一种侦测掩膜图形保真度的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体技术领域，特别是涉及一种侦测掩膜图形保真度的系统及 方法。
【背景技术】
[0002] 光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一，其主要作用是将掩膜上的图 形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或离子注入工序做好准备。在光刻工艺过程中，当曝光 波长接近或者小于掩膜图形的⑶(Critical Dimension,关键尺寸）时，娃片上的成像就会 失真，从而与掩膜的布局图形不是很吻合。这主要是因为光学成像的临近效应引起的，也就 是说，在先进的光刻工艺中掩膜光谱的高频部分占据了透射光能量相当可观的一部分，但 是这部分没有被低通的成像系统捕捉到用来成像。同时，由于光刻胶在光学系统下的非线 性反应，以及掩膜制造过程中存在的偏差，薄膜沉积过程和刻蚀制程都会对导致硅片上成 像的失真。而后续硅片上的电路元件图形都是来自于版图，因此，如何控制掩膜图形的质量 在光刻工艺中显得尤为重要。为了克服光学成像临近效应引起的图形失真，目前都会采用 OPC(Optical Proximity Correction光学临近效应修正）对掩膜图形进行修正。0PC是对 掩膜图形的预补偿以使硅片上的图形尽可能地满足设计规格的要求，其主要有三种基本的 修正方法：线宽变化最小、减小线段缩短和方角修正。
[0003] 目前，在光刻工艺中一般使用CD来衡量掩膜图形的质量，而CD的精度又是由 MMT(Mean To Target，目标值偏差）、CDU(Critical Dimension Uniformity，关键尺寸均匀 性）和⑶P (Critical Dimension Proximity,关键尺寸接近度）来控制。但随着半导体器 件关键尺寸的越来越小，对半导体器件关键尺寸的精度要求越来越严格，当半导体工艺的 工艺节点缩小到45nm及其以下时，仅仅使用MMT、CDU和CDP来衡量掩膜图形的质量已经无 法满足光刻工艺技术的要求。掩膜图形保真度，作为一个控制CD精度的新参数，而被应用 到衡量掩膜图形的质量中来。特别是对于二维图形来说，掩膜图形保真度在0PC模型中变 得越来越重要。
[0004] 当掩膜图形为一维图形的时候，使用CD-SEM(Critical Dimension Scanning Electronic Microscope,关键尺寸扫描电子显微镜）测量的结果来控制掩膜图形的质量， 而当掩膜图形为二维图形的时候，由于不能量测到一个固定的位置，量测所得到的CD结果 非常混乱，准确度较低，不能作为控制掩膜图形的质量的依据。
[0005] 针对上述问题的一种改进方法为：将所述掩膜图形的CD-SEM图形与所述掩膜图 形相应的GDSII图形进行叠图，在完成叠图以后，通过人工观察所述掩膜图形的CD-SEM图 形与所述⑶SII图形边界的差异来判断所述掩膜图形的保真度。但这种方法最终是根据人 工进行判断，判断结果的准确性较低。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种侦测掩膜图形保真度 的系统及方法，用于解决现有技术中使用CD-SEM量测的结果来评判二维掩膜图形的质量 时存在的因不能找到固定的量测点而导致的量测结果混乱，评判准确度较低的问题以及使 用所述掩膜图形的CD-SEM图形与所述GDSII图形叠图后进行人工判断而导致的判断准确 性较低的问题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种侦测掩膜图形保真度的系统， 所述系统包括：读取模块，适于读取掩膜图形的量测图形及掩膜图形的版图，并分别得到相 应的坐标信息；叠图模块，适于将所述掩膜图形的量测图形进行缩放、平移或旋转中的一 种或多种变换后与所述掩膜图形的版图匹配对准并相叠；边界提取模块，适于分别提取所 述掩膜图形的量测图形及所述掩膜图形的版图的边界；比对模块，适于比对所述掩膜图形 的量测图形与所述掩膜图形的版图的边界，并以所述掩膜图形的量测图形边界上的点为起 点，向所述掩膜图形的版图边界逐点做法向量；量测模块，量测所述法向量的长度，并定义 所述法向量长度的正负；计算模块，适于计算所述掩膜图形的量测图形的缩放倍数、平移参 数及旋转角度，并根据所述法向量的长度计算所有法向量长度的标准差σ。
[0008] 优选地，所述掩膜图形的量测图形由掩膜图形的CD-SEM图像提供，所述掩膜图形 的版图由所述掩膜图形相应的GDSII文件提供。
[0009] 优选地，所述掩膜图形包括主图区和位于所述主图区外围的监控区域，所述监控 区域内设有监控图形。
[0010] 优选地，所述掩膜图形的量测图形为整个所述监控图形或所述监控图形中的封闭 图形、直线、拐角或凸台。
[0011] 优选地，所述边界提取模块还适于当所述掩膜图形的量测图形或所述掩膜图形的 版图为彩色图形时，先将所述彩色图形转换为灰度图形，然后再进行边界提取。
[0012] 优选地，所述计算模块适于通过如下步骤计算所述掩膜图形的量测图形的缩放倍 数、平移参数及旋转角度：
[0013] (a)在所述掩膜图形的版图的中心处截取第一区域，建立所述第一区域的二维函 数为(X，y)，将所述第一区域的二维函数A (X，y)转换为对数极坐标函数，并将得到的所 述对数极坐标函数转换为傅里叶函数；
[0014] (b)在所述掩膜图形的量测图形中选取与所述第一区域中心点坐标相同的点为中 心，在所述掩膜图形的量测图形中截取一个与所述第一区域相同大小的第二区域，建立所 述第二区域的二维函数为f 2 (X，y)，将所述第二区域的二维函数f2 (X，y)转换为对数极坐标 函数，并将得到的所述对数极坐标函数转换为傅里叶函数；
[0015] (c)计算步骤（a)所得到的傅里叶函数与步骤（b)所得到的傅里叶函数的互功率 谱，对所得到的互功率谱进行傅里叶反转换得到一二维脉冲函数s = (X-X(]，y-y。)，所述二 维脉冲函数的最大值即为（&，％)，并根据所述得到的（&，％)得到（λ。，Θ。）；
[0016] (d)根据公式Y = eA°即可得到所述掩膜图形的量测图形的缩放倍数Υ，所述 (&，％)为所述掩膜图形的量测图形的平移参数，所述Θ。为所述掩膜图形的量测图形的旋 转角度。
[0017] 优选地，所述边界提取模板适于通过如下步骤提取所述掩膜图形的量测图形及所 述掩膜图形的版图边界：
[0018] (i)将所述掩膜图形的量测图形及所述掩膜图形的版图进行高斯平滑处理，得到 去除噪声的图形；
[0019] (ii)从所述去除噪声的图形生成图形中每个亮度梯度图以及亮度梯度的方向；
[0020] (iii)根据所述每个点的亮度梯度图和亮度梯度的方向，使用滞后阈值跟踪经过 高斯平滑处理后的图形边界，基于局部目标特征提取边界作为所述掩膜图形的量测图形及 所述掩膜图形的版图的边界。
[0021] 优选地，所述叠图模块将所述掩膜图形的量测图形及掩膜图形的版图进行叠图匹 配的精度达到亚像素精度。
[0022] 优选地，所述计算模块适于根据
得到所述法向量长度的 标准差σ，其中，N为所有法向量的数量，Χι为每个法向量的长度，F:为所有法向量长度的 平均值。
[0023] 本发明还提供一种侦测掩膜图形保真度的方法，所述方法包括以下步骤：
[0024] 1)提供一掩膜图形的量测图形及掩膜图形的版图，并分别得到相应的坐标信息；
[0025] 2)将所述掩膜图形的量测图形进行缩放、平移或旋转中的一种或多种变换后与所 述掩膜图形的版图匹配对准并相叠；
[0026] 3)分别提取所述掩膜图形的量测图形及所述掩膜图形的版图的边界；
[0027] 4)以所述掩膜图形的量测图形的边界为起点，逐点向所述掩膜图形的版图的边界 做法向量；
[0028] 5)量测所有法向量的长度，并定义所述法向量长度的正负；
[0029] 6)根据所述法向量的长度计算所有法向量长度的标准差〇，以判断所述掩膜图 形的量测图形的保真度，其中，判断条件为：所得到的标准差σ越小，所述掩膜图形的量测 图形的保真度越高。
[0030] 优选地，所述掩膜图形的量测图形由掩膜图形的CD-SEM图像提供，所述掩膜图形 的版图由所述掩膜图形相应的GDSII文件提供。
[0031] 优选地，所述掩膜图形包