[发明专利]用于在半导体器件制造中实施光刻工艺的系统和方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2013年3月14日提交的并且标题为“System And Message For Performing Lithography Process In Semiconductor Device Fabrication”的美国临时专利申请第61/782,903号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及实施光刻工艺的系统和方法。

背景技术

半导体集成电路（IC）工业经历了快速发展。在IC演进的过程中，在几何尺寸（即，可以使用制造工艺创建的最小组件（或线））减小的同时，功能密度（即，单位芯片面积上的互连器件的数量）通常会增加。该按比例缩小工艺通过增加生产效率并且降低相关成本提供益处。然而，还增加了处理和制造IC的复杂性，并且对于要实现的这些进步，需要IC制造过程中的类似发展。

通过创建限定半导体器件特征的图案化层的序列来制造半导体器件。光刻技术对于提供这些特征进而对于一般的半导体制造来说至关重要。在典型光刻工艺中，光敏层（抗蚀剂）被施加至半导体衬底的表面，并且通过使该层曝光为辐射图案，在该层上提供限定半导体器件的部件的特征图像。随着半导体工艺发展以提供用于更小的关键尺寸，并且器件的尺寸减小以及包括层数的复杂性增加，准确地图案化特征对于器件的质量、可靠性和产量越来越重要。然而，该图案化工艺对于正被曝光的目标层的形貌高度敏感。具体地，光刻系统的焦深必然会引起这些差异，否则图像可能会大幅劣化。该问题随着较高数值孔径（NA）工艺的使用而变得越来越严重。而且，当光刻系统要求用于目标衬底的精确环境（例如，浸入流体、真空等）时，这也增加了理解目标衬底的形貌的挑战。

这样，虽然典型制造工艺可以提供用于目标为在其上产生图像的衬底的形貌的水平的一些理解，但是可能期望这些度量和光刻工艺及系统的改进。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括：测量衬底上的第一坐标处的第一形貌高度；测量所述衬底上的第二坐标处的第二形貌高度；提供所测量的所述第一形貌高度和所述第二形貌高度作为晶圆图；以及使用所述晶圆图对所述衬底实施曝光工艺，其中，所述曝光工艺包括：当曝光所述衬底上的第一坐标时，使用第一焦点，使用所述第一形貌高度来确定所述第一焦点；以及当曝光所述衬底上的第二坐标时，使用第二焦点，使用所述第二形貌高度来确定所述第二焦点。

在该方法中，使用多尖端原子力显微镜（AFM）工具来同时实施所述第一形貌高度和所述第二形貌高度的测量。

在该方法中，基本在曝光所述第一坐标的同时，实施测量所述第二形貌高度。

在该方法中，通过确定所述第一形貌高度和与所述第一坐标相关联的第三高度之间的偏移量值来生成所述晶圆图。

该方法进一步包括：确定所述第三高度包括：使用曝光工具实施光学高度测量。

在该方法中，所述曝光工具是被用于曝光所述第一坐标和所述第二坐标的超紫外线（EUV）扫描仪。

该方法进一步包括：确定所述第三高度包括：使用设计数据和工艺数据中的至少一种。

该方法进一步包括：提供基于空气压力计的度量工具，其中，所述基于空气压力计的度量工具实施所述衬底上的所述第一形貌高度和所述第二形貌高度的测量；提供与所述空气压力计度量工具分离的曝光工具，其中，所述曝光工具实施所述衬底上的所述第一坐标和所述第二坐标的曝光；以及在曝光之前，将所述第一形貌高度和所述第二形貌高度从所述基于空气压力计的度量工具发送至所述曝光工具。

该方法进一步包括：在真空环境下，将所述衬底设置在所述曝光工具中。

在该方法中，在真空环境中，原位实施测量所述第一形貌高度和所述第二形貌高度以及执行所述曝光工艺。

根据本发明的又一方面，提供了一种系统，包括：衬底工作台，可操作地保持晶圆；扫描仪模块，在将所述晶圆设置在所述衬底工作台中的同时，可操作地曝光所述晶圆上的图案；以及多尖端原子力显微镜（AFM）工具，其中，在将所述晶圆设置在所述衬底工作台上的同时，所述多尖端AFM工具的每个尖端都可操作地测量所述晶圆的高度。

在该系统中，所述衬底工作台设置在真空环境中。

在该系统中，所述扫描仪模块包括超紫外线（UV）辐射源。

该系统进一步包括：参数控制模块，所述参数控制模块连接至所述多尖端AFM工具和所述扫描仪模块。