辅助特征，或者移动测量的结果，从而阻止出现圆角效应。这种检索可以采用预定的标准实现，例如一个特征的面积，所述特征的最小长度或在特征之间的间距(空隙)。在方框208中，通过移动空隙并合识别出的特征，和/或使用所述的处理器消除线条或面积。在方框210中，根据修正后的设计数据，建立一组检测数据集。在方框212中，调整检测标准，根据所述的设计数据产生的存在在光掩膜上的子程序特征将不会被检测装置(系统100)识别，采用这种方法，光掩膜将变成特别适于检测一个与所述的子程序特征的尺寸非常接近的标准。在方框214中，本发明的系统100根据已经修正的检测数据，消除所述的子程序特征，使用检测出的所述的设计数据，制成实际的光掩膜。

以上通过推荐的各实施例描述了本发明的改进的光掩膜缺陷自动检测系统和方法(上面的描述只是为了解释和说明，不是用于限定)，这里应当指出，本领域的普通技术人员在这里用实施例展示的本发明的教导启发下，能够作出各种各样的变化和改进，因此，所有根据本发明的上述各实施例所作的变化方案都未脱离本发明的原则和在本说明书所附的权利要求书的保护范围内。说明书对本发明的上述详细说明是为了满足专利法的要求而写的，然而本发明要求保护的字面意义的内容简明扼要地体现在所附的权利要求书中。

Claims (20)

1、一种检测光掩膜的方法，包括以下步骤：

提供一组制造光掩膜的设计数据组；

搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征；

从所述的数据组消除这些亚基本规格特征，形成一个检测数据组，及

采用这组检测数据，依据所述的设计数据组检测所制造的光掩膜。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于亚基本规格特征包括亚基本规格空隙，所述消除亚基本规格特征的步骤还包括并合位于所述空隙附近的设计数据组的特征，从而消除在所述检测数据组中的所述空隙的步骤。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于并合特征的步骤包括采用一个偏移过程实现并合特征。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于光掩膜包括亚基本规格线，所述消除亚基本规格特征的步骤还包括从所述的设计数据组除去亚基本规格特征的步骤，从而提供所述的检测数据组。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征的步骤包括根据预定的特征尺寸标准搜索该设计数据组，从而找出亚基本规格特征的步骤。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用所述检测数据组，依据所述的设计数据组检测制造的光掩膜的步骤包括调节一个检测工具的灵敏度，扫描所述的亚基本规格特征的步骤。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于为制造光掩膜提供设计数据组的步骤包括利用计算机辅助数字图像生成所述的光掩膜的步骤。

8、一种检测光掩膜的方法，包括以下步骤：

提供一组制造光掩膜的设计数据组；

识别在所述的设计数据组中满足预定尺寸标准的亚基本规格特征；

从所述的设计数据组中消除已被识别出的亚基本规格特征，形成一个检测数据组；

提供一个检测工具，将依据设计数据检测所制造的光掩膜与检测数据组的数据进行比较；

调节所述的检测工具，对识别出的亚基本规格特征扫描；及

采用这组检测数据检测所制造的光掩膜。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述的亚基本规格特征包括亚基本规格空隙，所述消除亚基本规格特征的步骤还包括并合位于所述空隙附近的设计数据组的特征，从而消除在所述检测数据组中的所述空隙的步骤。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于并合特征的步骤包括采用一个偏移过程实现并合特征。

11、根据权利要求8所述的方法，其特征在于光掩膜包括亚基本规格线，所述形成检测数据组的步骤还包括从所述的设计数据组除去亚基本规格特征的步骤，从而提供所述的检测数据组。

12、根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征的步骤包括根据预定的特征尺寸标准搜索该设计数据组，从而找出亚基本规格特征的步骤。

13、根据权利要求8所述的方法，其特征在于为制造光掩膜提供设计数据组的步骤包括利用计算机辅助数字图像生成所述的光掩膜。

14、一个程序存储器可由计算机读出，其中的程序指令可由计算机执行，实现检测光掩膜的方法步骤，所述方法步骤包括：

提供制造光掩膜的设计数据组；

搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征；

从所述的数据组消除这些亚基本规格特征，形成一个检测数据组；

采用所述检测数据组，依据设计数据检测所制造的光掩膜。

15、根据权利要求14所述的程序存储器，其特征在于所述的亚基本规格特征包括亚基本规格空隙，所述消除亚基本规格特征的步骤还包括并合位于所述空隙附近的设计数据组的特征，从而消除在所述检测数据组中的所述空隙的步骤。

16、根据权利要求15所述的程序存储器，其特征在于并合特征的步骤包括采用一个偏移过程实现并合特征的步骤。

17、根据权利要求14所述的程序存储器，其特征在于光掩膜包括亚基本规格线，所述形成检测数据组的步骤还包括从所述的设计数据组除去亚基本规格特征，从而提供所述的检测数据组的步骤。

18、根据权利要求14所述的程序存储器，其特征在于所述搜索该设计数据组，找出亚基本规格特征的步骤包括根据预定的特征尺寸标准搜索该设计数据组，从而找出亚基本规格特征的步骤。

19、根据权利要求14所述的程序存储器，其特征在于采用所述检测数据组，依据所述的设计数据组检测制造的光掩膜的步骤包括调节一个检测工具的灵敏度，扫描所述的亚基本规格特征的步骤。

20、根据权利要求14所述的程序存储器，其特征在于为制造光掩膜提供设计数据组的步骤包括利用计算机辅助数字图像生成所述的光掩膜。

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