一款用于EUV光化检测的光源
掩膜检测的重要性
1. 图案准确性
关键尺寸（CD， critical dimention）控制：掩膜定义了转移到晶圆上的特征。掩膜中的任何缺陷或偏差都可能导致晶圆上的特征尺寸不准确，从而影响最终半导体器件的性能。
套准精度：掩膜在曝光过程中必须与晶圆精确对准。即使是轻微的错位也会导致套准误差，影响芯片的性能和良率。
2. 缺陷检测
发现缺陷：
检查掩膜有助于识别诸如颗粒、划痕或图案失真等缺陷。
这些缺陷会导致良率损失或降低生产的芯片性能。 图案质量：
确保掩膜上的图案正确且无缺陷有助于避免生产有缺陷的芯片。
3. 良率提升
减少缺陷：定期检查和维护掩膜可以减少制造过程中引入的缺陷数量，从而提高总体良率。 成本效益：通过早期发现缺陷，掩膜检查有助于减少昂贵的返工或晶圆报废。
4. 过程控制
一致性：
一致的掩膜质量对于保持过程稳定性和可重复性至关重要，尤其是在随着技术进步特征尺寸不断缩小的情况下。 图案保真度：
对于高级节点，其中图案保真度至关重要，确保掩膜的图案精确是实现期望的半导体器件性能和可靠性的关键。
掩膜检测的不同阶段
空白掩膜检查和图案化掩膜检查是光掩膜生产过程中的两个关键阶段，各自关注掩膜质量的不同方面：
1. EUV光刻中的掩膜结构。以及掩膜基底，空白掩膜与图案化掩膜。（摘自Lasertec）
1. 空白掩膜检查
在光掩膜生产过程的早期，进行图案化之前，检测识别空白的掩膜板基板上的缺陷，如颗粒、划痕或不规则性。这些缺陷可能会影响图案转移过程或导致最终半导体器件出现缺陷。确保在应用图案之前掩膜的表面干净且无缺陷；或者优化图案排布以消除/减小缺陷的影响。
一般而言，这一阶段的检查相比检查图案化掩膜来说较为简单，对设备与方法的要求相对更低，检测速度也更快。
2. 图案化掩膜检查
两个检查步骤对于确保光掩膜的质量和性能都是至关重要的。空白掩膜检查关注掩膜基板的基础质量，而图案化掩膜检查对于验证最终掩膜是否符合所有设计和性能要求至关重要。
掩膜检测中的光化检测(Actinic Inspection)
掩膜检测常用的手段包括光学检查（Optical Inspection）、电镜检查(SEM)以及光化检测(Actinic Inspection)等手段。每种检测手段在检测速度、精度以及特异性等方面各有其特点，晶圆加工厂中一般采用多种检测手段相结合的方式实现对质量和工艺的严格把控。其中，光学检查与电镜检查适用范围广，不仅仅可用于半导体光刻领域，国内均有相应的技术积累。而光化检测，特别是基于13.5nm的EUV光化检测，起步相对较晚，国内还未有成熟的商业化整机，全球可以生产13.5nm图案化掩膜光化检测的商业化整机的厂家也寥寥无几。
光化检测使用与实际光刻过程中使用的波长相同或相似的光，特别是对于EUV掩膜的光化检测，进一步要求入射掩膜的角度与光刻过程中一致，提供了一个更准确的模拟，以展示光掩膜在制造过程中的表现，更准确地反映了掩膜在曝光过程中与光的相互作用，使检测可能影响最终产品的缺陷变得更容易。可以检测到其他方法可能遗漏的缺陷，特别是那些影响掩膜光学性能的缺陷。但其设备复杂且难以获得整机。
相较于光学检查，光学检查速度更快，但无法捕捉到与光刻过程相关的所有缺陷，而光化检测虽然吞吐量较低且复杂性更高，却提供了更真实的评估。
相较于电镜检查，电镜提供了高分辨率，但在模拟光刻过程方面可能不如光化检测有效，很难直观的反映所测得的缺陷对光刻过程的影响。
光化检测对于需要高精度的应用特别有价值，其中理解掩膜在实际光刻条件下的表现至关重要。
同时，对于使用保护层pellicle的掩膜，电镜与光学检查不再有效。
5. ASML的prototype pellicle。无法使用电镜或可见光学检测的方式观察保护层后方的掩膜
6. 使用13.5nm光化检查的Lasertec ACTIS A150，可穿透保护层对掩膜进行检测
7. 不同检测射线源的穿透深度，摘自NIST
2. 空白掩膜和图案化掩膜的光化检测对光源的要求
在光化检查中，用于空白掩膜和图案化掩膜的光源的要求因检查阶段的不同性质而有所区别。两个阶段均要求光源波长必须接近光刻过程中使用的光波长。
对于空白掩膜的光化检测，一般要求光源经过调制后可以均匀且高效的照亮整个检测面。
对于图案化掩膜的光化检测，一般要求光源经过调制后可以被精确控制聚焦到图案的缺陷上，且对于EUV掩膜还要求聚焦的发散角不能过大，以确保检测精度与准确度。
一款专为EUV图案化掩膜的光化检测设计的光源
IsteQ TEUS系列EUV光源，采用高重频激光器，轰击加热融化状态下高速旋转的铟锡合金液态靶才以~2%的转换效率产生13.5nm附近的EUV光，并在后端配备初步的单色收集输出光路，是一款激光等离子体(LPP, Laser Produced Plasma)光源，为光化掩膜检测提供了多种优势：
1. 高分辨率成像。基于激光产生的高相干性光源，为显微光路卓越的分辨率和成像质量提供了基础，对于检测掩膜图案中的细小缺陷和偏差至关重要。确保了对复杂设计进行准确检查的能力，这对于先进半导体制造至关重要。
2. 精确波长匹配。采用与实际光刻过程中使用的波长相匹配的光源，提供掩膜在生产条件下的实际模拟，提高了缺陷检测的准确性。有助于识别其他检查方法可能遗漏的缺陷，从而提高最终半导体器件的良率和性能。
3. 稳定性与碎屑抑制功能。作为一款成熟的商业化整机，其输出光强的稳定性优于5%，焦点位置长期稳定性优于25μm，且采用了多种碎屑抑制技术降低光学系统的长期衰减。都是在生产环境提供长期有效测试能力的保障，适合大规模半导体制造。
9. 使用施瓦茨镜组对原型机光斑及其位置稳定性的测试
总之，IsteQ TEUS通过提供高分辨率、精确波长匹配的光源、保障了在整合在合适光路中时系统的优越缺陷检测能力、详细的图案分析能力，增强了光化掩膜检测的能力，这些都是维持先进半导体制造中的质量和性能的关键要素
目前，TEUS技术已被应用在成熟的商业化掩膜光化检测整机上，并得到相关厂家的认可：
TEUS光源的其他用途
作为一款优秀的，空间相干性好，亮度高的EUV光源，TEUS还可以用于除了掩膜检测之外的多种应用当中：
紫外显微成像。图案化掩膜的光化检测从本质上来说就是一种紫外显微成像的光路与方法。紫外显微成像除了可以被用于半导体领域，还可被用于材料科学、生物成像、镀膜/催化/纳米制造等界面研究中；
光刻胶研究。作为同样使用激光轰击液态金属产生EUV的光源，在进行合适的调制后的TEUS与商业化光刻机相似的光谱分布，有潜力被应用于光刻胶对于光刻光源的响应等研究中；
光刻光路研究。作为同样使用激光轰击液态金属产生EUV的光源，在进行合适的调制后的TEUS与商业化光刻机相似的光谱分布与空间相干性，有潜力被应用于光刻光路的验证性实验中。
内容 omega·李
编辑 凯尔西
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