專利名稱：校準量測工具的襯底及其形成方法以及量測工具校準方法
技術領域：
本發(fā)明涉及形成用于校準量測工具的襯底的方法，校準襯底以及用于 校準量測工具的方法。
背景技術：
光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上(通常到所述襯底的目標部
分上)的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的制造中。在 這種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０?reticle)的圖案形成裝置用于 生成在所述IC的單層上待形成的電路圖案。可以將該圖案轉移到襯底(例 如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、 一個或多個管芯) 上。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉移到在所述襯底上設置的輻射敏感材 料(抗蝕劑)層上。通常，單獨的襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標部 分的網(wǎng)絡。公知的光刻設備包括所謂步進機，在所述步進機中，通過將 全部圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每一個目標部分；以及所謂掃 描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向("掃描"方向)掃描所 述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行地掃描所述襯底來輻射每一個目 標部分。還可以通過將所述圖案壓印(imprinting)到所述襯底上，將所述 圖案從所述圖案形成裝置轉移到所述襯底上。
為了監(jiān)測光刻工藝，需要測量圖案化襯底的參數(shù)，例如在形成在所述 襯底中或所述襯底上面的連續(xù)的層之間的重疊誤差?，F(xiàn)有用于測量在光刻 工藝中形成的微結構的多種技術，包括使用掃描電子顯微鏡和多種專用工 具。專用的檢測工具的一種形式是散射儀，在所述散射儀中，將輻射束引 導到襯底的表面上的目標上并測量散射束或反射束的性質(zhì)。通過比較被襯 底反射或散射前后的所述束的性質(zhì)，可確定襯底的性質(zhì)。例如，可通過比 較反射束和存儲在與已知襯底性質(zhì)相關的己知測量庫中的數(shù)據(jù)來完成。已 知兩種主要類型的散射儀。光譜散射儀將寬帶輻射束引導到襯底上并測量被散射到特定的窄角范圍的輻射的光譜(強度作為波長的函數(shù))。角度分 解散射儀使用單色輻射束并測量作為角度函數(shù)的散射輻射的強度。
用來監(jiān)測光刻工藝的量測工具，且尤其諸如掃描電子顯微鏡和散射儀 等臨界尺寸(CD)量測工具，典型地設置為測量精度可能取決于測量取 向的方式。例如，在水平和垂直方向的放大率可具有偏移量。另外，與用 于照射量測目標的輻射束的理想形狀的偏差和量測目標上的輻射束的入 射角的偏差可影響測量結果。明顯地，這樣的系統(tǒng)量測誤差應該最小化。 因此，設置這種系統(tǒng)量測誤差的嚴格規(guī)范。為了最小化系統(tǒng)量測誤差，需 要校準量測工具。因此，具有已知量測目標的襯底可以由量測工具在多個 不同取向上檢驗，以便確定依賴于取向的偏移量。然而，例如由于存在凹
槽定位機構，要建立許多CD量測工具，以使得不能在不同的取向上加載
或測量襯底。

發(fā)明內(nèi)容
旨在提供一種系統(tǒng)，通過其可更易于補償在量測工具中依賴于取向的 偏移量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種形成適用于校準量測工具的襯底的方
法，所述方法包括將輻射敏感材料層提供到襯底表面；使用圖案形成裝 置對第一輻射束進行圖案化，所述圖案形成裝置提供包括第一套圖案特征
和第二套圖案特征的校準圖案；將圖案化的第一輻射束投影到輻射敏感材
料上以使得由校準圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套 延長的圖案特征的第一校準標記，并且由校準圖案的第二套圖案特征所圖
案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第二校準標記；相對于投影系 統(tǒng)以預定角度圍繞基本垂直于襯底表面的軸旋轉襯底；使用圖案形成裝置 對第二輻射束進行圖案化并將它投影到輻射敏感的材料上，以使得由校準 圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的 第三校準標記，并且由校準圖案的第二套圖案特征所圖案化的輻射形成具 有一套延長的圖案特征的第四校準標記；其中所述預定角度使得第二校準 標記的延長的圖案特征的取向基本上平行于第三校準標記的延長的圖案 特征的取向。本發(fā)明實施例還提供一種根據(jù)上述方法制造的襯底以及一種使用由 上述方法形成的襯底的校準量測工具的方法。


在此僅借助示例，參照所附示意圖對本發(fā)明的實施例進行描述，在所 附示意圖中，相同的附圖標記表示相同的部分，且其中
圖la是根據(jù)發(fā)明的實施例的光刻設備； 圖lb是根據(jù)發(fā)明的實施例的光刻單元或簇； 圖2描述第一散射儀； 圖3描述第二散射儀；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于形成用于校準量測工具的襯底的
工藝；
圖5a和5b描述襯底上校準標記的構造；
圖5c描述在圖5b中描述的校準標記布置的變化；
圖6描述可用在發(fā)明實施例中的一套可選擇的校準標記；
圖7描述了用在發(fā)明實施例中的所述一套校準標記的另一變化；以及
圖8描述了襯底上校準標記的可能的布置。
具體實施例方式
圖la示意性地描述了光刻設備LA。所述裝置包括照射系統(tǒng)(照射 器)IL，所述照射器IL設置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如紫外(UV)輻射或 極紫外(EUV)輻射)；支撐結構(例如掩模臺)MT，所述支撐結構MT 構建用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并連接到配置用于根據(jù)確定 的參數(shù)精確定位圖案形成裝置的第一定位器PM;襯底支撐件(例如晶片 臺)WT，所述襯底支撐件WT配置用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的 晶片)W并連接到配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確定位襯底的第二定位器 PW;以及投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PL，所述投影系統(tǒng)PL 配置用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目 標部分C (例如包括一個或多個管芯)上。
照射系統(tǒng)可包括多種類型的光學部件，例如折射式、透射式、磁性式、電磁式、靜電式或其它類型的光學部件或其任何組合，用于引導、整形或 控制輻射。
支撐結構MT支撐圖案形成裝置MA，即承受圖案形成裝置MA的重 量。它以依賴于圖案形成裝置的取向、光刻設備的設計和其它條件(例如 圖案形成裝置是否被保持在真空環(huán)境中)的方式保持圖案形成裝置MA。 支撐結構MT可使用機械的、真空的、靜電的或其它夾持技術保持圖案形 成裝置。支撐結構MT可以是框架或臺，例如其可根據(jù)需要是固定的或可 移動的。支撐結構MT可確保圖案形成裝置MA處于所需的位置上(例如 相對于投影系統(tǒng))。這里使用的任何術語"掩模版"或"掩模"可認為與 更上位的術語"圖案形成裝置"同義。
這里使用的術語"圖案形成裝置"應廣泛的解釋為用來將圖案在其橫 截面上賦予輻射束以便在襯底的目標部分上形成圖案的任何器件。應該注 意，被賦予輻射束的圖案可能不能準確地對應于襯底目標部分中所需要的 圖案(例如如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征)。通常，被賦予輻 射束的圖案對應于在目標部分中形成的器件中的特定的功能層，例如集成 電路。
圖案形成裝置MA可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的實例 包括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。在光刻 中掩模是公知的，且包括諸如二元掩模類型、交變型相移掩模類型和衰減 型相移掩模類型等掩模類型以及多種混合掩模類型。可編程反射鏡陣列的 一個例子使用小反射鏡的矩陣布置，每個所述小反射鏡可單獨傾斜以便沿 不同方向反射入射的輻射束。傾斜的反射鏡將圖案賦予由反射鏡矩陣反射 輻射束。
這里使用的術語"投影系統(tǒng)"應廣泛的解釋為包括任何類型的投影系 統(tǒng)，包括折射式、反射式、反射折射式、磁性式、電磁式和靜電式光學系 統(tǒng)或其任意組合，如適合所使用的曝光輻射或其它因素(例如浸沒液體的 使用或真空的使用)。這里使用的任何術語"投影透鏡"可認為與更上位 的術語"投影系統(tǒng)"同義。
如這里所描述的，裝置是透射型的(例如使用透射式掩模)?？蛇x擇 地，裝置可以是反射型的(例如使用上面提到的可編程反射鏡陣列類型或使用反射式掩模)。
光刻設備可以是具有兩個(雙臺)或更多的襯底臺(和/或兩個或更 多掩模臺)的類型。在這樣"多臺"機器中，可并行地使用附加的臺，或 可在一個或多個臺上執(zhí)行預備步驟而同時一個或多個其它臺用于曝光。
光刻設備還可以是如下類型其中至少一部分襯底可由具有相對高折 射率的液體(例如水)所覆蓋，以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸 沒液還可以施加到光刻設備中的其它空間，例如在圖案形成裝置(例如掩 模)MA和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領 域是公知的。這里使用的術語"浸沒"不意味著結構(例如襯底)必須浸 沒在液體中，而是僅意味著在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。
參考圖la，照射器IL接收來自輻射源SO的輻射束。例如當該源是 準分子激光器時，所述源和光刻設備可以是分離的實體。這樣，所述源不 會被認為是光刻設備的組成部分，且在包括例如適合的引導反射鏡和/或 擴束器的光束傳送系統(tǒng)BD的幫助下，輻射束從源SO傳遞到照射器IL。 在其它的情況下，例如當所述源是汞燈時，所述源可以是光刻設備的組成 部分。源SO和照射器IL (如果需要的話與光束傳遞系統(tǒng)BD—起)可稱
為輻射系統(tǒng)。
照射器IL可包括用于調(diào)整輻射束的角強度分布的調(diào)整器AD。通常， 至少照射器的光瞳面中強度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別表 示為CT-外部和cy-內(nèi)部)可被調(diào)整。另外，照射器IL可包括多種其它部件， 例如積分器IN和聚光器CO。照射器可用于調(diào)節(jié)輻射束以在它的橫截面上 具有所需要的均勻性和強度分布。
輻射束B入射到圖案形成裝置(例如掩模MA)上，所述圖案形成裝 置被保持在支撐結構(例如掩模臺MT)上，且由圖案形成裝置進行圖案 化。穿過圖案形成裝置(例如掩模)MA后，輻射束B通過投影系統(tǒng)PL， 所述投影系統(tǒng)PL將光束聚焦在襯底W的目標部分C上。在第二定位器 PW和定位傳感器IF (例如干涉儀器件、線性編碼器、2維編碼器或電容 傳感器)的幫助下，襯底臺WT可精確地移動，例如為了在輻射束B的路 徑中定位不同的目標部分C。同樣地，例如在來自掩模庫的機械獲取后， 或在掃描期間，第一定位器PM和另一定位傳感器(其在圖la中未明確的描述)可用于精確地相對于輻射束B的路徑定位圖案形成裝置(例如掩
模)MA。通常，可在長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精確定位) 的幫助下實現(xiàn)支撐結構(例如掩模臺)MT的運動，所述長行程模塊和短 行程模塊形成第一定位器PM的一部分。同樣地，可使用長行程模塊和短 行程模塊實現(xiàn)襯底支撐件(例如襯底臺)WT的運動，所述長行程模塊和 短行程模塊形成第二定位器PW的一部分。在步進機(與掃描器相對)的 情況下，支撐結構(例如掩模臺)MT可僅連接到短行程致動器，或者是 固定的?？墒褂醚谀蕵擞汳1、 M2和襯底對準標記P1、 P2對準支撐 結構(例如掩模)MA和襯底W。雖然示出的襯底對準標記占有專門的目 標部分，但是它們可位于目標部分(這些被稱為劃線對齊標記)之間的空 間中。同樣地，在圖案形成裝置(例如掩模)MA上提供多于一個管芯的 情況下，掩模對準標記可位于管芯之間。
所描述的設備可用于下列模式中的至少一個之中.-
1. 在步進模式中，在被賦予輻射束的整個圖案被一次投影到目標部分 C上的同時，支撐結構(例如掩模臺)MT和襯底支撐件(例如襯底臺) WT基本保持靜止(即單一靜態(tài)曝光)。然后襯底支撐件(例如襯底臺) WT在X和/或Y方向上移動以使得可以對不同的目標部分C曝光。在步 進模式中，曝光場的最大尺寸限制在單一靜態(tài)曝光中成像的目標部分C的 尺寸。
2. 在掃描模式中，在將被賦予輻射束的圖案投影到目標部分C上的同 時，同步掃描支撐結構(例如掩模臺)MT和襯底支撐件(例如襯底臺) WT (即單一動態(tài)曝光)。襯底支撐件(例如襯底臺)WT相對于支撐結構
(例如掩模臺)MT的速度和方向可由投影系統(tǒng)PL的放大(縮小)率和 圖像反轉特征決定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制單一動態(tài)曝光 中的目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動的長度確定目標部 分的高度(在掃描方向上)。
3. 在另一模式中，用于保持可編程圖案形成裝置的支撐結構(例如掩 模臺)MT基本保持靜止，且在將被賦予輻射束的圖案投影到目標部分C 上的同時移動或掃描襯底支撐件(例如襯底臺)WT。在該模式中，通常 使用脈沖輻射源并且在每個襯底支撐件(例如襯底臺)WT的運動后或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間根據(jù)需要更新可編程圖案形成裝置。操作的 模式能易于應用于使用可編程圖案形成裝置的無掩模光刻上，例如如上所 述的類型的可編程反射鏡陣列。
還可以采用上述使用的模式的組合和/或變形或采用完全不同的使用 模式。
如圖lb所示，光刻設備LA形成光刻單元LC的一部分，有時還稱 為光刻單元(lithocdl)或簇，其還可包括用于在襯底上執(zhí)行曝光前和曝 光后的處理的裝置。通常地這些包括用于沉積抗蝕層的旋涂器SC、用于 顯影已曝光的抗蝕劑的顯影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。襯底輸送裝 置或機械手RO從輸入/輸出端口 1/01、 1/02拾取襯底，在不同的處理設 備之間移動它們，并且之后分配到光刻設備的進料臺LB。常被統(tǒng)稱為軌 道的這些裝置在本身處于管理控制系統(tǒng)SCS控制的軌道控制單元TCU的 控制下，還經(jīng)由光刻控制單元LACU控制光刻設備。這樣，可將不同的設 備運行以使產(chǎn)量和處理效率最大化。
為了由光刻設備曝光的襯底被正確地和一致地曝光，需要檢驗曝光襯 底以測量例如在連續(xù)層之間、線寬之間、臨界尺寸(CD)之間的重疊誤 差的特征。應該理解可以測量額外的特征。如果檢測到誤差，尤其如果檢 驗可以在短時間內(nèi)足夠快地完成以至于同一批的其它襯底仍在曝光，則對 接下來的襯底的曝光可進行調(diào)整。已經(jīng)曝光的襯底還可被剝?nèi)ゲ⒅匦录庸?——以提高產(chǎn)量——或丟棄——由此避免在已知有缺陷的襯底上進行曝 光。只有襯底的一些目標部分是有缺陷的情況下，曝光可僅在那些完好的 目標部分上進行。
使用檢驗設備確定襯底的性質(zhì)，且更具體地，確定不同襯底或相同襯 底的不同層的性質(zhì)從一層到另一層的變化如何。檢驗設備可被集成到光刻 設備LA或光刻單元LC中，或可以是單獨的裝置。為了進行最快速的測 量，需要檢驗設備在曝光后立刻測量已曝光的抗蝕劑層的性質(zhì)。然而，抗 蝕劑中的潛影具有非常低的對比度——在己經(jīng)被輻射曝光的抗蝕劑部分 和未曝光的抗蝕劑部分之間僅存在非常小的折射率差別——且不是所有 的檢驗設備都具有足夠的敏感度以對潛影做有效測量。因此可在曝光后的 烘烤步驟(PEB)之后進行測量，所述曝光后的烘烤步驟通常是在已曝光的襯底上進行的第一步驟且增加了抗蝕劑的已曝光部分和未曝光部分之 間的對比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像可以是半潛在的。還可能測量己 被顯影的抗蝕劑圖像——在該點上抗蝕劑的已曝光或未曝光部分已被去 除——或在圖案轉移步驟(例如刻蝕)之后進行測量。后一種可能限制了 有缺陷的襯底重新加工的可能性，但是仍可提供有用信息。
圖2描述了可用于本發(fā)明實施例中的散射儀SM1。它包括將輻射投
影到襯底6上的寬帶(白光)輻射投影儀2。被反射的輻射被傳遞到光譜 儀探測器4，其測量鏡面反射輻射的光譜10 (強度作為波長的函數(shù))。從 該數(shù)據(jù)中，用于生成所檢測的光譜的結構或輪廓可通過處理單元PU，例 如通過嚴格耦合波分析和非線性回歸或通過與圖2底部所示的模擬光譜庫 比較而重建。通常，對于所述重建，結構的通用形式是已知的且一些參數(shù) 根據(jù)制作所述結構所采用的過程的知識來假定，僅留結構的一些參數(shù)根據(jù) 散射儀數(shù)據(jù)確定。這樣的散射儀可設置為正入射散射儀或斜入射散射儀。 圖3示出可用于本發(fā)明實施例中的另一散射儀SM2。在該裝置中，
使用透鏡系統(tǒng)12聚焦由輻射源2發(fā)射的輻射，所述輻射通過干涉濾光片 13和偏振器17，由部分反射表面16反射且經(jīng)由顯微鏡物鏡15而被聚焦 在襯底W上，其具有高數(shù)值孔徑(NA)，優(yōu)選至少0.9且更優(yōu)選至少0.95。 浸沒式散射儀甚至可具有數(shù)值孔徑超過1的透鏡。然后所反射的輻射透射 通過部分反射表面16到達探測器18中以便檢測散射光譜。檢測器可位于 在透鏡系統(tǒng)15的焦距F處的后投影光瞳平面11位置上。然而，替代地， 光瞳平面可以用輔助光學元件(未示出)重新成像到檢測器上。所述光瞳 平面是輻射的徑向位置限定入射角且角位置限定輻射的方位角的平面。探 測器優(yōu)選是二維探測器以便可測量襯底目標的二維角度散射光譜。例如探 測器18可以是電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化半導體(CMOS) 傳感器陣列，且可使用例如每幀40毫秒的積分時間。
例如參考束經(jīng)常用于測量入射輻射的強度。為了做上述這些，當輻射 束入射到束分離器16上時，它的一部分作為參考束通過束分離器朝參考 鏡面14透射。然后參考束被投影到相同檢測器18的不同部分上。
一組干涉濾光片13可在例如約405 — 790nm或甚至更低的范圍(例 如約200 — 300nm)中選擇感興趣的波長。干涉濾光片可以是可調(diào)的而不是包括一組不同的濾光片。光柵可用來取代干涉濾光片。
檢測器18可測量單波長(或窄波長范圍)的散射光的光強，所述光 強分別位于多個波長上或覆蓋整個波長范圍。而且，檢測器可分別測量橫 向磁偏光和橫向電偏光的光強和/或橫向磁偏光和橫向電偏光之間的相位差。
可使用寬帶光源(即具有寬范圍的光頻率或波長——以及由此產(chǎn)生的 彩色)，其給出大的集光率，允許多種波長的混合。寬帶中的多個波長優(yōu)
選每個具有5人的帶寬和至少25人的間距(即兩倍帶寬)。多個輻射"源" 可以是使用光纖束分離的擴展輻射源的不同部分。這樣，在多種波長處可 并行地測量角度分解散射光譜。可測量3維光譜(波長和兩個不同角度)， 其包括多于2維光譜的信息。這允許更多的信息被測量，其增加量測處理 的魯棒性。在EP1，628,164A中更詳細的描述了上述情況，由此以引用的 方式將它的全部內(nèi)容并入本文中。
襯底W上的目標可以是光柵，其被印刷以使得在顯影后，條紋由固 態(tài)抗蝕劑線形成?？蛇x擇地，所述條紋可以被刻蝕進襯底中。該圖案對光 刻投影設備(尤其是投影系統(tǒng)PL)中的色差敏感，且照射對稱度以及這 種像差的存在將體現(xiàn)在所印刷的光柵的變化中。相應地，使用所印刷的光 柵的散射儀數(shù)據(jù)重建光柵。諸如線寬度和線形等光柵參數(shù)可輸入到重建處 理中，由處理單元PU根據(jù)印刷步驟和/或其它散射儀處理的知識進行。
本發(fā)明的實施例提供制造襯底的方法，該襯底具體設置用于量測工具 的校準，特別用于對由在量測工具中由依賴于取向的變化而導致的系統(tǒng)誤 差的補償。而且，設置襯底以便在無需以不同方向在量測單元中加載襯底 的情況下，在量測單元中可進行校準測試。
具有多個標記的襯底可用于校準量測工具來補償依賴于取向的變化， 所述標記以不同的取向設置但是標記相同。然而，在實際中不可能以不同 的取向形成標記且標記又絕對相同。這是因為如果使用不同的圖案形成裝 置或單個圖案形成裝置的不同部分形成標記，則在不同的圖案形成裝置之 間或圖案形成裝置的不同部分之間的變化將導致在襯底上形成的標記之 間的變化?？蛇x擇地，如果通過相同的圖案形成裝置(或其部分)但在不 同時間形成標記(例如使用不同的曝光)，那么在不同時間(例如由不同曝光之間的輻射強度的變化導致)的處理條件的變化將導致標記之間的變 化。在標記之間的、除去它們的取向的任何變化，意味著量測工具不能通 過根據(jù)以不同取向?qū)擞浀臋z驗直接比較由量測工具量測所作的測量來 校準。
圖4示意性描述了根據(jù)本發(fā)明的用于形成用于校準量測工具的襯底 的工藝。在工序410中，輻射敏感材料(例如是抗蝕劑)被提供到襯底表 面。在工序420中，所述襯底被加載到光刻設備中且在工序430中所述襯 底被由具有校準圖案的圖案形成裝置所圖案化的輻射束曝光。如以下更詳 細的描述，校準圖案包括多套圖案特征。當校準圖案被投影到襯底上時， 校準圖案中的每套圖案特征在襯底上形成對應的校準標記。校準標記包括 多個延長的特征且例如可一起形成一個或多個光柵。因此，所述延長的特 征可以是光柵的條紋?？蛇x擇地，例如所述每個延長的圖案特征可包括結 構的陣列，例如接觸孔陣列。設置包括在校準圖案中的多套圖案特征以使 得每個校準標記的延長的圖案特征定位在不同的方向。
襯底形成工藝的工序440中，襯底在光刻設備中被旋轉和/或從光刻 設備中被去除且以不同取向被重新加載到光刻設備中。結果，工序440通 過相對于投影系統(tǒng)圍繞垂直于襯底表面的軸以預定的角度旋轉襯底，在所 述襯底上提供有輻射敏感材料。在工序450中，校準圖案在襯底上再次被
曝光，提供另外的多個校準標記，所述校準標記每個對應于在校準圖案中 的多個圖案特征中的一個。優(yōu)選地，第二多個校準標記鄰近第一多個校準 標記形成但充分分離，在連續(xù)的多個校準標記的構造之間沒有干擾。
工序440和450可根據(jù)需要重復多次，在襯底上形成連續(xù)的多個校準 標記，鄰近但與己經(jīng)形成的校準標記不相互干擾。因此，如圖4所示，襯 底形成方法包括在工序460的判定，在工序460中判定校準圖案是否以所 有希望的取向在襯底上曝光。
一旦所有希望的圖案在襯底上被曝光，則襯底可以以常規(guī)方式處理。 例如，輻射敏感材料可在工序470中顯影，尤其如果待校準的量測工具想 在輻射敏感材料顯影后用于檢驗襯底上的標記。視情況地，襯底可以在工 序480中以常規(guī)方式被刻蝕以便提供更耐久的校準襯底。
圖5a和5b示意性描述了襯底上校準標記的構造。特別地，圖5a描述了校準圖案以第一取向在襯底上被曝光之后形成在襯底上的標記，且圖 5b描述了校準圖案以第二取向被第二次曝光后的襯底的相同區(qū)域。
圖5a詳細地示出形成在襯底上的、分別對應于校準圖案的第一和第 二套圖案特征的第一和第二校準標記21、 22。如圖所示，第一和第二校 準標記21、 22中的每一個包括多個延長的圖案特征21a、 22a。而且，第 一校準標記的延長的圖案特征21a的取向不同于第二校準標記22的延長 的圖案特征22a的取向。圖5a包括取向標記23。包括所述取向標記23 僅用于示出第一和第二校準標記21、 22的取向。
圖5b描述了襯底的區(qū)域，第一和第二校準標記2K 22在襯底相對于 投影系統(tǒng)旋轉且校準圖案在襯底上再次曝光后在所述襯底的區(qū)域上形成。 如取向標記23所示，第一和第二校準標記21、 22相對于圖5a所示的位 置旋轉。另外，如取向標記26所示，當它們最初形成時，第三和第四校 準標記24、 25以對應于第一和第二校準標記21、 22的取向形成。第三和 第四校準標記24、 25分別由校準圖案的第一和第二套圖案特征形成。因 此，第一和第三校準標記21、 24由校準圖案的同一套圖案特征形成，但 由于在曝光之間的襯底旋轉，第三校準標記的延長的圖案特征24a的取向 不同于第一校準標記的延長的圖案特征21a的取向。同樣，雖然第二和第 四校準標記22、 25由校準圖案的同一套圖案特征形成，但是第二和第四 校準標記22、 25的延長的圖案特征的取向不同。
仔細選擇襯底上的校準圖案的第一和第二次曝光之間襯底的旋轉程 度。在圖5a和5b所描述的布置中，尤其選擇在曝光之間的襯底旋轉，以 使得第二校準標記22的延長的圖案特征22a的取向基本上平行于第三校 準標記24的延長的圖案特征24a的取向。同樣，在圖5a和5b所描述的 布置中，第一校準標記21的延長的圖案特征21a的取向基本平行于第四 校準標記25的延長的圖案特征25a的取向。
以上述方式形成襯底上的校準標記提供了用于校準量測工具的有益 的襯底。特別地，在檢驗校準標記21、 22、 24、 25的結果之間的差異由 如下三個因素產(chǎn)生(i)校準圖案中的第一和第二套圖案特征之間的差異 和/或由光刻設備的投影系統(tǒng)引起的差異；(ii)兩次曝光輻射光強之間的 差異；以及(m)由量測工具的依賴于取向的系統(tǒng)誤差所引起的差異。應該理解，第一和第二校準標記21、 22結果之間的差異和第三和第四校準
標記24、 25之間的差異部分是因素(i)且部分是因素(iii)。相比之下， 第一校準標記21和第三校準標記24之間結果的差別以及第二校準標記22 和第四校準標記25之間結果的差異部分由因素(ii)造成且部分由因素(iii) 造成。最終，第一校準標記21和第四校準標記25之間的檢驗結果的差異 以及第二校準標記22和第三校準標記24之間的檢驗結果的差異部分由因 素(i)造成且部分由因素(ii)造成。隨后，通過比較由所有四個校準標 記21、 22、 24、 25的量測工具檢驗的結果的差異，可消除因素(i)和(ii) 的影響，結果僅是因素(iii)的影響，即量測工具的依賴于取向的系統(tǒng)誤 差的效果。因此，可使用四個校準標記的檢驗結果校準量測工具。
雖然如圖5a和5b所示，校準圖案可簡單的包括用于形成兩個校準標 記的第一和第二套圖案特征，所述兩個校準標記具有各自一套彼此取向不 同的延長的圖案特征，但還可使用其他校準圖案。例如，如圖5c所示， 除了用來在每個曝光中形成各自校準標記的第一和第二套圖案特征之外， 校準圖案可包括第三和第四套圖案特征，所述第三和第四套圖案特征生成 兩個類似于第一和第二校準標記的額外的校準標記。因此，如圖5c所示， 對應于單個曝光的每套校準標記31、 32、 33、 34，包括兩對具有彼此平 行的延長的圖案特征的校準標記。這可能是有益處的，因為首先它提供了 可改善量測工具的校準的額外數(shù)據(jù)，且其次因為量測工具可設置用于檢驗 具有所述構造的特征的組合。因此，用于確定"識別"量測目標且在量測 工具中定位檢驗單元以檢驗量測目標的量測工具中的系統(tǒng)，可通過用于所 有校準標記的單一圖案下指令。當對于每個校準標記必須使用不同的識別 和定位指令時，其消除了所引起的潛在的偏移量。
進而，圖5c所示，可使用多于兩次的曝光。因此，如圖5c所示，在 圖4所描述的襯底形成方法的工序440和450可被重復四次，以便以不同 的各個取向提供四套校準標記31、 32、 33、 34。而且還可提供額外的數(shù) 據(jù)以便提高校準的精度。
另外，雖然如在圖5a、 5b和5c中所描述的， 一些校準標記的延長的 圖案特征可垂直于其余的校準標記的延長的圖案特征的取向，但是可不必 是這種情況。例如，如圖6所描述的，校準圖案可包括三套圖案特征，所述圖案特征設置為在襯底上形成各自的校準標記以使得在任何兩個校準 標記的延長的圖案特征的取向之間的角度約為120°。因此，可形成例如圖
6所描述的一套校準標記41。在這樣的布置中，如圖4所描述的襯底形成 方法的工序440和450總共可重復3次，在每個曝光之間，襯底旋轉約 120°，以使得總共三次曝光提供圖6所描述的三套校準標記41、 42、 43。 應該理解，這樣做將設置形成在襯底上的校準標記，以使得由給定的曝光 從校準圖案中的一套圖案特征中形成的延長的圖案特征將基本平行于由 另一次曝光通過校準圖案中的另一套圖案特征形成的延長的圖案特征，如 此類推。因此，仍可消除校準圖案中使用不同套圖案特征的影響和不同曝 光中不同輻射光強的影響，以便確定量測工具的依賴于取向的變化的影
圖7描述了幾套校準標記的優(yōu)選布置。如所示每套校準標記51、 52、 53、 54包括八個校準標記，所述八個校準標記使用校準圖案中八套相對 應的圖案特征同時形成。在每套校準標記中，有四對校準標記，設置每對 校準標記以使得它們各自的延長的圖案特征基本平行。設置第一和第二對 校準標記，以使得它們的延長的圖案特征彼此垂直。設置第三和第四對校 準標記，以使得它們各自的延長的圖案特征彼此垂直且每個到第一和第二 對校準標記其中之一的延長圖案特征的角度約為45°。另外，如圖7所示， 由各自的取向標記55、 56、 57、 58所示，在每套校準標記51、 52、 53、 54的構造之間，襯底旋轉約45。。
如前所述，可從考慮量測工具中檢驗校準標記所得的結果之間的差異 來消除連續(xù)曝光的輻射光強的差異的影響和校準圖案中幾套圖案特征之 間差異的影響。因此可確定量測工具依賴于取向的變化的影響。但是，應 該理解，使用如圖7所描述的幾套校準目標可獲得另外的信息。因此，至 少可部分校準在量測工具中用于照射量測目標的光束的形狀中的任何非 均勻性和/或輻射束在量測目標上入射角度的缺陷的影響。
如上所述，校準標記優(yōu)選都彼此鄰近地在襯底上形成。這可將由襯底 上的臨界尺寸變化引起的校準標記之間的任何變化最小化。然而，如圖8 所示，用于校準量測工具的襯底60可設置為具有設置在襯底的不同區(qū)域 中的多套61、 62、 63、 64校準標記，其中每套校準標記對應于任何一套上述的校準標記。這樣，第一套61校準標記可由第一多次曝光形成且接
下來可由第二多次曝光形成第二套62校準目標，以此類推。可選擇地， 在每套61、 62、 63、 64的校準標記中的校準標記子套可由每次曝光同時 形成，減少了形成襯底的時間。
應該理解，可使用上述幾套校準標記的變形。特別地，圖4描述的襯 底形成方法的工序440和450可被重復與上述的次數(shù)不同的次數(shù)?？蛇x擇 地或另外地，校準圖案可包括不同于上述數(shù)目的多套圖案特征，且從單一 曝光形成的校準標記的延長的圖案特征的取向之間的角度可與上述討論 的不同，且/或連續(xù)曝光之間的襯底的旋轉角度可與上述討論的有所不同。
盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設備用于制造IC， 但應當理解這里所述的光刻設備可以有其他的應用，例如，集成光學系統(tǒng)、 磁疇存儲器的引導和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器、薄膜磁頭的制 造等。對于普通的技術人員，應該理解的是，在這種替代應用的情況中， 可以將其中使用的任意術語"晶片"或"管芯"分別認為是與更上位的術 語"襯底"或"目標部分"同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后 進行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝 光的抗蝕劑進行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗工具中。在可應用的 情況下，可以將所述公開內(nèi)容應用于這種和其他襯底處理工具中。另外， 所述襯底可以處理一次以上，例如為產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的所述術 語"襯底"也可以表示已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。
盡管以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學光刻的情況中使用本發(fā)明的 實施例，但應該理解的是，本發(fā)明可以用于其他應用中，例如壓印光刻， 并且只要情況允許，不局限于光學光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中 的拓撲限定了在襯底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫⑺鰣D案形成裝置的拓撲印刷 到提供給所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁輻射、熱、壓力或 其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置 從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的 方法所形成的襯底可以被用于校準用于檢驗由壓印光刻工具處理的襯底。
這里使用的術語"輻射"和"束"包含全部類型的電磁輻射，包括 紫外輻射(例如具有約365、 355、 248、 193、 157或126 nm的波長)和極紫外輻射(例如具有5-20nm范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束 或電子束。
在上下文允許的情況下，所述術語"透鏡"可以表示各種類型的光學 部件中的任何一種或它們的組合，包括折射式、反射式、磁性式、電磁式 和靜電式的光學部件。
盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實施例，但是應該理解的是本發(fā) 明可以以與上述不同的形式實現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采取包含用于描述上 述公開的方法的一個或更多個機器可讀指令序列的計算機程序的形式，或 者采取具有在其中存儲的這種計算機程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如，半導體 存儲器、磁盤或光盤)的形式。
以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，本領域的技術人員 應當理解，在不背離所附的權利要求的保護范圍的條件下，可以對本發(fā)明 進行修改。
權利要求
1. 一種形成適用于校準量測工具的襯底的方法，所述方法包括將輻射敏感材料層提供到襯底表面；使用圖案形成裝置對第一輻射束進行圖案化，所述圖案形成裝置提供包括第一套圖案特征和第二套圖案特征的校準圖案；將圖案化的第一輻射束投影到輻射敏感材料上，以使得由校準圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第一校準標記，并且由校準圖案的第二套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第二校準標記；相對于投影系統(tǒng)以預定角度圍繞基本垂直于襯底表面的軸旋轉襯底；使用圖案形成裝置對第二輻射束進行圖案化并將它投影到輻射敏感材料上，以使得由校準圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第三校準標記，并且由校準圖案的第二套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第四校準標記；其中所述預定角度使得第二校準標記的延長的圖案特征的取向基本上平行于第三校準標記的延長的圖案特征的取向。
2、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述校準圖案進一步包括第三 套圖案特征，且由校準圖案的第三套圖案特征所圖案化的第一圖案化輻射 束中的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第五校準標記；其中該方法進 一步包括-相對于投影系統(tǒng)圍繞所述軸進一步以第二預定角度旋轉襯底；且 使用圖案形成裝置對第三輻射束進行圖案化，并將所述輻射束投影到輻射敏感材料上，以使得由校準圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第六校準標記；且所述第二預定角度使得第五校準標記的延長的圖案特征的取向基本平行于第六校準標記的延長的圖案特征的取向。
3、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，在第一、第二和第五校準標 記中，沒有兩個校準標記的延長的圖案特征的取向是基本平行的。
4、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中當?shù)诙椛涫粓D案化且被投影到輻射敏感材料上時，由校準圖案的第三套圖案特征所圖案化的輻射形 成具有延長的圖案特征的校準標記，且當?shù)谌椛涫粓D案化且被投影到 輻射敏感材料上時，由校準圖案的第二和第三套圖案特征所圖案化的輻射 形成具有延長的圖案特征的各個校準標記。
5、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述校準圖案進一步包括第四 套圖案特征，且由校準圖案的第四套圖案特征所圖案化的第一圖案化輻射束中的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第七校準標記；其中該方法進一步包括相對于投影系統(tǒng)圍繞所述軸進一步以第三預定角度旋轉襯底；且使用所述圖案形成裝置對第四輻射束進行圖案化，并將所述輻射束投影到輻射敏感材料上，以使得由校準圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第八校準標記；且所述第三預定角度使得第七校準標記的延長的圖案特征的取向基本平行于第八校準標記的延長的圖案特征的取向。
6、 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，在第一、第二、第五和第七 校準標記中，沒有兩個校準標記的延長的圖案特征的取向是基本平行的。
7、 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中當?shù)诙椛涫粓D案化并被投 影到輻射敏感材料上時，由校準圖案的第三和第四套圖案特征所圖案化的 輻射形成具有延長的圖案特征的各個校準標記，且當?shù)谌偷谒妮椛涫?圖案化并分別被投影到輻射敏感材料上時，由校準圖案的第二、第三和第 四圖案特征所圖案化的輻射分別形成具有延長的圖案特征的各個校準標 記。
8、 根據(jù)權利要求5所述的方法，進一步包括在襯底相對于所述投影系統(tǒng)處于相同的取向的情況下，當每一輻射束 被圖案化并被投影到輻射敏感材料上時，使用圖案形成裝置對至少一個額 外的輻射束進行圖案化，并將所述輻射束投影到輻射敏感材料上，以使得 每個額外的輻射束形成校準標記，該校準標記對應于由被投影到輻射敏感 材料上的圖案化的輻射束形成的、在襯底的所述取向上、但在襯底上的不 同位置處的校準標記。
9、 根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括在襯底相對于所述投影系統(tǒng)處于相同的取向的情況下，當每一輻射束 被圖案化并被投影到輻射敏感材料上時，使用圖案形成裝置對至少一個額 外的輻射束進行圖案化，并將所述輻射束投影到輻射敏感材料上，以使得 每個額外的輻射束形成校準標記，該校準標記對應于由被投影到輻射敏感 材料上的圖案化的輻射束形成的、在襯底的所述取向上、但在襯底上的不 同位置處的校準標記。
10、 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括對由輻射敏感材料的選 擇性曝光而在襯底上形成的圖案進行顯影。
11、 根據(jù)權利要求io所述的方法，進一步包括刻蝕襯底。
12、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中校準標記的延長的圖案特征是 用于形成光柵的條紋。
13、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中每個延長的圖案特征包括結構 的陣列。
14、 一種由權利要求1所述的方法形成的、適用于校準量測工具的襯底。
15、 一種校準量測工具的方法，包括檢驗由如下方法在襯底上形成的多個校準標記，該方法包括將輻射敏感材料層提供到襯底的表面；使用圖案形成裝置對第一輻射束進行圖案化，所述圖案形成裝置提供 校準圖案，所述校準圖案包括第一套圖案特征和第二套圖案特征；將圖案化的第一輻射束投影到輻射敏感材料上，以使得由校準圖案的 第一套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第一校 準標記，并且由校準圖案的第二套圖案特征所圖案化的輻射形成具有一套 延長的圖案特征的第二校準標記；相對于投影系統(tǒng)圍繞基本上垂直于襯底表面的軸以預定角度旋轉襯底；使用圖案形成裝置對第二輻射束進行圖案化，并將所述輻射束投影到 輻射敏感材料上，以使得由校準圖案的第一套圖案特征所圖案化的輻射形 成具有一套延長的圖案特征的第三校準標記，并且由校準圖案的第二套圖 案特征所圖案化的輻射形成具有一套延長的圖案特征的第四校準標記；其中所述預定角度使得第二校準標記的延長的圖案特征的取向基本 平行于第三校準標記的延長的圖案特征的取向。
16、 根據(jù)權利要求15所述的方法，其中檢驗多個校準標記得到的結果之間的差別被用于校準量測工具的取向的偏移量，所述校準標記由校準 圖案的相同套圖案特征所圖案化的輻射形成，但是所述圖案特征具有不相 互平行的延長的圖案特征。
17、 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中檢驗三個或更多個校準標記 的結果之間的差別被用于針對用于照射在量測工具中的校準標記的輻射 束的形狀的偏移量以及用于照射在量測工具中的校準標記的輻射束的入 射角的偏移量中的至少一個來校準量測工具，所述校準標記由校準圖案的 相同套圖案特征所圖案化的輻射形成，但是所述圖案特征具有不相互平行 的延長的圖案特征。
18、 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中檢驗多個具有基本相互平行 的延長的圖案特征的校準標記所得到的結果之間的差別被用于補償被用 于形成所述校準標記的不同的輻射束的輻射光強的變化。
19、 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中檢驗多個具有基本相互平行 的延長的圖案特征的校準標記所得到的結果之間的差別被用于補償被用 于形成所述校準標記的不同的輻射束的輻射光強的變化。
全文摘要
為了補償在量測工具中依賴于取向的變化，本發(fā)明提供一種用于校準量測工具的襯底及其形成方法，以及量測工具校準方法。
文檔編號G03F1/14GK101286013SQ200810100399
公開日2008年10月15日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權日2007年3月27日
發(fā)明者安托萬·加斯東·瑪麗·基爾斯, 格拉爾杜斯·瑪麗亞·約翰內(nèi)斯·維吉納德·揚森, 胡戈·奧古斯帝努斯·約瑟夫·克拉默 申請人:Asml荷蘭有限公司