消除设计版图公差的缺陷检测方法及装置与流程

本发明涉及一种消除设计版图公差的缺陷检测方法及装置。

背景技术：

半导体光刻/缺陷检测过程中，需要将设计版图（如gdsii格式）转换为位图，对光刻来说，将位图采用光刻技术刻写到掩模上；对半导体缺陷检测来说，需要将从图像采集装置（如相机）采集的掩模/晶圆的图像与位图进行对比，检测出采集图像与位图之间的差异，这些差异即掩模/晶圆的缺陷。

现有技术一般在生产掩模的过程中，由于光刻机在光刻过程中会产生误差（如运动平台运动误差，光刻胶分辨率引入的误差，环境振动产生的误差等），会造成实际生产出来的掩模与设计版图存在偏差，这种偏差就是公差。在存在公差的情况下，对掩模检测会产生如下问题：

1、公差较大时，会导致检测精度下降，小的缺陷检测不出来。

2、检测时会产生较多的伪缺陷，伪缺陷过多，既影响检测结果，又会导致检测设备不可用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种消除设计版图公差的缺陷检测方法，它可以消除待测物体与设计版图的公差，进而提高检测精度，同时减少伪缺陷的发生。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种消除设计版图公差的缺陷检测方法，它包含：

一过程：其中，过程包括：

采集待测物体的图像；

对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图；

根据待测物体与设计版图的公差值对多边形矢量图进行整体缩放，并填充多边形矢量图和背景，生成位图；

对比图像和位图，检测出待测物体的缺陷；以及

重复所述过程，直至检测出待测物体整个检测区域的缺陷。

进一步，方法步骤中包含：

步骤s1：在控制模块中输入检测参数，其中，检测参数包括待测物体与设计版图的公差值，其中，公差值由实际测量得到；

步骤s2：

步骤s21：控制模块通过平台控制器控制运动平台运动，运动平台运动触发图像采集装置采集待测物体的图像，并发送图像至控制模块；

步骤s22：控制模块对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图，并根据公差值对多边形矢量图进行整体缩放，并填充缩放后的多边形矢量图和背景，生成位图；

步骤s23：控制模块对比图像和位图，检测出待测物体的缺陷；

重复步骤s2，直至检测出待测物体整个检测区域的缺陷。

进一步，步骤s1中，检测参数还包括最高亮度值和最低亮度值；

步骤s22中，控制模块采用亚像素填充的方式填充缩放后的多边形矢量图和背景，在填充的过程中，

对多边形矢量图中间的涵盖整个像素面积的像素，按最高亮度值填充；

对多边形矢量图的边缘像素，计算该边缘像素所占整个像素面积的比值，并根据比值计算出该边缘像素的灰度值，填充时，采用该灰度值进行填充；

对于背景，采用最低亮度值填充。

进一步，步骤s21中，控制模块通过平台控制器控制运动平台运动，运动平台运动触发图像采集装置采集待测物体的图像，并发送至控制模块的方法包括：

控制模块向平台控制器发送运动轨迹、运动速度和位置脉冲参数，平台控制器根据运动轨迹和运动速度控制运动平台沿指定的运动轨迹匀速运动，并在达到位置脉冲间隔后向同步模块发送位置脉冲，同步模块将位置脉冲发送至图像采集装置，图像采集装置收到位置脉冲后采集图像并将图像发送到控制模块。

进一步为了保证图像采集装置能够采集到清晰图像，步骤s21中，控制模块通过平台控制器控制运动平台运动，运动平台运动触发图像采集装置采集待测物体的图像，并发送至控制模块的方法中还包含：

在运动平台运动的过程中，控制模块向主动聚焦模块实时发送焦面参数，主动聚焦模块根据焦面参数实时检测运动平台是否偏离图像采集装置的焦面，如发生偏离，主动聚焦模块向平台控制器发送调整高度命令，平台控制器根据调整高度命令，调整运动平台到焦面所在位置，保证图像采集装置能够采集到清晰图像。

本发明还提供了一种消除设计版图公差的缺陷检测装置，它包括控制模块、用于放置待测物体的运动平台、平台控制器、同步模块、及位于运动平台上方的图像采集装置，其中，

所述控制模块适于向平台控制器发送运动轨迹、运动速度和位置脉冲参数；

所述平台控制器适于根据运动轨迹和运动速度控制移动平台移动，并在达到位置脉冲间隔后向同步模块发送位置脉冲；

所述同步模块适于在接收到位置脉冲后将位置脉冲发送至图像采集装置；

所述图像采集装置适于在接收到位置脉冲后采集待测物体的图像，并发送至控制模块；

所述控制模块还适于对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图；及

根据待测物体与设计版图的公差值对多边形矢量图进行整体缩放，并填充多边形矢量图和背景，生成位图；及

对比图像和位图，检测出待测物体的缺陷。

进一步，消除设计版图公差的缺陷检测装置还包括与控制模块和平台控制器分别信号连接的主动聚焦模块，其中，

所述控制模块还适于向主动聚焦模块发送焦面参数；

所述主动聚焦模块适于根据焦面参数实时检测运动平台是否偏离图像采集装置焦面，如发生偏离，主动聚焦模块向平台控制器发送调整高度命令；

所述平台控制器还适于根据调整高度命令，调整运动平台到焦面所在位置，以保证图像采集装置能够采集到清晰图像。

进一步，所述控制模块包括主控机。

进一步，所述图像采集装置包括相机。

进一步，所述待测物体包括掩模和晶圆。

采用了上述技术方案后，先采集待测物体的图像，然后对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图，多边形合并完成后，采用多边形矢量点整体应用公差值参数对多边形矢量图整体缩放，对多边形矢量图缩放处理完成后，采用亚像素填充的方式对多边形矢量图和背景进行填充处理，得到位图，经过公差处理，填充出来的位图与采集的掩模或圆晶的图像更为接近，从而提高了二者的匹配度，因而能够检测出更小的缺陷，并且有效降低了伪缺陷的数量，提高检测精度。

附图说明

图1为本发明的消除设计版图公差的缺陷检测装置的原理框图；

图2为矢量图不合并、并缩放后产生的问题示意图；

图3为普通的多边形合并示意图；

图4为带有岛和洞的多边形合并示意图；

图5为多边形矢量图整体缩放后的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

一种消除设计版图公差的缺陷检测方法，它包含：

一过程：其中，过程包括：

采集待测物体的图像；

对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图；

根据待测物体与设计版图的公差值对多边形矢量图进行整体缩放，并填充多边形矢量图和背景，生成位图；

对比图像和位图，检测出待测物体的缺陷；以及

重复所述过程，直至检测出待测物体整个检测区域的缺陷。

在本实施例中，如图1所示，方法步骤中包含：

步骤s1：在控制模块中输入检测参数，其中，检测参数包括待测物体与设计版图的公差值，其中，公差值由实际测量得到；

步骤s2：

步骤s21：控制模块通过平台控制器控制运动平台运动，运动平台运动触发图像采集装置采集待测物体的图像，并发送图像至控制模块；

步骤s22：控制模块对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图，并根据公差值对多边形矢量图进行整体缩放，并填充缩放后的多边形矢量图和背景，生成位图；

步骤s23：控制模块对比图像和位图，检测出待测物体的缺陷；

重复步骤s2，直至检测出待测物体整个检测区域的缺陷。

具体地，步骤s21中，控制模块通过平台控制器控制运动平台运动，运动平台运动触发图像采集装置采集待测物体的图像，并发送至控制模块的方法包括：

控制模块向平台控制器发送运动轨迹、运动速度和位置脉冲参数，平台控制器根据运动轨迹和运动速度控制运动平台沿指定的运动轨迹匀速运动，并在达到位置脉冲间隔后向同步模块发送位置脉冲，同步模块将位置脉冲发送至图像采集装置，图像采集装置收到位置脉冲后采集图像并将图像发送到控制模块。

对设计版图不进行公差处理的情况下，图像采集装置采集的图像与设计版图存在较大误差，将导致检测精度不高，无法检测出更小的缺陷，而且会产生较多的伪缺陷，如设计版图的理想线宽值为37.5μm，待测物体线宽的实际测量值为37.309174μm，公差值为2.309174μm。

在设计版图进行公差处理，即根据公差值缩放前，需要对设计版图进行多边形合并操作，如果不进行多边形合并操作，会产生两种情况：

1、分离的两个多边形公差处理后发生了相交；

2、相交的两个多边形公差处理后两个多边形分离了。

出现这两种情况，缺陷检测时都会产生伪缺陷，影响检测结果。

相交的多边形经公差处理后分离的情况如图2所示。

其中，多边形合并操作过程如下：

普通的相交多边形合并为一个多边形，相交指多边形之间有重叠的部分，如图3所示为普通相交多边形合并的一种情况，两个多边形接在一起，被合并成一个多边形；

带有岛和洞的相交的多边形需要调整多边形的顺序，最外层的多边形调整为顺时针方向，最外层多边形里面的一层多边形调整为逆时针方向，再往里一层调整为顺时针方向，如此交替处理，直到所有相交的多边形处理完毕。如图4所示，带有岛和洞的相交的多边形被正确缩放、填充。

多边形合并完成后，采用多边形矢量点整体应用公差值对多边形矢量图整体缩放，如图5所示，该图是公差值为正，即版图整体放大的情况，内层是原多边形矢量图，外层根据公差值放大后的多边形矢量图。

步骤s1中，检测参数还包括最高亮度值和最低亮度值；

步骤s22中，控制模块采用亚像素填充的方式填充缩放后的多边形矢量图和背景，在填充的过程中，

对多边形矢量图中间的涵盖整个像素面积的像素，按最高亮度值填充；

对多边形矢量图的边缘像素，计算该边缘像素所占整个像素面积的比值，并根据比值计算出该边缘像素的灰度值，填充时，采用该灰度值进行填充；

对于背景，采用最低亮度值填充。

如图1所示，为了保证图像采集装置能够采集到清晰图像，步骤s21中，控制模块通过平台控制器控制运动平台运动，运动平台运动触发图像采集装置采集待测物体的图像，并发送至控制模块的方法中还包含：

在运动平台运动的过程中，控制模块向主动聚焦模块实时发送焦面参数，主动聚焦模块根据焦面参数实时检测运动平台是否偏离图像采集装置的焦面，如发生偏离，主动聚焦模块向平台控制器发送调整高度命令，平台控制器根据调整高度命令，调整运动平台到焦面所在位置，保证图像采集装置能够采集到清晰图像。

实施例二

如图1所示，一种消除设计版图公差的缺陷检测装置，其特征在于：它包括控制模块、用于放置待测物体的运动平台、平台控制器、同步模块、及位于运动平台上方的图像采集装置，其中，

所述控制模块适于向平台控制器发送运动轨迹、运动速度和位置脉冲参数；

所述平台控制器适于根据运动轨迹和运动速度控制移动平台移动，并在达到位置脉冲间隔后向同步模块发送位置脉冲；

所述同步模块适于在接收到位置脉冲后将位置脉冲发送至图像采集装置；

所述图像采集装置适于在接收到位置脉冲后采集待测物体的图像，并发送至控制模块；

所述控制模块还适于对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图；及

根据待测物体与设计版图的公差值对多边形矢量图进行整体缩放，并填充多边形矢量图和背景，生成位图；及

对比图像和位图，检测出待测物体的缺陷。

在本实施例中，所述控制模块包括主控机。所述图像采集装置包括相机。具体地，所述相机具有5x、10x、20x、50x和100x的镜头，采用不同的镜头可以检测出不同分辨率的缺陷，相机收到同步模块发送的位置脉冲后，采集待测物体在镜头的视场中的图像。所述待测物体包括掩模和晶圆。

如图1所示，为了保证图像采集装置能够采集到清晰图像，消除设计版图公差的缺陷检测装置还包括与控制模块和平台控制器分别信号连接的主动聚焦模块，其中，

所述控制模块还适于向主动聚焦模块发送焦面参数；

所述主动聚焦模块适于根据焦面参数实时检测运动平台是否偏离图像采集装置焦面，如发生偏离，主动聚焦模块向平台控制器发送调整高度命令；

所述平台控制器还适于根据调整高度命令，调整运动平台到焦面所在位置，以保证图像采集装置能够采集到清晰图像。

本发明的工作原理如下：

先采集待测物体的图像，然后对设计版图的与图像相对应的区域的矢量图进行多边形合并，得到多边形矢量图，多边形合并完成后，采用多边形矢量点整体应用公差值参数对多边形矢量图整体缩放，对多边形矢量图缩放处理完成后，采用亚像素填充的方式对多边形矢量图和背景进行填充处理，得到位图，经过公差处理，填充出来的位图与采集的掩模或圆晶的图像更为接近，从而提高了二者的匹配度，因而能够检测出更小的缺陷，并且有效降低了伪缺陷的数量，提高检测精度。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。