一款用于EUV光化檢測的光源
掩膜檢測的重要性
1. 圖案準確性
關鍵尺寸（CD， critical dimention）控制：掩膜定義了轉移到晶圓上的特征。掩膜中的任何缺陷或偏差都可能導致晶圓上的特征尺寸不準確，從而影響最終半導體器件的性能。
套準精度：掩膜在曝光過程中必須與晶圓精確對準。即使是輕微的錯位也會導致套準誤差，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。
這些缺陷會導致良率損失或降低生產(chǎn)的芯片性能。 圖案質量：
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：
一致的掩膜質量對于保持過程穩(wěn)定性和可重復性至關重要，尤其是在隨著技術進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重要，確保掩膜的圖案精確是實現(xiàn)期望的半導體器件性能和可靠性的關鍵。
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)過程中的兩個關鍵階段，各自關注掩膜質量的不同方面：
1. EUV光刻中的掩膜結構。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移過程或導致最終半導體器件出現(xiàn)缺陷。確保在應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量和性能都是至關重要的?？瞻籽谀z查關注掩膜基板的基礎質量，而圖案化掩膜檢查對于驗證最終掩膜是否符合所有設計和性能要求至關重要。
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合的方式實現(xiàn)對質量和工藝的嚴格把控。其中，光學檢查與電鏡檢查適用范圍廣，不僅僅可用于半導體光刻領域，國內均有相應的技術積累。而光化檢測，特別是基于13.5nm的EUV光化檢測，起步相對較晚，國內還未有成熟的商業(yè)化整機，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，提供了一個更準確的模擬，以展示光掩膜在制造過程中的表現(xiàn)，更準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性能的缺陷。但其設備復雜且難以獲得整機。
相較于光學檢查，光學檢查速度更快，但無法捕捉到與光刻過程相關的所有缺陷，而光化檢測雖然吞吐量較低且復雜性更高，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)至關重要。
同時，對于使用保護層pellicle的掩膜，電鏡與光學檢查不再有效。
5. ASML的prototype pellicle。無法使用電鏡或可見光學檢測的方式觀察保護層后方的掩膜
6. 使用13.5nm光化檢查的Lasertec ACTIS A150，可穿透保護層對掩膜進行檢測
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確度。
一款專為EUV圖案化掩膜的光化檢測設計的光源
IsteQ TEUS系列EUV光源，采用高重頻激光器，轟擊加熱融化狀態(tài)下高速旋轉的銦錫合金液態(tài)靶才以~2%的轉換效率產(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量提供了基礎，對于檢測掩膜圖案中的細小缺陷和偏差至關重要。確保了對復雜設計進行準確檢查的能力，這對于先進半導體制造至關重要。
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，其輸出光強的穩(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降低光學系統(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)模半導體制造。
9. 使用施瓦茨鏡組對原型機光斑及其位置穩(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、詳細的圖案分析能力，增強了光化掩膜檢測的能力，這些都是維持先進半導體制造中的質量和性能的關鍵要素
目前，TEUS技術已被應用在成熟的商業(yè)化掩膜光化檢測整機上，并得到相關廠家的認可：
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用當中：
紫外顯微成像。圖案化掩膜的光化檢測從本質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體領域，還可被用于材料科學、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，在進行合適的調制后的TEUS與商業(yè)化光刻機相似的光譜分布，有潛力被應用于光刻膠對于光刻光源的響應等研究中；
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，在進行合適的調制后的TEUS與商業(yè)化光刻機相似的光譜分布與空間相干性，有潛力被應用于光刻光路的驗證性實驗中。
內容 omega·李
編輯 凱爾西
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