[發明專利]用于確定結構的光刻品質的光刻方法和設備

無效

• 申請號: 201380062245.0
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104919372A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: W·J·格魯特吉恩斯;M·加西亞格蘭達;J·克里斯特;H·麥根斯;徐路
• 申請（專利權）人: ASML荷蘭有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01N21/47;G01N21/956
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳敬蓮

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年11月30遞交的美國臨時申請61/731,939的權益，其在此通過引用全文并入。

技術領域

本發明涉及一種確定通過使用周期圖案的光刻過程形成的結構的光刻品質的方法、檢查設備、光刻設備、光刻單元以及器件制造方法，例如可用于使光刻設備或其他處理設備的工藝符合要求。

背景技術

光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上，通常是襯底的目標部分上的機器。光刻設備可用于例如集成電路(IC)的制造中。在那種情況下，可以將可選地稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案。可以將該圖案轉移到襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。通常，通過將圖案成像到設置在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而實現圖案的轉移。通常，單一襯底將包括相鄰目標部分的網絡，所述相鄰目標部分被連續地圖案化。已知的光刻設備包括：所謂的步進機，其中通過一次將整個圖案曝光到目標部分上來照射每個目標部分；和所謂的掃描器，其中通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描圖案來照射每個目標部分，同時沿平行或反向平行于該方向的方向同時掃描襯底。也可以通過將圖案壓印到襯底上而將圖案從圖案形成裝置轉移到襯底。

為了監測光刻過程，測量圖案化襯底的參數。這些參數包括例如形成在圖案化襯底內或圖案化襯底上的連續的層之間的重疊誤差和顯影后的光敏抗蝕劑的臨界寬度。可以在產品襯底上和/或專用的量測目標上實施該測量。存在多種技術對光刻過程中形成的顯微結構實施測量，包括使用掃描電子顯微鏡和多種專用工具。快速且非入侵形式的專用檢查工具是散射儀，其中輻射束被引導到襯底表面上的目標上，并且測量散射束和偏轉的束的性質。通過對比束在被襯底反射或散射之前和之后的性質，可以確定襯底的性質。這可以通過例如將被反射的束與存儲在與已知襯底性質相關的已知的測量值的庫中的數據進行比較來完成。已知兩種主要類型的散射儀。分光鏡散射儀將寬帶輻射束引導到襯底上并且測量散射進入特定的窄的角度范圍內的輻射的光譜(強度作為波長的函數)。角度分辨散射儀使用單色輻射束并且測量作為角度函數的散射輻射的強度。

當前用以評估通過使用襯底上的周期圖像的構形的光刻過程處理的結構的可印刷性的方法可以基于已知為CDSEM(臨界尺寸掃描電子顯微鏡方法)的技術。這是一種這樣的技術：其中例如已知一種結構(例如光致抗蝕劑光柵)的想要的尺寸，使用專用掃描電子顯微鏡(SEM)以納米分辨率獲取光柵的圖像，圖像處理算法檢測光柵線的邊緣以評估它們的臨界尺寸(CD)。CD相對于印刷條件(即，焦距和劑量)的行為可以得出光刻過程的過程窗口的邊緣和中心。

備選的方法可以基于散射儀技術進行使用。這樣的技術的一個示例需要使用角度分辨散射儀，以基于光柵散射的光重構光致抗蝕劑橫截面輪廓(CD重構)。這種技術可以提供除了CDSEM以外的更多的信息，但是它需要附加的光柵特性和材料性質的之前的信息。

這種評估通過使用襯底上的周期圖像的構形的光刻過程處理的結構的半導體光刻技術中的可印刷性的方法耗時和/或需要大量的印刷結構和下層材料疊層性質的信息。

在CDSEM的情形中，需要使用昂貴的專用工具并且花費長的時間，以便在聚焦能量矩陣(FEM)晶片中每個所需點處獲取每個所需目標的圖像，從而建立CD的繪圖作為聚焦-劑量條件的函數。在光柵中的獨立的線處完成這些測量，它們對噪音高度敏感。

在將散射儀工具用于CD重構的情況下(例如角度分辨散射儀)，需要將要被測量的目標的主要信息：CD和節距范圍、材料性質、線粗糙度等。為了考慮所有這些參數，需要CD處方生成過程，這通常花費8至40小時，并且需要額外的薄膜和CDSEM測量。

當前，對于光刻過程監測產品，散射儀方法優選，能夠提供比CDSEM大得多的產量性能。然而，在構建階段，尤其是用于確定光刻過程的過程窗口的邊緣和中心期間，仍然需要CDSEM。這樣兩種不同的量測方法的混合使用增加了額外的復雜度，并且需要較長的構建交付時間。

發明內容

期望地，避免需要具有結構和下層材料疊層性質的先前的信息，以便相比于CDSEM獲得較快的方法來評估可印刷性，并且獲得評估邊緣可印刷性(marginal?printability)中更可靠的結果。