用以控制灰度光学光刻的方法及设备技术

本发明专利技术揭示用以控制灰度光刻的方法及设备。用于调整灰度光刻过程的所揭示实例设备包含：光学测量装置(206)，其用以光学测量经图案化晶片(300)的部分(302、304、310、320)；及处理器(1012)，其用以基于所述经测量部分计算轮廓(401)，及基于所述经计算轮廓(401)确定对所述灰度光刻过程的调整。所述所揭示设备还包含用以基于所述调整控制所述灰度光刻过程的调整器(202)。

【技术实现步骤摘要】
用以控制灰度光学光刻的方法及设备
本专利技术一般来说涉及光学光刻，且更特定来说，涉及用以控制灰度光学光刻的方法及设备。
技术介绍
近年来，已使用灰度光学光刻制作具有例如倾斜或带斜坡表面等三维(3D)特征(例如，经制作装置特征)的半导体装置及微机电系统。在此类实例中，倾斜表面可实施为半导体或微机电装置特征及/或形状。为了产生此类3D结构，灰度光学光刻控制抗蚀剂层被曝光于入射光能的程度。在一些已知实例中，较高强度曝光会移除增加量的抗蚀剂层。然而，对通过此类过程界定的倾斜或带斜坡表面的尺寸过程控制可为困难的。通常，直到裸片及/或晶片制作完成之后才能获得用以调整光学光刻过程的经测量尺寸或公差数据，且因此，所述数据仅可用于生产后过程调整。此外，用以出于控制目的测量特征的已知测量技术可能既是时间密集型又是劳动力密集型的。特定来说，一些已知测量技术包含使用可需要相对长循环时间的轮廓仪。
技术实现思路
根据本申请案的一个实施例，一种用于调整灰度光刻过程的设备包含光学测量装置、处理器及调整器。所述光学测量装置光学测量经图案化晶片的部分。所述处理器基于所述经测量部分计算轮廓，及基于所述经计算轮廓确定对所述灰度光刻过程的调整。所述调整器基于所述调整控制所述灰度光刻过程。在本申请案的另一实施例中，一种用于对灰度光刻过程进行过程控制的方法包含：在晶片上通过改变曝光源的透射比而界定经显影图案以界定特征；经由光学厚度测量装置来光学测量所述特征；经由处理器基于测量所述特征而计算所述灰度光刻过程的轮廓；及基于所述轮廓而调整对所述晶片的曝光。在本申请案的又一实施例中，一种有形机器可读媒体包含指令，所述指令在被执行时致使处理器至少进行以下操作：基于晶片的图案的垫的光学厚度测量而计算所述图案的轮廓；及基于所述轮廓确定对灰度光刻过程的调整。在本申请案的再一实施例中，一种裸片包含：半导体装置，其布置为阵列；抗蚀剂层；及经显影图案，其通过曝光系统及光学掩模界定于所述抗蚀剂层上。所述经显影图案包含具不同深度的部分以由光学厚度测量装置光学测量，从而控制对所述裸片的灰度光刻过程。附图说明图1A到1C图解说明可通过本文中所揭示的实例产生的倾斜或带斜坡半导体或微机电结构。图2是根据本专利技术的教示的实例灰度光学光刻过程调整系统的示意性概图。图3A是根据本专利技术的教示的可通过图2的实例过程调整系统产生且由所述系统利用的实例灰度光学光刻图案的等轴视图。图3B描绘与图3A的光学光刻图案的实例垫相关地展示的经产生倾斜轮廓。图3C是描绘可在本文中所揭示的实例中实施的电极深度的相关性的图表。图4是描绘可通过本文中所揭示的实例计算的实例轮廓的图表。图5描绘可由本文中所揭示的实例用于监测过程的实例测量数据。图6描绘具有其中可实施本文中所揭示的实例的多个裸片的实例晶片。图7图解说明跨越可利用图6的实例晶片收集的曝光剂量的实例表征。图8是可用于实施本文中所揭示的实例的实例灰度光学光刻过程监测系统。图9是表示可经执行以实施图8的实例过程监测系统的机器可读指令的流程图。图10是经结构化以执行图9的指令以便实施图8的实例过程监测系统的实例处理平台的框图。所述图未按比例。替代地，为了使多个层及区清晰，在图式中可放大层的厚度。遍及图式及所附书面描述，将尽可能地使用相同参考编号来指代相同或类似零件。如本专利中所使用，对任一部分(例如，层、膜、区域)以任何方式定位于另一部分上(例如，定位于另一部分上、位于另一部分上、安置于另一部分上或形成于另一部分上等)的陈述指示：所提及部分与所述另一部分接触，或所提及部分位于所述另一部分上面，其中一或多个中间部分位于所述两个部分之间。对任一部分与另一部分接触的陈述意指：所述两个部分之间不存在中间部分。具体实施方式揭示用以控制灰度光学光刻的方法及设备。一些已知半导体制作过程采用以充分分辨率改变光致抗蚀剂移除深度以界定例如倾斜或带斜坡特征(例如，带斜坡半导体或微机电装置特征)等三维(3D)特征的灰度光学光刻过程。然而，对产生此类3D特征的准确控制可难以达成。特定来说，对这些已知光刻过程的过程表征通常是在制作含有众多裸片的量产晶片之后而非在制作期间完成。本文中所揭示的实例实现对灰度光学光刻的高度准确的线上(例如，过程中、制作中等)控制，借此实现对经制作3D特征(例如，带斜坡、倾斜及/或弯曲特征)的显著较严格的尺寸控制。因此，本文中所揭示的实例可实现半导体装置或结构的相对狭小制作公差，且因此可实现高度准确的尺寸控制。此外，本文中所揭示的实例可通过实现对光学光刻过程的线上自动调整而提高经制作半导体或微机电装置的良率。这些调整可针对包含但不限于以下各项的参数调适光学光刻过程：材料的变化、厚度、光变化、光罩变化及/或制造公差等。本文中所揭示的实例利用在一些实例中包含灰度垫(例如，灰度计量垫)的图案(例如，经显影图案)来准确地控制灰度光刻过程。特定来说，这些垫具有不同深度且可在晶片的制作过程期间界定于晶片的多个裸片上。根据本文中所揭示的实例，光学测量计量垫的深度使得计算灰度过程的轮廓以调整光刻过程。特定来说，通过采取对垫的深度(例如，经测量移除深度)的光学测量使得可计算前述轮廓而监测且调整灰度过程的众多参数(例如，对灰度光学光刻过程的线上控制)。灰度光学光刻过程的这些参数可经调整成包含光学掩模特性或放置、光罩尺寸变异、材料变异、光发射变异、批次间可变性、抗蚀剂变异等。在一些实例中，计算灰度光刻过程的漂移(例如，裸片间漂移、晶片间漂移、晶片批次漂移等)使得可利用经计算目标轮廓相应地调整所述漂移。如本文中所使用，术语“轮廓”可指函数、关系、多变量关系/拟合、表格式关系、曲线及/或表征过程或与过程相关联的变异的行为的数学关系。如本文中所使用，术语“漂移”可指特性行为或函数随时间的移位及/或移动。如本文中所使用，术语“图案”或“灰度光学光刻图案”可指形成有亚分辨率光罩特征的斜特征或3D特征的制作。如本文中所使用，在制作的上下文中术语“三维”及“3D”可指具有经界定梯度或角度/带斜坡表面的特征。如本文中所使用，术语“灰度”或“GS”可指与仅产生垂直壁/结构的2D光刻过程(例如，零或全深度光致抗蚀剂图案化过程)相比涵盖光致抗蚀剂中的梯度或角度/带斜坡表面的过程(例如，3D光刻过程)及/或特征。如本文中所使用，术语“光学测量(opticalmeasurement或opticallymeasuring)”可指与测量从表面、特征及/或组件反射的光的波长及/或波长的移位相关联的方法及/或过程，例如光谱椭偏测量术或双光束光谱测量术。图1A到1C图解说明本文中所揭示的实例可经实施以准确地产生的倾斜或带斜坡半导体结构。翻到图1A，实例经制作结构100包含具有带斜坡部分/斜部分或成角度部分(例如，带斜坡或成角度3D部分)104的经制作电极102。实例经制作结构100还包含经制作弹簧106。在此实例中，电极102是制作于衬底(例如，衬底金属层、衬底层等)108上或内。为了界定电极102及对应斜轮廓104，首先使衬底108涂布有光致抗蚀剂(例如，间隔件)122(展示于图1C中)，且然后利用将灰度光学光刻过程将抗蚀剂图案化。通过部分地将光致抗蚀剂曝光而形成成角度轮廓104。特定来说，通过将金属沉积于成角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调整灰度光刻过程的设备，所述设备包括：光学测量装置，其用以光学测量经图案化晶片的部分，处理器，其用以：基于所述经测量部分计算轮廓，及基于所述经计算轮廓确定对所述灰度光刻过程的调整；及调整器，其用以基于所述调整控制所述灰度光刻过程。

【技术特征摘要】
2017.11.01 US 15/800,8681.一种用于调整灰度光刻过程的设备，所述设备包括：光学测量装置，其用以光学测量经图案化晶片的部分，处理器，其用以：基于所述经测量部分计算轮廓，及基于所述经计算轮廓确定对所述灰度光刻过程的调整；及调整器，其用以基于所述调整控制所述灰度光刻过程。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述经图案化晶片的经显影图案包含具变化的相应深度的垫。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述经显影图案是通过可调整照明源经由光学掩模界定到所述经图案化晶片上。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述光学掩模包含具有不透明特征、铬特征或透明亚分辨率特征中的至少一者以局部地调制曝光的透射比的窗。5.根据权利要求2所述的设备，所述处理器用以基于所述垫的所述相应深度的光学测量而计算所述轮廓。6.根据权利要求2所述的设备，其中所述垫经充分地定大小以被光学测量。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述垫布置为所述经图案化晶片上的阵列。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述轮廓包含与块体显影率或表面显影率中的至少一者有关的关系。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器用以进一步计算所述灰度光刻过程的漂移。10.根据权利要求1所述的设备，其中图案是界定于光致抗蚀剂中，或所述图案是界定于光致抗蚀剂中且经由化学蚀刻过程或干式等离子体蚀刻过程被转印到下伏衬底。11.一种用于对灰度光刻过程进行过程控制的方法，所述方法包括：在晶片上通过改变曝光源的透射比而界定经显影图案以界定特征；经由光学厚度测量装置来光学测量所述特征；经由处理器基于测量所述特征而计算所述灰度光刻过程的轮廓；及基于所述轮廓而调整对所述晶片的曝光。12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含基于所述经显影图案的经...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·M·舍温，S·郑，C·M·彼尔德，N·波拉纳努特，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US