一种测试光罩的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种测试光罩，用于测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，所述测试光罩包括相移材料图形区域，所述测试光罩中形成有至少一种类型的Cr残留缺陷，每一种类型的Cr残留缺陷至少具有一种尺寸规格；所述Cr残留缺陷形成于所述相移材料图形区域。采用所述测试光罩，可以测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，若测得光罩缺陷扫描机能够捕捉到所有会影响最终成像效果的Cr残留缺陷，就可以省略相移光罩的STARLight检测步骤，在DD/DB检测图形缺陷的同时检测相移光罩的Cr残留缺陷，从而节省光罩生产时间的5~10%，大幅提高相移光罩产能。
【专利说明】一种测试光罩
【技术领域】
[0001]本实用新型属于半导体制造领域，涉及光罩的生产及缺陷检测，特别是涉及一种测试光罩。
【背景技术】
[0002]随着大规模集成电路技术、设备和产品的不断发展，要求愈来愈高的光刻分辨率，使用更大的芯片和硅片尺寸。过去为了提高光刻分辨率，大多着眼于缩短曝光波长和提高光刻物镜的数值孔径。缩短波长虽然提高了分辨率，但减小了焦深；增大NA可增大分辨率，但同样使焦深缩短，给光学设计和加工造成困难。1982年IBM研究实验室的Mar Levenson等人发表了有关相移掩模技术理论的论文，1990年以来，相移掩模研究成为热门课题。
[0003]目前，相偏移光罩(PSM，Phase Shift Mask)已成为集成电路制程中一种常用的光罩。相偏移光罩不同于传统光罩，其包括以所需折射率与厚度为特征的半透明材料层，而为了偏移穿过光罩透明部分的光的相位，在光罩上局部加入此半透明材料层，借由使用破坏性干涉，相位偏移会增加图案转移的解析度，且可防止光阻在不应该被暴露出的区域暴露出来。利用硅化钥(MoSi)或其变化物，例如氮氧化硅钥(MoS1N)来作为相位偏移材料具有优势。
[0004]在相偏移光罩的制作中，经常会发生相偏移图案上残留Cr微粒的情况，由于光罩上的Cr污染微粒可能转印至晶圆上，并破坏相偏移图案的相移功能，从而造成严重后果。
[0005]目前，通常采用StarLight(SL)检测系统来捕捉相偏移光罩上的Cr微粒残留。SL检测系统采用ArF(193nm)光源及多种STARlight?光学技术，提供必要的灵敏度和灵活性，以评估新光罩的质量，监控光罩退化，并检测影响成品率的光罩缺陷。SL检测系统是根据穿透光和反射光的差异来检测相偏移光罩上Cr微粒残留的，若检测到会影响最终成像效果的Cr残留缺陷,则需要对相移光罩进行修复。对于每一片光罩,米用SL检测相移光罩Cr残留缺陷的时间大约为2?4小时，占光罩生产时间的5?10%。
[0006]Cr微粒残留检测仅为光罩检测项目的一项，在此之前还需要检测光罩图形是否完好，如检测是否有断线、图形不完整等现象。检测光罩图形缺陷的方法通常有两种，一种是Die to Die(DD)方法，通过比较光罩上两个Die的图形差异来确定图形是否存在缺陷；另一种是Die to Database (DB)，该方法只需要测量光罩上一个Die，并将该Die的图形与数据库中的图形进行对比，寻找差异以判断光罩图形是否存在缺陷。DD/DB检测均采用光罩缺陷扫描机来采集光罩上Die的图形，从而进行对比寻找图形缺陷。
[0007]DD/DB检测是光罩检测的一个必经项目。我们发现，DD/DB检测除了能够检测光罩图形缺陷，也能捕捉到光罩上的Cr残留缺陷，因此设想，若能够在DD/DB检测过程中同时完成光罩Cr微粒残留缺陷的检测，从而略过SL检测，将大大节省光罩检测时间，将光罩产能提高33%左右。但是光罩上的Cr微粒残留的类型及尺寸均有很多，并不能确定DD/DB检测过程中光罩缺陷扫描机是否能捕捉到所有Cr微粒残留，或者是否能捕捉到所有影响最终成像的Cr微粒残留。
[0008]因此，提供一种测试光罩以测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力实属必要。
实用新型内容
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种测试光罩，用于测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，从而判断是否可以省略SL检测步骤，在DD/DB检测图形缺陷的同时检测相移光罩的Cr残留缺陷，以大幅提高光罩产能。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种测试光罩，用于测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，所述测试光罩包括相移材料图形区域，所述测试光罩中形成有至少一种类型的Cr残留缺陷，每一种类型的Cr残留缺陷至少具有一种尺寸规格；所述Cr残留缺陷形成于所述相移材料图形区域。
[0011]可选地，所述测试光罩中形成的Cr残留缺陷有2?10种类型。
[0012]可选地，所述Cr残留缺陷的类型包括线上Cr残留缺陷、线交叉处Cr残留缺陷、线钝角拐角处Cr残留缺陷或线直角拐角处Cr残留缺陷。
[0013]可选地，每一种类型的Cr残留缺陷具有5?25种尺寸规格。
[0014]可选地，所述Cr残留缺陷的尺寸规格范围是50?500nm。
[0015]可选地，各类型及各尺寸规格的Cr残留缺陷在所述测试光罩上随机排列。
[0016]可选地，同一种类型的Cr残留缺陷排列成一行或一列。
[0017]可选地，对于同一种类型的Cr残留缺陷，每一种尺寸规格的Cr残留缺陷数量为一个。
[0018]可选地，所述相移材料图形区域的材料为硅化钥或氮氧化硅钥。
[0019]如上所述，本实用新型的测试光罩，具有以下有益效果:1)所述测试光罩的相移材料图形区域中形成有至少一种类型的Cr残留缺陷，每一种类型的Cr残留缺陷至少具有一种尺寸规格；2)米用所述测试光罩，可以测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，若测得光罩缺陷扫描机能够捕捉到所有会影响最终成像效果的Cr残留缺陷，就可以省略相移光罩的STARLight检测步骤，在DD/DB检测图形缺陷的同时检测相移光罩的Cr残留缺陷，从而节省光罩生产时间的5?10%,大幅提高相移光罩产能；3)对于不同工艺参数的相移光罩，判断Cr残留缺陷是否影响最终成像质量的判断标准不同，而由于本实用新型的测试光罩中具有多种类型及多种尺寸规格的Cr残留缺陷，因此适用于各种工艺参数的相移光罩生产过程中的检测，具有普适性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1显示为本实用新型的测试光罩的俯视结构示意图。
[0021]图2a显示为线上Cr残留缺陷的示意图。
[0022]图2b显示为线交叉处Cr残留缺陷的示意图。
[0023]图2c显示为线钝角拐角处Cr残留缺陷的示意图。
[0024]图2d显示为线直角拐角处Cr残留缺陷的示意图。
[0025]图2e显示为另一种尺寸的线钝角拐角处Cr残留缺陷的示意图。
[0026]图3a至图3e显示为本实用新型的测试光罩上各类型缺陷处的局部SEM图。
[0027]图4a至图4e显示为光罩缺陷扫描机扫描到的测试光罩上各类型缺陷处的局部图像。
[0028]图5a至图5e显示为本实用新型的测试光罩上各类型缺陷处的局部AMS图像。
[0029]元件标号说明
[0030]I测试光罩
[0031]2Cr残留缺陷
[0032]3相移材料图形区域
[0033]4玻璃区域
【具体实施方式】
[0034]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0035]请参阅图1至图5e。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0036]本实用新型提供一种测试光罩，用于测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，请参阅图1，显示为所述测试光罩I的俯视结构示意图，所述测试光罩I包括相移材料图形区域(图1中未予图示)，所述测试光罩I中形成有至少一种类型的Cr残留缺陷2，每一种类型的Cr残留缺陷2至少具有一种尺寸规格；所述Cr残留缺陷2形成于所述相移材料图形区域。
[0037]具体的，所述相移材料图形区域的材料为硅化钥(MoSi)或氮氧化硅钥(MoS1N)，其作用是借由使用破坏性干涉，使光束相位偏移180°，可以增加图案转移的解析度，且可防止光阻在不应该被暴露出的区域暴露出来。
[0038]对于相移光罩，相移材料图形区域上的Cr残留缺陷是由于相移光罩制作过程中Cr未去除彻底造成的，本实用新型中，所述测试光罩I上的Cr残留缺陷是模拟相移光罩上的缺陷状况，对于本实用新型的测试光罩，其上的Cr残留缺陷2是通过更改曝光文件形成的，即所述Cr残留缺陷为刻意形成。
[0039]具体的，根据Cr残留缺陷在相移材料图形区域上不同图形特征处的分布，所述测试光罩中形成的Cr残留缺陷有多种类型，作为示例，所述测试光罩中形成的Cr残留缺陷可有2?10种类型。
[0040]作为示例，图2a至图2d分别显示了四种类型的Cr残留缺陷，其中，图2a显示为线上Cr残留缺陷，图2b显示为线交叉处Cr残留缺陷，图2c显示为线钝角拐角处Cr残留缺陷，图2d显示为线直角拐角处Cr残留缺陷。如图2a至图2d所示，所述Cr残留缺陷2均形成于所述相移材料图形区域3表面，相移材料图形区域3周围为玻璃区域4。所述Cr残留缺陷2并不影响所述相移材料图形区域3的图形特征，但是会在后续相移光罩使用过程中影响其光学特性，使得转移到晶圆上的图案失真。
[0041]本实用新型中，所述测试光罩I仅作测试用，用于测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，以决定是否需要省略STARlight检测步骤。为了更全面地测试缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，所述测试光罩上的样本数量越多越好，每一种类型的Cr残留缺陷可具有多种尺寸规格，如5?25种尺寸规格。
[0042]请参阅图2e，亦显示为线钝角拐角处Cr残留缺陷，与图2c显示的缺陷类型相同，但尺寸规格不同，图2e中的Cr残留缺陷尺寸小于图2c显示的Cr残留缺陷尺寸。本实用新型中，每一种类型的Cr残留缺陷优选具有15种尺寸规格，且对于同一种类型的Cr残留缺陷，每一种尺寸规格的Cr残留缺陷数量优选为一个。需要指出的是，为了图示的方便，图1中Cr残留缺陷并未按实际比例及实际数量绘制，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
[0043]具体的，所述Cr残留缺陷的尺寸规格范围是50?500nm。由于光罩上的图形线宽一般为硅片上的四倍或五倍大等，相应的，对应于硅片上的图形特征尺寸为10?120nm，涵盖10nm、22nm、28nm、60nm、90nm等工艺节点，因此,本实用新型的测试光罩适用于各种工艺参数的相移光罩的生产过程中的检测，具有普适性。
[0044]具体的，各类型及各尺寸规格的Cr残留缺陷2在所述测试光罩I上随机排列，如图1所示。在另一实施例中，也可以是同一种类型的Cr残留缺陷2排列成一行或一列，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
[0045]请参阅图3a至图3e，显示为本实用新型的测试光罩上各类型缺陷处的局部SEM图，其中，图3a、3b、3c、3d、3e分别与图2a、2b、2c、2d、2e所显示的缺陷类型相对应。
[0046]本实用新型的测试光罩的使用方法如下:第一步，根据待测光罩的工艺参数选定要检测的Cr残留缺陷类型及尺寸规格，采用缺陷扫描机扫描得到所述测试光罩的图像，并分析图像中捕捉到的Cr残留缺陷；第二步，获得所述测试光罩的AIMS图像；第三步，进行分析，对于选定的Cr残留缺陷类型及尺寸规格，如果所有不能通过AIMS图像检测的Cr残留缺陷均在第一步中被捕捉到，则可以跳过光罩的STARlight检测，如果存在某些不能通过AIMS图像检测的Cr残留缺陷在第一步中没有被捕捉到，则不能跳过光罩的STARlight检测。
[0047]具体的，在光罩的检测制程中，光罩缺陷扫描机用于检测光罩的图形缺陷，判断光罩图形是否完好，如是否有断线、图形不完整等现象。通常有两种方式，一种是Die toDie(DD)方法，通过比较光罩上两个Die的图形差异来确定图形是否存在缺陷；另一种是Die to Database (DB)，该方法只需要测量光罩上一个Die，并将该Die的图形与数据库中的图形进行对比，寻找差异以判断光罩图形是否存在缺陷。DD/DB检测均采用光罩缺陷扫描机来采集光罩上Die的图形，从而进行对比寻找图形缺陷。DD检测或DB检测时光罩检测制程中的必经项目。
[0048]请参阅图4a至图4e，显示为光罩缺陷扫描机扫描到的测试光罩上各类型缺陷处的局部图像，可见，五种Cr残留缺陷均被光罩缺陷扫描机捕捉到。
[0049]具体的，AIMS图像是一种模拟光刻图像，为了在光刻条件下分析和最终检测用于光刻的光罩，长期以来已经熟知和建立了例如借助于Carl Zeiss SMS GmbH的AMS的空间图像(aerial image)分析。在此情况下，以相同的曝光设置并以与光刻后期采用的波长相同的波长曝光光罩。与光罩结构被以高度缩小的方式成图像到晶片上的光刻相比，AMS被用于产生放大的空间图像，所述空间图像被成像到探测单元(例如，CCD照相机)上，并被数字化和存储。因此，AMS空间图像对应于光刻胶层上的、将在光刻扫描器中产生的图像。因此借助于AIMS可检查光刻光罩的正确光刻行为，而不用昂贵的必须被曝光的测试系列。
[0050]请参阅5a至图5e，显示为本实用新型的测试光罩上各类型缺陷处的局部AMS图像。如图所示，图5a与图5d所对应的Cr残留缺陷未通过AMS检测，使得缺陷所在处图像的线宽达不到要求(线宽需要额外进行测量)，图5b、5c及图5e所对应的Cr残留缺陷对成像没有明显影响，通过AIMS检测。即有的Cr残留缺陷会影响后续曝光成像，有的Cr残留缺陷不会影响后续曝光成像。由于未通过AIMS检测的Cr残留缺陷(会影响后续曝光成像的Cr残留缺陷)均被光罩缺陷扫描机捕捉到，因此，在DD/DB检测图形缺陷的同时就可以检测到相移光罩的Cr残留缺陷，无需进一步进行STARlight检测。
[0051]表I
[0052]
7/1?8/1 IDD/DB总和I用SL额外检测到的缺陷3B
有缺陷3B 26片 0T
无缺陷3Β 96片 0Τ
[0053]为了验证本实用新型的测试光罩用于检测光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，进而判断是否可以跳过SL检测的可行性，进行了以下实验:如表I所示，采用DD/DB测试了 122片相移光罩,其中光罩缺陷扫描机检测到具有代码为3Β的Cr残留缺陷的相移光罩有26片，不存在代码为3Β的Cr残留缺陷的相移光罩有96片，通过进一步的SL测试发现，除了已经通过光罩缺陷扫描机检测到的缺陷外，没有额外检测到多余的缺陷，即没有新增缺陷，说明可以跳过SL检测，跳过SL检测可以节省光罩生产时间的5?10%，提高光罩产能33%左右。
[0054]综上所述，本实用新型的测试光罩，具有以下有益效果:1)所述测试光罩的相移材料图形区域中形成有至少一种类型的Cr残留缺陷，每一种类型的Cr残留缺陷至少具有一种尺寸规格；2)米用所述测试光罩，可以测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力，若测得光罩缺陷扫描机能够捕捉到所有会影响最终成像效果的Cr残留缺陷，就可以省略相移光罩的STARLight检测步骤，在DD/DB检测图形缺陷的同时检测相移光罩的Cr残留缺陷，从而节省光罩生产时间的5?10%,大幅提高光罩产能；3)对于不同工艺参数的相移光罩，判断Cr残留缺陷是否影响最终成像质量的判断标准不同，而由于本实用新型的测试光罩中具有多种类型及多种尺寸规格的Cr残留缺陷，因此适用于各种工艺参数的相移光罩生产过程中的检测，具有普适性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0055]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种测试光罩,用于测试光罩缺陷扫描机的Cr残留缺陷捕捉能力,所述测试光罩包括相移材料图形区域，其特征在于:所述测试光罩中形成有至少一种类型的Cr残留缺陷，每一种类型的Cr残留缺陷至少具有一种尺寸规格；所述Cr残留缺陷形成于所述相移材料图形区域。
2.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:所述测试光罩中形成的Cr残留缺陷有2?10种类型。
3.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:所述Cr残留缺陷的类型包括线上Cr残留缺陷、线交叉处Cr残留缺陷、线钝角拐角处Cr残留缺陷或线直角拐角处Cr残留缺陷。
4.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:每一种类型的Cr残留缺陷具有5?25种尺寸规格。
5.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:所述Cr残留缺陷的尺寸规格范围是50 ?500nm。
6.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:各类型及各尺寸规格的Cr残留缺陷在所述测试光罩上随机排列。
7.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:同一种类型的Cr残留缺陷排列成一行或一列。
8.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:对于同一种类型的Cr残留缺陷，每一种尺寸规格的Cr残留缺陷数量为一个。
9.根据权利要求1所述的测试光罩，其特征在于:所述相移材料图形区域的材料为硅化钥或氮氧化硅钥。
【文档编号】G03F1/26GK203982075SQ201420443996
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】凌文君, 王勤勇 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司