專(zhuān)利名稱(chēng)：相移掩模對(duì)準(zhǔn)方法和器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寫(xiě)入系統(tǒng)和工件的對(duì)準(zhǔn)。具體來(lái)講，其涉及采用空間光調(diào)制器(SLM)在具有第一層圖案的工件上寫(xiě)入第二層圖案的對(duì)準(zhǔn)。其擴(kuò)展至制作掩?；驑?biāo)度片，或采用掩?；驑?biāo)度片制作器件的層。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了各種采用經(jīng)過(guò)了兩次構(gòu)圖的掩?；驑?biāo)度片的平版印刷技術(shù)。第二次構(gòu)圖產(chǎn)生了相移結(jié)構(gòu)。
對(duì)掩?；驑?biāo)度片的第二次構(gòu)圖與第一次構(gòu)圖的精確對(duì)準(zhǔn)日益重要。就交替相移結(jié)構(gòu)而言，這一點(diǎn)尤為重要，所述交替相移結(jié)構(gòu)可能是在兩個(gè)以上的構(gòu)圖步驟中產(chǎn)生的。
一個(gè)提高對(duì)準(zhǔn)的機(jī)會(huì)已經(jīng)顯現(xiàn)。更好的對(duì)準(zhǔn)制造出更好的掩?；驑?biāo)度片，或者在襯底上制造出更好的器件結(jié)構(gòu)。采用更好的掩模或標(biāo)度片將制造出更好的器件層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及寫(xiě)入系統(tǒng)和工件的對(duì)準(zhǔn)。具體來(lái)講，其涉及采用SLM在具有第一層圖案的工件上寫(xiě)入第二層圖案的對(duì)準(zhǔn)。其擴(kuò)展至制作掩?；驑?biāo)度片，或采用掩?；驑?biāo)度片制作器件層。在權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)和附圖中對(duì)本發(fā)明的具體方面進(jìn)行了說(shuō)明。


在圖1中對(duì)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行了圖解說(shuō)明。
圖2示出了一套設(shè)計(jì)規(guī)則，其能夠應(yīng)用到第二層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記定位中；圖3示出了精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的細(xì)節(jié)；圖4示出了掩模上不同標(biāo)記類(lèi)型的示例布局；圖5示出了如何通過(guò)對(duì)多個(gè)激光脈沖進(jìn)行求積，而得到任何襯底/臺(tái)架移動(dòng)的平均值，由此創(chuàng)建經(jīng)反射的原始圖像；圖6反映了比較測(cè)量所采用的累積劑量得到的測(cè)量精度的研究；圖7示出了在所得到的圖像上做的預(yù)分析；圖8示出了如何根據(jù)推算的中心點(diǎn)布置測(cè)量窗口；圖9示出了對(duì)目標(biāo)圖形的臂的兩次測(cè)量；在圖10中，對(duì)強(qiáng)度分布進(jìn)行微分，以便進(jìn)行邊緣檢測(cè)；在圖11中，為了達(dá)到子像素精確度，將具有預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)的二階多項(xiàng)式與衍生的邊緣峰值擬合；圖12示出了計(jì)算第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置的策略，其中，所述計(jì)算位置為矢量和；圖13示出了由具有大約300nm FEP 171抗蝕劑，行間隔為3μm的光柵獲得的SEM圖像；圖14示出了仿真設(shè)置，其描述了蝕刻圖案之上的50nm抗蝕劑凹陷；圖15中的仿真示出了石英和黑色鉻在NA0.82下預(yù)期的反射率差；圖16到圖19示出了在各種抗蝕劑厚度下的一系列圖像及其相應(yīng)的亮度分布；在圖20中示出了測(cè)量反射率與仿真反射率之間的關(guān)系；圖21示出了采用DX1100P抗蝕劑執(zhí)行的測(cè)試結(jié)果；圖22示出了在測(cè)量第一層對(duì)準(zhǔn)十字標(biāo)記的位置時(shí)，在襯底上相同位置處得到的一系列圖像；圖23示出了BARC仿真設(shè)置與前面的仿真設(shè)計(jì)有何不同；圖24中示出了采用不同BARC類(lèi)型的仿真結(jié)果；圖25重復(fù)了圖24中仿真的計(jì)算，通過(guò)將BARC的k值設(shè)為0仿真漂白；圖26示出了在DUV曝光之后鉻和石英的反射率。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)優(yōu)選實(shí)施例予以描述的目的在于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行舉例說(shuō)明，而不是為了對(duì)本發(fā)明的范圍予以限制，本發(fā)明的范圍將由權(quán)利要求書(shū)界定。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將在下述說(shuō)明的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)各種等價(jià)改變。
用于相移掩模寫(xiě)入的第二層對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)是Micronic Sigma 7300掩模寫(xiě)入器的子功能之一。所選擇的執(zhí)行PSM對(duì)準(zhǔn)的策略是將DUV寫(xiě)入激光與空間光調(diào)制器(spatial light modulator，SLM)結(jié)合使用，以創(chuàng)建在第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上反射的光戳圖像(light stamp image)。采用DUV敏感CCD攝像機(jī)俘獲并測(cè)量該反射圖像。采用寫(xiě)入激光避免了由多個(gè)激光源錯(cuò)位導(dǎo)致的位置偏差。
化學(xué)放大抗蝕劑(CAR)、底部抗反射涂層(BARC)和頂部抗反射涂層(TARC)中的抗反射功能(anti-reflection，AR)均降低了對(duì)248nm入射光的反射率。在采用248nm的激光進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，這將降低對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度和精確性。盡管所述討論說(shuō)明了采用248nm光源觀察到的現(xiàn)象，但也可以考慮采用193nm光源。
本說(shuō)明書(shū)尤其討論了不同抗蝕劑厚度下的圖像對(duì)比度和采用AR涂層時(shí)的圖像對(duì)比度。此外還對(duì)測(cè)量第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置的算法進(jìn)行了說(shuō)明。
對(duì)這一點(diǎn)的研究和最終的PSM對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)果揭示有用的方法和器件。
1.引言衰減和交替相移掩模(Phase Shift Mask，PSM)已經(jīng)成為了廣泛應(yīng)用的分辨率增強(qiáng)技術(shù)，用于克服收縮k1因子。更為先進(jìn)的PSM技術(shù)正在開(kāi)發(fā)當(dāng)中。該項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)共同點(diǎn)在于，在至少兩個(gè)寫(xiě)入步驟中制造PSM，在兩次曝光之間對(duì)掩模進(jìn)行顯影、蝕刻并再次涂覆新的抗蝕劑。為了兩次曝光抗蝕劑，掩模寫(xiě)入器必須能夠?qū)?zhǔn)第二級(jí)曝光，從而使圖案與第一級(jí)匹配。通常采用電子束掩模寫(xiě)入器完成第一級(jí)曝光。
對(duì)于衰減的PSM，所要求的層與層對(duì)準(zhǔn)精確度通常為幾百nm。第二層所要求的圖案精確度(分辨率、CD精確度、布置精確度)也是非常寬松的，因此，其可以被印刷在(例如)低端i線(xiàn)激光器圖案發(fā)生器(pattern generator，PG)上。交替PSM所要求的層與層對(duì)準(zhǔn)精確度則嚴(yán)格得多。對(duì)圖案精確度的要求也更加嚴(yán)格，其目的在于避免在PSM上產(chǎn)生相位錯(cuò)誤。對(duì)于初始的交替PSM應(yīng)用，通常仍然采用i線(xiàn)激光PG。但是，隨著功能部件尺寸針對(duì)90nm、65nm和更低技術(shù)節(jié)點(diǎn)而縮小，i線(xiàn)激光PG的圖案精確度將不再滿(mǎn)足第二層交替PSM或其他先進(jìn)PSM技術(shù)的要求。
針對(duì)第二層而言，i線(xiàn)激光PG的一種替代選擇是采用與第一層中相同的電子束掩模寫(xiě)入器，R.Plontke、L.Bettin、D.Beyer、J.Butschke、M.Irmscher、C.Koepernik、B.Leibold、A.Vix和P.Voehringer在“Avoidance/Reduction of Charging Effects in Case of Partially InsufficientSubstrate Conductivity when using ESPACER 300Z”(20th European MaskConference on Mask Technology for Integrated Circuits and Micro-Components，GMMFB 43，pp 233-240，2004)中已經(jīng)公開(kāi)了一種方案。如果掩模寫(xiě)入器能夠正確地對(duì)準(zhǔn)第二層，將確保兩層圖案之間的良好匹配。針對(duì)第二層采用電子束系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于在第一層圖案的起伏處產(chǎn)生電荷，所述電荷將降低電子束的精確度。一種為了避免產(chǎn)生電荷而提出的方法是在第二層抗蝕劑之下或之上采用導(dǎo)電膜，這是一個(gè)可能導(dǎo)致更多缺陷數(shù)量并降低制造成品率的額外加工步驟。
i線(xiàn)激光PG的另一個(gè)具有吸引力的替代選擇是采用DUV波長(zhǎng)的激光PG。正如H.Martinsson、J.Hellgren、N.Eriksson、M.Bjuggren和T.Sandstrm在“Transparent corner enhancement scheme for a DUV pattern generator”(Photomask Japan 2003，Proceedings SPIE vol.5130，pp 297-308，2003)中所描述的，短波長(zhǎng)連同圖案保真度增強(qiáng)技術(shù)所提供的圖案精確度能夠充分與電子束印刷的第一層相匹配。由于對(duì)第二層采用了光學(xué)曝光，因此不會(huì)產(chǎn)生充電效應(yīng)，沒(méi)有必要應(yīng)用任何導(dǎo)電膜。第二層仍然必須與第一層對(duì)準(zhǔn)，DUV PG必須具有非常精確的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。來(lái)自Micronic Laser Systems的Sigma 7300DUV PG采用248nm波長(zhǎng)和類(lèi)似于248nm光刻掃描儀的圖像處理技術(shù)。其提供了所需的分辨率和圖案精確度，從而避免第一和第二層之間的相位缺陷，其具有非常精確的第二層對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。
Sigma 7300第二層對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)采用以248nm DUV寫(xiě)入激光器照射的圖案發(fā)生空間光調(diào)節(jié)器(SLM)[參見(jiàn)WO99/45439，在此將其引入以供參考]，并采用CCD攝像機(jī)觀察從包含第一層對(duì)準(zhǔn)圖案的襯底反射的圖像。參見(jiàn)T.Sandstrm、P.Askebjer、J Sellander、R.Zerne、A.Karawajczyk的“PatternGeneration with SLM Imaging”(21st Annual BACUS Symposium on PhotomaskTechnology，Proceedings SPIE vol.4562，pp 38-44，2001)。在測(cè)量時(shí)采用寫(xiě)入過(guò)程中的同一激光器避免了測(cè)量和寫(xiě)入之間的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)差異。只暴露掩模上小的指定區(qū)域，降低了影響PSM的真實(shí)圖案的風(fēng)險(xiǎn)。由于圖像抓取是快速的，甚至具有很多魯棒性不斷增大的冗余，因此系統(tǒng)的成品率非常高。
圖1中所示的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)顯示了卓越的魯棒性、成品率和精確度，總對(duì)準(zhǔn)時(shí)間小于6分鐘，精確度的平均+3σ結(jié)果在13-30nm之間。但是，本文將不會(huì)關(guān)注整個(gè)系統(tǒng)的性能和策略，而是僅僅關(guān)注計(jì)量技術(shù)的早期難題是如何得到處理的。
即使該技術(shù)似乎是實(shí)施第二層對(duì)準(zhǔn)的大好途徑，但是仍然存在一些其他問(wèn)題值得在啟動(dòng)全面發(fā)展之前得到解決。第一個(gè)問(wèn)題是系統(tǒng)如何響應(yīng)不同的抗蝕劑厚度。對(duì)黑色鉻上的化學(xué)放大抗蝕劑(CAR)的反射率的早期薄膜仿真顯示，可以預(yù)期在反射圖像中得到轉(zhuǎn)變的極性。還有一種擔(dān)心在于，在極性之間的轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，將存在使圖像中的對(duì)比度全部喪失的抗蝕劑厚度。第一項(xiàng)研究顯示這一點(diǎn)沒(méi)有任何關(guān)系，連同對(duì)圖像分析位置測(cè)量技術(shù)的描述一起，說(shuō)明了對(duì)于所有抗蝕劑厚度來(lái)講，測(cè)量精確度都是極佳的。
第二個(gè)問(wèn)題是，任一248nm光吸收層的AR涂層是否將給圖像分析帶來(lái)任何困難。下面公開(kāi)一種如何處理這些問(wèn)題的方法，以及實(shí)際的測(cè)試和仿真。
2.位置測(cè)量策略2.1.第二層對(duì)準(zhǔn)概述第二層對(duì)準(zhǔn)概述提供了對(duì)下文描述的附圖的介紹。在一個(gè)實(shí)施例中，所采用的第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包含兩個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、16個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和2個(gè)保留區(qū)域?？梢匀菀椎夭捎貌煌瑪?shù)量的標(biāo)記。保留區(qū)域用于參考背景標(biāo)準(zhǔn)化和CCD對(duì)準(zhǔn)。粗略對(duì)準(zhǔn)策略在于提高總體性能和效率。精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是簡(jiǎn)單的2μm線(xiàn)寬的交叉圖案。由臺(tái)架位置和SLM上的圖案位置界定Sigma 7300中的圖案位置。為了獲取反射的第一層圖案的CCD圖像的絕對(duì)位置，必須將坐標(biāo)系從SLM轉(zhuǎn)移到CCD。這一點(diǎn)是通過(guò)CCD對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的，即將圖案顯示在SLM上，在襯底上的保留鉻區(qū)域?qū)⑺鰣D案反射回CCD。這項(xiàng)技術(shù)使該系統(tǒng)幾乎不需要補(bǔ)償。重復(fù)粗略對(duì)準(zhǔn)測(cè)量和精確對(duì)準(zhǔn)交叉圖案測(cè)量創(chuàng)建了瞬時(shí)表面地圖轉(zhuǎn)換，其包括在第二層印刷過(guò)程中采用的平移、縮放、正交和旋轉(zhuǎn)。
圖2示出了一套設(shè)計(jì)規(guī)則，其能夠應(yīng)用到第二層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記定位中。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保留或分配的區(qū)域進(jìn)行調(diào)整、平移、彎曲或尺寸改變。圖中示出了四個(gè)分配區(qū)域211。這些區(qū)域4mm寬，與邊緣偏移6mm。它們偏離拐角212a-212d 15mm。這些分配區(qū)域可以容納粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和空白標(biāo)記。例如，可以在分配區(qū)域內(nèi)的任何位置，優(yōu)選在相對(duì)側(cè)放置兩個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以是邊長(zhǎng)1.5mm的方形，每側(cè)保留0.5mm的邊框。此外，可以在分配區(qū)域內(nèi)的任何位置放置兩個(gè)空白標(biāo)記，所述空白標(biāo)記為邊長(zhǎng)1.5mm或其他尺寸的方形。在10cm的區(qū)域內(nèi)可以容納十六個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，優(yōu)選每分配區(qū)域布置四個(gè)，使標(biāo)記之間具有1cm的最小間隔，使首尾標(biāo)記之間具有最小間隔。這些標(biāo)記可以是1mm見(jiàn)方的。
圖3示出了精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記310的細(xì)節(jié)。精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包括幾個(gè)圖形320。在備選配置中，可以采用16個(gè)或25個(gè)圖形。對(duì)于對(duì)準(zhǔn)而言，只需要對(duì)每個(gè)標(biāo)記的一個(gè)圖形進(jìn)行分析，因此，其他圖形提供了冗余。因此，也可以采用一個(gè)標(biāo)記內(nèi)其他適當(dāng)數(shù)量的圖形。如圖所示，所重復(fù)的圖形可以是十字線(xiàn)，或者可以是網(wǎng)格或其他支持平移和旋轉(zhuǎn)計(jì)算的規(guī)則間隔圖形。所描述的十字線(xiàn)的每一交叉臂具有2μm線(xiàn)寬和40μm的長(zhǎng)度。
圖4示出了掩模440上不同標(biāo)記類(lèi)型的示例布局。該圖形示出了兩個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記410、兩個(gè)空白標(biāo)記420和15個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記430。所述空白標(biāo)記可以輔助CCD對(duì)準(zhǔn)。一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記410包括疊覆的水平和垂直光柵圖案。所述光柵的線(xiàn)具有恒定線(xiàn)寬，例如1μm。它們具有從3μm開(kāi)始以200nm為步長(zhǎng)逐漸增大的間距(即3.0μm、3.2、3.4......24.4μm)，或者，如果沿相反方向測(cè)量，具有遞減的間距。如圖所示，粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記沿每個(gè)方向包含108條線(xiàn)?？梢允褂貌煌木€(xiàn)寬、起始間距、步長(zhǎng)大小和線(xiàn)數(shù)。
一個(gè)對(duì)準(zhǔn)順序是從對(duì)準(zhǔn)SLM和CCD攝像機(jī)開(kāi)始的，將工件放在適當(dāng)位置，采用粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行粗略對(duì)準(zhǔn)。這些標(biāo)記的圖案減少了對(duì)位于分配區(qū)域內(nèi)其他位置的精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記定位所需的搜索。下一步測(cè)量精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，從而提供用于計(jì)算掩模的起點(diǎn)、縮放、正直和旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。憑借這些計(jì)算統(tǒng)計(jì)中的一些或全部，可以驗(yàn)證所述測(cè)量，并寫(xiě)入第二掩模層。
2.2.圖像分析位置測(cè)量算法由圖5到圖13的一系列圖形示出的測(cè)量順序示出了從俘獲第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的原始反射圖像到所測(cè)量的位置的整個(gè)順序。
圖5示出了如何通過(guò)對(duì)多個(gè)激光脈沖進(jìn)行求積，而得到任何襯底/臺(tái)架移動(dòng)的平均值，由此創(chuàng)建經(jīng)反射的原始圖像。對(duì)照參考背景圖像512使反射圖像511標(biāo)準(zhǔn)化，以提取目標(biāo)圖形513。
圖6反映了比較測(cè)量所采用的累積劑量所得到的測(cè)量精度的研究。豎軸為測(cè)量精確度。水平軸為劑量的對(duì)數(shù)標(biāo)度。在這項(xiàng)研究中，通過(guò)數(shù)量逐漸增多的閃光改變累積劑量，每次增加百分之十的標(biāo)準(zhǔn)劑量。累積測(cè)試閃光的順序?yàn)?、5、10、20、40、80、160......在該圖中，611對(duì)應(yīng)于單程經(jīng)過(guò)的同焦點(diǎn)劑量(single pass isofocal dose)。在612處，標(biāo)準(zhǔn)劑量16倍的劑量開(kāi)始在抗蝕劑中產(chǎn)生改變。在從單程通過(guò)同焦點(diǎn)劑量到小于16倍標(biāo)準(zhǔn)劑量的范圍內(nèi)，具有在不破壞抗蝕劑的條件下產(chǎn)生良好信號(hào)和測(cè)量精確度的寬劑量范圍。
圖7示出了在所得到的圖像513上進(jìn)行的預(yù)分析，其識(shí)別有效的第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記并驗(yàn)證圖像質(zhì)量。這一步驟還測(cè)量了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記中心點(diǎn)714的粗略位置。
圖8示出了如何根據(jù)推算的中心點(diǎn)放置測(cè)量窗口815，以解決旋轉(zhuǎn)靈敏度的問(wèn)題。對(duì)于具有1μm線(xiàn)寬的圖形來(lái)講，測(cè)量中心優(yōu)選距離該圖形中心2μm。對(duì)同一圖形的多次測(cè)量有助于解決圖形的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。在圖形的底部窗口821中，示出了超過(guò)閾值的測(cè)量信號(hào)822和823。從圖9中可以更加清晰地看到這些測(cè)量信號(hào)。在這一圖形中，示出了圖形513的臂的兩次測(cè)量915a-b。圖形513的反射圖形經(jīng)反射穿過(guò)抗蝕劑直到CCD攝像機(jī)。沿垂直于測(cè)量方向的一行像素上的強(qiáng)度分布為圖形臂提供了邊緣側(cè)翼。所測(cè)量的像素粗線(xiàn)的數(shù)量影響結(jié)果信號(hào)。提供了兩個(gè)信號(hào)曲線(xiàn)圖，縱軸表示強(qiáng)度，橫軸表示像素?cái)?shù)量。被視為915b的較窄像素線(xiàn)所產(chǎn)生的信號(hào)921的噪聲大于較寬像素線(xiàn)915a所產(chǎn)生的信號(hào)922。注意，大約在140像素和250像素處出現(xiàn)極小值的信號(hào)922對(duì)應(yīng)于圖8的窗口821中的過(guò)濾信號(hào)822和823。
在圖10中，對(duì)強(qiáng)度分布進(jìn)行微分1010，以便進(jìn)行邊緣檢測(cè)。檢測(cè)到最大外部邊緣峰值1011和1012，其使得算法極性獨(dú)立。也就是說(shuō)，該方法同樣適用于以淡黑色為背景的黑色圖形或以黑色為背景的淺色圖形。
在圖11中，為了達(dá)到子像素精確度，將具有預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)1111、1112的二階多項(xiàng)式與衍生的邊緣峰值擬合。在正負(fù)峰值之間計(jì)算線(xiàn)中心點(diǎn)1113。可以通過(guò)創(chuàng)建x和y一階曲線(xiàn)擬合，并計(jì)算它們之間的交叉點(diǎn)給出標(biāo)記中心點(diǎn)。類(lèi)似這樣計(jì)算圖案中心位置相對(duì)于由旋轉(zhuǎn)圖像引起的位置誤差提供了額外的魯棒性。精確了圖7所示的初步中心點(diǎn)714。
圖12示出了計(jì)算第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置的策略，其中，所述計(jì)算位置為矢量和?？梢詫⑺鰧?duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置作為位置矢量和計(jì)算對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置(1220)＝臺(tái)架位置(1231)+半SLM尺寸(1232)+CCD對(duì)準(zhǔn)偏移(1233)+CCD上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置(1234)
采用這一矢量和，將通過(guò)多個(gè)求積圖像平均臺(tái)架位置誤差，從而提供小于1nm 3□的精確度。CCD對(duì)準(zhǔn)偏移的測(cè)量具有小于2nm 3□的精確度。如圖2到圖9所示，CCD上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置具有小于2nm 3□的測(cè)量精確度。所述系統(tǒng)采用多達(dá)16個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記計(jì)算平移、旋轉(zhuǎn)、正交性和縮放變換。這是非常有用的精確度。
一些改進(jìn)能夠單獨(dú)或相互結(jié)合提高位置測(cè)量的精確度，這些改進(jìn)包括1.在布置測(cè)量窗口時(shí)粗略計(jì)算標(biāo)記中心位置。這使得該測(cè)量對(duì)旋轉(zhuǎn)不敏感，這一點(diǎn)是高精確度所必須的，因?yàn)镃CD圖像和襯底都可能發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
2.尋找標(biāo)記外部邊緣使得該測(cè)量極化獨(dú)立。
3.導(dǎo)出的邊緣峰值的曲線(xiàn)擬合適合具體的抗蝕劑情況。
4.該算法通過(guò)反復(fù)測(cè)量臺(tái)架位置直到確定，確保了恰好在圖像中的同一位置進(jìn)行所有的16個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的測(cè)量。這樣趨向于消除CCD圖像中任何由失真導(dǎo)致的影響。
5.比較參考背景圖像校正所有圖像，從而在測(cè)量中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的信號(hào)質(zhì)量。
6.由劑量非常低的多個(gè)(＞500)激光脈沖求積形成圖像，從而在測(cè)量中對(duì)任何襯底/臺(tái)架誤差平均化。
3.不同抗蝕劑厚度導(dǎo)致變化的圖像極性3.1.干涉效應(yīng)典型地，第二層的寫(xiě)入包括將單層擺動(dòng)(swing)優(yōu)化的抗蝕劑，例如FEP171涂覆到掩模上。例如，參見(jiàn)Product brouchure(產(chǎn)品手冊(cè))，F(xiàn)UJIFILMArch CO.Ltd.，15th Arai Bldg.19-20，Jinguhmae 6-chome，Shibuya-Ku，Tokyo，150-0001 Japan。出于分析的目的，在90-100nm普通鉻厚度下涂覆FEP 171，在第一層鉻圖案的內(nèi)側(cè)和外側(cè)提供了光程差，其導(dǎo)致了某種情況下的不同干涉。在存在鉻的位置，破壞性干涉大，圖像暗。在不存在鉻的位置，反射光亮度較高。較亮的邊緣源自在鉻和玻璃之間傳輸?shù)纳⑸涔狻Ｋ捎玫臏y(cè)量算法如上文中的2.2節(jié)所述。
3.2.在改變抗蝕劑厚度的仿真中顯示出的黑色鉻和石英的反射率就仿真的輸入而言，我們所解決的一個(gè)問(wèn)題是在不存在鉻的第一層圖案中對(duì)抗蝕劑進(jìn)行整形。圖13示出了由具有大約300nm FEP 171抗蝕劑，行間隔為3μm的光柵獲得的SEM圖像。其清晰地顯示了抗蝕劑在去除了鉻的位置約鉻厚度1312一半的懸垂或凹下1313，這是反射率仿真的一項(xiàng)重要輸入。襯底1311位于鉻和抗蝕劑層之下。這一SEM圖像示出了覆蓋300nm FEP171抗蝕劑的3μm行間隔鉻光柵?？刮g劑凹陷1313位于石英區(qū)域上，是鉻厚度的大約一半，即50nm。
圖15中的仿真示出了移動(dòng)穿過(guò)不同的抗蝕劑厚度，在NA 0.82下，石英和黑色鉻之間的預(yù)計(jì)反射率差異?？v軸為反射率，橫軸為抗蝕劑厚度。黑色鉻的反射率1511為實(shí)線(xiàn)，二氧化硅的反射率1512為虛線(xiàn)。由于最低鉻反射率對(duì)應(yīng)于優(yōu)化擺動(dòng)點(diǎn)，所以在接近鉻反射率最小值的情況下測(cè)量為正常情況，因此將研究集中在抗蝕劑厚度的這一區(qū)域附近。
將從所述SEM圖像推算出的抗蝕劑凹陷反饋到仿真當(dāng)中。在圖14中示出了相應(yīng)于仿真設(shè)置的橫截面，其描述了位于所述蝕刻圖案之上的50nm抗蝕劑凹陷1421。所仿真的抗蝕劑1411為FEP 171抗蝕劑。
在第一步驟中對(duì)黑色鉻1412進(jìn)行構(gòu)圖之后，抗蝕劑覆蓋了鉻和掩?？瞻撞牧?413，例如熔融石英。鉻具有厚度1422。
用于仿真的數(shù)字參數(shù)包括波長(zhǎng)248nm、抗蝕劑指數(shù)n＝1.82，襯底指數(shù)1.508、鉻層厚度100nm(67nmCr+33nmCr2O3，反射指數(shù)分別為1.55-i1.53和1.88-i0.89)。通過(guò)ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)程序完成計(jì)算，詳見(jiàn)http//www.zemax.com。
正如我們所預(yù)期的，對(duì)于薄膜而言，反射率在最大值和最小值之間呈周期性變化。下式給出了兩個(gè)相鄰的最小值(或最大值)之間的距離 該例中，Δt＝68nm。
最小值和最大值的確切位置取決于鉻層的反射率和厚度。通過(guò)改變鉻層厚度，兩個(gè)曲線(xiàn)相向移動(dòng)，因?yàn)榭刮g劑在所述標(biāo)記處較厚。在下文中將對(duì)圖15中所示的作為結(jié)果的黑色鉻和石英之間的反射率關(guān)系予以說(shuō)明，從而使之與實(shí)際測(cè)量產(chǎn)生有力聯(lián)系。
機(jī)械系統(tǒng)測(cè)試耗費(fèi)時(shí)間。因此，完整系統(tǒng)測(cè)試的數(shù)量受到限制。因此，在完成第二層對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)，用于測(cè)試的過(guò)程實(shí)例是對(duì)于該系統(tǒng)的所能夠預(yù)期的最困難的情況。在證實(shí)了仿真精確性之后，選擇優(yōu)選在360nm和400nm之間的抗蝕劑厚度，用于實(shí)際的第二層覆蓋測(cè)試。
3.3.來(lái)自實(shí)際的第二層對(duì)準(zhǔn)測(cè)試的對(duì)比度測(cè)量在Sigma 7300系統(tǒng)完成開(kāi)發(fā)并具有完整的功能性的情況下，基于所述仿真，研究的重點(diǎn)將尤為接近在360nm和400nm抗蝕劑之間的最低反射率處的極性轉(zhuǎn)變點(diǎn)，從而了解實(shí)際系統(tǒng)在信號(hào)質(zhì)量和測(cè)量精確度方面如何反應(yīng)。在所選擇的抗蝕劑厚度處打印多次第二層覆蓋性能測(cè)試。圖16到圖19示出了不同抗蝕劑厚度下一系列圖像以及相應(yīng)的亮度分布。這些圖像的順序是對(duì)比度逐漸增大。已經(jīng)對(duì)照參考背景圖像對(duì)所述圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。圖中示出了垂直于十字圖案中的一條線(xiàn)的強(qiáng)度分布，從而對(duì)對(duì)比度外形進(jìn)行圖示說(shuō)明。圖16示出了390nm厚的FEP 171抗蝕劑層。這一實(shí)例是我們所能夠預(yù)期到的最困難的情況，但是由于鉻邊緣周?chē)难苌湫?yīng)，求積強(qiáng)度分布獲得了理想質(zhì)量。圖17示出了385nm厚的FEP 171抗蝕劑層。石英反射率增大，仍然具有良好的信號(hào)質(zhì)量。圖18示出了370nm厚的PEP 171抗蝕劑層。石英反射率增大，仍然具有良好的信號(hào)質(zhì)量。圖19示出了375nm厚的FEP 171抗蝕劑層。石英和鉻反射率之間的差值達(dá)到峰值，仍然具有良好的信號(hào)質(zhì)量。在圖16-19中，在不影響測(cè)量精確度的情況下改變了圖形/背景極性。這一點(diǎn)尤為有趣，因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象在圖像中產(chǎn)生了骨架邊緣。
所有的這些第二層都具有沿x和y方向平均+3σ＜25nm的覆蓋結(jié)果，而且似乎在對(duì)比度的偏移和最終覆蓋結(jié)果之間不存在任何關(guān)系。
3.4.實(shí)際測(cè)量和仿真結(jié)果之間的比較如果將測(cè)量反射率水平與仿真的反射率水平相比，可以從圖20中得到一種有力聯(lián)系。如圖20所示，縱軸為反射率。橫軸為抗蝕劑厚度。黑色鉻2011的仿真反射率為實(shí)線(xiàn)，二氧化硅2012的仿真反射率為虛線(xiàn)。采用三角形和方形表示測(cè)量值，從而顯示測(cè)量與仿真反射率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
還采用DX1100P抗蝕劑執(zhí)行類(lèi)似的測(cè)試，如圖21所示，產(chǎn)生了相同的良好性能結(jié)果。
4.鉻和抗蝕劑之間的AR涂層的吸收層新的化學(xué)放大的抗蝕劑連同黑色鉻一起獨(dú)立于用于防止底腳效應(yīng)(footing effect)的AR層。在寫(xiě)入第二層時(shí)，預(yù)計(jì)很少將BARC和TARC AR層與新的CAR/黑色鉻組合結(jié)合使用。
盡管認(rèn)為不太可能使用AR層，但是對(duì)其進(jìn)行研究有助于理解什么是第二層對(duì)準(zhǔn)性能以及反射CCD圖像的圖像對(duì)比度所期待的。一項(xiàng)研究解決了AR涂層的影響，以及如何通過(guò)仿真和實(shí)際測(cè)量克服任何困難。盡管估計(jì)AR涂層很少用于第二層PSM印刷，但是一旦用到，有機(jī)BARC將是最有可能的AR涂層。
已經(jīng)采用KRF17B BARC AR涂層進(jìn)行了研究，特別是看看反射圖像對(duì)比度怎樣，以及在對(duì)測(cè)量表面曝光的情況下，圖像發(fā)生了什么狀況。
結(jié)果非常有趣，因?yàn)榧词共捎梅浅Ｐ┝康腄UV激光脈沖曝光，反射圖像極性也會(huì)立即改變。從中可以看到，在信號(hào)質(zhì)量差的情況下，也可以通過(guò)預(yù)先曝光圖像提高第一層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像的對(duì)比度，并且能夠在良好的位置分辨率下對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
圖22示出了在測(cè)量第一層對(duì)準(zhǔn)十字標(biāo)記的位置時(shí)，在襯底上相同位置處得到的一系列圖像。與部分3.3所示的圖像相比，這些圖像沒(méi)有比較參考背景圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，因此看起來(lái)有些模糊。圖22示出了BARC的漂白效應(yīng)。這一效應(yīng)可以通過(guò)實(shí)施預(yù)曝光功能用于防止惡劣的對(duì)比度情況。這些圖像清楚地示出，即使在第一次曝光期間AR層看起來(lái)有效，在248nm DUV光的曝光量的作用下，反射率改變，它喪失了AR效果。圖22的第一個(gè)圖像和最后一個(gè)圖像具有良好的信號(hào)質(zhì)量，盡管轉(zhuǎn)變了極性，但是第二個(gè)圖像的對(duì)比度差。由于第二個(gè)圖像顯示的信號(hào)質(zhì)量差，因此有理由相信其也可能是第一個(gè)圖像，之后破壞了第二層對(duì)準(zhǔn)測(cè)量中的精確性。對(duì)漂白作用進(jìn)一步仿真，從而評(píng)估圖22中的圖像是否具有邏輯性并且有意義。
所述進(jìn)一步研究采用在黑色鉻的頂部涂覆的BARC層。圖23示出了BARC仿真設(shè)置與先前圖14中所示的仿真設(shè)置有何不同。沒(méi)有考慮最終的抗蝕劑凹陷，因?yàn)榉抡娴哪康膬H在于研究漂白作用。圖形中所示的層包括由鉻2312覆蓋的諸如熔融石英的襯底2313，之后是BARC 2320和抗蝕劑2311。對(duì)于已經(jīng)對(duì)鉻進(jìn)行構(gòu)圖了的區(qū)域，直接由BARC覆蓋所述襯底。BARC為有機(jī)薄膜，其對(duì)曝光波長(zhǎng)存在一些吸收。BARC的光學(xué)特性很少得到了公開(kāi)，但是為了能夠進(jìn)行一些仿真，我們采用從下述來(lái)源得到的4種類(lèi)型http//www.e-insite.net/semiconductor/index.asp？layout＝article&articleid＝CA47478。表中給出了光學(xué)常數(shù)(針對(duì)248nm)。圖24中示出了這些BARC類(lèi)型的反射率屬性。
四種不同BARC類(lèi)型的光學(xué)常數(shù)
BARC類(lèi)型N kBARC A 1.74 0.33BARC B 1.59 0.55BARC C 1.48 0.41BARC D 2.27 0.54圖24中示出了采用不同BARC類(lèi)型的仿真結(jié)果。這些結(jié)果示出了相似的最佳反射率水平，但是對(duì)于上述表格中示出的四種BARC類(lèi)型其處于不同的層厚度下。在確定對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置的測(cè)量期間，采用DUV輻射對(duì)涂覆了抗蝕劑的襯底進(jìn)行曝光?？梢灶A(yù)期這一曝光既能夠引起抗蝕劑層產(chǎn)生漂白又能夠引起B(yǎng)ARC層產(chǎn)生漂白，即產(chǎn)生光學(xué)性質(zhì)改變。其主要效果可能在于吸收方面，即復(fù)折射率的虛部(k)的變化。如下述仿真所示，這將導(dǎo)致BARC的特性方面的顯著變化。
我們重復(fù)圖24中所仿真的計(jì)算，但是為了仿真漂白，將BARC的k設(shè)為0。如圖25所示，現(xiàn)在，鉻反射率發(fā)生了根本改變，并且相似于無(wú)BARC的情況，只有極小值在BARC層引入的相移的作用下稍有移動(dòng)。圖25示出了在DUV下對(duì)BARC曝光之前，作為抗蝕劑厚度函數(shù)的鉻和石英的反射率。圖26示出了在DUV曝光之后鉻和石英的反射率。仿真預(yù)示了與在圖22所示的圖像當(dāng)中觀察到的相同效果。
由于預(yù)計(jì)不同的有機(jī)BARC類(lèi)型能夠產(chǎn)生相同的結(jié)果，并且在曝光之后BARC的AR效率將降低，因此所采取的措施是執(zhí)行預(yù)曝光功能，其中在執(zhí)行實(shí)際的測(cè)量曝光之前采用可調(diào)數(shù)量的低劑量激光脈沖曝光。所執(zhí)行的測(cè)試還顯示了BARC漂白預(yù)曝光功能沒(méi)有引入任何測(cè)量誤差。
5.結(jié)論位置測(cè)量策略對(duì)在圖像中計(jì)算精確位置的算法進(jìn)行解釋?zhuān)瑥亩@示如何將邊緣檢測(cè)算法應(yīng)用到這一用途上。結(jié)果表明每一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的測(cè)量精確度都很高。
不同的抗蝕劑厚度導(dǎo)致了變更的圖像極性在ZEMAX中進(jìn)行仿真，以預(yù)計(jì)圖像的極性如何在抗蝕劑厚度變化的影響下發(fā)生改變。在表明最佳關(guān)系的實(shí)際例子中對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證，并且表明所采取的測(cè)量策略能夠在不降低測(cè)量精確度的情況下處理不同的情況。由于在最為困難的抗蝕劑厚度下執(zhí)行了這些測(cè)試，因此可以表明在抗蝕劑厚度的相關(guān)范圍內(nèi)所公開(kāi)的層對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)始終有效。由于在除FEP 171以外的具有類(lèi)似性能的其他化學(xué)放大抗蝕劑上執(zhí)行了類(lèi)似測(cè)試，從而表明所述抗蝕劑厚度不敏感性對(duì)于所有抗蝕劑而言都是有效的。
在鉻和抗蝕劑之間的AR涂層的吸收層對(duì)AR吸收層的研究表明在采用一些248nm光的小劑量脈沖曝光之后，作為測(cè)試過(guò)程實(shí)例的KRF17BBARC層喪失了AR有效性。其表明在第一測(cè)量上可能存在低劣的信號(hào)質(zhì)量，但是通過(guò)采用可調(diào)預(yù)曝光功能，可以將對(duì)比度提高到良好的信號(hào)質(zhì)量。預(yù)曝光功能是抵制劣化的第一圖像的安全措施。
5.1.對(duì)準(zhǔn)工具-粗略對(duì)準(zhǔn)在測(cè)量寫(xiě)入器中的寫(xiě)入盤(pán)時(shí)，總是要面對(duì)尋找圖案的第一部分，例如對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記V標(biāo)記的第一部分的耗時(shí)任務(wù)。這一問(wèn)題是由人工或機(jī)械加載精確度不高以及想要找到的圖案的尺寸相對(duì)較小導(dǎo)致的。
基本思想是使圖案足夠大，即使加載精確度處于毫米量級(jí)時(shí)，其也不會(huì)丟失。通過(guò)設(shè)計(jì)使該圖案含有表示整個(gè)圖案面積內(nèi)的x位置和y位置的信息。在確定在這一圖案的何處時(shí)，可進(jìn)行單個(gè)測(cè)量精確指示在圖案中所處的位置。通過(guò)向額外的測(cè)量添加移動(dòng)，可以提取出圖案的旋轉(zhuǎn)。在這一信息的基礎(chǔ)上，可以對(duì)有待分析的圖案中任何位置進(jìn)行定位。這當(dāng)然要求知道兩個(gè)圖案間的相對(duì)位置。
5.2.圖案所述圖案的一個(gè)實(shí)施例由V標(biāo)記的陣列組成。所述V標(biāo)記為4-8mm長(zhǎng)，70微米寬。沿y方向測(cè)量，所述V標(biāo)記的第一條的寬度為10微米，第二條(傾斜的)的寬度為15微米。
第一標(biāo)記之間的初始間距為80微米。所述間距以1微米為步長(zhǎng)線(xiàn)性增大，即80、81、82......調(diào)整V標(biāo)記的數(shù)量使得所述圖案為方形。對(duì)于4×4mm圖案而言，具有40個(gè)標(biāo)記，對(duì)于8×8圖案而言，這個(gè)數(shù)值上升至70。
所述V標(biāo)記陣列位于亮域方形(clear field square)中的暗域內(nèi)。
5.3.圖案分析在圖案11中?？恐?，測(cè)量側(cè)翼。這些側(cè)翼包括兩條兩個(gè)連續(xù)的V標(biāo)記。由于這兩條具有不同的寬度因此容易被識(shí)別。在識(shí)別之后，計(jì)算V標(biāo)記之間的間距，以及V標(biāo)記自身的間距。存儲(chǔ)當(dāng)前位置的坐標(biāo)(x0，y0)以滿(mǎn)足后續(xù)計(jì)算的需要。
由于這些測(cè)量受到可能發(fā)生的旋轉(zhuǎn)的影響，因此必須測(cè)量圖案(j)的旋轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)在另外一個(gè)x坐標(biāo)上進(jìn)行第二次測(cè)量推算該旋轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)安全的移動(dòng)，必須首先確定向哪個(gè)方向移動(dòng)，而不終止于圖案之外。通過(guò)分析V標(biāo)記的測(cè)量間距，可以得到頭是停在了圖案中心的上方還是下方的結(jié)論。了解到這一點(diǎn)，可以安全地沿朝向圖案中央?yún)^(qū)域的方向移動(dòng)。
如果板具有大的旋轉(zhuǎn)，那么在沿x方向移動(dòng)時(shí)存在丟失圖案蹤跡的危險(xiǎn)。為了避免這一情況，采用一小幅度的初始移動(dòng)(50微米)提供對(duì)旋轉(zhuǎn)的粗略估算。采用這一估算，可以安全地移動(dòng)2mm，從而提供更高的角分辨率。
利用已知的旋轉(zhuǎn)，測(cè)量到的間距調(diào)整到一些三角學(xué)關(guān)系。兩個(gè)V標(biāo)記的間距為圖案的“起點(diǎn)”提供了x補(bǔ)償(Dx)。標(biāo)記之間的間距指示其在陣列中的編號(hào)(位標(biāo))。這一位標(biāo)又為圖案“起點(diǎn)”提供了y補(bǔ)償(Dy)。
所計(jì)算的補(bǔ)償僅在圖案的坐標(biāo)系內(nèi)有效。通過(guò)包含圖案旋轉(zhuǎn)，可以將圖案起點(diǎn)轉(zhuǎn)換到該臺(tái)架的坐標(biāo)系中(x_原點(diǎn)，y_原點(diǎn))。
在具有高達(dá)至少5度的旋轉(zhuǎn)的情況下取得了10-20微米的位置精確度。在這些測(cè)試中，將目標(biāo)圖案粗略放置在距離粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記3cm處。
5.4.進(jìn)一步的思考為了使粗略對(duì)準(zhǔn)圖案具有一般性，所有設(shè)備(所有級(jí)別)都應(yīng)當(dāng)既能夠?qū)υ搱D案進(jìn)行寫(xiě)入，又能夠?qū)ζ溥M(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然可以具有特別級(jí)別的版本，但是應(yīng)當(dāng)以避免這一情況為目標(biāo)。到現(xiàn)在為止所設(shè)計(jì)的圖案(粗略對(duì)準(zhǔn)4×4和粗略對(duì)準(zhǔn)8×8)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足這些一般性要求。它們通常在等級(jí)60的短掃描中留下至少兩個(gè)V標(biāo)記，而第一個(gè)V標(biāo)記的10微米寬度應(yīng)當(dāng)被愛(ài)人級(jí)別所分辨。
不同的應(yīng)用要求圖案具有不同的尺寸。在采用加載器加載GP時(shí)，一般要具有足夠好的精確度，以使用4×4mm圖案。在手工加載監(jiān)視器板時(shí)，可以采用更大的8×8mm圖案。通過(guò)采用兩種不同寬度比率的V標(biāo)記條，可以自動(dòng)識(shí)別并單獨(dú)處理這兩種圖案版本。
各種實(shí)施例有關(guān)PSM對(duì)準(zhǔn)的討論和附加的附錄為補(bǔ)充文件。這個(gè)說(shuō)明是針對(duì)附錄形成的進(jìn)一步細(xì)化的信息。例如，可以結(jié)合這里描述的方法和程序使用附錄中描述的現(xiàn)有硬件。預(yù)計(jì)這里所描述的方法和程序所產(chǎn)生的結(jié)果將具有類(lèi)似于附件中說(shuō)明的精確度，或取得更高的精確度。
本發(fā)明的一方面在于可采用同一光照源進(jìn)行圖案的對(duì)準(zhǔn)和印刷。針對(duì)對(duì)準(zhǔn)，可以采用SLM或者采用額外的反射鏡將該光照源投射到工件上。在對(duì)準(zhǔn)期間采用SLM投射光照時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)氖虚L(zhǎng)方向可控制照射量，正如受讓于Micronic Laser的先前申請(qǐng)中所介紹的。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種采用空間光調(diào)制器(SLM)在工件上寫(xiě)入與第一層圖案對(duì)準(zhǔn)的第二層圖案的方法。這種方法包括將工件加載到圖形發(fā)生器的臺(tái)架上，所述工件包括第一層圖案、至少一個(gè)預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。所述方法進(jìn)一步包括對(duì)準(zhǔn)SLM與CCD攝像機(jī)，采用CCD攝像機(jī)檢測(cè)至少一個(gè)預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，采用CCD攝像機(jī)檢測(cè)至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并采用與所檢測(cè)到的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相關(guān)的信息在工件上寫(xiě)入第二層圖案。
在所描述的方法中，可以采用各種標(biāo)記。一種適當(dāng)?shù)念A(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包括水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)，其中，所述水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)具有遞增的間距或遞減的空間頻率。間距或頻率方面的改變可以是線(xiàn)性、指數(shù)或?qū)?shù)變化。
所述方法的另一方面涉及控制背景外貌，參考標(biāo)記或?qū)?zhǔn)標(biāo)記將對(duì)照所述背景外貌顯現(xiàn)。根據(jù)這一方面，采用CCD攝像機(jī)俘獲來(lái)自工件的參考區(qū)域的圖像，利用來(lái)自參考圖像的信息修正在利用CCD攝像機(jī)檢測(cè)所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的過(guò)程中收集到的圖像?？梢酝ㄟ^(guò)從所收集到的圖像上減去參考圖像利用這一信息?；蛘撸梢岳闷湫Ｕ交^(guò)程。
除了上述擬合和平滑過(guò)程之外，可以采用諸如″db″小波或墨西哥帽小波的小波變換將信號(hào)與散射光或噪聲分開(kāi)。MATLAB Wavelet Toolbox User’sGuide，Version 2，by Michel Misitis，Yves Mitsit，Georges Oppenheim andJean-Micel Poggi，提供了實(shí)現(xiàn)可能的小波應(yīng)用的說(shuō)明，包括不連續(xù)的檢測(cè)，在此將其引入以供參考，詳見(jiàn)http//www.mathworks.com/access/helpdesk/help/pdf_doc/wavelet/wavelet_ug.Pdf。
本發(fā)明的另一方面涉及將對(duì)準(zhǔn)圖像從SLM傳遞到工件的剖面上，采用CCD攝像機(jī)檢測(cè)投射的對(duì)準(zhǔn)圖像，并采用與檢測(cè)到的投射對(duì)準(zhǔn)圖像相關(guān)的信息對(duì)準(zhǔn)CCD攝像機(jī)。
在采用CCD攝像機(jī)檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之前，可以將上述任何方面與覆蓋所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的抗蝕劑的預(yù)曝光相結(jié)合。對(duì)抗蝕劑的預(yù)曝光改變了其光學(xué)特性。
可以將上述任何實(shí)施例或方面與至少計(jì)算對(duì)準(zhǔn)的平移和對(duì)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)合。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是在上述光刻技術(shù)中采用的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。這一標(biāo)記包括水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)，其中所述水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)具有遞增間距或遞減空間頻率。間距或頻率方面的改變可以是線(xiàn)性、指數(shù)或?qū)?shù)變化。
另一實(shí)施例是一種對(duì)準(zhǔn)空間光調(diào)制器(SLM)從而在工件的第一層圖案上寫(xiě)入第二層圖案的方法，其中，所述工件包括至少一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并且由至少包含一個(gè)參考標(biāo)記的臺(tái)架支撐所述工件。這一實(shí)施例包括采用從SLM傳遞的光照照射粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并采用攝像機(jī)檢測(cè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。其進(jìn)一步包括檢測(cè)參考標(biāo)記，并利用至少?gòu)膮⒖紭?biāo)記和粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)得到的信息計(jì)算工件和SLM的對(duì)準(zhǔn)?？梢砸越Y(jié)合或選擇的方式，將這一實(shí)施例的步驟應(yīng)用到粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和/或精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。通常，還可以將上述實(shí)施例的任一方面應(yīng)用到這一實(shí)施例或與之結(jié)合。
另一實(shí)施例是一種根據(jù)上述任一實(shí)施例制造相移掩模或標(biāo)度片的方法，其進(jìn)一步包括在對(duì)工件進(jìn)行第一次構(gòu)圖之后在工件上對(duì)輻射敏感材料層進(jìn)行曝光。這一方法還包括采用曝光層對(duì)工件上的相移結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)圖。而且，還可以將上述實(shí)施例的任一方面應(yīng)用到這一實(shí)施例或與之結(jié)合。
另一實(shí)施例是根據(jù)在先實(shí)施例在第二工件上制作精密結(jié)構(gòu)的方法，其中所述工件為掩?；驑?biāo)度片。這一方法進(jìn)一步包括采用掩模或標(biāo)度片對(duì)第二工件上的輻射敏感材料層曝光，以及采用第二工件上的曝光層對(duì)第二工件上的器件結(jié)構(gòu)層進(jìn)行構(gòu)圖。而且，還可以將上述實(shí)施例的任一方面應(yīng)用到這一實(shí)施例或與之結(jié)合。
在權(quán)利要求書(shū)中對(duì)本發(fā)明的其他方面進(jìn)行了說(shuō)明。
當(dāng)然，作為選擇，可以通過(guò)包含適于執(zhí)行上述方法的邏輯和資源的器件實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。所述器件可以是圖形發(fā)生器、安裝了圖形發(fā)生器的模塊或與圖形發(fā)生器通信的外部設(shè)備?；蛘?，可以通過(guò)適于執(zhí)行上述方法的、印有機(jī)器可讀代碼的制品實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
參考文獻(xiàn)1.R.Plontke，L.Bettin，D.Beyer，J.Butschke，M.Irmscher，C.Koepernik，B.Leibold，A.Vix，P.Voehringer，“Avoidance/Reduction of Charging Effects inCase of Partially Insufficient Substrate Conductivity when using ESPACER300Z”，20th European Mask Conference on Mask Technology for IntegratedCircuits and Micro-Components，GMM-FB 43，pp 233-240，2004.
2.H.Martinsson，J.Hellgren，N.Eriksson，M.Bjuggren，T.Sandstrm，“Transparent corner enhancement scheme for a DUV pattern generator”，Photomask Japan 2003，Proceedings SPIE Vol.5130，pp 297-308，2003.
3.T.Sandstrm，P.Askebjer，J Sellander，R.Zerne，A.Karawajczyk，“Pattern Generation with SLM Imaging”，21st Annual BACUS Symposium onPhotomask Technology，Proceedings SPIE Vol.4562，pp 38-44，2001.
4.ZEMAX Development Corp.http//www.zemax.com5.http//www.e-insite.net/semiconductor/index.asp？layout＝article&articleid＝CA474786.Product brouchure，F(xiàn)UJIFILM Arch CO.Ltd.，15th Arai Bldg.19-20，Jinguhmae 6-chome，Shibuya-Ku，Tokyo，150-0001 Japan.
在此將這里列舉的所有參考資料全文引入以供參考。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)準(zhǔn)空間光調(diào)制器從而在工件上在第一層圖案之上寫(xiě)入第二層圖案的方法，其中，所述工件包括至少一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并且采用包括至少一個(gè)參考標(biāo)記的臺(tái)架支持所述工件，所述方法包括采用從空間光調(diào)制器傳遞的光照照射所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；采用攝像機(jī)檢測(cè)所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；檢測(cè)所述參考標(biāo)記；以及至少采用由所述參考標(biāo)記和粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)得到的信息計(jì)算所述工件和所述空間光調(diào)制器的對(duì)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算包括至少計(jì)算平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)至少一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包括檢測(cè)多個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)進(jìn)一步包括將小波與粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的亮度分布擬合。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述工件進(jìn)一步包括至少一個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，所述方法進(jìn)一步包括采用從空間光調(diào)制器傳遞的光照照射所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；并且采用攝像機(jī)檢測(cè)所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；其中，對(duì)所述工件和所述空間光調(diào)制器的對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算進(jìn)一步包括利用由精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)得到的信息。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算包括至少計(jì)算所述對(duì)準(zhǔn)的平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述至少一個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)包括檢測(cè)多個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)進(jìn)一步包括將小波與粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的亮度分布擬合。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述空間光調(diào)制器與所述攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述攝像機(jī)為CCD攝像機(jī)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包括疊覆的水平和垂直格線(xiàn)，其中，所述水平和垂直格線(xiàn)具有遞增間距。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述間距沿所述水平和垂直方向中的至少一個(gè)方向線(xiàn)性增大。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述間距沿所述水平和垂直方向中的至少一個(gè)方向指數(shù)增大。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述間距沿所述水平和垂直方向中的至少一個(gè)方向?qū)?shù)增大。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述間距從所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的中央朝向邊緣增大。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述間距從所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣朝向中央增大。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)攝像機(jī)俘獲所述工件的參考區(qū)域的圖像；在確定所述工件上的至少一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置時(shí)，從所述工件上的所述至少一個(gè)粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖像上減去所述參考區(qū)域的圖像。
18.如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括在確定所述工件上的至少一個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置時(shí)，通過(guò)攝像機(jī)俘獲所述工件的參考區(qū)域的圖像，并從所述工件上的至少一個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖像上減去所述參考區(qū)域的圖像。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將來(lái)自所述空間光調(diào)制器的對(duì)準(zhǔn)圖像傳遞到所述工件的截面上，采用CCD攝像機(jī)檢測(cè)投射的對(duì)準(zhǔn)圖像，并利用由檢測(cè)投射的對(duì)準(zhǔn)圖像得到的信息對(duì)準(zhǔn)所述CCD攝像機(jī)。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在采用攝像機(jī)檢測(cè)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之前，對(duì)覆蓋所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的抗蝕劑進(jìn)行預(yù)曝光。
21.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述空間光調(diào)制器將一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記投射到工件上被所述攝像機(jī)檢測(cè)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述攝像機(jī)為CCD，并且在與所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相同的CCD區(qū)域內(nèi)檢測(cè)所述投射的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述工件進(jìn)一步包括至少一個(gè)精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，所述方法進(jìn)一步包括采用從空間光調(diào)制器傳遞的光照照射所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；并且采用攝像機(jī)檢測(cè)所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；其中，對(duì)所述工件和所述空間光調(diào)制器的對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算進(jìn)一步包括利用檢測(cè)所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記得到的信息；并且其中所述攝像機(jī)為CCD，并且在與所述精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相同的CCD區(qū)域內(nèi)檢測(cè)所述投射的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，推導(dǎo)出所述工件上的所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)圖像的亮度分布。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，推導(dǎo)出所述檢測(cè)圖像的亮度分布的第一導(dǎo)數(shù)，并采用所述第一導(dǎo)數(shù)檢測(cè)所述粗略對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求1制造相移掩模或標(biāo)度片的方法，進(jìn)一步包括在所述工件的第一次構(gòu)圖之后對(duì)所述工件上的一輻射敏感材料層曝光；以及采用所述曝光層對(duì)所述工件上的相移結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)圖。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求26在第二工件上制造精密結(jié)構(gòu)的方法，其中，權(quán)利要求26中的所述工件為掩?；驑?biāo)度片，所述方法進(jìn)一步包括采用所述掩?；驑?biāo)度片對(duì)所述第二工件上的輻射敏感材料層曝光；以及采用所述第二工件上的所述曝光層對(duì)所述第二工件上的器件結(jié)構(gòu)層構(gòu)圖。
28.一種用于光刻技術(shù)中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，其包括疊覆的水平和垂直格線(xiàn)，其中，所述水平和垂直格線(xiàn)具有遞增間距。
全文摘要
本發(fā)明涉及寫(xiě)入系統(tǒng)和工件的對(duì)準(zhǔn)。具體來(lái)講，其涉及采用SLM以在具有第一層圖案的工件上寫(xiě)入第二層圖案的對(duì)準(zhǔn)。其延伸至制造掩模或標(biāo)度片，以及采用所述掩?；驑?biāo)度片制造器件層。在權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)和附圖中對(duì)本發(fā)明的具體方面進(jìn)行說(shuō)明。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1856743SQ200480027518
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月4日
發(fā)明者托馬斯·奧斯特洛姆, 拉烏爾·澤尼 申請(qǐng)人:麥克羅尼克激光系統(tǒng)公司