CN220773415U - 光掩模检查设备 - Google Patents

Abstract

提供了光掩模检查设备。光掩模检查设备包括：支承检查衬底的台；具有第一数值孔径并且设置在检查衬底的一侧处的第一光学系统；具有第二数值孔径、与第一光学系统间隔开并且设置在检查衬底的一侧处的第二光学系统；包括第一物镜、第二物镜，并且设置在检查衬底的与检查衬底的一侧相对的另一侧处的成像光学系统，第一物镜在检查衬底设置在第一物镜与第一光学系统之间的情况下与第一光学系统对准，第二物镜在检查衬底设置在第二物镜与第二光学系统之间的情况下与第二光学系统对准；以及捕获通过了成像光学系统的图像的相机。

Description

光掩模检查设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年8月5日提交的第10-2022-0097829号韩国专利申请的优先权以及从其获得的所有权益，该韩国专利申请的内容通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及光掩模检查设备和使用光掩模检查设备检查光掩模的方法。

背景技术

在制造半导体芯片或显示面板的工艺中，可使用光掩模执行光刻工艺以形成电路图案或线。在光刻工艺中使用的用于显示面板的光掩模像胶片投影仪的胶片一样使用，以在大玻璃衬底上形成电路图案或线。

实用新型内容

在使用光掩模的光刻工艺中，当异物附着到光掩模或者使用具有缺陷的光掩模进行曝光工艺时，在待形成在衬底上的电路图案中发生缺陷，并且因此，在后续工艺中生产的半成品中导致缺陷。相应地，需要针对诸如异常或异物的粘附的缺陷来检查光掩模，并且需要检查显示面板的因在光刻工艺中使用有缺陷的光掩模而制造的电路图案。

本公开提供了光掩模检查设备，该光掩模检查设备能够在同一设备中不仅检查光掩模本身的诸如异常或异物的粘附的缺陷而且通过仿真预先检查通过光刻工艺形成的半成品衬底的可能的缺陷。

本公开提供了使用光掩模检查设备检查光掩模的方法。

本申请的实施方式提供了光掩模检查设备，该光掩模检查设备包括：支承检查衬底的台；具有第一数值孔径并且设置在检查衬底的一侧处的第一光学系统；具有第二数值孔径、与第一光学系统间隔开并且设置在检查衬底的一侧处的第二光学系统；包括第一物镜、第二物镜，并且设置在检查衬底的与检查衬底的一侧相对的另一侧处的成像光学系统，第一物镜在检查衬底设置在第一物镜与第一光学系统之间的情况下与第一光学系统对准，第二物镜在检查衬底设置在第二物镜与第二光学系统之间的情况下与第二光学系统对准；以及捕获通过了成像光学系统的图像的相机。

在实施方式中，第一光学系统可包括第一光源、第一光导、第一光圈和具有第一数值孔径的第一照明透镜。

在实施方式中，第一光学系统可包括第一光源，第二光学系统可包括第二光源，并且从第一光源照射的光和从第二光源照射的光可具有彼此不同的波长。

在实施方式中，从第一光源照射的光可具有等于或大于约365纳米(nm)且等于或小于约500nm的波长。

在实施方式中，第二光学系统可包括第二光源、第二光导、光束整形器、离轴照明器、第二光圈和具有第二数值孔径的第二照明透镜。

在实施方式中，成像光学系统可包括第三光源、第三光导、聚光透镜、与第一物镜和第二物镜连接的第三光圈、镜筒以及增加放大率并且连接到相机的镜筒透镜。

在实施方式中，第一物镜可具有与第一数值孔径对应的数值孔径，并且第二物镜可具有与第二数值孔径对应的数值孔径。

在实施方式中，第一数值孔径可等于或大于约0.4且等于或小于约0.8，或者第二数值孔径可等于或大于约0.05且等于或小于约0.35。

在实施方式中，第一数值孔径大于第二数值孔径。

在实施方式中，检查衬底可为在光刻工艺中使用的光掩模。

在实施方式中，光掩模可为相移掩模(PSM)或对其应用光学邻近校正(OPC)的光掩模。

在实施方式中，第一光学系统可采用临界照明方案，并且第二光学系统可采用科勒(Illumination)照明方案。

在实施方式中，从第二光学系统提供并且通过了检查衬底的光可在相机上投影为与在光刻工艺中使用光掩模图案化的电路图案对应的形状。

根据本申请的实施方式，光掩模检查设备能够使用具有高分辨率的光学系统检查光掩模本身的缺陷。

根据这样的实施方式，光掩模检查设备能够使用具有与在曝光机中使用的光学系统的规格相似的规格的光学系统预先检查在执行曝光工艺时发生的可能的缺陷。

附图说明

通过用附图进一步详细描述本公开的实施方式，本公开的以上和其他的特征将变得更明显，在附图中：

图1是根据本公开的实施方式的光掩模检查设备的框图；

图2是根据本公开的实施方式的光掩模的平面视图；

图3A是根据本公开的实施方式的使用光掩模的光刻工艺的剖视图；

图3B是根据本公开的实施方式的使用光掩模的光刻工艺的剖视图；以及

图3C是根据本公开的实施方式的使用光掩模的光刻工艺的剖视图。

具体实施方式

现将在下文中参考其中示出了各种实施方式的附图来更全面描述本申请。然而，本申请可以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开将为详尽和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本申请的范围。

在本公开中，将理解的是，当一元件(或者区域、层或部分)被称为在另一元件或层“上”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，其能直接在另一元件或层上、直接连接或联接到另一元件或层，或者可存在居间的元件或层。

类似的附图标记始终是指类似的元件。在附图中，为了技术内容的有效描述，夸大了部件的厚度、比例和尺寸。本文中使用的专业用语仅出于描述特定实施方式的目的，并且不旨在进行限制。如本文中使用的，“一(a)”、“一(an)”、“该”和“至少一个”不表示数量的限制，并且旨在包括单数和复数两者，除非上下文另有清楚指示。例如，除非上下文另有清楚指示，否则“元件”具有与“至少一个元件”的含义相同的含义。“至少一个”将不被解释为限制“一(a)”或“一(an)”。“或”意味着“和/或”。如本文中使用的，术语“和/或”可包括相关联列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。

将理解的是，尽管术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，以下讨论的第一元件能被称作第二元件。

诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”和类似词的空间相对术语可为了描述的方便而在本文中使用，以描述如图中所示的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。将理解的是，除了图中描绘的取向之外，空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将随后被取向在其他元件或特征“上方”。因此，术语“下方”能涵盖上方和下方的取向两者。装置可以其他方式取向(旋转90度或以其他取向)，并且在本文中使用的空间相对描述词被相应地解释。

还将理解的是，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”或“包括(include)”和/或“包括(including)”，当在本说明书中使用时，说明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其集群的存在或添加。

考虑到所讨论的测量以及与特定量的测量相关联的误差(即，测量系统的限制)，如本文中使用的“约”或“近似”包括所陈述的值并且意味着在如由本领域普通技术人员确定的对于特定值的偏差的可接受范围内。例如，“约”能意味着在一个或多个标准偏差内、或者在所陈述的值的±30％、±20％、±10％或±5％内。

除非另有限定，否则本文中使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本公开所属的领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，术语(诸如在常用词典中限定的那些)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确如此限定，否则将不以理想化或过于正式的意义来解释。

在本文中参考为理想化实施方式的示意性图示的剖面图示来描述实施方式。由此，由于例如制造技术和/或公差而引起的图示的形状的变化是可预期的。因此，本文中描述的实施方式不应被解释为限于如本文中所示的区的特定形状，而是将包括由于例如制造而引起的在形状上的偏差。例如，示出或描述为平坦的区通常可具有粗糙和/或非线性的特征。此外，示出的尖角可被倒圆。因此，图中所示的区本质上为示意性的，并且它们的形状不旨在示出区的精确形状并且不旨在限制权利要求书的范围。

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方式。

图1是根据本公开的实施方式的光掩模检查设备EA的框图。图2是根据本公开的实施方式的光掩模PM的平面视图。图3A至图3C是根据本公开的实施方式的使用光掩模PM的光刻工艺的剖视图。

光掩模检查设备EA可包括用于支承检查衬底PM的台10、第一光学系统20、第二光学系统30、成像光学系统40和相机50。光掩模检查设备EA的第一光学系统20和第二光学系统30可具有彼此不同的分辨率。稍后将描述其细节。

台10可包括传送单元11或传送单元13和保持单元12或保持单元14。检查衬底PM可附接到保持单元12或保持单元14，并且可在光掩模检查设备EA中被稳定支承。传送单元11或传送单元13可连接到驱动电机，以使检查衬底PM在第二方向DR2上往复运动。根据本公开的实施方式，由于将检查衬底PM垂直地放置在光掩模检查设备EA中，因此可有效地防止检查衬底PM由于其自身重量而下垂。相应地，可更准确地执行对于检查衬底PM的检查。

检查衬底PM(在下文中也被称为光掩模)可为在光刻工艺中使用的光掩模。随着电路图案变得精细，光掩模PM可被提供为相移掩模(PSM)，或者可为对其应用光学邻近校正(OPC)的光掩模PM。OPC为通常用于通过移动边缘或向写在光掩模上的图案添加额外的多边形来补偿由于衍射或工艺影响而引起的图像误差的光刻增强技术。

参考图2，光掩模PM可包括曝光部分NM和边缘部分EM。边缘部分EM可围绕曝光部分NM的至少一部分。边缘部分EM可为用于夹持或传送光掩模PM的部分、或者为在光刻工艺期间与其他装备联接的部分。曝光部分NM可包括需要的电路图案。

光掩模PM可具有与第二方向DR2和第三方向DR3中的每个基本上平行的四边形形状，然而，其不应限于此或由此限制。根据替代性实施方式，光掩模PM可具有圆形形状。在本公开中，与第二方向DR2和第三方向DR3垂直的第一方向DR1可对应于光掩模PM的厚度方向。

参考图3A至图3C，导电层CL和光致抗蚀剂层PR可形成在其上执行光刻工艺的目标衬底BS上。

光掩模PM可包括图案层CH和玻璃衬底QG。图案层CH可设置在玻璃衬底QG上。在图案层CH中可限定有开口P-OP，从光刻工艺中使用的曝光机NE-A提供的光通过开口P-OP。

开口P-OP可通过在第一方向DR1上去除图案层CH的部分来形成。可使用光掩模PM执行曝光工艺，并且然后可分别对光致抗蚀剂层PR和导电层CL执行显影工艺和蚀刻工艺。结果，可在目标衬底BS上形成电路图案C-P(参见图3C)。

在于光刻工艺期间使用具有由于限定光掩模PM的开口P-OP的电路图案本身中的缺陷或附着到光掩模PM的异物而引起的缺陷的光掩模PM进行曝光工艺的情况下，目标衬底BS的电路图案C-P可能有缺陷，并且可能在后续工艺中生产的半成品中导致缺陷。相应地，需要对于光掩模PM的临界尺寸均匀性的检查或对于光掩模PM的缺陷(诸如光掩模PM的图形的异常或杂质的附着)的检查。

此外，随着包括在电子装置中的显示面板的分辨率增加，通过光刻工艺形成的线的宽度可减小。光刻工艺中使用的曝光机NE-A提供短波长带中的光，以减小高分辨率产品中使用的电路图案或线的宽度。在这种情况下，即使在光掩模PM中没有缺陷，电路图案C-P的外围也可能由于因衍射和散射现象(衍射和散射现象由短波长带中的光的照射导致)的干扰而变形。

图3A至图3C示出了由附着到光掩模PM的异物导致的电路图案C-P的第一缺陷CT1(参见图3C)和由于由衍射的干扰引起的变形导致的第二缺陷CT2，并且在光掩模PM的电路图案扩展/收缩时生成的第三缺陷CT3作为示例示出。一个第三缺陷CT3由光掩模PM的图案的扩展形成，并且其它第三缺陷CT3由光掩模PM的图案的收缩形成。

光掩模PM本身的缺陷和电路图案C-P的第二缺陷CT2(参见图3C)，在使用提供短波长带中的光的曝光机NE-A作为代表性示例执行工艺时发生。

在光刻工艺中，由附着到光掩模PM的异物导致的缺陷PT(参见图3A)和由光掩模PM上形成的电路图案的一部分的扩展/收缩导致的缺陷可能导致一连串的缺陷。作为示例，在曝光工艺之后的对于光致抗蚀剂层PR的显影工艺中，由附着到光掩模PM的异物导致的缺陷PT(参见图3A)可表现为光致抗蚀剂层PR的缺陷RT(参见图3B)，并且在使用光致抗蚀剂层PR的导电层CL的蚀刻工艺中，缺陷RT可表现为电路图案C-P的第一缺陷CT1。

即使通过光掩模PM形成的电路图案中没有缺陷，当使用具有短波长带中的光的曝光机NE-A进行曝光工艺时，也可能由于在进行显影工艺和蚀刻工艺之后由衍射和散射现象导致的干扰而在电路图案C-P中发生第二缺陷CT2。

相应地，需要光掩模检查设备包括检查光掩模PM的缺陷的光学系统和与在曝光机NE-A中使用的光学系统相似的光学系统。

为了说明和描述的便利，图3C示出了其中出现第一缺陷CT1至第三缺陷CT3的一个目标衬底BS，然而，第一缺陷CT1至第三缺陷CT3中的仅一个可出现在目标衬底BS中。

返回参考图1，第一光学系统20可设置在检查衬底PM的一侧处。检查衬底PM的该一侧可对应于检查衬底PM的前表面。根据本公开的实施方式，第一光学系统20可采用临界照明方案。

第一光学系统20可包括第一光源21、第一光导22、第一光圈23和第一照明透镜24。第一光源21可将光提供到第一光导22。第一光源21可采用紫外(UV)发光二极管(LED)或激光光源。从第一光源21提供的光可具有等于或大于约365纳米(nm)且等于或小于约500nm的波长。从第一光源21提供的光可通过第一光导22入射到第一光圈23中，光的强度可由第一光圈23来调节，并且然后，被调节了强度的光可在通过第一照明透镜24之后照射到检查衬底PM。

第一照明透镜24可具有预定的第一数值孔径。在实施方式的示例中，第一数值孔径可等于或大于约0.4且等于或小于约0.8。相应地，在这样的实施方式中，第一光学系统20可为高分辨率光学系统。

第二光学系统30可设置在检查衬底PM的一侧处。第二光学系统30和第一光学系统20可与一个头部联接并且可设置在检查衬底PM的同一侧处，并且连接到一个头部的第一光学系统20和第二光学系统30可通过机械臂或电机选择性地(或移动为)设置在检查衬底PM的一侧处。第一光学系统20和第二光学系统30可相对于检查衬底PM沿第三方向DR3往复运动。

根据本公开的实施方式，由于检查衬底PM在第二方向DR2上沿传送单元11或传送单元13水平往复运动，并且第一光学系统20和第二光学系统30与头部联接以在第三方向DR3上沿检查衬底PM垂直往复运动，因此可对检查衬底PM的整个区域进行检查。相应地，可提高光掩模检查设备EA的检查精度。

第二光学系统30可与应用于曝光工艺中使用的曝光机NE-A的光学系统相似。第二光学系统30可采用科勒照明方案。

第二光学系统30可包括第二光源31、第二光导32、光束整形器33、离轴照明器34、第二光圈35和第二照明透镜36。

第二光源31可将光提供到第二光导32。第二光源31可采用UV LED或激光光源。在实施方式中，从第二光源31提供的光可具有与从曝光工艺中使用的曝光机NE-A提供的光的波长带相似的波长带。相应地，在这样的实施方式中，从第二光源31提供的光可具有短波长带。

从第二光源31提供的光可经由第二光导32入射到光束整形器33中。光束整形器33可为与包括在曝光机NE-A中的复眼透镜相同的透镜。从光束整形器33射出的光可入射到离轴照明器34中。在通过离轴照明器34的同时被处理的光可到达第二光圈35，光的强度可由第二光圈35来调节，并且然后，被调节了强度的光可在透射通过第二照明透镜36之后照射到检查衬底PM。

第二照明透镜36可具有小于第一照明透镜24的第一数值孔径的第二数值孔径。在实施方式中，第二数值孔径可等于或大于约0.05且等于或小于约0.35。相应地，在这样的实施方式中，与第一光学系统20相比，第二光学系统30可为低分辨率光学系统。

包括在光掩模检查设备EA中的第二光学系统30可控制光的干扰，以使得提供到成像光学系统40的光可以与使用光掩模PM形成的电路图案C-P对应的形状被投影。如上所述，当使用基于仿真图像检查的光掩模PM进行光刻工艺时，可预先有效地检测由发射短波长带中的光的曝光机NE-A导致的缺陷。相应地，由于在曝光工艺之后去除了可能导致缺陷的光掩模PM，因此可减少成本和对于后续工艺所花费的时间。

成像光学系统40可为将从第一光学系统20和第二光学系统30提供的光进行引导以形成检查衬底PM的电路图案的投影图像的光学系统。

成像光学系统40可设置在检查衬底PM的另一侧处，该另一侧在第一方向DR1上与检查衬底PM一侧相对。检查衬底PM的另一侧可对应于检查衬底PM的后表面。

成像光学系统40可包括第一物镜41、第二物镜42、第三光源43、第三光导44、聚光透镜45、第三光圈46、镜筒47和镜筒透镜48。成像光学系统40的第三光源43可将光提供到第三光圈46。从第三光源43提供的光可具有等于或大于约500nm且等于或小于约700nm的波长。第三光圈46可包括放置在其中以改变从第三光源43提供的光的路径的棱镜。

根据本公开的实施方式，当使用第一光学系统20进行检查时，第一物镜41可与第一照明透镜24对准。在这种情况下，从第一物镜41射出的光可入射到第三光圈46中。第一物镜41可具有与第一照明透镜24的第一数值孔径相似的数值孔径。

当使用第二光学系统30进行检查时，第二物镜42可与第二照明透镜36对准。在这种情况下，从第二物镜42射出的光可入射到第三光圈46中。第二物镜42可具有与第二照明透镜36的第二数值孔径相似的数值孔径。第一物镜41和第二物镜42可选择性地与对应的第一光学系统20和第二光学系统30对准，并且可透射通过了检查衬底PM的光。通过镜筒47的光可通过镜筒透镜48被放大，以将放大的图像提供到相机50。

相机50可连接到成像光学系统40。来自第一光学系统20并且通过检查衬底PM被透射的光或者来自第二光学系统30并且通过检查衬底PM被透射的光可通过成像光学系统40并且可形成为图像，并且因此，由镜筒透镜48放大的图像可被相机50成像或捕获。

在光掩模检查设备EA的部件对准以允许从第一光学系统20或第二光学系统30射出的光在顺序地通过检查衬底PM和成像光学系统40之后行进到相机50的状态下，可通过检查衬底PM在第二方向DR2上的水平往复移动和第一光学系统20或第二光学系统30在第三方向DR3上的垂直往复移动来完全地扫描检查衬底PM。在本公开中，表达“部件对准”意味着部件在光学上对准。在这种情况下，只要光通过反射或折射正常地入射，则部件不必在第一方向DR1上共线。

相机50可为能够高速触发的线扫描相机、或者在顺序地触发单位区域的同时移动的步进相机，然而，其不应限于此或由此限制。此外，相机50还可包括具有高放大率的复查相机(review camera)，以拍出放大的图像。

在下文中，将参考图1至图3C描述检查光掩模的方法的实施方式。

在实施方式中，检查光掩模的方法可包括初次检查和二次检查。

初次检查可包括将第一光学系统20的第一照明透镜24与成像光学系统40的第一物镜41对准、使从第一光学系统20提供的光透射通过光掩模PM以及使用相机50捕获投影在第一物镜41上的光的第一图像。由于在初次检查中使用的第一光学系统20采用了高分辨率光学系统，因此可进行检查以确定光掩模PM是否有缺陷或者异物是否存在于光掩模PM中。

二次检查可包括将第二光学系统30的第二照明透镜36与成像光学系统40的第二物镜42对准、使从第二光学系统30提供的光透射通过光掩模PM以及使用相机50捕获投影在第二物镜42上的光的第二图像。由于在二次检查中使用的第二光学系统30可具有与提供短波长带中的光的曝光机NE-A中使用的光学系统的规格相似的规格，因此可通过仿真来检查在使用短波长带中的光进行曝光工艺时发生的可能的缺陷。

根据本公开的实施方式，光掩模检查设备EA不仅可使用具有高分辨率的第一光学系统20检查光掩模PM本身的缺陷，而且可使用具有与在曝光机NE-A中使用的光学系统的规格相似的规格的第二光学系统30预先检查在用短波长带中的光执行曝光工艺时发生的可能的缺陷。因此，可预先有效地检测在后续工艺中可能发生的缺陷，并且可提高光掩模检查设备EA的工艺效率。

本申请不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开将为详尽和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本申请的构思。

虽然已参考本申请的实施方式特别地示出和描述了本申请，但本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如由随附的权利要求书限定的本申请的精神或范围的情况下，其中可进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种光掩模检查设备，其特征在于，包括：

台，支承检查衬底；

第一光学系统，具有第一数值孔径，并且设置在所述检查衬底的一侧处；

第二光学系统，具有第二数值孔径，与所述第一光学系统间隔开，并且设置在所述检查衬底的所述一侧处；

成像光学系统，包括第一物镜、第二物镜，并且设置在所述检查衬底的与所述检查衬底的所述一侧相对的另一侧处，所述第一物镜在所述检查衬底设置在所述第一物镜与所述第一光学系统之间的情况下与所述第一光学系统对准，所述第二物镜在所述检查衬底设置在所述第二物镜与所述第二光学系统之间的情况下与所述第二光学系统对准；以及

相机，捕获通过了所述成像光学系统的图像。

2.根据权利要求1所述的光掩模检查设备，其特征在于，所述第一光学系统包括第一光源、第一光导、第一光圈和具有所述第一数值孔径的第一照明透镜。

3.根据权利要求1所述的光掩模检查设备，其特征在于，

所述第一光学系统包括第一光源，

所述第二光学系统包括第二光源，并且

从所述第一光源照射的光和从所述第二光源照射的光具有彼此不同的波长。

4.根据权利要求3所述的光掩模检查设备，其特征在于，从所述第一光源照射的所述光具有等于或大于365nm且等于或小于500nm的波长。

5.根据权利要求1所述的光掩模检查设备，其特征在于，所述第二光学系统包括第二光源、第二光导、光束整形器、离轴照明器、第二光圈和具有所述第二数值孔径的第二照明透镜。

6.根据权利要求1所述的光掩模检查设备，其特征在于，所述成像光学系统包括第三光源、第三光导、聚光透镜、与所述第一物镜和所述第二物镜连接的第三光圈、镜筒以及增加放大率并且连接到所述相机的镜筒透镜。

7.根据权利要求6所述的光掩模检查设备，其特征在于，

所述第一物镜具有与所述第一数值孔径对应的数值孔径，并且

所述第二物镜具有与所述第二数值孔径对应的数值孔径。

8.根据权利要求7所述的光掩模检查设备，其特征在于，所述第一数值孔径等于或大于0.4且等于或小于0.8，或者所述第二数值孔径等于或大于0.05且等于或小于0.35。

9.根据权利要求1所述的光掩模检查设备，其特征在于，所述第一数值孔径大于所述第二数值孔径。

10.根据权利要求1所述的光掩模检查设备，其特征在于，所述检查衬底为在光刻工艺中使用的光掩模。