确定剂量的方法、检查设备、图案形成装置、衬底以及器件制造方法制造方法及图纸

技术编号:15342579 阅读:197 留言:0更新日期:2017-05-17 00:12
一种确定在衬底上光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的方法,方法包括步骤:(a)接收包括使用光刻工艺制造的第一结构和第二结构的衬底;(b)当采用辐射照射第一结构时,检测被散射的辐射以获得第一散射仪信号;(c)当采用辐射照射第二结构时,检测被散射的辐射以获得第二散射仪信号;(d)使用第一散射仪信号和第二散射仪信号以确定用于制造第一结构和第二结构的曝光剂量值,其中第一结构包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性,空间特性被设计为受曝光剂量影响,以及第二结构包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性,空间特性被设计为受曝光剂量影响,其中曝光剂量以不同方式影响第一结构和第二结构的受曝光剂量影响的空间特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定剂量的方法、检查设备、图案形成装置、衬底以及器件制造方法相关申请的交叉引用本申请要求保护于2014年6月30日提交的欧洲专利申请14174973的权益,并且在此通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及用于确定可以用于在由光刻技术制造器件中(例如,光瞳面检测或暗场散射测量)的光刻设备曝光剂量的方法和设备,以及涉及使用光刻技术制造器件的方法。
技术介绍
光刻设备是将所需图案施加至衬底上、通常施加至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ICs)的制造。在该情形中,备选地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如,硅晶片)上的目标部分(例如,包括一个或几个管芯的部分)上。图案的转移通常是经由成像至提供在衬底上的辐射-敏感材料(抗蚀剂)层上。通常,单个衬底将包含依次图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进机和所谓的扫描机,在所谓的步进机中,通过同时将整个图案曝光至目标部分上而照射每个目标部分,以及在所谓的扫描机中,通过沿给定方向(“扫描”方向)利用辐射束扫描图案而同时同步地平行于或反平行于该方向扫描衬底来照射每个目标部分。也可能通过将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转移至衬底。在光刻工艺中,经常希望对所产生结构进行测量,例如用于工艺控制和验证。用于进行该测量的各种工具是已知的,包括通常用于测量关键尺寸(CD)的扫描电子显微镜,以及用于测量重叠(器件中两个层的对准精度)和光刻设备的离焦的专用工具。近期,已经研发了各种形式散射仪用于光刻领域。这些装置将辐射束引导至目标上并且测量散射的辐射的一个或多个属性-例如在单个反射角度下作为波长函数的强度;在一个或多个波长下作为反射角函数的强度;或者作为反射角的函数的偏振-以获得可以由此确定感兴趣目标的属性的“频谱”。感兴趣属性的确定可以由各种技术来执行:例如通过迭代逼近(例如,严格耦合波分析或有限元方法)而重构目标结构;库搜索;以及主成分分析。由传统散射仪使用的目标相对较大,例如40μm乘以40μm,光栅和测量束产生小于光栅的斑(即光栅欠满)。这简化了目标的数学重构,因为其可以视作是无限的。然而,为了减小目标的大小,例如减小至10μm乘以10μm或更小,例如因此它们可以被定位在产品特征之中,而不是在划道中,已经提出了在其中光栅制作为小于测量光斑(也即光栅过满)的量测。通常使用暗场散射法测量该目标,其中零阶衍射(对应于镜面反射)被阻断并且仅处理高阶衍射。使用衍射阶的暗场检测的基于衍射的重叠使能对更小目标的重叠测量。这些目标可以小于照射斑并且可以由晶片上的产品结构围绕。可以在一个图像中测量多个目标。在已知的量测技术中,当旋转目标或者改变照射模式或成像模式以分离地获得-1和+1衍射阶强度时,重叠测量结果通过在某些条件下两次测量目标来获得。对于给定光栅,比较这些强度提供了对光栅中非对称性的测量。在堆叠的光栅对中的非对称性可以用作重叠误差的指示器。类似地,聚焦敏感光栅中的非对称性可以用作离焦的指示器。然而,导致散射仪光瞳中非对称性改变的任何效应将有助于扫描机的离焦。一个这种效应是曝光剂量。曝光剂量变化难以测量,尤其是具有小管芯中目标的曝光剂量变化难以测量。源自光刻设备、掩模版和工艺处理的组合,有效的曝光剂量通常通过关键产品结构的线宽(关键尺寸CD)而测量。用于这种测量的检查设备包括诸如CD-SEM(扫描电子显微镜)和散射仪的量测工具。然而,CD-SEM是相对缓慢的。使用散射仪的光学重构也是缓慢的过程。此外,尽管散射仪是非常灵敏的量测工具,但是灵敏度是对于特征参数的宽广的范围。需要小心仔细产生并优化散射仪设置配方以从构成目标的材料的下层堆叠的变化中分离CD变化。此外,用于CD测量的散射法通常需要大的目标(例如,40×40μm)。
技术实现思路
希望比现有方法更快地测量曝光剂量的方法。此外,如果这将应用于可以采用基于暗场图像的技术而读出的小目标结构,则将是非常有利的。此外,考虑为有利的是在用于例如重叠或聚焦测量的量测特征中并入用于曝光剂量测量的量测特征,而并未干扰所述测量,即遵循设计规则并且同时可以嵌入在具有不同功能的量测目标内的量测目标。根据第一方面,提供了一种确定在衬底上光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的方法,该方法包括步骤:(a)接收包括使用光刻工艺制造的第一结构和第二结构的衬底;(b)当使用辐射来照射第一结构时,检测被散射的辐射以获得第一散射仪信号;(c)当使用辐射来照射第二结构时,检测被散射辐射以获得第二散射仪信号;(d)使用第一散射仪信号和第二散射仪信号以确定用于制造所述第一结构和第二结构的曝光剂量值,其中:第一结构包括具有空间特性的第一周期性特性以及具有空间特性的至少另一第二周期性特性,空间特性被设计为受曝光剂量影响;以及第二结构包括具有空间特性的第一周期性特性以及具有空间特性的至少另一第二周期性特性,空间特性被设计为受曝光剂量影响,其中曝光剂量以不同方式影响第一结构和第二结构的受曝光剂量影响的空间特性。根据一方面,提供了一种用于确定在衬底上光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的检查设备,检查设备包括:照射系统,被配置以使用辐射照射在第一结构和第二结构上,第一结构和第二结构在衬底上使用光刻工艺制造;检测系统,被配置以检测源自第一结构的照射的被散射的辐射以获得第一散射仪信号,并且被配置以检测源自第二结构的照射的被散射的辐射以获得第二散射仪信号;以及处理器,被配置以基于:包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性的第一结构,以及包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性的第二结构,空间特性被设计为受曝光剂量影响,使用第一散射仪信号和第二散射仪信号来确定用于制造第一结构的曝光剂量值,其中曝光剂量以不同方式影响第一和第二结构的受曝光剂量影响的空间特性。根据一方面,提供了一种用于确定在衬底上光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的图案图案形成装置,图案图案形成装置包括目标图案,目标图案包括:被配置以使用光刻工艺产生第一结构的第一子图案,第一结构包括具有空间特性的周期性特性以及具有空间特性的另一第二周期性特性的结构,空间特性被设计为受曝光剂量影响;以及被配置以使用光刻工艺产生第二结构的第二子图案,第二结构包括具有空间特性的第一周期性特性以及具有空间特性的至少另一第二周期性特性,空间特性被设计为受曝光剂量影响,其中曝光剂量以不同方式影响第一结构和第二结构的受曝光剂量影响的空间特性。根据一方面,提供了一种用于确定在衬底上光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的衬底,衬底包括目标,目标包括:至少包含具有空间特性的第一周期性特性以及另一第二周期性特性的第一结构,空间特性被设计为受曝光剂量影响;以及至少包含具有空间特性的第一周期性特性和至少另一第二周期性特性的第二结构,空间特性被设计为受曝光剂量影响,其中曝光剂量以基本上不同方式影响第一结构和第二结构的受曝光剂量影响的空间特性。根据一方面,提供了一种制造器件的方法,其中使用光刻工艺,器件图案被施加至一系列衬底,该方法包括:使用根据第一方面的方法,确定使用至少一个衬底的光刻设备的曝光剂量,并且根据本文档来自技高网
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确定剂量的方法、检查设备、图案形成装置、衬底以及器件制造方法

【技术保护点】
一种确定衬底上的光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的方法,所述方法包括步骤:(a)接收包括第一结构和第二结构的衬底,所述第一结构和所述第二结构使用所述光刻工艺制造;(b)当使用辐射来照射所述第一结构时,检测被散射的辐射以获得第一散射仪信号;(c)当使用辐射来照射所述第二结构时,检测被散射的辐射以获得第二散射仪信号;(d)使用所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号来确定用于制造所述第一结构和所述第二结构的曝光剂量值,其中所述第一结构包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性,所述空间特性被设计为受所述曝光剂量影响,以及所述第二结构包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性,所述空间特性被设计为受所述曝光剂量影响,其中所述曝光剂量以不同方式影响所述第一结构和所述第二结构的受所述曝光剂量影响的所述空间特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 EP 14174973.91.一种确定衬底上的光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的方法,所述方法包括步骤:(a)接收包括第一结构和第二结构的衬底,所述第一结构和所述第二结构使用所述光刻工艺制造;(b)当使用辐射来照射所述第一结构时,检测被散射的辐射以获得第一散射仪信号;(c)当使用辐射来照射所述第二结构时,检测被散射的辐射以获得第二散射仪信号;(d)使用所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号来确定用于制造所述第一结构和所述第二结构的曝光剂量值,其中所述第一结构包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性,所述空间特性被设计为受所述曝光剂量影响,以及所述第二结构包括具有空间特性的第一周期性特性和具有空间特性的至少另一第二周期性特性,所述空间特性被设计为受所述曝光剂量影响,其中所述曝光剂量以不同方式影响所述第一结构和所述第二结构的受所述曝光剂量影响的所述空间特性。2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:使用所述光刻工艺以在所述衬底上制造第一结构,所述第一结构至少包括具有被设计为受所述曝光剂量影响的空间特性的第一周期性特性和第二周期性特性;以及使用所述光刻工艺以在所述衬底上制造第二结构,所述第二结构至少包括具有被设计为受所述曝光剂量影响的空间特性的第一周期性特性和第二周期性特性,其中所述曝光剂量以不同方式影响所述第一结构和所述第二结构的受所述曝光剂量影响的所述空间特性。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述第一结构和所述第二结构的所述第一周期性特性是包含光栅的量测目标的节距。4.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中,所述第一结构和所述第二结构的所述第二周期性特性是包含光栅的量测目标的节距。5.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中,所述第一结构和所述第二结构的所述第二周期性特性的方向在与所述第一结构和所述第二结构所处平面平行的平面中。6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一结构和所述第二结构的所述第二周期性特性的所述方向实质上与所述第一结构和所述第二结构的所述第一周期性特性的方向平行。7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一结构和所述第二结构的所述第二周期性特性的所述方向实质上垂直于所述第一结构和所述第二结构的所述第一周期性特性的所述方向。8.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中使用成像平面检测散射法执行当照射所述第一结构和所述第二结构时,检测被散射的辐射的所述步骤。9.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中,使用光瞳面检测散射法执行当照射所述第一结构和所述第二结构时,检测被散射的辐射的所述步骤。10.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中检测被散射的辐射的所述步骤包括:分离第零阶被散射的辐射与更高阶被散射的辐射,并且检测所述更高阶被散射的辐射以获得每个相应散射仪信号。11.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中使用所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号以确定用于制造所述第一结构和所述第二结构的曝光剂量值的所述步骤包括使用所测量的第一强度和第二强度之间的差,所述第一强度和第二强度对应于所测量的相应的所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号。12.根据权利要求11所述的方法,其中使用所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号以确定用于制造所述第一结构和所述第二结构的曝光剂量值的所述步骤包括归一化步骤。13.根据权利要求12所述的方法,其中归一化因子是对应于所测量的相应所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号的所述强度之和。14.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中所述第一结构和所述第二结构的所述第二周期性特性具有600nm的周期。15.一种确定在衬底上光刻工艺中使用的光刻设备的曝光剂量的检查设备,所述检查设备包括:照射系统,被配置为采用辐射来照射使用所述光刻工艺在所述衬底上制造的第一结构和第二结构;检测系统,被配置为检测由照射所述第一结构引起的被散射的辐射以获得第一散射仪信号,并且被配置为检测由照射所述第二结构引起的被散射的辐射以获得第二散射仪信号;以及处理器,被配置为使用所述第一散射仪信号和所述第二散射仪信号以基于以下内容确定用于制造所...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·弗玛H·A·J·克拉默
申请(专利权)人:ASML荷兰有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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