用于在扫描期间配置束的空间尺寸的方法和设备

文档序号:789400 发布日期:2021-04-09 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 用于在扫描期间配置束的空间尺寸的方法和设备 (Method and apparatus for configuring spatial dimensions of a beam during scanning ) 是由 D·M·斯劳特布姆 H·T·海梅里克斯 J·罗伊萨里瓦斯 J·科塔尔 于 2019-08-01 设计创作,主要内容包括:根据本发明的一方面,提供一种对横跨用于将图案曝光至衬底上的图案形成装置扫描光子束或粒子束的步骤进行配置的方法,其中所述方法包括:确定被配置成改善所述曝光的品质的图案化校正的空间分辨率;和基于所确定的所述图案化校正的空间分辨率来确定所述束的空间尺寸。(According to an aspect of the present invention, there is provided a method of configuring a step of scanning a photon beam or a particle beam across a patterning device for exposing a pattern onto a substrate, wherein the method comprises: determining a spatial resolution of a patterning correction configured to improve a quality of the exposure; and determining a spatial dimension of the beam based on the determined spatial resolution of the patterning correction.)

用于在扫描期间配置束的空间尺寸的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月3日递交的欧洲申请18192251.9和2019年1月9日递交的欧洲申请19150960.3的优先权,这些欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于使用辐射来曝光图案的方法和设备。特别地,本发明涉及在图案形成装置上扫描光子束或粒子束的方法和设备。

背景技术

光刻设备是构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如掩模)处的图案(也通常称为“设计布局”或“设计”)投影至设置于衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为将图案投影至衬底上,光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定可以形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前在使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。相较于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备,使用具有在4nm至20nm的范围内的波长(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外线(EUV)辐射的光刻设备可以用以在衬底上形成更小的特征。

低k1光刻可以用以处理尺寸小于光刻设备的典型分辨率极限的特征。在这样的过程中,可以将分辨率公式表述为CD=k1×λ/NA,其中λ是所采用的辐射的波长,NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径,CD是“临界尺寸”(一般为所印制的最小特征大小,但在这种情况下为半节距),并且k1是经验分辨率因子。通常,k1越小,则越难以在衬底上再现类似于由电路设计者为了实现特定电功能性和性能的图案而规划的形状和尺寸。为克服这些困难,可以将复杂微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于NA的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局的各种优化,诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC,有时也称为“光学和过程校正”),或一般被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地,用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路可以用以改善在低k1下的图案的再现。

由光刻设备使用的辐射束可以不同时覆盖整个图案形成装置。为了将图案投影至衬底上,因此可以横跨图案形成装置来扫描辐射束。图案形成装置、衬底和辐射束的性质全部可以对得到的图案的特性作出贡献。为了实现产生匹配预期设计的图案的曝光而对若干这些性质的优化可以包括对与辐射束自身相关的性质的优化。

发明内容

根据本发明的一方面,提供一种对横跨用于将图案曝光至衬底上的图案形成装置扫描光子束或粒子束的步骤进行配置的方法,其中所述方法包括:确定被配置成改善所述曝光的品质的图案化校正的空间分辨率;以及基于所确定的所述图案化校正的空间分辨率来确定所述束的空间尺寸。

可选地,对所述步骤进行配置是在光刻设备中完成的。

可选地,所述图案化校正包括用以减轻对准、重叠、临界尺寸、剂量和聚焦中的一个或更多个的影响的校正。

可选地,所述图案化校正是基于在另一衬底上完成的一次或更多次测量结果来确定的。

可选地,束横截面在图案形成装置处限定狭缝。

可选地,所述束穿过用于形成所述狭缝的形状的曝光狭缝区域。

可选地,所述束的所述空间尺寸与所述狭缝的在扫描方向上的长度相关联。

可选地,所述束的所述空间尺寸与所述图案化校正的所述空间分辨率间接成比例。

可选地,根据S2+C2≤1.1C2,所述狭缝的长度S与所述图案化校正所述的空间分辨率C相关。

可选地,图案形成装置包括将在多个部位处曝光于所述衬底的多个管芯,其中所述图案化校正的所述空间分辨率小于所述多个管芯中的一个管芯的尺寸。

可选地,所述图案形成装置包括掩模或掩模版。

可选地,所述束的所述空间尺寸由束阻挡件控制。

可选地,所述束阻挡件包括多个可移动叶片。

可选地,所述图案形成装置定位在所述束的像平面处,并且所述束阻挡件定位在所述像平面的共轭平面内。

可选地,使用可变束成形光学器件来调整所述束的所述空间尺寸。

可选地,所述方法还包括横跨图案形成装置扫描所述束以将所述图案曝光至所述衬底上。

可选地,所述方法还包括:调整所述束的一个或更多个性质,以在所述束横跨所述图案形成装置的扫描期间施加所述图案化校正。

可选地,横跨所述图案形成装置扫描所述束包括:使所述图案形成装置和所述束中的一个相对于所述图案形成装置和所述束中的另一个移动。

根据本发明的另一方面,提供一种包括指令的电子数据载体,所述指令当在至少一个处理器上被执行时使所述至少一个处理器控制一设备以执行如本文中所描述的方法。

根据本发明的另一方面,提供一种设备,所述设备用于对横跨用于将图案曝光至衬底上的图案形成装置扫描光子束或粒子束的步骤进行配置,所述设备包括处理器,所述处理器被配置成执行计算机程序代码来完成以下方法:确定被配置成改善所述曝光的品质的图案化校正的空间分辨率;以及基于所确定的所述图案化校正的空间分辨率来确定所述束的空间尺寸的所述方法。

可选地,提供一种设备,所述设备用于包括上文所描述的所述设备的半导体制造中。

可选地,提供一种光刻单元系统,所述光刻单元系统包括用于半导体制造中的所述设备。

根据本发明的另一方面,提供一种设备,所述设备被配置成获得与曝光于衬底上的图案的一个或更多个性质相关的测量数据,基于所述测量数据来确定所述图案的图案化参数的空间分辨率,以及基于所确定的空间分辨率来确定图案形成装置的光子束或粒子束的空间尺寸。

可选地,提供一种设备,所述设备用于包括以上段落中所描述的所述设备的半导体制造中。

可选地,提供一种光刻单元系统,所述光刻单元系统包括用于半导体制造中的所述设备。

根据本发明的另一方面,提供一种方法,所述方法用于确定特征在被配置成用于光刻过程中的图案形成装置上的功能区域内的位置,所述方法包括:至少部分地基于在所述光刻过程之后所执行的过程的空间特性对所述特征的所述位置的依赖性,确定特征在所述功能区域内的位置。

根据本发明的另一方面,提供一种图案形成装置,所述图案形成装置包括使用根据前述方面的方法而定位在所述功能区域内的特征。

根据本发明的另一方面,提供一种方法,所述方法用于确定管芯相对于被配置成用于图案化衬底的过程中的图案形成装置上的另一管芯的优选定向,所述方法包括:在执行所述图案化过程之后,基于所述衬底的形貌来确定所述管芯的所述优选定向。

附图说明

现将参考随附示意性附图仅借助于示例来描述本发明的实施例,在随附示意性附图中:

-图1描绘光刻设备的示意图概述;

-图2描绘光刻单元的示意图概述;

-图3描绘整体光刻的示意性表示,其表示用以优化半导体制造的三种关键技术之间的协作;

-图4描绘表示用于配置扫描束的空间尺寸的方法中的步骤的流程图;以及

-图5a、图5b和图5c描绘待校正的示例重叠误差的图示。

-图6a和图6b描绘相对于聚焦参数的指纹上的沿扫描方向相邻的管芯来改变管芯的定向的效果。

具体实施方式

在本文中,术语“辐射”和“束”用以涵盖所有类型的电磁辐射,包括紫外辐射(例如具有为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV,例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。

本文中所采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指可以用以向入射辐射束赋予图案化横截面的通用图案形成装置,所述图案化横截面对应于待在衬底的目标部分中建立的图案。在这样的内容背景下也可以使用术语“光阀”。除典型掩模(透射性或反射性、二元、相移、混合式等)以外,其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘光刻设备LA。所述光刻设备LA包括:照射系统(也称为照射器)IL,所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如UV辐射、DUV辐射或EUV辐射);掩模支撑件(例如掩模台)MT,所述掩模支撑件构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA且连接至被配置成根据某些参数来准确定位图案形成装置MA的第一定位器PM;衬底支撑件(例如晶片台)WT,所述衬底支撑件构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W且连接至被配置成根据某些参数来准确定位衬底支撑件的第二定位器PW;以及投影系统(例如折射型投影透镜系统)PS,所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。

在操作中,照射系统IL例如经由束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。照射系统IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学元件,诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学元件,或其任何组合。照射器IL可以用以调节辐射束B以在图案形成装置MA的平面处在其横截面内具有期望的空间和角强度分布。

本文中所使用的术语“投影系统”PS应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统,包括折射、反射、反射折射、畸变、磁性、电磁和静电型光学系统,或其任何组合。可以认为本文中对术语“投影透镜”的任何使用均与更上位的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以属于以下类型:其中衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体(例如水)覆盖以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间-这也称为浸没光刻术。在以引用的方式并入本文中的US6952253中给出关于浸没技术的更多信息。

光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(又名“双平台”)的类型。在这样的“多平台”机器中,可以并行地使用衬底支撑件WT,和/或可以对定位在衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W执行准备衬底W的后续曝光的步骤,同时将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在另一衬底W上曝光图案。

除衬底支撑件WT以外,光刻设备LA也可以包括测量平台。所述测量平台被布置以保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置以测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。测量平台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的部分,例如投影系统PS的部分或系统的提供浸没液体的部分。测量平台可以在衬底支撑件WT远离投影系统PS时在投影系统PS下方移动。

在操作中,辐射束B入射到保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置MA(例如掩模)上,并且通过呈现在图案形成装置MA上的图案(设计布局)来进行图案化。在已横穿掩模MA的情况下,辐射束B穿过投影系统PS,所述投影系统将所述束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF,可以准确地移动衬底支撑件WT,例如以便将不同的目标部分C在聚焦且对准的位置处定位于辐射束B的路径中。类似地,第一定位器PM和可能的另一位置传感器(其在图1中未明确描绘)可以用以相对于辐射束B的路径来准确定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来将图案形成装置MA与衬底W对准。虽然如所图示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分,但所述衬底对准标记可以定位在目标部分之间的空间中。在衬底对准标记P1、P2定位在目标部分C之间时,这些衬底对准标记称为划线对准标记。

如图2中所示,光刻设备LA可以形成光刻单元LC(有时也称为光刻单元或(光刻)簇)的部分,所述光刻单元通常也包括用以对衬底W执行曝光前过程和曝光后过程的设备。常规地,这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、例如用于调节衬底W的温度(例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和焙烤板BK。衬底运送器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W,在不同过程设备之间移动所述衬底,并且将衬底W传递至光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中通常也统称为涂覆显影系统的装置典型地处于涂覆显影系统控制单元TCU的控制下,所述涂覆显影系统控制单元自身可受管理控制系统SCS控制,所述管理控制系统也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备LA。

为正确且一致地曝光由光刻设备LA曝光的衬底W,期望检查衬底以测量图案化结构的性质,诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。出于这种目的,可以在光刻单元LC中包括检查工具(图中未示出)。如果检测到误差,则例如可以对后续衬底的曝光或将要对衬底W执行的其它处理步骤做出调整,尤其在同一批量或批次的其它衬底W仍待曝光或处理之前进行检查的情况下。

检查设备(也可以称为量测设备)用以确定衬底W的性质,并且尤其确定不同衬底W的性质如何变化、或与同一衬底W的不同层相关联的性质在层间如何变化。检查设备可替代地构造成识别衬底W上的缺陷,并且可以例如是光刻单元LC的部分,或可以被集成至光刻设备LA中,或甚至可以为单独的装置。检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质,或半潜像(在曝光后焙烤步骤PEB之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质,或显影后的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被移除)上的性质,或甚至蚀刻后的图像(在诸如蚀刻之类的图案转印步骤之后)上的性质。

典型地,光刻设备LA中的图案化过程是在处理中的最关键步骤之一,所述图案化过程需要对衬底W上的结构的尺寸和放置的高准确度。为确保这种高准确度,可以将三个系统组合于如图3中示意性地描绘的所谓的“整体”控制环境中。这些系统中的一个系统是光刻设备LA,其(实际上)连接至量测工具MT(第二系统)且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键在于优化这三个系统之间的协作以增强总体过程窗且提供紧密控制回路,从而确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗内。过程窗限定过程参数(例如剂量、聚焦、重叠)的范围,在所述范围内,特定制造过程产生所限定的结果(例如功能半导体器件),典型地在允许光刻过程或图案化过程中的过程参数变化的范围内。

计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)来预测将使用哪种分辨率增强技术,且执行计算光刻模拟和计算,以确定哪个掩模布局和光刻设备设定实现图案化过程的最大总体过程窗(在图3中由第一标尺SC1中的双箭头描绘)。典型地,分辨率增强技术被布置以匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL也可以用以检测光刻设备LA当前正在过程窗内何处操作(例如使用来自量测工具MT的输入)以预测是否可能存在归因于例如次佳处理的缺陷(在图3中由第二标尺SC2中指向“0”的箭头描绘)。

量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以实现准确模拟和预测,并且可以向光刻设备LA提供反馈以识别例如光刻设备LA的校准状态中的可能漂移(在图3中由第三标尺SC3中的多个箭头描绘)。

如上文提及的,从量测工具获得的数据可以用以确定曝光后的图像的性质。所述数据可以与诸如重叠、临界尺寸、剂量、聚焦等性质相关。所述数据可转而用以基于重叠、临界尺寸、剂量或聚焦性质中的一个或更多来确定是否存在曝光误差。这样的误差可能由设备的设定导致,或所述误差可能例如由于晶片上的瑕疵和/或用以制备晶片以用于曝光的过程或先前图案层的沉积而存在于衬底上。测量数据还可以用以确定是否可以对曝光选配方案作出调整以改善衬底(其可以是同一个衬底、或不是同一个但大致相同的衬底)上的图案的未来曝光,例如从而移除或减小对一个或更多个性质所检测的误差。选配方案调整也可以称为校正,所述校正可以适用于横跨衬底的全局曝光条件,或较局部的曝光条件(例如横跨衬底上的较小区域)。衬底上的需要特定校正的区域的尺寸决定系统可以校正一个或更多个参数中的所测量的误差的程度。因此,在预期晶片上的需要特定校正的区域的尺寸较小的情况下,期望增加校正分辨率。在示例中,衬底上的与器件的功能块相关联的区域的尺寸测量为2*2mm2。为了提供特定于所述功能块的校正,需要处于亚mm尺度的校正分辨率。可实现的校正分辨率可能受辐射束的性质的影响,并且特别地可以依赖于辐照图案形成装置的辐射束的大小和形状中的一个或更多个。

根据本公开,本文中提供用以基于待施加至曝光选配方案的校正的所需的空间分辨率来确定和设定用以经由图案形成装置的曝光而在衬底上形成图案的辐射束的空间尺寸的方法和设备。图4示出用于确定辐射束的空间参数的大小的方法中的步骤,其在下文更详细地阐明。在步骤400中,测量如上文所描述的曝光后的图案的一个或更多个性质。在步骤402中,例如计算机系统CL的系统确定所测量的性质中的一个或更多个中的误差。在步骤404中,所述系统确定待施加至后续曝光以移除或减小这些误差的校正。在步骤406中,确定待施加的所识别的校正的最高分辨率。在步骤408中,在设备中对为实现这种校正分辨率所需的辐射束的空间尺寸进行识别和设定。在步骤410中,使用辐射束的设定空间尺寸来曝光图案。可以通过量测设备来测量得到的曝光后的图像以确定校正,并且该过程可以被重复。

辐射束B可以是光子束或粒子束。这样的粒子可以例如为电子或离子。辐射束B可以入射到图案形成装置MA上。在穿过图案形成装置之后,以透射或反射,辐射束穿过投影系统PS,所述投影系统将束聚焦至衬底W上,所述衬底可以定位在衬底支撑台WT上。在一些情况下,当辐射束B辐照整个图案形成装置时,图案形成装置MA与衬底W可以相对于彼此保持固定以使得其同时曝光。这种操作模式可以被称为步进模式。在单次静态曝光中,图案形成装置上的辐照图案投影至衬底W的目标部分C上。在图案的曝光之后,衬底W可以相对于图案形成装置MA移位,并且图案同样可以被曝光至衬底W的不同的目标部分C’上。在步进模式中,通过曝光场限制来确定可以在单次静态曝光中通过辐射束B曝光的目标区段C的最大大小。

在一些情况下,辐射束不同时辐照整个图案形成装置,而是在图案形成装置上扫描以逐步曝光图案。这种操作模式可以被称为扫描模式。在图案形成装置上扫描辐射束B可以通过使辐射束保持固定以及相对于束来移动图案形成装置MA而实现。衬底W可以与图案形成装置MA同步移动。图案形成装置MA与衬底W的同步移动可以考虑投影系统PS的性质,诸如例如(缩小)放大率和/或图像反转。

所述扫描可以沿一方向执行,所述方向可以是直线方向。垂直于直线扫描方向的直线方向可以被称为非扫描方向。辐射束B可延伸以在非扫描方向上覆盖图案形成装置MA的整个尺寸。辐射束B在扫描方向上的尺寸可以被称为长度。当入射到图案形成装置MA上时,束在图案形成装置的平面内的横截面的大小和形状可以被称为辐射束B的狭缝。

狭缝的形状和大小可以在曝光狭缝区域中确定。特别地,曝光狭缝区域可以用以确定狭缝的长度。曝光狭缝区域可以定位在辐射束的源与图案形成装置MA之间。可以在曝光狭缝区域内部和/或外部执行影响除狭缝长度以外的性质的束成形动作。可替代地或另外,辐射束B成形可以在辐射束B穿过图案形成装置MA之后执行。可以使用束成形技术和方法来改变狭缝的形状,并且得到的狭缝形状可以包括例如正方形形状、矩形形状或梯形形状。狭缝在图案形成装置的平面内沿非扫描方向的大小可以是cm级,例如3cm。狭缝长度可以是mm级,例如1mm至10mm,或1mm至20mm。狭缝长度的所需的控制可以是mm级,例如狭缝长度的选择在1mm与20mm之间。狭缝长度的设定可以具有1mm或0.1mm级的分辨率。机械(例如束阻挡件)和光学(例如束成形光学器件)方法和工具中的一者或两者可以用以成形束来限定狭缝。曝光狭缝区域可以定位在辐射束路径中的平面内,所述平面可以是与图案形成装置MA的平面共轭的平面。定位在曝光狭缝区域中的束阻挡件可以用以限定狭缝大小和形状,从而阻挡束的区域以使得仅获得束横截面的一部分,在图案形成装置处获得具有期望的形状和大小的狭缝。束阻挡件可以包括一个或更多个叶片,所述一个或更多个叶片可以是可移动叶片,其可以在辐射束的路径的至少一部分中移入和移出,以阻挡或解除阻挡辐射束的一部分。束阻挡件可以定位在用于辐射束B的图案形成装置MA的共轭平面中,以使得对束的形状的调整转移至图案形成装置MA的平面内的狭缝。可替代地或另外,束成形光学器件可以用以设定束的形状和大小。决定狭缝的形状和大小的曝光狭缝区域可以包括沿辐射束B的传播路径的一部分的三维区域(例如包含束成形光学器件的元件的区域)。相较于束阻挡件,束成形光学器件具有不阻挡掉辐射束的功率的部分的优势。然而,相较于束成形光学器件,束阻挡件可能更便宜且更易于实施。在如本文中所公开的光刻设备中,由源提供的功率可足以使得阻挡束的部分是可接受的且不妨碍设备的性能。

计算机系统CL可以被配置成基于通过量测系统完成的测量结果来确定待施加至曝光选配方案的校正。计算机系统CL可还被配置成确定所确定的校正的最小空间分辨率。基于这种所确定的最小校正分辨率,计算机系统CL可以确定调整一个或更多个曝光参数来实现这种分辨率,并且指示相关曝光系统向一个或更多个后续曝光施加校正。这样的系统可以包括例如被配置成设定辐射束的剂量、聚焦、定位、方向、大小和/或形状的光刻设备的部分。对曝光施加调整可以数种方式来实现,例如通过使用致动器改变辐射束的形状和/或大小以使得可以在辐照图案形成装置的扫描期间实施校正来实现。

如上文提及的,可能影响系统的可实现校正分辨率的性质中的一个性质是辐射束B的大小和形状,并且具体地为狭缝的大小和形状。狭缝的长度可能影响可实现的校正的分辨率和机制。如果狭缝的长度较大,则衬底的较大部分被同时曝光,并且施加至束的校正将影响得到的曝光后的图像的较大部分。通过具有较大长度的狭缝施加的较小校正,可通过扫描而被平均。在扫描模式中,对于在于曝光期间施加校正的区域上扫描的狭缝的长度,对施加至选配方案的校正进行卷积。在示例实施中,计算机系统CL确定待施加的最小校正的尺寸。基于扫描速度,计算机系统CL可以确定待施加至束的校正的持续时间,例如待施加的校正的持续时间为1ms。狭缝的长度和扫描速度进一步决定图案形成装置上的点曝光于辐射束的一部分的持续时间。对于设定的扫描速度,如果狭缝长度较大,则衬底上待图案化位置的曝光时间将长于相同扫描速度、狭缝长度较小的情况。对于较大狭缝长度,总曝光时间可以是例如10ms或30ms。在这里所描述的示例情况下,对位置施加的1ms的校正可通过所述位置对辐射束B的其余部分的其余9ms曝光而被平均,所述校正将不会被成功实施。此外,在施加校正的1ms期间,这种校正已被施加至衬底上由狭缝辐照的区域,所述区域随长度增加而变大。因此,归因于扫描的较长的求平均效应,增加狭缝长度负面地影响校正分辨率,并且从而增大校正被施加的区域。

如本文中所公开,卷积校正的分辨率优选接近待施加的校正C的分辨率。这可以通过设定狭缝长度S以使得S2+C2<aC2来实现,其中a是大于且接近1的标量数。在示例中,校正尺寸C为1mm,并且将a的最大许用值设定为1.1。a的这种所选值在那些条件下决定相应的最大许用狭缝长度为aC2-C2>S2,因此对于所确定的校正C=1mm,S必须小于以符合由所选a设定的要求。对于值C和S的已知设定,可以将a的得到的最低值看作对于校正C对所述狭缝长度S可实现的程度的相对量度。

减小狭缝的长度意味着在任何一个时刻曝光衬底的待图案化的较小区域,意味着施加至束的校正辐照较小区域。因此,施加至束的校正被施加至较小区域。此外,如果束的长度较小,则衬底的任何一个位置被曝光的时间的长度减少,意味着校正可被施加较短量的时间,而不会被束扫描的其余部分平均。可以较短曝光区域和较短持续时间将对辐射束的校正施加于图案化衬底上的较小区域,因此增加待待施加的可实现校正的分辨率。

如本文中所描述的,一些实施例与狭缝的长度的选择有关,其中这种选择可能影响得到的曝光后的图像的生产率和品质。较短的狭缝长度的优势包括施加更高分辨率的校正的能力,从而产生曝光的更高准确度。相较于较小长度,较大狭缝长度的优势包括获得更高生产率的可能性,因为同时曝光图案的较大区域。较大长度的另一优势是对狭缝内的剂量变化求出平均以实现更均匀的曝光和增加的剂量控制。

现将相对于用于校正重叠误差的示例更详细地描述狭缝长度变化的影响,如图5a、图5b和图5c中所图示的。横轴表示束的沿图案形成装置的扫描方向。纵轴表示在衬底上的曝光的图案的在扫描方向上的重叠误差。两条轴线都以任意单位来表示。在图5a中,示例重叠误差沿扫描方向恒定。为校正这种恒定误差,可以向选配方案实施沿扫描恒定的调整。因为沿扫描方向的每个点施加相同调整,因此实施这种校正的能力将不受狭缝长度限制。实际上,较大狭缝长度和对狭缝内的剂量变化进行平均对增加生产量可以是有益的。

在图5b中,示例重叠误差沿扫描方向不恒定,并且替代地拥有周期性,从而沿扫描方向线性变化。如上文所阐述,狭缝长度将影响校正的分辨率。图5c也示出沿扫描方向周期线性变化的重叠误差。相较于图5b,图5c的示例误差具有较高的重叠误差变化率,这意味着需要用以解决这种情形的高分辨率校正。能够实现图5c的校正的最大狭缝长度小于能够实现图5b的校正的最大狭缝长度。图5b和图5c的示例误差具有线性变化轮廓。然而,本文中所公开的方法和设备处理待施加至曝光的校正的空间尺寸。因此,其它非线性误差轮廓也可以使用上文所描述的方法和设备来处理。

在光刻曝光期间沉积于衬底上的结构可以具有纳米或微米级的尺寸。为增加光刻过程的制备生产量,可以使多个这些结构定位在相同图案形成装置MA上,并且在相同曝光期间进行图案化。在图案形成装置上,与图案形成装置MA上的其它结构分离的结构或结构的集合可以被称为管芯。图案形成装置上的管芯的示例大小为10mm×10mm(100mm2),但管芯大小可以大于或小于这些尺寸,并且可以具有正方形、矩形或其它形状。多个管芯可以在图案形成装置上以阵列方式布置。每个管芯包括可以独立于图案形成装置上的其它管芯的图案。因为管芯内所包含的结构可以与其它管芯的结构不同,因此待施加的校正在管芯之间可以是不同的。为能够施加管芯内校正,即向不同管芯施加不同校正,狭缝长度可以至少小至实现在扫描方向上小于管芯的尺寸的校正分辨率。

替代地或除提供足够小的狭缝长度以实现管芯内校正以外,建议通过配置用于衬底的图案化中的图案形成装置来改善横跨衬底的过程参数的校正力。

典型地,图案形成装置包括多个功能区域,所述多个功能区域包括(产品)特征。

功能区域可以与半导体器件实现以下区域所需的某一功能性相关联,例如提供(快取)存储器的第一和第二功能区域、包括图形处理单元(GPU)的第三功能区域和包括用以控制所述存储器的逻辑的第四功能区域。

可替代地,功能区域可以与包括整个功能半导体器件(的一层)的产品特征的管芯区域相关联。每个功能区域被重复提供至图案形成装置。图案形成装置可以随后包括例如6个功能区域(管芯);横跨图案形成装置的沿扫描方向的3个管芯和沿垂直于扫描方向的方向的2个管芯。

在许多情况下,横跨功能区域的特征的分布影响在图案形成装置的曝光步骤之后所执行的过程的特性。例如,横跨功能区域的特征的密度可以沿扫描方向变化,从而显著影响在经历蚀刻、沉积和抛光(CMP)步骤之后的衬底形貌。形貌是横跨经历了图案化过程(通过光刻设备执行)的衬底的曝光场的衬底高度轮廓。

在图6a中,给出沿扫描方向被定向成首尾配置的3个相同管芯的示例。各管芯具有相关联的特征布局,从而产生沿扫描方向的聚焦轮廓,如由与(每管芯)六个测量点(曲线图中的点)相关联的预期聚焦值所指示的。在由图6a描绘的示例中,各管芯的左侧点例如通过管芯的外周结构而相关联,并且紧邻接于外周的五个点与管芯的单元结构相关联。

从图6a清楚可见,在管芯之间,出现聚焦轮廓的陡峭梯度。例如,在沿扫描方向小至1mm的平移内,管芯1与管芯2之间的聚焦阶梯可以是高达100nm。具体地,对于涉及厚层的沉积、蚀刻和抛光的3D NAND制造过程,它们在聚焦阶梯之间可以具有相当大的幅值。

在聚焦阶梯过大和/或在过小空间尺度内进行的情况下,用于后续光刻过程步骤中的光刻设备可以不被配备为在扫描图案形成装置时准确控制衬底的聚焦。

建议配置图案形成装置以使得根据在图案形成装置的曝光之后所执行的过程的特性的预期空间尺度来选择特征在功能区域(为半导体器件的被管芯或功能限定的区域)内的位置。具体地,选择特征在功能区域内的位置以使得聚焦阶梯、重叠、边缘放置误差(EPE)、临界尺寸(CD)或剂量预期出现在可足以通过光刻过程的控制装置校正的空间尺度下。

在功能区域是管芯的情况下,特征的有效定位可以通过对一系列一个或更多个管芯的特征的现有布局进行旋转或镜像处理来实现。

图6b描绘在第二管芯(管芯2)相对于管芯1和管芯3具有旋转(绕中心旋转180度)或镜像的特征布局的情况下的预期聚焦轮廓。如可以从图6b导出,在管芯之间不再存在任何聚焦阶梯,仅在每个管芯内存在聚焦阶梯(归因于例如外周结构与单元结构之间的差异)。此外,相较于与管芯2的初始特征布局相关联的初始聚焦阶梯(图6a),管芯2与管芯3之间的聚焦阶梯的产生(沿扫描方向)所沿的空间尺度已加倍。这种加倍有效降低管芯之间的聚焦变化的梯度,这使聚焦阶梯更容易通过被包括在扫描光刻设备内的聚焦控制系统校正。

在实施例中,图案形成装置包括多个功能区域,其特征在于,相较于与邻近于第一功能区域的第二功能区域相关联的特征的布局,与第一功能区域相关联的特征的布局被镜像处理和/或旋转。

至此,给定示例(具体地,如图6a和图6b中描绘的)公开了基于后续过程的空间特性对特征的位置的预期依赖性来使特征分布于至少一个功能区域上的通用构思的特定实施例。

典型地在图案形成装置的设计过程期间限定特征在功能区域上的分布(例如特征的位置)。在半导体制造领域中已知的诸如对层的抛光、蚀刻和沉积之类的过程步骤的经验或实体模型可以用以预测给定某一特征布局的空间特性(例如特征位置的配置)。在确定被包括在至少一个功能区域内的特征的位置之后,可以通过向图案形成装置的衬底提供所述特征(典型地使用光刻过程)来制造图案形成装置。

此外,在至少一个功能区域上的特征分布可以结合对用于衬底的图案化中的束的空间尺寸的选择来确定。特征在功能区域上的定位可以例如基于特征在功能区域上的现有布局来进行,并且仅在确定图案化校正的空间分辨率对于提供使用光刻过程生产的半导体器件不足够高时来更新。特征的更新后的位置可以随后基于例如特征的现有布局的旋转来确定,以使得在光刻过程之后执行的过程的空间特性的空间分辨率不超出校正能力。

在实施例中,特征在图案形成装置上的功能区域内的位置至少部分地基于图案化校正的空间分辨率和在将图案曝光至衬底上之后执行的过程的空间特性。

在实施例中,特征在被配置成用于光刻过程中的图案形成装置上的功能区域的位置是至少部分地基于在光刻过程之后所执行的过程的空间特性对特征的位置的依赖性来确定的。

在实施例中,图案形成装置包括多个功能区域,每个功能区域表示单独的管芯。

在实施例中,特征在功能区域内的位置是通过与图案形成装置上的另一功能区域相关联的特征的布局的旋转来确定的。

在实施例中,旋转是围绕功能区域的中心的180度旋转。

在实施例中,特征在功能区域内的位置是通过对与图案形成装置上的另一功能区域相关联的特征的布局进行镜像处理来确定的。

在实施例中,相对于另一功能区域的对称轴来限定镜像处理。

在实施例中,对称轴垂直于用于光刻过程中的光刻设备的扫描方向。

在实施例中,接着光刻过程执行的过程是第二光刻过程,并且空间特性是对与第二光刻过程相关联的参数的控制能力。

在实施例中,与第二光刻过程相关联的参数是以下各项中的一个:聚焦、临界尺寸、重叠、边缘放置误差、剂量。

在实施例中,接着光刻过程执行的过程是蚀刻或沉积过程,并且空间特性是在经历光刻过程和蚀刻或沉积过程之后的衬底的形貌。

在实施例中,基于所确定的特征在至少一个功能区域上的位置,根据用于确定所述位置的任何合适的实施例,来制造图案形成装置。

在实施例中,图案形成装置包括使用制造图案形成装置的方法而定位在功能区域内的特征。

在实施例中,确定管芯相对于被配置成用于图案化衬底的过程中的图案形成装置上的另一管芯的优选定向,所述方法包括:基于在执行图案化衬底的过程之后的衬底的形貌来确定管芯的优选定向。

在实施例中,图案形成装置被配置成用于生产3D NAND器件的过程中。

在实施例中,形貌与横跨衬底上一个或更多个管芯区域的高度轮廓相关联。

在实施例中,管芯的优选定向与衬底的高度轮廓相关联,所述衬底可以通过图案化过程的可用聚焦控制机制来校正。

在以下编号的方面的列表中公开本发明的其它实施例:

1.一种对横跨用于将图案曝光至衬底上的图案形成装置扫描光子束或粒子束的步骤进行配置的方法,所述方法包括:

确定被配置成改善曝光的品质的图案化校正的空间分辨率;和

基于所确定的图案化校正的空间分辨率来确定光子束或粒子束的空间尺寸。

2.根据方面1所述的方法,其中对步骤的配置是在光刻设备中完成的。

3.根据方面2所述的方法,其中图案化校正包括用以减轻对准、重叠、临界尺寸、剂量和聚焦中的一个或更多个的影响的校正。

4.根据任一前述方面的方法,其中所述图案化校正是基于在另一衬底上完成的一次或更多次测量结果来确定的。

5.根据任一前述方面所述的方法,其中束横截面在图案形成装置处限定狭缝。

6.根据方面5所述的方法,其中光子束或粒子束穿过用于形成狭缝的形状的曝光狭缝区域。

7.根据方面5或6中任一项所述的方法,其中光子束或粒子束的空间尺寸与狭缝的在扫描方向上的长度相关联。

8.根据方面1所述的方法,其中光子束或粒子束的空间尺寸与图案化校正的空间分辨率间接成比例。

9.根据方面7所述的方法,其中根据S2+C2≤1.1C2,狭缝的长度S与图案化校正的空间分辨率C相关。

10.根据任一前述方面所述的方法,其中图案形成装置包括将在多个部位处被曝光于衬底的多个管芯,并且其中图案化校正的空间分辨率小于多个管芯中的一个管芯的尺寸。

11.根据任一前述方面所述的方法,其中图案形成装置包括掩模或掩模版。

12.根据任一前述方面所述的方法,其中光子束或粒子束的空间尺寸由束阻挡件控制。

13.根据方面12所述的方法,其中束阻挡件包括多个可移动叶片。

14.根据方面13所述的方法,其中图案形成装置定位在束的像平面处,并且其中束阻挡件定位在像平面的共轭平面内。

15.根据任一前述方面所述的方法,其中使用可变束成形光学器件来调整束的空间尺寸。

16.根据任一前述方面所述的方法,所述方法还包括:在图案形成装置上扫描束以将图案曝光至衬底上。

17.根据方面16所述的方法,所述方法还包括:调整束的一个或更多个性质以在束横跨图案形成装置的扫描期间施加图案化校正。

18.根据方面16或17所述的方法,其中横跨图案形成装置扫描束包括:使图案形成装置和束中的一个相对于图案形成装置和束中的另一个移动。

19.一种包括指令的电子数据载体,所述指令当在至少一个处理器上被执行时使至少一个处理器控制一设备以执行根据方面1至18中任一项所述的方法。

20.一种用于对横跨用于将图案曝光至衬底上的图案形成装置扫描光子束或粒子束的步骤进行配置的设备,所述设备包括处理器,所述处理器被配置成执行计算机程序代码来完成以下方法:

确定被配置成改善曝光的品质的图案化校正的空间分辨率;和

基于所确定的图案化校正的空间分辨率来确定光子束或粒子束的空间尺寸。

21.一种设备,所述设备用于包括根据方面20所述的设备的半导体制造中。

22.一种光刻单元系统,所述光刻单元系统包括用于根据方面21所述的半导体制造中的设备。

23.一种设备,所述设备被配置成:

获得与曝光于衬底上的图案的一个或更多个性质相关的测量数据;

基于所述测量数据来确定图案的图案化参数的空间分辨率;以及

基于所确定的空间分辨率来确定图案形成装置的光子束或粒子束的空间尺寸。

24.一种设备,所述设备用于包括根据方面23所述的设备的半导体制造中。

25.一种光刻单元系统,所述光刻单元系统包括用于根据方面24所述的半导体制造中的设备。

26.一种方法,所述方法用于确定特征在被配置成用于光刻过程中的图案形成装置上的功能区域内的位置,所述方法包括:至少部分地基于接着光刻过程之后执行的过程的空间特性对特征的位置的依赖性,确定特征在功能区域内的位置。

27.根据方面26所述的方法,其中图案形成装置包括多个功能区域,每个功能区域表示单独的管芯。

28.根据方面26或27所述的方法,其中特征在功能区域内的位置是通过与图案形成装置上的另一功能区域相关联的特征的布局的旋转来确定的。

29.根据方面28所述的方法,其中旋转是围绕功能区域的中心的180度旋转。

30.根据方面26或27所述的方法,其中特征在功能区域内的位置是通过对与图案形成装置上的另一功能区域相关联的特征的布局进行镜像处理来确定的。

31.根据方面30所述的方法,其中相对于另一功能区域的对称轴来限定镜像处理。

32.根据方面31所述的方法,其中对称轴垂直于用于光刻过程中的光刻设备的扫描方向。

33.根据方面26至32中任一项所述的方法,其中所述过程是第二光刻过程,并且空间特性是对与第二光刻过程相关联的参数的控制能力。

34.根据方面33所述的方法,其中参数是以下各项中的一个:聚焦、临界尺寸、重叠、边缘放置误差、剂量。

35.根据方面26至32中任一项所述的方法,其中所述过程是蚀刻或沉积过程,并且空间特性为在经历光刻过程和蚀刻或沉积过程之后的衬底的形貌。

36.一种图案形成装置,所述图案形成装置包括使用根据方面26至35中任一项所述的方法而定位在功能区域内的特征。

37.一种制造图案形成装置的方法,所述方法包括在图案形成装置上的功能区域内施加特征的步骤,其中所述特征依据根据方面26至35中任一项所述的方法来定位。

38.一种器件制造过程,所述器件制造过程包括根据方面36所述的图案形成装置来图案化衬底的步骤。

39.一种方法,所述方法用于确定管芯相对于被配置成用于图案化衬底的过程中的图案形成装置上的另一管芯的优选定向,所述方法包括:基于在执行图案化过程之后的衬底的形貌来确定管芯的优选定向。

40.根据方面39所述的方法,其中图案形成装置被配置成用于生产3D NAND器件的过程中。

41.根据方面39所述的方法,其中形貌与横跨衬底上的一个或更多个管芯区域的高度轮廓相关联。

42.根据方面41所述的方法,其中管芯的优选定向与高度轮廓相关联,所述高度轮廓可以通过图案化过程的可用控制机制来校正。

43.根据方面1至25中任一项所述的方法,所述方法还包括:至少部分地基于图案化校正的空间分辨率和/或在将图案曝光至衬底上之后执行的过程的空间特性,通过将特征定位在图案形成装置上的功能区域内来配置图案形成装置。

44.一种图案形成装置,所述图案形成装置包括多个功能区域,其特征在于,相较于与邻近于第一功能区域的第二功能区域相关联的特征的布局,与第一功能区域相关联的特征的布局被镜像处理和/或旋转。

45.根据方面44所述的图案形成装置,其中相较于与第二功能区域相关联的特征的布局,相对于第一功能区域的对称轴来镜像处理与第一功能区域相关联的特征的布局。

46.根据方面44所述的图案形成装置,其中相较于与第二功能区域相关联的特征的布局,与第一功能区域相关联的特征的布局绕第一功能区域的中心旋转。

47.根据方面44至46中任一项所述的图案形成装置,其中功能区域是管芯。

48.根据方面44至47中任一项所述的图案形成装置,其中所述图案形成装置被配置成用于3D NAND制造过程中。

49.根据方面1所述的方法,其中图案形成装置是依据根据方面36或方面44至48中任一项所述的图案形成装置。

本文中所描述的方法和设备可以用于集成电路的光刻制造,所述集成电路可以例如是3D NAND结构。

本文中所描述的方法可以呈电子数据载体上所包括的指令的形式。电子数据载体可以包括硬件或经由有线或无线连接介质可以下载和可传输的信号。

虽然可以在本文中具体地参考光刻设备在IC制造中的使用,但应理解,本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。

虽然可以在本文中具体地参考在光刻设备的内容背景下的本发明的实施例,但本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)的对象的任何设备的部分。这些设备一般可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

虽然上文可以具体地参考在光学光刻的内容背景下对本发明的实施例的使用,但应了解,在内容背景允许的情况下,本发明不限于光学光刻术且可以用于其它应用(例如压印光刻)中。

虽然上文已描述本发明的特定实施例,但应了解,可以与所描述方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述意图为说明性而不是限制性的。因此,本领域技术人员将明白,可以在不背离以下所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明做出修改。

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