專利名稱：在半導體器件上提供一致臨界尺寸的光掩模及其制造方法
技術領域：
本發明涉及光掩模及其制造和使用光掩模的方法，具體涉及光掩模及其制造和使用光掩模制造具有一致的臨界尺寸的半導體器件的方法。
背景技術：
光掩模是含有在例如半導體晶片的襯底上制造高度集成的電路中使用的精微圖形的高精度的盤(plate)。光掩模典型地由非常平坦的例如玻璃或者石英的透明材料片而形成，具有在一側上形成的例如鉻的不透明材料的構圖層。
光刻包括將光掩模圖形的圖像投射到襯底或晶片上，在其上制造電子電路。如果通過相對彼此重復地移動襯底和掩模將圖像重復地多次投射到晶片上，這稱為“步進”。在這種情況下，光掩模稱為“標度線”。
理想地，在光掩模上具有臨界尺寸(CD)的圖形在具有此相同CD的晶片上產生圖形。然而，使用傳統掩模或標度線在晶片上形成的圖形的CD的一致性受到各種因素的影響，例如工序，通過該工序形成經由光掩模被曝光的光刻膠層，以及其它因素。
存在集成電路的各種類型的CD非一致性。例如，CD非一致可以在單個晶片的整個表面上發生。即，晶片的不同區域可以是不同的，而不管在該區域中制造的電路。這導致在相同的晶片上形成具有不同CD的多個電路片。另一種非一致是晶片到晶片的非一致，其中使用相同工序步驟制造不同的晶片以及相同的光掩模具有不同的CD。另一種CD非一致是片內非一致。在這種類型中，在單個電路芯片或片(die)內的不同區域具有不同的CD。
應注意集成密度變得越來越大，在單個芯片電路片中的晶片上集成的器件尺寸變得更小。器件尺寸的這種減小的結果是，片內CD非一致性變為制造半導體器件中更加主導的誤差源。
發明內容
本發明提供光掩模、制造光掩模的方法以及使用光掩模在例如其中實質上減小了CD非一致性特別是片中CD非一致性的半導體晶片的襯底上制造電路的方法。
根據第一方面，本發明涉及制造光掩模的方法。根據該方法，提供具有多個區域的襯底。使用輻射照射該襯底，以及對于多個區域的每一個檢測關于輻射與襯底的相互作用的光學特性。改變關于在至少一個區域中的光學特性的光學參數。
在一個實施例中，光學特性是通過襯底的透射(transmission)。改變光學參數包括在襯底上形成結構。該結構可包括周期的光柵或非周期的光柵。非周期的光柵可包括襯底中的凹槽的隨機圖形。
改變光學參數可包括改變襯底的特性。改變襯底的特性可包括在襯底中形成遮掩單元。替換地，改變襯底的特性可包括在襯底的背面淀積材料。替換地，改變襯底的特性可包括將離子注入襯底。
改變光學參數可包括在襯底上形成結構以及改變襯底的特性。
在一個實施例中，光學特性是來自襯底的反射(reflectance)。
光學特性還可以是透射。光學參數還可以是反射。
光學參數可以是折射指數、吸收系數、或相位。
改變光學參數可以包括在至少一個區域中的襯底的表面上形成相位改變結構。相位改變結構可以是相位光柵。在區域中形成的相位改變結構的特性可以與區域的所檢測的透射相關。相位改變結構的特性可以是在襯底上形成的凹槽圖形的圖形密度。
改變光學參數可以包括在至少一個區域中的襯底中形成遮蔽(shadowing)單元。形成遮蔽單元可包括使用激光照射區域，以改變區域中的透射。
在一個實施例中，對于每個區域所檢測的輻射是第0級衍射輻射。
根據另一方面，本發明涉及一種制造光掩模的方法。根據該方法，提供具有多個區域的襯底。使用輻射照射襯底。對于多個區域的每一個，檢測通過襯底的輻射的透射。改變與在至少一個區域中的透射相關的光學參數。對于每個區域所檢測的輻射是第0級衍射輻射。
改變光學參數包括在襯底上形成結構。該結構可包括周期的光柵或非周期的光柵。非周期的光柵可包括襯底中的凹槽的隨機圖形。
改變光學參數可包括改變襯底的特性。改變襯底的特性可包括在襯底中形成遮掩單元。改變襯底的特性可包括在襯底的背面淀積材料。改變襯底的特性可包括將離子注入襯底。
改變光學參數可包括在襯底上形成結構以及改變襯底的特性。
在一個實施例中，光學參數是透射。在一個實施例中，光學參數是反射。在一個實施例中，光學參數是折射指數。在一個實施例中，光學參數是吸收系數。在一個實施例中，光學參數是相位。
改變光學參數可以包括在至少一個區域中的襯底的表面上形成相位改變結構。在一個實施例中，相位改變結構是相位光柵。在一個實施例中，在區域中形成的相位改變結構的特性可以與區域的所檢測的透射相關。相位改變結構的特性可以是在襯底上形成的凹槽圖形的圖形密度。
改變光學參數可以包括在至少一個區域中的襯底中形成遮蔽單元。形成遮蔽單元可包括使用激光照射區域，以改變區域中的透射。
根據另一方面，本發明涉及制造光掩模的方法。根據本發明，提供具有多個區域的襯底。使用輻射照射襯底。檢測對于多個區域的每一個的關于輻射與襯底的相互作用的光學特性。改變與在至少一個區域中的光學特性相關的光學參數，使得使用光掩模所處理的晶片的臨界尺寸(CD)基本上一致。
根據另一方面，本發明涉及制造光掩模的方法。根據該方法，提供具有多個區域的襯底。使用輻射照射襯底。檢測對于多個區域的每一個的關于輻射與襯底的相互作用的光學特性。使用所檢測的光學特性，改變關于至少一個區域中的透射的光學參數。
從參照附圖所說明的本發明的優選方面的更加具體的說明中，本發明的上述和其它目標、特性和優勢將變得顯而易見，在整個不同附圖中相同標號指示相同部件。附圖不一定是按照比例的，而是將重點放在說明本發明的原理上。在附圖中，為了清楚起見放大了層和區域的厚度。
圖1是說明本發明的一個實施例的頂級流程圖。
圖2是根據本發明的實施例的說明使用密度計測量透射過光掩模的光的操作的原理性功能框圖。
圖3包含兩個透射率(ΔT/ΔCD)對光的入射角的曲線。
圖4A和4B包含關于具有不同CD的光掩模的構圖區域的虛像。圖4A的曲線繪制出光掩模的4個特定構圖區域的CD。圖4B是對于在圖4A的所限定區域的每一個，通過圖4A的光掩模的所透射0級光的強度的圖。
圖5A和5B是說明在光曝光量的變化上，通過光掩模的0級光的透射和使用該光掩模所形成的所得晶片圖形的CD之間的關系的圖形。
圖6是說明透射過光掩模的光量和從晶片圖形的CD所轉換的量之間的相互關系的圖。
圖7包含在實現本發明的校正之前，對于具有在其上形成的一對圖形的光掩模的原理圖和相應的透射強度曲線。
圖8包含在實現本發明的校正之后，對于如圖7所示的具有在其上形成的一對圖形的光掩模的原理圖和相應的透射強度曲線。
圖9包含在實現本發明的校正之后，對于如圖7所示的具有在其上形成的一對圖形的光掩模的原理圖和相應的透射強度曲線。
圖10是說明制造本發明的光掩模的方法的一個實施例的邏輯流程的流程圖。
圖11是說明制造根據本發明的光掩模的方法的一個實施例的更具體的邏輯流程的流程圖。
圖12是說明在圖11的步驟305的邏輯流程的詳細流程圖。
圖13是說明在圖12的步驟3051的邏輯流程的詳細流程圖。
圖14是說明制造根據本發明的光掩模的方法的一個實施例的邏輯流程的流程圖。
圖15包含根據本發明，用于以反射模式執行在此描述的密度計測量的密度計系統的原理框圖。
圖16包含在圖15中所示的反射光掩模的一個實施例的原理框圖。
圖17包含根據本發明的實施例，說明制造具有晶片CD校正的反射光掩模的方法的邏輯流程的流程圖。
圖18是詳細說明圖17的步驟603的詳細流程圖。
具體實施例方式
在下面的說明中，當將層描述為形成在襯底上的另一層上，可以在其他層或襯底上形成該層，或者可以在該層和其他層或襯底之間插入第三層。
典型地，晶片中的CD非一致性是由各種誤差源所導致。這些包括曝光工具、晶片襯底、晶片制造工序、掩模或標度線以及其他誤差源。誤差源對CD非一致性預算操作到操作(R2R)，即，對于在多個各個制造操作中處理的晶片的多個組上；晶片到晶片，即在單個操作之中的多個晶片上；晶片中，即在單個晶片內；以及片中，即在晶片上的單個片內，有影響。本發明通過校正掩模或標度線中的誤差源而減輕片內CD非一致性。
典型地，在光刻曝光輻射，即光中的空間分布誤差、掩模或標度線中的CD不確度以及在掩模的透射中的變化貢獻于片內CD非一致性。在多數情況中，片內CD非一致性誤差是由于原因的復雜組合，包括來自曝光工具的曝光的空間分布、掩模中的CD不確度和/或掩模的透射。
傳統地，來自曝光系統的光的空間分布誤差的影響大于掩模的CD不確度和掩模的透射的影響。然而，已經減小了光的空間部分的影響，由于通過各種補償方法改進了曝光工具的質量。另一方面，CD不確度和掩模的透射的影響增加，由于半導體器件的尺寸持續減小。本發明涉及減小在掩模自身中的誤差的效應。
傳統地，使用掃描電子顯微鏡(SEM)方法或者光學臨界尺寸(OCD)方法來測量光掩模的CD。在SEM方法中，通過將電子束輻射到光掩模然后捕獲從光掩模的表面發射的二次電子而直接測量光掩模的CD。該SEM方法需要測量光掩模上的圖形的大量CD，以增加測量有效性和可靠性，由于該方法有某些固有的缺點，例如測量誤差和本地CD誤差。然而，由制造效率的約束來限定可以測量的CD數目。可以測量的CD數目的該限制導致獲得具有適宜的測量有效應和可靠性的CD測量結果中的困難。
OCD方法通過僅捕獲從光掩模圖形反射的輻射來測量光掩模的CD。然而，該方法具有某些固有的不準確度，由于透射通過光掩模的輻射在將光掩模圖形轉移到被處理的晶片或襯底上的光刻膠上是重要的。此外，OCD方法僅用于測量僅線和空間圖形的CD，而不是光掩模上的各種可能圖形的CD。
補償光掩模的錯誤的CD或者改進晶片的CD一致性的傳統方法是基于構圖的晶片的CD。即，測量晶片的CD中的誤差以確定將對光掩模做出的校正。需要各種因素例如晶片的所測量CD、根據曝光能量中的變化的晶片上的CD趨勢、以及所得CD校正量，以使用傳統方法。在傳統方法中，在做出晶片測量之后，通過控制例如降低光掩模的預設區域的透射來補償光掩模的CD。可以通過在光掩模的后側，即相對于不透明光掩模圖形的光掩模側上形成一個或多個衍射光柵，或者通過在光掩模襯底的一個或多個區域中形成光學缺陷來完成光掩模的透射率的這種降低。
這些傳統方法需要大量的時間和經費來實現，由于典型地在晶片上形成多個圖形并執行晶片圖形上的所得CD的多個測量之后計算所需要的CD校正。需要確定校正區域以及必須計算在每個區域中所需的校正量。由于上述的原因，晶片CD的這些測量和校正確定以及計算是困難并且費時的。
在本發明中，可以補償光掩模的錯誤的CD以通過控制透射過光掩模的0級光的強度形成虛像。本發明提供補償光掩模自身的錯誤的CD的方法，其與例如曝光能量的曝光條件無關。本發明的該方法不需要測量被處理的晶片上的CD。
根據本發明，補償光掩模的錯誤CD或者改進晶片上的所得CD一致性是基于由光掩模所透射的0級光的強度分布。可以根據本發明通過密度計(densitometer)來測量0級光的強度分布。如果根據本發明的由光掩模透射的0級光的強度是一致的，那么由光掩模處理的晶片的CD也將是一致的。
圖1是說明本發明的一個實施例的頂級流程圖。參照圖1，在步驟10，制備包括由例如石英或玻璃的材料制成的透明襯底以及例如鉻的不透明材料的圖形的光掩模。在步驟20，測量表示入射光的強度的分量的值。在步驟30，對于光掩模的CD做出補償。
密度計是根據本發明所使用的在半導體器件制造工序中用于直接測量并讀取掩模圖形的密度的儀器。使用密度計測量在掩模的區域中的圖形密度，并彼此作比較。
圖2是說明根據本發明的實施例，使用密度計測量透射過光掩模的光的操作的原理性功能框圖。參照圖2，光源40發射例如光的輻射到聚光透鏡42。來自透鏡42的光44射到光掩模46的表面，其包括由例如石英或玻璃的透明材料制成的透明襯底48，在透明襯底48上形成例如鉻的不透明材料的圖形50。光56和58透射過光掩模46。0級光56射到物鏡52，選擇物鏡52的尺寸，使得來自光掩模46的光的較高級光58不射到透鏡52。由物鏡52積聚的0級光由透鏡52引導到光電探測器或分光計54，其確定0級光的強度。
圖2的密度計與用于曝光被處理的晶片的曝光(掃描)系統不同，在于晶片曝光系統的物鏡足夠大以積聚較高級的光并將它們引導到晶片。相反地，根據本發明使用的密度計僅僅檢測0級光。即，通常，晶片掃描系統使用較大口徑的透鏡，其除了0級光以外還捕獲1級光以及有時2級光。與此相反，密度計不需要大口徑的透鏡。小口徑透鏡52僅用于捕獲0級光，以及，根據本發明，其中透射光的區域盡可能的小，使得僅僅0級光透射到測量系統54，而沒有例如1級和2級光的較高級光。
同樣，在密度計系統中的光的入射角度是0度。然而，用于掃描系統的入射角度從0到約10度之間變化。因此，密度計系統的照射條件與掃描系統的不同。由變量T表示通過光掩模的透射的測量。由T0表示0級光的透射。通常，在從0到10度的入射角度范圍上，值ΔT/ΔCD，即對于光掩模的給定區域的CD的變化上的透射變化率在小于2％的范圍內變化。
圖3包含透射率(ΔT/ΔCD)對光的入射角度的兩個曲線。用豎直正方形標記的曲線是用于垂直于圖形方向的光的入射角度，而用菱形(旋轉的正方形)標記的曲線是用于平行于圖形方向的光的入射角度。圖3的兩個曲線指示透射率隨著入射角度的總變化小于2％。即，密度計系統中的0級光的透射與掃描系統的相似，不考慮照射條件的變化。
圖4A和4B包含與具有不同CD的光掩模的構圖區域相關的虛像。圖4A的曲線繪制出光掩模的4個特定構圖區域的CD。通過說明性實例，區域32a具有最小的CD，區域32b具有其次大的CD，區域32c具有其次大的CD以及區域32d具有最大CD。例如，區域32a、32b、32c和32d分別具有150、200、250、和300nm的CD。圖4B是對于在圖4A中所限定區域的每一個，透射過圖4A的光掩模的0級光的強度的圖。通過圖2的密度計檢測所透射的0級光。如圖4A和圖4B所示，具有較大CD的區域具有0級光的較大透射。即，以增大的CD的次序，區域32a、32b、32c和32d分別具有所透射的0級光320a、320b、320c和320d的增大的強度。因此，所透射0級光的所檢測強度與CD相關，并且，通過檢測所透射0級光的強度，可以確定光掩模的單個區域的CD的所需校正。即，可以通過控制透射過區域的0級光的強度，來補償并校正在多個區域中的光掩模的CD的誤差或非一致性。
圖4A說明剛好標度線之后的光強度分布。標度線包括不透明圖形和透明圖形。不透明圖形由例如Cr或MoSi的不透明材料構成，而透明圖形典型地由石英構成。參考數字37a和37b分別表示剛好標度線之后的高強度區和低強度區。使用高空間頻率周期地排列區域37a和37b。因此，需要高數值孔徑視覺系統來分辨區域。然而，0級測量系統具有非常小的數值孔徑，因而即便可以分辨區域37a和37b，在分辨具有相對低的空間頻率的區域320a和320b時有困難。即，不能單個地看到區域37a和37b。在圖4B中僅能夠以320b看到整體調整的區域。因此，由于0級測量系統的低分辨能力，不能單個地看到區域37a和37b，但是可以通過比較光強度的每個高度來分辨320a和320b之間的全局(global)CD的差異。
圖5A和5B是說明在光曝光量的變化上，通過光掩模的0級光的透射和使用該光掩模所形成的所得晶片圖形的CD之間的關系的圖形。圖5A和5B是基于透射過光掩模的并由密度計所檢測的0級光的實際測量。通過使用光掩模上的曝光范圍來實現曝光量變化。圖5A示出通過具有曝光量變化的光掩模的實際0級光透射的透射一致性映像圖。圖5B是透射一致性映像圖，其通過使用SEM所獲得的晶片CD的實際測量而生成。將晶片CD測量轉變為透射值并繪制以與圖5A做比較。該比較指示光掩模的實際光掩模透射測量與基于晶片CD所生成的投射映像完全吻合。因此，根據本發明，圖5A和5B說明由光掩模所透射的0級光和使用該光掩模所制造的晶片的CD之間的關系。它們說明，如果由光掩模所透射的0級光的強度是一致的，那么所得晶片CD將是一致的，即使在光掩模上的CD不是一致的。根據本發明，使用該關系以在光掩模的預設區域內改變0級光的透射，以在晶片上產生一致的CD。
圖6是說明透射過光掩模的光量和從晶片圖形的CD所轉換的量之間的相互關系的圖。圖6的圖形說明，通常，根據本發明，當透射過光掩模的實際測量的光量增加時，通過測量所得晶片圖形上的相應CD并且將所測量的晶片CD轉換為光掩模透射而計算的光量也增加。
圖7包含在實現本發明的校正之前，對于具有在其上形成的一對圖形的光掩模60的原理圖和相應的透射強度曲線。參照圖7，光掩模包括襯底61，在其上形成一對圖形。在光掩模60的第一區域R1中形成第一圖形67，以及在光掩模60的第二區域R2中形成第二圖形69。第一圖形67包括由開口或縫隙73所分隔的兩個不透明線71和72，并且第二圖形69包括由縫隙76所分隔的兩個不透明線74和75。縫隙73具有寬度d1，以及第二縫隙76具有寬度d2，d2比d1大距離ω的兩倍。
在圖7中在光掩模60的圖的下面的曲線表示透射過光掩模60的光的強度。在曲線的拐點的強度值表示0級光的強度。如強度曲線所示，在區域R1中，由于較小的縫隙73，峰值強度小于區域R2的曲線的峰值強度。同樣，區域R1的曲線與平均值L1相關聯，該平均值L1小于區域R2的曲線的平均值L2。由對于在強度閾值Ith的每一個縫隙的強度曲線的寬度來確定使用光掩模60在晶片上形成的圖形的CD，對于本發明的目的，將該Ith選擇為等于L1。由于在強度閾值Ith，區域R2的強度曲線比R1的要寬，與光掩模圖形69相關的晶片CD將比與光掩模圖形67相關的晶片CD要大。
應注意，該說明示出被由于光掩模的CD的變化的透射強度的變化所影響的晶片CD。如上所述，其他因素影響光掩模的透射強度，例如掩模材料自身的透射變化、光掩模中的相位(干涉)變化等。應注意，本發明適用于校正由任何這些因素所導致的光掩模透射的變化而導致的晶片CD非一致性。
圖8包含在實現本發明的校正之后，對于如圖7所示的具有在其上形成的一對圖形的光掩模160的原理圖和相應的透射強度曲線。在該實施例中，在光掩模襯底161的區域R2中生成包括遮蔽單元80，例如光學缺陷的陣列的遮蔽區域82，以降低區域R2中的光掩模160的透射。可以通過使用高功率的激光能量照射光掩模161或離子注入而引入遮蔽單元80。結果，在遮蔽單元80中，以預設的方式改變光掩模襯底材料的折射指數n和吸收因數k，以改變光掩模材料的相位并減小光掩模襯底的區域R2的透射。在US公開專利申請No.2004/0214094中描述了使用遮蔽單元來改變光掩模的透射率的方法，將其全部內容在此引入作為參考。
由于遮蔽區域82，減小了在區域R2中的光掩模160的透射強度，如圖8的相應曲線所示。將曲線的平均值降低到大約等于區域R1的透射強度曲線的平均值。結果，在強度閾值Ith的區域R2的強度曲線的寬度與區域R1的相等。結果，將均衡在光掩模160的區域R1和R2中的圖形的晶片CD。
還可以根據本發明使用改變區域R2中的光掩模的透射的其他方法。例如，可以在相對于其上形成光掩模圖形的表面的光掩模襯底的表面上形成周期的或非周期的相位光柵。
圖9包含在實現本發明的校正之后，對于如圖7所示的具有在其上形成的一對圖形的光掩模260的原理圖和相應的透射強度曲線。在該實施例中，在光掩模襯底161的區域R2中的光掩模260的襯底261的后側形成例如非周期的相位光柵90的相位光柵，以降低區域R2中的光掩模160的透射。相位光柵90能夠替換地為周期的相位光柵。相位光柵90改變通過襯底261的光路長度，以將破壞性的相移引入通過襯底261的光傳播。結果，實質地減小了0級光的強度和/或更高級的光變得更加支配。在US公開的專利申請No.2004/0067422中描述了使用相位光柵來改變光掩模的透射率的方法，在此將其全部內容引入作為參考。
由于相位光柵90，減小了區域R2中的光掩模260的透射強度，如圖9的相應曲線所說明。降低曲線的平均值以大約等于區域R1的強度曲線的平均值。結果，在強度閾值Ith的區域R2的強度曲線的寬度與區域R1的相等。結果，將均衡在光掩模260的區域R1和R2中的圖形的晶片CD。
因此，根據本發明，確定了通過光掩模的光透射。對于光掩模的所有區域做出該確定。對于光掩模的每個區域確定0級光透射，并基于0級光透射生成光掩模的映像。然后，校正圖，其指示在每個區域中必須做出何種校正，以均衡對于光掩模的0級光透射。作為該均衡的結果，由光掩模所處理的晶片上的所得CD將是一致的。對于每個區域的校正量用于限定將對每個區域所做出的校正的模式。例如，在區域中所需要的校正的量確定在該區域中的光掩模的后側上形成的相位光柵的間距，或者在該區域中形成的遮蔽單元的結構。
在一個實施例中，通過用于確定校正區域和對于每個區域所需要的0級光透射的校正量的計算機程序做出這些確定。在一個實施例中，計算機程序執行在圖14中所示的邏輯流程，如將在下文詳細說明。結果，在一個實施例中，通過執行該程序，補償達92％的全局晶片CD誤差。
圖10是說明制造本發明的光掩模的方法的一個實施例的邏輯流程的流程圖。參照圖10，在步驟200，制備光掩模。在步驟202，確定透射過光掩模的0級光的強度分布。在步驟204，確定光掩模的校正區域并計算對于每個區域的0級光的強度的校正量。在步驟206，計算對于每個區域的通過光掩模的透射的校正量。在步驟208，通過在光掩模的后側上形成衍射光柵或者在光掩模內形成例如遮蔽單元的光學缺陷而做出光掩模校正，由此減小在光掩模的預設區域中的0級光的透射。
圖11是說明制造根據本發明的光掩模的方法的一個實施例的更具體的邏輯流程的流程圖。參照圖11，在步驟301，獲得光掩模的0級透射數據和設計數據。在步驟302，使用光掩模的所測量的0級光透射數據來計算光掩模的圖形CD。在步驟303，使用光掩模的圖形CD獲得將在晶片上形成的虛像及其CD。在步驟304，做出關于虛像的CD和設計CD之間的差異是否在可接受的范圍內的確定。如果是這樣，那么工序終止。如果不是，那么在步驟305，通過仿真生成補償圖，在該補償圖中橫跨晶片的ΔCD大約為零。在步驟306，使用補償圖來實現光透射率控制和校正。
圖12是說明在圖11的步驟305的邏輯流程的詳細流程圖。參照圖1，在步驟3051，生成百分比量減小值圖。該圖說明在對于光掩模的每個區域所需的0級光透射中的所需百分比減小。在步驟3502，執行仿真以生成補償圖。
圖13是說明在圖12的步驟3051的邏輯流程的詳細流程圖。參照圖13，在步驟30511，對于每個區域計算例如ΔCD、量和范圍的變量。在步驟30512，使用下面的公式計算對于每個區域的百分比量減小值％量減小＝量范圍XΔCD。
圖14是說明根據本發明的制造光掩模的方法的一個實施例的邏輯流程的流程圖。參照圖14，在步驟401，輸入對于光掩模的0級光透射數據和設計數據。在步驟402，使用所測量的光掩模的0級透射數據來計算光掩模的圖形CD。在步驟403，使用光掩模的圖形CD來獲得將在晶片上形成的虛像及其CD。在步驟404，獲得在第一區域和第二區域之間的0級光強度的差異。在步驟405，使用在步驟0404中計算的對于光掩模區域所計算的差異，生成補償圖。在步驟406，使用上述獲得的衍射陣列中的點密度來均衡第一和第二區域的0級光強度。該衍射陣列是用于衍射光柵中的二維的點，而不是一維的線和空間圖形。由其二維的點的密度，即點密度來確定通過使用衍射陣列的強度減小的效率。衍射陣列包括點，并且點密度確定衍射陣列的效率強度減小。
在此已經按照透射的光掩模描述了優選實施例的說明。然而，本發明還可適用于反射光掩模。圖15包含根據本發明，用于以反射模式執行在此描述的密度計測量的系統801的原理框圖。根據本發明，大約13.5nm波長的遠紫外(EUV)輻射802的源照射光掩模800。光掩模800包括透明的襯底805，在其上形成Si/Mo多層結構804。在多層結構804上形成吸收劑圖形806。EUV輻射802穿透光掩模800的透明部分，即在其上不形成吸收劑圖形806的部分襯底。由吸收劑圖形806所反射的部分EUV808被引導到光電探測器或分光計810并由光電探測器或分光計所積聚。使用通過光電探測器或分光計810生成的測量，執行本發明的密度計分析。
圖16包含在圖15中所示的反射光掩模800的一個實施例的原理框圖。如上所述，光掩模800包括透明襯底805。襯底805可以由低熱膨脹材料(LTEM)并且可以是三分之一英寸厚。LTEM襯底可以由Ti摻雜的熔融石英、ULE(由Corning制造)、Zerodur(由Schott制造)等構成。在襯底805上形成多層涂敷804。多層涂敷804可以是每層大約6.7nm厚度的Mo/Si多層。在多層涂敷804上形成由SiO2構成并具有大約30nm厚度的蓋帽層812。在襯底805、多層涂敷804和蓋帽層812上形成吸收劑圖形806。吸收劑圖形806可以由Cr和Ta構成。可以在反射光掩模800的吸收劑圖形806和蓋帽層812之間形成緩沖層814。
圖17包含根據本發明的實施例，說明制造具有晶片CD校正的反射光掩模的方法的邏輯流程的流程圖。參照15，在步驟601中，提供反射光掩模。在步驟602，測量反射光掩模的0級光的反射率。在步驟603，補償光掩模的反射率以使得晶片CD一致。
圖18是詳細說明圖17的步驟603的詳細流程圖。在步驟6031，輸入反射光掩模的0級反射率數據和設計數據。在步驟6032，使用反射光掩模的所測量的0級反射率數據來計算反射光掩模的吸收劑圖形CD。在步驟6033，使用反射光掩模的吸收劑圖形CD來獲得將在晶片上形成的虛像及其CD。在步驟6034，做出關于在虛像的CD和設計CD之間的差異是否在可接受的范圍內的確定。如果是，該方法可以終止。如果不是，在步驟6035，執行仿真以使得ΔCD大約為0。在步驟6036，根據補償圖形成光強度控制單元。光強度控制單元是通過將高功率激光束照射到多層或犧牲及圖形，來控制EUV標度線或光掩模的反射的系統。該光束可以改變吸收劑的材料特性并因此選擇性地改變其反射率。該光束還可以用于通過加熱改變多層的反射率。
本發明的方法提供通過測量光掩模自身的特性，例如0級光的透射和/或反射而估計晶片的整個CD分布的能力，而不必重復地測量被處理的晶片。本發明還能通過使用光掩模的0級光的強度分布來計算透射的校正量，減小需要用于校正光掩模的校正時間，而不必處理晶片和測量晶片上的CD。同樣，本發明的方法不需要大口徑透鏡和大的鏡面來捕獲1級光，由于根據本發明，可以通過僅測量0級光的強度來估計并校正晶片的CD。這減小了制造半導體器件的花費。
盡管已經參照其示例性實施例具體示出并描述了本發明，本領域普通技術人員將理解，可以在此做出形勢和細節上的各種變化，而不背離如下面的權利要求所限定的本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種制造光掩模的方法，包括提供襯底，該襯底包括多個區域；使用輻射照射該襯底；對于多個區域的每一個，檢測輻射與襯底的相互作用相關的光學特性；以及改變與在至少一個區域中的光學特性相關的光學參數。
2.如權利要求1的方法，其中光學特性是通過襯底的透射。
3.如權利要求2的方法，其中改變光學參數包括在襯底上形成結構。
4.如權利要求3的方法，其中該結構包括周期的光柵。
5.如權利要求3的方法，其中該結構包括非周期的光柵。
6.如權利要求5的方法，其中非周期的光柵包括襯底中的凹槽的隨機圖形。
7.如權利要求2的方法，其中改變光學參數包括改變襯底的特性。
8.如權利要求7的方法，其中改變襯底的特性包括在襯底中形成遮掩單元。
9.如權利要求7的方法，其中改變襯底的特性包括在襯底的背面淀積材料。
10.如權利要求7的方法，其中改變襯底的特性包括將離子注入襯底。
11.如權利要求2的方法，其中改變光學參數包括在襯底上形成結構以及改變襯底的特性。
12.如權利要求1的方法，其中光學特性是來自襯底的反射。
13.如權利要求1的方法，其中光學參數是透射。
14.如權利要求1的方法，其中光學參數是反射。
15.如權利要求1的方法，其中光學參數是折射指數。
16.如權利要求1的方法，其中光學參數是吸收系數。
17.如權利要求1的方法，其中光學參數是相位。
18.如權利要求1的方法，其中改變光學參數包括在至少一個區域中的襯底的表面上形成相位改變結構。
19.如權利要求18的方法，其中相位改變結構是相位光柵。
20.如權利要求18的方法，其中在區域中形成的相位改變結構的特性與所述區域的檢測的透射相關。
21.如權利要求20的方法，其中相位改變結構的特性是在襯底上形成的凹槽圖形的圖形密度。
22.如權利要求1的方法，其中改變光學參數包括在至少一個區域中的襯底中形成遮蔽單元。
23.如權利要求22的方法，其中形成遮蔽單元包括使用激光照射該區域，以改變區域中的透射。
24.如權利要求1的方法，其中對于每個區域所檢測的輻射是第0級衍射輻射。
25.一種制造光掩模的方法，包括提供襯底，該具有多個區域；使用輻射照射襯底；對于多個區域的每一個，檢測通過襯底的輻射的透射；以及改變與在至少一個區域中的透射相關的光學參數；其中對于每個區域所檢測的輻射是第0級衍射輻射。
26.如權利要求25的方法，其中改變光學參數包括在襯底上形成結構。
27.如權利要求26的方法，其中該結構包括周期的光柵。
28.如權利要求26的方法，其中該結構包括非周期的光柵。
29.如權利要求28的方法，其中非周期的光柵包括襯底中的凹槽的隨機圖形。
30.如權利要求25的方法，其中改變光學參數包括改變襯底的特性。
31.如權利要求30的方法，其中改變襯底的特性包括在襯底中形成遮掩單元。
32.如權利要求30的方法，其中改變襯底的特性包括在襯底的背面淀積材料。
33.如權利要求30的方法，其中改變襯底的特性包括將離子注入襯底。
34.如權利要求25的方法，其中改變光學參數包括在襯底上形成結構以及改變襯底的特性。
35.如權利要求25的方法，其中光學參數是透射。
36.如權利要求25的方法，其中光學參數是反射。
37.如權利要求25的方法，其中光學參數是折射指數。
38.如權利要求25的方法，其中光學參數是吸收系數。
39.如權利要求25的方法，其中光學參數是相位。
40.如權利要求25的方法，其中改變光學參數包括在至少一個區域中的襯底的表面上形成相位改變結構。
41.如權利要求40的方法，其中相位改變結構是相位光柵。
42.如權利要求40的方法，其中在區域中形成的相位改變結構的特性與區域的所檢測的透射相關。
43.如權利要求42的方法，其中相位改變結構的特性是在襯底上形成的凹槽圖形的圖形密度。
44.如權利要求25的方法，其中改變光學參數包括在至少一個區域中的襯底中形成遮蔽單元。
45.如權利要求44的方法，其中形成遮蔽單元包括使用激光照射區域，以改變區域中的透射。
46.一種制造光掩模的方法，包括提供襯底，該襯底包括多個區域；使用輻射照射襯底；檢測對于多個區域的每一個，關于輻射與襯底的相互作用的光學特性；以及改變與在至少一個區域中的光學特性相關的光學參數，使得使用光掩模所處理的晶片的臨界尺寸(CD)基本上一致。
47.一種制造光掩模的方法，包括提供襯底，該襯底包括多個區域；使用輻射照射襯底；檢測對于多個區域的每一個，關于輻射與襯底的相互作用的光學特性；以及使用所檢測的光學特性，改變關于至少一個區域中的透射的光學參數。
全文摘要
一種校正半導體晶片中的臨界尺寸(CD)的非一致性的方法，包括測量透射過或者反射自光掩模的多個區域中的光掩模的0級光。改變光掩模以均衡來自光掩模的0級光，使得晶片CD是一致的。可以通過例如在光掩模的后側上形成相位光柵或者通過將遮蔽單元引入光掩模以改變光掩模的透射，來改變光掩模。
文檔編號G03F7/00GK1940718SQ200610092790
公開日2007年4月4日 申請日期2006年6月14日 優先權日2005年6月14日
發明者李東根, 崔成云, 全燦旭, 金炳局 申請人:三星電子株式會社