有人說芯片制造代表人類制造業(yè)和工業(yè)分工的頂峰，一個(gè)指甲蓋大小的芯片上，往往集中排列著上百億個(gè)晶體管。而近些年越來越為大家熟知的光刻機(jī)只是制造芯片的開始，一個(gè)合格的芯片，需要多道工序和數(shù)百道工藝，相互配合才可能完成。其中光學(xué)掩膜的質(zhì)量直接關(guān)系到芯片最終的良品率。

近日，來自著名的瑞士保羅謝勒研究所的研究人員報(bào)告了一種光化無透鏡成像方法可以用于檢測(cè)極紫外(EUV)掩膜，可用于完善先進(jìn)芯片制程生產(chǎn)工藝。

圖1：本文基于Tao Shen et al., 2022, Proc. of SPIE Vol. 12053, 120530H

生產(chǎn)7nm以下制程芯片的EUV光刻機(jī)主要優(yōu)勢(shì)在于更高的光刻分辨率以及生產(chǎn)效率高，但同時(shí)也存在三個(gè)主要問題：能耗大，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，以及光罩掩模版表面缺陷。

創(chuàng)新方案

目前極紫外光刻(EUVL)需要用到的掩膜光化檢測(cè)工具還處于供不應(yīng)求階段。該研究團(tuán)隊(duì)利用瑞士光源搭建的反射模式極紫外掩膜光化無透鏡掃描顯微鏡(RESCAN)，可作為一個(gè)原型機(jī)驗(yàn)證不同的掩膜檢測(cè)技術(shù)。研究人員利用疊層成像技術(shù)(ptychographic imaging)，不僅可實(shí)現(xiàn)50nm的缺陷檢測(cè)分辨率和20nm的缺陷檢測(cè)靈敏度;還可以利用該成像技術(shù)可同時(shí)獲得相位和幅值圖像的特性，針對(duì)不同缺陷材料造成的相位和幅值特性不同，成功對(duì)表面缺陷的物質(zhì)成分做出了基本的區(qū)分。

圖2：為驗(yàn)證效果而主動(dòng)加入的表面缺陷，紅色代表鍺，黑色代表二氧化硅。

圖3：掩膜缺陷可以造成相干極紫外光的強(qiáng)度和相位兩方面的變化。

圖4：處理后分別得到的幅值(a)和相位(b)圖像。幅值圖像(a)中只有鍺材料的缺陷被檢測(cè)出，因?yàn)殒N對(duì)于極紫外光的吸收系數(shù)較高;相位圖像(b)中相對(duì)應(yīng)地檢測(cè)出二氧化硅材料的缺陷，因?yàn)槎趸鑼?duì)于極紫外光的相位影響更大。

TPI 產(chǎn)品

圖5：系統(tǒng)示意圖

圖6：本工作中所用到的特勵(lì)達(dá)普林斯頓儀器產(chǎn)品為

PI-MTE 2048 X射線相機(jī)(圖5中的CCD)。

本工作中的科研與研發(fā)人員在采集微型半導(dǎo)體激光發(fā)射光譜時(shí)使用了來自特勵(lì)達(dá)普林斯頓儀器的PI-MTE 2048型X射線相機(jī)。該相機(jī)可置于真空腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)低于-60℃超低制冷，可高效探測(cè)10eV~30keV的軟X射線，并且可穩(wěn)定地24/7運(yùn)行。