光刻掩模修复工艺

申请号 CN201310150870.2 申请日 2013-04-26 公开(公告)号 CN103913945B 公开(公告)日 2017-11-21
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司; 发明人 吕建兴; 林重宏; 温志伟;
摘要 一种方法包括对 光刻 掩模实施束扫描以修复光刻掩模。在束扫描之后,对光刻掩模实施 辐射 处理。通过一种装置实施该方法,该装置包括被配置成生成束并且将束投射到光刻掩模上的束发生器,被配置成在光刻掩模上生成辐射的辐射源,和被配置用于释放加工气体到光刻掩模上的加工气体源。加工气体与光刻掩模的表面部分发生反应以修复光刻掩模。利用辐射处理,光刻掩模上的残余加工气体被去除。本 发明 还提供了光刻掩模修复工艺。
权利要求

1.一种用于修复光刻掩模的方法,包括:
对光刻掩模实施第一束扫描以修复所述光刻掩模,其中,所述第一束扫描包括:
将加工气体引入加工室,所述光刻掩模位于所述加工室中,并且将所述加工气体配置成与所述光刻掩模的一部分发生反应;和
将束投射到所述光刻掩模的非期望部分上,从而在下述第一辐射处理之前去除了所述光刻掩模的非期望部分;以及
在所述第一束扫描之后,对所述光刻掩模实施第一辐射处理,辐射的量子能大于使所述加工气体离解成气态原子所需的能量以离解累积在所述光刻掩模的期望部分和非期望部分上的加工气体。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,利用具有键能的加工气体实施所述第一束扫描。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述加工气体包括二氟化氙(XeF2),并且利用紫外光实施所述第一辐射处理。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,在加工室中实施所述第一束扫描和所述第一辐射处理,并且在所述第一束扫描和所述第一辐射处理之间,所述加工室保持真空
5.根据权利要求4所述的方法,其中,在所述第一辐射处理期间,停止向所述加工室内引入在所述第一束扫描中所使用的与所述光刻掩模发生反应的加工气体。
6.根据权利要求1所述的方法,还包括:
在所述第一辐射处理之后,对所述光刻掩模实施第二束扫描以进一步修复所述光刻掩模;以及
在所述第二束扫描之后,对所述光刻掩模实施第二辐射处理,其中,在所述第二束扫描过程中,去除缺陷未被所述第一束扫描去除的部分。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,在同一加工室中实施所述第一辐射处理和所述第二束扫描,在所述第一辐射处理和所述第二束扫描之间不存在真空破坏。
8.根据权利要求1所述的方法,还包括在所述第一束扫描之后并且在所述第一辐射处理之前,从实施所述第一束扫描的真空室中移出所述光刻掩模。
9.一种用于修复光刻掩模的方法,包括:
对光刻掩模实施第一束扫描以修复所述光刻掩模,其中,所述第一束扫描包括:
将加工气体引入加工室,所述光刻掩模位于所述加工室中,并且将所述加工气体配置成与所述光刻掩模的一部分发生反应;和
将束投射到所述光刻掩模的非期望部分上,从而在下述第一辐射处理之前去除了所述光刻掩模的非期望部分;以及
在所述第一束扫描之后,利用辐射对所述光刻掩模实施第一辐射处理,其中,辐射的量子能大于使所述加工气体离解成气态原子所需的能量以离解累积在所述光刻掩模的期望部分和非期望部分上的加工气体。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述光刻掩模的所述非期望部分包括化钼(MoSi),其中,所述加工气体包括二氟化氙(XeF2)。
11.根据权利要求9所述的方法,其中,所述束包括电子束。
12.根据权利要求9所述的方法,其中,所述束包括离子束。
13.根据权利要求9所述的方法,其中,在所述第一束扫描和所述第一辐射处理之间,所述加工室保持真空。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,在所述第一辐射处理期间,停止向所述加工室引入所述加工气体。
15.根据权利要求9所述的方法,还包括:
在所述第一辐射处理之后,对所述光刻掩模实施第二束扫描,其中,在所述加工室中原位实施所述第一辐射处理和所述第二束扫描;以及
在所述第二束扫描之后,在所述加工室中对所述光刻掩模实施第二辐射处理。
16.一种被配置成对光刻掩模实施修复工艺的装置,所述装置包括:
束发生器,被配置成生成束并将所述束投射到所述光刻掩模的非期望部分上以通过束扫描在下述辐射处理之前去除了所述光刻掩模的非期望部分;
辐射源,被配置成在所述光刻掩模上生成辐射以对所述光刻掩模实施辐射处理,辐射的量子能大于使所述加工气体离解成气态原子所需的能量以离解累积在所述光刻掩模的期望部分和非期望部分上的加工气体;以及
加工气体源,被配置成释放加工气体到所述光刻掩模上以与所述光刻掩模的一部分发生反应。
17.根据权利要求16所述的装置,还包括:
真空加工室,所述束发生器的投射头部和所述辐射源被设置在所述真空加工室中,并且所述加工室的入口与所述加工气体源连接。
18.根据权利要求16所述的装置,还包括储存在所述加工气体源中的加工气体,所述加工气体被配置成在被所述束激发时与所述光刻掩模的表面部分发生反应。
19.根据权利要求18所述的装置,其中,所述加工气体包括二氟化氙(XeF2)。
20.根据权利要求18所述的装置,其中,所述束发生器被配置成生成量子能大于所述加工气体的键能的所述束。

说明书全文

光刻掩模修复工艺

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及半导体技术领域,更具体地来说涉及光刻掩模的修复装置和方法。

背景技术

[0002] 光刻(lithography)(也称为光刻法(photolithography))是集成电路制造工艺中的常用技术。在光刻工艺中,首先形成要图案化的材料层。对该材料层施加光刻胶。通过光刻掩模将光刻胶暴露给光,光刻掩模包括允许光穿透的透明图案和阻挡光的不透明图案。对暴露的光刻胶进行显影以形成图案化的光刻胶。在图案化的光刻胶中,根据光刻胶是正性的还是负性的,去除暴露给光的部分,或者去除未暴露给光的部分。然后,蚀刻材料,其中,保留材料层被光刻胶的剩余部分保护的部分,而去除材料层未被保护的部分。
[0003] 在光刻工艺之前制造光刻掩模。通过在透明层上方形成不透明层,然后图案化不透明层来形成光刻掩模。不透明层保持未被去除的区域是最终得到的光刻掩模的不透明部分,而不透明层被去除的的区域是最终得到的光刻掩模的透明部分。
[0004] 然而,在图案化光刻掩模期间可能生成缺陷。例如,打算去除的不透明层的一些部分可能实际上未被去除。需要在修复工艺中去除这些部分。在修复工艺中,可以使用电子束或离子束扫描和去除缺陷部分。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中所存在的缺陷,根据本发明的一方面,提供了一种方法,包括:对光刻掩模实施第一束扫描以修复所述光刻掩模;以及在所述第一束扫描之后,对所述光刻掩模实施第一辐射处理。
[0006] 在该方法中,利用具有键能的加工气体实施所述第一束扫描,并且利用量子能大于所述键能的光实施所述第一辐射处理。
[0007] 在该方法中,所述加工气体包括二氟化氙(XeF2),并且利用紫外光实施所述第一辐射处理。
[0008] 在该方法中,在加工室中实施所述第一束扫描和所述第一辐射处理,并且在所述第一束扫描和所述第一辐射处理之间,所述加工室保持真空
[0009] 在该方法中,在所述第一辐射处理期间,停止向所述加工室内引入在所述第一束扫描中所使用的与所述光刻掩模发生反应的加工气体。
[0010] 该方法还包括:在所述第一辐射处理之后,对所述光刻掩模实施第二束扫描以进一步修复所述光刻掩模;以及在所述第二束扫描之后,对所述光刻掩模实施第二辐射处理,其中,在所述第二束扫描过程中,去除缺陷未被所述第一束扫描去除的部分。
[0011] 在该方法中,在同一加工室中实施所述第一辐射处理和所述第二束扫描,在所述第一辐射处理和所述第二束扫描之间不存在真空破坏。
[0012] 该方法还包括在所述第一束扫描之后并且在所述第一辐射处理之前,从实施所述第一束扫描的真空室中移出所述光刻掩模。
[0013] 根据本发明的又一方面,提供了一种方法,包括:对光刻掩模实施第一束扫描以修复所述光刻掩模,其中,所述第一束扫描包括:将加工气体引入加工室,所述光刻掩模位于所述加工室中,并且将所述加工气体配置成与所述光刻掩模的一部分发生反应;和将束投射到所述光刻掩模的非期望部分上以去除所述光刻掩模的非期望部分;以及在所述第一束扫描之后,利用辐射对所述光刻掩模实施第一辐射处理,其中,辐射的量子能大于所述加工气体的分子的原子之间的键能。
[0014] 在该方法中,所述光刻掩模的所述非期望部分包括化钼(MoSi),其中,所述加工气体包括二氟化氙(XeF2)。
[0015] 在该方法中,所述束包括电子束。
[0016] 在该方法中,所述束包括离子束。
[0017] 在该方法中,在所述第一束扫描和所述第一辐射处理之间,所述加工室保持真空。
[0018] 在该方法中,在所述第一辐射处理期间,停止向所述加工室引入所述加工气体。
[0019] 该方法还包括:在所述第一辐射处理之后,对所述光刻掩模实施第二束扫描,其中,在所述加工室中原位实施所述第一辐射处理和所述第二束扫描;以及在所述第二束扫描之后,在所述加工室中对所述光刻掩模实施第二辐射处理。
[0020] 根据本发明的又一方面,提供了一种被配置成对光刻掩模实施修复工艺的装置,所述装置包括:束发生器,被配置成生成束并将所述束投射到所述光刻掩模上;辐射源,被配置成在所述光刻掩模上生成辐射;以及加工气体源,被配置成释放加工气体到所述光刻掩模上。
[0021] 该装置还包括:真空加工室,所述束发生器的投射头部和所述辐射源被设置在所述真空加工室中,并且所述加工室的入口与所述加工气体源连接。
[0022] 该装置还包括储存在所述加工气体源中的加工气体,所述加工气体被配置成在被所述束激发时与所述光刻掩模的表面部分发生反应。
[0023] 在该装置中,所述加工气体包括二氟化氙(XeF2)。
[0024] 在该装置中,所述束发生器被配置成生成量子能大于所述加工气体的键能的所述束。附图说明
[0025] 为了更充分地理解实施例及其优点,现在将结合附图所进行的以下描述作为参考,其中:
[0026] 图1示出根据示例性实施例的示例性光刻掩模的一部分的俯视图;
[0027] 图2至图4B是根据一些示例性实施例的光刻掩模的截面图和俯视图,其中,从修复光刻掩模的中间阶段获得该截面图和俯视图;以及
[0028] 图5至图8示出根据一些示例性实施例修复光刻掩模的中间阶段。

具体实施方式

[0029] 下面,详细讨论本发明的实施例的制造和使用。然而,应该理解,本发明提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的构思。所讨论的具体实施例是示例性的,而不用于限制本发明的范围。
[0030] 根据各个示例性实施例提供了光刻掩模(photolithography mask)(在下文中也称为lithography mask)的修复工艺和实施该修复工艺的装置。示出了该修复工艺的中间阶段。讨论了实施例的变型例。在各个视图和示例性实施例中,类似的参考标号用于指定类似的元件。
[0031] 图1示出根据一些实施例的示例性光刻掩模10的俯视图。根据一些实施例,光刻掩模10可以是二元强度掩模(BIM)。光刻掩模10包括透明衬底12、和透明衬底12上的不透明图案14B。衬底12可以是允许光刻工艺中使用的光穿过的玻璃衬底、石英衬底等。不透明图案14B由可以阻挡光刻工艺中所使用的光的不透明层形成。在一些示例实施例中,光刻工艺中所使用的光可以是可见光(诸如黄光)、紫光、紫外光或比可见光的频率更高的光。尽管图1示出诸如条带的一些简单图案,但是不透明图案14B的布局可以更复杂。
[0032] 图2至图4B示出制造图1中的期望光刻掩模10的一些中间阶段的截面图和俯视图。参照图2,提供由透明材料形成的衬底12。不透明层14形成在衬底12的上方作为覆盖层。衬底12和不透明层14组合在一起形成覆盖掩模10。在一些实施例中,不透明层14是单层。在可选实施例中,不透明层14是包括多个层的复合层。例如,不透明层14可以是包括均匀的硅化钼(MoSi)(homogenous Molybdenum Silicide)的单层。在可选实施例中,不透明层14包括子层14-1和位于子层14-1上方的子层14-2,其中子层14-2可以用作抗反射层。子层14-1和
14-2可以都包括MoSi,具有稍微不同的组成。在又一些实施例中,不透明层14包括两个以上的层。在一些实施例中,在不透明层14上方具有掩模层16,掩模层16可以包括铬,但是也可以使用其他材料。
[0033] 参照图3A和3B,图3A和图3B分别是对图2中的结构的进行图案化的俯视图和截面图。参照图3A,实施图案化步骤以去除不透明层14和掩模层16的不需要部分。图案化可以包括电子束写入、离子束写入、激光蚀刻等。在图案化步骤之后,保留不透明图案14B和上面的掩模层16的部分16B。另外,可能不良地生成缺陷14A,缺陷14A包括应该去除但却不良地保留的不透明部分。另外,掩模层16与不透明部分14A重叠的部分16A可以保持不被去除,但是可以部分或全部地去除该部分。
[0034] 图3B示出图3A中的结构的截面图,其中通过图3A中的平面横截线3B-3B截取该截面图。如图3B所示,去除了掩模层16和不透明层14的部分,并且暴露下面的部分透明衬底12。不透明部分14A覆盖预期被暴露的部分透明衬底12,因此不透明部分14A是缺陷。
[0035] 接下来,去除掩模层16(包括部分16A和16B)。图4A和图4B示出了所生成的结构,该图4A和图4B分别为截面图和俯视图。通过图4B中的平面横截线4A-4A截取图4A。如图4B所示,保留缺陷14A作为光刻掩模10的一部分。然后检验所生成的光刻掩模10以发现缺陷14A,然后记录缺陷14A用于随后的修复工艺。
[0036] 参照图5,将光刻掩模10置于加工室20内,该加工室被配置为用于修复光刻掩模10。根据一些实施例,例如,通过出口22将加工室20配置成真空。24可以用于形成真空。将入口26配置成将加工气体注入室20内。另外,提供束流扫描器27,其中,将束流扫描器27的头部28设置在加工室20内。可以将束流扫描器27的控制部分定位在加工室20内部或外部。
束流扫描器27可以产生可以是电子束或离子束(诸如Ga+离子束)的束30。将束流扫描器27还配置成扫描光刻掩模10的指定部分,例如,该指定部分可以包括图4A和图4B中的缺陷部分14A。在扫描过程中,束30不扫描光刻掩模10的非缺陷部分,诸如部分14B(图4A和4B)。
[0037] 在光刻掩模10的修复过程中,通过入口26将加工气体32引入加工室20内。入口26与可以是用于储存加工气体32的气罐的加工气体源25连接。在一些实施例中,23连接在入口26和加工气体源25之间。阀23可以用于打开和关闭加工气体32流,和/或控制加工气体32的流速。在一些实施例中,加工气体包括与不透明层14(在一些实施例中是MoSi)发生反应的二氟化氙(XeF2),通过电子/离子束30诱导和/或加速该反应。例如,加工气体32的分压可以介于约1.5E-3mtorr和约1.5E-2mtorr之间,但是可以使用不同的分压。可能发生以下反应:
[0038] XeF2+MoSi->Xe+SiF4+MoF6
[0039] 其中,然后,可以从加工室20去除Xe、SiF4、和MoF6(气体形式)。通过控制束扫描光刻掩模10的哪些部分,可以去除不需要的部分14A,而可以保留部分14B。
[0040] 在扫描工艺期间,XeF2分子可以在不透明层14的表面上累积并且与不透明层14发生反应。结果,在不透明部分14B上所累积的XeF2分子也与不透明部分14B发生反应。这可能导致不透明部分14B的损失。尽管不透明部分14B没有直接暴露给电子/离子束30,并且反应速率低于被电子/离子束30扫描的部分14A,但是可能仍然会产生掩模损失,并且不透明部分14B的厚度减小。意图在最终的光刻掩模10中保留不透明部分14B。因此,不透明部分14B的损失会影响光刻掩模10的质量
[0041] 在束扫描周期之后,如图6所示,可以实施辐射处理。在一些实施例中,在光刻掩模10中的所有缺陷已经进行修复工艺(并且被电子/离子束30扫描)而且可以合理地预期修复已经完成之后,实施辐射处理。在可选实施例中,在光刻掩模10中的部分缺陷14A而不是所有缺陷14A已经被修复之后,实施辐射处理。例如,如图6所示,去除非期望的不透明部分14A中的部分,而其他非期望的不透明部分14A还未被修复。在又一些实施例中,可以在修复时间已经达到预选择极限值之后实施辐射处理,其中预选择修复时间可以介于约30秒和约10分钟之间。当达到时间的该预选择极限值时,暂停修复工艺以进行辐射处理,然后在辐射处理之后再开始修复处理。
[0042] 参照图6,在辐射处理期间,停止加工气体(诸如XeF2)流入加工室20。也停止光刻掩模10的扫描,不存在所生成的电子/离子束。触发辐射源36以产生辐射38,辐射38可以是紫外光、远紫外光、或其他比紫外区的频率更高的辐射。辐射38投射在光刻掩模10和光刻掩模10上累积的加工气体32的分子(也表示为32)上。辐射38的频率与加工气体32的组成相关,而且辐射38所提供的能量大于使加工气体32离解(dissociating)所需的能量。例如,当加工气体32包括XeF2,Xe-F的键能是等于132kJ/mol的1.13eV。因此,为了使Xe-F键(将键断开称为加工气体32的离解)断开,辐射38的光子(或其他元素)需要具有大于1.13eV的量子能。因此,在这些实例中,辐射38具有对应于1.13eV的最大波长1097nm。波长比1097nm短的任何光都可以用于使Xe-F键断开。在一些示例实施例中,可以使用波长为172nm的紫外光。作为Xe-F键断开的结果,XeF2被分成Xe气体和F2气体。Xe气体和F2气体都可以从加工室20排出。Xe气体重,因此可能还保留在不透明层14上。然而,由于Xe气体是惰性气体,所以Xe气体不会与不透明层14发生反应并且不会导致MoSi的损失。
[0043] 在一些示例性实施例中,辐射处理的持续时间介于约10秒和30分钟之间,但是根据加工气体32的离解效率,辐射处理可以更长或更短。在辐射处理之后,基本上所有的累积分子32都被离解。可以在不向加工室20内引入任何气体的情况下实施辐射处理,但是可以引入不与光刻掩模10反应的一些惰性气体。在辐射处理之后,由于累积的加工气体被离解,所以防止或至少降低了累积的加工气体分子和不透明层部分14B之间的非期望反应。
[0044] 在辐射处理之后,如果修复工艺还未完成,可以重新开始修复以继续剩余部分14A的扫描和去除。除了电子/离子束30投射在还未被扫描的剩余的部分14A上之外,利用与图5中的工艺基本上相同的工艺实施重新开始的修复工艺。在这些实施例中,由于在真空环境中实施辐射处理,所以在最初的修复工艺和重新开始的修复工艺之间不存在真空破坏。因此,光刻掩模10不会遭受由真空破坏以及如果在另一环境中实施辐射处理,则可能产生的后续抽真空所带来的压变化。因此,降低了对于光刻掩模10所产生的可能的颗粒剥离,其中,颗粒剥离由真空变化引起。
[0045] 然而,如果修复工艺已经完成,可以破坏加工室20的真空,并且可以将光刻掩模10从加工室20移出以用于检查。图7中示出了相应的步骤,其中,箭头39指示光刻掩模10从加工室20移出。在检查期间,检验光刻掩模10以确定是否已经成功地修复所有的缺陷14A。如果已经修复所有的缺陷14A,则可以结束修复工艺。相反,如果未成功地修复一些缺陷14A,则将光刻掩模10送回加工室20,使得剩余的缺陷得以修复。图8中示出修复工艺。图8中的修复工艺的细节可以与图5中的基本上相同。在修复之后,实施与图6中示出的辐射处理类似的附加辐射处理。可以重复图5至图8所示的工艺直到所有的缺陷都被修复。在去除所有的缺陷之后,光刻掩模10将具有如图1示意性示出的预期图案。
[0046] 在一些实施例中,在加工室20中原位实施图5至图8所示的修复和辐射处理,因此在修复和辐射处理之间不存在真空破坏。在可选实施例中,可以在辐射室或与加工室20分离的环境中实施辐射处理,辐射室可以是真空的或非真空的。在这些实施例中,可以在露天或填充有惰性气体的环境中实施辐射处理。可以利用与图6基本上相同的辐射源36实施辐射处理。在辐射处理之后,如果修复未完成,则可以将光刻掩模10送回真空加工室20以用于继续修复。如果已经扫描所有的缺陷14A(图4A和4B),则检查光刻掩模10以确定第一修复是否成功。如果已经成功地修复所有的缺陷,则可以结束修复工艺。否则,如果未成功地修复一些缺陷14A,则将光刻掩模10送回加工室20,使得修复剩余的缺陷14A。在修复之后,实施与图6中示出的辐射处理类似的附加辐射处理。
[0047] 在修复工艺期间,由于当修复进行时修复中使用的加工气体的累积的分子的数量增加,所以不透明部分14B(图4A)的损失随着修复时间的增加变得越来越严重。因此,通过辐射处理离解累积的分子,至少降低了损失。当存在大量缺陷并且修复工艺很长时,这尤其有用。由于可以定期地暂停其他很长的修复工艺以去除加工气体的累积分子,所以减低了损失。
[0048] 根据一些实施例,一种方法包括对光刻掩模实施束扫描以修复光刻掩模。在束扫描之后,对光刻掩模实施辐射处理。
[0049] 根据其他实施例,一种方法包括对光刻掩模实施束扫描以修复光刻掩模。束扫描包括将加工气体引入加工室,光刻掩模位于加工室中。将加工气体配置成与光刻掩模的一部分发生反应。束扫描还包括对光刻掩模的非期望部分投射束以去除光刻掩模的非期望部分。在束扫描之后,利用辐射对光刻掩模实施辐射处理,其中,辐射的量子能大于加工气体分子的原子之间的键能。
[0050] 根据又一些其他实施例,一种装置包括:被配置成生成束并且将束投射到光刻掩模上的束发生器,被配置成生成光刻掩模上的辐射的辐射源,和被配置成释放加工气体到光刻掩模上的加工气体源。
[0051] 虽然已经详细地描述了本发明及其优点,但是应当理解在本文中可以进行多种变化、替换以及改变,而不背离如由所附权利要求限定的实施例的精神和范围。而且,本申请的范围并不仅限于说明书中所述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员应很容易理解,通过本发明,现有的或今后开发的用于执行与根据本发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤根据本发明可以被使用。因此,所附权利要求应该包括在这样的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。此外,每条权利要求构成单独的实施例,并且多个权利要求和实施例的组合在本发明的范围内。
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