修复光掩模的方法与流程

本发明实施例涉及一种半导体技术，且特别涉及一种修复光掩模的方法。

背景技术：

半导体集成电路(integrated circuit,IC)工业历经了快速的成长。IC材料与设计的技术进展造就了各个IC世代，每一世代的电路都比前世代来得更小更为复杂。在IC进展课题中，功能密度(即，单位芯片面积的内连装置数量)普遍增加，而几何尺寸(即，所使用的工艺能形成的最小部件(或线))则缩小。上述尺寸微缩工艺因生产效率的增加及相关成本的降低而有所助益。而上述尺寸微缩亦已增加IC加工及制造的复杂度，而因应这些进展，IC制造及加工需要类似的演进。在关于微影图案化的一范例中，用于微影工艺中的光掩模(或掩模)具有一电路图案定义于其上且会转移至晶片。光掩模上的图案需要更加精确，且对于先进技术节点中小特征部件尺寸而言，微影图案化对于光掩模缺陷会更加敏感。因此，会修复光掩模以排除缺陷，并进一步检查以确认修复的缺陷。

技术实现要素：

根据一些实施例，本公开提供一种修复光掩模的方法。上述方法包括接收一光掩模，其包括一图案化特征部件及一缺陷。图案化特征部件产生一相移且具有一透光率。通过形成一修复特征部件来修复缺陷。修复特征部件产生上述相移且具有上述透光率。

根据一些实施例，本公开提供一种修复光掩模的方法。上述方法包括接收一光掩模，其包括一图案化特征部件。图案化特征部件产生一相移且具有一透光率。辨识光掩模上的一缺陷区。形成一修复特征部件于光掩模上的缺陷区上方。形成修复特征部件包括形成一第一图案化材料层于缺陷区上方以及形成一第二图案化材料层于第一图案化材料层上方，以形成修复特征部件。修复特征部件产生上述相移且具有上述透光率。

根据一些实施例，本公开提供一种相移光掩模(phase shift mask,PSM)实施例，用以制造一集成电路。相移光掩模(PSM)包括：一透明基底；一原始特征部件，其具有一参考复合折射率及一参考厚度(t_ref)；以及一修复特征部件，包括一第一层，其具有一第一复合折射率及一第一厚度(t₁)。选定的第一厚度，造成修复特征部件的相移及透光率分别相同于原始特征部件的相移及透光率。

附图说明

图1是绘示出根据本发明一或多个实施例的修复光掩模的方法流程图。

图2A是绘示出根据本发明一或多个实施例的具有缺陷的相移光掩模(phase shift mask,PSM)的剖面示意图。

图2B是绘示出根据本发明一或多个实施例的具有修复图案的相移光掩模(PSM)的剖面示意图。

图2C是绘示出根据本发明一或多个实施例的具有修复图案的相移光掩模(PSM)的剖面示意图。

附图标记说明：

100 方法

102、104、106、108、110 操作步骤

200 光掩模

202 基底

203 缺陷

204 (原始)图案

206 (修复)图案/第一层

223 第二层

224 第三层

t₁、t₂、t₃、t_ref 厚度

具体实施方式

可理解的是以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施本发明的不同特征部件。而以下的公开内容是叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化本公开内容。当然，这些仅为范例说明并非用以限定本发明。举例来说，若是以下的公开内容叙述了将一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与上述第二特征部件可能未直接接触的实施例。另外，本公开内容在各个不同范例中会重复标号及/或文字。重复是为了达到简化及明确目的，而非自行指定所探讨的各个不同实施例及/或配置之间的关系。

图1是绘示出根据本发明一或多个实施例的修复光掩模的方法100的流程图。以下配合参照图1及相关的第2A、2B及2C图说明上述方法100。光掩模修复可实施于制造光掩模的光掩模工厂、用光掩模制造半导体装置于晶片上的厂区、制造空白光掩模的玻璃工厂及/或人和其他位置场所。可以理解的是可在方法100进行之前、期间或之后进行额外的步骤，且可在方法100的额外实施例中取代或排除某些所述及的步骤。

方法100起始于操作步骤102，接收或提供一光掩模200。光掩模200是用以在微影工艺期间制造半导体晶片。在一具体实施例中，光掩模200为一相移光掩模(PSM)。在图2A所示的实施例中，光掩模200包括一基底202、一图案204及一缺陷203。图案是根据一电路设计所定义而成。一般而言，以PSM作为光掩模200的实施范例，基底202可为透明石英基底。图案204可为一半透明的相移层，相移层可使通过的光线产生相移。缺陷203可为一遗漏图案(missing pattern)。更具体来说，根据电路设计，半透明相移层应该是位于缺陷203所在的位置上。尽管图示的实施例中缺陷203为遗漏图案，然而未根据电路设计的各种图案也可视为缺陷，例如错置图案(misplaced pattern)、无意间所加入的图案及/或污染图案。在一些实施例中，形成的图案204可由一材料所制成，该材料选自于硅化钼、硅化钽、硅化钨、氧化硅钼、氧化硅钽或氧化硅钨。

方法100接续进行至操作步骤104，利用光掩模检测设备(例如光学检测设备及/或原子力显微镜(atomic force microscope,AFM))检测光掩模200，以辨识/定位缺陷(例如，缺陷203)。光掩模检测包括扫描光掩模表面、于光掩模上定位缺陷、确定缺陷形状及尺寸及/或任何适当的检测方法以辨识/定位缺陷。

在一具体实施例中，方法100可选择性接续至操作步骤106，去除缺陷。在一些实施例中，当缺陷203为错置图案、无意间加入的图案及/或污染图案时，可存在操作步骤106。在此情形中，缺陷203可通过各种不同的适合方法加以除去形成的图案，例如干蚀刻法、选择性干蚀刻法及/或湿蚀刻法。

在定位缺陷203之后，方法100接续进行至操作步骤108，在缺陷203所在(即，参照方法100的操作步骤104)的位置形成一第一层。图2B是绘示出在缺陷位置处形成一第一层(图案206)的一实施例，使形成的图案206可作为一图案(例如，图案204)，其应该原本位于缺陷位置。为了清楚起见，以下说明中，图案206可称作「修复图案」，而图案204可称作「原始图案」。根据不同的实施例，修复图案206可由相同或不同于原始图案204的材料(例如，硅化钼、硅化钽、硅化钨、氧化硅钼、氧化硅钽或氧化硅钨)所制成。在以相同材料形成修复图案206的范例中，修复图案206的厚度t₁可相同于原始图案204的厚度t_ref。另一方面，在以不同材料形成修复图案206的范例中，修复图案206的厚度t₁可不同于厚度t_ref。

在根据不同的实施例中，原始图案204具有一折射率。更具体来说，上述折射率为复合折射率，其具有一第一部(实部(real part))n_ref及一第二部(虚部(imaginary part))k_ref。第一部n_ref一般称作图案204的折射率，而第二部(虚部(imaginary part))k_ref称作图案204的衰减因子(attenuation factor)。图案204的折射率n_ref及衰减因子k_ref可于方法100的操作步骤108及/或其他适合的操作步骤(例如，102、104或106)中利用适合的量测系统而确定。举例来说，各种不同的量测系统可用于量测上述折射率，包括虚拟影像量测系统(aerial image measurement system,AIMS)、光谱式椭圆仪(spectroscopic ellipsometry)、表面等离子体共振(surface plasma resonance,SPR)角检测系统及/或衰逝全反射(attenuated total reflection,ATR)强度量测。

在操作步骤108中，接续以以不同材料形成修复图案206的范例，修复图案206可由一材料制成(以下称为材料”X”)。举例来说，用于原始图案204的材料为硅化钼，而材料X可为硅化钼以外的任何适合材料。在一范例中，材料X可为复合的化学化合物，包括不同的元素，例如Mo、Si、O及N。再者，可调整复合的化学化合物的每一元素的比率，以符合目标参数(例如，n、k值)。在一些实施例中，材料X及待形成的修复图案206的厚度(t₁)可由使用者及/或信息处理系统(information handling system)基于下列参数来进行选择：原始图案204的厚度(t_ref)、原始图案204的折射率(n_ref)、原始图案204的衰减因子(k_ref)、原始图案204的透光率(T_ref)。更具体来说，材料X可具有复合的折射率，其具有折射率”n_x”及衰减因子”k_x”。折射率n_x、衰减因子k_x及厚度t₁可对应选择而满足下列方程式：

(n_ref-1)×t_ref＝(n_x-1)×t₁

(k_ref)×t_ref＝(k_x)×t₁

在此情形中，光线传播通过修复图案206可具有一相移(例如，180°或π)，且又在一实施例中，光线传播通过修复图案206的相移可相同于光线传播通过原始图案204的其中一者。再者，各自的光线传播通过原始图案204及修复图案206的强度可相同。亦即，修复图案206的透光率可相同于原始图案204的透光率。

请再参照方法100的操作步骤108，形成修复图案206于缺陷203所在的位置的步骤可通过各种不同的沉积方法来进行。在一具体范例中，上述沉积方法可使用气体辅助沉积(gas-assisted deposition,GAD)(例如，电子束(e-beam)沉积、聚焦离子束沉积(focused ion beam(FIB)deposition)或激光沉积)并采用铬气体、TEOS或其他适用于GAD工艺的气体。

另外，方法100也可选择性接续至操作步骤110，形成一或多膜层于第一层(即，修复图案206)上方。在根据不同的实施例中，上述一或多膜层连同第一层206可形成另一修复图案。上述修复图案(即，第一层+一或多个上方膜层)可具有相似或相同于原始图案204的特性(例如，透光率、相移等等)。再者，上述一或多膜层的每一者的材料可相同或不同于第一层，且上述一或多膜层的每一者可分别由一对应材料制成。举例来说，上述一或多膜层的每一者的材料可择自于由Cr、SiO₂、N、Mo所组成的群组。在一些具体的实施例中，在气体辅助聚焦电子束系统中的气体前驱物可用于形成上述一或多膜层的每一者。举例来说，Cr(CO)₆可用于形成Cr；TEOS可用于形成SiO₂；NO₂可用于形成N；Mo(CO)₆可用于形成Mo。

在图2C所示的实施例中，一修复图案208包括第一层206、一第二层223及一第三层224。每一膜层分别由下列材料制成：材料X(第一层206)、材料Y(第二层223)及材料Z(第三层224)，且厚度分别为：t₁(第一层206)、t₂(第二层223)及t₃(第三层224)。每一材料具有一对应的复合折射率。举例来说，材料X具有一复合折射率，其具有折射率”n_x”及衰减因子”k_x”；材料Y具有一复合折射率，其具有折射率”n_Y”及衰减因子”k_Y”；材料Z具有一复合折射率，其具有折射率”n_Z”及衰减因子”k_Z”。如上所述，修复图案208的每一膜层的材料及厚度的选择可为了造成光传播通过修复图案208的相移相同于光传播通过原始图案204的相移，且修复图案208的透光率相同于原始图案204的透光率。在一些具体实施例中，每一膜层的厚度、折射率及衰减因子可满足以下的方程式：

(n_ref-1)×t_ref＝(n_x-1)×t₁+(n_Y-1)×t₂+(n_Z-1)×t₃

(k_ref)×t_ref＝(k_x)×t₁+(k_Y)×t₂+(k_Z)×t₃

相似地，形成修复图案208于缺陷203所在的位置的步骤可通过各种不同的沉积方法来进行。在一具体范例中，上述沉积方法可使用气体辅助沉积(GAD)(例如，电子束(e-beam)沉积、聚焦离子束(FIB)沉积或激光沉积)并采用铬气体、TEOS或其他适用于GAD工艺的气体。

传统上，为了修复光掩模(例如，取代一遗漏图案)，特别是一相移光掩模(PSM)，使用形成原始图案的材料以外的材料来形成修复图案。上述的传统方法中能够提供与遗漏图案相似的关键图形尺寸(criticaldimension)，其可能存在某些缺失问题，例如降低影像指数斜率(imagelog-slope,ILS)及/或偏差的相移/透光率，进而造成一图案经由修复图案而形成于基底上而偏离一所需的设计(即，原始图案)。上述问题源自于各种不同的原因，例如忽略原始图案的特性的其中一者(例如，原始图案的相移、原始图案的透光率)。

本公开的方法及系统于不同的实施例中提供各种优点。在一范例中，一修复材料可由选定的材料制成并形成选定的厚度，使选定材料的特性(例如，折射率及衰减因子)及厚度满足上述二个所给出的方程式(说明书第5页第17-18行所述的方程式)。在另一范例中，一修复材料可由至少二个选定的材料制成，且每一选定材料形成选定的厚度，使每一选定材料的特性(例如，折射率及衰减因子)及厚度满足上述二个所给出的方程式(说明书第6页第20-21行所述的方程式)。在上述情形中，修复图案可重现相同于原始图案的特性(相移及透光率)，进而有助于转移一原始设计图案(例如，光掩模上的电路设计)于一基底上。

因此，本公开提供一种修复光掩模的方法的实施例。上述方法包括接收一光掩模，其包括一图案化特征部件及一缺陷。图案化特征部件产生一相移且具有一透光率。通过形成一修复特征部件来修复缺陷。修复特征部件产生上述相移且具有上述透光率。

在一些实施例中，形成修复特征部件包括导入一聚焦电子束于光掩模上的缺陷上。

在一些实施例中，上述方法还包括以一检测设备来检测光掩模，以辨识缺陷。

在一些实施例中，修复特征部件包括：一第一层，具有第一厚度及第一复合折射率；一第二层，具有第二厚度及第二复合折射率；以及一第三层，具有第三厚度及第三复合折射率。在一些实施例中，第一、第二及第三复合折射率彼此不同。

在一些实施例中，光掩模为相移光掩模(PSM)。

在一些实施例中，图案化特征部件为光掩模的一半透明层，且由一材料制成，其选自于硅化钼、硅化钽、硅化钨、氧化硅钼、氧化硅钽或氧化硅钨。

在一些实施例中，修复缺陷包括自光掩模去除缺陷。

本公开另提供一种修复光掩模的方法的实施例。上述方法包括接收一光掩模，其包括一图案化特征部件。图案化特征部件产生一相移且具有一透光率。辨识光掩模上的一缺陷区。形成一修复特征部件于光掩模上的缺陷区上方。形成修复特征部件包括形成一第一图案化材料层于缺陷区上方以及形成一第二图案化材料层于第一图案化材料层上方，以形成修复特征部件。修复特征部件产生上述相移且具有上述透光率。

在一些实施例中，图案化特征部件具有一参考复合折射率，且参考复合折射率具有一第一参考系数(n_ref)及一第二参考系数(k_ref)。形成的特征部件具有总复合折射率，其具有一第一系数(n₁)及一第二系数(k₂)。在一些实施例中，第一参考系数(n_ref)、第二参考系数(k_ref)、第一系数(n₁)及第二系数(k₂)同时满足以下方程式：

(n_ref-1)×t_ref＝(n₁-1)×t₁

(k_ref)×t_ref＝(k₁)×t₁

在一些实施例中，第一图案化材料层具有一第一厚度及一第一复合折射率，且第二图案化材料层具有一第二厚度及一第二复合折射率。在一些实施例中，第一复合折射率与第二复合折射率彼此不同，第一厚度及第二厚度彼此不同。

在一些实施例中，形成修复特征部件包括导入一聚焦电子束于光掩模上的缺陷区上。

在一些实施例中，光掩模为相移光掩模(PSM)。

本公开也提供一种相移光掩模(PSM)实施例，用以制造一集成电路。相移光掩模(PSM)包括：一透明基底；一原始特征部件，其具有一参考复合折射率及一参考厚度(t_ref)；以及一修复特征部件，包括一第一层，其具有一第一复合折射率及一第一厚度(t₁)。更具体地，选定的第一厚度，造成修复特征部件的相移及透光率分别相同于原始特征部件的相移及透光率。

在一些实施例中，修复特征部件还包括至少一膜层位于第一层上方，且上方的膜层的一复合折射率不同于第一复合折射率。

在一些实施例中，上方的膜层的厚度选择造成修复特征部件的相移及透光率相同于原始特征部件的相移及透光率。

在一些实施例中，修复特征部件利用气体辅助聚焦电子束系统而形成。

在一些实施例中，原始特征部件为光掩模的一半透明层，且由一材料制成，其选自于硅化钼、硅化钽、硅化钨、氧化硅钼、氧化硅钽或氧化硅钨。

以上概略说明了本发明数个实施例的特征，使本领域技术人员对于本公开的型态可更为容易理解。任何本领域技术人员应了解到可轻易利用本公开作为其它工艺或结构的变更或设计基础，以进行相同于此处所述实施例的目的及/或获得相同的优点。任何本领域技术人员也可理解与上述等同的结构并未脱离本公开的精神和保护范围内，且可在不脱离本公开的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。