检验方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和器件制造方法技术

本发明专利技术涉及检验方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和器件制造方法。为了确定曝光设备是否输出正确的辐射剂量以及曝光设备的投影系统是否正确地聚焦辐射，在掩模上使用测试图案、用于印刷特定标记到衬底上。这种标记可以通过例如散射仪等检验设备测量以确定是否在焦距、剂量和其他相关性质中存在误差。这种测试图案布置成使得焦距和剂量中的改变可以容易地通过测量使用掩模曝光的图案的性质而确定。掩模的测试图案布置成使得其产生衬底表面上的标记图案。标记图案包含具有至少两个可测量的侧壁角度的结构。结构的侧壁角度之间的不对称与来自曝光设备的曝光辐射的聚焦(或散焦)相关。散焦的程度由此通过测量印刷的标记图案结构的侧壁角度中的不对称而确定。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】检验方法和设备、光刻设备、光刻处理单兀和器件制造方法本申请是申请人ASML荷兰有限公司的国际申请号为PCT/EP2009/067403的PCT申请、于2011年6月30日进入中国国家阶段的申请号为200980153558.0的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2008年12月30日递交的美国临时申请61/141，410的优先权，其通过参考全文并入。
本专利技术的实施例涉及例如在通过光刻技术制造器件过程中使用的检验方法和使用光刻技术制造器件的方法以及用于执行该方法的设备。
技术介绍
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。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，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在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，娃晶片)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，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(即，抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案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”，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的“扫描器”，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。为了监测光刻过程，必须测量图案化衬底的诸如形成在其中或其上的连续层之间的覆盖误差等参数。已有多种技术用于测量在光刻过程中形成的微结构，包括使用扫描电子显微镜和不同的专门工具。一种形式的专用检验工具是散射仪，其中辐射束被引导至衬底表面上的目标上并且测量散射或反射束的性质。通过对比束已经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。例如通过将反射束和与已知衬底性质相关的已知测量值的库中存储的数据对比可以确定衬底的性质。两种主要类型的散射仪是已知的分光镜散射仪和角分辨散射仪。分光镜散射仪引导宽带辐射束到衬底上并且测量散射进入特定窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长函数的强度)。角分辨散射仪使用单色辐射束并测量作为角度函数的散射辐射的强度。散射仪可以用以测量光刻设备的若干个不同的方面，包括其衬底的取向和曝光有效性。也可以通过散射仪测量的光刻设备的两个重要参数(具体地，光刻设备执行的曝光动作)是焦距和剂量。光刻设备具有曝光设备，曝光设备包括辐射源和投影系统，如下文所述。辐射源提供辐射束，投影系统将辐射束聚焦并且应用图案到束以形成图案化辐射束，其照射到衬底表面上的抗蚀剂。投影到衬底上以便曝光衬底的辐射的剂量由曝光设备的不同部件控制。主要是光刻设备的投影系统对辐射聚焦到衬底的正确部分负责。图案化辐射中的图案的图像在衬底表面发生曝光的位置处聚焦是重要的。这使得在衬底表面上获得最锐的图像(即，最佳聚焦)，在该位置上可以曝光最锐的图案。这允许印刷较小的产品图案。辐射的焦距和剂量直接影响在衬底上曝光的图案或结构的不同的参数。可以使用散射仪测量的参数是已印刷到衬底上的图案内的结构的物理性质。这些参数可以包括临界尺寸(CD)或侧壁角度(SWA)。临界尺寸是诸如条纹(或间距、点或孔，这依赖于位于印刷图案内的被测量的结构)等结构的有效平均宽度。侧壁角度是衬底表面和结构的升起(或下落)部分之间的角度。此外，如果划线结构与用于焦距测量的产品掩模一起使用，可以应用掩模形状校正(用于掩模中的弯曲的焦距校正)。通过散射仪(或扫描电子显微镜)由掩模图案中的一维结构(其可以得出衬底上的一维图案，由一维图案可以执行测量)可以同时确定焦距和剂量。可以使用单个结构，只要该结构在曝光和处理时对于在焦距能量矩阵(FEM)中的每一个点具有临界尺寸和侧壁角度测量值的唯一的组合。如果这些临界尺寸和侧壁角度的唯一的组合是可用的，则可以通过这些测量值唯一地确定焦距和剂量值。然而，使用这种一维结构存在问题。通常存在导致类似的临界尺寸和侧壁角度测量值的几种焦距和剂量的组合。这意味着，通过测量单一一维结构不能唯一地确定焦距和剂量。已经考虑使用在分开的相邻标记中的多于一个结构来解决这种不确定性。然而，多个标记并入了不同的结构是不利的，包括占用衬底表面上潜在的宝贵的空间。在将图案曝光到衬底的目标部分上期间仅可以间接地测量焦距偏移或误差。例如，为了测量侧壁角度，重构目标上图案的整个轮廓。然后，在校准描述例如作为焦距和剂量函数的侧壁角度和临界尺寸的模型之后得出焦距。这种技术已知为焦距-剂量分离。散射仪信号对侧壁角度(和CD)中的变化的敏感性引起焦距(和剂量)值的偏离。然而，散射仪信号的敏感性(即，包含有关反射辐射的表面的信息的反射辐射)受衬底表面上的辐射敏感材料(即，抗蚀剂)的厚度影响。实际上，散射仪信号的敏感性随抗蚀剂厚度的平方倒数成比例。敏感性降低会导致下面不想要的效果:虽然敏感性水平降低，但是噪音水平不降低，结果信噪比降低，侧壁角度可再现性因此变差；当模型化的误差保持相同，则会导致侧壁角度测量值的系统精确度误差增大；以及抗蚀剂高度变化或作为模型化图案的一部分的叠层中的其他变化会引起对侧壁角度测量值的不想要的影响(也已知为串扰)。上述不想要的影响或效果对从侧壁角度得出的焦距值具有直接的影响。
技术实现思路
本专利技术旨在提供改进的焦距量测。具体地，本专利技术旨在获得精确的焦距值，即使抗蚀剂厚度被减小也可以获得精确的焦距值。根据本专利技术的一个实施例，一种测量曝光设备的与焦距相关的性质的方法，所述方法包括使用下列设备在衬底表面上印刷图案:i)将要测量的曝光设备和ii)包括图案的图案形成装置，用于形成印刷图案，所述图案形成装置的图案被设计成产生具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的结构的印刷图案，将辐射束投影到衬底表面上的印刷图案上，检测从衬底表面上的印刷图案反射的辐射；使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和由所述不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。具体地，在结构的不同侧壁上的侧壁角度测量值在曝光设备的与焦距相关的性质变化的时候可以彼此不同地变化。因而，该不对称可以是两个侧壁角度测量值之间的差异。根据本专利技术的另一实施例，一种用在曝光设备中的掩模，包括图案，用于在衬底上印刷图案，所述掩模图案布置成使得印刷图案包含具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值(例如，相同结构的不同部分的不同测量值)的一个或多个结构。根据本专利技术的另一实施例，一种衬底包括印刷在其表面上的图案，印刷的图案包括一个或多个结构，该一个或多个结构具有随用以印刷图案的曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值(例如，相同结构的不同部分的不同测量值)。根据本专利技术的另一实施例，一种用于曝光设备的投影设备，所述投影设备配置成使用包含图案的用于印刷印刷图案的掩模在衬底上印刷图案，投影设备配置成分解衬底上的掩模的图案，使得印刷图案包含一个或多个结构，该一个或多个结构具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值(例如，相同结构的不同部分的不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量曝光设备的与焦距相关的性质的方法，所述方法包括步骤：使用下列设备在衬底表面上印刷图案：i)将要被测量的曝光设备和ii)图案形成装置，包括图案，用于形成印刷图案，所述图案形成装置的图案被设计成产生随曝光设备的焦距的变化而变化的印刷图案；将辐射束投影到衬底表面上的印刷图案上；检测从衬底表面上的印刷图案反射的辐射；使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和由所述不对称确定曝光设备的焦距，其中印刷图案包括一个或多个结构并且由一个或多个结构的不对称的变化确定曝光设备的焦距的变化，其中，所述不对称包括印刷图案内的结构的侧壁角度测量值的差异。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H·克拉莫，P·海恩，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL