光罩图案分析装置及光罩图案分析方法

摘要

本发明公开了一种光罩图案分析装置及光罩图案分析方法，该方法包含以下步骤：群组一电路布局中多个多角形而形成多个多角形群；根据该电路布局的一虚像，找出任一多角形群的潜在缺陷区域；决定该任一多角形群潜在缺陷区域的代表点；决定该任一多角形群中多个多角形的代表点；以及比较该任一多角形群中多个多角形的代表点与该任一多角形群潜在缺陷区域的代表点之间的相对分布关系以及另一多角形群中多个多角形的代表点与该另一多角形群潜在缺陷区域的代表点之间的相对分布关系。以上步骤皆由一电脑系统中的一处理器执行。

说明书

技术领域

本发明关于一种图案分析系统，特别关于一种光罩图案分析系统与光罩 图案分析方法，用以增进半导体蚀刻工艺的效能。

背景技术

当光学蚀刻技术进步到90纳米节点以下，最小图案特征的微缩速度将 比先进光学蚀刻技术硬件解决方案的进步速度来的快。光学邻近效应修正 (Optical Proximity Correction,OPC)是一个加强解析度且被广泛用来控制关键 尺寸(critical dimension)的技术方法。使用OPC方法时，光罩图案的形状经刻 意变形，以补偿不同间距光罩图案经由绕射所漏失的信息。由OPC方法所 得的信息将载入模拟软件，以检查OPC方法正确地产生修正效果。前述检 查过程统一称为光学及程序规则检查（Optical and Process Rule Check, ORC），ORC为预测图案形状缺陷以及检查后OPC虚像与所欲图案形状的 一重要工具。若无ORC的辅助，仅有OPC单独作业会导致影响制造良率的 严重缺陷。

然而，若个别检查虚像的形状，对整片晶片进行ORC是极为费时的作 法。ORC可以在进行OPC之前执行，以确定是否有进行OPC的需要；ORC 也可以在OPC执行到一半时进行，以确定OPC的执行结果是符合要求；ORC 也可以在OPC执行完成后再进行。一旦检查程序完成，检查数据将输出并 用于集成电路制造程序中。一般而言，被检查出具有桥接或断点的区域会被 另外加以重点标示，并且在后续的工艺中传回OPC，作为光罩图案的修正参 考。

为了解决ORC过程耗时的问题，本发明提供一种系统性的检查方法。 高效率的ORC步骤对于光罩制作程序的效率相当重要。尤其是未来随着科 技发展的微缩尺寸节点以及元件密度的提高，光罩制作程序将面对更严苛的 挑战。

发明内容

本发明的一实施例提供一图案分析装置包含一处理器，该处理器用以群 组一电路布局中多个多角形而形成多个多角形群；根据该电路布局的一虚 像，找出该任一多角形群的潜在缺陷区域；决定各该多角形群的该潜在缺陷 区域的代表点；决定各该多角形群中该多个多角形的代表点；以及比较所述 多个多角形群的一者中该多个多角形的代表点与该者的该潜在缺陷区域的 代表点之间的相对分布关系与所述多个多角形群的另一者中该多个多角形 的代表点与该另一者的该潜在缺陷区域的代表点之间的相对分布关系。

本发明的一实施例提供一种分析光罩图案的方法，该方法包含以下步骤: 群组一电路布局中多个多角形而形成多个多角形群；根据该电路布局的一虚 像，找出任一多角形群的潜在缺陷区域；决定各该多角形群的该潜在缺陷区 域的代表点；决定各该多角形群中该多个多角形的代表点；以及比较所述多 个多角形群的一者中该多个多角形的代表点与该者的该潜在缺陷区域的代 表点之间的相对分布关系与所述多个多角形群的另一者中该多个多角形的 代表点与该另一者的该潜在缺陷区域的代表点之间的相对分布关系。前述方 法中的该等步骤皆由一电脑系统中的一处理器执行。

上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，俾使下文的本发明详 细描述得以获得较佳了解。构成本发明的申请专利范围标的其它技术特征及 优点将描述于下文。本发明所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当 容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工 艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中具有通常知识者亦应 了解，这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本发明的精神和 范围。

附图说明

图1显示包含一处理器以及一存储器的一电脑系统，其中该处理器用以 执行光罩图案分析的步骤；

图2为根据本发明一实施例的部分电路布局俯视图，其中五个虚线方格 定义出五个多角形群；

图3为图2的第一多角形群的放大图，根据本发明一实施例，其中该多 角形群中每一个多角形皆标记有一代表点；

图4以及图5为根据本发明一实施例的方法，由多个代表点决定出卡氏 座标系上的一组向量；

图6为根据本发明一实施例的方法，对一矩阵进行90度的旋转操作；

图7为根据本发明一实施例的方法，将一矩阵进行对Y轴的镜射操作；

图8为根据本发明一实施例的方法，将一矩阵进行对X轴的镜射操作；

图9为根据本发明一实施例的一多角形群，以及经由转换后与该多角形 群具有相同矩阵的其它多角形群所形成的一群组；

图10为根据本发明一实施例的一群组，该群组包含一多角形群，以及 其它多个未能被归类的多角形群；

图11为根据本发明一实施例，由光罩图案分析系统所进行的步骤；以 及

图12为根据本发明一实施例，图11中该比较步骤的细节步骤。

其中，附图标记说明如下：

1：多角形群

1a、1b、1c、1d、1e：多角形

2、3、4、5：多角形群

100：电脑系统

101：处理器

102：存储器

20：电路布局

21：缺陷区域

31、41：代表点

S111、S112、S113、S114、S115、S1151、S1152、S1153、S1154、S1155、 S1156：步骤

具体实施方式

为了解决ORC过程耗时的问题，本发明的某些实施例提供一种系统性 的ORC检查方法，以缩短虚像(aerial image)的检视时间。某些实施例着重在 虚像图案的辨认及分类。本发明实施例所揭露的步骤可由一电脑系统100中 的一处理器101执行，如图1所示，该电脑系统100具有一存储器102，可 用以储存程序及数据。

图2显示一OPC完成之后，部分电路布局20的虚像的俯视图，其中五 个多角形群1至5分别由五个虚线方框界定，每一个虚线方框的左上角都有 数字标记。本实施例中，任一方框都包含一多角形群(1、2、3、4、或5)， 一多角形群具有多个多角形。例如，多角形群1包含五个多角形(1a、1b、1c、 1d、以及1e)。本发明中“多角形”的定义并不限于具有多个直边的几何形 状。许多使用于黄光蚀刻的图案，包含具有曲率的线段、导角、或圆形等都 涵盖在本发明用语“多角形”的范围之内。

决定单一多角形群的边界的规则包含该边界至少有一个潜在缺陷区域 21。本发明的一实施例，如图2所示，显示任一多角形群皆含有一深色多角 形，该深色多角形即代表由该处理器101辨认出的一潜在缺陷区域21。

如图2所示，多角形群1包含五个多角形(1a、1b、1c、1d、以及1e)， 在潜在缺陷区域21被处理器辨识之后，该五个多角形(1a、1b、1c、1d、以 及1e)相对于该潜在缺陷区域21形成一分布图案。

任一多角形群可有一预定的面积。某些实施例中，该预定的面积可为在 1μm2与16μm2之间的范围。任一多角形群可有一预定的尺寸。在某些实施 例中，该预定尺寸的长边，也就是该虚线方框的长边，可为在0.5μm与2μm 之间的范围。然而，本发明的范围不限于图2所示的实施例，其他几何形状 的多角形群，例如圆形、方形、三角形、多角形、或其组合都涵盖于本发明 的范围中。

由处理器辨认出的一潜在缺陷区域可为，但不限定于，相应于一缺陷的 一重点区域，例如一桥接缺陷、或由光罩图案或光罩图案排列分布所造成的 其他缺陷、或与上述相关的缺陷。该重点区域不需要有一预定面积。根据不 同的模拟工具，某些潜在缺陷区域会完全涵盖该缺陷范围，某些则不会完全 涵盖该缺陷范围。例如一桥接缺陷，潜在缺陷区域会现在两的相邻的多角形 之间。如图2所示的第一多角形群，潜在缺陷区域的位置即在一较长的长方 形与一较短的长方形之间。

图3显示图2中第一多角形群的一放大图。代表点31用来代表每一个 多角形的位置。某些实施例中，一代表点31位于每一个多角形(1a、1b、1c、 1d、以及1e)的几何中心。然而，多角形(1a、1b、1c、1d、或1e)的代表点 31不一定要位于其几何中心，其它位置如质心等也可用来代表多角形(1a、 1b、1c、1d、或1e)的位置。在一电路布局中选择多角形代表点的规则可以 一致。针对某些具有较延伸分支的多角形，其几何中心不一定必然落于该多 角形的范围内，而有可能落于该多角形的范围外。只要代表点的选择规则一 致，前述情况仍适用本发明提出的方法。同样的方法也可用于决定潜在缺陷 区域21的代表点41。在本发明一实施例中，只有潜在缺陷区域21的代表点 41被称为“原点”，因为代表点41将在后续的步骤中被当作一“原点”。

图4及图5显示由多个几何中心代表点决定出卡氏座标系上的一组向量 的步骤。返回参照图3及图4，处理器在第一多角形群1中产生五个向量(A、 B、C、D、以及E)。该五个向量共用一原点，并指向多角形(1a、1b、1c、 1d、以及1e)的代表点。如图5所示，处理器在一卡氏座标上自动产生五个 向量A(1,0)、B(6,-3)、C(6,3)、D(-1,0)、以及E(-5,2)，尔后将该五个向量转 化成一个二乘五的矩阵M0。然而，本发明的范围不限于一卡氏座标系，其 它诸如极性座标系或圆形座标都包含在本发明的范围中。矩阵的维度并不以 前述范例为限，根据不同的分布图案与潜在缺陷中心的相对位置，可适用不 同的矩阵维度。

前述矩阵M0接着进行下列几何操作，例如，旋转操作、对Y轴的镜射 操作、以及对X轴的镜射操作。其它几何操作诸如等比例缩放(scale)、剪切 (shear)、挤压(squeeze)，或其组合，都适用于本发明的方法中。如图6所示， 一旋转矩阵R运用于矩阵M0上并将其中的五个向量逆时针旋转90度。经 旋转操作后的矩阵命名为转换后矩阵Mtr，并显示于图6的右图。转换后矩 阵Mtr由转换后向量A′、B′、C′、D′、以及E′组成。如图7所示，一镜射矩 阵Ly运用于矩阵M0上，使矩阵M0中的五个向量相对于Y轴做镜射。经 镜射操作后的矩阵命名为转换后矩阵Mty，并显示于图7的右图。转换后矩 阵Mty由转换后向量A″、B″、C″、D″、以及E″组成。如图8所示，一镜射 矩阵Lx运用于矩阵M0上，使矩阵M0中的五个向量相对于X轴做镜射。 经镜射操作后的矩阵命名为转换后矩阵Mtx，并显示于图8的右图。转换后 矩阵Mtx由转换后向量A″′、B″′、C″′、D″′、以及E″′组成。

本发明的其它实施例也可以有另外的几何操作，对矩阵M0进行转换。 包含两种或以上操作的连续转换也适用于本发明的方法中。例如，矩阵M0 可先进行一45度的旋转操作，再进行对Y轴的镜射操作。本发明中所有经 过至少一种操作的矩阵皆命名为“转换后矩阵”。

该处理器将一原始多角形群的矩阵、以及该原始多角形群转换后矩阵与 其它多角形群的矩阵进行比较。当比较结果为相同，换言之，当该等转换后 矩阵与其它多角形群的矩阵相同，该处理器将搜集与原始多角形群矩阵、或 原始多角形群转换后矩阵相同的其它多角形群矩阵于一第一群组中。该原始 多角形群矩阵(用以衍生出其它转换后矩阵者)为该第一群组中的当然元素。 图9显示第一群组中的多角形群，该群组包含转换后矩阵Mty(第二多角形群 2)、转换后矩阵Mtr(第四多角形群4)、以及原始矩阵M0(第一多角形群1)。 因为所有在第一群组中的多角形群都具有容易产生桥接缺陷的图案配置，该 等多角形群将由整个电路布局中被搜集于第一群组中，后续对桥接缺陷的检 查就不用针对第一群组中的该等多角形群进行。接下来的比较步骤将针对另 一个选取的多角形群原始矩阵或转换后矩阵，与其它未被群组的多角形群矩 阵进行比对，辨认出该未被群组的多角形群矩阵与该另一个选取的多角形群 的原始矩阵或转换后矩阵相同者。此比较步骤持续进行，一直到比对完所有 未被群组的多角形群矩阵。

接下来，前述的比较方法及步骤可应用在辨认出能够由初期检查发现的 另一种潜在缺陷区域种类，并将辨认出相同者归类为一第二群组。上述步骤 持续进行，一直到无法被归类进任一群组的多角形群总数达到一合理的数 量。本发明的一实施例中，该处理器进一步搜集各群组中的一多角形群以及 其它未被归类的多角形群，并对该等多角形群进行进一步检查。如图10所 示，该第一群组中的第一多角形群1与不在第一群组中的第三多角形群3、 第五多角形群5搜集在一起，其中该第三多角形群3与第五多角形群5是无 法被归类于任一群组的多角形群。图10所显示的多个多角形群将进行进一 步的检查，以确定各该多角形群中潜在缺陷区域的缺陷种类。

图9及图10仅显示矩阵的镜射与旋转操作。其它对于矩阵的几何操作， 例如等比例缩放(scale)、剪切(sheer)、挤压(squeeze)等也可独立或组合运用于 矩阵上，以形成转换后矩阵。

图11显示由一图案分析系统执行的步骤。在经由ORC步骤得到虚像的 模拟结果之后，处理器会执行以下步骤以完成较省时的图案缺陷检查。在步 骤S111中，电路布局中多个多角形经由一群组过程而形成多个多角形群； 在步骤S112中，根据该电路布局的一虚像，找出任一多角形群的潜在缺陷 区域。

在步骤S113中，处理器决定各该多角形群的潜在缺陷区域的一几何中 心或一质心作为该潜在缺陷区域的代表点。在步骤S114中，处理器决定一 多角形群中各多角形的一几何中心或一质心作为该各多角形的代表点。然 而，只要代表点的选择规则对于电路布局中所有多角形都一致，本发明的代 表点并不限于几何中心或质心。步骤S113以及步骤S114可以接续进行同时 进行，本实施例中并无特定步骤顺序。步骤S115中，比较所述多个多角形 群的一者中该多个多角形的代表点与该者的该潜在缺陷区域的代表点之间 的相对分布关系与所述多个多角形群的另一者中该多个多角形的代表点与 该另一者的该潜在缺陷区域的代表点之间的相对分布关系。具体而言，步骤 S115的细节将于图12的步骤中呈现。

在步骤S1151中，在各该多角形群中决定出由该潜在缺陷区域的代表点 至所述多个多角形的一者的代表点的一向量。因为一个多角形群中涵盖多个 多角形，因此步骤S1151中将产生多个向量。各该多角形群中的多个向量将 在步骤S1152中形成一矩阵，并于步骤S1153中经由几何操作形成一转换后 矩阵。转换后矩阵的数量可以与几何操作的次数相关。在本发明的一实施例 中，一旋转操作、一镜射操作、以及一镜射旋转操作分别运用于原始矩阵， 因此产生三种不同的转换后矩阵。然而，其它对于矩阵的几何操作，例如等 比例缩放(scale)、剪切(shear)、挤压(squeeze)、以及其随意组合等也可用于转 换原始矩阵。

在步骤S1154中，通过该处理器由一选取的多角形群所衍生出的转换后 矩阵与另一多角形群的矩阵进行比对。“比对”一词在本发明中为发现一矩 阵是否与另一矩阵相同的过程。在步骤S1155中，通过该处理器，将该选取 的多角形群矩阵与转换后矩阵(由该选取的多角形群矩阵衍生而来)比对成功 的其他多角形群矩阵形成群组。所有存在于同一群组中的矩阵都具有相同的 图案配置，亦即，该等矩阵对应的多角形群有极高的可能具有相同的缺陷种 类。搜集成一群组的多角形群现与其它未被归类成一群组的多角形群分离。

前述步骤可以重复地对具有相似代表点配置的多角形群进行，一直到剩 余未被归类于任一群组中的多角形群皆不具有相似代表点分布。

本发明一实施例中，若未被归类于任一群组中的多角形群数量超过一合 理的数值，例如50，则回复到步骤S111，重新对另一种缺陷种类的潜在缺 陷区域进行检查。若未被归类于各该群组中的多角形群数量等于或低于前述 合理数值，如步骤S1156所示，该处理器将搜集已被归类的任一群组中的一 多角形群，以及其它未被归类于任一群组中的多角形群，并对搜集的该等多 角形群进行进一步检查。为了有效率地得到潜在缺陷区域的信息，可以重复 前述步骤。实施图11及图12所列的步骤，潜在缺陷区域的信息可以由处理 器在相当短的时间内获得。

本领域具有通常知识者能够了解前述的步骤可经由电脑程序达成。本发 明的某些实施例也包含程序储存装置，例如数位化数据储存媒介。该等储存 媒介能够被机器或电脑读取或被写入可由机器或电脑执行的指令，该等指令 可执行全部或部分本发明描述的步骤。程序储存装置可为数位化存储器、磁 性储存媒介诸如磁性关盘或磁带、或可由光学原理读取的数位数据储存媒 体。本发明的实施例也包含经由程序写入而能够执行前述步骤的电脑本身。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中 具有通常知识者应了解，在不背离后附申请专利范围所界定的本发明精神和 范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许 多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述二种方式 的组合。

此外，本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、机台、 制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中具有通常知 识者应了解，基于本发明教示及揭示工艺、机台、制造、物质的成份、装置、 方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者系以实 质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本 发明。因此，以下的申请专利范围用以涵盖用以此类工艺、机台、制造、物 质的成份、装置、方法或步骤。