检查，图案的EUV口罩

《半导体工程》杂志与Photronics的技术和战略总监、杰出的技术人员Bryan Kasprowicz坐下来讨论光刻和光掩膜的趋势;蔡司战略业务发展和产品战略总监Thomas Scheruebl;NuFlare高级技术专家Noriaki Nakayamada;富士通首席执行官藤村明(Aki Fujimura)d2。以下是对话节选。可以在这里找到讨论的第一部分在这里。

(左至右)中山纪明;布莱恩Kasprowicz;阿基》;托马斯Scheruebl。

SE: EUV掩模检测是掩模制作过程中的关键部分极紫外(EUV)光刻。在工艺流程中，缺陷或颗粒可能会突然出现在EUV上面具。如果没有发现和消除缺陷，缺陷图像可能会印在晶圆上，从而影响芯片产量或导致故障。因此，使用掩模检测系统对EUV掩模进行检测至关重要。这里的问题是什么?

Kasprowicz我们提到的一个领域是Lasertec公司正在开发一种新的光化模式面具检查工具。但首先，让我往回走一步。从历史上看，使用薄膜用于EUV, ASML开发了一种解决方案，其中它是一个可拆卸的薄膜。这是因为你们没有光化图案遮罩检查工具。所以你必须除去薄膜，清洗面罩，然后重新检查面罩。然后重新涂上薄膜。这是通过光学arf类型的波长来完成检查的。问题是:一旦Lasertec的新光化模式掩模检测工具在行业中获得合格和确认，这是一个要求吗?需要有一个可拆卸的薄膜吗?这个过程本身就是一种负担，因为你必须一直经历清理步骤。 Does Lasertec’s tool completely mitigate the need for that? That’s still an unknown.

Scheruebl在今天的深紫外线或光学口罩中，我们有一个薄膜。掩模检测工具在193nm的曝光波长下工作。检查是通过薄膜进行的。在晶圆厂，这个过程不是一个问题，是直截了当的。现在对于EUV，面膜制作是在面膜店完成的。你需要检查口罩。但你需要一个有决心的系统。理想情况下，在晶圆厂，你希望有一个薄膜，以防止颗粒落在口罩上。您还需要在晶圆厂的系统，可以检查掩模。他们必须透过薄膜看。 Or you have to remove the pellicle, which is a complicated process. With actinic inspection, you inspect the mask through the pellicle. If there are no defects, you move forward. If you find defects, of course, you have to remove the pellicle. Then you send the mask for cleaning in the mask shop.

SE:换句话说，光学检测工具不能直接检测顶部有薄膜的EUV掩模，因为薄膜对193nm的光是不透明的。膜本身是一层薄薄的膜，可以安装在口罩上，防止颗粒落在口罩上。相比之下，使用13.5nm波长，Lasertec的光化工具可以通过EUV膜以更高的分辨率检查掩膜。蔡司销售一种不同的EUV光化检测系统，称为AIMS。为什么我们需要AIMs?

Scheruebl通过检查，您可以发现缺陷。那么这个缺陷就必须修复。这是传统的过程。口罩非常贵，尤其是EUV。所以你需要修复这个缺陷。这是通过电子束掩模修复完成的。在纳米尺度上，我们移除或蚀刻材料来修复它。之后，客户想知道修理是否成功。客户需要确保缺陷的修复方式不会在晶圆片上打印。这就是AIMS发挥作用的地方。 With AIMS, it illuminates the mask with the same wavelength as EUV. AIMS has the same wavelength and the same illumination conditions, like the scanner. It generates an aerial image on a CCD camera. The CCD camera sees the same image as the wafer will see on the scanner. And by that you can evaluate, by delta CD and certain specs, if the repair was successful or not. You usually compare it to a reference or to an area of the same feature, which is okay and has not been repaired. By certain criteria, then you can say whether the repair was successful or not, and the defect won’t print on the wafer.

SE:在蒙版制作过程中，第一步是制作蒙版空白。今天的光学掩模坯是由玻璃基板上的不透明铬层组成的。相比之下，EUV掩模空白在衬底上由40到50层硅和钼交替组成，形成250纳米到350纳米厚的多层堆叠。在堆上，有一个基于钌的覆盖层，其次是基于钽的吸收层。最终，空白被图案化，形成一个EUV掩模。EUV掩模空白有哪些问题?

图1:EUV掩模的横截面。在EUV中，光线以6°的角度照射掩模。资料来源:Luong, V.， Philipsen, V.， Hendrickx, E.， Opsomer, K.， Detavernier, C.， Laubis, C.， Scholze, F.， Heyns, M.，“作为替代EUV掩膜吸收剂的Ni-Al合金，”苹果。科学。(8)， 521(2018)。(Imec, KU Leuven, Ghent University, PTB)

Kasprowicz它从基质本身开始。你需要平面。你需要它没有缺陷。正在进行的沉积需要非常适形的薄膜。但这些最终可能会转化为表面上的缺陷，也就是你要做图案的地方。所以对于衬底来说最大的挑战是相缺陷。当我们用非光化波长检测时，你找不到这些。当你有一个光化波长，你可以看到一个相位缺陷。它是封盖层表面或多对堆栈中的凸起或坑。通过检查，你会发现这些缺陷。 Then you deposit an absorber on top of those and you pattern it like you normally would. But it’s those defects that come up from the substrate itself that are real impediments. You may get some others. During the deposition, some particles will come in. But it really starts as a catalyst at the substrate level. I would also add something to the inspection part of EUV mask blanks. There is an actinic blank inspection tool that’s available at the blank suppliers. They will use that to qualify the multi-layer deposition to find these phase defects, prior going to the next step. This would be the capping layer and absorber. They can start vetting their blanks that way.

SE:掩模坯料由坯料供应商制作完成后，送到掩模制造商，在那里制作成掩模。对于今天的光学掩模，图案是使用基于VSB技术的电子束掩模编写器完成的，对吗?

Nakayamada: VSB代表变形梁。电子束掩模写入器可以产生各种形状和许多离散尺寸的电子束，通常为0.1nm步长。然而，形状的类型仅限于矩形和直角三角形。所以原始的电路图案必须被分成这样的基本矩形或直角三角形，这些矩形或直角三角形被称为镜头。如果原始的电路模式是曲线的，那么必须生成大量的镜头。所以写作时间会很长。

SE:这就是新的多波束掩模编写者适合的地方。IMS和NuFlare正在交付或开发这些系统。不像VSB-based电子束工具是单波束系统，多波束掩模编写者使用多个波束来绘制掩模图案。制作EUV掩模需要多波束掩模编写者，对吧?

Nakayamada: VSB写入将原始模式转换为多个镜头，而多波束写作将原始模式转换为本质上的位图图像。位图中的每个像素都由一个小点光束写入。在一个多波束系统上有大量的小波束，这使得比VSB更快的写入。EUV掩模图案较小，需要较大的照射剂量来抑制随机效应。较高的注射次数和较高的照射剂量使VSB的写入时间几乎长得不切实际。这就是为什么需要多波束。

》EUV需要多波束掩模编写器有两个原因。一个是模式复杂性。如果射击次数或形状数量变得非常高，那么多波束比VSB更好。在多光束机器上，写时间与形状计数无关。在VSB机器上，写时间与形状计数成正比。这是众所周知的。但另一个原因，实际上可能对在7纳米水平上立即使用EUV更重要，那就是多光束在高抗药剂量下效果更好。

Nakayamada:有三个因素:复杂程度、曝光剂量和图像位置。这是EUV掩模写入需要多波束的三个主要原因。对于单束情况，如果剂量较高，则抗蚀剂可能会发生加热效应。这种加热效应降低了图案CD的均匀性。对于多光束，每束电流非常小，因此加热被抑制在最低水平。因此，获得更好的CD均匀性是有好处的。

Kasprowicz:多波束掩模刻录机给你更好的CD均匀性，但也掩模LER或直线边缘粗糙度。抗蚀剂本身的剂量减轻了许多线边缘的粗糙度。因此，您可以获得许多优势，例如CDU分辨率和多波束图像放置，而无需考虑特征的外观。在VSB工具上，您通常必须使用曼哈顿或正交形状。有了多波束，我们可以做圆，六边形和任何你想要的角度。它在固定的时间光栅穿过它。

》:它还支持曲线形状。这对制造变化更有弹性。这是底线。事实证明，真正可以制造的东西是曲线的。如果你为可以制造的东西设计，事实证明，这样的形状对制造的变化更有弹性。

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