檢驗(yàn)方法和設(shè)備、光刻設(shè)備、光刻處理單元和器件制造方法
【專利說明】檢驗(yàn)方法和設(shè)備、光刻設(shè)備、光刻處理單兀和器件制造方法
[0001]本申請是申請人ASML荷蘭有限公司的國際申請?zhí)枮镻CT/EP2009/067403的PCT申請、于2011年6月30日進(jìn)入中國國家階段的申請?zhí)枮?00980153558.0的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求于2008年12月30日遞交的美國臨時(shí)申請61/141，410的優(yōu)先權(quán)，其通過參考全文并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明的實(shí)施例涉及例如在通過光刻技術(shù)制造器件過程中使用的檢驗(yàn)方法和使用光刻技術(shù)制造器件的方法以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0005]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(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(ICs)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為“掩?！被颉把谀０妗钡膱D案形成裝置用于生成在所述IC的單層上待形成的電路圖案?？梢詫⒃搱D案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，娃晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個(gè)或多個(gè)管芯)上。通常，圖案的轉(zhuǎn)移是通過把圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(即，抗蝕劑)層上進(jìn)行的。通常，單個(gè)的襯底將包含被連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻設(shè)備包括:所謂的“步進(jìn)機(jī)”，在步進(jìn)機(jī)中，通過將全部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個(gè)目標(biāo)部分；和所謂的“掃描器”，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描所述圖案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行的方向同步地掃描所述襯底來輻射每一個(gè)目標(biāo)部分。也可能通過將圖案壓印(imprinting)到襯底上的方式從圖案形成裝置將圖案轉(zhuǎn)移到襯底上。
[0006]為了監(jiān)測光刻過程，必須測量圖案化襯底的諸如形成在其中或其上的連續(xù)層之間的覆蓋誤差等參數(shù)。已有多種技術(shù)用于測量在光刻過程中形成的微結(jié)構(gòu)，包括使用掃描電子顯微鏡和不同的專門工具。一種形式的專用檢驗(yàn)工具是散射儀，其中輻射束被引導(dǎo)至襯底表面上的目標(biāo)上并且測量散射或反射束的性質(zhì)。通過對比束已經(jīng)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)。例如通過將反射束和與已知襯底性質(zhì)相關(guān)的已知測量值的庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對比可以確定襯底的性質(zhì)。兩種主要類型的散射儀是已知的分光鏡散射儀和角分辨散射儀。分光鏡散射儀引導(dǎo)寬帶輻射束到襯底上并且測量散射進(jìn)入特定窄角度范圍內(nèi)的輻射的光譜(作為波長函數(shù)的強(qiáng)度)。角分辨散射儀使用單色輻射束并測量作為角度函數(shù)的散射輻射的強(qiáng)度。
[0007]散射儀可以用以測量光刻設(shè)備的若干個(gè)不同的方面，包括其襯底的取向和曝光有效性。也可以通過散射儀測量的光刻設(shè)備的兩個(gè)重要參數(shù)(具體地，光刻設(shè)備執(zhí)行的曝光動(dòng)作)是焦距和劑量。光刻設(shè)備具有曝光設(shè)備，曝光設(shè)備包括輻射源和投影系統(tǒng)，如下文所述。輻射源提供輻射束，投影系統(tǒng)將輻射束聚焦并且應(yīng)用圖案到束以形成圖案化輻射束，其照射到襯底表面上的抗蝕劑。
[0008]投影到襯底上以便曝光襯底的輻射的劑量由曝光設(shè)備的不同部件控制。主要是光刻設(shè)備的投影系統(tǒng)對輻射聚焦到襯底的正確部分負(fù)責(zé)。圖案化輻射中的圖案的圖像在襯底表面發(fā)生曝光的位置處聚焦是重要的。這使得在襯底表面上獲得最銳的圖像(即，最佳聚焦)，在該位置上可以曝光最銳的圖案。這允許印刷較小的產(chǎn)品圖案。
[0009]輻射的焦距和劑量直接影響在襯底上曝光的圖案或結(jié)構(gòu)的不同的參數(shù)。可以使用散射儀測量的參數(shù)是已印刷到襯底上的圖案內(nèi)的結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)。這些參數(shù)可以包括臨界尺寸(CD)或側(cè)壁角度(SWA)。臨界尺寸是諸如條紋(或間距、點(diǎn)或孔，這依賴于位于印刷圖案內(nèi)的被測量的結(jié)構(gòu))等結(jié)構(gòu)的有效平均寬度。側(cè)壁角度是襯底表面和結(jié)構(gòu)的升起(或下落)部分之間的角度。
[0010]此外，如果劃線結(jié)構(gòu)與用于焦距測量的產(chǎn)品掩模一起使用，可以應(yīng)用掩模形狀校正(用于掩模中的彎曲的焦距校正)。
[0011]通過散射儀(或掃描電子顯微鏡)由掩模圖案中的一維結(jié)構(gòu)(其可以得出襯底上的一維圖案，由一維圖案可以執(zhí)行測量)可以同時(shí)確定焦距和劑量?？梢允褂脝蝹€(gè)結(jié)構(gòu)，只要該結(jié)構(gòu)在曝光和處理時(shí)對于在焦距能量矩陣(FEM)中的每一個(gè)點(diǎn)具有臨界尺寸和側(cè)壁角度測量值的唯一的組合。如果這些臨界尺寸和側(cè)壁角度的唯一的組合是可用的，則可以通過這些測量值唯一地確定焦距和劑量值。
[0012]然而，使用這種一維結(jié)構(gòu)存在問題。通常存在導(dǎo)致類似的臨界尺寸和側(cè)壁角度測量值的幾種焦距和劑量的組合。這意味著，通過測量單一一維結(jié)構(gòu)不能唯一地確定焦距和劑量。已經(jīng)考慮使用在分開的相鄰標(biāo)記中的多于一個(gè)結(jié)構(gòu)來解決這種不確定性。然而，多個(gè)標(biāo)記并入了不同的結(jié)構(gòu)是不利的，包括占用襯底表面上潛在的寶貴的空間。
[0013]在將圖案曝光到襯底的目標(biāo)部分上期間僅可以間接地測量焦距偏移或誤差。例如，為了測量側(cè)壁角度，重構(gòu)目標(biāo)上圖案的整個(gè)輪廓。然后，在校準(zhǔn)描述例如作為焦距和劑量函數(shù)的側(cè)壁角度和臨界尺寸的模型之后得出焦距。這種技術(shù)已知為焦距-劑量分離。
[0014]散射儀信號對側(cè)壁角度(和CD)中的變化的敏感性引起焦距(和劑量)值的偏離。然而，散射儀信號的敏感性(即，包含有關(guān)反射輻射的表面的信息的反射輻射)受襯底表面上的輻射敏感材料(即，抗蝕劑)的厚度影響。實(shí)際上，散射儀信號的敏感性隨抗蝕劑厚度的平方倒數(shù)成比例。
[0015]敏感性降低會(huì)導(dǎo)致下面不想要的效果:雖然敏感性水平降低，但是噪音水平不降低，結(jié)果信噪比降低，側(cè)壁角度可再現(xiàn)性因此變差；當(dāng)模型化的誤差保持相同，則會(huì)導(dǎo)致側(cè)壁角度測量值的系統(tǒng)精確度誤差增大；以及抗蝕劑高度變化或作為模型化圖案的一部分的疊層中的其他變化會(huì)引起對側(cè)壁角度測量值的不想要的影響(也已知為串?dāng)_)。
[0016]上述不想要的影響或效果對從側(cè)壁角度得出的焦距值具有直接的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明旨在提供改進(jìn)的焦距量測。具體地，本發(fā)明旨在獲得精確的焦距值，即使抗蝕劑厚度被減小也可以獲得精確的焦距值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種測量曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)的方法，所述方法包括使用下列設(shè)備在襯底表面上印刷圖案:i)將要測量的曝光設(shè)備和ii)包括圖案的圖案形成裝置，用于形成印刷圖案，所述圖案形成裝置的圖案被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生具有隨曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)的變化而變化的結(jié)構(gòu)的印刷圖案，將輻射束投影到襯底表面上的印刷圖案上，檢測從襯底表面上的印刷圖案反射的輻射；使用檢測的輻射測量印刷圖案內(nèi)的不對稱；和由所述不對稱確定曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)。具體地，在結(jié)構(gòu)的不同側(cè)壁上的側(cè)壁角度測量值在曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)變化的時(shí)候可以彼此不同地變化。因而，該不對稱可以是兩個(gè)側(cè)壁角度測量值之間的差異。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用在曝光設(shè)備中的掩模，包括圖案，用于在襯底上印刷圖案，所述掩模圖案布置成使得印刷圖案包含具有隨曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)的變化而變化的側(cè)壁角度測量值(例如，相同結(jié)構(gòu)的不同部分的不同測量值)的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種襯底包括印刷在其表面上的圖案，印刷的圖案包括一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，該一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)具有隨用以印刷圖案的曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)的變化而變化的側(cè)壁角度測量值(例如，相同結(jié)構(gòu)的不同部分的不同測量值)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于曝光設(shè)備的投影設(shè)備，所述投影設(shè)備配置成使用包含圖案的用于印刷印刷圖案的掩模在襯底上印刷圖案，投影設(shè)備配置成分解襯底上的掩模的圖案，使得印刷圖案包含一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，該一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)具有隨曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)的變化而變化的側(cè)壁角度測量值(例如，相同結(jié)構(gòu)的不同部分的不同測量值)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種檢驗(yàn)系統(tǒng)，用于測量曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)，檢驗(yàn)系統(tǒng)包括:圖案形成裝置，包括圖案，用于使用將要被測量的曝光設(shè)備在襯底上印刷圖案，印刷圖案(例如，具有側(cè)壁角度測量值)隨著曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)的變化而變化；和檢驗(yàn)設(shè)備。檢驗(yàn)設(shè)備配置成:將輻射束投影到襯底上的印刷圖案上；檢測從襯底上的印刷圖案反射的輻射；使用檢測的輻射測量圖案內(nèi)的不對稱(例如通過測量印刷圖案內(nèi)的結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的側(cè)壁角度)；和通過圖案的不對稱(例如在兩個(gè)側(cè)壁角度中的不對稱)確定曝光設(shè)備的與焦距相關(guān)的性質(zhì)。
[0023]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作在下文中參照附圖詳細(xì)地描述。要注意的是，本發(fā)明不限于這里描述的具體實(shí)施例。這里給出的這些實(shí)施例僅僅是為了示例的目的?；谶@里包含的教導(dǎo)其他實(shí)施例對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
【附圖說明】
[0024]此處并入并且形成說明書一部分的附圖與說明書一起示出本發(fā)明的實(shí)施例，其還用以解釋本發(fā)明的原理并確保相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┖屠帽景l(fā)明。
[0025]圖1示出可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的光刻設(shè)備；
[0026]圖2示出可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的光刻單元或簇；
[0027]圖3示出可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的第一散射儀；
[0028]圖4示出可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的第二散射儀；
[0029]圖5示出標(biāo)準(zhǔn)光柵的形狀中的目標(biāo)圖案；
[0030]圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的目標(biāo)圖案；
[0031]圖7示出作為焦距函數(shù)的圖案結(jié)構(gòu)的輪廓；
[0032]圖8示出作為焦距函數(shù)的左側(cè)壁角度和右側(cè)壁角度。
[0033]圖9示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的目標(biāo)圖案。
[0034]圖10示出作為焦距函數(shù)的圖案化結(jié)構(gòu)的輪廓。
[0035]圖11和12示