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极紫外光微影设备、工艺控制方法及评估焦距控制的方法

阅读：1019发布：2020-09-21

专利汇可以提供极紫外光微影设备、工艺控制方法及评估焦距控制的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种评估极紫外光(EUV)微影设备焦距控制的方法、控制极紫外光微影工艺的方法及极紫外光微影设备，评估极紫外光(EUV)微影设备焦距控制的方法包括准备通过使用极紫外光微影设备来曝光的晶圆。晶圆包括由光刻胶所形成的测试图案、及通过不同曝光焦距的极紫外光多次曝光所制备的圆形岛状物或孔洞。上述方法还包括测测量试图案的粗糙度参数，并估算代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数。基于函数的极值估算最佳焦距。随后通过具有最佳焦距的极紫外光对包括测试图案的曝光晶圆进行曝光。定期测量曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数，测试图案是通过在最佳焦距下曝光所述曝光晶圆所获得。随后基于测量到的粗糙度参数及函数决定焦距异常性。，下面是极紫外光微影设备、工艺控制方法及评估焦距控制的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种评估极紫外光微影设备的焦距控制的方法，包括：
准备一晶圆，该晶圆是通过该极紫外光微影设备来曝光，该晶圆包括多个测试图案、及多个圆形岛状物或孔洞，所述测试图案是由一光刻胶所形成，所述圆形岛状物或孔洞是通过使用不同曝光焦距的多个极紫外光曝光所制备；
测量所述测试图案的一粗糙度参数，并估算代表该粗糙度参数与所述焦距的一相关性的一函数，其中该粗糙度参数包括所述圆形岛状物或孔洞的周长的一标准差；
基于该函数的一极值估算一最佳焦距；
通过极紫外光以该最佳焦距曝光多个曝光晶圆，其中所述曝光晶圆包括所述测试图案；
定期测量所述曝光晶圆上的所述测试图案的该粗糙度参数，其中所述测试图案是通过在该最佳焦距下曝光所述曝光晶圆所获得；以及
基于测量到的该粗糙度参数及该函数决定一焦距异常性。
2.如权利要求1所述的评估极紫外光微影设备的焦距控制的方法，其中所述测试图案还包括多个线条图案，且该粗糙度参数还包括所述线条图案的一线宽粗糙度，该线宽粗糙度是通过下述的方程式1所计算：
该线宽粗糙度为所述线条图案中的多个线条的一单线粗糙度值的一方均根，其中该单线粗糙度包括在一给定线条上不同点处测量的该给定线条的宽度值的一标准差，该标准差是通过下述的方程式2计算：
3.如权利要求1所述的评估极紫外光微影设备的焦距控制的方法，还包括响应于当决定测量到的该粗糙度参数在一可接受的粗糙度参数范围之外时提供一警告信号。
4.如权利要求3所述的评估极紫外光微影设备的焦距控制的方法，还包括响应于该警告信号进行一预定动作，其中该预定动作包括(a)停止制造，或(b)通过重复地改变该曝光焦距，测量该粗糙度参数并决定该粗糙度参数是否在一可接受的粗糙度参数范围内，从而在该可接受的焦距范围内获得该焦距。
5.一种控制极紫外光微影工艺的方法，包括：
在包括一极紫外光源的一极紫外光微影设备的操作中测量一曝光晶圆上的一测试图案的一粗糙度参数，该测试图案是由一光刻胶所制成，该测试图案包括多个圆形岛状物或孔洞，且该粗糙度参数包括所述圆形岛状物或孔洞的周长的一标准差；
基于测量到的该粗糙度参数决定该极紫外光源的一曝光焦距是否在一可接受的焦距范围内；以及
响应于当决定该曝光焦距在该可接受的焦距范围之外时进行一控制任务，该控制任务包括(a)停止该极紫外光微影工艺，或(b)通过重复地改变该曝光焦距，测量该粗糙度参数并决定该粗糙度参数是否在一可接受的粗糙度参数范围内，从而获得在该可接受的焦距范围内的一焦距。
6.如权利要求5所述的控制极紫外光微影工艺的方法，还包括：
通过不同的多个曝光焦距在一晶圆上曝光该测试图案，并测量通过所述曝光焦距曝光的该测试图案每一者的所述粗糙度参数，以估算代表该粗糙度参数对所述曝光焦距的相关性的一函数；以及
根据该函数的一极值估算一最佳焦距。
7.如权利要求6所述的控制极紫外光微影工艺的方法，还包括以估算的该最佳焦距曝光该曝光晶圆。
8.如权利要求5所述的控制极紫外光微影工艺的方法，其中该测试图案还包括一线条图案，且该粗糙度参数包括该线条图案的一线宽粗糙度，该线宽粗糙度是该线条图案中的多个线条的一单线粗糙度值的一方均根，其中该单线粗糙度包括在一给定线条上的不同点处测量的该给定线条的宽度值的一标准差。
9.一种极紫外光微影设备，包括：
一极紫外光辐射源；
一晶圆固持件，配置成固持一晶圆，该晶圆以通过来自该极紫外光辐射源的一极紫外光进行曝光；
一控制器，配置成基于曝光该晶圆的一焦距的品质来控制该极紫外光微影设备；
一计量单元，可操作地连接到该控制器，且配置成测量该晶圆上的一图案的参数；以及一非暂时性电脑可读取存储器，包括多个指令，所述指令被配置成使该控制器执行以下操作：
使该计量单元测量由一光刻胶形成的一测试图案的一粗糙度参数，该测试图案是通过在不同的曝光焦距下以该极紫外光曝光该光刻胶多次而制备，并估算代表该粗糙度参数对该焦距的相关性的一函数，该测试图案包括多个圆形岛状物或孔洞，且该粗糙度参数包括所述圆形岛状物或孔洞的周长的一标准差，
基于该函数的一极值估算一最佳焦距，
使该计量单元定期地测量该晶圆上的该测试图案的该粗糙度参数，其中该测试图案是通过该最佳焦距曝光该晶圆所获得，以及
基于测量到的该粗糙度参数及该函数以决定一焦距异常性。
10.如权利要求9所述的极紫外光微影设备，其中该测试图案还包括一线条图案，且该粗糙度参数还包括该线条图案的一线宽粗糙度(LWR)，该线宽粗糙度是该线条图案中的多个线条的一单线粗糙度值的一方均根，其中该单线粗糙度包括在一给定线条上的不同点处测量的该给定线条的宽度值的一标准差。

说明书全文

极紫外光微影设备、工艺控制方法及评估焦距控制的方法

技术领域

[0001] 本公开实施例涉及一种用以控制微影设备的方法以及微影设备。

背景技术

[0002] 半导体集成电路(integrated circuit，IC)工业经历了指数增长。集成电路材料及设计的技术改进已产生了数个世代的集成电路，每一世代的集成电路都具有比上一世代更小及更复杂的电路。在集成电路进化过程中，功能密度(单位芯片面积的互联装置数量)通常随着几何尺寸(使用制造工艺可以创建的最小元件或线)下降而增加。这种微缩化的过程通常可提高生产效率和降低相关成本。这种微缩化亦增加了制造及生产集成电路的复杂度。

[0003] 举例来说，随着执行更高分辨率微影工艺的需求增长，一种微影技术是极紫外光微影(extreme ultraviolet lithography，EUVL)。极紫外光微影采用使用极紫外光(extreme ultraviolet，EUV)区域的光(波长约1-100nm)的扫描仪。一些极紫外光扫描仪提供缩小4倍的投影印刷，其类似于一些光学扫描仪，除了极紫外光扫描仪是使用反射光学元件而非折射光学元件以外(即以反射镜代替透镜)。此外，与浸没式微影(immersion lithography)不同，极紫外光微影扫描仪是在真空中运行。使用气压计或其他类似机构的传统技术可能不适合用以监控极紫外光扫描仪中的焦距。因此，需要用于监测和维持极紫外光曝光焦距的替代技术。发明内容

[0004] 在本公开一些实施例中，提供一种评估极紫外光(EUV)微影设备焦距控制的方法，包括：准备晶圆，上述晶圆通过上述极紫外光微影设备来曝光。晶圆包括测试图案、及圆形岛状物或孔洞，测试图案是由光刻胶所形成，圆形岛状物或孔洞是通过使用不同曝光焦距的极紫外光曝光所制备。上述方法还包括测量测试图案的粗糙度参数，并估算代表粗糙度参数与焦距的相关性的函数。基于函数的极值估算最佳焦距。通过具有最佳焦距的极紫外光对曝光晶圆进行曝光。曝光晶圆包括测试图案。定期测量曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数，测试图案是通过在最佳焦距下曝光所述曝光晶圆所获得。随后基于测量到的粗糙度参数及上述函数决定焦距异常性。在前述或下述实施例中的一或多者中，上述粗糙度参数包括上述圆形岛状物或孔洞的周长的标准差。

[0005] 在本公开另一些实施例中，提供一种控制极紫外光(EUV)微影工艺的方法，包括在包括极紫外光源的极紫外光微影设备的操作中测量曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数。测试图案包括圆形岛状物或孔洞。粗糙度参数包括圆形岛状物或孔洞的周长的标准差。上述方法还包括基于测量到的粗糙度参数决定极紫外光源的曝光焦距是否在可接受的焦距范围内。响应于当决定焦距在可接受的焦距范围之外时进行控制任务。控制任务包括(a)停止极紫外光微影工艺，或(b)通过重复地改变曝光焦距，测量粗糙度参数并决定粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内，从而在可接受的焦距范围内获得焦距。

[0006] 在本公开又一些实施例中，提供一种极紫外光(EUV)微影设备，包括极紫外光辐射源、晶圆固持件、控制器、计量单元、以及非暂时性电脑可读取存储器。晶圆固持件被配置成固持晶圆，以通过来自上述极紫外光辐射源的极紫外光辐射曝光上述晶圆。控制器被配置成基于曝光晶圆的焦距的品质来控制极紫外光微影设备。计量单元可操作地连接到控制器，且配置成测量晶圆上的图案的尺寸。非暂时性电脑可读取存储器包括指令，配置成让控制器使计量单元测量由光刻胶形成的测试图案的粗糙度参数，测试图案是通过在不同曝光焦距下以极紫外光曝光上述光刻胶多次而制备，并估算代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数。指令还包括基于函数的极值估算最佳焦距。指令随后使计量单元定期地测量晶圆上的测试图案的粗糙度参数，测试图案是通过最佳焦距曝光晶圆所获得。操作随后使控制器基于测量到的粗糙度参数及函数以决定焦距异常性。附图说明

[0007] 以下将配合附图详述本公开的实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，多种特征并未按照比例示出且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本公开的特征。

[0008] 图1是根据本公开一些实施例的极紫外光微影设备的示意图。

[0009] 图2A示出在最佳焦距处获得的线条图案。

[0010] 图2B示出在-50单位的散焦(defocus)处获得的线条图案。

[0011] 图2C示出在+50单位的散焦处获得的线条图案。

[0012] 图2D示出在最佳焦距处获得的圆形图案的范例。

[0013] 图2E示出散焦对图2D中所示的圆形图案的影响。

[0014] 图2F示出在最佳焦距处获得的圆形图案的另一范例。

[0015] 图2G示出散焦对图2F中所示的圆形图案的影响。

[0016] 图3A示出表示图像对数斜率(image log slope，ILS)对市面上的浸没式微影系统中的焦距偏离最佳焦距的值的变化的模拟结果的范例。

[0017] 图3B示出根据本公开一些实施例的表示在极紫外光微影设备中图像对数斜率对极紫外光微影设备中的焦距偏离最佳焦距的值的变化的模拟结果的范例。

[0018] 图4A示出根据本公开一些实施例的用于测量使用极紫外光微影设备获得的线条图案的线宽粗糙度(line-width roughness，LWR)的方法。

[0019] 图4B示出根据本公开一些实施例的用于测量使用极紫外光微影设备获得的圆形岛状物/孔洞图案的圆周长的标准差的方法。

[0020] 图5A示出根据本公开一些实施例的伯桑曲线(Bossung curve)的范例，其代表在极紫外光微影设备中LWR的变化对焦距偏离最佳焦距的值的关系。

[0021] 图5B示出根据本公开一些实施例的伯桑曲线的范例，其代表在极紫外光微影设备中，圆周长的标准差的变化对焦距偏离最佳焦距的值的关系。

[0022] 图6示出根据本公开一些实施例的决定极紫外光微影设备的焦距品质的方法的流程图。

[0023] 图7示出根据本公开一些实施例的代表极紫外光微影设备的可接受的焦距范围的散焦窗口的范例。

[0024] 图8示出根据本公开一些实施例的控制极紫外光微影工艺的方法的流程图。

[0025] 图9示意性地描绘根据本公开一些实施例的用于极紫外光微影的设备。

[0026] 符号说明

[0027] 100 极紫外光微影设备

[0028] 910 极紫外光辐射源

[0029] 920 晶圆固持座

[0030] 930 控制器

[0031] 940计量单元

[0032] 950 电脑可读取存储器

[0033] CD 关键尺寸

[0034] EB 辐射光束

[0035] EIL 极紫外光照明器

[0036] M1、M2 掩模对准标记

[0037] MA 图案化装置

[0038] MT 支撑结构

[0039] MTU 计量单元

[0040] P1、P2 基板对准标记

[0041] PM 第一定位器

[0042] PS 投影系统

[0043] PS1、PS2 位置感测器

[0044] PW 第二定位器

[0045] SO 辐射源

[0046] W 晶圆

[0047] WT 基板台

[0048] S610、S620、S630、S640、S650、S660、S810、S820、S830、S840 操作具体实施方式

[0049] 应理解的是，以下公开许多不同的实施方法或是范例来实行所提供的标的的不同特征，以下描述具体的元件及其排列的实施例以阐述本发明。当然这些实施例仅用以例示，且不该以此限定本发明的范围。举例来说，在说明书中提到第一特征部件形成于第二特征部件之上，其包括第一特征部件与第二特征部件是直接接触的实施例，另外也包括于第一特征部件与第二特征部件之间另外有其他特征的实施例，亦即，第一特征部件与第二特征部件并非直接接触。为了简单和清楚起见，可以不同比例任意绘制各种特征部件。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

[0050] 此外，其中可能用到与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些空间相关用词为了便于描述图示中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系，这些空间相关用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相关形容词也将依转向后的方位来解释。此外，术语“由...构成”可以表示“包含”或“由......组成”。

[0051] 本公开一般涉及极紫外光(extreme ultraviolet，EUV)微影设备(系统)和方法。更具体来说，本公开涉及用于在极紫外光微影工艺期间监测和维持焦距品质的方法和设备。在微影工艺中，当晶圆曝光于极紫外光时，将来自极紫外光源的辐射聚焦在晶圆表面上，以确保来自掩模的图案精确再现于晶圆上。然而，随着图案化工艺继续，上述焦距可能由于各种原因改变而远离晶圆表面，上述原因包括但不限于晶圆的移动、及由于反射光学元件的移动或加热而导致的辐射路径的变化。此外，焦距可能会因晶圆而异。因此，维持大批晶圆的焦距是具有挑战性的。焦距的变化通常会造成图案的劣化，例如降低边缘保真度(edge fidelity)和增加关键尺寸(critical dimension)。本公开的目的之一涉及测量焦距品质，使得极紫外光微影设备能够在焦距劣化到会降低产量之前采取预防措施。上述极紫外光微影设备的一般配置、操作及/或功能是在美国专利公开号2016/0320708和US
2016/029753中描述，上述两者的全部内容通过引用并入本文。

[0052] 目前描述的微影设备(系统)是极紫外光(EUV)影设备(系统)，其被设计为通过极紫外光(或极紫外光辐射)以曝光阻剂层。阻剂层是对极紫外光敏感的材料。极紫外光微影设备采用极紫外光辐射源产生极紫外光，例如波长范围在约1nm和约100nm之间的极紫外光。在一个特定范例中，上述极紫外光辐射源产生具有以波长中心约13.5nm的极紫外光。

[0053] 图1是极紫外光微影设备100的示意图。极紫外光微影设备100包括辐射源装置SO、配置成用以调节辐射光束EB(例如极紫外光辐射)的照明系统(照明器)EIL、构造成用以支撑图案化装置(例如掩模(mask)或倍缩光罩(reticle))MA并连接到配置成用以精确定位图案化装置的第一定位器PM的支撑结构(例如掩模桌)MT、构造成用于固持基板(例如涂覆有阻剂的晶圆)W的基板桌(例如晶圆桌)WT，且上述基板桌WT连接到配置成精确地定位基板W的第二定位器PW、以及投影系统(例如反射投影系统)PS，配置成将图案化装置MA的图案提供给辐射光束EB，再将辐射光束EB投射到基板W的目标部分(例如包括一或多个晶粒)上。

[0054] 支撑结构MT以取决于图案化装置MA的方向、微影设备的设计、及其他条件(例如图案化装置MA是否在真空环境中)固持的方式来固持图案化装置MA。在各种实施例中，支撑结构MT使用机械、真空、静电或其他夹持技术来固持图案化装置MA。在一些实施例中，根据需求，支撑结构MT是固定的或可移动的框架或桌子。在一些实施例中，支撑结构MT确保图案化装置MA相对于投影系统PS位于期望的位置。

[0055] 在本公开中，掩模(mask)、光掩模(photomask)和倍缩光罩(reticle)等术语可互换使用，并且上述术语应该广泛地解释为可以施加在剖面中有图案的辐射光束，以例如用以在基板的目标部分中产生图案的任何装置。

[0056] 图案化装置的范例包括掩模和可程序化反射镜阵列(programmable mirror arrays)。掩模在微影中是众所周知的，并且包括如二元(binary)、交替相移(alternating phase-shift)和衰减相移(attenuated phase-shift)的掩模类型、以及各种混合掩模类型。可程序化反射镜阵列的一个范例是采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射光束。倾斜的反射镜在辐射光束中赋予图案，辐射光束是由反射镜矩阵所反射。

[0057] 应注意的是，赋予辐射光束的图案可能并非精确对应于基板的目标部分中的期望图案，例如图案会包括相移特征(phase-shift feature)或所谓的辅助特征。通常来说，赋予辐射光束的图案将对应于在目标部分中产生的装置中的特定功能层，例如集成电路。

[0058] 在一些实施例中，上述掩模是反射掩模。反射掩模的一个示例性结构包括由合适材料形成的基板，例如低热膨胀材料或熔融石英。在各种范例中，上述材料包括掺杂TiO2的SiO2、或具有低热膨胀的其他合适材料。在一些实施例中，掩模包括沉积在基板上的多个多层反射层(multiple reflective layers，ML)。在一些实施例中，上述多层反射层包括多对膜对(film pair)，例如钼-硅(Mo/Si)膜对(举例来说，在每对膜对中，一钼层位于一硅层之上或之下)。在其他实施例中，多层反射层可包括钼-铍(Mo/Be)膜对，或配置成高度反射极紫外光的其他合适材料。在一些实施例中，上述掩模还包括设置在多层反射层上用于保护的覆盖层，例如钌(Ru)。在一些实施例中，上述掩模还包括沉积在多层反射层上方的吸收层，例如氮化钽(TaBN)层。将吸收层图案化，以定义一层集成电路(IC)。在一些实施例中，可以在上述多层反射层上方沉积另一反射层，并将另一反射层图案化以定义一层集成电路，从而形成极紫外光相移掩模(EUV phase shift mask)。

[0059] 在极紫外光微影设备100的一些实施例中，上述投影系统PS包括各种反射光学元件(例如凸面镜/凹面镜/平面镜)、包括掩模载台的掩模固持机构、以及晶圆固持机构。由上述辐射源SO产生的极紫外光辐射由反射光学元件引导到固定在掩模载台MT上的掩模上。在一些实施例中，掩模载台MT包括静电吸座(electrostatic chuck，e-chuck)以固定图案化装置MA。由于气体分子吸收极紫外光，极紫外光微影设备100维持在真空或低压环境中以极紫外光进行微影图案化，以避免极紫外光的强度损失。

[0060] 在一些实施例中，极紫外光微影设备100具有两个或更多个基板支撑结构(例如基板载台或基板桌)及/或两个或更多个用于图案化装置的支撑结构。在具有多个基板载台的这种系统中，所有基板载台可以是相等的和可互换的。在一些实施例中，多个基板载台中的至少一者特别适合于曝光操作，并且多个基板载台中的至少一者特别适合于测量或准备操作。在一些实施例中，由测量载台代替多个基板载台中的一或多者。测量载台包括一或多个感测器系统的至少一部分，例如感测元件(sensor detector)及/或感测器系统的目标，但不支撑基板。测量载台可在投影光束中定位，以代替用于图案化装置的基板载台或支撑结构。在这种设备中，可以并行使用额外的载台，或者可以在一或多个载台上执行预备操作，且同时使用其他一或多个载台进行曝光。

[0061] 参考图1，极紫外光照明器EIL接收来自辐射源SO的极紫外光辐射光束。在一些实施例中，极紫外光照明器EIL包括调节器(adjuster)以调节辐射光束EB的角度强度分布(angular intensity distribution)。通常来说，至少可以调节照明器的光瞳平面(pupil plane)中的强度分布的外部及/或内部径向范围(通常分别称为σ-outer和σ-inner)。此外，在一些实施例中，极紫外光照明器EIL包括各种其他部件，例如多棱面场(facetted field)和光瞳镜装置。在各种实施例中，极紫外光照明器EIL用于调节辐射光束EB，以使辐射光束EB的剖面中具有期望的均匀性和强度分布。

[0062] 辐射光束EB入射在图案化装置(例如掩模)MA上，图案化装置MA被固持在支撑结构(例如掩模桌)MT上，并且辐射光束EB被图案化装置MA图案化。辐射光束EB在从图案化装置MA反射之后穿过投影系统PS，投影系统PS将辐射光束EB聚焦到基板W的目标部分上。借助于第二定位器PW和位置感测器PS2(例如干涉定位装置(interferometric device)、线性编码器(linear encoder)或电容感测器(capacitive sensor))，可以精确地移动基板桌WT，例如以便将不同的目标部分定位在辐射光束EB的路径中。类似地，第一定位器PM和另一个位置感测器PS1可相对于辐射光束EB的路径来精确地定位图案化装置(例如掩模)MA。在一些实施例中，是使用掩模对准标记M1、M2和基板对准标记P1、P2来对准图案化装置(例如掩模)MA和基板W。

[0063] 除了用于期望的集成电路和对准标记的图案之外，在各种实施例中，上述目标部分包括设计用于便于计量的测试图案。在一些实施例中，上述测试图案包括1-D光栅、2-D光栅、圆形或其他形状、或任何这些形状的组合。在各种实施例中的测试图案是设计为对投影系统PS的特定参数敏感，例如焦距、色差或剂量。上述测试图案还可以设计为用以提供关于测试图案的实际关键尺寸(critical dimensions，CD)、CD均匀性和放置信息(可能相对于另一个目标)的信息。举例来说，在一些实施例中，使用光学绕射理论，从上述测试图案的绕射光谱中来获取关于CD的信息。举例来说，测试图案包括但不限于1-D光栅，其被印刷使得在显影之后，由实心阻剂线段形成棒状物。在一些实施例中，测试图案是2-D光栅或圆形物的阵列。在一些实施例中，在上述测试图案包括圆形物阵列的情况下，上述圆形物具有不同的直径并且彼此间隔开不同的距离。此外，具有圆形物阵列的图案被设计成在一些实施例中产生阵列、岛状物、或孔洞阵列。

[0064] 在一些实施例中，极紫外光微影设备100还包括检验单元，例如计量单元MTU。在一些实施例中，上述检验单元被配置成检验(inspect)或检查(examine)印刷在由图案化装置MA生产的晶圆上的图案。为了监控微影工艺，对图案化的基板进行检验，并测量图案化基板的一或多个参数。上述图案化基板包括具有阻剂层的半导体基板，在上述阻剂层中或其上已使用极紫外光微影工艺形成图案。在各种实施例中，上述阻剂层是由对极紫外光辐射敏感的材料形成。在各种实施例中，上述一或多个参数包括例如在图案化基板中或上形成的连续层之间的重叠误差及/或显影后的光敏感光刻胶的临界线宽。用于测量在上述微影工艺中形成的微观结构的各种技术包括使用扫描式电子显微镜(scanning electron microscopy)及/或各种专用工具。

[0065] 散射仪(scatterometer)是一种快速且非侵入式的专用检验工具，其中辐射光束被引导到基板表面上的目标上方，并且散射仪会对散射或反射光束的特性进行测量。通过比较上述光束被基板反射或散射之前和之后的一或多种特性，可以决定上述基板的一或多种特性。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪(spectroscopic scatterometer)将宽频带(broadband)的辐射光束引导到基板上方，并测量散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(以强度作为波长的函数)。角度分辨散射仪(angularly resolved scatterometer)使用相对窄频带(narrowband)的辐射光束，并测量作为入射角的函数的散射辐射的强度。

[0066] 对于层中的所有独立的结构，可以定义与上述独立的结构相关的输出参数值的可接受范围。这种输出参数包括结构的CD。当上述独立的结构在上述输出参数值的可接受范围内变化时，上述独立的结构预期来说不会造成上述装置具有缺陷。“散焦窗口(Defocus window)”定义了当独立的结构的输出参数值保持在可接受的范围内时，可以在上述范围内变化焦距的范围。应注意的是，焦距仅是影响微影工艺的许多工艺参数的其中之一。

[0067] 用于表示微影工艺特征的一个输出参数例如是对于给定技术来说在给定工艺层上，被图案化的最小特征的宽度。上述最小尺寸通常称为“关键尺寸(critical dimension)”或者是CD。虽然关键尺寸实际上是旨在表示三维的阻剂的轮廓，但术语CD通常与穿过阻剂的线条的一维切片(one dimensional slice)相关(也称为线宽)。在更宽松的定义中，术语CD通常用于表示上述装置特定层的最小特征的宽度，甚至是指任何线宽的测量，即使它不是装置上的最小尺寸。对本公开的目的来说，除非另外明确指出，否则“关键尺寸”或“CD”并不限于最小特征。

[0068] 当使用微影设备照射或印刷晶圆或其他基板时，理想上来说晶圆的光敏层(阻剂层)应放置在投影光学元件的焦平面处，或者放置在远离焦平面的指定位置处。然而，许多因素会影响光敏层相对于焦平面的位置。例如局部的基板高度变化、曝光期间的基板倾斜、和微影设备的不完美机械控制会影响光敏层相对于焦平面的相对位置。因此，焦平面的位置与光敏层在基板上的实际位置之间通常存在小偏差。上述偏差称为散焦值(defocus value)、聚焦值(focus value)、或有时仅称为“散焦(defocus)”，并且可以由通常在纳米范围内(例如50nm或更小)的距离单位来表示。上述散焦值可以是在成像路径中引入了额外的缺陷的局部数值(例如由于基板高度变化和倾斜)。当发生散焦时，被图案化的晶圆特征的尺寸可能与设计的尺寸不完全匹配。

[0069] 图2A-2C示出当利用极紫外光微影设备获得的焦距偏离最佳焦距时对线条图案的影响，图2D-2F示出当焦距偏离最佳焦距对圆孔或岛状图案的影响。从图2B和图2C中所示，与最佳数值(图2A中所示)偏离50nm(分别为偏离正和负50nm)的散焦可导致所得图案的CD值实质增加。类似地，散焦可导致圆形图案的直径的实质增加。图2D-2G额外示出和在其他方向上相比，散焦可以在一个维度上增大(图2G中描绘)圆形图案(在图2F中描绘为具有最佳焦距)，从而产生椭圆形图案而非圆形图案，或者造成可在显影过程中剥落的图案(如图2E所示)。

[0070] 典型的集成电路需要数次微影操作，并且如图2A-2G所示，焦距的偏差会导致图案的不完美印刷。如果焦距的偏差够大，即使仅发生在微影的其中一个操作中，则所得图案中的尺寸可能会显著地偏离设计尺寸。在特定的装置或电路图案中，这种偏差可能会导致灾难性的故障，例如相邻导体的短路或导体的遗漏(omission)，进而导致所得到的装置或电路无法运行。换句话说，如果焦距偏差大于特定值(或不在可接受的焦距范围内)，即使仅在曝光的其中一个操作中，也会不利地影响产量。

[0071] 为了决定最好(或最佳)的焦距，通常会使用包含测量到的CD对实际测量的焦距值的曲线图。在半导体产业界中，对于特定的曝光剂量来说，测量到的焦距的CD值的变化通常遵循二阶多项式函数的趋势曲线，也称为“伯桑曲线(Bossung curve)”。最佳焦距值通常位于通过焦距所测量的CD的最小值(对于掩模上的透明结构来说)或最大值(对于掩模上的不透明结构来说)。传统上是使用CD来获得伯桑曲线。图3A示出使用商业上可获得的浸没式极紫外光微影设备，所获得的不透明线条图案的模拟伯桑曲线。图3B示出使用根据本公开的极紫外光微影设备，所获得的用于不透明线条的模拟伯桑曲线。

[0072] 或者，在一些实施例中，是由实际测量的焦距值(未示出)来代替初始设定的焦距值，使得沿水平轴的点的分布更分散。为了测量这种实施例中的实际焦距值，所使用的CD目标还具有紧邻CD目标的特定目标，上述特定目标用于局部测量如在这些CD目标(未示出)的微影工艺期间所实际发生的焦距值。在其他实施例中使用其他除了CD以外的输出参数以决定特定趋势线，且使用了其他工艺参数而非改变焦距。对于本领域技术人士来说显而易见的是，使用实际焦距测量而不是初始设定焦距测量来决定改进的“伯桑曲线”可以具有更广泛的用途并且可以在本公开的范围之内和之外使用，并且因此可在本公开中描述的决定的工艺窗口之内和之外使用。

[0073] 对于浸没式微影来说，有时使用图像对数斜率(image log slope，ILS)来获得伯桑曲线。图像对数斜率是各个线条边缘锐度(sharpness)的指标。线条越锐利，则线条边缘图像的对比度越大，且图像对数斜率越大。从图3A中可以看出，对于浸没式微影来说，使用图像对数斜率所获得的缺陷窗口(或可接受的散焦窗口)与使用CD所获得的缺陷窗口大致相同。

[0074] 然而，如在图3B中可看出，对于极紫外光微影来说，使用图像对数斜率获得的焦距窗口(或可接受的散焦窗口)比使用CD所获得的焦距窗口窄。图3B示出虽然例如100nm的散焦可得到可接受的CD，但是100nm的散焦的图像对数斜率可能过低而无法接受。换句话说，对于极紫外光来说，CD可能不是用以获得可接受的散焦窗口的最佳参数。

[0075] 因此对用于获得最佳焦距和可接受的散焦窗口的替代参数进行了探索。这些替代参数应该提供更准确的可接受的散焦窗口以及在微影操作期间监测焦距的机制。在测试图案包括1-D光栅关键尺寸的变化的实施例中，测试图案的尺寸可以由包括线阵列的测试图案的线宽粗糙度(line width roughness，LWR)表示。因此，LWR可以是用于获得更准确的散焦窗口的有用参数。

[0076] 图4A示出如何计算包括线条阵列的测试图案的LWR。首先，在沿线条的各个点处测量给定线条的宽度。给定线条(图案的第i行)的LWR(i)是定义为在使用下述方程式1所计算的在各个点处所测量的宽度的方均根(root-mean-square，RMS)值的3倍(3-σ)：

[0077]

[0078] 接下来，通过计算测试图案中所有线条的LWR(i)值的方均根值来计算测试图案的LWR：

[0079]

[0080] 因此，LWR(i)的方均根值可以近似于LWR(i)值的平均值。

[0081] 图5A示出根据本公开，使用CD和LWR所获得的用于极紫外光微影设备的伯桑曲线。从图5A中可以明显看出，LWR提供比CD更窄的散焦窗口。举例来说，在图5A所示的实施例中，虽然-0.042的散焦看起来造成可接受的CD值，但散焦-0.042的LWR会过高而不可接受。换句话说，对于-0.042的散焦来说，即使可以接受线条的宽度，宽度的变化也可能过高而不可接受。随着特征尺寸的减小，线宽的大变化可能潜在地导致装置的灾难性故障，从而降低生产工艺的总产量。因此，使用LWR而非CD作为参数来监控散焦可以更精确地监控焦距。

[0082] 在一些实施例中，上述测试图案包括圆形岛状物或孔洞。在这种实施例中，测试图案的关键尺寸(即圆形岛状物或孔洞的直径)的变化是由圆形岛状物或孔洞的周长的方均根值(Cir-3s)来表示。本领域技术人士将理解，因为圆形图案是二维的，所以在这种实施例中，需要测量关键尺寸在两个方向上的变化。换句话说，在这种情况下，CD包括两个值(每个维度一个值)，并且周长的方均根值表示这两个值的变化。

[0083] 图4B示出如何计算包括圆形岛状物或孔洞的测试图案的Cir-3s。首先，针对各个图案测量圆形图案(即岛状物或孔洞)的周长(Cir)。然后通过使用下述方程式3计算所有图案上的周长的3倍方均根值，以计算Cir-3s：

[0084]

[0085] 图4B示出其他参数，即1D-CDU和2D-CDU，分别是在第一方向和与第一方向正交的第二方向上的圆直径的3倍方均根值，其使用下述方程式4：

[0086]

[0087] 图5B显示使用CD、Cir-3s、1D-CDU和2D-CDU所获得的伯桑曲线之间的比较。从图5B中可以明显看出，Cir-3s提供比CD、1D-CDU或2D-CDU中的任何一者更窄的散焦窗口。

[0088] 图6示出根据本公开一些实施例的决定极紫外光微影设备的焦距品质的方法的流程图。根据一些实施例，一种决定极紫外光(EUV)微影设备的焦距品质的方法包括：在S610中准备由极紫外光微影设备曝光的测试晶圆。上述测试晶圆包括阻剂测试图案。在各种实施例中，上述测试晶圆包括涂覆有对极紫外光辐射敏感的阻剂层的基板。上述基板可以是在制造半导体中所使用的任何基板，并且可以具有或不具有涂覆在其上的额外层，只要顶层是阻剂层即可。举例来说，在一些实施例中，上述基板是硅晶圆或绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)晶圆。在各种实施例中，上述测试晶圆可以包括或不包括除测试图案之外的图案。在各种实施例中，上述阻剂测试图案包括圆形岛状物或孔洞。

[0089] 上述方法还包括在S620中，测量通过改变曝光焦距而制备的测试图案的粗糙度参数，并估算代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数。选择粗糙度参数，以作为表示测试图案的关键尺寸的变化的参数。举例来说，如果上述测试图案是线条阵列，则选择线宽粗糙度(LWR)作为粗糙度参数。决定LWR的一种方法在图4A中示出并在本文其他部分讨论。举例来说，计算线条图案的LWR，其中LWR是线条图案中线的单线粗糙度(single-line roughness)值的方均根(RMS)，其中单线粗糙度包括在给定线上的不同点处测量的上述给定线段宽度值(CD)的标准差。

[0090] 相似地，如果测试图案包括圆形的图案(即岛状物或孔洞)，则选择圆形图案的周长的标准差作为粗糙度参数。决定圆形图案的周长的标准差的方法在图4B中示出，并在本文其他部分讨论。

[0091] 在S630中，基于函数的极值来估算最佳焦距。在一些实施例中，取决于所选择的粗糙度参数，上述函数包括二次多项式。

[0092] 然后继续进行上述方法到S640，其中是以最佳焦距对曝光晶圆进行曝光。上述曝光晶圆包括测试图案。在各种实施例中，上述曝光晶圆上包括的测试图案与包括在S610中的测试晶圆的测试图案相同。在一些实施例中，曝光晶圆上可包括额外的测试图案。举例来说，在一些实施例中，测试晶圆上的测试图案包括圆形图案(即岛状物或孔洞)，而曝光晶圆上的测试图案包括相同的圆形图案及线段阵列、或多个同心的且尺寸渐增的“+”标记，或在装置图案中代表关键特征的其他图案。

[0093] 在各种实施例中，上述曝光晶圆额外包括装置图案。在各种实施例中，上述曝光晶圆上的装置图案与测试图案同时(或在相同的工艺操作中)被曝光。与测试晶圆相似，曝光晶圆是在半导体生产工艺所中使用的晶圆，并且包括基板和作为顶层的阻剂层。在一些实施例中，阻剂层对极紫外光辐射敏感。在一些实施例中，在基板和阻剂层之间存在多层其他层。在一些实施例中，上述基板是硅晶圆或SOI晶圆(或任何其他半导体基板晶圆)。

[0094] 上述方法还包括在S650中，对以最佳焦距对曝光晶圆进行曝光而获得的曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数周期性地进行测量。在各种实施例中，一次对曝光晶圆的每一者执行粗糙度参数测量，或者一次对一批曝光晶圆执行粗糙度参数测量。在一些实施例中，粗糙度参数的测量是将曝光的光刻胶显影之后，通过例如扫描式电子显微镜，对所形成的图案进行成像来进行。可思及用以测量粗糙度参数的其他方法，例如扫描式探针显微镜(scanning probe microscopy)、X光散射仪(X-ray scatterometry)、消散场激发成像(evanescent field excitation imaging)等。

[0095] 然后在S660中，基于测量的粗糙度参数及函数，以决定焦距的异常。本文所使用的“异常”是指意外或未预料到的焦距改变或变化。可接受的焦距范围定义了可接受的散焦窗口。因此，如果焦距的改变(或焦距的异常)是在可接受的散焦窗口内，则不需要对系统进行改变。换句话说，焦距异常的决定不一定需要在所有情况下进行校正。在其他情况下，焦距的异常是在可接受的范围之外，或在散焦窗口之外。在这种情况下，可能需要对系统进行适当的校正。可否接受上述焦距异常是基于所测量到的粗糙度参数是否在可接受的范围内所决定。

[0096] 举例来说，图7示出根据本公开一些实施例的散焦窗口的范例，其代表基于测量的LWR值的可接受的焦距范围。当测量的LWR小于预定的阈值(threshold value)时的焦距异常被认为是可接受的。换句话说，在这种情况下，焦距是位于散焦窗口内。另一方面，当测量的LWR大于预定阈值时的焦距异常被认为是不可接受的。换句话说，在这种情况下的焦距位于散焦窗口的外并且需要适当的校正。

[0097] 在各种实施例中，为了响应当测量到的粗糙度参数是在可接受的范围的外的决定，将提供警告信号以警告用户极紫外光微影设备的焦距已经移动到散焦窗口之外。在一些实施例中，为了响应警告信号，将执行额外的预定动作。举例来说，在一些实施例中，为了响应警告信号，将停止使用极紫外光系统的制造。在其他实施例中，采取在可接受的焦距范围内获得焦距的移动。在各种实施例中，在上述可接受的焦距范围内(即在散焦窗口内)获得焦距的动作包括重复改变焦距、测量粗糙度参数、及决定上述粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内的工艺。在各种实施例中，取决于待曝光的装置图案中的特征尺寸和形状，可接受的粗糙度参数范围为约0.05nm至约5nm。

[0098] 图8示出根据本公开一些实施例的控制极紫外光微影工艺的方法的流程图。在一些实施例中，上述方法包括，在S810中，测量极紫外光微影设备中由极紫外光曝光的曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数。如本文其他部分所述，在一些实施例中，上述测试图案包括圆形岛状物或孔洞，并且其是通过计算圆形岛状物或孔洞的周长的标准差来计算粗糙度参数。在一些实施例中，测试图案可选地或额外地包括线条图案。通过计算线条图案的线宽粗糙度(LWR)以计算线条图案的粗糙度参数，LWR是线条图案中线的单线粗糙度值的方均根(RMS)。上述单线粗糙度包括在给定线上的不同点处测量的给定线的宽度值(CD)的标准差。

[0099] 在各种实施例中，使用如扫描式电子显微镜(SEM)、扫描式探针显微镜、X光散射仪、消散场激发成像等技术以测量粗糙度参数。

[0100] 在S820中，基于测量到的粗糙度参数以决定极紫外光源的曝光焦距是否在可接受的焦距范围内。在各种实施例中，取决于在曝光晶圆上曝光的装置图案的尺寸和形状，可接受的粗糙度参数是在约0.05nm至约5nm的范围内。

[0101] 在一些实施例中，通过将测试晶圆上的测试图案在不同的曝光焦距下曝光、测量上述不同曝光焦距每一者的粗糙度参数、并根据函数的极值估算最佳焦距，以估算代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数，进而决定极紫外光源的曝光焦距是否在可接受的焦距范围内。然后以估算的最佳焦距对曝光晶圆进行曝光，并且周期性地测量曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数。然后基于测量到的粗糙度参数及上述函数以决定曝光的焦距。在各种实施例中，代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数包括二次多项式。在一些实施例中，上述测量曝光晶圆的焦距的周期是一次对曝光晶圆的每一者进行，或一次对一批曝光晶圆进行。

[0102] 如果决定焦距是在可接受的焦距范围内，则在S830中继续极紫外光微影设备的操作，而不进行任何校正。另一方面，如果决定焦距是在可接受的焦距范围之外，则在S840中执行控制任务。在各种实施例中，上述控制任务包括停止极紫外光微影工艺。在其他实施例中，上述控制任务包括在可接受的焦距范围内获得焦距。在一些实施例中，其是通过重复地改变焦距、测量粗糙度参数、并决定粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内来实现。

[0103] 图9示意性地描绘根据本公开一些实施例的用于极紫外光微影的设备。在一些实施例中，上述设备包括极紫外光辐射源910、晶圆固持座920、控制器930、计量单元940、及电脑可读取存储器950。晶圆固持座920被配置成固持将曝光于极紫外光辐射源910的极紫外光辐射的晶圆。控制器930是配置为基于晶圆上的曝光焦距品质以控制设备。计量单元940是可操作地连接到控制器，并且配置成测量晶圆上的图案的参数。

[0104] 为了简化描述，在下述讨论中应理解的是，极紫外光辐射源910包括聚焦光学元件。聚焦光学元件的细节已在本文其他部分描述。相似地，极紫外光辐射源910和晶圆固持座920的细节也已在本文其他部分描述。计量单元940被配置成测量参数(例如本文其他部分讨论的粗糙度参数)。在各种实施例中，计量单元940使用成熟的技术(例如SEM、SPM、X光散射仪等)来执行这些测量。其中计量单元940可以使用如非传统的技术来执行这些测量，例如消散场激发成像，为了简洁，省略了用以执行这种非传统技术的设备的细节，因为它们不是本公开的主题。换句话说，计量单元940的细节并不限于本公开，只要计量单元940能够可靠地测量参数(例如本文所述的粗糙度参数)即可。

[0105] 在各种实施例中，控制器930包括一或多个处理器(processor)和一或多个收发器(transceiver)，其被配置为从可操作地连接到控制器930的设备的其他单元发送及/或接收信号，上述设备包括但不限于极紫外光辐射源910、晶圆固持座920、计量单元940和电脑可读取存储器950，如图9所示。在一些实施例中，控制器930包括适当地编程的通用电脑(suitably-programmed general purpose computer)，其包括中央处理单元。在其他实施例中，控制器930包括适当地编程以执行某些指令的专用电脑。

[0106] 电脑可读取存储器950包括配置为让控制器930使计量单元940测量通过改变晶圆上的曝光焦距而准备的测试图案的粗糙度参数，并且估算代表粗糙度参数对焦距相关性的函数的指令。然后使控制器930基于函数的极值来估算最佳焦距。上述指令还使计量单元940周期性地测量通过以最佳焦距曝光晶圆而获得的晶圆上的测试图案的粗糙度参数。然后，上述指令使控制器930基于测量到的粗糙度参数及上述函数以决定焦距异常。

[0107] 如本文其他部分所讨论的，在各种实施例中，上述测试图案包括圆形岛状物或孔洞。在这种情况下，粗糙度参数包括圆形岛状物或孔洞的周长的标准差。在一些实施例中，测试图案可选地及/或额外地包括线条图案。在这种情况下的粗糙度参数包括线条图案的线宽粗糙度(LWR)，LWR是线条图案中线的单线粗糙度值的方均根(RMS)。单线粗糙度包括在给定线上的不同点处测量的给定线的宽度值(CD)的标准差。

[0108] 在一些实施例中，电脑可读取存储器950中包括配置成使控制器930响应于测量到的粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围之外的决定，而执行预定动作的额外的指令。上述预定动作在一些实施例中包括使上述设备停止。在其他实施例中，上述预定动作包括通过重复地改变焦距、测量粗糙度参数、并决定粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内来获得可接受的焦距范围内的焦距。

[0109] 使用本公开一些实施例的方法和设备，可以通过监测焦距的变化和品质来改善使用极紫外光微影的半导体生产工艺的良率，并且如果必要的话，在适当的时间进行干预，以校正不可接受的焦距变化。

[0110] 应理解的是，并非所有优点都必须在本文中讨论，所有实施例或范例都不需要特定的优点，并且其他实施例或范例可以提供不同的优点。

[0111] 在本公开一些实施例中，提供一种评估极紫外光(EUV)微影设备焦距控制的方法，包括：准备晶圆，上述晶圆是通过上述极紫外光微影设备来曝光。上述晶圆包括测试图案、及圆形岛状物或孔洞，上述测试图案是由光刻胶所形成，上述圆形岛状物或孔洞是通过使用不同曝光焦距的极紫外光曝光所制备。上述方法还包括测量测试图案的粗糙度参数，并估算代表上述粗糙度参数与焦距的相关性的函数。基于上述函数的极值估算最佳焦距。随后通过具有最佳焦距的极紫外光对曝光晶圆进行曝光。上述曝光晶圆包括上述测试图案。定期测量上述曝光晶圆上的上述测试图案的上述粗糙度参数，上述测试图案是通过在上述最佳焦距下曝光上述曝光晶圆所获得。随后基于测量到的粗糙度参数及上述函数决定焦距异常性。在前述或下述实施例中的一或多者中，上述粗糙度参数的计算包括计算上述圆形岛状物或孔洞的周长的标准差。在一些实施例中，上述测试图案还包括线条图案。在这种实施例中，上述粗糙度参数是通过计算还包括线条图案的线宽粗糙度(LWR)来计算，LWR为上述线条图案中的单线粗糙度值的方均根(RMS)。上述单线粗糙度包括在给定线条上不同点处测量的给定线条的宽度数值(CD)的标准差。在一些实施例中，上述函数包括二次多项式。
在一些实施例中，上述方法还包括响应于当决定测量到的粗糙度参数在可接受的粗糙度参数范围之外时提供警告信号。在一些实施例中，上述方法还包括响应于上述警告信号进行预定动作。在一些实施例中，上述预定动作包括(a)停止制造，或(b)通过重复地改变曝光焦距，测量粗糙度参数并决定上述粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内，从而在上述可接受的焦距范围内获得焦距。在各种实施例中，上述可接受的粗糙度参数范围是介于
0.05nm到5nm。在一些实施例中，测量上述粗糙度参数的步骤是一次对曝光晶圆的每一者进行，或一次对一批曝光晶圆进行。

[0112] 在本公开另一些实施例中，提供一种控制极紫外光(EUV)微影工艺的方法，包括在包括极紫外光源的极紫外光微影设备的操作中测量曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数。上述测试图案包括圆形岛状物或孔洞。上述粗糙度参数包括上述圆形岛状物或孔洞的周长的标准差。上述方法还包括在操作极紫外光设备时基于测量到的粗糙度参数决定极紫外光源的曝光焦距是否在可接受的焦距范围内。响应于当决定焦距在可接受的焦距范围之外时进行控制任务。上述控制任务包括(a)停止极紫外光微影工艺，或(b)通过重复地改变曝光焦距，测量粗糙度参数并决定粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内，从而在可接受的焦距范围内获得焦距。在前述或下述实施例中的一或多者中，上述方法还包括通过不同曝光焦距在晶圆上曝光测试图案，并测量通过不同曝光焦距曝光的测试图案每一者的粗糙度参数，以估算代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数。最佳焦距随后是根据上述函数的极值所估算。在一些实施例中，上述方法还包括以估算的最佳焦距以对曝光晶圆进行曝光。在一些实施例中，决定曝光焦距是否在可接受的焦距范围内的步骤包括在极紫外光微影设备的操作中定期测量曝光晶圆上的测试图案的粗糙度参数，以及在极紫外光微影设备的操作中基于测量的粗糙度参数及函数以决定曝光焦距。在各种实施例中，测量粗糙度参数的步骤是一次对曝光晶圆的每一者进行，或一次对一批曝光晶圆进行。在一些实施例中，上述函数包括二次多项式。在一些实施例中，上述可接受的粗糙度参数范围是介于0.05nm到5nm。在各种实施例中，上述测试图案还包括线条图案。在这种实施例中，上述粗糙度参数是通过线条图案的线宽粗糙度(LWR)计算，上述LWR是上述线条图案中的线条的单线粗糙度值的方均根(RMS)。上述单线粗糙度包括在给定线条上的不同点处测量的给定线条的宽度值(CD)的标准差。

[0113] 在本公开又一些实施例中，提供一种极紫外光(EUV)微影设备，包括极紫外光辐射源、晶圆固持件，配置成固持晶圆，晶圆以通过来自上述极紫外光辐射源的极紫外光辐射进行曝光，控制器被配置成基于曝光晶圆的焦距的品质来控制极紫外光微影设备、计量单元，可操作地连接到控制器，且配置成测量晶圆上的图案的参数、以及电脑可读取存储器。上述电脑可读取存储器包括指令，配置成使控制器让计量单元测量通过在不同曝光焦距以极紫外光多次曝光而制备的测试图案的粗糙度参数，并估算代表粗糙度参数对焦距的相关性的函数。上述指令还使控制器基于函数的极值估算最佳焦距。随后上述指令通过以最佳焦距曝光晶圆，让控制器使计量单元周期性地测量由光刻胶形成的测试图案的粗糙度参数，上述指令随后使上述计量单元定期地测量晶圆上的测试图案的粗糙度参数，上述测试图案是通过最佳焦距曝光晶圆所获得。上述操作随后使控制器基于测量到的粗糙度参数及函数以决定焦距异常性。在前述或下述实施例中的一或多者中，上述测试图案包括圆形岛状物或孔洞，且上述粗糙度参数包括上述圆形岛状物或孔洞的周长的标准差。在一些实施例中，上述测试图案还包括线条图案。在这种实施例中，上述粗糙度参数还包括上述线条图案的线宽粗糙度(LWR)，上述LWR是上述线条图案中的线条的单线粗糙度值的方均根(RMS)。上述单线粗糙度包括在给定线条上的不同点处测量的上述给定线条的宽度值(CD)的标准差。在一些实施例中，上述电脑可读取存储器还包括配置成使控制器响应于当决定测量到的粗糙度参数在可接受的粗糙度参数范围之外时进行预定移动的指令。上述预定移动包括：(a)停止设备，或(b)通过重复地改变曝光焦距，测量粗糙度参数并决定粗糙度参数是否在可接受的粗糙度参数范围内，从而在可接受的焦距范围内获得焦距。在各种实施例中，测量上述粗糙度参数的步骤是一次对曝光晶圆的每一者进行，或一次对一批曝光晶圆进行。在一些实施例中，上述函数包括二次多项式。

[0114] 上述内容概述许多实施例的特征，因此任何所属技术领域中技术人员，可更加理解本公开的各方面。任何所属技术领域中技术人员，可能无困难地以本公开为基础，设计或修改其他工艺及结构，以达到与本公开实施例相同的目的及/或得到相同的优点。任何所属技术领域中技术人员也应了解，在不脱离本公开的精神和范围内做不同改变、代替及修改，如此等效的创造并没有超出本公开的精神及范围。

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