TW201915606A - 倍縮光罩之檢測方法 - Google Patents

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陳立銳
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Abstract

一種檢測倍縮光罩之方法，包括：透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第一高度以光源掃描倍縮光罩表面，獲得在第一高度之倍縮光罩之表面之第一圖像，且透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第二高度以光源掃描倍縮光罩表面，獲得在第二高度之倍縮光罩之表面之第二圖像，第二高度係與第一高度不同，第一高度以及第二高度之間的距離小於倍縮光罩之厚度，結合第一圖像以及第二圖像以獲得倍縮光罩之表面輪廓圖像。

Description

倍縮光罩之檢測方法
本揭露實施例係有關於用於微影的方法以及設備，特別係有關於檢測用於半導體積體電路之製造的倍縮光罩(reticle)，且更特別係有關於檢測倍縮光罩之背面之方法。
隨著半導體產業進展至追求更高的裝置密度、更高的性能、以及更低的成本的奈米科技製程節點，用於光微影的輻射之波長已經從紫外線(ultraviolet, UV)降低至深紫外線(deep ultraviolet, DUV)，且最近更降低至極紫外線(extreme ultraviolet, EUV)。組件尺寸的進一步縮小需要在光微影之解析度的進一步進展，其可以使用極紫外光微影(extreme ultraviolet lithography, EUVL)實現。因為大多數材料之透射率在極紫外光波長顯著地降低，極紫外光微影使用反射倍縮光罩，而非傳統遮罩，傳統遮罩係用圖案化透明板在光阻層中產生圖案。
因為透過極紫外光微影產生的圖案具有在數奈米之範圍的特徵尺寸，維持極紫外光倍縮光罩之反射表面之平坦度對於防止圖案的變形係重要的。這些要求已經造成用於檢測倍縮光罩以及偵測極紫外光倍縮光罩之正背面上的汙染物的設備以及方法之發展，且這些發展持續演進。
在本揭露的一些實施例中，提供一種檢測倍縮光罩之方法，包括透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第一高度以光源掃描倍縮光罩表面，獲得在第一高度之倍縮光罩之表面之第一圖像，且透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第二高度以光源掃描倍縮光罩表面，獲得在第二高度之倍縮光罩之表面之第二圖像，第二高度係與第一高度不同，第一高度以及第二高度之間的距離小於倍縮光罩之厚度，結合第一圖像以及第二圖像以獲得倍縮光罩之表面輪廓圖像。
在本揭露的一些實施例中，提供一種倍縮光罩檢測系統，倍縮光罩檢測系統包括倍縮光罩平台、掃描光源、光偵測器、控制器、以及處理器。倍縮光罩平台在其上放置待掃描的倍縮光罩，掃描光源引導輻射至倍縮光罩，光偵測器偵測從倍縮光罩之表面反射及/或散射的輻射。控制器經程式化以控制倍縮光罩檢測系統在複數個不同高度重複倍縮光罩之表面之掃描複數次，以獲得複數個圖像。處理器經程式化以結合複數個圖像以獲得倍縮光罩之表面輪廓圖像，且分析表面輪廓圖像以判定是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩。
在本揭露的一些實施例中，提供一種用於獲得倍縮光罩表面之表面輪廓映像的設備，設備包括掃描器、成像裝置、控制器、以及處理器，掃描器包括光源以及光束操縱機構，光束操縱機構配置以在倍縮光罩表面之指定高度橫越倍縮光罩表面、掃描透過光源提供的光，成像裝置配置以偵測由倍縮光罩表面反射及/或散射的光。控制器經程式化以使得成像裝置在複數個高度獲得倍縮光罩表面之複數個圖像，且處理器經程式化以結合在複數個高度之倍縮光罩表面之複數個圖像，以獲得倍縮光罩表面之表面輪廓映像。
應了解的是，以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實行本揭露的不同特徵。以下敘述各個構件以及排列方式的特定範例，以簡化本揭露。當然，範例僅供說明用且意欲不限於此。例如，元件之尺寸不限於所揭露的範圍或值，而是可取決於裝置的製程條件及/或所需特性。除此之外，若本說明書敘述了第一特徵形成於第二特徵之上或上方，表示可包括上述第一特徵與上述第二特徵係直接接觸的實施例，亦可包括了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可未直接接觸的實施例。為了簡化以及清楚說明，可以不同比例任意地繪製各種特徵。
除此之外，空間相關用詞。例如：「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。另外，用語「由…製成」可意指「包括」或「由…組成」。在本揭露中，除非另有說明，片語「A、B及C的其中之一」意指「A、B及/或C」(A、B、C、A及B、A及C、B及C、或者是A、B及C)，而並非意指來自A的一元件、來自B的一元件、及來自C的一元件。
本揭露係主要地有關於用於製造半導體裝置的微影中使用的倍縮光罩(reticle)(遮罩(mask))的檢測。更具體而言，本揭露之實施例係有關於用於檢測用於極紫外光微影的倍縮光罩(遮罩)之背面的方法以及設備。倍縮光罩之背面係指與具有遮罩圖案的一側相反的一側。因為由極紫外光微影製作的圖案之特徵尺寸在數奈米之範圍，即使在倍縮光罩之背面上的微小粒子汙染就可能使得倍縮光罩之反射面充分變形，以導致反射在光阻層上之極紫外光之圖案的變形。因此，維持倍縮光罩之背面之清潔度以及平坦度與維持倍縮光罩之正(反射)面之清潔度一樣重要。在本揭露的一些實施例中，倍縮光罩背面透過倍縮光罩背面之三維(3-dimensional, 3D)圖像檢測，不需要讓倍縮光罩離線(offline)。這樣的在線(in-line)檢測可以避免由於讓倍縮光罩離線所導致的延遲，離線通常需要關閉生產，並從真空腔室中移除倍縮光罩。除此之外，這樣的在線檢測亦避免了當離線檢測時，潛在地將倍縮光罩曝露至其他汙染物。
第1A圖係根據本揭露的一些實施例，具備以雷射生成電漿(laser production plasma, LPP)為基礎的極紫外光輻射源的極紫外光微影系統的示意圖。極紫外光微影系統包括用以產生極紫外光輻射的極紫外光輻射源100、曝光工具200(例如：掃描器)、以及激發雷射源300，如第1A圖所示，在一些實施例中，極紫外光輻射源100以及曝光工具200係安裝在清潔室的之主要底板MF(main floor)上，而激發雷射源300係安裝於主要底板下方的基層底板BF(base floor)中。極紫外光輻射源100以及曝光工具200中的每一者分別地透過阻尼器DP1以及DP2放置在基座板PP1以及PP2上。極紫外光輻射源100以及曝光工具200透過耦接機構彼此耦接，耦接機構可包括聚焦單元。
微影系統係極紫外光微影系統，極紫外光微影系統設計以透過極紫外光(在本揭露中亦可互換地稱為極紫外光輻射)曝光光阻層。光阻層係對極紫外光敏感的材料。極紫外光微影系統採用極紫外光輻射源100以產生極紫外光，例如：波長在約1nm至約100nm範圍中的極紫外光。在一個特定範例中，極紫外光輻射源100產生具有中心波長13.5nm的極紫外光。
曝光工具200包括各種反射光學組件，例如：凸面/凹面/平面鏡，遮罩固持機構包括遮罩平台以及晶圓固持機構。曝光工具200更包括曝光腔室205，曝光腔室205圍住曝光工具200之所有光學組件、遮罩固持機構以及晶圓固持機構。曝光腔室205為了曝光工具200提供低壓或真空環境以避免由於氣體吸收極紫外光、而損失極紫外光輻射之強度。
微影系統可進一步包括其他模組或與其他模組整合(或耦接)。
如第1A圖所示，極紫外光輻射源100包括透過腔室105圍住的目標液滴產生器115以及雷射生成電漿收集器110。目標液滴產生器115產生複數個目標液滴(droplet)DP，目標液滴DP透過噴嘴117供應至腔室105。在一些實施例中，目標液滴DP係錫(Sn)、鋰(Li)、或錫以及鋰之合金。
由激發雷射源300所產生的激發雷射LR2係脈衝雷射。雷射脈衝LR2由激發雷射源300產生。激發雷射源300可包括雷射產生器310、雷射引導光學器件320、以及聚焦設備330。在一些實施例中，雷射產生器310包括二氧化碳(CO2 )或波長在電磁光譜之紅外線區域的摻釹的釔鋁石榴石(Nd:YAG)雷射源。例如，在一些實施例中，雷射產生器310具有9.4μm或10.6μm之波長。由雷射產生器310所產生的雷射光LR1透過雷射引導光學器件320引導，並透過聚焦設備330聚焦至激發雷射LR2中，然後引入至極紫外光輻射源100中。
在一些實施例中，激發雷射LR2包括預熱雷射以及主要雷射。在這樣的實施例中，預熱雷射脈衝(在本揭露可互換地稱為預脈衝)用於加熱(或預熱)給定的目標液滴以產生具有複數個較小液滴的低密度目標煙霧，低密度目標煙霧隨後透過來自主要雷射的脈衝加熱(或再加熱)，產生增加的極紫外光之放射。
第1B圖係根據本揭露的一些實施例，圖示利用極紫外光之圖案化光束曝光光阻塗佈基板410的極紫外光微影工具之細節的簡化示意圖。曝光工具200係積體電路微影工具(例如：步進器(stepper)、掃描器(scanner)、步進及掃描系統(step and scan system)、直接寫入系統(direct write system)、使用接觸及/或接近遮罩的裝置等等)，設有一個或多個光學器件250a、250b，例如，以極紫外光之光束照射圖案化光學器件250(例如：倍縮光罩)，以產生圖案化光束，以及一個或多個縮小投影光學器件250c、250d，用於投射圖案化光束至基板410上。可提供機械總成(未圖示)，機械總成用於在基板410以及圖案化光學器件250之間產生可控的相對移動。如第1B圖進一步所示，極紫外光微影工具包括極紫外光輻射源100，極紫外光輻射源100包括在腔室105中放射極紫外光的極紫外光輻射器ZE，極紫外光透過收集器110反射，並沿著進入曝光工具200的路徑以照射基板410。
如本揭露所用的用語「光學器件」意在廣泛地解釋包括但不必限於反射及/或透射及/或操作入射光的一個或多個組件，且包括但不限於一個或多個透鏡(lens)、視窗(window)、濾光片(filter)、楔形物(wedge)、稜鏡(prism)、稜柵(grism)、光柵(grating)、傳遞光纖(transmission fiber)、標準具(etalon)、漫射器(diffuser)、均質機(homogenizer)、偵測器(detector)及其他儀器組件、光圈(aperture)、旋轉三稜鏡(axicon)以及鏡子(mirror)，鏡子包括多層鏡子、接近法向入射鏡(near-normal incidence mirror)、切線入射鏡(grazing incidence mirror)、鏡面反射鏡(specular reflector)、漫反射體(diffuse reflector)以及上述組件之結合。除此之外，除非另有說明，否則本揭露所用的用語「光學器件」並不意欲限於僅在一個或多個特定波長範圍操作的組件，例如：在極紫外光輸出光波長、照射雷射波長、適合於計量的波長或任何其他特定的波長。
第2圖係示意性地繪示根據本揭露的一些實施例的遮罩固持機構。以下描述參考第1B圖以及第2圖。由極紫外光輻射源100產生的極紫外光輻射由反射光學組件引導至固定在遮罩平台210的遮罩250。在一些實施例中，遮罩平台210包括靜電倍縮光罩固持器220(在本揭露可互換地稱為靜電吸座(electrostatic chuck)(e-chuck))以固定遮罩250。
在本揭露中，用語遮罩(mask)、光罩(photomask)以及倍縮光罩(reticle)可互換地使用。在本實施例中，倍縮光罩250係反射性遮罩。在實施例中，倍縮光罩250包括以適合材料形成的基板252，例如：低熱膨脹的材料或熔融石英。在各種範例中，前述材料包括摻雜二氧化矽(SiO2 )的二氧化鈦(TiO2 )或其他具有低熱膨脹的合適材料。遮罩250包括複數個反射多層(multiple layer, ML)253，沉積於基板252上。多層253包括複數個膜對，例如鉬-矽(Mo/Si)膜對(例如在每一個膜對中，鉬層位於矽層的上方或下方)。或者，多層253可包括鉬-鈹(Mo/Be)膜對，或可配置以高度地反射極紫外光的其他合適材料。遮罩250可更包括設置在多層上、用於保護的覆蓋層254，例如：釕(Ru)。遮罩250更包括沉積在多層上的吸收層255，例如：硼氮化鉭(TaBN)層。吸收層255經過圖案化以定義出積體電路(IC)之層。或者，可在多層上沉積另一個反射層256，且將另一個反射層圖案化以定義積體電路之層，從而形成極紫外光相移(phase shift)遮罩。
第2圖之倍縮光罩250以及靜電吸座220定位成使得由極紫外光輻射源100供應的極紫外光輻射在到達半導體工件之表面時聚焦。
在本實施例中，透過靜電電位，倍縮光罩250由靜電吸座220固定。倍縮光罩250鄰接凸起(burl)225，凸起225位於靜電吸座220之表面上，且具有約100μm至約500μm範圍的寬度(w)，並以約1.0mm至約5.0mm的範圍間隔開，而距離倍縮光罩220之底表面的高度約1.0μm至約100μm。一些工業標準的靜電吸座利用大於兩千個這樣的凸起，包括靜電吸座220之表面積之大約1.4％，以支撐倍縮光罩250。
靜電吸座可以以習知的真空吸座相等或更大的力量、在小於一秒的時間內、固定以及釋放倍縮光罩。除了由於倍縮光罩250未對準的重疊誤差(overlay error)之外，如第3A圖所示，倍縮光罩250以及靜電吸座220之間的變形的形貌可能導致重疊誤差。在靜電吸座220之表面以及倍縮光罩250之背面251之間的凸起磨損或汙染物290可能導致變形的形貌。例如，在其中一個凸起上觀察到凸起磨損，其中角落由於重複使用而變圓，這可導致非平面的夾緊(non-planar clamping)。另外，若另一個凸起在其頂表面上具有平坦的汙染物290(例如：金等等)，則倍縮光罩形貌更加變形。又，雖然停留在凸起之間的部分上的微小汙染物290(例如：具有小於h的直徑)可能不會影響倍縮光罩形貌，但是較大的汙染物290(例如，具有大於h的直徑)將影響倍縮光罩形貌。
在各種情形下，汙染物290係金屬粒子、光阻粒子、或通常用於半導體製造製程的任何材料之粒子，例如：二氧化矽，氮化矽等等。
第3B圖更繪示由於汙染物以及其他因素導致倍縮光罩變形的形貌的影響，這使得倍縮光罩表面之翹曲變形(out of plane distortion)(OPD)，導致由倍縮光罩反射的輻射的側向位移(lateral displacement)或平面變形(in plane distortion)(IPD)。例如，若在相鄰凸起之間，具有大於凸起高度h的直徑的粒子汙染物290黏附至倍縮光罩250之背面251，當倍縮光罩250固定至倍縮光罩固持器220時，汙染物290推壓倍縮光罩250之背面251。根據倍縮光罩250之材料特性(例如：彈性、延展性等等)以及汙染物290之材料特性，倍縮光罩250之背面的變形可傳遞至倍縮光罩250之正(反射)表面255。在第3B圖中，繪示這樣的倍縮光罩250之反射表面之局部形貌的變形，且以符號OPD表示。雖然這樣的翹曲變形可能不會在晶圓表面410顯著地影響極紫外光輻射之焦點，但是翹曲變形使得入射在彎曲部分上的極紫外光輻射之光學路徑位移，導致平面變形。例如，對於具有與倍縮光罩250之正面255上的反射區域側向相鄰的吸收區域的圖案，平面變形可能使得應被反射的極紫外光輻射被吸收，而應被吸收的極紫外光輻射被反射。換句話說，平面變形導致圖案保真度(fidelity)之損失，在其他範例中，平面變形可能額外導致倍縮光罩250的重疊控制的落差以及圖案均勻性的劣化，例如：臨界尺寸(critical dimension)(CD)變異、形狀偏差等等。
因此，在一些實施例中，希望確保倍縮光罩250之背面251係無汙染的。通常對倍縮光罩250之背面251執行週期性檢測以掃描背面251，並獲得倍縮光罩背面251之二維映像以監測背面251上的汙染物之數量以及尺寸。
第4A圖係繪示根據本揭露的一些實施例，用於檢測倍縮光罩之背面的設備。在一些實施例中，上述設備包括具有透明視窗530的真空外殼510。真空外殼510包括平台505，當檢測倍縮光罩250時，倍縮光罩250停留在平台上。照明器520a以及520b透過視窗530照射光罩250之背面251。換句話說，第4A圖圖示倍縮光罩250朝下放置，使得圖案表面255面向平台505。成像裝置540偵測從倍縮光罩250之背面251散射及/或反射的光，掃描器550在垂直於倍縮光罩250之背面251的方向移動平台505。聚焦控制器547在垂直於倍縮光罩250之背面251的方向移動成像裝置540之對焦平面。圖像採集控制器590控制照明器520a以及520b、成像裝置540、以及掃描器550，以獲得在複數個不同高度的倍縮光罩250之背面251之圖像。在一些實施例中，圖像採集控制器590額外包括圖像處理器，圖像處理器經程式化以結合所採集的圖像，以獲得倍縮光罩250之背面251之三維表面輪廓映像。在一些實施例中，圖像處理器經額外程式化以分析表面輪廓映像，以判定倍縮光罩250是否被接受用於微影製程。
真空外殼510的尺寸設計成以固持平台505，倍縮光罩250停留在平台505上，且在一些實施例中，真空外殼510由合適的材料製成，例如，金屬如不銹鋼或鋁。為了便於參考，如第4A圖繪示，由倍縮光罩250之背面251定義的平面定義了X以及Y方向。垂直於倍縮光罩250之背面251的方向係Z方向。在第4A圖中，正Z方向從倍縮光罩250至成像裝置540向上延伸。
在一些實施例中，可以使用掃描器550在X、Y及/或Z方向移動平台505。在一些實施例中，掃描器550包括一個或多個致動器，致動器可以讓平台505沿指定方向移動指定距離。在一些實施例中，致動器包括步進馬達(stepper motor)、壓電致動器(piezoelectric actuator)或步進馬達以及壓電致動器的組合。在一些實施例中，掃描器550額外包括控制器，以控制一個或多個步進馬達及/或壓電致動器，使得平台505可以在指定時間精確地達到期望移動，或在指定時間之期間重複平台505之移動。在各種實施例中，掃描器550在X、Y以及Z中之一個或多個方向移動平台505。例如，在一些實施例中，掃描器550僅在Z方向(亦即向上以及向下)移動平台505。
第4B圖係繪示根據本揭露的一些實施例，用於檢測倍縮光罩之背面的設備的照明器。在一些實施例中，照明器520a以及520b係雷射535。在一些實施例中，照明器520a以及520b具有電磁光譜之可見區域的波長。在其他實施例中，照明器520a以及520b具有紅外線區域或紫外線區域的波長。
在一些實施例中，照明器520a以及520b中之每一個設有合適的機構，以移動由各別的照明器輻射的光，以掃描倍縮光罩250之背面251。例如，在一些實施例中，照明器520a以及520b耦接致動器，致動器改變由各別的照明器輻射的光束相對於倍縮光罩250之背面251之角度。其中一個這樣的致動器的範例係設置於合適位置的可操縱鏡532。另一個這樣的致動器的範例係附接至各別照明器一端的步進馬達(未圖示)。在一些實施例中，來自照明器520a以及520b的光在不同方向上(例如，彼此垂直)掃描倍縮光罩250之背面251。例如，在一些實施例中，來自照明器520a的光在X方向掃描倍縮光罩250之背面251，且來自照明器520b的光在Y方向掃描倍縮光罩250之背面251。在各種實施例中，來自各別照明器的光束在各別方向光柵化(rastered)以掃描倍縮光罩250之背面251。其他掃描之路徑亦在本揭露的範圍內。在照明器520a以及520b同時掃描倍縮光罩250之背面251的實施例中，照明器520a以及520b具有不同的光束參數，以避免來自兩個光源的干擾。例如，在一些實施例中，照明器520a以及520b放射不同波長的光。
在一些實施例中，照明器520a以及520b產生在特定方向延伸的光之平面「幕」(curtain)，例如：來自照明器520a的光幕在Y方向延伸，而來自照明器520b的光幕在X方向延伸。在一些實施例中，透過使用用於照明器520a以及520b的線源(line source)達到光之「幕」。在其他實施例中，照明器520a以及520b的每一個設有狹縫，由照明器520a以及520b放射的光通過狹縫以形成光之「幕」。在這樣的實施例中，移動照明器520a以及520b，使得來自照明器520a的光幕在X方向上橫過，且來自照明器520b的光幕在Y方向上橫過，以大致地掃描倍縮光罩250之整個背面251。
視窗530設置成允許來自照明器520a以及520b的光通過，以入射在倍縮光罩250之背面251，且亦允許成像裝置540接收從倍縮光罩250之背面251散射/反射的光。視窗530係由對照明器520a以及520b之波長透明的材料製成，且由足以承受真空外殼510中的真空的高機械強度材料製成。在一些實施例中，視窗530係由熔融石英製成。在其他實施例中，視窗530由玻璃或藍寶石製成。
第4C圖係示意性地繪示根據本揭露的一些實施例，用於檢測倍縮光罩250之背面251的設備的成像裝置。當倍縮光罩250之背面251由來自照明器520a以及520b的光照射時，成像裝置540定位成偵測從倍縮光罩250之背面251散射及/或反射的光。在一些實施例中，如第4A圖圖示，成像裝置540放置在真空外殼510外部，且從倍縮光罩250之背面251散射及/或反射的光通過其中一個視窗530抵達成像裝置540。然而，為了本揭露之目的，成像裝置540的放置不限於此方式。例如，在一些實施例中，成像裝置540放置在真空外殼510內部的合適位置(圖中未圖示)，以檢測從倍縮光罩250之背面251散射及/或反射的光R。在一些實施例中，成像裝置540包括相機545，例如：感光耦合裝置(charge-coupled device)(CCD)。在一些實施例中，成像裝置540更包括一個或多個透鏡及/或稜鏡542，配置以將從倍縮光罩250之背面251散射及/或反射的光R在成像裝置540之成像平面聚焦。在這樣的實施例中，透鏡及/或稜鏡542以及成像裝置540安排在合適的外殼中(未圖示)。
在一些實施例中，使用圖像採集控制器590，當固持平台505在給定高度時，橫越倍縮光罩250之背面251，掃描來自照明器520a以及520b的光。成像裝置540偵測從倍縮光罩250之背面251散射及/或反射的光，以呈現倍縮光罩250之背面251之二維(2-D)映像。然後，圖像採集控制器590透過在Z方向移動平台505至不同高度的位置(例如：經由掃描器550)，重複此過程，產生倍縮光罩250之背面251的複數個二維映像。
在另一些實施例中，當使用例如，聚焦控制器547改變成像裝置540之聚焦平面、且平台505固持在固定位置時，使用圖像採集控制器590，橫越倍縮光罩250之背面251，重複掃描來自照明器520a以及520b的光。在一些實施例中，聚焦控制器547包括步進馬達，以在Z方向移動透鏡總成542(或透鏡總成內的單獨組件)。在其他實施例中，透鏡及/或稜鏡係可調節的(亦即可具有可變焦點)，且聚焦控制器547調整透鏡及/或稜鏡之焦點(或多個焦點)。透過此過程，在包括倍縮光罩250之背面251以及倍縮光罩250之背面251之上方的各種平面產生了倍縮光罩250之背面251之複數個二維映像。
然後，使用圖像採集控制器590處理複數個二維映像以編輯倍縮光罩250之背面251之三維(3-D)映像。這樣的三維映像提供關於停留在倍縮光罩250之背面251的汙染物粒子之位置、尺寸以及形狀的詳細資訊。此資訊用於判定倍縮光罩250是否可以用於下一步的微影製程、是否需要修復、或是否需要丟棄。
在一些實施例中，圖像採集控制器590提供倍縮光罩250之背面251之表面輪廓至表面輪廓分析器595，以分析倍縮光罩250之背面251之表面輪廓，並判定在進一步使用前，是否接受、拒絕、或修復倍縮光罩。是否接受、拒絕、或修復倍縮光罩之判定係基於倍縮光罩250之背面251之一個或多個參數值做成。在各種實施例中，參數包括但不限於倍縮光罩250之背面251之平均粗糙度、背面251上粒子之數量、背面251上粒子之平均尺寸、背面251上最大粒子之尺寸、以及背面251上粒子之面積密度等等。
在各種實施例中，圖像採集控制器590以及表面輪廓分析器595包括一個或多個處理器，處理器配置以各種地執行用於獲取背面251之圖像的過程，基於所獲取的圖像、構建背面251之三維映像，以及基於背面251之三維映像判定是否接受、拒絕、或修復倍縮光罩250。在一些實施例中，圖像採集控制器590以及表面輪廓分析器595使用單個處理器實行。在其他實施例中，圖像採集控制器590以及表面輪廓分析器595中的每一個使用多於一個處理器實行。其他配置亦可實行。
第5圖係繪示根據本揭露的一些實施例，檢測倍縮光罩之方法的流程圖。第6圖係示意性地繪示獲得倍縮光罩表面之表面輪廓映像的過程。參考第5圖以及第6圖描述檢測倍縮光罩之方法。
在一些實施例中，方法包括：在操作S601中，透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第一高度，例如：H1，以光源掃描倍縮光罩之表面，獲得在第一高度之倍縮光罩表面之第一圖像，例如：P1。在一些實施例中，參考表面高度對應於倍縮光罩之背面。
在各種實施例中，光源包括一個或多個照明器(例如：用以照亮倍縮光罩之表面之雷射)。在一些實施例中，一個或多個照明器具有電磁光譜之可見區域的波長。在其他實施例中，一個或多個照明器具有紅外線區域或紫外線區域的波長。
在一些實施例中，一個或多個照明器中的每一個設有合適的機構以移動由各別的照明器輻射的光，以掃描倍縮光罩之背面。例如，在一些實施例中，一個或多個照明器耦接至致動器，致動器改變由各別的照明器輻射的光束相對於倍縮光罩之背面之角度。其中一個這樣的致動器的範例係設置於合適位置的鏡子。另一個這樣的致動器的範例係附接至各別照明器一端的步進馬達。
在一些實施例中，一個或多個照明器提供產生倍縮光罩之表面上的點光斑(point-spot)的光束。在這樣的實施例中，移動照明器(或引導來自照明器的光)，使得點光斑橫越倍縮光罩之表面而光柵化。在其他實施例中，一個或多個照明器提供產生橫越倍縮光罩之表面的線的光束。在一個這樣的實施例中，兩個照明器橫越倍縮光罩之表面產生正交線，且移動兩個照明器(或引導來自兩個照明器的光)，使得線在垂直線的方向橫過倍縮光罩的表面。例如，若其中一個照明器沿X方向產生線，則線沿著Y方向移動以大致地覆蓋倍縮光罩之整個表面。
停留在倍縮光罩之表面的任何粒子汙染物(例如：690)，會反射及/或散射來自照明器的光，且被記錄在由成像裝置偵測的圖像，例如：P1。在一些實施例中，成像裝置包括相機以及透鏡組及/或稜鏡組。在一些實施例中，相機係感光耦合裝置(CCD)相機。在一些實施例中，透鏡組及/或稜鏡組配置以產生對焦平面，在一些實施例中，相機聚焦在倍縮光罩之表面。在一些實施例中，可移動透鏡組及/或稜鏡組以在垂直於倍縮光罩之表面的方向改變成像裝置之對焦平面。在一些實施例中，對焦平面係固定的，且提供倍縮光罩停留的可移動平台，以在垂直於倍縮光罩之表面的方向移動倍縮光罩。
在操作S602中，透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第二高度，例如：H2，掃描倍縮光罩之表面，獲得在第二高度之倍縮光罩表面之第二圖像，例如：P2。第二高度H2係與第一高度H1不同。在一些實施例中，透過在垂直於倍縮光罩之表面的方向(例如：在Z方向)移動倍縮光罩達成第二高度H2。在另一些實施例中，透過移動相機之對焦平面達成第二高度H2。
在操作S603中，在複數個不同高度，例如：H1、H2、H3、H4等等，透過複數次重複地掃描倍縮光罩之表面，獲得複數個圖像，例如：P1、P2、P3、P4等等。如本揭露他處所討論的，可透過改變相機之對焦平面或透過在垂直於倍縮光罩之表面移動倍縮光罩達成不同高度。在各種實施例中，在Z方向上之第一高度以及最後高度之間的距離，亦即掃描距離，由潛在汙染物判定。例如，在一些實施例中，具有平均尺寸約1nm至約100nm範圍的潛在汙染物出現在倍縮光罩背面。在這樣的實施例中，掃描距離距倍縮光罩之背面至少約100nm。在其他實施例中，具有平均尺寸約10nm至約500nm的潛在汙染物。在這樣的實施例中，掃描距離距倍縮光罩之背面至少500nm。
在一些實施例中，在不同高度獲得圖像的過程係自動化的，透過經程式化倍縮光罩平台控制器，以移動倍縮光罩，並在倍縮光罩之背面開始預定操作，且當在相機沒有偵測到反射及/或散射時停止。在另一些實施例中，過程係自動化的，透過經程式化成像裝置，以改變相機之對焦平面，並在倍縮光罩之背面開始預定操作，且當在相機沒有偵測到反射及/或散射時停止。在各種實施例中，預定操作係增量改變獲得倍縮光罩表面之圖像的高度。一次增量，例如，約10nm、約50nm、約100nm、或約500nm(或在這些值之間的任何其他增量)。換句話說，取決於高度改變的增量，獲得倍縮光罩表面之圖像的平面以10nm、50nm、100nm、500nm等等間隔。
在操作S604中，結合複數個圖像以獲得倍縮光罩之表面輪廓映像，例如：650。這樣的表面輪廓映像提供關於停留在倍縮光罩之背面的汙染物粒子690之尺寸、形狀以及位置(position)(亦即位置(location))的資訊。
在一些實施例中，使用體積呈現技術的成像裝置獲得二維圖像，並透過結合二維圖像而得到表面輪廓映像，提供倍縮光罩表面的體積呈現。在一些實施例中，預處理每一個二維圖像(在倍縮光罩表面之不同高度)以判定感興趣的圖像部分(例如：檢測到汙染物粒子的部分)。對於每個圖像，z座標係獲得圖像的高度，並將感興趣的區域的每一個像素的x以及y座標傳送至空白空間(empty space)。內插(interpolate)切片(slice)之間的像素以獲得感興趣的區域的體積輪廓線。在一些實施例中，內插值係僅基於座標之數值的簡單線性內插值。在其他實施例中，各個像素之特性用於獲得內插函數。例如，在一些實施例中，各個像素的亮度以及每一個二維圖像內的相鄰像素之亮度之間的差異用於獲得內插函數，以連結來自在不同高度獲得的不同二維圖像的對應像素。
應了解的是，本揭露實施例所描述的技術僅是一些可以用於使用一堆二維圖像獲得表面輪廓映像的技術。取決於計算資源以及時間之可用性，可以使用二維圖像的堆疊來獲得表面輪廓映像的其他技術。
在一些實施例中，分析關於由表面輪廓映像650提供的汙染物粒子的資訊，以判定是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩。例如，在一些實施例中，基於表面輪廓映像650，判定倍縮光罩之背面之平均粗糙度。在一些實施例中，基於表面輪廓映像650，判定倍縮光罩之背面之一個或多個粒子之數量、尺寸以及面積密度。
依據表面輪廓映像650的分析中，例如，基於特定參數(例如：表面粗糙度、粒子尺寸、粒子密度、或粒子之數量)是否高於或低於閾值，判定倍縮光罩是否係可接受的，或是否需要修復。例如，在一些實施例中，無論粒子之數量或密度，若判定平均粒子尺寸大於，例如，100nm，則拒絕倍縮光罩。在另一些實施例中，例如，若表面粗糙度超過50nm/μm2 ，且若粒子尺寸大於，例如，75nm，則拒絕倍縮光罩。在另一些實施例中，若粒子之數量大於100個粒子/mm2 ，且平均粒子尺寸大於50nm，則拒絕倍縮光罩。在一些實施例中，在進一步使用之前，判定倍縮光罩需要修復。在這樣的實施例中，在進一步使用之前，例如，採取倍縮光罩之背面之補救措施，例如：超音波清潔、氣體噴射清潔、液體噴射清潔及/或任何上述補救措施的組合。在各種實施例中，用於判定倍縮光罩是否需要修復的參數之閾值，係在那些用於判定接受倍縮光罩的參數以及那些用於判定拒絕倍縮光罩的參數的範圍之間。例如，在一些實施例中，接受具有10nm/μm2 或更小的表面粗糙度的倍縮光罩，而拒絕具有50nm/μm2 或更大的表面粗糙度的倍縮光罩。在這樣的實施例中，在進一步使用之前，修復具有在10 nm/μm2 以及50 nm/μm2 之間的表面粗糙度的倍縮光罩。
在一些實施例中，透過控制器自動地做出是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩的判定，控制器經程式化以做出判定。在特定實施例中，倍縮光罩用於極紫外光微影(EUVL)系統。
因此，本揭露之實施例提供更加嚴謹以及更加精確的倍縮光罩之檢測，特別是具有非常嚴格的公差的倍縮光罩，例如：那些在極紫外光微影系統使用的倍縮光罩。
本揭露不限於極紫外光微影系統使用的倍縮光罩之檢測。在一定程度上，本揭露適用於檢測用於各種曝光系統的倍縮光罩，曝光系統包括水銀燈、氟化氪(KrF)、以及氟化氬(ArF)雷射。
應了解的是，本揭露並未必要地討論所有的優點，對於所有的實施例或範例並不需要特定的優點，且其他實施例或範例可提供不同的優點。
根據本揭露的一些實施例，檢測倍縮光罩之方法包括透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第一高度以光源掃描倍縮光罩表面，獲得在第一高度之倍縮光罩之表面之第一圖像，且透過在相對於倍縮光罩表面之參考表面高度之倍縮光罩表面之第二高度以光源掃描倍縮光罩表面，獲得在第二高度倍縮光罩之表面之第二圖像，第二高度係與第一高度不同，第一高度以及第二高度之間的距離小於倍縮光罩之厚度，結合第一圖像以及第二圖像以獲得倍縮光罩之表面輪廓圖像。在一些實施例中，檢測倍縮光罩之方法更包括分析表面輪廓圖像以判定是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩。在一些實施例中，透過控制器自動地做出是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩的判定，控制器係經程式化以做出判定。在一些實施例中，在判定接受倍縮光罩之後，在微影製程使用倍縮光罩用以圖案化晶圓。在一些實施例中，在判定修復倍縮光罩之後，使用製程清潔倍縮光罩之表面，製程係從包括超音波清潔、氣體噴射清潔、液體噴射清潔或上述製程的組合的群組中選擇。在一些實施例中，檢測倍縮光罩之方法更包括在獲得倍縮光罩之表面之第一圖像之前，圖案化倍縮光罩之正表面，正表面係與獲得第一圖像之表面相反。在一些實施例中，倍縮光罩係反射倍縮光罩。在一些實施例中，透過由指定增量在垂直於倍縮光罩表面的方向移動倍縮光罩、且在每一個增量掃描倍縮光罩表面，重複掃描倍縮光罩表面。在一些實施例中，透過成像裝置在複數個不同高度偵測由倍縮光罩表面反射及/或散射的光，獲得複數個圖像，而複數個不同高度包括第一高度以及第二高度，且複數個圖像包括第一圖像以及第二圖像。在一些實施例中，透過指定增量移動成像裝置之對焦平面，且在每一個增量捕捉由倍縮光罩表面反射及/或散射的光，重複倍縮光罩表面之掃描，而成像裝置用於偵測由倍縮光罩表面反射及/或散射的光。
根據本揭露的另一些實施例，提供一種倍縮光罩檢測系統，倍縮光罩檢測系統包括倍縮光罩平台、掃描光源、光偵測器、控制器、以及處理器。倍縮光罩平台在其上放置待掃描的倍縮光罩，掃描光源引導輻射至倍縮光罩，光偵測器偵測從倍縮光罩之表面反射及/或散射的輻射。控制器經程式化以控制倍縮光罩檢測系統在複數個不同高度重複倍縮光罩之表面之掃描複數次，以獲得複數個圖像。處理器包含於系統中，且經程式化以結合複數個圖像以獲得倍縮光罩之表面輪廓圖像，且分析表面輪廓圖像以判定是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩。在一些實施例中，光偵測器包括相機以及一組透鏡及/或稜鏡。在一些實施例中，獲得複數個圖像包括在複數個不同高度中的每一者偵測由倍縮光罩表面反射及/或散射的光。在一些實施例中，掃描光源包括雷射。在一些實施例中，基於表面輪廓圖像分析是否偵測到汙染粒子，且若偵測到汙染粒子，基於汙染粒子之尺寸是否超過閾值，判定是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩。
根據本揭露的另一些實施例，提供一種用於獲得倍縮光罩表面之表面輪廓映像的設備，設備包括掃描器、成像裝置、控制器、以及處理器，掃描器包括光源以及光束操縱機構，光束操縱機構配置以在倍縮光罩表面之指定高度橫越倍縮光罩表面、掃描透過光源提供的光，成像裝置配置以偵測由倍縮光罩表面反射及/或散射的光。控制器經程式化以使得成像裝置在複數個高度獲得倍縮光罩表面之複數個圖像，且處理器經程式化以結合在複數個高度之倍縮光罩表面之複數個圖像，以獲得倍縮光罩表面之表面輪廓映像。在一些實施例中，光束操縱機構包括鏡子。在一些實施例中，使得成像裝置獲得複數個圖像包括透過指定增量在垂直於倍縮光罩表面的方向移動倍縮光罩，且在每一個增量掃描倍縮光罩表面。在一些實施例中，使得成像裝置獲得複數個圖像包括透過指定增量移動光偵測器之對焦平面，且在每一個指定增量偵測由倍縮光罩表面反射及/或散射的光。在一些實施例中，處理器經程式化以分析表面輪廓映像，以判定是否接受倍縮光罩、修復倍縮光罩、或拒絕倍縮光罩。
前面概述數個實施例之特徵，使得本技術領域中具有通常知識者可更好地理解本揭露的各方面。本技術領域中具有通常知識者應了解的是，可輕易地使用本揭露作為設計或修改其他製程以及結構的基礎，以實現本揭露介紹的實施例之相同目的及/或達成相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應了解的是，這樣的等同配置並不背離本揭露之精神以及範圍，且在不背離本揭露之精神以及範圍的情況下，可對本揭露進行各種改變、替換以及更改。
100‧‧‧極紫外光輻射源
105‧‧‧腔室
110‧‧‧收集器
115‧‧‧目標液滴產生器
117‧‧‧噴嘴
200‧‧‧曝光工具
205‧‧‧曝光腔室
210‧‧‧遮罩平台
220‧‧‧靜電吸座
225‧‧‧凸起
250‧‧‧倍縮光罩/遮罩
250a-250d‧‧‧光學器件
251‧‧‧背面
252‧‧‧基板
253‧‧‧多層
254‧‧‧覆蓋層
255‧‧‧吸收層/圖案表面/倍縮光罩正面
256‧‧‧反射層
290‧‧‧汙染物
300‧‧‧激發雷射源
310‧‧‧雷射產生器
320‧‧‧雷射引導光學器件
330‧‧‧聚焦設備
410‧‧‧基板/晶圓表面
505‧‧‧平台
510‧‧‧真空外殼
520a、520b‧‧‧照明器
530‧‧‧視窗
532‧‧‧可操縱鏡
535‧‧‧雷射
540‧‧‧成像裝置
542‧‧‧稜鏡
545‧‧‧相機
547‧‧‧聚焦控制器
550‧‧‧掃描器
590‧‧‧圖像採集控制器
595‧‧‧表面輪廓分析器
BF‧‧‧基層底板
DP‧‧‧目標液滴
DP1、DP2‧‧‧阻尼器
EUV‧‧‧極紫外光
h‧‧‧凸起高度
IPD‧‧‧平面變形
LR1‧‧‧雷射光
LR2‧‧‧激發雷射
MF‧‧‧主要底板
OPD‧‧‧翹曲變形
R‧‧‧光
S601-S604‧‧‧操作
ZE‧‧‧極紫外光輻射器
α‧‧‧角度
第1A圖係極紫外光微影系統的示意圖。 第1B圖係極紫外光微影工具之細節的簡化示意圖。 第2圖係示意性地繪示關於本揭露的一些實施例的遮罩固持機構。 第3A圖係繪示由於汙染物以及其他因素導致倍縮光罩變形的形貌。 第3B圖係繪示由於汙染物以及其他因素導致倍縮光罩變形的形貌的影響。 第4A圖係示意性地繪示根據本揭露的一些實施例，用於檢測倍縮光罩之背面的設備。 第4B圖係示意性地繪示根據本揭露的一些實施例，用於檢測倍縮光罩之背面的設備的照明器。 第4C圖係示意性地繪示根據本揭露的一些實施例，用於檢測倍縮光罩之背面的設備的成像裝置。 第5圖係繪示根據本揭露的一些實施例，檢測倍縮光罩之方法的流程圖。 第6圖係示意性地繪示獲得倍縮光罩表面之表面輪廓映像的過程。
無

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  1. 一種檢測倍縮光罩之方法，包括： 透過在相對於一倍縮光罩表面之一參考表面高度之該倍縮光罩表面之一第一高度以一光源掃描該倍縮光罩表面，獲得在該第一高度之該倍縮光罩表面之一第一圖像； 透過在相對於該倍縮光罩表面之該參考表面高度之該倍縮光罩表面之一第二高度以該光源掃描該倍縮光罩表面，獲得在該第二高度之該倍縮光罩表面之一第二圖像，該第二高度係與該第一高度不同，該第一高度以及該第二高度之間的一距離小於該倍縮光罩之一厚度；以及 結合該第一圖像以及該第二圖像，以獲得該倍縮光罩之一表面輪廓圖像。
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