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光刻有效剂量均匀性的确定

阅读:0发布:2022-12-28

专利汇可以提供光刻有效剂量均匀性的确定专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且实施例 针对用于确定 光刻 工具的有效剂量的方法和系统。该方法包括使用光刻工具在 基板 上进行一系列的开放 框架 曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控的曝光剂量 块 ,然后 烘烤 和显影曝光基板。该方法还包括用斜射光扫描所得到的开放框架图像和捕获从基板表面散射的光。该方法还包括从散射光数据的背景 信号 生成雾度图,将雾度图转换为图形图像文件,并分析图形图像文件以确定光刻工具的有效剂量,其中图形图像文件的 亮度 与光刻工具的有效剂量有关。,下面是光刻有效剂量均匀性的确定专利的具体信息内容。

1.用于确定光刻工具的有效剂量一致性和均匀性的方法,该方法包括:
用光刻工具在基板上进行一系列的开放框架曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控曝光剂量
烘烤和显影曝光的基板;
使用斜光检测装置用斜光扫描所得到的开放框架图像并捕获从基板表面散射的光;
从所捕获的散射光数据的背景信号生成雾度图;
将雾度图转换为图形图像文件;以及
分析图形图像文件以确定光刻工具的有效剂量,其中图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,进行所述系列的开放框架曝光包括:
在基板上沉积光刻胶
对基板进行无图案曝光。
3.根据权利要求2所述的方法,其中进行无图案曝光包括:
将基板分成多个场、行或列;以及
向基板的每个场、行或列提供不同量的有效剂量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,分析图形图像文件包括:
为图形图像文件的多个点确定图像文件的亮度;以及
用所述亮度来确定光刻机能量输出。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括:
利用所述能量输出的确定来表征光刻工具的晶片对晶片剂量一致性。
6.根据权利要求4所述的方法,还包括:
利用所述能量输出的确定来表征光刻工具的场内剂量均匀性。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述斜光检测装置是缺陷检测工具。
8.一种用于确定光刻工具有效剂量的系统,包括:
光刻工具,其被设置得在基板上进行一系列的开放框架曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控曝光剂量块;
用于烘烤和显影曝光的基板的加工工具;
用于用斜光扫描所得到的开放框架图像并捕获从基板表面散射的光的检测工具;
用于从散射光数据的背景信号生成雾度图并将雾度图转换为图形图像文件的软件;以及
用于从图形图像文件确定光刻工具的有效剂量的离线分析,其中图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
9.根据权利要求8所述的系统,其中,进行开放框架框架曝光包括:
在基板上沉积光刻胶
对基板进行无图案曝光。
10.根据权利要求9所述的系统,其中,进行无图案曝光包括:
将基板分成多个场、行或列;以及
向基板的每个场、行或列提供不同量的有效剂量。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统,其中,图形图像文件的分析包括:
为图形图像文件的多个点确定图像文件的亮度;以及
利用所述亮度来确定光刻机的能量输出。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述系统进一步被设置得:
利用所述能量输出的确定来表征光刻工具的晶片对晶片剂量一致性。
13.根据权利要求11所述的系统,其中,所述系统进一步被设置得:
利用所述能量输出的确定来表征光刻工具的场内剂量均匀性。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的系统,其中,生成雾度图图形图像文件包括:
用斜射光扫描所得到的开放框架图像,并使用斜射光检测装置捕获从基板表面散射的光;
从散射光数据的背景信号创建雾度图;
将雾度图转换为图形图像文件。
15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述斜光检测装置是缺陷检测工具。
16.一种用于确定光刻工具有效剂量一致性和均匀性的计算机程序产品,该计算机程序产品包括:
计算机可读存储介质,其可由处理电路读取,并存储供所述处理电路执行以执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的指令。
17.一种存储在计算机可读介质上并可装入数字计算机内部存储器的计算机程序,包括用于在所述程序在计算机上运行时执行权利要求1至7中任一项的方法的软件代码部分。

说明书全文

光刻有效剂量均匀性的确定

技术领域

[0001] 本发明一般涉及光刻技术领域,更具体地说,本发明的实施例涉及确定光刻有效剂量的一致性和均匀性。

背景技术

[0002] 光刻是一种将图案(例如集成电路图案等)转录到基板上的过程。光刻技术包括一种曝光过程,在这种曝光过程中,将基板上的一层抗蚀剂(也称为光刻胶)暴露于可能是由图案化掩模调制的电子、离子、软x射线(又称EUV)光子或光学光子的辐射下。然后显影光刻胶以去除其暴露部分(在正光刻胶的情况下)或其非暴露部分(在负光刻胶的情况下),从而形成光刻胶图案。然后,使用该光刻胶图案作为掩模蚀刻位于光刻胶图案下的材料层。结果,对应于掩模图案的图案被转录到基板上。该图案可用于创建集成电路结构。
[0003] 在曝光过程中,应均匀地控制曝光辐射的剂量和强度。为此,可以评估与曝光辐射相关的反馈,以确定光刻工艺的一致性和均匀性。在这方面,需要准确地表征被传送到基板的曝光能量。控制抗蚀剂曝光后的烘烤和显影条件对于确保一致的剂量响应也很重要。最好确定光刻工艺的可重复性和均匀性。在这方面,需要准确地描述传递到基板的有效剂量,包括曝光剂量的影响和暴露后的烘焙和显影过程。
[0004] 因此,本领域需要解决上述问题。

发明内容

[0005] 从第一方面来看,本发明提供了一种确定光刻工具的有效剂量一致性和均匀性的方法,该方法包括:使用光刻工具在基板上进行一系列的开放框架曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控的曝光剂量;烘烤和显影曝光的基板;使用斜光检查设备,用斜光扫描生成的开放框架图像并捕获从基板表面散射的光;从捕获的散射光数据的背景信号创建雾度图;将雾度图转换为图形图像;以及分析图形图像文件以确定光刻工具的有效剂量,其中图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
[0006] 从另一个方面来看,本发明提供了一种用于确定光刻工具有效剂量的系统,其包括:光刻工具,被布置成在基板上执行一系列的开放框架曝光以产生一组控制曝光剂量块的抗蚀剂;用于烘烤和显影曝光基板的加工工具;检测工具,用于用斜光扫描得到的开放框架图像并捕获从基板表面散射的光;软件,用于从散射光数据的背景信号创建雾度图并将雾度图转换为图形图像文件;离线分析,用于从图形图像文件确定光刻工具的有效剂量,其中图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
[0007] 从另一方面来看,本发明提供了一种用于确定光刻工具的有效剂量一致性和均匀性的计算机程序产品,该计算机程序产品包括可由处理电路读取的计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储供由处理电路执行以执行本发明的步骤的方法的指令。
[0008] 从另一方面来看,本发明提供了一种存储在计算机可读介质上并可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序,所述计算机程序包括用于当所述程序在计算机上运行时执行本发明的步骤的软件代码部分。
[0009] 本发明的实施例针对用于确定光刻工具的有效剂量的方法和系统。该方法包括使用光刻工具在基板上执行一系列开放框架曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控曝光剂量块。该方法还包括烘烤和显影曝光的基板。该方法还包括用斜射光扫描生成的开放框架图像和捕获从基板表面散射的光。该方法还包括从散射光数据的背景信号创建雾度图,将雾度图转换为图形图像文件,以及分析图形图像文件以确定光刻工具的有效剂量。图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。本发明的实施例进一步涉及用于确定光刻工具的有效剂量的系统。该系统包括光刻工具,该光刻工具被布置成在基板上执行一系列的开放框架曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控曝光剂量块,以及用于烘烤和显影曝光基板的加工工具。
该系统还被布置成包括检测工具,以用斜光扫描所得到的开图像并捕获从基板表面散射的光。该系统还被布置成包括软件,以根据散射光数据的背景信号创建雾度图,将雾度图转换为图形图像文件并执行离线分析以从图形图像文件确定光刻工具的有效剂量。图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
[0010] 本发明的实施例进一步针对用于确定光刻工具的有效剂量的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质具有包含在其中的程序指令。程序指令可由处理器系统读取,以使处理器使用光刻工具在基板上执行一系列的开放框架曝光,以在抗蚀剂中产生一组受控曝光剂量块,然后烘烤和显影曝光基板。处理器还被布置得用斜光扫描所生成的开放框架图像并捕获从所述基板表面散射的光。处理器还被布置得从散射光数据的背景信号创建雾度图,将雾度图转换成图形图像文件,并分析图形图像文件以确定光刻工具的有效剂量。图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
[0011] 其它特征和优点可以通过本文描述的技术实现。本文详细描述了本发明的其他实施例和方面。为了更好地理解,请参阅说明和附图

附图说明

[0012] 现在将仅以示例的方式,参考优选实施例来描述如下图所示的本发明:
[0013] 图1是根据现有技术的示例性扫描器系统的图示,其中可以实现本发明的优选实施例;
[0014] 图2是根据现有技术的用于示例性扫描器系统的基板的图示,其中可以实现本发明的优选实施例;
[0015] 图3A是示出根据现有技术的示例性系统的曝光辐射的非均匀能量分布的图,其中可以实现本发明的优选实施例;
[0016] 图3B是示出根据现有技术的示例性系统的曝光辐射的均匀能量分布的图,其中可以实现本发明的优选实施例;
[0017] 图4是示出根据本发明的一个或多个实施例的用于表征示例性扫描器系统的方法的流程图
[0018] 图5A是由本发明的一个或多个实施例创建的示例性图形图像文件的一部分;
[0019] 图5B是对由本发明的一个或多个实施例创建的示例性图形文件的分析;
[0020] 图5C是示出根据本发明的优选实施例的由扫描仪板载校准创建的强度分布的曲线图;
[0021] 图5D是示出根据本发明的优选实施例的通过在扫描电子显微镜上测量来自扫描仪的曝光图像而执行的强度分析的曲线图;
[0022] 图6A是由本发明的一个或多个实施例创建的示例性图形图像文件;
[0023] 图6B更详细地示出根据本发明的优选实施例的示例性图形图像文件的一部分;
[0024] 图7是能够执行本发明的一个或多个实施例的计算机系统框图
[0025] 图8是能够执行本发明的一个或多个实施例的计算机程序产品的框图。
[0026] 附图不一定按比例绘制。这些附图中的一些仅仅是图形和示意图,并不旨在描绘本发明的具体参数。这些附图旨在仅描绘本发明的典型实施例,因此不应被视为限制性的。附图中同样的编号代表同样的元素。

具体实施方式

[0027] 现在将参考相关附图描述本发明的各种实施例。在不脱离本发明范围的情况下,可以设计本发明的替代实施例。在下面的描述和附图中可能陈述了元素之间的各种连接。除非另有规定,否则这些连接可以是直接的或间接的,本说明书在这方面加并无限制。因此,实体之间耦合可以指直接的或间接的连接。
[0028] 本文中使用的术语仅用于描述本发明的特定实施例,而不是限制性的。如本文所用的单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式,除非上下文另有明确指示。此外,术语“一”、“一个”等的使用并不表示数量限制,而是表示存在所引用的项目的至少一个。应进一步理解,术语“包括”和/或“含”或“含有”和/或“包含”在本说明书中使用时,规定了所述特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组。
[0029] 此外,可以理解,当作为层、区域或基板的元件被称为“在”或“位于”或“布置在”另一个元件上时,它可以直接位于另一个元件上,或者也可以存在中间元件。相反,当一个元件被称为“直接在”另一个元件“上”,“直接在”另一个元件“上方”,或“邻接”另一个元件时,不存在中间元件。还应理解,当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时,它可以直接连接或直接耦合到另一个元件,或者可以存在中间元件。相反,当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时,不存在中间元件。
[0030] 为了简洁起见,本文不详细描述与半导体器件和集成电路制造相关的传统技术。此外,本文所描述的各种任务和过程步骤可并入具有本文未详细描述的附加步骤或功能的更全面的过程或过程中。特别是,半导体器件和基于半导体的集成电路的制造中的各种步骤是众所周知的,因此,为了简洁起见,许多传统步骤将仅在本文中简要提及,或者将完全省略而不提供众所周知的过程细节。
[0031] 现在转到与本发明的各个方面更相关的技术的概述,将提供可用于实现本发明的一个或多个实施例的半导体器件制造过程的一般描述。尽管在实现本发明的一个或多个实施例中使用的特定制造操作可以单独已知,但是所公开的操作和/或结果结构的组合是唯一的。因此,结合半导体器件的制造而描述的操作的独特组合利用了在半导体(例如)基板上执行的各种单独已知的物理和化学过程,其中一些过程在紧接着的以下段落中描述。
[0032] 一般来说,用于形成将被封装成集成电路的微芯片的各种工艺分为四大类,即薄膜沉积、去除/蚀刻、半导体掺杂和图案化/光刻。沉积是生长、覆盖或以其他方式将材料转移到晶片上的任何过程。可用的技术包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电化学沉积(ECD)、分子束外延(MBE)和最近的原子层沉积(ALD)等。去除/蚀刻是从晶片上去除材料的任何过程。例子包括蚀刻工艺(湿或干)和化学机械平面化(CMP)等。半导体掺杂是通过掺杂—通常通过扩散和/或离子注入—例如晶体管源极和漏极,来改变电性能。这些掺杂过程之后是炉退火或快速热退火(RTA)。退火有助于激活植入的掺杂剂。导体(例如多晶硅等)和绝缘体(例如,各种形式的化硅、氮化硅等)的薄膜被用来连接和隔离晶体管及其组件。半导体基板不同区域的选择性掺杂允许基板的导电性电压的施加而改变。通过制造这些不同组件的结构,数百万甚至数十亿个晶体管可以被制造出来并连接在一起,形成现代微电子器件的复杂电路。
[0033] 上述制造工艺的一个重要方面是半导体光刻,即在半导体基板上形成三维浮雕图像或图案,以便随后将图案转移到基板上。在半导体光刻技术中,图案被放置在一种叫做光刻胶的辐射敏感聚合物上。为了构建构成晶体管的复杂结构和连接电路中数百万晶体管的许多导线,多次重复光刻和蚀刻图案转移步骤。将印刷在晶片上的每个图案与先前形成的图案对齐,慢慢地,导体、绝缘体和选择性掺杂区域被构建起来,形成最终的半导体器件。
[0034] 有各种曝光装置可用于光刻。例如,一种光刻系统的扫描器式曝光装置采用限定有助于曝光过程的辐射的曝光狭缝以及掩模和支撑基板的台架彼此相对移动、使得抗蚀剂被曝光辐射扫描的设置。一般来说,如果要有效地进行曝光过程,狭缝中的曝光辐射的剂量和强度都应该是均匀的。也可以使用其他曝光装置。同样,重要的是曝光后烘焙和显影过程必须一致且均匀,因为这些过程也会影响有效基板剂量。
[0035] 可使用与该扫描仪式曝光装置集成的传感器来测量曝光辐射的能量分布。为了广泛的表征,这种传感器可能需要几十分钟来测量辐射的能量分布。在此期间曝光系统不运行。也就是说,在由扫描仪类型的曝光设备执行的曝光过程中存在停机时间,其中,基于用传感器获得的测量来控制曝光辐射。
[0036] 现在将参考附图,详细描述用于量化扫描仪式曝光装置(下文简称为“扫描仪”)中的曝光辐射的能量分布的替代技术以及利用该技术的光刻方法的示例。
[0037] 首先参考图1,示例性扫描器10包括用于凝聚从辐射源(未示出)发射的辐射的聚光透镜12、具有与要在半导体基板上形成的电路图案相对应的图案的掩模16,限定由聚光透镜12凝聚到掩模16的限定(期望)区域的辐射的狭缝14,用于缩小通过掩模16传输的辐射的图像并将缩小的图像投影到基板上的投影透镜系统18,以及在投影透镜系统18下提供的用于支撑基板。扫描器10也可称为步进器或扫描步进器。
[0038] 现在将参考图1和图2两个图来描述使用扫描器10曝光基板20的方法。图2是放置在示例性扫描器系统中的基板的图示。图2中的基板50可等效于图1中的基板20。基板50被划分为称为“场”(field)的多个区域52,并且基板50的场52被曝光辐射依次曝光。在每个场52中,区域A(曝光狭缝)被投影到扫描基板50上,基板50相对于曝光系统10移动,使得曝光狭缝A沿着图2中的箭头所示的方向移动。
[0039] 更具体地,在本发明的一些实施例中,曝光狭缝A的长度与给定方向(图2中的x轴的方向)上的每个场52具有相同的尺寸。当场中的曝光狭缝A被曝光时,基板50相对于曝光系统10在曝光狭缝A的宽度方向上移动,即沿着Y轴的方向连续地通过场52的长度,然后针对下一曝光场52再次执行曝光过程。在每个场52都被曝光之后,可以将基板50相对于曝光系统10在X轴的方向上移动,以在相邻的场52中定位曝光狭缝,然后通过沿着Y轴的方向移动曝光狭缝A来如上所述地使该相邻的场区域曝光。因此,在曝光第一场52时,基板50沿着y轴朝一个方向移动,在曝光第一场52时,基板50可以沿着y轴朝另一个方向(即相反方向)移动。
[0040] 以这种方式,在由场52构成的基板50的整个区域上形成的抗蚀层被曝光。然后,如上所述,形成抗蚀层,从而形成抗蚀图案。
[0041] 参考图1和图2,由曝光系统10的狭缝14限定的曝光辐射曝光每个曝光场52上的抗蚀剂层。如果要由曝光过程形成的抗蚀图案具有均匀特征,则曝光辐射沿着狭缝14的能量分布,即在沿着狭缝14的长度的每个位置处的能量分布,应该均匀。
[0042] 图3A显示沿狭缝14的曝光辐射的非均匀能量分布。在图3A中,X轴310表示距起始点的距离,Y轴320表示辐射强度,图330是特定点处辐射强度的图形表示。另一方面,图3B示出沿狭缝14的均匀能量分布。在图3B中,X轴360表示距起始点的距离,Y轴370表示辐射强度,图380是特定点处辐射强度的图形表示。在扫描器10产生具有如图3A所示的非均匀能量分布的曝光辐射的情况下,调整或控制扫描器10,以使得曝光辐射具有更接近于图3B所示的能量分布的更均匀的能量分布。为此,沿狭缝14的长度测量穿过狭缝14的曝光辐射强度的分布。
[0043] 根据本发明构思的一个方面,曝光辐射的强度、显影过程后从开放框架曝光块中的残余抗蚀剂散射的斜射光、以及雾度图图形图像像素颜色特征之间的关系被确定,随后被用于确定或“测量”限定狭缝14的曝光辐射强度的分布。首先更详细地描述本发明的发明人构想的这些关系。
[0044] 当使用扫描仪式曝光装置来曝光正性光刻胶层(下文简称“光刻胶层”)时,光刻胶层的曝光部分经历使曝光部分更易溶于显影液的反应。在某些情况下,曝光之后是用以加速曝光反应的烘焙过程。因此,可以通过执行使曝光的光刻胶层被显影液湿化的显影过程,来选择性地移除光刻胶层的曝光部分。在这方面,溶解程度取决于曝光辐射的剂量(能量平)。此外,当一层光刻胶被显影时,曝光的光刻胶层的厚度减小。如果传递的辐射剂量小于完全溶解所需的剂量,则残余厚度、粗糙度和其他表面特性取决于曝光辐射的剂量。
[0045] 更具体地说,当曝光辐射的强度具有相对较低的值时,不发生抗蚀剂溶解。在这种情况下,光刻胶层的厚度几乎不受显影过程的影响。另一方面,当曝光辐射强度有一定值E0时,溶解发生在整个光刻胶层的厚度上,E0称为清除剂量。E0剂量导致光刻胶膜的完全溶解和去除。对于高于和超过E0的辐射剂量,抗蚀剂也会被移除,尽管雾度图检测到可能是由于与基板的相互作用的表面能量变化的迹象。最终的结果是,曝光剂量略低于E0剂量时的残余薄膜特性可以提供辐射剂量变化的非常敏感的度量。
[0046] 测试光刻系统的一种常用方法是使用扫描电子显微镜(SEM)来测量显影后临界尺寸(CD)图像的特征尺寸。另一种表征方法采用在晶片上进行的开放框架曝光(没有掩模图案的曝光)。对显影后的开放框架图像,通过光学显微镜进行定性评价,或通过对残余抗蚀剂厚度的采样进行定量评价。这种方法有各种缺点。CD SEM测量受特征采样密度和测量吞吐量的限制,并受诸如图像散焦等非剂量相关因素的影响。此外,开放框架曝光的光学显微镜评估是主观的,不能提供足够的灵敏度。开放框架曝光的薄膜厚度计量提供更客观的结果,但采集数据的空间频率受到采样的离散性和测量的低吞吐量的限制。
[0047] 现在转到本发明的各个方面的概述,本发明的一个或多个实施例通过提供分析光刻的剂量方面的快速和准确的方法和系统来解决上述现有技术的缺点。通过图形化地分析在具有开放框架图像的晶片的表面扫描期间散射的斜射光,克服了现有技术的缺点。这项技术提供了高灵敏度,同时允许分析大面积的晶片。通过对从散射光背景“噪声”信号导出的高空间频率表面检测烟雾数据的分析,可以将开放框架测试转化为一种非常强大的定量剂量评估技术。
[0048] 现在转到对本发明的各个方面的更详细描述,图4中示出了例示方法400的流程图。方法400仅是示例性的,并且不限于本文中呈现的本发明的实施例。方法400可用于本文中未具体描述或描述的本发明的许多不同实施例或示例。在一些实施例中,方法400的过程、处理和/或操作可以按照所呈现的顺序执行。在本发明的其他实施例中,可以组合或跳过方法400的一个或多个过程、处理和/或操作。在本发明的一个或多个实施例中,方法400在处理器执行指令和控制示例性扫描器时由处理器执行。
[0049] 在晶片或基板上执行开放框架曝光(框402)。开放框架晶片曝光是一种以目前已知或将来发展的方式进行的传统的曝光。在开放框架晶片曝光之前,可在晶片上放置一层光刻胶。进行开放框架晶片曝光时,不使用掩模图案。
[0050] 全晶片曝光可在抗曝光后烘烤和显影步骤(框403)后产生一组剂量相关的梯度厚度框。可以将晶片分为多个场、行或列,如下文进一步详细描述的那样。在检测从基板表面散射的斜射光的缺陷检测工具中扫描显影图像。信号背景电平或在处理过的开放框架晶片的缺陷检查期间检测到的噪声,有时被称为烟雾数据。“雾度图”(框404)收集来自晶片的整体的表面扫描的这种噪声数据。
[0051] 将雾度图转换为灰度像素阵列(框406)。这可以以各种不同的方式之一进行。在本发明的一些实施例中,可以由缺陷检测工具直接输出灰度像素阵列。在本发明的一些实施例中,输出包含灰度像素细节的晶片的高分辨率图形图像文件。在本发明的一些实施例中,缺陷检测工具输出晶片的多个高分辨率图像。在本发明的一些实施例中,这些图像是灰度图像。
[0052] 在图像中,特定场(例如场52)的表面特征在像素阵列中表示为灰色阴影。图像在某一点的亮度与该点处的残余抗蚀剂膜特性(例如厚度、粗糙度、表面能)相关,因此与在该点接收到的能量有关。在一个8位(bit)示例中,灰度范围可以从255(代表E0,足以通过显影过程完全清除的剂量)到0(代表显著大于或小于E0的剂量)。应当理解,可以使用其他位深度。例如,可以使用10位的图形文件,其中可以确定1024种不同级别的灰度。可以创建其他类型的图形文件。还应理解,可以创建彩色图像而不是灰度图像。以这种方式,将雾度图快速地转换成一个图形图像,然后可以使用许多不同的图形工具中的任何一种对其进行分析。
[0053] 然后可以使用各种不同技术中的一种来分析该像素阵列(框408)。由于阵列现在是多种不同格式(例如jpeg、png、gif、bmp、tiff等)中的一种图形文件,因此可以使用多种不同的方式来执行图形文件的分析。例如,可以使用诸如MATLAB的分析软件来对分析该图形文件的均匀性。该分析可以将图形文件转换为多个二维图形。然后,可以表征场内的扫描仪能量一致性和均匀性。这使得能够更好地了解扫描仪性能局限,并可用于验证扫描仪优化策略。
[0054] 图6A示出了从充斥有开放框架曝光阵列的光刻晶片的雾度图创建的示例性图形文件。示例性晶片620具有9行的场。这些行被标记为611到619。可以看出,在本发明的本实施例中,每个场具有不同的曝光级别。可以采用任何方法来生成每个场、场行或场列的不同的曝光级别。在图6A中,行611中的场接收了最低效的剂量,结果得到较暗的雾度图图像。较高的行中的场接收了较高效的剂量。在行615中达到了清除抗蚀剂的剂量,结果得到非常明亮的图像。由于额外的表面相互作用,即表面如何散射入射的斜射光,再更高的剂量会导致更暗的雾度图图像。因此,图形图像文件的亮度与光刻工具的有效剂量有关。
[0055] 在本示例性分析中特别有意思的是接收到略大于或小于清除抗蚀剂的有效剂量的场,例如行614。行614显示的中间灰度(在方框644中突出显示)导致提高的分析灵敏度。这在图6B中更详细地示出,其中可以看到对应于狭缝内剂量变化的垂直明亮条纹。应当明白,可在具有相同有效剂量或一系列有效剂量的不同场上进行这种分析,以表征晶片对晶片、场对场或场内的有效剂量变化。此外,曝光阵列内的清除剂量E0的识别本身,是量化晶片到晶片扫描仪剂量可重复性的强有工具。
[0056] 图6B是行614的五个相邻场的展开图。这些场被标记为621到625。仔细分析每一个场可以发现,场中可能有区域比相邻区域更暗或更亮,而不是均匀的灰度。如前所述,较暗或较亮区域表示接收了较少或较多曝光能量的区域。通过放大,可以进一步详细地检查每个场,以揭示更详细的信息。这在图5A中示出,图5A是场624的展开图。
[0057] 理论上,图5A应该是均匀的。然而可以看出,图5A并不均匀。相反,图5A中存在各种灰度。通过分析图形图像文件,可以将灰度转换为在该特定点处传递的扫描器剂量的量。
[0058] 图5A示出了使用场624生成的示例性图形文件510。在图5B中,图形520是从左到右扫描图形文件510中的所有垂直位置的平均值。还可以绘制图形文件510的特定垂直位置处的狭缝轮廓的这个图形。图形520的X轴522示出了沿曝光狭缝的距选定的零点的距离。图形520中选定的零点在图形文件510的左端。Y轴524示出在该特定点处的灰度。如上所述,在8位图形文件中,可以有256种灰度来表示不同的有效剂量。文件中特定狭缝位置的灰度与该位置接收到的能量的量有关。可以看出,图形520跟踪雾度图510,其中雾度图510的较明亮区域与图形520的较低点相关。图形520的低点表示到达该点处的光刻胶的能量较低。
[0059] 参照图5C,示出了存在问题的扫描仪的扫描仪校准结果530。校准530是使用扫描仪板载计量创建的。一些用于光刻的扫描仪具有可以分析和创建能量分布图的板载工具。X轴532代表从所选择的零点沿曝光狭缝的距离,Y轴534代表强度。因此,图形530表示穿过曝光狭缝的辐射强度。通过将图形530与图形520匹配,可以看出,使用本发明的一个或多个实施例从图形图像文件创建的图形520与扫描器自身的校准强度曲线很好地对应。特别地,图形520的局部低点大部分对应于图形530的低点,图形520的局部高点大部分对应于图形530的高点。然而,与同时对整个狭缝进行成像的正常曝光序列不同,板载计量需要一段专用的扫描时间来依次对缩小的曝光狭缝位置阵列进行采样。大量的测量可能会使扫描仪在一个小时的大部分时间内停止生产。相反,本发明的实施例使用开放框架曝光来表征在正常曝光条件下的曝光均匀性。在测试晶片曝光仅几分钟后,扫描器可以恢复生产,同时执行使用本发明的一个或多个实施例的分析。
[0060] 关于图5D,使用扫描电子显微镜(SEM)测量曝光在光刻扫描仪上的硅晶片上的抗蚀剂中已显影沟槽之间的线的宽度。图形540包括X轴542,表示沿曝光狭缝从所选择的零点开始的距离。Y轴544是基于SEM分析的线临界尺寸(CD)的测量。因此,图形540表示整个曝光狭缝的临界尺寸测量。可以看出,图形540中晶片的临界尺寸测量值与图5C的图形530和图5B的图形520一致,如预期的那样,接收较高有效剂量的位置具有减小的线宽,而接收较低有效剂量的位置具有增大的线宽。
[0061] 然而,在图5D中创建的CD-SEM轮廓的生成比与使用本发明的实施例创建的图5C的板载计量过程和图5B的图形图像文件花费更多的时间。因此,在CD-SEM上产生狭缝轮廓的趋势较小。相比之下,与在CD-SEM上完成必要测量的长时间过程相比,图5B中创建的文件可以非常快速地创建(对于包括100个场的完整晶片来说,大约需要5分钟)。
[0062] 另外,本发明的实施例可以具有比SEM方法精细得多的采样。CD-SEM采样受适当的测量功能部件的放置的限制。在许多当前的CD-SEM方法中,每个曝光场有65个样品代表“密集的”采样。相反,本发明的实施例仅受捕获雾度图和生成图形图像文件的设备的分辨率的限制。在本发明的一些实施例中,在特定曝光场中可以存在20,000-80,000个像素,其分辨率是CD-SEM方法的300-1200倍。另一个优点是,本发明的实施例不受诸如图像散焦之类的非剂量相关效应的影响。
[0063] 图7描绘了可用于实现本发明的一个或多个实施例的全部或部分的计算机系统700的高级框图。更具体地说,计算机系统700可用于实现能够执行本文所述方法的系统的硬件组件。例如,计算机系统700可用于控制扫描器或其它光刻工具。计算机系统700可用于对使用本发明的一个或多个实施例创建的图形图像文件进行分析。尽管示出了一个示例性计算机系统700,但计算机系统700包括将计算机系统700连接到其它系统(未示出)的通信路径726,其可以包括一个或多个广域网(WANs)和/或局域网(LANs),诸如因特网、内联网和/或无线通信网络。计算机系统700和其它系统通过通信路径726进行通信,以例如在它们之间传送数据。计算机系统700可以具有各种不同的形式,例如台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、电子阅读器、智能手机、个人数字助理(PDA)等。
[0064] 计算机系统700包括一个或多个处理器,诸如处理器702。处理器702连接到通信基础设施704(例如,通信总线、跨接条或网络)。计算机系统700可以包括显示接口706,该显示接口706转发来自通信基础设施704(或来自未示出的帧缓冲器)的图形、文本内容和其他数据以在显示单元708上显示。计算机系统700还包括主存储器710,最好是随机存取存储器(RAM),并且可以包括辅助存储器712。辅助存储器712可以包括例如硬盘驱动器714和/或代表例如软盘驱动器、磁带驱动器或光盘驱动器的可移动存储驱动器716。硬盘驱动器714可以是固态驱动器(SSD)、传统磁盘驱动器或二者的混合的形式。辅助存储器712中还可以包含多个硬盘驱动器714。可移动存储驱动器716以本领域普通技术人员熟知的方式读取和/或写入可移动存储单元718。可移动存储单元718代表例如由可移动存储驱动器716读取和写入的软盘、光盘、磁带或光盘等。如将理解的,可移动存储单元718包括具有存储在其中的计算机软件和/或数据的计算机可读介质。
[0065] 在本发明的替代实施例中,辅助存储器712可以包括用于允许将计算机程序或其他指令加载到计算机系统中的其他类似装置。这种装置可以包括例如可移动存储单元720和接口722。这种装置的示例可以包括(诸如见于视频游戏设备中的)程序包和包接口、可移动存储器芯片(例如EPROM、安全数字卡(SD卡)、紧凑型闪存卡(CF卡)、通用串行总线(USB)存储器或PROM)和相关的插座,以及其他可移动存储单元720和允许将软件和数据从可移动存储单元720传输到计算机系统700的接口722。
[0066] 计算机系统700还可以包括通信接口724。通信接口724允许在计算机系统和外部设备之间传输软件和数据。通信接口724的示例可以包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口或PC卡插槽和卡、通用串行总线端口(USB)等。经由通信接口724传送的软件和数据是可以是例如电子信号、电磁信号、光学信号的形式或能够由通信接口724接收的其他信号的形式。这些信号经由通信路径(即信道)726提供给通信接口724。通信路径726承载信号,并且可以使用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、RF链路和/或其他通信信道来实现。
[0067] 在本说明书中,术语“计算机程序介质”、“计算机可用介质”和“计算机可读介质”用于指诸如主存储器710和辅助存储器712、可移动存储驱动器716和安装在硬盘驱动器714中的硬盘等介质。计算机程序(也称为计算机控制逻辑)存储在主存储器710和/或辅助存储器712中。也可以通过通信接口724接收计算机程序。这种计算机程序在运行时使计算机系统能够执行本文所讨论的特性。特别地,计算机程序在运行时使处理器702能够执行计算机系统的特性。因此,这种计算机程序代表计算机系统的控制器。因此,从上述详细描述可以看出,本发明的一个或多个实施例提供了技术益处和优点。
[0068] 现在参考图8,该图概略地示出根据本发明的一个或多个实施例的计算机程序产品800,其包括计算机可读存储介质802和程序指令804。
[0069] 本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
[0070] 计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身,诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如,通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号
[0071] 这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备,或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令,并转发该计算机可读程序指令,以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
[0072] 用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码,所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等,以及过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中,通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路,例如可编程逻辑电路、现场可编程阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA),该电子电路可以执行计算机可读程序指令,从而实现本发明的各个方面。
[0073] 这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解,流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合,都可以由计算机可读程序指令实现。
[0074] 这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器,从而生产出一种机器,使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时,产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中,这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作,从而,存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品,其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
[0075] 也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上,使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤,以产生计算机实现的过程,从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
[0076] 附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分,所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0077] 本文中使用的术语仅用于描述本发明的特定实施例,而并非意在限制。如本文所用的单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式,除非上下文另有明确指示。应进一步理解,术语“包含”和/或“含有”在本说明书中使用时,规定了所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素组件和/或一组。
[0078] 以下权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的相应结构、材料、作用和等效物意在包括任何结构、材料或作用,以结合具体权利要求中的其他权利要求元件来执行功能。本说明书是为了说明和说明的目的而提出的,但并不打算详尽无遗或仅限于所公开的形式。在不脱离本发明范围的情况下,本领域普通技术人员可以清楚地看到许多修改和变化。
选择和描述本文中描述的本发明的实施例是为了最好地解释本发明实施例的原理和实际应用,以及使本领域的普通技术人员能够理解本发明的各种实施例,其具有适合于预期的特定用途的各种修改。
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