[发明专利]操作图案形成装置的方法和光刻设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作诸如光刻掩模或掩模板等图案形成装置的方法。本发明还涉及一种光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。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，可以将可选地称为掩模或掩模板的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

任何光刻过程(尤其是用于制造半导体器件的光刻过程)的关键性能参数是所谓的重叠。重叠是在被应用的图案中的特征可以直接定位在在较早步骤中应用至相同衬底的共同操作特征的顶部的精确度(或误差)。现代的光刻过程可以应用许多测量过程、模型化步骤以及校正步骤以消除在特征的定位过程中的误差源，以便实现仅几纳米的重叠误差。随着光刻设备的性能的改善，由诸如夹持应力、下垂以及在曝光期间掩模板升温引起的掩模板变形正变成改进重叠的限制因素。

通过夹持设计，由夹持带来的掩模板变形被保持为尽可能小。美国专利US6277532描述了用于绘制整个掩模板上的图案的变形、并且随后针对由夹持引起的变形校正这些变形的方法。在另一种发展趋势中，由于掩模板的不平(沿z方向的变形)带来的聚焦偏差用掩模板形状校正(RSC)来补偿。例如，Z.G.Chen，K.Lai，K.Racette在Proc.SPIE 6250卷，SPIE CID第652013页的“Optical error sensitivities of immersion lithography(浸没光刻技术的光学误差敏感性)”中描述了RSC。RSC使用附加的标记测量在沿图像场的每个边的若干个点处的z位置。可以校正掩模板表面的低阶非线性高度偏差。然而，当考虑掩模板升温时，热应力对掩模板的平面(x和y方向)内的图案的变形的影响变得显著，由此引起图案内的不同部分的不均匀或不一致的且非线性的移动。已知的工艺不提供测量，更不用说对这种平面内变形的校正。在掩模板上包括附加的标记会影响产品图案本身，并对于产品设计者来说产生问题。测量整个图案上的附加标记所需的时间也会降低光刻设备的产出。

因此，虽然部分现代的光刻设备具有可以应用以补偿掩模板平面内的较高阶变形的校正机构(软件形式)，但是用以测量这些变形的装置并不真正可用。可以考虑，提供传感器以远距离感测整个掩模板的实际温度，并估计因此产生的变形，使得它们可以被校正。然而，这通常需要附加的传感器和在设备壳体内的空间。

发明内容

本发明的一方面涉及实现测量整个图案形成装置(诸如，掩模板)上的局部变形，权衡考虑对设备的产出和成本的影响。

根据本发明的第一方面，提供一种操作图案形成装置的方法，所述图案形成装置具有图案化部分，所述图案化部分在操作时用辐射束照射以便将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，所述方法包括：

(a)在所述图案形成装置的外周部分内设置围绕所述图案化部分分布的多个参考标记并且测量所述标记相对于彼此的位置；

(b)在图案形成装置的操作周期之后，再次测量所述外周标记的位置；

(c)通过参考所述外周标记的测量位置，计算在所述图案形成装置的所述图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热所述图案形成装置引起的局部位置偏差。

通过这种方法，可以在不测量图案化部分内的标记的情况下监测图案形成装置的图案化部分内的随时间变化的位置偏差。

在一个实施例中，通过限定在所述图案化部分内的多个子区执行计算步骤(c)。可以求解方程组以计算每个子区的伸缩，每个方程式将在跨经图案化部分的线的端部处的标记的所测位置偏差与沿所述线定位的子区的伸缩相关联。通过结合在至少一个所测量的外周标记和感兴趣的位置之间针对多个子区所计算的伸缩，计算在所述感兴趣的位置处的局部位置偏差。