校准系统及校准方法

摘要

本发明提供一种方法及一种校准系统。该方法包括：提供一种校准模型，该校准模型包括校准影像信息；通过利用该校准影像信息来找出一校准区域；及实施至少一校准来提供校准结果信息。

权利要求

1.一种校准方法，至少包含：

一校准系统接收一校准模型，该校准模型包括校准影像信息和边缘信息，校准信息规范用校准模型进行的校准；

通过(i)找出一包含目标校准区域加上一或多个得自于定位不精确度的区域的附近区域以及(ii)通过应用影像处理来找出该目标校准区域，该校准系统利用该校准影像信息来找出一样本的目标校准区域的位置；

通过在该边缘信息中界定的参考边缘附近作搜寻，该校准系统找出该目标校准区域内的结构特征的边缘的位置；

基于结构特征的经定位的边缘和包含于该校准模型中的校准信息，该校准系统实施与位于该校准区域内的一或多个结构特征有关的所述目标校准区域的至少一校准；以及该校准系统向用户提供校准结果信息。

2.如权利要求1所述的校准方法，其中所述至少一校准的实施包含校准在该目标校准区域内至少一结构元件的至少一特征。

3.如权利要求1所述的校准方法，其中所述至少一校准的实施包含校准在该目标校准区域内数个结构元件之间的关系。

4.如权利要求1所述的校准方法，更包含从一SEM影像产生校准影像信息。

5.如权利要求1所述的校准方法，更包含从CAD信息产生校准影像信息。

6.如权利要求1所述的校准方法，更包含重复该校准模型的产生直到一或多个准则被完成为止。

7.一种校准系统，至少包含：

处理器，其中该处理器生成或接收一校准模型，该校准模型包括校准影像信息和边缘信息，校准信息规范用校准模型进行的校准；通过(i)找出一包含目标校准区域加上一或多个得自于定位不精确度的区域的附近区域以及(ii)通过应用影像处理来找出该目标校准区域，利用该校准影像信息来找出一样本的目标校准区域的位置；通过在该边缘信息中界定的参考边缘附近作搜寻，该校准系统找出该目标校准区域内的结构特征的边缘的位置；

基于结构特征的经定位的边缘和包含于该校准模型中的校准信息，实施与位于该校准区域内的一或多个结构特征有关的所述目标校准区域的至少一校准；控制一扫描器以及处理从一侦测器接收的数个侦测讯号；

该扫描器，与该处理器通信，其中该扫描器用于以一带电粒子束扫描该目标校准区域；

以及

该侦测器，与该处理器通信，其中该侦测器经设置以接收由于介于该目标校准区域与该带电粒子束之间的相互作用所产生的带电粒子，并基于接收到的带电粒子提供数个侦测讯号给该处理器，其中该校准系统适于实施至少一校准以提供校准结果信息。

8.如权利要求7所述的校准系统，其中该处理器还实施在该目标校准区域内至少一结构元件的至少一特征的至少一校准。

9.如权利要求7所述的校准系统，其中该校准系统适于实施在该目标校准区域内数个结构元件之间的关系的至少一校准。

说明书

校准系统及校准方法

[0001] 相关申请

[0002] 本申请要求2003年10月8日提交的美国临时申请60/510,020的优先权。

技术领域

[0003] 本发明涉及决定校准结构元件(譬如但不局限于半导体晶片、标线板)的亚微米结构元件(譬如内连线、接点、沟渠等)的特征的度量系统及方法。

背景技术

[0004] 集成电路是包含数个层的极为复杂的元件(devices)。每一层都包括导电物质、绝缘物质，而其它层则包括半导体物质。这些不同的物质是经图案安排，这通常是根据该集成电路被期待的功能来决定的。这些图案亦反应出集成电路的制造工艺。

[0005] 集成电路是用复杂的多阶段式制造工艺来制造的。在此多阶段式处理期间，抵抗性物质被(i)沉积在一基材/层上，(ii)被一光刻处理所曝光；及(iii)被显影用以产生一图像，该图像界定出一些稍后将被蚀刻的区域。

[0006] 现已开发出各式各样的校准、检查及失效分析技术，以来在制造阶段期间以及在连续的制造阶段之间检查集成电路，这些技术可与处理过程相结合(被称为“线上(in line)”检查技术)或可不与处理过程结合(被称为“离线(off line)”检查技术)。各种光学以及带电粒子束检测工具与再检查工具在此领域中是习知的，譬如设在美国加州Santa Clara市的Applied Materials公司所制造的VeraSEMTM，ComplussTM及SEMVisionTM。

[0007] 制造失效会影响到集成电路的电子特性。某些失效是导因于所不想要的偏离所想要的图案尺寸的误差。“关键尺寸”通常是一图案化的线的宽度，介于两图案化的线之间的距离，一接点的宽度等。

[0008] 度量的一个目的是决定受检的结构元件是否包括偏离这些关键尺寸的误差。这检查通常是由带电粒子束成像来达成，它可提供决定该误差所需的高解析度。

[0009] 一典型的受测结构元件为一具有两个对立侧壁的线。该线的底部宽度的校准包含了校准该线的顶部的宽度以及校准它的侧壁。另一典型的受测结构元件为为一结点或将被填以导电物质的孔。该结构元件亦被称为介层孔(via)。介层孔通常是椭圆形或圆形的。

[0010] 一典型的校准处理具有数个阶段，这些阶段包括找出一特定的特征、扫描该特征用以提供一影像、处理该影像用以找出边缘以及根据边缘的相对位置校准关键尺寸。业界对于改进校准处理存在着逐渐增加的需求。

发明内容

[0011] 本发明提供一种方法，包括：提供一种校准模型，该校准模型包括校准影像信息；通过利用该校准影像信息来找出一校准区域；及实施至少一校准来提供校准结果信息。

[0012] 本发明提供一种校准系统，包括：(i)一扫描器用来用一带电粒子束扫描一校准区域；(ii)一侦测器，被设置来接收由于介于该校准区域与该带电粒子束之间的相互作用所产生的带电粒子并提供数个侦测讯号；及(iii)一处理器，用来处理这些侦测讯号并控制该扫描器；而该校准系统则适于接收一包括了校准影像信息的校准模型，适于通过利用该校准影像信息来找出一校准区域，还适于实施至少一校准以提供校准结果信息。根据本发明的另一实施例，该校准系统适于产生该校准模型。

附图说明

[0013] 为了要了解本发明及知道本发明是如何被实际地实施，一较佳实施例将参照附图以非限制性的方式来加以说明，其中：

[0014] 图1为依据本发明的一实施例的一关键尺寸扫描式电子显微镜的示意图；

[0015] 图2及图3为依据本发明的不同实施例的一处理及一方法的流程图；及[0016] 图4为一周边区域与一校准区域的一示例影像。

[0017] 主要元件符号说明

[0018] 100CD-SEM            103扫描偏转单元

[0019] 16镜片内侦测器       102处理器

[0020] 101电子束            103电子枪

[0021] 104阳极              105受检物件

[0022] 105a表面             113物镜

[0023] 101桌台              108-112偏转单元

[0024] 106孔径              21高压电供应单元

[0025] 200处理              300方法

[0026] 400附近区域          411-416介层孔

[0027] 421-429介层孔部分    430校准区域

具体实施方式

[0028] 一或多个特定结构元件(特别是但并局限于在一包括数个相同结构元件的区域内的结构元件)的特征校准通常包括一找出这些特定的结构元件的阶段。此阶段对于强化该校准的可重复性是很重要的。

[0029] 典型来说，这些特定的结构元件的特征在于偏离在一第一区域内的一特定目标一特定位移。该目标的座标为已知，但一方面因为该校准系统的机械及其它不精确性，另一方面因为结构元件不断地缩小的关系，该目标必需要用影像处理阶段来找出。典型而言，该目标被选择使得该目标及该特定结构元件可在无需引入一机械性的运动下即能被该校准系统察看到。机械性的不精确可通过使用相对精确的控制机构(譬如干涉仪)来降低。该控制机构可被用来取代一以目标为基础的定位方案或在该以目标为基础的定位方案的外再加上该控制机构。

[0030] 然而，甚至是找出一目标且然后偏转一电子束来扫描一位在偏离该目标一特定位移处的特定目标的此阶段亦因为结构元件在尺寸上的大幅减小而不能永远提供所需的精确度。

[0031] 依据本发明的一实施例，一校准模型被提供。此校准模型包括一校准区域影像信息，该校准区域影像信息可包括一校准区域的一或多个被预期的影像(被称为校准影像)或该校准影像的一或多个代表(被称为校准影像代表)。当这些一或多个特定结构元件的附近地区被找到之后(例如通过找到该目标并加入一预定的位移)，该地区即被扫描用以提供一被处理的附近地区的影像来找出该校准区域。该附近地区被界定以响应该校准区域及在找出该一或多个结构元件期间被加入的位移不精确度。

[0032] 通常该校准模型包括一单一参考校准影像或一单一参考校准影像代表。大部分下面的说明是参照此一方案。应被了解的是并非一定是如此。根据本发明的各式实施例，该校准模型可提供多个参考校准影像及/或多个参考校准影像代表且该方法可包括在找出该校准区域的阶段之前，在该处理期间或在该处理之后，在影像之间作选择。

[0033] 一选择可以是一参考校准影像(或此一影像的代表)与一被找出的校准区域的被扫描的影像之间相符的一个响应。这在聚焦曝光矩阵晶片被扫描时或OPC被显影时是很有用的。

[0034] 根据本发明的不同实施例，替代边缘(alternative edge)信息及/或替代校准信息可被包括在该校准模型内。

[0035] 替代校准信息可与替代参考校准影像(或此一影像的代表)相关连，但并不一定要如此。例如，替代校准可因为不同的因素而被实施，这些因素包括譬如像是但不局限于一参考校准影像与该(被找到的)校准区域之间相符(或相关联)的数量(或程度)。

[0036] 依据本发明的另一实施例，一参考校准影像与该被找到的校准区域之间相关联(或相符)的数量被提供给使用，被贮存，或以其它方式加以处理。

[0037] 这些替代物之间的选择可以是反应一参考校准影像(或此一影像的代表)的选择。

[0038] 根据本发明的另一实施例，该校准模型包括代表该一或多个结构元件的边缘的边缘信息。此边缘信息被用作为一参考，有助于使用SEM成像来找到在该校准区域内的边缘，因而大幅地简化在该校准区域内的边缘侦测。典型地，在该校准区域内的边缘校准是相当复杂且耗费资源。通过提供该边缘信息，该处理可被简化且可相当快速地被执行。

[0039] 根据本发明的另一实施例，该校准模型亦包括待完成的校准的校准信息代表。例如，校准可包括决定这些结构元件中一个结构元件的关键尺寸、决定该一或多个结构元件之间的关系、提供一有关于多数个结构元件的统计的标示等。

[0040] 下面的图式包括一校准系统，一方法及各式影像的不同例子，且这些图式只是作为说明的目的。下面的图式并不是要限制本发明的范围。

[0041] 参照图1，显示了依据本发明的一实施例的一校准系统，譬如SEM10。

[0042] 典型的CD-SEM包括：一用来产生一电子束的电子枪；用于以一电子束扫描一样本的检测及偏转单元以及聚焦镜片，该检测及偏转单元可处在某一偏斜的状态中同时降低各种像差及未对准。电子，譬如该样本与该电子束之间的相互作用而造成的漏掉的二次电子是附着到一侦测器上，该侦测器可提供被一处理单元所处理的侦测讯号。这些侦测讯号可被用来决定该样本的不同特征，以及形成该受检样本的影像。

[0043] 本发明可在各种架构的CD-SEM上实施，这些架构是在它们的零件数量以及零件的安排上彼此不同。例如，偏转单元的数量，以及每一单元的确实结构会不一样。该CD-SEM可包括镜片内(in-lens)及镜片外的侦测器或它们的组合。

[0044] 一校准系统，譬如所示的CD-SEM100，被示于图1中。该CD-SEM100包括：(i)一扫描器，譬如扫描偏转单元103，用来用一带电粒子束来扫描一包含数个结构元件的区域；(ii)一侦测器，譬如一镜片内侦测器16，被设置来接收由于介于该校准区域与该带电粒子束之间的相互作用所产生的带电粒子并提供数个侦测讯号；及(iii)一处理器，譬如处理器102，适于处理这些侦测讯号并利用该校准模型。传统上，处理器102亦能够产生该校准模型，或可从另一装置接受该模型。

[0045] 该CD-SEM100进一步包括：(a)一射出一电子束101的电子枪103，该电子束是被阳极104抽出来的，(b)一物镜113，该物镜将电子束聚焦到一受检物件105的表面105a上，(c)偏转单元108-112，及(d)一桌台101用来导入一机械性的运动于该物件105与该物镜113之间。

[0046] 该电子束通过使用该扫描偏转单元103而被扫掠过该样本。该电子束对该孔径106的对准或一所想要的光轴可分别由该偏转单元108至112来达成。带电板形式或线圈与静电偏转器结合的形式的静电模组可被用作为一偏转单元线圈。

[0047] 该镜片内侦测器16能够侦测从各角度由该物件105逃逸出来具有相对低的能量(3至50eV)的二次电子。从一样本散逸的或二次的粒子的校准可用连接至光电倍增管的闪烁计数器(scitillator)形式侦测器或类此者来实施。因为校准这些讯号的方式不会影响到本发明的概念，所以这不应被理解为本发明的限制。该CD-SEM可额外地或替代地包括至少一镜片外(out of lens)侦测器。

[0048] 侦测讯号被处理器102处理，该处理器亦可适于控制CD-SEM100的部件并协调它们的操作。传统上，处理器102具有影像处理能力且能够以不同的方式来处理侦测讯号。一典型的处理方式包括产生一可反应该侦测讯号的振幅对扫描方向的波形。该波形被进一步处理，以产生一影像、决定至少一边缘的位置以及受检的结构元件的其它剖面特征。

[0049] 该系统的不同部件被连接至由不同的控制单元所控制的相应的供应单元(譬如高压电供应单元21)，为了简化说明起见它们大多数未被示于图中。这些控制单元可决定被供应到一特定部件的电流以及电压。

[0050] CD-SEM100包括双偏转系统，该双偏转系统包括偏转单元111及112。因此，被导入到该第一偏转单元111内的该电子束偏斜可为了该第二偏转单元112而被校正。因为这个双偏转系统的关系，该电子束可在无需导入该电子束相对于该光轴的一电子束偏斜下被移位于一方向上。

[0051] 现代的CD-SEM能够校准具有亚微米尺度截面的结构元件，这些CD-SEM的精确度为数纳米。这些截面的尺寸被预期在未来将会随着制造及检测处理持续改进而减小。

[0052] 该截面的各种特征亦为吾人所关切。这些特征可包括，例如：截面的形状，该截面的一或多个剖面的形状，这些截面剖面的宽度及/或高度及/或角度方位，以及这些截面剖面之间的关系。该特征可反应典型的数值，以及最大及/或最小数值。典型是以线的底部宽度为关注检测的特征，但这并不一定是如此且其它的特征亦可检测的。

[0053] 图2显示一依据本发明的不同实施例的产生一校准模型的处理200。

[0054] 处理200开始于接收校准区域影像信息的阶段210，该信息可包括该校准区域的一影像或该校准区域影像的一个代表。此影像可以是一SEM影像，一SEM影像的代表，一由处理一晶片或甚至是一标线板(光罩)的EDA信息(譬如一CAD档，CAD记录或类此者)所产生的影像，或类此者。该CAD档(亦被称为CAD产生的影像)可以是一包含CAD资料单纯的点阵图(bitmap)或一晶片的由该CAD档产生的影像的模拟。依据本发明的一实施例，阶段210可包括产生此一影像以作为接收到的信息，如CAD信息等的响应。该影像通常被贮存成一电脑可读取的格式，以容许该影像的取得及该影像于测得的影像之间的比较。

[0055] 传统上，该校准模型包括该校准区域影像或该校准区域影像的一个代表。

[0056] 阶段210之后接着的是实施出现在该校准影像内的结构元件的一或多个校准，及/或实施一或多个与介于数个结构元件之间的空间关系等有关的校准。这些校准是由被提供给该处理的预先界定的校准信息来规范。依据另一实施例，该校准信息及将被实施的相应该校准可在处理200期间动态地被更新。

[0057] 传统上，该校准模型包括这些校准的结果(被称为校准结果)。额外地或替代地，该校准模型可包括该校准信息。

[0058] 传统上，阶段220之后接着的是产生代表该一或多个结构元件的边缘的边缘信息的阶段230。此信息可包括形成一边缘的像素座标，一结构元件的一边缘的一数学代表或该结构元件的一边缘的一数学代表等。

[0059] 传统上，该校准模型包括该边缘信息。

[0060] 根据本发明的一实施例，该处理可以动态地改变该校准模型，以响应一或多个准则(criteria)。因此，阶段230之后接着的是判断该校准模型是否完成了这些一或多个准则的循问阶段240。传统上，如果在校准信息中界定的所有被要求的校准都被成功地完成的话，则该校准模型是有效的。如果该校准模型是有效的话，则阶段240之后接着的是贮存该校准模型或只将该校准模型界定为一校准模型的阶段250。

[0061] 如果该校准模型是无效(它没有完成一或多项准则)的话，则该循问阶段240之后接着的是改变该校准区域或改变校准信息因而改变被要求的校准的阶段245。阶段245之后接着的是阶段220。

[0062] 图3为依据本发明的一实施例的一方法300的流程图。方法300使用一校准模型。

[0063] 应注意的是，应用方法300的同一系统亦可产生该校准模型，例如通过利用处理200，但并不一定是如此。应进一步注意的是，该校准模型可被更新，以响应在方法300期间获得的结果。

[0064] 方法300开始于接收一校准模型的阶段310。

[0065] 阶段310之后接着的是找出一包括该校准区域加上一或多个得自于定位不精确度的附近区域的阶段320。阶段320可由多种前技方法来实施，包括界定一目标，将一扫描电子束指向该目标的附近区域且侦测该目标，将该扫描电子束移动一预定的位移用以到达该附近区域。

[0066] 阶段320之后接着的是根据该校准模型的校准影像信息找出该校准区域的阶段330。

[0067] 阶段330之后接着的是实施与位在该校准区域内的一或多个结构特征有关的一或多个校准，以提供校准结果信息的阶段340。传统上，这些校准是由该校准模型内的校准信息所界定的。

[0068] 该校准结果信息可显示出一结构元件的形状，该结构元件的一特定的特征，相邻的或远离的结构元件之间的关系等。例如，如果一接点孔被校准的话，则它的形状应为一椭圆形且一校准结果可反应出与该椭圆偏离多少，该椭圆的面积，一或两个接点孔轴的长度，该椭圆的方位等。

[0069] 根据本发明的一实施例，阶段340包括使用边缘信息来找出在该校准区域内的结构特征的边缘。例如，边缘可在该边缘信息中界定的参考边缘附近作搜寻。该边缘可通过在该参考边缘的附近找到一最大的梯度值而被侦测到，但并不一定要是如此。

[0070] 根据本发明的另一实施例，阶段340可包括响应在该校准模型内的参考校准结果的处理校准。

[0071] 使用校准模型可监看偏离一设计的偏差，因为它可包含该设计的布局，该布局可与该晶片上的实际布局相比对。

[0072] 该校准信息可包括可被实施在该校准影像的不同区段上的不同校准的一个定义，这在以前是需要数次扫描。因此，可改进生产率且可降低扫描对于校准的影响(譬如碳化，光阻收缩等)。

[0073] 使用校准模型可减轻从CAD转换至CD SEM的设计者校准要求。

[0074] 图4显示一依据本发明的一实施例的示范性的附近区域400，该附近区域包括数个介层孔(via)411-416及数个介层孔部分421-429。

[0075] 该附近区域400包括一校准区域430，该校准区域包括该数个介层孔411-416。应注意的是，每一区域都可包括一单一的结构元件，结构元件的组合及结构元件的部分，一或多个结构元件的部分等。

[0076] 附近区域400与校准区域430之间的差异反应出定位的不精确度。

[0077] 该校准信息可包括校准介层孔411-416中的一或多个介层孔的特征，介于这些介层孔之间的距离，介于介层孔之间的一相对方位等。该边缘信息可包括介层孔411-416的位置的信息代表及一或多个介层孔423-429的被一部分包括在校准区域430内的部分。

[0078] 本发明可通过使用传统工具，方法及构件来实施。因此，这些工具、构件及方法的细节并未于本文中详述。在上面的说明中已提出许多特定的细节，譬如典型的接线的截面形状、偏转单元的数量等等，以提供对本发明有更透澈的了解。然而，应被理解的是，本发明可在无需藉助于所提出的特定细节下被实施。

[0079] 只有本发明的示范性实施例以及这些实施例的一些变化例被显示及描述于此揭示中。应被了解的是，本发明能够在许多其它的组合及环境使用且可在本发明的概念的范围内变化或修改。