一款用于EUV光化檢測的光源
掩膜檢測的重要性
1. 圖案準(zhǔn)確性
關(guān)鍵尺寸（CD， critical dimention）控制：掩膜定義了轉(zhuǎn)移到晶圓上的特征。掩膜中的任何缺陷或偏差都可能導(dǎo)致晶圓上的特征尺寸不準(zhǔn)確，從而影響最終半導(dǎo)體器件的性能。
套準(zhǔn)精度：掩膜在曝光過程中必須與晶圓精確對準(zhǔn)。即使是輕微的錯位也會導(dǎo)致套準(zhǔn)誤差，影響芯片的性能和良率。
2. 缺陷檢測
發(fā)現(xiàn)缺陷：
檢查掩膜有助于識別諸如顆粒、劃痕或圖案失真等缺陷。
這些缺陷會導(dǎo)致良率損失或降低生產(chǎn)的芯片性能。 圖案質(zhì)量：
確保掩膜上的圖案正確且無缺陷有助于避免生產(chǎn)有缺陷的芯片。
3. 良率提升
減少缺陷：定期檢查和維護(hù)掩膜可以減少制造過程中引入的缺陷數(shù)量，從而提高總體良率。 成本效益：通過早期發(fā)現(xiàn)缺陷，掩膜檢查有助于減少昂貴的返工或晶圓報廢。
4. 過程控制
一致性：
一致的掩膜質(zhì)量對于保持過程穩(wěn)定性和可重復(fù)性至關(guān)重要，尤其是在隨著技術(shù)進(jìn)步特征尺寸不斷縮小的情況下。 圖案保真度：
對于高級節(jié)點，其中圖案保真度至關(guān)重要，確保掩膜的圖案精確是實現(xiàn)期望的半導(dǎo)體器件性能和可靠性的關(guān)鍵。
掩膜檢測的不同階段
空白掩膜檢查和圖案化掩膜檢查是光掩膜生產(chǎn)過程中的兩個關(guān)鍵階段，各自關(guān)注掩膜質(zhì)量的不同方面：
1. EUV光刻中的掩膜結(jié)構(gòu)。以及掩膜基底，空白掩膜與圖案化掩膜。（摘自Lasertec）
1. 空白掩膜檢查
在光掩膜生產(chǎn)過程的早期，進(jìn)行圖案化之前，檢測識別空白的掩膜板基板上的缺陷，如顆粒、劃痕或不規(guī)則性。這些缺陷可能會影響圖案轉(zhuǎn)移過程或?qū)е伦罱K半導(dǎo)體器件出現(xiàn)缺陷。確保在應(yīng)用圖案之前掩膜的表面干凈且無缺陷；或者優(yōu)化圖案排布以消除/減小缺陷的影響。
一般而言，這一階段的檢查相比檢查圖案化掩膜來說較為簡單，對設(shè)備與方法的要求相對更低，檢測速度也更快。
2. 圖案化掩膜檢查
兩個檢查步驟對于確保光掩膜的質(zhì)量和性能都是至關(guān)重要的?？瞻籽谀z查關(guān)注掩膜基板的基礎(chǔ)質(zhì)量，而圖案化掩膜檢查對于驗證最終掩膜是否符合所有設(shè)計和性能要求至關(guān)重要。
掩膜檢測中的光化檢測(Actinic Inspection)
掩膜檢測常用的手段包括光學(xué)檢查（Optical Inspection）、電鏡檢查(SEM)以及光化檢測(Actinic Inspection)等手段。每種檢測手段在檢測速度、精度以及特異性等方面各有其特點，晶圓加工廠中一般采用多種檢測手段相結(jié)合的方式實現(xiàn)對質(zhì)量和工藝的嚴(yán)格把控。其中，光學(xué)檢查與電鏡檢查適用范圍廣，不僅僅可用于半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域，國內(nèi)均有相應(yīng)的技術(shù)積累。而光化檢測，特別是基于13.5nm的EUV光化檢測，起步相對較晚，國內(nèi)還未有成熟的商業(yè)化整機(jī)，全球可以生產(chǎn)13.5nm圖案化掩膜光化檢測的商業(yè)化整機(jī)的廠家也寥寥無幾。
光化檢測使用與實際光刻過程中使用的波長相同或相似的光，特別是對于EUV掩膜的光化檢測，進(jìn)一步要求入射掩膜的角度與光刻過程中一致，提供了一個更準(zhǔn)確的模擬，以展示光掩膜在制造過程中的表現(xiàn)，更準(zhǔn)確地反映了掩膜在曝光過程中與光的相互作用，使檢測可能影響最終產(chǎn)品的缺陷變得更容易?？梢詸z測到其他方法可能遺漏的缺陷，特別是那些影響掩膜光學(xué)性能的缺陷。但其設(shè)備復(fù)雜且難以獲得整機(jī)。
相較于光學(xué)檢查，光學(xué)檢查速度更快，但無法捕捉到與光刻過程相關(guān)的所有缺陷，而光化檢測雖然吞吐量較低且復(fù)雜性更高，卻提供了更真實的評估。
相較于電鏡檢查，電鏡提供了高分辨率，但在模擬光刻過程方面可能不如光化檢測有效，很難直觀的反映所測得的缺陷對光刻過程的影響。
光化檢測對于需要高精度的應(yīng)用特別有價值，其中理解掩膜在實際光刻條件下的表現(xiàn)至關(guān)重要。
同時，對于使用保護(hù)層pellicle的掩膜，電鏡與光學(xué)檢查不再有效。
5. ASML的prototype pellicle。無法使用電鏡或可見光學(xué)檢測的方式觀察保護(hù)層后方的掩膜
6. 使用13.5nm光化檢查的Lasertec ACTIS A150，可穿透保護(hù)層對掩膜進(jìn)行檢測
7. 不同檢測射線源的穿透深度，摘自NIST
2. 空白掩膜和圖案化掩膜的光化檢測對光源的要求
在光化檢查中，用于空白掩膜和圖案化掩膜的光源的要求因檢查階段的不同性質(zhì)而有所區(qū)別。兩個階段均要求光源波長必須接近光刻過程中使用的光波長。
對于空白掩膜的光化檢測，一般要求光源經(jīng)過調(diào)制后可以均勻且高效的照亮整個檢測面。
對于圖案化掩膜的光化檢測，一般要求光源經(jīng)過調(diào)制后可以被精確控制聚焦到圖案的缺陷上，且對于EUV掩膜還要求聚焦的發(fā)散角不能過大，以確保檢測精度與準(zhǔn)確度。
一款專為EUV圖案化掩膜的光化檢測設(shè)計的光源
IsteQ TEUS系列EUV光源，采用高重頻激光器，轟擊加熱融化狀態(tài)下高速旋轉(zhuǎn)的銦錫合金液態(tài)靶才以~2%的轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生13.5nm附近的EUV光，并在后端配備初步的單色收集輸出光路，是一款激光等離子體(LPP, Laser Produced Plasma)光源，為光化掩膜檢測提供了多種優(yōu)勢：
1. 高分辨率成像。基于激光產(chǎn)生的高相干性光源，為顯微光路卓越的分辨率和成像質(zhì)量提供了基礎(chǔ)，對于檢測掩膜圖案中的細(xì)小缺陷和偏差至關(guān)重要。確保了對復(fù)雜設(shè)計進(jìn)行準(zhǔn)確檢查的能力，這對于先進(jìn)半導(dǎo)體制造至關(guān)重要。
2. 精確波長匹配。采用與實際光刻過程中使用的波長相匹配的光源，提供掩膜在生產(chǎn)條件下的實際模擬，提高了缺陷檢測的準(zhǔn)確性。有助于識別其他檢查方法可能遺漏的缺陷，從而提高最終半導(dǎo)體器件的良率和性能。
3. 穩(wěn)定性與碎屑抑制功能。作為一款成熟的商業(yè)化整機(jī)，其輸出光強(qiáng)的穩(wěn)定性優(yōu)于5%，焦點位置長期穩(wěn)定性優(yōu)于25μm，且采用了多種碎屑抑制技術(shù)降低光學(xué)系統(tǒng)的長期衰減。都是在生產(chǎn)環(huán)境提供長期有效測試能力的保障，適合大規(guī)模半導(dǎo)體制造。
9. 使用施瓦茨鏡組對原型機(jī)光斑及其位置穩(wěn)定性的測試
總之，IsteQ TEUS通過提供高分辨率、精確波長匹配的光源、保障了在整合在合適光路中時系統(tǒng)的優(yōu)越缺陷檢測能力、詳細(xì)的圖案分析能力，增強(qiáng)了光化掩膜檢測的能力，這些都是維持先進(jìn)半導(dǎo)體制造中的質(zhì)量和性能的關(guān)鍵要素
目前，TEUS技術(shù)已被應(yīng)用在成熟的商業(yè)化掩膜光化檢測整機(jī)上，并得到相關(guān)廠家的認(rèn)可：
TEUS光源的其他用途
作為一款優(yōu)秀的，空間相干性好，亮度高的EUV光源，TEUS還可以用于除了掩膜檢測之外的多種應(yīng)用當(dāng)中：
紫外顯微成像。圖案化掩膜的光化檢測從本質(zhì)上來說就是一種紫外顯微成像的光路與方法。紫外顯微成像除了可以被用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，還可被用于材料科學(xué)、生物成像、鍍膜/催化/納米制造等界面研究中；
光刻膠研究。作為同樣使用激光轟擊液態(tài)金屬產(chǎn)生EUV的光源，在進(jìn)行合適的調(diào)制后的TEUS與商業(yè)化光刻機(jī)相似的光譜分布，有潛力被應(yīng)用于光刻膠對于光刻光源的響應(yīng)等研究中；
光刻光路研究。作為同樣使用激光轟擊液態(tài)金屬產(chǎn)生EUV的光源，在進(jìn)行合適的調(diào)制后的TEUS與商業(yè)化光刻機(jī)相似的光譜分布與空間相干性，有潛力被應(yīng)用于光刻光路的驗證性實驗中。
內(nèi)容 omega·李
編輯 凱爾西
免責(zé)聲明：
此篇文章內(nèi)容（含圖片）部分來源于網(wǎng)絡(luò)。文章引用部分版權(quán)及觀點歸原作者所有，北京眾星聯(lián)恒科技有限公司發(fā)布及轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多行業(yè)資訊與網(wǎng)絡(luò)分享。若您認(rèn)為本文存在侵權(quán)之處，請聯(lián)系我們，我們會在第一時間處理。如有任何疑問，歡迎您隨時與我們聯(lián)系