用于在光刻设备中识别掩模版的设备和方法与流程

用于在光刻设备中识别掩模版的设备和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年8月12日提交的美国申请62/885,561的优先权，该申请通过引用被整体并入本文中。
技术领域
3.本发明涉及用于在光刻设备中识别衬底(诸如光刻设备内的掩模版或晶片)的方法和系统。


背景技术：

4.光刻设备是将所需图案施加到诸如半导体材料的晶片的衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。掩模版(或者被称为掩模或掩模版)可以用于生成将在晶片的单个层上形成的电路图案。图案的转移通常通过在晶片上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上成像来实现。通常，单个晶片将包含连续图案化的相邻目标部分。
5.光刻系统采用在用于照射晶片的光束上成像的某种形式的掩模版。本文所用的“掩模版”应被广义地解释为是指可以用于在辐射束的横截面上向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。duv和euv光刻系统中的掩模版采用条形码读取器以通过读取被印刷在其上的条形码来识别掩模版。光刻系统中最先进的条形码读取器依赖于由包括条形码图案的具有不同透射和/或反射的掩模版涂层形成的条形码目标对比度。
6.用于光刻系统的涂层的特性是针对光刻性能要求而设计的并且由光刻性能要求控制，在适合于条形码读取器可靠性能的镜面反射和/或透射特性的优化中提供非常有限的(如果有的话)可能性。对通过先进的掩模版涂层而实现的半导体电路特征的减小的临界尺寸(cd)的成像的苛刻的光刻光学要求导致衰减的条形码对比度，因此妨碍可靠的条形码读取。在许多情况下，条形码对比度值低至百分之几，从而导致条形码读取器失效。


技术实现要素：

7.以下呈现了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对这些实施例的基本理解。本发明内容不是对所有预期实施例的广泛综述，并且不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
8.根据实施例的一个方面，公开了一种掩模版，该掩模版包括图案和码标记，该码标记包括多个单元，多个单元中的单元的子集各自包括衍射光栅。多个单元可以被布置为单元阵列。该阵列可以是规则阵列。该阵列可以是矩形阵列。衍射光栅可以包括二维衍射光栅。衍射光栅可以包括衍射元件的矩形栅格。矩形栅格包括衍射元件的经对齐的行和列。矩形栅格可以包括衍射元件的经偏移的行和列。衍射元件可以从间隔距离d的精确周期性位置位移一定量，该量在d和透镜的数值孔径的乘积的量级上，该透镜被布置为接收来自栅格的光。
9.根据实施例的另一方面，公开了一种光刻设备，该光刻设备用于将图案从掩模版转移到衬底上，该光刻设备包括具有码标记的掩模版，码标记包括多个单元，多个单元中的单元的子集各自包括衍射光栅。多个单元可以被布置为单元阵列。该阵列可以是规则阵列。该阵列可以是矩形阵列。衍射光栅可以包括二维衍射光栅。衍射光栅可以包括衍射元件的矩形栅格。矩形栅格包括衍射元件的经对齐的行和列。矩形栅格可以包括衍射元件的经偏移的行和列。衍射元件可以从间隔距离d的精确周期性位置位移一定量，该量在d和透镜的数值孔径的乘积的量级上，该透镜被布置为接收来自栅格的光。
10.根据实施例的另一方面，公开了一种器件制造方法，包括：使用包括多个单元的码标记来识别掩模版，多个单元中的单元的子集各自包括衍射光栅；以及将掩模版上的图案转移到衬底。
11.下面参考附图详细描述本发明的其它特征和优势以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中所描述的特定实施例。本文中所呈现的这些实施例仅用于说明的目的。基于本文中所包含的教导，额外实施例对相关领域的技术人员而言将是明显的。
附图说明
12.结合于此并形成说明书一部分的附图示出了本发明，与说明书一起进一步用于解释本发明的原理，并且使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。
13.图1是根据本发明的实施例的掩模版的非按比例的图。
14.图2是根据本发明的实施例的一方面的条形码图案的图。
15.图3是根据实施例的一方面的具有同轴照射的反射式条形码读取布置的非按比例的图。
16.图4是根据实施例的一方面的具有离轴照射的反射式条形码读取布置的非按比例的图。
17.图5是根据实施例的一方面的具有同轴照射的透射式条形码读取布置的非按比例的图。
18.图6是根据实施例的一方面的具有离轴照射的透射式条形码读取布置的非按比例的图。
19.本发明的特征和优势将从以下结合附图所阐述的详细描述中变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终标识对应的元件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同、功能类似和/或结构类似的元件。元件首次出现的附图由对应附图标记中最左边的(多个)数字表示。
具体实施方式
20.本说明书公开了包含本发明的特征的一个或多个实施例。所公开的(多个)实施例仅例示本发明。本发明的范围不限于所公开的(多个)实施例。本发明由所附权利要求限定。
21.所描述的(多个)实施例以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的(多个)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该特定特征、结构或特性。此外，这些短语未必是指同一实施例。此外，当结合实
施例描述特定特征、结构或特性时，应理解，无论是否明确描述，结合其它实施例影响该特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。
22.本发明的实施例的各方面可以以硬件、固件、软件或它们的任何组合来实现。本发明的实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。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；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波，红外信号，数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应理解，此类描述仅为方便起见，并且此类动作实际上由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其它设备产生。
23.图1示出了掩模版ma。掩模版可以是透射式的或反射式的。掩模版的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程lcd面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移的掩模类型、以及各种混合掩模类型。掩模版ma可以使用掩模版对准标记m1、m2与衬底对准。掩模版ma还可以包括用于识别掩模版的码标记bc。如本文中所使用的，术语码标记是指被放置在掩模上的任何一维或二维图案，以提供可以由光刻设备读取以识别掩模的信息。如此，术语码标记足够宽以涵盖条形码、qr码以及编码信息的图案。在本文中所描述的示例中使用了条形码，但是应当理解，本文中所涉及的概念适用于除了传统上被理解为条形码的图案之外的图案。
24.如以上所提及的，典型地，编码标记采用较亮和较暗区域之间的对比度来创建编码信息的图案。这些区域可以被称为场、像素或单元。增加对可以被放置在掩模版的表面上的涂层的性质的约束降低了可用对比度的量，并且因此妨碍了照相机读取标记(即区分明场和暗场)的能力。因此，需要能够在图案中编码可读信息而不依赖于单元的相对亮度。
25.根据实施例的一个方面，图2中示出了二维码标记10。所示的码标记1o的示例包括像素阵列12。阵列像素12用于编码用于掩模版的标识符和/或任何其它所需信息。在所示的实施例中，阵列是二进制系统，其中每个像素可以处于两种状态之一。当然，根据要编码的信息量，可以使用更多或更少的像素。像素阵列不必是正方形，而且可以是任何方便的形状，甚至是线性阵列或不规则形状。图2描绘了仅作为示例的二维条形码和“正方形”光栅。应当理解，一维(线性)条形码和其它类型的图案在本公开的范围内。
26.图2中还示出了构成码标记10的每个像素或单元的二维衍射光栅的两个示例。二维衍射光栅14是具有间距d的元件的正方形栅格。二维衍射光栅16是以交错或“棋盘”排列的衍射元件的栅格。这些衍射光栅将入射光衍射成各种衍射级。图2描绘了仅作为示例的“正方形”光栅。应当理解，诸如六边形(和其它)图案的其它类型的密集二维光栅也在本公开的范围内。
27.因此，修改条形码图案下的表面以增加条形码图案的对比度。这可以通过对由来自反射和/或透射表面的衍射产生的条形码图案下的区域进行调制以增强散射来实现，从而便于以常规方式形成条形码图像。这有可能减少或甚至消除与在回射或透照图像形成模式中由镜面反射形成的低对比度条形码图案相关联的可读性问题。
28.条形码目标被设计为衍射光的2d散射图案或衍射光栅，如在衍射方程中所描述的
29.d(sinθm+sinθi)＝mλ
30.其中θm和θi分别是入射角和m级衍射，λ是成像波长，d是有效光栅周期，如图2所示。
31.将入射光束θi＝θ1＝0或第一级衍射光束垂直引导到物平面θm＝θ1＝0衍射方程变为
32.d sin(θi)＝λ
33.当衍射光未出现在透镜数值孔径时，即，当(na)sin(θ1)≥n时，具有光栅的单元将在由条形码读取器相机接收的图像中显得暗。在衍射光被引导到透镜数值孔径中的情况下，具有光栅的特征将在图像中呈现“亮”。为了有效地填充成像透镜na，光栅元件可以稍微和随机地偏离理想位置。位移δ的大小可以被评估为光栅周期与数值孔径的分数。
34.±
δ/d≈na
35.图3示出了其中使用回射执行码图案10的成像的布置。同轴照射器20通过透镜24将空间相干光的光束26引导到掩模版26上的条形码图案10上。不具有衍射图案的条形码10的单元将把光束28中的光反射回到透镜24中以到达条形码读取器照相机30。这些单元将显得明亮。具有衍射图案的条形码10的部分将把透镜24的数值孔径之外的光衍射成两个光束32和34。该光没有到达照相机30，因此这些场将看起来是暗的。
36.图3描绘了其中使用同轴照射的布置。图4描绘了其中使用离轴照射的回射布置。在图4和其余附图中，相似的元件被给予如图3中的相同标号。在图4的布置中，第一照射器40将空间相干光的光束44引导到掩模版26上的条形码10。第二照射器42将空间相干光的光束46导向掩模版26上的条形码10。光束44被条形码10中没有衍射光栅的区域反射成48的光束，该光束在透镜24的数值孔径之外。因此，这些区域对于摄像机30将显得暗。类似地，光束46将被条形码10中没有衍射图案的区域反射到光束50中。具有衍射图案的区域将引导第一级衍射光线52通过透镜24以到达照相机30。这些区域将显得明亮。
37.图3和图4的布置用于反射式掩模版。对于透射式掩模版，可以使用图5和图6的布置。在图5的布置中，照射器60利用空间相干光的光束62提供同轴照射，空间相干光的光束62通过掩模版26和其上的条形码10。条形码10中没有衍射光栅的区域将允许光以光束64的形式通过透镜20以到达照相机30。这些区域将显得明亮。条形码10中具有衍射图案的区域将光衍射成光束66和光束68。这些区域将显得暗。
38.图6示出了其中离轴照射与透射式掩模版一起使用的布置。在图6的布置中，存在生成光束72的第一照射器70和生成光束76的第二照射器74。掩模版26上的条形码10中没有衍射光栅的区域将允许空间相干光的光束72通过掩模版26进入光束78。类似地，掩模版26上的条形码10中没有衍射光栅的区域将允许空间相干光的光束76通过进入光束80。光束78和光束80都在透镜20的数值孔径之外，使得在条形码10中没有衍射光栅的区域对于照相机30将显得暗。掩模版26上的条形码10中具有衍射光栅的区域将光束72和76衍射成组合光束82。该光束82通过透镜28并且到达照相机30。因此，掩模版26上的条形码10上的具有衍射光栅的区域将显得明亮。
39.像素的大小可以根据特定应用来选择，并且通常将是可读取性与掩模版上的空间可用性之间的折衷的结果。
40.在标记10中编码的信息可以是简单的标识号，或者可以包括诸如时间和日期戳的其它信息。为了编码该信息，可以使用从通信领域已知的技术。例如，码可以包括错误检测和/或纠正方案，诸如奇偶校验位或循环冗余码。编码不需要使用由标记10提供的整个符号
空间，而只需要在读取错误或标记损坏的情况下不太可能被混淆的可能信号的子集。
41.在一个实施例中，为了读取标记，可以采用简单的照相机ca。照相机可以具有合适的放大透镜和自动聚焦能力。图案识别软件可用于对标记10的图像进行解码。
42.可以使用以下条款进一步描述这些实施例：
43.1.一种掩模版，包括：
44.图案；以及
45.码标记，包括多个单元，多个单元中的单元的子集各自包括衍射光栅。
46.2.根据条款1的掩模版，其中多个单元被布置为单元阵列。
47.3.根据条款2的掩模版，其中阵列是规则阵列。
48.4.根据条款2或3的掩模版，其中阵列是矩形阵列。
49.5.根据条款1-4中任一项的掩模版，其中衍射光栅包括二维衍射光栅。
50.6.根据条款5的掩模版，其中衍射光栅包括衍射元件的矩形栅格。
51.7.根据条款6的掩模版，其中矩形栅格包括衍射元件的经对齐的行和列。
52.8.根据条款6的掩模版，其中矩形栅格包括衍射元件的经偏移的行和列。
53.9.根据条款6的掩模版，其中衍射元件从间隔距离d的精确周期性位置位移一定量，该量在d和透镜的数值孔径的乘积的量级上，该透镜被布置为接收来自栅格的光。
54.10.一种光刻设备，用于将图案从掩模版转移到衬底上，该光刻设备包括：
55.掩模版，具有码标记，该码标记包括多个单元，多个单元中的单元的子集各自包括衍射光栅。
56.11.根据条款10的光刻设备，其中多个单元被布置为单元阵列。
57.12.根据条款11的光刻设备，其中阵列是规则阵列。
58.13.根据条款11或12的光刻设备，其中阵列是矩形阵列。
59.14.根据条款11-13中任一项的光刻设备，其中衍射光栅包括二维衍射光栅。
60.15.根据条款14的光刻设备，其中衍射光栅包括衍射元件的矩形栅格。
61.16.根据条款15的掩模版，其中矩形栅格包括衍射元件的经对齐的行和列。
62.17.根据条款15的掩模版，其中矩形栅格包括衍射元件的经偏移的行和列。
63.18.根据条款15的掩模版，其中衍射元件从间隔距离d的精确周期性位置位移一定量，该量在d和透镜的数值孔径的乘积的量级上，该透镜被布置为接收来自栅格的光。
64.19.根据条款11-18中任一项所述的光刻设备，还包括：照射源和读取器，该照射源被布置为照射码标记的，该读取器具有被布置为接收来自码标记的光的透镜。
65.20.根据条款19所述的光刻设备，其中照射源被布置为相对于透镜的光轴同轴地照射码标记。
66.21.根据条款19所述的光刻设备，其中照射源被布置为相对于透镜的光轴离轴地照射码标记。
67.22.一种器件制造方法，包括：
68.使用包括多个单元的码标记来识别掩模版，多个单元中的单元的子集各自包括衍射光栅；以及
69.将掩模版上的图案转移到衬底。
70.尽管以上描述了使用二维码作为示例的实施例，但是对于本领域的普通技术人员
来说明显的是，本文中所公开的概念同样可以适用于一维码。
71.尽管在本文中可以具体参考光刻设备在ic的制造中的使用，但是应当理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造，用于磁畴存储器的引导和检测图案，平板显示器，液晶显示器(lcd)，薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这样的备选应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以被认为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且对经曝光的抗蚀剂进行显影的工具)，量测工具和/或检查工具中处理本文中所提到的衬底。在适用的情况下，本文中的公开内容可以应用于此类及其它衬底处理工具。此外，例如为了创建多层ic，可以不止一次地处理衬底，使得这里使用的术语衬底也可以指已经包含多个经处理的层的衬底。
72.尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻。在压印光刻中，掩模版中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将掩模版的形貌压入被提供给衬底的抗蚀剂层中，随后通过施加电磁辐射、热、压力或它们的组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将掩模版移出抗蚀剂，以在其中留下图案。
73.本文中所使用的术语“光”、“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射。特别地，可以使用术语“光”，尽管应当理解使用该术语所描述的辐射可能不在光谱的可见部分中。
74.在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指各种类型的光学部件中的任何一种或组合，包括折射，反射，磁性，电磁和静电光学部件。
75.虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实施。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员明显的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。
76.应当理解，具体实施方式而不是发明内容和摘要部分旨在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述发明人所预期的本发明的一个或多个但不是所有的示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。
77.以上借助于说明特定功能及其关系的实现的功能构建块描述了本发明。为了便于描述，这些功能构建块的边界已在本文中被任意定义。只要适当地执行指定的功能及其关系，就可以定义备选边界。
78.具体实施例的以上描述将充分揭示本发明的一般性质，使得其他人可以通过应用本领域技术内的知识来容易地修改和/或适应此类具体实施例的各种应用，而无需过多实验，而不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文中所给出的教导和指导，这样的调整和修改旨在处于所公开的实施例的等价的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是为了描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。
79.本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据所附权利要求及其等价来限定。