專利名稱：基于散射測(cè)量數(shù)據(jù)確定工藝參數(shù)值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻裝置和方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置是一種將期望的圖案施加到基板的靶部上的機(jī)器。光刻裝置可以用在例如集成電路(IC)的制作中。在此種情形中，可以用像掩模這樣的構(gòu)圖結(jié)構(gòu)來(lái)生成對(duì)應(yīng)于IC其單個(gè)層的電路圖案，然后將這樣的圖案成像在基板(例如，硅片)之上的靶部(例如，包括一個(gè)或多個(gè)電路小片的一部分)上，基板具有輻射敏感材料層(抗蝕劑)。通常，單個(gè)基板都包含有由相鄰靶部組成的網(wǎng)格，這些靶部要陸續(xù)進(jìn)行曝光。已知的光刻裝置包括通常所說(shuō)的步進(jìn)器和通常所說(shuō)的掃描器，在通常所說(shuō)的步進(jìn)器內(nèi)，每個(gè)靶部都是通過(guò)在該靶部上一次曝光整個(gè)圖案來(lái)進(jìn)行照射；在通常所說(shuō)的掃描器內(nèi)，每個(gè)靶部都是通過(guò)沿給定方向(“掃描”方向)用投射光束掃描圖案，同時(shí)平行于或反向平行于該方向掃描基板來(lái)進(jìn)行照射。
盡管在本文中，具體參考光刻裝置在制作IC時(shí)的應(yīng)用，但是應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的光刻裝置可以具有其它應(yīng)用。例如，它可用于集成光學(xué)系統(tǒng)的制造，用于磁疇存儲(chǔ)器、液晶顯示板(LCD)、薄膜磁頭等的引導(dǎo)和監(jiān)測(cè)圖案等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的應(yīng)用范圍中，此處使用的任何術(shù)語(yǔ)“晶片”(wafer)或“電路小片”(die)應(yīng)被認(rèn)為是分別與更普遍的術(shù)語(yǔ)“基板”(substrate)或“靶部”(targetportion)同義。此處所指的基板可以在曝光之前或曝光之后在例如導(dǎo)軌(track)(是一種通常用來(lái)將抗蝕劑層施加到基板上并對(duì)曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)內(nèi)，或在度量或檢查工具內(nèi)加工。只要適用，此處的公開可以應(yīng)用到這些以及其他的基板加工工具。另外，可以對(duì)基板加工不止一次，例如為了產(chǎn)生多層的IC，從而此處使用的術(shù)語(yǔ)“基板”還可以指的是已經(jīng)包含了多個(gè)處理過(guò)的層的基板。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“射束”包括所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外線(EUV)輻射(例如具有5-20nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng))，及粒子束，像離子束或電子束。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖結(jié)構(gòu)”應(yīng)廣意地解釋為指的是能夠用來(lái)給輻射束(例如，投射束)賦予帶圖案的橫截面，從而例如在基板的靶部?jī)?nèi)生成圖案的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，賦予給射束的圖案可能不精確地符合于在基板靶部?jī)?nèi)期望的圖案。通常，賦予給射束的圖案與在靶部中生成的器件的特殊功能層相應(yīng)，如集成電路。
構(gòu)圖結(jié)構(gòu)可以是透射型或反射型。構(gòu)圖結(jié)構(gòu)的例子包括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程LCD板。掩模的概念在光刻中是公知的，包括如二進(jìn)制型、交替相移型和衰減的相移類型、以及各種混合掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的一個(gè)例子是利用微小反射鏡的矩陣排列，每個(gè)微小反射鏡可以獨(dú)立地傾斜，以便沿不同方向反射入射輻射束；以這種方式，對(duì)反射的射束進(jìn)行構(gòu)圖。
支撐結(jié)構(gòu)支撐著即承受構(gòu)圖結(jié)構(gòu)的重量。支撐結(jié)構(gòu)依據(jù)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)的定向、光刻裝置的設(shè)計(jì)以及其他的條件，例如像構(gòu)圖結(jié)構(gòu)是否保持在真空環(huán)境內(nèi)，來(lái)保持著構(gòu)圖結(jié)構(gòu)。支撐可以采用機(jī)械夾持、真空、或者其他夾持技術(shù)，例如真空條件下的靜電夾持。支撐結(jié)構(gòu)可以是例如框架或臺(tái)，隨需要可以固定或者移動(dòng)，并且可以確保構(gòu)圖結(jié)構(gòu)處于理想的位置上，例如相對(duì)于投射系統(tǒng)。這里任意使用的術(shù)語(yǔ)“劃線板”或“掩?！笨梢员徽J(rèn)為是與更普遍的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖結(jié)構(gòu)”同義。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“投射系統(tǒng)”應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋為涵蓋各種類型的投射系統(tǒng)，包括折射光學(xué)系統(tǒng)、反射光學(xué)系統(tǒng)以及反射折射光學(xué)系統(tǒng)，只要它們適合于例如所用的曝光輻射，或者適合于其他的因素比如使用的浸液或使用的真空。這里任意使用的術(shù)語(yǔ)“鏡頭”可以被認(rèn)為是與更普遍的術(shù)語(yǔ)“投射系統(tǒng)”同義。
照明系統(tǒng)也可以涵蓋各種類型的光學(xué)部件，包括配置用來(lái)引導(dǎo)、成形或者控制輻射的投射束的折射、反射以及反射折射光學(xué)部件，而且這些部件也可以在下面共同或單獨(dú)稱作“鏡頭”。
光刻裝置可以是具有兩個(gè)基板臺(tái)(雙級(jí))或者更多基板臺(tái)(和/或兩個(gè)或者更多掩模臺(tái))的類型。在這種“多級(jí)”機(jī)器中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。
光刻裝置還可以是這種類型，即其中基板浸沒(méi)在具有相對(duì)較高折射率的液體例如水中，以填滿投射系統(tǒng)的最后一個(gè)元件與基板之間的空間。浸液還可以應(yīng)用到光刻裝置內(nèi)的其他空間，例如，掩模與投射系統(tǒng)的第一個(gè)元件之間的空間。可以采用浸沒(méi)技術(shù)來(lái)提高投射系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。
目前，朝向更小的設(shè)計(jì)特征和更高的器件密度的連續(xù)發(fā)展趨勢(shì)需要更高分辨率的光刻技術(shù)。為了滿足這些需要，期望能夠盡可能多地在細(xì)節(jié)上控制光刻工藝。需要精確監(jiān)測(cè)和控制的其中兩個(gè)最重要的工藝參數(shù)是劑量(dose)和焦距(focus)。通常，通過(guò)測(cè)量臨界尺寸(critical dimension)(CD)的變異(variation)來(lái)監(jiān)測(cè)和控制這些參數(shù)。然而，在測(cè)量CD變異時(shí)，很難區(qū)分出劑量和焦距數(shù)據(jù)。
通常，使用專用部件或多個(gè)部件與專用的度量衡或費(fèi)時(shí)的度量衡相組合。焦距例如可以用相移焦距監(jiān)測(cè)器確定。焦距出現(xiàn)誤差時(shí)會(huì)導(dǎo)致重疊誤差，而重疊誤差可以用重疊讀出工具很容易地檢測(cè)到。在第二種技術(shù)中，通過(guò)使用線端縮短的概念來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焦距的監(jiān)測(cè)。然而，使用這種技術(shù)時(shí)，散焦的跡象非常難以確定。另外，大部分當(dāng)前技術(shù)只適用于試驗(yàn)結(jié)構(gòu)。
因此，對(duì)光刻裝置曝光的圖案的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控就需要一種快速穩(wěn)定的技術(shù)，這種技術(shù)可以用在要曝光的所有類型的基板(像試驗(yàn)晶片或產(chǎn)品晶片)之上的很多位置處，例如芯片區(qū)域內(nèi)部或刻線上。一種稱作散射測(cè)量的光度量技術(shù)可以在一定程度上滿足這些要求。這里使用的術(shù)語(yǔ)“光學(xué)”和“光”涵蓋所有類型的電磁輻射，包括波長(zhǎng)為400-1500nm的光、紫外(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外線(EUV)輻射(例如，具有5-20nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng))，及粒子束，像離子束或電子束。
在散射測(cè)量中，光束被朝向一個(gè)靶引導(dǎo)，該靶通常是一種專門設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，像衍射光柵。然后，靶反射、折射和/或衍射光。最終，來(lái)自靶的光可以被含有合適傳感器的探測(cè)器探測(cè)出。探測(cè)器的探測(cè)可以是反射的或是透射的，用以測(cè)量衍射光和/或非衍射光。對(duì)于入射光，即被引導(dǎo)到靶處的光，可以同時(shí)改變一組或多組性質(zhì)。這里使用的術(shù)語(yǔ)“散射測(cè)量”和“散射計(jì)”涵蓋能夠產(chǎn)生光并在光與靶相互作用后分析光的、所有類型的測(cè)量技術(shù)和測(cè)量工具。術(shù)語(yǔ)“散射計(jì)”包括例如偏振光橢圓率測(cè)量?jī)x和掃描電子顯微鏡(SEM)。這里使用的術(shù)語(yǔ)“光譜”涵蓋在光與靶相互作用后能夠被探測(cè)的所有類型的格式。因此，它包括由SEM中的散射電子生成的圖像。
傳統(tǒng)上散射測(cè)量被用來(lái)確定工藝參數(shù)的值，像焦距和劑量。然而，對(duì)工藝參數(shù)與散射測(cè)量參數(shù)之間的關(guān)系，通常會(huì)作出幾種假設(shè)。這些假設(shè)的關(guān)系的例子有焦距與側(cè)壁角(線形結(jié)構(gòu)側(cè)面的斜率)間的線性關(guān)系，以及劑量與半CD(線形結(jié)構(gòu)在其一半高度處的寬度)之間的線性關(guān)系。實(shí)際上，一個(gè)單個(gè)的散射測(cè)量參數(shù)與工藝參數(shù)像焦距或劑量之間的關(guān)系可能并不是唯一的?？赡艹咕嘀猓缙渌?yīng)對(duì)側(cè)壁角的性質(zhì)也有貢獻(xiàn)。按照上述的假設(shè)，這些效應(yīng)將被妄自解釋為焦距。
探測(cè)出的光譜(或者，在使用粒子束的情形下，探測(cè)出的信號(hào)可以是圖像而不是光譜)通過(guò)與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)加以分析。在探測(cè)出的光譜與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的光譜之間的所謂“最佳匹配”確定了能夠最佳地描述靶結(jié)構(gòu)的參數(shù)值。為了光刻的目的，識(shí)別出的參數(shù)值，即焦距和劑量可以被應(yīng)用于提高光刻裝置的性能。對(duì)光刻工藝參數(shù)控制和監(jiān)測(cè)的質(zhì)量顯著地依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)通常裝有通過(guò)為不同的散射測(cè)量參數(shù)計(jì)算值而構(gòu)建的理論光譜，這些散射測(cè)量參數(shù)例如有光柵參數(shù)像光柵高度、線寬和側(cè)壁角，不同的基板參數(shù)，例如材料性質(zhì)及與早先處理的基板內(nèi)的層有關(guān)的性質(zhì)。容易理解，生成極其可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)很耗時(shí)而且非常復(fù)雜，尤其當(dāng)要曝光的基板的性質(zhì)經(jīng)常變化時(shí)。
另外，散射測(cè)量參數(shù)，像下伏層的厚度和所用材料的光學(xué)常數(shù)，在制造情形中都是極其難以確定地。為此，已經(jīng)建議使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)。(例如，參看Allgair等人的Yield Management Solutions，Summer 2002，pp8-13)。在這個(gè)例子中，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)是由具有多種結(jié)構(gòu)的一個(gè)基板產(chǎn)生的，該基板用涵蓋要控制的處理空間(process space)的、一組變化的工藝參數(shù)加以處理。然而，如該參考文獻(xiàn)中提到的，由于對(duì)工藝參數(shù)所需的控制水平以及由“自然變化”，即非故意誘導(dǎo)的變化引起的噪聲的重要影響，這些結(jié)構(gòu)的特性并非是無(wú)足輕重的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案包括用于確定至少一個(gè)與利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的光刻方法有關(guān)工藝參數(shù)的方法。一種實(shí)施方案提供了一種用于確定至少一個(gè)工藝參數(shù)的方法，該方法包括從設(shè)置在校準(zhǔn)目標(biāo)上的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中得到校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的每個(gè)都包括至少一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)，不同校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)采用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的不同已知值來(lái)生成；通過(guò)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的所述已知值并對(duì)所述校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)利用回歸技術(shù)，來(lái)確定數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型包括若干個(gè)回歸系數(shù)；從設(shè)置在目標(biāo)上的至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)得到測(cè)量值，所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)是使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值來(lái)制作的；以及通過(guò)利用所述數(shù)學(xué)模型的所述回歸系數(shù)，從所述得到的測(cè)量數(shù)據(jù)為所述目標(biāo)確定所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種用于確定至少一個(gè)工藝參數(shù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括探測(cè)器，布置用來(lái)從設(shè)置在校準(zhǔn)目標(biāo)上的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中得到校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的每個(gè)都包括至少一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)，不同校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)是采用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的不同已知值來(lái)生成的；處理器單元，存儲(chǔ)一數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型是通過(guò)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的所述已知值并對(duì)所述校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用回歸技術(shù)而確定的，所述數(shù)學(xué)模型包括若干個(gè)回歸系數(shù)；所述處理器單元布置用來(lái)從設(shè)置在目標(biāo)上的至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)得到測(cè)量數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值來(lái)制作，并用來(lái)通過(guò)利用所述數(shù)學(xué)模型的所述回歸系數(shù)，從所述得到的測(cè)量數(shù)據(jù)中為所述目標(biāo)確定所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的該未知值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)包括光刻裝置，該光刻裝置包括照明系統(tǒng)，配置用來(lái)提供輻射的投射束；支撐結(jié)構(gòu)，配置用來(lái)支撐構(gòu)圖結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖結(jié)構(gòu)用來(lái)給輻射束在橫截面內(nèi)賦予圖案；基板臺(tái)，配置用來(lái)安放基板；以及投射系統(tǒng)，配置用來(lái)將圖案化的光束投射到基板的靶部上。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種用依照這里公開的本發(fā)明的任一個(gè)實(shí)施方案的方法制造的半導(dǎo)體器件。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)包括光刻裝置，該光刻裝置包括照明系統(tǒng)，配置用來(lái)提供輻射束；支撐結(jié)構(gòu)，配置用來(lái)支撐構(gòu)圖結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖結(jié)構(gòu)用來(lái)給輻射束在橫截面內(nèi)賦予圖案；基板臺(tái)，配置用來(lái)安放具有至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)的基板；以及投射系統(tǒng)，配置用來(lái)將圖案化的光束投射到基板的靶部上。
本發(fā)明還涉及一種用依照任一個(gè)前述實(shí)施方案的系統(tǒng)制造的半導(dǎo)體器件。


現(xiàn)在參看所附的示意性附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，所述實(shí)施方案僅僅作為例子，在附圖中相應(yīng)的參考符號(hào)表示相應(yīng)的部件，在附圖中圖1繪出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的一種光刻裝置；圖2繪出了現(xiàn)有技術(shù)的散射計(jì)；圖3繪出了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的方法的功能流程；圖4繪出了使用測(cè)量到的校準(zhǔn)光譜的、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的方法的功能流程；圖5a、5b示出了依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，表示兩個(gè)階段的功能框圖；圖6繪出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案，說(shuō)明回歸概念的功能框圖；圖7a、7b示出依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用諧波劃分的概念和用主分量劃分的概念；圖8a、8b示出依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，標(biāo)記結(jié)構(gòu)的不同組合的頂視圖；圖9繪出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光刻系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地表示一種依照本發(fā)明的光刻裝置。這種裝置包括照明系統(tǒng)(照明器)IL，配置用來(lái)提供輻射(例如，UV輻射或其他波長(zhǎng)的輻射)的投射束PB；第一支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺(tái))MT，配置用來(lái)支撐構(gòu)圖結(jié)構(gòu)(例如，掩模)MA并連接到第一定位設(shè)備PM，該第一定位設(shè)備PM配置用來(lái)相對(duì)于投射系統(tǒng)PL精確地定位構(gòu)圖結(jié)構(gòu)。這種裝置還包括基板臺(tái)(例如，晶片臺(tái))WT，配置用來(lái)安放基板(例如，涂覆抗蝕劑的晶片)W并連接到第二定位設(shè)備PW，該第二定位設(shè)備PW配置用來(lái)相對(duì)于投射系統(tǒng)(鏡頭)PL精確地定位基板，投射系統(tǒng)(例如，折射鏡頭系統(tǒng))PL(鏡頭)配置用來(lái)將由構(gòu)圖結(jié)構(gòu)MA賦予給投射束PB的圖案成像在基板W的靶部C(例如，包括一個(gè)或多個(gè)電路小片)上。
如這里所示的，這種裝置是透射型的(例如，利用透射掩模)。替代地，該裝置可以是反射型的(例如，利用上述提到的可編程反射鏡陣列類型)。
照明器IL接收來(lái)自于輻射源SO的輻射束。例如當(dāng)輻射源是受激準(zhǔn)分子激光器時(shí)，該輻射源和光刻裝置可以是分開的實(shí)體。在這些情形中，輻射源不被認(rèn)為形成了光刻裝置的一部分，輻射束從輻射源SO發(fā)出，在射束輸送系統(tǒng)BD的幫助下傳到照明器IL，該射束輸送系統(tǒng)BD包括例如適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)反射鏡和/或擴(kuò)束器。在其他的情形中，例如當(dāng)輻射源是汞燈時(shí)，輻射源可以是裝置整體的一部分。輻射源SO和照明器IL，與射束輸送系統(tǒng)BD(如果需要)一起可以被稱作輻射系統(tǒng)。
照明器IL可以包括調(diào)節(jié)設(shè)備AM，該調(diào)節(jié)設(shè)備AM被配置用來(lái)調(diào)節(jié)射束的角強(qiáng)度分布。一般地，在照射器的光瞳面內(nèi)至少?gòu)?qiáng)度分布的外徑范圍和/或內(nèi)徑范圍(通常分別稱作σ-外和σ-內(nèi))可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，照明器IL一般還包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。照明器能夠提供在其橫截面內(nèi)具有理想均勻度和強(qiáng)度分布的、經(jīng)調(diào)整處理過(guò)的輻射束，稱作投射束PB。
投射束PB入射到掩模MA上，掩模MA固定在掩模臺(tái)MT上。在穿過(guò)掩模MA后，投射束PB穿過(guò)鏡頭PL，鏡頭PL將投射束聚焦在基板W的靶部C上。在第二定位設(shè)備PW和位置傳感器IF(例如，干涉測(cè)量設(shè)備)的幫助下，基板臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，從而例如將不同的靶部C定位在射束PB的路徑中。類似地，第一定位設(shè)備PM和另一個(gè)位置傳感器(在圖1中沒(méi)有明確地示出)可以用來(lái)相對(duì)于射束PB的路徑精確地定位掩模MA，例如在從掩模數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)械獲取之后P9，或者在掃描期間。一般地，目標(biāo)臺(tái)MT和WT的移動(dòng)可以在長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)的幫助下得以實(shí)現(xiàn)，長(zhǎng)沖程模塊和短沖程模塊可以形成為定位設(shè)備PM和PW的一部分。然而，在步進(jìn)器(與掃描儀相對(duì))的情形中，掩模臺(tái)MT可以只與短沖程致動(dòng)器連接，或者可以固定。掩模MA和基板W可以使用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基板對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2對(duì)準(zhǔn)。
所示的裝置可以按照下面優(yōu)選的方式來(lái)使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT和基板臺(tái)WT保持基本不動(dòng)，而賦予給投射束的整個(gè)圖案被一下子(即，單次靜態(tài)曝光)投射到靶部C上。然后，沿X和/或Y方向移動(dòng)基板臺(tái)WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限定了在單次靜態(tài)曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在掃描模式中，對(duì)掩模臺(tái)MT和基板臺(tái)WT同步掃描，同時(shí)將賦予給投射束的圖案投射到靶部C上(即，單次動(dòng)態(tài)曝光)?；迮_(tái)WT相對(duì)于掩模臺(tái)MT移動(dòng)的速度和方向取決于投射系統(tǒng)PL的放大(縮小)倍數(shù)和圖像反轉(zhuǎn)性質(zhì)。在掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限定了在單次動(dòng)態(tài)曝光中靶部的寬度(沿非掃描方向)，而掃描移動(dòng)的長(zhǎng)度確定了靶部的高度(沿掃描方向)。
3.在另一種模式中，掩模臺(tái)MT保持基本不動(dòng)，安放著可編程構(gòu)圖結(jié)構(gòu)，而基板臺(tái)WT被移動(dòng)或被掃描，同時(shí)將賦予給投射束的圖案投射到靶部C上。在這種模式中，一般利用脈沖輻射源，而且在基板臺(tái)WT的每次移動(dòng)之后或者在掃描期間在連續(xù)輻射之間，根據(jù)需要對(duì)可編程構(gòu)圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行更新。這種操作模式易于應(yīng)用在采用可編程構(gòu)圖部件，像上面提到的可編程反射鏡陣列的無(wú)掩模的光刻中。
還可以采用上述使用模式的組合或變異，或是完全不同的使用模式。
圖2表示現(xiàn)有技術(shù)的散射計(jì)。這種散射計(jì)包括光源1，光源1引導(dǎo)光束2射向要曝光的基板W上的結(jié)構(gòu)5(一般為某種類型的光柵)，基板W位于基板臺(tái)WT上。該散射計(jì)還包括探測(cè)器4。探測(cè)器4連接到(微)處理器9，微處理器9連接到存儲(chǔ)器10。光束2在定位于基板W表面之上的適當(dāng)結(jié)構(gòu)5處發(fā)生反射和/或衍射。反射光束的光譜被探測(cè)器4探測(cè)。光束2可以被引導(dǎo)以一定角度射向基板W，如圖2所示，但是也可以被引導(dǎo)得垂直于基板W。散射測(cè)量的概念有多種，其中被引導(dǎo)到適當(dāng)結(jié)構(gòu)的光的一組或多組性質(zhì)可以同時(shí)改變。一組性質(zhì)的例子有一組波長(zhǎng)、一組入射角、一組偏振態(tài)或一組相位和/或相位差。探測(cè)器可以設(shè)置用于探測(cè)一個(gè)前述的組或者前述組的組合，而且探測(cè)器可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器以記錄反射光和/或衍射光的不同部分。
圖3表示在散射計(jì)內(nèi)采用基于數(shù)據(jù)庫(kù)的方法的功能概述。該數(shù)據(jù)庫(kù)一般可以通過(guò)為不同的散射測(cè)量參數(shù)計(jì)算光譜而加以構(gòu)建，這些散射測(cè)量參數(shù)例如為結(jié)構(gòu)參數(shù)，像結(jié)構(gòu)5內(nèi)各線的線寬、線高、側(cè)壁角等，這些線下面的各個(gè)下伏層(沒(méi)有構(gòu)圖)的厚度，以及與光束2相互作用的所有材料的光學(xué)常數(shù)。在對(duì)實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)5測(cè)量之前，可能需要定義與該種具體類型的結(jié)構(gòu)5相關(guān)的前述參數(shù)。對(duì)于這些定義的參數(shù)中每一個(gè)的預(yù)定范圍，在作業(yè)301，用處理器9計(jì)算被結(jié)構(gòu)5調(diào)制的光的光譜，并將光譜存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器10的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
然后，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解地，可以對(duì)已知的結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論計(jì)算。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)由處理器9填充了足夠的光譜，這些光譜足以涵蓋要測(cè)量的實(shí)際結(jié)構(gòu)5的光譜性能的預(yù)期范圍時(shí)，對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)5進(jìn)行測(cè)量。隨后，該方法進(jìn)行到作業(yè)302，其中處理器9將實(shí)際結(jié)構(gòu)5的測(cè)量光譜與在存儲(chǔ)器10的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的多個(gè)存儲(chǔ)的光譜進(jìn)行比較?；蛘?，也可以應(yīng)用實(shí)時(shí)匹配。
接著，通過(guò)采用插值算法，在作業(yè)303，從存儲(chǔ)器10提取出“最佳匹配”，并且識(shí)別出對(duì)應(yīng)于那些被用來(lái)產(chǎn)生提取出的光譜的參數(shù)的參數(shù)值。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)測(cè)量到的光譜與通過(guò)采用參數(shù)A的值A(chǔ)1和參數(shù)B的值B3而構(gòu)建的光譜最相似時(shí)，處理器9最終給出輸出{A1，B3}。
可以采用嚴(yán)格的衍射模擬算法，像嚴(yán)格耦合波分析法(RCWA)來(lái)計(jì)算光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的光譜。這種被用來(lái)計(jì)算在存儲(chǔ)器10的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的光譜的復(fù)雜算法，在其他方面，可能需要提前了解所用材料的光學(xué)性質(zhì)。實(shí)際上，特別是對(duì)于產(chǎn)品晶片，在這些性質(zhì)中只有一些性質(zhì)的值是已知的，因此一般會(huì)采用近似。而且，在制造情形中，下伏層內(nèi)不同結(jié)構(gòu)的性質(zhì)并不是充分已知的。因此，常規(guī)的基于數(shù)據(jù)庫(kù)的方法可能很復(fù)雜，而這限制了在制造情形中的日常使用。
在下面的描述中，將參考劑量和焦距作為示例性的工藝參數(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)使用其他的光刻工藝參數(shù)時(shí)，可以以類似的方式應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方案。可以采用的工藝參數(shù)的其他例子包括例如與劑量有關(guān)的導(dǎo)軌參數(shù)，劃線板上線寬的變化，劃線板與劃線板的變異，投射鏡頭的象差，投射鏡頭的閃耀，以及照明劃線板的光的角分布。
圖4表示依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的散射測(cè)量方法的功能表示。在這種方法中，直接使用測(cè)量到的校準(zhǔn)光譜，而不是理論的光譜數(shù)據(jù)，與在實(shí)際物理結(jié)構(gòu)上測(cè)量到的光譜進(jìn)行比較，該實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)可以例如是一個(gè)衍射結(jié)構(gòu)，比如光柵。在對(duì)實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)測(cè)量之前，在校準(zhǔn)基板上進(jìn)行校準(zhǔn)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，校準(zhǔn)基板設(shè)有多個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，每個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)具有的形狀基本可以與要測(cè)量的物理結(jié)構(gòu)相比較。每個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可以在校準(zhǔn)基板上具有唯一的位置，并利用工藝參數(shù)像焦距和曝光量(劑量)的唯一值的組合來(lái)構(gòu)造。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，第一個(gè)工藝參數(shù)的值橫跨基板沿第一方向變化，而第二個(gè)工藝參數(shù)可以沿基本垂直于第一方向的第二方向變化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，第一個(gè)和第二個(gè)工藝參數(shù)是焦距和劑量。在這種情形中，校準(zhǔn)基板稱作焦距曝光矩陣(FEM)。在下面的描述中，將參考FEM解釋本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的構(gòu)思。然而，可以理解，在本發(fā)明的其他實(shí)施方案中也可以采用替代的矩陣。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該方法開始于作業(yè)401，其中用FEM測(cè)量校準(zhǔn)光譜，然后將校準(zhǔn)光譜和與用于制造該光譜的焦距和劑量的值有關(guān)的信息一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器10內(nèi)。接著，測(cè)量入射到實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)上的光的光譜。然后，在作業(yè)402，將這個(gè)測(cè)量到的光譜與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器10內(nèi)的光譜相比較。接著該方法進(jìn)行到作業(yè)403，其中從存儲(chǔ)器10提取出“最佳匹配”。在此階段，從提取出的光譜得到劑量和焦距的值。舉例來(lái)說(shuō)，在圖4中，在所述測(cè)量到的光譜與在由FEM提供的結(jié)構(gòu)上測(cè)量到的光譜之間的“最佳匹配”被確定為是對(duì)應(yīng)于焦距的值F2和曝光量(劑量)的值E2的光譜。
可以理解，如圖4所示的至少一些實(shí)施方案的一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)是為了確定所述參數(shù)并不需要預(yù)先了解材料的光學(xué)性質(zhì)。
然而，如在上面描述的任何一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的方法中那樣，對(duì)選擇的工藝參數(shù)所確定的值是離散化的。另外，在校準(zhǔn)作業(yè)中由“自然變異”，即非故意誘導(dǎo)的變異引入的噪聲可能會(huì)對(duì)選擇的工藝參數(shù)的值的識(shí)別產(chǎn)生顯著的影響。理想的是將由這種自然變異引起的對(duì)識(shí)別的干擾降至最低。
自然變異產(chǎn)生的來(lái)源可以如下。在掃描儀中，自然變異可能與隨機(jī)焦距和曝光劑量的誤差有關(guān)，對(duì)于每一具有唯一焦距&劑量設(shè)定的單次曝光而言，隨機(jī)焦距和曝光劑量的誤差并不相同。在導(dǎo)軌中，自然變異可能與晶片上不均勻的處理有關(guān)(這與劑量是部分有關(guān)的)。在晶片中，自然變異可能與晶片上不均勻的下伏層有關(guān)。在散射計(jì)中，自然變異可能與熱、機(jī)械和電學(xué)噪聲有關(guān)。
圖5a、5b示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的功能框圖。在這個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)在校準(zhǔn)階段利用回歸技術(shù)(regression technique)，使用校準(zhǔn)光譜形成一個(gè)數(shù)學(xué)模型。接著，在操作階段通過(guò)利用得到的數(shù)學(xué)模型，得出用來(lái)制作進(jìn)行測(cè)量的實(shí)際結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)。圖5a表示在本發(fā)明一個(gè)這樣的實(shí)施方案中，在校準(zhǔn)階段所用的方法。該方法開始于作業(yè)501，其中用多個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)測(cè)量校準(zhǔn)光譜，并將校準(zhǔn)光譜存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器10內(nèi)。這些校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)用已知的一組工藝參數(shù)加以構(gòu)建，對(duì)于每個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，這些工藝參數(shù)都是不同的。例如，當(dāng)這些工藝參數(shù)是焦距和劑量時(shí)，該方法首先用FEM測(cè)量校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，并且將測(cè)量到的光譜存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器10內(nèi)。
然后，該方法進(jìn)行到作業(yè)502，其中用連接到存儲(chǔ)器10的處理器對(duì)存儲(chǔ)的校準(zhǔn)光譜進(jìn)行回歸分析。這種處理器在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中可以是處理器9，在本發(fā)明的其他實(shí)施方案中，還可以是不同的處理器。接著，該方法進(jìn)行到作業(yè)503，其中確定存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)學(xué)模型。該數(shù)學(xué)模型定義了校準(zhǔn)光譜與用于制造在其上測(cè)量該校準(zhǔn)光譜的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)之間的關(guān)系。這種存儲(chǔ)器在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中可以是連接到處理器的存儲(chǔ)器10，但是在本發(fā)明其他的實(shí)施方案中也可以是連接到處理器的不同的存儲(chǔ)器。
圖5b示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的方法，該方法可以由處理器9執(zhí)行，其使用所述獲得的模型根據(jù)在基板上的“實(shí)際”結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的測(cè)量來(lái)得出選擇的工藝參數(shù)的值。該方法開始于作業(yè)511，其中對(duì)基板之上的“實(shí)際”結(jié)構(gòu)測(cè)量響應(yīng)信號(hào)。測(cè)量到的信號(hào)可以是光譜，用作模型的輸入。然后，該方法進(jìn)行到作業(yè)512，其中確定所選擇的工藝參數(shù)的期望值。接著，該方法進(jìn)行到作業(yè)513，其中在光刻工藝中或者人工或者自動(dòng)地使用所確定的工藝參數(shù)，以校正例如光刻裝置的外部設(shè)定，像劑量設(shè)定、焦距設(shè)定、定位設(shè)定(例如，基板臺(tái)WT的移動(dòng))等。
可以理解，在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案中，可以將自然變異的效應(yīng)降至最低。因?yàn)檫x擇的工藝參數(shù)的自然變異是包含在校準(zhǔn)過(guò)程中，所以生成的模型可以獨(dú)立于該工藝參數(shù)的自然變異。為了更好地將自然變異的效應(yīng)降至最低，理想的是使用隨機(jī)變異(例如，校準(zhǔn)晶片可以被制造得使用隨機(jī)變異)。而且，如果工藝參數(shù)的自然變異是已知的話，那么在校準(zhǔn)階段形成模型時(shí)可以將該自然變異用作單獨(dú)的輸入。這里，“單獨(dú)的”輸入指的是另外的輸入，或者指的是該輸入可以替代那些故意誘導(dǎo)的工藝偏差。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，回歸法中所用的回歸技術(shù)可以是線性或非線性的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，還可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)可以應(yīng)用于在模型的校準(zhǔn)點(diǎn)之間提供插值，和/或減少噪聲。
圖6表示依照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的回歸技術(shù)的功能框圖。這種構(gòu)思基于的是迭代過(guò)程，其中使用測(cè)量到的響應(yīng)信號(hào)X和一組預(yù)測(cè)參數(shù)Y來(lái)計(jì)算回歸系數(shù)b，由此形成數(shù)學(xué)模型，回歸系數(shù)b結(jié)合了X和Y。預(yù)測(cè)參數(shù)Y是與檢查中的工藝參數(shù)有關(guān)的參數(shù)。該方法開始于作業(yè)601，其中提供一組預(yù)測(cè)參數(shù)Y，該方法然后進(jìn)行到作業(yè)603，其中測(cè)量基板之上結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)X。預(yù)測(cè)參數(shù)Y和測(cè)量到的響應(yīng)信號(hào)X都用作數(shù)學(xué)模型的輸入，在作業(yè)605，計(jì)算模型化了的回歸系數(shù)b。然后，在作業(yè)607，核查所有回歸系數(shù)b的重要性(significance)。這個(gè)控制作業(yè)確定該數(shù)學(xué)模型是否健壯。在作業(yè)609，從數(shù)學(xué)模型中去除意義并不重要的回歸系數(shù)，并用數(shù)目減少的回歸系數(shù)重復(fù)回歸。一直重復(fù)作業(yè)605和607，直到數(shù)學(xué)模型中所有的回歸系數(shù)都很重要。接下來(lái)，該方法進(jìn)行到作業(yè)611，其中使用回歸的結(jié)果來(lái)為新的響應(yīng)信號(hào)X確定預(yù)測(cè)參數(shù)Y。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以采用線性回歸(MLR)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成信息。當(dāng)響應(yīng)信號(hào)很少時(shí)，存在一些合適的情況，有時(shí)也稱作因子。在這些因子并不顯著冗余，也就是共線的情況下，或者當(dāng)它們與預(yù)測(cè)參數(shù)Y具有很好理解的關(guān)系時(shí)，MLR是非常有用的。然而，如果這三個(gè)條件中的任意一個(gè)都不滿足，那么MLR是無(wú)效的或者不適宜的。本發(fā)明的實(shí)施方案包括了基于存在一個(gè)或多個(gè)這樣的條件來(lái)應(yīng)用MLR的那些方法。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，使用由散射計(jì)測(cè)量到的光譜，估算光刻工藝參數(shù)，比如劑量和焦距的值。一般地，所述因子包括數(shù)以百計(jì)而且高度共線的光譜。在此情形下，預(yù)測(cè)參數(shù)Y為光刻工藝參數(shù)的值。
圖7a、7b示出可以用在本發(fā)明實(shí)施方案中的分解技術(shù)的各個(gè)實(shí)例。在圖7a中示出的第一種技術(shù)采用傅立葉分析，該分析所基于的原理是信號(hào)可以用基本諧波函數(shù)的總和來(lái)描述，每個(gè)函數(shù)以特定的權(quán)重因子起左右。例如，圖7a中的信號(hào)S1、S2、S3和S4分別可以被描述為H1和H2用權(quán)重因子[1，-1]、[1，-1/2]、[1，+1/2]和[1，1]作用的和。
第二種技術(shù)是一種類似的技術(shù)，其基于的原理是信號(hào)可以用若干主分量的總和描述，每個(gè)主分量以特定的權(quán)重因子起作用。主分量的數(shù)目可以改變。圖7b示出四個(gè)示例性的散射測(cè)量光譜(F1、F2、F3和F4)，該四個(gè)光譜可以通過(guò)分別用權(quán)重因子[1，-1]、[1，-1/2]、[1，+1/2]和[1，1]組合主分量PC1和PC2來(lái)描述。在本發(fā)明的用于回歸分析的一個(gè)實(shí)施方案中，可以利用類似于上述提到的但不限于這些實(shí)例的分解技術(shù)。例如，在主分量回歸(PCR)的情形中，從測(cè)量到的響應(yīng)信號(hào)X提取出的主分量可以替代如圖6所示的X因子，用作數(shù)學(xué)模型的輸入。
除這兩種描述的分解技術(shù)之外，在本發(fā)明的實(shí)施方案中還可以采用其他的分解技術(shù)。這些技術(shù)的實(shí)例包括基于局部最小二乘法(PLS)模型化和非線性PLS模型化的概念的分解技術(shù)，例如像Wold等人在Chemometrics and IntelligentLaboratory Systems，7(1989)53-65中描述的那樣。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在將光譜數(shù)據(jù)饋送給模型之前，可以進(jìn)行某種類型的預(yù)處理。預(yù)處理可以改善模型的結(jié)果。適用于本發(fā)明的預(yù)處理操作的例子有減去平均值，除以標(biāo)準(zhǔn)偏差，加權(quán)或選擇散射測(cè)量變量，比如角度、波長(zhǎng)和偏振態(tài)。結(jié)果，在數(shù)據(jù)饋送給模型之前，就可以去除某些波長(zhǎng)處的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案中，在校準(zhǔn)過(guò)程和測(cè)量過(guò)程中都可以采用不止一類的標(biāo)記結(jié)構(gòu)。因而，本發(fā)明適用于多個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)組，其中每組包括一個(gè)或多個(gè)(不同的)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，而且每個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)組內(nèi)的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的數(shù)目可以是不同的。另外，這些校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)組內(nèi)和/或兩兩校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)組之間，校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可以是不同的。理想的是，在每組內(nèi)，不同類型的標(biāo)記結(jié)構(gòu)在校準(zhǔn)基板上彼此緊密臨近地定位。而且，還希望，校準(zhǔn)測(cè)量和樣品測(cè)量至少在一些方面是基本相同的(例如，相同的預(yù)處理、相同的標(biāo)記或標(biāo)記組合、和/或相同的晶片類型)。在這些標(biāo)記上所得到的光譜在被數(shù)學(xué)模型使用之前，可以彼此附加起來(lái)(append)。但是，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，借助于某種類型的數(shù)學(xué)運(yùn)算，也可以將這些光譜組合起來(lái)，從而得到一種可以被模型使用的組合“光譜”。
圖8a、8b示出可以用在本發(fā)明的實(shí)施方案中的設(shè)有組合的標(biāo)記結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)基板801的頂視圖。在圖8a中，第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802包括在若干個(gè)未構(gòu)圖層的頂上形成的圖案。第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)803不包括所述圖案，而僅由未構(gòu)圖層形成。在圖8a中，只示出了一個(gè)具有第一和第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)802、803的組。但是，為了實(shí)施本發(fā)明的校準(zhǔn)方法，對(duì)不同組采用不同工藝參數(shù)，在相同的校準(zhǔn)基板801上制作出幾個(gè)這樣的組。在散射測(cè)量中，第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)803只反射未構(gòu)圖層內(nèi)的變異，而第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802的圖案在這些未構(gòu)圖層的貢獻(xiàn)上增加它自己的貢獻(xiàn)。在第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)803上得到的散射測(cè)量結(jié)果可以被用來(lái)在第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802上得到的散射測(cè)量結(jié)果中削減未構(gòu)圖層的貢獻(xiàn)。可以實(shí)施這種削減操作的例子包括從第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802的光譜減去第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)803的光譜，使第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)803的光譜與第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802的光譜保持一致，然后將余項(xiàng)用作數(shù)學(xué)模型的輸入。
在圖8b中，示出了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案，由基板801上的兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)構(gòu)成的組的不同組合。雖然圖8b示出的是一個(gè)組，但是為了實(shí)施本發(fā)明的方法，可以對(duì)不同組采用不同的工藝參數(shù)，在基板上制作出多個(gè)這樣的組。第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802包括例如與圖8a的第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)802相同的圖案。然而，與圖8a的第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)803不同，在圖8b中示出的第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)804被圖案化。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案中，標(biāo)記結(jié)構(gòu)802、804都被圖案化，但每個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)的圖案是不同的。因?yàn)檫@些標(biāo)記結(jié)構(gòu)對(duì)光刻工藝參數(shù)具有不同的敏感度，所以就可以更好地分開這些工藝參數(shù)?？梢岳斫?，在本發(fā)明的其他實(shí)施方案中，還可以利用圖案化標(biāo)記結(jié)構(gòu)的其他組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用不止兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。
當(dāng)焦距是采用這里公開的一個(gè)實(shí)施方案測(cè)量的工藝參數(shù)之一時(shí)，通過(guò)利用下面技術(shù)之一還可以進(jìn)一步優(yōu)化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，為了產(chǎn)生每納米散焦的光譜形狀的更大變化，可以使用更小的標(biāo)記結(jié)構(gòu)，這是由于這些結(jié)構(gòu)具有較小的聚焦深度。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，為了提高對(duì)焦距變化的敏感度，可以使用具有更多側(cè)壁的結(jié)構(gòu)，例如，使用半隔離的接觸孔或半隔離的點(diǎn)來(lái)代替使用線。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，還可以使用一種在散焦下能表現(xiàn)出更大光譜變化的抗蝕劑。然而，在制造情形中，這個(gè)選擇可能不適用。
應(yīng)當(dāng)理解，任何類型的基板，例如產(chǎn)品晶片或測(cè)試晶片，都可以在本發(fā)明的實(shí)施方案的應(yīng)用中使用。還應(yīng)當(dāng)理解，要測(cè)量的實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)應(yīng)用的需要，可以放置在基板之上的任何位置上，例如，放置在芯片面積內(nèi)部或放置在刻線上。另外，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，散射計(jì)的光點(diǎn)可以與芯片面積或曝光場(chǎng)一樣大。這個(gè)尺寸的光點(diǎn)分別能夠快速地確定每個(gè)芯片的偏移和曝光場(chǎng)。
可能希望的是橫跨FEM以滑移的(shuffled)方式安排光刻工藝參數(shù)，像焦距和劑量的值。另外，工藝參數(shù)還可以從基板的一側(cè)向另一側(cè)增大。因而，由光刻裝置外部的源引起的工藝變異會(huì)對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響，這些工藝變異通常橫跨基板是線性的，和/或相對(duì)于基板的中心是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。例如，通過(guò)橫跨FEM滑移這些值，這些外部誘導(dǎo)的工藝參數(shù)可以被顯著地消除。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，為了限定(qualification)的目的，可以采用微FEM來(lái)消除外部誘導(dǎo)的工藝變異。該FEM只覆蓋基板的很小一部分。因此，可以假設(shè)外部誘導(dǎo)的工藝參數(shù)可忽略不計(jì)。
在制造過(guò)程中，通常一個(gè)接一個(gè)地處理許多相同的晶片。一旦確定光刻裝置對(duì)于具體光刻制造過(guò)程的最佳設(shè)定，那么這些設(shè)定必須在嚴(yán)密的控制限度內(nèi)加以保持。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，這些設(shè)定用自動(dòng)進(jìn)程控制(APC)維持。在這種情形中，將對(duì)產(chǎn)品晶片實(shí)施規(guī)則的測(cè)量，從而允許進(jìn)行反饋控制。
本發(fā)明可以分別用于導(dǎo)軌和光刻裝置。本發(fā)明可以被用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)(twist)導(dǎo)軌或光刻裝置上的旋紐(knob)，而不直接涉及要控制的工藝參數(shù)。通過(guò)隨后測(cè)量相關(guān)的工藝參數(shù)并利用本發(fā)明，可以得到這種旋紐轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，并且可以選擇旋紐的最佳設(shè)定。與過(guò)去相比，可以避免采用類似于掃描電子顯微術(shù)(SEM)和電學(xué)線寬測(cè)量(ELM)這些技術(shù)采用脫機(jī)測(cè)量來(lái)得到期望的信息。
圖9表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光刻系統(tǒng)。在這個(gè)實(shí)施方案中，將用光刻裝置901曝光的基板轉(zhuǎn)印(在用導(dǎo)軌顯影后)到散射計(jì)902上。散射計(jì)902連接到包含處理器9和存儲(chǔ)器10的控制單元903上。光刻裝置901通過(guò)使用工藝參數(shù)-焦距和劑量的預(yù)先設(shè)定印刷出適合于散射測(cè)量的標(biāo)記結(jié)構(gòu)，首先生成FEM。然后，將基板傳送(910)到散射計(jì)902。散射計(jì)902測(cè)量校準(zhǔn)光譜并將測(cè)量到的光譜存儲(chǔ)(911)在存儲(chǔ)器10的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)904內(nèi)。
接著，光刻裝置901用相同的標(biāo)記結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品基板進(jìn)行構(gòu)圖。然后，將基板傳送(912)到散射計(jì)902。散射計(jì)902測(cè)量從標(biāo)記結(jié)構(gòu)反射的光的光譜，該標(biāo)記結(jié)構(gòu)由光刻裝置901產(chǎn)生。然后，將光譜饋送到(913)可以被處理器9使用的數(shù)學(xué)模型905。該數(shù)學(xué)模型905被處理器9使用，以便將存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)904內(nèi)的校準(zhǔn)光譜與在標(biāo)記結(jié)構(gòu)上測(cè)量的光譜進(jìn)行比較，隨后，處理器9通過(guò)利用回歸技術(shù)得出要控制的參數(shù)的值，像劑量和焦距。
最后，處理器9將得出的這些參數(shù)的值提供給光刻裝置901。光刻裝置901可以采用例如這些得出的值監(jiān)控在裝置內(nèi)相對(duì)于參考狀態(tài)的偏移。隨后，在反饋信號(hào)內(nèi)使用所述得出的值來(lái)校正這些偏移。在這種情形中，光刻裝置901設(shè)置有校正控制單元，該校正控制單元使用施加的校正信號(hào)對(duì)偏移進(jìn)行補(bǔ)償。該校正控制單元903可以被配置用來(lái)控制例如基板臺(tái)WT的高度，以改善焦距。
在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施方案中，并不將這些參數(shù)的得出值提供給光刻裝置901，而是提供給另外的實(shí)體，像導(dǎo)軌、計(jì)算機(jī)終端或顯示器。在后者的情形中，負(fù)責(zé)操作光刻裝置901的操作員能夠核查例如，這些得出值是否落入控制限度內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)學(xué)模型905和/或校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)904可以設(shè)置在與控制單元903不同的實(shí)體內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，光刻裝置901和散射計(jì)902都可以連接在相同的導(dǎo)軌上，以有效地控制光刻裝置901的參數(shù)。這些得出值還可以用在前饋信號(hào)內(nèi)，從而能夠?qū)ο乱贿M(jìn)程作業(yè)進(jìn)行最優(yōu)地設(shè)定。這些得出值可以例如被輸送到蝕刻裝置，蝕刻裝置能夠修改其設(shè)定以適應(yīng)于到達(dá)的基板。
焦距可校正的效果的例子有改變曝光場(chǎng)內(nèi)的斜度、改變整個(gè)晶片上的偏移以及晶片到晶片的偏移。劑量能夠獲得校正效果的例子有改變曝光場(chǎng)內(nèi)的斜度和/或曲率、改變整個(gè)晶片上的偏移以及晶片到晶片的偏移。
依照本方法的一個(gè)實(shí)施方案，不需要復(fù)雜的計(jì)算，也不需要了解基板的性質(zhì)，就可以直接使用光譜確定至少一個(gè)工藝參數(shù)的值。而且，在從光譜中提取相關(guān)信息的過(guò)程中，數(shù)學(xué)模型所采用的回歸技術(shù)可以減小噪聲對(duì)所需數(shù)據(jù)的影響。光探測(cè)裝置可以是散射計(jì)。散射計(jì)配置用來(lái)以快速可靠的方式測(cè)量光譜，而且可以用在所有類型的、要曝光的基板之上的很多位置處。
依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，可以在專門設(shè)計(jì)的靶上或在芯片面積內(nèi)的器件圖案上完成測(cè)量。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，該至少一個(gè)工藝參數(shù)選自于由焦距、曝光劑量和重疊誤差構(gòu)成的組。還有與劑量有關(guān)的參數(shù)，像1)與劑量有關(guān)的導(dǎo)軌參數(shù)(例如，PEB時(shí)間/溫度)，即具有類似于掃描器曝光劑量的效果的處理作業(yè)；2)整個(gè)劃線板上線寬的變異，或劃線板與劃線板的變異。這些效應(yīng)可以用曝光劑量加以校正，而且地可以被模型解釋為是曝光劑量。該組所包括的其他工藝參數(shù)還有投射鏡頭的象差、投射鏡頭的閃耀、以及照射掩模的光的角分布，例如橢圓率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以實(shí)現(xiàn)為這些參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)或多個(gè)參數(shù)分別確定值，這些參數(shù)對(duì)于控制光刻進(jìn)程中很關(guān)鍵的尺寸一致性非常重要。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)學(xué)模型所采用的回歸技術(shù)選自于下面技術(shù)構(gòu)成的組主分量回歸、非線性主分量回歸、局部最小二乘法模型化以及非線性局部最小二乘法模型化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用的基板包括測(cè)試晶片或產(chǎn)品晶片。依據(jù)具體的應(yīng)用，標(biāo)記結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在基板之上的任意位置處。因而，標(biāo)記結(jié)構(gòu)可以定位在芯片面積內(nèi)或定位在刻線上。當(dāng)標(biāo)記結(jié)構(gòu)設(shè)置在芯片面積內(nèi)時(shí)，標(biāo)記結(jié)構(gòu)可以成為該芯片面積內(nèi)器件圖案的一部分。能夠自由定位衍射結(jié)構(gòu)或者使用器件結(jié)構(gòu)的一部分提高了本發(fā)明方法的通用性。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括衍射光柵。衍射光柵是一種很適合于散射測(cè)量應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，這種方法還包括在使用數(shù)學(xué)模型之前，預(yù)處理得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和得到的測(cè)量數(shù)據(jù)。預(yù)處理的使用通常能夠提高數(shù)學(xué)模型的性能。用于預(yù)處理的數(shù)學(xué)操作可以包括減去平均值、除以標(biāo)準(zhǔn)差、選擇光學(xué)參數(shù)、以及加權(quán)光學(xué)參數(shù)。光學(xué)參數(shù)的例子有光探測(cè)裝置所用光束的波長(zhǎng)、角度和偏振態(tài)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，基板和校準(zhǔn)基板中的至少一個(gè)包括至少兩個(gè)不同的標(biāo)記結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)品基板的情形中，該至少兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)可以是產(chǎn)品標(biāo)記結(jié)構(gòu)，而在校準(zhǔn)基板的情形中，該至少兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)可以是校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。為了使用詞盡量簡(jiǎn)單化，這里使用的術(shù)語(yǔ)“標(biāo)記結(jié)構(gòu)”指的是這兩種情況。當(dāng)采用預(yù)處理時(shí)，使用不止一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)是極其有益的。該至少兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)可以彼此緊密靠近地設(shè)置，以使該至少兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)之間的距離與標(biāo)記結(jié)構(gòu)尺寸的量級(jí)相同。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該至少兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)和第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)，其中，第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)未構(gòu)圖層；第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括相同的未構(gòu)圖層，但在該層之上設(shè)置有圖案。在這個(gè)實(shí)施方案中，第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)只對(duì)未構(gòu)圖層的變異敏感。任何由于未構(gòu)圖層內(nèi)的變異而引起的光譜變化都可以被探測(cè)到，而且可以在對(duì)第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)得到的光譜進(jìn)行分析時(shí)使用。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，該至少兩個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)和第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)。其中，該第一標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有隔離線的圖案，第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有密集線或隔離空間的圖案。這些標(biāo)記結(jié)構(gòu)對(duì)諸如焦距和劑量的工藝參數(shù)可以具有不同的敏感度。結(jié)果，可以得到附加信息，這些信息在用數(shù)學(xué)模型確定工藝參數(shù)的值時(shí)是有用的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，光刻裝置連接到導(dǎo)軌，而且光探測(cè)裝置是散射計(jì)，其連接到相同的導(dǎo)軌。從而，這能夠提供一種有效的方式來(lái)監(jiān)控和調(diào)整這些參數(shù)，使之適合于光刻裝置的均勻性能。
本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案結(jié)合了對(duì)數(shù)學(xué)模型的性能進(jìn)行預(yù)處理帶來(lái)的有益影響，和采用不止一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)獲取所需信息的優(yōu)點(diǎn)。合適的數(shù)學(xué)操作包括減去平均值、除以標(biāo)準(zhǔn)差、選擇光學(xué)參數(shù)、以及加權(quán)光學(xué)參數(shù)。光學(xué)參數(shù)的例子有光探測(cè)裝置所用光的波長(zhǎng)、角度、偏振態(tài)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該至少兩個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。其中，第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)未構(gòu)圖層；第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括相同的未構(gòu)圖層，但在該層之上設(shè)置有圖案。在這個(gè)實(shí)施方案中，第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)只對(duì)未構(gòu)圖層的變異敏感。任何由于未構(gòu)圖層內(nèi)的變異而引起的光譜變化都可以被探測(cè)到，而且可以在對(duì)第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)得到的光譜進(jìn)行分析時(shí)使用。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該至少兩個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。其中，該第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有隔離線的圖案，第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有密集線或隔離空間的圖案。這些標(biāo)記結(jié)構(gòu)對(duì)像焦距和劑量的工藝參數(shù)可以具有不同的敏感度。結(jié)果，可以得到附加信息，這些信息在用數(shù)學(xué)模型確定工藝參數(shù)的值時(shí)是有用的。
在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的應(yīng)用中，通常脫機(jī)實(shí)施校準(zhǔn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，由于不期望出現(xiàn)生產(chǎn)線的阻塞，因此在完成校準(zhǔn)之后才聯(lián)機(jī)實(shí)施測(cè)量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，散射計(jì)可以集成在導(dǎo)軌中，以便能夠進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作。替代地，可以用獨(dú)立的散射計(jì)對(duì)已經(jīng)完成工藝的幾個(gè)基板進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)繼續(xù)處理。然而，在后者的情形中，反饋間隔顯著地增大。當(dāng)預(yù)先已知(例如，通過(guò)測(cè)量)在用于校準(zhǔn)的基板(例如，產(chǎn)品晶片)上存在的自然變異時(shí)，那么校準(zhǔn)和測(cè)量都可以聯(lián)機(jī)進(jìn)行。
試驗(yàn)結(jié)果在一個(gè)試驗(yàn)中，對(duì)直徑為300mm的兩類晶片曝光。
第一類是平坦校準(zhǔn)晶片，F(xiàn)EM在其上進(jìn)行曝光。FEM由13個(gè)焦距步進(jìn)(步長(zhǎng)30nm)和9個(gè)劑量步進(jìn)(步長(zhǎng)0.5mJ/cm2，標(biāo)稱劑量大約為29mJ/cm2)組成。對(duì)于每個(gè)用唯一焦距和劑量值印刷的結(jié)構(gòu)，用散射計(jì)測(cè)量光譜。這些光譜與所用的焦距和劑量偏移結(jié)合起來(lái)生成一個(gè)回歸模型。
第二類晶片是樣品晶片，即要測(cè)量的晶片。在這個(gè)試驗(yàn)中，測(cè)量了兩個(gè)樣品晶片。兩個(gè)樣品晶片都包含刻痕，刻痕是在晶片內(nèi)故意生成的，以獲得更顯著的聚焦效果。用焦距和劑量的一種設(shè)定曝光覆蓋整個(gè)晶片的場(chǎng)。由于焦距和劑量?jī)?nèi)存在的自然變異，如上所述，每個(gè)曝光的圖案將對(duì)應(yīng)于與設(shè)定值稍微不同的焦距和劑量值。隨后，用散射計(jì)測(cè)量印刷的結(jié)構(gòu)。采用由FEM得到的回歸模型，將屬于樣品晶片的印刷結(jié)構(gòu)的每個(gè)光譜轉(zhuǎn)化成焦距和劑量值。
將上述提到的回歸模型應(yīng)用到從具有刻痕的樣品晶片得到的光譜中，獲得焦距和劑量分布。為了驗(yàn)證散射測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，確立與另一種良好設(shè)立的方法的相互關(guān)系。在這個(gè)試驗(yàn)中，這種相關(guān)關(guān)系只是為劑量而設(shè)立的，通過(guò)將得到的結(jié)果與從所謂的均化驗(yàn)證測(cè)試(leveling verification test，LVT)得到的結(jié)果來(lái)進(jìn)行比較而建立這種關(guān)系，這種方法例如在Valley等人的SPIE USE V.15375-132(2004)中有所討論。該測(cè)試采用具有楔形厚度區(qū)域的劃線板型基板，該楔形厚度區(qū)域例如通過(guò)設(shè)置大量的小棱柱而形成，每個(gè)棱柱固定在適合于測(cè)量重疊的標(biāo)記結(jié)構(gòu)之上。該劃線板型基板還包括若干個(gè)可以用作參考的“普通的”標(biāo)記結(jié)構(gòu)。側(cè)向偏移與位于棱柱下面的標(biāo)記結(jié)構(gòu)的散焦的比值在成像位移與散焦之間產(chǎn)生接近線性的關(guān)系。因而，焦距誤差轉(zhuǎn)化成重疊誤差。在用散射計(jì)測(cè)量完晶片之后，晶片被剝離、并再涂覆和重新曝光，以用于LVT測(cè)量。
LVT數(shù)據(jù)被插進(jìn)散射測(cè)量柵格內(nèi)。從表1可以看出，兩種技術(shù)之間存在著非常好的相互關(guān)系。表1給出了用LVT和散射測(cè)量對(duì)兩個(gè)樣品晶片和兩類記錄的散射測(cè)量光譜(稱作α和β2)測(cè)量到的焦距之間的變異。這種相互關(guān)系呈現(xiàn)為兩種技術(shù)間的3σ-焦距差(dF)、回歸斜率(斜率)和相關(guān)系數(shù)(R2)。對(duì)于兩個(gè)晶片，相關(guān)的結(jié)果非常類似，而且并不強(qiáng)烈依賴于所用的光譜類型。散射測(cè)量精度的上限由兩種技術(shù)間的焦距差給出。實(shí)際的精度將更好，這是因?yàn)長(zhǎng)VT也具有一定的不準(zhǔn)確性，而且在兩次測(cè)量之間晶片被再涂覆和重新曝光。

表1散射測(cè)量與LVT之間的焦距差在上面的描述中，假設(shè)的是在顯影之后照射標(biāo)記結(jié)構(gòu)。然而，也可以使用潛在的標(biāo)記結(jié)構(gòu)，即被曝光但還未顯影的標(biāo)記結(jié)構(gòu)。潛在的標(biāo)記可以在曝光之后不久就成像，這是有利的，因?yàn)榉答伝芈房梢愿?。另外，由于?dǎo)軌處理還未完成，因此測(cè)量數(shù)據(jù)可以用于給導(dǎo)軌的前饋信號(hào)。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但是可以理解，本發(fā)明可以以與上述不同的方式實(shí)施。本發(fā)明的實(shí)施方案還包括計(jì)算機(jī)程序(例如，一組域多組指令或者指令序列)以控制光刻裝置實(shí)施上述的方法，還包括以機(jī)器可讀的形式存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)這種程序的存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)。說(shuō)明書并非旨在限制本發(fā)明，例如，本發(fā)明可以應(yīng)用在不同的技術(shù)領(lǐng)域，包括像光刻、MRI和雷達(dá)應(yīng)用以及其他領(lǐng)域。然而，將本發(fā)明用在光刻領(lǐng)域內(nèi)是特別有利的，因?yàn)楣饪痰膹?fù)雜性和高技術(shù)性使其很難將所有的參數(shù)控制到理想的水平。通過(guò)使用本發(fā)明，不能直接控制的參數(shù)可以得到間接地控制。
權(quán)利要求
1.一種用于確定至少一個(gè)工藝參數(shù)的方法，該方法包括從設(shè)置在校準(zhǔn)目標(biāo)上的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中得到校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的每個(gè)都包括至少一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)，不同校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)采用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的不同已知值來(lái)生成；通過(guò)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的所述已知值并對(duì)所述校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用回歸技術(shù)，確定數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型包括若干個(gè)回歸系數(shù)；從設(shè)置在目標(biāo)上的至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)得到測(cè)量數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值來(lái)制作；以及通過(guò)利用所述數(shù)學(xué)模型的所述回歸系數(shù)，從所述得到的測(cè)量數(shù)據(jù)中為所述目標(biāo)確定所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值。
2.依照權(quán)利要求1的方法，其中所述校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)和所述測(cè)量數(shù)據(jù)用光探測(cè)器得到。
3.依照權(quán)利要求2的方法，其中所述光探測(cè)器是散射計(jì)。
4.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中數(shù)學(xué)模型使用的回歸技術(shù)選自于下組，該組包括主分量回歸、非線性主分量回歸、局部最小二乘法模型化以及非線性局部最小二乘法模型化。
5.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述目標(biāo)是基板。
6.依照權(quán)利要求5的方法，其中所述基板包括由測(cè)試晶片和產(chǎn)品晶片構(gòu)成的組中的一個(gè)。
7.依照權(quán)利要求5或6的方法，其中所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)定位在所述基板上，位于芯片面積和刻線構(gòu)成的組中的一個(gè)內(nèi)。
8.依照權(quán)利要求7的方法，其中所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)是位于芯片面積內(nèi)的器件圖案的一部分。
9.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括衍射光柵。
10.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述方法還包括在利用所述回歸系數(shù)之前對(duì)得到的校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)和得到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
11.依照權(quán)利要求10的方法，其中所述預(yù)處理包括對(duì)所述數(shù)據(jù)實(shí)施下組中至少一個(gè)的數(shù)學(xué)操作，該組包括減去平均值、除以標(biāo)準(zhǔn)差、選擇光學(xué)參數(shù)以及加權(quán)光學(xué)參數(shù)；其中所述光學(xué)參數(shù)包括由波長(zhǎng)、角度和偏振態(tài)構(gòu)成的一組參數(shù)中的至少一個(gè)。
12.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組的每個(gè)都包括至少第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)和不同的第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。
13.依照權(quán)利要求12的方法，其中所述第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)未構(gòu)圖層，所述第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括相同的未構(gòu)圖層，但在其之上設(shè)置有圖案。
14.依照權(quán)利要求12或13的方法，其中所述第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有隔離線的圖案，所述第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有密集線或隔離空間的圖案。
15.依照權(quán)利要求12-14中任一個(gè)的方法，其中所述第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)彼此緊密地靠近，以使所述第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)之間的距離與所述第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)的尺寸具有相同的量級(jí)。
16.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中在校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組內(nèi)的至少一個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與所述標(biāo)記結(jié)構(gòu)具有大體可比的形狀。
17.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)包括光譜數(shù)據(jù)。
18.依照前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述方法與光刻裝置和導(dǎo)軌中的至少一個(gè)有關(guān)。
19.依照權(quán)利要求18的方法，其中所述至少一個(gè)工藝參數(shù)選自于下組，該組包括焦距、曝光劑量、重疊誤差、與劑量有關(guān)的導(dǎo)軌參數(shù)、劃線板上線寬的變化、劃線板與劃線板的變異、投射鏡頭的象差、投射鏡頭的閃耀、以及照明劃線板的光的角分布。
20.依照權(quán)利要求18或19的方法，其中所述光刻裝置包括照明系統(tǒng)，配置用來(lái)提供輻射束；支撐結(jié)構(gòu)，配置用來(lái)支撐構(gòu)圖結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖結(jié)構(gòu)用來(lái)給輻射束在橫截面內(nèi)賦予圖案；基板臺(tái)，配置用來(lái)安放基板；以及投射系統(tǒng)，配置用來(lái)將圖案化的光束投射到基板的靶部上。
21.用依照前述任一權(quán)利要求的方法制造的半導(dǎo)體器件。
22.一種用于確定至少一個(gè)工藝參數(shù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括探測(cè)器，布置用來(lái)從設(shè)置在校準(zhǔn)目標(biāo)上的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中得到校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的每個(gè)都包括至少一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)，不同校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中的校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)采用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的不同已知值來(lái)生成；處理器單元，存儲(chǔ)一數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型通過(guò)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的所述已知值并對(duì)所述校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用回歸技術(shù)而確定，所述數(shù)學(xué)模型包括若干個(gè)回歸系數(shù)；所述處理器單元布置用來(lái)從設(shè)置在目標(biāo)上的至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)得到測(cè)量值，所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)使用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值來(lái)制作，并用來(lái)通過(guò)利用所述數(shù)學(xué)模型的所述回歸系數(shù)，從所述得到的測(cè)量數(shù)據(jù)中為所述目標(biāo)確定所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的未知值。
23.依照權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中所述探測(cè)器是光探測(cè)器。
24.依照權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述光探測(cè)器是散射計(jì)。
25.依照權(quán)利要求22-24中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中數(shù)學(xué)模型使用的回歸技術(shù)選自下組，該組包括主分量回歸、非線性主分量回歸、局部最小二乘法模型化以及非線性局部最小二乘法模型化。
26.依照權(quán)利要求22-25中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)是基板。
27.依照權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述基板包括由測(cè)試晶片和產(chǎn)品晶片構(gòu)成的組中的一個(gè)。
28.依照權(quán)利要求26或27的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)定位在所述基板上，位于由芯片面積和刻線構(gòu)成的組中的一個(gè)內(nèi)。
29.依照權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)是位于芯片面積內(nèi)的器件圖案的一部分。
30.依照權(quán)利要求22-29中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括衍射光柵。
31.依照權(quán)利要求22-30中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述處理器單元布置用來(lái)在利用所述回歸系數(shù)之前對(duì)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
32.依照權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中所述預(yù)處理包括對(duì)所述數(shù)據(jù)實(shí)施下組中至少一個(gè)的數(shù)學(xué)操作，該組包括減去平均值、除以標(biāo)準(zhǔn)差、選擇光學(xué)參數(shù)以及加權(quán)光學(xué)參數(shù)；其中所述光學(xué)參數(shù)包括下組參數(shù)中的至少一個(gè)，該組包括波長(zhǎng)、角度和偏振態(tài)。
33.依照權(quán)利要求22-32中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組的每個(gè)都包括至少第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)和不同的第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。
34.依照權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中所述第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)未構(gòu)圖層，所述第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括相同的未構(gòu)圖層，但在其之上設(shè)置有圖案。
35.依照權(quán)利要求33或34的系統(tǒng)，其中所述第一校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有隔離線的圖案，所述第二標(biāo)記結(jié)構(gòu)包括具有密集線或隔離空間的圖案。
36.依照權(quán)利要求33-35中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)彼此緊密地靠近，以使所述第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)之間的距離與所述第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)的尺寸具有相同的量級(jí)。
37.依照權(quán)利要求22-36中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中在校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組內(nèi)的至少一個(gè)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與所述標(biāo)記結(jié)構(gòu)具有大體可比的形狀。
38.依照權(quán)利要求22-37中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)包括光譜數(shù)據(jù)。
39.依照權(quán)利要求22-38中任一個(gè)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括光刻裝置和導(dǎo)軌中的至少一個(gè)。
40.依照權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)工藝參數(shù)選自于下組，該組包括焦距、曝光劑量、重疊誤差、與劑量有關(guān)的導(dǎo)軌參數(shù)、劃線板上線寬的變化、劃線板與劃線板的變異、投射鏡頭的象差、投射鏡頭的閃耀、以及照明劃線板的光的角分布。
41.依照權(quán)利要求39或40的系統(tǒng)，包括照明系統(tǒng)，配置用來(lái)提供輻射束；支撐結(jié)構(gòu)，配置用來(lái)支撐構(gòu)圖結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖結(jié)構(gòu)用來(lái)給輻射束在橫截面內(nèi)賦予圖案；基板臺(tái)，配置用來(lái)安放基板；以及投射系統(tǒng)，配置用來(lái)將圖案化的光束投射到基板的靶部上。
42.用依照權(quán)利要求22-41中任一個(gè)的系統(tǒng)制造的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
一種依照一個(gè)實(shí)施方案的方法，包括用光探測(cè)裝置從設(shè)置在校準(zhǔn)基板上的多個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組中得到校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)。每個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)組包括使用工藝參數(shù)的不同已知值生成的至少一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。這種方法包括用光探測(cè)裝置從設(shè)置在基板上、并用工藝參數(shù)的未知值加以曝光的至少一個(gè)標(biāo)記結(jié)構(gòu)中得到測(cè)量數(shù)據(jù)；以及通過(guò)利用在基于工藝參數(shù)的已知值和校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的模型中的回歸系數(shù)，從得到的測(cè)量數(shù)據(jù)確定工藝參數(shù)的所述未知值。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1947062SQ200580012771
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者H·A·J·克拉默, H·凡德拉恩, R·H·J·卡帕杰, A·G·M·基爾斯 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司