CN1217399C - 检测晶片阶段缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种藉由实际芯片图像与模拟图像比较(Die-to-Aerial ImageComparison)来检测晶片阶段缺陷(Wafer Level Defect)的方法。此方法利用数据库中用于形成光罩的图案来模拟以光罩实际进行制程所形成芯片的图像。模拟的芯片图像则与以光罩实际进行制程所形成芯片的图像比较，以找出晶片阶段的缺陷而不会遗漏由光罩所造成的重复缺陷也不会将制程所产生的晶片阶段缺陷误认为光罩所造成。

Description

检测晶片阶段缺陷的方法
(1)技术领域
本发明有关一种检测晶片阶段缺陷的方法，特别是有关一种藉由实际芯片图像与模拟图像比较(Die-to-Aerial Image Comparison)来检测晶片阶段缺陷的方法。
(2)背景技术
晶片阶段缺陷检测对于集成电路工业而言十分重要，毕竟晶片阶段缺陷关系产品良率与制造成本。现形的晶片阶段缺陷检测方法包含芯片对芯片(Die-to-Die)检测法与芯片对数据库(Die-to-Database)检测法。芯片对芯片检测法包含执行一已完成的光罩的自动图像检测以找出光罩上的缺陷，藉由比较存于图像检测***的光罩图像与以该光罩进行制程而复制形成的图案，来找出光罩上的缺陷。芯片对数据库检测法包含执行一已完成的光罩的自动图像检测以找出光罩上的缺陷，藉由比较存于图像检测***的光罩图像与该光罩的设计数据库内该光罩的设计图案，来找出光罩上的缺陷。
芯片对芯片检测法可提供一具有高敏感度的检测结果，但却会遗漏由光罩所造成的重复缺陷。相反地，芯片对数据库检测法，可发现由光罩所造成的重复缺陷但缺乏敏感度。此外芯片对数据库检测法常会出现错误的检测结果，这是由于制程常出现非理想的状况，即形成的图案与理想的图案不完全相同以及，相位移光罩(Phase Shifting Mask)与光学邻近效应校正(Optical Proximity EffectCorrection)技术的使用。
近年来，相位移光罩(Phase Shifting Mask)被发展出来以改进微影制程。相位移光罩可增加图像对比与解析度而不需降低波长或增加数值孔径。对于一特定特征尺寸而言，相位移光罩可增加景深与制程容许范围。
应用相位移微影制程时，是以光线的干涉来增加投射至目标的图像深度与解析度。曝光光线于目标处的相位被控制，以使相邻亮区相位差达180度。暗区则位于相邻亮区间，并由光线的破坏性干涉产生，这样可增加投射至目标的图像深度与解析度。
另一中被发展来制造光罩以满足包含微小尺寸特征的半导体元件制造的技术为光学邻近效应校正(Optical Proximity Effect Correction)。光学邻近效应校正是藉由修正光罩布局设计图案，以使投射至目标的图像解析度增加。由于现今微影制程设备的有限解析度，经曝光将光罩的图案转移至晶片上的光阻层常产生一些图像扭曲的问题，称为光学邻近效应。以线宽控制为例，光学邻近效应产生例如圆角、临限尺寸线性缺乏与线长缩短的现象。
此外光学邻近效应也与后续的制程步骤问题结合，例如光阻处理、干蚀刻邻近效应与湿蚀刻邻近效应。为了要达成足够的线宽控制效果，光罩在设计时即针对光学邻近效应进行修正，***小耳朵(serif)则被用来校正圆角而图案边缘则被用来校正线宽误差。
图1显示一具有圆角的线图案102、具有圆角、线长缩短现象与一缺陷104的线图案106的芯片图像。若缺陷104是由光罩缺陷所造成，则缺陷104将会重复地出现于不同芯片，而此时芯片对芯片检测法将失效。图2显示数据库中的光学邻近效应校正图案202与一线图案204。制程上产生的圆角、临限尺寸线性缺乏与线长缩短的现象会被芯片对数据库检测法误认为光罩上的问题。若再加上相位移光罩与光学邻近效应校正技术的使用，数据库会太过于复杂使得芯片对数据库检测法更难以执行。因此非常有必要提出一种新颖的检测晶片阶段缺陷的方法，使得各种晶片阶段缺陷能被检测出来。这正是本发明提出的目的。
(3)发明内容
本发明的一目的为提供一种具高敏感度的检测晶片阶段缺陷的方法。
本发明的又一目的为提供一种适用于各种制程误差的检测晶片阶段缺陷的方法。
本发明的另一目的为提供一种能在相位移光罩与光学邻近效应校正技术应用时，仍能有效检测晶片阶段缺陷的方法。
为了实现上述的目的，本发明利用一种检测晶片阶段缺陷的方法，此方法包含下列步骤。首先提供一芯片图像，再利用一位于一数据库的光罩图案来产生一模拟图像，该光罩图案是用来制造一光罩，而该光罩是用于在一微影制程中形成该芯片图像，然后再比较该芯片图像与该模拟图像。
为了能让本发明上述的其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图进行详细说明，但该较佳实施例并非限制本发明。其他不脱离本发明的精神的等效改变或替换均应包含在的本发明的专利范围内。
(4)附图说明
图1显示一具有圆角的线图案、具有圆角、线长缩短现象与一缺陷的线图案的芯片图像；
图2显示数据库中的光学邻近效应校正图案与一线图案；及
图3显示线图案模拟图像。
(5)具体实施方式
在此必须说明的是以下描述的制程步骤及结构并不包含完整的制程。本发明可以藉各种集成电路制程技术来实施，在此仅提及了解本发明所需的制程技术。
以下将根据本发明的附图进行详细的说明，请注意图示均为简单的形式且未依照比例描绘，而尺寸均被夸大以利于了解本发明。
为了要了解本发明，首先必需了解微影制程的制程空间(ProcessWindow)。特定特征尺寸的制程空间为在维持特征的临限尺寸(CriticalDimension)范围的情形下，可容许的制程误差或变动量。在微影制程中，制程空间通常以可容许的焦距与曝光剂量变动来表示，在制程空间内特征尺寸与临限尺寸仍能维持在原始设计尺寸可容许范围内。
制程空间是从测量晶片上经各种聚焦与曝光条件而形成的临限尺寸而得，或是自透焦亮度轮廓(Through-Focus Intensity Profile)计算而得。在后者的计算方式中，曝光剂量是经由改变测量临限尺寸处的曝光强度而改变。而曝光强度的曲线通常是由模拟或是由模拟图像测量***(Aerial ImageMeasurement System)的记录而得。模拟图像测量***是由具有数值孔径的显微镜与照明条件以模拟微影曝光状况。模拟图像测量***记录模拟以微影曝光***透过光罩曝光，将光罩上的图案转移至光阻所产生的模拟图像(Aerial Image)。
本发明提供一种藉由实际芯片图像与模拟图像比较(Die-to-Aerial ImageComparison)来检测晶片阶段缺陷的方法。如发明背景部分所述，芯片对芯片检测法与芯片对数据库检测法均有其盲点。芯片对芯片检测法不能发现由光罩缺陷所引起的重复缺陷。相反地，芯片对数据库检测法虽可发现由光罩缺陷所引起的重复缺陷，但却会将制程中出现非理想的状况或制程误差误认为光罩缺陷。常见的制程非理想状况或制程误差包含圆角(Corner Rounding)、临限尺寸线性缺乏(Lack of Critical Dimension Linearity)与线长缩短(Line End Shortening)的现象。
特征尺寸与曝光剂量及焦距具有函数关系。为了找出芯片图像的缺陷，本发明利用数据库中的图案，藉由设定微影制程参数例如焦距、波长与曝光剂量来产生模拟图像。举例来说，可利用图2中所示的图案来产生光学邻近效应校(Optical Proximity Effect Correction)的模拟图像，或利用相位移光罩模拟微影制程以产生一模拟芯片图像。设定实际的曝光参数，可产生包含制程中非理想的状况或制程误差的图像。由于数据库中的光罩图案为理想状况，芯片图像中由光罩缺陷所引起的重复缺陷将不会出现在模拟芯片图像中。藉由比较实际芯片图像与模拟芯片图像，可发现实际芯片图像中由光罩缺陷所引起的重复缺陷。当使用相位移光罩与光学邻近效应校正技术时，经由设定微影制程参数，模拟芯片图像将会呈现出实际上使用相位移光罩与光学邻近效应校正技术时所产生的微影制程结果。图3显示线图案模拟图像302与304。线图案模拟图像302与304显示圆角现象，而线图案模拟图像304同时显示线长缩短的现象。图1所示的重复缺陷104可藉由比较图1所示的芯片图像与图3所示的模拟图像而发现。此外线图案102与106中的圆角现象与线图案106中的线长缩短现象不会被误认为晶片阶段缺陷。藉由比较芯片图像与模拟图像，同时出现在芯片图像与模拟图像的制程中非理想状况或制程误差必然不会被视为晶片阶段缺陷。
上述有关发明的详细说明仅为较佳实施例并非限制本发明。其他不脱离本发明的精神的等效改变或等效替换均应包含在的本发明申请的权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种检测晶片阶段缺陷的方法，其特征在于，包含下列步骤：
提供一芯片图像；
利用一位于一数据库的光罩图案来产生一模拟图像，该光罩图案是用来制造一光罩，而该光罩是用于在一微影制程中形成该芯片图像；及
比较该芯片图像与该模拟图像。
2.如权利要求1所述的检测晶片阶段缺陷的方法，其特征在于，所述的该模拟图像是经由设定微影制程参数包含焦距、波长与曝光剂量来产生。
3.如权利要求1所述的检测晶片阶段缺陷的方法，其特征在于，所述的该模拟图像包含一光学邻近效应校正模拟图像。
4.如权利要求1所述的检测晶片阶段缺陷的方法，其特征在于，所述的该光罩包含一相位移光罩。
5.如权利要求3所述的检测晶片阶段缺陷的方法，其特征在于，所述的该光学邻近效应校正模拟图像是经由设定微影制程参数包含焦距、波长与曝光剂量来产生。
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