專利名稱：檢驗(yàn)方法及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于由光刻技術(shù)進(jìn)行器件制造的檢驗(yàn)方法，和采用光刻技術(shù)制造器件的方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置是把需要的圖案施加在基底靶部上的機(jī)器。光刻裝置可用于例如集成電路(IC)的制造。在那種情況下，構(gòu)圖部件，如掩膜，可用于形成與IC單層相對(duì)應(yīng)的電路圖案，該圖案可成像于具有一層輻射敏感材料(抗蝕劑)的基底(如硅晶片)靶部(如包括一個(gè)或許多小片的部分)上。通常，單基底包含連續(xù)曝光的相鄰靶部的網(wǎng)格。已知的光刻裝置包括所謂的分檔器，其中通過(guò)將全部圖案一次曝光于靶部上而輻射每個(gè)靶部。已知的光刻裝置還包括所謂的掃描器，其中通過(guò)投射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或反平行的方向同步掃描基底來(lái)輻射每一靶部。
在使用光刻投影裝置的制造過(guò)程中，圖案(例如在掩膜中的)成像于基底上，基底至少部分地由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋。在這種成像步驟前，可以對(duì)基底進(jìn)行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其他處理，如曝光后烘烤(post-exposure bake，簡(jiǎn)稱PEB)、顯影、硬烘烤和測(cè)量/檢驗(yàn)成像特征。這一系列處理常用作形成器件單層圖案的基礎(chǔ)，器件如IC。這種帶圖案的層可經(jīng)歷各種處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)-機(jī)械拋光等，完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最后，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后利用例如切割或鋸斷技術(shù)將這些器件彼此分開(kāi)，單個(gè)器件可安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些步驟的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微型集成電路片制造半導(dǎo)體加工實(shí)踐入門”(Microchip FabricationA PracticalGuide to Semiconductor Processing)”一書(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
這種在抗蝕劑顯影后的測(cè)量和檢驗(yàn)步驟，由于其在加工晶片產(chǎn)品的正常過(guò)程中進(jìn)行因此稱為在線的，該步驟有兩個(gè)目的。第一，需要檢測(cè)在已顯影的抗蝕劑中圖案錯(cuò)誤的靶部區(qū)域。如果足夠數(shù)量的小片有錯(cuò)誤，那么晶片具有圖案的抗蝕劑將被剝離并再次曝光，錯(cuò)誤被幸運(yùn)地糾正，而不是用帶著錯(cuò)誤的圖案執(zhí)行加工步驟如刻蝕而造成永久的錯(cuò)誤。第二，對(duì)于順序的曝光，測(cè)量可以檢測(cè)并校正光刻裝置中的誤差，如照明設(shè)置或曝光時(shí)間。但是，光刻裝置中的很多誤差并不能很容易地檢測(cè)到或根據(jù)曝光中的圖案確定數(shù)量。缺陷檢測(cè)不總是直接指示缺陷的原因。這樣，各種用于檢測(cè)和測(cè)量光刻裝置中誤差的離線方法都是已知的。這些方法可以包括用測(cè)量裝置代替基底或?qū)μ厥鉁y(cè)試圖案進(jìn)行曝光，如在各種不同的機(jī)器設(shè)置上。這樣的離線技術(shù)很費(fèi)時(shí)間，而且經(jīng)常是相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，在此期間該裝置不能用于產(chǎn)生曝光，因此，在線技術(shù)可以利用或可以在產(chǎn)生曝光的同時(shí)進(jìn)行，所以其是用于檢測(cè)和測(cè)量光刻裝置中的誤差的首選。
為了測(cè)量尺寸誤差，如由彗形像差造成的重疊和左右尺寸差，目前使用基于圖像的工具，如重疊的盒中盒(box-in-box)(或框中框)(frame-in-frame)和用于測(cè)量彗差臨界尺寸(critical dimension，簡(jiǎn)稱CD)的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopes，簡(jiǎn)稱SEM)。這些技術(shù)，也是離線技術(shù)，其不足之處在于，它們都采用局部測(cè)量，不一定精確反映投影系統(tǒng)或在所有小片或靶部上的處理狀態(tài)。
一種在器件制造中為測(cè)量線寬，間距和臨界尺寸(CD)所用的在線技術(shù)稱為“散射測(cè)量(scatterometry)”。散射測(cè)量的方法記述在Raymond等人著的“利用光學(xué)散射測(cè)量的多參數(shù)光柵計(jì)量學(xué)”(“Multiparameter Grating MetrologyUsing Optical Scatterometry”)，J.Vac.Sci.Tech.B，Vol.15 no.2 361-368 1997和Niu等人著的“DUV光刻中的反射光譜散射測(cè)量術(shù)”(“Specular SpectroscopicScatterometry In DUV Lithography”)，SPIE，Vol.3677，1999中。在散射測(cè)量中，白光被顯影抗蝕劑中的周期性結(jié)構(gòu)和在給定角度處檢測(cè)到的最終的反射光譜所反射。對(duì)產(chǎn)生反射光譜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建，如利用精確耦波分析(RigorousCoupled-Wave Analysis，簡(jiǎn)稱RCWA)或通過(guò)與模擬得到的光譜庫(kù)進(jìn)行比較。然而，結(jié)構(gòu)的重建須計(jì)算地十分深入，并且這種技術(shù)可能承受低靈敏度和差的重復(fù)性。
在光刻中利用散射計(jì)的其他公開(kāi)包括WO02/065545，其提議從兩個(gè)重疊的光柵利用散射測(cè)量來(lái)測(cè)量重疊。它建議，如果可得到一個(gè)光柵沒(méi)有被另一個(gè)光柵重疊的采樣，那么測(cè)量可以被用于限制對(duì)兩個(gè)重疊光柵導(dǎo)出的重疊的測(cè)量。US6,458,605和US2002/0041373利用從參考結(jié)構(gòu)的測(cè)量中得到的參考庫(kù)，來(lái)幫助從散射測(cè)量中獲取信息。US2002/0041373提出在晶片上印制相同測(cè)試光柵的任意分布的聚焦能量矩陣(focus-energy matrix，簡(jiǎn)稱FEM)，并根據(jù)散射測(cè)量獲取信息，特別是根據(jù)矩陣中不同光柵的散射測(cè)量的差來(lái)獲取信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用光刻技術(shù)制造器件的過(guò)程中進(jìn)行在線測(cè)量的方法，該方法可提高精度，靈敏度和/或重復(fù)性。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)和其他目的在檢驗(yàn)方法中實(shí)施，包括利用光刻裝置將測(cè)試圖案印制到基底上，該測(cè)試圖案包括第一和第二圖案成分的組合，所述第一圖案成分不同于所述第二圖案成分；利用光刻裝置將第一和第二參考圖案印制到所述基底上，所述第一和第二參考圖案分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二圖案成分；利用散射計(jì)測(cè)量所述測(cè)試圖案以及所述第一和第二參考圖案的第一，第二和第三反射光譜；和由所述第一、第二和第三反射光譜得到表示所述基底上所述測(cè)試圖案的參數(shù)的信息。
通過(guò)這個(gè)方法，可得到對(duì)基底上印制的測(cè)試圖案的參數(shù)進(jìn)行快速，準(zhǔn)確和可重復(fù)測(cè)量的方法。該測(cè)試和參考圖案可以在產(chǎn)生曝光的過(guò)程中印制，例如在劃線(scribe lane)或邊緣電路小片或基底的其他不使用的區(qū)域，且不需要相當(dāng)多的額外時(shí)間。該反射光譜可以同樣快速地由散射計(jì)進(jìn)行測(cè)量而不會(huì)使生產(chǎn)線延誤。本發(fā)明的測(cè)量方法因此可用作在線的質(zhì)量檢查(qualification)和校準(zhǔn)工具。
增加參考圖案與使用單個(gè)測(cè)試圖案的散射測(cè)量技術(shù)相比提高了靈敏度，并能簡(jiǎn)化從散射測(cè)量數(shù)據(jù)中獲取所需信息的過(guò)程。在某些條件下，參考圖案的重建要比兩個(gè)組分的測(cè)試圖案的重建更簡(jiǎn)單，因此首先進(jìn)行參考圖案的重建。然后參考圖案重建的結(jié)果用于簡(jiǎn)化測(cè)試圖案的重建。在其他情況下，所需信息可以直接由不同光譜的比較獲得，并不需要測(cè)試圖案的重建。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一圖案成分包括印制于第一處理層上的第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，第二圖案成分包括印制于第二處理層上的第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，且該第二圖案成分重疊第一圖案成分。參考圖案包括分別印制于第一和第二處理層上相應(yīng)的參考對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，但沒(méi)有重疊。該實(shí)施例通過(guò)利用來(lái)自參考對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的散射測(cè)量信號(hào)增強(qiáng)加工之前的測(cè)試圖案的散射測(cè)量信號(hào)而使對(duì)重疊的精確和靈敏測(cè)量能夠確定重疊誤差。來(lái)自測(cè)試圖案的散射測(cè)量信號(hào)受對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記變形的影響，該變形是因用來(lái)形成該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記并在中間進(jìn)行的加工步驟引起的，該信號(hào)也受到支撐對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的層間的處理層的影響，還受到所要測(cè)量的重疊誤差的影響。參考圖案使這些影響能夠與重疊帶來(lái)的影響分開(kāi)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二圖案成分包括具有不同間距的單條光柵(single bar grating)，其組合為包括雙條光柵(two-bar grating)圖案的測(cè)試圖案，所述光柵圖案具有內(nèi)外間距。第一和第二參考圖案分別包括一個(gè)間距與內(nèi)間距相等的單條光柵和一個(gè)間距與外間距相等的單條光柵。來(lái)自參考光柵的散射測(cè)量信號(hào)包含關(guān)于雙條光柵的兩組分形式的信息，并且可使表示彗形像差的不對(duì)稱信息與測(cè)試圖案的散射測(cè)量響應(yīng)分開(kāi)。
優(yōu)選地，散射測(cè)量步驟在已顯影抗蝕劑中的圖案上進(jìn)行，但如果在潛在的抗蝕劑圖像上有足夠的對(duì)比度，那么散射測(cè)量步驟也可以在顯影前進(jìn)行。由于在加工步驟進(jìn)行前檢測(cè)像差，因此如果像差已嚴(yán)重到足以導(dǎo)致有缺陷的器件，那么抗蝕劑會(huì)被剝?nèi)ィ追祷氐街匦鲁上竦牟襟E中。
優(yōu)選地，使用正入射的白光散射測(cè)量來(lái)進(jìn)行散射測(cè)量步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種器件制造方法，其包括-提供一基底，其至少部分地由一層輻射敏感材料覆蓋；-利用輻射系統(tǒng)提供輻射的投影光束；-利用構(gòu)圖部件使投影光束在其橫截面上具有一圖案；-將具有圖案的輻射束投射到輻射敏感材料層的靶部，其特征在于所述圖案包括代表處理層的圖案，包括第一和第二圖案成分組合的測(cè)試圖案，所述第一圖案成分不同于所述第二圖案成分；且第一和第二參考圖案分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二圖案成分；所述圖案通過(guò)
利用散射計(jì)測(cè)量所述測(cè)試圖案的第一、第二和第三反射光譜以及所述第一和第二參考圖案；和由所述第一、第二和第三反射光譜得到表示所述基底上所述測(cè)試圖案的參數(shù)的信息。
優(yōu)選地，該測(cè)試圖案印制于鄰近產(chǎn)品層圖案的區(qū)域，如劃線(scribe lane)。這樣，沒(méi)有在基底上占用不必要的空間，也可為器件生產(chǎn)留出最大的區(qū)域。
在本發(fā)明該方面的優(yōu)選實(shí)施例中，表示參數(shù)的所述信息用于調(diào)整光刻裝置的參數(shù)或方法，在其后提供另一基底，并且重復(fù)提供投影光束，利用構(gòu)圖部件以及投影帶圖案的光束的所述步驟。這樣，在基底上進(jìn)行的散射測(cè)量的結(jié)果可用于調(diào)整光刻裝置或過(guò)程，使隨后的曝光得到改善。
雖然本文特別提及了在IC的制造中光刻裝置的使用，但是應(yīng)該理解這里所述的光刻裝置可以有其他的應(yīng)用，如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁域存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員會(huì)理解，在文中這些可替換的應(yīng)用中，這里術(shù)語(yǔ)“晶片”或“電路小片”的任何使用都可認(rèn)為分別與更常用的術(shù)語(yǔ)“基底”或“靶部”同義。這里提到的基底可以在曝光前或曝光后在例如軌道(一種工具，其專門將一層抗蝕劑涂在基底上并對(duì)曝光的抗蝕劑顯影)或計(jì)量或檢測(cè)工具中進(jìn)行處理。只要可適用，這里的公開(kāi)就可以應(yīng)用于這樣和其他的基底加工工具。此外，可以對(duì)基底進(jìn)行多次加工，例如為制作多層IC，因此這里使用的術(shù)語(yǔ)基底也可以指已經(jīng)包含多個(gè)已處理層的基底。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”包含各種類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(如波長(zhǎng)為365、248、193、157或126nm)和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(如波長(zhǎng)在5-20nm范圍內(nèi))，也包括粒子束，如離子束或電子束。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣泛解釋為能夠用于給投影光束在其橫截面上賦予圖案的部件，使基底的靶部產(chǎn)生圖案。通常，賦予投影光束的圖案會(huì)和靶部中形成的器件的特殊功能層相對(duì)應(yīng)，如集成電路。
構(gòu)圖部件可以是透射型的也可以是反射型的。構(gòu)圖部件的例子包括掩膜，程控反射鏡陣列，和程控LCD面板。掩膜在光刻中是熟知的，其包括的掩膜類型如二進(jìn)制型，交替相移型，和衰減相移型，以及各種混合掩膜類型。程控反射鏡陣列的例子采用了小反射鏡的矩陣排列，每個(gè)小反射鏡都可以單獨(dú)地傾斜，這樣可將入射的輻射光束向不同方向反射；用這種方式，反射光束可形成圖案。在構(gòu)圖部件的每個(gè)例子中，支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或工作臺(tái)，例如其可依據(jù)需要固定或移動(dòng)，且其可以保證構(gòu)圖部件例如相對(duì)于投影系統(tǒng)位于理想位置處。這里術(shù)語(yǔ)“劃線板”或“掩膜”的任何使用都可以認(rèn)為其與更常用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”是同義的。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”應(yīng)該廣義地解釋為包含各種形式的投影系統(tǒng)，其包括折射光學(xué)系統(tǒng)，反射光學(xué)系統(tǒng)，和反射折射光學(xué)系統(tǒng)，正如適合例如所用的曝光輻射，或例如使用浸液或使用真空的其他要素。這里術(shù)語(yǔ)“透鏡”的任何使用都可以認(rèn)為其與更常用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”同義。
照明系統(tǒng)也可包含各種類型的光學(xué)部件，包括折射、反射和反射折射光學(xué)部件，這些部件用于操縱，整形或控制輻射的投影光束，且這些部件在下文中還可以整體或特別地稱為“透鏡”。
光刻裝置可以有兩個(gè)(雙級(jí)式)或多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或多個(gè)掩膜圖案)的形式。在這種“多級(jí)式”裝置中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或多個(gè)其他臺(tái)用于曝光。
光刻裝置可以是這樣一種，基底浸入在具有相對(duì)較高折射率的液體中，如水，以便填滿投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件和基底之間的空間。浸液也可以用于光刻裝置中的其他空間，如在掩膜和投影系統(tǒng)的第一個(gè)元件之間。浸入技術(shù)(immersion techniques)是本領(lǐng)域中用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的公知技術(shù)。


現(xiàn)在僅通過(guò)舉例的方式，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1描繪可用于本發(fā)明實(shí)施方法中的光刻投影裝置；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻工藝的流程圖；圖3描繪可用于本發(fā)明的方法中的散射計(jì)；圖4到圖6描繪用于本發(fā)明第一種方法中的測(cè)試圖案以及第一和第二參考圖案；圖7描繪原始重疊信號(hào)和根據(jù)本發(fā)明第一種方法增強(qiáng)的重疊信號(hào)；圖8到圖10描繪用于本發(fā)明第二種方法中的測(cè)試圖案以及第一和第二參考圖案。
在圖中相應(yīng)的參考符號(hào)表示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式
光刻投影裝置圖1示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的一種光刻裝置。該裝置包括照明系統(tǒng)(照明裝置)IL，用來(lái)提供輻射的投影光束PB(如UV輻射或DUV輻射)。
第一支撐結(jié)構(gòu)(如掩膜臺(tái))MT，用來(lái)支撐構(gòu)圖部件(如掩膜)MA，并連接到將構(gòu)圖部件相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置PM；基底臺(tái)(如晶片臺(tái))WT，用于保持基底(如涂敷抗蝕劑的晶片)W，并連接到將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置PW；和投影系統(tǒng)(如折射投影透鏡)PL，用于通過(guò)構(gòu)圖部件MA將賦予投影光束PB的圖案成像于基底W的靶部C(如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片)上。
如這里描述的，該裝置是透射型的(如采用透射掩膜)。另外，該裝置可以是反射型的(如采用上文提到的程控反射鏡陣列)。
照明裝置IL接收來(lái)自輻射源SO的輻射光束。該輻射源和光刻裝置可以是完全分開(kāi)的，例如當(dāng)輻射源為受激準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這種情況下，該輻射源不再認(rèn)為是組成光刻裝置的一部分，借助于光束傳遞系統(tǒng)BD輻射光束從輻射源SO射到照明裝置IL上，光束傳遞系統(tǒng)包括例如適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向鏡(directingmirror)和/或擴(kuò)束器。在其他情況下，輻射源可以是該裝置的組成部分，例如當(dāng)光源為水銀燈時(shí)。輻射光源SO和照明裝置IL，如需要加之光束傳遞系統(tǒng)BD，都可被稱作輻射系統(tǒng)。
照明裝置IL可以包括調(diào)整有角度的光束亮度分布的調(diào)整裝置AM。通常，至少可以調(diào)整位于光瞳平面上亮度分布的外徑向量和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為δ-外和δ-內(nèi))。另外，照明裝置IL通常包括各種其他部件，如積分器IN和聚光器CO。照明裝置提供被調(diào)節(jié)的(conditioned)輻射光束，稱為投影光束PB，在其橫截面上有理想的均勻性和亮度分布。
投影光束PB入射到掩膜MA上，該掩膜支撐在掩膜臺(tái)MT上。通過(guò)掩膜MA，投影光束PB穿過(guò)透鏡PL，該透鏡將光束聚焦到基底W的靶部C上。借助于第二定位裝置PW和位置傳感器IF(如干涉裝置)，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，如在光束PB的光路中定位不同的靶部。類似地，如在從掩膜庫(kù)中機(jī)械取出掩膜MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM和另一個(gè)位置傳感器(未明確繪于圖1中)將掩膜MA相對(duì)于光束PB的光路精確定位。一般地，目標(biāo)臺(tái)MT和WT的移動(dòng)可借助于長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)模塊是組成定位裝置PM和PW的部分。然而，在分檔器(與掃描裝置相對(duì))的情況下，掩膜臺(tái)MT可僅與短沖程傳動(dòng)器連接，或被固定?？捎醚谀?duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來(lái)對(duì)準(zhǔn)掩膜MA和基底W。
所描述的裝置可按照以下優(yōu)選模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩膜臺(tái)MT和基底臺(tái)WT基本保持不動(dòng)，賦予投影光束的整個(gè)圖案一次(即單次靜態(tài)曝光)投射到靶部C上。然后基底臺(tái)WT向X和/或Y方向移動(dòng)以使不同的靶部C可被曝光。在步進(jìn)模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在掃描模式中，掩膜臺(tái)MT和基底臺(tái)WT被同步掃描，賦予投影光束的圖案投射到靶部C上(即，單次動(dòng)態(tài)曝光)?；着_(tái)WT相對(duì)于掩膜臺(tái)MT的速度和方向由投影系統(tǒng)PL的放大率(縮小率)和圖像反轉(zhuǎn)特性決定。在掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動(dòng)態(tài)曝光中靶部的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度決定了靶部的高度(在掃描方向上)。
3.在另一種模式中，掩膜臺(tái)MT支持程控構(gòu)圖部件且基本保`不動(dòng)，基底臺(tái)WT被移動(dòng)或掃描，賦予投影光束的圖案投射到靶部C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在基底臺(tái)WT每次移動(dòng)后或在掃描過(guò)程中兩次連續(xù)輻射脈沖之間，程控構(gòu)圖部件可根據(jù)需要更新圖案。這種操作模式可以很容易地應(yīng)用于無(wú)掩膜的光刻術(shù)中，該技術(shù)利用了程控構(gòu)圖部件，如前文提到的程控反射鏡陣列。
可以將上述模式結(jié)合使用和/或進(jìn)行變化，也可以使用完全不同的模式。
圖2是組成本發(fā)明一部分的光刻工藝的流程圖。在曝光步驟S4前，可利用上面參考圖1所述的光刻裝置來(lái)完成，基底如硅晶片經(jīng)歷涂底漆的步驟S1，使其涂敷一層抗蝕劑的旋轉(zhuǎn)涂敷步驟S2，和除去抗蝕劑中溶劑的軟烘烤步驟S3。在曝光后，晶片經(jīng)歷曝光后烘烤步驟S5、顯影步驟S6，在顯影步驟S6中，曝光或未曝光的抗蝕劑(取決于抗蝕劑是陽(yáng)性的還是陰性的)被除去，以及硬烘烤步驟S7和檢驗(yàn)步驟S8。檢驗(yàn)步驟S8包括各種不同的測(cè)量和檢驗(yàn)，并且根據(jù)本發(fā)明包括散射測(cè)量步驟，該步驟將在下面詳細(xì)敘述。如果晶片通過(guò)檢驗(yàn)，那么進(jìn)行處理步驟S9。這一步驟包括蝕刻基底上沒(méi)有覆蓋抗蝕劑的區(qū)域，沉積生產(chǎn)物層，鍍金屬，離子注入等。在處理步驟S9后，殘余的抗蝕劑將在S10中剝離，在對(duì)另一層重新開(kāi)始加工前進(jìn)行最后的檢驗(yàn)S11。如果基底不能通過(guò)S8的檢驗(yàn)，那么其可以直接引導(dǎo)到剝離步驟S10，并且進(jìn)行印制同一處理層的再次嘗試。
在檢驗(yàn)步驟S8中，可使用如圖3所示的散射計(jì)。其他檢驗(yàn)和/或測(cè)量也可用其他工具進(jìn)行。散射計(jì)10包括寬帶(白光)輻射源11，所述輻射源將輻射通過(guò)分束器12導(dǎo)向到晶片W上的測(cè)試結(jié)構(gòu)TS上。反射的輻射通過(guò)光譜儀13，其測(cè)量鏡面反射輻射的光譜(亮度作為波長(zhǎng)的函數(shù))。根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)，可以重建引起該檢測(cè)光譜的結(jié)構(gòu)，如通過(guò)精確耦波分析和非線性衰退或通過(guò)與模擬光譜庫(kù)進(jìn)行比較。通常，為了重建，結(jié)構(gòu)的通用式是已知的，并且一些參數(shù)根據(jù)制造結(jié)構(gòu)的工藝知識(shí)來(lái)假定，只有結(jié)構(gòu)的一小部分參數(shù)可由散射測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定。
如圖所示，散射計(jì)是正入射散射計(jì)。但其相同的原理可用于使用傾斜入射的散射測(cè)量中。也可使用散射測(cè)量的各種變化，其中，測(cè)量單一波長(zhǎng)中一定角度范圍處的反射，而不是測(cè)量一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的單一角度處的反射。
實(shí)施例1根據(jù)本發(fā)明的第一種方法，其用于測(cè)量重疊，印刷于基底W上的測(cè)試結(jié)構(gòu)包括印制在上處理層TL上的第一標(biāo)記或第一圖案成分G1，和印制在下處理層BL上的第二標(biāo)記或第二圖案成分G2。掩膜G1和G2可采用任何方便的形式，如光柵，方格圖案，箱，框，人字紋等。為使重建容易而選擇標(biāo)記的形式，特別是光柵的使用允許使用快速的重建技術(shù)。也可以為改善靈敏度而選擇標(biāo)記的類型。如果精確印制，且不被后續(xù)處理影響，那么兩個(gè)標(biāo)記G1和G2應(yīng)該是相同的，并且沒(méi)有重疊誤差，完全對(duì)準(zhǔn)。雖然第一和第二標(biāo)記(圖案成分)形式上相同，但是它們?cè)诨滋幚韺由系奈恢檬遣煌摹．?dāng)包括標(biāo)記G1、G2的測(cè)試圖案用正入射的偏振光照射時(shí)，反射的TE、TM或相位信號(hào)包含兩光柵相對(duì)位置的信息。然而，由于包含光柵G1、G2的上下層TL、BL之間的中間處理層IL的內(nèi)部反射和干涉，包含重疊信息的總反射信號(hào)的振幅非常弱，且信噪比低。此外噪聲由印制過(guò)程中標(biāo)記G1、G2的變形引入，并且在下層標(biāo)記G2的情況下，由印刷時(shí)進(jìn)行的處理引入。
根據(jù)本發(fā)明，為了改善對(duì)重疊的測(cè)量，兩個(gè)參考標(biāo)記RG1、RG2在測(cè)試圖案的兩部分G1、G2印制的同時(shí)進(jìn)行印制。參考圖案RG1提供在頂層TL上，且與第一標(biāo)記G1相對(duì)應(yīng)。參考圖案RG2提供在底層BL上，且與第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記G2相對(duì)應(yīng)。參考圖案RG1、RG2接近包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記G1、G2的測(cè)試圖案而進(jìn)行印制，但RG1、RG2彼此分開(kāi)。參考標(biāo)記RG1、RG2和測(cè)試圖案應(yīng)該足夠地靠近，以使它們被印制過(guò)程中或由后續(xù)處理步驟造成的任何變形以相同的方式影響。同時(shí)，它們應(yīng)該分開(kāi)得足夠遠(yuǎn)，從而可以進(jìn)行各自的散射測(cè)量而不會(huì)發(fā)生串?dāng)_(crosstalk)。
當(dāng)以與測(cè)試圖案相同的方式照射時(shí)，參考圖案RG1、RG2產(chǎn)生散射測(cè)量信號(hào)S2、S3，所述信號(hào)只包含各自光柵的信息。然后散射測(cè)量信號(hào)S2、S3可用于標(biāo)準(zhǔn)化散射測(cè)量信號(hào)S1以提供加強(qiáng)的散射測(cè)量信號(hào)S1-e。該實(shí)例如圖7所示，從中可以看出加強(qiáng)的信號(hào)S1-e有更大的振幅，但仍保留了相同的原始信號(hào)的相位獨(dú)特標(biāo)記。信噪比得到有效地改善。增強(qiáng)的重疊信號(hào)可由三個(gè)反射分光信號(hào)得到。第一個(gè)是“原始”重疊信號(hào)，由兩個(gè)疊加光柵產(chǎn)生。第二個(gè)和第三個(gè)是由底部和頂部參考光柵產(chǎn)生的信號(hào)。然后該增強(qiáng)的重疊信號(hào)可由頂部參考光柵信號(hào)減去底部參考光柵信號(hào)，再去除原始重疊信號(hào)而得到。
實(shí)施例2用于本發(fā)明第二種方法的光柵結(jié)構(gòu)繪于圖8到圖10中。本發(fā)明的第二種方法測(cè)量有差別的尺寸不對(duì)稱，所述不對(duì)稱是由光刻裝置，特別是投影系統(tǒng)PL中的彗形像差引起的或是由作用于基底的處理引起的。
如圖8所示，測(cè)試圖案G包括具有內(nèi)間距Pi和外間距Po的雙條光柵。第一圖案成分包括間距與內(nèi)間距相等的單條光柵，第二圖案成分包括一間距與外間距相等的單條光柵。兩個(gè)參考光柵RG1′、RG2′如圖9和圖10所示，分別包括間距為Pi的單條光柵和Po的單條光柵。
如在第一種方法中，測(cè)試圖案G和參考圖案RG1′、RG2′同樣被反射的偏振光照射。最終的反射光譜S1′、S2′、S3′包含任何有差別的尺寸不對(duì)稱的信息也包含光柵的實(shí)際形狀信息。該任何有差別的尺寸不對(duì)稱的信息包含在來(lái)自雙間距光柵的反射光譜S1′中，同時(shí)反射光譜S2′、S3′包含光柵本身的信息。如在第一種方法中，反射光譜S2′、S3用于加強(qiáng)反射光譜S1′，從而提供包含尺寸不對(duì)稱的信息，并具有改善的信噪比。
盡管本發(fā)明的特定實(shí)施例敘述如上，但是應(yīng)可意識(shí)到本發(fā)明還可用描述以外的其他方式實(shí)施。上述描述并不意味限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種檢驗(yàn)方法包括利用光刻裝置將測(cè)試圖案印制到基底上，該測(cè)試圖案包括第一和第二圖案成分的組合，所述第一圖案成分與所述第二圖案成分不同；利用光刻裝置將第一和第二參考圖案印制到所述基底上，所述第一和第二參考圖案分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二圖案成分；利用散射計(jì)測(cè)量所述測(cè)試圖案以及所述第一和第二參考圖案的第一，第二和第三反射光譜；和由所述第一、第二和第三反射光譜得到表示所述基底上所述測(cè)試圖案的參數(shù)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)方法，其中所述第一和第二圖案成分在形式不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)方法，其中所述第一和第二圖案成分在所述基底上提供的多個(gè)處理層中的位置不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢驗(yàn)方法，其中所述測(cè)試圖案包括分別印制于第一和第二處理層頂部的第一和第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，且所述第一和第二參考圖案包括分別印制于第一和第二處理層上的相應(yīng)的參考對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，但參考圖案并不重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢驗(yàn)方法，其中所述測(cè)試圖案包括具有內(nèi)間距和外間距的雙條光柵，且所述第一和第二參考圖案分別包括間距與內(nèi)間距相等的單條光柵和間距與外間距相等的單條光柵。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的檢驗(yàn)方法，其中所述散射計(jì)是正入射散射計(jì)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的檢驗(yàn)方法，其中所述獲取信息的步驟包括利用所述第一和第二反射光譜重建所述第一和第二參考圖案，并且利用重建的參考圖案來(lái)重建所述測(cè)試圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的檢驗(yàn)方法，其中在所述獲取步驟中，所述信息直接由所述反射光譜獲取，不用重建測(cè)試圖案。
9.一種器件制造方法，包括以下步驟-提供一基底，其至少部分地由一層輻射敏感材料覆蓋；-利用輻射系統(tǒng)提供輻射的投影光束；-利用構(gòu)圖部件使投影光束在其橫截面上具有一圖案；-將具有圖案的輻射束投射到輻射敏感材料層的靶部，其特征在于所述圖案包括代表處理層的圖案，包括第一和第二圖案成分組合的測(cè)試圖案，所述第一圖案成分不同于所述第二圖案成分；且第一和第二參考圖案分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二圖案成分；所述圖案通過(guò)利用散射計(jì)測(cè)量所述測(cè)試圖案的第一、第二和第三反射光譜以及所述第一和第二參考圖案；和由所述第一、第二和第三反射光譜得到表示所述基底上所述測(cè)試圖案的參數(shù)的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件制造方法，其中所述測(cè)試圖案印制于鄰近產(chǎn)品層圖案的區(qū)域，如一劃線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的器件制造方法，其中表示參數(shù)的所述信息用于調(diào)整光刻裝置的參數(shù)或方法，在其后提供另一基底，并且重復(fù)提供投影光束，利用構(gòu)圖部件以及投影大圖案的光束的所述步驟。
全文摘要
為了加強(qiáng)由兩成分測(cè)試圖案構(gòu)成的散射測(cè)量，對(duì)應(yīng)于兩成分圖案中每一成分的參考圖案也被印制。散射測(cè)量信號(hào)從參考圖案獲取，對(duì)應(yīng)于測(cè)試圖案的各個(gè)成分，并且用于增強(qiáng)來(lái)自測(cè)試圖案的信號(hào)，從而提高靈敏度和信噪比。
文檔編號(hào)G03F1/08GK1499293SQ20031012094
公開(kāi)日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者M·杜薩, A·J·登博夫, M 杜薩, 登博夫 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司