DE102006008705A1

DE102006008705A1 - Optimierung von Brennpunktebenen-Anpassungsfunktionen für ein Bildfeld auf einem Substrat

Info

Publication number: DE102006008705A1
Application number: DE102006008705A
Authority: DE
Inventors: Steve Graca; Gerhard Kunkel; Patrick Lomtscher; William Roberts; Karl Schumacher
Original assignee: Infineon Technologies AG; Infineon Technologies Richmond LP
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US20060193532A1

Abstract

Eine Probe zum Erzeugen einer Rückkopplung zum Einstellen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten eines Belichtungswerkzeugs gemäß Produktaufnahme umfasst einen Produktwafer, eine opake Materialschicht, anliegend an dem Produktwafer und eine Blaze-Phasengitter-Strukturschicht, anliegend an der opaken Materialschicht.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Erfindung ist eine Continuation-in-part der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 11/066,638, Anwaltsaktenzeichen I331.202.101, mit dem Titel "System zum Analysieren von Bildern von Blazed-Phasengitter-Proben", eingereicht am 25. Februar 2005 und hier durch Bezugnahme eingegliedert. Die vorliegende Erfindung ist verwandt mit der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 11/066,902, Anwaltsaktenzeichen I331.190.101, mit dem Titel "Automatische Brennpunktrückkopplung für ein optisches Lithographiewerkzeug"; der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/067,191, Anwaltsaktenzeichen I331.191.101, mit dem Titel "Optimierung von Lichtweggleichförmigkeit in Untersuchungssystemen"; der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/066,913, Anwaltsaktenzeichen I331.192.101, mit dem Titel "Optimierung von Brennpunktebenen-Anpassungsfunktionen für ein Bildfeld auf einem Substrat"; der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/065,931, Anwaltsaktenzeichen I331.201.101, mit dem Titel "Lauf-zu-Lauf-Steuerung für Linsenaberrationen"; alle eingereicht am 25. Februar 2005 und hierin durch Bezugnahme eingegliedert.

Hintergrund

Prozess- und Produktausbeute in optischen Lithographieabbildungsprozessen sind direkt abhängig von der Gleichförmigkeit der kritischen Dimensionen (CD). Die CD-Gleichförmigkeit hängt von verschiedenen Prozessen während des optischen Lithographieprozesses ab, wie z.B. Abbildung, Ätzung und Abscheidung. Bei dem Lithographieprozess gibt es verschiedene Faktoren, welche die CD-Gleichförmigkeit auf einem Wafer beeinflussen, wie z.B. Retikelgleichförmigkeit, Schlitzgleichförmigkeit, Waferebenheit, Linsenaberrationen und Abbildungs- Brennpunkt. Typischerweise werden diese Faktoren individuell unter Verwendung von verschiedenen Tests geprüft, welche zeitaufwändig sein können, welche eine spezielle Hardware zur Durchführung erfordern und/oder welche Techniker erfordern, die ein spezielles Training zur Durchführung der Tests unterlaufen haben.

Typische Verfahren zum Bestimmen der Parameter eines Belichtungswerkzeugs, wie z.B. Probenrichtungseffekte, Feldattribute und Linsenaberrationen, können nicht durchgeführt werden, ohne den normalen Fertigungsprozess am Belichtungswerkzeug ernsthaft zu unterbrechen. Zusätzlich scheitern die typischen Verfahren daran, die großen Datenmengen, die zum genauen und präzisen Bestimmen der Parameter erforderlich sind, effizient und effektiv zu organisieren und zu analysieren.

Üblicherweise haben Projektionslinsen für Belichtungswerkzeuge in der Halbleiterindustrie einstellbare Linsenelemente zum Korrigieren von Linsenaberrationen. Die Korrektur von Linsenaberrationen kann manchen Werkzeugen durch Einstellen der Position und Verkippen von Elementen innerhalb des Linsensystems durchgeführt werden. Die Werkzeuglieferanten justieren üblicherweise die Linsenelemente während der Kalibration der Belichtungswerkzeuge. Die Mehrheit der Kalibrationsprozeduren erfordert einen speziell ausgebildeten Service- oder Wartungs-Ingenieur sowie spezielle Hardware zur Durchführung. Zusätzlich sind die Kalibrationsprozeduren üblicherweise zeitaufwändig und erfordern eine signifikante Stillstandszeit des Belichtungswerkzeugs.

Ein typisches Linsensystem enthält viele Linsenelemente. Aberrationen in einem Linsensystem können sich mit der Zeit aufgrund der Alterung der Linsensystemmaterialien, Umgebungseffekte oder der Nichtlinearität der Steueralgorithmen, welche zur Einstellung des Linsensystems verwendet werden, ändern. Beispielsweise hat jede Linse eine ihr zugeordnete Erwärmungskurve, so dass sich mit Erwärmung der Linse aufgrund der Umgebungsbedingungen oder aufgrund der Verwendung der Linse während Belichtungen die effektive Brennpunktlänge (bzw. Brennweite) der Linsen ändert. Der Luftdruck hat ebenfalls einen vorhersehbaren Einfluss auf die Linsenelemente und ihre Brennpunktwerte. Aberrationen in dem Linsensystem können sich ebenfalls aufgrund von Wartungsereignissen oder anderen mechanischen Einflüssen, wie z.B. Transport, verändern. Steueralgorithmen in den Belichtungswerkzeugen werden typischerweise zum Einstellen von einem oder mehreren Linsenelementen verwendet, um gemessene externe Einflüsse oder interne Einflüsse zu kompensieren.

Die CD-Steuerung und Bildintegrität der Vorrichtungsschichten ist eine direkte Funktion von verschiedenen Komponenten einschließlich Dosis und Brennpunkt des Belichtungswerkzeugs. Üblicherweise ist die Dosisrückkopplung ein aktiver Lauf-zu-Lauf-Steuerparameter. Ein Brennpunktrückkopplung jedoch ist üblicherweise bisher kein aktiver Lauf-zu-Lauf-Steuerparameter. Üblicherweise wird die optimale Brennpunkteinstellung für jegliche vorgegebene Produkt/Werkzeug/Schicht/Retikel-Kontextwertkombination bei der Kontextkonzeption bestimmt und während der Lebensdauer des Produktes verwendet. In dem Fall, dass ein Eingriff in das Werkzeug erfolgt und der Grundlinienbrennpunkt des Werkzeugs verloren oder verändert wird, wird der Prozess-Sollwert für jeden Kontextwert wiederhergestellt. Typische Ex-situ-Werkzeugbrennpunkt-Überwachungstechniken haben die Genauigkeit und Präzision zur Substantiierung von Produktprozess-Sollwertänderungen basierend auf gemessenen Brennpunktwerten nicht gezeigt. Diese Techniken werden typischerweise nur zum Überwachen durch Liefern von Anzeigen hinsichtlich offensichtlicher großer Brennpunktabweichungen verwendet.

Der Brennpunkt wird üblicherweise über eine explizite Kontextwertsteuerung gesteuert. Der beste Brennpunktprozesspunkt wird typischerweise bestimmt durch Evaluierung von Brennpunkt-Belichtungsprozessfenstern zur Zeit einer Einführung eines neuen Kontextes. Dieser beste Brennpunktprozesswert wird dann während der Lebensdauer des gesamten Kontextwertes verwendet. Ein Nachteil dieses Prozesses besteht darin, dass kein Prozess verfügbar ist zur Rücksetzung der Brennpunktwerte in Gegenwart von Grundlinien-Brennpunktverschiebungen des Werkzeugs oder zum Korrigieren von unkompensiertem Brennpunktdriften im Belichtungswerkzeug. Im Fall einer großen Änderung des Werkzeugbrennpunkt gibt es kein direktes Verfahren zum Anlegen der neuen Einstellung an die Kontextdaten.

Brennpunktversätze von einem Belichtungswerkzeug, welche in das Produkt induziert werden als Resultat der Unfähigkeit von In-situ-Brennpunktsensorsystemen zur Messung der Substratrandbildfelder und großer Brennpunktänderungsraten von topologischen Merkmalen können in signifikanten Prozess- und Produktausbeuteverlusten aufgrund schlechter Brennpunktebenenbestimmung und -anpassung resultieren. Typischerweise haben Belichtungswerkzeuge signifikante Probleme bei der Bestimmung von Brennpunktbildebenen am Rand des Chips oder über abgetrennter Topographie. Typische Belichtungswerkzeuge benötigen einige Anpassungsfunktionen von Nachbarfeldern oder einen teilweisen Systemstillstand zur Verhinderung, dass fehlerhafte Daten in den Anpassungsfunktionen verwendet werden.

Dunkelfeld-Mikroskopie und -Inspektion sind grundlegende Techniken der Inspektion in vielen Industriebereichen. Es gibt verschiedene Komponenten der Inspektionswerkzeug-Hardware, welche zur Beleuchtung der Probe bei der Dunkelfeld-Inspektion beitragen, wie z.B. die Beleuchtungsquelle selbst, die Strahlliefer-Hardware, die Dunkelfeldsplitter-Hardware, das Linsenobjektiv-Design und der Kameraadapter. Jede dieser Komponenten spielt eine signifikante Rolle bei der Beleuchtung der Probe und der Sammlung des Dunkelfeldbildes, welches aus der Probe gebildet wird. Typische Verfahren bieten Beleuchtungsgleichförmigkeitsmessungen entlang der kartesischen x- und y-Achse. Dies reicht nicht aus. Beleuchtungsgleichförmigkeitsmessungen entlang der kartesischen x- und y-Achse ermöglichen nicht die Untersuchung des gesamten Umfanges der Systempupillen in azimutalen Inkrementen.

Zusammenfassung

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft eine Probe zum Erzeugen einer Rückkopplung zum Einstellen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten eines Belichtungswerkzeugs durch eine Produktaufnahme. Die Probe umfasst einen Produktwafer, eine opake Materialschicht anliegend an dem Produktwafer und eine Blaze-Phasengitter-Strukturschicht anliegend an der opaken Materialschicht.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden durch Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen skalieren nicht notwendigerweise relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Bestandteile.
1 ist ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines optischen Lithographie- und Inspektionssystems.
2 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Belichtungswerkzeuges einer optischen Lithographiezelle.
3 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Inspektionssystems.
4 ist ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Analysesystems zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben (BPG).
5A ist ein schematisches Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform der Erzeugung einer BPG-Probe unter Verwendung eines idealen BPG-Retikels.
5B ist eine Querschnittsansicht eines Beleuchtungsbilds, aufgenommen mit dem idealen BPG-Retikel, das in 5A illustriert ist.
6A ist ein schematisches Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform der Erzeugung einer BPG-Probe unter Verwendung eines relativ einfach hergestellten BPG-Retikels.
6B ist eine Querschnittsansicht eines Beleuchtungsbilds, aufgenommen mit dem relativ leicht hergestellten BPG-Retikel, das in 6A illustriert ist.
7 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer Anordnung von Blaze-Phasengittern.
8 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer Pupille eines Linsensystems.
9A–9P sind Bilder zum Illustrieren von Ausführungsformenformen von Bereichen einer BPG-Probe, die durch ein Belichtungswerkzeug unter Verwendung eines Retikels einschließlich der Anordnung von Blaze-Phasengittern erzeugt worden ist.
10 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Belichtungsfeldlayouts zum Erzeugen einer BPG-Probe in einem Belichtungswerkzeug.
11A ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Belichtungsfelds.
11B ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform von Probenbereichen für ein Belichtungsfeld.
12 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Bildlayouts für einen Probenpunkt, das unter Verwendung einer Anordnung von Blaze-Phasengittern erzeugt worden ist.
13 ist ein Bild, das durch ein Inspektionssystem erhalten worden ist, zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Probenpunkts.
14 ist ein Flussdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Analysieren von Bildern von Probenpunkten einer BPG-Probe zum Bestimmen von Parametern für ein Belichtungswerkzeug und/oder Inspektionssystem.
15 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Optimieren einer Lichtweggleichförmigkeit in einem Defektinspektionssystem.
16 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern von Linsensystem-Aberrationen von Lauf zu Lauf.
17 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens zum automatischen Einstellen des Brennpunkts eines Belichtungswerkzeugs.
18 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Produktaufnahmeplans.
19 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer mathematischen Darstellung der besten Brennpunktwerte probenpunktweise über eine Blaze-Phasengitter-Probe, erzeugt unter Verwendung des Produktaufnahmeplans von 18.
20 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Optimieren der Brennpunktebenen-Anpassungsfunktionen für ein Bildfeld auf einem Substrat.
21 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer Blaze-Phasengitter-Probe einschließlich einer opaken Materialschicht.
22 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer weiteren Ausführungsform einer Blaze-Phasengitter-Probe einschließlich einer opaken Materialschicht.
23 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Optimieren von Brennpunktebenen-Anpassungsfunktionen für ein Bildfeld auf einem Substrat.
Detaillierte Beschreibung
1 ist ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines optischen Lithographie- und Inspektionssystems 100. Das optische Lithographie- und Inspektionssystem 100 umfasst eine Lithographiezelle 102, ein Inspektionssystem 104 und ein Analysesystem 110. Das Inspektionssystem 104 ist kommunikativ mit einem Analysesystem 110 über eine Kommunikationsverbindung 108 verbunden. Die Lithographiezelle 102 umfasst ein Belichtungswerkzeug, ein Lackbeschichtungswerkzeug, ein Entwicklungsverarbeitungswerkzeug und/oder weitere geeignete Werkzeuge, welche zur Durchführung optischer Lithographie an Halbleiterwafern verwendet werden. Das Inspektions system 104 umfasst ein Mikroskop oder ein anderes geeignetes Inspektionswerkzeug zum Inspizieren von Halbleiterwafern. Das Analysesystem 110 empfängt Inspektionsdaten für einen inspizierten Halbleiterwafer vom Inspektionssystem 104 und analysiert die Inspektionsdaten. Bei einer Ausführungsform ist das Analysesystem 110 Teil des Inspektionssystems 104.
Bei einer Ausführungsform ist das optische Lithographie- und Inspektionssystem 100 derart konfiguriert, dass es Blaze-Phasengitter-(BPG-)Proben 106 erzeugt, inspiziert und analysiert, um Parameter eines Belichtungswerkzeugs des Lithographiesystems 102 zu erhalten und/oder um Parameter des Inspektionssystems 104 zu erhalten. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine BPG-Probe 106 periodisch durch ein Belichtungswerkzeug in der Lithographiezelle 102 erzeugt. Die BPG-Probe 106 wird in dem Belichtungswerkzeug unter Verwendung eines Retikels erzeugt, welches Blaze-Phasengitter zum Erzeugen asymmetrischer Spektren aufweist, das radiale und azimutale Proben der Pupille des Belichtungswerkzeugs ermöglicht, wie detaillierter nachstehend in der ausführlichen Beschreibung erläutert. Die radialen Proben werden erhalten durch Variieren des Abstands oder der Periode des Gitters des Blaze-Phasengitters, und die azimutalen Proben wird erreicht durch Vorsehen unterschiedlicher Winkelorientierungen des Blaze-Phasengitters auf dem Retikel. Das Retikel einschließlich des Blaze-Phasengitters, welches zur radialen und azimutalen Probe der Pupille des Belichtungswerkzeuges konfiguriert ist, wird bei verschiedenen Brennpunktschritten belichtet. Nach der Belichtung enthält die BPG-Probe 106 eine Mehrzahl von im Photolack gebildeten Gittern mit asymmetrischem Relief, welche mit Belichtungswerkzeug-Parametern korrelieren.
Die BPG-Probe 106 wird an das Inspektionssystem 104 geliefert, um Bilder zu sammeln. Das Inspektionssystem 104 erhält Bilder der BPG-Probe 106 an einer Mehrzahl von Probenpunkten. Jedes Bild von jedem Probenpunkt enthält ein Reliefgitter der BPG-Probe 106, erzeugt durch eine jeweilige der winkelorientierungen des Blaze-Phasengitters des Retikels bei einem jeweiligen der Brennpunktschritte. Die Bilder werden an das Analysesystem 110 weitergeleitet. Das Analysesystem 110 analysiert die Bilder zur Bestimmung der Parameter des Belichtungswerkzeugs der Lithographiezelle 102 und/oder zur Bestimmung der Parameter des Inspektionssystems 104. Für das Belichtungswerkzeug kann das Analysesystem 110 die Probenrichtungsparameter, die Feldattributparameter, wie z.B. Brennpunkt, isofokale Abweichung (IFD), Verkippung um x oder x-Verkippung (RX) und Verkippung um y oder y-Verkippung (RY), Bereich, und/oder die Linsensystemaberrationen, wie z.B. Verkippung, Koma, Astigmatismus, sphärische, dreifache, vierfache und fünffache Aberrationen bestimmen. Für das Inspektionssystem 104 kann das Analysesystem 110 Beleuchtungsparameter bestimmen.
2 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Belichtungswerkzeugs 120 der Lithographiezelle 102. Die Lithographiezelle 102 enthält das Beleuchtungswerkzeug 120 und einen Controller 124. Das Beleuchtungswerkzeug 120 ist kommunikativ mit dem Controller 124 über die Kommunikationsverbindung 122 verbunden. Bei einer Ausführungsform enthält das Beleuchtungswerkzeug 120 eine Beleuchtungsquelle 126, ein Beleuchtungsquellen-Linsensystem 128, einen ersten Spiegel 130, einen zweiten Spiegel 132, ein Retikel 134, ein Linsensystem 136, Brennpunktsensoren 146 und eine Auflageeinrichtung 140. Bei weiteren Ausführungsformen enthält das Belichtungswerkzeug 120 weitere Komponenten. Eine Probe 138 wird auf die Auflageeinrichtung 140 zur Belichtung platziert. Bei einer Ausführungsform wird das Belichtungswerkzeug 120 verwendet, um eine BPG-Probe 106 zu erzeugen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Belichtungswerkzeug 120 ein Stepper-Belichtungswerkzeug, bei dem das Belichtungswerkzeug 120 einen kleinen Bereich der Probe 138 auf einmal belichtet und dann zu einem neuen Ort der Probe 138 steppt, um die Belichtung zu wiederholen. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Belichtungswerkzeug 120 ein Scanner, bei dem das Retikel 134 und die Probe 138 über das Feld des Linsensystems 136, welches das Bild des Retikels 134 auf die Probe 138 projiziert, gescannt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Belichtungswerkzeug 120 ein Step- und Scan-Belichtungswerkzeug, welches die Scan-Bewegung eines Scanners und die Step-Bewegung eines Steppers kombiniert. Unabhängig vom verwendeten Verfahren belichtet das Belichtungswerkzeug 120 die Probe 138.
Bei einer Ausführungsform enthält die Beleuchtungsquelle 126 einen Argonfluorid-(ArF-)Excimerlaser mit 193 nm Wellenlänge, einen Kryptonfluorid-(KrF-)Excimerlaser mit 248 nm Wellenlänge oder eine andere geeignete Lichtquelle. Die Beleuchtungsquelle 126 liefert Licht an das Beleuchtungsquellen-Linsensystem 128 auf einem optischen Weg 142. Das Beleuchtungsquellen-Linsensystem 128 filtert, konditioniert und richtet das Licht von der Beleuchtungsquelle 126 aus, um das Licht zum ersten Spiegel 130 auf dem optischen Weg 142 zu liefern. Der erste Spiegel 130 reflektiert das Licht auf dem optischen Weg 142 zum zweiten Spiegel 132. Der zweite Spiegel 132 reflektiert das Licht auf dem optischen Weg 142 zum Retikel 134. Bei einer Ausführungsform enthalten der erste Spiegel 130 und der zweite Spiegel 132 weitere optische Komponenten zum weiteren Konditionieren oder Ausrichten des Lichts auf dem optischen Weg 142.
Das Retikel 134 enthält ein Bild zur Projektion auf die Probe 138 auf der Auflageeinrichtung 140. Das Retikel 134 ist eine Glas- oder Quarzplatte mit codierten Informationen in Form einer Variation des Durchlassvermögens und/oder der Phase in Bezug auf die Merkmale, die auf die Probe 138 zu drucken sind. Bei einer Ausführungsform ist das Retikel 134 ein BPG-Retikel zum Erzeugen eines Gitters mit asymmetrischem Relief auf der Probe 138 zum Evaluieren des Belichtungswerkzeugs 120. Das Linsensystem 136 fokussiert das Licht auf dem optischen Weg 142 vom Retikel 134 auf die Probe 138 zum Schreiben auf der Probe 138. Bei einer Ausführungsform enthält das Linsensystem 136 eine Mehrzahl von Linsenelementen 144, die derart eingestellt werden können, dass sie den Brennpunkt, Linsenaberrationen und weitere Parameter zur Aufrechterhaltung der Gleichförmigkeit der kritischen Dimension (CD) korrigieren. Die Brennpunktsensoren 146 stellen die Brennpunktebene während der Belichtung der Probe 138 ein, um den Brennpunkt ansprechend auf Änderungen in der Topographie der Probe 138 aufrechtzuerhalten.
Die Auflageeinrichtung 140 hält die Probe 138 zur Belichtung. Die Auflageeinrichtung 140 und/oder das Retikel 134 werden relativ zum Linsensystem 136 zum Belichten von Bereichen der Probe 138 in Abhängigkeit davon positioniert, ob das Belichtungswerkzeug 120 ein Stepper, Scanner oder ein Step- und Scan-Belichtungswerkzeug ist. Der Controller 124 steuert den Betrieb des Belichtungswerkzeugs 120. Bei einer Ausführungsform steuert der Controller 124 die Position von und/oder stellt die Beleuchtungsquelle 126, das Beleuchtungsquellen-Linsensystem 128, den ersten Spiegel 130, den zweiten Spiegel 132, das Retikel 134, das Linsensystem 136 und die Aufnahmeeinrichtung 140 zur Belichtung der Probe 138. Bei einer Ausführungsform steuert der Controller 124 das Belichtungswerkzeug 120 zum Belichten der Probe 138 unter Verwendung eines BPG-Retikels als Retikel 134 zur Erzeugung einer BPG-Probe 106 zum Evaluieren des Belichtungswerkzeugs 120.
Bei einer Ausführungsform werden Brennpunktsensoren 146 verwendet, um Reliefmessungen der BPG-Probe 106 anstatt der Bilder der BPG-Probe 106, welche durch das Inspektionssystem 104 erhalten werden, zu erlangen. Bei dieser Ausführungsform wird die reflektierte Intensität der BPG-Probe 106 bestimmt als Funktion der Probenprozessparameter. Die Daten der reflektierten Intensität liefern Daten ähnlich den Daten, die von Bildern der BPG-Probe 106 erhalten werden. Die Daten der re flektierten Intensität werden auf ähnliche Art und Weise analysiert wie die Bilddaten, um Parameter des Belichtungswerkzeugs 120 zu bestimmen.
3 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform des Inspektionssystems 104. Bei einer Ausführungsform ist das Inspektionssystem 104 ein Mikroskop oder ein anderes geeignetes Inspektionswerkzeug. Das Inspektionssystem 104 enthält einen Controller 150, ein Abbildungssystem 156, ein Linsensystem 158, eine Beleuchtungsquelle 170, Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponenten 160 und 162, ein Objektiv 164 und eine Auflageeinrichtung 168. Bei einer Ausführungsform ist der Controller 150 elektrisch mit dem Abbildungssystem 156, dem Linsensystem 158, den Strahl-Lenkkomponenten 160 und 162 und dem Objektiv 164 über eine Kommunikationsverbindung 152 und mit der Auflageeinrichtung 168 über ein Kommunikationsverbindung 154 elektrisch verbunden. Eine zu inspizierende Probe 166 wird auf die Auflageeinrichtung 168 gesetzt. Bei einer Ausführungsform ist die Probe 166 eine BPG-Probe 106.
Bei einer Ausführungsform enthält das Abbildungssystem 156 eine Charge-Coupled Device-(CCD-)Kamera, eine Abbildungsvorrichtung mit einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) oder eine andere geeignete Vorrichtung, welche in der Lage ist, Bilder der Probe 166 zu erhalten. Bei einer Ausführungsform der Erfindung erhält das Abbildungssystem 156 Daten von Farbbildern, wie z.B. RGB, YIQ, HSV oder YCbCr, der Probe 166. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erhält das Abbildungssystem 156 Daten von grauskaligen Bildern der Probe 166. Bei einer Ausführungsform haben die Bilder 480 × 640 Pixel oder eine andere geeignete Auflösung. Die Bilder werden im JPEG, TIF, Bitmap oder einem anderen Dateiformat gespeichert. Das Linsensystem 158 fokussiert Bilder der Probe 166 zur Aufnahme durch das Abbildungssystem 156.
Das Objektiv 164 vergrößert den Bereich der Probe 166, der unter Inspektion steht. Die Beleuchtungsquelle 170 liefert Licht entlang des optischen Weges 172, um die Probe 166 zu beleuchten. In einer Ausführungsform liefert die Beleuchtungsquelle 170 tief ultraviolettes (DUV-)Licht zum Beleuchten der Probe 166. Eine DUV-Beleuchtungsquelle dient zum Optimieren der Beleuchtungswellenlänge des Inspektionssystems 104 für eine erhöhte Messempfindlichkeit und -genauigkeit der BPG-Probe 106. Die Beleuchtungswellenlänge des Inspektionssystems 104 kann ebenfalls derart optimiert werden, dass sie an die optischen Parameter des BPG-Photolacks oder BPG-Oberflächenmaterialien angepasst ist.
Die Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponenten 160 und 162 lenken das Licht von der Beleuchtungsquelle 170 zur Probe 166 entweder in einem Dunkelfeld-Inspektionsmodus oder in einem Hellfeld-Inspektionsmodus. Im Dunkelfeld-Inspektionsmodus trifft das Licht zum Beleuchten der Probe 166 unter einem derartigen Winkel auf die Probe 166, dass nur von Merkmalen der Probe 166 reflektiertes oder gebrochenes Licht in das Objektiv 164 tritt. Bei der illustrierten Ausführungsform lenken die Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponenten 160 und 162 das Licht in einem Dunkelfeld-Inspektionsmodus, wie durch den optischen Weg 172 angedeutet. von der Probe 166 reflektiertes Licht wird, wie durch den optischen Weg 174 angedeutet, durch das Objektiv 164, das Linsensystem 158 und das Abbildungssystem 156 gesammelt, um Bilder der Probe 166 zu erhalten. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Inspektionssystem 104 in einem Hellfeld-Inspektionsmodus konfiguriert. Bei einer Ausführungsform wird die Probe 166 in dem Hellfeld-Inspektionsmodus direkt von oberhalb durch Lenken des Lichts von der Beleuchtungsquelle 170 durch das Zentrum des Objektivs 164 unter Verwendung eines Strahlteilers der Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponente 160 beleuchtet. Bei anderen Ausführungsformen enthalten die Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponenten 160 und 162 jede Anzeige geeigneter Komponenten zum Lenken von Licht von der Beleuchtungsquelle 170 zu der Probe 166 entweder in einem Dunkelfeld-Inspektionsmodus oder in einem Hellfeld-Inspektionsmodus, wie z.B. Spiegel, Prismen, Strahlteiler, etc.
Die Auflageeinrichtung 168 positioniert die Probe 166 relativ zum Objektiv 164 zum Erhalten von Bildern von Bereichen der Probe 166. Bei einer Ausführungsform wird die Auflageeinrichtung 168 relativ zum Objektiv 164 in der horizontalen x- und y-Richtung bewegt, um Bereiche der Probe 166 zur Inspektion auszuwählen, und in der vertikalen z-Richtung bewegt, um den Brennpunkt des Inspektionssystems 104 einzustellen. Bei weiteren Ausführungsformen sind das Objektiv 164, die Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponenten 160 und 162, das Linsensystem 158 und/oder das Abbildungssystem 156 relativ zur Probe 166 positioniert, um Bereiche der Probe 166 zur Inspektion und zur Einstellung des Brennpunkts des Inspektionssystems 104 auszuwählen.
Der Controller 150 steuert den Betrieb des Inspektionssystems 104. Der Controller 150 steuert die Position der Auflageeinrichtung 168 relativ zum Objektiv 164 und die Position oder die Einstellung der Beleuchtungsstrahl-Lenkkomponenten 160 und 162, des Linsensystems 158 und der Abbildungsvorrichtung 156. Der Controller 150 empfängt Bilder der Probe 166 von der Abbildungsvorrichtung 156 über die Kommunikationsverbindung 152. Bei einer weiteren Ausführungsform analysiert der Controller 150 die Bilder und gibt die Analyseresultate aus. Bei einer weiteren Ausführungsform liefert der Controller 150 die Bilder an das Analysesystem 110, welches die Analyse durchführt und die Analyseresultate ausgibt.
Das Inspektionssystem 104 ist derart konfiguriert, dass es eine Mehrzahl von Bildern der Probe 166 an vorher definierten Orten sammelt. Bei einer Ausführung sammelt das Inspektionssystem 104 Bilder der BPG-Probe 106 an einer Vielzahl von Probenpunkten zum Analysieren der Bilder, um die Parameter des Beleuchtungswerkzeugs 120 und/oder des Inspektionssystems 104 zu bestimmen. Eine Datei in einem geeigneten Dateiformat wird verwendet, um die Orte der Probenpunkte der BPG-Probe 106 zu beschreiben. Der Controller 150 benutzt die Datei zum Steuern des Inspektionssystems 104 an die Probenpunktorte und zum Sammeln eines Bildes von jedem der Probenpunktorte. Die Probenpunktorte der BPG-Probe 106 sind relativ zueinander definiert und/oder relativ zu einem absoluten Ort auf der BPG-Probe 106. Bei einer Ausführungsform enthält die Datei einen relativ kleinen Probensatz, wie z.B. 88 Probenpunktorte pro Beleuchtungsfeld. Bei anderen Ausführungsformen enthält die Datei eine große Anzahl von Probenpunktorten, wie z.B. Hunderte von Probenpunktorten pro Aufnahmefeld oder Tausende von Probenpunktorten pro Wafer.
Das Inspektionssystem 104 erhält ein Bild der BPG-Probe 106 an jedem vordefinierten Probenpunktort. Bei einer Ausführungsform wird jedem Bild ein eindeutiger Name zugeordnet, einschließlich eines sequenziell inkrementierten variablen Zeichensatzes. Jedes Bild, welches durch den eindeutigen variablen Zeichensatz identifiziert ist, wird dem bestimmten vordefinierten Probenpunktort auf der BPG-Probe 106 zugeordnet. Das Inspektionssystem 104 erhält die Bilder an den vordefinierten Probenpunktorten in sequenzieller Reihenfolge oder in irgendeiner anderen geeigneten Reihenfolge, solange der jedem Bild zugeordnete eindeutige Name verbunden ist mit oder zugeordnet ist zu dem vordefinierten Probenpunktort auf der BPG-Probe 106.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Inspektionssystem 104 ein Atomkraftmikroskop (AFM), Streumessgerät oder ein anderes geeignetes Profilmessgerät zum Erhalten physikalischer Reliefmessungen der BPG-Probe 106 an dem Ort der Bilder der BPG-Probe 106. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Oberflächenprofil der BPG-Probe 106 als eine Funktion der Position bestimmt. Die Oberflächenprofildaten liefern Daten, die ähnlich den Daten sind, die von den Bildern der BPG-Probe 106 erhalten werden. Die Oberflächenprofildaten werden in einer ähnlichen Art und Weise analysiert wie die Bilddaten, um die Parameter des Belichtungswerkzeugs 120 zu bestimmen.
4 ist ein Blockdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform des Analysesystems 110 zum Analysieren von Bildern der Probenpunkte der BPG-Probe 106. Bei einer Ausführungsform enthält das Analysesystem 110 einen Prozessor 180, einen Speicher 182, eine Netzwerkschnittstelle 190 und eine Benutzerschnittstelle 192. Bei einer Ausführungsform beinhaltet der Speicher 182 einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 184, einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) 186 und einen Anwendungs-/Datenspeicher 188. Die Netzwerkschnittstelle 190 ist kommunikativ mit einem Netzwerk über eine Kommunikationsverbindung 194 verbunden.
Das Analysesystem 110 führt ein Anwendungsprogramm aus zum Analysieren von Bildern von Probenpunkten auf der BPG-Probe 106, welches durch das Inspektionssystem 104 erhalten wird. Die Bilder der Probenpunkte der BPG-Probe 106 werden im Anwendungs-/Datenspeicher 188 oder irgendeinem anderen computerlesbaren Medium gespeichert. Zusätzlich wird das Anwendungsprogramm von dem Anwendungs-/Datenspeicher 188 oder irgendeinem anderen computerlesbaren Medium geladen.
Der Prozessor 180 führt Befehle und Anweisungen zum Analysieren der Bilder der Probenpunkte der BPG-Probe 106 vom Inspektionssystem 104 aus. Bei einer Ausführungsform speichert das ROM 184 das Betriebssystem für das Analysesystem 110, und das RAM 186 speichert zeitweilig die Bilder der Probenpunkte der BPG-Probe, welche analysiert wird, sowie weitere Anwendungsdaten und Anweisungen zum Analysieren der Bilder.
Die Netzwerkschnittstelle 190 kommuniziert mit einem Netzwerk zum Leiten von Daten zwischen dem Analysesystem 110 und weiteren Systemen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Netzwerkschnittstelle 190 eine Kommunikationsverbindung 108 zur Kommunikation mit dem Inspektionssystem 104. Bei einer Ausführungsform kommuniziert die Netzwerkschnittstelle 190 unter Verwendung eines SECS/GEM-Protokolls, eines Maschinenmanagerprotokolls, eines Prozessjobmanagerprotokolls oder eines anderen geeigneten Maschinennachrichtenprotokolls. Die Benutzerschnittstelle 192 bietet eine Schnittstelle zum Analysesystem 110 für Benutzer zur Konfigurierung, zum Betreiben und zum Durchsehen und/oder gibt Resultate vom Analysesystem 110 aus. Bei einer Ausführungsform enthält die Benutzerschnittstelle 192 eine Tastatur, einen Monitor, eine Maus und/oder irgendeine andere geeignete Eingabe- oder Ausgabevorrichtung.
Der Speicher 182 kann einen Hauptspeicher, wie z.B. ein RAM 186, oder eine andere dynamische Speichervorrichtung enthalten. Der Speicher 182 kann ebenfalls eine statische Speichervorrichtung als Anwendungs-/Datenspeicher 188, wie z.B. eine magnetische Disk oder eine optische Disk, enthalten. Der Speicher 182 speichert von dem Prozessor 180 auszuführende Informationen und Anweisungen. Zusätzlich speichert der Speicher 182 Bilder von Probenpunkten der BPG-Probe 106 vom Inspektionssystem 104 und weitere Daten, wie z.B. Resultate, für das Analysesystem 110. Ein oder mehrere Prozessoren in einer Mehrprozessoranordnung können ebenfalls verwendet werden zur Ausführung einer Sequenz von Anweisungen, welche im Speicher 182 enthalten sind. Bei anderen Ausführungsformen kann eine hartverdrahtete Schaltungsanordnung verwendet werden anstelle von oder in Kombination mit Software-Anweisungen zur Implementierung des Analysesystems 110. Somit sind die Ausführungsformen des Analysesystems 110 nicht auf irgendeine spezifische Kombination einer Hardware-Schaltungsanordnung und Software begrenzt.
Der Ausdruck "computerlesbares Medium", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein beliebiges Medium, welches teilhat an der Bereitstellung von Anweisungen zur Ausführung an den Prozessor 180 oder Daten für den Prozessor 180. Solch ein Medium kann viele Formen annehmen, beispielsweise einschließlich nichtflüchtiger Medien, flüchtiger Medien und Übertragungsmedien. Nichtflüchtige Medien enthalten beispielsweise optische und magnetische Platten. Flüchtige Medien enthalten dynami sche Speicher. Übertragungsmedien enthalten Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik. Übertragungsmedien können ebenfalls die Form akustischer oder Lichtwellen annehmen, wie z.B. diejenigen, die während Radiofrequenz-(RF-) und Infrarot-(IR-)Datenkommunikationen erzeugt werden. Übliche Formen von computerlesbaren Medien enthalten beispielsweise eine Floppy-Disk, eine flexible Disk, eine Hard-Disk, ein Magnetband, irgendwelche anderen magnetischen Media, eine CD-ROM, eine DVD, irgendein anderes optisches Medium, eine RAM, einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM), einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) und einen elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), irgendeinen anderen Speicherchip oder irgendeine andere Speicherkartusche oder irgendein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
Bei einer Ausführungsform wird die Analyse der Bilder der Probenpunkte der BPG-Probe 106 durch das Analysesystem 110 automatisch initiiert, wenn die Bilder durch das Inspektionssystem 104 oder manuell von einem Benutzer erhalten werden. Die Resultate werden automatisch berichtet oder für eine spätere Durchsicht für einen Benutzer gespeichert. Die Analyse der Bilder der Probenpunkte der BPG-Probe 106, welche durch das Analysesystem 110 durchgeführt wird, wird detaillierter in der detaillierten Beschreibung beschrieben.
5A ist ein schematisches Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform der Erzeugung einer BPG-Probe unter Verwendung eines idealen BPG-Retikels. 5B ist eine Querschnittsansicht eines Belichtungsbildes, aufgenommen mit dem idealen BPG-Retikel, das in 5A illustriert ist. Das BPG-Retikel 200 hat ein ideales Blaze-Phasengitter 202. Ein Blaze-Phasengitter überträgt gebrochenes Licht vorzugsweise in einer Richtung. Ein einfaches Gitter überträgt gebrochenes Licht auf dieselbe Art und Weise auf jeder Seite der nullten Ordnung mit Licht, das senkrecht zur Gitteroberfläche einfällt. Ein ideales Blaze-Phasengitter 200 überträgt gebroche nes Licht in zwei Abschnitten 204 und 206. Die zwei Abschnitte werden durch eine Linse oder ein Linsensystem 208 auf eine Pupillenebene 210 Brennpunktsiert, um ein Beleuchtungsmuster 218 (siehe 5B) zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform ist die Linse 208 eine konvexe Linse oder irgendeine andere geeignetes Linse oder irgend ein anderes Linsensystem.
Im Idealfall enthält das Beleuchtungsmuster 218 ein Zwei-Spitzenwert-Beleuchtungsbild, angedeutet durch die Spitzenwerte 220 und 222. Das Bildmuster 218 wird durch eine Linse oder ein Linsensystem 212 Brennpunktsiert und auf eine Oberfläche aus hochabsorbierendem Photolack 214 auf der Oberfläche eines Wafers 216 gedruckt. Bei einer Ausführungsform ist die Linse 212 eine konvexe Linse oder eine andere geeignete Linse oder ein anderes geeignetes Linsensystem. Ein ideales Blaze-Phasengitter liefert ein Bild mit einem sinusoidalen Relief in dem hochabsorbierenden Photolack 214. Die Relieftiefe variiert als eine Funktion des Brennpunkts aufgrund der Interferenzeffekte oder des Grades der Phasenanpassung zwischen der Beugung nullter Ordnung und der Beugung erster Ordnung. Die Relieftiefe steigt, wenn die Phasendifferenz zwischen der Beugung nullter Ordnung und der Beugung erster Ordnung abnimmt, um so das Bild mit dem tiefsten Relief beim beste Brennpunkt zu erzeugen. Die Beugungseffizienz des Bildes kann aufgenommen werden als digitales Dunkelfeldbild von dem Inspektionssystem 104 und von dem Analysesystem 110 verarbeitet werden, um Aberrationen der Linse oder des Linsensystems 208 und 212 zu bestimmen. Durch Variieren der Winkelorientierungen des Beugungsgitters werden Reliefbilder in dem Photolack 214 durch Beleuchten verschiedener Azimute der Pupillenebene 210 gebildet. Die Aberrationen werden durch Analysieren der Variation des Brennpunkts bezüglich der azimutalen Orientierung des Gitters bestimmt.
6A ist ein schematisches Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform der Erzeugung einer BPG-Probe unter Verwendung eines relativ leicht hergestellten Retikels mit Blaze- Phasengitter im Vergleich zum idealen BPG-Retikel 200.
6B ist eine Querschnittsansicht eines Beleuchtungsbildes, aufgenommen mit dem relativ leicht hergestellten Blaze-Phasengitterretikel, das in 6A illustriert ist. Das Gitterprofil des Blaze-Phasengitterretikels 300 liefert eine Zwei-Strahl-Beleuchtung eines Bildes unter Verwendung eines Retikels, welches leichter herzustellen ist als das ideale Blaze-Phasengitterretikel 200. Das Retikel 300 enthält ein Profil 302, welches Licht, das durch das Retikel 300 trifft, separiert. Bei einer Ausführungsform ist das Retikel 300 aus demselben Material hergestellt, das zum Drucken integrierter Schaltungsmuster verwendet wird (beispielsweise Quarz oder irgendein anderes transparentes Material). Bei einer Ausführungsform ist das Retikel 300 etwa 0,25 inch dick, und die Reliefschritte sind näherungsweise derart dimensioniert, dass sie den erwünschten Phasenschritt ergeben. Eine beliebige Lichtwellenlänge kann zur Belichtung verwendet werden, wie z.B. 248 nm, 193 nm und 157 nm.
Die Linse oder das Linsensystem 308 Brennpunktsiert ein Bild auf die Pupillenebene 310 (6B) als Beleuchtungsmuster 318. Ein Zwei-Strahl-Beleuchtungsbild wird geschaffen, wo das Bild 320 eine Beugung erster Ordnung ist und das Bild 322 eine Beugung nullter Ordnung. Licht wird durch die Linse oder das Linsensystem 312 Brennpunktsiert, um ein Bild mit einem sinusoidalen Relief in den hochabsorbierenden Photolack 314 auf der Oberfläche einer Wafers 316 zu schaffen. Die Relieftiefe variiert als eine Funktion des Brennpunkts aufgrund der Interferenzeffekte oder des Grades der Phasenanpassung zwischen der Beugung nullter Ordnung und der Beugung erster Ordnung. Die Relieftiefe steigt, wenn die Phasendifferenz zwischen der Beugung nullter Ordnung und der Beugung erster Ordnung abnimmt, um so beim beste Brennpunkt das Bild mit dem tiefsten Relief zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform wird das gesamte sinusoidale Relief in der obersten Schicht des Photolacks gefangen, um so nicht-optische Effekte des Bulk- Materials oder des Substrats während des Inspektionsprozesses einzuführen.
Das Profil 302 des Retikels 300 liefert eine Zwei-Strahl-Beleuchtung ohne Verwendung des idealen Profils 202 (5A). Bei einer Ausführungsform enthält das Profil 302 drei Phasenbereiche, und jeder Phasenbereich liefert Licht 90 Grad außer Phase relativ zu einem benachbarten Bereich. Bei einer Ausführungsform liefert ein erster Bereich eine Null-Grad-Phasenverschiebung für Licht, das relativ zu Licht, das in das Retikel 300 einläuft, ausläuft, ein zweiter Bereich liefert um 90 Grad phasenverschobenes Licht und ein dritter Bereich liefert um 180 Grad phasenverschobenes Licht. Bei einer Ausführungsform ist der zweite Bereich doppelt so breit wie der erste und dritte Bereich. Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Profil 302 drei Bereiche mit gleichen Breiten, wobei der erste Bereich opak ist, um den Durchlass von Licht zu blockieren, der zweite Bereich transparent ist, um eine Null-Grad-Phasenverschiebung für Licht zu bieten, das ausläuft relativ zu dem Licht, das in das Retikel 300 einläuft, und der dritte Bereich ist ebenfalls transparent und liefert um 60 Grad phasenverschobenes Licht. Bei anderen Ausführungsformen werden andere Konfigurationen basierend auf der für die Evaluierung der Linse oder des Linsensystems 308 und 312 erwünschten Genauigkeit und Empfindlichkeit und basierend auf der Wellenlänge des zur Belichtung verwendeten Lichts verwendet.
Ähnlich zum idealen Fall, der oben mit Bezug auf 5A bis 5B beschrieben wurde, kann die Beugungseffizienz des in dem Photolack gebildeten Bildes in diesem Fall als digitalisiertes Dunkelfeldbild durch das Inspektionssystem 104 aufgenommen werden und durch das Analysesystem 110 verarbeitet werden, um Aberrationen der Linse oder des Linsensystems 308 und 312 zu bestimmen. Durch Variieren der Winkelorientierungen des Beugungsgitters werden Reliefbilder in dem Photolack 314 durch Beleuchtung verschiedener Azimute der Pupillenebene 310 gebildet. Die Aberrationen werden durch Analysieren der Variationen des Brennpunkts bezüglich der azimutalen Orientierung des Gitters analysiert.
Ein Blaze-Phasengitter-Profil 302, das zum Implementieren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist im US-Patent Nr. 6,606,151 offenbart, welches den Titel "Gittermuster und Verfahren zur Bestimmung von azimutaler und radialer Aberration" trägt und welches hierin durch Bezugnahme eingegliedert ist.
7 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer Anordnung von Blaze-Phasengittern 400. Bei einer Ausführungsform enthält eine Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 16 Komponenten mit den Bezeichnungen A-P, wie z.B. die Komponente D 402. Jede Komponente A-P der Anordnung 400 enthält ein Blaze-Phasengitter, wie z.B. das Gitter 302, angeordnet unter einem unterschiedlichen Winkel zum Probenen eines unterschiedlichen Bereichs einer Pupille eines Linsensystems. Bei einer Ausführungsform ist jede Komponente A-P der Anordnung 400 22,5 Grad bezüglich einer benachbarten Komponente A-P orientiert. Beispielsweise kann die Komponente A unter null Grad orientiert sein, die Komponente B unter 22,5 Grad, die Komponente C unter 45 Grad, die Komponente D unter 67,5 Grad usw. und die Komponente P unter 337,5 Grad. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Anzahl der Komponenten der Anordnung 400 und die Winkelorientierungen der Komponenten basierend auf der Anzahl von abzutastenden Pupillenabschnitten variieren.
Bei Belichtung in einem Belichtungswerkzeug, wie z.B. dem Belichtungswerkzeug 120, erzeugt jede Komponente A-P der Anordnung 400 ein sinusoidales Reliefbild in dem Photolack unter der Winkelorientierung der Komponente A-P, wie oben beschrieben mit Bezug auf 5A–6B. Jede der Komponenten A-P der Anordnung 400 erzeugt ein Reliefbild im Photolack durch Beleuchten eines unterschiedlichen Azimuts der Pupille des Belichtungswerkzeugs basierend auf der Winkelorientierung.
Die radiale Abhängigkeit einer Linse oder eines Linsensystems kann durch Evaluieren der Linse oder des Linsensystems unter Verwendung verschiedener Abstände oder Gitterperioden für die Komponenten A-P der Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 bestimmt werden. Der Ort des Strahls erster Ordnung hängt von der Gitterperiode folgendermaßen ab:
wobei:

x: = Position des Strahls erster Ordnung in Einheiten von NA;
λ: = Lichtwellenlänge; und
NA: = numerische Apertur des Linsensystems.

Durch Variieren der Gitterperiode kann Information über die Radialkomponenten der Aberrationen für eine bestimmte Linse oder ein bestimmtes Linsensystem erhalten und evaluiert werden. Eine größere Gitterperiode verursacht, dass Licht um einen kleineren Winkel gebeugt wird und deshalb die Pupille näher zur nullten Ordnung, dem ungebeugten Strahl, beleuchtet. Eine kleinere Gitterperiode verursacht, dass Licht um einen größeren Winkel gebeugt wird und deshalb die Pupille weiter weg von der nullten Ordnung, dem ungebeugten Strahl, beleuchtet. Unter Verwendung eines Retikels mit mehr als einer Anordnung 400 von Komponenten A-P mit verschiedenen Gitterperioden können verschiedene unterschiedliche Radien der Linse oder des Linsensystems abgetastet werden. Die Radialabhängigkeit der Aberrationen kann dann bestimmt werden.
Der Abstand oder die Gitterperiode der Komponenten A-P der Anordnung 400 wird derart ausgewählt, dass ein ausgewählter Radius der Pupille des Belichtungswerkzeugs beleuchtet wird, um die Reliefbilder zu erzeugen. Deshalb erzeugt das Belichtungswerkzeug durch Variieren der Winkelorientierung der Komponenten A-P und durch Einstellen des Abstands oder der Git terperiode der Komponenten A-P die Reliefbilder durch Beleuchten des entsprechenden azimutalen oder radialen Bereichs der Pupille des Belichtungswerkzeugs.
Ein BPG-Retikel mit einer beliebigen geeigneten Anzahl von Anordnungen 400 von Komponenten A-P wird zur Erzeugung einer BPG-Probe 106 verwendet. Das BPG-Retikel kann irgendeine Anzahl von Blaze-Phasengitteranordnungen 400 mit verschiedenen Abständen oder Gitterperioden umfassen. Bei einer Ausführungsform wird ein BPG-Retikel mit zumindest vier Anordnungen 400 von Komponenten A-P mit verschiedenen Abständen oder Gitterperioden verwendet, um die BPG-Probe 106 im Belichtungswerkzeug 120 zu erzeugen.
8 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Pupille 500 eines Linsensystems, wie dem Linsensystem 136 des Belichtungswerkzeugs 120 oder des Objektivs 164 des Inspektionssystems 104. Die Pupille 500 umfasst Bereiche A-P, wie z.B. den Bereich D 502, und den Bereich 504. Der Bereich 504 entspricht der Beugung nullter Ordnung. Jeder Bereich A-P der Pupille 500 entspricht der Beugung erster Ordnung und der Winkelorientierung der Gitterkomponenten A-P der Anordnung 400. Beispielsweise entspricht die Komponente D 402 der Blaze-Phasengitteranordnung 400 dem Bereich D 502 der Pupille 500. Bei manchen Ausführungsformen können Beugungen höherer Ordnung in der Pupille 500 eingeschlossen werden, aber die Beugungen höherer Ordnung haben einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Aberrationsanalyse. Die Größe (Umfang) der Abschnitte A-P variiert basierend auf der Sigma-Einstellung für das Belichtungswerkzeug 120. Die Anordnung des Bereichs 504 und der Bereiche A-P bezüglich des Zentrums der Pupille 500 und/oder bezüglich zueinander variiert basierend auf den Beleuchtungseinstellungen für das Belichtungswerkzeug 120.
Durch Erhöhen des Abstandes oder der Gitterperiode der Komponente D 402 der Blaze-Phasengitteranordnung 400 bewegt sich der Bereich D 502 der Pupille 500 näher zum Zentrum der Pupille 500 und verkleinert den Radius des abgetasteten Azimuts. Durch ein Verkleinern des Abstands oder der Gitterperiode der Komponente D 402 der Blaze-Phasengitteranordnung 400 bewegt sich der Bereich D 502 der Pupille 500 weiter weg vom Zentrum der Pupille 500 und erhöht den Radius des abgetasteten Azimuts.
9A–9P sind Bilder 600–630 zum Illustrieren von Ausführungsformen von Bereichen der BPG-Probe 106, welche durch das Belichtungswerkzeug 120 unter Verwendung eines Retikels mit einer Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 erzeugt wird. Die Bilder 600–630 illustrieren Bereiche der BPG-Probe 106, welche über die Komponenten A-P der Anordnung 400 bzw. die Bereiche A-P der Pupille 500 belichtet werden. Die Bereiche der BPG-Probe 106, welche mit einem genauen Brennpunkt in der Ebene der Photolackschicht oder der Oberfläche der Photolackschicht belichtet werden, entwickeln einen größeren Anteil eines Reliefs oder einer Differenz der Oberflächenhöhe des entwickelten Lacks als Bereiche, in denen Aberrationen des Linsensystems 136 vorliegen und das Bild in größerem oder geringerem Ausmaß deBrennpunktsiert ist. Der Grad der Reliefgitter, der an jeweiligen Belichtungsorten resultiert, ist eine Funktion der in dem Linsensystem 136 vorliegenden Aberrationen. Parameter für das Belichtungswerkzeug 120 können basierend auf dem Grad der Reliefgitter im entwickelten Photolack unter Verwendung des Inspektionssystems 104 und des Analysesystems 110 extrahiert werden.
Bei einer Ausführungsform ist die BPG-Probe 106 derart präpariert, dass sie die Datenintegrität durch Reduzieren oder Entfernen optischen Rauschens verbessert. Bei einer Ausführungsform ist die BPG-Probe 106 durch Anlegen einer optisch opaken Maskenschicht auf dem Wafer vor dem Aufbringen der Photolackschicht präpariert. Die optische opake Maskenschicht blockiert Reflexionen von reflektierenden Produktmerkmalen, so dass die Produktmerkmale nicht mit den Bilddaten der BPG- Probe 106 interferieren. Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine dünne Metallbeschichtung oder andere geeignete reflektierende Beschichtung auf die Oberseite der prozessierten BPG-Probe 106 aufgebracht, um Reflexionen von darunter liegenden reflektierenden Produktmerkmalen während der Inspektion der Reliefgitter der BPG-Probe 106 zu blockieren. Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine schützende Oberseitenbeschichtung auf die BPG-Photolackschicht aufgebracht, um eine Kontaminierung des Photolacks aufgrund von nassen oder trockenen Umgebungsbedingungen während der Beleuchtung des BPG-Photolacks zu verhindern.
10 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Belichtungsfeldlayouts 700 zum Erzeugen der BPG-Probe 106 im Belichtungswerkzeug 120. Das Belichtungsfeldlayout 700 enthält sieben Belichtungsfelder 702A–702G, welche auf der BPG-Probe 106 wie durch den Waferorientierungsindikator 706 angedeutet, orientiert sind. Bei weiteren Ausführungsformen kann eine unterschiedliche Anzahl von Belichtungsfeldern verwendet werden. Die Belichtungsfelder können ebenfalls auf dem Wafer in einer beliebigen geeigneten Art und Weise eingerichtet werden. Bei einer Ausführungsform wird ein Belichtungsfeldlayout, welches vollständig eine gesamte BPG-Probe 106 mit Reliefbildern bedeckt, verwendet.
Die Pfeile in jedem Belichtungsfeld, wie z.B. der Pfeil 704 im Belichtungsfeld 702A, zeigen die Scan-Richtung für jedes Belichtungsfeld 702A–702G. Die Scan-Richtung für jedes Belichtungsfeld 702A–702G variiert basierend auf den erwünschten Parametern, die aus dem Belichtungsfeld 702A–702G der BPG-Probe 106 zu extrahieren sind. Die Scan-Richtung kann innerhalb eines einzelnen Belichtungsfelds nach oben, nach unten oder sowohl nach oben als auch nach unten verlaufen.
Der Controller 124 verwendet das Belichtungsfeldlayout 700 zum Steuern des Belichtungswerkzeugs 120 zur Erzeugung der BPG-Probe 106 basierend auf dem Belichtungsfeldlayout 700.
Die BPG-Probe 106 wird basierend auf dem Belichtungsfeldlayout 700 unter Verwendung eines BPG-Retikels mit zumindest einer Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 erzeugt. Bei einer Ausführungsform enthält das BPG-Retikel eine Mehrzahl von Blaze-Phasengitteranordnungen 400 jeweils mit einem unterschiedlichen Gitterabstand. Das Belichtungswerkzeug 120 belichtet die BPG-Probe 106 mit einer Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 mit irgendeiner geeigneten Anzahl von Brennpunktschritten. Bei einer Ausführungsform belichtet das Belichtungswerkzeug 120 die BPG-Probe 106 mit siebzehn verschiedenen Brennpunktschritten. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Brennpunktschritte in Inkrementen von 50 nm für ein Belichtungswerkzeug 120 unter Verwendung einer Beleuchtungsquelle 126 mit einer Wellenlänge von 193 nm eingerichtet. Bei weiteren Ausführungsformen werden andere geeignete Brennpunktschritte verwendet, so dass die Brennpunktschritte einen Bereich überdecken, der größer als die erwartete Brennpunktänderung aufgrund der Aberrationen des zu messenden Linsensystems 136 sind. Beispielsweise könnten die Brennpunktschritte auf ein Drittel der Wellenlänge der Beleuchtungsquelle 126 geteilt durch das Quadrat der numerischen Apertur des Linsensystems 136 eingestellt werden.
Bei einer Ausführungsform variiert die Scan-Richtung des Belichtungswerkzeugs 120 zwischen Brennpunktschritten innerhalb eines Belichtungsfelds 702A–702G bei der Belichtung der BPG-Probe 106 mit der Anordnung 400 von Blaze-Phasengittern. Deshalb wird jede weitere Belichtung der BPG-Probe 106 mit der Anordnung 400 von Blaze-Phasengittern in der entgegengesetzten Richtung gescannt.
11A ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Belichtungsfeldes 702. Das Belichtungsfeld 702 weist eine Länge 708 und eine Breite 710 auf. Die Orientierung des Belichtungsfelds 702 wird durch einen Wafer-Orientierungsindikator 706 angedeutet. Bei einer Ausführungsform hat das Belichtungsfeld 702 eine Breite 710 von 26 mm und ei ne Länge 708 von 32 mm. Bei anderen Ausführungsformen können andere Dimensionen der Länge 708 und der Breite 710 verwendet werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung verläuft die Breite 710 über einen Schlitz des Belichtungswerkzeugs 120, und die Länge 708 verläuft über den Scan-Bereich des Belichtungswerkzeugs 120. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Belichtungsfeld 702 in anderer geeigneter Weise zur Belichtung durch das Belichtungswerkzeug 120 orientiert.
11B ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform von Probenbereichen für ein Belichtungsfeld 702. Die Orientierung des Belichtungsfelds 702 ist durch einen Wafer-Orientierungsindikator 706 angedeutet. Das Belichtungsfeld 702 ist in 88 Abschnitte geteilt, wobei ein Bild eines Probenpunkts in jedem Bereich 1–88 erhalten wird. Bei einer Ausführungsform werden acht Bilder über die Breite 710 des Belichtungsfelds 702 erhalten, welche den Schlitz des Belichtungswerkzeugs 120 Probenet, und elf Bilder werden über die Länge 708 des Belichtungsfelds 702 erhalten, welche den Probenbereich des Belichtungswerkzeugs 120 Probenet, um insgesamt 88 Bilder pro Aufnahmefeld 702 zu erhalten. Bei weiteren Ausführungsformen können Bilder von jeder geeigneten Anzahl von Probenpunkten pro Aufnahmefeld 702 basierend auf den erwünschten Parametern, die aus den Bildern zu bestimmen sind, erhalten werden.
12 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Bildlayouts für einen Probenpunkt 740, welcher unter Verwendung einer Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 erzeugt worden ist. Der Probenpunkt 740 der BPG-Probe 106 wird durch das Belichtungswerkzeug 120 erzeugt, indem die BPG-Probe 106 mit der Anordnung von Blaze-Phasengittern 400 mit einer Anzahl unterschiedlicher Brennpunktschritte, wie zuvor beschrieben, belichtet wird. Die Komponenten A-P der Anordnung 400 von Blaze-Phasengittern werden durch das Belichtungswerkzeug 120 an jedem von 17 Brennpunktschritten gescannt, um eine zweidimensionale Anordnung von Reliefbil dern auf der Oberfläche der BPG-Probe 106 für jeden Probenpunkt 740 der BPG-Probe 106 zu erzeugen. Jedes Reliefbild variiert in der Belichtung durch die Winkelorientierung der Beleuchtung des Linsensystems in einer Richtung, wie bei 742 angedeutet, und durch den Brennpunkt in der anderen Richtung, wie bei 744 angedeutet. Jedes Reliefbild entspricht der Belichtung durch eine Komponente A-P der Blaze-Phasengitteranordnung 400 bei einem unterschiedlichen Brennpunktschritt. Beispielsweise wird das Reliefbild 746 durch die Komponente I der Blaze-Phasengitteranordnung 400 bei Brennpunktschritt 17 erzeugt. Das Inspektionssystem 104 erhält die Bilder der mehreren Probenpunkte 740 zum Analysieren der Bilder zur Bestimmung der Parameter des Belichtungswerkzeugs 120 und/oder des Inspektionssystems 104.
13 ist ein Bild 760, das vom Inspektionssystem 104 erhalten wird, zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Probenpunkts 740. Das Bild 760 wird durch das Analysesystem 110 analysiert, um die Parameter bezüglich des Belichtungswerkzeugs 120 und/oder Inspektionssystems 104 zu bestimmen. Jeder Bereich des Bildes 760, wie z.B. der Bereich 762, entspricht einem Reliefbild des Probenpunkts 740, der auf der Oberfläche der BPG-Probe 106 strukturiert ist. Jeder Bereich des Bildes 760 entspricht einer Komponente A-P der Anordnung 400 und einem Brennpunktschritt.
Die Leuchtstärke jedes Bereichs des Bildes 760 variiert basierend auf der Tiefe jedes Reliefbilds des Probenpunkts 740 der BPG-Probe 106. Die Leuchtstärke jedes Bereichs erhöht sich ansprechend auf eine größere Tiefe des Reliefbilds, das in die Oberfläche der BPG-Probe 106 strukturiert ist, und erniedrigt sich ansprechend auf eine geringere Tiefe des Reliefbilds, das in die Oberfläche der BPG-Probe 106 strukturiert ist.
Bei einer Ausführungsform erhält das Inspektionssystem 104 ein einzelnes Bild hinsichtlich eines Probenpunkts 740, z.B. das Bild 760. Bei einer weiteren Ausführungsform erhält das Inspektionssystem 104 mehrere Bilder pro Probenpunkt 740, welche kombiniert werden, um ein Bild, wie z.B. das Bild 760, eines einzelnen Probenpunkts 740 zu bilden. Das Inspektionssystem 104 kann mehrere Bilder pro Probenpunkt 740 erhalten, falls die Vergrößerung des Objektivs 164 zu hoch ist, so dass nur ein Teil eines Probenpunkts 740 im Betrachtungsfeld des Objektivs 164 liegt. Unter Verwendung einer hohen Vergrößerung und einer Kombination der Bilder zur Erzeugung eines Bildes, wie z.B. des Bildes 760, eines einzelnen Probenpunktes 740 ist nützlich zum Analysieren kleinerer Strukturen. Kleinere Strukturen werden erzeugt, wenn der Abstand oder die Gitterperiode der Komponenten A-P der Blaze-Phasengitteranordnung 400 reduziert sind, was darin resultiert, dass der Beugungswinkel kleiner wird. Die Vergrößerung oder die numerische Apertur des Objektivs 164 kann geändert werden, um Bilder kleinerer Strukturen zu sammeln.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält jedes durch das Inspektionssystem 104 gesammelte Bild mehrere Probenpunkte 740. Bei einer Ausführungsform ist das Inspektionssystem 104 ein Makro-Inspektionswerkzeug, welches ein einzelnes Bild der gesamten BPG-Probe 106 erhält. In dem Fall, in dem jedes durch das Inspektionssystem 104 gesammelte Bild mehrere Probenpunkte enthält, wird das Bild geteilt, um mehrere Bilder zu erhalten, wie z.B. das Bild 760, in dem jedes Bild einen einzelnen Probenpunkt 740 enthält. Der Prozess vom Kombinieren oder Teilen der durch das Inspektionssystem 104 gesammelten Bilder wird entweder durch das Inspektionssystem 104 oder durch das Analysesystem 110 durchgeführt. Wie zuvor oben beschrieben, erhält jedes Bild, wie z.B. das Bild 760, von jedem Probenpunkt 740 einen eindeutigen Namen entsprechend dem vordefinierten sequenziellen Namensprotokoll, um das Bild mit dem Probenpunktort auf der BPG-Probe 106 zu verbinden. Die durch das Inspektionssystem 104 erhaltenen Bilder werden dann durch das Inspektionssystem 104 analysiert oder im Speicher 182 (4) zur Analyse durch das Analysesystem 110 gespeichert.
Das Analysesystem 110 lädt automatisch oder bei Anforderung eines Benutzers die durch das Inspektionssystem 104 gespeicherten Bilder. Für jedes Bild verwendet das Analysesystem 110 einen Randerfassungsprozess zum Vorausrichten der Bilder innerhalb des Analyseraums. Das Analysesystem 110 konvertiert dann die Bilddaten, wie z.B. Helligkeit, Farbe, Farbton (Hue) oder Sättigungswerte der Bilder, für Intensitätswerte als Funktion vorbestimmter Pixelorte zur Bestimmung von Intensitätsgradienten. Die vordefinierten Pixelorte repräsentieren den Azimutwinkel und Brennpunktschritte für den gesamten Analyseraum.
Das Analysesystem 110 analysiert die Intensitätswerte als eine Funktion des Brennpunktschritts für jeden der Azimutalwinkel und Abstände oder Gitterperioden der Blaze-Phasengitteranordnung 400. In einer Ausführungsform werden die Intensitätswerte an ein vordefiniertes Polynom angepasst. Der beste Brennpunkt hinsichtlich des Azimuts wird bestimmt durch Berechnung der Ableitung des Polynoms zur Bestimmung von Wendepunkten. Bei einem Zwei-Strahl-Interferometer ist der Maximalpunkt der beste Brennpunkt hinsichtlich des Azimuts. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der beste Brennpunkt hinsichtlich des Azimuts bestimmt durch Herausfinden des maximalen Intensitätswerts für jeden Azimut oder der größten physikalischen Relieftiefe für jeden Azimut. Aus den beste Brennpunktdaten werden Belichtungsfeldparameter bestimmt und/oder wird eine Aberrationsanalyse durchgeführt. Brennpunkt, mittlerer Brennpunkt über einen bestimmten Wert, Scan-Richtung, Fokalebenenabweichung, Verkippungskoeffizienten und weitere Parameter können bestimmt werden.
Die Aberrationsanalyse nimmt die Fourier-Transformation der besten Brennpunktdaten und bestimmt dann die Harmonischen aus der Fourier-Transformation. Das mit einer Harmonischen asso ziierte Brennpunkt-Delta ist gleich dem Aberrationskoeffizienten für diese Harmonische. Die Harmonischen werden über Zernike-Polynome assoziiert. Deshalb wird das assoziierte Aberrationspolynom basierend auf dem Delta des besten Brennpunkts für die interessierende Harmonische bestimmt. Die Aberrationswerte durch Probenpunkte über die BPG-Probe 106 bestimmt. Die Aberrationswerte werden dann analysiert als Untersätze vordefinierter Variablen von Interesse, wie z.B. die gesamte BPG-Probe oder Belichtungsfelder der BPG-Probe 106. Bei einer Ausführungsform werden die Aberrationswerte bezüglich der Scan-Richtung oder irgendwelcher anderen geeigneten interessierenden Komponenten der BPG-Probe 106, wie durch den Benutzer definiert, analysiert.
14 ist ein Fließdiagramm 800 zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Analysieren von Bildern, wie z.B. dem Bild 760, von Probenpunkten 740 der BPG-Probe 106 zum Bestimmen von Parametern des Belichtungswerkzeugs 102 und/oder Inspektionssystems 104. Bei 802 wird ein BPG-Retikel einschließlich von zumindest einer Blaze-Phasengitteranordnung 400 im Belichtungswerkzeug 120 belichtet, um eine BPG-Probe 106 basierend auf einem vordefinierten Belichtungsfeldlayout, wie z.B. dem Belichtungsfeldlayout 700 (10), zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform enthält das BPG-Retikel eine Mehrzahl von Blaze-Phasengitteranordnungen 400 jeweils mit einem unterschiedlichen Gitterabstand. Bei 804 werden Orte von Probenpunkten 740 auf der BPG-Probe 106 basierend auf dem Belichtungsfeldlayout für die BPG-Probe 106 bestimmt. Bei 806 wird die BPG-Probe 106 auf die Aufnahmeeinrichtung 168 des Inspektionssystems 104 gesetzt, und der Controller 150 des Inspektionssystems 104 steuert das Inspektionssystem 104 an die definierten Orte von Probenpunkten 740. Das Abbildungssystem 156 des Inspektionssystems 104 erhält Bilder von jedem Probenpunkt 740.
Falls bei 808 die zu verarbeitenden Bilder in Realzeit vorliegen, läuft die Steuerung zu Block 818. Falls die Bilder nicht in Realzeit zu verarbeiten sind, läuft die Steuerung zu Block 810. Bei 810 werden die Bilder unter Verwendung des sequenziellen Namensprotokolls gespeichert, welches jedes Bild mit einem Probenpunktort auf der BPG-Probe 106 verbindet. Bei 812 wird die Analyseroutine des Analysesystems 110 automatisch oder manuell gestartet. Bei einer Ausführungsform wird die Analyseroutine automatisch ansprechend auf eine Nachricht, die vom Inspektionssystem 104 geliefert wird, ansprechend auf die Gegenwart von gespeicherten Bildern oder ansprechend auf irgendeinen anderen geeigneten Indikator gestartet. Bei einer Ausführungsform wird die Analyseroutine manuell von einem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle 192 des Analysesystems 110, über einen Benutzer, der mit dem Analysesystem 110 über eine Netzwerkschnittstelle 190 kommuniziert, oder über einen anderen geeigneten manuellen Indikator, der von einem Benutzer geliefert wird, gestartet.
Falls bei 814 jedes Bild einen einzelnen Probenpunkt 740 enthält, läuft die Steuerung zu Block 818. Falls jedes Bild weniger als einen einzelnen Probenpunkt 740 oder mehr als einen einzelnen Probenpunkt 740 enthält, läuft die Steuerung zu Block 816. Bei 816 werden Bilder der einzelnen Probenpunkte 740 durch Kombinieren mehrerer benachbarter Bilder einschließlich derer, die weniger als einen Probenpunkt 740 aufweisen, oder durch ein Teilen von Bildern mit mehr als einem einzelnen Probenpunkt 740 erhalten. Bei 818 werden die Bilddaten, wie z.B. Helligkeitsdaten, Farbdaten, Farbtondaten (Hue), Sättigungsdaten oder andere geeignete Bilddaten für den Probenpunkt 740 in Intensitätswerte pixelweise konvertiert.
Bei 820 wird eine Mustererkennung verwendet, um die Orientierung und Registrierung des Probenpunkts 740 zu bestimmen und um den Ort des Probenpunkts 740 auf der BPG-Probe 106 zu definieren. Bei einer Ausführungsform wird die Orientierung und Registrierung des Probenpunkts 740 und die Definition des Orts des Probenpunkts 740 auf der BPG-Probe 106 vervollstän digt, bevor die Bilddaten für den Probenpunkt 740 in Intensitätswerte pixelweise konvertiert werden. Bei 822 werden die Intensitätswerte und die Gradienten für jeden Probenpunkt 740 analysiert. Bei 824 wird der beste Brennpunkt hinsichtlich des Azimuts durch Anpassen der Intensitätsgradientenwerte an ein vorbestimmtes Polynom bestimmt. Bei 826 werden die beste Brennpunktdaten analysiert, um die Scan-Richtung und Separationsparameter zu analysieren, Linsensystemaberrationen zu berechnen und/oder Feldattribute für das Belichtungswerkzeugs 120 zu berechnen. Bei einer Ausführungsform werden beste Brennpunktdaten verwendet, um die Beleuchtungsparameter des Inspektionssystems 104 zu analysieren.
Eine Ausführungsform zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben enthält das Optimieren der Lichtweggleichförmigkeit in einem Inspektionssystem, wie z.B. dem Inspektionssystem 104. 15 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens 900 zum Optimieren der Gleichförmigkeit des Lichtweges oder der Beleuchtung in einem Inspektionssystem 104. Bei 902 wird ein Blaze-Phasengitterretikel in einem Belichtungswerkzeug 120 belichtet, um eine BPG-Probe 106 zu erzeugen. Bei 904 erhält das Inspektionssystem 104 Bilder der Probenpunkte der BPG-Probe 106 in einem Dunkelfeldmodus.
Bei 906 wird die maximale Bildintensität für jeden Azimut von einem jeweiligen Probenpunkt durch das Inspektionssystem 104 oder Analysesystem 110 bestimmt. Bei einer Ausführungsform werden die Daten der maximalen Bildintensität mit im Voraus gespeicherten Daten für das gleiche Hardware-Set verglichen, um den Effekt von allen Änderungen zu bestimmen, welche an den optischen Wegen des Inspektionssystems 104 geschehen sind. Bei 908 werden die Bildintensitäten für jeden Azimut innerhalb des Probenpunkts verglichen. Bei 910 erzeugt das Inspektionssystem 104 oder das Analysesystem 110 eine Rückkopplung basierend auf den verglichenen Bildintensitäten für jeden Azimut zum Verbessern der Beleuchtungsgleichförmigkeit des Inspektionssystems 104. Bei 912 werden die Beleuchtungs- und/oder Bildeinfangelemente des Inspektionswerkzeugs 104 basierend auf der Rückkopplung eingestellt. Das Abbildungssystem 156, die Beleuchtungsquelle 170 und/oder die Strahl-Lenkkomponenten 160 oder 162 werden zum Verbessern der Beleuchtungsgleichförmigkeit des Inspektionssystem 104 basierend auf der Rückkopplung eingestellt. Die Steuerung kehrt dann zurück zu Block 904 zum Erhalten zusätzlicher Bilder der BPG-Probe 105, und der Prozess wird, falls erwünscht, wiederholt, bis die optimale Beleuchtungsgleichförmigkeit erreicht ist. Bei einer Ausführungsform werden die Blöcke 902–912 gestartet oder manuell durchgeführt, falls erwünscht. Einstellungen an Hardware-Einstellungen oder Hardware-Designs können manuell basierend auf der Rückkopplung durchgeführt werden. Manuelle Einstellungen an Einstellungen, die vom Controller 150 beeinflusst werden, können ebenfalls durchgeführt werden, wie z.B. Änderungen aufgrund von Temperatur, elektrischem Strom oder elektromechanischen Einstellungen. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Blöcke 902–912 automatisch ohne Benutzereingriff durchgeführt.
Mit Rückbezug auf 13 vom Bild 760 eines Probenpunkts 740 variiert die Helligkeit des Bildes 760 von links nach rechts und von oben nach unten. Die höchste Helligkeit wird von dem tiefsten Reliefmuster der BPG-Probe 106 erhalten, so dass das Bild 760 in der Mitte bei dieser Ausführungsform am hellsten ist. Falls die Dunkelfeldbeleuchtung und die Bildsammelwege des Inspektionssystems 104 rein wären und die Reliefbilder für die BPG-Probe 106 alle dieselben maximalen Intensitäten oder Relieftiefen aufweisen, dann gäbe es keine Variation in der maximalen Helligkeit für jede Reihe des Bildes 760. Die dunklen Bänder im Bild 760 rühren von Abschattungen oder optisch varianten Materialien im Beleuchtungsweg oder Bildsammelweg des Inspektionssystems 104 her. Durch Analysieren dieser Bilder können die Beleuchtungs- und/oder Bildeinfangelemente des Inspektionssystems 104 modifiziert werden und der Test erneut durchgeführt werden, um die Beleuchtungsgleichförmigkeit des Inspektionssystems 104 zu verbessern.
Eine BPG-Probe 106 kann verwendet werden, um den gesamten Beleuchtungsweg und den Pupillenraum des Inspektionssystems 104 zu analysieren. Die Beleuchtungs- und Bildgleichförmigkeit des Inspektionssystems 104 im Dunkelfeld-Inspektionsmodus kann gemessen und beschrieben werden. Der Prozess kann für ein beliebiges Dunkfeld-Abbildungssystem verwendet werden, wie z.B. die in Mikroskopen verwendeten, in Defektinspektionswerkzeugen und in Dunkelfeld-Ausrichtungswerkzeugen, wie z.B. Steppern und Scannern. Durch Optimieren der Gleichförmigkeit der Dunkelfeldbeleuchtung und -abbildung werden die Empfindlichkeit, Schärfe und Genauigkeit des Inspektionssystems verbessert.
Eine weitere Ausführungsform zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben beinhaltet eine Lauf-zu-Lauf-Steuerung für Linsensystemaberrationen eines Belichtungswerkzeugs, wie z.B. des Belichtungswerkzeugs 120.
16 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens 1000 zum Steuern von Linsensystemaberrationen von Lauf zu Lauf. Bei 1002 wird eine normale Produktion auf dem Belichtungswerkzeug 120 laufen gelassen. Bei 1004 wird ein Blaze-Phasengitterretikel auf dem Belichtungswerkzeug 120 belichtet, um eine BPG-Probe 106 zu erzeugen. Bei 1006 erhält das Inspektionssystem 1004 Bilder von Probenpunkten 740 auf der BPG-Probe 106. Bei 1008 analysiert das Inspektionssystem 104 oder das Analysesystem 110 die Bilder zum Bestimmen von Linsensystemaberrationen im Linsensystem 136 des Belichtungswerkzeugs 120. Bei 1010 werden die Linsensystem-Aberrationsdaten in einem Datenüberwachungssystem gespeichert. Bei einer Ausführungsform ist das Datenüberwachungssystem Teil des Analysesystems 110. Bei einer Ausführungsform ermöglicht das Datenüberwachungssystem eine Durchsicht oder eine Überwachung laufender und historischer Daten (z.B. statistische Prozesskontrolle, fortschrittliche Prozesskontrolle, Fehlererfassungssystem, usw.).
Bei 1012 erzeugt das Inspektionssystem 104 oder das Analysesystem 110 eine Rückkopplung basierend auf dem bestimmten Linsensystem-Aberrationen zum Einstellen und/oder Verbessern der Linsenelemente, wie z.B. der Linsenelemente 144, des Belichtungswerkzeugs 120. Bei 1014 stellt der Controller 124 der Lithographiezelle 112 die Linsenelemente, wie z.B. die Linsenelemente 144, des Linsensystems 136 basierend auf der Rückkopplung vom Inspektionssystem 104 oder Analysesystem 110 ein. Die Linsenelemente, wie z.B. die Linsenelemente 144, des Linsensystems 136 werden eingestellt unter Verwendung der Rückkopplungsantwort zum Einstellen der Steueralgorithmen, welche die Antwort des Linsensystems 136 definieren. Bei einer Ausführungsform wird das Linsensystem 136 eingestellt zur Kompensation von Verkippung, Koma, Astigmatismus, dreifach, vierfach und/oder fünffach. Bei einer Ausführungsform werden die Blöcke 1002–1014 initiiert oder, falls erwünscht, manuell durchgeführt. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Blöcke 1002–1014 automatisch ohne Benutzereingriff auf einer fahrplanmäßigen Basis durchgeführt, wie z.B. einmal pro Tag, einmal pro Woche, zweimal pro Monat, usw.
Das Linsensystem 136 wird von Lauf zu Lauf eingestellt und gewartet, um Änderungen in Aberrationen des Linsensystems 136 mit der Zeit zu kompensieren oder um den Effekt der Aberrationen auf bestimmte gedruckte Merkmale zu kompensieren. Dieses Verfahren bietet ein eingriffsloses Verfahren zum periodischen Messen von Aberrationen des Linsensystems 136 zur Verhinderung, dass Aberrationen des Linsensystems 136 von Lauf zu Lauf driften. Zusätzlicherweise können die Linsenelemente 144 des Linsensystems 136 schnell eingestellt werden, basierend auf periodischen Messungen, ohne ernsthaft den normalen Produktionsfahrplan für das Belichtungswerkzeug 120 zu unterbrechen. Die Lauf-zu-Lauf-Steuerung der Linsensystem-Aberrationen, welche unter Verwendung der Blaze-Phasengitter-Proben geboten wird, liefert ein eingriffsloses, effizientes, kosteneffektives, genaues und präzises Verfahren zum Steuern der Linsensystem-Aberrationen über die Zeit.
Eine weitere Ausführungsform zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben enthält das Bereitstellen einer Brennpunktrückkopplung an ein Belichtungswerkzeug, wie z.B. das Belichtungswerkzeug 120.
17 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens 1100 zum manuellen oder automatischen Einstellen des Brennpunkts des Belichtungswerkzeugs 120 basierend auf einer Lauf-zu-Lauf-Brennpunktrückkopplung. Das Verfahren wird auf jeden Produkt/Werkzeug/Schicht/Retikel-Kontextwert-Kombinationslauf auf dem Belichtungswerkzeug 120 angewendet. Bei 1102 wird das beste Zentrum des Brennpunkts auf dem Belichtungswerkzeug 120 für das Produkt erhalten. Bei einer Ausführungsform wird das beste Zentrum des Brennpunkts für das Produkt erhalten unter Verwendung einer Brennpunktbelichtungsmatrix (FEM) oder eines anderen geeigneten Verfahrens. Bei 1104 wird der augenblickliche Werkzeugbrennpunkt unter Verwendung einer Blaze-Phasengitter-Brennpunkt-Überwachungsmessung erhalten. Bei einer Ausführungsform wird der augenblickliche Werkzeugbrennpunkt unter Verwendung eines anderes geeigneten Verfahrens erhalten. Wie hier verwendet, ist eine Blaze-Phasengitter-Brennpunkt-Monitormessung definiert als der Prozess des Erzeugens einer Blaze-Phasengitter-Probe auf einem Belichtungswerkzeug und Bestimmen des Brennpunkts des Belichtungswerkzeugs basierend auf den beste Brennpunktwerten durch den Probenpunkt. Bei einer Ausführungsform ist der beste Brennpunktwert eines Probenpunkts der Mittelwert des beste Brennpunkt hinsichtlich des Azimuts des Probenpunkts. Der augenblickliche Werkzeugbrennpunkt wird unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren erhalten, wobei der Mittelwert der besten Brennpunktwerte durch den Probenpunkt über die Blaze-Phasengitter-Probe der augenblickliche Werkzeugbrennpunktwert ist.
Bei 1106 wird die Brennpunkt-Bias oder Brennpunkt-Deltagrundlinie durch das Belichtungswerkzeug 120 oder das Analysesystem 110 berechnet. Die Brennpunkt-Bias gleicht dem Produkt des besten Zentrums des Brennpunkts minus dem augenblicklichen Werkzeugbrennpunkt zur Zeit des Erhaltens des besten Zentrums des Brennpunkts des Produkts. Bei 1108 wird der augenblickliche Brennpunkt des Belichtungswerkzeugs 120 auf das beste Zentrums des Brennpunkts des Produkts gesetzt. Bei 1110 wird die normale Produktion der ausgewählten Produkt/Werkzeug/Schicht/Retikel-Kontextwertkombination auf dem Belichtungswerkzeug laufen gelassen. Bei 1112 wird der augenblickliche Werkzeugbrennpunkt unter Verwendung des Blaze-Phasengitter-Brennpunkt-Überwachungsverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrens erneut erhalten. Bei einer Ausführungsform wird der augenblickliche Werkzeugbrennpunkt manuell erhalten. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der augenblickliche Werkzeugbrennpunkt automatisch basierend auf einem Fahrplan erhalten, wie z.B. einmal pro Tag, einmal pro Woche, einmal pro Monat, usw.. Bei einer Ausführungsform läuft die Messung des augenblicklichen Werkzeugbrennpunkt über eine statistische Prozesskontrolle (SPC) und einen Filter, um zu verifizieren, dass der gemessene Brennpunkt einen bestimmten Konfidenzwert aufweist.
Bei 1114 wird die empfohlene Brennpunkteinstellung für das Belichtungswerkzeug 120 berechnet. Die empfohlene Brennpunkteinstellung gleicht der Brennpunkt-Bias plus dem augenblicklichen Werkzeugbrennpunkt von dem Blaze-Phasengitter-Brennpunkt-Überwachungsverfahren. Bei 1116 bestimmt das Belichtungswerkzeug 120 oder das Analysesystem 110, ob der empfohlene Brennpunkt innerhalb der Klammergrenzen ist. Das Belichtungswerkzeug 120 oder das Analysesystem 110 bestimmt, dass der empfohlene Brennpunkt innerhalb der Klammergrenzen liegt, indem bestimmt wird, ob das beste Zentrum des Brennpunkts des Produkts minus der Klammergrenze geringer als der empfohlene Brennpunkt ist und der empfohlene Brennpunkt ge ringer als das Produkt des besten Zentrums des Brennpunkts plus der Klammergrenze ist. Die Klammergrenze testet, ob der empfohlene Brennpunkt innerhalb der erwarteten Grenzen liegt. Bei einer Ausführungsform ist die Klammergrenze 0,15 oder irgendein geeigneter anderer Wert. Falls der empfohlene Brennpunkt nicht innerhalb der Klammergrenzen liegt, dann wird bei 1118 ein Fehler erzeugt, um einen Benutzer zu informieren, und die Produktion auf dem Belichtungswerkzeug 120 wird gestoppt. Bei einer Ausführungsform läuft die Produktion auf dem Belichtungswerkzeug 120 weiter, aber der empfohlene Brennpunkt wird durch die Klammergrenze geklammert.
Falls der empfohlene Brennpunkt innerhalb der Klammergrenzen liegt, dann bestimmt das Belichtungswerkzeug 120 oder das Analysesystem 110 bei 1120, ob der empfohlene Brennpunkt innerhalb der Totbandgrenzen liegt. Das Belichtungswerkzeug 120 oder das Analysesystem 110 bestimmt, dass der empfohlene Brennpunkt innerhalb der Totbandgrenzen liegt, indem bestimmt wird, ob das beste Zentrum des Brennpunkts des Produkts minus dem Totbandgrenze geringer als der empfohlene Brennpunkt ist und der empfohlene Brennpunkt geringer als das beste Zentrums des Brennpunkts des Produkts plus der Totbandgrenze ist. Die Totbandgrenzen halten das Belichtungswerkzeug 120 oder das Analysesystem 110 von einer Überkompensierung von Brennpunktänderungen ab, falls der empfohlene Brennpunkt innerhalb des Rauschens der Blaze-Phasengitter-Brennpunkt-Überwachungsmessung liegt. Bei einer Ausführungsform ist die Totbandgrenze 0,03 oder irgendein anderer geeigneter Wert.
Falls der empfohlene Brennpunkt innerhalb der Totbandgrenzen liegt, dann wird bei 1124 der Brennpunkt des Belichtungswerkzeugs 120 nicht geändert. Falls der empfohlene Brennpunkt nicht innerhalb der Totbandgrenzen liegt, dann wird bei 1122 der Brennpunkt des Belichtungswerkzeugs 120 auf den empfohlenen Brennpunkt gesetzt. Die Steuerung springt dann zurück zum Block 1110, in dem die normale Produktion auf dem Belichtungswerkzeug 120 laufen gelassen wird und der Prozess im Rahmen eines erwünschten Fahrplans wiederholt wird. Bei einer Ausführungsform werden die Blöcke 1110–1124 initiiert oder, falls erwünscht, manuell durchgeführt. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Blöcke 1110–1124 auf regulärer Basis automatisch ohne Benutzereingriff durchgeführt.
Das Verfahren 1100 liefert eine Lauf-zu-Lauf-Brennpunktrückkopplung an das Belichtungswerkzeug 120. Jegliche Brennpunktdriften des Belichtungswerkzeugs 120 können entdeckt und korrigiert werden, bevor die Brennpunktdriften darin resultieren, dass das Belichtungswerkzeug Produkte mit kritischen Dimensionen außerhalb der Toleranz produziert. Das laufende Verfahren bietet ein kosteneffektives, effizientes, genaues und präzises Lauf-zu-Lauf-Brennpunktrückkopplungsverfahren, welches den normalen Produktionsfahrplan des Belichtungswerkzeugs nicht negativ beeinflusst.
Zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsformen für Lauf-zu-Lauf-Brennpunktrückkopplung und Lauf-zu-Lauf-Steuerung von Linsensystem-Aberrationen analysieren weitere Ausführungsformen Bilder von Blaze-Phasengitter-Proben, um eine Vorwärtskopplung oder Rückkopplung zum Steuern weiterer Bereiche der Lithographiezelle 102 und/oder des Inspektionssystems 104 zu liefern. Beispielsweise liefert bei einer Ausführungsform das Analysieren der BPG-Proben 106 eine Rückkopplung zum Optimieren des Belichtungswerkzeugs 120 hinsichtlich spezieller Produktschichtmerkmale basierend auf dem Einfluss der Linsensystem-Aberrationen auf die speziellen Produktschichtmerkmale.
Eine weitere Ausführungsform zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben enthält die Verwendung von Blaze-Phasengitter-Brennpunkt-Überwachungsmessungen zum Beschreiben des beste Brennpunkt durch Position innerhalb eines Bildfelds und über einem Wafer. 18 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Produktaufnahmeplans 1200. Der Produktaufnahmeplan 1200 enthält eine Mehrzahl von Belichtungsfeldern, wie z.B. das Belichtungsfeld 1204. Brenn punktsensoren 146 des Belichtungswerkzeugs 120 stellen den Brennpunkt des Belichtungswerkzeugs 120 während des Belichtung jedes Belichtungsfelds ein. Eingekreiste Belichtungsfelder 1202A–1202F beinhalten Waferrandbereiche, in denen die Brennpunktsensoren 146 nicht vollständig arbeiten, da einige der Brennpunktsensoren 146 außerhalb des Randes des Wafers oder in einem Totband nahe dem Rand des Wafers erfasst. In Bereichen 1202A–1202F verwendet das Belichtungswerkzeug 120 Fokalebenen-Anpassungsdaten aus benachbarten Belichtungsfeldern, um eine Best-Guess-Näherung für die Brennpunkteinstellungen für die Bereich 1202A–1202F basierend auf Fokalebenen-Anpassungsmodellen durchzuführen. Oft beschreiben diese Best-Guess-Fokalebenen-Anpassungsmodelle den Waferrand nicht akkurat.
19 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer mathematischen Darstellung 1210 der besten Brennpunkt-Werte durch Probenpunkt über eine BPG-Probe 106, erzeugt unter Verwendung des Produktaufnahmeplans 1200. Das Blaze-Phasengitter-Retikel wird hinuntergeschoben und belichtet unter Verwendung derselben Belichtungs- und Step- und Scan-Routenroutinen, wie das Produkt für den Produktaufnahmeplan 1200, um die BPG-Probe 106 zu erzeugen. Bilder der Probenpunkte 740 der BPG-Probe 106 werden durch das Inspektionssystem 104 erhalten. Das Analysesystem 110 analysiert die Bilder zur Bestimmung des beste Brennpunkt durch Probenpunkt 740 über der BPG-Probe 106. Bei einer Ausführungsform ist der beste Brennpunkt des Probenpunkts 740 der Mittelwert des beste Brennpunkt hinsichtlich des Azimuts für den Probenpunkt 740. Die mathematische Darstellung 1210 enthält Bereiche 1202A–1202F, an denen die Best-Guess-Brennpunkteinstellungen nicht mit den tatsächlich gemessenen beste Brennpunktwerten von der BPG-Probe 106 übereinstimmt. Die beste Brennpunktwerte durch den Probenpunkt 740, welche von der BPG-Probe 106 bestimmt werden, werden verwendet, um die Brennpunktversätze durch Aufnahme des Belichtungswerkzeugs 120 einzustellen, um die Brennpunkteinstellung in den Bereichen 1202–1202F zu verbessern.
20 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform eines Verfahrens 1250 zum Optimieren der Fokalebenen-Anpassungsfunktionen für ein Bildfeld auf einem Substrat. Bei 1252 wird das BPG-Retikel unter Verwendung des Produktaufnahmeplans belichtet, wie z.B. des Produktaufnahmeplans 1200, um eine BPG-Probe 106 zu erzeugen. Bei 1254 wird die BPG-Probe 106 im Inspektionssystem 104 inspiziert, um Bilder der Probenpunkte 740 der BPG-Probe 106 über die gesamte BPG-Probe 106 zu erhalten. Bei einer Ausführungsform werden bis zu 3000 Bilder für ein Wafer mit 200 mm Durchmesser erhalten. Bei anderen Ausführungsformen kann irgendeine geeignete Anzahl von Bildern erhalten werden.
Bei 1256 bestimmt das Analysesystem 110 die maximale Intensität hinsichtlich des Azimuts für jedes Bild von jedem Probenpunkt 740. Bei 1258 bestimmt das Analysesystem 110 den beste Brennpunkt für jeden Probenpunkt 740 basierend auf den maximalen Bildintensitäten hinsichtlich des Azimuts für jedes Bild. Bei 1260 vergleicht das Analysesystem 110 die beste Brennpunktwerte über die BPG-Werte 106 mit den Fokalebenen-Anpassungswerten des Produktaufnahmeplans an den entsprechenden Orten. Bei 1262 erzeugt das Analysesystem 110 eine Rückkopplung basierend auf dem Vergleich der beste Brennpunktwerte mit den Fokalebenen-Anpassungswerten des Produktaufnahmeplans. Bei 1264 werden die Fokalebenen-Anpassungswerte, wie z.B. Brennpunktversatz und -verkippung, des Belichtungswerkzeuges 120 durch eine Produktaufnahme basierend auf der Rückkopplung eingestellt, um die Fokalebenenanpassung für die Produktbelichtungsfelder zu verbessern und die Ungenauigkeiten der Brennpunktsensoren 146 zu korrigieren.
Das Verfahren 1250 liefert ebenfalls ein Verfahren zum Messen und Beschreiben der Optimal-Brennpunktebenen-Anpassungsfunktionen für ein beliebiges Bildfeld auf einem Substrat.
Gemessene Versätze zu den vorhergesagten Werten, die an das Belichtungswerkzeug angelegt werden, werden verwendet, um die Bestebenen-Anpassung für das Produkt zu erzeugen. Der Blaze-Phasengitter-Brennpunktmonitor beschreibt den beste Brennpunkt durch die Position innerhalb eines Bildfeldes und über einer Ware. Der Prozess verwendet das Verfahren von Brennpunktkontrollmechanismen des Belichtungswerkzeuges 120 auf ähnliche Art und Weise wie derjenigen, die während Standardproduktbelichtungen verwendet wird. Die endgültigen Brennpunktversatzwerte und Brennpunktverkippungswerte werden mit einem hohen Grad von Genauigkeit und Präzision als eine Funktion der Wechselwirkung des Belichtungswerkzeug-Brennpunktsystems, des Produktlayout-Plans und der Substrattopographie gemessen. Dies ermöglicht die Bestimmung des Mangels der Anpassung zwischen der bestimmten optischen Fokalebene des Belichtungswerkzeugs und der resultierenden gedruckten Fokalebene. Die Differenz kommt von der Unfähigkeit des Belichtungswerkzeugs, genau die beste Bildfeld-Fokalebene zu messen und anzulegen. Basierend auf dem Mangel der Anpassung zwischen dem Best-Guess, der an die Fokalebene angelegt wird, und der tatsächlichen Fokalebene werden die Differenzen zu den Bildfeldparametern hinsichtlich der Aufnahme eingestellt, wo geeignet. Dies resultiert in einer wahreren Bildebene und besseren Kontrolle der kritischen Dimension über den beeinflussten Belichtungsfeldern.
Eine weitere Ausführungsform zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben beinhaltent die Verwendung der Vorbereitung von BPG-Proben 106 zum Bestimmen von Beleuchtungsparametern des Belichtungswerkzeuges 120. Bei einer Ausführungsform wird die BPG-Probe 106 durch das Belichtungswerkzeug 120 und die Verwendung eines BPG-Retikels und eines Belichtungsfeldlayouts erzeugt, entworfen zum Liefern von Probenpunkten 740, welche bei der Analyse Information liefern, aus der die Beleuchtungsparameter des Belichtungswerkzeugs 120 bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform werden die numerische Apertur und/oder das Sigma des Belichtungswerkzeugs 120 bestimmt. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Telezentrizität, Elliptizität und/oder die Gestalt der Beleuchtungsquelle bestimmt. Bei noch einer weiteren Ausführungsform werden die Retikelebenheit, die Retikelbewegung (für Scanner), das Aufspanneinrichtungsprofil und/oder die Aufspanneinrichtungsebenheit bestimmt. Bei noch einer weiteren Ausführungsform werden Variationen aufgrund der Erwärmung der Linsenelemente überwacht. Bei noch einer weiteren Ausführungsform werden die Wiederholbarkeit der Wafer- und Retikel-Aufnahmeeinrichtung und/oder Bewegungsparameter der Aufnahmeeinrichtung bestimmt.
Eine weitere Ausführungsform zum Analysieren von Bildern von Blaze-Phasengitter-Proben beinhaltet die Verwendung von BPG-Proben 106 zum Analysieren und Optimieren von Materialprozessparametern. Bei einer Ausführungsform wird die Topographie eines Wafers überwacht, um die Einflüsse verschiedener Materialien oder Prozesse zu bestimmen, wie z.B. chemisch-mechanisches Polieren, Ätzen, Abscheidungsprozesse, usw.. Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird der Einfluss von Änderungen auf die Materialkonstante des BPG-Photolacks oder auf die unterliegenden Materialien bestimmt, um Opazität, Planarität, usw. zu untersuchen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Inspektionssystem 104 verwendet, um BPG-Proben 106, welche von dem Belichtungswerkzeug 120 erzeugt werden, zu bestimmen, um den Polarisationsgrad, die Polarisationsform (tangentiale oder lineare Polarisation) und die Polarisationsgleichförmigkeit über den Schlitz und über den Scan der Beleuchtungsquelle in dem Belichtungsfeld zu bestimmen.
Ausführungen der vorliegenden Erfindung bieten ein kostengünstiges, effizientes und genaues System und ein Verfahren zum Analysieren von Bildern von BPG-Proben zum Bestimmen von Parametern von Belichtungswerkzeugen und/oder Inspektionssystemen. Belichtungswerkzeugparameter, wie z.B. Scan-Richtung, Feldattribute, Feldebenen-Anpassungseffekte, Quer-Scan-Effekte, Querschlitzeffekte, Querfeldeffekte, Wafer-Level-Effekte und Linsensystem-Aberrationen einschließlich Einzelstruktur- oder Mehrfachstruktur-Winkelanalyse können durchgeführt werden mit geringer Unterbrechung des normalen Herstellungsprozesses. Die BPG-Probe kann unter Verwendung vieler unterschiedlicher Protokolle zum Erfassen verschiedener Effekte belichtet werden, wie z.B. dem Rand des Wafers, dem Brennpunktsensorsystem, der Antwort auf lokale Variationen, der Linse über dem Schlitz, der mechanischen Effekte der Scan-Stufe, usw..
Zusätzlich kann die BPG-Probe erzeugt werden und Bilder der BPG-Probe in einem Inspektionssystem genommen werden, ohne den normalen Herstellungsprozess ernsthaft zu unterbrechen. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform eine BPG-Probe einschließlich vier Aufnahmefeldern mit 88 Probenpunkten pro Feld für insgesamt 352 Probenpunkte in etwa 10 Minuten auf einem Belichtungswerkzeug belichtet werden und in etwa sechs Minuten auf einem Inspektionssystem inspiziert werden, um die Bilder der 352 Probenpunkte zu erhalten. Die Bilder der 352 Probenpunkte können schnell und automatisch durch das Analysesystem analysiert werden, um Parameter des Belichtungswerkzeugs und/oder des Inspektionswerkzeugs zu bestimmen.
21 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Ausführungsform einer BPG-Probe 1300 einschließlich einer opaken Materialschicht 1306. Die BPG-Probe 1300 enthält ein Produktsubstrat 1301 einschließlich Produktmerkmalen 1302 und 1304. Bei einer Ausführungsform haben die Produktmerkmale 1302 und 1304 eine koplanare Oberfläche 1305, aber verschiedenes optisches Reflexionsvermögen. Das variierende optische Reflexionsvermögen der Produktmerkmale 1302 und 1304 kann in optischem Rauschen während der Inspektion der BPG-Probe 1300 im Inspektionssystem 104 resultieren. Die opake Materialschicht 1306 blockiert Reflexionen von Produktmerkmalen 1302 und 1304 während der Inspektion der BPG-Probe 1300 im Inspektionssystem 104. Die opake Materialschicht 1306 enthält ein beliebiges Material, das nicht transparent oder transluzent ist.
Die opake Materialschicht 1306 wird konform auf dem Substrat 1301 unter Verwendung chemischer Dampfphasenabscheidung (CVD), Atomschichtabscheidung (ALD), metallorganische chemische Dampfphasenabscheidung (MOCVD), Plasmadampfabscheidung (PVD), Strahldampfabscheidung (JVP) oder einer anderen geeigneten Abscheidungstechnik abgeschieden. Bei einer Ausführungsform umfasst die opake Materialschicht 1306 ein Metall, wie z.B. Al, TiN, WSi oder ein anderes geeignetes opakes Material. Photolack wird auf die opake Materialschicht 1306 aufgetragen und im Belichtungswerkzeug 120 mit einem BPG-Retikel belichtet, um eine BPG-Musterschicht 1308 zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform wird der Photolack belichtet mit einem BPG-Retikel unter Verwendung eines Produktaufnahmeplans, wie z.B. dem Produktaufnahmeplan 1200, um eine BPG-Probe 1300 zu erzeugen, um Brennpunktebenen-Anpassungswerte gemäß Produktaufnahme zu bestimmen, wie zuvor illustriert und beschrieben mit Bezug auf 18–20.
22 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer weiteren Ausführungsform einer BPG-Probe 1320 einschließlich einer opaken Materialschicht 1306. Die BPG-Probe 1320 enthält ein Produktsubstrat 1321 einschließlich Produktmerkmalen 1322 und 1324. Die Produktmerkmale 1324 variabler Oberflächentopographie werden gebildet während der Abscheidung und des Ätzens eines Materials, das zur Bildung der Produktmerkmale 1322 verwendet wird. Die variable Oberflächentopographie von den Produktmerkmalen 1324 kann in Dunkelfeldmikroskop-Spektralrauschen während der Inspektion der BPG-Probe 1320 im Inspektionssystem 104 resultieren. Die opake Materialschicht 1306 wird über die BPG-Strukturschicht 1306 aufgetragen, um das spektrale Rauschen, was von der darunter liegenden Oberflächentopographie der Produktmerkmale 1324 erzeugt wird, zu blockieren. Die BPG-Strukturschicht 1308 planarisiert ebenfalls das Produkt lokal.
Photolack wird aufgetragen auf das Produktsubstrat 1321 und belichtet im Belichtungswerkzeug 120 mit einem BPG-Retikel, um die BPG-Strukturschicht 1308 zu erzeugen. Die opake Materialschicht 1306 wird konform abgeschieden über der BPG-Strukturschicht 1308 unter Verwendung von CVD, LAD, MOCVD, PVD, JVP oder einer anderen geeigneten Niedertemperatur-Abscheidungsprozesstechnik, welche den Photolack nicht beeinflusst. Bei einer Ausführungsform umfasst die opake Materialschicht 1306 ein Metall, wie z.B. Al, TiN, WSi oder ein anderes geeignetes opakes Material. Bei einer Ausführungsform wird der Photolack im Belichtungswerkzeug 120 mit einem BPG-Retikel unter Verwendung eines Produktaufnahmeplans belichtet, wie z.B. dem Produktaufnahmeplan 1200, um eine BPG-Probe 1320 zum Bestimmen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten gemäß Produktaufnahme zu bestimmen, wie zuvor illustriert und beschrieben mit Bezug auf 18–20.
23 ist ein Fließdiagramm zum Illustrieren einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens 1350 zum Optimieren der Brennpunktebenen-Anpassungsfunktionen für ein Bildfeld auf einem Substrat. Bei 1352 wird bestimmt, ob ein Produktwafer ein Oberflächenreflexionsvermögen (optisches Rauschen) aufgrund von Produktmerkmalen, wie z.B. den Produktmerkmalen 1302 und 1304 (21) aufweist, und keine Dunkelfeldmikroskop-(DFM-)Topographie (DFM-Spektralrauschen). Falls der Produktwafer Merkmale mit Oberflächenreflexionsvermögen und keine DFM-Topographie aufweist, dann wird bei 1343 die Oberfläche des Produktwafers mit einem opaken Material beschichtet, wie z.B. der opaken Materialschicht 1306 (21). Falls der Produktwafer nicht Produktmerkmale mit Oberflächenreflexionsvermögen aufweist oder DFM-Topographie aufweist oder falls die Oberfläche des Wafers mit einem opaken Material bei 1354 beschichtet wurde, dann wird der Produktwafer bei 1356 mit einem BPG-Retikel belichtet unter Verwendung des Produktaufnahmeplans, um eine BPG-Probe zu erzeugen, wie z.B. die BPG-Probe 1300 (21).
Bei 1358 wird bestimmt, ob der Produktwafer mit einem opaken Material bei 1354 beschichtet wurde. Falls der Produktwafer nicht mit einem opaken Material bei 1354 beschichtet wurde, dann wird bei 1360 bestimmt, ob der Produktwafer DFM-Topographie aufweist. Falls der Produktwafer DFM-Topographie aufweist, dann wird bei 1362 die Oberfläche der BPG-Strukturschicht, wie z.B. der BPG-Strukturschicht 1308 (22), mit einem opaken Material beschichtet, wie z.B. der opaken Materialschicht 1306 (22). Falls der Produktwafer mit einem opaken Material bei 1354 beschichtet wurde oder falls der Produktwafer keine DFM-Topographie aufweist oder falls die Oberfläche des Photolacks mit einem opaken Material bei 1362 beschichtet wurde, dann wird bei 1364 die BPG-Probe, wie z.B. die BPG-Probe 1300 oder 1320, analysiert durch das Inspektionssystem 104 und das Analysesystem 110 (1), um eine Rückkopplung zum Einstellen der Brennpunktebenen-Anpassungswerte gemäß Produktaufnahme zu halten, wie zuvor mit Bezug auf 18–20 beschrieben und illustriert.
Die opake Materialschicht 1306 blockiert optisches Rauschen und/oder DFM-Spektralrauschen, wenn sie entweder unter der BPG-Strukturschicht 1308 verwendet wird, wie z.B. für die BPG-Probe 1300 (21), oder oberhalb der BPG-Strukturschicht 1308, wie z.B. für die BPG-Probe 1320 (22). Die opake Materialschicht 1306 erlaubt die Inspektion der BPG-Probe 1300 oder 1320 in einem Dunkelfeldmikroskop, ohne die Integrität der Daten zu kompromittieren, welche aufgrund der Oberflächenreflektivität und/oder der DFM-Topographie der Produktmerkmale des Produktwafers erhalten werden.

Claims

Probe zum Erzeugen einer Rückkopplung zum Einstellen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten eines Belichtungswerkzeuges gemäß Produktaufnahme, welche aufweist: einen Produktwafer; eine Blaze-Phasengitter-Strukturschicht; und eine opake Materialschicht zwischen dem Produktwafer und der Blaze-Phasengitter-Strukturschicht.
Probe nach Anspruch 1, wobei das opake Material ein Metall aufweist.
Probe nach Anspruch 1, wobei das opake Material eines aufweist: Al, TiN und WSi.
Probe nach Anspruch 1, wobei an der Oberfläche des Produktwafers Produktmerkmale mit unterschiedlichem optischen Reflexionsvermögen aufweist.
Probe zum Erzeugen einer Rückkopplung zum Einstellen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten eines Belichtungswerkzeuges gemäß Produktaufnahme, welche aufweist: einen Produktwafer; eine Blaze-Phasengitter-Strukturschicht anliegend an dem Produktwafer; und eine opake Materialschicht anliegend an der Blaze-Phasengitter-Strukturschicht.
Proben nach Anspruch 5, wobei das opake Material ein Metall aufweist.
Probe nach Anspruch 5, wobei das opake Material eines aus der Gruppe aufweist: Al, TiN und WSi.
Probe nach Anspruch 5, wobei eine Oberfläche des Produktwafers eine variable Topographie aufweist.
Probe zum Erzeugen einer Rückkopplung zum Einstellen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten eines Belichtungswerkzeugs gemäß Produktaufnahme, welche aufweist: einen Produktwafer; eine Einrichtung zum Blockieren zumindest eines eines optischen Rauschens und eines Spektralrauschens des Produktwafers; und eine Blaze-Phasengitter-Strukturschicht auf dem Produktwafer.
Probe nach Anspruch 9, wobei eine Oberfläche des Produktwafers Produktmerkmale mit unterschiedlichem optischen Reflexionsvermögen aufweist.
Probe nach Anspruch 9, wobei eine Oberfläche des Produktwafers eine variierende Topographie aufweist.
Verfahren zum Optimieren eines Brennpunkts in einem Belichtungswerkzeug, welches folgende Schritte aufweist: Abscheiden einer opaken Materialschicht auf einem Produktwafer; Belichten eines Blaze-Phasengitter-Retikels unter Verwendung eines Produktaufnahmeplans zum Erzeugen einer Blaze-Phasengitter-Probe in einem Belichtungswerkzeug aus einem Produktwafer; Analysieren der Blaze-Phasengitter-Probe in einem Inspektionswerkzeug zum Bestimmen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten; und Einstellen eines Brennpunktebenen-Anpassungswerts des Belichtungswerkzeugs gemäß Produktaufnahme basierend auf der Analyse.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden eines Metalls aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden von einem aufweist: Al, TiN und WSi.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden einer opaken Materialschicht auf einer Oberfläche eines Produktwafers mit Produktmerkmalen variierenden optischen Reflexionsvermögens aufweist.
Verfahren zum Optimieren eines Brennpunkts in einem Belichtungswerkzeug, welches folgende Schritte aufweist: Belichten eines Blaze-Phasengitter-Retikels unter Verwendung eines Produktaufnahmeplans zum Erzeugen einer Blaze-Phasengitter-Probe in einem Belichtungswerkzeug in einem Produktwafer; Abscheiden einer opaken Materialschicht aus der Blaze-Phasengitter-Probe; Analysieren der Blaze-Phasengitter-Probe in einem Inspektionswerkzeug zum Bestimmen von Brennpunktebenen-Anpassungswerten; und Einstellen eines Brennpunktebenen-Anpassungswerts des Belichtungswerkzeuges gemäß Produktsaufnahme basierend auf der Analyse.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden eines Metalls aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden von einem aufweist: Al, TiN und WSi.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Belichten des Blaze-Phasengitter-Retikels das Belichten des Blaze-Phasengitter-Retikels unter Verwendung des Produktaufnahmeplans aufweist, um die Blaze-Phasengitter-Probe in dem Belichtungswerkzeug aus dem Produktwafer mit einer Oberfläche variierender Topographie zu erzeugen.
Verfahren zum Optimieren eines Brennpunkts eines Belichtungswerkzeuges, welches folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Produktaufnahmeplans und einer besten Schätzung der Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme; Abscheiden einer opaken Materialschicht konform über einem Produktwafer; Belichten eines Blaze-Phasengitter-Retikels unter Verwendung des Produktaufnahmeplans und der besten Schätzung der Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme zum Erzeugen einer Blaze-Phasengitter-Probe aus dem Produktwafer; Analysieren der Blaze-Phasengitter-Probe zum Bestimmen einer tatsächlichen Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme; und Anlegen von Versätzen an das Belichtungswerkzeug gemäß Produktaufnahme zum Kompensieren der Differenzen zwischen der besten Schätzung für die Brennpunktebene und der tatsächlichen Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden eines Metalls aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Belichten des Blaze-Phasengitter-Retikels das Belichten zumindest einer Anordnung von Blaze-Phasengittern mit unterschiedlichen Winkelorientierungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Analysieren der Blaze-Phasengitter-Probe die Schritte aufweist: Erhalten von Bildern von Abtastpunkten der Blaze-Phasengitter-Probe; Umwandeln der Bilddaten für jeden Probenpunkt in Intensitätswerte pixelweise; Bestimmen eines besten Brennpunkts azimutweise für jeden Probenpunkt basierend auf den Intensitätswerten; Bestimmen eines besten Brennpunkts für jeden Probenpunkt basierend auf dem besten Brennpunkt azimutweise für jeden Probenpunkt; und Bestimmen der tatsächlichen Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme an dem besten Brennpunkt für jeden Probenpunkt.
Verfahren zum Optimieren eines Brennpunkts eines Belichtungswerkzeuges, welches folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Produktaufnahmeplans und einer besten Schätzung für eine Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme; Belichten eines Blaze-Phasengitter-Retikels unter Verwendung des Produktaufnahmeplans und der besten Schätzung für die Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme zum Erzeugen einer Blaze-Phasengitter-Probe; Abscheiden einer opaken Materialschicht konform über der Blaze-Phasengitter-Probe; Analysieren der Blaze-Phasengitter-Probe zum Bestimmen einer tatsächlichen Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme; und Anlegen von Versätzen an das Belichtungswerkzeug gemäß Produktaufnahme zum Kompensieren von Differenzen zwischen der besten Schätzung für die Brennpunktebene und der tatsächlichen Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Abscheiden der opaken Materialschicht das Abscheiden eines Metalls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Belichten der Blaze-Phasengitter-Retikels das Belichten von zumindest einer Anordnung von Blaze-Phasengittern mit unterschiedlichen Winkelorientierungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Analysieren der Blaze-Phasengitter folgende Schritte aufweist: Erhalten von Bildern von Abtastpunkte der Blaze-Phasengitter-Probe; Umwandeln der Bilddaten für jeden Probenpunkt in Intensitätswerte pixelweise; Bestimmen eines besten Brennpunkts azimutweise für jeden Probenpunkt basierend auf den Intensitätswerten; Bestimmen eines besten Brennpunkts für jeden Probenpunkt basierend auf dem besten Brennpunkt azimutweise für jeden Probenpunkt; und Bestimmen der tatsächlichen Brennpunktebene gemäß Produktaufnahme basierend auf dem besten Brennpunkt für jeden Abtastpunkt.