專利名稱：光刻過程中晶片熱形變的優(yōu)化校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻裝置，尤其涉及在光刻裝置中校正晶片襯底的形變。
背景技術(shù)：
光刻裝置是一種把預(yù)期圖形應(yīng)用到襯底的目標(biāo)部分或者目標(biāo)區(qū)域的機器。光刻裝置可以用于例如集成電路(IC)的制作。在這種情況下，可使用制圖器件(patterning device)，諸如掩模(即光刻版)，產(chǎn)生一個對應(yīng)于IC的單獨一層的電路圖形，且該圖形可以被成像到具有輻射敏感材料層(抗蝕劑)的襯底(例如硅晶片)上的目標(biāo)區(qū)域(例如包含一個或多個芯片的部分)。
通常，單個襯底包含連續(xù)曝光的相鄰目標(biāo)部分或區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻裝置包含所謂的“步進式投影光刻機(stepper)”，其中使用靜態(tài)照明通過把整個圖形曝光到目標(biāo)區(qū)域以照射各個目標(biāo)區(qū)域；以及所謂的“掃描器(scanner)”，其中由投射束沿特定方向(例如，“掃描”方向)掃描圖形，同時平行或反平行于這個方向同步掃描襯底，從而照射各個目標(biāo)區(qū)域。
盡管在本說明書中會具體地參考在IC制作中使用光刻裝置，但應(yīng)該理解的是，這里描述的光刻裝置可以具有其它應(yīng)用，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖形、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制作。技術(shù)人員將會理解，在這些可選應(yīng)用的情況下，術(shù)語“晶片”或“芯片”的使用都可以分別看作與更普通的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分/區(qū)域”同義。這里所指的襯底在曝光前或曝光后可以在例如軌道(通常把抗蝕劑應(yīng)用到襯底上并對曝光后的抗蝕劑進行顯影的一種工具)或度量或檢查工具內(nèi)得到處理。
適用時，本說明書內(nèi)容可應(yīng)用于這些以及其它襯底處理工具。此外，例如，為了創(chuàng)建一個多層IC，可以不止一次地處理襯底，因此這里使用的術(shù)語襯底也可指已經(jīng)包含多個已經(jīng)處理過的層的襯底。
這里使用的術(shù)語“輻射”及“射束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如，波長為365、248、193、157或126nm)與極紫外(EUV)輻射(例如，波長范圍為5-20nm)，以及例如離子束或電子束的粒子束。
這里使用的術(shù)語“制圖器件”應(yīng)廣泛地理解成是指，可用于向投射束截面?zhèn)鬟f圖形以在襯底目標(biāo)區(qū)域創(chuàng)建圖形的器件。應(yīng)該注意的是，傳遞給投射束的圖形可能不與襯底目標(biāo)區(qū)域的預(yù)期圖形精確對應(yīng)。通常，傳遞給投射束的圖形對應(yīng)于在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建的器件的特定功能層，諸如集成電路。
制圖器件可以是透射的或是反射的。制圖器件的例子包括掩模、可編程的反射鏡陣列、及可編程的LCD面板。掩模在光刻中是眾所周知的，它包含諸如二進制、交變相移、衰減相移、以及各種混合掩模類型。一個可編程反射鏡陣列的例子采用小反射鏡的矩陣排列，每個小反射鏡可分別傾斜，從而把入射輻射束反射到不同方向；這樣，反射束被圖形化。
支撐結(jié)構(gòu)支撐制圖器件(即承受其重量)。支撐結(jié)構(gòu)支撐制圖器件的方式取決于制圖器件的方向、光刻裝置的設(shè)計、以及例如該制圖器件是否保持在真空環(huán)境等其它條件。該支撐可以是使用機械固定(clamping)、真空、或者例如真空條件下靜電固定的其它固定技術(shù)。例如，支撐結(jié)構(gòu)可以是可按要求固定或移動的框架或平臺，它們可以確保制圖器件(例如)相對投影系統(tǒng)位于預(yù)期位置?？梢哉J(rèn)為，這里使用的術(shù)語“光刻”或“掩?！迸c更為普通的術(shù)語“制圖器件”同義。
這里使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)廣泛地理解成包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射光學(xué)系統(tǒng)、反射光學(xué)系統(tǒng)、以及反射折射光學(xué)系統(tǒng)，只要它們適合于例如所采用的曝光輻射、或其它因素(諸如浸漬液體(immersion fluid)的使用或真空的使用)?？梢哉J(rèn)為，這里使用的術(shù)語“透鏡”與更為普通的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。
照明系統(tǒng)也可包括各種類型的光學(xué)元件，包括用于引導(dǎo)、定型、或控制輻射的投射束的折射、反射、及反射折射光學(xué)部件，這些部件在下文中也統(tǒng)稱為或簡稱為“透鏡”。
光刻裝置可以具有兩個(雙級(dual stage))或更多襯底平臺(和/或兩個或更多個掩模平臺)。在這些具有“多個平臺”的機器中，可以并行地使用附加的平臺，當(dāng)一個或多個平臺用于曝光時，可以在其它一個或多個平臺上進行準(zhǔn)備步驟。
光刻裝置也可以是這樣的類型其中襯底浸沒在具有相對較高的折射率的液體(例如，水)中，以填充投影系統(tǒng)最終元件與襯底的空隙。浸漬液體也可用于光刻裝置中的其它空隙，例如掩模與投影系統(tǒng)第一元件之間的空隙。在本技術(shù)領(lǐng)域中，浸漬技術(shù)用于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑是眾所周知的。
對越來越小的半導(dǎo)體器件的需求，驅(qū)使光刻制作過程需要獲得臨界尺寸(CD)更小的圖形特征和輪廓。而且，如前所示，這些器件可包含多個層，要求在先前的層上精確地定位連續(xù)各層。不必說，重要的是，這些更小的器件始終以盡可能小的疊加誤差(overlay error)被復(fù)制，以生產(chǎn)出高質(zhì)量的晶片襯底W。
然而，光刻制作過程中的許多行為會增加疊加誤差，并損害曝光圖形的質(zhì)量。實際上，正是用于把圖形投影到單個目標(biāo)區(qū)域C的光刻曝光過程可能會增加疊加誤差。特別地，曝光時施加在目標(biāo)區(qū)域C的能量以熱能的形式被晶片襯底W吸收。吸收的熱能會導(dǎo)致曝光中的目標(biāo)區(qū)域C發(fā)生變形。這種形變可能導(dǎo)致無法接受的疊加和聚焦誤差，并大幅降低產(chǎn)量。
典型地，為盡力減小圖形移位及晶片襯底形變，光刻制作方案采用偏移校正程序，以確定和補償諸多與加工相關(guān)的誤差。這些程序基于平均目標(biāo)區(qū)域Cave的參數(shù)的確定，以及隨后平均目標(biāo)區(qū)域Cave的校正偏移的確定。隨后把校正偏移反饋到執(zhí)行偏移的工藝控制模塊中，從而再校準(zhǔn)各個過程以遵從平均目標(biāo)區(qū)域Cave的特性。然而已經(jīng)證明，考慮到曝光中可能發(fā)生的熱致形變，基于平均目標(biāo)區(qū)域Cave對這種形變的校正在許多情況下即使不是不足的，也是不最佳的。

發(fā)明內(nèi)容
這里所具體表達(dá)及概括地描述的與本發(fā)明原理相一致的系統(tǒng)、裝置、及方法，提供了對光刻曝光過程中由襯底熱效應(yīng)引起的襯底形變的校正。本發(fā)明的一個實施方案包含，依照預(yù)定曝光信息把一個圖形曝光到襯底的多個區(qū)域上，并測量這些區(qū)域的屬性以評估曝光過程中熱效應(yīng)引起的這些區(qū)域的形變。該方法進一步包含根據(jù)所測量的屬性來確定校正信息，并基于該校正信息調(diào)整預(yù)定曝光信息以補償熱致區(qū)域形變。
一些實施方案包含了根據(jù)經(jīng)驗推導(dǎo)出熱校正模型，以補償目標(biāo)區(qū)域的形變。其它實施方案包含了使用預(yù)計模型，在曝光之前預(yù)計各區(qū)域的熱致效應(yīng)。預(yù)計模型包含基于熱模型及基于能量傳輸通過所述晶片時的時間衰減特性來預(yù)計各個所述區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
另外的其它實施方案包含，測量曝光之前整個襯底上的溫度變化以提供一形變分布圖?？墒褂脽嵯癯上駵y量溫度變化。
盡管在本說明書中具體地參考在IC制作中使用本發(fā)明的裝置，但應(yīng)該清楚地理解，這種裝置具有許多其它可能的應(yīng)用。例如，它可以用于集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖形、液晶顯示面板、薄膜磁頭等的制作。技術(shù)人員將了解到，在這些可供選擇的應(yīng)用的情況中，本說明書中術(shù)語“光刻”、“晶片”、“芯片”的任何使用應(yīng)被認(rèn)為可以分別替換為更為普通的術(shù)語“掩?！?、“襯底”、“目標(biāo)部分/目標(biāo)區(qū)域”。


現(xiàn)在將僅通過例子的方式，參考附圖來描述本發(fā)明的實施方案，其中圖1A描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的光刻裝置；圖1B描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的光刻裝置；圖1C至圖1G示出了各種熱致目標(biāo)區(qū)域形變；圖2A示出了描述本發(fā)明一個實施方案的示意性功能流程圖；圖2B示出了描述本發(fā)明另一個實施方案的示意性功能流程圖；圖3示出了描述本發(fā)明另一個實施方案的示意性功能流程圖；圖4A-4B示出了描述本發(fā)明另一個實施方案的示意性功能流程圖；圖5A-5B示出了描述本發(fā)明另一個實施方案的示意性功能流程圖；以及圖6示出了描述本發(fā)明另一個實施方案的示意性功能流程圖。
在這些圖中，相應(yīng)的參考符號表示相應(yīng)的部分。
具體實施例方式
如上所述，用于把圖形投影到單個目標(biāo)區(qū)域的光刻曝光過程，可能會由于曝光時作用于目標(biāo)區(qū)域C的能量以熱能的形式被晶片襯底W吸收而導(dǎo)致圖形偏移以及目標(biāo)區(qū)域C的形變。這些形變會導(dǎo)致晶片襯底W中難以接受的疊加誤差。
正如下面將更為詳細(xì)描述的，本發(fā)明通過考慮這些形變的特性并確定曝光校正信息，周密考慮了多種可以減輕光刻系統(tǒng)中熱致形變的實施方案。隨后各個實施方案適應(yīng)性地應(yīng)用曝光校正來補償形變，從而使得疊加誤差降低。
圖1A示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施方案的光刻裝置100。光刻裝置100包含照明系統(tǒng)用于提供輻射(例如UV或EUV輻射)的投射束PB的照明器IL；第一支撐結(jié)構(gòu)MT(例如掩模平臺或掩模支架)，用于支撐制圖器件(例如掩模)MA并連接到第一定位機械裝置機械裝置PM以精確地相對PL定位制圖器件；襯底平臺WT(例如晶片平臺、晶片支架)，用于支撐襯底(例如涂抹了抗蝕劑的晶片)W并連接到第二定位機械裝置機械裝置PW以精確地相對PL定位襯底；以及投影系統(tǒng)PL(例如反射投影透鏡)，用于把通過制圖器件MA傳遞到投射束PB的圖形成像到襯底W的目標(biāo)區(qū)域C(例如包含一個或多個芯片)。
如圖1A所示，光刻裝置100屬于反射類型(例如，采用如上所述類型的反射掩模或可編程反射鏡陣列)?；蛘?，該裝置可以為透射類型(例如，采用透射掩模)。
照明器IL接收來自輻射源SO的輻射束。輻射源與光刻裝置100可以為分開的實體，例如當(dāng)輻射源為等離子體放電源時。在這些情況下，并不把輻射源看作光刻裝置100的一部分；通常借助例如包含適合的聚光鏡和/或光譜純度濾光片的輻射收集器，將輻射束從輻射源SO傳到照明器IL。在其它情況下，輻射源SO是裝置100的主要部分，例如當(dāng)輻射源為汞燈時?？蓪⒃碨O及照明器IL稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL包含用于調(diào)整射束角強度分布的調(diào)整機械裝置。一般而言，至少可以調(diào)整照明器的光瞳面(pupil plane)內(nèi)的強度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-outer及σ-inner)。照明器提供了稱為投射束PB的調(diào)整為良好狀態(tài)的輻射束，其截面具有期望的均勻性和強度分布。
投射束PB入射到固定在掩模平臺MT上的掩模MA上。投射束PB被掩模MA反射后穿過將該射束聚焦到襯底W目標(biāo)區(qū)域C上的透鏡PL。借助于第二定位機械裝置PW及位置傳感器IF2(例如干涉測量器件)，可以精確地移動襯底平臺WT，例如，以在射束PB的路徑內(nèi)定位不同的目標(biāo)區(qū)域C。類似地，可以使用第一定位機械裝置PM及位置傳感器IF1，例如從掩模庫機械取回(retrieval)后或在掃描時，以精確地定位掩模MA相對于射束PB路徑的位置。通常，可以借助形成為定位機械裝置PM及PW一部分的長沖程模塊及短沖程模塊，實現(xiàn)載物臺MT及WT的移動。然而，對于(與掃描器相反的)分步光刻機，掩模平臺MT可以只連接到短沖程傳動器(actuator)，或者可以被固定。可以使用掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1及M2與襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1及P2來對準(zhǔn)掩模MA及襯底W。
光刻裝置100可以用于下述優(yōu)選模式分步模式掩模平臺MT與襯底平臺WT基本上保持靜止，而傳遞到投射束的完整圖像一次被投影到目標(biāo)區(qū)域C(即，單次靜態(tài)曝光)。隨后沿X和/或Y方向平移襯底平臺WT，以曝光不同的目標(biāo)區(qū)域C。在分步模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次靜態(tài)曝光中被成像的目標(biāo)區(qū)域C的尺寸。
掃描模式傳遞到投射束的圖形被投影到目標(biāo)區(qū)域C(即，單次動態(tài)曝光)時，同步掃描掩模平臺MT及襯底平臺WT。由投影系統(tǒng)PL的(縮小)放大及圖像反向特性確定襯底平臺WT相對掩膜平臺MT的速率和方向。掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動態(tài)曝光中目標(biāo)區(qū)域的寬度(沿非掃描方向)，而掃描動作的長度決定了目標(biāo)區(qū)域C的高度(沿掃描方向)。
其它模式傳遞到投射束的圖形被投影到目標(biāo)區(qū)域C時，保持掩模平臺MT基本上靜止支撐可編程制圖器件，并且襯底平臺WT被移動或掃描。在該模式下，通常使用脈沖輻射源，且在每次移動襯底平臺WT之后或者在掃描中的連續(xù)輻射脈沖之間按需要更新可編程制圖器件。該工作模式可以容易地應(yīng)用于使用可編程制圖器件(諸如上面提及的可編程反射鏡陣列)的無掩模光刻。
光刻裝置100也可采用上述各使用模式的組合和/或變化或完全不同的使用模式。
如上所述，光刻裝置可以設(shè)置為透射型裝置(例如，使用透射掩膜)。圖1B示意性地描述了具有透射型配置的光刻裝置150，包含照明系統(tǒng)用于提供輻射(例如UV輻射或其它輻射)投射束PB的照明器IL；第一支撐結(jié)構(gòu)MT(例如掩模平臺或掩模支架)，用于支撐制圖器件(例如掩模)MA并連接到第一定位機械裝置PM以精確地定位制圖器件相對PL的位置；襯底平臺WT(例如晶片平臺、晶片支架)，用于支撐襯底(例如涂敷了抗蝕劑的晶片)W并連接到第二定位機械裝置PW以精確地定位襯底相對PL的位置；以及投影系統(tǒng)PL(例折射投影透鏡)，用于把制圖器件MA傳遞到投射束PB的圖形成像到襯底W的目標(biāo)區(qū)域C(例如包含一個或多個芯片)。
照明器IL接收來自輻射源SO的輻射束。輻射源與光刻裝置150可以是分開的實體，例如當(dāng)輻射源為激準(zhǔn)分子激光器時。在這些情況下，并不把輻射源看作光刻裝置150的一部分；借助例如包含適合的導(dǎo)向反射鏡和/或光束擴展器的射束傳遞系統(tǒng)BD，輻射束由輻射源SO傳遞到照明器IL。在其它情況下，輻射源SO是裝置100的集成部分，例如當(dāng)輻射源為汞燈時?？蓪⑤椛湓碨O、照明器IL、以及如果需要時的射束傳遞系統(tǒng)BD一起稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL包含用于調(diào)整射束角強度分布的調(diào)整機械裝置AM。一般而言，至少可以調(diào)整照明器的光瞳面內(nèi)的強度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-outer及σ-inner)。此外，照明器通常包含諸如積分器IN和聚光器CO的各種其它部件。照明器提供了稱為投射束PB的調(diào)整為良好狀態(tài)的輻射束，其截面具有預(yù)期的均勻性和強度分布。
投射束PB入射到支撐在掩模平臺MT上的掩模MA上。穿過掩模MA后，投射束PB穿過把該射束聚焦到襯底W目標(biāo)區(qū)域C上的透鏡PL。借助于第二定位機械裝置PW及位置傳感器IF(例如干涉測量器件)，可以精確地移動襯底平臺WT，例如，以在射束PB的路徑內(nèi)定位不同的目標(biāo)區(qū)域C。類似地，可以使用第一定位機械裝置PM及其它位置傳感器IF1(未在圖1中明確示出)，例如從掩模庫機械取回后或在掃描時，以精確地定位掩模MA相對于射束PB路徑的位置。通常，可以借助形成為定位機械裝置PM及PW一部分的長沖程模塊及短沖程模塊，實現(xiàn)載物臺MT及WT的移動。然而，對于(與掃描器相反的)分步光刻機，掩模平臺MT可以只連接到短沖程傳動器，或者可以被固定?？梢允褂醚谀?zhǔn)標(biāo)記M1及M2與襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1及P2來對準(zhǔn)掩模MA及襯底W。
光刻裝置150可以用于下述優(yōu)選模式分步模式掩模平臺MT與襯底平臺WT基本上保持靜止，而傳遞到投射束的完整圖像一次被投影到目標(biāo)區(qū)域C(即，單次靜態(tài)曝光)。隨后沿X和/或Y方向平移襯底平臺WT，以曝光不同的目標(biāo)區(qū)域C。在分步模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次靜態(tài)曝光中被成像的目標(biāo)區(qū)域C的尺寸。
掃描模式傳遞到投射束的圖形被投影到目標(biāo)區(qū)域C(即，單次動態(tài)曝光)時，同步掃描掩模平臺MT及襯底平臺WT。由投影系統(tǒng)PL的(縮小)放大及圖像反向特性確定襯底平臺WT相對掩膜平臺MT的速率和方向。掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動態(tài)曝光中目標(biāo)區(qū)域C的寬度(沿非掃描方向)，而掃描動作的長度決定了目標(biāo)區(qū)域C的高度(沿掃描方向)。
其它模式傳遞到投射束的圖形被投影到目標(biāo)區(qū)域C時，保持掩模平臺MT基本上靜止支撐可編程制圖器件，并且襯底平臺WT被移動或掃描。在該模式下，通常使用脈沖輻射源，且在每次移動襯底平臺WT之后或者在掃描中的連續(xù)輻射脈沖之間按需要更新可編程制圖器件。該工作模式可以容易地應(yīng)用于使用可編程制圖器件(諸如上面提及的可編程反射鏡陣列)的無掩模光刻。
光刻裝置150也可采用上述各使用模式的組合和/或變化或完全不同的使用模式。
如前所述，由于引起被曝光目標(biāo)區(qū)域C中的熱致形變及圖形偏移，光刻曝光過程可能會增加疊加誤差。通常，當(dāng)曝光目標(biāo)區(qū)域Ci時，其吸收熱能并局部加熱，吸熱和加熱的方式依賴于晶片襯底W的吸收、輻射及傳導(dǎo)等熱學(xué)性質(zhì)。同樣地，曝光目標(biāo)區(qū)域Ci也會加熱目標(biāo)區(qū)域Ci周圍的相鄰目標(biāo)區(qū)域Ci+k。隨著連續(xù)的、相鄰的目標(biāo)區(qū)域Ci+k依次被曝光，先前的目標(biāo)區(qū)域Ci開始冷卻，但由于目標(biāo)區(qū)域Ci+1的曝光而仍受到一些殘余加熱。
目標(biāo)區(qū)域C經(jīng)歷的許多加熱及冷卻階段以及晶片襯底W的熱學(xué)性能會導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)域的大量畸變。目標(biāo)區(qū)域的這些形變發(fā)生的形式可能為平移形變(參見圖1C)、放大形變(參見圖1D)、旋轉(zhuǎn)形變(參見圖1E)、形狀形變(參見圖1F)，和/或這些形變?nèi)魏谓M合(參見圖1G)。
第一實施方案圖2A示意性地描述了按照本發(fā)明的一個特定實施方案來構(gòu)建及操作的熱校正過程200的一般發(fā)明概念。如圖2A所示，校正過程200從提供初始曝光配方的程序任務(wù)P202開始。依照制造者規(guī)定的特征及曝光圖形的輪廓，曝光配方指明投射束PB聚焦到晶片襯底W各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的能量的量。將會理解，對于一些實施方案，理想的是保持晶片襯底W的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN接收的能量劑量不變。然而，即使在這些實施方案中，假設(shè)總能量劑量保持不變，可以把曝光時間(即掃描速度)與曝光能量(例如激光功率)設(shè)置為曝光配方中的可調(diào)整參數(shù)，從而減少熱效應(yīng)。
曝光配方可能還包含關(guān)聯(lián)的曝光位置信息，該信息識別各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的區(qū)域上投射束PB將被聚焦的預(yù)定坐標(biāo)。曝光配方可能進一步包含相關(guān)的曝光順序信息，該信息識別投射束PB曝光各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的預(yù)定順序。
熱校正過程200隨后前進到程序任務(wù)P204，其中光刻裝置100、150使用期望圖形連續(xù)曝光晶片襯底W的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN，曝光的方式與上面的描述一致，且遵從包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位及曝光排序的曝光配方。
曝光之后，校正過程200隨后前進到程序任務(wù)P206，其中被曝光的晶片襯底W經(jīng)過一個測量過程。配置該測量過程以測量表明晶片加熱效應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W的各種屬性和后生現(xiàn)象。這些被測量的屬性可能包含，例如，單個目標(biāo)區(qū)域C的尺寸、特定的測試圖形、與層相關(guān)的對準(zhǔn)標(biāo)記、目標(biāo)區(qū)域C特征之間的間隙、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱在X和/或Y方向的直徑、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱的橢圓率、目標(biāo)區(qū)域特征的面積、特征頂部的寬度、特征中部的寬度、特征底部的寬度、特征的側(cè)壁角等。
這些測量的一部分可以在內(nèi)部進行；也就是說，通過采用光刻曝光裝置100、150內(nèi)的各種機械裝置(例如對準(zhǔn)傳感器及標(biāo)記器的組合或是設(shè)置成用于該目的的專用傳感器)進行測量。備選地，也可以使用外部設(shè)備執(zhí)行這些測量，例如，掃描電子顯微鏡(SEM)、橢偏儀、反射計、電線寬度測量(ELM)、聚焦離子束(FIB)、電子束、原子力顯微鏡(AFM)、橢圓偏振光譜儀、缺陷檢測工具、疊加測量工具、或是其它適合該目的的工具。
在程序任務(wù)P208中，熱校正過程200基于測量到的被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的屬性，根據(jù)經(jīng)驗導(dǎo)出一熱校正模型以補償目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的形變。熱校正模型可表征為Δr‾≈ΣiTiDi;]]>其中(1)Ti＝Ti(t，ti，C)；以及 (2)Di＝Di(r，ri，G) (3)Ti代表曝光目標(biāo)區(qū)域Ci的熱效應(yīng)，其中t為當(dāng)前時間，ti為目標(biāo)區(qū)域Ci的曝光時間，C＝(c1，c2，K，cn)代表被校準(zhǔn)的參數(shù)的矢量，它對應(yīng)光刻曝光部件關(guān)于時間的熱學(xué)性能。
Di代表已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域的間距引起的效應(yīng)，其中r為晶片襯底W當(dāng)前正被曝光的點，ri為目標(biāo)區(qū)域Ci上的一個點，而G＝(g1，g2，K，gm)代表被校準(zhǔn)的參數(shù)的矢量，它對應(yīng)光刻曝光部件關(guān)于距離的熱學(xué)性能。
在一實施方案中，Ti可以采取時間衰減函數(shù)的形式，例如Ti=et-tiτ,]]>其中C≡τ。換而言之，τ代表與光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)有關(guān)的時間靈敏度常數(shù)。類似地，Di可以采取距離衰減函數(shù)的形式，例如Di=ke-|r‾i-r‾|/χ,]]>其中G≡χ。也就是說，χ代表光刻曝光部件的空間熱學(xué)性質(zhì)。
可以理解，可以重復(fù)程序任務(wù)P202至P208許多次，直到被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的測量屬性達(dá)到預(yù)定義的閾值質(zhì)量水平。熱校正過程200隨后通過把相應(yīng)的熱校正參數(shù)饋到后續(xù)晶片襯底W的曝光過程來應(yīng)用推導(dǎo)出的熱校正模型。例如，可以按照推導(dǎo)出的熱校正模型將相應(yīng)參數(shù)應(yīng)用于曝光配方以調(diào)整曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位、以及曝光排序。
第二實施方案圖2B示意性地描述了按照本發(fā)明的一個特定實施方案來構(gòu)建及操作的熱校正過程250的一般發(fā)明概念。如圖2B所示，校正過程250從提供初始曝光配方的程序任務(wù)P252開始。如前所述，曝光配方可能包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位、以及曝光排序信息。
熱校正過程250隨后前進到程序任務(wù)P254，其中光刻裝置100、150使用期望圖形連續(xù)曝光晶片襯底W的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN，曝光的方式與上面的描述一致且遵從曝光配方。
曝光之后，校正過程250隨后前進到程序任務(wù)P256，其中被曝光的晶片襯底W經(jīng)過一個測量過程。配置該測量過程以測量表明晶片加熱效應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W的各種屬性和后生現(xiàn)象(artifacts)。這些被測量的屬性可能包含，例如，單個目標(biāo)區(qū)域C的尺寸、特定的測試圖形、與層相關(guān)的對準(zhǔn)標(biāo)記、目標(biāo)區(qū)域C特征之間的間隙、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱在X和/或Y方向的直徑、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱的橢圓率、目標(biāo)區(qū)域特征的面積、特征頂部的寬度、特征中部的寬度、特征底部的寬度、特征的側(cè)壁角等。
這些測量的一部分可以在內(nèi)部進行；也就是說，通過采用光刻曝光裝置100、150內(nèi)的各種機械裝置(例如對準(zhǔn)傳感器及標(biāo)記器的組合或是設(shè)置成用于該目的的專用傳感器)進行測量。或者，也可以使用外部器件執(zhí)行這些測量，例如，掃描電子顯微鏡(SEM)、橢圓偏振光譜儀、反射計、電線寬度測量(ELM)、聚焦離子束(FIB)、電子束、原子力顯微鏡(AFM)、散射儀、缺陷檢測工具、疊加測量工具、或是其它適合該目的的工具。
在程序任務(wù)P258中，基于測量到的被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的屬性，熱校正過程250確定熱校正信息以補償目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的不均勻性及形變。在這個實施方案中，熱校正信息采取校正曝光位置偏移的形式。也就是說，在曝光過程中，投射束PB聚焦在各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的預(yù)定的坐標(biāo)。由于目標(biāo)區(qū)域的形變至少部分是基于，目標(biāo)區(qū)域Ci曝光坐標(biāo)對熱能及目標(biāo)區(qū)域Ci周圍的相鄰目標(biāo)區(qū)域Ci+k吸收的殘余熱能的局部響應(yīng)方式，所以調(diào)整各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的曝光坐標(biāo)可減小目標(biāo)區(qū)域形變的發(fā)生。同樣地，在程序任務(wù)P258中，熱校正過程250計算各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的校正曝光位置偏移，以最小化熱致目標(biāo)區(qū)域形變。
如程序任務(wù)P260所示，熱校正過程250隨后通過把校正位置偏移反饋到曝光配方以修正和更新相關(guān)的曝光坐標(biāo)信息來應(yīng)用這些校正位置偏移。可供選擇的修正包含如前所述的調(diào)整曝光時間、曝光能量、及曝光排序?？梢灾貜?fù)過程250好幾次，直到曝光圖形獲得制造者規(guī)定的特征及輪廓。
第三實施方案圖3示意性地描述了按照本發(fā)明的一個特定實施方案來構(gòu)建及操作的熱校正過程300的一般發(fā)明概念。如圖3所示，校正過程300從提供初始曝光配方的程序任務(wù)P302開始。如前面關(guān)于其它公開的實施方案所述的，曝光配方可包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位、以及曝光排序信息。
熱校正過程300隨后前進到確定熱校正的程序任務(wù)P304。在這個實施方案中，熱校正信息采取基于整體膨脹模型(global expansionmodel)的預(yù)計形變信息的形式。特別地，例如，如圖1G所示，各個目標(biāo)區(qū)域Ci內(nèi)選定點(x，y)的熱效應(yīng)所致形變可以模型化為(x+Δx，y+Δy)，其中Δx、Δy分別代表目標(biāo)區(qū)域點沿x及y方向的真實形變。真實形變可包含平移、放大、旋轉(zhuǎn)效應(yīng)及其組合。
真實的x、y形變Δx、Δy可以用預(yù)計形變(dxp，dyp)來近似，其如下計算[dx]p=[xrw·NiNtot·dxmax];]]>且(4)[dy]p=[yrw·NiNtot·dymax];]]>其中(5)dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；dxmax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿x方向的預(yù)計總形變；x代表晶片襯底W上一點的x坐標(biāo)；rw代表晶片襯底W的半徑；Ni代表當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的索引號；Ntot代表目標(biāo)區(qū)域的總數(shù)；dyp代表沿y軸的預(yù)計形變；
dymax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿y方向的預(yù)計總形變；以及y代表晶片襯底W上一點的y坐標(biāo)。
按照這樣，可以預(yù)計各個目標(biāo)區(qū)域Ci面積內(nèi)各個選定點(x，y)將形變?yōu)?x+dxp，y+dyp)。同樣地，程序任務(wù)P304計算出各個目標(biāo)區(qū)域Ci的多個選定點的一組預(yù)計形變(x+dxp，y+dyp)。
熱校正過程300隨后前進到程序任務(wù)P306，其中這組計算得到的預(yù)計形變信息被應(yīng)用于曝光配方的曝光信息，以補償預(yù)計形變。換而言之，通過預(yù)計各個目標(biāo)區(qū)域Ci的選定點是如何響應(yīng)曝光過程中目標(biāo)區(qū)域Ci吸收的局部及殘余熱能而發(fā)生形變，預(yù)計的形變信息可以用于調(diào)整各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的曝光信息，以減小產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域形變的可能性。被調(diào)整的曝光信息可包含計算曝光位置偏移以調(diào)整曝光坐標(biāo)位置或其它可調(diào)整的曝光參數(shù)。
應(yīng)用預(yù)計位置偏移之后，過程300在程序任務(wù)P308中，光刻裝置100、150使用預(yù)期圖形連續(xù)曝光各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN，曝光的方式與上面的描述一致，且遵從包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位及曝光排序的曝光配方。
曝光之后，校正過程300隨后前進到程序任務(wù)P310，其中被曝光的晶片襯底W經(jīng)歷一測量過程。配置該測量過程以測量表明晶片加熱效應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W的各種屬性和后生現(xiàn)象。如前所述，這些被測量的屬性可能包含，例如，單個目標(biāo)區(qū)域C的尺寸、特定的測試圖形、與層相關(guān)的對準(zhǔn)標(biāo)記、目標(biāo)區(qū)域C特征之間的間隙、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱在X和/或Y方向的直徑等；而且可以通過光刻曝光裝置100、150的內(nèi)部機械裝置或通過外部設(shè)備進行這些測量。
在程序任務(wù)P312中，基于測量到的被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的屬性，熱校正過程300確定偏移信息以修正預(yù)計形變信息(x+dxp，y+dyp)。也就是說，利用測得的屬性信息，可以重新計算方程(4)、(5)，以產(chǎn)生各個目標(biāo)區(qū)域Ci內(nèi)多個選定點的更新的一組預(yù)計形變。該預(yù)計形變信息偏移可以反饋到曝光配方以修正和更新曝光信息，例如曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位、及曝光排序信息?？梢灾貜?fù)過程300好幾次，直到曝光圖形獲得制造者規(guī)定的特征及輪廓。
第四實施方案圖4A示意性地描述了按照本發(fā)明的一個特定實施方案來構(gòu)建及操作的熱校正過程400的一般發(fā)明概念。如圖4A所示，校正過程400從提供初始曝光配方的程序任務(wù)P402開始。如前面的其它公開的實施方案所述，曝光配方可包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位、以及曝光排序信息。
熱校正過程400隨后前進到確定熱校正的程序任務(wù)P404。在這個實施方案中，熱校正信息采取預(yù)計熱形變信息的形式。特別地，施加于先前曝光芯片的能量對局部形變的影響重大。這種影響可以模型化為Δr‾≈ΣiTiDi;]]>其中(6)Δr代表預(yù)計的與時間有關(guān)的形變效應(yīng)；Ti=et-tiτ]]>代表曝光目標(biāo)區(qū)域Ci(即芯片)的熱效應(yīng)，能量傳過晶片襯底W時它將隨時間衰減；τ代表與光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)有關(guān)的時間靈敏度常數(shù)；Di=ke-|r‾i-r‾|/χ]]>代表已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域之間的距離ri引起的效應(yīng)；χ代表光刻曝光元件的空間熱學(xué)性質(zhì)；k代表與光刻曝光部件(例如，曝光卡盤、晶片加工等)的熱學(xué)性質(zhì)有關(guān)的比例常數(shù)，但對于給定的元件組，該常數(shù)通常是不變的。
如圖4B所示，因為Δr＝(dxp+dyp)，方程(3)可以用其x、y分量來表示，可以對其計算以提供如下一組計算出的預(yù)計時間形變信息dxy=ΣiTixDix;---(7a)]]>dyp=ΣiTiyDiy---(7b)]]>熱校正過程400隨后前進到程序任務(wù)P406，其中這組計算得到的預(yù)計時間形變信息被應(yīng)用于曝光配方的曝光信息，以補償預(yù)計形變。換而言之，通過預(yù)計能量傳過晶片襯底W時熱效應(yīng)是如何使目標(biāo)區(qū)域Ci發(fā)生形變，預(yù)計的形變信息可以用于調(diào)整各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的曝光信息，以減小發(fā)生目標(biāo)區(qū)域形變的可能性。被調(diào)整的曝光信息可包含計算曝光位置偏移以調(diào)整曝光坐標(biāo)位置或其它可調(diào)整的曝光參數(shù)。
應(yīng)用預(yù)計位置偏移之后，過程400在程序任務(wù)P408中，光刻裝置100、150使用預(yù)期圖形連續(xù)曝光各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN，曝光的方式與上面的描述一致，且遵從包含所施加的劑量、曝光坐標(biāo)定位及曝光排序的曝光配方。
曝光之后，校正過程400隨后前進到程序任務(wù)P410，其中被曝光的晶片襯底W經(jīng)歷一測量過程。配置該測量過程以測量表明晶片加熱效應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W的各種屬性和后生現(xiàn)象。如前所述，這些被測量的屬性可包含，例如，單個目標(biāo)區(qū)域C的尺寸、特定的測試圖形、與層相關(guān)的對準(zhǔn)標(biāo)記、目標(biāo)區(qū)域C特征之間的間隙、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱在X和/或Y方向的直徑等；而且可以通過光刻曝光裝置100、150的內(nèi)部機械裝置或通過外部器件進行這些測量。
在程序任務(wù)P412中，基于測量到的被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的屬性，熱校正過程400確定偏移信息以修正預(yù)計形變信息(dxp，dyp)。也就是說，利用測得的屬性信息，可以重新計算方程(4a)、(4b)，以產(chǎn)生各個目標(biāo)區(qū)域Ci內(nèi)多個選定點的更新的一組預(yù)計形變。預(yù)計形變信息偏移可以反饋到曝光配方以修正和更新曝光信息，例如曝光次數(shù)、曝光排序、曝光坐標(biāo)信息?？梢灾貜?fù)過程400好幾次，直到曝光圖形獲得制造者規(guī)定的特征及輪廓。
第五實施方案圖5A示意性地描述了按照本發(fā)明的一個特定實施方案來構(gòu)建及操作的熱校正過程500的一般發(fā)明概念。如圖5A所示，校正過程500從提供初始曝光配方的程序任務(wù)P502開始。如前面的其它公開的實施方案所述，依照制造者規(guī)定的特征及曝光圖形的輪廓，曝光配方指明投射束PB聚焦到晶片襯底W的各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN上的能量的量。曝光配方還包含關(guān)聯(lián)的曝光位置信息，該信息識別各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN上投射束PB將被聚焦的預(yù)定坐標(biāo)；以及相關(guān)的曝光順序信息，該信息識別投射束PB曝光各個目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的預(yù)定順序。
熱校正過程500隨后進行到確定熱校正的程序任務(wù)P504。在這個實施方案中，熱校正信息采取基于預(yù)計形變信息的曝光排序信息的形式。特別地，可以使用任何上面討論的預(yù)計模型，例如基于方程(1)、(2)、(4a)、(4b)的計算出的形變信息，根據(jù)曝光配方提供的包含曝光順序的初始曝光信息，以預(yù)計目標(biāo)區(qū)域Ci至CN對曝光如何響應(yīng)。
熱校正過程500隨后前進到程序任務(wù)P506，其中這組計算得到的預(yù)計時間形變信息被應(yīng)用于曝光配方的曝光信息，以補償預(yù)計形變。即，通過了解熱效應(yīng)是如何使整個晶片襯底W上的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN發(fā)生形變，對于給定的初始曝光順序，預(yù)計的形變信息可以用于調(diào)整目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的曝光順序。
例如，如圖5B所示，熱校正過程500可以根據(jù)這組計算得到的預(yù)計形變信息，確定按如下順序曝光晶片襯底W的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN將最小化熱效應(yīng)并改善平均區(qū)域校正Cc→Ch→Cd→Cg→Ca→Cf→CN-1→Cd→...等。
應(yīng)用預(yù)計形變信息之后，過程500在程序任務(wù)P508中，光刻裝置100、150使用預(yù)期圖形連續(xù)曝光各個目標(biāo)區(qū)域，曝光的方式與上面的描述一致，且遵從基于預(yù)計形變信息的曝光順序。
曝光之后，校正過程500隨后前進到程序任務(wù)P510，其中被曝光的晶片襯底W經(jīng)歷一測量過程。配置該測量過程以測量表明晶片加熱效應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W的各種屬性和后生現(xiàn)象。如前所述，這些被測量的屬性可包含，例如，單個目標(biāo)區(qū)域C的尺寸、特定的測試圖形、與層相關(guān)的對準(zhǔn)標(biāo)記、目標(biāo)區(qū)域C特征之間的間隙、目標(biāo)區(qū)域孔和/或柱在X和/或Y方向的直徑等；而且可以通過光刻曝光裝置100、150的內(nèi)部機械裝置或通過外部設(shè)備進行這些測量。
在程序任務(wù)P512中，基于測量到的被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的屬性，熱校正過程500確定偏移信息以修正曝光順序信息。也就是說，利用測得的屬性信息，通過重新計算預(yù)計模型以產(chǎn)生更新的一組預(yù)計形變，或者通過基于晶片襯底W上測得的屬性的分布來調(diào)整順序，可以進一步改善曝光順序?？梢灾貜?fù)過程500好幾次，直到曝光圖形獲得制造者規(guī)定的特征及輪廓。
第六實施方案圖6示意性地描述了按照本發(fā)明的一個特定實施方案來構(gòu)建及操作的熱校正過程600的一般發(fā)明概念。如圖6所示，校正過程600從提供初始曝光配方的程序任務(wù)P602開始。如前面的其它公開的實施方案所述，曝光配方可包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位、及曝光排序信息。
熱校正過程600隨后進行到確定熱校正的程序任務(wù)P604。在這個實施方案中，熱校正信息采取基于獲得溫度信息的形變信息的形式。特別地，制作晶片襯底W的熱像圖像，例如使用紅外熱像攝影機作為傳感器，以獲得其表面的溫度分布圖。然后基于如下模型，局部溫度變化信息被轉(zhuǎn)換為目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的一組形變信息(即，形變分布圖)[dx]p=[cxirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>以及(8a)其中 (8b)dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；xi代表區(qū)域i的x坐標(biāo)；c代表比例常數(shù)(熱膨脹系數(shù))；Ni代表計入總和的區(qū)域數(shù)目；k代表沿晶片中心與區(qū)域i連線的相關(guān)區(qū)域的總數(shù)；Tk代表區(qū)域k的測量溫度；Tnom代表機器被設(shè)置的標(biāo)稱溫度；yi代表區(qū)域i的y坐標(biāo)；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
熱校正過程600隨后前進到程序任務(wù)P606，其中形變分布圖被應(yīng)用于曝光配方的曝光信息，以補償預(yù)計形變。即，通過了解熱效應(yīng)是如何使晶片襯底W上的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN發(fā)生形變，對于給定的晶片襯底溫度變化，該形變信息可以用于調(diào)整例如包含曝光時間、曝光能量、曝光坐標(biāo)定位及曝光排序信息等的曝光過程參數(shù)。
應(yīng)用預(yù)計形變信息之后，過程600在程序任務(wù)P608中，光刻裝置100、150使用期望圖形連續(xù)曝光各個目標(biāo)區(qū)域，曝光的方式與上面的描述一致，且遵從基于形變信息的曝光信息。
曝光之后，校正過程600隨后前進到程序任務(wù)P610，其中被曝光的晶片襯底W經(jīng)歷一測量過程。配置該測量過程以測量表明晶片加熱效應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W的各種屬性和后生現(xiàn)象。如前所述，這些被測量的屬性可能包含單個目標(biāo)區(qū)域C的尺寸、特定的測試圖形、與層相關(guān)的對準(zhǔn)標(biāo)記、目標(biāo)區(qū)域C特征之間的間隙等；而且可以通過光刻曝光裝置100、150的內(nèi)部機械裝置或通過外部設(shè)備進行這些測量。
同樣地，可以制作曝光后的熱像圖像，以建立目標(biāo)區(qū)域Ci至CN和/或晶片襯底W在曝光之后的溫度差異?？梢允褂迷摐囟炔町惞烙嬈毓鈺r的溫度分布。
當(dāng)溫度差異不是逐漸變化時，即發(fā)現(xiàn)熱點時，晶片襯底與晶片平臺之間的熱接觸可能不良。這可能表明晶片或晶片平臺的沾污，因此可以使用該溫度差異的測量來探測沾污。
在程序任務(wù)P612中，基于測量到的被曝光的目標(biāo)區(qū)域Ci至CN的屬性，熱校正過程600確定偏移信息以修正形變信息分布圖。利用測得的屬性信息，修正和更新形變信息分布圖以反映測得的屬性的分布。隨后使用這些被修正的形變信息，進一步調(diào)整曝光參數(shù)，例如包含曝光能量、曝光次數(shù)、曝光排序、曝光坐標(biāo)信息等?？梢灾貜?fù)過程600好幾次，直到曝光圖形獲得制造者規(guī)定的特征及輪廓。
雖然上面描述了本發(fā)明的具體實施方案，但可以理解，本發(fā)明的實施可以與上述實施方案不同。上述實施方案可以改為與附圖所示各實體中軟件、固件、及硬件的不同實施方案來實現(xiàn)。例如，部分公開的程序任務(wù)可以由曝光工具控制器來執(zhí)行，或者由專用的處理設(shè)備來執(zhí)行。
同樣地，該描述不是想要限制本發(fā)明。已經(jīng)描述了本發(fā)明的設(shè)置、工作、及行為，但是應(yīng)了解到，已知本說明書所給出的細(xì)節(jié)程度，對這些實施方案的改變和變化是可能的。因此，前述詳細(xì)描述并非想要或打算以任何方式限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種校正光刻曝光襯底的熱致區(qū)域形變的方法，包括按照預(yù)定曝光信息把圖形曝光到襯底的多個區(qū)域上；測量所述區(qū)域的屬性以評估由所述曝光的熱效應(yīng)引起的所述區(qū)域的形變；基于所述測得的屬性確定校正信息；以及基于所述校正信息調(diào)整所述預(yù)定曝光信息，以補償熱致區(qū)域形變。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述曝光信息至少包含下述信息之一曝光能量信息、曝光時間信息、曝光區(qū)域位置信息、曝光區(qū)域排序信息、及曝光區(qū)域形變信息。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含根據(jù)通過所述校正信息確定的位置偏移信息，對預(yù)定曝光區(qū)域位置信息進行調(diào)整。
4.權(quán)利要求2的方法，進一步包含提供模型以預(yù)計熱致區(qū)域形變信息；以及基于所述預(yù)計熱致形變信息，在曝光之前修改所述預(yù)計曝光信息。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的調(diào)整包含根據(jù)通過所述校正信息確定的預(yù)計偏移信息，在所述曝光之后對所述修改過的預(yù)定曝光信息進行調(diào)整。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述預(yù)計熱致區(qū)域形變信息包含基于整體膨脹模型預(yù)計各個區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述預(yù)計模型是基于[dx]p=[xrw·NiNtot·dxmax];]]>以及[dy]p=[yrw·NiNtot·dymax];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；dxmax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿x方向的預(yù)計總形變；x代表晶片襯底W上一點的x坐標(biāo)；rw代表晶片襯底W的半徑；Ni代表當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的索引號；Ntot代表目標(biāo)區(qū)域的總數(shù)；dyp代表沿y軸的預(yù)計形變；dymax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿y方向的預(yù)計總形變；以及y代表晶片襯底W上一點的y坐標(biāo)。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于所述預(yù)計的熱致區(qū)域形變信息，對所述曝光區(qū)域排序信息進行調(diào)整。
9.權(quán)利要求4的方法，其中所述熱致區(qū)域形變信息包含基于能量傳過所述晶片時的時間衰減特性來預(yù)計各個所述區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中預(yù)計模型是基于dxp=ΣiTixDix;]]>以及dyp=ΣiTiyDiy;]]>其中Ti=e-t-tiτ:]]>代表曝光一個目標(biāo)區(qū)域Ci的熱效應(yīng)，當(dāng)能量沿x方向或y方向傳輸通過襯底時它將隨時間衰減；τ代表取決于光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)的時間靈敏度常數(shù)；Di=ke-|r‾i-r‾|/χ:]]>代表沿x方向或y方向在所述已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域之間的距離ri引起的效應(yīng)；x代表光刻曝光元件的空間熱學(xué)性質(zhì)；k代表取決于光刻曝光元件的熱學(xué)性質(zhì)的比例常數(shù)；dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于所述預(yù)計的熱致區(qū)域形變信息，對所述曝光區(qū)域排序信息進行調(diào)整。
12.權(quán)利要求2的方法，進一步包含在曝光之前測量所述襯底表面上的溫度變化；以及基于所述測得的襯底溫度變化產(chǎn)生形變分布圖。
13.權(quán)利要求12的方法，進一步包含，基于所述形變分布圖在曝光之前修改所述預(yù)定曝光信息。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述溫度變化測量包含熱像成像。
15.權(quán)利要求12的方法，其中所述形變分布圖可表征為[dx]p=[cxirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>[dy]p=[cyirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；xi代表區(qū)域i的x坐標(biāo)；c代表比例常數(shù)(熱膨脹系數(shù))；Ni代表計入總數(shù)的區(qū)域數(shù)目；k代表沿晶片中心與區(qū)域i之間的連線的相關(guān)區(qū)域上的總數(shù)；Tk代表區(qū)域k的測量溫度；Tnom代表機器被設(shè)置的標(biāo)稱溫度；yi代表區(qū)域i的y坐標(biāo)；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
16.權(quán)利要求13的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于通過所述校正信息確定的形變偏移信息，在所述曝光之后對所述修改過的預(yù)定曝光信息進行調(diào)整。
17.一種校正光刻曝光襯底的熱致區(qū)域形變的方法，包含提供模型以預(yù)計由曝光的熱效應(yīng)引起的襯底多個區(qū)域的形變；基于所述預(yù)計熱致形變信息，對用于配置所述襯底的所述區(qū)域的曝光的曝光信息進行修改；按照所述修改過的曝光信息把圖形曝光到所述襯底的所述區(qū)域；測量所述區(qū)域的屬性以評估所述曝光的熱效應(yīng)引起的所述區(qū)域的形變；基于所述測得的屬性確定校正信息；以及基于所述校正信息調(diào)整所述修改過的曝光信息，以補償熱致區(qū)域形變。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述預(yù)計熱致區(qū)域形變信息包含基于整體膨脹模型預(yù)計各個所述區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
19.權(quán)利要求18的方法，其中預(yù)計模型是基于[dx]p=[xrw·NiNtot·dxmax];]]>以及[dy]p=[yrw·NiNtot·dymax];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；dxmax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿x方向的預(yù)計總形變；x代表晶片襯底W上一點的x坐標(biāo)；rw代表晶片襯底W的半徑；Ni代表當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的索引號；Ntot代表目標(biāo)區(qū)域的總數(shù)；dyp代表沿y軸的預(yù)計形變；dymax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿y方向的預(yù)計總形變；以及y代表晶片襯底W上一點的y坐標(biāo)。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于所述預(yù)計的熱致區(qū)域形變信息，調(diào)整所述曝光區(qū)域排序信息。
21.權(quán)利要求17的方法，其中所述熱致區(qū)域形變信息包含基于當(dāng)能量傳輸通過所述晶片時的時間衰減特性來預(yù)計各個所述區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中預(yù)計模型是基于dxp=ΣiTixDix;]]>以及dyp=ΣiTiyDiy;]]>其中Ti=e-t-tiτ:]]>代表曝光一個目標(biāo)區(qū)域Ci的熱效應(yīng)，能量沿x方向或y方向傳輸通過襯底時它將隨時間衰減；τ代表取決于光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)的時間靈敏度常數(shù)；Di=ke-|r‾i-r‾|/χ:]]>代表沿x方向或y方向在已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域之間的距離ri引起的效應(yīng)；x代表光刻曝光元件的空間熱學(xué)性質(zhì)；k代表取決于光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)的比例常數(shù)；dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含，基于所述預(yù)計的熱致區(qū)域形變信息，調(diào)整所述曝光區(qū)域排序信息。
24.一種校正光刻曝光襯底熱致區(qū)域形變的方法，包含測量包含多個待曝光區(qū)域的襯底的表面溫度變化；基于所述測得的襯底溫度變化產(chǎn)生形變分布圖；基于所述形變分布圖，對用于配置所述襯底的所述區(qū)域的曝光的曝光信息進行修改；按照所述修改過的曝光信息把圖形曝光到所述區(qū)域；測量所述區(qū)域的屬性以評估所述曝光的熱效應(yīng)引起的區(qū)域形變；基于所述測得的屬性確定校正信息；以及基于所述校正信息調(diào)整所述修改過的曝光信息，以補償熱致區(qū)域形變。
25.權(quán)利要求24的方法，其中溫度變化測量包含熱像成像。
26.權(quán)利要求24的方法，其中所述形變分布圖可表征為[dx]p=[cxirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>[dy]p=[cyirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；xi代表區(qū)域i的x坐標(biāo)；c代表比例常數(shù)(熱膨脹系數(shù))；Ni代表計入總數(shù)的區(qū)域數(shù)目；k代表沿晶片中心與區(qū)域i之間的連線的相關(guān)區(qū)域的總數(shù)；Tk代表區(qū)域k的測量溫度；Tnom代表機器被設(shè)置的標(biāo)稱溫度；yi代表區(qū)域i的y坐標(biāo)；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含，基于通過所述校正信息確定的形變偏移信息，在曝光之后對所述修改過的預(yù)定曝光信息進行調(diào)整。
28.一種校正通過光刻裝置曝光的襯底的熱致區(qū)域形變的方法，包含基于至少一個先前襯底的已曝光目標(biāo)區(qū)域確定校正信息；將所述校正信息應(yīng)用于曝光信息；以及按照已應(yīng)用校正信息的所述曝光信息曝光后續(xù)襯底的目標(biāo)區(qū)域。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述曝光信息至少包含下述信息之一曝光能量信息、曝光時間信息、曝光區(qū)域位置信息、以及曝光區(qū)域排序信息。
30.權(quán)利要求28的方法，其中所述校正信息的確定包含把圖形曝光到所述至少一個先前襯底的多個所述目標(biāo)區(qū)域，并測量所述至少一個先前襯底的所述目標(biāo)區(qū)域的屬性以評估由所述曝光的熱效應(yīng)引起的形變。
31.權(quán)利要求30的方法，其中所述校正信息的確定包含推導(dǎo)出一個可如下表征的熱校正模型Δr‾≈ΣiTiDi;]]>其中Ti＝Ti(t，ti，C) ；以及Di=Di(r‾,r‾i,G‾)]]>其中Ti代表曝光一目標(biāo)區(qū)域Ci的熱效應(yīng)，其中t為當(dāng)前時間，ti為目標(biāo)區(qū)域Ci的曝光時間，以及C＝(c1，c2，K，cn)代表被校準(zhǔn)的參數(shù)的矢量，它對應(yīng)光刻曝光部件關(guān)于時間的熱學(xué)性質(zhì)；以及其中Di代表已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域的間距引起的效應(yīng)，r為晶片襯底W的當(dāng)前正被曝光的點， 為目標(biāo)區(qū)域Ci上的一個點，且G＝(g1，g2，K，gm)代表被校準(zhǔn)的參數(shù)的矢量，它對應(yīng)光刻曝光部件關(guān)于距離的熱學(xué)性質(zhì)。
32.權(quán)利要求30的方法，其中所述校正信息的確定包含采用可如下表征的預(yù)計模型[dx]p=[xrw·NiNtot·dxmax];]]>以及[dy]p=[yrw·NiNtot·dymax];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；dxmax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿x方向的預(yù)計總形變；x代表晶片襯底W上一點的x坐標(biāo)；rw代表晶片襯底W的半徑；Ni代表當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的索引號；Ntot代表目標(biāo)區(qū)域的總數(shù)；dyp代表沿y軸的預(yù)計形變；dymax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿y方向的預(yù)計總形變；以及y代表晶片襯底W上一點的y坐標(biāo)。
33.權(quán)利要求30的方法，其中所述校正信息的確定包含，采用可如下表征的預(yù)計模型dxp=ΣiTixDix;]]>以及dyp=ΣiTiyDiy;]]>其中Ti=e-t-tiτ:]]>代表曝光一個目標(biāo)區(qū)域Ci的熱效應(yīng)，當(dāng)能量沿x方向或y方向傳輸通過襯底時它將隨時間衰減；τ代表取決于光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)的時間靈敏度常數(shù)；Di=ke-|r‾i|]]>代表沿x方向或y方向在所述已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域之間的距離ri引起的效應(yīng)；x代表光刻曝光元件的空間熱學(xué)性質(zhì)；k代表取決于光刻曝光元件的熱學(xué)性質(zhì)的比例常數(shù)；dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
34.權(quán)利要求30的方法，其中所述校正信息的確定包含測量所述至少一個先前襯底的表面溫度變化；以及基于所述測得的襯底溫度變化產(chǎn)生形變分布圖，其中所述形變分布圖可表征為[dx]p=[cxirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>[dy]p=[cyirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；xi代表區(qū)域i的x坐標(biāo)；c代表比例常數(shù)(熱膨脹系數(shù))；Ni代表計入總數(shù)的區(qū)域數(shù)目；k代表沿晶片中心與區(qū)域i之間的連線的相關(guān)區(qū)域上的總數(shù)；Tk代表區(qū)域k的測量溫度；Tnom代表機器被設(shè)置的標(biāo)稱溫度；yi代表區(qū)域i的y坐標(biāo)；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
35.光刻系統(tǒng)，包含配置成提供輻射束的照明系統(tǒng)；配置成支撐用來把圖形傳遞到所述輻射束截面的制圖器件的支撐結(jié)構(gòu)；配置成支撐包含多個目標(biāo)區(qū)域的襯底的襯底支架；配置成把所述圖形化的射束曝光到襯底的至少一個所述目標(biāo)區(qū)域的投影系統(tǒng)；以及配置成測量所述被曝光的目標(biāo)區(qū)域?qū)傩缘臏y量站，其中按照預(yù)定曝光信息對所述曝光目標(biāo)區(qū)域進行曝光，所述測量站測量所述區(qū)域以評估所述曝光的熱效應(yīng)引起的所述區(qū)域的形變，以及其中基于所述測得的區(qū)域形變確定校正信息，并基于所述校正信息調(diào)整所述預(yù)定曝光信息以補償熱致區(qū)域形變。
36.權(quán)利要求35的光刻系統(tǒng)，其中所述曝光信息至少包含下述信息之一曝光能量信息、曝光時間信息、曝光區(qū)域位置信息、曝光區(qū)域排序信息、以及曝光區(qū)域形變信息。
37.權(quán)利要求36的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于通過所述校正信息確定的位置偏移信息，調(diào)整所述預(yù)定曝光區(qū)域位置信息。
38.權(quán)利要求36的光刻系統(tǒng)，進一步包含提供模型以預(yù)計熱致區(qū)域形變信息；基于所述預(yù)計熱致形變信息，在曝光之前修改所述預(yù)計曝光信息。
39.權(quán)利要求38的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于通過所述校正信息確定的預(yù)計偏移信息，在所述曝光之后調(diào)整所述修改過的預(yù)定曝光信息。
40.權(quán)利要求38的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)計熱致區(qū)域形變信息包含基于整體膨脹模型預(yù)計各個所述區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
41.權(quán)利要求40的光刻系統(tǒng)，其中預(yù)計模型是基于[dx]p=[xrw·NiNtot·dxmax];]]>以及[dy]p=[yrw·NiNtot·dymax];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；dxmax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿x方向的預(yù)計總形變；x代表晶片襯底W上一點的x坐標(biāo)；rw代表晶片襯底W的半徑；Ni代表當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的索引號；Ntot代表目標(biāo)區(qū)域的總數(shù)；dyp代表沿y軸的預(yù)計形變；dymax代表最后一個目標(biāo)區(qū)域曝光后，晶片襯底W沿y方向的預(yù)計總形變；以及y代表晶片襯底W上一點的y坐標(biāo)。
42.權(quán)利要求41的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于所述預(yù)計熱致區(qū)域形變信息，調(diào)整所述曝光區(qū)域排序信息。
43.權(quán)利要求38的光刻系統(tǒng)，其中所述熱致區(qū)域形變信息包含基于當(dāng)能量傳輸通過所述晶片時的時間衰減特性來預(yù)計各個所述區(qū)域內(nèi)選定點的形變效應(yīng)。
44.權(quán)利要求43的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)計模型是基于dxp=ΣiTixDix;]]>以及dyp=ΣiTiyDiy;]]>其中Ti=e-t-tiτ:]]>代表曝光一個目標(biāo)區(qū)域Ci的熱效應(yīng)，當(dāng)能量沿x方向或y方向傳輸通過襯底時它將隨時間衰減；τ代表取決于光刻曝光部件的熱學(xué)性質(zhì)的時間靈敏度常數(shù)；Di=ke-|r‾i-r‾|/χ:]]>代表沿x方向或y方向在所述已曝光目標(biāo)區(qū)域Ci與當(dāng)前要被曝光目標(biāo)區(qū)域之間的距離ri引起的效應(yīng)；x代表光刻曝光元件的空間熱學(xué)性質(zhì)；k代表取決于光刻曝光元件的熱學(xué)性質(zhì)的比例常數(shù)；dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
45.權(quán)利要求44的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于所述預(yù)計的熱致區(qū)域形變信息，調(diào)整所述曝光區(qū)域排序信息。
46.權(quán)利要求36的光刻系統(tǒng)，進一步包含在曝光之前測量所述襯底表面的溫度變化；以及基于所述測得的襯底溫度變化產(chǎn)生形變分布圖。
47.權(quán)利要求46的光刻系統(tǒng)，進一步包含，基于所述形變分布圖在曝光之前修改所述預(yù)定曝光信息。
48.權(quán)利要求46的光刻系統(tǒng)，其中所述溫度變化測量包含熱像成像。
49.權(quán)利要求46的光刻系統(tǒng)，其中該形變分布圖可表征為[dx]p=[cxirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>[dy]p=[cyirw1NiΣk(Tk-Tnom)];]]>其中dxp代表沿x軸的預(yù)計形變；xi代表區(qū)域i的x坐標(biāo)；c代表比例常數(shù)(熱膨脹系數(shù))；Ni代表計入總數(shù)的區(qū)域數(shù)目；k代表沿晶片中心與區(qū)域i之間的連線的相關(guān)區(qū)域的總數(shù)；Tk代表區(qū)域k的測量溫度；Tnom代表機器被設(shè)置的標(biāo)稱溫度；yi代表區(qū)域i的y坐標(biāo)；以及dyp代表沿y軸的預(yù)計形變。
50.權(quán)利要求47的光刻系統(tǒng)，其中所述預(yù)定曝光信息的所述調(diào)整包含基于通過所述校正信息確定的形變偏移信息，在所述曝光之后調(diào)整所述修改過的預(yù)定曝光信息。
全文摘要
本發(fā)明提出了校正光刻曝光襯底的熱致區(qū)域形變的方法和裝置。在一個實施方案中，該方法包含，按照預(yù)定曝光信息把圖形曝光到襯底的多個區(qū)域，并測量所述區(qū)域的屬性以評估曝光過程的熱效應(yīng)引起的區(qū)域形變。該方法進一步包含基于測得的屬性確定校正信息，并基于改校正信息調(diào)整預(yù)定的曝光信息以補償熱致區(qū)域形變。其它實施方案包含使用預(yù)計模型以預(yù)計區(qū)域上的熱致效應(yīng)，并包含熱像成像以確定整個襯底上的溫度變化。
文檔編號G03F9/00GK1645255SQ20041010209
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者J·J·奧特坦斯, H·K·范德肖特, J·P·斯塔雷維德, W·J·P·M·馬亞斯, W·J·維內(nèi)馬, B·門奇特奇科夫 申請人:Asml荷蘭有限公司