用于在EUV光刻中监测焦点的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用包含具有辅助特征图案的EUV掩模来获得用于在EUV光刻中曝光光致抗蚀剂的最优焦点的方法。本发明专利技术也涉及一种具有用于在EUV光刻中监测焦点的特定焦点测试目标的EUV掩模，和一种通过设计特定焦点测试目标而制造该EUV掩模的方法。EUV掩模包含重复图案，其中重复图案具有两个不同节距，即，第一节距和第二节距，并且在主要特征之间包含辅助特征。因为所述两个不同节距具有不同的焦点偏移，在光栅的线宽之间的所述差提供了校准曲线，校正曲线为焦点的测量。用于监测焦点的方法为使用利用在两个光栅之间的线宽差校准的预确定焦点位置的焦点位置而进行EUV曝光。本发明专利技术的用于监测焦点的EUV掩模均适用于测试和产品掩模。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及一种用于在EUV光刻中监测焦点的方法和EUV掩模，并且更具体而言，涉及一种获得用于在EUV光刻系统中使用包含具有辅助特征的重复图案的EUV掩模来曝光覆盖光致抗蚀剂的衬底的最优焦点的方法。
技术介绍
在集成电路的制造中，光刻被用于在半导体和的各种材料上生成图案结构来用于所期望的电路结构的构造。从用于在微电子器件中的更高电路密度的半导体工业中的永远增长的期望的方向来看的持续性需求已经促进光刻工程师开发改善的光刻工艺。尤其地，光刻工艺可以提供改善的线宽控制。许多线宽变化应归于通过众多影响引起的焦点不确定性，诸如抗蚀剂厚度变化、烘培非均匀性、批-批抗蚀剂敏感度改变、非平坦晶片、透镜场(lens field)非平坦度等。因此，为了提高线宽控制，必须提高工艺的焦点窗口或减少焦点变化。已经采取用于确定工具焦点的各种自动化方案。在现有技术的曝光系统，存在自动对焦调平传感器系统以在Z方向(垂直于抗蚀剂表面)上调整晶片，以获得用于抗蚀剂曝光的最佳焦点。尽管，自动对焦调平传感器系统将通过高精确机械方法精确地将曝光的晶片放置在最佳焦点位置(或从该位置的预定偏移)处，但是对于各种晶片叠层或各种材料集合(不同的光致抗蚀剂、夹层和/或底层)，依然在定位机制中易有轻微漂移或所需偏移中易有变化。此外，在成像中和工艺参数的变化引起在抗蚀剂膜中的最佳焦点位置的变化，这进而可引起在印刷的图案的尺寸中的变化。因此，在曝光系统中采用的焦点位置必须连续监测以确保印刷的图案的线宽被牢固地控制在可接受的范围内。获得更高区域密度的最直接方法为提高在抗蚀剂膜中的电路图案的分辨率。提高在抗蚀剂中的分辨率的一种方法为移动至较短波长，从365nm到248nm，然后到193和157nm，到诸如EUV(超紫外)的极其小波长光学系统，或采取诸如电子束(E-beam)的非光学系统。具有在20nm以下的曝光波长的EUV光刻允许工业超过当前193nm光刻的衍射极限的印刷特征而没有凭借使用双重或三重构图的技术的采用。同样可以通过归因于掩模吸收体特征的三维特性的衍射效应引起焦点变化，其相比于EUV波长为大的。三维特征与入射和反射电磁场相互作用，并且可以在晶片上引起焦点变化。这些焦点变化意味着具有用于焦点的度量标准变得更重要。先前已经报道了确定在光刻工艺期间的焦点变化的一些焦点监测方法。例如，Brunner等人，在美国专利号5,300,786中，教导焦点监测方法，其可以被用于精确地确定在光学投影系统中的最佳焦点和焦平面，但是它需要不能与产品掩模集成的专业掩模的使用。掩模需要90度相移，其并不是标准工艺。制造用于EUV掩模的90度相移非常艰辛，很可能涉及在Z方向上偏移多层，从而，添加该特征到产品掩模是不现实的。尽管，Sun等人，在2013年SPIE文献(Proc.of SPIE,Vol.8679,pp.86790T1-12,2013)中示出具有用于焦点监测的90.9°和180°相移的相移掩模结构的EUV掩模，还公开建立这样的相移目标的难度程度如何。这更是EUV相移掩模太昂贵并且用于EUV掩模的实际制造不现实的证据。此外，Brunner等人，在美国专利号7,455,939中，教导制造用在光刻成像系统中的工艺监测光栅图案的方法。该方法测量在单个曝光中的焦点，并且使用通过散射仪测量的抗蚀剂的侧壁角以确定焦点。在EUV光刻中，使用极其薄的抗蚀剂(～30nm)和粗糙的侧壁，所以即使能测量的话，侧壁角测量非常困难。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，提供一种用于在EUV光刻系统中监测焦点的方法，所述方法包含：提供包含光致抗蚀剂层的衬底；使用EUV辐射曝光，并且用包含包括第一节距和第二节距的两个不同节距的重复图案的掩模，在不同焦点位置处印刷所述光致抗蚀剂层，其中所述两个不同节距中的至少一个的所述重复图案包含辅助特征(assist feature)；确定在所述掩模中的所述第一节距的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的第一关系；确定在所述掩模中的所述第二节距的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的第二关系；建立包含在所述不同焦点位置处的所述两个不同节距的印刷的线宽差的校准曲线；以及，使用在所述校准曲线上预确定作为焦点位置的焦点位置，对光致抗蚀剂或其它光敏感材料进行EUV曝光。在所述掩模中的所述重复图案之下，曝光所述光致抗蚀剂层导致印刷的光致抗蚀剂图案，所述印刷的光致抗蚀剂图案选自由线、槽、孔、销及其混合组成的组。所述线或槽包括水平线或槽和垂直线或槽。在所述EUV掩模上，所述辅助特征通常具有从大约20nm到大约60nm范围的线宽，其对应于在所述印刷的光致抗蚀剂图案上的从大约5nm到大约15nm范围的晶片尺寸。在所述光致抗蚀剂图案上，所述辅助特征通常不被印刷。在EUV光刻中使用的所述光致抗蚀剂层通常具有从大约10nm到大约40nm范围的厚度。从节距组选择所述第一节距和所述第二节距，其被检测以在其用于所述印刷的光致抗蚀剂图案的最佳焦点位置处给出最大或足够的差。最优节距根据照明器为不同的，并且可以被使用模拟软件或实验结果而预测。然而，在小节距处，大多数照明器将具有类似的特性。照明为类星体照明，并且更具体而言，照明为25°或45°类星体照明器系统(其中σout/σin＝088/0.37)。其它照明条件也可被使用。目前水平的EUV曝光系统具有0.33的数值孔径(NA)。期待更高NA以提供用于印刷抗蚀剂图像的更好分辨率。EUV光刻的投影系统具有4x的缩小，因此在所述掩模中的所述重复图案的特征尺寸四倍于在所述衬底上的所述印刷的光致抗蚀剂图案的所述特征尺寸。此处用于监测焦点的所述EUV掩模为产品掩模或测试掩模。所述产品掩模用于生产产品。此处使用的方法并不依赖于光致抗蚀剂。用于EUV光刻的光致抗蚀剂可为化学放大抗蚀剂。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于在EUV光刻中监测焦点的EUV掩模，所述EUV掩模包含：掩模衬底；在所述掩模衬底上的多层反射体；以及在所述多层反射体之上的吸收体，所述吸收体包含包括第一节距和第二节距的两个不同节距的重复图案，其中从节距组选择所述第一节距和所述第二节距，其被检测以在它们的用于印刷的光致抗蚀剂图案的最佳焦点位置处给出最大或足够的差，并且所述两个不同节距中的至少一个的所述重复图案包含辅助特征。对于用于在EUV光刻中监测焦点的上文所述的EUV掩模，用于上文所述的节距组的所述印刷的光致抗蚀剂图案的所述最佳焦点位置被通过以下方法确定：使用EUV辐射曝光，并且使用包含所述节距组的所述重复图案的掩模，在不同的焦点位置处印刷光致抗蚀剂层；确定在所述节距组的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的关系；以及基于所述关系识别它们的最佳焦点位置。在光致抗蚀剂层上的掩模的所述重复图案之上通过EUV曝光而获得的所述印刷的光致抗蚀剂图案包含线、槽、孔、销及其混合的图案。用于在EUV光刻中监测焦点的上文所述的EUV掩模包含帽层。所述多层反射体可包含40层的钼(Mo)和硅(Si)双层，并且所述吸收体包含钽或其它EUV吸收材料。所述吸收体包含Ta、TaN、TaBN、TaBON、TaGeN、Cr、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在EUV光刻中监测焦点的方法，所述方法包括：提供包含光致抗蚀剂层的衬底；使用EUV辐射曝光，并且用包括包含第一节距和第二节距的两个不同节距的重复图案的掩模，在不同焦点位置处来印刷所述光致抗蚀剂层，其中，所述两个不同节距中的至少一个的所述重复图案包含辅助特征；确定在所述掩模中的所述第一节距的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的第一关系；确定在所述掩模中的所述第二节距的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的第二关系；建立包含在所述不同焦点位置处的所述两个不同节距的印刷的线宽差的校准曲线；以及使用在所述校准曲线上被预确定为焦点位置的焦点位置，对光致抗蚀剂或其它光敏感材料进行EUV曝光。

【技术特征摘要】
2015.02.12 US 14/6208031.一种用于在EUV光刻中监测焦点的方法，所述方法包括：提供包含光致抗蚀剂层的衬底；使用EUV辐射曝光，并且用包括包含第一节距和第二节距的两个不同节距的重复图案的掩模，在不同焦点位置处来印刷所述光致抗蚀剂层，其中，所述两个不同节距中的至少一个的所述重复图案包含辅助特征；确定在所述掩模中的所述第一节距的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的第一关系；确定在所述掩模中的所述第二节距的所述重复图案之下的所述光致抗蚀剂层的印刷的线宽与所述不同焦点位置之间的第二关系；建立包含在所述不同焦点位置处的所述两个不同节距的印刷的线宽差的校准曲线；以及使用在所述校准曲线上被预确定为焦点位置的焦点位置，对光致抗蚀剂或其它光敏感材料进行EUV曝光。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述掩模中的所述重复图案之下，曝光所述光致抗蚀剂层导致印刷的光致抗蚀剂图案，所述印刷的光致抗蚀剂图案选自由线、槽、孔、销及其混合组成的组。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述印刷的光致抗蚀剂图案包含水平槽。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述印刷的光致抗蚀剂图案包含垂直槽。5.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述掩模上的所述重复图案的特征尺寸四倍于在所述衬底上的所述印刷的光致抗蚀剂图案的特征尺寸。6.根据权利要求2所述的方法，其中，从节距组选择所述第一节距和所述第二节距，其被检测以在其用于所述印刷的光致抗蚀剂图案的最佳焦点位置处给出最大或足够的差。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辅助特征具有从大约20nm到大约60nm范围的线宽。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述EUV光刻包含类星体照明系统。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掩模为用于制造产品的产品掩模。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂层具有从大约10nm到大约40nm范围的厚度。11.一种用于在EUV光刻中监测焦点的EUV掩模，所述EUV掩模包括：掩模衬底；在所述掩模衬底上的多层反射体；以及在所述多层反射体之上的吸收体，所述吸收体包含包括第一节距和第二节距的两个不同节距的重复图案，其中，从节距组选择所述第一节距和所述第二节距，其被检测以在其用于印刷的光致抗蚀剂图案的最佳焦点位置处给出最大或足够的差，并且所述两个不同节距中的至少一个的所述重复图案包含辅助特征。12.根据权利要求11所述的EUV掩模，其中，通过在光致抗蚀剂层上的所述EUV掩模的所述重复图案之上的EUV曝光而获得的所述印刷的光致抗蚀剂图案选自由线、槽、孔、销及其混合组成的组。13.根据权利要求11所述的EUV掩模，其中，所述EUV掩模进一步包含帽层。14.根据权利要求11所述的EUV掩模，其中，所述多层反射体包含40层的钼和硅双层。15.根据权利要求11所述的EUV掩模，其中，所述吸收体的材料选自由Ta、TaN、TaBN...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·布鲁纳，M·伯克哈特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US