利用参数可变性判断分析焦点中心制造技术

对光刻工具进行焦点中心的判断及过程控制的方法。从位于多个不同焦点设置场域内的多个衍射结构获得衍射特征。通过直接分析或与数据库对比来确定各场域的衍射特征的可变性。可变性或均匀性可由任何测量值表示，包括理论衍射结构的数据库的被选择特征的标准偏差或数值范围或者衍射特征本身的可变性或均匀性，如由ＲＭＳ差异或强度范围表示。这些方法可以用于通过确定一系列晶片中的多衍射结构的衍射特征的内场变化来处理控制和监控焦点偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过对位于晶片上不同场域中的多个衍射结构的测量值的变化进行分析而判断光刻设备及应用中的参数的方法，包括光刻应用中焦点中心的判断，如晶片(wafer)上的光致抗蚀剂的光刻处理，以及利用这种判断结果对处理及质量进行控制的方法。
技术介绍
注意，下面的讨论是针对作者的多篇公开出版物及多年的公开出版物，并且由于最近的出版日期，一些出版日期不被认为是本专利技术的现有技术。作为更全面的背景介绍，在此对这些公开出版物给予讨论，并且这不认为是对这些公开出版物为专利性判断目的的现有技术的承认。光刻在半导体、光学装置和相关产业上具有多种有用的用途。光刻用于制造半导体器件，如在晶片上产生集成电路以及平板显示器、磁盘磁头等。在一种应用中，光刻用于通过空间调制光把掩模或光网上的图案转移到衬底的抗蚀剂层上。然后对抗蚀剂层显影，并蚀刻掉(正抗蚀剂)或保留(负抗蚀剂)曝光的图案，从而在抗蚀剂层上形成三维图像图案。但是，除了光致抗蚀剂光刻外，还可以采用其它形式的光刻。在一种尤其用于半导体产业的光刻形式中，采用一种晶片步进器，该步进器主要包括缩减透镜和照明光源，晶片台、刻线板台、晶片盒和操作者工作站。现代的步进器装置采用正负两种抗蚀剂法，并利用原始的步进重复形式或步进扫描形式中的一种或两种。曝光和焦点确定显影的、如利用光致抗蚀剂光刻的抗蚀剂层上图像图案的质量。曝光确定单位面积的图像的平均能量，并且该曝光由照明时间和强度来设置。焦点确定相对于焦点对准的图像的变化的减少。焦点由抗蚀剂层的表面相对于成像系统的焦平面的表面的位置设置。抗蚀剂层的厚度、衬底表面特征以及光刻工具焦点偏移的变化会引起曝光和焦点的局部变化。因为曝光和焦点中可能的变化，所以需要监控通过光刻产生的图像图案以判定图案是否处于可接受的容限范围之内。焦点和曝光控制对用于产生亚微米线条的光刻过程尤其重要。已有多种方法和装置用于确定步进器和类似光刻工具的焦点。采用扫描电子显微镜(SEM)和类似的装置。但是，虽然SEM计量法可以分辨0.1微米量级的特征，但该方法成本很高，需要一个高真空腔，工作较慢并且难以自动化。也可以采用光学显微镜，但它对亚微米结构没有所需的分辨能力。其它的方法包括专用靶的显影和测试掩模，如美国专利No.5,712,707、US5,953,128和No.6,088,113中所述。涂覆层误差(overlayerror)法也是已知的，如美国专利No.5,952,132中所述。但是，这些方法仍然需要使用SEM、光学显微镜或类似的直接测量装置。多种散射仪和相关的装置以及测量装置已用于刻画微电子器件和光电半导体材料、计算机硬盘、光盘、精细抛光的光学元件的微观结构和其它具有处于十几微米至不小于十分之一微米的横向尺寸的其它材料的微观结构。例如，Accent Optical Technologies Inc.制造并出售的CDS200散射仪是一种全自动的非破坏性临界尺寸(CD)测量和横截面轮廓分析系统，在美国专利No.5,703,692中有部分公开。此装置可以在同时判断横截面轮廓并执行层厚评估的时候反复分辨小于1nm的临界尺寸。这种装置监控一般衍射光的强度，其包括但并不限于作为照明光束入射角函数的单级衍射的强度。可以通过这种方式监视样品的第零级和镜反射级(specular order)以及较高级衍射的强度变化，并且提供对判断被照明的样品靶部的特性有用的信息。因为制造样品靶部的过程决定样品靶部的特性，所以该信息也用作过程的间接监视器。此方法在半导体工艺中有所描述。在包括美国专利No.4,710,642、No.5,164,790、No.5,241,369、No.5,703,692、No.5,867,276、No.5,889,593、No.5,912,741和No.6,100,985的很多文献中示范了多种用于散射仪分析的方法和装置。另一种判断最佳焦点的工艺使用了基于相位移动技术的特别设计的刻线板(1997年发表于Proc.SPIE第3051卷第448-455页由R.Edwards、P.Ackmann、C.Fischer撰写的“使用相位移动焦点监视器刻线板的自动焦点均匀性和精确度的特性(Characterization of Autofocus Uniformity andPrecision on Asml Steppers using the Phase Shift Focus Monitor Reticle)”)。由于特征离最佳焦点较远，所以从刻线板印刷的图像变得更加不均匀并产生更多横向图像偏移。使用基于图像的度量工具，如用于覆盖测量的那些工具，可以分析这些图像。另一种判断最佳焦点的工艺是缩线(line-shortening)工艺，即‘schnitzlometry’(1998年发表于Proc.SPIE第3332卷第212-220页由C.P.Ausschnitt、M.E.Lagus撰写的“看森林或树CD控制的新方法(Seeing the forest or the treesa new approach to CD control)”)。该方法使用较大的CD(-3微米)线/空间阵列，其中两个阵列彼此相邻。由于通过焦点和/或剂量(dose)印制结构，所以线本身变短了，而阵列之间的间隔变大了。使用基于图像的度量工具，如用于覆盖测量的那些工具，可以测量该空间。判断最佳焦点更为广泛使用的工艺之一是所谓的“bossung plot”方法。当诸如CD-SEM或散射仪的CD度量工具测量位于所选择的通过焦点印刷的物体上的CD时，所得到的趋势通常是抛物线型的。将抛物线曲线与CD趋势合并，并确定曲线的斜度为0处来判断最佳焦点。这些曲线即所知的Bossung plots。Bossung方法的一个优点是除了最佳焦点条件之外还测量处理的实际CD。然而，在难以判断最佳焦点及难以以自动方式实施的某些处理条件下，该方法并不总是实用。并且，当用CD-SEM使用该方法时，由于线的侧壁角度的改变，可能会影响到测量，因而得出有偏差的结果。散射仪和相关的装置可以采用各种不同的操作方法。在一种方法中，采用一种已知的单一波长光源，入射角θ在一个确定的连续范围内改变。在另一种方法中，采用多个激光源，每个处于不同的入射角θ。在另一种方法中，采用一种入射光频谱很宽的光源，入射光在一定的波长范围内照明，并且入射角θ可以选择地保持恒定。还知道一种可变相位的光学器件，利用光学元件和滤光片产生一定范围的入射相位，用探测器探测所得的衍射相位。还可以采用可变偏振状态的光分量，利用光学元件和滤光片将光的偏振从S变为P分量。还可以在φ的范围内调节入射角，使得光或其它辐射源绕靶部区旋转，或者是靶部相对地绕光或其它光源旋转。利用这些各种装置中的任何一种以及它们的组合或置换，可以获得样品靶部的衍射特性。除散射仪装置之外，还有其它的装置和方法能够利用一种可从衍射结构反射或透过衍射结构的、光被探测器捕获的基于光的光源来确定零级或其它高级衍射的衍射特征。其它的这种装置和方法除了散射仪外还包括椭圆仪和反射仪。还知道可以利用其它的辐射源、如X射线来获得不基于光的衍射特性。现有技术中已知多种样品靶部。一种简单的通用靶部是一个衍射光栅，具有一系列周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量有关光刻装置的参数的方法，方法包括步骤：提供包括多个场域的衬底，每个场域都已经以不同焦点值被曝光并包括用光刻设备通过光刻处理在衬底上形成的多个衍射结构；通过基于辐射源的工具对多个场域中的多个衍射结构中的每一个测量衍射 特征；为各场域确定从设置在场域内的多个衍射结构获得的测量到的衍射特征的可变性；比较与场域相关的可变性，以确定光刻设备要求的参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔E利陶，克里斯托弗J雷蒙德，
申请(专利权)人：安格盛光电科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]