CN112055834A - 检查掩模的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明关于检查掩模的方法及装置，其中方法包含以下步骤：测量由于在至少一个衍射级的衍射而在光瞳平面中在照明掩模上存在的掩模结构(11，21)时产生的第一强度分布(14，24)，其中该衍射级为第+1级衍射、第‑1级衍射或更高级的衍射；测量由于在该衍射级的衍射而在光瞳平面中在照明参考结构(10，20)时产生的第二强度分布(13，23)；以及基于第一强度分布和第二强度分布之间的差异，识别该掩模上所存在的掩模结构的横向偏移或局部间距变化的至少一个区域。

Description

检查掩模的方法与装置
相关申请的交叉引用
本申请主张2018年3月26日申请的德国专利申请案DE 10 2018 107 112.4的优先权。此申请案的内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明关于检查掩模的方法与装置。
背景技术
掩模(特别是用于光刻)的检查是非常重要的，因为掩模上可能存在的缺陷可能导致相当大的部件产量无法使用。
此处特别的挑战为具有相对大尺寸的掩模的掩模检查，例如用于制造平板屏幕或在这种平板屏幕中所需的导体轨道、驱动系统等的光刻生产。关于这种平板屏幕的尺寸，以及通常用于光刻生产的“复制系统”(具有1∶1的成像比例)，相关的掩模可具有例如一个或多平方米的数量级的尺寸。
为了表征掩模，除其他外，已知用单色照明辐射来照明掩模，且在存在于掩模上的结构的衍射图案(在程序中被记录)中，确定相邻衍射级的最大值的强度的强度商值。以这种方式，例如，如图10a中的示意图所示，有可能在均匀“间距”的假设下检测掩模上的线宽(CD)的变化。在此情况下，“间距”应理解为表示(根据惯用术语)存在于掩模上的周期性结构的周期性。
图10a以仅为示意性且相当简化的图式显示了待检查的掩模结构111和参考结构110。在图10a的下半部中示意显示的衍射图案中，待检查的掩模结构111的强度比I1′/I0′与参考结构110获得的强度比I1/I0不同。强度比的这种变化与线宽的变化成比例。
然而，实际发生的一个问题为待检查的相关掩模也可能具有使用前文参照图10a描述的方法无法检测到的不规则或缺陷。其中一个示例为存在于掩模上的结构的横向偏移(即，发生在掩模平面内的偏移)，在此情况下，间距和线宽(CD)两者都保持不变，如图10b中仅示意性显示的(相较于理想结构)。无法通过参照图10a描述的方法来检测的掩模缺陷的另一示例由局部间距变化所构成，如图10c中所示，其再次与理想的无缺陷掩模相比。
然而，前文参照图10b和图10c描述的缺陷类型同样导致在例如平板屏幕的部件的光刻生产期间的制造缺陷，使得实际上也需要可靠地检测这类掩模缺陷。在对像素密度要求不断增加的情况下，这一点更加成立，例如在平面屏幕的情况下，特别是因为模拟已经表明，随着像素密度的增加、或掩模上存在的结构的进一步减小、或间距的减小，光刻制造程序中掩模缺陷的影响显著地增加。
关于现有技术，仅作为示例参照DE 10 2011 121 532 A1。
发明内容
在上述背景下，本发明的目的为提供检查掩模的方法及装置，其使得能够以合理的持续时间进行可靠且可重复的检查，即使在具有相对大尺寸的掩模的情况下，例如用于光刻地产生平面屏幕的掩模。
此目的由根据独立权利要求1的特征的方法以及根据另一独立权利要求12的特征的装置来实现。
基于电磁辐射在掩模处衍射之后的强度的测量来检查掩模的根据本发明方法包含以下步骤：
-测量由于在至少一个衍射级的衍射而在光瞳平面中在照明掩模上存在的掩模结构时产生的第一强度分布，其中衍射级为第+1级衍射、第-1级衍射或更高级的衍射；
-测量由于在该衍射级的衍射而在光瞳平面中在照明参考结构时产生的第二强度分布；以及
-基于第一强度分布和第二强度分布之间的差异，识别存在掩模结构的横向偏移或局部间距变化的掩模上的至少一个区域。
特别地，本发明基于以下构思：为了决定掩模缺陷，不是仅参照由相应被检查的掩模结构本身所产生的衍射图案中的强度差异或商，而是考虑到由光瞳平面中的待检查掩模结构在第+1级衍射、第-1级衍射或更高级衍射下所产生的强度分布与由光瞳平面中的无缺陷参考结构在相同衍射级下产生的强度分布之间的差异(例如，如下文所述方式指定)。
在这种情况下，参考结构可位于待检查的掩模本身或单独的(参考)掩模上，且较佳地由它不具有任何横向偏移或局部间距变化的事实来区分开。
在此情况下，本发明利用以下见解：形式为在引言中描述的横向偏移和局部间距变化的缺陷(该缺陷无法由参考图10a所解释的方法来识别)可由在光瞳平面中的待检查掩模结构以相关(±1或更高)衍射级所产生的强度分布与在光瞳平面中的无缺陷参考结构以相同的衍射级所产生的强度分布之间的差异来表示和识别。
在这种情况下，根据本发明的对光瞳平面中的相应掩模结构和参考结构所产生的强度分布所作的测量还具有以下优点：相较于场测量，在光瞳平面中执行的这种测量能够被显著更快地执行，因为在光瞳平面中进行测量的情况下，并不需要在场平面中进行强度测量的情况下所需的设定焦点位置和/或最佳对比的步骤，且即使在单一测量步骤中，也提供了关于掩模的相对大的区域的所需强度信息。
由此出发，本发明包含以下进一步的构思：基于针对待检查的掩模结构和参考结构进行的光瞳平面中的强度分布的上述测量，首先定性地识别实际上预期有横向偏移和/或局部间距变化的待检查掩模上的那些区域，以接着在随后的场平面测量(其仅需要针对先前所识别的区域进行)中执行相关缺陷(即横向偏移和/或局部间距变化)的定量决定。
因此，本发明使得有可能在合理时间内进行全面的掩模检查，特别是考虑到所讨论的横向偏移和局部间距变化，即使在相对大面积的掩模的情况下也是如此。
根据一个实施例，识别掩模结构中存在横向偏移或局部间距变化的至少一个区域包含以下步骤：
-基于第一强度分布和第二强度分布之间的差异计算差异分布；以及
-基于所述差异分布识别存在掩模结构的横向偏移或局部间距变化的掩模上的至少一个区域。
根据一个实施例，识别该区域是基于在差异分布中的最大值和最小值之间的差异来执行。
根据一个实施例，识别掩模结构中存在横向偏移或局部间距变化的至少一个区域的步骤包含以下步骤：
-确定第一强度分布和第二强度分布之间的强度质心的移位；以及
-基于该移位，识别存在掩模结构的横向偏移或局部间距变化的至少一个区域。
根据一个实施例，识别该区域是基于比较强度质心的移位与一预定临界值来执行。
根据一个实施例，方法更包含以下步骤：
-测量在场平面中在照明掩模上存在的掩模结构时产生的第三强度分布；以及
-基于该第三强度分布确定掩模结构中的至少一个横向偏移和/或至少一个局部间距变化。
根据一个实施例，方法更包含以下步骤：
-基于第三强度分布决定一线边缘轮廓，其中确定掩模结构中的至少一个横向偏移是基于所述线边缘轮廓的变化来执行的。
根据一个实施例，方法更包含以下步骤：
-基于该第三强度分布决定一线宽分布，其中确定掩模结构中的至少一个局部间距变化是基于该线宽分布与针对参考掩模所确定的线宽分布之间的差异来执行的。
根据一个实施例，测量在场平面中产生的强度分布仅针对在掩模结构中存在横向偏移或局部间距变化的先前所识别的区域进行。
在本发明的实施例中，掩模被设计用于光刻，特别是用于平板屏幕的生产。
本发明更关于检查掩模的装置，其中装置被设计为执行具有上述特征的方法。关于装置的优点和较佳配置，参考与根据本发明的方法相关的解释。
本发明的其他配置可从说明书和从属权利要求得知。
下文将基于附图中所显示的示例性实施例更详细地解释本发明。
附图说明
在图中：
图1-图2显示了用以阐明本发明的原理的示意图，其用以基于光瞳平面中的强度分布的测量来识别横向偏移(图1)和局部间距变化(图2)；
图3-图4显示了用以阐明本发明的原理的示意图，其用以基于场平面中的强度分布的测量来确定横向偏移(图3)和局部间距变化(图4)；
图5-图6显示了用以阐明本发明的原理的示意图，其用以确定二维掩模结构的横向偏移；
图7显示了用以阐明本发明的原理的示意图，其用以确定二维掩模结构的局部间距变化；
图8显示了阐明根据本发明的方法的可能顺序的流程图；
图9a-图9b显示了用于说明基于光瞳平面中的强度分布的测量在图8的方法中执行的横向偏移的识别的示意图；以及
图10a-图10c显示了用以阐明用于识别掩模缺陷的常规方法(图10a)以及用以阐明此方法存在的限制(图10b和图10c)的示意图。
具体实施方式
下文将参照图1-图9描述本发明的实施例。
本发明特别地包含进行掩模检查的构思，用以检查具有相对大尺寸的掩模(例如用于光刻地生产平板屏幕)，作为两阶段检查，只要在第一阶段中，首先基于(相对快速的)光瞳测量来识别预期有横向偏移和/或局部间距变化的区域。在随后的第二阶段中，仅在第一阶段中识别的相关区域中基于(相对慢的)场测量来定量地确定相关的横向偏移和/或局部间距变化。
在下文中，首先参考图1a-图1b和图2a-图2b中的示意图描述上述光瞳测量的实施例(即，在光瞳平面中照明掩模结构时所产生的强度分布的测量)。接着，参考图3和图4的示意图描述用以执行同样在前文提及的场测量的实施例(即，在场平面中照明掩模结构时产生的强度分布的测量)。此处在图1-图4中的示图中，在各个情况下(本发明并不限于此)以一维结构(1D结构)为基础，扩展到随后将参考图5-图7进行解释的二维掩模结构(2D结构)。
图1a首先以仅为示意性并大幅简化的示图显示了根据本发明的待检查的掩模结构11及参考结构10。待检查的掩模结构11和参考结构10两者相对于所描绘的周期系统，在y方向上周期性地并以均匀间距(即固定的周期性)进行延伸，其中待检查的掩模11具有横向偏移(即，落在xy平面中的偏移)，如图1a所示。相比之下，参考结构10为完美结构，没有任何缺陷(包含横向偏移或局部间距变化)。
如图1a的下半部所示意性显示，为了识别掩模结构11中的上述横向偏移，那么，本发明包含记录在光瞳平面中产生的相应衍射图案或测量在该光瞳平面中产生的强度分布。由DE 10 2011 121 532 A1所揭露(并在该DE 10 2011 121 532 A1的图1和图2中说明和显示)的测量设置可用于记录这些衍射图案。在这种情况下，这些衍射图案的记录或光瞳平面中的强度分布的测量在第+1级衍射和/或第-1级衍射和/或更高级衍射中进行，并导致图1a中示意性地描绘的强度分布13(针对参考结构10)和14(针对待检查的掩模结构11)。
从图1a可看出，待检查的掩模结构11中存在的横向偏移表现为针对第±1级衍射所获得的强度分布的变化。根据本发明，接着有可能首先根据方程式(1)，决定差异分布为针对掩模结构11所获得的(第一)强度分布14与针对参考结构10所获得的(第二)强度分布13之间的差异：
ΔI＝Itarget-Iref (1)
在这种情况下，Itarget表示在针对掩模结构11执行的强度测量中所获得的值，且Iref表示在针对参考结构10执行的强度测量中所获得的值。所得到的差异分布同样在图1a中示意性地显示并标示为“15”。
作为横向偏移的存在的标准，那么有可能使用根据方程式(2)的在该差异分布内的最大值和最小值之间的差值(PV值，PV＝“峰值到谷值”)，如图1b的下半部所示。
PV＝ΔI1MAX-ΔI1MIN (2)
在另一实施例中，作为横向偏移的存在的标准，也可能使用强度分布13和14中的相应强度质心的移位，如图1b的上半部所示意性显示。在此情况下，还有可能特别地根据方程式(3)来计算强度质心(COG＝“重心”)在x方向上的该偏移，其中，如果此差异超过一预定义临界值，则假设一横向偏移。
ΔCOG1x＝COG1x-COG1′x (3)
图2a和图2b用于阐明局部间距变化的识别，其同样可从在光瞳平面中的第±1衍射中所获得的强度分布的上述测量来进行。这种局部间距变化发生在待检查的掩模结构21中，其进而示意性地显示于图2a中，并可由类似于图1a-1b的方式来识别，其是通过针对此掩模结构21在光瞳平面中所获得的强度分布24的测量以及与针对参考结构20所获得的强度分布23的比较，其又可通过基于方程式(2)或者基于根据方程式(4)的y方向上的相应强度质心的偏移来计算差异分布25而进行。
ΔCOG1y＝COG1y-COG1′y (4)
图3和图4显示的示意图用以说明这些缺陷的更全面(特别是定量)的确定，其能够在横向偏移和/或局部间距变化的上述识别之后执行。与参照图1和图2描述的实施例相反，该确定不是基于光瞳测量来进行，而是基于场测量，即通过决定分别在场平面中所获得的强度分布。此外，较佳地，仅针对先前在分别待检查的掩模结构中识别出横向偏移和/或局部间距变化的那些区域进行定量决定。
根据图3，为了针对在场平面中所测量的强度分布定量地决定掩模结构31中的横向偏移，可计算线边缘轮廓的变化，其中该变化又可与预定义的临界值相比。
根据图4，为了确定存在于待检查的掩模结构41中的局部间距变化，可确定线宽分布并将其与针对无缺陷的参考结构40所获得的线宽分布进行比较，其中可特别地计算两个线宽分布之间的差异。在此情况下，掩模结构的暗区(＝“线”)或亮区(＝“空格”)可选择性地用于评估。
尽管为了简单起见已在各个情况下参照前文的一维(1D)掩模结构，但本发明也可以类似的方式应用于二维(2D)掩模结构。图5-图7分别显示了待检查的二维掩模结构51、61和71的相应示意图，其在各个情况下分别与无缺陷参考结构50、60和70进行比较，其中此处的相关掩模结构由接触孔形成。图5显示了待检查的掩模结构51的示例，其具有在不同的接触孔之间的横向偏移，且图6显示了待检查的掩模结构61，其具有在各个情况下在同一个接触孔内发生的横向偏移。图7显示了具有局部间距变化的待检查掩模结构71。
图8显示了用以阐明根据本发明的掩模检查方法的可能顺序的流程图。
根据图8，第一步骤S81包含：例如根据参照图1a-图1b及图2a-图2b所描述的实施例，基于针对待检查的掩模结构以及针对无缺陷的参考结构的光瞳平面中的强度测量来识别具有横向偏移和/或局部间距变化的区域。在步骤S81中执行的光瞳平面中的强度测量在此处通过相关掩模的待检查表面的全区域扫描来实现，其中图9a显示了相应测量点分布91的示意图。在此情况下，测量点的密度取决于成像场的可用尺寸和相邻成像场要遵守的重迭区域的尺寸，该重迭区域示意性地显示于图9a的下半部。
再次参照图8，步骤S82接着包含定义测量点或测量区域，针对这些测量点或测量区域，将会基于后续的场测量进行横向偏移和/或局部间距变化的定量决定。图9b以示意图显示在被检查的掩模上的部分区域91a，对于该部分区域91a，基于在步骤S81中执行的光瞳测量，预期会出现形式为横向偏移和/或局部间距变化的缺陷，且进行后续的场测量，以定量地协调这些效应。
随后的步骤S83包含：例如根据参照图3和图4描述的实施例进行这些场测量(即场平面中的强度测量)，以定量地确定横向偏移和/或局部间距变化。步骤S84接着包含输出具有所检测的横向偏移和/或局部间距变化的相应图。
尽管已经基于特定实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，许多变化和替代实施例是显而易见的，例如通过组合和/或交换单独实施例的特征。因此，对于本领域技术人员来说，不言而喻地，这些变化和替代实施例同时包含在本发明中，且本发明的范围仅受所附权利要求及其均等物的含义限制。

Claims (12)

1.一种检查掩模的方法，其基于电磁辐射在该掩模处衍射之后的强度的测量，其中该方法包含以下步骤：
a.测量由于在至少一个衍射级的衍射而在光瞳平面中在照明该掩模上存在的掩模结构(11，21)时产生的第一强度分布(14，24)，其中该衍射级为第+1级衍射、第-1级衍射或更高级的衍射；
b.测量由于在该衍射级的衍射而在该光瞳平面中在照明参考结构(10，20)时产生的第二强度分布(13，23)；以及
c.基于该第一强度分布(14，24)和该第二强度分布(13，23)之间的差异，识别该掩模上所存在的该掩模结构(11，21)的横向偏移或局部间距变化的至少一个区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)包含以下步骤：
-基于该第一强度分布(14，24)和该第二强度分布(13，23)之间的该差异计算该差异分布(15，25)；以及
-基于该差异分布(15，25)识别存在该掩模结构(11，21)的横向偏移或局部间距变化的至少一个区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，识别该区域是基于在该差异分布(15，25)中的最大值和最小值之间的差异来执行的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤c)包含以下步骤：
-确定该第一强度分布(14，24)和该第二强度分布(13，23)之间的强度质心的移位；以及
-基于该移位，识别该掩模上所存在的该掩模结构(11，21)的横向偏移或局部间距变化的至少一个区域。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，识别该区域是基于比较该强度质心的移位与一预定临界值来执行的。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法更包含以下步骤：
d.测量在场平面中照明该掩模上存在的掩模结构(31，41)时产生的第三强度分布；以及
e.基于该第三强度分布确定该掩模结构(31，41)中的至少一个横向偏移和/或至少一个局部间距变化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法更包含以下步骤：
f.基于该第三强度分布决定线边缘轮廓，其中确定至少一个横向偏移是基于该线边缘轮廓的变化来执行的。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法更包含以下步骤：
g.基于该第三强度分布决定线宽分布，其中确定该掩模结构(31，41)中的至少一个局部间距变化是基于该线宽分布与针对该参考掩模所确定的线宽分布之间的差异来执行的。
9.如权利要求6至中任一项所述的方法，其特征在于，测量在该场平面中产生的该强度分布仅针对在步骤c)中所识别的该区域执行。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该掩模设计用于光刻。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该掩模设计用于生产平板屏幕。
12.一种检查掩模的装置，其特征在于，该装置设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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