TW201719277A - 修復光罩的方法 - Google Patents

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Abstract

本實施例提供一種修復光罩的方法。上述方法包括接收一光罩，其包括一圖案化特徵部件。圖案化特徵部件產生一相移且具有一透光率。辨識光罩上的一缺陷區。形成一修復特徵部件於光罩上的缺陷區上方。形成修復特徵部件包括形成一第一圖案化材料層於缺陷區上方以及形成一第二圖案化材料層於第一圖案化材料層上方，以形成修復特徵部件。修復特徵部件產生上述相移且具有上述透光率。

Description

修復光罩的方法
本發明實施例係關於一種半導體技術，且特別是關於一種修復光罩的方法。
半導體積體電路(integrated circuit,IC)工業歷經了快速的成長。IC材料與設計的技術進展造就了各個IC世代，每一世代的電路都比前世代來得更小更為複雜。在IC進展課題中，功能密度(即，單位晶片面積的內連裝置數量)普遍增加，而幾何尺寸(即，所使用的製程能形成的最小部件(或線))則縮小。上述尺寸微縮製程因生產效率的增加及相關成本的降低而有所助益。而上述尺寸微縮亦已增加IC加工及製造的複雜度，而因應這些進展，IC製造及加工需要類似的演進。在關於微影圖案化的一範例中，用於微影製程中的光罩(或罩幕)具有一電路圖案定義於其上且會轉移至晶圓。光罩上的圖案需要更加精確，且對於先進技術節點中小特徵部件尺寸而言，微影圖案化對於光罩缺陷會更加敏感。因此，會修復光罩以排除缺陷，並進一步檢查以確認修復的缺陷。
根據一些實施例，本揭露提供一種修復光罩的方法。上述方法包括接收一光罩，其包括一圖案化特徵部件及一缺陷。圖案化特徵部件產生一相移且具有一透光率。透過形成 一修復特徵部件來修復缺陷。修復特徵部件產生上述相移且具有上述透光率。
根據一些實施例，本揭露提供一種修復光罩的方法。上述方法包括接收一光罩，其包括一圖案化特徵部件。圖案化特徵部件產生一相移且具有一透光率。辨識光罩上的一缺陷區。形成一修復特徵部件於光罩上的缺陷區上方。形成修復特徵部件包括形成一第一圖案化材料層於缺陷區上方以及形成一第二圖案化材料層於第一圖案化材料層上方，以形成修復特徵部件。修復特徵部件產生上述相移且具有上述透光率。
根據一些實施例，本揭露提供一種相移光罩(phase shift mask,PSM)實施例，用以製造一積體電路。相移光罩(PSM)包括：一透明基底；一原始特徵部件，其具有一參考複合折射率及一參考厚度(tref)；以及一修復特徵部件，包括一第一層，其具有一第一複合折射率及一第一厚度(t1)。選定的第一厚度，使修復特徵部件的相移及透光率分別相同於原始特徵部件的相移及透光率。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧操作步驟
200‧‧‧光罩
202‧‧‧基底
203‧‧‧缺陷
204‧‧‧(原始)圖案
206‧‧‧(修復)圖案/第一層
223‧‧‧第二層
224‧‧‧第三層
t1、t2、t3、tref‧‧‧厚度
第1圖係繪示出根據本發明一或多個實施例之修復光罩的方法流程圖。
第2A圖係繪示出根據本發明一或多個實施例之具有缺陷的相移光罩(phase shift mask,PSM)的剖面示意圖。
第2B圖係繪示出根據本發明一或多個實施例之具有修復圖案的相移光罩(PSM)的剖面示意圖。
第2C圖係繪示出根據本發明一或多個實施例之具有修復圖案的相移光罩(PSM)的剖面示意圖。
可理解的是以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵部件。而以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化本揭露內容。當然，這些僅為範例說明並非用以限定本發明。舉例來說，若是以下的揭露內容敘述了將一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與上述第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。另外，本揭露內容在各個不同範例中會重複標號及/或文字。重複是為了達到簡化及明確目的，而非自行指定所探討的各個不同實施例及/或配置之間的關係。
第1圖係繪示出根據本發明一或多個實施例之修復光罩的方法100的流程圖。以下配合參照第1圖及相關的第2A、2B及2C圖說明上述方法100。光罩修復可實施於製造光罩的光罩工廠、用光罩製造半導體裝置於晶圓上的廠區、製造空白光罩的玻璃工廠及/或人和其他位置場所。可以理解的是可在方法100進行之前、期間或之後進行額外的步驟，且可在方法100的額外實施例中取代或排除某些所述及的步驟。
方法100起始於操作步驟102，接收或提供一光罩200。光罩200係用以在微影製程期間製造半導體晶圓。在一具 體實施例中，光罩200為一相移光罩(PSM)。在第2A圖所示的實施例中，光罩200包括一基底202、一圖案204及一缺陷203。圖案係根據一電路設計所定義而成。一般而言，以PSM作為光罩200的實施範例，基底202可為透明石英基底。圖案204可為一半透明的相移層，相移層可使通過的光線產生相移。缺陷203可為一遺漏圖案(missing pattern)。更具體來說，根據電路設計，半透明相移層應該是位於缺陷203所在的位置上。儘管圖示的實施例中缺陷203為遺漏圖案，然而未根據電路設計的各種圖案也可視為缺陷，例如錯置圖案(misplaced pattern)、無意間所加入的圖案及/或污染圖案。在一些實施例中，形成的圖案204可由一材料所製成，該材料選自於矽化鉬、矽化鉭、矽化鎢、氧化矽鉬、氧化矽鉭或氧化矽鎢。
方法100接續進行至操作步驟104，利用光罩檢測設備(例如光學檢測設備及/或原子力顯微鏡(atomic force microscope,AFM))檢測光罩200，以辨識/定位缺陷(例如，缺陷203)。光罩檢測包括掃描光罩表面、於光罩上定位缺陷、確定缺陷形狀及尺寸及/或任何適當的檢測方法以辨識/定位缺陷。
在一具體實施例中，方法100可選擇性接續至操作步驟106，去除缺陷。在一些實施例中，當缺陷203為錯置圖案、無意間加入的圖案及/或污染圖案時，可存在操作步驟106。在此情形中，缺陷203可透過各種不同的適合方法加以除去形成的圖案，例如乾蝕刻法、選擇性乾蝕刻法及/或濕蝕刻法。
在定位缺陷203之後，方法100接續進行至操作步驟108，在缺陷203所在(即，參照方法100的操作步驟104)的位 置形成一第一層。第2B圖係繪示出在缺陷位置處形成一第一層(圖案206)的一實施例，使形成的圖案206可作為一圖案(例如，圖案204)，其應該原本位於缺陷位置。為了清楚起見，以下說明中，圖案206可稱作「修復圖案」，而圖案204可稱作「原始圖案」。根據不同的實施例，修復圖案206可由相同或不同於原始圖案204的材料(例如，矽化鉬、矽化鉭、矽化鎢、氧化矽鉬、氧化矽鉭或氧化矽鎢)所製成。在以相同材料形成修復圖案206的範例中，修復圖案206的厚度t1可相同於原始圖案204的厚度tref。另一方面，在以不同材料形成修復圖案206的範例中，修復圖案206的厚度t1可不同於厚度tref。
在根據不同的實施例中，原始圖案204具有一折射率。更具體來說，上述折射率為複合折射率，其具有一第一部(實部(real part))nref及一第二部(虛部(imaginary part))kref。第一部nref一般稱作圖案204的折射率，而第二部(虛部(imaginary part))kref稱作圖案204的衰減因子(attenuation factor)。圖案204的折射率nref及衰減因子kref可於方法100的操作步驟108及/或其他適合的操作步驟(例如，102、104或106)中利用適合的量測系統而確定。舉例來說，各種不同的量測系統可用於量測上述折射率，包括虛擬影像量測系統(aerial image measurement system,AIMS)、光譜式橢圓儀(spectroscopic ellipsometry)、表面電漿共振(surface plasma resonance,SPR)角檢測系統及/或衰逝全反射(attenuated total reflection,ATR)強度量測。
在操作步驟108中，接續以以不同材料形成修復圖案206的範例，修復圖案206可由一材料製成(以下稱為材 料”X”)。舉例來說，用於原始圖案204的材料為矽化鉬，而材料X可為矽化鉬以外的任何適合材料。在一範例中，材料X可為複合的化學化合物，包括不同的元素，例如Mo、Si、O及N。再者，可調整複合的化學化合物的每一元素的比率，以符合目標參數(例如，n、k值)。在一些實施例中，材料X及待形成的修復圖案206的厚度(t1)可由使用者及/或資訊處理系統(information handling system)基於下列參數來進行選擇：原始圖案204的厚度(tref)、原始圖案204的折射率(nref)、原始圖案204的衰減因子(kref)、原始圖案204的透光率(Tref)。更具體來說，材料X可具有複合的折射率，其具有折射率”nx”及衰減因子”kx”。折射率nx、衰減因子kx及厚度t1可對應選擇而滿足下列方程式：(nref-1)×tref=(nx-1)×t1
(kref)×tref=(kx)×t1在此情形中，光線傳播通過修復圖案206可具有一相移(例如，180°或π)，且又在一實施例中，光線傳播通過修復圖案206的相移可相同於光線傳播通過原始圖案204的其中一者。再者，各自的光線傳播通過原始圖案204及修復圖案206的強度可相同。亦即，修復圖案206的透光率可相同於原始圖案204的透光率。
請再參照方法100的操作步驟108，形成修復圖案206於缺陷203所在的位置的步驟可透過各種不同的沉積方法來進行。在一具體範例中，上述沉積方法可使用氣體輔助沉積(gas-assisted deposition,GAD)(例如，電子束(e-beam)沉積、聚 焦離子束沉積(focused ion beam(FIB)deposition)或雷射沉積)並採用鉻氣體、TEOS或其他適用於GAD製程的氣體。
另外，方法100也可選擇性接續至操作步驟110，形成一或多膜層於第一層(即，修復圖案206)上方。在根據不同的實施例中，上述一或多膜層連同第一層206可形成另一修復圖案。上述修復圖案(即，第一層+一或多個上方膜層)可具有相似或相同於原始圖案204的特性(例如，透光率、相移等等)。再者，上述一或多膜層的每一者的材料可相同或不同於第一層，且上述一或多膜層的每一者可分別由一對應材料製成。舉例來說，上述一或多膜層的每一者的材料可擇自於由Cr、SiO2、N、Mo所組成的群組。在一些具體的實施例中，在氣體輔助聚焦電子束系統中的氣體前驅物可用於形成上述一或多膜層的每一者。舉例來說，Cr(CO)6可用於形成Cr；TEOS可用於形成SiO2；NO2可用於形成N；Mo(CO)6可用於形成Mo。
在第2C圖所示的實施例中，一修復圖案208包括第一層206、一第二層223及一第三層224。每一膜層分別由下列材料製成：材料X(第一層206)、材料Y(第二層223)及材料Z(第三層224)，且厚度分別為：t1(第一層206)、t2(第二層223)及t3(第三層224)。每一材料具有一對應的複合折射率。舉例來說，材料X具有一複合折射率，其具有折射率”nx”及衰減因子”kx”；材料Y具有一複合折射率，其具有折射率”nY”及衰減因子”kY”；材料Z具有一複合折射率，其具有折射率”nZ”及衰減因子”kZ”。如上所述，修復圖案208的每一膜層的材料及厚度的選擇可為了造成光傳播通過修復圖案208的相移相同於光傳播通過原始 圖案204的相移，且修復圖案208的透光率相同於原始圖案204的透光率。在一些具體實施例中，每一膜層的厚度、折射率及衰減因子可滿足以下的方程式：(nref-1)×tref=(nx-1)×t1+(nY-1)×t2+(nZ-1)×t3
(kref)×tref=(kx)×t1+(kY)×t2+(kZ)×t3相似地，形成修復圖案208於缺陷203所在的位置的步驟可透過各種不同的沉積方法來進行。在一具體範例中，上述沉積方法可使用氣體輔助沉積(GAD)(例如，電子束(e-beam)沉積、聚焦離子束(FIB)沉積或雷射沉積)並採用鉻氣體、TEOS或其他適用於GAD製程的氣體。
傳統上，為了修復光罩(例如，取代一遺漏圖案)，特別是一相移光罩(PSM)，使用形成原始圖案的材料以外的材料來形成修復圖案。上述的傳統方法中能夠提供與遺漏圖案相似的關鍵圖形尺寸(critical dimension)，其可能存在某些缺失問題，例如降低影像指數斜率(image log-slope，ILS)及/或偏差的相移/透光率，進而造成一圖案經由修復圖案而形成於基底上而偏離一所需的設計(即，原始圖案)。上述問題源自於各種不同的原因，例如忽略原始圖案的特性的其中一者(例如，原始圖案的相移、原始圖案的透光率)。
本揭露的方法及系統於不同的實施例中提供各種優點。在一範例中，一修復材料可由選定的材料製成並形成選定的厚度，使選定材料的特性(例如，折射率及衰減因子)及厚度滿足上述二個所給出的方程式(第[0014]段所述的方程式)。在另一範例中，一修復材料可由至少二個選定的材料製成，且 每一選定材料形成選定的厚度，使每一選定材料的特性(例如，折射率及衰減因子)及厚度滿足上述二個所給出的方程式(第[0017]段所述的方程式)。在上述情形中，修復圖案可重現相同於原始圖案的特性(相移及透光率)，進而有助於轉移一原始設計圖案(例如，光罩上的電路設計)於一基底上。
因此，本揭露提供一種修復光罩的方法的實施例。上述方法包括接收一光罩，其包括一圖案化特徵部件及一缺陷。圖案化特徵部件產生一相移且具有一透光率。透過形成一修復特徵部件來修復缺陷。修復特徵部件產生上述相移且具有上述透光率。
在一些實施例中，形成修復特徵部件包括導入一聚焦電子束於光罩上的缺陷上。
在一些實施例中，上述方法更包括以一檢測設備來檢測光罩，以辨識缺陷。
在一些實施例中，修復特徵部件包括：一第一層，具有第一厚度及第一複合折射率；一第二層，具有第二厚度及第二複合折射率；以及一第三層，具有第三厚度及第三複合折射率。在一些實施例中，第一、第二及第三複合折射率彼此不同。
在一些實施例中，光罩為相移光罩(PSM)。
在一些實施例中，圖案化特徵部件為光罩的一半透明層，且由一材料製成，其選自於矽化鉬、矽化鉭、矽化鎢、氧化矽鉬、氧化矽組或氧化矽鎢。
在一些實施例中，修復缺陷包括自光罩去除缺陷。
本揭露另提供一種修復光罩的方法的實施例。上述方法包括接收一光罩，其包括一圖案化特徵部件。圖案化特徵部件產生一相移且具有一透光率。辨識光罩上的一缺陷區。形成一修復特徵部件於光罩上的缺陷區上方。形成修復特徵部件包括形成一第一圖案化材料層於缺陷區上方以及形成一第二圖案化材料層於第一圖案化材料層上方，以形成修復特徵部件。修復特徵部件產生上述相移且具有上述透光率。
在一些實施例中，圖案化特徵部件具有一參考複合折射率，且參考複合折射率具有一第一參考係數(nref)及一第二參考係數(kref)。形成的特徵部件具有總複合折射率，其具有一第一係數(n1)及一第二係數(k2)。在一些實施例中，第一參考係數(nref)、第二參考係數(kref)、第一係數(n1)及第二係數(k2)同時滿足以下方程式：(nref-1)×tref=(n1-1)×t1
(kref)×tref=(k1)×t1
在一些實施例中，第一圖案化材料層具有一第一厚度及一第一複合折射率，且第二圖案化材料層具有一第二厚度及一第二複合折射率。在一些實施例中，第一複合折射率與第二複合折射率彼此不同，第一厚度及第二厚度彼此不同。
在一些實施例中，形成修復特徵部件包括導入一聚焦電子束於光罩上的缺陷區上。
在一些實施例中，光罩為相移光罩(PSM)。
本揭露也提供一種相移光罩(PSM)實施例，用以製造一積體電路。相移光罩(PSM)包括：一透明基底；一原始特 徵部件，其具有一參考複合折射率及一參考厚度(tref)；以及一修復特徵部件，包括一第一層，其具有一第一複合折射率及一第一厚度(t1)。更具體地，選定的第一厚度，使修復特徵部件的相移及透光率分別相同於原始特徵部件的相移及透光率。
在一些實施例中，修復特徵部件更包括至少一膜層位於第一層上方，且上方的膜層的一複合折射率不同於第一複合折射率。
在一些實施例中，上方的膜層的厚度選擇造成修復特徵部件的相移及透光率相同於原始特徵部件的相移及透光率。
在一些實施例中，修復特徵部件利用氣體輔助聚焦電子束系統而形成。
在一些實施例中，原始特徵部件為光罩的一半透明層，且由一材料製成，其選自於矽化鉬、矽化鉭、矽化鎢、氧化矽鉬、氧化矽鉭或氧化矽鎢。
以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者對於本揭露的型態可更為容易理解。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到可輕易利用本揭露作為其它製程或結構的變更或設計基礎，以進行相同於此處所述實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構並未脫離本揭露之精神和保護範圍內，且可在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧操作步驟

Claims (1)

  1. 一種修復光罩的方法，包括：接收一光罩，其包括一圖案化特徵部件及一缺陷，該圖案化特徵部件產生一相移且具有一透光率；以及透過形成一修復特徵部件來修復該缺陷，該修復特徵部件產生該相移且具有該透光率。
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