Euv焦点监控系统和方法
【专利摘要】本发明的实施例公开了用于监控EUV光刻系统的焦点的系统和方法。另一方面包括具有测量第一移位值和测量第二移位值的操作的方法，其中对于晶圆上的焦点测试结构的第一组图案化的子结构，测量第一移位值，并且对于晶圆上的测试结构的第二组图案化的子结构，测量第二移位值。可以使用非对称照明在晶圆上形成测试结构，测试结构具有第一组图案化的子结构和第二组图案化的子结构，第一组图案化的子结构具有第一间距，第二组图案化的子结构具有与第一间距不同的第二间距。方法还包括，基于第一移位值和第二移位值之间的差值来确定用于照明系统的焦点移位补偿。
【专利说明】EUV焦点监控系统和方法
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2015年3月31日提交的标题为“Systems and Methods for EUVFocus Monitoring”的美国临时专利申请第62/140，829号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
[0003]本发明的实施例涉及半导体领域，更具体地，涉及EUV焦点监控系统和方法。
【背景技术】
[0004]在过去的几十年中，半导体集成电路产业经历了快速增长。半导体材料和设计的技术进步产生了越来越小并且更复杂的电路。因为与处理和制造相关的技术也经历了技术进步，所以这些材料和设计的进步成为可能。在半导体演进的过程中，随着可以可靠地创建的最小组件的尺寸减小，每单位面积的互连器件的数量降低。
[0005]随着尺寸的减小，保持图案化工艺中的可靠性以及通过图形化工艺生产的产量变得更加困难。在一些情况下，光学邻近校正的使用和诸如工艺的持续时间、所使用的光的波长、焦点和强度的光刻参数的调整可以减轻一些缺陷。然而，用于图案化半导体晶圆中的材料的电流和系统还不能完全令人满意。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供了一种方法，包括:将光掩模插入照明系统，所述光掩模包括具有第一组子结构和第二组子结构的测试结构，所述第一组子结构具有第一间距，并且所述第二组子结构具有第二间距；以第一焦点并且利用非对称照明来照射所述光掩模，并且由此利用所述测试结构来图案化晶圆上方的层;对于所述晶圆的第一组图案化的子结构，测量第一移位值;对于所述晶圆的第二组图案化的子结构，测量第二移位值；以及基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来补偿所述照明系统的焦点移位。
[0007]本发明的实施例还提供了一种监控EUV光刻系统的焦点的方法，所述方法包括:对于晶圆上的焦点测试结构的第一组图案化的子结构测量第一移位值;对于所述晶圆上的测试结构的第二组图案化的子结构测量第二移位值，其中，使用非对称照明在所述晶圆上形成所述测试结构，并且所述第一组图案化的子结构具有第一间距，所述第二组图案化的子结构具有与所述第一间距不同的第二间距；以及基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来确定用于照明系统的焦点移位补偿。
[0008]本发明的实施例还提供了一种用于监控EUV光刻工艺的焦点的系统，所述系统包括:光刻系统，包括非对称照明器;光掩模，包括箱中箱测试结构图案，所述箱中箱测试结构图案包括围绕第二图案的第一图案，所述第一图案具有比所述第二图案的第二间距大的第一间距;计量工具，其中，所述计量工具被配置为接收利用所述光掩模而图案化的晶圆，所述图案化使得所述晶圆上包括箱中箱测试结构，并且所述计量工具从所述箱中箱测试结构测量图案移位差值；以及处理器，被配置为基于所述图案移位差值来确定焦点移位补偿。
【附图说明】
[0009]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，可任意增大或减小各个部件的尺寸。
[0010]图1是半导体制造系统和相关的操作的概况图。
[0011]图2是根据本发明的方面的光刻系统中的照明路径的透视图。
[0012]图3A和图3B是根据本发明的方面的可以用在图2的照明路径中的照明器的顶视图。
[0013]图4是根据本发明的方面的晶圆曝光的截面图。
[0014]图5是根据本发明的方面的在晶圆上生产的示例性测试结构的简图。
[0015]图6A是根据本发明的方面的示出在图5的示例性测试结构的两个组件之间的图案移位中的差别的绘图。
[0016]图6B是根据本发明的方面的图5的示例性测试结构的两个组件的每一个的图案移位的模拟的绘图。
[0017]图7是根据本发明的方面的监控照明系统中的焦点的方法的流程图。
[0018]图8是根据本发明的方面的计算系统的简图。
[0019]参考下面详细的描述，可以更好地理解这些附图。
【具体实施方式】
[0020]应当理解，以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现本发明的不同特征。下文详述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅为实例并且不旨在限制本发明。此外，本发明可以在各实施例中重复参考标号和/或字符。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，在随后的描述中，在第二工艺之前执行第一工艺可包括在第一工艺之后立即实施第二工艺的实施例，并且还可以包括在第一工艺和第二工艺之间可实施附加的工艺的实施例。为了简化和清楚的目的，可以以不同比例任意绘制各个部件。此外，在随后的描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括形成的第一部件与第二部件直接接触的实施例，并且也可以包括附加的部件可形成在第一部件和第二部件之间，从而使得第一部件和第二部件可不直接接触的实施例。
[0021]而且，为了便于描述，本文可以使用诸如“在...下方”、“在...下”、“下部”、“在...上”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除附图中描述的方位之外，空间关系术语旨在包括器件在使用中或操作过程中的不同方位。例如，如果将附图中的器件翻转，则描述为在其他元件或部件“下”或“下方”的元件将被定位于在其他元件或部件“上”。因此，示例性术语“在...下”可以包括在...上和在...下的方位。装置可以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，本文使用的空间关系描述符可同样地作相应解释。
[0022]图1是用于生产集成电路(IC)的半导体或IC制造系统100和与制造系统相关的IC制造流程的实施例的简化的框图。制造系统100可以生产诸如示例性IC器件102的多个1C。IC制造系统100包括多个实体，诸如在与制造集成电路(IC)器件102相关的设计、开发和制造周期和/或服务中彼此交互的设计室(或设计团队)110、掩模室(或掩模团队)120和IC制造商(或代工厂)130。通过通信网络连接多个实体，该通信网络可以是诸如专用内网和/或互联网的单一的网络或多个不同的网络，并且可以包括有线和/或无线通信信道。每个实体都可以与其他实体进行交互，并可以为其他实体提供服务和/或接收来自其他实体的服务。设计室110、掩模室120和代工厂130中的一个或多个可以由单个大公司拥有，甚至可以共存于公共设施和公用资源中。
[0023 ] 设计室110生成IC设计布局112。基于要被制造的IC产品的说明书，IC设计布局112包括为IC产品所设计的各种几何图案。几何图案对应于构成要被制造的IC器件102的各个组件的金属、氧化物或半导体层的图案。各层相结合以形成各种IC部件。例如，IC设计的布局112的一部分包括要形成在半导体衬底(诸如硅晶圆)中和设置在半导体衬底上的各种材料层中的各个IC部件，诸如有源区域、栅电极、源极和漏极、层间互连的金属线或通孔以及用于接合焊盘的开口。设计室110实施适当的设计程序以形成IC设计布局112。设计程序可以包括逻辑设计、物理设计和/或放置和布线。IC设计布局112存在于具有几何图案的信息的一个或多个数据文件中。例如，IC设计布局112可以以GDSII文件格式和/或DFII文件格式存在。
[0024]根据IC设计布局112，掩模室120使用IC设计布局112以制造用于制造IC器件102的各个层的一个或多个掩模。掩模室120执行:数据准备122，其中，IC设计布局112被翻译为可以被掩模写入器物理写入的形式;和掩模制造124，其中，更改数据准备122所准备的设计布局以符合特定的掩模写入器和/或掩模制造器，然后进行制造。在本实施例中，将数据准备122和掩模制造124示为分离的元件，然而，数据准备122和掩模制造124可以是被统称为掩模数据准备的组合元件。
[0025]数据准备122包括光学邻近校正(OPC)工艺、掩模规则检查(MRC)和光刻工艺检查(LPC) WPC使用光刻增强技术以补偿诸如由衍射、干涉或其他工艺效应引起的图像误差。根据光学模型和/或规则，OPC可以将辅助部件，诸如散射条、衬线和/或锤头添加至IC设计布局112，从而使得在光刻工艺后，晶圆上的最终图案具有增强的分辨率和精度。OPC可以采用基于模型的校正和/或基于规则的校正。数据准备122还可以包括分辨率增强技术，诸如离轴照明、亚分辨率辅助部件、相移掩模、其他合适的技术和/或它们的组合。如果要制造掩模，可以调用MRC以检查已经经历了具有一组掩模创建规则的一个或多个OPC工艺的IC设计布局112，该规则可以包括一定的几何和连接限制以在半导体制造工艺中保证足够的裕度并且说明变化。MRC可以更改IC设计布局112以在掩模制造124中补偿局限性。
[0026]LPC模拟将由代工厂130实施的光刻工艺以制造IC器件102。基于IC设计布局112，LPC模拟这种工艺以创建模拟制造的器件，诸如IC器件1 2。在实施例中，如果通过由LPC模型(或规则)描述的光刻工具对光掩模进行曝光，那么LPC决定将在晶圆上生产具有被OPC和MRC工艺处理所更改的部件的假设光掩模的形状。模拟的形状被称为轮廓。模拟制造的器件包括IC设计布局112的全部或一部分的模拟轮廓。LPC模型(或规则)可以基于代工厂130的实际处理参数。处理参数可以包括与IC制造周期的各种工艺相关的参数、与用于制造IC的工具相关的参数和/或制造工艺的其他方面。LPC考虑各种工艺性能因素，诸如无掩模光刻中的强度对数斜率(intensity log slope，ILS)、焦深(DOF)、掩模误差增强因子(MEEF)、数据误差增强因子(DEEF)、其他合适的因素和/或它们的组合。
[0027]在LPC创建模拟制造的器件之后，如果模拟的器件在形状方面不足以接近满足设计规则，那么可以重复数据准备122中的某些操作(诸如OPC和/或MRC操作)以进一步改善IC设计布局112。应当理解，为清楚起见，已经简化了数据准备122的上述描述。在这方面，数据准备122可以包括诸如逻辑运算(LOP)的附加的部件，以根据制造规则和/或分辨率增强技术(RET)更改IC设计布局以补偿代工厂130使用的光刻工艺中的限制。此外，在数据准备122期间，可以以各种不同的顺序执行应用于IC设计布局112的工艺。因此，数据准备122更改适合于IC制造系统100中的后续操作的设计布局112。在一个或多个数据文件中表述来自数据准备122的结果，诸如GDSII文件格式或DFII文件格式的文件。
[0028]在数据准备122之后和在掩模制造124期间，基于更改的IC设计布局，制造掩模或掩模组。例如，基于修改的IC设计布局，电子束(e-beam)或多电子束的机制用于在掩模(光掩模或中间掩模)上形成图案。可以用多种技术来形成该掩模。例如，掩模图案可以包括不透明区域和透明区域，或掩模图案可以包括反射区域和吸收区域。在实施例中，诸如极紫外线(EUV)光的辐射用于曝光涂覆在晶圆上的图像敏感材料层(如，光刻胶)。光线被反射区域反射并被吸收区域吸收。在相移掩模(PSM)中，形成于掩模上的图案中的各个部件被配置为具有适当的相位差以提高分辨率和成像质量。在各个实施例中，该相移掩模可以是本领域内已知的衰减PSM或交替PSM。在实施例中，掩模是极紫外线(EUV)掩模，该极紫外线掩模是反射掩模，其中，在形成IC图案的将要印刷在诸如晶圆的目标上的空中图像(aerialimage)中，该掩模的顶面的一些部分反射投射其上的辐射。EUV掩模可以结合分辨率增强技术，诸如相移掩模(PSM)和/或光学邻近校正(0PC)。在形成掩模后，掩模制造124可以包括操作以确保掩模的质量并且收集信息以提高掩模制造工艺。
[0029]诸如半导体制造厂的代工厂130使用由掩模室120制造的掩模(或多个掩模)来制造IC器件102。代工厂130是IC制造商，包括无数制造设施来制造多种不同的IC产品。在本实施例中，使用掩模(或多个掩模)处理半导体晶圆132以形成IC器件102。可以在代工厂130内进行许多不同的工艺来生产IC器件102。如图所示，这些工艺包括沉积134、掩蔽136、蚀刻138和测量139。重复地使用这些工艺并且在不同的组合中形成材料层以及图案化以创建IC器件102。在处理期间，IC器件102上形成的掩蔽层可以用于蚀刻并且成型(shape)下面的层，并且也可以有助于用于形成单独的晶体管、电容器、电阻器等的有源区的离子注入。在利用掩模暴露半导体晶圆132之后，代工厂130可以执行附加的操作以通过检查被图案化的光刻胶层来保证晶圆132产品的质量。例如，鉴于数据准备122产生的更改的IC设计布局，作为测量139的一部分，代工厂130可以检测晶圆132的瑕疵。对于特殊的工艺，可以确定容限，从而如果来自更改的IC设计布局的偏差在容限内，则允许该偏差。
[0030]图2描述了从本发明的一个或多个实施例受益的光刻系统200的实施例。例如，示例性光刻系统200可以包括在代工厂130的实施例中。光刻系统200包括辐射源(或光源)210，该辐射源开始来自源210的照明路径并且引导至晶圆。辐射源210可以是任何适合的光源，诸如波长248nm的氟化氪(KrF)准分子激光;波长293nm的氩氟(ARF)准分子激光；波长257nm的氟(F2)准分子激光;或具有所需波长(如，约200纳米以下)的其他光源。辐射源210可以包括选自由紫外线(UV)源、深紫外线(DUV)源、极紫外线(EUV)源和X射线源组成的组的光源。辐射源可选地包括选自由电子束(E-Beam)源、离子束源和等离子体源组成的组的粒子源。
[0031 ]光刻系统200还包括照明系统220。如图2中的简化形式所示，照明系统220可以包括:折射光学器件，诸如单透镜或具有多个透镜的透镜系统;和反射光学器件，诸如反光镜。例如，照明系统220可以包括微透镜阵列、阴影掩模(shadow mask，又称为荫罩或遮光板)和/或被设计为帮助将来自辐射源210的光线引导至光掩模上的其他结构。在一些情况下，由于衍射的角度，只有衍生光的某些阶可以穿过透镜。
[0032]光刻系统200接收和使用光掩模(也被称为掩模或中间掩模)230。光掩模230可以是透明的掩模或反射掩模。透明的掩模包括透明的衬底和图案化的吸收层。当光束被引导在吸收区域上时，可以部分地或完全地阻挡光束。吸收层可以被图案化以具有一个或多个开口，通过该开口，光束可以穿过(对于透明的掩模)或从反射区域反射(对于反射掩模)。光掩模230可以结合其他分辨率增强技术，诸如相移掩模(PSM)和/或光学邻近校正(OPC)，这将在下面进一步详细介绍。
[0033]光刻系统200还包括投影系统240。以简化的方式示出，投影系统240可以具有折射光学器件或反射光学器件。投影系统240将图案化的辐射引导至目标。
[0034]光刻系统200还可以包括能够固定并且以平移和旋转模式移动目标晶圆260的衬底工作台250，从而使得衬底可以与光掩模230对准。目标晶圆260可以是半导体晶圆，包括:元素半导体，诸如晶体硅、多晶硅、非晶硅、锗和钻石;化合物半导体，诸如碳化硅和砷化镓；合金半导体，诸如SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs和GaInP;或它们的任意组合。在光刻工艺期间，目标晶圆260上还可以形成有光刻胶涂层。可以通过暴露于来自辐射源210的光线或辐射来化学改变光刻胶涂层，从而使得它在暴露于光线时硬化或软化。
[0035]光刻系统200还包括具有多个福射传输区域(或照明杆(iIluminat1npoIe))的照明器270以传输来自辐射源210的辐射能量。该区域可以位于辐射阻挡场内。在光刻系统200中，照明器270可以放置在辐射源210与照明系统220之间。可以沿着垂直于光轴的径向轴来限定照明器270的多个辐射传输区域。每一个辐射传输区域都设计为传输具有可调强度的辐射，并且可操作以提供非对称照明。
[0036]附加地或可选地，照明器270的每一个辐射传输区域都可以被设计为传输具有可调相位(福射波的相位)、偏振(福射波的偏振)或其组合的福射。照明器270的每一个福射传输区域都可以设计成各种形状、尺寸和/或被设置为远离光轴以用于离轴照明。照明器270的多个辐射传输区域可以被设计为彼此分离或互相接触以形成连续的区域。
[0037]照明器270的多个辐射传输区域还可以被设计为具有多种辐射强度、辐射波相位(诸如光学相位)、辐射偏振(诸如光学偏振)或他们的组合，其被多种方法和材料利用，包括但不限制于:可调倾斜角度的玻璃;具有预定透光率的多层玻璃；以在其偏振方向之间的特定的角度堆叠的两个光学偏振器；当与电极适当地集成时，可控地调整强度、相位、偏振或其组合的夹在两偏振器之间(平行或垂直)的液晶；或具有诸如百叶窗结构或相机快门的各种结构的可控的辐射阻挡机制。
[0038]光刻系统200还可以包括其他技术和/或组件。例如，光刻系统可以包括实施浸没式光刻工艺的组件和机制。
[0039]参考图3A和图3B，示出的是可用于提供图2的照明器270的照明器的示例性实施例的示意图。示出的实施例被分别指定为图3A和图3B中的照明器300A和照明器300B。在一些实施例中，可以在与标准化生产光刻工艺不同的焦点监控或测量工艺期间使用照明器300A和照明器300B。照明器300A包括对辐射不透明的板302，从而使得照射在板302上的辐射会被其阻挡而不传输通过。板302可以由金属、金属合金和/或具有不透明特性的其他材料制成。板302可以包括适当的涂覆材料。板302可以具有定义中心304的圆形的周边，在光刻工艺期间，该中心与光刻系统200的光轴对准。
[0040]照明器300A还包括非对称辐射传输区域306A。如图3A所示，辐射传输区域306A关于X轴对称，而关于Y轴不对称，从而使得照明器300A的右半部分中没有对应的辐射传输(从图3A中可见)d轴和Y轴相互垂直。如图3A所示，辐射传输区域306A是以中心304为中心的环的部分。辐射传输区域306A环部分的实施例的特点在于具有内径308A和外径308B。内径308A和外径308B之间的差值可以指代辐射传输区域306A的厚度。如图所示，辐射传输区域306A的特点还在于角度ΘΑ。
[0041]图3Β的照明器300Β包括多个辐射传输区域。虽然照明器300Β被描述为包括两个辐射传输区域，但是照明器300的其他实施例可以包括三个或更多的辐射传输区域。照明器300Β包括第一福射传输区域306Β和第二福射传输区域306C。如图所不，福射传输区域306Β的特点在于内径308C和外径308D，该内径和外径限定了辐射传输区域306C的厚度。照明器300Β可以关于X轴对称，从而使得辐射传输区域306Β的部件与辐射传输区域306C的部件关于X轴成镜像。如图所示，照明器300Β关于y轴不对称，从而使得照明器300Β的右半部分中没有与辐射传输区域306B和306C对应的辐射传输区域。辐射传输区域306B和306C通过角度ΘΒ分离。
[0042]每一个辐射传输区域都可以由透明或半透明的材料、开口或覆盖有诸如玻璃、液晶、偏振器或其组合的传输材料的开口制成，以利用可调的透光率。在照明器300Α和300Β的一些实施例中，示为辐射传输区域的部分可以替代为不透射线的区域，而示为不透射线的区域可以是辐射传输区域。除了图3Α和3Β中的辐射感测区域的环形部分形状之外，照明器300的其他实施例的辐射传输区域的其他实施例可以被定义为各种形状，诸如正方形、梯形、圆形或其他形状，并且可以包括来自基本形状的槽口或其他偏差。辐射传输区域可以由透明或半透明的材料、开口或覆盖有诸如玻璃、液晶、偏振器或其组合的传输材料的开口制成，以利用可调的透光率。
[0043]描述的照明器300Α和300Β和本文描述的其他照明器可以用于监控光刻系统200的焦点。例如，可以将照明器300Α定位在光刻系统200内，以便图案化一个或多个测试晶圆或图案化一个或多个具有测试图案的生产晶圆。在一些实施例，测试图案包括如图4所示的多个平行线部件。
[0044]现参考图4，示出了经历图案化工艺以图案化光刻胶层的晶圆400。在一些实施例中，可以使用生产晶圆；而在其他实施例中，使用测试晶圆以监控图案化的光刻胶层中使用的光刻系统的焦点。图4示出了其部分上具有第一图案404的光掩模402。光掩模402可以是包括反射部分和吸收部分的EUV光掩模。例如，光掩模402可以包括形成在掩模衬底上方的多层堆叠件。多层堆叠件上方是包括第一图案404的图案化的吸收层。可以包括诸如覆盖层的其他层以提高光掩模402的性能。如图4所示，光掩模402的块状部分406包括掩模衬底和多层堆叠件。在该块状部分上方形成第一吸收图案404，该第一吸收图案包括多个吸收图案部件404A、404B和其他部件。
[0045]吸收图案404具有1:1的线-间隔比。换句话说，吸收图案部件404B(和图案404中的其他图案部件)的线宽Wl可以与在吸收图案部件404A和吸收图案部件404B之间(以及图案404的其他图案部件之间)限定的线间隔SI大致相等。因此吸收图案404的其他吸收图案部件可以与吸收图案部件404B的宽度Wl在宽度上大致相等，并且吸收图案404的吸收图案部件之间的间隔可以与在吸收图案部件404A和404B之间的间隔SI大致相等。因此，图案404是基本均匀的图案。
[0046]光掩模402的吸收层还包括也具有1:1的线-间隔比的第二吸收图案414。然而，第二吸收图案414的间距与图案404的间距不同。和图案404类似，图案414包括多个吸收图案部件，包括图案部件414A和414B。图案部件414A和414B(以及图案414中的其他图案部件)的宽度是W2，而部件414A和414B(以及图案414中的其他图案部件之间)之间的间隔是S2。虽然SI与Wl相等，S2与W2相等，但是SI与S2不相等并且Wl与W2不相等。例如，在光掩模402的一些实施例中，SI和Wl等于约65纳米，而S2和W2等于约32纳米。在其他实施例中，可以提供S1/W1和S2/W2的其他间距组合。例如，在其他实施例中，第一间距(S卩，图案404的间距)可以为60纳米。在其他实施例中，第二间距(即，图案414的间距)可以为40纳米，并且在又一些实施例中，第二间距为50纳米。第一间距和第二间距的组合包括，但不限制于:(32随1，60随1)、(40nm，60nm)、(40nm，65nm)、(50nm，60nmWP(50nm，65nm)。第一和第二图案404和414可以是箱中箱(box-1n-box，或称为“箱型”)测试结构图案的一部分，其中均包括多个同心矩形和其他结构的第一图案404围绕第二图案414。
[0047]当入射光408与光掩模402的相互作用时，与图案404和414的相互作用产生从光掩模402的图案化的表面反射出的不同的衍射阶(dif f ract 1n order，或称为“衍射级”)。图案404和图案414中的每一个都与入射光408相互作用，从而使得光的不同的反射或衍射阶用于在晶圆400上复制图案404和图案414。如图4所示，Sl-Wl图案404产生零阶反射420、第一负阶峰(first negative order peak)422和第二负阶峰424。在示出的实施例中，由于高阶(高于第二阶)的较大的角度，所以这些高阶不能通过存在于光掩模402与正在被图案化的下面的晶圆400之间的透镜。
[0048]由来自照明系统200的诸如照明器300A和300B的非对称照明器270提供入射光408。虽然图4中示出了两个照明器270，但是只用一个照明器来提供与图案404和414两者相互作用的入射光408。因为入射光408是非对称的并且由于图案404的更大的间距，所以零阶反射和第一负阶峰422具有类似的角度。附加地，与零阶反射和第一负阶峰422相比，第二负阶峰424几乎不具有能量。当在晶圆400上复制图案404时，在该晶圆上的光刻胶层中，有图案移位产生。如图4所示，示例性的光刻胶部件426示出为在晶圆400的表面上。来自反射420以及第一和第二负阶422和424的非对称光导致部件426发生第一移位428，从而使得部件相对于理想位置移位。即，虚线LI代表在传统的照明工艺中使用对称照明器(用虚线框显示)可以形成的光刻胶部件的位置。然而，即使利用对称照明器也会发生一定的图案移位，由于非对称照明的使用，所以入射光408导致发生更明显的移位428。
[0049]当入射光408与图案414相互作用时，伴随零阶反射430产生了负的第一阶峰432。与吸收图案404所产生的衍射图案不同，零阶反射430和负的第一阶峰432基本上是对称的或当与吸收图案404所产生的衍射图案相比，至少是比较对称的。可以由透镜将零阶反射和负的第一阶峰432引导至晶圆400上以图案化示例性光刻胶部件436。而图案414，与图案404类似，产生多个对应的光刻胶部件，为了简洁，只示出了一个这样的部件。虽然会产生显示出部件436从理想的位置处(由表示理想的部件位置的虚线L2和虚线框示出)偏移的图案移位438，但是由于通过图案414和非对称入射光408的相互作用以及图案404和光线408的相互作用产生的更加对称的照明，所以图案移位438比图案移位428小。
[0050]图5是作为生产工艺的一部分或作为测试/监控工艺(诸如当来自EUV源的光线到达晶圆500上的光刻胶层时，确定光线是否被适当地聚焦的焦点监控工艺)的一部分而形成在晶圆500上的测试结构502的示图。晶圆500可以与图4的晶圆400相同。如图所示，测试结构502是箱中箱测试结构502，但是在其他实施例中可以使用其他测试结构。如图所示，测试结构502包括外箱504，其包括在光刻胶层中形成为矩形形状的多个平行同心线。测试结构502还包括内箱506，其也包括在光刻胶层中形成为对应的矩形形状的多个平行同心线。在一些实施例中，外箱504对应于图案404，并且内箱506对应于图案414，此处结合图4进行描述。因此，外箱504的同心线的间距与形成内箱506的同心线的间距不同。
[0051 ]在一些实施例中，内部间距(如，形成内箱506的同心线的间距)可以小于外部间距(如，形成外箱504的同心线的间距)ο例如，外部间距可以为约65纳米或约60纳米，而内部间距可以为约32纳米、40纳米或50纳米。测试结构502的实施例可以包括内部间距和外部间距的组合，诸如:32纳米和60纳米、32纳米和65纳米、40纳米和60纳米、40纳米和65纳米、50纳米和60纳米以及50纳米和65纳米。在内箱506和外箱504的其他实施例中可以使用其他的间距，诸如在测试结构502的实施例中存在其他的组合。
[0052]在晶圆500上形成与测试结构502(也称作图案502)对应的图案之后，晶圆500可以被引入到用于测量的计量工具中。计量工具可以用于观察图案502以评估光刻系统200的焦点，以确保适当的焦点。在一些实施例中，该计量工具自动定位晶圆500上的图案502以在其上进行测量。可以进行中心测量以识别内箱506的中心以及外箱504的中心。可从外箱504和内箱506的每一个的外边缘到外边缘、内边缘到内边缘或中间到中间进行该中心测量。在一些实施例中，如图5所示，可以沿着延伸穿过内箱506和外箱504的单条线进行中心测量，中心测量是内边缘至内边缘测量。一旦识别中心点514和中心点516，就可以确定中心点514和中心点516之间的差值。可以使用中心点516和中心点514之间的差值来确定对光刻系统200的焦点的调整。在其他实施例中，可以使用外箱504的内边缘和内箱的最靠近的内边缘之间的差值来识别箱504和506之间的移位差。如以上结合图4所述，外箱504(或任何具有更大的间距的箱)会经历更大的移位。
[0053]现在参照图6A和图6B，其中所示是表示与图案404和414(图4)或与外箱504和内箱506(图5)相关联的图案移位的测量的或模拟的方面的绘图。绘图600A包括反映图5的中心点514和中心点516之间的差值的示例性的测量。测量的数据可以从计量工具获得，计量工具可以通过操作员手动操作或者由计算机计量工具自动操作。绘图600A的X轴包括以纳米为单位进行测量并且范围从约-125纳米到约+120纳米的散焦。绘图600A的y轴包括具有正数据和负数据的以纳米为单位的图案移位差值的测量。例如，y轴的范围可以从约-20纳米至约+20纳米。虽然外箱504和内箱506的图案移位可以不从晶圆500独立地测量，但是外箱504的移位和内箱506的移位之间的差值是可测量的，并且利用计量工具进行测量。
[0054]根据绘图600中包括的测量的图案移位差值，可以基于测量的差值、吸收图案404和414(基于设计布局或基于实际的光掩模402)的几何图形和光刻系统200的其它方面进行模拟，以生成对于外箱504和内箱506的估计的单独的图案移位。可以在绘图600B中绘制这些估计或模拟的单独图案移位，该绘图包括与绘图600A基本相同的X轴和y轴。
[0055]绘图600A和600B的任一个或两个可以提供散焦和箱中箱移位差值之间的关系。例如，本发明的实施确定，在一种情况中，对于约1纳米的散焦，箱中箱差值为约I纳米，并且对于约5纳米的散焦，箱中箱差值约为0.5纳米。这表明灵敏度为每纳米的散焦约0.1纳米的箱中箱差值。可以通过计算系统来确定灵敏度，诸如下文所描述的计算机系统800，并且可用于调整光刻系统200。例如，如果在生产期间，在第一天进行箱中箱测量(或者进行多个箱中箱测量并且结合统计)并且在第二天(不限于接下来的日历上的一天)进行另一箱中箱测量(或测量)，可以观察到显示出可能需要调整的光刻系统200的焦点的改变的差值。在一些实施例中，技术人员可以使用基于箱中箱测量获得的数据来执行手动调整，而在其他实施例中，可以基于箱中箱测量自动执行调整。例如，如果观察到正方向上的移位，则可以手动或自动执行光刻系统200的焦点在相反方向上的对应的改变。此外，因为灵敏度足够高，所以当焦点被确定为不符合要求时，计算系统可以提供测量值和模拟值之间的线性拟合以用于对焦点执行校正。
[0056]现参考图7，其中示出了用于监控和/或校正诸如图2的光刻系统200的光刻系统的焦点的方法。如图7所示，方法700包括多个列举的步骤和操作。方法700的实施例可以包括列举的操作之前、之后和中间的或者作为列举的操作的一部分的附加的步骤或操作。可以在图1中示出的和本文描述的IC制造系统100的背景下执行方法700的实施例。特别地，可以在代工厂130内执行该方法。附加地，可以作为存储在计算机可读存储介质上的并且可以被一个或多个处理器执行的一组指令来提供方法700的一些实施例。
[0057]方法700的实施例可以开始于操作702，其中，将光掩模插入用于光刻工艺的照明系统。该光掩模可以包括具有第一组子结构和第二组子结构的测试结构，第一组子结构具有第一间距，并且第二组子结构具有第二间距，其中，第一间距大于第二间距。例如，光掩模可以与本文所述的包括第一吸收图案404和第二吸收图案414的光掩模402类似。在一些实施例中，图案404可以具有约65nm的间距，而图案414具有约32纳米的间距。第一组子结构可以对应于外箱504，从而使得吸收图案404包括具有1:1线-间隔比的多个同心矩形。第二组子结构可以类似地对应于内箱506。
[0058]在操作704中，利用非对称照明来照射光掩模，并且由此利用测试结构来图案化晶圆上方的抗蚀剂层。可以以第一焦点设置来执行非对称照明。例如，光掩模402可以与具有与发光器300A和300B类似的照明器的光刻系统200—起使用。照明的不对称性可以导致随后测得的图案移位。曝光晶圆以在晶圆上形成具有第一组图案化的子结构和第二组图案化的子结构的对应的测试结构。可以曝光、显影和硬烘晶圆，以完全图案化晶圆上的测试结构。在图案化后，可从光刻系统200取出晶圆并输送到计量工具以用于测量。
[0059]在操作706中，对于晶圆上的第一组图案化的子结构，测量第一移位值，并且在操作708中，对于晶圆上的第二组图案化的子结构，测量第二移位值。在第一和第二组图案化的子结构可以是图5的晶圆500的测试结构502的外箱504和内箱506，包括多个同心矩形。在一些实施例中，子结构可以不是封闭的结构，而可以是线性结构或包括为1:1的线-间隔比的其他结构。
[0060]在操作710中，基于第一移位值和第二移位值之间的差值更改照明系统的焦点设置。换句话说，基于第一移位值和第二移位值之间的差值，补偿照明移位的焦点移位。例如，可以根据差值增加或减少焦点设置以调整或校正焦点移位。在一些实施例中，用于测量第一和第二移位值的计量工具还可以计算第一和第二移位值之间的差值。差值可用于确定焦点设置应调整至何种程度。焦点设置或焦点移位应调整的程度可以提供给可手动调整照明系统的焦点的技术人员。在一些实施例中，计量工具可以直接将调整传达给照明系统或通过网络传达。在这样的实施例中，照明系统可以接收调整并且自动执行调整以校正系统的焦点。
[0061]在操作712中，可以使用照明系统的更改的焦点设置或使用照明系统的补偿的焦点移位来图案化材料层。例如，材料层可以位于生产晶圆上，并在IC制造工艺期间可以形成集成电路的组件。
[0062]在一些实施例中，多个测试晶圆通过计量工具以测量多个晶圆上的第一和第二移位值。可以统计处理这些值以确定对照明系统的焦点设置进行的适当的调整。例如，可以从来自每个测试晶圆的第一和第二移位值计算平均值或中值。附加地，可以有规律地执行方法700或操作的子集，例如，可以每一天或每一周或以其他规律的间隔处理一个或多个测试晶圆，以保持适当的焦点设置。因为晶圆被移动到计量工具以用于测试，所以在生产晶圆的加工流程中，晶圆不会导致显著延迟。
[0063]在一些实施例中，方法700还可以包括以第二焦点并且利用非对称照明来照射光掩模的操作以图案化附加的晶圆上方的光刻胶层。可以将图案化的、附加的晶圆提供给计量工具，以对于附加的晶圆的第一组图案化的子结构，测量第三移位值，并且对于附加的晶圆的第二组图案换的子结构，测量第四移位值。可以计算第三移位值和第四移位值之间的差值，并且基于第三移位值和第四移位值之间的差值，可以再次补偿焦点移位。
[0064]在一些实施例中，基于第一移位值和第二移位值之间的差值来更改照明系统的焦点设置或补偿焦点移位可以包括:基于在来自使用不同的聚焦设置而图案化的多个晶圆的移位值之间的多个差值，更改或调整照明系统的焦点设置。
[0065]现参考图8，其中示出了照明更改系统800。系统800可以用于实施方法700，在其中执行某些操作。如图所示，系统800包括至少一个计算机处理器802，其可以是与存储器804通信的一个或多个处理器，从而使其被配置为将信息存储在存储器804中并且从该存储器中检索信息。存储器804是有形的、非暂时性计算机可读介质，其实施例包括但不限制于RAM和ROM以及存储在其他器件(例如，诸如硬盘、软盘、闪存或CD-ROM)上的指令。在系统800中提供包括输出806的多个输入/输出机制，其可以与显示器通信以向用户或操作员传达视觉信息。系统800包括网络接口卡808，其允许系统800与远程计算和信息存储系统或与图1的代工厂130内的其他系统或组件通信。系统800还可以包括允许操作员与系统进行交互以输入信息和选择选项的键盘输入810和鼠标输入812。系统800的实施例中可以包括其他输入和输出。
[0066]计算机处理器802提供了便于半导体工艺的测量和模拟的多个模块，包括测量模块814和焦点移位补偿模块818，也被称为焦点移位设置模块818。系统800的一些实施例可以包括附加的模块。可以由执行存储在存储器804中的计算机可读指令的计算机处理器802提供该模块。在一些实施例中，模块中的一些被实施为专用的硬件器件来实施，而在其他的一些实施例中，使用硬件和软件的组合来提供模块。
[0067]例如，在一些实施例中，计算系统800可以是本文所描述的计量工具。计算系统800可以使用测量模块814以测量晶圆上的测试结构的第一组图案化的子结构的第一移位值，并且测量晶圆上的测试结构的第二组图案化的子结构的第二移位值。焦点移位补偿模块818可以计算第一移位值与二值移位值之间的差值，并且计算焦点设置补偿或焦点移位补偿。可通过用户界面将更改传达给技术人员和/或可以通过网络接口卡808传送给照明系统，然后该照明系统可以自动地实施焦点移位补偿以对照明系统的焦点进行校正。
[0068]本发明的一个更通用的方面包括一种校正EUV光刻系统的焦点的方法。该方法包括如下操作:将光掩模插入照明系统并且以第一焦点以及利用非对称照明来照射光掩模，并且由此利用测试结构来图案化晶圆上方的抗蚀剂层。光掩模可以包括具有第一组子结构和第二组子结构的测试结构，第一组子结构具有第一间距，并且第二组子结构具有第二间距，其中，第一间距大于第二间距。方法还包括如下操作:对于晶圆的第一组图案化的子结构，测量第一移位值;对于晶圆的第二组图案化的子结构，测量第二移位值；以及基于第一移位值与第二移位值之间的差值来补偿照明系统的焦点移位。
[0069]本发明的另一通用的方面包括一种监控EUV光刻系统的焦点的方法。该方法可以包括如下操作:对于晶圆上的焦点测试结构的第一组图案化的子结构，测量第一移位值;并且对于晶圆上的测试结构的第二组图案化的子结构，测量第二移位值。可以使用非对称照明将测试结构形成在晶圆上，测试结构具有第一组图案化的子结构和第二组图案化的子结构，第一组图案化的子结构具有第一间距，并且第二组图案化的子结构具有与第一间距不同的第二间距。方法还可以包括:基于第一移位值和第二移位值之间的差值来确定用于照明系统的焦点移位补偿。
[0070]本发明的又一个通用的方面包括用于监控EUV光刻工艺的焦点的系统。这种系统可以包括光刻系统，光刻系统具有非对称照明器、光掩模、计量工具和配置为基于图案差值确定焦点移位补偿的处理器。光掩模可以包括箱中箱测试结构图案，其包括围绕第二图案的第一图案，第一图案具有比第二图案的第二间距大的第一间距。可以将计量工具配置为接收利用光掩模图案化的晶圆，从而使得晶圆上包括箱中箱测试结构并且从该测试结构测量图案移位差值。
[0071 ]本发明的实施例提供了一种方法，包括:将光掩模插入照明系统，所述光掩模包括具有第一组子结构和第二组子结构的测试结构，所述第一组子结构具有第一间距，并且所述第二组子结构具有第二间距；以第一焦点并且利用非对称照明来照射所述光掩模，并且由此利用所述测试结构来图案化晶圆上方的层;对于所述晶圆的第一组图案化的子结构，测量第一移位值;对于所述晶圆的第二组图案化的子结构，测量第二移位值；以及基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来补偿所述照明系统的焦点移位。
[0072]根据本发明的一个实施例，其中，所述测试结构的第一组子结构围绕所述第二组子结构。
[0073]根据本发明的一个实施例，其中，所述第一间距为所述第二间距的两倍。
[0074]根据本发明的一个实施例，其中，所述第一间距为65纳米。
[0075]根据本发明的一个实施例，其中，所述第一组子结构和所述第二组子结构的线-间隔比为1:1。
[0076]根据本发明的一个实施例，方法还包括:以第二焦点并且利用非对称的照明来照射所述光掩模，并且由此图案化附加的晶圆上方的层;对于所述附加的晶圆的第一组图案化的子结构，测量第三移位值;对于所述附加的晶圆的第二组图案化的子结构，测量第四移位值；以及确定所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值，并且其中，补偿所述照明系统的焦点移位还包括:基于所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值来调整所述照明系统。
[0077]根据本发明的一个实施例，其中，基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来补偿所述照明系统的焦点移位还包括:基于来自使用不同的焦点而图案化的多个晶圆的移位值之间的多个差值，补偿所述照明系统的焦点移位。
[0078]根据本发明的一个实施例，其中，脱离晶圆生产线执行所述第一移位值的测量和所述第二移位值的测量。
[0079]根据本发明的一个实施例，其中，所述照明系统包括非对称照明器。
[0080]根据本发明的一个实施例，其中，具有所述第一间距的第一组子结构导致引导至所述晶圆以图案化所述晶圆的第一组子结构的照明中的不对称性，并且具有所述第二间距的第二组子结构导致引导至所述晶圆以图案化所述晶圆的第二组子结构的照明中的对称性。
[0081]本发明的实施例还提供了一种监控EUV光刻系统的焦点的方法，所述方法包括:对于晶圆上的焦点测试结构的第一组图案化的子结构测量第一移位值;对于所述晶圆上的测试结构的第二组图案化的子结构测量第二移位值，其中，使用非对称照明在所述晶圆上形成所述测试结构，并且所述第一组图案化的子结构具有第一间距，所述第二组图案化的子结构具有与所述第一间距不同的第二间距；以及基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来确定用于照明系统的焦点移位补偿。
[0082]根据本发明的一个实施例，方法还包括:向显示器提供所述焦点移位补偿以传达至用户。
[0083]根据本发明的一个实施例，方法还包括:通过网络将所述焦点移位补偿传达至所述照明系统。
[0084]根据本发明的一个实施例，其中，所述测试结构的第一组子结构围绕所述第二组子结构。
[0085]根据本发明的一个实施例，其中，所述第一间距为65纳米，并且所述第二间距为32纳米。
[0086]根据本发明的一个实施例，方法还包括:对于附加的晶圆上的附加的测试结构的第一组图案化的子结构，测量第三移位值;对于所述附加的晶圆上的附加的测试结构的第二组图案化的子结构，测量第四移位值；以及确定所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值，并且其中，确定所述照明系统的焦点系统更改还包括:基于所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值来确定所述焦点系统更改。
[0087]根据本发明的一个实施例，其中，确定用于所述照明系统的焦点移位补偿还包括:基于来自使用不同的焦点而图案化的多个晶圆的移位值之间的多个差值，补偿所述照明系统的焦点移位。
[0088]本发明的实施例还提供了一种用于监控EUV光刻工艺的焦点的系统，所述系统包括:光刻系统，包括非对称照明器;光掩模，包括箱中箱测试结构图案，所述箱中箱测试结构图案包括围绕第二图案的第一图案，所述第一图案具有比所述第二图案的第二间距大的第一间距;计量工具，其中，所述计量工具被配置为接收利用所述光掩模而图案化的晶圆，所述图案化使得所述晶圆上包括箱中箱测试结构，并且所述计量工具从所述箱中箱测试结构测量图案移位差值；以及处理器，被配置为基于所述图案移位差值来确定焦点移位补偿。
[0089]根据本发明的一个实施例，其中，所述处理器还被配置为:在用户界面中将所述焦点移位补偿传达至一个或多个用户。
[0090]根据本发明的一个实施例，其中，所述处理器是所述计量工具的处理器，并且所述计量工具包括网络接口以通过网络与所述光刻系统进行通信。
[0091]尽管已经详细地描述了本发明的实施例，本领域中的技术人员可以理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。相应地，所有这样的变化、替换以及改变旨在包括在如下所限定的本发明的范围内。
【主权项】
1.一种方法，包括: 将光掩模插入照明系统，所述光掩模包括具有第一组子结构和第二组子结构的测试结构，所述第一组子结构具有第一间距，并且所述第二组子结构具有第二间距； 以第一焦点并且利用非对称照明来照射所述光掩模，并且由此利用所述测试结构来图案化晶圆上方的层； 对于所述晶圆的第一组图案化的子结构，测量第一移位值； 对于所述晶圆的第二组图案化的子结构，测量第二移位值；以及 基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来补偿所述照明系统的焦点移位。2.根据权利要求1的所述的方法，其中，所述测试结构的第一组子结构围绕所述第二组子结构。3.根据权利要求1的所述的方法，其中，所述第一间距为所述第二间距的两倍。4.根据权利要求3的所述的方法，其中，所述第一间距为65纳米。5.根据权利要求1的所述的方法，其中，所述第一组子结构和所述第二组子结构的线-间隔比为1:1。6.根据权利要求1的所述的方法，还包括: 以第二焦点并且利用非对称的照明来照射所述光掩模，并且由此图案化附加的晶圆上方的层； 对于所述附加的晶圆的第一组图案化的子结构，测量第三移位值； 对于所述附加的晶圆的第二组图案化的子结构，测量第四移位值；以及 确定所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值，并且 其中，补偿所述照明系统的焦点移位还包括:基于所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值来调整所述照明系统。7.根据权利要求1的所述的方法，其中，具有所述第一间距的第一组子结构导致引导至所述晶圆以图案化所述晶圆的第一组子结构的照明中的不对称性，并且具有所述第二间距的第二组子结构导致引导至所述晶圆以图案化所述晶圆的第二组子结构的照明中的对称性。8.一种监控EUV光刻系统的焦点的方法，所述方法包括: 对于晶圆上的焦点测试结构的第一组图案化的子结构测量第一移位值； 对于所述晶圆上的测试结构的第二组图案化的子结构测量第二移位值，其中，使用非对称照明在所述晶圆上形成所述测试结构，并且所述第一组图案化的子结构具有第一间距，所述第二组图案化的子结构具有与所述第一间距不同的第二间距；以及 基于所述第一移位值和所述第二移位值之间的差值来确定用于照明系统的焦点移位补偿。9.根据权利要求8的所述的方法，还包括: 对于附加的晶圆上的附加的测试结构的第一组图案化的子结构，测量第三移位值； 对于所述附加的晶圆上的附加的测试结构的第二组图案化的子结构，测量第四移位值；以及 确定所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值，并且 其中，确定所述照明系统的焦点系统更改还包括:基于所述第三移位值和所述第四移位值之间的差值来确定所述焦点系统更改。10.—种用于监控EUV光刻工艺的焦点的系统，所述系统包括: 光刻系统，包括非对称照明器； 光掩模，包括箱中箱测试结构图案，所述箱中箱测试结构图案包括围绕第二图案的第一图案，所述第一图案具有比所述第二图案的第二间距大的第一间距； 计量工具，其中，所述计量工具被配置为接收利用所述光掩模而图案化的晶圆，所述图案化使得所述晶圆上包括箱中箱测试结构，并且所述计量工具从所述箱中箱测试结构测量图案移位差值；以及 处理器，被配置为基于所述图案移位差值来确定焦点移位补偿。
【文档编号】G03F7/20GK106019850SQ201610153625
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】石志聪, 郑介任, 陈政宏, 陈家桢, 游信胜, 严涛南, 赖韦志
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司