用于確定結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的光刻方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】用于確定結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的光刻方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年11月30遞交的美國臨時申請61/731，939的權(quán)益，其在此通過引用全文并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種確定通過使用周期圖案的光刻過程形成的結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的方法、檢查設(shè)備、光刻設(shè)備、光刻單元以及器件制造方法，例如可用于使光刻設(shè)備或其他處理設(shè)備的工藝符合要求。
【背景技術(shù)】
[0004]光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上的機器。光刻設(shè)備可用于例如集成電路(IC)的制造中。在那種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案。可以將該圖案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。通常，通過將圖案成像到設(shè)置在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而實現(xiàn)圖案的轉(zhuǎn)移。通常，單一襯底將包括相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)，所述相鄰目標(biāo)部分被連續(xù)地圖案化。已知的光刻設(shè)備包括:所謂的步進機，其中通過一次將整個圖案曝光到目標(biāo)部分上來照射每個目標(biāo)部分；和所謂的掃描器，其中通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描圖案來照射每個目標(biāo)部分，同時沿平行或反向平行于該方向的方向同時掃描襯底。也可以通過將圖案壓印到襯底上而將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底。
[0005]為了監(jiān)測光刻過程，測量圖案化襯底的參數(shù)。這些參數(shù)包括例如形成在圖案化襯底內(nèi)或圖案化襯底上的連續(xù)的層之間的重疊誤差和顯影后的光敏抗蝕劑的臨界寬度?？梢栽诋a(chǎn)品襯底上和/或?qū)Ｓ玫牧繙y目標(biāo)上實施該測量。存在多種技術(shù)對光刻過程中形成的顯微結(jié)構(gòu)實施測量，包括使用掃描電子顯微鏡和多種專用工具。快速且非入侵形式的專用檢查工具是散射儀，其中輻射束被引導(dǎo)到襯底表面上的目標(biāo)上，并且測量散射束和偏轉(zhuǎn)的束的性質(zhì)。通過對比束在被襯底反射或散射之前和之后的性質(zhì)，可以確定襯底的性質(zhì)。這可以通過例如將被反射的束與存儲在與已知襯底性質(zhì)相關(guān)的已知的測量值的庫中的數(shù)據(jù)進行比較來完成。已知兩種主要類型的散射儀。分光鏡散射儀將寬帶輻射束引導(dǎo)到襯底上并且測量散射進入特定的窄的角度范圍內(nèi)的輻射的光譜(強度作為波長的函數(shù))。角度分辨散射儀使用單色輻射束并且測量作為角度函數(shù)的散射輻射的強度。
[0006]當(dāng)前用以評估通過使用襯底上的周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的結(jié)構(gòu)的可印刷性的方法可以基于已知為CDSEM(臨界尺寸掃描電子顯微鏡方法)的技術(shù)。這是一種這樣的技術(shù):其中例如已知一種結(jié)構(gòu)(例如光致抗蝕劑光柵)的想要的尺寸，使用專用掃描電子顯微鏡(SEM)以納米分辨率獲取光柵的圖像，圖像處理算法檢測光柵線的邊緣以評估它們的臨界尺寸(CD)。CD相對于印刷條件(即，焦距和劑量)的行為可以得出光刻過程的過程窗口的邊緣和中心。
[0007]備選的方法可以基于散射儀技術(shù)進行使用。這樣的技術(shù)的一個示例需要使用角度分辨散射儀，以基于光柵散射的光重構(gòu)光致抗蝕劑橫截面輪廓(CD重構(gòu))。這種技術(shù)可以提供除了 CDSEM以外的更多的信息，但是它需要附加的光柵特性和材料性質(zhì)的之前的信息。
[0008]這種評估通過使用襯底上的周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光刻技術(shù)中的可印刷性的方法耗時和/或需要大量的印刷結(jié)構(gòu)和下層材料疊層性質(zhì)的信息。
[0009]在CDSEM的情形中，需要使用昂貴的專用工具并且花費長的時間，以便在聚焦能量矩陣(FEM)晶片中每個所需點處獲取每個所需目標(biāo)的圖像，從而建立CD的繪圖作為聚焦-劑量條件的函數(shù)。在光柵中的獨立的線處完成這些測量，它們對噪音高度敏感。
[0010]在將散射儀工具用于CD重構(gòu)的情況下(例如角度分辨散射儀)，需要將要被測量的目標(biāo)的主要信息:CD和節(jié)距范圍、材料性質(zhì)、線粗糙度等。為了考慮所有這些參數(shù)，需要⑶處方生成過程，這通?；ㄙM8至40小時，并且需要額外的薄膜和⑶SEM測量。
[0011]當(dāng)前，對于光刻過程監(jiān)測產(chǎn)品，散射儀方法優(yōu)選，能夠提供比CDSEM大得多的產(chǎn)量性能。然而，在構(gòu)建階段，尤其是用于確定光刻過程的過程窗口的邊緣和中心期間，仍然需要CDSEM。這樣兩種不同的量測方法的混合使用增加了額外的復(fù)雜度，并且需要較長的構(gòu)建交付時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]期望地，避免需要具有結(jié)構(gòu)和下層材料疊層性質(zhì)的先前的信息，以便相比于CDSEM獲得較快的方法來評估可印刷性，并且獲得評估邊緣可印刷性(marginal printability)中更可靠的結(jié)果。
[0013]根據(jù)第一方面，提供一種確定通過使用襯底上的周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的方法，所述方法包括步驟:(a)用具有第一特性的入射輻射照射第一結(jié)構(gòu)；(b)測量被第一結(jié)構(gòu)散射的輻射的強度；(C)通過使用測量的強度執(zhí)行對比；和(d)使用對比的結(jié)果確定第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的值。
[0014]根據(jù)一方面，提供一種檢查設(shè)備，所述檢查設(shè)備配置用于確定通過使用襯底上的周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)，所述檢查設(shè)備包括:照射系統(tǒng)，配置成使用具有第一特性的入射輻射照射第一結(jié)構(gòu)；檢測系統(tǒng)，配置成測量通過第一結(jié)構(gòu)散射的輻射的強度；和處理器，配置用以:使用測量的強度執(zhí)行對比；和使用對比的結(jié)果確定第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的值。
[0015]根據(jù)一方面，提供一種光刻設(shè)備，包括曝光系統(tǒng)和檢查系統(tǒng)，檢查設(shè)備配置用于確定通過使用襯底上的周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)，所述檢查設(shè)備包括:照射系統(tǒng)，配置成使用具有第一特性的入射輻射照射第一結(jié)構(gòu)；檢測系統(tǒng)，配置成測量通過第一結(jié)構(gòu)散射的輻射的強度；和處理器，配置成:使用測量的強度執(zhí)行對比；和使用對比的結(jié)果確定第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的值。
[0016]根據(jù)一方面，提供一種光刻單元，包括:包括曝光系統(tǒng)和檢查系統(tǒng)的光刻設(shè)備；檢查設(shè)備，所述檢查設(shè)備配置用于確定通過使用襯底上的周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)，所述檢查設(shè)備包括:照射系統(tǒng)，配置成使用具有第一特性的入射輻射照射第一結(jié)構(gòu)；檢測系統(tǒng)，配置成測量通過第一結(jié)構(gòu)散射的輻射的強度；和處理器，配置成:使用測量的強度執(zhí)行對比；和使用對比的結(jié)果確定第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的值。
[0017]根據(jù)一方面，提供一種包含一個或多個機器可讀指令序列的計算機程序產(chǎn)品，用于確定通過使用襯底上周期圖像的構(gòu)形的光刻過程處理的第一結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)，所述指令適于引起一個或多個處理器執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。
[0018]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點以及本發(fā)明不同實施例的結(jié)構(gòu)和操作將在下文中參照附圖進行描述。要注意的是，本發(fā)明不限于這里所描述的具體實施例。在這里給出的這些實施例僅是示例性用途?；谶@里包含的教導(dǎo)，附加的實施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0019]附圖在此可以并入并且形成說明書的一部分，附圖和說明書一起示出了本發(fā)明，附圖還用作解釋本發(fā)明的原理，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠應(yīng)用和使用本發(fā)明，其中:
[0020]圖1示出光刻設(shè)備；
[0021]圖2示出包括圖1的設(shè)備的光刻單元或蔟；
[0022]圖3示出第一散射儀；
[0023]圖4示出第二散射儀；
[0024]圖5示出使用減去不同的偏正化圖像作為度量來確定光刻品質(zhì)的方法的操作；
[0025]圖6是根據(jù)用于使用具有第一和第二特性的照射輻射確定結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的示例的方法的流程圖；
[0026]圖7a和7b是示出在一定焦距設(shè)置范圍內(nèi)使用實際測量數(shù)據(jù)的示例的應(yīng)用的曲線；
[0027]圖8示出在確定光刻過程的優(yōu)化的過程條件和過程窗口時一個示例的應(yīng)用；
[0028]圖9是根據(jù)用于確定光刻過程的優(yōu)化的過程條件和過程窗口的示例的方法的流程圖；
[0029]圖10是相對于線性偏正化的光成45度角放置的光柵的角度分辨光譜；
[0030]圖11示出兩種不同偏正情況下相對于線性偏正化的光成45度角放置的光柵的角度分辨光譜；
[0031]圖12示出具有一定范圍的光刻品質(zhì)評分的結(jié)構(gòu)；
[0032]圖13是根據(jù)使用第一和第二結(jié)構(gòu)的照射來確定結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的示例的方法的流程圖；
[0033]圖14是根據(jù)用于通過檢測非零級散射輻射的強度來確定結(jié)構(gòu)的光刻品質(zhì)的示例的方法的流程圖。
[0034]結(jié)合附圖并通過下面詳細的說明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加清楚，在附圖中相同的附圖標(biāo)記在全文中表示對應(yīng)元件。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常表示相同的、功能類似的和/或結(jié)構(gòu)類似的元件。元件第一次出現(xiàn)的附圖用相應(yīng)的附圖標(biāo)記中最左邊的數(shù)字表示。
【具體實施方式】
[0035]本說明書公開了一個或多個其中并入了本發(fā)明的特征的實施例。所公開的實施例僅給出本發(fā)明的示例。本發(fā)明的范圍不限于這些公開的實施例。本發(fā)明由未決的權(quán)利要求來限定。
[0036]所述的實施例和在說明書中提到的“一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例”等表示所述的實施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個實施例可以不必包括所有的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性。而且，這些段落不必指的是同一個實施例。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或特性與實施例結(jié)合進行描述時，應(yīng)該理解，無論是否明確描述，實現(xiàn)將這些特征、結(jié)構(gòu)或特性與其他實施例相結(jié)合是在本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的知識范圍內(nèi)。
[0037]本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用到硬件、固件、軟件或其任何組合。本發(fā)明實施例還可以應(yīng)用為存儲在機器可讀介質(zhì)上的指令，其可以通過一個或更多個處理器讀取和執(zhí)行。機器可讀介質(zhì)可以包括任何用于以機器(例如計算裝置)可讀形式存儲或傳送信息的機構(gòu)。例如，機器可讀介質(zhì)可以包括:只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁盤存儲介質(zhì)；光學(xué)存儲介質(zhì)；閃存裝置；傳播信號的電、光、聲或其他形式(例如，載波、紅外信號、數(shù)字信號等)，以及其他。此外，這里可以將固件、軟件、程序、指令描述成執(zhí)行特定動作。然而，應(yīng)該認識到，這些描述僅為了方便并且這些動作實際上由計算裝置、處理器、控制器或其他執(zhí)行所述固件、軟件、程序、指令等的裝置來完成。
[0038]然而，在詳細描述這些實施例之前，先介紹本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用的示例環(huán)境是有益的。
[0039]圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括源收集器模塊SO的光刻設(shè)備LAP。所述光刻設(shè)備包括:照射系統(tǒng)(照射器)IL,其配置成調(diào)節(jié)輻射束B (例如EUV輻射)；支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，其構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩?；蜓谀０?MA，并與配置用于精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；襯底臺(例如晶片臺)WT，其構(gòu)造用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和投影系統(tǒng)(例如反射式投影系統(tǒng))PS，其配置成用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一根或更多根管芯)上。
[0040]照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。
[0041]支撐結(jié)構(gòu)支撐，即承載圖案形成裝置的重量。所述支撐結(jié)構(gòu)MT以依賴于圖案形成裝置的方向、光