CN101925977A - 修复光掩模的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修复光掩模的方法。在所述方法中，修复用原子力显微镜的探针被定位在光掩模的缺陷部分，并且使所述修复用原子力显微镜的探针往复运动以去除光掩模的缺陷部分。通过电子显微镜，观察利用所述修复用原子力显微镜的探针进行的光掩模的修复过程，并且使用不同于所述修复用原子力显微镜的探针的成像用原子力显微镜的探针对修复的光掩模的形状进行原位检查。

Description

修复光掩模的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种使用原子力显微镜的探针来修复光掩模的装置及方法。
背景技术
集成电路(IC)的生产经过电路设计、晶片制作、测试及封装步骤。形成的布图是被转移到硅晶片上的一组图案。这种图案通过利用光掩模或光罩的光刻工艺而产生。传统的光掩模包括透明的熔融石英基底，其上形成有铬图案。
制作出的光掩模中所存在的缺陷可能会成为集成电路(IC)工艺中降低成品率的源头。这些缺陷可以包括污染、铬斑点、孔、残留物、粘结不足、凹陷或划痕，这些缺陷可产生于光掩模的设计过程、光掩模的制作过程以及后续的晶片处理。
但是，扔掉已经制作出来的光掩模并生产新的光掩模来代替的话，会耗费大量成本和时间。通常，当发现缺陷后，会试图修复光掩模，使得在进行清洗和薄膜安装步骤之前，消除致命缺陷。已经提出了一些用于修复光掩模的方法。这些方法分别采用激光、聚焦离子束(FIB)、聚焦电子束(FEB)以及基于原子力显微镜(AFM)的纳米加工(NM)。激光方法通过激光烧蚀过程去除缺陷材料，但是较差的空间分辨率是该方法的局限。聚焦离子束方法通过物理溅射或刻蚀去除缺陷材料，或者沉积基于前体的材料。虽然与激光相比，聚焦离子束方法在空间分辨率和工作时间方面具有优势，但由于溅射或镓离子注入，可能会损坏基底。聚焦电子束方法依据扫描电子显微镜(SEM)为基础。聚焦电子束方法虽然比聚焦离子束方法要慢，但是聚焦电子束方法在空间分辨率和化学选择性方面更好，同时可降低对光掩模的损坏。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种通过使用原子力显微镜的探针，精确修复具有减小宽度的光掩模的装置和/或方法。
技术方案
在一个实施方案中，所述装置可以包括：修复用原子力显微镜的加工探针，用于修复光掩模的缺陷部分；电子显微镜，用于引导所述修复用原子力显微镜定位在所述的光掩模的缺陷部分，并观察利用所述修复用原子力显微镜进行的光掩模修复过程；和成像用原子力显微镜的成像探针，用于对修复后的光掩模的形状进行原位成像。
在该实施方案中，所述装置还可以包括替换探针加载部，用于加载替换探针，从而根据所述修复用原子力显微镜的加工探针的磨耗，用所述替换探针替换所述加工探针。
在另一实施方案中，所述方法可以包括将修复用原子力显微镜的加工探针定位在光掩模的缺陷部分；使所述加工探针往复运动以去除所述的光掩模的缺陷部分；通过扫描电子显微镜，观察利用所述加工探针进行的光掩模修复过程；和使用不同于所述加工探针的成像用原子力显微镜的成像探针，对修复的光掩模的形状进行原位成像。所述方法还可以包括在去除所述的光掩模的缺陷部分之前，通过所述加工探针或所述成像探针对所述的光掩模的缺陷部分进行成像。
有益效果
本发明使用修复用原子力显微镜(AFM)进行修复，同时还使用电子显微镜(SEM)进行观察，从而可以在修复工作中实时观察加工探针和图案的相互作用。原子力显微镜图像可能会具有因探针与图案的相互作用而造成的伪影。本发明通过比较原子力显微镜(AFM)和电子显微镜(SEM)的图像，允许使用者获得真实的图案。使用不同于加工探针的成像用原子力显微镜的成像探针可以得到修复的光掩模的图像。使用单独的成像探针可以得到真实的图像，而不是在修复工作中由磨损的加工探针所产生的失真图像。
此外，由于所有工作、检查和替换原子力显微镜探针都可以在真空室内部完成，因而可以节省大量时间。
附图说明
图1是根据本发明实施方案的修复光掩模的装置的示意图；
图2和图3示出了根据本发明实施方案的修复光掩模的装置；
图4示出了根据本发明改进实施方案的修复光掩模的装置；
图5是根据本发明实施方案的修复光掩模的方法的流程图；
图6示出了根据本发明实施方案的光掩模修复前后的图像。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步细节描述，其中示出了本发明的优选实施方案。但是，本发明可用很多不同形式来体现，并且本发明不限于本文所述的实施方案。相反，这些实施方案的提供使得公开的内容变得彻底而完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的保护范围。附图的尺寸没有根据比例绘制，其中一些部分被扩大以便清晰。在整个说明书中，各实施方案的每个元件都具有唯一的附图标记。
图1是根据本发明实施方案的修复光掩模的装置的示意图，图2和图3示出了根据本发明实施方案的修复光掩模的装置。
参见图1、图2和图3，该装置可以包括用于加载待修复的光掩模101的加载台103和设置在加载台103上的修复单元。光掩模101、加载台103和该修复单元可设置在真空室107的内部。加载台103可以是X-Y工作台，其可沿X轴和Y轴方向平移。加载台103可通过旋转台105与真空室107固定。旋转台105可相对于固定到真空室107上的转动轴(未示出)旋转。因此，加载在加载台103上的光掩模101可以在X轴和Y轴方向移动，并且可以旋转。
该修复单元设置在加载台103上，其可以包括修复用原子力显微镜(AFM)112、成像用原子力显微镜(AFM)114、替换原子力显微镜(AFM)探针加载部115(下面称为“替换探针加载部”)、扫描电子显微镜(SEM)116、光学显微镜117、离子束设备119和用于控制的控制部(未示出)。修复用原子力显微镜112、成像用原子力显微镜114和替换探针加载部115可以在加载台103上与旋转台105固定。也就是说，光掩模101可加载在修复用原子力显微镜112与加载台103之间和/或加载在成像用原子力显微镜114与加载台103之间。
修复用原子力显微镜112用于修复光掩模101的缺陷部分。修复用原子力显微镜112可以包括加工探针112a、用于把加工探针112a定位在X轴和Y轴方向的探针驱动器112b以及用于控制加工探针112a往复运动的驱动器(未示出)。探针驱动器112b使得加工探针112a能够精确地设置在光掩模101的缺陷部分处。加工探针112a可往复运动和/或通过驱动原子力显微镜的已知方法进行扫描。也就是说，驱动器(未示出)可使加工探针112a往复运动，使得加工探针112a可去除光掩模101的缺陷部分。
除修复用原子力显微镜112外，还设置了成像用原子力显微镜114，用于原位监控修复的光掩模101的形状。成像用原子力显微镜114可以包括成像探针114a、用于把成像探针114a定位在X轴和Y轴方向的探针驱动器114b以及用于控制成像探针114a往复运动的驱动器(未示出)。由于与光掩模101的图案的相互作用，加工探针112a会容易磨损，所以通过加工探针112a得到的图像会使真实图像失真。在这方面，如果利用不同于加工探针112a的成像探针114a使光掩模101成像，那么光掩模101上的修复的图案可被准确成像。驱动器(未示出)可允许成像探针114a往复运动和/或通过驱动原子力显微镜的已知方法进行扫描。加工探针112a和成像探针114a可朝向光掩模101设置在与光掩模101的表面倾斜的方向上。
随着加工探针112a的磨损，需要新的加工探针(未示出)来替换磨损的加工探针112a。由此，在加载新的加工探针的同时，根据控制部的命令，替换探针加载部115可以用新的加工探针替换磨损的加工探针112a。
扫描电子显微镜116的空间分辨率至少要高于普通光学显微镜200倍。扫描电子显微镜116的聚焦深度至少大于普通光学显微镜1000倍。扫描电子显微镜116的放大率变化可以比普通光学显微镜更自由地进行。扫描电子显微镜116允许使用者迅速观察比原子力显微镜更宽、更深的区域。扫描电子显微镜116用于找到光掩模101的缺陷部分。扫描电子显微镜116可迅速引导加工探针112a到光掩模101的缺陷部分。也就是说，在通过扫描电子显微镜116视觉观察光掩模101和/或修复用原子力显微镜112时，使用者可以发现光掩模101的缺陷部分并把加工探针112a定位在光掩模101的缺陷部分。此外，扫描电子显微镜116允许使用者观察利用修复用原子力显微镜112对光掩模101的修复过程，并检测加工探针112a的磨损程度。光学显微镜117用于观察探针112a和114a与光掩模101的接近程度。借助光学显微镜117，可大致定位由缺陷检测系统所检测到的缺陷部分。当使用修复用原子力显微镜112修复光掩模101时，离子束设备119可以协助光掩模101的修复。
扫描电子显微镜116、光学显微镜117和离子束设备119可固定在真空室107内。通过电子枪入射角控制器，即，通过驱动旋转台105，可以控制扫描电子显微镜116的电子枪的入射角。控制入射角可防止光学显微镜或原子力显微镜以及离子束设备遮盖光掩模101的缺陷部分。因此，可实时观察光掩模101的修复过程。
控制部(未示出)可以显示成像用原子力显微镜114、扫描电子显微镜116和光学显微镜117的图像，并控制修复用原子力显微镜112、替换探针加载部115和离子束设备119的驱动。
参见图4，根据本发明改进实施方案的修复光掩模的装置还可以包括微电子镜筒120和微电子镜筒滑动台121。微电子镜筒120用于监控加工探针112a的磨损程度，微电子镜筒滑动台121允许微电子镜筒120接近加工探针112a。
通过驱动旋转台105，可控制加工探针112a相对于微电子镜筒120的角度，以精确检查加工探针112a的磨损程度。控制角度可以防止光学显微镜或原子力显微镜以及离子束设备遮盖加工探针112a。在驱动旋转台105之前，光掩模101可通过驱动加载台103而平移。因此，该旋转台可自由转动。
下面，参见图5，描述根据本发明实施方案的修复光掩模的方法。
使用电子显微镜116或光学显微镜117，可大致引导由缺陷检测系统所报告的缺陷位置。电子显微镜的空间分辨率可高于普通的光学显微镜，这允许使用者迅速观察光掩模上的更宽、更深的区域。然后，可以快速发现光掩模101的缺陷位置，也就是说，可以实现快速光掩模引导。在所发现的缺陷位置的周围，可以使用加工探针112a或成像探针114a使光掩模101的缺陷部分成像，以精确定位光掩模101的缺陷位置(S11)。
根据扫描电子显微镜116或光学显微镜117的引导结果，将加工探针112a定位在光掩模101的缺陷位置(S12)。
随着加工探针112a的反复操作，光掩模101的缺陷部分被去除以进行修复工作(S13)。使用扫描电子显微镜116可实时观看光掩模101的修复工作。在现在技术中，光掩模修复过程的实时成像是不可能的，因此要暂时停止修复工作，以便通过加工探针112a的成像确定修复工作的最佳终点。相比之下，根据本发明的实施方案，在加工探针112a操作的同时，可借助扫描电子显微镜116来观察修复过程，因此可有效地确定修复工作的最佳终点。
随着修复工作的重复，光掩模101的缺陷可被消除，但是加工探针112a可能已被磨损。为此，通过使用扫描电子显微镜116，可以观察加工探针112a的磨耗和/或污染状况。如果加工探针112a的磨耗状况不好，则停止修复工作，并通过替换探针加载部115用另一个探针替换加工探针112a。在现有技术中，在工作过程中，探针和光掩模必须分离以检查加工探针的磨耗状况，并且把分离的探针和光掩模定位在它们的原始位置是非常困难的。但是，根据本发明的实施方案，不用改变光掩模的位置就可以替换加工探针，因此重新对准光掩模并不困难。
使用不同于加工探针112a的成像探针114a可原位监控修复的光掩模(S14)。在现有技术中，使用加工探针112a对修复的光掩模进行成像。但是，加工探针在修复工作中易于磨损或被污染，这使得通过加工探针得到的原子力显微镜图像的再现性劣化。因此，在修复工作中必须把探针与光掩模分离以监控加工探针的磨耗状况，并且把分离的探针和光掩模定位在它们的原始位置是非常困难的。但是，根据本发明的实施方案，通过使用专用于成像的单独的高质量探针，可准确地检查修复状况。
图6示出了修复前的光掩模和修复后的光掩模。在图中，“D”表示光掩模的缺陷。具体而言，(a)和(c)分别为修复前的光掩模的俯视图和立体图，(b)和(d)分别为修复后的光掩模的俯视图和立体图。在图6中，使用加工探针112a可去除的缺陷(D)是利用成像探针114a而三维成像的。
工业实用性
本发明的实施方案可用于修复带缺陷的光掩模。

Claims (7)

1.一种修复光掩模的装置，包括：
修复用原子力显微镜，用于修复光掩模的缺陷部分；
电子显微镜，用于引导所述修复用原子力显微镜定位在所述的光掩模的缺陷部分，并观察利用所述修复用原子力显微镜进行的光掩模修复过程；和
成像用原子力显微镜，用于对修复的光掩模的形状进行原位成像。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：入射角控制器，用于控制所述电子显微镜的电子枪的入射角。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：替换探针加载部，用于加载替换探针，从而根据所述修复用原子力显微镜的加工探针的磨耗，用所述替换探针替换所述加工探针。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括：光学显微镜，用于观察所述修复用原子力显微镜的探针与所述光掩模的接近程度。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括：离子束设备，用于协助所述修复用原子力显微镜的加工探针进行的光掩模修复工作。
6.一种修复光掩模的方法，包括：
将修复用原子力显微镜的加工探针定位在光掩模的缺陷部分；
使所述加工探针往复运动以去除所述的光掩模的缺陷部分；
通过扫描电子显微镜，观察利用所述加工探针进行的光掩模修复过程；和
使用不同于所述加工探针的成像用原子力显微镜的成像探针，对修复的光掩模的形状进行原位成像。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：在去除所述的光掩模的缺陷部分之前，通过所述加工探针或所述成像探针对所述的光掩模的缺陷部分进行成像。
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