WO2004006013A1 - Anordnung zur herstellung von photomasken - Google Patents

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Wolfgang Harnisch
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    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84—Inspecting

Definitions

  • An AIMS system (Aerial Image Measurement System) is used to inspect photomasks in the respective process wavelength (Zeiss MSM 100, MSM 193, AIMS - fab).
  • photomasks or reticles e.g. Various manufacturing techniques and procedures are used in microlithography. There are e.g. binary masks, so-called halftone phase masks or pure phase masks. Such masks are produced on a substrate, one of the surfaces of the substrate or a layer applied to the substrate being structured during production. During the production of masks, particularly during the coating and structuring, and during mask handling, defects on the mask occur which are analyzed with the AIMS system.
  • an electron beam crossbeam system which can be used to repair transparent areas on the mask by e.g.
  • Chromium deposition is suitable (LEO Photo Mask Repair Tool).
  • the measurement and repair systems are integrated
  • a measuring system can be, for example, an AIMS system, a microscope, an AFM (atomic force microscope), a FIB system (focused ion beam) or an electron beam microscope. Because of the different imaging properties from light-optical to particle-optical or near-field systems, however, several systems can also be used as complementary control systems.
  • Repair systems can be:
  • FIG. 1 a shows schematically an AIMS system and a repair system RS
  • Electron beam-based repair tool or a repair system for material removal can be.
  • the respective control systems AS are shown schematically. These advantageously have a connection for data exchange via interfaces. In this way, the analysis of the AIMS system can be used to repair the mask immediately thereafter, and a new analysis and a new repair is also possible.
  • FIG. 1b additionally shows a central control unit ASZ, which acts as a "master system” and coordinates the measurement and repair process. It can also be “learnable” e.g. with a database system as a database for outputting repair suggestions for already known and pre-stored defects.
  • the sample handling is controlled, for example via a common table (not shown here) on which the masks are moved from the measuring system to the repair system.
  • the individual control units can also be combined and accommodated in the central control unit ASZ, as shown in FIG. 1c.
  • the measuring system and the repair system are accommodated in a common measuring chamber MK.
  • the data exchange takes place as in Fig.1.
  • the advantage lies in the fact that the conditions for the repair system (vacuum) can already be present in that the entire measuring chamber contains a vacuum so that the change from the measuring process to the repair process can be carried out very quickly.
  • a central control unit ASZ is provided.
  • Figure 3a-c shows an arrangement of a (diagonally arranged) repair system in a measuring system.
  • the measuring axis and the repair axis intersect in the object or at least there is an overlap of the field of view of the measuring system with the working area of the
  • a measurement can be carried out here during the repair and the repair can thus be aligned according to the measurement results.
  • AIMS - Access of the microscope
  • Measuring system for measurement in transmission so that the axes or working areas of
  • Imaging system because of the thickness of the mask substrate in the imaging path by appropriately adapted system optics and / or objectives.
  • a device CR for chromium removal by means of a laser is also provided in various variants, which is connected to the common control unit ASZ
  • This chrome removal system can either be installed on its own (5a) and track all possible repair mechanisms for this, since direct access to the chrome layer for chrome removal is possible.
  • a repair tool could also be an AFM or an ablative laser.
  • FIG. 5c since the arrangement from above is also selected there.
  • the combination by spatial connection or integration with the AIMS system was only shown as an example. This can be advantageous since there may be an indirect pre-positioning by means of optical observation.
  • the arrangement of the repair system is selected from below. Only repair procedures that work through the mask are possible here. This can e.g. the ablation with focused laser beam, since the layer on the mask typically shows a higher absorption and lower destruction threshold and thus ablates earlier without the mask being destroyed. The last part shows the integration in the transparency unit, because there e.g. the unattenuated laser beam is available.
  • the unit CR is integrated into the common measuring chamber MK, so that the optimal conditions for the repair units can be set for parallel measurement.
  • the requirement that the AIMS must be done under protective gas or in a vacuum There are e.g. at 157 nm / EUV the requirement that the AIMS must be done under protective gas or in a vacuum. Since the electron microscope also has to work in a vacuum, integration in a common chamber is possible in principle. Even with the longer working wavelengths, the AIMS system can be set up in a vacuum, so that it can be integrated in a measuring chamber with the repair system. In the event of severe contamination by the repair method, the two systems may have to be separated from one another by locks or partitions in order to prepare the vacuum, so that there is no mutual contamination. This is not shown in the picture here. But if you create common working conditions for electron beam ablation and AIMS, i.e.
  • FIGS. 6c and d show the embodiment shown in FIG. 3 with an intersection of the measurement and repair axis.
  • Operating the AIMS system alone in a vacuum is also advantageous, especially by excluding optical interference from the atmosphere.
  • An AIMS system in a generalized form would be a system that works with the imaging medium with which the template / photomask is also used in the production process is being used. This can be: light in Vis, UV, DUV or EUV, electrons, ions, X-rays.

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Abstract

Anordnung und Verfahren zur Herstellung von Photomasken, wobei mindestens ein Defektkontrollsystem über eine stehende Datenverbindung oder on-line Verbindung mit mindestens einem Reparatursystem verbunden ist und das Defektkontrollsystem und das Reparatursystem datenmässig so miteinander verbunden sind, dass die auf einem der Systeme gewonnen Ergebnisse auf dem anderen System zur Weiterverarbeitung unmittelbar zur Verfügung stehen, wobei das Defektkontrollsystem über eine Datenverbindung zum Datenaustausch ermittelte Defekte an das Reparatursystem weiterleitet, das den Reparaturvorgang anhand der ermittelten Defekte steuert, wobei vorteilhaft ein AIMS System als Defektkontrollsystem und ein Elektronenstrahlsystem zur Defektkontrolle vorgesehen ist.

Description

Anordnung zur Herstellung von Photomasken
Ein AIMS System (Aerial Image Measurement System) dient der Inspektion von Photomasken in der jeweiligen Prozesswellenlänge (Zeiss MSM 100, MSM 193, AIMS - fab). Für Photomasken bzw. Reticles z.B. in der Microlithographie sind verschiedene Herstellungstechniken und Verfahrensweisen gebräuchlich. Es gibt z.B. binäre Masken, sogenannte halftone Phasenmasken oder auch reine Phasenmasken. Derartige Masken werden auf einem Substrat gefertigt, wobei in der Fertigung eine der Oberflächen des Substrats bzw. eine auf dem Substrat aufgebrachte Schicht strukturiert wird. Bei der Herstellung von Masken, insbesondere bei der Beschichtung und Strukturierung, und beim Maskenhandling kommt es zu Defekten auf der Maske, die mit dem AIMS System analysiert werden.
Zur Reparatur derartiger Defekte ist z.B. ein Elektronenstrahl-Crossbeam System vorgesehen, das für die Reparatur transparenter Stellen auf der Maske durch z.B.
Chromabscheidung geeignet ist (LEO Photo Mask Repair Tool).
Der Stand der e-beam basierenden Reparatursysteme (cross-beam) ist weiterhin
US 5 148 024 sowie US 5 055 696 zu entnehmen.
Weiterhin bekannt sind Systeme zum Materialabtrag (Reparatursysteme). Dafür sind Laser-Reparaturanlagen oder AFM-Systeme (RAVE) kommerziell verfügbar.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Integration des Meß- und des Reparatursystems auf
Datenbasis sowie vorteilhaft auch in einer gemeinsamen Probenkammer.
Weiterhin wird auch eine Messung und Reparatur der Probe an ein- und derselben Stelle und ggf. zur selben Zeit als in situ Kontrolle vorgeschlagen.
Ein Meßsystem kann beispielsweise ein AIMS- System, ein Mikroskop, ein AFM (Atomic - Force-Microscope), ein FIB-System (Focussed Ion Beam)oder ein Elektronenstrahlmikroskop sein. Wegen der anderen Abbildungseigenschaften von lichtoptischen zu teilchen-optischen oder Nahfeldsystemen können aber auch mehrereSysteme als komplementäre Kontrollsysteme ergänzend genutzt werden.
Reparatursysteme können sein:
- Systeme zum Materialabtrag
- Systeme zur Materialabscheidung - oder eine Kombination aus beiden Systemen als Abscheide- und Abtragssystem zur
Reparatur. Ggf. können diese beiden Reparatursysteme in einem System integriert sein. Ausführungsformen sind in den Abbildungen Fig.1-6 enthalten. Auf diese wird in der weiteren Beschreibung Bezug genommen.
Möglichkeiten zur Integration der Systeme auf Datenbasis: a) Verbindung zwischen den Steuersystemen der beiden Einzelsysteme Fig. 1a zeigt schematisch ein AIMS System sowie ein Repair System RS, das ein
Elektronenstrahlbasiertes Repair-Tool oder ein Reparatursystem zum Materialabtrag sein kann. Schematisch dargestellt sind die jeweiligen Ansteuersysteme AS. Diese weisen vorteilhaft über Schnittstellen eine Verbindung zum Datenaustausch auf. Auf diese Weise kann anhand der Analyse des AIMS Systems unmittelbar danach die Reparatur der Maske erfolgen, wobei auch eine erneute Analyse und eine erneute Reparatur möglich ist. b) Verbindung der Systeme über ein "Mastersystem", das sich als Expertensystem ausbauen läßt.
Fig.1b zeigt zusätzlich eine zentrale Ansteuereinheit ASZ, die als " Mastersystem" wirkt und die Abstimmung des Meß- und Reparaturvorganges vornimmt. Sie kann auch " lernfähig" z.B. mit einem Datenbanksystem als Datenbasis zur Ausgabe von Reparaturvorschlägen bei bereits bekannten und vorgespeichert erfaßten Defekten sein. Hinzu kommt die Steuerung des Probenhandlings, beispielsweise über einen gemeinsamen Tisch (hier nicht dargestellt), auf dem die Masken vom Meßsystem zum Reparatursystem verschoben werden Es können auch die einzelnen AnSteuereinheiten vereinigt und in der zentralen Ansteuereinheit ASZ untergebracht werden, wie Fig.1c zeigt.
Integration der Systeme in einer Messkammer:
(Unterschiedliche Proben können in den beiden Systemen prinzipiell auch parallel bearbeitet werden)
In Fig. 2a-c sind das Meßsystem und das Reparatursystem in einer gemeinsamen Meßkammer MK untergebracht. Der Datenaustausch erfolgt wie in Abb.1. Der Vorteil liegt darin, daß die Bedingungen für das Repairsystem (Vakuum) bereits vorhanden sein können, indem die Gesamt - Meßkammer ein Vakuum enthält so daß der Wechsel vom Meßvorgang zum Reparaturvorgang sehr schnell erfolgen kann.
In Fig.2a ,c ist wie in Fig.1c eine zentrale Steuereinheit ASZ vorgesehen.
Abbildung 3a-c zeigt eine Anordnung eines (schräg angeordneten) Reparatursystems in einem Meßsystem. Die Meßachse und die Reparaturachse schneiden sich im Objekt bzw. zumindest erfolgt eine Überlappung des Gesichtsfeldes des Meßsystems mit dem Arbeitsbereich des
Reparatursystems.
Hier kann während der Reparatur eine Messung erfolgen und damit die Reparatur entsprechend der Meßergebnisse ausgerichtet werden.
Die obigen Abbildungen sind mit AIMS und Elektronenmikroskop exemplarisch ausgeführt.
Gemäß der Erfindung können aber beliebige Repairsysteme verwendet werden, mit denen eine entsprechende Kombination durchgeführt wird. Als Erweiterung wäre noch der folgende
Fall vorstellbar: - Zugriff des Reparatursystems von der Strukturseite der Maske, um Material auf- oder abtragen zu können.
- Zugriff des Mikroskops (AIMS) von der anderen Seite der Maske, um in Reflexion optisch zu messen.
Dies ist in Fig.4a dargestellt.
In Fig.4b erfolgt zusätzlich oder alternativ über einen Strahlteiler ST und eine einschwenkbare Hilfsbeleuchtung HL eine Durchlichtbeleuchtung in Richtung des
Meßsystems zur Messung in Transmission so , daß die Achsen oder Arbeitsbereiche von
Reparatursystem und AIMS überlappen. Hier erfolgt eine AIMS Beobachtung der Maske in umgekehrter Richtung durch die Maske, das heißt die Abbildung findet durch das Glassubstrat hindurch statt.
Dies erfordert vorteilhaft zumindest eine angepaßte sphärische Abstimmung des
Abbildungssystems, wegen der Dicke des Maskensubstrats im Abbildungsweg durch entsprechend angepaßte Systemoptik und/oder Objektive.
In Abb. 5 a-d ist weiterhin in verschiedenen Varianten eine Einrichtung CR zum Chromabtrag mittels eines Lasers vorgesehen, die mit der gemeinsamen Ansteuereinheit ASZ verbunden ist - In der Abbildung ist ein separates System zum Chromabtrag gezeigt, das als
Komponente der gesamten Anlage gedacht ist. Dieses System zum Chromabtrag kann entweder stand alone angebracht sein (5a) und dafür alle möglichen Reparaturmechanismen verfolgen, da ein direkter Zugriff auf die Chromschicht zum Chromabtrag möglich ist. Ein Reparaturtool könnte weiterhin auch ein AFM oder ein abtragender Laser sein. Analoges gilt für Fig.5c, da dort ebenfalls die Anordnung von oben gewählt ist. Hier wurde lediglich exemplarisch die Kombination durch räumliche Verbindung bzw. Integration mit dem AIMS System gezeigt. Dies kann vorteilhaft sein, da dort mittels der optischen Beobachtung ggf. eine indirekte Vorpositionierung möglich ist.
In den anderen beiden Teilabbildungen 5b, 5d ist die Anordnung des Reparatursystems von unten gewählt. Hier sind nur Reparaturverfahren möglich, die durch die Maske hindurch funktionieren. Dies kann z.B. die Ablation mit fokussiertem Laserstrahl sein, da die Schicht auf der Maske typischerweise eine höhere Absorption und niedrigere Zerstörschwelle zeigt und somit früher ablatiert ohne dass die Maske zerstört wird. Die letzte Teilabbildung stellt die Integration in die Durchlichteinheit dar, da dort z.B. der unabgeschwächte Laserstrahl zur Verfügung steht .
Generell sind Hilfsbeobachtungssysteme zur Positionierung/Feinpositionierung möglich.
In Abb. 6a-e ist die Einheit CR in die gemeinsame Meßkammer MK mit integriert, so daß die optimalen Bedingungen für die Reparatureinheiten bei paralleler Messung einstellbar sind.
Es gibt wie z.B. bei 157 nm/EUV die Anforderung, dass das AIMS unter Schutzgas oder im Vakuum gemacht werden muß. Da auch das Elektronenmikroskop im Vakuum arbeiten muß, ist eine Integration in einer gemeinsamen Kammer prinzipiell möglich. Auch bei den längeren Arbeitswellenlängen ist der Aufbau des AIMS Systems im Vakuum möglich, so dass eine Integration in einer Meßkammer mit dem Reparatursystem erfolgen kann. Gegebenenfalls müssen bei starker Kontamination durch die Reparaturmethode die beiden Systeme durch Schleusen bzw. Abschottungen zur Vorbereitung des Vakuums voneinander getrennt werden, damit keine gegenseitige Kontamination stattfindet. Dies ist hier nicht im Bild dargestellt. Wenn man aber gemeinsame Arbeitsbedingungen für Elektronenstrahlabtrag und AIMS schafft, d.h. nicht abschotten oder schleusen muß, erreicht man den Vorteil, die Maske von einem System zum anderen nicht schleusen zu müssen. Somit hilft diese Form der Integration der Produktivitätssteigerung des Systems. Die Anodnungen der Einheit CR in Fig. 6a,b,e entsprechen den in Fig.5 dargestellten, Fig.6c und d zeigen die in Fig. 3 dargestellte Ausführung mit einem Schnittpunkt von Meß- und Reparaturachse. Ein Betrieb des AIMS Systems allein im Vakuum ist ebenfalls vorteilhaft, insbesondere durch den Ausschluß optischer Störungen durch die Atmosphäre.
Ein AIMS System in verallgemeinerter Form wäre ein System, das mit dem Abbildungsmedium arbeitet, mit dem die Vorlage/Photomaske auch im Produktionsprozeß genutzt wird. Dies kann sein: Licht in Vis, UV, DUV oder EUV, Elektronen, Ionen, Röntgenstrahlung.

Claims

Patentansprüche
1.
Anordnung zur Herstellung von Photomasken, wobei mindestens ein Defektkontrollsystem über eine stehende Datenverbindung oder on-line Verbindung mit mindestens einem
Reparatursystem verbunden ist.
2.
Anordnung nach Anspruch 1 , wobei ein unmittelbarer Datenaustausch oder ein indirekter
Austausch über eine Zentrale erfolgt.
3.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Defektkontrollsystem und mindestens ein Reparatursystem datenmäßig so miteinander verbunden sind, dass die auf einem der Systeme gewonnen Ergebnisse auf dem anderen System zur Weiterverarbeitung unmittelbar zur Verfügung stehen.
4.
Anordnung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei ein AIMS System als Defektkontrollsystem vorgesehen ist.
5.
Anordnund nach Anspruch 1 ,2 oder 3, wobei ein Elektronenstrahlsystem zur Defektkontrolle vorgesehen ist.
6.
Anordnung nach einem der Ansprüche, wobei ein elektronenstrahlbasierendes
Abscheidesystem als Reparatursystem vorgesehen ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei ein Laserabtragsystem als
Reparatursystem vorgesehen ist.
8.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei ein AFM ( Atomic Force Mikroskop ) als
Meß und / oder Reparatursystem vorgesehen ist.
9.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei ein FIB ( Focussed Ion Beam) System als Meß und/ oder Reparatursysten vorgesehen ist.
10.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Verbindung zum Datenaustausch über die AnSteuereinheiten der Systeme erfolgt.
11.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine gemeinsame
Ansteuereinheit zur Koordinierung zwischen Messung und Reparatur vorgesehen ist.
12.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
Defektkontrollsystem und Reparatursystem in einer gemeinsamen Meßkammer angeordnet sind.
13.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei in der gemeinsamen Meßkammer ein Vakuum erzeugt ist oder eine Schutzatmosphäre vorbereitet ist.
14.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Transportsystem zwischen Defektkontrollsystem und Reparatursystem vorgesehen ist.
15.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein gemeinsamer Tisch mit VerStelleinrichtungen für Defektkontrollsystem und
Reparatursystem vorgesehen ist.
16.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Richtung der Meßachse und Reparaturachse einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen und/ oder die Arbeitsbereiche von Meß- und Reparatursystem überlappen. 17.
17. Anordnung nach Anspruch 16, wobei die
Richtung Reparaturachse gegen die Meßachse des AIMS Systems geneigt ist.
18.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Meßsystem auf der der Strukturseite abgewandten Seite der Maske angeordnet ist und das Reparatursystem auf der Strukturseite angeordnet ist.
19.
Anordnung nach Anspruch 18, wobei das Meßsystem im Transmissionsmodus arbeitet.
20.
Anordnung nach Anspruch 18, wobei das Meßsystem die durch die Maske transmittierte Strahlung erfaßt, wobei auf der dem Meßsystem abgewandten Seite eine
Zusatzbeleuchtung, vorzugsweise über einen Strahlteiler oder Umlenkelement, eingekoppelt wird.
21.
Anordnung insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein AIMS System unter Vakuumbedingungen betrieben wird.
22.
Verfahren zur Herstellung von Photomasken, insbesondere mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1-20 , wobei ein Defektkontrollsystem über eine Datenverbindung zum Datenaustausch ermittelte Defekte an mindestens ein Reparatursystem weiterleitet, das den Reparaturvorgang anhand der ermittelten Defekte steuert.
23.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei Messung und Reparatur gleichzeitig erfolgen
24.
Verfahren nach Anspruch 22, mit einer mehrfach wiederholten Abfolge von Reparatur und Messung.
25.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-24, wobei eine
Nutzung des Beleuchtungslichtes des Meßsystems zum Materialabtrag erfolgt.
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