具有减少的重力引起的误差的用于测量光掩模平坦度的系统和方法技术方案

本文所公开的方法包括在接近垂直的第一测量位置处和第二测量位置处记录光掩模表面的相应的第一干涉图和第二干涉图，并将差图定义为该第一干涉图和该第二干涉图之间的差。在该第一测量位置处和该第二测量位置处还测量了该光掩模上的相应的第一法向力和第二法向力。法向力的变化用于定义缩放因子，该缩放因子被应用于差图以定义经缩放的差图。通过从该第一干涉图中减去经缩放的差图来获取由重力引起的形状贡献得以减少的经补偿平坦度测量值。还公开了基于干涉仪的平坦度测量系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有减少的重力引起的误差的用于测量光掩模平坦度的系统和方法本申请要求于2018年8月2日提交的美国临时申请序列号62/713,831的优先权的权益，依据该申请的内容并且该申请的内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及在光学光刻中使用的光掩模，并且具体地涉及一种测量光掩模平坦度的方法，该方法具有减少的重力引起的误差。
技术介绍
光学光刻是一种用于制造微电子器件的工艺，用于将图像从光掩模(掩模版，reticle)上的主图案转移到具有光敏涂层的半导体晶片上。一旦光敏涂层被暴露，则衬底被加工以将图案永久性地蚀刻到晶片中或利用新材料替换暴露的图案。重复该工艺多次直到完成最终的微电子器件。EUV(极紫外)光学光刻技术是下一代的图案化工艺，该工艺利用EUV波长(10nm–70nm；例如，13.5nm)，以通过创建具有比利用更长波长的工艺可能的线条和空间更小的线条和空间的图案，来实现高速器件的制造。这需要光掩模的图案化表面的平坦度从理想平面偏离小于30nm。该平坦度需求导致在掩膜版的制造过程期间使用平坦度干涉仪来监测和控制光掩模平坦度。为了实现良好的过程控制，这些干涉仪需要以高精度和高可重复性测量光掩模平坦度。在EUV光学光刻中，光掩模被静电地夹紧在平坦卡盘上，并且EUV光从图案化侧反射并使用全反射EUV光学系统成像到衬底上。该成像过程对图案化表面的平坦度误差非常敏感，其中图案化表面与理想平面的偏差导致衬底上的图像放置误差。此外，夹紧过程将平坦度误差从光掩模的背侧转移到图案化的前侧。这使得平坦度干涉仪有必要测量光掩模两侧的平坦度。用于确定光掩模平坦度的当前方法是采用斐索(Fizeau)干涉仪，其中光掩模支撑在接近垂直的位置，例如，从垂直方向1°到4°之间。所测量的光掩模的表面紧靠基准面，该基准面的平坦度被表征为良好。相干激光源同时照射基准面和测量表面两者，以生成干涉图。可以生成多个干涉图来执行相位测量干涉法(PMI)。光掩模离垂直取向越近，重力对光掩模的影响就越小；然而，光掩模更容易受到振动的影响，这会对平坦度测量的质量产生不利影响，并且光掩模也更容易从支撑装置上脱落。典型地，光掩模在垂直方向2°处测量，以平衡振动和重力对平坦度测量的影响。另外，光掩模围绕沿着垂直于表面的轴以90°增量旋转，并在四个不同取向上测量。然后测量数据被重新对准和重新组合以产生光掩模表面的一个测量，该测量进一步减少由于重力引起的测量误差。为了表征光掩模的前侧和背侧，光掩模需要被定位在平坦度干涉仪上八次。这种技术将重力引起的形状的非对称部分最小化，因为在给定表面的测量值一起被平均时，非对称部分会抵消。不幸的是，对称部分并不抵消，并且通常在所测量的光掩模平坦度中贡献约10nm的误差(主要力量)。这种残留误差很大，因此导致非理想平坦度测量。
技术实现思路
建模数据和实验数据两者都证实了由重力导致的接近垂直的光掩模上的形状是测量光掩模时的倾斜角度的线性函数。该倾斜角度在本文中是指测量角度。对于每一个测量角度，我们记录来自被并入到支撑装置中的力传感器的读数，其中该力传感器测量光掩模上由于重力和来自支撑装置的力的分量。减去在两个不同测量角度处执行的光掩模的两个平坦度测量值产生了由于光掩模上的重力变化而引起的掩模上的形状变化的测量值。由于该形状与测量角度呈线性关系，因此可以建立反映由于重力和支撑夹具在任何测量角度处的组合影响而对光掩模的改变的差图。从相对应的测量角度处的掩模测量值中减去该差图，得到具有来自重力和支撑夹具的减少的误差贡献。因此，在一个示例方法中，在两个不同测量角度处(诸如(相对于垂直方向)的2°或3°处)测量光掩模的平坦度，并且该两个平坦度测量值彼此相减。结果是差图，该差图包含了1°增量测量角度导致的重力误差。如果该差图乘以缩放因子S＝2，则可通过从2°平坦度测量值中减去经缩放的差图来去除2°的测量角度处的平坦度测量的重力误差。该差图还可以包括由于支撑构件导致的形状误差。本公开的实施例为一种以干涉方式测量光掩模的平坦度的方法。该方法包括：在第一测量位置处和第二测量位置处记录该光掩模的表面的相应的第一干涉图和第二干涉图，并在至少一个支撑位置处分别测量相应的第一法向力F1和第二法向力F2，其中该第一测量位置和该第二测量位置定义法向力上的差ΔF＝F2–F1；将差图定义为该第一干涉图和该第二干涉图之间的差；以及使用该法向力上的该差ΔF和该第一测量位置处的该法向力F1来定义缩放因子S，并将该缩放因子S应用于该差图来定义经缩放的差图。该方法可以进一步包括通过从该第一干涉图中减去该经缩放的差图来定义经补偿平坦度。本公开的实施例为一种以干涉方式测量光掩模的平坦度的方法。该方法包括：在第一测量角度θ1处和第二测量角度θ2处记录由可调整支撑装置支撑的该光掩模的表面的相应的第一干涉图IF1和第二干涉图IF2，其中θ2>θ1并且其中θ1和θ2各自在垂直方向的0.2弧度之内；在该第一测量角度θ1处和该第二测量角度θ2处测量该可调整支撑装置上的该光掩模的相应的第一法向力F1和第二法向力F2，其中力差ΔF＝F2–F1；将差图DM定义为该第一干涉图IF1和该第二干涉图IF2之间的差；定义第一经缩放的差图DM1＝(F1/ΔF)·DM或第二经缩放的差图DM2＝(F2/ΔF)·DM；以及通过以下任一种方式来定义经补偿平坦度测量值CFM：i)从该第一干涉图中减去第一差图(CFM＝IF1–DM1)；或者ii)从该第二干涉图中减去第二差图(CFM＝IF2–DM2)。本公开的实施例为一种用于测量具有背面、底端和顶端的光掩模的平坦度的干涉法测量系统的支撑装置。该支撑装置包括：支撑基座，该支撑基座包括支撑该光掩模的该底端的两个底部支撑构件和在该光掩模的该顶端处或与该光掩模的该顶端相邻处支撑该光掩模的顶部支撑构件；旋转设备，该旋转设备机械地附接到该支撑基座并且被配置为将该支撑基座旋转到相对于该干涉法测量系统的测量位置；顶部力传感器，该顶部力传感器与该顶部支撑构件机械连通；并且其中该至少三个支撑构件被布置为通过接触该光掩模来机械地支撑该光掩模，使得该顶部力传感器测量由于重力而从该光掩模施加在该顶部支撑构件上的力的量。本公开的实施例为一种用于测量光掩模的平坦度的干涉法平坦度测量系统，包括如本文所公开的支撑装置并且进一步包括干涉仪，该干涉仪可操作地布置为与该支撑组件相邻并且相对于该支撑组件可倾斜。本公开的实施例为一种测量光掩模的平坦度的方法。该方法包括：将光掩模定位在第一测量位置处，该第一测量位置具有相对于垂直方向的第一测量角度θ1；在该第一测量位置处记录该光掩模的表面的第一干涉图IF1；将该光掩模重新定位到第二测量位置，该第二测量位置具有相对于该垂直方向的第二测量角度θ2；在该第二测量位置处记录该光掩模的该表面的第二干涉图IF2；通过从第二干涉图IF2中减去该第一干涉图IF1来计算差图DM；以及通过将该差图DM乘以缩放因子S来计算经缩放的差图DMθ，该缩放因子S是根据在该第一测量位置处进行的该光掩模的第一测量和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以干涉方式测量支撑在支撑位置处的光掩模的平坦度的方法，包括：/n在第一测量位置处和第二测量位置处记录所述光掩模的表面的相应的第一干涉图和第二干涉图，并在所述支撑位置处分别测量相应的第一法向力F

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180802 US 62/713,8311.一种以干涉方式测量支撑在支撑位置处的光掩模的平坦度的方法，包括：
在第一测量位置处和第二测量位置处记录所述光掩模的表面的相应的第一干涉图和第二干涉图，并在所述支撑位置处分别测量相应的第一法向力F1和第二法向力F2，其中所述第一测量位置和所述第二测量位置定义法向力上的差ΔF＝F2–F1；
将差图定义为所述第一干涉图和所述第二干涉图之间的差；以及
使用所述法向力上的所述差ΔF和所述第一测量位置处的所述法向力F1来定义缩放因子S，并将所述缩放因子S应用于所述差图来定义经缩放的差图。


2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过从所述第一干涉图中减去所述经缩放的差图来定义经补偿平坦度。


3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光掩模包括极紫外(EUV)光掩模。


4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述光掩模是图案化光掩模。


5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，使用斐索干涉仪来执行所述第一干涉图和所述第二干涉图的记录。


6.如权利要求5所述的方法，进一步包括在定义所述第一测量位置和所述第二测量位置的第一测量角度θ1和第二测量角度θ2之间调整所述斐索干涉仪。


7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一测量角度θ1和所述第二测量角度θ2在1°和5°之间。


8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述光掩模由可调整支撑装置来支撑，所述可调整支撑装置包括被配置为为所述光掩模提供三个支撑位置的三个支撑构件。


9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可调整支撑装置被配置为将所述光掩模放置在支架配置中。


10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述支架配置中执行所述第一干涉图和所述第二干涉图的所述记录。


11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，进一步包括：
在所述第一测量位置处记录第一多个干涉图，并组合所述第一多个干涉图以形成所述第一干涉图；以及
在所述第二测量位置处记录第二多个干涉图，并组合所述第二多个干涉图以形成所述第二干涉图。


12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一多个干涉图包括12至60个之间的干涉图，并且所述第二多个干涉图包括12至60个之间的干涉图。


13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，进一步包括基于所述经缩放的差图，对所述光掩模进行分类。


14.一种以干涉方式测量光掩模的平坦度的方法，包括：
在第一测量角度θ1处和第二测量角度θ2处记录由可调整支撑装置支撑的所述光掩模的表面的相应的第一干涉图IF1和第二干涉图IF2，其中θ2>θ1并且其中θ1和θ2各自在垂直方向的11.46°之内；
在所述第一测量角度θ1处和所述第二测量角度θ2处测量所述可调整支撑装置上的所述光掩模的相应的第一法向力F1和第二法向力F2，其中力差ΔF＝F2–F1；
将差图DM＝IF2–IF1定义为所述第二干涉图IF2和所述第一干涉图IF1之间的差；
定义第一经缩放的差图DM1＝(F1/ΔF)·DM或第二经缩放的差图DM2＝(F2/ΔF)·DM；以及
通过以下任一种方式来定义经补偿平坦度测量值CFM：
i)从所述第一干涉图中减去所述第一差图(CFM＝IF1–DM1)；或者
ii)从所述第二干涉图中减去所述第二差图(CFM＝IF2–DM2)。


15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述光掩模包括极紫外(EUV)光掩模。


16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述光掩模是图案化光掩模。


17.如权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，使用斐索干涉仪来执行所述第一干涉图和所述第二干涉图的记录。


18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述斐索干涉仪是可调整的以定义所述第一测量角度θ1和所述第二测量角度θ2。


19.如权利要求14-18中任一项所述的方法，进一步包括将所述光掩模支撑在包括两个基座支撑构件和顶部支撑构件的支撑装置上，其中所述顶部支撑构件可操作地连接到力传感器，并且使用所述力传感器来定义所述第一法向力F1和所述第二法向力F2。


20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述光掩模具有背面，并且其中所述可调整支撑装置包括被配置为为所述光掩模提供三个支撑位置的三个支撑构件。


21.如权利要求14-20中任一项所述的方法，其特征在于，所述可调整支撑装置被配置为将所述光掩模...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·邓恩，J·W·弗兰克维奇，R·D·格雷伊达，C·A·李，M·R·米勒奇亚，中村吉弘，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US