[发明专利]用于光掩膜自动故障检测的改进的系统和方法

说明书

本发明涉及半导体制造装置，尤其是涉及一种用于光掩膜自动故障检测的改进的系统和方法。

半导体制造过程通常包括光刻工艺，用于在一个半导体器件的表面上形成图形区域。所述的半导体制造过程一般包括将一种光阻材料覆盖在所述的半导体器件的表面上，通过将光阻材料放在光线下曝光，在光阻材料上形成图形，即交联光阻材料，所述的光线特别是指紫红外光，这种交联阻止与一个显像剂发生反应，因为光阻材料如果被显像的区域不再能够通过在紫红外光下曝光发生交联。其他类型的光阻材料当在紫红外光下曝光时，被阻止交叉耦合。

采用一个光掩膜在光阻材料上形成图形，光掩膜的作用就像一个屏蔽，在光刻期间，阻止光穿过光掩膜的预定区域，光掩膜一般具有一个黑色的或高度吸收的材料层，例如铬或铬合金，它根据要被凸出在光阻材料上的图形设计形成图案。所述的吸收层形成在一个衬底上，衬底可以包括玻璃或是石英材料。

由于半导体器件的尺寸越来越小，光掩膜的制造将变得越来越困难，并且要求光掩膜的检测可靠性应得到保障。这些光掩膜的故障检测能力与某一确定的最小特征尺寸有关，所述的最小特征尺寸一般指用于制造光掩膜的所述特征的基本规格(GROUNDRULE)，即对于1倍掩模放大率，最小特征尺寸是150NM，对于4倍掩模放大率，最小特征尺寸是600NM。

由于光掩膜包括尺寸小于一微米的多个特征，一般采用自动检测装置微处理器光掩膜的检测。参看图1，一个测量设备10包括一个载物台14，它用于将要被测量的光掩膜16定位，一个能源18向光掩膜发射预定强度的光，一个光敏设备或传感器20校正反射的和/或传输的光强度，并且将数据存入一个存储器22。根据所传输和反射的光强度，一个处理器24进行计算后，确定校正特征尺寸。处理器24包括一个数据组，用于比较要被检测的光掩膜的光强度分布。两个检测系统用于检测光掩膜，其中一个是印模—印模近似法，这种印模—印模近似法将光掩膜的特征与相同光掩膜的类似的特征进行比较，从而确定是否存在缺陷。通常，采用紫红外光照射到要被检测的光掩膜和主光掩膜上，测量所述发射激光和/或反射光的强度，比较两个光掩膜的图形。第二个近似法是印模—数据库测量系统，在处理器24中包括一个参考数据库计算机(RDC)，它提供用于比较要被检测的光掩膜的数字图像，这是最精确的制造工艺，证明了原始电路已经被正确复制到光掩膜上，激光光束传播穿过光掩膜，或由要被检测的光掩膜反射，将在特定位置处的光强度与所述的数字图像相比较。

这两种方法都能够检测复杂的标度线图形，包括那些窄尺寸的、紧凑的光学近似校正(OPC)和相移掩模(PSM)。OPC有助于补偿损失的光，确保在半导体的晶片上能够形成精确的图形，例如，如果没有OPC，从端部上看，矩形可以看起来象一个椭圆形，这是因为边缘存在圆角效应，OPC通过朝角落增加小衬线(线条)来校正圆角效应问题，从而确保各角落不是圆的或移动一个特征边缘，于是晶片特征的尺寸更加精确。所述的相移掩模改变穿过光掩膜的光束的相位，并且允许改善晶片表面不均匀性的聚焦深度和分辨率。

在普通的自动系统中，一定量的亚基本规格特征可能导致检测光掩膜的失败。要在一个硅晶片上成功地形成亚微米特征，则在所述的光掩膜上的亚基本规格特征似乎变得越来越多。

在一个实例中，一个有效面积掩模(光掩膜)用来形成沟道型动态随机存取存储器(DRAM)设计的有效面积(AA)。由于圆角效应，为了等效该特征长度的缩短，让在光掩膜上要设计的特征进行不对称偏置。这种偏置包括收缩或尺寸增加，这可以通过数据库操纵实现(数据库偏置)，或通过过程控制实现(过程偏置)。随着基本规格的减小，这种偏置将越来越大。如图2所示，表示一个偏置的实例。一个40线的设计图形具有一个175NM的基本规格，其长度为1050NM，与另一个42线的设计图形的间距是350NM，后者的长度也是1050NM。对于40 ′线和42′线而言，一个光掩膜数据被偏置200NM，可以获得40线和42线的设计长度。可是，1250NM的长度形成一个150NM的空隙44，即形成一个亚基本规格特征。

根据一个未使用的单元的设计，所述的偏置经常在用于影像工艺的有关的光掩膜上产生亚基本规格特征尺寸，例如对于150NM的基本规格，沿着一个轴的在相邻AA特征之间的空隙大约是300NM，这个数据保存作为设计尺寸。每种形状大于75NM的偏置长度在所述的掩模上产生一个亚基本规格特征(见图2)。如果在掩模上写入光学近似校正的数据组而产生衬线时，以及在玻璃上的铬(COG)或相移掩模中存在辅助特征时，也可能发生类似情况。