CN112639612A - 决定要引入光刻掩模的基板的一个或多个像素的效应的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明关于用以决定要引入光刻掩模(100，300)的基板(110，310)的一个或多个像素的效应的方法，光刻掩模(100，300)具有一个或多个图案元件(120，360)，其中一个或多个像素用以至少部分地校正光刻掩模(100，300)的一个或多个误差(190，390)，所述方法包含：通过决定具有一个或多个图案元件(120，360)的光刻掩模(100，300)的基板(110，310)的双折射变化来决定一个或多个引入像素的效应。

Description

决定要引入光刻掩模的基板的一个或多个像素的效应的方法 和设备

本申请案主张名称为“使用联合优化程序校正光刻掩模的误差(Correction oferrors of a photolithographic mask using a joint optimization process)”的美国专利案US 9658527 B2的优先权，其整体内容以引用的方式明确地并入本文。

技术领域

本发明关于用以决定要引入光刻掩模的基板的一个或多个像素的效应的领域。特别地，本发明关于用以决定用于校正光刻掩模的误差的校准程序的方法和设备。

背景技术

由于半导体工业中的集成密度不断地提高，光刻掩模必须将越来越小的结构投射到感光层上，即晶片上的光刻胶。为了满足此需求，光刻掩模的曝光波长已经从近紫外线偏移越过中紫外线而转移到电磁光谱的远紫外线区域。目前，通常使用193nm的波长用于晶片上光刻胶的曝光。未来，光刻掩模将使用在电磁光谱的极紫外(EUV)波长范围(约10nm至15nm)中的明显更小的波长。

因此，满足日益增长的分辨率要求的光刻掩模的制造变得越来越复杂，因此也越来越昂贵。光刻掩模、光掩模或简单的掩模在其制造过程结束时出现缺陷的情况并不少见。由于掩模制造过程耗时，因此应尽可能修复光掩模的缺陷。

光刻掩模可具有数个种类或类型的误差。光刻掩模的一种重要缺陷类型为掩模图像放置误差或配准误差。这种类型的误差或缺陷发生的情况为，配置在光刻掩模上的图案的一个或多个图案元件没有精确地位在其由掩模的布局数据所预定的位置处。

WO 2013/123973描述了用以通过将像素的一个或多个配置引入至光学元件(较佳为引入至光学元件的光学上不相关的部分)中来补偿由光学部件的材料的双折射所引起的光学系统中的光学元件的偏振缺陷的方法。

另一种误差类型为光传输在光刻掩模区域上的不均匀性，其导致当通过掩模照明晶片时，施加到晶片上的光刻胶的光学强度剂量或简单剂量发生相应变化。局部施加的光学强度剂量或简单剂量的变化导致在显影光刻胶中的图案元件的结构尺寸发生波动或变化。横跨光刻掩模的区域的图案元件的成像的均匀性被称为临界尺寸均匀性(CDU)。

此外，缺陷的另一重要类型为覆盖缺陷或产品上套刻(On Product Overlay，OPO)。这种误差类型与通过使用两个或多个不同掩模的两个或更多个后续照明步骤进行成像的晶片上的特征元件的偏移有关。此外，光掩模的基板的弯曲为另一种误差类型。

申请人已描述了通过将像素引入或写入至光掩模的基板中来校正光刻掩模的这些和其他误差的方法。举例来说，在申请人的美国专利US 9 658 527B2中描述了这些方法中的一些。此外，申请人已经建构了几种工具

这些工具已常规地用以可靠地校正光掩模的几种误差类型。然而，这些缺陷校正程序仍有进一步改进的空间。

因此，本发明的一目的为提供一种方法和一种设备，以改良用于校正光刻掩模的缺陷的上述方法。

发明内容

根据本发明的一方面，提供如权利要求1所述的方法。在一实施例中，提供了用以决定要引入光刻掩模的基板的一个或多个像素的效应的方法，其中光刻掩模具有一个或多个图案元件，且其中一个或多个像素用以至少部分地校正光刻掩模的一个或多个误差，该方法包含：通过决定具有一个或多个图案元件的光刻掩模的基板的双折射变化来决定一个或多个引入像素的效应。

引入到光刻掩模的基板以校正光刻掩模的各种类型的误差或缺陷的像素可局部地改变掩模基板的光学透射率。在下文中，以校正掩模的配准误差(registration errors)为例来显示本发明方法的益处。然而，本发明的方法不限于光刻掩模的配准误差的校正。

引入或写入掩模基板以校正例如配准误差的像素针对透射通过掩模基板的光学辐射产生了小的散射中心。举例来说，当在其基板中具有像素的已修复掩模在光刻照明系统中操作时，校正一个或多个配准缺陷的像素可能在掩模的光学透射中引入局部不均匀性。因此，引入校正配准误差的像素将造成整个光掩模的临界尺寸(CD)变化或光刻掩模的临界尺寸均匀性(CDU)问题。

为了避免在校正配准误差时的CDU问题，可在决定校正配准误差的第一类型像素的同时决定第二类型像素的分布。第二类型像素主要以定义的方式局部地散射撞击在一个或多个像素上的光学辐射。第二类型像素基本上不会局部地改变基板的密度。一般来说，第二类型像素将连同第一类型像素一起被引入掩模基板中，其中第一类型像素校正例如光刻掩模的配准误差。

一般来说，第一类型像素和第二类型像素都没有均匀地分布在待校正的光刻掩模的基板中。一个或多个像素的校正效应取决于像素写入程序的细节。因此，必须精确地控制引入像素的激光系统的激光光束参数。此外，存在最大允许的光学透射变化，其可由扫描仪或步进器进行校正，其在光刻程序中使用校正后的掩模以将掩模的图案元件投射到配置在晶片上的光刻胶上。因此，像素写入程序必须进行校准，以确保在掩模位置处不超过允许的光学透射变化。

目前，使用光化波长下的光刻的光学透射变化来校准像素写入程序，以及通过将一个或多个像素引入光刻掩模的基板来决定由误差校正程序所导致的允许的光学透射变化的最大值。

此方法有两个缺点：(a)与将一个或多个像素引入基板所引起的掩模基板的变化相关的主要参数并非光学透射，而是由误差校正像素所产生的应力。这表示本发明的校准程序使用间接量来描述一个或多个像素的效应以及决定最大可容忍的光学透射变化。(b)此外，更重要的是，未来的EUV掩模将为反射式光学元件。光化波长不再能够用于基于将像素引入光刻掩模的基板中来校准误差校正程序的透射。因此，由于必须在未涂覆的EUV掩模基板上进行光学透射校准，因此对于EUV掩模也使用当前建立的校准程序将导致缺陷校正的工作流程的改变。

本发明的方法考虑了由于写入用以校正掩模缺陷的一个或多个像素而导致的掩模基板中的应力所引起的双折射的变化。通过使用误差校正像素的主要效应，即用以校准缺陷校正程序的应力双折射，可避免当前校准程序的两个缺点。

决定双折射的变化可包含在引入一个或多个像素之前以及在将一个或多个像素引入基板之后测量基板的双折射。

通常，光学各向同性材料用于光掩模的基板，例如石英基板或LTE(低温膨胀)材料。对于这些材料，所诱发的双折射与应力光学系数K(单位：[mm2/N])成正比。可将其测量为在测量位置处透射样品的平行与垂直于应力主轴的两个入射平波之间的光学路径长度或延迟的差异Δ。

一个或多个误差可包含以下中的至少一个：配准误差、基板上的光学透射变化、覆盖缺陷、以及光刻掩模的基板的弯曲。

此可校正的缺陷的列表并不完整。举例来说，还可通过将像素引入光刻掩模的基板中来校正光刻掩模的偏振缺陷。

在本申请中，术语“光刻掩模”也包含用于纳米压印技术的模板。

一个或多个引入的像素可能不会对已被光刻掩模的一个或多个图案元件所修改的光学辐射的偏振产生影响。这对EUV掩模是正确的；EUV光子不会通过像素所配置的那层。

决定一个或多个引入的像素的效应可包含：决定双折射的变化为用以将一个或多个像素引入光刻掩模的基板的激光系统的至少一个激光光束参数的函数。

本发明方法可更包含以下步骤：当将一个或多个像素写入至光刻掩模的基板中时，基于所决定的双折射变化来控制激光系统的至少一个激光光束参数，以校正光刻掩模的一个或多个误差。

通过根据一个或多个激光光束参数来决定将一个或多个像素引入基板的应力所引起的双折射的改变或变化，可决定可用以控制像素写入程序的校准曲线。

决定双折射变化可包含使用透射光学双折射测量系统，其使用大于光刻掩模的光化波长的波长。此外，决定双折射变化可包含使用反射光学双折射测量系统，其使用的波长大于光刻掩模的光化波长。

使用应力双折射作为用以决定由写入误差校正像素至掩模基板所引起的应力的量，可使像素效应的决定与光化波长解耦。因此，可独立于光化波长来选择用以测量应力双折射的波长。然而，可将用以测量应力双折射的波长与掩模基板的光学特性相适应，使得可以高准确度来决定应力双折射。

透射光学双折射测量系统的波长可在可见波长范围内。

EUV掩模的基板并不透射EUV光子，但在可见光波长范围内通常为至少部分透射的。因此，针对传统透射式光刻掩模(不考虑其光化波长)以及未来的EUV掩模(也与其特定的光化波长无关)，本发明方法可用于直接地决定通过写入一个或多个像素的缺陷校正程序所引起的应力双折射。

至少一个激光光束参数可包含以下中的至少一个：激光光束的功率、脉冲长度、脉冲密度、焦点宽度、焦点深度、波长、波前、以及激光光束的偏振。

波前描述了在光刻掩模的基板中产生一个或多个像素的电磁辐射的波前的形状。

所定义的方法可进一步包含以下步骤：将双折射的变化与将被引入至光刻掩模的基板中的一个或多个像素的应力模型相关联。

前文所定义的方法可包含：决定基板的光学透射变化为至少一个激光光束参数的函数。

此步骤允许将传统的校准程序与本申请中所解释的新校准程序相连接。此步骤对于将应力双折射与光学透射变化联系在一起也是必需的。

激光光束的脉冲长度、脉冲密度、焦点宽度、焦点深度、波前、和偏振可为固定的，且激光光束的功率可作为参数变化。

所定义的方法可更包含以下步骤：将双折射的变化与由要引入至基板的一个或多个像素所引起的光学透射变化联结起来，其中至少一个激光光束参数为一参数。

针对光刻掩模的每一种基板类型，有可能建立应力双折射与所引起的光学透射变化之间的关系。这表示可将掩模基板的光学透射变化推导为在像素写入程序期间引入基板中的应力的量。

控制至少一个激光光束参数可包含限制至少一个激光光束参数的数值，使得将一个或多个像素引入基板在局部上不超过光刻掩模的基板的光学透射的变化的预定临界值。

基于校准程序，其中将应力双折射决定为光学透射变化的函数且以至少一个激光光束参数作为参数，可确保通过写入像素至掩模基板的误差校正程序有效地校正了光刻掩模的缺陷，而没有引入无法通过在第二误差校正程序中将另外的像素写入基板来校正的一个或多个新的误差。

所定义的方法可更包含决定在激光系统用以将一个或多个像素引入基板所使用的波长下的基板的光学透射变化的步骤。基板可包含用于极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模的基板。

如上所述，通过引入一个或多个像素至基板而引入至掩模基板中的应力取决于至少一个激光光束参数。若其他上述激光光束参数已经固定，则所述至少一个激光光束参数可为激光光束的功率。当决定至少一个激光光束参数时，基板(特别是EUV掩模的基板)可能具有光学吸收，其在产生像素的激光系统进行操作的波长处无法被忽略。特别地，光掩模的光学吸收可能随批次不同而有变化。如果不考虑此效应，则在产生像素的位置处，至少一个实际激光光束参数可能偏离所决定的激光光束参数。因此，误差校正程序不是最佳的，甚至可能完全失败。

决定基板的光学透射变化可包含决定光学透射的变化作为光刻掩模的基板的横向位置的函数。

一般来说，光学透射可在整个EUV掩模基板上变化。因此，为了通过像素写入进行精确的缺陷校正，必须考虑基板在像素写入波长处的光衰减的变化。

掩模的横向位置为在光刻掩模的平面中的位置(x方向和y方向)。z方向垂直于掩模平面。

所定义的方法可更包含决定光学透射变化为要将一个或多个像素引入基板处的基板的深度和/或横向位置的函数的步骤。

根据光刻掩模的待校正误差的类型，可引入一个或多个像素至掩模基板的不同深度。因此，基板内的激光光束的衰减可取决于待校正的误差的类型。为了优化缺陷校正程序，考虑引入参数的深度是有利的。

基板在基板的后表面上可具有一涂层，其中当决定至少一个激光光束参数时，涂层具有导电性且在一个或多个像素被引入至基板的波长下为至少部分光学透射的。

EUV掩模的基板可具有涂层于其后表面。涂层通常是导电的，使得EUV掩模可固定到电子卡盘。为了校正EUV掩模的缺陷，通常经由掩模基板的背侧引入像素。一般来说，在掩模基板的前侧上配置有作用为EUV辐射的反射元件的多层结构。因此，EUV掩模的前侧通常不可用于将像素引入到掩模基板中。因此，导电的后侧涂层在将像素引入EUV掩模的基板中的波长下需为至少部分光学透明的。

涂层可包含以下中的至少一种材料：铟锡氧化物(ITO)、氟锡氧化物(FTO)、和锑锡氧化物(ATO)。涂层的厚度可在1nm至200nm的范围内、较佳为2nm至100nm、更佳为3nm至50nm、且最佳为4nm至30nm。替代地，导电涂层可包含两层。第一层可包含氮化铬(CrN)，其厚度为2nm至50nm、较佳为4nm至30nm、更佳为6nm至20nm、且最佳为8nm至12nm。第二层可包含金属氧化物层，例如氮氧化钽层，其厚度为50nm至1000nm、较佳为100nm至800nm、且最佳为200nm至600nm。

前文所定义的方法可更包含决定在激光系统用以将多个像素引入基板所使用的波长下的基板和/或涂层的光学透射变化的步骤。

涂层通常基于低电阻和高光学透射之间的折衷。基板的背侧涂层的光学吸收率可在百分之几至百分之几十的范围内，其取决于涂层的材料组成和厚度。因此，在决定用以写入像素的至少一个激光光束参数时，考虑涂层的光学衰减是非常有益的。

决定基板和/或涂层的光学透射变化可包含决定光学透射的变化为光刻掩模的基板的横向位置的函数。类似于基板，涂层的光学透射可能会在掩模基板上波动。这可能是由于涂层深度的位置变化和/或材料成分的局部变化、和/或涂层的掺杂的局部变化而发生。

决定基板的光学透射变化可包含决定基板的光学反射及决定基板的光学透射。此外，决定基板和涂层的光学透射变化可包含决定基板和涂层的光学反射以及决定涂层和基板的光学透射。反射、吸收和透射这三个量基本上特征化介电材料。通过测量其中两个量，可推导出第三个量。

前文所定义的方法可更包含决定基板和/或涂层的光学透射变化为要将一个或多个像素引入基板处的基板的深度和/或横向位置的函数的步骤。

通过使像素写入过程一方面适应掩模基板和掩模涂层的光学特性且另一方面适应引入像素的深度，可优化误差校正程序。

一个或多个像素可包含具有用于校正一个或多个误差的第一类型像素的第一写入映射图，其中第一写入映射图描述了要引入到光刻掩模的基板中的一个或多个像素的分布。

所定义的方法可进一步包含以下步骤：基于所决定的双折射变化和/或所决定的在将一个或多个像素引入基板中的波长下的基板和/或涂层的光学透射变化，决定具有用以校正基板的光学透射变化的第二类型像素的第二写入映射图。

计算机程序可包含用以使计算机系统执行本发明方法以及任一前述方面的步骤的指令。

根据本发明另一方面，提供如权利要求16所述的设备。在一实施例中，提供了用以决定要引入光刻掩模的基板的一个或多个像素的效应的设备，其中光刻掩模具有一个或多个图案元件，其中一个或多个像素用以至少部分地校正光刻掩模的一个或多个误差，该设备包含：用以通过决定具有一个或多个图案元件的光刻掩模的基板的双折射变化来决定一个或多个引入像素的效应的决定装置。

用以决定双折射变化的决定装置包含以下中的至少一个：偏振器、椭圆仪、和双折射成像系统。

用以决定一个或多个引入的像素的效应的决定装置可包含用以决定光刻掩模的表面上的应力分布的装置。用以决定应力分布的装置可包含用以决定表面等离子体共振的设备。当精确地将光掩模对内部应力的响应模型化时，有可能使用在掩模任一侧上的表面应力的信息来决定像素效应。

直接决定掩模表面上的应力分布为决定写入掩模基板中的像素的效应的替代方法。

本发明设备更包含一光学测量系统，其适于决定基板和/或配置在基板上的涂层的光学反射和/或光学透射。

设备可更包含用以校正一个或多个误差的像素写入系统。

可将用以决定双折射变化的装置、光学测量系统、以及用以校正一个或多个误差的激光系统结合于单一设备中。

最后，设备可适于执行本发明方法的步骤以及任一前述方面的步骤。

附图说明

为了更佳地了解本发明并理解其实际应用，提供以下附图并在下文中引用其。应注意，附图仅作为示例给出，绝不限制本发明的范围。

图1显示透射式光刻掩模的截面示意图；

图2示意性地描绘了用于纳米压印光刻的模板的截面图；

图3示意性地显示了反射式极紫外光(EUV)掩模的截面图；

图4示意性地显示了可用于决定应力双折射的设备的一些部件的方块图；

图5显示了允许测量样品的光学反射和光学透射的光学测量系统的一些部件；

图6的上半图显示了EUV掩模的掩模基板的透射在基板上的变化，且下半图显示了在反射掩模的基板背面上的涂层的反射的变化，其中两个图像均由图5的光学测量系统所决定；

图7示意性地显示了像素写入系统的一些部件的截面图；

图8示意性地显示了将图4的设备、图5的光学测量系统、和图7的像素写入系统组合在一起的设备的截面图；

图9显示了由将像素引入光刻掩模的基板中而引起的光化波长下的光学透射变化，其为用以将像素写入基板的激光系统的激光功率的函数；

图10显示了光化波长处的光学透射变化以及由将像素引入光刻掩模的基板中所引起的应力双折射，其为用以将像素写入基板中的激光系统的激光功率的函数；

图11显示了针对用以将像素引入掩模基板中的各种激光功率的应力双折射(纵坐标)对光学透射变化(横坐标)的表示；以及

图12显示了本申请的发明方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更充分地描述本发明，其中附图显示了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以不同的形式实施，且不应解释为受限于本文所提出的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开更为透彻并将本发明的范围传达给本领域技术人员。

特别地，在光刻掩模的背景下描述了本发明方法。然而，本领域技术人员将理解，所定义的方法不限于校正有缺陷的光刻掩模的应用。本发明方法也可用于校正要在纳米压印光刻中使用的缺陷模板200。一般而言，本发明的方法可应用于可通过引入一个或多个造成应力的像素来校正的所有透射光学元件。它适用于光学传输均匀度不是关键参数的光学元件。

图1显示透射式光刻掩模100的示意截面图。掩模100包含具有第一或前表面150和第二或后表面160的基板110。基板110对用于照明晶片上的光刻胶的波长必须是透明的。此波长称作光化波长。曝光波长180可在电磁光谱的深紫外(DUV)光谱范围内，特别是在193nm附近。一般来说，基板材料包含石英。基板110通常具有152mm×152mm的横向尺寸和基本上为6.35mm的深度或高度。光刻掩模100的基板110在其前表面150上具有通常由铬制成的图案130的图案元件120，其将由布局数据所预先确定的图案元件120成像在配置于晶片上的光刻胶中。

在图1所示的示例中，掩模100具有形式为配准误差的误差190，即，两个或更多个图案元件120的距离偏离由布局数据所预定的位置。误差190也可能是掩模基板110的平面度误差、覆盖误差或掩模基板110之上的光透射的不均匀性(图1中未示出)。

光刻掩模100的基板110上带有图案元件120的部分被称作掩模100的主动区域170，而没有图案元件120的边界部分被称作非主动区域175。具有光化曝光或照明波长的激光光束经由基板110的第二或后表面160照射掩模100的基板110。

在本申请的上下文中，术语“基本上”是指当使用最新的计量工具测量变量时，所测量变量在其误差范围内的指称。

图2示意性地显示了在纳米压印光刻中用以将图案元件转印至晶片上的模板200。模板200包含在UV和DUV光谱范围内为透明的材料210，通常将熔融二氧化硅用作模板材料。图2的示例性模板200具有误差290。在前模板侧220上的图案元件是在与图1的光刻掩模100的图案元件120的制造非常相似的程序中制造的。因此，本发明原理也可应用在校正在纳米压印光刻中所使用的模板200的各种误差。模板200由穿过模板后侧230的电磁辐射280所照明。

图3显示了针对13.5nm的曝光波长的光刻掩模300的示意性截面图。与图1的光刻掩模不同，EUV掩模300为基于多层结构305的反射光学元件。多层结构305作用为反射镜，其选择性地反射入射的EUV光子350。EUV掩模300的多层结构305沉积在适当的基板310(例如，熔融二氧化硅基板)的前基板表面315上。其他透明介电质、玻璃材料或半导体材料也可应用作为用于光刻掩模的基板，例如

或

基板310的材料具有非常低的热膨胀(LTE)系数是有利的。

多层膜或多层结构305包含20至60对交替的钼(Mo)层320和硅(Si)层325。每一Mo层320的厚度为4.15nm，并且Si层325的厚度为2.80nm。为了保护多层结构305，在多层结构305的顶部配置了具有7nm深度的原生氧化物的硅覆盖层330。其他材料也可用于形成覆盖层330，例如钌。

在多层305中，Mo层320作用为散射层，而硅层325作用为分离层。代替钼，可使用具有高Z值的其他元素作为散射层，例如钴(Co)、镍(Ni)、钨(W)、铼(Re)、和铱(Ir)。

如已经提到的，EUV掩模300的基板310上的多层结构305作用为EUV电磁辐射的反射镜。为了成为EUV掩模300，在覆盖层330上另外沉积缓冲结构335和吸收图案结构340。可沉积缓冲层335以在处理期间(例如在吸收图案结构340的蚀刻和/或修复期间)保护多层结构305。可能的缓冲结构材料为例如熔融二氧化硅(SiO₂)、氮氧化硅(SiON)、钌(Ru)、铬(Cr)和/或氮化铬(CrN)。吸收结构340包含对在EUV波长范围内的光子具有大吸收常数的材料。这些材料的示例为铬(Cr)、氮化钛(TiN)和/或氮化钽(TaN)。

可在吸收图案结构340上另外配置抗反射(AR)层345，以确保没有光子被吸收图案340的表面反射。氧氮化钽(TaON)可用于制造AR层。约50nm的厚度足以基本上吸收入射在吸收结构340上的所有EUV光子350。相反地，入射在覆盖层330上的大部分光子350被反射为光子355。

在图3的示例中，图案元件360具有形式为配准误差的误差390。由虚线395指示的图案元件360的部分应无吸收材料。

与透射式掩模100类似，EUV掩模300的基板310通常具有152mm×152mm的横向尺寸以及基本上为6.35mm的厚度或高度。基板310的后表面370或后基板表面370具有薄涂层375。涂层375应为导电的，使得可通过静电力来固定EUV掩模300，即，其可被电性地卡在光刻照明系统的样品台上。此外，涂层在激光系统用以将像素引入基板310中的波长附近应为至少部分地光学透明的。满足这两个要求的材料例如为氧化铟锡(ITO)、氧化氟锡(FTO)、和/或氧化锑锡(ATO)。涂层375可具有10nm至50nm的厚度。替代地，涂层可包含厚度为10nm至20nm的氮化铬(CrN)层。此外，替代涂层也可能包含厚度在高达600nm范围内的CrN层和金属氧化物层。

在另一替代方案中，可使用非常薄的金属层用于涂层375。举例来说，涂层375可包含以下组中的至少一个金属：镍(Ni)、铬(Cr)、铝(A1)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)、铟(In)、铂(Pt)、钼(Mo)、铑(Rh)、和/或锌(Zn)、和/或这些金属中至少两种的混合物。金属层的厚度通常小于30nm。

图4显示了设备400的横截面，其可用以决定由引入像素至光刻掩模100、300的基板110、310中所引起的应力双折射。设备400包括光源420，其可为激光光源420。光源可发射在电磁光谱的可见范围内的光。举例来说，在图4中，氦氖(HeliumNeon)激光器被使用作为光源。由光源420所产生的光束430穿过光弹性调制器(PEM)440。PEM 440包含在其入口处的偏振器(图4中未示出)，且通常包含压电转换器，其周期性地压缩和扩展光学介质(其通常为是石英玻璃板)。一般来说，调制频率为50kHz。因此，光弹性调制器440调制离开偏振器的光束的偏振。

已调制的光束450透射过样品410。样品410可为光刻掩模100、300的掩模基板110、310，或可为应用于纳米压印光刻的模板200。如在图1和图3的上下文中所讨论的，光刻掩模的基板通常为光学各向同性的材料。但是，可能通过掩模制造程序(即通过制造用于透射式掩模100的图案130、或通过制造用于反射掩模300的前侧315上图案元件360和/或后表面370上的涂层375)将应力引入至掩模基板110、310中。因此，在基于基板110、310制造光刻掩模100、300之后，没有缺陷的基板110、310可能具有诱发应力。因此，光刻掩模100、300可能显示出应力双折射。为了消除这种应力双折射贡献，应力双折射的测量是差异测量，即在将像素引入掩模基板110、310之前和之后测量应力双折射。

此外，举例来说，可能通过掩模100、300的不适当固定而将应力暂时地施加到光刻掩模100、300。本申请并未考虑由于光掩模100、300的不适当操作而引起的这种暂时的应力。

引入像素至掩模100、300的基板100、310中将会以一定义的方式引入一局部永久应力至掩模基板100、300中。已知诱发应力会造成或引起不透性的变化Δβ_ij，该变化线性地取决于在掩模基板100、300的材料中所诱发出的应力，其中不透性β和介电常数ε的关系如下：

此相依性可借助应力光学矩阵的分量来表达：

其中q为应力光学系数矩阵，σ为应力张量。因此，通过将像素引入或写入至基板110、310而在掩模基板110、310的材料中引起的应力将与基板110、310的材料中的光束的延迟Δ直接相关，并由以下方程式给出：

其中，d为掩模基板110、310的厚度，n₀为基板110、310的各向同性材料的折射率，且β_ij为光掩模100、300的基板材料的不透性矩阵的分量。方程式3描述了在光刻掩模100、300的平面中的二维变形模型中的延迟。

由于引入像素至掩模基板110、310中而导致的应力双折射所引起的延迟Δ以简单的方式连接到可精确测量的量。具有材料双折射的光刻掩模100、300的延迟Δ取决于掩模100、300的基板110、310的厚度d以及基板110、310的快轴n_F和慢轴n_S的折射率，如以下方程式所示：

Δ＝d.(n_S-n_F)＝d.Δn＝d.δ (4)

其中δ称作双折射。延迟的尺寸为米；一般以纳米表示。

由掩模基板110、310的材料双折射所引起的延迟Δ导致离开样品410的激光光束460的偏振相对于入射激光光束450的偏振的变化。

离开样品410的光束460进入检测系统470。检测系统470可包含分束反射镜，其将已调制的光束460分离成具有基本上相同光强度的两个光束。每一部分光束都通过分析器和滤波器的组合，并接着由光电检测器进行检测。检测系统470内部的部件未显示于图4中。

设备400的横向分辨率由调制的激光光束450在样品410中的焦点宽度所决定。目前，用于决定应力双折射的横向分辨率在4μm的范围内。

计算单元(图4中未示出)可将两个光电检测器的测量信号转换为参数，可从该参数决定样品410的双折射。设备400或计算单元提供延迟Δ和快轴角度作为输出信号。一般来说，设备400的分辨率极限在数皮米(picometer)的范围内。分辨率可能低至1pm，通常可重复性在约±10pm。

设备400的光源420、PEM 440、和检测系统470可具有接口480。设备400可经由接口480输出计算单元的数据。有可能可通过接口480来外部地控制设备400，并通过接口480将其测量数据传输到外部计算机系统。

图4的设备400通过使光透射穿过基板110、310来决定由引入像素至光刻掩模100、300的基板110、310中所引起的应力双折射。但是，也可能通过使用仅基于从基板110、310反射的光进行操作的设备(图4中未示出)来决定应力双折射。因此，设备可用以分析EUV掩模300的应力双折射。

图5示意性地显示了光学测量系统500的一些部件，其可用以决定掩模基板100、300(特别是EUV掩模300的基板310)的光学吸收。光学测量系统500包含光源520，其可为激光系统。光源520的波长可适合于用于将像素引入掩模基板110、310中的激光系统的波长。在图5的示例中，光源为发光二极管(LED)。通过电缆515，光源520被连接到控制单元(图5中未示出)。由光源520产生的光通过光纤525连接到投射系统530，其将光束535导引至样品510上。样品510可为光刻掩模100、300或可为模板200。

入射光束535的第一典型的小部分在样品510的前侧被反射。举例来说，样品510的前侧575可为透射式掩模100的基板110的后侧160，或可为光刻掩模300的基板310的涂层375的前侧的表面。光束535的第二部分从样品510的后侧580反射。样品510的后侧580可为透射式掩模100的基板110的前侧190、或可为EUV掩模300的基板310的前侧315。

第一反射部分555和第二反射部分565可由孔径550分开，例如由针孔550隔开。此外，透射过孔径550的光束由滤波器560过滤，并接着由光电检测器570进行测量。因此，第一反射部分555和第二反射部分565可由光电检测器570顺序地测量。也有可能使用两个不同的光电检测器570来同时检测第一反射部分555和第二反射部分565。

第二光电检测器540配置在样品510的后面，其检测透射样品510且没有在样品510的后侧580被反射的入射光535的部分545。光电检测器540、570可包含光电二极管，例如PIN二极管或雪崩二极管。替代地，光电倍增管可用作光电检测器540、570。

对反射部分555、565和透射辐射的检测的横向分辨率取决于入射光束535的焦点宽度，其由投射系统530以及光电检测器540和570的孔径550决定。光学测量系统500的横向分辨率在100μm至1mm的范围内。当使用具有较小开口的孔径550时，可获得较高的横向分辨率，但是会牺牲光电检测器540、570的信号的信噪比。

基于光电检测器540和570的测量，可决定入射在样品510上的光束535的反射部分555、565和透射部分545。基于这些测量，可计算基板110、310的吸收或衰减。此外，由光电检测器540、570所测量的数据还能够决定EUV掩模300的涂层375的吸收。此外，光电检测器540、570可测量入射光束535的反射部分555、565和透射部分545，作为掩模基板110、310的横向位置的函数。因此，测量系统500能够以高空间分辨率决定基板110、310和/或涂层375两者的吸收或衰减。

图6的上半部的图像600显示了入射光束535的透射部分545在光刻掩模300上的变化，其为横向位置的函数。光源520具有532nm的波长。从图像600可看出，整个掩模300的绝对透射变化约为3％。

图6的下半部图像650再次针对532nm的入射光束535的波长显示了入射光束535的第一反射部分555在EUV掩模300的基板300的涂层375上的变化。最大绝对变化量为约0.7％。

本领域技术人员将认识到，图像600和650显示了光束的透射部分545和反射部分555在EUV掩模330的基板310上的绝对数值。这表示EUV掩模300的基板310和涂层375在图6所示的示例中透射约20％的入射光束535。在图6的示例中，第一阶从样品510的前侧575反射的光555约占29％。因此，在图6的示例中，根据A＝1-R-T，约50％的入射光535在EUV掩模300的基板310及涂层375中被吸收。一般来说，第一阶反射值在30％至60％的范围内。此外，一般而言，入射光535的15％至25％透射通过EUV掩模300的基板310和涂层375。因此，在图6的示例中，EUV掩模的基板310和涂层375的吸收包含15％至55％的范围。然而，如所述，这只是一个示例。与图6的示例所示相比，还有其他涂层和基板可能没有明显的吸收性、或可能具有更高或更低的光学透射率、或可能具有更高和更低数值的反射率。

图7显示了示例性像素写入设备700的示意性方块图，其可用以校正图1和图3的光刻掩模100、300以及图2的模板200的误差。像素写入设备700包含可在三个维度上移动的卡盘720。样品710可通过使用各种技术(例如夹持)而固定到卡盘720。样品710倒置安装至卡盘720，使得其后基板表面朝向物镜740。样品710可为光刻掩模100、300、或可为模板200。

像素写入设备700包含脉冲激光源730，其产生脉冲或光脉冲的束或光束735。激光源730产生具有可变持续时间的光脉冲。脉冲持续时间可低至10fs(飞秒)，但也可连续增加至100ps(皮秒)。由脉冲激光源730所产生的光脉冲的脉冲能量也可在从每脉冲0.01μJ到每脉冲10mJ的巨大范围内调整。此外，光脉冲的重复率包含从1Hz到100MHz的范围。举例来说，光脉冲可由在800nm的波长下操作的钛∶蓝宝石(Ti∶Sapphire)激光器产生。然而，通过将像素引入掩模基板110、310的误差校正方法并不限于此激光器类型，原则上可使用具有小于到光刻掩模100、300的基板110，310或模板200的能带隙的光子能量并且能够产生持续时间在飞秒范围的脉冲的所有激光器类型。因此，举例来说，也可使用Nd-YAG激光器或染料激光器系统(图7中未示出)。

操纵反射镜790将脉冲激光光束735导引到聚焦物镜740中。物镜740将脉冲激光光束735聚焦通过后基板表面160、370至光刻掩模100、300的基板110、310中。所应用的物镜740的NA(数值孔径)取决于焦点的预定光点大小以及在光刻掩模100、300的基板110、310内的焦点相对于后基板表面160、370的位置。物镜840的NA可高达0.9，这导致焦点点直径基本上为1μm且最大强度基本上为10²⁰W/cm²。

像素写入设备700还包含控制器780和计算机系统760，其管理样品保持器720的两轴定位台在样品710的平面内的平移(x和y方向)。控制器780和计算机系统760还经由固定有物镜740的单轴定位台750来控制物镜740垂直于卡盘720的平面的平移(z方向)。应注意到，在像素写入设备700的其他实施例中，卡盘720可配备有三轴定位系统以将样品710移动到目标位置且物镜740可为固定的，或者卡盘720可为固定的且物镜740可在三个维度上移动。

计算机系统760可为一微处理器、通用处理器、专用处理器、CPU(中央处理单元)等。它可配置在控制器780中、或可为单独的单元，例如PC(个人计算机)、工作站、大型计算机等。计算机系统760可进一步包含一接口，其经由连接755将计算机系统760连接至图4的设备400。此外，计算机系统760可经由连接515控制激光源520，以及通过连接795控制图5的光学测量系统500的光电检测器540和570。

此外，像素写入设备700也可提供包含CCD(电荷耦合装置)相机765的观察系统，其经由二向分光镜745接收来自配置在卡盘720中的照明源的光。观察系统有助于导航样品710到目标位置。此外，观察系统还可用以通过光源730的脉冲激光光束735观察在样品710的后基板表面上的修改区域的形成。

计算机系统760可包含处理单元，其根据经由接口480而从设备400所获得以及经由接口515而从测量系统500所获得的误差数据及测量数据来决定激光光束735的激光光束参数。通过考虑设备400和测量系统500两者的实验数据，可有效地校正光刻掩模100、300的多个误差中的一个，而没有误差校正程序会引起光掩模100、300的新缺陷的风险。像素写入程序的更多细节在US 9 658 527 B2中描述。

图8示意性地显示了结合设备800的截面图，其将图4的设备400、图5的光学测量系统500、和图7的像素写入设备700结合于单一装置中。控制和处理单元850通过连接810控制设备400、通过连接820控制测量系统500、并通过连接830控制像素写入设备。此外，控制和处理单元850经由连接840连接到外部接口860。

控制和处理单元850通过设备400来控制应力双折射的测量，并通过连接810从设备400获得实验数据。此外，控制和处理单元控制基板310和/或涂层375的光学反射和光学透射的测量并接收测量的数据。举例来说，基于这些数据，控制和处理单元850可决定入射在掩模基板110、310的涂层375上的激光光束735的功率作为基板310内的深度的函数。因为像素的校正效应强烈地取决于生成像素的位置处的局部能量密度，因此像素写入设备的误差校正程序可由像素写入设备700精确地控制。

控制和处理单元850可经由接口860和连接840从缺陷计量系统接收掩模100、300的误差数据。基于所获得的误差数据、所决定的基板110、310的应力双折射、以及所决定的基板110、310的反射和透射特性，控制和处理单元可决定像素写入设备700的激光光束参数。控制和处理单元850可以硬件、软件、固件及其组合来实现。控制和处理单元850可包含算法，其根据从设备400和光学测量系统500接收的测量数据来计算像素写入设备700的激光系统730的激光光束735的参数。

图9的图表900显示了已经引入多个像素布置的光刻掩模100的基板110的光学透射变化的测量结果。在图9和随后的图10中，多个像素布置中的每个像素布置内的像素具有固定的密度。在图9的示例中，像素布置的横向尺寸为3mm×3mm，且像素在两个方向上具有约4μm的间距。所有像素布置都已被写入基板110的中心，在3.175mm的深度。已经使用像素写入设备700的激光系统730的不同功率水平将各种像素布置引入到基板110中。用以将像素布置引入到掩模基板110中的激光光束参数显示于以下的表格。

表格1：所选激光光束参数的数值

为了获得图9所示的测量点，已经用DUV(深紫外)灯以CW(连续波)模式照射了具有像素布置的基板110。已经使用窄带滤波器过滤DUV的辐射。或者，图9的测量数据也可在掩模100的光化波长(即193nm)下进行测量。因此，可将光刻照明系统的光源用于此测量。一般而言，光刻照明系统的光源以CW模式或准CW模式辐射基板110。

从图表900可以看出，在深紫外(DUV)波长范围内的光学辐射的衰减几乎随像素写入过程中所使用的激光功率呈线性增加。图9显示了拟合到测量点920的曲线910的细节。基于曲线910，可建立查找表，其可用以决定包含第二类型像素的第二像素布置，其中第二类型像素补偿了在光掩模100的基板110上的光学透射或DUV衰减的变化。基于查找表，可固定激光系统730的激光光束参数以写入具有用以补偿光刻掩模100的光学透射变化的至少一个第二类型像素的第二类型像素布置。

在图9所示的示例中，掩模基板110的可容许光学衰减的最大值为3％。可通过扫描仪或步进器来补偿基板110的光学衰减量，其使用校正后的光刻掩模100将掩模100的图案130投射到配置在晶片上的光刻胶。因此，在像素写入程序(其校正了例如光刻掩模100的误差190)期间，最大可容许的光学衰减决定了激光光束735的最大功率。点划线930显示了这种关系。

图9描述了用于缺陷校正程序或RegC程序的传统校准程序，此程序将像素引入光刻掩模100的基板110中。如上所述，此校准程序不再能用于EUV掩模300。EUV掩模300的基板310对于光化波长不是透明的。此外，传统的校准程序从所引起的基板110的光学透射的变化而间接地推断出引入到掩模基板110中的像素的效应。此外，光学透射不是EUV掩模300的相关参数。它不必保持在恒定水平，而是可自由选择。

图10再次显示了以像素写入系统700的激光光束735的不同功率水平被写入到掩模基板110中的像素布置的光学透射变化或光衰减。在图10中，像素布置被写入裸掩模基板110。测量点1020由旋转的正方形表示。对于测量点1020，在图表1000的右侧给出坐标。方程式1050给出了拟合曲线1010。

图10也显示了在裸掩模基板110中的相同像素布置的应力双折射测量。测量点1040由图10中的正方形表示。拟合曲线1030的结果由图表1000中的1060给出。图10中所示的应力双折射测量为差异测量。这表示在将像素布置引入掩模基板110之前已经测量了基板110的应力双折射。因此，图10所示的数据不包含在引入像素布置之前可能已经存在于基板110中的应力双折射的效应。

图表1000清楚地显示了像素布置引起应力双折射。此外，图10也揭示了应力双折射随将像素布置引入基板110中的激光功率而变化。此外，测量点1120和1040以及所计算的曲线1010和1030显示了应力双折射变化与DUV波长范围内的光辐射衰减之间存在相关性。

图11显示了一图，其中针对用以写入像素布置至基板110的各种激光功率水平，在横坐标上表示图10的光衰减数据，在纵坐标上表示图10的应力双折射数据。从曲线1110可清楚地看到，在光学衰减和由已使用具有不同功率水平的激光光束835写入的像素布置所引起的应力双折射之间存在线性关系。

因此，图11的图表1100验证了应力双折射测量可用于透射式光刻掩模100的RegC程序的校准。除了传统的校准程序以外，还可使用应力双折射的决定。然而，基于应力双折射决定的RegC校准程序也可取代基于由写入至基板110的像素所引起的光衰减的测量的本校准方法。

甚至更重要的是，如图4所示，设备400使用HeNe激光源作为光源420，使得应力双折射在632nm的波长下进行测量。因此，还可对在可见波长范围内通常为光学透明的EUV掩模300的基板310进行应力双折射的测量。通过将RegC校准与光化波长解耦，可将本申请中描述的方法用于透射式光刻掩模100和反射式光刻掩模300两者。

最后，图12显示了本发明方法的流程图1200。方法开始于1210。在步骤1220，通过决定具有一个或多个图案元件120、360的光刻掩模100、300的基板110、310的双折射的变化来决定一个或多个引入像素的效应。此步骤可由设计用于执行应力双折射测量的设备400来执行。

在步骤1230，基于所决定的一个或多个引入像素的效应来决定至少一个激光光束参数。步骤1230为本发明方法的选择性步骤。这由流程图1200中的虚线框表示。方法在步骤1340结束。

Claims (20)

1.一种用以决定要引入光刻掩模(100，300)的基板(110，310)的一个或多个像素的效应的方法，该光刻掩模(100，300)具有一个或多个图案元件(120，360)，其中该一个或多个像素用以至少部分地校正该光刻掩模(100，300)的一个或多个误差(190，390)，该方法包含：

通过决定具有该一个或多个图案元件(120，360)的该光刻掩模(100，300)的该基板(110，310)的双折射变化来决定一个或多个引入像素的效应。

2.如权利要求1所述的方法，其中决定该一个或多个引入像素的效应包含决定该双折射变化为用以将该一个或多个像素引入至该光刻掩模(100，300)的该基板(110，310)的激光系统(730)的至少一个激光光束参数的函数。

3.如权利要求1或2所述的方法，更包含以下步骤：当将该一个或多个像素写入至该光刻掩模(100，300)的该基板(110，310)中时，基于所决定的该双折射变化来控制该激光系统(730)的至少一个激光光束参数，以校正该光刻掩模(100，300)的一个或多个误差(190，390)。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中决定该双折射变化包含使用透射光学双折射测量系统(400)，该透射光学双折射测量系统使用的波长大于该光刻掩模(100，300)的光化波长。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该至少一个激光光束参数包含以下中的至少一个：该激光光束(735)的功率、脉冲长度、脉冲密度、焦点宽度、焦点深度、波长、波前、以及该激光光束(735)的偏振。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包含决定该基板(110，310)的光学透射变化为该至少一个激光光束参数的函数的步骤。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包含以下步骤：将该双折射变化与由要引入至该基板(110，310)的一个或多个像素所引起的光学透射变化联结起来，该至少一个激光光束参数为一参数。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中控制该至少一个激光光束参数包含限制该至少一个激光光束参数的数值，使得将该一个或多个像素引入该基板(110，310)在局部上不超过该光刻掩模(100，300)的该基板(110，310)的该光学透射的变化的预定临界值。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包含决定在该激光系统(730)用以将该一个或多个像素引入至该基板(110，310)所使用的波长下的该基板(110，310)的该光学透射变化的步骤。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包含决定该光学透射变化为要将该一个或多个像素引入该基板(110，310)处的该基板(110，310)的深度和/或横向位置的函数的步骤。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该基板(110，310)在该基板(310)的后表面(370)上具有涂层(375)，该涂层(375)具有导电性且在该一个或多个像素被引入至该基板(310)的波长下为至少部分光学透射的。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，更包含决定该基板(310)和/或该涂层(375)在该激光系统(730)用以将该多个像素引入该基板(310)所使用的波长下的光学透射变化的步骤。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中决定该基板(310)和/或该涂层(375)的光学透射变化包含决定该光学透射的变化为该光刻掩模(300)的该基板(310)的横向位置的函数。

14.如权利要求12或13所述的方法，更包含决定该基板(310)和该涂层(375)的光学透射变化为要将该一个或多个像素引入该基板(310)处的该基板(310)的深度和/或横向位置的函数的步骤。

15.一种计算机程序，包含用以使计算机系统(760)执行权利要求1至13中任一项的步骤的指令。

16.一种用以决定要引入光刻掩模(100，300)的基板(110，310)的一个或多个像素的效应的设备(400，800)，该光刻掩模(100，300)具有一个或多个图案元件(120，360)，其中该一个或多个像素用以至少部分地校正该光刻掩模(100，300)的一个或多个误差(190，390)，该设备包含：

决定装置，用以通过决定具有该一个或多个图案元件(120，360)的该光刻掩模(100，300)的基板(110，310)的双折射变化来决定该一个或多个引入像素的效应。

17.如权利要求16所述的设备(400，800)，其中用以决定该双折射变化的该决定装置包含以下中的至少一个：偏振器、椭圆仪、和双折射成像系统(400)。

18.如权利要求16或17所述的设备(400，800)，更包含光学测量系统(500)，其适于决定该基板(110，310)和/或配置在该基板(110，310)上的涂层(375)的光学反射和/或光学透射。

19.如权利要求16至18中任一项所述的设备(400，800)，其中该设备(900)更包含用以校正该一个或多个误差(190，390)的像素写入系统(700)。

20.如权利要求16至19中任一项所述的设备(400，800)，其中该设备(400，800)适于执行权利要求1至14中任一项的步骤。

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