用于确定聚焦的方法及设备的制造方法
【专利说明】用于确定聚焦的方法及设备
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张斯提蓝.伊万诺夫.潘德夫(Stilian Ivanov Pandev)于2013年8月1日申请的第61 /864，527号美国临时申请案的优先权，所述申请案的全文出于全部目的以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及用于确定光刻参数的方法及系统，且更具体地说，本发明涉及使用聚焦曝光矩阵(FEM)晶片来确定聚焦参数。
【背景技术】
[0004]用于集成电路的制造中的光刻或光学平版印刷系统已被提出有一段时间了。此类系统已证明对于在产品中精确制造及形成非常小细节极其有效。在大多数光刻系统中，通过经由光束或辐射束(例如，UV光或紫外光)转印图案而将电路图像写入于衬底上。例如，光刻系统可包含光源或辐射源，其经由主光罩投射电路图像到涂布有对辐照敏感的材料(例如，光阻剂)的硅晶片上。所曝光的光阻剂通常形成图案，所述图案在显影之后于后续处理步骤(例如，沉积及/或蚀刻)期间屏蔽所述晶片的层。
[0005]用于控制光刻工艺的两个实例工艺参数是聚焦及曝光(又称为“剂量”)。聚焦一般涉及光刻系统的光学子系统呈现图像的清晰度，且曝光一般涉及用于形成图案的光(或辐射)(例如由光刻系统的光源产生的光)的量或剂量。聚焦及曝光两者均显著地影响电路图案。例如，聚焦及曝光的变化可引起光阻剖面及印刷于光阻剂中的电路的形状的变化。
[0006]不同结构类型通常具有用于控制光刻聚焦及曝光设置的不同工艺窗，可在所述工艺窗中形成无缺陷的此类结构。用于不同结构的此类窗的交集可定义为聚焦及曝光设置或窗的最优范围。
[0007]目前，通过使用聚焦曝光矩阵(FEM)按聚焦及曝光的多个组合曝光晶片且接着检验所得图案以找到最佳光阻剖面(更接近地匹配所需或最优光阻剖面的光阻剖面)，确定光刻系统的最优聚焦及曝光设置。一般通过测量光阻剖面的各种参数(例如CD)的CD扫描式电子显微镜(CD-SEM)而执行所述检验。在大多数情况中，必须破坏(例如切穿)晶片，以便可测量此类参数。工艺窗一般定义为使最终光阻剖面保持于指定规格内的聚焦及曝光区域(例如，工艺窗通常包含最优聚焦及曝光)。然而，用于确定最优工艺窗的⑶-SEM技术通常较耗时、不可靠，且无法测量某一侧壁光阻剖面。
[0008]另外，随着IC结构大小不断缩小且工艺窗裕量也缩小，在生产期间维持结构均匀性变得有挑战性。制造中的几个因素(包含与主光罩增强特征卷积的光刻单元曝光序列扰动)促成以非预期且通常不可预测的方式跨曝光场变动的特征响应。
[0009]鉴于上述情况，期望用于确定及监测光刻系统的最优聚焦及曝光设置的改进技术。
【发明内容】
[0010]下文呈现本发明的简明概要以提供对本发明的某些实施例的基本理解。
【发明内容】
并非为本发明的广泛概述，且其并不识别本发明的重要/关键要素或界定本发明的范围。
【发明内容】
的唯一目的是以简化形式呈现本文中所揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细描述的序目。
[0011]在一项实施例中，揭示一种确定光刻系统的最优聚焦的方法。从位于半导体晶片上的多个场中的特定目标获取多个光学信号，且使用包含不同聚焦值的不同工艺参数来形成所述场。从与聚焦的变化相关的所述光学信号提取特征。将对称曲线拟合到依据聚焦变化的所述光学信号的所述所提取特征。确定所述对称曲线中的极值点且将其报告为用于所述光刻系统中的最优聚焦。
[0012]在特定实施方案中，所述所提取特征是所述光学信号中的一或多者的组合，其相较于所述光学信号中的一或多者的其它组合对聚焦的变化最敏感。另一方面，所述所提取特征是所述光学信号的线性组合。在另一实施例中，所述所提取特征是所述光学信号的非线性组合。在又一方面中，所述所提取特征是从所述第一光学信号的变换产生的多个第二光学信号。在进一步方面中，使用主分量分析(PCA)、独立分量分析(ICA)或局部线性嵌入(LLE)算法来完成所述变换。在又一进一步方面中，使用主分量分析(PCA)来完成所述变换且所述所提取特征是相对于由PCA变换产生的第一主分量的第二光学信号。
[0013]在其它实施例中，从聚焦曝光矩阵(FEM)晶片获取所述光学信号。另一方面，拟合到所述所提取特征的所述对称曲线是抛物线。在进一步方面中，所述方法包含:对于多个晶片重复获取、提取、拟合及确定及报告的操作以确定多个最优聚焦;及确定所述光刻系统的实际聚焦与最优聚焦之间的关系。
[0014]在另一实施例中，使用以下一或多项来获取所述光学信号:光谱椭圆偏光测量、穆勒矩阵光谱椭圆偏光测量、光谱反射测量、光谱散射测量、光束剖面反射测量、光束剖面椭圆偏光测量、单个波长、单个离散波长范围或多个离散波长范围。
[0015]在替代实施例中，本发明涉及一种用于检验或测量样品的系统。此系统包括:一照明器，其用于产生照明；及照明光学器件，其用于将所述照明导引朝向位于半导体晶片上的多个场中的特定目标。使用包含不同聚焦值的不同工艺参数来形成所述场。所述系统还包含:集光光学器件，其用于将响应于所述照明来自位于所述多个场中的所述特定目标的多个光学信号导引到检测器系统；及检测器传感器，其用于获取响应于所述照明而来自所述多个场中的所述特定目标的所述多个光学信号。所述系统进一步包含经配置以用于执行上述操作中的任一者的处理器及存储器。在特定实施方案中，所述系统呈椭偏仪的形式且包含:偏光状态产生器，其用于在所述照明中产生偏光状态;及偏光状态分析器，其用于分析所述光学信号的偏光状态。在其它实施例中，所述系统呈光谱椭偏仪、穆勒矩阵光谱椭偏仪、光谱反射仪、光谱散射仪、光束剖面反射仪或光束剖面椭偏仪的形式。
[0016]下文参考图式而进一步描述本发明的此类及其它方面。
【附图说明】
[0017]图1说明在不同曝光值下依据聚焦变化的CD的实例泊松(Bossung)图。
[0018]图2说明在不同CD值下曝光对聚焦的泊松图的第二实例。
[0019]图3是说明根据本发明的一项实施例的用于确定最优聚焦的技术的流程图。
[0020]图4A是根据本发明的一项实施例的依据三信号组合变化的简化聚焦及剂量数据集的标绘图。
[0021]图4B说明根据本发明的特定实施方案的图4A的三维数据集的三个特征向量。
[0022]图5A是根据本发明的一项实施例的依据聚焦及不同曝光变化的一组光学信号的第一主分量(PCl)的第一实例泊松图。
[0023]图5B包含根据本发明的另一实施例的依据聚焦及不同曝光变化的映射为一组晶片轮廓面积的光学信号的PCl的第二实例。
[0024]图5C是一组⑶值的第一主分量(PCl)的泊松图，所述⑶值是从用于制造图5A及5B的FEM晶片目标的相同FEM主光罩结构模拟得出。
[0025]图5D包含变换为其第一主分量PCl且布置为依据聚焦及不同曝光而变化的一组轮廓面积的一组CD值的晶片图。
[0026]图6是根据本发明的替代实施例的最优聚焦与经编程聚焦之间的实例关系。
[0027]图7说明根据本发明的一项实施例的用于确定最优聚焦的系统。
【具体实施方式】
[0028]在以下描述中，阐述诸多特定细节以提供对本发明的透彻理解。可在无此类特定细节的一些或全部的情况下实践本发明。在其它例项中，未详细描述熟知工艺操作以免不必要地使本发明不清楚。虽然将结合特定实施例来描述本发明，但是应了解，不意欲将本发明限制于所述实施例。
[0029]介绍
[0030]例如，可使用泊松图来将从(例如)FEM晶片获取的聚焦曝光矩阵直观化以促进光刻工艺窗的确定。所述泊松图一般标绘在不同曝光水平下CD对聚焦位置的关系曲线，例如图1中的实例。如图中所展示，不同曝光水平标绘为轮廓线，其中CD表示Y轴且聚焦位置表示曲线图的X轴。焦深(DOF)值零对应于光阻剂的顶部处的聚焦平面，而负或正DOF值分别导致聚焦平面处在比光阻表面低或高的水平面处。
[0031]工艺窗一般定义为使最终光阻剖面保持于预定义规格内的聚焦及曝光区域(例如112)。例如针对DOF值及曝光剂量的特定范围，CD保持于稳定的可接受值范围(或预定义CD限制)内。CD在聚焦范围116a及116b内变化明显(例如对于特定曝光曲线增大或减小)。最优聚焦114可定义为在可容忍的曝光或剂量设置范围内工艺窗112的对称中心(COS)。
[0032]替代地，泊松图可标绘在不同CD值下曝光对聚焦的关系曲线，例如，CD值标绘为轮廓线，其中曝光表示Y轴且聚焦位置表示曲线图的X轴，如图2中所展示。重叠的泊松图包含第一泊松图262及第二泊松图264。重叠的泊松图各自包含线间隔光栅的不同恒定线高的三个轮廓265a到265c及不同恒定线宽的三个轮廓263a到263c。每一曲线表示线宽或线高。例如，三个线宽曲线263a到263c分别对应于恒定线宽120nm、123nm及126nm，且三个高度曲线265a到265c分别对应于恒定高度284nm、290nm及296nm。如所展示，线高及线宽的一对特定轮廓只在一个聚焦-曝光组合