[发明专利]用于确定结构的光刻品质的光刻方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月30递交的美国临时申请61/731,939的权益，其在此通过引用全文并入。

技术领域

本发明涉及一种确定通过使用周期图案的光刻过程形成的结构的光刻品质的方法、检查设备、光刻设备、光刻单元以及器件制造方法，例如可用于使光刻设备或其他处理设备的工艺符合要求。

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。光刻设备可用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版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。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上而实现图案的转移。通常，单一衬底将包括相邻目标部分的网络，所述相邻目标部分被连续地图案化。已知的光刻设备包括：所谓的步进机，其中通过一次将整个图案曝光到目标部分上来照射每个目标部分；和所谓的扫描器，其中通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案来照射每个目标部分，同时沿平行或反向平行于该方向的方向同时扫描衬底。也可以通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转移到衬底。

为了监测光刻过程，测量图案化衬底的参数。这些参数包括例如形成在图案化衬底内或图案化衬底上的连续的层之间的重叠误差和显影后的光敏抗蚀剂的临界宽度。可以在产品衬底上和/或专用的量测目标上实施该测量。存在多种技术对光刻过程中形成的显微结构实施测量，包括使用扫描电子显微镜和多种专用工具。快速且非入侵形式的专用检查工具是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且测量散射束和偏转的束的性质。通过对比束在被衬底反射或散射之前和之后的性质，可以确定衬底的性质。这可以通过例如将被反射的束与存储在与已知衬底性质相关的已知的测量值的库中的数据进行比较来完成。已知两种主要类型的散射仪。分光镜散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射进入特定的窄的角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角度分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度函数的散射辐射的强度。

当前用以评估通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的结构的可印刷性的方法可以基于已知为CDSEM(临界尺寸扫描电子显微镜方法)的技术。这是一种这样的技术：其中例如已知一种结构(例如光致抗蚀剂光栅)的想要的尺寸，使用专用扫描电子显微镜(SEM)以纳米分辨率获取光栅的图像，图像处理算法检测光栅线的边缘以评估它们的临界尺寸(CD)。CD相对于印刷条件(即，焦距和剂量)的行为可以得出光刻过程的过程窗口的边缘和中心。

备选的方法可以基于散射仪技术进行使用。这样的技术的一个示例需要使用角度分辨散射仪，以基于光栅散射的光重构光致抗蚀剂横截面轮廓(CD重构)。这种技术可以提供除了CDSEM以外的更多的信息，但是它需要附加的光栅特性和材料性质的之前的信息。

这种评估通过使用衬底上的周期图像的构形的光刻过程处理的结构的半导体光刻技术中的可印刷性的方法耗时和/或需要大量的印刷结构和下层材料叠层性质的信息。

在CDSEM的情形中，需要使用昂贵的专用工具并且花费长的时间，以便在聚焦能量矩阵(FEM)晶片中每个所需点处获取每个所需目标的图像，从而建立CD的绘图作为聚焦-剂量条件的函数。在光栅中的独立的线处完成这些测量，它们对噪音高度敏感。

在将散射仪工具用于CD重构的情况下(例如角度分辨散射仪)，需要将要被测量的目标的主要信息：CD和节距范围、材料性质、线粗糙度等。为了考虑所有这些参数，需要CD处方生成过程，这通常花费8至40小时，并且需要额外的薄膜和CDSEM测量。

当前，对于光刻过程监测产品，散射仪方法优选，能够提供比CDSEM大得多的产量性能。然而，在构建阶段，尤其是用于确定光刻过程的过程窗口的边缘和中心期间，仍然需要CDSEM。这样两种不同的量测方法的混合使用增加了额外的复杂度，并且需要较长的构建交付时间。

发明内容

期望地，避免需要具有结构和下层材料叠层性质的先前的信息，以便相比于CDSEM获得较快的方法来评估可印刷性，并且获得评估边缘可印刷性(marginal printability)中更可靠的结果。