CN1940718A - 在半导体器件上提供一致临界尺寸的光掩模及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种校正半导体晶片中的临界尺寸(CD)的非一致性的方法，包括测量透射过或者反射自光掩模的多个区域中的光掩模的0级光。改变光掩模以均衡来自光掩模的0级光，使得晶片CD是一致的。可以通过例如在光掩模的后侧上形成相位光栅或者通过将遮蔽单元引入光掩模以改变光掩模的透射，来改变光掩模。
Description
相关申请
本发明要求2005年6月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2005-0051118的优先权，将其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及光掩模及其制造和使用光掩模的方法，具体涉及光掩模及其制造和使用光掩模制造具有一致的临界尺寸的半导体器件的方法。
背景技术
光掩模是含有在例如半导体晶片的衬底上制造高度集成的电路中使用的精微图形的高精度的盘(plate)。光掩模典型地由非常平坦的例如玻璃或者石英的透明材料片而形成，具有在一侧上形成的例如铬的不透明材料的构图层。
光刻包括将光掩模图形的图像投射到衬底或晶片上，在其上制造电子电路。如果通过相对彼此重复地移动衬底和掩模将图像重复地多次投射到晶片上，这称为“步进”。在这种情况下，光掩模称为“标度线”。
理想地，在光掩模上具有临界尺寸(CD)的图形在具有此相同CD的晶片上产生图形。然而，使用传统掩模或标度线在晶片上形成的图形的CD的一致性受到各种因素的影响，例如工序，通过该工序形成经由光掩模被曝光的光刻胶层，以及其它因素。
存在集成电路的各种类型的CD非一致性。例如，CD非一致可以在单个晶片的整个表面上发生。即，晶片的不同区域可以是不同的，而不管在该区域中制造的电路。这导致在相同的晶片上形成具有不同CD的多个电路片。另一种非一致是晶片到晶片的非一致，其中使用相同工序步骤制造不同的晶片以及相同的光掩模具有不同的CD。另一种CD非一致是片内非一致。在这种类型中，在单个电路芯片或片(die)内的不同区域具有不同的CD。
应注意集成密度变得越来越大，在单个芯片电路片中的晶片上集成的器件尺寸变得更小。器件尺寸的这种减小的结果是，片内CD非一致性变为制造半导体器件中更加主导的误差源。
发明内容
本发明提供光掩模、制造光掩模的方法以及使用光掩模在例如其中实质上减小了CD非一致性特别是片中CD非一致性的半导体晶片的衬底上制造电路的方法。
根据第一方面，本发明涉及制造光掩模的方法。根据该方法，提供具有多个区域的衬底。使用辐射照射该衬底，以及对于多个区域的每一个检测关于辐射与衬底的相互作用的光学特性。改变关于在至少一个区域中的光学特性的光学参数。
在一个实施例中，光学特性是通过衬底的透射(transmission)。改变光学参数包括在衬底上形成结构。该结构可包括周期的光栅或非周期的光栅。非周期的光栅可包括衬底中的凹槽的随机图形。
改变光学参数可包括改变衬底的特性。改变衬底的特性可包括在衬底中形成遮掩单元。替换地，改变衬底的特性可包括在衬底的背面淀积材料。替换地，改变衬底的特性可包括将离子注入衬底。
改变光学参数可包括在衬底上形成结构以及改变衬底的特性。
在一个实施例中，光学特性是来自衬底的反射(reflectance)。
光学特性还可以是透射。光学参数还可以是反射。
光学参数可以是折射指数、吸收系数、或相位。
改变光学参数可以包括在至少一个区域中的衬底的表面上形成相位改变结构。相位改变结构可以是相位光栅。在区域中形成的相位改变结构的特性可以与区域的所检测的透射相关。相位改变结构的特性可以是在衬底上形成的凹槽图形的图形密度。
改变光学参数可以包括在至少一个区域中的衬底中形成遮蔽(shadowing)单元。形成遮蔽单元可包括使用激光照射区域，以改变区域中的透射。
在一个实施例中，对于每个区域所检测的辐射是第0级衍射辐射。
根据另一方面，本发明涉及一种制造光掩模的方法。根据该方法，提供具有多个区域的衬底。使用辐射照射衬底。对于多个区域的每一个，检测通过衬底的辐射的透射。改变与在至少一个区域中的透射相关的光学参数。对于每个区域所检测的辐射是第0级衍射辐射。
改变光学参数包括在衬底上形成结构。该结构可包括周期的光栅或非周期的光栅。非周期的光栅可包括衬底中的凹槽的随机图形。
改变光学参数可包括改变衬底的特性。改变衬底的特性可包括在衬底中形成遮掩单元。改变衬底的特性可包括在衬底的背面淀积材料。改变衬底的特性可包括将离子注入衬底。
改变光学参数可包括在衬底上形成结构以及改变衬底的特性。
在一个实施例中，光学参数是透射。在一个实施例中，光学参数是反射。在一个实施例中，光学参数是折射指数。在一个实施例中，光学参数是吸收系数。在一个实施例中，光学参数是相位。
改变光学参数可以包括在至少一个区域中的衬底的表面上形成相位改变结构。在一个实施例中，相位改变结构是相位光栅。在一个实施例中，在区域中形成的相位改变结构的特性可以与区域的所检测的透射相关。相位改变结构的特性可以是在衬底上形成的凹槽图形的图形密度。
改变光学参数可以包括在至少一个区域中的衬底中形成遮蔽单元。形成遮蔽单元可包括使用激光照射区域，以改变区域中的透射。
根据另一方面，本发明涉及制造光掩模的方法。根据本发明，提供具有多个区域的衬底。使用辐射照射衬底。检测对于多个区域的每一个的关于辐射与衬底的相互作用的光学特性。改变与在至少一个区域中的光学特性相关的光学参数，使得使用光掩模所处理的晶片的临界尺寸(CD)基本上一致。
根据另一方面，本发明涉及制造光掩模的方法。根据该方法，提供具有多个区域的衬底。使用辐射照射衬底。检测对于多个区域的每一个的关于辐射与衬底的相互作用的光学特性。使用所检测的光学特性，改变关于至少一个区域中的透射的光学参数。
附图说明
从参照附图所说明的本发明的优选方面的更加具体的说明中，本发明的上述和其它目标、特性和优势将变得显而易见，在整个不同附图中相同标号指示相同部件。附图不一定是按照比例的，而是将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，为了清楚起见放大了层和区域的厚度。
图1是说明本发明的一个实施例的顶级流程图。
图2是根据本发明的实施例的说明使用密度计测量透射过光掩模的光的操作的原理性功能框图。
图3包含两个透射率(ΔT/ΔCD)对光的入射角的曲线。
图4A和4B包含关于具有不同CD的光掩模的构图区域的虚像。图4A的曲线绘制出光掩模的4个特定构图区域的CD。图4B是对于在图4A的所限定区域的每一个，通过图4A的光掩模的所透射0级光的强度的图。
图5A和5B是说明在光曝光量的变化上，通过光掩模的0级光的透射和使用该光掩模所形成的所得晶片图形的CD之间的关系的图形。
图6是说明透射过光掩模的光量和从晶片图形的CD所转换的量之间的相互关系的图。
图7包含在实现本发明的校正之前，对于具有在其上形成的一对图形的光掩模的原理图和相应的透射强度曲线。
图8包含在实现本发明的校正之后，对于如图7所示的具有在其上形成的一对图形的光掩模的原理图和相应的透射强度曲线。
图9包含在实现本发明的校正之后，对于如图7所示的具有在其上形成的一对图形的光掩模的原理图和相应的透射强度曲线。
图10是说明制造本发明的光掩模的方法的一个实施例的逻辑流程的流程图。
图11是说明制造根据本发明的光掩模的方法的一个实施例的更具体的逻辑流程的流程图。
图12是说明在图11的步骤305的逻辑流程的详细流程图。
图13是说明在图12的步骤3051的逻辑流程的详细流程图。
图14是说明制造根据本发明的光掩模的方法的一个实施例的逻辑流程的流程图。
图15包含根据本发明，用于以反射模式执行在此描述的密度计测量的密度计系统的原理框图。
图16包含在图15中所示的反射光掩模的一个实施例的原理框图。
图17包含根据本发明的实施例，说明制造具有晶片CD校正的反射光掩模的方法的逻辑流程的流程图。
图18是详细说明图17的步骤603的详细流程图。
具体实施方式
在下面的说明中，当将层描述为形成在衬底上的另一层上，可以在其他层或衬底上形成该层，或者可以在该层和其他层或衬底之间插入第三层。
典型地，晶片中的CD非一致性是由各种误差源所导致。这些包括曝光工具、晶片衬底、晶片制造工序、掩模或标度线以及其他误差源。误差源对CD非一致性预算操作到操作(R2R)，即，对于在多个各个制造操作中处理的晶片的多个组上；晶片到晶片，即在单个操作之中的多个晶片上；晶片中，即在单个晶片内；以及片中，即在晶片上的单个片内，有影响。本发明通过校正掩模或标度线中的误差源而减轻片内CD非一致性。
典型地，在光刻曝光辐射，即光中的空间分布误差、掩模或标度线中的CD不确度以及在掩模的透射中的变化贡献于片内CD非一致性。在多数情况中，片内CD非一致性误差是由于原因的复杂组合，包括来自曝光工具的曝光的空间分布、掩模中的CD不确度和/或掩模的透射。
传统地，来自曝光系统的光的空间分布误差的影响大于掩模的CD不确度和掩模的透射的影响。然而，已经减小了光的空间部分的影响，由于通过各种补偿方法改进了曝光工具的质量。另一方面，CD不确度和掩模的透射的影响增加，由于半导体器件的尺寸持续减小。本发明涉及减小在掩模自身中的误差的效应。
传统地，使用扫描电子显微镜(SEM)方法或者光学临界尺寸(OCD)方法来测量光掩模的CD。在SEM方法中，通过将电子束辐射到光掩模然后捕获从光掩模的表面发射的二次电子而直接测量光掩模的CD。该SEM方法需要测量光掩模上的图形的大量CD，以增加测量有效性和可靠性，由于该方法有某些固有的缺点，例如测量误差和本地CD误差。然而，由制造效率的约束来限定可以测量的CD数目。可以测量的CD数目的该限制导致获得具有适宜的测量有效应和可靠性的CD测量结果中的困难。
OCD方法通过仅捕获从光掩模图形反射的辐射来测量光掩模的CD。然而，该方法具有某些固有的不准确度，由于透射通过光掩模的辐射在将光掩模图形转移到被处理的晶片或衬底上的光刻胶上是重要的。此外，OCD方法仅用于测量仅线和空间图形的CD，而不是光掩模上的各种可能图形的CD。
补偿光掩模的错误的CD或者改进晶片的CD一致性的传统方法是基于构图的晶片的CD。即，测量晶片的CD中的误差以确定将对光掩模做出的校正。需要各种因素例如晶片的所测量CD、根据曝光能量中的变化的晶片上的CD趋势、以及所得CD校正量，以使用传统方法。在传统方法中，在做出晶片测量之后，通过控制例如降低光掩模的预设区域的透射来补偿光掩模的CD。可以通过在光掩模的后侧，即相对于不透明光掩模图形的光掩模侧上形成一个或多个衍射光栅，或者通过在光掩模衬底的一个或多个区域中形成光学缺陷来完成光掩模的透射率的这种降低。
这些传统方法需要大量的时间和经费来实现，由于典型地在晶片上形成多个图形并执行晶片图形上的所得CD的多个测量之后计算所需要的CD校正。需要确定校正区域以及必须计算在每个区域中所需的校正量。由于上述的原因，晶片CD的这些测量和校正确定以及计算是困难并且费时的。
在本发明中，可以补偿光掩模的错误的CD以通过控制透射过光掩模的0级光的强度形成虚像。本发明提供补偿光掩模自身的错误的CD的方法，其与例如曝光能量的曝光条件无关。本发明的该方法不需要测量被处理的晶片上的CD。
根据本发明，补偿光掩模的错误CD或者改进晶片上的所得CD一致性是基于由光掩模所透射的0级光的强度分布。可以根据本发明通过密度计(densitometer)来测量0级光的强度分布。如果根据本发明的由光掩模透射的0级光的强度是一致的，那么由光掩模处理的晶片的CD也将是一致的。
图1是说明本发明的一个实施例的顶级流程图。参照图1，在步骤10，制备包括由例如石英或玻璃的材料制成的透明衬底以及例如铬的不透明材料的图形的光掩模。在步骤20，测量表示入射光的强度的分量的值。在步骤30，对于光掩模的CD做出补偿。
密度计是根据本发明所使用的在半导体器件制造工序中用于直接测量并读取掩模图形的密度的仪器。使用密度计测量在掩模的区域中的图形密度，并彼此作比较。
图2是说明根据本发明的实施例，使用密度计测量透射过光掩模的光的操作的原理性功能框图。参照图2，光源40发射例如光的辐射到聚光透镜42。来自透镜42的光44射到光掩模46的表面，其包括由例如石英或玻璃的透明材料制成的透明衬底48，在透明衬底48上形成例如铬的不透明材料的图形50。光56和58透射过光掩模46。0级光56射到物镜52，选择物镜52的尺寸，使得来自光掩模46的光的较高级光58不射到透镜52。由物镜52积聚的0级光由透镜52引导到光电探测器或分光计54，其确定0级光的强度。
图2的密度计与用于曝光被处理的晶片的曝光(扫描)系统不同，在于晶片曝光系统的物镜足够大以积聚较高级的光并将它们引导到晶片。相反地，根据本发明使用的密度计仅仅检测0级光。即，通常，晶片扫描系统使用较大口径的透镜，其除了0级光以外还捕获1级光以及有时2级光。与此相反，密度计不需要大口径的透镜。小口径透镜52仅用于捕获0级光，以及，根据本发明，其中透射光的区域尽可能的小，使得仅仅0级光透射到测量系统54，而没有例如1级和2级光的较高级光。
同样，在密度计系统中的光的入射角度是0度。然而，用于扫描系统的入射角度从0到约10度之间变化。因此，密度计系统的照射条件与扫描系统的不同。由变量T表示通过光掩模的透射的测量。由T0表示0级光的透射。通常，在从0到10度的入射角度范围上，值ΔT/ΔCD，即对于光掩模的给定区域的CD的变化上的透射变化率在小于2％的范围内变化。
图3包含透射率(ΔT/ΔCD)对光的入射角度的两个曲线。用竖直正方形标记的曲线是用于垂直于图形方向的光的入射角度，而用菱形(旋转的正方形)标记的曲线是用于平行于图形方向的光的入射角度。图3的两个曲线指示透射率随着入射角度的总变化小于2％。即，密度计系统中的0级光的透射与扫描系统的相似，不考虑照射条件的变化。
图4A和4B包含与具有不同CD的光掩模的构图区域相关的虚像。图4A的曲线绘制出光掩模的4个特定构图区域的CD。通过说明性实例，区域32a具有最小的CD，区域32b具有其次大的CD，区域32c具有其次大的CD以及区域32d具有最大CD。例如，区域32a、32b、32c和32d分别具有150、200、250、和300nm的CD。图4B是对于在图4A中所限定区域的每一个，透射过图4A的光掩模的0级光的强度的图。通过图2的密度计检测所透射的0级光。如图4A和图4B所示，具有较大CD的区域具有0级光的较大透射。即，以增大的CD的次序，区域32a、32b、32c和32d分别具有所透射的0级光320a、320b、320c和320d的增大的强度。因此，所透射0级光的所检测强度与CD相关，并且，通过检测所透射0级光的强度，可以确定光掩模的单个区域的CD的所需校正。即，可以通过控制透射过区域的0级光的强度，来补偿并校正在多个区域中的光掩模的CD的误差或非一致性。
图4A说明刚好标度线之后的光强度分布。标度线包括不透明图形和透明图形。不透明图形由例如Cr或MoSi的不透明材料构成，而透明图形典型地由石英构成。参考数字37a和37b分别表示刚好标度线之后的高强度区和低强度区。使用高空间频率周期地排列区域37a和37b。因此，需要高数值孔径视觉系统来分辨区域。然而，0级测量系统具有非常小的数值孔径，因而即便可以分辨区域37a和37b，在分辨具有相对低的空间频率的区域320a和320b时有困难。即，不能单个地看到区域37a和37b。在图4B中仅能够以320b看到整体调整的区域。因此，由于0级测量系统的低分辨能力，不能单个地看到区域37a和37b，但是可以通过比较光强度的每个高度来分辨320a和320b之间的全局(global)CD的差异。
图5A和5B是说明在光曝光量的变化上，通过光掩模的0级光的透射和使用该光掩模所形成的所得晶片图形的CD之间的关系的图形。图5A和5B是基于透射过光掩模的并由密度计所检测的0级光的实际测量。通过使用光掩模上的曝光范围来实现曝光量变化。图5A示出通过具有曝光量变化的光掩模的实际0级光透射的透射一致性映像图。图5B是透射一致性映像图，其通过使用SEM所获得的晶片CD的实际测量而生成。将晶片CD测量转变为透射值并绘制以与图5A做比较。该比较指示光掩模的实际光掩模透射测量与基于晶片CD所生成的投射映像完全吻合。因此，根据本发明，图5A和5B说明由光掩模所透射的0级光和使用该光掩模所制造的晶片的CD之间的关系。它们说明，如果由光掩模所透射的0级光的强度是一致的，那么所得晶片CD将是一致的，即使在光掩模上的CD不是一致的。根据本发明，使用该关系以在光掩模的预设区域内改变0级光的透射，以在晶片上产生一致的CD。
图6是说明透射过光掩模的光量和从晶片图形的CD所转换的量之间的相互关系的图。图6的图形说明，通常，根据本发明，当透射过光掩模的实际测量的光量增加时，通过测量所得晶片图形上的相应CD并且将所测量的晶片CD转换为光掩模透射而计算的光量也增加。
图7包含在实现本发明的校正之前，对于具有在其上形成的一对图形的光掩模60的原理图和相应的透射强度曲线。参照图7，光掩模包括衬底61，在其上形成一对图形。在光掩模60的第一区域R1中形成第一图形67，以及在光掩模60的第二区域R2中形成第二图形69。第一图形67包括由开口或缝隙73所分隔的两个不透明线71和72，并且第二图形69包括由缝隙76所分隔的两个不透明线74和75。缝隙73具有宽度d1，以及第二缝隙76具有宽度d2，d2比d1大距离ω的两倍。
在图7中在光掩模60的图的下面的曲线表示透射过光掩模60的光的强度。在曲线的拐点的强度值表示0级光的强度。如强度曲线所示，在区域R1中，由于较小的缝隙73，峰值强度小于区域R2的曲线的峰值强度。同样，区域R1的曲线与平均值L1相关联，该平均值L1小于区域R2的曲线的平均值L2。由对于在强度阈值Ith的每一个缝隙的强度曲线的宽度来确定使用光掩模60在晶片上形成的图形的CD，对于本发明的目的，将该Ith选择为等于L1。由于在强度阈值Ith，区域R2的强度曲线比R1的要宽，与光掩模图形69相关的晶片CD将比与光掩模图形67相关的晶片CD要大。
应注意，该说明示出被由于光掩模的CD的变化的透射强度的变化所影响的晶片CD。如上所述，其他因素影响光掩模的透射强度，例如掩模材料自身的透射变化、光掩模中的相位(干涉)变化等。应注意，本发明适用于校正由任何这些因素所导致的光掩模透射的变化而导致的晶片CD非一致性。
图8包含在实现本发明的校正之后，对于如图7所示的具有在其上形成的一对图形的光掩模160的原理图和相应的透射强度曲线。在该实施例中，在光掩模衬底161的区域R2中生成包括遮蔽单元80，例如光学缺陷的阵列的遮蔽区域82，以降低区域R2中的光掩模160的透射。可以通过使用高功率的激光能量照射光掩模161或离子注入而引入遮蔽单元80。结果，在遮蔽单元80中，以预设的方式改变光掩模衬底材料的折射指数n和吸收因数k，以改变光掩模材料的相位并减小光掩模衬底的区域R2的透射。在US公开专利申请No.2004/0214094中描述了使用遮蔽单元来改变光掩模的透射率的方法，将其全部内容在此引入作为参考。
由于遮蔽区域82，减小了在区域R2中的光掩模160的透射强度，如图8的相应曲线所示。将曲线的平均值降低到大约等于区域R1的透射强度曲线的平均值。结果，在强度阈值Ith的区域R2的强度曲线的宽度与区域R1的相等。结果，将均衡在光掩模160的区域R1和R2中的图形的晶片CD。
还可以根据本发明使用改变区域R2中的光掩模的透射的其他方法。例如，可以在相对于其上形成光掩模图形的表面的光掩模衬底的表面上形成周期的或非周期的相位光栅。
图9包含在实现本发明的校正之后，对于如图7所示的具有在其上形成的一对图形的光掩模260的原理图和相应的透射强度曲线。在该实施例中，在光掩模衬底161的区域R2中的光掩模260的衬底261的后侧形成例如非周期的相位光栅90的相位光栅，以降低区域R2中的光掩模160的透射。相位光栅90能够替换地为周期的相位光栅。相位光栅90改变通过衬底261的光路长度，以将破坏性的相移引入通过衬底261的光传播。结果，实质地减小了0级光的强度和/或更高级的光变得更加支配。在US公开的专利申请No.2004/0067422中描述了使用相位光栅来改变光掩模的透射率的方法，在此将其全部内容引入作为参考。
由于相位光栅90，减小了区域R2中的光掩模260的透射强度，如图9的相应曲线所说明。降低曲线的平均值以大约等于区域R1的强度曲线的平均值。结果，在强度阈值Ith的区域R2的强度曲线的宽度与区域R1的相等。结果，将均衡在光掩模260的区域R1和R2中的图形的晶片CD。
因此，根据本发明，确定了通过光掩模的光透射。对于光掩模的所有区域做出该确定。对于光掩模的每个区域确定0级光透射，并基于0级光透射生成光掩模的映像。然后，校正图，其指示在每个区域中必须做出何种校正，以均衡对于光掩模的0级光透射。作为该均衡的结果，由光掩模所处理的晶片上的所得CD将是一致的。对于每个区域的校正量用于限定将对每个区域所做出的校正的模式。例如，在区域中所需要的校正的量确定在该区域中的光掩模的后侧上形成的相位光栅的间距，或者在该区域中形成的遮蔽单元的结构。
在一个实施例中，通过用于确定校正区域和对于每个区域所需要的0级光透射的校正量的计算机程序做出这些确定。在一个实施例中，计算机程序执行在图14中所示的逻辑流程，如将在下文详细说明。结果，在一个实施例中，通过执行该程序，补偿达92％的全局晶片CD误差。
图10是说明制造本发明的光掩模的方法的一个实施例的逻辑流程的流程图。参照图10，在步骤200，制备光掩模。在步骤202，确定透射过光掩模的0级光的强度分布。在步骤204，确定光掩模的校正区域并计算对于每个区域的0级光的强度的校正量。在步骤206，计算对于每个区域的通过光掩模的透射的校正量。在步骤208，通过在光掩模的后侧上形成衍射光栅或者在光掩模内形成例如遮蔽单元的光学缺陷而做出光掩模校正，由此减小在光掩模的预设区域中的0级光的透射。
图11是说明制造根据本发明的光掩模的方法的一个实施例的更具体的逻辑流程的流程图。参照图11，在步骤301，获得光掩模的0级透射数据和设计数据。在步骤302，使用光掩模的所测量的0级光透射数据来计算光掩模的图形CD。在步骤303，使用光掩模的图形CD获得将在晶片上形成的虚像及其CD。在步骤304，做出关于虚像的CD和设计CD之间的差异是否在可接受的范围内的确定。如果是这样，那么工序终止。如果不是，那么在步骤305，通过仿真生成补偿图，在该补偿图中横跨晶片的ΔCD大约为零。在步骤306，使用补偿图来实现光透射率控制和校正。
图12是说明在图11的步骤305的逻辑流程的详细流程图。参照图1，在步骤3051，生成百分比量减小值图。该图说明在对于光掩模的每个区域所需的0级光透射中的所需百分比减小。在步骤3502，执行仿真以生成补偿图。
图13是说明在图12的步骤3051的逻辑流程的详细流程图。参照图13，在步骤30511，对于每个区域计算例如ΔCD、量和范围的变量。在步骤30512，使用下面的公式计算对于每个区域的百分比量减小值：％量减小＝量范围XΔCD。
图14是说明根据本发明的制造光掩模的方法的一个实施例的逻辑流程的流程图。参照图14，在步骤401，输入对于光掩模的0级光透射数据和设计数据。在步骤402，使用所测量的光掩模的0级透射数据来计算光掩模的图形CD。在步骤403，使用光掩模的图形CD来获得将在晶片上形成的虚像及其CD。在步骤404，获得在第一区域和第二区域之间的0级光强度的差异。在步骤405，使用在步骤0404中计算的对于光掩模区域所计算的差异，生成补偿图。在步骤406，使用上述获得的衍射阵列中的点密度来均衡第一和第二区域的0级光强度。该衍射阵列是用于衍射光栅中的二维的点，而不是一维的线和空间图形。由其二维的点的密度，即点密度来确定通过使用衍射阵列的强度减小的效率。衍射阵列包括点，并且点密度确定衍射阵列的效率强度减小。
在此已经按照透射的光掩模描述了优选实施例的说明。然而，本发明还可适用于反射光掩模。图15包含根据本发明，用于以反射模式执行在此描述的密度计测量的系统801的原理框图。根据本发明，大约13.5nm波长的远紫外(EUV)辐射802的源照射光掩模800。光掩模800包括透明的衬底805，在其上形成Si/Mo多层结构804。在多层结构804上形成吸收剂图形806。EUV辐射802穿透光掩模800的透明部分，即在其上不形成吸收剂图形806的部分衬底。由吸收剂图形806所反射的部分EUV808被引导到光电探测器或分光计810并由光电探测器或分光计所积聚。使用通过光电探测器或分光计810生成的测量，执行本发明的密度计分析。
图16包含在图15中所示的反射光掩模800的一个实施例的原理框图。如上所述，光掩模800包括透明衬底805。衬底805可以由低热膨胀材料(LTEM)并且可以是三分之一英寸厚。LTEM衬底可以由Ti掺杂的熔融石英、ULE(由Corning制造)、Zerodur(由Schott制造)等构成。在衬底805上形成多层涂敷804。多层涂敷804可以是每层大约6.7nm厚度的Mo/Si多层。在多层涂敷804上形成由SiO2构成并具有大约30nm厚度的盖帽层812。在衬底805、多层涂敷804和盖帽层812上形成吸收剂图形806。吸收剂图形806可以由Cr和Ta构成。可以在反射光掩模800的吸收剂图形806和盖帽层812之间形成缓冲层814。
图17包含根据本发明的实施例，说明制造具有晶片CD校正的反射光掩模的方法的逻辑流程的流程图。参照15，在步骤601中，提供反射光掩模。在步骤602，测量反射光掩模的0级光的反射率。在步骤603，补偿光掩模的反射率以使得晶片CD一致。
图18是详细说明图17的步骤603的详细流程图。在步骤6031，输入反射光掩模的0级反射率数据和设计数据。在步骤6032，使用反射光掩模的所测量的0级反射率数据来计算反射光掩模的吸收剂图形CD。在步骤6033，使用反射光掩模的吸收剂图形CD来获得将在晶片上形成的虚像及其CD。在步骤6034，做出关于在虚像的CD和设计CD之间的差异是否在可接受的范围内的确定。如果是，该方法可以终止。如果不是，在步骤6035，执行仿真以使得ΔCD大约为0。在步骤6036，根据补偿图形成光强度控制单元。光强度控制单元是通过将高功率激光束照射到多层或牺牲及图形，来控制EUV标度线或光掩模的反射的系统。该光束可以改变吸收剂的材料特性并因此选择性地改变其反射率。该光束还可以用于通过加热改变多层的反射率。
本发明的方法提供通过测量光掩模自身的特性，例如0级光的透射和/或反射而估计晶片的整个CD分布的能力，而不必重复地测量被处理的晶片。本发明还能通过使用光掩模的0级光的强度分布来计算透射的校正量，减小需要用于校正光掩模的校正时间，而不必处理晶片和测量晶片上的CD。同样，本发明的方法不需要大口径透镜和大的镜面来捕获1级光，由于根据本发明，可以通过仅测量0级光的强度来估计并校正晶片的CD。这减小了制造半导体器件的花费。
尽管已经参照其示例性实施例具体示出并描述了本发明，本领域普通技术人员将理解，可以在此做出形势和细节上的各种变化，而不背离如下面的权利要求所限定的本发明的精神和范围。
Claims (47)
1.一种制造光掩模的方法，包括：
提供衬底，该衬底包括多个区域；
使用辐射照射该衬底；
对于多个区域的每一个，检测辐射与衬底的相互作用相关的光学特性；以及
改变与在至少一个区域中的光学特性相关的光学参数。
2.如权利要求1的方法，其中光学特性是通过衬底的透射。
3.如权利要求2的方法，其中改变光学参数包括在衬底上形成结构。
4.如权利要求3的方法，其中该结构包括周期的光栅。
5.如权利要求3的方法，其中该结构包括非周期的光栅。
6.如权利要求5的方法，其中非周期的光栅包括衬底中的凹槽的随机图形。
7.如权利要求2的方法，其中改变光学参数包括改变衬底的特性。
8.如权利要求7的方法，其中改变衬底的特性包括在衬底中形成遮掩单元。
9.如权利要求7的方法，其中改变衬底的特性包括在衬底的背面淀积材料。
10.如权利要求7的方法，其中改变衬底的特性包括将离子注入衬底。
11.如权利要求2的方法，其中改变光学参数包括在衬底上形成结构以及改变衬底的特性。
12.如权利要求1的方法，其中光学特性是来自衬底的反射。
13.如权利要求1的方法，其中光学参数是透射。
14.如权利要求1的方法，其中光学参数是反射。
15.如权利要求1的方法，其中光学参数是折射指数。
16.如权利要求1的方法，其中光学参数是吸收系数。
17.如权利要求1的方法，其中光学参数是相位。
18.如权利要求1的方法，其中改变光学参数包括在至少一个区域中的衬底的表面上形成相位改变结构。
19.如权利要求18的方法，其中相位改变结构是相位光栅。
20.如权利要求18的方法，其中在区域中形成的相位改变结构的特性与所述区域的检测的透射相关。
21.如权利要求20的方法，其中相位改变结构的特性是在衬底上形成的凹槽图形的图形密度。
22.如权利要求1的方法，其中改变光学参数包括在至少一个区域中的衬底中形成遮蔽单元。
23.如权利要求22的方法，其中形成遮蔽单元包括使用激光照射该区域，以改变区域中的透射。
24.如权利要求1的方法，其中对于每个区域所检测的辐射是第0级衍射辐射。
25.一种制造光掩模的方法，包括：
提供衬底，该具有多个区域；
使用辐射照射衬底；
对于多个区域的每一个，检测通过衬底的辐射的透射；以及
改变与在至少一个区域中的透射相关的光学参数；其中
对于每个区域所检测的辐射是第0级衍射辐射。
26.如权利要求25的方法，其中改变光学参数包括在衬底上形成结构。
27.如权利要求26的方法，其中该结构包括周期的光栅。
28.如权利要求26的方法，其中该结构包括非周期的光栅。
29.如权利要求28的方法，其中非周期的光栅包括衬底中的凹槽的随机图形。
30.如权利要求25的方法，其中改变光学参数包括改变衬底的特性。
31.如权利要求30的方法，其中改变衬底的特性包括在衬底中形成遮掩单元。
32.如权利要求30的方法，其中改变衬底的特性包括在衬底的背面淀积材料。
33.如权利要求30的方法，其中改变衬底的特性包括将离子注入衬底。
34.如权利要求25的方法，其中改变光学参数包括在衬底上形成结构以及改变衬底的特性。
35.如权利要求25的方法，其中光学参数是透射。
36.如权利要求25的方法，其中光学参数是反射。
37.如权利要求25的方法，其中光学参数是折射指数。
38.如权利要求25的方法，其中光学参数是吸收系数。
39.如权利要求25的方法，其中光学参数是相位。
40.如权利要求25的方法，其中改变光学参数包括在至少一个区域中的衬底的表面上形成相位改变结构。
41.如权利要求40的方法，其中相位改变结构是相位光栅。
42.如权利要求40的方法，其中在区域中形成的相位改变结构的特性与区域的所检测的透射相关。
43.如权利要求42的方法，其中相位改变结构的特性是在衬底上形成的凹槽图形的图形密度。
44.如权利要求25的方法，其中改变光学参数包括在至少一个区域中的衬底中形成遮蔽单元。
45.如权利要求44的方法，其中形成遮蔽单元包括使用激光照射区域，以改变区域中的透射。
46.一种制造光掩模的方法，包括：
提供衬底，该衬底包括多个区域；
使用辐射照射衬底；
检测对于多个区域的每一个，关于辐射与衬底的相互作用的光学特性；以及
改变与在至少一个区域中的光学特性相关的光学参数，使得使用光掩模所处理的晶片的临界尺寸(CD)基本上一致。
47.一种制造光掩模的方法，包括：
提供衬底，该衬底包括多个区域；
使用辐射照射衬底；
检测对于多个区域的每一个，关于辐射与衬底的相互作用的光学特性；以及
使用所检测的光学特性，改变关于至少一个区域中的透射的光学参数。
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