用于确定结构的光刻品质的光刻方法和设备的制造方法
【专利说明】用于确定结构的光刻品质的光刻方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年11月30递交的美国临时申请61/731，939的权益，其在此通过引用全文并入。
技术领域
[0003]本发明涉及一种确定通过使用周期图案的光刻过程形成的结构的光刻品质的方法、检查设备、光刻设备、光刻单元以及器件制造方法，例如可用于使光刻设备或其他处理设备的工艺符合要求。
【背景技术】
[0004]光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上而实现图案的转移。通常，单一衬底将包括相邻目标部分的网络，所述相邻目标部分被连续地图案化。已知的光刻设备包括:所谓的步进机，其中通过一次将整个图案曝光到目标部分上来照射每个目标部分；和所谓的扫描器，其中通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案来照射每个目标部分，同时沿平行或反向平行于该方向的方向同时扫描衬底。也可以通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转移到衬底。
[0005]为了监测光刻过程，测量图案化衬底的参数。这些参数包括例如形成在图案化衬底内或图案化衬底上的连续的层之间的重叠误差和显影后的光敏抗蚀剂的临界宽度。可以在产品衬底上和/或专用的量测目标上实施该测量。存在多种技术对光刻过程中形成的显微结构实施测量，包括使用扫描电子显微镜和多种专用工具。快速且非入侵形式的专用检查工具是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且测量散射束和偏转的束的性质。通过对比束在被衬底反射或散射之前和之后的性质，可以确定衬底的性质。这可以通过例如将被反射的束与存储在与已知衬底性质相关的已知的测量值的库中的数据进行比较来完成。已知两种主要类型的散射仪。分光镜散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射进入特定的窄的角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角度分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度函数的散射辐射的强度。
[0006]当前用以评估通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的结构的可印刷性的方法可以基于已知为CDSEM(临界尺寸扫描电子显微镜方法)的技术。这是一种这样的技术:其中例如已知一种结构(例如光致抗蚀剂光栅)的想要的尺寸，使用专用扫描电子显微镜(SEM)以纳米分辨率获取光栅的图像，图像处理算法检测光栅线的边缘以评估它们的临界尺寸(CD)。CD相对于印刷条件(即，焦距和剂量)的行为可以得出光刻过程的过程窗口的边缘和中心。
[0007]备选的方法可以基于散射仪技术进行使用。这样的技术的一个示例需要使用角度分辨散射仪，以基于光栅散射的光重构光致抗蚀剂横截面轮廓(CD重构)。这种技术可以提供除了 CDSEM以外的更多的信息，但是它需要附加的光栅特性和材料性质的之前的信息。
[0008]这种评估通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的结构的半导体光刻技术中的可印刷性的方法耗时和/或需要大量的印刷结构和下层材料叠层性质的信息。
[0009]在CDSEM的情形中，需要使用昂贵的专用工具并且花费长的时间，以便在聚焦能量矩阵(FEM)晶片中每个所需点处获取每个所需目标的图像，从而建立CD的绘图作为聚焦-剂量条件的函数。在光栅中的独立的线处完成这些测量，它们对噪音高度敏感。
[0010]在将散射仪工具用于CD重构的情况下(例如角度分辨散射仪)，需要将要被测量的目标的主要信息:CD和节距范围、材料性质、线粗糙度等。为了考虑所有这些参数，需要⑶处方生成过程，这通常花费8至40小时，并且需要额外的薄膜和⑶SEM测量。
[0011]当前，对于光刻过程监测产品，散射仪方法优选，能够提供比CDSEM大得多的产量性能。然而，在构建阶段，尤其是用于确定光刻过程的过程窗口的边缘和中心期间，仍然需要CDSEM。这样两种不同的量测方法的混合使用增加了额外的复杂度，并且需要较长的构建交付时间。
【发明内容】
[0012]期望地，避免需要具有结构和下层材料叠层性质的先前的信息，以便相比于CDSEM获得较快的方法来评估可印刷性，并且获得评估边缘可印刷性(marginal printability)中更可靠的结果。
[0013]根据第一方面，提供一种确定通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的第一结构的光刻品质的方法，所述方法包括步骤:(a)用具有第一特性的入射辐射照射第一结构；(b)测量被第一结构散射的辐射的强度；(C)通过使用测量的强度执行对比；和(d)使用对比的结果确定第一结构的光刻品质的值。
[0014]根据一方面，提供一种检查设备，所述检查设备配置用于确定通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的第一结构的光刻品质，所述检查设备包括:照射系统，配置成使用具有第一特性的入射辐射照射第一结构；检测系统，配置成测量通过第一结构散射的辐射的强度；和处理器，配置用以:使用测量的强度执行对比；和使用对比的结果确定第一结构的光刻品质的值。
[0015]根据一方面，提供一种光刻设备，包括曝光系统和检查系统，检查设备配置用于确定通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的第一结构的光刻品质，所述检查设备包括:照射系统，配置成使用具有第一特性的入射辐射照射第一结构；检测系统，配置成测量通过第一结构散射的辐射的强度；和处理器，配置成:使用测量的强度执行对比；和使用对比的结果确定第一结构的光刻品质的值。
[0016]根据一方面，提供一种光刻单元，包括:包括曝光系统和检查系统的光刻设备；检查设备，所述检查设备配置用于确定通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的第一结构的光刻品质，所述检查设备包括:照射系统，配置成使用具有第一特性的入射辐射照射第一结构；检测系统，配置成测量通过第一结构散射的辐射的强度；和处理器，配置成:使用测量的强度执行对比；和使用对比的结果确定第一结构的光刻品质的值。
[0017]根据一方面，提供一种包含一个或多个机器可读指令序列的计算机程序产品，用于确定通过使用衬底上周期图像的构形的光刻过程处理的第一结构的光刻品质，所述指令适于引起一个或多个处理器执行根据第一方面的方法。
[0018]本发明的其他特征和优点以及本发明不同实施例的结构和操作将在下文中参照附图进行描述。要注意的是，本发明不限于这里所描述的具体实施例。在这里给出的这些实施例仅是示例性用途。基于这里包含的教导，附加的实施例对本领域技术人员将是显而易见的。
【附图说明】
[0019]附图在此可以并入并且形成说明书的一部分，附图和说明书一起示出了本发明，附图还用作解释本发明的原理，使得本领域技术人员能够应用和使用本发明，其中:
[0020]图1示出光刻设备；
[0021]图2示出包括图1的设备的光刻单元或蔟；
[0022]图3示出第一散射仪；
[0023]图4示出第二散射仪；
[0024]图5示出使用减去不同的偏正化图像作为度量来确定光刻品质的方法的操作；
[0025]图6是根据用于使用具有第一和第二特性的照射辐射确定结构的光刻品质的示例的方法的流程图；
[0026]图7a和7b是示出在一定焦距设置范围内使用实际测量数据的示例的应用的曲线；
[0027]图8示出在确定光刻过程的优化的过程条件和过程窗口时一个示例的应用；
[0028]图9是根据用于确定光刻过程的优化的过程条件和过程窗口的示例的方法的流程图；
[0029]图10是相对于线性偏正化的光成45度角放置的光栅的角度分辨光谱；
[0030]图11示出两种不同偏正情况下相对于线性偏正化的光成45度角放置的光栅的角度分辨光谱；
[0031]图12示出具有一定范围的光刻品质评分的结构；
[0032]图13是根据使用第一和第二结构的照射来确定结构的光刻品质的示例的方法的流程图；
[0033]图14是根据用于通过检测非零级散射辐射的强度来确定结构的光刻品质的示例的方法的流程图。
[0034]结合附图并通过下面详细的说明，本发明的特征和优点将变得更加清楚，在附图中相同的附图标记在全文中表示对应元件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。元件第一次出现的附图用相应的附图标记中最左边的数字表示。
【具体实施方式】
[0035]本说明书公开了一个或多个其中并入了本发明的特征的实施例。所公开的实施例仅给出本发明的示例。本发明的范围不限于这些公开的实施例。本发明由未决的权利要求来限定。
[0036]所述的实施例和在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括所有的特定的特征、结构或特性。而且，这些段落不必指的是同一个实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，实现将这些特征、结构或特性与其他实施例相结合是在本领域技术人员所知的知识范围内。
[0037]本发明的实施例可以应用到硬件、固件、软件或其任何组合。本发明实施例还可以应用为存储在机器可读介质上的指令，其可以通过一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何用于以机器(例如计算装置)可读形式存储或传送信息的机构。例如，机器可读介质可以包括:只读存储器(ROM);随机存取存储器(RAM);磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置；传播信号的电、光、声或其他形式(例如，载波、红外信号、数字信号等)，以及其他。此外，这里可以将固件、软件、程序、指令描述成执行特定动作。然而，应该认识到，这些描述仅为了方便并且这些动作实际上由计算装置、处理器、控制器或其他执行所述固件、软件、程序、指令等的装置来完成。
[0038]然而，在详细描述这些实施例之前，先介绍本发明的实施例可以应用的示例环境是有益的。
[0039]图1示意地示出了根据本发明一个实施例的包括源收集器模块SO的光刻设备LAP。所述光刻设备包括:照射系统(照射器)IL,其配置成调节辐射束B (例如EUV辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置用于精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如反射式投影系统)PS，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或更多根管芯)上。
[0040]照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
[0041]支撑结构支撑，即承载图案形成装置的重量。所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光