CN106371284B - 图形光罩接触孔缺陷检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，其使用电子束对被图形光罩光刻后形成的接触孔进行扫描，然后扫描时将每个接触孔反射回的电子量以及每个接触孔所在的曝光条件综合作权重计算，根据工艺精度，确定要找出图形光罩接触孔缺陷的个数G，将分值最高的前G个接触孔即标记为有缺陷的接触孔，上述接触孔在图形光罩上对应之处即为该图形光罩接触孔缺陷。上述方法，仅需使用图形光罩曝光一次，在晶圆上使用电子束扫描，即可输入相应的分析软件中进行计算即可，简单方便。且由于是权重分析计算，将曝光条件也考虑在内，因此检测准确率大大提升。

Description

图形光罩接触孔缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域，特别涉及一种图形光罩接触孔缺陷检测方法。
背景技术
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，半导体工艺也越来越复杂，在最小线宽为28nm的产品研发过程中，图形光罩上的点缺陷是使产品上下线路导通的最大阻碍。传统的检测图形光罩缺陷的方法一般有两种：
第一，通过OPC(Optical Proximity Correction，光学临近修正)计算找出光罩缺点，但是由于图形光罩复杂性的提升，OPC无法计算出所有类型的图形光罩上的缺点；
第二，通过光刻能量/焦距矩阵对晶圆上接触孔缺陷检测，然后通过SEM观察确认光罩缺点，此种方法在其他图形层可以比较有效地将图形光罩缺陷检测出来，但是针对孔洞图形层中的孔状结构，比如接触孔和连接孔等，此种方法存在较大弊端，因为在工艺窗口范围内，此种方法虽然可以检测出接触孔桥连或接触孔内沉积的金属与下层电路的接触缺失，但对接触孔变形等类似的图形光罩缺陷却很难检测出来或者检测率非常低，或者很难通过工程判断将其识别出来。
发明内容
本发明提出了一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，用于解决现有技术中对图形光罩中接触孔变形等缺陷检测率低的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，包括以下步骤：
步骤一：使用图形光罩将晶圆光刻出接触孔的位置，并使所述接触孔成型，对所述接触孔内沉积金属形成金属栓；
步骤二：对步骤一形成的晶圆进行电子束扫描，记录每个接触孔的位置以及每个接触孔反射回的电子量；
步骤三：将步骤二记录得到的信息输入晶圆检测仪中的模拟分析软件中，根据曝光条件，对步骤二中每个接触孔反射回的电子量作权重计算，根据工艺精度，确定要找出图形光罩接触孔缺陷的个数G，则在权重计算中，分值最高的前G个接触孔则标记为缺陷接触孔，所述缺陷接触孔对应的图形光罩上的接触孔则为图形光罩中有缺陷的接触孔。
作为优选，步骤三中所述曝光条件包括曝光能量，曝光焦距、每个接触孔与晶圆中心的距离、相邻两个接触孔之间的距离以及每个接触孔所在之处的晶粒条件。
作为优选，将晶圆划分为若干个曝光区域，步骤三中对每个曝光区域曝光后对每个接触孔反射回的电子量作权重计算。
作为优选，将每个曝光区域中所有的接触孔按照设计规则分类，将每个曝光区域中同一个类别的接触孔中关于晶圆中心相互对称的接触孔作为一组接触孔，对每组接触孔的反射回的电子量作权重计算。
作为优选，所述权重计算的计算指标还包括每组接触孔中出现缺陷的次数。
作为优选，所述设计规则包括每个接触孔的孔径、与相邻接触孔之间的距离、与相邻线路之间的距离。
作为优选，步骤三中的权重计算中分值其中(xm，ym)为图形光罩接触孔缺陷在图形光罩上的位置坐标，m是第m种图形类别；
an为图形光罩的图形复杂度系数；
c为在能量焦距关系矩阵中晶圆上每个接触孔缺陷所使用能量与设定的工艺临界能量之间的步阶数量或者在能量焦距关系矩阵中晶圆上每个接触孔缺陷所使用焦距与设定的工艺临界焦距之间的步阶数量；
Kn为第n组能量/焦距条件的晶圆条件系数；
Rn为第n组能量/焦距条件下(xm，ym)的接触孔出现缺陷的次数。作为优选，步骤三中找出图形光罩接触孔缺陷之后，通过透射电子显微镜观察图形光罩并确认图形光罩接触孔缺陷。
作为优选，所述接触孔内沉积的金属为钨，所述金属栓为钨栓。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，其使用电子束对被图形光罩光刻后形成的接触孔进行扫描，然后扫描时将每个接触孔反射回的电子量以及每个接触孔所在的曝光条件综合作权重计算，根据工艺精度，确定要找出图形光罩接触孔缺陷的个数G，将分值最高的前G个接触孔即标记为有缺陷的接触孔，上述接触孔在图形光罩上对应之处即为该图形光罩接触孔缺陷。上述方法，仅需使用图形光罩曝光一次，在晶圆上使用电子束扫描，即可输入相应的分析软件中进行计算即可，简单方便。且由于是权重分析计算，将曝光条件也考虑在内，因此检测准确率大大提升。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的图形光罩接触孔缺陷检测方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的随着焦距的负增长曝光形成的接触孔变化图；
图3为本发明一实施例提供使用KLA机台中进行图形光罩接触孔缺陷检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参照图1，本发明提供一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一晶圆，所述晶圆上可以形成有公知的器件结构，例如是MOSFET等，采用一图形光罩通过光刻工艺在晶圆上形成接触孔，并在所述接触孔内形成金属栓(亦称金属插塞)，所述金属栓对应于其要电性连接的器件结构，一般地，金属栓晶圆上形成的源极或者栅极接触，并形成电性联通；本实施例中使用的金属为钨，则形成的金属栓为钨栓，但应理解，所述金属栓并不限于钨栓，还可以采用其它金属比如铜或铝等形成金属栓；本实施例中所称的光刻工艺包括光刻胶涂覆、掩模、曝光、刻蚀和光刻胶剥离等工艺，光刻胶以正性光刻胶为例；本实施例中，可通过物理气相沉积工艺在形成有接触孔的晶圆上沉积金属，然后去除其余部分的金属仅保留接触孔内的金属形成金属栓；
步骤二：对步骤一形成的晶圆进行电子束扫描，记录每个接触孔的位置以及每个接触孔反射回的电子量，对于无缺陷的接触孔，对其孔内沉积金属钨后，金属钨会与下层的源极或者栅极导通，对于有缺陷的接触孔，对其孔内沉积金属钨后，金属钨与下层的源极或者栅极则无法导通或者导通不良，因此对晶圆进行电子束扫描后，无缺陷的接触孔所反射的电子量与有缺陷的接触孔所反射的电子量并不相同，则在光学显微镜下，有缺陷的接触孔的亮度与位于其周边的大部分的无缺陷的接触孔的亮度是不相同的，因此将亮度有异的接触孔记录；
步骤三：将步骤二得到的信息输入晶圆检测仪中的模拟分析软件中，根据曝光条件，对步骤二中每个接触孔反射回的电子量作权重计算，则在权重计算中，分值最高的若干个(例如是前十个)接触孔则认定为缺陷接触孔，所述缺陷接触孔对应的图形光罩上的接触孔则为图形光罩中有缺陷的接触孔。
具体地，曝光条件以及接触孔出现缺陷的重复次数皆为权重计算的计算因子。
所述曝光条件包括曝光能量、曝光距离、每个接触孔与晶圆中心的距离、相邻两个接触孔之间的距离以及每个接触孔所在之处的晶粒条件。
接触孔出现缺陷的重复次数是指：将晶圆划分为若干个曝光区域，将所有曝光区域中按照设计规则进行分类，所谓设计规则即为在对该图形光罩作设计时，每个接触孔设计孔径、与接触孔中心多大范围内禁止布局其它的接触孔或者线路、每个接触孔与曝光区域边界的距离等，将每个曝光区域内设计规则相同或者相似且关于晶圆中心对称的接触孔标记为一组接触孔，在上述记录的亮度有异也即有缺陷的接触孔中属于同一组的接触孔找出，同一组接触孔中找出了G(G≥0)个有缺陷的接触孔，则将该组接触孔中缺陷的重复次数标记为G。
此外，还可使用同一个图形光罩，改变不同的曝光条件分别曝光，请参照图2，根据箭头方向从左至右，使用同一个图形光罩，在曝光焦距负递增的条件下分别曝光，计算每个曝光后形成的每一组接触孔中缺陷出现的重复次数。
在权重计算后，给予每组接触孔予以打分，如曝光条件良好的接触孔给予的分值较高，每组接触孔缺陷出现的重复次数高则给予的分值也高，最后将分值最高的前十组接触孔标记，该十组接触孔对应的图形光罩上的接触孔即为图形光罩接触孔缺陷。如图2中，出现次数较少的缺陷分值较低，则判定其为随机缺陷，如果出现次数较多的缺陷，有些可能随着焦距的逐渐变化才能逐渐将图形光罩缺陷显露，如图中的光罩缺陷，随着焦距的负递增，连续出现至少两次，则其分值较高，可判定其为光罩缺陷。
根据上述计算方法，本发明中权重计算中分值其中(xm，ym)为图形光罩接触孔缺陷在图形光罩上的位置坐标，m是第m种图形类别，该图形类别也是通过设计规则分类的；
an为图形光罩的图形复杂度系数，图形密度越高，该数值越大；
c为在能量焦距关系矩阵中晶圆上每个接触孔缺陷所使用能量与设定的工艺临界能量之间的步阶数量或者在能量焦距关系矩阵中晶圆上每个接触孔缺陷所使用焦距与设定的工艺临界焦距之间的步阶数量；其中的能量焦距关系矩阵具体为：在每个晶圆上根据要曝光的曝光图形以及工艺精度，皆会确定一个焦距和能量相互制约形成的矩阵关系，能量调整时，则曝光时的焦距也需要作相应调整，保证曝光精度，同时，调整时，皆会确定一个工艺临界能量和工艺临界焦距，则调整即围绕工艺临界能量或者工艺临界焦距进行数值调整，所述步阶数量即是指调整后的数值与工艺临界能量或者焦距的数值之间的差；
其中n就是在围绕工艺临界能量和工艺临界焦距调整后形成了n组能量/焦距参数条件；
Kn为第n组能量/焦距条件下的晶圆条件系数，当接触孔缺陷与工艺临界能量或者焦距的步阶数越大，则该值越大；
Rn为第n组能量/焦距条件下(xm，ym)的接触孔出现缺陷的重复次数。
根据上述分值计算公式，给予每个接触孔打分，得到分值最高的前n项，认定为图形光罩的接触孔缺陷。
对于上述得到的图形光罩接触孔缺陷，需要使用透射电子显微镜观察确认其缺陷情况。
请参照图3，本实施例中使用的晶圆检测仪为美国KLA公司生产的晶圆检测仪，使用的所述模拟分析软件为PWQ方法软件，具体表现为：
步骤S1：使用电子束扫描后，其记录的相关信息则形成了Klarf文件E1，该文件中记载了每个曝光区域中接触孔缺陷分布的信息；
步骤S2：将晶圆放在KLA机台上，现有的KLA机台中可以对晶圆进行光学扫描，而PWQ方法软件可以修改KLA机台光学扫描的参数，因此使用PWQ方法软件对KLA机台光学扫描参数进行修改和调整，然后对晶圆进行光学扫描，检测晶圆上的缺陷，生成Klarf文件K1；
步骤S3：将Klarf文件E1中的关于接触孔缺陷的信息导入并替换Klarf文件K1中接触孔缺陷的信息，这样可以得到晶圆检测仪也就是KLA机台中PWQ方法软件可用的Klarf文件P1，因为Klarf文件K1中并不包含Klarf文件E1中包含的PWQ软件分析所需要应用的缺陷的重复次数、图形光罩的每个曝光区域内设计规则的对比以及接触孔所在晶粒的条件等信息，生成文件P1后，可以转换成KLA机台可用的分析文档；
步骤S4：利用本发明提供的权重计算公式对上述分析文档进行权重计算，在计算时可借助PWQ软件进行检验，从而找出图形光罩的接触孔缺陷；
步骤S5：使用透射电子显微镜对图形光罩进行观察，确认找出的图形光罩接触孔缺陷。
本发明提供一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，其使用电子束对被图形光罩光刻后形成的接触孔进行扫描，然后扫描时将每个接触孔反射回的电子量以及每个接触孔所在的曝光条件综合作权重计算，根据工艺精度，确定要找出图形光罩接触孔缺陷的个数n，将计算得到的分值最高的前n个接触孔即标记为有缺陷的接触孔，上述接触孔在图形光罩上对应之处即为该图形光罩接触孔缺陷。上述方法，仅需使用图形光罩曝光一次，在晶圆上使用电子束扫描，即可输入相应的分析软件中进行计算即可，简单方便。且由于是权重分析计算，将曝光条件也考虑在内，因此检测准确率大大提升。
本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例。显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：使用图形光罩将晶圆光刻出接触孔的位置，并使所述接触孔成型，对所述接触孔内沉积金属形成金属栓；
步骤二：对步骤一形成的晶圆进行电子束扫描，记录每个接触孔的位置以及每个接触孔反射回的电子量；
步骤三：将步骤二记录得到的信息输入晶圆检测仪中的模拟分析软件中，根据曝光条件，对步骤二中每个接触孔反射回的电子量作权重计算，根据工艺精度，确定要找出图形光罩接触孔缺陷的个数G，则在权重计算中，分值最高的前G个接触孔则标记为缺陷接触孔，所述缺陷接触孔对应的图形光罩上的接触孔则为图形光罩中有缺陷的接触孔，将晶圆划分为若干个曝光区域，对每个曝光区域曝光后对每个接触孔反射回的电子量作权重计算，权重计算中分值其中(xm，ym)为图形光罩接触孔缺陷在图形光罩上的位置坐标，m是第m种图形类别；
an为图形光罩的图形复杂度系数；
c为在能量焦距关系矩阵中晶圆上每个接触孔缺陷所使用能量与设定的工艺临界能量之间的步阶数量或者在能量焦距关系矩阵中晶圆上每个接触孔缺陷所使用焦距与设定的工艺临界焦距之间的步阶数量；
Kn为第n组能量/焦距条件的晶圆条件系数；
Rn为第n组能量/焦距条件下(xm，ym)的接触孔出现缺陷的次数。
2.如权利要求1所述的图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，步骤三中所述曝光条件包括曝光能量，曝光焦距、每个接触孔与晶圆中心的距离、相邻两个接触孔之间的距离以及每个接触孔所在之处的晶粒条件。
3.如权利要求1所述的图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，将每个曝光区域中所有的接触孔按照设计规则分类，将每个曝光区域中同一个类别的接触孔中关于晶圆中心相互对称的接触孔作为一组接触孔，对每组接触孔的反射回的电子量作权重计算。
4.如权利要求3所述的图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，所述权重计算的计算指标还包括每组接触孔中出现缺陷的次数。
5.如权利要求3所述的图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，所述设计规则包括每个接触孔的孔径、与相邻接触孔之间的距离、与相邻线路之间的距离。
6.如权利要求1所述的图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，步骤三中找出图形光罩接触孔缺陷之后，通过透射电子显微镜观察图形光罩并确认图形光罩接触孔缺陷。
7.如权利要求1所述的图形光罩接触孔缺陷检测方法，其特征在于，所述接触孔内沉积的金属为钨，所述金属栓为钨栓。
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