CN111650819A - 一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置和方法，方法包括以下步骤：1)利用原子光刻技术制备掩膜光栅；2)获取涂有待测极紫外光刻胶膜层的衬底；3)基于获取的掩膜光栅，对所述衬底进行双光栅干涉，获取待测光刻胶图形；4)根据自溯源特性，基于所述掩膜光栅的周期节距值，计算待测光刻胶图形的理论周期节距值，并以待测光刻胶图形的理论周期节距值为标尺，判断待测极紫外光刻胶的质量。与现有技术相比，本发明通过原子光刻技术制备掩膜光栅，具有测量学上周期节距的自溯源性，可以为EUV光刻胶测量数据提供直接的精准标尺，解决了测量设备所带来的实验误差，提高了极紫外光刻胶质量检测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及光刻胶质量检测领域，尤其是涉及一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置和方法。
背景技术
随着集成电路的特征尺寸进入低于22nm的技术节点，现有的光刻技术变得越来越难以满足光刻关键尺寸的生产要求。在半导体工业中，极紫外光光刻技术(EUVL)已被国际半导体技术进步协会公认为最有前途的下一代光刻技术。而光刻胶是EUV光刻技术的关键材料，因为极紫外光刻胶的分辨率，曝光灵敏度和线宽粗糙度会直接影响刻蚀图形的品质，进而影响器件的良率。
光刻胶是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等光照或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。其可以通过一系列步骤(例如曝光，显影和刻蚀)将掩膜板上的图形移动到基板上。为了实现图形的精确转移，以下光刻胶的性能指标很重要。(1)分辨率：即在特定设备及工艺条件下光刻胶所能达到的最小关键尺寸。(2)曝光灵敏度：即光刻胶受光照射发生溶解速度改变所需的最小能量。(3)低线边缘粗糙度或线宽粗糙度：线宽粗糙度(LWR)描述的是由于边缘粗糙导致的光刻胶线宽相对于目标值的偏离；线边缘粗糙度(LER)是指光刻胶图形边缘的粗糙程度。
根据半导体行业国际技术发展路线图,实现EUV光刻胶量产需要达到如下标准：(1)高分辨率：线宽达到22nm及以下；(2)高曝光灵敏度：10mJ/cm2；(3)低的线宽粗糙度：1.5nm(3σ)。而以上光刻胶的三个性能参数并不是独立的，它们相互之间存在着平衡制约关系。可以用Z因子表示它们之间的关联性，Z＝(Sensitivity)×(LER)2×(Half pitch)3。因此，分辨率，曝光灵敏度和线宽粗糙度之间的平衡关系已经成为提升EUV光刻胶性能的最大挑战。而精确地测量EUV光刻胶的参数为以上的研究活动提供了基础。
目前普遍采用的是高分辨率电子显微镜(SEM)或原子力显微镜(AFM)对EUV光刻胶的参数进行测量和表征。但是该方法存在以下两个方面的关键问题尚未解决：(1)测量仪器的测量稳定性、可比性、一致性欠佳。即对于不同的仪器，甚至于同一台仪器，进行多次重复测量，所得到的结果也不一样。原因在于仪器不同的放大倍数以及原子力显微镜扫描管的非线性等影响因素造成扫描图像的长度基准并不准确，从而为曝光光栅的测量结果带来了偏差，导致光刻胶性能准确评估比对的困难。(2)软X射线干涉光刻掩膜版光栅加工均匀性与一致性欠佳，导致控制变量测量表征的困难。一般的掩膜版加工光栅均由电子束直写或激光干涉光刻得到，自身并不具备自溯源性(即指光栅自身结构参数能直接溯源到某些天然基准的特征)。所以，对于软X射线干涉光刻技术，若使用非自溯源性光栅，由于非自溯源性光栅的不均匀性，所得到的实验结果也可能不一样，导致无法对极紫外光刻胶的性能进行全面的控制变量的量化分析。光刻胶性能评估的不准确性为光刻胶进一步的创新和发展带来了限制。
如今国内对极紫外光刻胶质量的检测仍存在诸多挑战，包括测试周期长、成本高、不确定度大、难以广泛应用等难题。尽管国内外已开发出周期100nm及以下的纳米计量标准光栅，但并不能解决上述存在的问题。这限制了高端纳米制造业，特别是半导体产业的发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测精度高的基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，用于极紫外光刻胶的质量检测，包括同步辐射X射线干涉光刻装置，该同步辐射X射线干涉光刻装置的掩膜光栅基于原子光刻技术制备。
进一步地，所述同步辐射X射线干涉光刻装置包括极紫外光源、入射狭缝件、第一圆柱面镜、第二圆柱面镜、出射狭缝件、快门、XIL真空腔和电荷耦合器件，所述XIL真空腔内设有光电二极管和所述掩膜光栅；
所述极紫外光源发出的光依次经过入射狭缝件的入射狭缝、第一圆柱面镜和第二圆柱面镜的偏转、出射狭缝件的出射狭缝、快门、光电二极管、掩膜光栅到达电荷耦合器件。
进一步地，所述入射狭缝件为水冷超高精度狭缝件。
进一步地，所述第一圆柱面镜的表面镀金。
本发明还提供一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，用于极紫外光刻胶的质量检测，包括以下步骤：
掩膜光栅制备步骤：利用原子光刻技术制备掩膜光栅；
衬底获取步骤：获取涂有待测极紫外光刻胶膜层的衬底；
光刻胶图形获取步骤：基于获取的掩膜光栅，对所述衬底进行双光栅干涉，获取待测光刻胶图形；
质量检测步骤：根据自溯源特性，基于所述掩膜光栅的周期节距值，计算待测光刻胶图形的理论周期节距值，并以待测光刻胶图形的理论周期节距值为标尺，判断待测极紫外光刻胶的质量。
进一步地，所述原子光刻技术采用的原子包括铬原子、铝原子或铁原子。
进一步地，所述衬底为硅晶圆片。
进一步地，所述待测光刻胶图形的周期节距值的计算表达式为：
p＝P/2N
式中，p为待测光刻胶图形的周期节距值，P为掩膜光栅的周期节距值，N为所述双光栅干涉的衍射级次。
进一步地，所述双光栅干涉的衍射级次为一级或二级。
进一步地，所述光刻胶图形获取步骤中，采用如上所述的基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，进行所述双光栅干涉。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明极紫外光刻胶质量检测装置，通过原子光刻技术制备掩膜光栅，具有测量学上周期节距的自溯源性，可以为EUV光刻胶测量数据提供直接的精准标尺，解决了测量设备所带来的实验误差，提高了极紫外光刻胶质量检测的精度；
(2)本发明极紫外光刻胶质量检测装置的入射狭缝件选用水冷超高精度狭缝件，降低偏转镜上的热负载；出射狭缝保证光束的空间相干性；第一圆柱面镜的表面镀金，用于调整偏转角度，降低下游热负载，同时也兼高频滤波作用；第二圆柱面镜兼顾去高次谐波和调整偏转、聚焦准直的作用；该极紫外光刻胶质量检测装置检测精度高且稳定可靠；
(3)本发明基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，利用原子光刻技术制备掩膜光栅，使其具有自溯源特性，进行双光栅干涉后，获取的待测光刻胶图形的周期节距值保持和掩膜光栅相同的自溯源性，因此使得测量结果更为精确。
附图说明
图1为原子光刻技术制作掩膜光栅的原理图；
图2为本发明基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置的光学布局示意图；
图3为基于双光栅干涉光刻得到一维EUV光刻胶线条图案的示意图；
图4为关键尺寸的示意图；
图5为以自溯源光栅周期节距值为标尺测量线边缘粗糙度和线宽粗糙度的示意图；
图6为本发明实施例曝光EUV光刻胶样品的扫描电子显微镜图像；
图7为本发明基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法的流程示意图；
图中，11、铬原子炉，12、冷却激光束，13、驻波场，14、光学势阱，15、光栅结构，16、基板，21、极紫外光源，22、入射狭缝件，23、第一圆柱面镜，24、第二圆柱面镜，25、出射狭缝件，26、快门，27、光电二极管，28、掩膜光栅，29、XIL真空腔，30、电荷耦合器件，31、极紫外光束，32、待测光刻胶图形，41、顶部尺寸，42、中间尺寸，43、底部尺寸，51、待测光刻胶图形的周期节距值，52、某处线边缘偏离值，53、某处线边缘线宽值，54、理想线边缘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，用于极紫外光刻胶的质量检测，包括同步辐射X射线干涉光刻装置，该同步辐射X射线干涉光刻装置的掩膜光栅28基于原子光刻技术制备。
具体地，同步辐射X射线干涉光刻装置包括极紫外光源21、入射狭缝件22、第一圆柱面镜23、第二圆柱面镜24、出射狭缝件25、快门26、XIL真空腔29和电荷耦合器件30，所述XIL真空腔29内设有光电二极管27和所述掩膜光栅28；
所述极紫外光源21发出的光依次经过入射狭缝件22的入射狭缝、第一圆柱面镜23和第二圆柱面镜24的偏转、出射狭缝件25的出射狭缝、快门26、光电二极管27、掩膜光栅28到达电荷耦合器件30。
入射狭缝件22为水冷超高精度狭缝件。第一圆柱面镜23的表面镀金。
如图7所示，本实施例还提供一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，用于极紫外光刻胶的质量检测，包括以下步骤：
掩膜光栅制备步骤S1：利用原子光刻技术制备掩膜光栅；原子光刻技术采用的原子包括铬原子、铝原子或铁原子；
衬底获取步骤S2：获取涂有待测极紫外光刻胶膜层的衬底；衬底为硅晶圆片；
光刻胶图形获取步骤S3：基于获取的掩膜光栅和衬底，采用上述基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，进行双光栅干涉，获取待测光刻胶图形；双光栅干涉的衍射级次为一级或二级；
质量检测步骤S4：根据自溯源特性，基于所述掩膜光栅的周期节距值，计算待测光刻胶图形的理论周期节距值，并以待测光刻胶图形的理论周期节距值为标尺，判断待测极紫外光刻胶的质量。
待测光刻胶图形的周期节距值的计算表达式为：
p＝P/2N
式中，p为待测光刻胶图形的周期节距值，P为掩膜光栅的周期节距值，N为所述双光栅干涉的衍射级次。
具体实施：
本实施例的基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，使用铬原子光刻掩膜光栅，采用X射线干涉光刻正负一级倍频的SEM图像，具体实施过程包括以下步骤：
1、样品制备：
步骤1：利用铬原子光刻技术制备掩膜光栅。原子光刻技术主要利用激光驻波场对原子的偶极力操纵原子运动，使得经过冷却后的原子束穿过激光驻波场后在基板上形成周期性的光栅结构。根据电磁理论，偶极力的产生是因为原子在光场中受到交变电场感应而产生震荡的电偶极距，电偶极矩与电场相互作用，从而产生与场强梯度成正比的力。
图1展示了铬原子光刻技术制作掩膜光栅的原理图。11为铬原子炉，原子炉发射出来的原子经过冷却激光束12，再穿过驻波场13，由于偶极力，原子在光学势阱14下朝着波谷(或波腹)附近汇聚，从而在基板16上形成周期性的光栅结构15。铬原子光刻光栅的理论周期节距值为P＝212.8nm。
步骤2：提供涂有EUV光刻胶膜层的衬底，衬底为硅晶圆片。
步骤3：采用同步辐射X射线干涉光刻装置对所述衬底进行双光栅干涉，得到待检测的一维线条图形。同步辐射X射线干涉光刻装置可参考图2，图2中21是极紫外光源，极紫外光源发出的光经过入射狭缝件22的入射狭缝，再经过第一圆柱面镜23和第二圆柱面镜24的偏转，到达出射狭缝件25的出射狭缝。其中，入射狭缝定义整个光束线的接收角，使掩膜上的光斑尺寸和光强分布均匀性满足要求，选用水冷超高精度狭缝来降低偏转镜上的热负载。出射狭缝定义二次光源大小，保证光束的空间相干性。所采用的两块柱面偏转镜中，第一圆柱面镜23表面镀金,主要用于调整偏转角度，降低下游热负载,同时也兼高频滤波作用。第二圆柱面镜24兼顾去高次谐波和调整偏转、聚焦准直的作用。之后通过出射狭缝的光经过快门26到达XIL真空腔29，XIL真空腔29内包括光电二极管27和掩膜光栅28。其中掩膜光栅采用原子光刻制备的掩模光栅。数字10代表CCD。(CCD是指电荷耦合器件，是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件)
图3为基于双光栅干涉光刻得到一维EUV光刻胶线条图案的示意图。极紫外光束31经过双光栅干涉得到一维EUV光刻胶的线条图案(即待测光刻胶图形32)。本实施例采用的是正负一级衍射光(N＝1)进行干涉光刻，所制备的样品周期节距值为掩膜光栅周期节距值的一半p＝P/2N＝106.4nm。
2、测量计算
步骤4：对待检测的EUV光刻胶采用扫描电子显微镜或原子力显微镜等成像设备进行特性表征。本实施例使用的是扫描电子显微镜。
步骤5：对测量图像建立新的标尺(Scale)。基于测量图像的重心法或过零法分析，获取合理轮廓曲线上的某一组相邻轮廓重心之间的线段作为图像新的标尺，线段长度设为p＝P/2N＝106.4nm，后续基于像素点等比例分析法确定待测参数。
图5展示了以自溯源光栅的周期节距值为标尺测量线边缘粗糙度和线宽粗糙度的示意图。51代表经过X射线干涉光刻得到的曝光样品的周期节距值(即待测光刻胶图形的周期节距值)。54为理想线边缘，52和53分别代表某处线边缘偏离值和线宽值。由于曝光样品的周期节距值保持和原子光刻掩膜光栅相同的自溯源性，因此使得测量结果更为精确。
步骤6：获取一维线条图形的以下三个测量值：(1)线宽分辨率；(2)线边缘粗糙度；(3)线宽粗糙度。光刻胶的线宽分辨率由曝光样品的最小关键尺寸决定。图6为曝光样品的扫描电子显微镜图像。
图4为关键尺寸的示意图。41为顶部尺寸，42为中间尺寸，43为底部尺寸。按照国际比对的相关规定，通常取线条半高位置所对应的宽度作为线条的宽度量值。通过对曝光样品任意区域测量得到的连续十组光栅半高宽值(σ1、σ2、σ3、……σ9、σ10)取平均
该平均值可视为该样品的关键尺寸，反映了光刻胶的线宽分辨率。
线边缘粗糙度和线宽粗糙度的计算方法：选择一个长度为L的测量窗口，在这个窗口之内的光刻胶边缘被等间距的扫描N次，相邻扫描之间的间隔是Δ，因此L＝N·Δ。图中xi(i＝1,2,…N)代表每一次扫描时确定的光刻胶边界位置。平均的边界位置确定为:
每一次扫描所确定的边界与平均边界的偏差为：
所测得的光刻胶边界的标准误差，即线边缘粗糙度，可以计算得到：
同样地，根据国际半导体工业协会(ITRS)给出的LWR定义，定义其为局部线宽变化量的3倍标准偏差，即：
式中，N为扫描次数，δy代表每一次扫描所确定的线宽与平均线宽的偏差。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，用于极紫外光刻胶的质量检测，其特征在于，包括同步辐射X射线干涉光刻装置，该同步辐射X射线干涉光刻装置的掩膜光栅(28)基于原子光刻技术制备。
2.根据权利要求1所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，其特征在于，所述同步辐射X射线干涉光刻装置包括极紫外光源(21)、入射狭缝件(22)、第一圆柱面镜(23)、第二圆柱面镜(24)、出射狭缝件(25)、快门(26)、XIL真空腔(29)和电荷耦合器件(30)，所述XIL真空腔(29)内设有光电二极管(27)和所述掩膜光栅(28)；
所述极紫外光源(21)发出的光依次经过入射狭缝件(22)的入射狭缝、第一圆柱面镜(23)和第二圆柱面镜(24)的偏转、出射狭缝件(25)的出射狭缝、快门(26)、光电二极管(27)、掩膜光栅(28)到达电荷耦合器件(30)。
3.根据权利要求2所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，其特征在于，所述入射狭缝件(22)为水冷超高精度狭缝件。
4.根据权利要求2所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，其特征在于，所述第一圆柱面镜(23)的表面镀金。
5.一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，用于极紫外光刻胶的质量检测，其特征在于，包括以下步骤：
掩膜光栅制备步骤：利用原子光刻技术制备掩膜光栅；
衬底获取步骤：获取涂有待测极紫外光刻胶膜层的衬底；
光刻胶图形获取步骤：基于获取的掩膜光栅，对所述衬底进行双光栅干涉，获取待测光刻胶图形；
质量检测步骤：根据自溯源特性，基于所述掩膜光栅的周期节距值，计算待测光刻胶图形的理论周期节距值，并以待测光刻胶图形的理论周期节距值为标尺，判断待测极紫外光刻胶的质量。
6.根据权利要求5所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，其特征在于，所述原子光刻技术采用的原子为铬原子、铝原子或铁原子。
7.根据权利要求5所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，其特征在于，所述衬底为硅晶圆片。
8.根据权利要求5所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，其特征在于，所述待测光刻胶图形的周期节距值的计算表达式为：
p＝P/2N
式中，p为待测光刻胶图形的周期节距值，P为掩膜光栅的周期节距值，N为所述双光栅干涉的衍射级次。
9.根据权利要求8所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，其特征在于，所述双光栅干涉的衍射级次为一级或二级。
10.根据权利要求5所述的一种基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测方法，其特征在于，所述光刻胶图形获取步骤中，采用如权利要求2所述的基于自溯源光栅的极紫外光刻胶质量检测装置，进行所述双光栅干涉。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113720795A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 上海科技大学 | 高通量极紫外多层膜光栅光谱仪 |
| CN113777685A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-10 | 同济大学 | 基于扫描原子光刻技术的大面积自溯源光栅制备方法 |
| WO2022100751A1 (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | 香港大学 | 激光干涉光刻设备和方法 |
| CN115494571A (zh) * | 2022-11-15 | 2022-12-20 | 北京至格科技有限公司 | 表面浮雕光栅衍射光波导的母版制作方法、光波导和设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103235489A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 可变周期多光束干涉光刻的方法 |
-
2020
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103235489A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 可变周期多光束干涉光刻的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ARTAK ISOYAN 等: "Progress in extreme ultraviolet interferometric lithography at the University of Wisconsin", 《PROCEEDINGS OF SPIE》 * |
| ROEL GRONHEID等: "Extreme ultraviolet interference lithography as applied to photoresist studies", 《J. MICRO/NANOLITH. MEMS MOEMS》 * |
| YANG SHU-MIN等: "Development at SSRF in soft X-ray interference lithography", 《NUCLEAR SCIENCE AND TECHNIQUES》 * |
| 刘敏: "原子光刻技术", 《科技信息》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022100751A1 (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | 香港大学 | 激光干涉光刻设备和方法 |
| CN113777685A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-10 | 同济大学 | 基于扫描原子光刻技术的大面积自溯源光栅制备方法 |
| CN113777685B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-07-04 | 同济大学 | 基于扫描原子光刻技术的大面积自溯源光栅制备方法 |
| CN113720795A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 上海科技大学 | 高通量极紫外多层膜光栅光谱仪 |
| CN113720795B (zh) * | 2021-09-03 | 2024-03-01 | 上海科技大学 | 高通量极紫外多层膜光栅光谱仪 |
| CN115494571A (zh) * | 2022-11-15 | 2022-12-20 | 北京至格科技有限公司 | 表面浮雕光栅衍射光波导的母版制作方法、光波导和设备 |
| CN115494571B (zh) * | 2022-11-15 | 2023-01-31 | 北京至格科技有限公司 | 表面浮雕光栅衍射光波导的母版制作方法、光波导和设备 |
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