TWI781684B - 修復微影光罩的缺陷的方法、電腦程式及裝置、以及所修復之光罩及曝光系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種修復微影光罩(200、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1600、1800)的至少一缺陷(240、750、940、1140、1240、1330、1630、1840)之方法(1900),該方法包含下列步驟:確定該至少一缺陷的至少一修復形狀之參數,其中確定參數包含:指定至少一數值給一參數,其中該數值偏離於該至少一缺陷對該參數所預定義的數值。
Description
本專利申請案主張於2020年7月17日在德國專利商標局申請名稱「修復微影光罩的缺陷的方法及裝置」的德國專利申請案第DE102020208980.9號之優先權。所述德國專利申請案第DE102020208980.9號係整個內容併入本專利申請案供參考。
本發明係關於一種修復微影光罩的至少一缺陷之方法及裝置。此外,本發明係關於一種修復微影光罩的至少一圖案元件之方法及裝置。
由於半導體產業中的積體密度不斷增長,因此微影光罩必須在晶圓上成像越來越小的結構。考量到此趨勢的一種可能性方案是使用將光化波長轉移到更短波長的微影或光微影光罩。目前,發射波長約為193nm的氟化氬(ArF)準分子雷射(Excimer laser)經常作為光微影中的光源。用於兩或多次曝光的光罩之使用可使在具有單次曝光步驟無法實現的維度尺寸之光阻結構中的生成變為可能。
目前正在開發的光微影系統使用了EUV(極紫外線)波長範圍中(較佳為10nm至15nm的範圍中)的電磁輻射。因為目前在該指定的EUV範圍
中並沒有光學上為透明的材料可用,因此這些EUV光微影系統是基於使用反射光學元件的全新光束引導概念。在開發EUV系統的技術挑戰是龐大,且需要付出極大的開發努力才能將所述系統提升到可為產業應用的水準。
微影光罩、光微影光罩、曝光光罩、光罩或通常的光罩對於晶圓上配置的光阻中的更小結構之成像有著至關重要的貢獻。隨著積體密度的進一步提升,縮減曝光光罩可成像的結構尺寸變得越來越重要。為了在塗覆於晶圓的光阻中能可靠成像越來越小的光罩結構,目前正大幅使用諸如,例如光學鄰近校正(OPC)技術之類的分辨率增強技術(RET)。以下示例性文獻描述RET或OPC技術的各種態樣:W.M甘(W.M Gan)等人發佈於IEEE ACCESS期刊且DOI碼為10.1109/ACCESS.2019.2926102的名稱「基於通用演算法的子分辨率輔助特徵的置放」、P.古普塔(P.Gupta)等人發佈於2005年華盛頓州的貝靈厄姆且DOI碼為10.1117/12.604872的「微電子製造的設計與過程整合III」,SPIE卷4756的會議錄(Proc.)的名稱「用於輔助特徵正確性的製造感知設計方法」、US2006/0046160A1、US8739080B1、US8498469B2、US2008/0077907A1、US20090258302A1及US10318697B2。
由於越來越小的結構元件或圖案元件的組合及RET技術的使用,因此生成光微影光罩的過程變得越來越複雜,並因此更加耗時且最終亦變得更加昂貴。
由於圖案元件的微小結構尺寸,因此在光罩生成期間,晶圓上生成的圖案元件與設計規格間的更小偏差呈現為可見或「可顯影」的誤差。這些誤差必須盡可能修復。由於晶圓上可見缺陷的小維度尺寸,其值例如在低兩位數的奈米範圍,因此偵測所述缺陷所需的花費變得非常高。此外,修復越來越小的缺陷也變得越來越困難。首先,只有在非常複雜的計量方法下才可能達成修復工具相對於已識別缺陷的定位,其次,將修復工具設置到特定的小缺陷需要花費大量時間。
本發明因此解決了改進特別是微影光罩小缺陷的修復之指定方法與裝置的問題。
根據本發明的一示例性實施例,此問題係藉由如請求項1所述之方法與如請求項22所述之裝置來解決。在另一示例性實施例中,此問題藉由如請求項18所述之方法與如請求項23所述之裝置來解決。
在一實施例中,用於修復微影光罩的至少一缺陷之方法包含下列步驟:確定該至少一缺陷的至少一修復形狀之參數,其中確定參數包含:指定至少一數值給一參數,其中該數值偏離於該至少一缺陷對該參數所預定義的數值。此特別是可以有利於多種小缺陷,即具有至少一維度尺寸小於光罩的分辨率極限的十倍之缺陷、小於分辨率極限的五倍之缺陷、小於分辨率極限的三倍之缺陷、或小於分辨率極限之缺陷。若小缺陷的至少一維度尺寸落在該分辨率極限的2%至50%的範圍內,則可特別有利於此缺陷。
一待修復的缺陷通常定義用於修復缺陷的修復形狀之參數。透過綜合分析,發明人已發現若修復形狀的多個參數之至少一者係指定一數值,而該數值不同於修復缺陷所實際需要的數值,則可顯著簡化特別是非常小的缺陷之補償或修復,而所述非常小的缺陷是迄今為止只能極其困難消除之缺陷。此特別是可有利於多種小缺陷,即具有至少一維度尺寸落在光罩的分辨率極限的2%至50%之範圍內的缺陷。
一修復形狀在以下亦稱為額定(Nominal)修復形狀,其參數僅具有基於測量值所確定的數值。一額定修復形狀通常由一具有缺陷的測量光罩區段與一測量等效無缺陷的光罩區段之間的差異而形成。或者及/或此外,亦可藉由從後者中減去所測量的有缺陷光罩區段之設計數據來生成一額定修復形狀。根據本發明的方法中使用的一修復形狀不同於額定修復形狀在於,在首先
提到的修復形狀中,至少一參數具有的一數值係偏離於從測量結果所確定的數值。
簡而言之,修復(例如,邊緣誤差的修復)未完全根據參數(其數值由對應的缺陷所預定義)而進行是有利的(例如,在由錯誤邊緣位置與光罩設計所預定義的目標邊緣位置之間的差異導致一邊緣誤差之情況下)。此是因為特別是若一參數的數值係落在分辨率極限範圍內或甚至低於該範圍(例如,邊緣位置僅為非常輕微的錯誤),則需要一非常精確的修復來校正此缺陷(小的缺陷)。修復期間的小誤差可能會在此導致修復無法帶來重大的改進。然而,若針對性偏離於由相對缺陷針對該對應參數所預定義的數值,則可實現者的是,修復期間的誤差具有一極不明顯的影響,然而,若在適合的情況下,修復過程的要求可因此而放寬。
根據本發明的方法是以一圖案元件的邊緣置放誤差之示例為基礎來說明。在一曝光過程中,一圖案元件邊緣與光罩設計規格的偏差dx會被光罩轉換為一邊緣置放誤差EPE,而該邊緣置放誤差EPE係由該偏差dx、針對缺陷或偏差的一可能的光罩增強因子MEEF(Mask Error Enhancement Factor:光罩誤差增強因子)、及設置在光罩下游的投影透鏡之放大率或縮小率的乘積而給出。一光微影曝光系統的投影透鏡通常具有一放大率M=1/4或M=1/5。
然而,若一圖案元件的邊緣之偏差dx變得小於光微影光罩的分辨率極限,則後者在一曝光過程中將偏差dx轉換為一大幅降低的程度,進而成為一降低的邊緣置放誤差。此是由於光罩的光化輻射在維度尺寸小於光罩分辨率能力的結構上被平均而導致。此種平均過程的細節取決於所考慮的結構與用於對這些結構元件進行成像的曝光過程的細節。本申請案利用此實質性課題來促進維度尺寸低於微影光罩的分辨率極限之缺陷的修復。
就此而言,在一圖案元件的邊緣修復期間,例如,修復的參數(或對應的額定修復形狀的參數)實際上(由缺陷以數字方式預定)需要從測量的邊緣到目標邊緣沉積材料,材料可以故意地沉積在距測量的邊緣之一距離處,
其中材料可選擇性沉積在一更小的長度上。因此,沉積材料的精確定位之一誤差(例如,考慮到繞射效應)對修復光罩的品質之影響顯著較小。類似地,此亦可應用於需要蝕刻材料的誤差之情況,其中在一邊緣誤差的情況下,例如,材料可在距測量的邊緣一距離處進行蝕刻。
一修復形狀組合了由一修復工具所執行的指令總和,以消除一光罩的缺陷。對於過量材料的缺陷之示例,該修復形狀描述了一種局部蝕刻製程,其可用以將過量材料從光罩中移除。一修復形狀通常具有由粒子束以修復形狀中所定義的方式進行掃描的一基本區域。此意味著該修復形狀定義該粒子束的粒子能量、該粒子束焦點處的光斑寬度、其在一位置的停留時間、該粒子束在光罩或缺陷上的相鄰入射點之間的距離、以及粒子束再次抵達起點的時間區間。在實施修復形狀的過程中,粒子束所掃描的區域與前述指示的參數之數值可能會發生變化。在一局部蝕刻製程的情況下,該修復形狀更指定了提供蝕刻氣體的時間進展,亦即該修復形狀在處理至少一缺陷期間控制了蝕刻氣體的氣體體積流量。
在本申請案中,該術語「微影光罩」包含一光微影光罩。
該至少一參數可包含以下所組成群組的至少一元件:該至少一修復形狀的至少一橫向維度尺寸、該至少一修復形狀的一高度維度尺寸、該至少一修復形狀與該至少一缺陷之間的距離、該至少一缺陷的材料成分、該至少一修復形狀的一幾何形狀、以及在該微影光罩上的該至少一缺陷之周圍。該至少一缺陷的材料成分主要決定其複折射指數。
藉由各種措施可促進或改善小缺陷的修復或補償。在一方面,該缺陷並不需像一額定修復形狀的參數所預定一樣以1:1的比例進行修復。就此而言,該修復形狀的基本面積可小於該缺陷的基本面積。另一方面,該修復形狀的高度可小於該缺陷的高度。因此,上文中所定義的方法能夠進行一缺陷校正,其中從光罩移除的一材料或堆積在光罩上的材料可小於該缺陷的體積。此種情況對缺陷處理時間具一有利的影響。
在另一方面,前述說明的在小於分辨率能力的結構上之光化輻射的平均係使得該修復形狀能夠被置放在稍微遠離原始缺陷位置之處。因此,於置放該缺陷修復形狀期間,對位置精確度所做出的非常嚴格之要求係明顯被放寬,且缺陷修復或缺陷補償的品質並不會受到顯著不利的影響。
此外,該修復形狀的幾何形狀可能會偏離於實際的缺陷形狀。此允許缺陷修復被明顯簡化,因為對該修復形狀之形狀的選擇可至少部分獨立於缺陷形狀來進行,並因而可選擇具有能夠更為明顯簡單生成的幾何形狀。
該至少一參數可與由該至少一缺陷對該參數所預定義的數值偏離一預定的絕對值。
至少一橫向參數的數值之偏差可選自其下限大於零且其上限小於該微影光罩(無缺陷區域)的分辨率極限之範圍。
一微影光罩的分辨率極限可由該微影光罩的一光化波長、一數值孔徑(NA)及一曝光設定所決定,而該光化波長、該數值孔徑與該曝光設定適於將該微影光罩的一圖案投影到配置於晶圓上的一光阻中。
該數值孔徑可包含一曝光系統的投影透鏡之NA,其適於將該微影光罩的圖案投影到該光阻中。該投影透鏡的NA可包含一光罩側數值孔徑(NAM)。
一般而言,一微影光罩是被設計用以在一特定曝光系統中進行操作。此意味著該微影光罩是專門為一光化波長、該曝光系統的投影透鏡之一數值孔徑(NAM)、及曝光設定而設計,而該曝光設定係專門由該曝光系統使用,用以將該微影光罩的圖案投影到一光阻中。就此意義而言,一微影光罩的設計決定或固定其分辨率極限。
該微影光罩的分辨率極限可包含一曝光系統的光罩側分辨率極限,其適於使用該微影光罩來曝光一晶圓。
該光罩側分辨率極限RM與該光化波長λ成正比,並與該光罩側數值孔徑NAM成反比。NAM可具有大約0.1至0.5之範圍內的數值。此外,該微影光罩的分辨率極限取決於使用該微影光罩對一晶圓進行曝光的曝光系統之曝光設定σ。σ的數值範圍從0(對於中心照明)至1(對於最大傾斜照明)。傾斜曝光在此技術領域也稱為離軸曝光(Off-axis exposure)。
根據該數值孔徑NAM與該曝光設定σ,在深紫外線(DUV)波長λ=193nm下曝光的光罩之分辨率極限係介於150nmRM 300nm之間。對於具有光化波長為λ=13.5nm的EUV光罩,該分辨率極限目前是在50nmRM 100nm的範圍內。此意味著隨著該微影光罩的光化波長減小,可選擇修復形狀的一參數之一數值或複數個參數之多個數值之範圍將會縮小。換言之,上文中所定義的方法在DUV波長範圍內開啟了比在EUV範圍內一更大的新自由度範圍。
該至少一參數的數值之偏差可包含該微影光罩之一分辨率極限的2%至80%之範圍,較佳為2%至50%之範圍,且最佳為2%至30%之範圍。
該至少一修復形狀的至少一維度之一維度尺寸可包含該至少一缺陷的對應維度之一維度尺寸的10%至90%之範圍,較佳為20%至80%之範圍,更佳為30%至70%之範圍,最佳為40%至60%之範圍。
該至少一修復形狀的至少一維度的維度尺寸可包含該至少一修復形狀的至少一橫向維度及/或一高度維度。
該至少一修復形狀與該至少一缺陷之間的距離可包含該微影光罩的無缺陷區域之分辨率極限的2%至80%之範圍,較佳為2%至50%之範圍,更佳為2%至30%之範圍,最佳為2%到10%之範圍。
該修復形狀可相對於額定修復形狀而具有一橫向位移,該修復形狀可相對於額定修復形狀而具有其維度尺寸的多個橫向偏差,並且該修復形狀可相對於額定修復形狀而具有其高度的一偏差,使得該修復形狀與該額定修復形狀在一光阻中生成實質上相同的光強度分佈。此意味著一修復形狀的橫向維度尺寸與高度可被耦合或被關聯。舉例而言,一修復形狀之小的高度可藉由增加一或兩橫向維度尺寸來進行補償,反之亦然。此外,一修復形狀的橫向維度尺寸之高度與該修復形狀的一橫向位移之間的關聯相對於一缺陷亦為可能的。該等細節係取決於該修復形狀、生成該修復形狀的光罩之周圍、及曝光過程。
該至少一缺陷可包含以下所組成群組的至少一元件:一圖案元件的邊緣置放誤差、一圖案元件的中斷連接及/或橋接連接、一圖案元件的邊緣粗糙度之異常值、一依附在該微影光罩上的粒子、一僅具有低可顯影性的橫向缺陷、一所實現缺陷修復的缺陷殘留物、一圖案元件的側壁角度誤差、及一圖案元件及/或兩圖案元件之間的距離範圍之重心誤差的中心。
確定該至少一修復形狀的參數可包含:記錄該至少一缺陷的至少一空間圖像。一空間圖像可藉由一光罩檢測裝置的輔助來進行測量。一光罩檢測裝置可包含一光學檢測裝置及/或一掃描光罩表面的檢測裝置。一光學光罩檢測裝置可包含例如一雷射干涉儀,且一掃描光罩表面的光罩檢測裝置可包含例如一原子力顯微鏡。一光學光罩檢測裝置可設計成記錄一光罩的一空間圖像及/或一空間圖像聚焦堆疊。
記錄該至少一空間圖像可包含:在該微影光罩的一光化波長下記錄該至少一缺陷的該至少一空間圖像,及/或記錄該至少一缺陷的一空間圖像聚焦堆疊。在光化波長下記錄該空間圖像會將該光罩的雷射曝光期間所成像的細節顯示於該空間圖像中。因此,在該光罩的光化波長下記錄一空間圖像是有利的。甚至是在經由該光罩的焦點進行調整期間時來決定一光微影光罩的缺陷區域之成像行為更為有利。
確定該至少一修復形狀的參數可包含:藉由一掃描粒子顯微鏡及/或一掃描探針顯微鏡掃描該至少一缺陷。此外,確定該至少一修復形狀的參數可包含:記錄該至少一缺陷的至少一空間圖像,並且藉由一掃描粒子顯微鏡及/或一掃描探針顯微鏡掃描該至少一缺陷。
一掃描粒子顯微鏡可包含來自以下所組成群組的至少一元件:一掃描電子顯微鏡(SEM)、一掃描離子顯微鏡(FIB:聚焦離子束)、及一具有極化分析的掃描電子顯微鏡(SEMPA)。
一掃描探針顯微鏡可包含以下所組成群組之至少一元件:一掃描隧道顯微鏡(STM)、一原子力顯微鏡(AFM)、一磁力顯微鏡(MFM)、一掃描近場光學顯微鏡(SNOM)與一掃描近場聲波顯微鏡(SNAM)。
確定該至少一修復形狀的參數可另外基於來自以下所組成群組的至少一元件:在操作期間曝光該微影光罩的曝光設定、該微影光罩的設計數據、修復一缺少材料的缺陷之沉積材料的折射指數數據、及該微影光罩的分辨率增強之RET技術。
確定該至少一修復形狀的參數可包含:將至少一演算法應用於該至少一缺陷的測量數據與該微影光罩的設計數據。
該至少一演算法可使用硬體、軟體、韌體或其組合來實現。此外,該至少一演算法可儲存在一非揮發性記憶體中。特別是該至少一算法可儲存在一固態記憶體(SSD,固態硬碟)中。
指定該數值可包含:應用一訓練的機器學習模型,用以決定該至少一參數的數值與該至少一缺陷對該參數所預定義的數值之偏差。
該機器學習模型可包含一轉換模型,該轉換模型具有至少兩轉換區塊,其中該至少兩轉換區塊之至少每一者包含一通常可學習的函數,該函數將多個輸入轉換為用作一後續轉換區塊的多個輸入之多個輸出。該機器學習模型可包含以下所組成群組中的至少一元件:一參數映射、一人工神經網絡、一深度神經網絡、一延時神經網絡、一卷積神經網絡、一遞迴神經網絡、一長短
期記憶網絡、一生成模型、一核心密度估計器、一統計模型、一決策樹、一線性模型與一非時變模型。
該機器學習模型可包含:(a)至少一編碼塊,用以決定該至少一缺陷的圖像之資訊承載特徵及指定給該至少一缺陷的圖像之設計數據;及(b)至少一解碼區塊,用以根據所決定的資訊承載特徵來生成該至少一缺陷的至少一效應,其中該至少一缺陷的至少一效應顯示該至少一缺陷的圖像與對應的設計數據之疊加的樣貌。
確定該至少一修復形狀的參數可包含:應用一訓練的機器學習模型,用以確定該至少一修復形狀的參數。
一訓練的機器學習模型可在前述方法的至少兩實施例中使用。首先,一對應訓練的機器學習模型可用以指定一或多個數值給一修復形狀的一或多個參數,所述數值偏離於作為該至少一缺陷的結果之數值或多個數值。然而,也有可能的是(此為當前較佳實施例)一對應訓練的機器學習模型係基於測量數據(例如,該缺陷的一或多個空間圖像、該光罩的設計數據、及一或多個RET技術之可選擇的結構)來確定用於修復該至少一缺陷的至少一修復形狀之所有參數。
根據本發明的方法可更包含下列步驟:藉由該確定的修復形狀,生成至少一修復元件在該微影光罩上。實施該修復形狀生成一修復元件在該光罩上,該修復元件係設計成盡可能消除(即修復或補償)該至少一缺陷。
該至少一修復元件可能無法在該微影光罩的曝光期間進行成像。該至少一修復元件可在該微影光罩曝光期間改變該至少一缺陷的一成像行為。
一生成的修復元件通常具有相關於一額定修復形狀的多個偏差,這些偏差低於該微影光罩的分辨率極限,基於此原因,該生成的修復元件無法在光化波長對該光罩進行曝光期間成像於一光阻中,因而更無法成像於該光阻下方的晶圓中。然而,在光罩上生成的修復元件係設計成使得其改變該光
罩的缺陷區域之成像行為,使得該缺陷區域與該修復元件之結合產生了非常相似於具有相同圖案配置的無缺陷區域之成像行為。因此,在一曝光過程期間,該經修復的光罩生成與一無缺陷光罩實質上相同的邊緣位置。該至少一修復元件的效應係至少部分基於光化暴露輻射在該修復元件處的繞射效應。
生成該至少一修復元件可包含:藉由至少一聚焦粒子束與至少一前驅氣體,執行至少一局部蝕刻製程及/或實現至少一局部沉積製程。
該至少一聚焦粒子束可包含來自以下所組成群組的至少一元件:一光子束、一電子束、一離子束、一原子束與一分子束。
該至少一前驅氣體可包含選自以下所組成群組的至少一元素:一蝕刻氣體、一沉積氣體與一添加氣體。
該蝕刻氣體可包含選自以下所組成群組的至少一元素:鹵素(F2、Cl2、Br2、I2)、氧氣(O2)、臭氧(O3)、鹽酸(HCl)、氟化氫(HF)、二氟化氙(XeF2)、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeF6)、氯化氙(XeCl)、氟化氬(ArF)、氟化氪(KrF)、二氟化硫(SF2)、四氟化硫(SF4)、六氟化硫(SF6)、亞硝醯氯(NOCl)、三氯化磷(PCl3)、五氯化磷(PCl5)、三氟化磷(PF3)、三氟化氮(NF3)、水蒸氣(H2O)、過氧化氫(H2O2)、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)與硝酸(HNO3)。
該至少一沉積氣體可包含選自以下所組成群組的至少一元素:烷基金屬、烷基過渡元素、烷基主族、羰基金屬、羰基過渡元素、羰基主族、金屬烷氧化物、過渡元素烷氧化物、主族烷氧化物、金屬錯合物、過渡元素錯合物、主族錯合物與有機化合物。
該烷基金屬、該烷基過渡元件與該烷基主族可包含選自以下所組成群組的至少一元素:環戊二烯基(Cp)三甲基鉑(CpPtMe3)、甲基環戊二烯基(MeCp)三甲基鉑(MeCpPtMe3)、四甲基錫(SnMe4)、三甲基鎵(GaMe3)、二茂鐵(Co2Fe)與雙芳基鉻(Ar2Cr)。
該羰基金屬、該羰基過渡元素與該羰基主族可包含選自以下所組成群組的至少一元素:六羰基鉻(Cr(CO)6)、六羰基鉬(Mo(CO)6)、六羰基鎢(W(CO)6)、八羰基二鈷(Co2(CO)8)、十二羰基三釕(Ru3(CO)12)與五羰基鐵(Fe(CO)5)。
該金屬烷氧化物、該過渡元件烷氧化物與該主族烷氧化物可包含選自以下所組成群組的至少一元素:四乙基正矽酸鹽(TEOS、Si(OC2H5)4)與四異丙氧基鈦(Ti(OC3H7)4)。該金屬鹵化物、該過渡元素鹵化物與該主族鹵化物可包含選自以下所組成群組的至少一元素:六氟化鎢(WF6)、六氯化鎢(WCl6)、六氯化鈦(TiCl6)、三氯化硼(BCl3)與四氯化矽(SiCl4)。
該金屬錯合物、該過渡元素錯合物與該主族錯合物可包含選自以下所組成群組的至少一元素:雙(六氟乙醯丙酮)銅(Cu(C5F6HO2)2)與三氟乙醯丙酮二甲基金(Me2Au(C5F3H4O2))。
有機化合物可包含選自以下所組成群組的至少一元素:一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、脂族烴、芳香烴、真空幫浦油的成分與揮發性有機化合物。芳香烴可包含苯乙烯。
該至少一添加氣體可包含選自以下所組成群組的至少一元素:氧化劑、鹵化物與還原劑。
該氧化劑可包含選自以下所組成群組之至少一元素:氧(O2)、臭氧(O3)、水蒸氣(H2O)、過氧化氫(H2O2)、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)與硝酸(HNO3)。該鹵化物可包含選自以下所組成群組之至少一元素:氯(Cl2)、鹽酸(HCl)、二氟化氙(XeF2)、氟化氫(HF)、碘(I2)、碘化氫(HI)、溴(Br2)、溴化氫(HBr)、亞硝醯氯(NOCl)、三氯化磷(PCl3)、五氯化磷(PCl5)與三氟化磷(PF3)。該還原劑可包含選自以下所組成群組之至少一元素:氫(H2)、氨(NH3)與甲烷(CH4)。
該生成的至少一修復元件可至少部分重疊於該至少一缺陷。一沉積的修復元件可包含該微影光罩的材料。該沉積的修復元件可包含:一金屬,
例如,鉻(Cr);一金屬化合物,例如,氮化鉭(TaN)、矽(Si)、二氧化矽(SiO2)與氧氮化矽鉬(MoxSiOyNz),其中0<x0.5、0y2、及0z4/3。一蝕刻的修復元件可蝕刻該光微影光罩的材料。該蝕刻的修復元件可包含前述的光罩材料。
前述所定義的方法可包含下列步驟:(a)藉由至少一修復形狀生成至少一修復元件,其中該至少一修復形狀的參數係由該至少一缺陷所定義;(b)確定一剩餘缺陷殘留物之一修復形狀的參數,其中確定該剩餘的缺陷殘留物之修復形狀的參數包含:指定至少一數值給一參數,其中該數值偏離於該剩餘的缺陷殘留物對該參數所預定義的數值。
前述所定義的方法可使用為一般缺陷修復過程的一第二階段。在此情況下,在一第一階段,一大缺陷(即,相對於該光罩的分辨率極限大的缺陷)可藉由一局部蝕刻製程的形式或一局部沉積製程的形式實施一修復形狀、或藉由生成對應的修復元件來進行修復。然後,該經修復的光罩係被檢測。若在檢測光罩期間確定一修復位置仍然不符合規格,則針對殘餘的缺陷殘留物決定一修復形狀,其中該修復形狀的參數係根據本發明之方法而被決定。在此假設該殘餘的缺陷殘留物構成一小的缺陷,即在至少一維度上具有至少一維度尺寸的缺陷,其尺寸係小於該光微影光罩的分辨率能力或分辨率極限。隨後,該殘餘的缺陷殘留物可藉由基於在第二步驟中確定的修復形狀生成對應的修復元件來進行修復或補償。
在一第二實施例中,修復該微影光罩的至少一缺陷圖案元件之方法包含下列步驟:(a)決定該微影光罩的至少一修復元件,其中在該微影光罩的曝光期間,該修復元件不對該微影光罩進行成像,其中該至少一修復元件構造成改變該至少一缺陷圖案元件的一成像行為;及(b)藉由至少一聚焦粒子束與至少一前驅氣體生成該至少一修復元件於該微影光罩上。
該生成的至少一修復元件在至少一維度上可具有小於該光罩的分辨率極限R之一維度尺寸。如上已說明,在維度尺寸低於該光罩的分辨率能力
的結構上之光化輻射的平均導致一修復元件的置放誤差之降低影響。此種情況顯著促進該(等)修復元件相對於待修復的缺陷的位置之定位。此外,由於該(等)修復元件的未成像,其的一或多個幾何形狀能以一顯著的方式偏離於該缺陷的形狀,且並不會以一可察覺的方式對缺陷的補償產生不利影響。此實際上大幅簡化小缺陷的修理或補償。
然而,在該光罩上所生成的該(等)修復元件係局部地改變該光罩在光化波長下的繞射行為。然後,該修復元件係設計成使得該(等)修復元件與該缺陷圖案元件之組合實質上實現該微影光罩的一對應無缺陷區域之成像行為。
該至少一修復元件可具有至少一維度尺寸,該維度尺寸包含該微影光罩之一分辨率極限的10%至90%之範圍、較佳為20%至80%之範圍、更佳為30%至70%之範圍,且最佳為40%至60%之範圍。
該至少一修復元件與該至少一缺陷圖案元件之間的距離可包含該微影光罩之分辨率極限的2%至80%之範圍,較佳為2%至50%之範圍,更佳為2%至30%之範圍,最佳為2%到10%之範圍。
該至少一修復元件的至少一維度尺寸可包含該微影光罩之分辨率極限的10%至90%之範圍、較佳為20%至80%之範圍、更佳為30%至70%之範圍,且最佳為40%至60%之範圍。
一修復元件的其他態樣已經在前面結合該第一實施例進行說明。
一種電腦程式可包含多個指令,當該等指令由一電腦系統執行時,其使該電腦系統執行前述多個態樣之一者的方法之多個步驟。
在一實施例中,用於修復微影光罩的至少一缺陷之裝置包含:一確定構件,用以確定該至少一缺陷的至少一修復形狀之參數,其中該用於確定參數的構件包含:一指定構件,用以指定一數值給至少一參數,其中該數值偏離於該至少一缺陷對該參數所預定義的數值。
該裝置可更包含一器件,用以藉由該確定的修復形狀,生成至少一修復元件在該微影光罩上。
用於確定該至少一修復形狀的參數之構件可包含至少一共處理器,其構造成由該至少一缺陷的測量數據與該微影光罩的設計數據來決定該至少一修復形狀的參數。此外,該至少一共處理器可構造成指定至少一數值給至少一對應的參數,而該至少一數值係偏離於該至少一缺陷所預定義的數值。指定該至少一對應的參數之偏離數值能以該微影光罩的分辨率極限與生成該至少一修復元件時的分辨率極限為基礎來實現。
生成該至少一修復元件時的分辨率極限主要受到兩參數所影響。第一參數是用以生成一修復元件的粒子束可聚焦到的最小光斑直徑。在光子束的情況下,可實現的光斑直徑是由光子的波長決定。為了藉由一光子束的輔助在DUV波長範圍生成一修復元件於光罩上,需要使用來自EUV波長範圍的光子。EUV光子源目前仍是非常昂貴。因此,優選是,針對產生一修復元件之目的,使用一具有質量的粒子束(例如,電子束),其分辨率極限係由德布格利(de Broglie)波長給出。電子束目前可聚焦到數奈米範圍內的一光斑直徑。一電子束的定位精度明顯更高,並且延伸到次奈米範圍。
在生成一修復元件時決定分辨率極限的第二參數係為交互作用區域或由具有質量的粒子束所產生的二次電子之散射錐。在該光罩表面上的該交互作用區域之直徑決定由粒子束與至少一前驅氣體所引發的局部化學反應之程度。該交互作用區域的尺寸取決於入射到該光罩上的粒子之能量。此外,在交互作用位置處之光罩的局部材料成分對該交互作用區域的尺寸有顯著的影響。目前,局部化學反應可僅限於約5nm的橫向維度。
用於確定該至少一修復形狀的參數之構件可包含至少一演算法,其可具體實施為一特殊應用集成電路(ASIC)、一複合可程式化邏輯電路(CPLD)及/或一場可程式化閘陣列(FPGA)。
用於確定該至少一修復形狀的參數之構件可包含至少一訓練的機器學習模型。此外,用於指定偏離於該至少一缺陷所預定義的數值之一數值給至少一對應參數之構件可包含一訓練的機器學習模型。
用於確定該至少一修復形狀的參數之構件可包含來自以下所組成群組中的至少一元件:一光罩檢測裝置、一干涉儀、一共焦顯微鏡、一掃描粒子顯微鏡與一掃描探針顯微鏡。來自該群組的一元件可記錄該至少一缺陷的測量數據。
用於生成該至少一修復元件之構件可包含:至少一聚焦粒子束與至少一前驅氣體,其構造成進行一局部化學反應。
在一第二實施例中,修復該微影光罩的至少一缺陷圖案元件之裝置包含:(a)一決定構件,用以決定該微影光罩的至少一修復元件,其中在該微影光罩的曝光期間,該修復元件不對該微影光罩進行成像,其中該修復元件構造成改變該至少一缺陷圖案元件的一成像行為;及(b)一提供構件,用以提供一聚焦粒子束與至少一前驅氣體,其構造成生成該至少一修復元件在該微影光罩上。
用於決定至少一修復元件之構件可包含至少一共處理器,其構造成由該至少一缺陷的測量數據與該微影光罩的設計數據來決定該至少一修復元件。決定該至少一修復元件能以該微影光罩的分辨率極限與該聚焦粒子束在其焦點處的一最小光斑尺寸為基礎來實現。
用於決定該微影光罩的至少一修復元件之構件可包含至少一演算法,其可具體實施為一特殊應用集成電路(ASIC)、一複合可程式化邏輯器件(CPLD)及/或一場可程式化閘陣列(FPGA)。
用於決定該至少一修復元件之構件可包含至少一訓練的機器學習模型。
用於決定該至少一修復元件之構件可包含來自以下所組成群組中的至少一元件:一光罩檢測裝置、一干涉儀、一共焦顯微鏡、一掃描粒子顯微鏡與一掃描探針顯微鏡。
一進一步實施例包含根據前述多個方法之任一者所修復的一微影光罩。該經修復的微影光罩可用於一曝光系統中。此外,該修復的微影光罩可基於根據前述多個態樣之任一者所決定的至少一修復形狀來進行修復。
此外,該修復的微影光罩可包含藉由使用該決定的至少一修復形狀所產生的至少一修復元件。該微影光罩可藉由執行一粒子束誘導局部沉積製程及/或一局部蝕刻製程來進行修復。
在另一實施例中,一曝光系統使用根據前述方法的多個步驟之任一者所修復的微影光罩。
一曝光系統可為一光微影曝光系統。特別是該曝光系統可為一微影投影曝光系統。該曝光系統可為任何類型的曝光系統,例如,一適於使用透射式微影光罩的曝光系統與一適於使用反射式微影光罩的曝光系統。
該曝光系統的一分辨率極限係由該曝光系統的一光源之波長、該曝光系統的投影透鏡之一數值孔徑、以及該曝光系統之曝光設定所決定。
針對一曝光系統,可定義至少兩分辨率極限,其指投影透鏡或曝光系統的投影物鏡之兩端。
該曝光系統的分辨率極限可為該曝光系統的投影透鏡之一晶圓側分辨率極限。
該晶圓側分辨率極限可由所決定,其中λ為該微影光罩的光化波長,NAW為該曝光系統的投影透鏡之晶圓側數值孔徑,及σ為該曝
光系統的一適於曝光該微影光罩之曝光設定,用以將該微影光罩的一圖案投影到配置於晶圓上的一光阻中。
在該投影透鏡的晶圓側之NA(即NAW)通常盡可能選擇大者,以獲得盡可能低的晶圓側分辨率極限。當使用一浸漬液時,NAW可大於1,例如1.3。
該曝光系統的投影透鏡之一光罩側分辨率極限可由R M =所決定,其中λ為該微影光罩的光化波長,NAM為該曝光系統的投影透鏡之光罩側數值孔徑,及σ為該曝光系統的一適於曝光該微影光罩之曝光設定,用以將該微影光罩的圖案投影到配置於晶圓上的一光阻中。
100:光罩
105:部分圖像
110:基材
115:表面
120:圖案元件;結構元件
125:表面
130:邊緣
135:側壁角
155:部分圖像
160:光強度
170:水平直線;垂直線
180:筆直垂直線
200:未修復的光罩
205:部分圖像
220:圖案元件
230:邊緣
240:雙箭頭;缺陷
225:部分圖像
260:光強度分佈;有效照射量分佈
280:雙箭頭;邊緣置放誤差
300:光罩
305:部分圖像
310:修復元件
320:小部分
330:邊緣
340:缺陷
380:邊緣置放誤差;雙箭頭
405:部分圖像
410:修復元件
420:距離
430:高度
435:橫向尺寸大小
440:一維尺寸大小
455:部分圖像
460:光強度分佈
505:部分圖像
510:修復元件
520:距離
535:橫向尺寸大小
540:置放誤差
555:部分圖像
560:瓶蓋
580:邊緣置放誤差;箭頭
600:光罩
605:部分圖像
610:修復元件
630:高度
635:橫向尺寸大小
660:光強度分佈
680:邊緣置放誤差
700:光罩
705:部分圖像
710:基材
715:表面
720:圖案元件
725:一維尺寸大小;表面
730:邊緣
735:部分圖像
740:圖案元件
750:缺陷
755:部分圖像
760:修復元件
770:修復元件
775:部分圖像
780:缺陷殘留物
790:第二修復元件
795:部分圖像
800:光微影光罩
805:部分圖像
830:邊緣
835:部分圖像
840:圖案元件
850:修復元件
855:部分圖像
860:圖案元件
870:修復形狀
880:邊緣
900:光罩
905:部分圖像
910:基材
920:吸收條;圖案元件
930:吸收條;圖案元件
940:二維缺陷
950:可忽略的缺陷殘留物
955:部分圖像
1005:部分圖像
1010:修復元件
1035:部分圖像
1050:虛橢圓
1065:部分圖像
1100:光罩區段
1105:部分圖像
1110:光罩基材
1120:棱角圖案元件
1125:部分圖像
1130:圖案元件
1140:缺陷
1145:部分圖像
1150:修復元件
1165:部分圖像
1170:修復元件
1185:部分圖像
1190:修復元件
1200:光微影光罩
1205:部分圖像
1210:光學透明基材
1220:方形圖案元件
1225:部分圖像
1230:圖案元件
1240:部分;缺陷
1245:部分圖像
1250:修復元件
1270:修復元件
1290:修復元件
1300:光罩
1305:部分圖像
1310:基材
1320:條紋圖案元件
1330:缺陷
1335:部分圖像
1340:缺陷
1360:虛水平線
1440:修復元件
1450:修復元件
1465:部分圖像
1505:部分圖像
1535:部分圖像
1540:修復元件
1565:部分圖像
1600:光罩;光罩區段
1620:圖案元件
1625:虛垂直線
1630:缺陷
1635:部分圖像
1640:修復元件
1645:筆直垂直線
1665:部分圖像
1705:部分圖像
1710:虛線
1720:虛水平線
1730:虛水平線
1750:曲線
1755:部分圖像
1760:曲線
1800:光罩區段;光罩
1805:部分圖像
1810:光學透明基材
1820:圖案元件
1825:放大的部分
1830:邊緣
1835:部分圖像
1840:缺陷
1835:圖案元件
1850:側壁角度
1860:側壁角度;基點
1865:部分圖像
1870:虛水平線
1900:流程圖
1910:步驟
1920:步驟
1930:步驟
2000:流程圖
2010:步驟
2020:步驟
2030:步驟
2040:步驟
2100:裝置
2110:光學光罩檢測裝置
2120:連接
2130:電腦系統
2140:共處理器
2150:硬體組件
2160:圖形處理器
2170:非揮發性記憶體
2180:控制器件
2205:部分圖像
2255:部分圖像
2300:裝置
2310:光學光罩檢測裝置
2320:連接
2330:電腦系統
2340:連接
2350:粒子束源
2360:連接
2370:氣體提供系統
2400:裝置
2405:電子束源
2410:掃描粒子顯微鏡;掃描電子顯微鏡
2413:光學束單元;成像系統
2415:電子束
2417:偵測器
2419:第二偵測器
2420:電子腔
2422:位置;測量點
2425:樣本
2430:樣本台;樣本架
2440:供應容器
2442:控制閥
2445:氣體饋入線系統
2447:噴嘴
2450:供應容器
2455:氣體饋入線系統
2457:噴嘴
2460:供應容器
2465:氣體饋入線系統
2467:噴嘴
2470:真空腔室
2472:幫浦系統
2480:評估單元
2495:顯示器
以下的實施方式將參考附圖來說明本發明的當前較佳示例性實施例,其中:圖1在上部分圖像中示出通過光微影光罩的圖案元件之截面示意圖,所述圖案元件在設計所預定義的位置處具有一邊緣,而在下部分圖像中示意性表示光罩曝光期間在光阻中呈現於上部分圖像的光罩區段周圍的光強度之有效照射量分佈。
圖2在上部分圖像中顯示透過具有一缺陷圖案元件的光罩之截面示意圖,而在下部分圖像中示出該缺陷圖案元件對施加在光阻中的有效照射量分佈的影響。
圖3在上部分圖像中顯示根據先前技術對圖2中光微影光罩的缺陷圖案元件之修復,而在下部分圖像中示出缺陷修復對上部分圖像的修復光罩區段之光強度分佈的影響。
圖4在上部分圖像中表示基於根據本發明的方法對圖2中光微影光罩的缺陷圖案元件的理想修復,而在下部分圖像中顯示經最佳修復的光罩在一晶圓的光阻中所產生的光強度分佈。
圖5在上部分圖像中表示基於根據本發明的方法對圖2中的光罩缺陷圖案元件的真實修復,下部分圖像示出經修復的光罩對產生在一光阻中的光強度分佈的影響。
圖6示意性示出用於補償圖2中缺陷的修復元件的一替代示例性實施例。
圖7在上部分圖像715中示意性表示一圖案元件的完美放置邊緣,在部分圖像735中表示一具有過量吸收材料的缺陷的圖案元件,在部分圖像755中表示根據先前技術對部分圖像735的缺陷之修復,在部分圖像775中示出藉由本申請案中描述的修復元件之生成對部分圖像735的缺陷之補償,以及在部分圖像795中示出根據本發明的修復元件之一第二示例性實施例。
圖8在上部分圖像805中表示光微影光罩的一圖案元件,該圖案元件的邊緣正好位於設計所提供的位置,在中央部分圖像835中示出藉由根據本發明的一修復元件之生成對缺少吸收材料的缺陷之修復,以及在下部分圖像855中表示藉由本發明的修復元件之生成對過量吸收材料的缺陷之修復。
圖9在上部分圖像中表示具有缺陷的條紋結構之平面示意圖,而在下部分圖像中表示根據先前技術的缺陷修復後之條紋結構。
圖10在上部分圖像中重新生成圖9的上部分圖像,在中央部分圖像中示出根據本申請案中描述的多個方法之一者對該上部分圖像中的缺陷之示例性修復,以及在下部分圖像中示出光化輻射的複變振幅在光學分辨率之長度尺度上的平均化。
圖11在上部分圖像1105中示意性示出具吸收性、有角度的圖案元件之平面圖,在部分圖像1125中表示具有過量吸收材料的缺陷之圖案元件,在部分圖像1145中表示根據先前技術對部分圖像1125中的缺陷之修復,在部分圖像1165中示出藉由本申請案中所描述的一修復元件之生成對部分圖像1125的缺陷之補償,以及在部分圖像1185中示出根據本發明的一修復元件之一第二示例。
圖12表示根據圖11所示方案對缺少吸收材料的缺陷之修復。
圖13在上部分圖像1305中表示設置在基材上的一光罩之條紋結構,其中一圖案元件具有一缺少吸收材料的缺陷,中央部分圖像1335示出缺陷的光罩區段之嚴格模擬,及下部分圖像1365顯示缺陷的光罩區段的光強度分佈。
圖14示出藉由根據本發明之一方法對缺陷進行最佳修復後之圖13的光罩區段。
圖15表示用未最佳定位的修復元件來修復圖13的缺陷後之圖13的光罩區段。
圖16在左上部分圖像1605中示出具有缺陷的一光罩區段,而所述光罩區段由一掃描電子顯微鏡測量,在右上部分圖像1635中表示在左上部分圖
像的光罩區段中的一修復元件,該修復元件補償了該缺陷,以及在左下部分圖像1665中表示左上部分圖像1605的經修復的光罩區段。
圖17在上部分圖像1705中表示圖16左上部分圖像中之缺陷的光罩區段內的正規化CD變異,而在下部分圖像1755中表示圖16左下部分圖像中之經修復的光罩區段的正規化CD變異。
圖18在上部分圖像1805中表示透過帶有缺陷的條紋結構之截面示意圖,在部分圖像1825中示出在經修復的缺陷周圍之部分圖像1805中的光罩區段,在部分圖像1835中示出由上部分圖像的缺陷索造成的CD變異,以及下部分圖像1865中表示該缺陷修復後仍然存在的CD變異。
圖19顯示用於修復一微影光罩的至少一缺陷的方法之一第一實施例的流程圖。
圖20表示用於修復一微影光罩的至少一缺陷的方法之一第二實施例的流程圖。
圖21表示透過用於修復一微影光罩的一或多個缺陷的裝置之示意圖。
圖22示出透過一光罩檢測裝置的一示意圖及其與一光微影曝光系統的掃描儀之比較。
圖23表示透過用於修復一微影光罩的至少一缺陷圖案元件的裝置之示意圖。
圖24示出透過實現圖23中的一粒子束源與一氣體提供系統的裝置之示意圖。
根據本發明之一方法與根據本發明之一用於修復微影光罩的一或多個缺陷的裝置之當前較佳實施例將於以下更詳細說明。此外,根據本發明之一方法與根據本發明之一用於修復微影光罩的缺陷圖案元件的裝置之示例性
實施例將於以下詳細說明。根據本發明之多個方法是以用於深紫外線(DUV)波長範圍的二元光罩之示例為基礎來說明。然而,其並不限於改進有缺陷的DUV光罩之修復。此外,根據本發明的多個方法主要是基於圖案元件的邊緣置放誤差來說明。然而,這些方法並不限於修復此類誤差。更確切而言,這些方法可用於促進特別是任何類型的小缺陷之修復與用於各種類型的光微影光罩。該等光罩可包含透射與反射光罩。此外,二元光罩及/或相移光罩的小缺陷可如同用於多次曝光的光罩之小缺陷一樣而被修復。以下,術語遮罩或光罩亦旨在包含一用於奈米壓印微影的模板。
此外,根據本發明的修復微影光罩的一或多個缺陷之裝置是基於一改良的掃描電子顯微鏡的示例來說明。然而,根據本發明的裝置不僅可基於一掃描電子顯微鏡來實現。更確切而言,根據本發明的裝置可基於任何掃描粒子顯微鏡,亦即,本申請案中定義的裝置可使用任何類型的粒子,較佳為使用具有質量的一粒子類型,用以檢查及/或生成一光罩的一或多個修復元件。
圖1中的上部分圖像105顯示透過一光微影光罩100的一維(1D)區段的截面示意圖圖。光罩100可為一透射或反射光罩100。在圖1的示例中,光罩100包含二元穿透式光罩100。光微影光罩100包含一具有表面115的基材110。具有一表面125的一圖案元件120或一結構元件120配置於基材110的表面115上。基材110可包含一石英基材及/或具有低熱膨脹係數材料的(LTE(低熱膨脹)基材)。在透射光罩100的情況下,其基材110對光化波長的電磁輻射實質上為光學透明的。圖案元件120可為二元光罩100的一結構元件120。在此情況下,圖案元件120可包含一吸收結構120的元件,並且可包含例如鉻。一吸收圖案元件120實質上吸收入射在圖案元件120上的光化波長的全部電磁輻射。對於DUV光罩,一圖案元件120的厚度在60nm至200nm的範圍內。EUV光罩的吸收圖案元件目前具有在50nm到70nm範圍內的一層厚度(未示出於圖1中)。
在此及在本說明書中的他處,若使用根據先前技術的測量儀器來確定測量變異,則該敘述「實質上」表示指出習知測量誤差內的測量變異。
此外,圖案元件120可包含一結構元件120,兩者均相對於入射在基材110上的輻射來位移光化輻射的相位,並且吸收入射在圖案元件120上的具光化波長的部分光。此種光罩的示例是基於矽化鉬或基於氮化矽的衰減相移光罩(AttPSM:Attenuated Phase Shifting Mask)。相較於光罩的透明區域,此種光罩通常在暗區傳送6%至20%的具有相移180度的入射光強度。
然而,圖案元件120亦可為一純相移光罩100的一結構元件120。一純相移光罩100可例如藉由將一對應的圖案蝕刻到光罩100的基材110中而被生成,在此情況下,該基材實質上包括石英(SiO2)。此種類型的光罩稱為一CPL(無鉻相移)光罩。一類型的純相移光罩之另一示例是交替相移光罩(AltPSM,Alternating Phase Shifting Mask)。
圖1中的上部分圖像105顯示由設計所預定義的一理想邊緣130,所述邊緣具有實質上90°的一側壁角135。此外,邊緣130精確置放在由設計所預定義的位置處。
圖1中的下部分圖像155示意性表示在光罩100的圖案元件120曝光期間的光強度160之有效照射量分佈。圖案元件120吸收從上方入射在光罩100上的輻射,使得在圖案元件120下方相距於邊緣130的一定距離處,實質上並沒有光強度在晶圓的光阻中會被發現。在光罩100的透明基材區域110中,所述基材區域相距於圖案元件120的邊緣130的一距離,而塗覆於晶圓的光阻則以最大的光強度進行曝光。圖案元件120的邊緣130通常定義為光阻中的光強度達到最大光強度或最大有效照射量的50%之位置。在圖1的下部分圖像155中,此可由虛筆直垂直線180和水平直線170的交點做表示。
在圖2的上部分圖像205中,圖案元件220的邊緣230並未置放在設計所預定義的位置處。更確切而言,邊緣230位於一距離dx處,其如水平雙箭頭240所示。由設計所預定義的距邊緣230的目標位置之距離dx可由圖案元件220錯誤置放而出現,其維度尺寸具有由設計所預定義的值。在此種情況下,可藉由確定兩個修復形狀並在所述修復形狀的輔助下生成兩個修復元件來校正圖案元
件220。在一方面,一第一修復元件定義在圖2之雙箭頭240所識別的區域中缺少的吸收材料之沉積。在另一方面,一第二修復形狀指定了圖案元件220(未示出於圖2中)的過量吸收材料或位在非正確位置的吸收材料之移除。
以下假設在圖2中的一維例示的未被重新生成的圖案元件220之邊緣係被正確定位,且圖案元件220必須藉由僅在邊緣230的區域中之缺少的吸收材料之沉積來校正。此外,以下假設缺陷240為一小缺陷。此意指一維的缺陷240的維度尺寸dx係小於光微影光罩200在其光化波長的分辨率極限。一圖案元件120、220的邊緣130、230的定位或置放精確度是至關重要的,特別是考慮到光微影系統的重疊問題,其中該光微影系統執行複數個曝光步驟,以將一圖案元件固定於一光阻中。
圖2中的下部分圖像255顯示光強度分佈260或有效照射量分佈260,其是在光微影光罩200曝光在光化電磁輻射期間,圖案元件220的邊緣230錯誤置放或定位在配置於一晶圓上的光阻中而產生。在一晶圓曝光期間,圖案元件220的邊緣230的位置誤差(即在圖2的一維示例中由dx所描述的誤差)藉由光罩200轉換為一邊緣置放誤差EPE,其由圖2的下部分圖像255中的雙箭頭280示意性示出。晶圓上的EPE 280與光罩缺陷240之間的關係藉由以下關係說明:EPE=mask error.MEEF.M。在此種情況下,在圖2所表示之示例中,光罩缺陷240或光罩誤差240表示實際上圖案元件220的邊緣230被錯誤定位了dx。光罩增強因子MEEF(Mask Error Enhancement Factor:光罩誤差增強因子)代表可能由光罩200所造成的光罩缺陷240之放大或增強。為簡單起見,假設以下條件為真:MEEF=1。因子M表示放大率或縮小率,一曝光系統的投影透鏡利用此因子將光罩200的圖案元件220成像到一晶圓上。對於目前使用的投影透鏡,以下為真:M=1/4或M=1/5。圖2與同樣的後續圖並未以真實比例的方式示出一光罩缺陷240和一EPE 280之間的關係。
藉由一完美修復形狀的完美實現對光罩缺陷240的理想修復會將一修復元件置放在圖案元件220的缺陷邊緣230處,使得缺陷圖案元件220將看似
圖1中所示出的圖案元件120。然而,此將需要一修復工具的理想定位,其中該修復工具係相關於有缺陷圖案元件220之邊緣230。此外,缺陷240的完美修復將預設該修復工具的分辨率極限為非常小,且理想情況下為零。
圖3中的上部分圖像305示出根據先前技術對圖2中的缺陷240之一真實修復。由於該修復工具的有限定位精確度,後者不能與有缺陷圖案元件220的邊緣230完美對齊。因此,藉由修復形狀生成的修復元件310並未理想對應於缺陷240的一維維度尺寸dx。更確切而言,由於該修復工具的有限定位精確度,缺陷240的修復形狀在缺陷圖案元件220之表面125上生成修復元件310的一小部分320。為此理由,修復元件310的邊緣330偏離於設計所預定義的位置。剩餘的缺陷340具有一維度尺寸dx'。
圖3中的下部分圖像355示出在圖3中的上部分圖像之經修復的光罩區段300的曝光期間在光阻中光強度分佈360的變化或EPE的變化。相較於未修復的光罩200之曝光,經修復的光罩300明顯更接近於圖1中的設計所預定義的圖案幾何形狀。然而,仍是存在差異或EPE 380,如雙箭頭380所示,其導致經修復的圖案元件220的CD(臨界尺寸)偏差落於光罩300之允許的誤差預估範圍之外。如下文說明,在根據先前技術的修復後所保留的缺陷340可被修復或補償。然而,更有利地,如下參照圖4之說明,亦即在單一步驟中直接修復缺陷240。
圖4在上部分圖像405中示出根據本申請案中描述的多個方法之一者之圖2中的缺陷圖案元件220之最佳可能修復。校正圖2中之缺陷圖案元件200之修復形狀係設計成使得實施修復形狀產生修復元件410,所述修復元件相距於缺陷圖案元件220的邊緣230之距離420處。缺陷圖案元件220的邊緣230與修復元件410之間的理想距離420約為dx/2,即邊緣230與垂直線170或缺陷圖案元件220的邊緣誤差240之間距離之一半。對於實質上相同對應於圖案元件220之高度的修復元件410之高度430,修復元件410及修復元件410下方的修復形狀具有對應於圖案元件220的邊緣230與垂直線170之間的距離240之大約80%的維度尺
寸。如上說明,DUV光罩的光罩側分辨率極限係在150nm至約300nm的範圍內,且EUV光罩的光罩側分辨率極限係在約50nm至100nm的範圍內。
圖4中的下部分圖像455表示具有修復元件410之經修復的光罩400的光強度分佈460,所述修復元件配置於相距於光罩200之缺陷圖案元件220的邊緣230的距離420處。圖1與圖4間之比較清楚表明了由缺陷圖案元件220與修復元件410的組合效應所帶來的光強度分佈460在光阻中產生一圖案元件,而該圖案元件精確實現設計所預定義的邊緣130。即使修復元件410未鄰接邊緣230,且缺陷240的範圍也未對應於修復元件410的一維維度尺寸440,修復元件420在光阻中並因此在晶圓上實現了由設計所預定義的圖案元件之理想生成。
基於在光罩400上的一對應修復形狀,修復元件410可藉由一修復工具而生成,其將在以下圖21至圖24之情境中說明。為此,修復工具可藉由一粒子束與至少一前驅(Precursor)氣體執行一局部化學沉積反應。修復元件410的材料成分可對應於圖案元件220的材料成分。然而,只要修復元件410的材料實質上完全吸收光微影光罩420的光化波長,修復元件410的材料成分亦可能與圖案元件220的材料有所差異。
圖4表示藉由在相距於缺陷圖案元件220的邊緣230之距離420處生成修復元件410對缺陷圖案元件220之完美補償。圖5中的上部分圖像505表示能夠實際執行缺陷圖案元件220之修復。由於一修復工具的定位精確度有限,因此所確定的修復形狀無法將修復元件510準確地定位在提供用於缺陷圖案元件之最佳補償的位置。在圖5所示的示例中,缺陷圖案元件220的邊緣230之距離520係小於如圖4所示之缺陷圖案元件220的最佳修復距離。從圖5中的下部分圖像555可明顯看出,相較於圖4中的理想光強度分佈460,修復元件510的置放誤差540導致了塗覆於一晶圓的光阻中的光強度分佈560的幾乎不可察覺到之偏差。此意味著圖5中箭頭580所示的光罩500的EPE在藉由修復元件510之生成對所述光罩修復後係小到可忽略不計。
此為在轉移到一光阻期間藉由修復元件510的置放誤差540逐步降低大約因子1/RM所導致,其中RM表示光微影光罩的分辨率極限。此為在此所描述多個用於修復光微影光罩小缺陷之方法的主要優點之一。當根據本發明的方法執行時,修復元件410、510的置放對EPE 580的靈敏度係顯著降低。一或多個修復元件410、510的置放靈敏度之降低係藉由光微影光罩400、500的分辨率極限RM做說明。修復元件410、510可置放在光微影光罩400、500的分辨率極限RM的大約1%到30%的距離處,而沒有EPE 580,亦即圖案元件220的修復或補償,其偏離圖4中最佳可能的光強度分佈460的10%以上。
圖6示出可一用於修復或補償圖2中的缺陷圖案元件220的修復元件610之一第二示例。不同於圖5中的修復元件510的高度530,圖6中上部分圖像605中的修復元件610的高度630係小於光罩600的圖案元件220的高度或厚度。為了補償修復元件610的較小高度630,修復元件610具有比圖5中的修復元件510更大的一維維度尺寸635。從圖6的下部分圖像655可看出,變化的修復元件610實質上並不會導致光阻中的光強度分佈660之變化。以類似於圖5中的方式,EPE 680係小到可忽略不計。
除了修復元件410、510、610的置放靈敏度降低之外,藉由實施一確定的修復形狀,則可能生成一修復元件410、510、610,其橫向維度尺寸435、535、635係顯著偏離缺陷240的一維維度尺寸dx。因此,本申請案中提出的缺陷修復方法顯著降低了一參數化修復形狀將缺陷240的一或多個橫向維度尺寸轉移到修復元件410、510、610的靈敏度。除了寬鬆的置放靈敏度之外,此為本申請案中所描述的修復光微影光罩的小缺陷之方法的第二顯著優點。特別是修復元件410、510、610可明顯小於欲修復的缺陷240。此種情況對缺陷修復(即修復元件410、510、610的生成)所需的時間具有一有利的功效。
圖1至圖6說明本申請案中所提出用於修復缺少吸收材料的缺陷(即一明顯缺陷)之方法的應用。圖7說明這些方法如何用於修復過量材料的缺陷,即所謂的暗缺陷(Dark defect)。圖7中的上部分圖像705表示配置於光罩700
的一基材710的表面715上之一圖案元件720。圖案元件720的邊緣730正好位於設計所提供的位置,所述位置由虛垂直線170所識別。
在上方第二部分圖像735中,圖案元件740具有一過量材料的缺陷750。缺陷750具有延伸超出無缺陷圖案元件720的邊緣730的一維維度尺寸725。缺陷750可由一圖案元件720的錯誤置放而造成,而圖案元件720的維度尺寸正好具有設計所提供的大小。然而,如圖2的情境中所討論,於光罩700的圖案化期間,也可能在邊緣730的區域中移除太少的吸收材料。
部分圖像755表示根據先前技術對缺陷750的修復。若達成修復元件760的理想生成,則缺陷750可被完美修復,如部分圖像755所示。在圖3的討論中已經說明有關於根據先前技術中特別是小缺陷750的修復之挑戰。
藉由根據本發明之一修復元件770的生成對過量材料的缺陷750之修復係示出於部分圖像775中。修復元件770並非設計用於藉由執行一局部蝕刻製程來移除缺陷750的過量材料。更確切而言,修復元件770的生成消除了缺陷750的一部分及缺陷圖案元件740的一小部分。在修復元件770的生成之後,剩餘的缺陷殘留物780與經修復的圖案元件740之結合影響了經修復的光罩700在經修復的圖案元件之區域中的成像行為,使得其具有類似圖案元件720的成像行為。
最後,圖7中的最底部的部分圖像795表示一第二修復元件790,其可生成為修復元件770的一替代件。修復元件790的生成移除了無誤差圖案元件720的邊緣730之區域中的缺陷圖案元件740之部分材料。修復元件790的一維維度尺寸係大於修復元件770。由於修復元件790下方的修復形狀的實施並未對圖案元件740向下蝕刻到光罩700的基材710之表面715,因此補償了修復元件790之較大的一維維度尺寸。
用於修復缺陷740的修復元件770、790的實施打開了以上在圖5與圖6的情境中說明的額外自由度。
圖8在上部分圖像805中表示一具有表面725的吸收圖案元件720,該圖案元件配置於一基材710的表面715上,且基材710對光微影光罩800的光化波長係為光學透明。圖案元件720的邊緣730被精確地定位在設計所提供的位置處。所述位置在圖8中藉由虛垂直線170所標示。圖8中的中央部分圖像835表示一缺陷圖案元件840。圖案元件840的邊緣830並未位於光罩設計所提供的位置處。因此,圖案元件840形成一明顯的缺陷或一缺少吸收材料的缺陷。在部分圖像835中,缺陷係藉由實施用於生成一修復元件850的對應修復形狀來補償。在圖8的示例中,修復元件850係相鄰於缺陷圖案元件840之邊緣830。修復元件850包含沉積的吸收材料,其一維維度尺寸延伸超出缺少的吸收材料之極限。示例性的修復元件850之高度大約為圖案元件820、840之高度的一半。
圖8中的下部分圖像855表示具有過量吸收材料的缺陷之圖案元件860。過量材料的缺陷係藉由生成修復形狀870來移除過量吸收材料的上部分而被修復。經修復的圖案元件860的邊緣880未對應於設計所預定義的位置,而所述位置係由圖8中的虛線170所表示。儘管如此,修復元件870消除了可忽略的小部分之外的過量材料的缺陷之影響。
由於修復工具的置放要求降低,因此相較於根據先前技術之修復元件310、760的生成,修復元件850、870的生成可以較低成本來執行。
圖9在上部分圖像905中表示具有條紋結構(「線條與間格圖案」)的一光罩區段900的平面示意圖,該條紋結構具有配置於一光學透明的基材910上的兩吸收條920與930。在圖9所示的示例中,左側圖案元件920具有過量吸收材料的二維(2D)缺陷940。
圖9中的下部分圖像955示出藉由在一粒子束與一蝕刻氣體的輔助下執行一局部蝕刻製程來修復缺陷940。在圖9中下部分圖像955表示的一修復過程的示例中,除了一可忽略的缺陷殘留物950之外,缺陷940已幾乎完美被消除。一般而言,橫向延伸的缺陷940並不能如圖9下部分圖像955中以所表示的精確方式被移除。如前所述,修復工具或缺陷940的修復形狀可相對於缺陷940或
相對於圖案元件920定位的精確度是有限的。此外,在一修復元件的生成過程中,光罩900與修復形狀皆會發生漂移,例如,熱漂移。因此,經修復的圖案元件920通常沿著經處理的右緣處具有一邊緣粗糙度,而該邊緣粗糙度係在一預定誤差區間(未表示於圖9中)之外。因此,用於移除沿著圖案元件930延伸的缺陷940的一對應修復形狀之生成是一非常複雜與耗時的過程。
圖10示出利用本申請案中所提出多個方法之一者的輔助對圖9中的2維缺陷940之修復。圖10中的上部分圖像1005重新生成圖9中的上部分圖像905。圖10中的中央部分圖像1035示出藉由修復元件1010的生成對過量材料的缺陷940之補償。修復元件1010在缺陷940中生成局部的蝕刻結構,其部分在光罩900的基材910中,而部分也在圖案元件920中。各種修復元件1010可基於單一修復形狀而生成,而該單一修復形狀在沿著延伸於圖案元件右緣的缺陷之各個位置處生成。然而,也可能確定生成各種修復元件1010的單一修復形狀,如圖10中的中心部分圖像1035所示。
如部分圖像1035所示缺陷940的修復之極大優點是顯著降低修復元件1010相對於缺陷940的置放或定位之靈敏度。圖10中的下部分圖像1065示意性示出在置放修復元件1010期間之降低的靈敏度。虛橢圓1050示出光微影光罩900的面積區域或光罩900使光化電磁輻射的複變振幅到達平均的長度尺度。若在光罩上存在一維或二維的維度尺寸小於光罩的分辨率極限之結構,則光化輻射平均跨越所述結構的細部。此意味著圖案元件的微觀粗糙度不會影響或幾乎不影響光微影光罩的成像行為,而在分辨率極限的區域中的維度尺寸上所平均的電磁光化輻射之複變振幅係影響光罩的成像行為。
虛橢圓1050示出一光罩的區域,這些區域將光強度部分貢獻至光阻中的光罩成像點。如前所說明,此平均區域的尺度是由光微影光罩的分辨率極限RM所確定。只要修復元件1010的維度尺寸相對小於分辨率極限RM,則相較於先前技術的修復元件的尺寸與定位,其尺寸與置放的靈敏度降低至因子1/RM。此意味著一非常大範圍的不同修復元件1010導致關於光微影光罩的成像
行為的相同或非常相似的結果。本申請案中描述的方法利用此種情況來改善迄今為止特別難以修復的小缺陷之修復。
目前DUV和EUV光罩的分辨率極限係如上所示。
圖11與圖12說明過量吸收材料與缺少吸收材料的缺陷之修復,其中的修復元件可具有不同於欲修復的缺陷之幾何形狀。部分圖像1105示出具有角圖案元件1120的一光罩區段1100,其配置於一光罩基材1110上,並且其形狀滿足了設計規格。在圖11的部分圖像1125中,圖案元件1130具有過量吸收材料的缺陷1140,此缺陷位於圖案元件1130的角區域之內側。
圖11中的部分圖像1145表示藉由實施根據先前技術指定給缺陷的一修復形狀對缺陷之修復,該修復形狀在缺陷1140的區域中生成修復元件1150。有關此的問題已在圖3與圖9的情境中進行完整的說明。
圖11中的部分圖像1165示出補償缺陷1140的一修復元件1170的生成之一第一示例,而首先對於修復元件1170相對於缺陷1140之置放,及其次對於與缺陷1140的維度尺寸相關的修復元件1170之橫向維度尺寸而言,修復元件1170的靈敏度係遠低於部分圖像1145的修復元件1150。最後,部分圖像1185表示修復元件1190,其幾何形狀明顯不同於欲修復的缺陷之形狀。一圓形或類似圓形修復元件1190能夠比一矩形或方形修復元件1170明顯且更簡單被生成。然而,部分圖像1185中的修復元件1190帶來對缺陷1140的補償,其絕不比修復元件1170的補償更差。其原因已在圖10的討論中進行說明。
現將參考圖12說明對缺少吸收材料的缺陷之修復。圖12中的部分圖像1205示出置放在一光微影光罩1200的一光學透明基材1210上的方形圖案元件1220。在部分圖像1225的圖案元件1230中,圖案元件1230的一部分1240是缺少的。此意味著後者具有一明顯的缺陷1240或一缺少吸收材料的缺陷1240。
圖12中的部分圖像1245示出對缺少材料的缺陷1240之修復,而此修復係藉由實施用於缺陷所確定的修復形狀而將一對應的修復元件1250應用到缺陷1240上而達成。修復元件1250係根據先前技術而實現。
圖12中的部分圖像1245顯示一修復元件1270的一第一示例,而修復元件1270係根據本申請案中所描述多個方法之一者而生成,並且避免部分圖像1245中的修復方法之靈敏度。此外,修復元件1290示出一修復元件1290的一第二示例性實施例,而修復元件1290僅部分重新生成缺陷1240的複雜輪廓,因此能夠比修復元件1270更簡單被生成。
圖13在上部分圖像1305中表示具有條紋結構的一光罩區段1300之平面視圖,其中該條紋結構具有多個吸收條紋圖案元件1320應用在光罩1300的一基材1310上。左起第二圖案元件1320具有缺少材料的一缺陷1330。缺陷1330的寬度被選為條紋結構之半間距的15%。圖13中的中央部分圖像1335表示上部分圖像1305的光罩區段1300的成像行為之嚴格模擬。缺陷1330在中央部分圖像1335中係可明顯看出是缺陷1340。
圖13中的下部分圖像1365表示缺陷的光罩區段1300的光強度分佈。虛水平線1360指出一無誤差的光罩區段之光強度分佈或有效照射量分佈的最大值。在強度分佈與虛水平線1370之間交錯的點描述一光阻被視為曝光的點。因此,所述交錯的點表示藉由光罩區段1300在晶圓上生成的條紋圖案元件之寬度。缺陷1330被鏡射於一晶圓上所生成的一較寬的中央圖案元件中。光罩區段1300在光阻中所成像的圖案元件之寬度變異導致沿該成像圖案結構的CD(臨界尺寸)之變異。
圖14在上部分圖像1405中表示用於藉由生成一修復元件1440修復缺陷1330之缺陷的光罩區段1300。在圖14所示的示例中,修復元件1440並未像先前技術置放在缺陷1330上,而是直接位在缺少吸收材料的缺陷1330之旁側。從中央部分圖像1435可了解,經修復的缺陷1330在成像模擬中不再可見。另外,從下部分圖像1465可清楚看出,修復元件1450完美修復缺陷1330,因此在圖案元件1320的長度上並無光強度的變異。
圖15在上部分圖像1505中示出圖13中的缺陷1330的修復,在修復期間,修復元件1540置放在距圖案元件1320之半間距15%的一距離處。在圖15
的中央部分圖像1535所示的成像模擬中,並無辨別出與一無缺陷的光罩結構之偏差。在圖15的下部分圖像1565中可見到光強度分佈的最大值之輕微減小,其導致在一晶圓中的中央圖案元件的一更小的寬度。然而,該寬度的偏差仍然落在針對光罩1300所預定義的誤差預估範圍內。
圖16中的左上部分圖像顯示由一掃描電子顯微鏡所記錄的一光罩區段1600,所述光罩區段在光罩1600上具有152nm半間距的一條紋圖案(線條與間格圖案)。如具有彎曲的一虛垂直線1625所示,光罩區段1600的一圖案元件1620具有缺少吸收材料的一缺陷1630。圖16中的示例性缺陷1630具有垂直於圖案元件1620的10nm區域中之範圍。此範圍係明顯小於光微影光罩1600的分辨率極限RM。
修復元件1640係示意性描繪在右上角的部分圖像1635中,所述修復元件係設計成使得其與相鄰的圖案元件1620結合來補償缺陷1630。圖16中的左下部分圖像1665係將左上部分圖像1605中之經修復的光罩區段表示為相對於右上部分圖像1635的一差異圖像。如筆直垂直線1645所示,缺陷1630在光罩區段1600的記錄中不再可見。
圖17中的上部分圖像1705顯示沿圖案元件從圖16的左上部分圖像1605的各種圖案元件之CD的變異。虛線1710指定藉由光罩1600的方法在晶圓上生成一圖案元件之設計所預定義的CD。在圖17所示的示例中,所述CD為:CD=37.68nm。虛水平線1720與1730分別代表允許的CD變異(△CD)的下限與上限。在圖17的示例中,CD變異範圍△CD為±2.5%。上部分圖像1705中的曲線表明曲線1750觸及CD容差區間的上限,並且CD曲線1760在其輪廓的大部分上遠超出±2.5%的CD容差區間。曲線1760的正規化CD變異之最大值為:△CD/CD=8.6%。
圖17中下部分圖像1755表示圖16的左下部分圖像1665之經修復的光罩區段的各種圖案元件1620的CD變異。所有CD曲線輪廓落在允許的容差區
間內,亦即,所有的CD曲線滿足要求:△CD/CD<±2.5%。此意味著修復元件1640完全補償缺陷1630。
圖18中的上部分圖像1805顯示透過以條紋結構之形式的具有八個圖案元件1820之光罩區段1800的1維(1D)截面圖,其中所述八個圖案元件配置於光罩1800的一光學透明基材1810上。八個圖案元件1820產生七個光學透明條,其在部分圖像1805中從0至6連續編號。光罩1800上的條紋結構的半間距在晶圓上為152nm或38nm。在上部分圖像1805中,左起第二圖案元件1820在其右緣具有缺陷1840,而缺陷1840是過量的、吸收及相移的矽化鉬(MoSi)材料。為了分析缺陷1840的影響,模擬在部分圖像1805中所表示之缺陷的光罩區段1800的條紋結構。模擬參數為:NA=1.35、λ=193nm、外部σ值:1.0、內部σ值:0.88、曝光設定:Disar、極化:y方向、圖案:在光化波長下具有6%吸收率的L&S(線條與間格)MoSi。假設入射到光罩1800上的電磁輻射為同調(Coherent)。
圖18中的中央部分圖像1835表示模擬中的七個光學透明條0至6沿條帶方向(即垂直於圖式平面)之CD的變異。另外,藉由模擬的輔助確定了光強度分佈的重心(CoG)之偏移。虛水平線1870表示針對光罩1800所預定義的目標CD。中央部分圖像1835中的曲線描述沿著圖案元件1820的臨界尺寸之變異(即△CD)。中央部分圖像1835中的表格總結光學透明條0、1與2的△CD與△CoG。該表格顯示第0條的CD之變異為3.1nm,其因此明顯大於光罩1800的2.5%的誤差預估範圍。缺陷1840對第二光學透明條的影響之結果是光罩1800暴露於同調輻射(Coherent radiation)下。該模擬是藉由來自埃爾蘭根(Erlangen)的佛朗霍夫(Fraunhofer)整合元件科技學院(IISB)的嚴格光學成像程式DrLitho來執行。
放大的部分1825顯示藉由實施對缺陷所確定的對應修復形狀以修復缺陷1840後之缺陷透明條1周圍的圖案元件1820。當實施用於缺陷1840的局部蝕刻之修復形狀時,假設局部蝕刻製程生成一負角度為-20°的側壁角度1850。負的側壁角度1860造成空間圖像中或晶圓曝光期間的幅度缺陷。其考慮了放大
係數MEEF=1.4。負的側壁角度1850係藉由邊緣1830的基點1860的(正)偏移來進行補償,使得透明條1的廣度或寬度大約對應於光學透明條的額定寬度(Nominal width)的一半大小。對於大約±20°的角度範圍,側壁角度的誤差可藉由經修復的圖案元件1820的邊緣1830的基點之對應偏移而實質上完全補償。對於λ=193nm,為此所需的橫向偏移係在約±3.3nm的範圍內。
下部分圖像1865指出光學透明條0到6沿條帶方向之經模擬的CD的變異。此外,光強度分佈的CoG偏移是在模擬的輔助下而決定。虛水平線1870描述一晶圓上CD的目標值。從部分圖像1835與1865中曲線組的比較可立即看出,缺陷1840的修復顯著降低CD變異。下部分圖像1865中的表格係以類似於中央部分圖像1865中的表格之方式來總結光學透明條0、1與2的△CD與△CoG。相較於中心部分圖像1835中的表格,缺陷1840的修復已使CD變異降低一個以上的數量級。
過量材料的缺陷1840之修復已經結合圖18進行討論,所述缺陷鄰接一圖案元件的邊緣1820而沒有完全覆蓋透明條。不言而喻,亦可修復完全橋接兩圖案元件之多餘材料的缺陷。此外,在圖18的情境中所說明的方法亦可用於修復缺少材料的缺陷。
圖19中的流程圖1900描述本申請案中所討論用於修復微影光罩200、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1600、1800的至少一缺陷240、750、940、1140、1240、1330、1630、1840的方法之一第一示例性實施例。該方法在步驟1910開始。在下一步驟1920中,確定用於至少一缺陷240、750、940、1140、1240、1330、1630、1840的至少一修復形狀之參數,其中確定參數包含:指定一數值給至少一對應的參數,該數值偏離於由至少一缺陷240、750、940、1140、1240、1330、1630、1840所預定義的數值。該方法在步驟1930結束。
此外,圖20中的流程圖2000表示用於修復微影光罩200、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1600、1800的至少一缺
陷圖案元件220、740、840、860、920、1130、1230、1320、1620、1820的方法之一第二示例性實施例的步驟。該方法在步驟2010開始。在下一步驟2020中,決定在微影光罩曝光期間未成像微影光罩之微影光罩的至少一修復元件410、510、610、770、790、850、870、1010、1170、1190、1270、1290、1440、1540、1640,其中該修復元件改變至少一缺陷圖案元件之成像行為。
然後,在步驟2030,藉由一聚焦粒子束與至少一前驅氣體生成至少一修復元件在微影光罩上。該方法在步驟2040結束。
圖21示意性示出設計一用於確定至少一缺陷240的修復形狀之參數的裝置2100之示意圖。為此目的,裝置2100包含一光學光罩檢測裝置2110。圖22示出設計用於記錄一透射式光罩200的空間圖像的一光學光罩檢測裝置之原理。在圖22中的左側部分圖像2205中示意性示出一掃描儀的一些組件。一曝光系統將光化波長的電磁輻射聚焦到一光微影光罩上。一投影光學單元或一投影透鏡將通過光罩的輻射成像縮小(通常為1:4或1:5)在晶圓上或在分佈於具有大數值孔徑(NAW)的晶圓之光阻上。
圖22中的右側部分圖像2255顯示一光學光罩檢測裝置2110的一些組件,該光學光罩檢測裝置係設計用於左側部分圖像2205的掃描儀之光化波長。掃描儀的曝光系統與光學光罩檢測裝置2110的曝光系統實質上相同。此意味著兩系統的圖像生成實質上相同。因此,光學光罩檢測裝置2110以諸如入射在配置於晶圓的光阻上來對一光罩的光強度分佈之一區段進行成像。然而,有別於掃描儀的情況,在光學光罩檢測裝置2110的情況下,一透鏡在CCD(電荷耦合器件)相機上以高放大倍率對一光罩的光強度分佈之一小區段進行成像。因此,可以在其空間圖像中表示一光罩在光化波長下所具有的缺陷,並藉由一CCD感測器或一CCD相機偵測所述缺陷。
裝置2100的光學光罩檢測裝置2110可經由連接2120提供一或多個空間圖像的測量數據給裝置2100的一電腦系統2130。裝置2100的電腦系統2130可從空間圖像的測量數據來確定指定給空間圖像的缺陷之一修復形狀的參
數。為此目的,電腦系統2130可包含一共處理器(Coprocessor)2140,而共處理器2140特別設計成有效地執行一演算法,該演算法從光學光罩檢測裝置的空間圖像來決定指定給該缺陷的一修復形狀之參數。此外,裝置2100的電腦系統2130可具有一第二演算法,該第二演算法被設計來指定一值或一數值給該修復形狀的一或多個參數,該值或數值偏離於由該缺陷所預定義的數值。該第二演算法同樣可由共處理器2140執行。
然而,電腦系統2130亦可具有一執行前述演算法之一或兩者的專用硬體組件2150。該電腦系統的硬體組件2150可由一ASIC(特殊應用積體電路)、一複合可程式化邏輯電路(CPLD,Complex Programmable Logic Device)及/或一場可程式化閘陣列(FPGA)的形式來實施。
或者或此外,電腦系統2130可包含一專用圖形處理器2160,其設計實施一訓練的機器學習模型。一機器學習模型至少可由兩方式進行訓練,或者該圖形處理器可實施針對相對形成的問題所設計的兩不同訓練機器學習模型。首先,一機器學習模型可訓練成從光學光罩檢測裝置2110的測量數據、從微影光罩200的設計數據、曝光系統的設定、及選擇性光罩200上產生的RET結構的設定來確定一或多個修復形狀的參數,而該修復形狀之實施係為了修復或補償缺陷,亦即為了生成一或多個修復元件410、510、610。
或者或此外,針對已經參數化的一修復形狀,一機器學習模型可指定一不同的數值給一或多個參數,以根據本發明來達到確定前述修復元件410、510、610之目的。然而,當前較佳的實施例為一機器學習模型從前述輸入數據中直接預測一修復形狀的參數,用以達到形成本申請案中描述的修復元件410、510、610之一者的目的。本申請案中將不討論訓練一機器學習模型的過程。
此外,電腦系統2130可包含一非揮發性記憶體2170,而該演算法、該機器學習模型及/或該訓練的機器學習模型係儲存在非揮發性記憶體2170中。非揮發性記憶體2170可包含一固態記憶體(SSD,固態硬碟)。
此外,電腦系統2130可包含一控制器件2180,其設計用於控制光學光罩檢測裝置2110。
此外,裝置2100可包含一掃描粒子顯微鏡、一掃描探針顯微鏡、及/或一共焦顯微鏡,其設計成掃描一光微影光罩200的缺陷240,並產生測量數據的圖形化表示。若裝置2100包含這些測量儀器之一或多者,則控制器件2180可同樣控制這些測量器件。
圖23示意性表示可修復至少一缺陷圖案元件220的一裝置2300之示意圖。為此目的,裝置2300包含一光學光罩檢測裝置2310。此類型的測量儀器已經在前面圖22的討論之情境下進行了說明。
裝置2300的光學光罩檢測裝置2310可經由連接2320提供一或多個空間圖像的測量數據或一空間圖像堆疊給裝置2300的一電腦系統2330。裝置2300的電腦系統2330可類似於圖21中的裝置2100的電腦系統2130。為了避免冗長的段落,將省去對電腦系統2330的說明。更確切而言,請參考圖21的討論。
裝置2300更包含一可提供聚焦粒子束之粒子束源2350。粒子束源2350的聚焦粒子束可首先用於分析光微影光罩200的缺陷240。基於聚焦粒子束的測量數據及/或光學光罩檢測裝置2310的測量數據,可藉由一或多個演算法或一或多個機器學習模型輔助來決定一用於該缺陷的修復形狀。其次,粒子束源2350的聚焦粒子束與裝置2300的氣體提供系統2370之結合可用於修復所分析的缺陷240。粒子束源2450與氣體提供系統2370兩者可經由連接2340和2360而與電腦系統2330交換數據。此外,電腦系統2330的控制單元2370可控制光學光罩檢測裝置2310、粒子束源2350及氣體提供系統2370。
圖24顯示透過結合裝置2300的一粒子束源2350與一氣體提供系統2370的裝置2400之示意圖。一用於修復缺陷240的修復元件410、510、610可由裝置2400來生成。圖24中的示例性裝置2400包含一採用掃描電子顯微鏡(SEM)2410之形式的改進式掃描粒子顯微鏡2410。裝置2400包含一採用電子束源2405之形式的粒子束源2350,而所述電子束源產生一電子束2415作為一具
有質量的粒子束2415。一電子束2415可聚焦到明顯小於一光子束之聚焦直徑的一光斑(Spot)。由於電子的德布格利(de Broglie)波長小,因此電子束2415可聚焦到數奈米範圍內的一斑點直徑。作為一分析或測量工具,一電子束2415因此具有一非常大的橫向分辨率能力。
此外,相較於一離子束,一電子束2415具有的優點在於,入射在樣本2425(例如,光微影光罩200)上的電子實質上不會損壞樣本2425或光罩200。然而,亦可在裝置2400中使用一離子束、一原子束或一分子束(圖24未示出),供處理樣本2425之目的。
掃描粒子顯微鏡2410係由一電子束源2405與一電子腔2420所組成,其中例如,其中以SEM 2410的一電子光學單元之形式配置一光學束單元2413。在圖24的SEM 2410中,電子束源2405產生一電子束2415,其作為一聚焦電子束2415,並藉由配置於電子腔242中的成像元件而被引導到位置2422處的樣本2425上,所述樣本可包含光微影光罩200,且所述成像元件並未示出於圖24中。因此,光學束單元2413形成裝置2400的電子束源2405之成像系統2413。
此外,SEM 2410的電子腔2420之成像元件可在樣本2425上掃描電子束2415。裝置2400的電子束2415可用來檢查樣本2425。一般而言,電子束2415係垂直入射在樣本2425上。
由電子束2415在樣本2425的一交互作用區或一散射錐中所產生的背散射電子(Backscattered electron)與二次電子係由偵測器2417所記錄。配置於電子電子腔2420中的偵測器2417係稱為一「透鏡內偵測器」。在各種實施例中,偵測器2417可安裝在電子腔2420中。偵測器2417將電子束2415所產生在測量點2422處的二次電子及/或從樣本2425所背向散射的二次電子轉換為一電子測量信號,並將後者傳送到裝置2400的一評估單元2480。評估單元2480分析來自偵測器2417與偵測器2419的測量信號,並從其產生樣本2425的一圖像,而所述圖像顯示在評估單元2480的顯示器2495上。偵測器2417可另包含一濾波器或一濾波系統,以根據能量及/或立體角(圖24未示出)來區分電子。
示例性裝置2400可包含一第二偵測器2419。第二偵測器2419可設計成偵測特別是在X射線範圍中的電磁輻射。因此,偵測器2419在其檢驗期間可分析由樣本2425所產生輻射之一材料成分成。偵測器2417與偵測器2419可由電腦系統2330的控制單元2370來控制。在一替代實施例中,裝置2400包含一專用控制單元(圖24未示出)。
此外,裝置2400可包含一第三偵測器(圖24未示出)。第三偵測器可由埃弗哈特-索恩利(Everhart-Thornley)偵測器的形式具體實施,且通常配置於電子腔2420之外。一般而言,其用以偵測二次電子。
裝置2400可包含一離子源,該離子源在樣本2425的區域中提供具有低動能的離子(圖24未示出)。具有低動能的離子可補償樣本2425的充電(Charging)。
樣本2425係配置於樣本台2430或樣本架2430上,供檢驗之目的。一樣本台2430在本技術領域亦稱為「平台(Stage)」。如圖24中的箭頭所示,樣本台2430可例如藉由未示出於圖24中的微動操作器,而相對於SEM 2410的電子腔2415在三個空間方向上移動。
除了平移移動之外,樣本台2430可至少繞著平行於粒子束源2405的光束方向定向的一軸線旋轉。此外,樣本台2430更可具體實施為可繞一或兩另外軸線旋轉,該軸線或這些軸線係配置於樣本台2430的平面中。該等兩或三個旋轉軸線較佳形成一矩形坐標系統。
待檢驗的樣本2425可為需要分析和後續(若合適)處理的任意微結組件或器件,例如光微影光罩200的圖案元件220之一局部缺陷240的修復。
此外,圖24中的裝置2400可包含例如一原子力顯微鏡(AFM)(未示出於圖24中)之形式的一或多個掃描探針顯微鏡,其可用以分析及/或處理樣本2425。
在圖24舉例說明的掃描電子顯微鏡2410係操作在一真空腔室2470中。為了產生並維持真空腔室2470中所需的一縮減壓力,圖24中的SEM 2410具有一幫浦系統2472。
下面將討論由裝置2400所實現的氣體提供系統2370。如前述,樣本2425係被配置於一樣本台2430上。SEM 2410的電子腔2420的成像元件可聚焦電子束2415並在樣本2525上掃描該後者。SEM 2410的電子束2415可用於誘導一粒子束誘導沉積製程(電子束誘導沉積(EBID,Electron Beam Induced Deposition))及/或一粒子束誘導蝕刻製程(電子束誘導蝕刻(EBIE:Electron Beam Induced Etching))。圖24中的示例性裝置2400具有三個不同的供應容器2440、2450與2460,用於儲存各種前驅氣體,以達成執行這些製程的目的。
第一供應容器2440儲存一前驅氣體,例如,羰基金屬,如六羰基鉻(Cr(CO)6),或一主族金屬醇鹽,如TEOS。例如,藉由儲存在第一供應容器2440中的前驅氣體之輔助,光微影光罩200中缺少的材料可在一局部化學沉積反應的範圍內沉積在其上。一光罩200的缺少材料可包含缺少的吸收材料(例如,鉻)、缺少的基材材料210(例如,石英)、一OMOG光罩的缺少材料(例如,矽化鉬)或一反射式光罩之多層結構的缺少材料(例如,鉬及/或矽)。
SEM 2410的電子束2415作為一能量供應器,用於在材料將要沉積在樣本2425上的位置處分離儲存在第一供應容器2440中的前驅氣體。此意味著一電子束2415與一前驅氣體的組合供應導致一EBID製程被執行,以局部沉積缺少的材料(例如,從光罩20中缺少的材料)。裝置2400之改進的SEM 2410與儲存在第一供應容器2440中的前驅氣體之組合可包含一裝置,用於在一光微影光罩上生成一修復元件410、510、610。
如前述,一電子束2415可聚焦到數奈米範圍內的一光斑直徑。一電子束2415產生二次電子的交互作用區或散射錐首先取決於電子束2415的能量,其次是取決於電子束2415撞擊的材料成分。交互作用區的直徑達到低個位數奈米範圍內的值。因此,在藉由實施對應的修復形狀來產生一修復元件410、
510、610的期間,一電子束2415的散射錐之直徑限制了可達成的分辨率極限。目前所述分辨率極限係在個位數奈米範圍內。
在圖24所示的裝置2400中,第二供應容器2450儲存一蝕刻氣體,其允許執行一局部電子束誘導蝕刻(EBIE)製程。藉由一電子束誘導蝕刻製程的輔助,過量的材料可從樣本2425中移除,例如,圖案元件860的過量材料可從光微影光罩800中移除。舉例來說,一蝕刻氣體可包含二氟化氙(XeF2)、鹵素或亞硝醯氯(NOCl)。粒子束源2350與氣體提供系統2370之結合因而形成一用於生成修復元件410、510、610的裝置2400。
一添加或附加的氣體可儲存在第三供應容器2460中,必要時,所述氣體能夠添加到在第二供應容器2450中保持可用的蝕刻氣體中,或添加到儲存在第一供應容器2440中的前驅氣體中。或者,第三供應容器2460可儲存一第二前驅氣體或一第二蝕刻氣體。
在圖24所示的裝置2400中,供應容器2440、2450與2460之每一者具有其本身的控制閥2442、2452和2462,以監測或控制每單位時間提供的對應氣體的量,亦即電子束2415在樣本2425上的入射位置2422處之氣體體積流量。控制閥2442、2452和2462可由電腦系統2330的控制單元2370控制及監督。因此,可設定在處理位置2422處所提供的一或多個氣體的分壓比,用以在一寬範圍中執行一EBID及/或EBIE製程。
此外,在圖24的示例性裝置2400中,每個供應容器2440、2450與2460具有其本身的氣體饋入線系統2445、2455與2465,其末端是在樣本2425上的電子束2415之入射點2422附近的噴嘴2447、2457與2467。
供應容器2440、2450與2460可具有其本身的溫度設置元件及/或控制元件,其允許應對的供應容器2440、2450與2460的冷卻與加熱兩者。此使其可以在相對最佳溫度下儲存並特別是提供前驅氣體(未顯示於圖24中)。控制單元2370可控制供應容器2440、2450、2460的溫度設定元件與溫度控制元件。
在EBID與EBIE處理製程中,供應容器2440、2450與2460的溫度設置元件可進一步藉由選擇一適合的溫度來設定儲存在其中的前驅氣體之蒸氣壓力。
裝置2400可包含一個以上的供應容器2440,以儲存兩或多個前驅氣體。此外,裝置2400可包含一個以上的供應容器2450,以儲存兩或多個蝕刻氣體(未顯示於圖24中)。
110:基材
115:表面
125:表面
170:水平直線;垂直線
180:筆直垂直線
220:圖案元件
230:邊緣
405:部分圖像
410:修復元件
420:距離
430:高度
435:橫向尺寸大小
455:部分圖像
460:光強度分佈
Claims (27)
- 一種修復微影光罩(200、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1600、1800)的至少一缺陷(240、750、940、1140、1240、1330、1630、1840)之方法(1900),該方法包含下列步驟:確定該至少一缺陷的至少一修復形狀之參數,其中確定參數包含:指定至少一數值給一參數,其中該數值小於該至少一缺陷對該參數所預定義的數值,其中該至少一參數的數值之降低係選自其下限大於零且小於該微影光罩之一分辨率極限的範圍。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中該至少一參數包含以下所組成群組的至少一元件:該至少一修復形狀的至少一橫向維度尺寸、該至少一修復形狀的一高度維度尺寸、該至少一修復形狀與該至少一缺陷之間的距離、該至少一缺陷的材料成分、該至少一修復形狀的一幾何形狀、以及在該微影光罩上的該至少一缺陷之周圍。
- 如請求項2所述之方法(1900),其中該至少一參數與該至少一缺陷對該參數所預定義的數值小於一預定的絕對值。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中該微影光罩的分辨率極限係由該微影光罩的一光化波長、一數值孔徑及一曝光設定所決定,而該光化波長、該數值孔徑與該曝光設定適於將該微影光罩的一圖案投影到配置於晶圓上的一光阻中。
- 如請求項4所述之方法(1900),其中該數值孔徑包含一曝光系統的投影透鏡之一數值孔徑,而該數值孔徑適於將該微影光罩的圖案投影到該光阻中。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中該微影光罩的分辨率極限包含一曝光系統的光罩側分辨率極限,而該光罩側分辨率極限適於使用該微影光罩對一晶圓進行曝光。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中該至少一對應參數的數值之降低包含該微影光罩的該分辨率極限的2%至80%之範圍。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中該至少一修復形狀的至少一維度之一維度尺寸包含該至少一缺陷的對應維度之一維度尺寸的10%至90%之範圍。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中該至少一缺陷包含以下所組成群組中的至少一元件:一圖案元件(220)的邊緣置放誤差(240)、一圖案元件的中斷連接及/或一橋接連接、一圖案元件的邊緣粗糙度之異常值、一 依附在該微影光罩上的粒子、一僅具有低可顯影性的橫向缺陷、一所執行缺陷修復的缺陷殘留物(340)、一圖案元件(1820)的側壁角度誤差(1850)、及一圖案元件及/或兩圖案元件之間的距離範圍之重心誤差的中心。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中確定該至少一修復形狀的參數包含:記錄該至少一缺陷的至少一空間圖像。
- 如請求項11所述之方法(1900),其中記錄該至少一空間圖像包含:在該微影光罩的一光化波長下記錄該至少一缺陷的該至少一空間圖像,及/或記錄該至少一缺陷的一空間圖像聚焦堆疊。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中指定該數值包含:應用一訓練的機器學習模型,用以決定該至少一參數的數值與該至少一缺陷對該參數所預定義的數值之偏差。
- 如請求項1所述之方法(1900),其中確定該至少一修復形狀的參數包含:應用一訓練的機器學習模型,用以確定該至少一修復形狀的參數。
- 如請求項1所述之方法(1900),更包含下列步驟:藉由該確定的修復形狀,生成至少一修復元件(410、510、610、770、790、850、870、1010、1170、1190、1270、1290、1440、1540、1640)在該微影光罩上。
- 如請求項15所述之方法(1900),其中生成該至少一修復元件包含:藉由至少一聚焦粒子束與至少一前驅氣體,執行至少一局部蝕刻製程及/或執行至少一局部沉積製程。
- 如請求項1所述之方法(1900),包含下列步驟:a.藉由至少一修復形狀,生成至少一修復元件(310),其中對該至少一修復形狀的該參數係由該至少一缺陷(240)所定義;以及b.確定用於一剩餘缺陷殘留物(340)的修復形狀的參數,其中確定該剩餘缺陷殘留物的修復形狀的參數包含:指定至少一數值給一參數,而該參數係小於該剩餘缺陷殘留物對該參數所預定義的數值。
- 一種修復微影光罩(200、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1600、1800)的至少一缺陷圖案元件(220、740、840、860、920、1130、1230、1320、1620、1820)之方法(2000),該方法包含下列步驟:a.決定在該微影光罩曝光期間未成像該微影光罩之該微影光罩的至少一修復元件(410、510、610、770、790、850、870、1010、1170、1190、1270、1290、1440、1540、1640),其中該至少一修復元件被構造成改變該至少一缺陷圖案元件的一成像行為,及其中該至少一修復元件(410、510、610)與該至少一缺陷圖案元件(220)之間的距離(420、520、620)包含該微影光罩的一分辨率極限的2%至80%之範圍;以及b.藉由至少一聚焦粒子束(2415)與至少一前驅氣體,生成該至少一修復元件在該微影光罩上。
- 如請求項18所述之方法(2000),其中該至少一修復元件具有至少一維度尺寸,該維度尺寸包含該微影光罩的一分辨率極限的10%至90%之範圍。
- 一種含有多個指令的電腦程式,當該等指令由一電腦系統執行時,使該電腦系統執行如請求項1至19所述之方法的多個步驟。
- 一種修復微影光罩(200、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1600、1800)的至少一缺陷(240、750、940、1140、1240、1330、1630、1840)之裝置(2100),其包含:一確定參數構件,用以確定該至少一缺陷的至少一修復形狀之參數,其中該確定參數構件包含:一指定數值構件,用以指定一數值給至少一參數,該數值係小於該至少一缺陷對該參數所預定義的數值,及其中該至少一參數的數值之降低係選自其下限大於零且小於該微影光罩之一分辨率極限的範圍。
- 一種修復微影光罩(200、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1600、1800)的至少一缺陷圖案元件(220、740、840、860、920、1130、1230、1320、1620、1820)之裝置(2300),其包含:a.一決定構件,用以決定在該微影光罩曝光期間未成像該微影光罩之該微影光罩的至少一修復元件(410、510、610、770、790、850、870、1010、1170、1190、1270、1290、1440、1540、1640),其中該至少一修復元件被構造成改變該至少一缺陷圖案元件的一成像行為,及其中該至少一修復元件(410、510、610)與該至少一缺陷圖案元件(220)之間的距離(420、520、620)包含該微影光罩的一分辨率極限的2%至80%之範圍;以及b.一提供構件,用以提供一聚焦粒子束(2415)與至少一前驅氣體,其構造成生成該至少一修復元件在該微影光罩上。
- 一種如請求項1至19中任一項所述之方法的多個步驟之所修復用於曝光系統之微影光罩。
- 一種使用如請求項1至19中任一項所述之方法的多個步驟所修復的微影光罩之曝光系統。
- 如請求項24所述之曝光系統,其中該曝光系統的一分辨率極限係由該曝光系統的一光源之波長、該曝光系統的投影透鏡之一數值孔徑、以及該曝光系統之曝光設定所決定。
- 如請求項25所述之曝光系統,其中該分辨率極限包含該投影透鏡的一晶圓側分辨率極限。
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