阅读说明：本技术 分析光刻掩模的缺陷位置的方法与设备 (Method and apparatus for analyzing defect positions of a lithographic mask ) 是由 M.布达科 R.肖恩伯格 于 2018-03-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种分析光刻掩模(200、700)的至少一个缺陷位置(230、730)的方法,该方法具有下列步骤：(a)获得该光刻掩模(200、700)的至少一个缺陷位置(230、730)的测量数据；(b)从该光刻掩模(200、700)的计算机辅助设计(CAD)数据(300)决定该缺陷位置(230、730)的参考数据；(c)使用至少一个位置相关修正值来修正该参考数据；以及(d)通过比较该测量数据与该已修正参考数据来分析该缺陷位置(230、730)。(The invention relates to a method for analyzing at least one defect location (230, 730) of a lithography mask (200, 700), the method having the following steps: (a) obtaining measurement data of at least one defect location (230, 730) of the lithography mask (200, 700); (b) determining reference data for the defect location (230, 730) from Computer Aided Design (CAD) data (300) of the lithographic mask (200, 700); (c) correcting the reference data using at least one position-dependent correction value; and (d) analyzing the defect location (230, 730) by comparing the measurement data with the corrected reference data.)

分析光刻掩模的缺陷位置的方法与设备

本申请要求2017年3月9日提交的标题为“Verfahren und Vorrichtung zumAnalysieren einer defekten Stelle einer photolithographischen Maske”的德国专利申请DE 10 2017 203 879.9的权益，其被转让给本申请的受让人，并且通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明关于用于分析光刻掩模的缺陷位置的方法和设备。

背景技术

由于半导体行业不断增长的集成密度，光刻掩模必须在晶片上形成越来越小的结构。为了将小结构尺寸成像在晶片上，因此需要越来越复杂的处理程序。这些必须特别确保未处理的半导体材料不会由于处理过程而意外和/或以不受控制的方式改变。

就光刻技术而言，通过将光刻系统的曝光波长移位至更短波长，来解决集成密度日益增长的趋势。目前在光刻系统中经常作为光源的是ArF(氟化氩)准分子激光器，其发射波长约为193nm。

目前正在开发使用EUV(极紫外线)波长范围(较佳在10nm至15nm的范围内)的电磁辐射的光刻系统。该EUV光刻系统基于全新的光束引导概念，该概念无一例外地使用反射光学元件，因为目前无法获得在该EUV范围内光学透明的材料。发展EUV系统所面临的技术挑战相当巨大，并且需要相当大的开发努力，才能使该系统达到可用于工业应用的水平。

光刻掩模、曝光掩模、光掩模或仅是掩模对配置在晶片上的光刻胶中越来越小的结构的成像有重大的影响。随着集成密度每次增加，改善曝光掩模的最小结构尺寸就变得更加重要。因此，光刻掩模的制造过程变得越来越复杂，因此更耗时且最终也更昂贵。由于图案元素的微小结构尺寸，所以不能不考虑掩模生产期间的缺陷，这些必须尽可能修正。

在可以修正光刻掩模的缺陷之前，必须先找出缺陷并分析。缺陷分析的一种形式是确定缺陷的轮廓。为了确定缺陷的轮廓，通常将光掩模的缺陷区域与没有缺陷的掩模的等同区域(equivalent region)进行比较。相当于缺陷区域的等同区域是与缺陷区域具有相同图案元素排列的光刻掩模区域，而在等同区域中没有缺陷。

图1上方的部分图像显示扫描电子显微镜记录的截面或像场，其具有延伸到吸收体结构中多个图案元素上的缺陷。在左下方的***区域中，标记了表示等同区域或参考区域的矩形，其尺寸大于缺陷但不具有缺陷。图1下方如箭头所示的局部图像显示无缺陷参考区域与扫描电子显微镜所记录到的缺陷区域的叠加(superposition)。从两图像区段的叠加中，可以确定通过较亮的颜色强调的缺陷的完整轮廓。

在图1的示例中，合适的参考区域有利地与缺陷一起存在于扫描电子显微镜记录的相同图像场中。如果不是这种情况，可以在光掩模上的不同位置搜索和使用参考区域。然而，手动搜寻合适的参考区域相当耗时。此外，扫描电子显微镜的操作者可能会错误地选择具有相似外观的图案元素结构的参考区域。此外，有可能在光掩模上没有与缺陷区域具有相同图案元素的图案的第二区域，这可能妨碍检查缺陷，或者至少使其变得更难检查。

下面提到的专利文献描述减轻上述问题的方法：EP 983 193 A1、US 2003 /0 174876 A1、US 5 849 440与US 5 916 716。

然而，这些文献并未涉及修复光刻掩模的缺陷。

因此，本发明的根本问题是指定一种用于分析光刻掩模的缺陷位置的改良方法和改良设备。

发明内容

根据本发明的一个示例性实施例，由如权利要求1的方法来解决此问题。在一个实施例中，用于分析光刻掩模的至少一个缺陷位置的方法包括下列步骤：(a)获得该光刻掩模的至少一个缺陷位置的测量数据；(b)从该光刻掩模的计算机辅助设计(CAD，computer-aided design)数据决定该缺陷位置的参考数据；(c)使用至少一个位置相关修正值来修正该参考数据；以及(d)通过比较该测量数据与已修正参考数据来分析该缺陷位置。

因为CAD数据在掩模制造过程期间所经历的系统性变化在缺陷位置检验期间被全面(globally)考虑且被局部(locally)考虑，使得能够更精确地执行缺陷分析。首先，因此降低缺陷的错误检测率，进而降低掩模检验的复杂度。第二，能够以更精准的方式修复已识别的缺陷，进而提高掩模生产率。

此外，由于在CAD数据的帮助下进行缺陷检验(裸芯至数据库(die-to-database)检验)，所以在无可使用等同区域或无参考区域之下还是可检验光刻掩模的缺陷位置。此外，可省去手动搜索参考区域以及错误地比较缺陷位置与具有相似图案元素的图案的掩模部分。

此外，由于已经取消上述手动搜索参考区域，所以使用CAD数据来确定用于修正参考数据的位置相关修正值将有助于更好地进行自动化分析过程。

最后，当使用CAD数据与缺陷位置进行比较时，省略了所使用参考区域的生产不准确性(关键点：“线边缘粗糙度”)和有关所使用参考区域的数据记录的测量不准确性。通过使用CAD数据而不是参考区域，如此可达成较低的检验缺陷位置结果变化。

在本申请中，“位置相关”性质意味着修正值在光刻掩模的区域上不是恒定的，而是取决于观察到的掩模位置。

在另一个实施例中，用于分析光刻掩模的至少一个缺陷位置的方法包括下列步骤：(a)获得该光刻掩模的至少一个缺陷位置的测量数据；(b)从该光刻掩模的计算机辅助设计(CAD，computer-aided design)数据决定该缺陷位置的参考数据；(c)从该测量数据与该参考数据决定该至少一个缺陷位置的轮廓(contour)；以及(d)通过使用至少一个位置相关修正值来修正该至少一个缺陷位置的轮廓，分析该缺陷位置。

在根据本发明的方法的第二实施例中，一个或多个位置相关修正值并不用于修正该参考数据，而是用于修正缺陷位置轮廓或光掩模缺陷的轮廓，该轮廓已经从该测量数据与该参考数据决定。如此，该第二实施例将(全局(global))偏差(bias)应用于该参考数据，并将一个或多个位置相关修正值应用于针对缺陷或缺陷位置所决定的轮廓。

上述根据本发明的方法的优点也至少部分适用于第二示例性实施例。当不可能直接取得该参考数据时，此第二实施例就特别有用。

获得该光刻掩模的至少一个缺陷位置的测量数据可包括使用粒子光束来扫描该至少一个缺陷位置。

获得该测量数据可进一步包括：从用于该光刻掩模的检验工具获得该至少一个缺陷位置的坐标。该粒子光束可包括电子束。

在从检验工具获得坐标的基础上，可使用粒子束，较佳为电子束，以详细分析光刻掩模的缺陷位置和缺陷位置周围的区域。

根据本发明的方法可进一步包括下列步骤：从该测量数据产生测量数据图像。该测量数据图像可包括该测量数据在监视器上的二维呈现。

决定参考数据可包括：从该CAD数据撷取包括该光刻掩模的至少一个缺陷位置的区段。

关于撷取该CAD数据的区段，可使用由检验工具所供应的该缺陷位置的坐标。也可根据由该粒子束所扫描的光掩模区域，决定所需CAD数据的区段。

决定参考数据可包括从该CAD数据合成参考图像。

根据本发明的方法可以基于数据，即测量数据、参考数据和已修正参考数据，或基于图像，即测量数据图像、参考图像和已修正参考图像来执行。

从CAD数据产生或合成参考图像在本领域中通常称为“渲染(rendering)”。

合成该参考图像可包括考虑在掩模制造过程期间CAD数据所经历的参考图像系统变化。

在传送到光掩模期间，数个因子造成CAD数据的变化：曝光步骤、光刻胶的显影、吸收剂结构的图案元素的蚀刻、以及所产生图案元素的成像或测量。此列举项目并非穷尽。例如，首先提到的三个因子会导致在掩模上生成的图案元素产生圆角。上述因子进一步负责偏差的产生，即CAD数据和测量数据的结构元素的尺寸偏差。

合成该参考图像可进一步包括产生该参考图像的至少一个结构元素的光边界。

由于用电子束曝光而产生的图像具有材料对比度和形貌对比度(topographyconstrast)，该形貌对比度较佳产生于结构元素的边缘和/或角落处。由于这个原因，扫描电子显微镜(SEM，scanning electron microscope)图像中的结构元素通常具有较佳用于叠加期间对准两图像的光边界。由于上述原因，成像结构元素的光边缘不对应于从CAD数据生成的结构元素边的缘。

所述至少一个结构元素可包括来自以下组中的元素：光刻掩模的图案元素、光刻掩模的标记、以及光刻掩模的至少一个缺陷位置的缺陷。

掩模的标记可用来相对于缺陷位置调整粒子束。

合成参考图像可进一步包括决定在掩模制造过程期间描述光刻掩模曝光过程的点扩散函数的参数。

点扩散函数(PSF，point spread function)经常用于描述在曝光过程中粒子束与光刻胶和/或光掩模的吸收和/或相移材料的相互作用。

点扩散函数可包括至少两个高斯分布的相加。第一高斯分布可以描述配置在光刻掩模上和/或光刻掩模内的光刻胶中粒子束的粒子前向散射，并且至少一个第二高斯分布可以描述配置在光刻掩模上和/或光刻掩模内的光刻胶中粒子束的粒子后向散射。

点扩展函数可进一步设计成考虑到相对于光刻掩模平面中第一方向和第二方向的偏置不对称性，其中该第一方向和该第二方向较佳形成直角。上述两个或多个高斯分布的组合可将CAD数据的结构元素与光掩模之间的此偏置不对称性列入考虑。

点扩散函数的此设计使得可在缺陷位置分析中将掩模的图案元素的制造期间的CAD数据的局部不对称性变化列入考虑。

该至少一个位置相关修正值可将测量数据与缺陷位置处的CAD数据的关键尺寸(CD，critical dimension)之间的差异列入考虑。

由于一个或多个修正值在掩模上并非被视为恒定的，而是取决于光掩模上的位置，因此可以在传送到光掩模上期间，针对CAD数据的上述系统变化执行局部调适。因此，可改善缺陷区域的测量数据与针对缺陷区域所产生的已修正参考数据的对应关系。

用于分析光刻掩模的缺陷位置的方法还可包括下列步骤：通过针对光刻掩模的至少一个缺陷位置的每一个最小化测量数据图像的结构元素的CD与参考图像的结构元素的CD之间的差异，确定至少一个位置相关修正值。

最小化测量数据图像与参考图像的结构元素的CD之间的差异可在至少一个缺陷位置周围的光刻掩模区域内进行，其中该区域排除该至少一个缺陷位置，并且其中该区域大于该至少一个缺陷位置。

从图像比较当中可排除具有缺陷的缺陷位置区域。这可能是有利的，因为在缺陷区域内已经存在设计偏差，并且该缺陷可能是图像比较的干扰。

最小化测量数据图像与参考图像的结构元素的CD之间的差异可包括，决定在至少一个缺陷位置周围区域内的点扩散函数的参数，因此，该测量数据图像与该参考图像的结构元素的CD之间的差异变得最小。

由于描述掩模制造过程的点扩散函数的参数被设置为位置相关且针对每个缺陷位置单独局部地来确定，所以优化每个缺陷的测量数据图像与相关联参考图像之间的对应关系。如此，可精确检验并精准修复缺陷。

在说明的示例性实施例中，决定位置相关修正值是缺陷位置检验程序内的第一步骤。

决定至少一个位置相关修正值可包括执行最小化测量数据图像中结构元素的CD与参考图像中结构元素的CD之间差异的算法。

若一缺陷位置太大以至于填充最大区域的程度达到测量数据图像的结构元素的未受干扰CD决定不再是可能的或是难以预测的程度，则使用缺陷位置旁边的区域来最小化测量数据图像的结构元素与参考图像的结构元素之间的CD差异。例如通过图像存储器内所储存最大数量的图像点或像素来决定该最大区域。在观察规定的成像像差时，还可以通过用于分析光刻掩模的设备的粒子束的最大偏转性来进一步限制该最大区域。

根据本发明的方法可进一步包括下列步骤：决定光刻掩模之上至少一个图案元素和/或标记的CD分布。

该过程代表最小化测量数据图像与参考图像的结构元素的CD的替代方案。其需要在检验掩模的(多个)缺陷位置之前，测量光掩模之上的CD分布。另一方面，此替代方案允许在执行缺陷掩模的分析处理之前，确认修正值的分布。

此外，根据本发明的方法包括下列步骤：从至少一个图案元素和/或标记的CD分布，决定至少一个位置相关修正值；以及借助于CD的已生成分布，产生已修正参考图像。

决定至少一个位置相关修正值可包括决定点扩散函数的位置相关参数。

修正参考数据可包括通过使用至少一个位置相关修正值来修正参考图像，以建立已修正参考图像。

位置相关修正值可分析地描述为二维函数。然而，这通常足以将光掩模分成合适的区域，例如分成矩形和正方形，并且足以将所定义区域内的修正值假定为恒定的。举例来说，可在分析光掩模的缺陷位置之前，测量光掩模之上的图案元素和/或标记的关键尺寸分布。因此可根据确定的CD分布来限定掩模区域，其中CD以及因此一个或多个位置相关修正值被认为是恒定的。因此，例如计算出光掩模不同区域的修正值，并将其储存在表格中。在光掩模的缺陷位置检验程序开始时，分别从表格中取出局部有效的一个或多个修正值，并用此值修正参考数据或参考图像。

分析缺陷位置可包括叠加测量数据图像与已修正参考图像，并识别叠加图像之间的差异。识别叠加图像之间的差异可包括通过从测量数据图像减去已修正参考图像，以产生差异图像。叠加测量数据图像与已修正参考图像可进一步包括以像素方式来决定至少一个缺陷位置的至少一个缺陷的区域。

分析至少一个缺陷位置可包括决定至少一个缺陷位置的至少一个缺陷的轮廓。分析至少一个缺陷位置进一步可包括决定至少一个缺陷位置的至少一个缺陷的修复形状。

决定轮廓可包括叠加缺陷位置的参考数据与缺陷位置的测量数据，并识别已叠加参考数据与测量数据之间的差异。识别已叠加参考数据与测量数据之间的差异可包括通过从测量数据图像减去参考图像来产生差异图像。叠加测量数据图像与参考图像可进一步包括以像素方式(pixel-wise manner)来决定至少一个缺陷位置的至少一个缺陷。修正轮廓可包括以像素方式，使用至少一个位置相关修正值来修正轮廓。

在此实施例中，一个或多个位置相关修正值并不应用于参考数据，而是应用于缺陷位置的轮廓或缺陷的轮廓。

决定至少一个位置相关修正值可包括：定义至少一个缺陷位置的测量数据与缺陷位置的参考数据之间的质量因数(figure of merit)；以及通过改变至少一个缺陷位置的测量数据，最小化质量因数。

质量因数可包括测量数据的关键尺寸(CD)以及参考数据的关键尺寸(CD)，并且最小化质量因数可包括将测量数据的CD适配于参考数据的CD。

质量因数可包括测量数据图像的至少一个结构元素的CD与参考数据图像的至少一个结构元素的CD，并且最小化质量因数可包括将测量数据图像的至少一个结构元素的CD适配于参考数据图像的至少一个结构元素的CD。

质量因数可包括测量数据图像的结构元素与参考数据图像的结构元素间的间隔(spacing)，并且最小化质量因数可包括最大化测量数据图像的结构元素与参考数据图像的结构元素的叠加。

质量因数可包括点扩散函数的参数，并且最小化质量因数可包括改变点扩散函数的参数，如此测量数据维持与至少一个缺陷位置周围的区域内的参考数据的对应关系。

决定至少一个位置相关修正值可包括：最小化至少一个缺陷位置周围的光刻掩模区域内的质量因数，其中该区域排除该至少一个缺陷位置，并且其中该区域大于该至少一个缺陷位置。

根据本发明的方法可进一步包括下列步骤：使用被决定用于至少一个缺陷的轮廓，或使用用至少一个位置相关修正值来修正的轮廓，修复缺陷位置的至少一个缺陷。修复至少一个缺陷位置的至少一个缺陷可包括：沉积吸收和/或相移材料到光刻掩模的基板上或到用于极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模的包覆层上，和/或从光刻掩模的基板或从用于极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模的包覆层移除吸收和/或相移材料。修复至少一个缺陷位置的至少一个缺陷可进一步包括在该缺陷位置上提供至少一个粒子束与至少一个前驱气体(precursor)。此外，该至少一个粒子束可包括电子束，并且该电子束不仅用于修复，也用于扫描该至少一个缺陷位置。

根据不同方面，计算机程序包括指令，该指令在由计算机系统执行时使得该计算机系统执行上面指定方面的方法步骤。

此外，在不同示例性实施例中，通过如权利要求23的设备来解决上述问题。在一个实施例中，用于分析光刻掩模的至少一个缺陷位置的设备包括：(a)获得构件，用于获得该光刻掩模的至少一个缺陷位置的测量数据；(b)决定构件，用于从该光刻掩模的计算机辅助设计(CAD)数据决定该缺陷位置的参考数据；(c)修正构件，用于使用至少一个位置相关修正值来修正该参考数据；以及(d)分析构件，用于通过比较该测量数据与该已修正参考数据来分析该缺陷位置。

最后，在进一步示例性实施例中，一种分析至少一个缺陷位置的设备包括：(a)获得构件，用于获得该至少一个缺陷位置的测量数据；(b)决定构件，用于从该光刻掩模的计算机辅助设计(CAD)数据决定该缺陷位置的参考数据；(c)决定构件，从该测量数据与该参考数据决定该至少一个缺陷位置的轮廓(930)；(d)分析构件，通过使用至少一个位置相关修正值来修正该轮廓以分析该缺陷位置。

附图说明

以下参考附图的详细说明描述了本发明的目前较佳示例性实施例，其中：

图1中上半部图像图解了光刻掩模的扫描电子显微镜(SEM)图像的剖面，其中缺陷位置位于在多个图案元素上方延伸并且在左下部分内具有以矩形表示的无缺陷参考区域；以及

下半部图像呈现该上半部图像的参考区域(由箭头符号表示)叠加该上半部图像的光刻掩模的缺陷位置。

图2呈现具有缺陷位置的光刻掩模的SEM记录剖面的平面图；

图3呈现图2中的光刻掩模剖面包括该缺陷位置的部分的CAD数据平面图；

图4显示从图3中CAD数据合成的参考图像；

图5图解了掩模制造过程的原理；

图6示意性呈现光刻掩模之上的关键尺寸(CD)的变化；

图7呈现来自光掩模的剖面，图解了具有缺少吸收材料形式的缺陷的缺陷位置；

图8显示图4中已经用位置相关修正值修正过的参考图像；

图9描述图8的已修正参考图像与图2的测量数据图像的叠加；

图10描述图4的参考图像与图2的测量数据图像的叠加；

图11显示穿过设备的图解剖面，藉此可分析并修复光刻掩模的缺陷位置；

图12描述根据本发明方法的第一实施例的流程图；以及

图13显示根据本发明方法的第二示例性实施例的流程图。

具体实施方式

以下更详细解释根据本发明方法及根据本发明设备的较佳实施例。这些实施例参考二元透射式光刻掩模的不透明缺陷分析的示例进行讨论。然而，根据本发明的方法的应用以及根据本发明的设备的应用并不受限于二元透射式光刻掩模。而是，它们可用来分析任何反射式与透射式掩模。此外，本文所述的方法和本文所述的设备可用于检验压印光刻的模板缺陷。此外，如果基板在缺陷位置附近具有至少一个结构元素并且根据设计数据执行该缺陷位置的检验，则根据本发明的设备和根据本发明的方法可用于分析基板上的缺陷。

图2显示光刻掩模200的扫描电子显微镜(SEM)图像的剖面。掩模200包括基板210和图案元素220。掩模200可为任何透射式或反射式光刻掩模。图案元素220可包括吸收材料，例如铬或铝。或者，图案元素220可包括相移材料，例如石英。图案元素220进一步可能包括不仅将光化光的相位偏移一定义角度，而且还吸收规定百分比入射辐射的材料。举例来说，钼掺杂的氮氧化硅层表现出所述性质。

光掩模200的图案元素220具有关键尺寸(CD)225。关键尺寸描述与图案元素220必须仍旧满足规定规格的规定设定点值的最大横向偏差。

光刻掩模200进一步具有拥有缺陷240的缺陷位置230。在图2例示的示例中，缺陷位置230与缺陷240具有相同尺寸。这是由于缺陷位置230大体上为矩形。为了分析目的，缺陷240已故意沉积在光掩模200上，并且明显不同于图1所图解缺陷位置的外部轮廓。

缺陷位置230的缺陷240具有与光刻掩模200的图案元素220相同的材料成分。此外，图2中示例内的缺陷位置230的高度大体上对应于图案元素220的高度。若要应用本说明书所定义的方法来分析光刻掩模200的定义位置230，可不需要满足这些条件。

在图2图解的示例中，缺陷位置230与多个图案元素220相邻。这在分析缺陷位置240时构成了额外的复杂性。然而，本申请案中所述的方法也可用于检验仅与一个图案元素220(图2中未图解)相邻的孤立缺陷位置或缺陷位置。所讨论的方法可用来分析任何材料成分与轮廓的缺陷位置230。

图2图解的示例显示过量吸收材料的缺陷。本领域内将此缺陷称为不透明缺陷。本申请案内呈现的方法也可用于分析缺少吸收材料的缺陷(本领域内称为明确缺陷)(图2中未图解)。再者，所述方法也可用于分析掩模基板(图2未图解)的缺陷。

在图2的示例中，电子束扫描该缺陷位置230四周的区域250(即图2所示的像场，或已指示的图像区域)，以获得缺陷240的测量数据。以下也将区域250称为测量数据图像250。类似于图1的情况，该电子束沿着图案元素220与缺陷位置230的边界产生光边界260。该光边界为扫描电子显微镜(SEM)内图像形成的结果。由于电子束的形貌对比度，成像结构的边缘或角落都由光边界加强。这也适用于可位于光掩模200上用来找出缺陷结构230(图2内未图解)的标记。

通过使用激光束(图2未图解)扫描缺陷位置230，可获得缺陷位置的测量数据。此外，可以用原子力显微镜(AFM)扫描缺陷位置230，以获得缺陷位置230的测量数据(图2未图解)。

图3呈现图2所示光刻掩模200的部分剖面区域的CAD数据300。图3通过黑色区域310图解光掩模200的基板210。图3内通过白色结构320呈现光掩模200的图案元素220。图案元素320具有CD 325。CAD数据300不具有图2的缺陷位置230或缺陷240。

图4显示从图3中CAD数据300合成或“渲染(rendered)”的参考图像400。该合成处理将CAD数据300的结构元素或图案元素320转换成结构元素或图案元素420，如同利用掩模制造过程在光刻掩模200的基板210上制造的那样。图案元素420具有圆角440，不同于图案元素320。在图4的参考图像400中，图案元素420具有CD 425。此外，光边界460加入参考图像400的图案元素420中，以模拟使用电子束的成像过程。

图5的曲线图500示意性图解掩模生产过程。运用掩模制造过程，在光掩模200的基板210上生成具有CAD数据300的规定关键尺寸(CD)CD_D 325的图案元素320。为此，将光刻胶层施加于光掩模200的吸收层。然后使用电子束将该光刻胶层曝光。图5的上半部图像呈现通过该电子束施加至该光刻胶层的剂量分布510。剂量分布510的临界值520定义该光刻胶开始在光掩模200的基板210上产生图案元素220的剂量。在图5图解的示例中，根据图案元素320的设计，光掩模200上的CD_M 225小于CD_D 325。根据设计的图案元素320的CD_D 325与光掩模200的图案元素220的实际实现的CD_M 225之间的差异如上述称为偏差(bias)550。

通常使用点扩散函数(PSF)执行掩模生产过程的模拟。经常地，点扩散函数通过添加两个高斯分布来描述(参见在第一部分中指定的EP 2983193)：

其中r表示相对于电子束中心的点的径向位置，α表示入射电子束的半高全宽，β表示反向散射电子的半高全宽，η表示入射和反射辐射分布的强度比。

若偏差550未在掩模平面内旋转对称，则可选择上述两高斯分布的叠加。本说明书中的第一等式(1)描述x方向上的偏差550，并且第二等式(1)可描述参考图像400在y方向上的偏差550。两个轴较佳彼此垂直，不过并非绝对需要。x轴和y轴相对于参考图像的取向可以任意方式来选择。若需要，可以组合等式(1)的三个或更多个函数，以考虑偏差550的不对称性。

为了让参考图像400能够与测量数据图像250叠加，需要用偏差550修正参考图像400。以下将说明示例性实施例，以说明如何实现这一点。

针对从CAD数据300合成参考图像400，必须用足够精准度来决定等式(1)的点扩散函数的高斯分布的参数α、β和η，否则已合成参考图像400的结构元素420将具有与光掩模200的结构元素220不同的偏差。偏差并未适配于光掩模200的偏差550的参考图像的叠加会导致缺陷位置230的错误局部化以及光刻掩模200的缺陷240的错误局部化。以已经用此方式决定的局部化为基础的缺陷240的任何修复都会产生不佳的结果。

然而，对于使参考图像400与测量数据图像250重合的情况，用单个整体偏差(single global bias)500对参考图像400进行修正通常是不够的。图6显示整个光刻掩模200的平面图。图6的曲线610图解的是，在整个掩模面积之上，光掩模200具有结构元素220的CD 225的系统性变化。在用“0”指定的线的区域中，光掩模200具有根据设计的图案元素320的尺寸，即CD_D＝CD_M。在图6图解的示例中，光掩模200下半部中的偏差550在往左下角方向以负号逐渐增加。在掩模200的右上角方向上，偏差550比在相反方向上增加得更强。偏差550在此方向上的增加额外具有正符号。图6的数值指示以纳米为单位的CD_M变化。光掩模200之上CD的变化通常由掩模生产期间的一个或多个不完美处理所引起。

除了图6内光掩模200的图案元素220中CD_M的相当系统性变化以外，该CD_M还可能在光掩模200(图6中未图解)之上具有相当小面积的随机变化。

为了改善参考图像400与测量数据图像250的对应性，确定局部或位置相关修正值，以考虑在用于光掩模200上特定缺陷位置230的已修正参考图像生产期间CD_M的变化。

可以用两种方式来决定位置相关修正值。首先，如图6中所示，可测量跨越掩模200的CD变化或更精准的CD_M变化。这可例如使用SEM来完成。然后，从CD_M的分布确定一个或多个位置相关修正值的分布。该位置相关修正值可储存在计算机系统的非易失性存储器内的表格中。在针对特定缺陷位置230的分析处理开始时，从该表格中获取对应的一个或多个修正值，并且根据该修正值从参考图像400产生已修正的参考图像。在讨论的示例性实施例中，点扩散函数的位置相关参数，即α(x，y)、β(x，y)和η(x，y)，都为参考图像400的位置相关修正值。参数α(x，y)、β(x，y)和η(x，y)的偏离值δα(x，y)、δβ(x，y)和δη(x，y)来自生成参考图像400的平均值<α>、<β>和<η>，用来产生已修正的参考图像。在替代实施例中，这些偏差用来确定一个或多个位置相关修正值，如此修正从参考图像400以及测量数据图像250所决定的缺陷位置230的轮廓。

如图6所例示，该位置相关修正值通常在光掩模200之上逐渐改变。为此，通常，将光掩模200分成其中点扩散函数的参数可假定为恒定的区域就足够，即α(x，y)-＞α(i)、β(x，y)-＞β(i)和η(x，y)-＞η(i)。此简化降低产生已修正参考图像或修正缺陷位置230的轮廓的复杂度。

在第二示例性实施例中，通过已经从参考图像400与测量数据图像250的最有可能对应关系确定的该修正值，决定一个或多个位置相关修正值。为此，参考图像400的图案元素420的CD 425与测量数据图像250的CD 225之间的差异最小化。此优化处理针对等式(1)的点扩散函数提供局部参数α(i)、β(i)和η(i)。

图7显示光刻掩模700的SEM记录的剖面760或像场760。光掩模700包括基板710和图案元素720。图案元素720具有缺陷位置730，缺陷位置730包括缺少吸收材料的缺陷740。

为了针对参考图像决定位置相关或局部修正值，选择像场760内完全包围缺陷位置730并且显著大于缺陷位置730的区域750。像场760的区域750也称为测量数据图像750。通过最小化局部测量数据图像750中光掩模700的图案元素720的CD_M 725与参考图像的CD_D425之间的差异，可决定参考图像的该局部修正值。在此优化处理中，未检验缺陷位置730。缺陷位置730包含与光掩模700中图案元素720的预期布局的偏离。缺陷740可影响CD_M 725与参考图像中图案元素的CD比较期间的最小化处理结果。

图8呈现含基板810、已修正图案元素820与已修正CD 825的已修正参考图像800。已修正参考图像800对应图4内的参考图像400，其已经用指派给缺陷位置230的局部修正值来修正。使用已修正参考图像800取代图1中给定的参考区域，作为分析光掩模200的缺陷位置230的比较标准。为此，已修正参考图像800叠加在测量数据图像250上。

图9的示图900显示含光刻掩模200的缺陷240的缺陷位置230的轮廓930。缺陷位置230或缺陷240的轮廓930为已修正参考图像800与测量数据图像250叠加的结果。在图像区段950内清晰界定出缺陷240的轮廓930的外边界940。缺陷位置230的已确定轮廓930可直接用于修复缺陷位置230的缺陷240。若需要，可决定缺陷240的轮廓930的高度分布。例如使用原子力显微镜(AFM)可测量该缺陷的轮廓930的高度分布。

图10的示图1000呈现含光刻掩模200的缺陷240的缺陷位置230的轮廓1030。在本说明书所讨论的用于分析缺陷230的方法的第二示例性实施例(图10中图解的)中，缺陷位置230或缺陷240的轮廓1030为参考图像400与测量数据图像250叠加的结果。已经在第二步骤使用位置相关修正值来修正缺陷240的轮廓1030的外边界1040。在此修正步骤的后，缺陷位置230的轮廓1030可用于修正缺陷位置230的缺陷240。类似于上面图9范围内的陈述，若需要，可决定缺陷240(图10中未显示)的已修正轮廓1030的高度分布。

通过蚀刻缺陷240的过多材料，可消除该缺陷240。这可例如用聚焦电子束诱导蚀刻(FEBIE)处理来执行。使用以电子束以及一个或多个前驱气体执行的沉积处理，可修复缺陷位置730的缺少吸收材料的缺陷740。

图11呈现穿过可执行根据本发明方法的设备1100的剖面。图11的装置1100显示已修改(modified)的SEM 1100。该已修改SEM 1100包括当成基本部件的粒子枪1102和柱体(column)1107，其中配置电子光学设备或光束光学设备1110。电子枪1102产生电子束1105，并且电子或光束光学设备1110聚焦电子束1105并引导其从柱体1112输出至掩模200或700上，如此充当光束成形设备1110。柱体1107进一步包括扫描单元1115，其设计用来在掩模200、700的表面上扫描电子束1105。如此，扫描单元1115满足光束引导设备1115的功能。通过在缺陷位置230、730之上扫描电子束1105，可获得缺陷位置230、730的缺陷240、740的测量数据。

掩模200、700配置在物体台或样品台1103上。如图11中箭头所示，样品台1103可相对于SEM 1100的电子束1105在三个空间方向上移动。

设备1100包括用于检测通过入射电子束1105在测量点1117处产生的二次电子和/或背向散射电子的检测器1120。检测器1120受到控制装置1180的控制。此外，设备1100的控制装置1180接收检测器1120的测量数据。控制装置1180可从该测量数据产生测量数据图像250，该测量数据图像呈现在监视器1190上。替代地和/或额外地，设备1100可具有柱体1107内在电子束1105四周环形排列的检测器，用来检测由掩模200、700(图11未示出)反向散射的二次电子和/或电子。

再者，设备1100可包括在测量点1117的区域中提供低能离子的离子源，在缺陷位置230、730的测量处理、蚀刻处理或沉积处理期间，该低能离子防止掩模200、700或其表面累积形成负表面电荷(图11中未示出)。借助于离子源，有可能以局部和受控的方式减小掩模200、700的负电荷，并因此抵消电子束1005的横向空间分辨率降低。

在执行局部蚀刻处理或沉积处理之前、期间以及之后，设备1100的电子束1105可另外用来分析缺陷230、730。

控制装置1180包括计算机系统1185。计算机系统1185包括接口1187。计算机系统1185可经由此接口连接至检验工具(图11未示出)。计算机系统1185可经由接口1187接收已经利用检验工具所测量的缺陷240、740的位置或坐标。计算机系统1185或控制装置1180可根据缺陷位置230、730的已接收坐标来控制电子束1105。计算机系统1185可经由接口1187进一步接收可储存在计算机系统1185的非易失性存储器(图11中未示出)内的光刻掩模200、700的CAD数据300。

计算机系统1185或控制装置1180设计成使用扫描单元1115在掩模200、700之上扫描电子束1105。扫描单元1015控制已修改SEM 1100的柱体1107内的偏转元件，这在图11中未示出。计算机系统1185或控制装置1180进一步包括设定单元，以便设定并控制已修改SEM1000的许多参数。设定单元可设定的参数可为例如：放大率、电子束1105的焦点、像散校正装置(Stigmator)的一个或多个设定值、束位移、电子源的位置和/或一个或多个光阑(图11中未示出)。

计算机系统1185可通过合成或渲染(rendering)CAD数据300来从CAD数据300决定参考数据或参考图像400。计算机系统1185可进一步确定参考数据或参考图像400的位置相关修正值。计算机系统1185可从位置相关修正值以及参考数据或参考图像400产生已修正的参考数据或已修正参考图像800。此外，计算机系统1185设计成通过叠加已修正参考图像800与测量数据图像250来确认缺陷240的轮廓930。缺陷240、740可根据已确认轮廓930来修复。计算机系统1185也可从参考图像400和测量数据图像250来决定缺陷位置230或缺陷240的轮廓1030。此外，设备1100的计算机系统1185可使用一个或多个位置相关修正值来修正已决定的轮廓1030。

若需要，可确定缺陷240、740的修复形状。针对轮廓930或已修正轮廓1030，为此确定其高度分布(height profile)。该高度分布可如上所述使用AFM来测量。针对此目的，已修改SEM可包含一个或多个AFM(图11未示出)。修复形状指示出电子束1105作用在缺陷240、740的位置的时间长度、次数以及时间间隔。修复形状额外包含关于缺陷240、740的相应位置上所提供的一种或多种蚀刻气体或一种或多种沉积气体的气体流速的信息。

计算机系统1185可使用该修复形状来控制活化粒子或电子束1105，以及用于缺陷修复的许多气体成分的气体流速。这表示计算机系统1185可控制修复形状的设计。在替代实施例中，修复形状的设计实现于设备1100之外(图11中未示出)。

用于分析缺陷位置230、730的设备1100也可用来修正或修复缺陷240和740。为此，设备1100较佳包括多个不同的储存容器，用来储存不同气体或前驱气体。在图11的示例性设备1100中示出三个容器1140、1150和1160。然而，设备1100也可只有两个或三个以上的储存容器1140、1150、1160，以处理掩模200和700。

第一储存容器1140储存前驱(precursor)气体或沉积气体，其可用来协同已修改SEM 1100的电子束1105，将吸收材料沉积在掩模700的清晰缺陷740上。举例来说，第一储存容器1140可具有羰基金属(metal carbonyl)，例如六羰基钼(Mo(CO)₆)或六羰基铬(Cr(CO)₆)形式的前驱气体。

第二储存容器1150包含第一蚀刻气体。举例来说，第二储存容器1050可包含二氟化氙(XeF₂)或含氯蚀刻气体，例如亚硝酰氯(NOCl)，硝酰氯(NO₂Cl)或硝酸氯(ClNO₃)。

图11所示示例中的第三储存容器1160储存可加入第二储存容器1150中的蚀刻气体的气体。第三储存容器1160内的气体可包括例如水蒸气(H₂O)或过氧化氢(H₂O₂)。

每一储存容器1140、1150、1160都配置有自己的阀门1142、1152、1162，以控制每时间单位所提供的气体粒子数量，或在要修复的掩模200、700表面上电子束1105要入射位置1117处的气体流速。阀门1142、1152、1162可设计成气流或质量流量控制器的形式。

此外，三个储存容器1140、1150、1160都具有专属送气装置1144、1154和1164，其末端为喷嘴1146、1156和1166，靠近掩模200、700上电子束1105的入射点1117。在图11中示例所示的设备1100内，阀门1142、1152、1162安装在储存容器1140、1150、1160附近。在替代实施例中，阀门1142、1152、1162可配置在对应喷嘴1146、1156、1166(图11未显示)附近。每一储存容器1140、1150、1160都可具有用于单独温度设定与控制的专属元件。该温度设定帮助冷却与加热每一个储存的前驱材料。此外，送气装置1144、1154、1164可同样分别具有设定与监控反应位置1117处提供气体的温度的专属元件(图11同样未显示)。

图11的设备1100具有泵浦系统1170，以产生并维持反应室1175内所需的真空。在执行局部电子束诱导蚀刻处理之前，反应室1175具有在高真空范围(＜10^-6mbar)的下端范围内的残余气体压力。

此外，设备1100可包括抽吸(suction)式提取设备(图11内未显示)。该抽吸式提取设备与泵浦系统1170结合，使得在蚀刻气体或沉积气体分解期间产生并且非局部化学反应所需的碎片(fragments)或成分基本上可在起点从设备1100的反应室或真空室1175中提取出来。因为不需要的气体成分在扩散并进入之前，局部地在电子束1105在掩模200、700上的入射点1117处从设备1100的真空室1175泵出，通过引发局部化学蚀刻反应大幅防止真空室1175受到污染。

图12呈现根据本发明的第一实施例的用于分析光刻掩模200、700的缺陷位置230、730的流程图1200。该方法从步骤1210开始。在步骤1220，获得光刻掩模200、700的缺陷位置230、730的测量数据。通过在缺陷位置230、730之上扫描设备1100的电子束1105，可获得该测量数据。设备1100或计算机系统1185可从检验工具接收缺陷位置230、730的位置或坐标。

在下一步骤1230，从光刻掩模200、700的计算机辅助设计(CAD)数据300决定参考数据或参考图像400。此步骤可由设备1100的计算机系统1185来执行。文中所需的CAD数据300可储存在计算机系统1185的非易失性存储器内。另外，计算机系统1185可经由连接件1187从外部来源接收CAD数据300。

在步骤1240，使用至少一个位置相关修正值来修正参考数据或考图像400。此步骤同样可由设备1100的计算机系统1185来执行。通过设备1100的电子束1105可决定位置相关修正值，其中由控制装置1180或该计算机系统控制设备1100。

其次，在步骤1250，通过比较测量数据或测量数据图像250与已修正参考数据或已修正参考图像800，分析缺陷位置230、730。该分析程序提供缺陷240的轮廓930。此步骤同样可由设备1100的计算机系统1185来执行。该方法终止于步骤1260。

最后，图13显示根据本发明的第二示例性实施例的用于分析光刻掩模200、700的缺陷位置230、730的流程图1300。该方法从步骤1310开始。两步骤1320和1330都与图12中的两步骤1220和1230相同。

在步骤1340，从参考数据或参考图像400与测量数据或测量数据图像250产生缺陷位置240的轮廓1030。此步骤同样可由设备1100的计算机系统1185来执行。

其次，在步骤1350，通过使用一个或多个修正值来修正至少一个缺陷位置240的轮廓1030，执行分析。可如图12范围内所解释的来决定位置相关修正值。之后，该方法终止于步骤1360。