用于评估掩模的被评估图案的方法和系统的制作方法

专利名称：用于评估掩模的被评估图案的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及掩模(也称之为光掩模)的自动光学检察的领域。
背景技术：
微电子器件的性能总是受到其临界特征尺寸变化的限制，术语上称为临界 尺寸或CD。微电子器件通常使用掩模(或光掩模)在光刻工艺中制造。后者 为半导体器件制造中的主要工艺之一，并且包含根据待要生产的半导体器件的 电路设计而构图晶圆的表面。该电路设计首先构图在掩模上。因此，为了获得 操作半导体器件，掩模必须无缺陷。然而，掩模通常重复使用以在晶圆上产生 多个裸片单元(die)。建立生产价值工艺需要严格控制全部的光刻工艺。在 该工艺内，CD控制为关于器件性能和产率的确定因素。
当临界尺寸较大时，器件尺寸中的系统变化，诸如由材料物理性质引起的 或由于设备或生产工艺导致的那些因素，对总误差估计并没有很大地贡献并因 此在很大程度上可以被忽略。然而，随着临界特征的最小尺寸降低到大约65nm 以下，之前被忽略的系统变化现在可能占较大部分的总误差估计。特别地，系 统的掩模CD误差可占总晶圆光刻工艺CD估计的50%以上。
典型的CD测量是耗时的，且包含包括多个像素的图像的复杂图像处理方案。
需要提供一种用于评估掩模的被评估图案的有效系统和方法。

发明内容
一种用于评估掩模的被评估图案的方法，该方法包括接收呈现被评估图
6案图像的多个矩；其中需要呈现多个矩的信息的占用空间基本上小于形成被评 估图案的图像的像素信息的占用空间；以及处理多个矩以确定被评估图案的至 少一个形状参数。
便利地，处理步骤包括确定被评估图案的多个矩与多个标称矩之间的矩 差；其中所述多个标称矩呈现标称图案的图像。
便利地，处理步骤包含响应矩差而确定被评估图案与标称图案之间的图案差。
便利地，该方法包含响应映射矩差到图案差的映射函数而确定所述图案差。
便利地，映射函数为线性函数。
便利地，确定步骤响应获得被评估图案的图像的光学系统的模型。
便利地，该方法包含确定映射矩差到图案差的映射函数。
便利地，该映射函数的确定步骤包括模拟所述标称图案的多种变化以提 供多个变异图案；计算多组矩，而每组矩由所述多个变异图案呈现出变异图案 的图像；确定多种关系；每种关系联系所述标称图案与特定的变异图案之间的 图案差和所述多个标称矩与呈现特定变异图案的图像的一组矩之间的矩差；以 及响应所述多种关系中的至少两种关系而确定所述映射函数。
便利地，处理步骤包含提供被评估图案的轮廓的表示，所述被评估图案包 含多个向量，每个向量平分由标称轮廓所限定的角度。
便利地，该方法包含计算物体的多个被评估图案中的每个被评估图案的形 状参数之间的差。因而，不是将每个被评估图案与标称图案之间进行比较而是 可以将一个被评估图案与另一被评估图案进行比较。
便利地，该方法包含在不同的被评估图案的多个矩之间进行比较，以确定 被评估图案的至少一个形状参数。该比较步骤可用于在整个物体上或物体的整 个各种区域上而映射形状变化。
一种用于评估掩模的被评估图案的系统，该系统包含(i)存储单元， 其适于存储呈现被评估图案的图像的多个矩；其中需要用于呈现所述多个矩的 信息的占用空间基本上小于形成被评估图案的所述图像的像素信息的占用空 间；以及(ii)处理器，其适于处理多个矩，以确定被评估图案的至少一个形 状参数。便利地，处理器适于确定被评估图案的多个矩与多个标称矩之间的矩差
另U;其中所述多个标称矩呈现标称图案的图像。
便利地，处理器适于响应矩差而确定被评估图案的图像与标称图案的图像 之间的图像差。
便利地，处理器适于响应映射图像差到矩差的映射函数而确定所述图像差。
便利地，该映射函数为线性函数。
便利地，处理器适于响应获得被评估图案图像的光学系统的模型而确定所 述矩差。
便利地，处理器适于确定映射函数，该映射函数映射矩差到图案差。 便利地，该系统适于:模拟所述标称图案的多种变化以提供多个变异图案； 计算多组矩;每组矩从多个变异图案中呈现出变异图案的图像;确定多种关系； 每种关系联系所述标称图案与变异图案之间的差和所述多个标称矩和呈现变 异图案的图像的该组矩之间的差；以及响应多种关系中的至少两种关系而确定 所述映射函数。
便利地，处理器适于提供包含多个向量的被评估图案的轮廓的表示；每个 向量平分由标称轮廓所限定的角度。
便利地，处理器适于计算物体的多个被评估图案中的每个被评估图案的形 状参数之间的差。
便利地，处理器适于对不同的被评估图案的多个矩之间进行比较，以确定 被评估图案的至少一个形状参数。
一种计算机程序产品，其包含计算机可用的媒质，该媒质具有计算机可读
程序，其中当在计算机上执行时，所述计算机可读程序使计算机接收或计算
呈现被评估图案的图像的多个矩，其中需要呈现所述多个矩的信息的占用空间 基本上小于形成被评估图案的所述图像的像素信息的占用空间；以及处理所述
多个矩以确定被评估图案的至少一个形状参数。
便利地，该计算机程序产品使计算机确定被评估图案的多个矩与多个标 称矩之间的矩差；其中所述多个标称矩呈现标称图案的图像。
便利地，该计算机程序产品使计算机响应所述矩差而确定被评估图案与标 称图案之间的图案差。便利地，该计算机程序产品使计算机响应映射矩差到图案差的映射函数而 确定所述图案差。
便利地，映射函数为线性函数。
便利地，该计算机程序产品使计算机响应获得被评估图案图像的光学系统 的模型而确定所述矩差。
便利地，该计算机程序产品使计算机确定映射图像差到图案差的映射函
数o
便利地，该计算机程序产品使计算机模拟所述标称图案的多种变化以提 供多个变异图案；计算多组矩；每组矩从多个变异图案中呈现出变异图案的图 像；确定多种关系；每种关系联系所述标称图案与变异图案之间的差和多个标 称矩与呈现变异图案图像的矩组之间的差；以及响应多种关系中的至少两种关 系而确定所述映射函数。
便利地 ，该计算机程序产品使计算机提供包含多个向量的被评估图案的轮 廓的表示，每个向量平分由标称轮廓所限定的角度。
便利地，该计算机程序产品使计算机计算物体的多个被评估图案中的每个 被评估图案的形状参数之间的差。
便利地，该计算机程序产品使计算机对不同的被评估图案的多个矩之间进 行比较，以确定被评估图案的至少一个形状参数。


为了理解本发明并且看出其实际上是怎样实施的，现在将仅以非限定实施
例的方式参照附图描述实施方式，其中在附图中
图1示出了根据本发明实施方式的用于评估掩模图案的方法；
图2示出了根据本发明实施方式的产生映射矩差到图案差的映射函数的
步骤；
图3示出了标称图案和被评估图案；以及
图4示出了根据本发明实施方式的用于评估掩模图案的系统。
具体实施例方式
本发明提供一种用于评估掩模的被评估图案的方法、系统和计算机程序。常规地，评估图案的一个或多个结构要素以及尤其评估图案的轮廓可以相对快
的方式来评估。所述评估的结果可用于CD测量，评估整个掩模的CD变化(或 部分掩模)，将预期的掩模布局与实际的掩模布局相比较，建模用掩模产生的 晶圆的布局，等等。
常规地，掩模的被评估图案的图像由多个矩表示。多个矩可能彼此不同。 表示这些多个矩需要的信息的存储空间基本上小于形成图案的图像的像素信 息的存储空间。由于更小量信息被存取、检索和处理，因此所述存储空间减小 (也称为压縮)可有助于加速评估过程。
常规地，每个矩是对图案的图像的多个像素的响应，从而有助于减少随机 噪声。图案以及尤其该图案的轮廓包括第一个或多个系统组件，反应设计意图 和实质技术因素，以及一个或多个随机组件，从图案的一个瞬间到另一瞬间变 化，例如，部件轮廓上的波纹。使用多个矩允许图案的系统组件的恢复。
根据本发明的实施方式，评估的图案是一组理想相同(迭代)图案的部分。
注意当多个矩与其他多个矩比较时，则每个矩与相应矩相比较。同样适应 于各矩之间的差——计算相应矩之间的差。
常规地，方法100的执行以及尤其映射函数f的一些近似可能需要被评估 图案的存储空间可在较小的范围内偏离。通常地，掩模的实际布局(其包括被 评估图案)和标称布局(其包括标称图案)之间的差别不会很大。
术语"图案差"可意指两个或多个图案之间的一个或多个差别。术语"矩 差"可意指两个或多个矩之间的一个或多个差，其中该两个或多个差可以是与 两个或多个图案关联。
图1示出用于根据本发明实施方式评估掩模的图案的方法100。该图案还 称为被评估图案以区分该图案和标称图案。
方法100以任一步骤110或120开始。
步骤110包括产生将矩差映射到图案差的映射函数。图案差是掩模的被评 估图案和掩模的标称图案(也称为理想图案或预期图案)之间的差别。
被评估图案的图像以及标称图案的图像可由多个矩来表示。矩差反应表示 图案的图像的多个矩和表示标称图案的图像的多个矩之间的差。
每个矩(也可称为广义矩)可具有以下形式
A⑧是第k矩，而指数K是大于1的正整数，但常规地小于甚至远小于
10图案的图像的像素(XxY)的数量。指数x和y表示图案的图像的行和列。Sx，y 是属于图像的第x行和第y列的像素。诸如像素Sx，y的像素形成图像的像素信 息。
变量a①是对Sx，y赋值的权(第k矩的)。
权可选择先验或与给定掩模的图案匹配。根据图像处理中公知的所谓统计 矩，例如泽尔尼克(Zernike)、勒让德(Legendre)、切比雪夫(Chebyshev) 矩等可选择先验权。
图2示出根据本发明更详细的步骤110。
步骤110包括(i)步骤112模拟多次(M)迭代的标称图案以提供多个 变异图案(pa (1) -pa (M) ; (ii)步骤114计算多组矩A (1) -A (M); 每组矩(A (m))表示多个变异图案Pa (1) -Pa (M)中变异图案(Pa (m)) 的图像；(iii)步骤116确定多个关系R (1) -R (M);每个关系(R (m)) 联系标称图案与变异图案(Pa (m))之间的差和多个标称矩AO与表示变异 图案(Pa (m))的图像的一组相应矩(Aa (m))之间的差；以及(iv)步 骤118响应多个关系中的至少两个关系来确定映射函数。
常规地，以迭代的方式执行步骤110。在每次迭代期间模拟变异图案(Pa (m))，计算表示所述变异图案(Pa (m))的一组矩(Aa (m))，计算 标称图案(P0)和变异图案(Pa (m))之间的差和多个标称图案(A0)和表 示所述变异图案的一组矩(Aa (m))之间的差之间的关系。在每次迭代后， 该方法确定是否停止该迭代或者执行对于另一变异图案(Pa (m+l))的另一 迭代。 一旦找到映射函数或者当执行预定次数的迭代(M)时可停止所述迭代。
步骤120包括接收映射函数。
步骤110和步骤120后接着步骤130，接收或计算表示被评估图案(Pe) 的多个矩(Ae)。步骤130可包括(用方框132示出)接收这些多个矩还可 包括接收(如用方框134示出)被评估图案的图像(Ie)以及计算(如用方框 136示出)这些多个矩。
常规地，表示多个矩需要的信息的存储空间基本上小于形成结构图案的图 像的像素信息的存储空间。
步骤130后接着步骤140，处理多个矩(Ae)以便确定被评估图案(Pe) 的形状参数(诸如轮廓)。步骤140通常包括步骤142、 144和146中的至少一个步骤。
步骤142包括确定表示被评估图案(Pe)的多个矩和表示标称图案(P0) 的多个标称矩(AO)之间的矩差(表示AA)。注意A包括所有K矩A("到 A (K) 。 A可以是向量但这不是必须的。AO包括所有K标称矩AO ("到AO (K)。 AO可以是向量但这不是必须的。
步骤144包括响应所述矩差来确定被评估图案(Pe)和标称图案(PO)之 间的图案差(表示AP)。图案差也称为差参数(DP)。
步骤144可包括响应将可能的矩差(可能的AA)映射到可能的图案差(可 能的AP)的映射函数来确定图案差。
映射函数f可考虑评估图案的图像的光学系统的模型。该模型应当用作表 示通过光学系统获得的图像的矩而图案差表示使这些图像得以获得的图案。
注意在被评估图案和标称图案之间的差较小的情形下函数f可以是线性函 数AP=f(AA) = CxAA.。注意AA和AP可用向量表示而C可以是矩阵。
注意一旦图案差己知，逆映射函数(f1)可用于得出矩差。数学条件AA
注意在被评估图案和标称图案之间的差较小的情形函数f1可以是线性函 数AP=f(AA) = CxAA.。注意AA和AP可用向量表示而C可以是矩阵。
注意映射函数f的其他近似(非线性)可以作必要的修正来应用。例如， 当线性近似不够精确时可以使用f(AA)的分解的二次方分量以近似映射函数f。 注意AA和AP可用向量表示以及AP = f(AA) = B x AA x B"。
一旦已知图案差则该图案的形状可通过增加(或减去)来自标称图案的这 些差，如步骤146所示，响应图案差AP和标称图案(PO)获取被评估图案。
注意被评估图案(Pe)和标称图案(PO)之间的图案差(AP)可以以不 同方式表示。这些表示通常精确并需要较小的存储空间。
根据本发明的再一实施方式，图案的轮廓用分段线差值图案的轮廓来表
不o
被评估图案的轮廓的表示包括被评估图案的边缘和标称图案的相应至高 点之间的差。
根据本发明的实施方式这些差由边缘偏差和边缘半径来表示。标称图案由 多边形来表示(尤其通过列出多边形的至高点)以及被评估图案和标称图案之间的差由移位一定偏移的边缘来表示，以及每个角通过一定半径的角修整来变 圆。在该情形下AP可包括一列偏差和半径。
根据本发明另一实施方式，图案差(AP)可以定义为被评估图案坐标的 位移(Ax, Ay)。因此，如果被评估图案大于预期，小于预期，偏移到右或偏 移到左，所述偏移用所述一对x和y坐标来表示。
根据本发明的再一实施方式，这些图案差由多个向量表示，每个向量平分 由定义向量的一对多边形线限定的角。图3示出标称图案10和被评估图案20。 标称图案10具有8个至高点12。 二十四个参考点限定在标称图案10上，八 个定位在至高点12上而八对参考点14定位在从每个顶点延伸的不同线上。虚 线16从八对的每个参考点延伸并在交叉点22处与被评估图案20相交。每条 虚线18平分由相连形成顶点的两条线定义的角。每条虚线18在顶点交叉点 24与被评估图案20相交。AP可包括虚线18和任选地虚线16的表示。
图4示出用于根据本发明的实施方式评估掩模的图案的系统200。
系统200可包括光学系统，其包括镜片、图像采集电路和其他光学获得被 评估图案的图像需要的部件，但这不是必须的。例如，系统200可接收表示被 评估图案的图像的信息，其通过不是系统200的部件的光学系统而获得。
图4示出包括光学系统202 (其包括镜片204和图像釆集电路206)、存 储器208和处理器210的系统200。
系统200所示为连接至存储单元212。信息可以不同方式分配在存储器单 元208和存储单元212之间。
图4示出存储器单元208作为存储被评估图案信息220和标称图案信息 222，而存储单元212存储光学系统202的模型224。注意存储单元212可存 储整个掩模的计算机辅助设计(CAD)表示226而存储器单元208仅存储小部 分关于特定标称图案的该信息。常规地，标称图案信息222包括标称矩和表示 标称图案形状的信息。
系统200可执行多步骤的方法100。处理器210可处理被评估图案的多个 矩以及工艺额外信息(诸如关于标称图案的信息)以便确定被评估图案的至少 一个结构参数。
常规地，处理器210可执行多个软件模块，可包括专用硬件模块或连接至 专用硬件模块，诸如但不限于矩计算器232、矩差计算器234、矩差到图案差
13模块236、图案重建模块238和附加模块，诸如但不限于CD模块240、 CD变 化模块242、映射函数生成模块244等。
矩计算器232接收形成图案的图像的像素信息(诸如标称图案、改变的图 案，被评估图案)并计算表示图像的多个矩(诸如AO， A (1) -A (M))。
矩差计算器234计算通过矩计算器232计算的多个矩(诸如被评估图案的 矩或改变的图案的矩)之间以及多个标称矩之间的矩差(AA)。
矩差到图案差模块236应用映射函数以便从通过矩差计算器234计算的矩 差获得图案差。
图案重建模块238由标称图案和通过矩差到图案差模块236计算的图案差 来重建被评估图案或修改的图案。
映射函数生成模块244通过应用步骤诸如方法100的步骤120得到逆映射 (f1)。在映射函数确定过程的多次迭代期间可以使用其他模块诸如矩计算器 232和矩差计算器234。 一旦已知逆映射函数，映射函数生成模块可计算(非 逆)映射函数f。
CD模块240响应图案的轮廓可计算被评估图案的临界尺寸，或可计算相 邻被评估图案之间的距离。
CD变化模块242可分析从定位在掩模的不同位置的多个图案获得的CD 测量以便确定整个掩模或掩模的一个或多个部分表面上的CD变化。
本领域的技术人员将容易理解可对前述的本发明应用各种修改和变化，而 不偏离由附加的权利要求书限定的范围。
权利要求
1. 一种用于评估掩模的被评估图案的方法，该方法包含接收或计算呈现被评估图案的图像的多个矩；其中需要用于呈现多个矩的信息的占用空间基本上小于形成被评估图案的所述图像的像素信息的占用空间；以及处理所述多个矩，以确定被评估图案的至少一个形状参数。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包含确定被 评估图案的多个矩与多个标称矩之间的矩差；其中所述多个标称矩呈现标称图 案的图像。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定步骤利用光学系 统的模型，该光学系统获得被评估图案的所述图像。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包含响应相 应的矩差而确定被评估图案和标称图案之间的图案差。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包含响应映射矩差 到图案差的映射函数而确定所述图案差。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述映射函数为线性函数。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含确定映射矩差 到图案差的映射函数。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包含 模拟所述标称图案的多种变化以提供多个变异图案； 计算多组矩；每组矩由所述多个变异图案呈现出变异图案的图像； 确定多种关系；每种关系联系所述标称图案与变异图案之间的差和所述多个标称矩与呈现所述变异图案的图像的一组矩之间的差；以及 响应所述多种关系中的至少一种关系而确定所述映射函数。
9、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包含提供被 评估图案的轮廓的表示，所述被评估图案包含多个向量，每个向量平分由标称 轮廓所限定的角度。
10、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含计算物体的多 个被评估图案中的每个被评估图案的形状参数之间的差。
11、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含在不同的被评 估图案的多个矩之间进行比较，以确定被评估图案的至少一个形状参数。
12、 一种用于评估掩模的被评估图案的系统，该系统包含 存储单元，其适于存储呈现被评估图案的图像的多个矩；其中需要用于呈现所述多个矩的信息的占用空间基本上小于形成被评估图案的所述图像的像 素信息的占用空间；以及处理器，其适于处理多个矩，以确定被评估图案的至少一个形状参数。
13、 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述处理器适于确定被 评估图案的多个矩与多个标称矩之间的矩差；其中所述多个标称矩呈现标称图 案的图像。
14、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述处理器适于通过利 用获得被评估图案的所述图像的光学系统的模型而确定所述矩差。
15、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理器适于响应所 述矩差而确定被评估图案和所述标称图案之间的图案差。
16、 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述处理器适于响应映 射矩差到图案差的映射函数而确定所述图案差。
17、 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述处理器适于应用线 性映射函数。
18、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理器适于确定映 射图像差到图案差的映射函数。
19、 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述系统适于模拟所 述标称图案的多种变化以提供多个变异图案；计算多组矩；每组矩由多个变异 图案呈现出变异图案的图像；确定多种关系；每种关系联系所述标称图案与变 异图案之间的差和所述多个标称矩与呈现变异图案的所述图像的该组矩之间 的差；以及响应所述多种关系中的至少一种关系而确定所述映射函数。
20、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理器适于提供包 含多个向量的被评估图案的轮廓的表示，每个向量平分由标称轮廓所限定的角 度。
21、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理器适于计算物 体的多个被评估图案中的每个被评估图案的形状参数之间的差。
22、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理器适于对不同 的被评估图案的多个矩之间进行比较，以确定被评估图案的至少一个形状参 数。
23、 一种计算机程序产品，其包含计算机可用的媒质，该媒质具有计算机 可读程序，其中当在计算机上执行时，所述计算机可读程序使计算机接收或计算呈现被评估图案的图像的多个矩，其中需要呈现所述多个矩的信息占用空间基本上小于形成被评估图案的所述图像的像素信息占用空间；以及处理所述 多个矩以确定被评估图案的至少一个形状参数。
24、 根据权利要求23所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序产品使计算机确定被评估图案的多个矩与多个标称矩之间的矩差；其中所述多个标称矩呈现标称图案的图像。
25、 根据权利要求23所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机响应所述矩差而确定被评估图案和标称图案之间的图案差。
26、 根据权利要求25所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机响应映射矩差到图案差的映射函数而确定所述图案差。
27、 根据权利要求26所述的计算机程序产品，其特征在于，所述映射函 数为线性函数。
28、 根据权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机通过利用获得被评估图案图像的光学系统的模型而确定所述 矩差。
29、 根据权利要求23所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机确定映射图像差到图案差的映射函数。
30、 根据权利要求29所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机模拟所述标称图案的多种变化以提供多个变异图案；计算多 组矩；每组矩从多个变异图案中呈现出变异图案的图像；确定多种关系；每种 关系联系所述标称图案与变异图案之间的差和多个标称矩与呈现变异图案图 像的矩组之间的差；以及响应多种关系中的至少两种关系而确定所述映射函 数。
31、 根据权利要求23所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机提供包含多个向量的被评估图案的轮廓的表示，每个向量平分由标称轮廓所限定的角度。
32、 根据权利要求23所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机计算物体的多个被评估图案中的每个被评估图案的形状参数 之间的差。
33、 根据权利要求23所述的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程 序产品使计算机对不同的被评估图案的多个矩之间进行比较，以确定被评估图 案的至少一个形状参数。
全文摘要
一种用于评估掩模的被评估图案的方法、系统和计算机程序产品，该方法包括接收呈现被评估图案的图像的多个矩；其中需要呈现多个矩的信息的占用空间基本上小于形成被评估图案的图像的像素信息占用空间；以及处理多个矩以确定被评估图案的至少一个形状参数。
文档编号G03F1/14GK101436216SQ20081000101
公开日2009年5月20日 申请日期2008年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者伊谢·施瓦茨班德, 加迪·格林伯格, 肖穆里克·曼根, 迈克尔·本-伊谢, 钱姆·布劳德 申请人:以色列商·应用材料以色列公司