[发明专利]用于检测掩模版上的缺陷的方法和系统

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明总地涉及用于检测掩模版上的缺陷的方法和系统。某些实施方案涉及用于检测单管芯掩模版(die reticle)上的晶体生长(crystal growth)缺陷的方法。

2.相关领域的描述

下列描述及实施例不由于其被包含在此章节中而承认为现有技术。

制造诸如逻辑及存储器器件的半导体器件通常包括使用大量半导体制造工艺处理诸如半导体晶片的基底以形成所述半导体器件的各种特征及多个层级。例如，光刻是一种半导体制造工艺，其涉及将一图形从一掩模版传输至设置在一半导体晶片上的一抗蚀剂。半导体制造工艺的额外实施例包括但不限于化学机械抛光、蚀刻、沉积以及离子植入。多个半导体器件可制造在单一半导体晶片上的一配置中并接着分成个别半导体器件。

术语“掩模版”和“掩模(mask)”在这里以可交换的方式使用。掩模版一般包括具有在其上形成的不透明材料的图形化区的透明衬底，所述透明衬底诸如玻璃、硼硅酸盐玻璃(borosilicate glass)和熔融石英(fused silica)。不透明区可以用蚀刻到透明衬底中的区来代替。本领域中已知很多不同类型的掩模版，并且如本文中使用的术语掩模版意图包括所有类型的掩模版。

用于制作掩模版的工艺在许多方面与晶片图形化工艺类似。例如，一般地，掩模版制作(reticle manufacturing)的目标是在衬底上形成图形。以这种方式，掩模版制作可以包括诸如图形生成的多个不同步骤，所述图形生成步骤可以包括以预先确定的图形，将具有在其上形成的抗蚀剂层的衬底曝光于光源。可替换地，掩模版可以通过电子束(e-beam)直写曝光来图形化。在曝光步骤之后，掩模版经显影、检查、蚀刻、剥离和检查步骤被处理，以完成图形转移(pattern transfer)过程。掩模版中的缺陷是集成电路(IC)制作中产率下降的一个原因。因此，掩模版的检查是掩模版制作工艺中的关键步骤。

一旦掩模版被制造和检查，其可以被认证为针对制作是可接受的并且被释放来进行制作。然而，在掩模板使用寿命的正常过程(normal course)期间，缺陷可以被引入到掩模版中。例如，在一些使用掩模版的曝光(特别地，利用深紫外(DUV)光)后，缺陷可以出现在掩模版上，所述缺陷可以被追溯到在先前无缺陷的掩模版表面上生长的晶体缺陷，所述无缺陷的掩模版表面包括那些受保护膜(pellicle)保护的掩模版表面。这样的晶体缺陷通常也被称为“薄雾缺陷(haze defects)”或者“掩模版薄雾”，因为包括这样的缺陷的掩模版区域呈现为雾蒙蒙的。由于与掩模版环境中的水分反应的空气传播分子污染物，掩模版薄雾可以出现在云状物质形成时。例如，可能的是，由于在掩模版制作工艺期间所实施的清除程序而可能在掩模版上形成薄雾。另外，或者可替换地，薄雾可以由在生产制造设施中掩模版被使用的所述生产制造设施中的空气传播分子污染物的出现和聚集导致。无论掩模版薄雾的起因是什么，掩模版上的薄雾缺陷的开销都将是过高的(例如达数百万美元)，并且特别地在利用DUV光刻工具的制造设施中是成问题的。因此，许多制造商周期地成像或者测试掩模版来确保其是无缺陷的。

无论是出于认证还是再认证(re-qualification)的目的，可以被执行用于掩模版的检查类型根据所述掩模版自身而变化。例如，一些掩模版仅仅包括单管芯，而其他掩模版包括多于一个的相同的管芯。在掩模版包括多于一个的相同的管芯的情况下，由检查系统针对一个管芯生成的图像或其他输出可以与针对同一掩模版上的另一管芯的图像或其他输出相比。这样的“管芯到管芯(die-to-die)”检查在本质上是有效的、高效的且不昂贵的。然而，显然，这样的“管芯到管芯”检查无法针对仅具有一个管芯的掩模版来执行。相反，一种用于检测单管芯掩模版上的缺陷的常用检查方法包括使用掩模版检查系统(例如，在商业上可从加利福尼亚州圣何塞市的KLA-Tencor获得的那些中的一个)直接(例如，通过以逐个位置为基础，比较所述掩模版透射的光与所述掩模版反射的光)检查掩模版。然而，尽管这样的掩模版检查系统是有效的且已经在商业上获得很大成功，这样的掩模版检查系统针对这样的一些应用仍具有一些缺点，在所述应用中掩模版检查系统具有相对高的购置成本和相对慢的吞吐率(throughput)。