專利名稱：修復光掩模的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用原子力顯微鏡的探針來修復光掩模的裝置及方法。
背景技術：
集成電路(IC)的生產(chǎn)經(jīng)過電路設計、晶片制作、測試及封裝步驟。形成的布圖是 被轉移到硅晶片上的一組圖案。這種圖案通過利用光掩模或光罩的光刻工藝而產(chǎn)生。傳統(tǒng) 的光掩模包括透明的熔融石英基底，其上形成有鉻圖案。制作出的光掩模中所存在的缺陷可能會成為集成電路(IC)工藝中降低成品率的 源頭。這些缺陷可以包括污染、鉻斑點、孔、殘留物、粘結不足、凹陷或劃痕，這些缺陷可產(chǎn)生 于光掩模的設計過程、光掩模的制作過程以及后續(xù)的晶片處理。但是，扔掉已經(jīng)制作出來的光掩模并生產(chǎn)新的光掩模來代替的話，會耗費大量成 本和時間。通常，當發(fā)現(xiàn)缺陷后，會試圖修復光掩模，使得在進行清洗和薄膜安裝步驟之前， 消除致命缺陷。已經(jīng)提出了一些用于修復光掩模的方法。這些方法分別采用激光、聚焦離 子束(FIB)、聚焦電子束(FEB)以及基于原子力顯微鏡(AFM)的納米加工(NM)。激光方法 通過激光燒蝕過程去除缺陷材料，但是較差的空間分辨率是該方法的局限。聚焦離子束方 法通過物理濺射或刻蝕去除缺陷材料，或者沉積基于前體的材料。雖然與激光相比，聚焦離 子束方法在空間分辨率和工作時間方面具有優(yōu)勢，但由于濺射或鎵離子注入，可能會損壞 基底。聚焦電子束方法依據(jù)掃描電子顯微鏡(SEM)為基礎。聚焦電子束方法雖然比聚焦離 子束方法要慢，但是聚焦電子束方法在空間分辨率和化學選擇性方面更好，同時可降低對 光掩模的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明提供了一種通過使用原子力顯微鏡的探針，精確修復具有減小寬度的光掩 模的裝置和/或方法。技術方案在一個實施方案中，所述裝置可以包括修復用原子力顯微鏡的加工探針，用于修 復光掩模的缺陷部分；電子顯微鏡，用于引導所述修復用原子力顯微鏡定位在所述的光掩 模的缺陷部分，并觀察利用所述修復用原子力顯微鏡進行的光掩模修復過程；和成像用原 子力顯微鏡的成像探針，用于對修復后的光掩模的形狀進行原位成像。在該實施方案中，所述裝置還可以包括替換探針加載部，用于加載替換探針，從而 根據(jù)所述修復用原子力顯微鏡的加工探針的磨耗，用所述替換探針替換所述加工探針。在另一實施方案中，所述方法可以包括將修復用原子力顯微鏡的加工探針定位在 光掩模的缺陷部分；使所述加工探針往復運動以去除所述的光掩模的缺陷部分；通過掃描 電子顯微鏡，觀察利用所述加工探針進行的光掩模修復過程；和使用不同于所述加工探針 的成像用原子力顯微鏡的成像探針，對修復的光掩模的形狀進行原位成像。所述方法還可以包括在去除所述的光掩模的缺陷部分之前，通過所述加工探針或所述成像探針對所述的 光掩模的缺陷部分進行成像。有益效果本發(fā)明使用修復用原子力顯微鏡(AFM)進行修復，同時還使用電子顯微鏡(SEM) 進行觀察，從而可以在修復工作中實時觀察加工探針和圖案的相互作用。原子力顯微鏡 圖像可能會具有因探針與圖案的相互作用而造成的偽影。本發(fā)明通過比較原子力顯微鏡 (AFM)和電子顯微鏡(SEM)的圖像，允許使用者獲得真實的圖案。使用不同于加工探針的成 像用原子力顯微鏡的成像探針可以得到修復的光掩模的圖像。使用單獨的成像探針可以得 到真實的圖像，而不是在修復工作中由磨損的加工探針所產(chǎn)生的失真圖像。此外，由于所有工作、檢查和替換原子力顯微鏡探針都可以在真空室內(nèi)部完成，因 而可以節(jié)省大量時間。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方案的修復光掩模的裝置的示意圖；圖2和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的修復光掩模的裝置；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明改進實施方案的修復光掩模的裝置；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方案的修復光掩模的方法的流程圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的光掩模修復前后的圖像。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步細節(jié)描述，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。 但是，本發(fā)明可用很多不同形式來體現(xiàn)，并且本發(fā)明不限于本文所述的實施方案。相反，這 些實施方案的提供使得公開的內(nèi)容變得徹底而完整，并向本領域技術人員充分傳達本發(fā)明 的保護范圍。附圖的尺寸沒有根據(jù)比例繪制，其中一些部分被擴大以便清晰。在整個說明 書中，各實施方案的每個元件都具有唯一的附圖標記。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方案的修復光掩模的裝置的示意圖，圖2和圖3示出了根 據(jù)本發(fā)明實施方案的修復光掩模的裝置。參見圖1、圖2和圖3，該裝置可以包括用于加載待修復的光掩模101的加載臺103 和設置在加載臺103上的修復單元。光掩模101、加載臺103和該修復單元可設置在真空室 107的內(nèi)部。加載臺103可以是X-Y工作臺，其可沿X軸和Y軸方向平移。加載臺103可通 過旋轉臺105與真空室107固定。旋轉臺105可相對于固定到真空室107上的轉動軸(未 示出)旋轉。因此，加載在加載臺103上的光掩模101可以在X軸和Y軸方向移動，并且可 以旋轉。該修復單元設置在加載臺103上，其可以包括修復用原子力顯微鏡(AFM) 112、成 像用原子力顯微鏡(AFM) 114、替換原子力顯微鏡(AFM)探針加載部115 (下面稱為“替換探 針加載部”)、掃描電子顯微鏡(SEM) 116、光學顯微鏡117、離子束設備119和用于控制的控 制部(未示出)。修復用原子力顯微鏡112、成像用原子力顯微鏡114和替換探針加載部 115可以在加載臺103上與旋轉臺105固定。也就是說，光掩模101可加載在修復用原子力 顯微鏡112與加載臺103之間和/或加載在成像用原子力顯微鏡114與加載臺103之間。
修復用原子力顯微鏡112用于修復光掩模101的缺陷部分。修復用原子力顯微鏡 112可以包括加工探針112a、用于把加工探針112a定位在X軸和Y軸方向的探針驅(qū)動器 112b以及用于控制加工探針112a往復運動的驅(qū)動器(未示出)。探針驅(qū)動器112b使得加 工探針112a能夠精確地設置在光掩模101的缺陷部分處。加工探針112a可往復運動和/ 或通過驅(qū)動原子力顯微鏡的已知方法進行掃描。也就是說，驅(qū)動器(未示出)可使加工探 針112a往復運動，使得加工探針112a可去除光掩模101的缺陷部分。除修復用原子力顯微鏡112外，還設置了成像用原子力顯微鏡114，用于原位監(jiān)控 修復的光掩模101的形狀。成像用原子力顯微鏡114可以包括成像探針114a、用于把成像 探針114a定位在X軸和Y軸方向的探針驅(qū)動器114b以及用于控制成像探針114a往復運 動的驅(qū)動器(未示出)。由于與光掩模101的圖案的相互作用，加工探針112a會容易磨損， 所以通過加工探針112a得到的圖像會使真實圖像失真。在這方面，如果利用不同于加工探 針112a的成像探針114a使光掩模101成像，那么光掩模101上的修復的圖案可被準確成 像。驅(qū)動器(未示出)可允許成像探針114a往復運動和/或通過驅(qū)動原子力顯微鏡的已 知方法進行掃描。加工探針112a和成像探針114a可朝向光掩模101設置在與光掩模101 的表面傾斜的方向上。隨著加工探針112a的磨損，需要新的加工探針(未示出)來替換磨損的加工探針 112a。由此，在加載新的加工探針的同時，根據(jù)控制部的命令，替換探針加載部115可以用 新的加工探針替換磨損的加工探針112a。掃描電子顯微鏡116的空間分辨率至少要高于普通光學顯微鏡200倍。掃描電子 顯微鏡116的聚焦深度至少大于普通光學顯微鏡1000倍。掃描電子顯微鏡116的放大率 變化可以比普通光學顯微鏡更自由地進行。掃描電子顯微鏡116允許使用者迅速觀察比原 子力顯微鏡更寬、更深的區(qū)域。掃描電子顯微鏡116用于找到光掩模101的缺陷部分。掃 描電子顯微鏡116可迅速引導加工探針112a到光掩模101的缺陷部分。也就是說，在通過 掃描電子顯微鏡116視覺觀察光掩模101和/或修復用原子力顯微鏡112時，使用者可以 發(fā)現(xiàn)光掩模101的缺陷部分并把加工探針112a定位在光掩模101的缺陷部分。此外，掃描 電子顯微鏡116允許使用者觀察利用修復用原子力顯微鏡112對光掩模101的修復過程， 并檢測加工探針112a的磨損程度。光學顯微鏡117用于觀察探針112a和114a與光掩模 101的接近程度。借助光學顯微鏡117，可大致定位由缺陷檢測系統(tǒng)所檢測到的缺陷部分。 當使用修復用原子力顯微鏡112修復光掩模101時，離子束設備119可以協(xié)助光掩模101 的修復。掃描電子顯微鏡116、光學顯微鏡117和離子束設備119可固定在真空室107內(nèi)。 通過電子槍入射角控制器，即，通過驅(qū)動旋轉臺105，可以控制掃描電子顯微鏡116的電子 槍的入射角?？刂迫肷浣强煞乐构鈱W顯微鏡或原子力顯微鏡以及離子束設備遮蓋光掩模 101的缺陷部分。因此，可實時觀察光掩模101的修復過程?？刂撇?未示出)可以顯示成像用原子力顯微鏡114、掃描電子顯微鏡116和光 學顯微鏡117的圖像，并控制修復用原子力顯微鏡112、替換探針加載部115和離子束設備 119的驅(qū)動。參見圖4，根據(jù)本發(fā)明改進實施方案的修復光掩模的裝置還可以包括微電子鏡筒 120和微電子鏡筒滑動臺121。微電子鏡筒120用于監(jiān)控加工探針112a的磨損程度，微電子鏡筒滑動臺121允許微電子鏡筒120接近加工探針112a。通過驅(qū)動旋轉臺105，可控制加工探針112a相對于微電子鏡筒120的角度，以精確 檢查加工探針112a的磨損程度。控制角度可以防止光學顯微鏡或原子力顯微鏡以及離子 束設備遮蓋加工探針112a。在驅(qū)動旋轉臺105之前，光掩模101可通過驅(qū)動加載臺103而 平移。因此，該旋轉臺可自由轉動。下面，參見圖5，描述根據(jù)本發(fā)明實施方案的修復光掩模的方法。使用電子顯微鏡116或光學顯微鏡117，可大致引導由缺陷檢測系統(tǒng)所報告的缺 陷位置。電子顯微鏡的空間分辨率可高于普通的光學顯微鏡，這允許使用者迅速觀察光掩 模上的更寬、更深的區(qū)域。然后，可以快速發(fā)現(xiàn)光掩模101的缺陷位置，也就是說，可以實現(xiàn) 快速光掩模引導。在所發(fā)現(xiàn)的缺陷位置的周圍，可以使用加工探針112a或成像探針114a 使光掩模101的缺陷部分成像，以精確定位光掩模101的缺陷位置(Sll)。根據(jù)掃描電子顯微鏡116或光學顯微鏡117的引導結果，將加工探針112a定位在 光掩模101的缺陷位置(S12)。隨著加工探針112a的反復操作，光掩模101的缺陷部分被去除以進行修復工作 (S13)。使用掃描電子顯微鏡116可實時觀看光掩模101的修復工作。在現(xiàn)在技術中，光掩 模修復過程的實時成像是不可能的，因此要暫時停止修復工作，以便通過加工探針112a的 成像確定修復工作的最佳終點。相比之下，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，在加工探針112a操作 的同時，可借助掃描電子顯微鏡116來觀察修復過程，因此可有效地確定修復工作的最佳 終點。隨著修復工作的重復，光掩模101的缺陷可被消除，但是加工探針112a可能已被 磨損。為此，通過使用掃描電子顯微鏡116，可以觀察加工探針112a的磨耗和/或污染狀 況。如果加工探針112a的磨耗狀況不好，則停止修復工作，并通過替換探針加載部115用 另一個探針替換加工探針112a。在現(xiàn)有技術中，在工作過程中，探針和光掩模必須分離以 檢查加工探針的磨耗狀況，并且把分離的探針和光掩模定位在它們的原始位置是非常困難 的。但是，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，不用改變光掩模的位置就可以替換加工探針，因此重新 對準光掩模并不困難。使用不同于加工探針112a的成像探針114a可原位監(jiān)控修復的光掩模(S14)。在 現(xiàn)有技術中，使用加工探針112a對修復的光掩模進行成像。但是，加工探針在修復工作中 易于磨損或被污染，這使得通過加工探針得到的原子力顯微鏡圖像的再現(xiàn)性劣化。因此，在 修復工作中必須把探針與光掩模分離以監(jiān)控加工探針的磨耗狀況，并且把分離的探針和光 掩模定位在它們的原始位置是非常困難的。但是，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，通過使用專用于 成像的單獨的高質(zhì)量探針，可準確地檢查修復狀況。圖6示出了修復前的光掩模和修復后的光掩模。在圖中，“D”表示光掩模的缺陷。 具體而言，(a)和(c)分別為修復前的光掩模的俯視圖和立體圖，(b)和(d)分別為修復后 的光掩模的俯視圖和立體圖。在圖6中，使用加工探針112a可去除的缺陷(D)是利用成像 探針114a而三維成像的。工業(yè)實用性本發(fā)明的實施方案可用于修復帶缺陷的光掩模。
權利要求
一種修復光掩模的裝置，包括修復用原子力顯微鏡，用于修復光掩模的缺陷部分；電子顯微鏡，用于引導所述修復用原子力顯微鏡定位在所述的光掩模的缺陷部分，并觀察利用所述修復用原子力顯微鏡進行的光掩模修復過程；和成像用原子力顯微鏡，用于對修復的光掩模的形狀進行原位成像。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括入射角控制器，用于控制所述電子顯微鏡的電 子槍的入射角。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括替換探針加載部，用于加載替換探針，從而根 據(jù)所述修復用原子力顯微鏡的加工探針的磨耗，用所述替換探針替換所述加工探針。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括光學顯微鏡，用于觀察所述修復用原子力顯微 鏡的探針與所述光掩模的接近程度。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括離子束設備，用于協(xié)助所述修復用原子力顯微 鏡的加工探針進行的光掩模修復工作。
6.一種修復光掩模的方法，包括將修復用原子力顯微鏡的加工探針定位在光掩模的缺陷部分；使所述加工探針往復運動以去除所述的光掩模的缺陷部分；通過掃描電子顯微鏡，觀察利用所述加工探針進行的光掩模修復過程；和使用不同于所述加工探針的成像用原子力顯微鏡的成像探針，對修復的光掩模的形狀 進行原位成像。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括在去除所述的光掩模的缺陷部分之前，通過所 述加工探針或所述成像探針對所述的光掩模的缺陷部分進行成像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種修復光掩模的方法。在所述方法中，修復用原子力顯微鏡的探針被定位在光掩模的缺陷部分，并且使所述修復用原子力顯微鏡的探針往復運動以去除光掩模的缺陷部分。通過電子顯微鏡，觀察利用所述修復用原子力顯微鏡的探針進行的光掩模的修復過程，并且使用不同于所述修復用原子力顯微鏡的探針的成像用原子力顯微鏡的探針對修復的光掩模的形狀進行原位檢查。
文檔編號H01L21/027GK101925977SQ200980103302
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月30日 優(yōu)先權日2008年1月30日
發(fā)明者安商丁, 宋元永, 崔振鎬, 樸丙天, 柳鐏, 洪在完, 鄭基永 申請人:韓國標準科學研究院;納諾福卡斯有限公司