用以确保源和图像稳定性的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用以确保源和图像稳定性的系统和方法，其中光刻设备特性的直接测量和晶片量测被结合以通过使用模拟模型来实现光刻设备/过程的时间漂移的减小。模拟模型可以具有子部分。例如，子模型可以表示第一组光学条件，另一子模型可以表示第二组光学条件。第一组光学条件可以是一组标准照射条件，第二组光学条件可以是一组定制照射条件。使用子模型之间的内在关系，可以在不进行晶片量测的情况下较快地实现定制照射条件下的稳定性控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的
大体涉及光刻过程和设备，更具体地涉及光刻设备和过程的性能稳定性控制。
技术介绍
例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，掩模可以包含对应IC的单层的电路图案，并且该图案被成像到已经涂覆有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)上。通常，单个晶片将包含通过投影系统一次连续地被照射的相邻目标部分的整个网络。在一种类型的光刻投影设备中，通过将整个掩模图案一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分；这种设备通常称为晶片步进机。在替换的实施例中，通常称为步进-和-扫描设备，通过沿给定的参照方向(“扫描”方向)在投影束下渐进地扫描掩模图案、同时同步地沿与该方向平行或反向平 行的方向扫描衬底台来辐射每一个目标部分。因为通常投影系统将具有放大因子M(通常< D，因此衬底台被扫描的速度V将是掩模台被扫描的速度的因子M倍。在使用光刻投影设备的制造过程中，掩模图案被成像到至少由辐射敏感材料(抗蚀剂)部分地覆盖的衬底上。在该成像步骤之前，衬底可以经过多种工序，例如涂底料、抗蚀剂涂覆和软烘烤(PEB)。在曝光之后，衬底可以经过其它工序，例如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和成像特征的测量/检验。这一系列的工序被用作对器件(例如IC)的单层进行图案化的基础。然后，这样的图案化层可以经过多种处理，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等，所有这些处理用于完成对一个单层的处理。如果需要几个层，则对于每个新的层必须重复整个工序或其变体。最后，在衬底(晶片)上将形成器件的阵列。然后，这些器件通过例如划片(dicing)或切割等技术彼此分割开，然后独立的器件可以安装到连接到管脚等的载体上。为了简化起见，下文中投影系统可被称为“透镜”;然而，这个术语应该被广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括例如折射式光学系统、反射式光学系统和反射折射式系统。辐射系统还可以包括根据用于引导、成形或控制辐射投影束的这些设计类型中的任意类型来操作的部件，并且这些部件在下文中还可以被统称为或单独地称为“透镜”。此外，光刻设备可以是具有两个或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种“多台”装置中，附加的台可以并行地使用，或者在一个或多个其他台用于曝光的同时在一个或多个台上执行预备步骤。上面提及的光刻掩模包括对应于将要被集成到硅晶片上的电路部件的几何图案。用来形成这种掩模的图案通过使用CAD (计算机辅助设计)程序来生成，这种过程通常被称为EDA(电子设计自动化)。大多数CAD程序依照一系列预定的设计规则以便产生功能化掩模。这些规则通过过程和设计限制来设定。例如，设计规则限定电路器件(例如栅极、电容器等)或互连线之间的间隔容许量，使得确保电路器件或线不会彼此以不希望的方式相互作用/影响。通常，设计规则限制被称为“临界尺寸”(CD)。电路的临界尺寸可以被定义成线或孔的最小宽度或两条线或两个孔之间的最小间隔。因此，CD决定所设计的电路的总的尺寸和密度。当然，集成电路制造的目标之一是在晶片上(通过掩模)忠实地复制原始电路设计。正如提到的，微光刻是半导体集成电路制造过程中的重要步骤，其中形成在半导体晶片衬底上的图案限定半导体器件的功能元件，例如微处理器、存储芯片等。类似的光刻技术也被用于形成平板显示器、微电子机械系统(MEMS)和其他器件。随着半导体制造过程持续进步，在电路元件的尺寸持续地减小的同时，每个器件的功能元件(例如晶体管)的数量已经在过去几十年中遵照通常被称作为“摩尔定律”的趋势稳定地增加。在目前的技术状态下，先进器件的关键层使用已知为扫描器的光学光刻投影系统进行制造，其使用来自深紫外激光光源的照明将掩模图像投影到衬底上，产生具有IOOnm以下的尺寸，也就是小于投影光波长一半的独立的电路特征。 依照分辨率公式⑶=Ic1X λ /NA，这种印刷具有小于光投影系统经典分辨率极限的尺寸的特征的过程通常被称为低-kidow-io光刻术，其中λ是所采用的辐射的波长(目前大多数情况是248nm或193nm)，NA是投影光学装置的数值孔径，⑶是“临界尺寸”(通常是所印刷的最小特征尺寸)，以及h是经验分辨率因子。通常，Ic1越小，越难以在晶片上复制与电路设计者设计的形状和尺寸相符的图案以获得特定的电功能性和性能。为了克服这些困难，对投影系统和掩模设计实施复杂的精细的微调步骤。这些步骤包括例如但不限于NA和光学相干性设置的优化、定制的照射方案、使用相移掩模、掩模布局中的光学邻近效应校正，或其它通常称为“分辨率增强技术”(RET)的方法。作为RET的一个重要的示例，光学临近校正(OPC)解决晶片上印刷的特征的最终尺寸和布置不简单地作为掩模上的对应特征的尺寸和布置的函数的事实或问题。要注意的是，术语“掩模”和“掩模板”在此可以互换地使用。对于通常的电路设计中存在的小的特征尺寸和高的特征密度，给定特征的特定边缘的位置将一定程度受其他临近特征的存在或不存在的影响。这些临近效应由于一个特征与另一个特征耦合的光的小量产生。类似地，临近效应可能由于在曝光后烘烤(PEB)、抗蚀剂显影以及通常跟随光刻曝光的蚀刻期间的扩散和其他化学效应引起。为了确保在半导体衬底上根据给定目标电路设计的要求产生特征，需要使用复杂的数字模型预测临近效应，并且需要在可以成功地制造高端器件之前将校正或预变形应用至掩模的设计中。在通常的高端设计中，几乎每一个特征边缘需要一些修正以便实现印刷的图案充分接近目标设计。这些修正可以包括边缘位置或线宽的漂移或偏移以及应用本身不是为了印刷但是将影响相关主要特征的属性的“辅助”特征。虽然OPC已经集成到计算光刻领域中，但是基于过程控制的晶片量测已经用于加工产品领域。为了优化整个显影循环次数和制造方案，计算光刻商和加工产品制造商已经相互协作地工作以优化目标设计、光刻过程和光刻设备参数。过去，芯片制造商彼此独立地优化不同的制造步骤。然而，进入32nm技术节点和更小的节点，独立的优化是不够的。需要一种智能地结合计算光刻技术、基于晶片量测的光刻技术以及过程控制的整体的光刻方法。为此，需要全面的光刻模拟模型，其中模型表征任意图案的成像性能并因此便于通过光刻设备(也称为“扫描器”)实现稳定的成像性能。当前的光刻模拟模型使用扫描器模块数据和过程响应数据，例如晶片上的临界尺寸(CD)测量结果。类似地，成像性能的稳定性控制和匹配可以基于单个扫描器模块(照射、投影光学元件等)、晶片上的CD测量值或两者。模型的主要用途之一是为了针对掩模上的相同/不同图案预测不同的光刻过程参数差，例如CD差、两个不同的扫描器之间的行为差异、相同扫描器上的两个不同条件之间的行为差异、相同扫描器上的两个不同时间情形之间的行为差异等。“微分精确度”是模型的要求，使得通过模型预测的CD差与晶片上测量的CD差在特定精确度容限内是相匹配的。在这个前提下，扫描器匹配和稳定性控制变成基于模型的或模型辅助的，因为模型提供指导给补偿两个扫描器之间的差异或针对相同扫描器两个时间情形之间的差异所需的扫描器调节。本专利技术描述一种用于扫描器匹配和稳定性控制的方法，其中可以基于晶片量测和扫描器测量更新模型，使得针对标准和定制的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制光刻过程的稳定性的方法，包括步骤：(a)限定用在光刻模型的光刻过程中的光刻设备的基准性能，其中在第一照射条件下获得限定第一基准性能的光刻模型的第一子模型，在第二照射条件下获得限定第二基准性能的光刻模型的第二子模型，光刻模型包括一个或多个照射源光瞳特性和光刻过程响应参数；(b)通过测量照射源光瞳特性的第一时间漂移数据监测在第一照射条件下光刻设备的照射稳定性，并使用测量的第一时间漂移数据将照射源光瞳特性保持在第一基准性能内或基本上接近第一基准性能；和(c)通过测量光刻过程响应参数的第二时间漂移数据监测在第二照射条件下光刻过程响应稳定性，并使用测量的第二时间漂移数据将光刻过程响应保持在第二基准性能内或基本上接近第二基准性能。

【技术特征摘要】
2011.06.22 US 61/500,1141.一种控制光刻过程的稳定性的方法，包括步骤 (a)限定用在光刻模型的光刻过程中的光刻设备的基准性能，其中在第一照射条件下获得限定第一基准性能的光刻模型的第一子模型，在第二照射条件下获得限定第二基准性能的光刻模型的第二子模型，光刻模型包括一个或多个照射源光瞳特性和光刻过程响应参数； (b)通过测量照射源光瞳特性的第一时间漂移数据监测在第一照射条件下光刻设备的照射稳定性，并使用测量的第一时间漂移数据将照射源光瞳特性保持在第一基准性能内或基本上接近第一基准性能；和 (C)通过测量光刻过程响应参数的第二时间漂移数据监测在第二照射条件下光刻过程响应稳定性，并使用测量的第二时间漂移数据将光刻过程响应保持在第二基准性能内或基本上接近第二基准性能。2.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一照射条件包括下列之一标准照射条件和定制照射条件。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述标准照射条件包括一个或多个标准照射模式，并且所述定制照射条件包括一个或多个定制照射模式。4.如权利要求I所述的方法，其中，通过使用照射源光瞳特性的直接测量执行步骤(b)。5.如权利要求I所述的方法，其中，通过使用晶片量测技术和光刻设备特性测量技术中的一个或两者执行步骤(C)。6.如权利要求I所述的方法，其中，步骤(b)和(c)包括调节光刻设备的用于执行光刻过程的设置。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述光刻设备的设置包括下列之一或多个照射源特性、投影光学元件特性、掩模板特性、晶片特性或其任意组合。8.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤(c)中，所述光刻过程响应参数包括指示光刻过程对光刻设备的一个或多个设置的变化的响应的参数。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述光刻过程响应参数包括下列之一或多个临界尺寸(CD)误差、重叠误差、侧壁角度变化以及最佳聚焦偏离。10.如权利要求I所述的方法，其中，通过下列之一或多个方法控制照射源光瞳特性微调照射源强度、微调照射源波长、控制束指向以及微调照射源偏振性。11.如权利要求I所述的方法，其中，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇，J·C·H·穆肯斯，叶军，V·维拉恩基，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：