[发明专利]使用设计和缺陷数据的扫描仪性能比较和匹配

说明书

艾伦·帕克

埃利斯·常

青木 正身

克里斯·C-C·杨

马丁·普利哈尔

迈克尔·约翰·范里特

相关申请

本申请要求2009年7月17日提交的题为“使用设计和缺陷数据的扫描仪性能比较和匹配”(Scanner Performance Comparison And Matching Using Design And Defect Data)的美国临时专利申请61/226,654的优先权。

发明背景

发明领域

本发明涉及使用设计和缺陷数据的扫描仪性能比较和匹配方法以及系统。更具体地，本发明涉及在生产环境中使用设计布局和缺陷检查数据来匹配多个扫描仪以确保工艺窗口跨多个扫描仪均衡，由此在半导体器件中的临界结构的可印刷性中提供跨多个扫描仪和平台的一致性的方法。

相关技术

在生产环境中，多个扫描仪之间的匹配性能对在类似工艺窗口中操作以确保结构在半导体晶片上重复的、准确的可印刷性是重要的。按照常规，此类晶片的临界尺寸(CD)计量用于标识跨多个工具的工艺窗口。CD计量可用于测量晶片上结构的线和/或空间中的变化；然而，并非与半导体晶片上的各个图案相关联的所有问题都可以此方式解决。

例如，标准CD计量使用有限的、固定的采样位点。结果，采样位点可能对跨分划板或晶片的工艺交互中的细微变化不敏感。此外，采样位点无法表示给定器件中的最临界结构。由此，当CD在固定采样不覆盖的区域中改变时，将错过重要的偏移。分析重要的偏移对45nm是关键的，并且超出工艺开发。由于有限的、固定的位点采样，缺陷检查的扫描覆盖可能对提供附加的、互补的途径是必要的，由此允许准确地评估扫描仪工艺窗口的一致性。

一般而言，半导体制造工具(例如，曝光工具或步进器)对许多晶片执行一组处理步骤。为了执行这些步骤，制造工具经由装置/机器接口与制造框架或处理模块的网络通信。通常，装置/机器接口可构成高级工艺控制(APC)系统的一部分。APC系统基于制造模型发起控制脚本，该制造模型可以是自动地取回执行制造工艺所需的数据的软件程序。

通常，晶片通过用于多个工艺的多个制造工具分级，以生成与经处理的半导体器件的质量相关的数据。不幸的是，在处理这些晶片期间出现的误差(即工艺变化)可导致经处理半导体器件上的特征的CD中的显著不一致性。CD变化可导致相关联器件在使用时失效或甚至故障。由此，在获得准确的制造数据时微调制造工具的性能是重要的，这进而可用于调整对后续制造工艺的设置以减少CD变化。

发明内容

在生产环境中成功匹配扫描仪可确保半导体晶片上结构的重复的、准确的可印刷性。提供了一种用于使用设计布局和缺陷数据来比较扫描仪的改进方法。在该方法中，可使用金工具(例如，预限定的扫描仪)来处理金晶片。该处理包括聚焦和曝光调制。可使用设计数据来标识金晶片上的缺陷。可将具有类似图案的缺陷面元划分(bin)在一起。可通过审阅经面元划分的缺陷来标识临界结构。在一个实施例中，标识临界结构可包括用户审阅缺陷的SEM(扫描电子显微)图像。可生成所标识临界结构的晶片级空间签名。晶片级空间签名可包括数字、径向、象限、和/或专用签名。数字签名可以是示出与来自设计的图案的标称或预期形状的图案偏差的度量。晶片级空间签名和具体结构图案可存储在图案库中。

该方法还可包括使用第二工具来处理第二晶片。再一次，可使用设计数据来标识第二晶片上的缺陷。可使用所标识临界结构来生成第二晶片的晶片级空间签名。此时，可比较金晶片和第二晶片的晶片级空间签名以确定第二工具是否与金工具相匹配。在一个实施例中，签名必须在特定百分比内匹配，否则第二工具被表征为“不匹配”。在一个实施例中，第二工具实际上在稍后时间点是金工具，由此允许金工具或任何工具对其本身的监控。

还提供了一种用于比较扫描仪的系统。该系统可包括使用金工具来处理金晶片的金工具处理器。注意，金工具处理器控制金晶片上的调制曝光和聚焦。面元(binning)生成器可接收金晶片的缺陷数据，并且基于图案将缺陷归组为面元。第一空间签名生成器可生成金晶片上的临界结构的晶片级空间签名。使用图案来标识这些临界结构。该系统中的辅助工具处理器可使用辅助工具来处理第二晶片。辅助工具处理器与金工具处理器相类似地控制调制曝光和聚焦。第二空间签名生成器可接收第二晶片的缺陷数据，并且使用临界结构来生成第二晶片的晶片级空间签名。比较器可有利地比较金晶片和第二晶片的晶片级空间签名。