DE102010025033A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Defekterkennung und Reparatur von EUV-Masken - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Defekterkennung und Reparatur einer EUV-Maske umfassend die Schritte: – Erstellen eines Fokusstapels an der fehlerhaften Stelle mit einem EUV-Maskeninspektionsmikroskop – Bestimmen der Oberflächenform der EUV-Maske an der fehlerhaften Stelle – Bereitstellen von Modellstrukturen mit der gemessene Oberflächenform, welche unterschiedlicher Phasenfehler aufweisen und bereitstellen von deren Fokusstapel – Bestimmen der 3d-Fehlerstruktur durch Vergleich der gemessenen Fokusstapel der fehlerhaften Stelle und der Fokusstapel der Modellstrukturen.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Defekterkennung und Reparatur einer EUV-Maske.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein EUV-Maskeninspektionsmikroskop zur Durchführung des Verfahrens
  • Zur Herstellung von EUV-Masken zur Verwendung in der Lithographie zur Waferbelichtung mit Strahlung der Wellenlänge von bevorzugt 13,5 nm, wird auf ein Substrat mit einer besonders niedrigen thermischen Ausdehnung, welches beispielsweise aus Quarzglas besteht, ein Multischicht-System (Multilager) aufgetragen. Typischerweise werden alternierend 80 bis 120 Schichten aus Molybdän und Silizium von je 1 bis 7 nm Stärke abgeschieden. An jeder Grenzfläche der Molybdän-/Siliziumschichten wird ein Teil der Strahlung reflektiert, so dass im Idealfall über 70% der eingefallenen Strahlung zurückgeworfen werden kann.
  • Auf einem Multilager werden strahlungsabsorbierende Bereiche aus einer auf der Absorberschicht gebildet, die beispielsweise aus Titannitrid, Tantalnitrid oder auch Chrom besteht. Diese absorbierenden Bereiche stehen erhaben auf dem Multilager, und zwischen den absorbierenden Bereichen entstehen strahlungsreflektierende Bereiche des Multilagers. Die strahlungsabsorbierenden und die strahlungsreflektierenden Bereiche (Gräben) ergeben bei der Belichtung das auf dem Halbleiterwafer darzustellende Muster.
  • Die Herstellung der Masken muss mit höchster Genauigkeit erfolgen. Schon Fehler der Größenordnung von 1 nm können Fehler bei der Abbildung der Struktur der Maske auf dem Wafer verursachen.
  • Dabei können Fehler unterschiedlicher Art an unterschiedlichen Stellen mit unterschiedlicher Wirkung entstehen.
  • EUV Inspektions- und Reviewsysteme, die bei 13,5 nm arbeiten sind bekannt, z. B. aus der US6954266 oder der US580312 in Kombination mit einem Masken-Reparatursystem. EUV-Reviewsysteme werden auch als EUV-Maskeninspektionsmikroskope bezeichnet.
  • Auch weitere Untersuchungsmethoden von EUV-Masken sind bekannt. Die Lokalisierung konkaver Defekte mit Rasterkraftmikroskopie (AFM, Atomic Force Microscopy) auf EUV-Masken wird in der US20090286166 beschrieben. In der US6844272 wird die Bestimmung Höhe einer Oberfläche von EUV-Masken interferometrisch beschrieben.
  • Defekte im Absorber können entstehen, wenn auf der Maske Absorbermaterial an Stellen fehlt oder zuviel aufgetragen wurde, oder wenn sich Schmutz auf der Maske noberfläche befindet. Diese Art von Fehlern führt vorwiegend zu Amplitudenfehlern. Diese sind durch Oberflächenanalyse der Maske zu erkennen; beispielsweise durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM). In einem bekannten Maskenreparatursystem, wie z. B. MeRit der Carl Zeiss SMS GmbH kann überschüssiges Material abgetragen werden, beispielsweise durch Beschusss mit Elektronen, fehlendes Material kann hinzugefügt werden, hier wird z. B. Chrom abgeschieden.
  • Zur Säuberung von EUV-Masken, d. h. zur Befreiung der Oberfläche von störenden Partikeln oder Substanzen sind Methoden wie Waschen oder Polieren bekannt.
  • Weiterhin können sogenannte topologische Fehler, die auch als Phasenfehler bezeichnet werden, auftreten. Diese liegen innerhalb des Multilagers oder auf dem Substrat und können mit den Standardsäuberungs- oder Reparaturmethoden nicht entfernt werden.
  • Befindet sich z. B. eine Ausbeulung auf dem Substrat, so kann sich diese durch den ganzen Schichtstapel fortpflanzen. Die Folge ist eine lokale Störung der Phasenfront, die sich je nach Stärke negativ auf die Abbildung auswirken kann.
  • Phasenfehler unterscheiden sich von anderen Defekten, wie z. B. Partikel and der Oberfläche durch ein unterschiedliches Fokusverhalten. Um den Defekt zu kompensieren, muss das Fokusverhalten bekannt sein. Zur Bestimmung des Fokusverhaltens wird eine Vielzahl von Bildern aufgenommen. Eine der Aufnahmen in der besten Fokusebene und weitere im Defokus, d. h. in Ebenen parallel zur Fokusebene im Abstand von z. B. 15 nm, 30 nm, 75 nm ober- und unterhalb der besten Fokusebene. Es werden für einen Fokusstapel beispielsweise 5, 7, 9 oder 11 Bilder aufgenommen.
  • Die Messung von Fokusstapeln bei PSM (Phase Shift Masks, Phasen verschiebenden Masken), die mit DUV-Strahlung in Transmission betrieben werden und der Kompensations-Reparatur ist aus der US6016357 bekannt.
  • In dem Patent US6235434 wird die Reparatur von Fehlern bei EUV-Masken beschrieben. Unabhängig von der Art des Fehlers, ob Amplituden- oder ob Phasenfehler, wird die Reparatur durch Abtragen (bzw. Auftragen) von Absorber, d. h. Korrektur der Pattern, erreicht. Die Reparatur von EUV-Spiegeln durch das Abtragen von Material ist aus der US2005157384 bekannt, durch das Auftragen einer Schicht aus der US6849859 .
  • Diese auch als Kompensations-Reparatur, ”Compensational Repair”, bezeichnetet Reperaturverfahren hat den Nachteil, dass die Fokusabhängigkeit grundsätzlich von dem Idealverhalten abweicht und somit eine Verkleinerung des Prozeßfensters bei der Waferbelichtung resultiert.
  • 1 zeigt in einer Simulation die CD (Kritische Dimension, Critical Dimension) als Funktion des Offsets (des Abstandes zwischen den Mittenpositionen von Absorber und Defekt) im Fokus und für 2 Defokuswerte bei 75 und –75 nm. 2 zeigt die Skizze des. Defekts im Querschnitt und einen Offset mit Absorber.
  • Bei einem vorgegebenen Offset würde eine Anpassung der Linienbreite eine erste Verbesserung im Fokus bringen, jedoch kann die CD im Defokus immer noch zu stark abweichen. Daher müssen weitere Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, die sich nur aus einer Simulation ergeben können.
  • Die Simulation von Luftbildern bekannter Strukturmodelle ist bekannt aus: Chris H. Clifford* and Andrew R. Neureuther Proc. of SPIE Vol. 6730, 67301 S, (2007) und Masaaki Ito, Taro Ogawa et al., Jpn J. Appl. Phys. Vol. 40(2001), S. 2549–2553.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren bereitzustellen, durch welches insbesondere Phasenfehler einer EUV-Maske korrigiert werden können. Das Fokusverhalten soll dabei optimiert werden, das Prozeßfenster bei der Waferbelichtung möglichst groß werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
  • Mit einem AIMS lässt sich das Fokusverhalten eines Defektes auf der Maske genau vermessen.
  • Aus dem Fingerprint kann man entscheiden, welche Art von Defekt vorliegt (Phase oder Amplitude)
  • Durch direkte online-Simulation oder Vgl. mit Datenbanken kann die Struktur des Defektes angefittet werden.
  • Daraufhin wird simulativ eine Reparatur- oder Kompensationsstrategie erarbeitet, wie der Einfluss des Defektes durch gezielte Behandlung der betroffenen Stelle miminiert werden kann, so dass die Maske nach der entsprechenden Nachbearbeitung in der Produktion verwendet werden kann.
  • Die Reparaturvorschläge können folgende Massnahmen enthalten:
    Die Reparaturverfahren umfassen:
    Entfernen eines gewissen Anteil des Absorbers (sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung) durch Elektronen- oder Atomstrahl. Hinzufügen einen gewissen Anteils von Absorbermaterial (sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung) durch Abscheidung von beispielsweise Chrom mit dem Masken-Reparatursystem MeRit. Abtragen des Multilagers beispielsweise Bohren eines Lochs mit geeigneten Dimensionen in den Multilager. Lokale Kompaktierung oder Expansion des Multilagers oder des Substrats durch elektromagnetische Strahlung. Es ist z. B. eine Kompaktierung oder Expansion des Substrats durch fs-Laser-Applikation, wie in der US 2007/0224522 beschrieben, möglich oder der Kompaktierung oder Expansion einzelner Molybdenium- oder Siliziumschichten wie in der US6844272 beschrieben.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es versteht sich, dass die bisher genannten und die im Folgenden noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in den beschriebenen, sondern auch in weiteren Kombinationen oder einzeln Verwendung finden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: CD (Kritische Dimension, Critical Dimension) als Funktion der Offsets;
  • 2: Skizze eines Phasenfehlers im Querschnitt mit Angabe von Offset;
  • 3: Skizze eines Phasenfehlers einer Maske im Querschnitt;
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren wird mit einem EUV-Maskeninspektionsmikroskop ein Luftbild einer fehlerhaften Stelle einer EUV-Maske aufgenommen. Neben dem Luftbild in der besten Fokusebene wird ein Fokusstapel aufgenommen. In Ebenen parallel zur Fokusebene im Abstand von z. B. 15 nm, 30 nm, 75 nm ober- und unterhalb der besten Fokusebene werden beispielsweise 5, 7, 9 oder 11 Bilder aufgenommen.
  • Durch die Untersuchung der gleichen defekten Stelle der EUV-Maske mit einem Rasterkraftmikroskop wird die Topologie der Oberfläche, die Oberflächenform der Maske bestimmt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Rastertunnelmikroskop verwendet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Stylus Profilometer verwendet, in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Interferometer.
  • Es wird die Form der Abweichung der Oberfläche von der Soll-Form bestimmt. Es können wie in 3 angedeutet Erhebungen entstehen. Es treten aber auch Vertiefungen auf. Diese Erhebungen bzw. Vertiefungen können wie in 3 angedeutet unterschiedliche Ursachen haben. Die Ursache kann eine entsprechende Erhebungen bzw. Vertiefungen des Substrats sein aber auch Fehler einzelner Molybdän- oder Siliziumschichten, die an der defekten Stelle zu dick oder zu dünn ausgebildet sind. Auch ein Fremdkörper auf dem Substrat oder innerhalb des Multilagers kann Ursache des Fehlers sein.
  • Im nächsten Schritt ist der dreidimensionale Aufbau, der 3d-Aufbau, der defekten Stelle zu bestimmen.
  • Zunächst wird für unterschiedliche fehlerhaften 3d-Aufbauten einer Maske Modellstrukturen erstellt. Zur Erstellung der Modellstrukturen wird die Absorberstruktur der Maske an der defekten Stelle benötigt. Diese steht durch die Designdaten der Maske zur Verfügung oder kann aus dem Bild eines Rasterelektronenmikroskops erhalten werden.
  • Für jede der Modellstrukturen wird jeweils ein Fokusstapel simuliert. Dabei wird auch für jede Oberflächenform eine Vielzahl von o. g. Ursachen berücksichtigt.
  • Nachfolgend werden die gemessene Oberflächenform und die gemessenen Luftbilder des Fokusstapels der defekten Stelle mit den simulierten Fokusstapeln der Modellstrukturen verglichen.
  • Jene Modellstruktur bei welcher der Vergleich die beste Übereinstimmung liefert, wird als die reale dreidimensionale Fehlerstruktur angenommen.
  • Diese 3d-Fehlerstruktur wird nun durch unterschiedliche Reparaturverfahren verändert.
  • Die Reparaturverfahren umfassen:
    Entfernen eines gewissen Anteil des Absorbers (sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung) durch Elektronen- oder Atomstrahl. Hinzufügen einen gewissen Anteils von Absorbermaterial (sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung) durch Abscheidung von beispielsweise Chrom mit dem Masken-Reparatursystem MeRit. Abtragen des Multilagers beispielsweise Bohren eines Lochs mit geeigneten Dimensionen in den Multilager. Lokale Kompaktierung oder Expansion des Multilagers oder des Substrats durch elektromagnetische Strahlung. Es ist z. B. eine Kompaktierung oder Expansion des Substrats durch fs-Laser-Applikation möglich oder der Kompaktierung oder Expansion einzelner. Molybdenium- oder Siliziumschichten.
  • Führt die Veränderung der Struktur zumindest näherungsweise zur Idealstruktur des Multilagers, so wird die geeignete Reparaturmethode direkt auf die Fehlerhafte Stelle angewendet.
  • So wird bei fehlerhaften Schichtdicken oder fehlerhafter Form der Oberfläche des Substrates direkt die entsprechende Kompaktierung bzw. Expansion angewendet.
  • Sofern eine Reparaturmethode zum Einsatz kommt, die eine Ersatz-Struktur erzeugt, wird deren Wirkung vor Anwendung simuliert. D. h. die anzuwendenden Korrekturen werden zuerst auf das gefundene Modell der 3d-Fehlerstruktur angewendet und eine Simulation eines Fokusstapels wird durchgeführt. Sofern ein Vergleich bestätigt, dass die Ergebnisse zufriedenstellend sind, wird die entsprechende Reparatur in realiter durchgeführt, falls nicht werden weitere Simulationen mit variierten Reparaturmethoden bzw. -parametern durchgeführt.
  • Die Parameter können auch durch ein iteratives Verfahren optimiert werden. Soll beispielsweise durch das Bohren eines Loches in den Multilager eine Fehlerhafte Stelle repariert werden, so sind Simulationen mit Löchern unterschiedlicher Tiefe, unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlichem Abstand von einer fehlerhaften Oberflächenform zu simulieren.
  • Zur Durchführung des Verfahrens wird ein EUV-Maskeninspektionsmikroskop bereitgestellt, welches ein integriertes Reparatursystem aufweist. Das verfahren ist jedoch auch in getrennten Systemen anwendbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6954266 [0007]
    • US 580312 [0007]
    • US 20090286166 [0008]
    • US 6844272 [0008, 0026]
    • US 6016357 [0014]
    • US 6235434 [0015]
    • US 2005157384 [0015]
    • US 6849859 [0015]
    • US 2007/0224522 [0026]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Chris H. Clifford* and Andrew R. Neureuther Proc. of SPIE Vol. 6730, 67301 S, (2007) [0019]
    • Masaaki Ito, Taro Ogawa et al., Jpn J. Appl. Phys. Vol. 40(2001), S. 2549–2553 [0019]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Defekterkennung und Reparatur einer EUV-Maske umfassend die Schritte: – Erstellen eines Fokusstapels an der fehlerhaften Stelle mit einem EUV-Maskeninspektionsmikroskop – Bestimmen der Oberflächenform der EUV-Maske an der fehlerhaften Stelle – Bereitstellen von Modellstrukturen mit der gemessene Oberflächenform, welche unterschiedliche Phasenfehler aufweisen und bereitstellen von deren Fokusstapel – Bestimmen der 3d-Fehlerstruktur durch Vergleich der gemessenen Fokusstapel der fehlerhaften Stelle und der Fokusstapel der Modellstrukturen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als weiterer Schritt zur Bestimmung eines optimalen Reparaturverfahrens auf das Modell der 3d-Fehlerstruktur unterschiedliche Reparaturverfahren angewendet werden und Fokusstapel simuliert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das durch Vergleich der Fokusstapel bestimmte beste Reparaturverfahren auf die Fehlerhafte Stelle angewendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Modellstrukturen die Struktur des Absorbers auf der Oberfläche der Maske beinhalten.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Struktur des Absorbers aus dem Maskendesign oder durch Aufnahme eines Bildesbereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Reparaturverfahren angewendet wird, wodurch die 3d-Fehlerstruktur zumindest näherungsweise zur Idealstruktur des Multilagers korrigiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Reparaturverfahren direkt auf die fehlerhafte Stelle angewendet wird.
  8. EUV-Maskeninspektionsmikroskop zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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