DE102019100154B4 - Verfahren zum Durchführen eines Lithografieprozesses und Lithographieprozess-Überwachungsverfahren - Google Patents

Verfahren zum Durchführen eines Lithografieprozesses und Lithographieprozess-Überwachungsverfahren Download PDF

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Abstract

Verfahren (300) zum Durchführen eines Lithografieprozesses für eine Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten:Bereitstellen eines Prüfmusters (500, 502), das eine Mehrzahl von Linien (504, 508) aufweist, wobei die Mehrzahl von Linien (504, 508) mit einem ersten Rasterabstand und einem zweiten Rasterabstand angeordnet ist;Belichten des Prüfmusters (500, 502), um eine Prüfstruktur mit dem Prüfmuster (500, 502) auf einem Halbleitersubstrat (112) zu erzeugen;Messen der Prüfstruktur, wobei das Messen Folgendes umfasst:Ermitteln eines Abstands (512, 518) zwischen einer ersten Linie (504B', 508B') der Mehrzahl von Linien und einer zweiten Linie (504B', 508B') der Mehrzahl von Linien (504, 508), wobei mindestens eine dritte Linie (504A, 508A) der Mehrzahl von Linien (504, 508) zwischen der ersten Linie(504B') und der zweiten Linie (504B') angeordnet ist, undKorrelieren des Abstands (512, 518) mit einer Verschiebung eines Lithografieparameters, wobei der Lithografieparameter eine Dosis ist; undAnpassen des Lithografieparameters, bevor ein Schaltkreismuster auf einem anderen Halbleitersubstrat belichtet wird.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. September 2018 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 62/738.198 und dem Titel „Lithography Process Monitoring Method“ („Lithografieprozess-Überwachungsverfahren“), die durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Hintergrund
  • Die IC-Branche (IC: integrierter Halbleiter-Schaltkreis) hat ein rasches Wachstum erfahren. Im Verlauf der IC-Evolution hat die Funktionsdichte (d. h. die Anzahl von miteinander verbundenen Bauelementen je Chipfläche) im Allgemeinen zugenommen, während die Strukturgröße (d. h. die kleinste Komponente oder Leitung, die mit einem Herstellungsverfahren erzeugt werden kann) abgenommen hat. Dieser Prozess der Verkleinerung bietet im Allgemeinen Vorteile durch die Erhöhung der Produktionsleistung und die Senkung der entsprechenden Kosten. Mit dieser Verkleinerung ist aber auch eine höhere Komplexität des Entwurfs und der Fertigung von Bauelementen einhergegangen, die diese ICs verwenden. Parallele Fortschritte bei der Fertigung haben die Herstellung von zunehmend komplexen Entwürfen mit einer hohen Präzision und Zuverlässigkeit ermöglicht.
  • Zum Beispiel kompensieren einige Fortschritte optische Effekte und Bearbeitungsmängel, die in der Nähe der Grenzen der Lithografie auftreten. Oftmals werden IC-Strukturelemente unter Verwendung einer Gruppe von fotolithografischen Masken auf einem Halbleitersubstrat definiert und hergestellt. Die Masken haben Strukturen, die von durchlässigen und/oder reflektierenden Bereichen gebildet werden. Bei einer fotolithografischen Belichtung geht Strahlung, wie etwa UV-Licht, durch die Maske hindurch, oder sie wird von der Maske reflektiert, bevor sie auf einen Fotoresistbelag auf dem Substrat auftrifft. Die Maske überträgt durch die Belichtung die Struktur auf das Fotoresist, das dann selektiv entfernt wird, um die Struktur freizulegen. Das Substrat durchläuft dann Bearbeitungsschritte, bei denen die Form des verbliebenen Fotoresists zum Erzeugen von Schaltkreiselementen auf dem Substrat genutzt wird. Wenn die Bearbeitungsschritte beendet sind, wird ein weiteres Fotoresist aufgebracht, und das Substrat wird unter Verwendung der nächsten Maske belichtet. Auf diese Weise werden die Strukturelemente aufeinander geschichtet, um den endgültigen Schaltkreis herzustellen.
  • Wenn eine Belichtungsvorrichtung eine Maske bestrahlt, müssen geeignete Parameter für die Strahlung bereitgestellt werden, wie etwa die Brennpunktposition. Die Einhaltung dieser Parameter, wie etwa der Brennpunktposition, kann kosten- und zeitaufwändig sein. Daher ist eine Verbesserung der genauen Überwachung von Parametern des Lithografieprozesses wünschenswert.
  • Aus der US 2009/0021711 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Fokusverschiebung mittels eines Prüfmusters bekannt.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung lässt sich am besten anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass entsprechend der üblichen Praxis in der Branche verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können der Übersichtlichkeit der Erörterung halber die Abmessungen der verschiedenen Elemente beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 ist ein Blockschaltbild eines Lithografiesystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Lithografiesystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen eines Parameters eines Lithografiesystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Prüfmusters gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Die 5A und 5B sind beispielhafte Prüfmuster gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Die 6A, 6B, 7A und 7B sind beispielhafte grafische Darstellungen (oder Diagramme) von Messwerten eines Prüfmusters und entsprechenden Lithografieprozessparametern gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Die 8A bis 8D sind beispielhafte Belichtungsmodusprofile gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist ein Blockschaltbild einer lithografischen Umgebung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Die 10 und 12 sind Blockschaltbilder verschiedener Aspekte der Belichtung eines Prüfmusters gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 11 zeigt Messwerte, die von beispielhaften Prüfmustern erhalten werden, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 13 ist ein Blockschaltbild einer Fertigungslinie, die das Verfahren von 3 implementiert.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die Erfindung stellt Verfahren zum Durchführen eines Lithografieprozesses mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 7 sowie ein Verfahren zur Durchführung eines Überwachungsbelichtungsprozesses mit den Merkmalen des Anspruchs 15 bereit. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element so hergestellt werden können, dass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
  • Außerdem kann die Herstellung eines Elements auf oder in Verbindung mit einem anderen Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen die Elemente in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen weitere Elemente zwischen den Elementen hergestellt werden können, sodass die Elemente nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus werden zur Vereinfachung der Beschreibung der Beziehung eines Elements zu einem anderen Element räumlich relative Begriffe, wie zum Beispiel „unterer“, „oberer“, „horizontaler“, „vertikaler“, „oberhalb“, „über“, „unterhalb“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“, „rechts“, „links“ usw., sowie deren Derivate (z. B. die Adverbien „horizontal“, „nach unten“, „nach oben“ usw.) verwendet. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Orientierungen des Bauelements abdecken, das die Strukturelemente aufweist.
  • Der/das/die weiterentwickelte Lithografieprozess, -verfahren, -systeme und -Materialien, die hier beschrieben werden, können in vielen Anwendungsgebieten, wie etwa Finnen-Feldeffekttransistoren (FinFETs), verwendet werden. Zum Beispiel können die Finnen so strukturiert werden, dass ein relativ geringer Abstand zwischen Strukturelementen entsteht, für den die vorliegende Erfindung gut geeignet ist (z. B. zum Steuern und/oder Überwachen dieser Prozesse). Außerdem können Abstandshalter, die beim Herstellen von Finnen von FinFETs verwendet werden und auch als Dorne bezeichnet werden, mit hier erörterten Lithografiesystemen und -verfahren bearbeitet werden.
  • Mit abnehmender Strukturgröße haben Unterschiede zwischen Masken-Elementen und den auf einem Substrat hergestellten (aufbelichteten) Strukturelementen einen größeren Einfluss auf die Bauelementleistung. In einem Beispiel einer einfachen Leitung können die Leitungsenden durch verschiedene Einflüsse tendenziell abgerundet werden, statt dass eine scharfe Ecke entsteht, und es kann eine Leitung mit einer unregelmäßigen Breite entstehen. Diese Einflüsse können zum Beispiel von der Belichtungsquelle, der Maske, dem Lithografiesystem, dem Herstellungsprozess (z. B. Entwicklung, Ätzung, Abscheidung usw.) und/oder anderen Quellen stammen. Der Einfluss dieser Schwankungen kann verstärkt werden, wenn die Größe eines Strukturelements abnimmt, da die Schwankungen gleich bleiben oder größer werden, und dadurch wird der Defekt für das Speicherelement größer.
  • Um dies zu kompensieren, wird in vielen Beispielen der vorliegenden Erfindung ein Layout für ein Prüfmuster entwickelt, das auf einer Maske hergestellt werden soll, und dann wird das Prüfmuster auf ein Substrat aufbelichtet, um eine Prüfmusterstruktur zu erzeugen. Die Prüfmusterstruktur auf dem Substrat wird analysiert, um Messwerte (z. B. Verschiebung von Aspekten der Struktur) zu ermitteln, die mit einem Lithografieparameter korreliert werden können, der außerhalb des Solls sein kann. Die Analyse kann die Messung verschiedener Abmessungen der Prüfmusterstruktur umfassen, die eine Musterverschiebung erkennen lassen, die mit einer Lithografieparameterverschiebung korreliert ist oder auf diese schließen lässt. Beispiele für die Lithografieparameter, die ermittelt werden, sind Brennpunktparameter (z. B. bester Brennpunkt) und Dosisparameter. Der beste Brennpunkt und/oder die beste Dosis können für künftige Belichtungen unter Verwendung der Analyse der Prüfstruktur modifiziert werden. Bei einigen Ausführungsformen werden der beste Brennpunkt und/oder die beste Dosis durch Verwenden der Prüfmusterstruktur bestätigt. In einigen derartigen Beispielen wird dadurch die Verwendung eines Überwachungssystems während der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) ermöglicht. Zum Beispiel kann bei einem Belichtungsprozess die Prüfmusterstruktur auf einem Probensubstrat hergestellt werden, auf dem auch Schaltkreismuster hergestellt werden.
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, ist es zum Durchführen einer Messung der Prüfmusterstruktur, die auf eine Lithografieparameterverschiebung schließen lässt, erforderlich, das Prüfmuster sorgfältig zu entfernen und die abzulesenden Messwerte des Musters sorgfältig auszuwählen. Bei einigen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, wird das Prüfmuster im Hinblick auf die Verwendung einer asymmetrischen Strahlungsquelle für die Belichtung des Prüfmusters entworfen, obwohl ein solches Belichtungsprofil nicht zum Belichten des Hauptmusters für die IC-Bauelemente, d. h. des Schaltkreismusters, verwendet wird. Vielmehr kann ein Belichtungsprofil, das eine symmetrische Bestrahlung ermöglicht, zum Aufbelichten des Schaltkreismusters auf das eine oder die mehreren Substrate verwendet werden. Daher wird bei einigen Ausführungsformen das Belichtungsprofil einer gegebenen Quelle einfach für die Belichtung des Prüfmusters geändert und nach der Belichtung des Prüfmusters wieder zu ihrem Basis-Belichtungsprofil zurückgeführt, ohne dass eine Bewegung des Target-Substrats erforderlich ist.
  • Wie außerdem später dargelegt wird, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines lithografischen Belichtungsprozesses bereit. Ein Beispiel für ein System zum Belichten eines Target-Substrats, das mit den Verfahren überwacht werden kann, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Hierbei ist 1 ein Blockschaltbild eines Lithografiesystems 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Lithografiesystem 100, das auch als ein Scanner bezeichnet werden kann, ist so betreibbar, dass es einen lithografischen Belichtungsprozess unter Verwendung einer charakteristischen Strahlungsquelle und eines charakteristischen Belichtungsmodus durchführt. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist das Lithografiesystem 100 ein EUV-Belichtungssystem (EUV: extremes Ultraviolett), das so konzipiert ist, dass es ein Target-Substrat mit EUV-Strahlung belichtet, die eine Wellenlänge von etwa 1 nm bis etwa 100 nm hat. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen weist das Lithografiesystem 100 eine Strahlungsquelle 102 auf, die EUV-Strahlung mit einem Wellenlängenschwerpunkt bei etwa 13,5 nm erzeugt. Bei einer derartigen Ausführungsform verwendet eine EUV-Strahlungsquelle 102 ein durch Laserstrahlen erzeugtes Plasma (LPP) zum Erzeugen der EUV-Strahlung durch Erwärmen eines Mediums, wie etwa Zinntröpfchen, zu einem Hochtemperaturplasma unter Verwendung eines Lasers.
  • Das Lithografiesystem 100 kann außerdem eine Belichtungsvorrichtung 104 aufweisen, die die von der Strahlungsquelle 102 erzeugte Strahlung fokussiert und bündelt. Die Belichtungsvorrichtung 104 kann optische Brechungskomponenten, wie etwa monolithische Linsen und/oder Feldlinsen (z. B. Zonenlinsen); und/oder optische Reflexionskomponenten, wie etwa monolithische Spiegel und/oder Spiegel-Anordnungen, aufweisen. Die Anzahl von optischen Komponenten, die in 1 gezeigt sind, ist der Übersichtlichkeit halber reduziert worden, und bei realen Ausführungsformen weist die Belichtungsvorrichtung 104 Dutzende oder sogar Hunderte von Linsen und/oder Spiegeln auf. Die optischen Komponenten sind so angeordnet und ausgerichtet, dass sie Strahlung, die von der Strahlungsquelle 102 emittiert wird, auf eine Maske 106 projizieren, die in einem Maskentisch 108 gehalten wird. Die optischen Komponenten der Belichtungsvorrichtung 104 können außerdem die Strahlung entlang dem Strahlengang bündeln, um ein bestimmtes Belichtungsmuster auf der Maske 106 zu erzeugen.
  • Nachdem die Strahlung von der Maske 106 absorbiert oder reflektiert worden ist, wird sie durch ein Projektionsoptikmodul 110 geleitet, das auch als eine Projektionsoptikbox (POB) bezeichnet wird. Ähnlich wie die Belichtungsvorrichtung 104 kann das Projektionsoptikmodul 110 optische Brechungskomponenten, wie etwa monolithische Linsen und/oder Feldlinsen (z. B. Zonenlinsen), und optische Reflexionskomponenten, wie etwa monolithische Spiegel und/oder Spiegel-Anordnungen, aufweisen. Die optischen Komponenten des Projektionsoptikmoduls 110 sind so angeordnet und ausgerichtet, dass sie Strahlung so leiten, dass sie von der Maske 106 reflektiert wird, und sie auf ein Target-Substrat 112, wie etwa ein Halbleitersubstrat (z. B. einen Halbleiterwafer) oder ein anderes geeignetes Substrat, projizieren, das in einem Substrattisch 114 gehalten wird. Die optischen Komponenten der Belichtungsvorrichtung 104 können außerdem die Strahlung entlang dem Strahlengang bündeln, um ein bestimmtes Belichtungsmuster auf der Maske 106 zu erzeugen. Die optischen Komponenten des Projektionsoptikmoduls 110 können die Strahlung nicht nur leiten, sondern sie können die Strahlung auch erweitern, verengen, fokussieren und/oder in anderer Weise entlang dem Strahlengang bündeln.
  • Die Strahlung, die von dem Projektionsoptikmodul 110 auf das Substrat 112 projiziert wird, belichtet das Substrat 112 durch Herbeiführen von Veränderungen in einem lichtempfindlichen Material, das auf dem Target-Substrat angeordnet ist. In einem Beispiel ist das Substrat 112 ein Halbleitersubstrat mit einem Fotoresist 116. Teile des Fotoresists 116, die bestrahlt werden, durchlaufen eine chemische Umwandlung, die sie mehr oder weniger empfindlich für einen Entwicklungsprozess macht. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird das Fotoresist 116 nach der Belichtung einer Härtung nach der Belichtung, einer Entwicklung, einer Wässerung und einer Trocknung unterzogen, um die Umwandlung abzuschließen. Bei späteren Bearbeitungsschritten, die an dem Substrat 112 durchgeführt werden, kann die Struktur des verbliebenen Fotoresists 116 zum selektiven Bearbeiten von Teilen des Substrats 112 verwendet werden.
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, kann durch eine Reihe von Einflüssen die in dem Fotoresist 116 erzeugte Struktur von der angestrebten Struktur verschieden sein. Unterschiede in der Struktur können durch Aspekte des Systems 100 verursacht werden. Zum Beispiel kann sich die Belichtung, die von dem System 100 bereitgestellt wird, über das Substrat 112 hinweg oder zwischen der Bearbeitung mehrerer Substrate ändern, die dem Substrat 112 ähnlich sind. Mit anderen Worten, angenommen, dass die optischen Bauelemente und die Masken fehlerfrei sind, können die Komplexität der Strahlengänge und andere optische Einflüsse in dem System 100 dazu führen, dass sich die Dosis (d. h. die Belichtungsintensität) über die Oberfläche eines gegebenen Substrats 112 hinweg sowie von einem Substrat zum anderen ändert. Ebenso kann sich der Brennpunkt der projizierten Strukturelemente über das Substrat 112 hinweg und zwischen den Substraten auf Grund des Strahlengangs, der Qualität der optischen Bauelemente, von Schwankungen in dem Substrat 112, Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Fotoresists 116, Umgebungsfaktoren, wie etwa Erschütterung, und/oder anderen Faktoren ändern. Daher werden in dem nachstehenden Beispiel Prozessbedingungen, wie etwa Dosisschwankungen und Brennpunktschwankungen, die die in dem Fotoresist 116 hergestellten Strukturelemente beeinflussen, während des Gebrauchs des Systems zur Belichtung eines gegebenen Substrats 112 überwacht und (gegebenenfalls) modifiziert oder für die Verwendung zur späteren Bearbeitung eines Target-Substrats modifiziert.
  • Es ist zu beachten, dass ein Steuersystem 118 in dem System 100 dargestellt ist. Das Steuersystem 118 kann eine Steuereinheit umfassen, die einen Belichtungsparameter, wie etwa einen Brennpunktwert oder einen Dosiswert, empfangen oder speichern kann. Außerdem steuert das Steuersystem 118 jeden Teil der Belichtungseinrichtung des Systems 100 mit der Quelle 102, dem Tisch 114, der Belichtungsvorrichtung 104, dem Projektionsoptikmodul 110, dem Maskentisch 108 und/oder anderen Komponenten des Systems 100. Das Steuersystem 118 kann in dem System 100 angeordnet werden oder mit diesem verbunden werden. Ein Steuersystem 902, das dem Steuersystem 118 ähnlich ist, wird später bei 9 näher erörtert.
  • Die Maske 106 weist verschiedene Schichten auf, die eine Struktur definieren, die auf einem Maskensubstrat erzeugt wird. Die Maske 106 hat ein Substrat, das ein Material mit einer geringeren thermischen Ausdehnung (LTEM), wie etwa Quarz, LTEM-Glas, Silizium, Siliziumcarbid, Siliziumoxid, Titanoxid oder Black Diamond® (ein Warenzeichen der Fa. Applied Materials), und/oder ein anderes geeignetes Maskensubstrat aufweisen kann. Die Maske 106 kann eine reflektierende Struktur, wie etwa einen Mehrschichtspiegel (MLM), aufweisen, die auf dem Maskensubstrat angeordnet ist. Ein MLM kann eine Anzahl von wechselnden Materialschichten mit einer maßgeschneiderten Dicke und/oder einem maßgeschneiderten Material umfassen, um eine optimale Verstärkung der Strahlung zu erreichen, die an jeder Materialgrenzfläche reflektiert wird, wobei die Lichtabsorption reduziert wird. Der MLM weist bei einer beispielhaften Ausführungsform 40 Paar wechselnde Molybdän- und Siliziumschichten (Mo-Si-Schichten) auf. Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen weist der MLM 20 bis 80 Paar wechselnde Molybdän- und Berylliumschichten (Mo-Be-Schichten) auf. Strahlung, die die reflektierende Struktur der Maske erreicht, wird zur Verwendung bei der Belichtung des Fotoresists 116 des Target-Substrats 112 zurück reflektiert. Es können verschiedene weitere Schichten, wie etwa eine oder mehrere Verkappungsschichten und Absorptionsschichten, vorhanden sein, die die Strukturierung ermöglichen.
  • Obwohl vorstehend ein EUV-System beschrieben worden ist, kann bei anderen Ausführungsformen ein Lithografiesystem, das zum Durchführen einer Belichtung eines Substrats betreibbar ist und zur Verwendung mit den vorliegenden Verfahren und Systemen geeignet ist, eine Quelle mit verschiedenen anderen Wellenlängen, wie etwa ein durchstrahlungsoptisches System, aufweisen; und in 2 ist beispielhaft ein stark vereinfachtes Blockschaltbild eines durchstrahlungsoptischen Systems gezeigt.
  • Ähnlich wie bei dem System 100 weist ein Belichtungssystem 200 eine Steuervorrichtung 202 auf, die dem vorstehenden Steuersystem 118 weitgehend ähnlich ist. Das Belichtungssystem 200 weist eine Strahlungsquelle 204, eine Apertur 206, Filter 208, optische Belichtungssysteme 210, einen Maskentisch 212, ein optisches Projektionssystem 214 und einen Substrattisch 216 auf. Der Substrattisch 216 kann, im Wesentlichen ähnlich wie vorstehend dargelegt, ein Substrat 112 positionieren. Es ist zu beachten, dass die Art des Fotoresists 116 so gewählt werden kann, dass sie für die verwendete Strahlungsquelle geeignet ist.
  • Die Strahlungsquelle 204 kann bei einigen Ausführungsformen eine DUV-Strahlungsquelle (DUV: tiefes Ultraviolett) sein. In der DUV-Lichtquelle kann ein Molekül eines Edelgases, wie etwa Argon (Ar), Krypton (Kr) oder Xenon (Xe), angeregt werden, sodass es mit einem Molekül eines Halogens, wie etwa Fluor (F) oder Chlor (Cl), reagiert. Eine beispielhafte DUV-Strahlungsquelle 204 weist einen KrF-Excimerlaser (zum Beispiel mit einer Wellenlänge von etwa 248 nm) oder einen ArF-Excimerlaser (zum Beispiel mit einer Wellenlänge von etwa 193 nm) auf. Eine Maske 218, die auf dem Maskentisch 212 angeordnet ist, kann eine durchlässige Maske sein. Die durchlässige Maske kann wie die vorstehend erörterte reflektierende Maske außerdem Verfahren zur Verbesserung der Auflösung, wie etwa Phasenverschiebung, außeraxiale Belichtung (OAI) oder Optical Proximity Correction (OPC), und/oder andere geeignete Elemente implementieren. Bei einigen Ausführungsformen ist das Lithografiesystem ein Immersionslithografiesystem.
  • Die Strahlungsquellen 102 und/oder 204 können in Verbindung mit den zugehörigen Komponenten des Lithografiesystems so betreibbar sein, dass sie unterschiedliche Belichtungsmodi oder -profile bereitstellen, die während des Belichtungsprozesses auf eine Maske 106 oder 218 auftreffen. Zum Beispiel können während der Belichtung eines Target-Substrats die Strahlungsquellen 102 und/oder 204 in Verbindung mit den zugehörigen Komponenten so modifiziert werden, dass sie einen ersten Belichtungsmodus und einen zweiten, anderen Belichtungsmodus bereitstellen. Die Belichtungsmodi können in den Teilen des Belichtungsfelds (z. B. Pupille), die „eingeschaltet“ sind, von den Teilen verschieden sein, die „ausgeschaltet“ sind. Bei einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Belichtungsmodus eine außeraxiale asymmetrische Belichtung (z. B. Monopolbelichtung). Bei einigen Ausführungsformen ist ein weiterer Belichtungsmodus eine symmetrische Multipolbelichtung (z. B. Dipol- oder Quadrupolbelichtung), die eine außeraxiale oder eine axiale Belichtung sein kann. Bei einigen Ausführungsformen ist ein weiterer Belichtungsmodus eine symmetrische Belichtung, die eine Monopol-, ringförmige oder eine anders geformte Belichtung umfasst, die eine außeraxiale oder eine axiale Belichtung sein kann.
  • Bei einer Ausführungsform kann bei einem EUV-Verfahren und/oder -System die asymmetrische Belichtung durch Anpassen der Quelle, zum Beispiel durch die Verwendung von Software, durchgeführt werden. Bei einem DUV-Verfahren und/oder -System kann die Quelle eine asymmetrische Belichtung durch Anpassen der Quelle zum Beispiel mit den folgenden Schritten durchführen: durch Bereitstellen einer Verschiebung für ein Eichsystem, das einen Monopol zu einer versetzten Position (z. B. von einer mittleren Position) bewegt; durch physisches Blockieren eines Teils der Bestrahlung, zum Beispiel durch Blockieren eines Pols bei einer Dipol-Belichtung; oder durch Modifizieren des Ausgangs des Scanners selbst.
  • Die 8A und 8B zeigen asymmetrische Monopol-Belichtungsmodi oder -profile. Das Belichtungsprofil kann von der Größe des Pols (z. B. Durchmesser, Form und Abmessungen) eines „eingeschalteten“ Teils der Pupille, der radialen Position des Pols, dem Winkel des Pols von einem gegebenen Ausgangspunkt, der Anzahl von Polen und/oder anderen Konfigurationen des „eingeschalteten“ Teils der Pupille definiert werden. Die 8A und 8B sind nur beispielhaft und nicht beschränkend. Der größere Kreis stellt die volle Pupille dar, während der kleinere Kreis den Pol (oder den „eingeschalteten“ Teil, der die Strahlung durchlässt) darstellt, wobei der Rest der verfügbaren Pupille in einem „ausgeschalteten“ Zustand ist. In dem Beispiel der 8A und 8B sind Pupillen 800 und 800' dargestellt, die jeweils nur einen Pol 802 bzw. 802' haben, die asymmetrisch in der Pupille 800 bzw. 800' angeordnet sind. Die Pole 802 und 802' sind asymmetrisch, insofern als sie nicht symmetrisch um den Mittelpunkt des Pols 802s bzw. 802' verlaufen. Die Pole 802 und 802' stellen den Einschaltzustand dar, in dem Strahlung bereitgestellt wird, während die anderen Teile der Pupille 800 in einem Ausschaltzustand sind. Es ist zu beachten, dass die Kreisform der Pole 802 und 802' nur der einfachen Bezugnahme dient. Der Pol kann anderen Formen ähnlich sein, wie etwa denen, die von einem inneren und einem äußeren Sigma-Wert und einem offenen Winkel definiert werden. Das Belichtungsprofil kann mit einer steuerbaren Belichtungsmodus-Auswahlvorrichtung bereitgestellt werden, die Elemente wie schaltbare Spiegel, Filter, Zonenplatten, Magnetelemente, reflektierende Elemente, Linsen oder andere Mittel zum Leiten, Formen und Steuern von Strahlung aufweist. Die 8C und 8D zeigen zur Bezugnahme andere Belichtungsmodi oder -profile 804 und 804', die eine symmetrische Bestrahlung ermöglichen. Ein Pol 806 bzw. 806' ist symmetrisch in der Pupille und um den Mittelpunkt oder die Mittelachse der Pupille 800 bzw. 800' ausgerichtet. Wie vorstehend dient die Kreisform der Pole 806 und 806' nur der Bezugnahme. Die Belichtungsmodi der 8C und 8D können zum Belichten des Schaltkreismusters verwendet werden, wie es unter Bezugnahme auf den Block 320 des Verfahrens 300 dargelegt worden ist.
  • Zum Erzeugen eines Schaltkreismusters auf einem Substrat mit einem Belichtungsprozess weisen die Lithografiesysteme, wie etwa das System 100 und das System 200, die vorstehend beschrieben worden sind, Brennpunkt-Einstellkomponten zum Minimieren von defokussierten Zuständen auf, die auftreten können, wenn das Substrat nicht an der richtigen Brennpunktposition ist. Das Lithografiesystem wird idealerweise so gesteuert, dass es die „beste“ Brennpunktposition in der vertikalen Richtung (Höhenrichtung) bereitstellt (z. B. durch Bewegen des Substrattisches oder einer anderen Komponente). Mit abnehmender Strukturgröße des Schaltkreismusters nimmt jedoch auch die Tiefenschärfe (DOF) ab, sodass ein kleinerer Bereich der Brennpunktverschiebung entsteht, den der Prozess bei annehmbarer Leistung tolerieren kann. Somit ist es bei abnehmenden Schaltkreismustergrößen zunehmend wichtig, die Brennpunktposition zu steuern, und daher sind exakte Brennpunktmessverfahren und -systeme wünschenswert. Quellen für eine Brennpunktverschiebung sind jedoch Erschütterung der Umgebung und steuerungsinterne Genauigkeit (z. B. Abweichung von einer bearbeiteten Charge zu einer anderen bearbeiteten Charge) des Systems. Die letztgenannte Quelle der Brennpunktverschiebung wird vorzugsweise in einem immer kleineren Maßstab überwacht. In diesem Zusammenhang sind bestimmte Ausführungsformen der hier erörterten Verfahren und Systeme beim Überwachen eines Brennpunkts bis zu 10 nm effektiv.
  • Kommen wir nun zu 3, in der ein Verfahren 300 zum Überwachen von Parametern einer Lithografie-Anlage, wie etwa einer Belichtungsanlage (oder eines Scanners), dargestellt ist. Ein Parameter, der überwacht werden kann, ist die Brennpunktposition auf einer Oberfläche eines Target-Substrats (z. B. der beste Brennpunkt), gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein weiterer Parameter kann die Belichtungsdosis sein.
  • Das Verfahren 300 beginnt im Block 302, in dem ein Lithografiesystem bereitgestellt wird. Das bereitgestellte Lithografiesystem kann ein System sein, das spiegel- oder durchstrahlungsoptische lithografische Belichtungsverfahren implementiert. Beispiele für das Lithografiesystem sind das System 100 und das System 200, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 bzw. 2 erörtert worden sind. Es ist zu beachten, dass weitere Schritte vor, während und nach dem Verfahren 300 vorgesehen werden können und einige der beschriebenen Schritte bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens 300 ersetzt oder weggelassen werden können. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Block 302 des Verfahrens 300 das Bearbeiten eines oder mehrerer Substrate mit der Lithografie-Anlage, um ein Schaltkreismuster auf den Substraten zu erzeugen. Diese Belichtung kann mit einem Belichtungsmodus oder -profil durchgeführt werden, der/das in dem Bestrahlungsprofil einer Fotomaske symmetrisch ist.
  • Das Verfahren 300 geht zu einem Block 304 weiter, in dem ein Prüfmuster für die später erörterten Überwachungsschritte entwickelt wird. Das Prüfmuster kann eine Mehrzahl von Linien und Zwischenräumen aufweisen, die in einer x-Richtung oder y-Richtung ausgerichtet sind (wobei die vertikale Richtung der Fokalebene als die z-Richtung bezeichnet wird). Das Prüfmuster wird so bereitgestellt, dass es zum Ermitteln einer Musterverschiebung auf Grund einer Abweichung von einer Nenn-Defokussierung oder Nenndosis des Belichtungssystems geeignet ist, wie später näher dargelegt wird. Die Nenn-Defokussierung kann der Defokussierungsbetrag sein, der dem Belichtungssystem innewohnt und/oder an einem Anfangspunkt des Belichtungssystems geprägt wird, mit anderen Worten, eine Basis. Die Nenn-Defokussierung kann die Defokussierung sein, die vor der Bearbeitung von Wafern in einem Belichtungssystem vorhanden ist (z. B. als Teil einer Wartungsprüfung oder einer Anlagenqualifikationsprüfung ermittelt wird).
  • Bei einer Ausführungsform ist das Prüfmuster zur Verwendung einer außeraxialen Belichtung durch ein System konzipiert, das einen Strahlungsstrahl bereitstellt, der ein Belichtungsprofil einer außeraxialen asymmetrischen Monopolbelichtung hat. Das asymmetrische Monopolbelichtungsprofil ermöglicht eine Konfiguration einer Pupille, bei der nur ein Pol (d. h. ein Monopol) von dem Mittelpunkt der Pupille versetzt ist (z. B. ein voll verfügbares Belichtungsfeld), wie vorstehend dargelegt worden ist. Die asymmetrische Belichtung kann von dem Mittelpunkt des Strahlungsfelds in jede Richtung versetzt sein (z. B. nach rechts, links, oben oder unten). Wie außerdem vorstehend dargelegt worden ist, kann das Belichtungsprofil mit der asymmetrischen Monopolbelichtung von einer steuerbaren Belichtungsmodus-Auswahlvorrichtung bereitgestellt werden, die Elemente wie schaltbare Spiegel, Filter, Zonenplatten, Magnetelemente, reflektierende Elemente oder andere Mittel zum Leiten, Formen und Steuern von Strahlung aufweist. Es ist zu beachten, dass bei einigen Ausführungsformen die asymmetrische Belichtung kein einpoliges, sondern ein anderes Belichtungsprofil (z. B. ein mehrpoliges), aber mit asymmetrischen Eigenschaften um den Mittelpunkt der Pupille, haben kann.
  • Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster dadurch zur Verwendung bei einer außeraxialen asymmetrischen Monopolbelichtung konzipiert, dass ein Linienraster mit einem ersten Rasterabstand in einigen Teilen des Prüfmusters und ein Linienraster mit einem zweiten Rasterabstand in anderen Teilen des Prüfmusters bereitgestellt werden. Der Rasterabstand kann als eine Breite der Linie plus eine Breite des benachbarten Zwischenraums gemessen werden. Der Teil des Prüfmusters, der bei Bestrahlung mit dem Belichtungsprofil den ersten Rasterabstand hat, ergibt eine asymmetrische Lichtbeugung. Das heißt, dass die Strahlung von der Maske, die zu dem Target-Substrat geleitet werden soll, mehrere Ordnungen (1. Ordnung, 0. Ordnung, 2. Ordnung) hat, die hinsichtlich des Zustands nicht symmetrisch sind und nicht übereinstimmen. Auf Grund der Differenzen der Reflexionswinkel der von der Maske reflektierten Strahlung (bei EUV) und insbesondere der von dem Muster mit dem ersten Rasterabstand reflektierten Strahlung wird an einer bestimmten Position des Musters mehr Licht reflektiert. Das heißt, bestimmte Beugungsordnungen werden beschattet und bestimmte Beugungsordnungen werden zu dem Target-Substrat reflektiert, sodass eine Asymmetrie des Beugungsbilds entsteht. Bei der asymmetrischen Beugung besteht eine Strahlengangdifferenz zwischen den Beugungsordnungen der gebeugten Strahlung, die von dem Umfang der Defokussierung abhängig ist, was dazu führt, dass sich das Muster beim Erzeugen (Belichten) als eine Struktur auf dem Target-Substrat verschiebt. Der Prüfmusterteil, der ein Muster bereitstellt, mit dem eine asymmetrische Beugung erzielt wird, kann hier als versetztes Prüfmuster (z. B. mit einem großen Rasterabstand) bezeichnet werden.
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, kann das Prüfmuster weiterhin so konzipiert werden, dass es (zusätzlich zu dem versetzten Prüfmuster) ein Linienraster mit einem zweiten Rasterabstand (der von dem des versetzten Prüfmusters verschieden ist) in anderen Teilen des Prüfmusters hat. Wenn das Prüfmuster den zweiten Rasterabstand hat, stellt dieser Teil des Prüfmusters bei Bestrahlung mit dem gleichen Belichtungsprofil eine symmetrische Beugung bereit. Der Teil des Prüfmusters, der die symmetrische Beugung bereitstellt, kann als Referenzmuster (z. B. mit einem dichten Rasterabstand) bezeichnet werden. Die symmetrische Beugung stellt Strahlengänge zwischen Beugungsordnungen so bereit, dass sie gleich sind, und ermöglicht somit eine Konvergenz. Daher wird unabhängig von der Defokussierung das Referenzmuster ohne Musterverschiebung reproduziert. Die asymmetrische und die symmetrische Beugung werden in 12 näher beschrieben. Durch das Vereinen des Referenzmusters und des versetzten Prüfmusters zu einem einzigen Prüfmuster kann mit Messungen einer Kombination von Mustern der Umfang der Musterverschiebung ermittelt werden und mit einem Lithografieparameter korreliert werden. Das heißt, die asymmetrische Beugung, die von dem versetzten Prüfmuster bereitgestellt wird, zeigt eine Musterverschiebung im Vergleich zu dem Referenzmuster, und diese Musterverschiebung kann mit Parametern der Lithografie-Anlage assoziiert oder korreliert werden. Messungen der abgebildeten Prüfmusterstruktur, die das Referenzmuster und das versetzte Prüfmuster umfasst, werden durchgeführt, um Parameter der Lithografie-Anlage zu ermitteln, die mit verschiedenen Belichtungsprofilen assoziiert sind.
  • Somit wird im Block 304 ein Prüfmuster mit dem ersten Rasterabstand als ein versetztes Prüfmuster bereitgestellt und Strukturelemente mit dem zweiten Rasterabstand werden als ein Referenzmuster bereitgestellt, was eine Quantifizierung der Verschiebung des Musters ermöglicht, die einem Parameter der lithografischen Belichtung (z. B. dem Defokussierungsbetrag und/oder der Dosis) entspricht oder mit diesem korreliert werden kann, wie nachstehend dargelegt wird. Der Entwurf des Prüfmusters wird später unter Bezugnahme auf das Verfahren von 4 näher beschrieben.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Prüfmuster eine Mehrzahl von Linien-Elementen und eine Zwischenraumstruktur umfassen, die in der x-Richtung wiederholt angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen kann das Prüfmuster eine Mehrzahl von Linien-Elementen und eine Zwischenraumstruktur umfassen, die in der y-Richtung wiederholt angeordnet sind. Das Prüfmuster kann eine wechselnde Linien-Zwischenraum-Konfiguration, eine Schlitzkonfiguration oder eine wechselnde Kontakt-Loch-Konfiguration haben. Die Art des Musters kann auf der zu strukturierenden Bauelementschicht beruhen. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform die Bauelementstruktur für Kontakt-Loch-Bauelementschichten verwendet, und daher wird das Prüfmuster auch als Kontakt-Loch-Konfiguration konzipiert.
  • In den 5A und 5B sind ein Prüfmuster 500 bzw. 502 gezeigt. Bei einer Ausführungsform sind die gezeigten Prüfmuster 500 und 502 Prüfmusterstrukturen, die auf einem Halbleitersubstrat hergestellt worden sind. Bei anderen Ausführungsformen sind die gezeigten Prüfmuster 500 und 502 Prüfmuster, die auf einer Fotomaske (oder einfach „Maske“) definiert sind. Die Prüfmuster 500 und 502 können auf einer Maske erzeugt werden, wie es vorstehend für die Systeme 100 und/oder 200 beschrieben worden ist. Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 500 zum Überwachen und/oder Steuern eines EUV-Systems verwendet, wie etwa des Systems 100, das vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden ist. Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 502 zum Überwachen und/oder Steuern eines DUV-Systems verwendet, wie etwa des Systems 200, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist. Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 502 zum Überwachen und/oder Steuern eines Immersionslithografiesystems verwendet.
  • Das Prüfmuster 500 weist eine Mehrzahl von Linien-Elementen 504 und eine Mehrzahl von Zwischenraum-Elementen 506 auf, die zwischen den Linien-Elementen 504 angeordnet sind. Linien-Elemente 504A werden mit einem ersten Rasterabstand und einer ersten Breite bereitgestellt. Linien-Elemente 504B werden mit einem zweiten Rasterabstand und einer zweiten Breite bereitgestellt. Die Linien-Elemente 504A haben einen größeren Rasterabstand und eine größere Breite als die Linien-Elemente 504B. Elemente mit dem größeren Rasterabstand und der größeren Breite, wie etwa 504A, können als Elemente mit einem großen Zwischenraum und einer weiten CD (kritische Abmessung) bezeichnet werden. Elemente mit dem kleineren Rasterabstand und der kleineren Breite, wie etwa 504B, können als Elemente mit einem kleinen Rasterabstand und einer dichten CD bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass nur ein Linien-Element 504A dargestellt ist, was jedoch nicht beschränkend ist.
  • Bei einer Ausführungsform kann eine Pufferstruktur zwischen den Linien-Elementen 504A und 504B angeordnet werden. Die Pufferstruktur (z. B. Strukturelement) kann ein dickeres Strukturelement ermöglichen, um die Strukturierbarkeit der Gruppe von Strukturen zu verbessern, wodurch Probleme bei der Fotoresist-Entwicklung (z. B. Auseinanderbrechen des Fotoresists) abgeschwächt werden.
  • Das Prüfmuster 502 weist eine Mehrzahl von Linien-Elementen 508 und eine Mehrzahl von Zwischenraum-Elementen 510 auf, die zwischen den Linien-Elementen 508 angeordnet sind. Linien-Elemente 508A werden mit einem ersten Rasterabstand und einer ersten Breite bereitgestellt. Linien-Elemente 508B werden mit einem zweiten Rasterabstand und einer zweiten Breite bereitgestellt. Die Linien-Elemente 508A haben einen größeren Rasterabstand und eine größere Breite als die Linien-Elemente 508B.
  • Die Linien-Elemente 504B und 508B können so gewählt werden, dass sie eine Breite und einen Rasterabstand haben, die ein Referenzmuster ermöglichen. Mit anderen Worten, die Linien-Elemente 504B und 508B werden so angeordnet, dass bei dem im Block 310 bereitgestellten Belichtungsprofil eine symmetrische Beugung erfolgt und sich auch bei einer Defokussierung das Muster nicht wesentlich verschiebt. Somit stellt der Teil des Prüfmusters 500, der die Linien-Elemente 504B hat, Teile bereit, die Referenzmuster ermöglichen. Ebenso stellt der Teil des Prüfmusters 502, der die Linien-Elemente 508B hat, Teile bereit, die Referenzmuster ermöglichen.
  • Die Linien-Elemente 504A und 508A können so gewählt werden, dass sie eine Breite und einen Rasterabstand haben, die ein versetztes Prüfmuster ermöglichen. Mit anderen Worten, die Linien-Elemente 504A und 508A werden so angeordnet, dass bei dem im Block 310 bereitgestellten Belichtungsprofil eine asymmetrische Beugung erfolgt und sich das Muster in einer Weise verschiebt, die mit dem Defokussierungsbetrag korreliert werden kann, wie vorstehend dargelegt worden ist. Somit stellt der Teil des Prüfmusters 500, der die Linien-Elemente 504A hat, Teile bereit, die versetzte Prüfmuster ermöglichen. Ebenso stellt der Teil des Prüfmusters 502, der die Linien-Elemente 508A hat, Teile bereit, die versetzte Prüfmuster ermöglichen.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu einem Block 306 weiter, in dem das Prüfmuster auf einer Maske erzeugt wird. Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 500 auf einer reflektierenden Maske, wie etwa der Maske 106, erzeugt, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erörtert worden ist. Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 502 auf einer durchlässigen Maske, wie etwa der Maske 218, erzeugt, die vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erörtert worden ist.
  • Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 500 auf einer reflektierenden Maske erzeugt, die für die EUV-Lithografie geeignet ist. Bei einer Ausführungsform wird das Prüfmuster 502 auf einer durchlässigen Maske erzeugt, die für die DUV-Lithografie geeignet ist. Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung gelten jedoch auch für andere Masken-Arten.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu einem Block 308 weiter, in dem ein oder mehrere Target-Substrate (z. B. Wafer) unter Verwendung des bereitgestellten Lithografiesystems belichtet werden. Bei einigen Ausführungsformen werden Schaltkreismuster auf die Target-Substrate aufbelichtet. Die Schaltkreismuster können unter Verwendung von Strahlung mit einem Belichtungsprofil belichtet werden, das von dem verschieden ist, das zum Belichten des Prüfmusters verwendet wird. Bei einer Ausführungsform ist das Belichtungsprofil zum Belichten der Schaltkreismuster eine symmetrische Belichtung, die vorstehend beschrieben worden ist. Das Belichtungsprofil kann zum Beispiel eine volle Pupille, eine Mehrpol-Konfiguration (z. B. Dipol- oder Quadrupol-Konfiguration), eine Monopol-, eine ringförmige oder eine anders geformte Belichtung sein, wenn die „eingeschalteten“ Teile der Pupille symmetrisch sind. Das Belichtungsprofil kann außeraxial oder axial bereitgestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen entfällt der Block 308.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu einem Block 310 weiter, in dem eine Belichtung des Prüfmusters erfolgt. Für die Aufbelichtung des Prüfmusters auf das Target-Substrat kann die gleiche Quelle wie vorstehend verwendet werden, aber es kann ein anderer Belichtungsmodus oder -profil bereitgestellt werden. Zum Beispiel wird bei einigen Ausführungsformen die Belichtung im Block 308 unter Verwendung eines ersten Belichtungsmodus durchgeführt, und die Belichtung im Block 310 wird unter Verwendung eines zweiten Belichtungsmodus durchgeführt, der von dem ersten verschieden ist. Bei einer Ausführungsform ist der zweite Belichtungsmodus eine außeraxiale asymmetrische Belichtung. Mit anderen Worten, die Belichtung im Block 310 erfolgt aus einer Richtung, die zu der optischen Achse geneigt ist, und die Belichtung ist asymmetrisch zu der optischen Achse. Zum Beispiel kann das Belichtungsprofil eine Monopol- oder eine andere Belichtung sein, wenn die „eingeschalteten“ Teile der Pupille asymmetrisch zu dem Feld der Pupille sind. Auf diese Weise wird zwischen dem Block 308 und dem Block 310 des Verfahrens 300 die Belichtungsform eingestellt, die für die Maske bereitgestellt wird, um zum Beispiel eine asymmetrische außeraxiale Monopolbelichtung im Block 310 zu ermöglichen.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird die Prüfmusterstruktur auf dem gleichen Substrat wie das Schaltkreismuster erzeugt, wie vorstehend im Block 308 dargelegt worden ist. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen das Prüfmuster auf einem Schnittbereich oder in einem Dummy-Bereich des Substrats erzeugt werden. Bei einigen Ausführungsformen hat die Prüfmusterstruktur eine Gesamtfläche von 1 µm2. Dadurch wird bei einigen Ausführungsformen, obwohl sich das Belichtungsprofil zwischen dem Block 308 und dem Block 310 ändert, das Substrat (mit dem Schaltkreismuster und dem Prüfmuster) nicht verschoben, sondern wird auf dem Tisch, wie etwa dem Tisch 112 von 1 oder dem Tisch 216 von 2, gehalten. Es ist zu beachten, dass das Prüfmuster, das im Block 310 belichtet wird, sowohl das Referenzmuster als auch das versetzte Prüfmuster umfasst. Mit anderen Worten, das Referenzmuster und das versetzte Prüfmuster werden in nur einem Belichtungsprozess gleichzeitig belichtet.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu einem Block 312 weiter, in dem eine Mehrzahl von Messungen der erzeugten Prüfmusterstruktur auf dem Substrat (z. B. einem Wafer) mit der darauf belichteten Prüfmusterstruktur durchgeführt wird. Die Messungen können mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) erfolgen. Es ist zu beachten, dass bei einigen Ausführungsformen die REM-Messung nicht nur nach der Belichtung des Prüfmusters, sondern auch nach der Entwicklung des Prüfmusters durchgeführt wird.
  • Bei dem Beispiel des Prüfmusters 500 wird die Struktur des Prüfmusters 500, die auf einem Target-Substrat erzeugt worden ist, gemessen, um verschiedene Aspekte der Musterverschiebung zu ermitteln. Bei einer Ausführungsform wird ein Linien-Element (oder Polygon-Element) 504B' für die Messung identifiziert. Das spezielle Linien-Element 504B' kann anhand von Versuchs- und/oder Simulationsdaten als ein Element mit einer geeigneten Empfindlichkeit seiner Korrelation mit Belichtungsparametern (z. B. Defokussierung) identifiziert werden. Das heißt, das Linien-Element 504B' kann so bestimmt werden, dass die resultierenden Messkurven für die Abmessungen auf Grund der Position des Linien-Elements 504B' in Abhängigkeit von einem Lithografieparameter im Wesentlichen flach sind, wie später unter anderem unter Bezugnahme auf 11 näher dargelegt wird. Bei einer Ausführungsform wird das Linien-Element 504B' als das n-te Linien-Element aus den Elementen 504B des versetzten Prüfmusters identifiziert, wobei n eine ganze Zahl ist, die größer als 1 ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist n gleich 3. Bei einigen Ausführungsformen ist n eine Zahl von 2 bis 6. Nachstehend wird die Identifikation des Linien-Elements 504B' (und somit die Identifikation von n) beschrieben. Kurz gesagt, für die Auswahl des Werts n wird die Anzahl von Elementen in der Matrix verwendet, in der der Proximity-Effekt nicht mehr vorhanden ist. Somit kann n ein größerer Wert sein und immer noch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Bei einer Ausführungsform wird eine Messung 512 (die als SUMME bezeichnet wird) zwischen (z. B. oberen und unteren) Linien-Elementen 504B' durchgeführt. Bei einer Ausführungsform wird eine Messung 514 (die als Space_oben oder einfach S_oben bezeichnet wird) zwischen dem Linien-Element 504B' und einem Rand des nächstgelegenen Linien-Elements 504A durchgeführt. Bei einer Ausführungsform wird eine Messung 516 (die als Space_unten oder einfach S_unten bezeichnet wird) zwischen dem Linien-Element 504B' und einem Rand des nächstgelegenen Linien-Elements 504A durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen wird ein einziges Linien-Element 504A zwischen einer ersten Gruppe von Linien 504B und einer zweiten Gruppe von Linien 504B angeordnet, und daher werden S_unten 516 und S_oben 514 bis zu unterschiedlichen Rändern der gleichen Linie 504A gemessen. Die Messungen 512, 514 und 516 können jeweils mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) durchgeführt werden und so gespeichert werden, wie sie von einem Steuersystem gespeichert werden.
  • Bei dem Beispiel des Prüfmusters 502 wird die Struktur des Prüfmusters 502, die auf dem Target-Substrat erzeugt worden ist, gemessen, um verschiedene Aspekte der Musterverschiebung zu ermitteln. Bei einer Ausführungsform wird ein Linien-Element (oder Polygon-Element) 508B' für die Messung identifiziert. Das spezielle Linien-Element 508B' kann anhand von Versuchs- und/oder Simulationsdaten als ein Element mit einer geeigneten Empfindlichkeit seiner Korrelation mit Belichtungsparametern (z. B. Defokussierung) identifiziert werden. Das heißt, das Linien-Element 508B' kann so bestimmt werden, dass die resultierenden Messkurven für die Abmessungen auf Grund der Position des Linien-Elements 508B' in Abhängigkeit von einem Lithografieparameter im Wesentlichen flach sind, wie später unter anderem unter Bezugnahme auf 11 näher dargelegt wird. Bei einer Ausführungsform wird das Linien-Element 508B' als das n-te Linien-Element aus den Elementen 508A des versetzten Prüfmusters identifiziert, wobei n eine ganze Zahl ist, die größer als 1 ist. Bei einer weiteren Ausführungsform, die in 5B gezeigt ist, ist n gleich 5. Bei einer weiteren Ausführungsform ist n gleich 3. Bei einigen Ausführungsformen ist n eine Zahl von 2 bis 6.
  • Bei einer Ausführungsform wird eine Messung 518 (die als SUMME bezeichnet wird) zwischen (z. B. oberen und unteren) Linien-Elementen 508B' durchgeführt. Bei einer Ausführungsform wird eine Messung 520 (die als Space_rechts oder einfach S_rechts bezeichnet wird) zwischen dem Linien-Element 508B' und einem Rand des nächstgelegenen Linien-Elements 508A durchgeführt. Bei einer Ausführungsform wird eine Messung 522 (die als Space_links oder einfach S_links bezeichnet wird) zwischen dem Linien-Element 508B' und einem Rand des nächstgelegenen Linien-Elements 508A durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen wird eine einzige Linie 508A zwischen einer ersten Gruppe von Linien 508B und einer zweiten Gruppe von Linien 508B angeordnet, und daher werden S_rechts 520 und S_links 522 bis zu unterschiedlichen Rändern der gleichen Linie 508A gemessen. Die Messungen 518, 520 und 522 können jeweils mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) durchgeführt werden und so gespeichert werden, wie sie von einem Steuersystem gespeichert werden.
  • Die 5A und 5B sind beispielhaft, und es können auch andere Strukturen bereitgestellt werden. Andere Ausführungsformen, wie etwa solche, bei denen ein erster Rasterabstand und ein zweiter Rasterabstand eines Musters verwendet werden und geeignete Messungen dieser Struktur durchgeführt werden, sind ebenfalls möglich. Bei einigen Ausführungsformen sind die geeigneten Messwerte [1] ein Wert SUMME, [2] ein Wert S_erster und [3] ein Wert S_zweiter (wobei S_erster und S_zweiter links und rechts oder oben und unten sein können, wie in den 5A and 5B gezeigt ist). Der Messwert für den Wert SUMME ist gleich dem Wert [2] plus dem Wert [3] plus 1 · (weite CD), wobei die weite CD von dem Prüfmuster bereitgestellt wird. In 5B kann der Wert [2] S_erster 4 · (dichter Abstand) + 1· (weiter Zwischenraum) sein. Der weite Zwischenraum kann von dem Prüfmuster bereitgestellt werden. Der Wert [3] kann 4 · (dichter Abstand) + 1 · (weiter Zwischenschicht) sein. In 5A kann der Wert [2] S_erster 2 · (dichter Abstand) + 1 · (weiter Zwischenraum) sein. Der weite Zwischenraum kann von dem Prüfmuster bereitgestellt werden. Der Wert [3] kann 2 · (dichter Abstand) + 1 · (weiter Zwischenschicht) sein.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu Blöcken 314 und 316 weiter, in denen die im Block 312 erhaltenen Messdaten zum Ermitteln eines oder mehrerer Parameter des Belichtungsprozesses verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen wird der Block 314 oder der Block 316 weggelassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Bestimmung der Dosis im Block 314 zwar durchgeführt werden, aber sie kann nicht zum Modifizieren eines Parameters des Lithografiesystems verwendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform geht das Verfahren 300 zu dem Block 314 weiter, in dem eine Belichtungsdosis unter Verwendung der im Block 312 erhaltenen Messwerte bestimmt wird. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform eine optimierte Belichtungsdosis (EOP) ermittelt. Es ist klar, dass sich die Belichtungsdosis mit der Strukturdichte ändert.
  • In den 6A und 6B sind beispielhafte grafische Darstellungen 600 bzw. 602 gezeigt. Bei einer Ausführungsform ist die grafische Darstellung (oder das Diagramm) 600 mit einem ELTV-Lithografiesystem assoziiert, wie etwa dem System 100, das vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erörtert worden ist. Bei einer Ausführungsform ist die grafische Darstellung 602 mit einem DLTV-Lithografiesystem assoziiert, wie etwa einem Immersionslithografiesystem, das dem System 200 ähnlich ist, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erörtert worden ist. Die grafischen Darstellungen 600 und 602 zeigen jeweils eine Messkurve der SUMME (nm) in Abhängigkeit von der Defokussierung (nm). Für jede Messkurve 600 und 602 sind mehrere EOP-Niveaus 604, 606 und 608 dargestellt. Das EOP-Niveau 606 stellt eine Nenn- oder Basisdosis dar. Das EOP-Niveau 604 zeigt ein verringertes EOP-Niveau oder 90 % der Nenn- oder Basisdosis. Das EOP-Niveau 608 zeigt ein erhöhtes EOP-Niveau oder 110 % der Nenn- oder Basisdosis. Bei einer Ausführungsform zeigt das EOP-Niveau 608 der Messkurve 600 einen Wert von 113 % der Nenn- oder Basisdosis. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei EOP-Niveaus dargestellt, aber es kann jede Anzahl von EOP-Niveaus in den Messkurven 600 und/oder 602 dargestellt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die Diagramme 600 und/oder 602 für eine gegebene kritische Abmessung (CD) oder einen gegebenen CD-Bereich dargestellt. Die mit den Diagrammen 600 und/oder 602 assoziierte CD kann der CD des vorstehend erörterten versetzten Prüfmusters weitgehend ähnlich sein. Bei einigen Ausführungsformen ist die mit den Diagrammen 600 und/oder 602 assoziierte CD die CD, die mit dem Schaltkreismuster assoziiert ist, das mit dem Lithografiesystem erzeugt werden soll.
  • Die Diagramme 600 und/oder 602 können unter Verwendung von Versuchs- und/oder Simulationsdaten von Substraten erzeugt werden, die von dem EUV- und dem DUV-System verarbeitet werden. Insbesondere kann eine Signifikanz (z. B. 100s oder 1000s) von Datenpunkten, die sich auf die Dosis oder Defokussierung und den resultierenden SUMME- Messwert beziehen, zur Verwendung bei dem Verfahren 300 erhalten, dargestellt und gespeichert werden. In den Diagrammen 600 und 602 ist zu erkennen, dass die EOP-Niveaus 604, 606 und 608 jeweils im Wesentlichen linear sind. Mit anderen Worten, bei einem gegebenen EOP-Niveau ist der SUMME-Messwert im Wesentlichen konstant. Wie hier dargelegt wird, unter anderem vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 304 und nachstehend unter Bezugnahme auf 11, kann der SUMME-Messwert (der z. B. die Wahl des n-ten Polygons umfasst) so gewählt werden, dass dieses lineare Verhalten entsteht.
  • Bei einer Ausführungsform wird der SUMME-Messwert 512 des Prüfmusters 500 im Block 312 des Verfahrens 300 ermittelt, und auf Grund dieses Messwerts wird das entsprechende EOP-Niveau bestimmt, und zwar eines der EOP-Niveaus 604, 606 und 608 des Diagramms 600. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform SUMME mit 527 nm bestimmt, und daher wird ermittelt, dass die EOP dem EOP-Niveau 604 entspricht. Daher wird das von dem Lithografiesystem bereitgestellte EOP-Niveau bei seinem momentanen Betrieb mit 90 % des Nennwerts ermittelt.
  • Bei einer Ausführungsform wird der SUMME-Messwert 518 des Prüfmusters 502 im Block 312 des Verfahrens 300 ermittelt, und auf Grund dieses Messwerts wird das entsprechende EOP-Niveau bestimmt, und zwar eines der EOP-Niveaus 604, 606 und 608 des Diagramms 602. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform SUMME mit 1051 nm bestimmt, und daher wird ermittelt, dass die EOP dem EOP-Niveau 604 entspricht. Daher wird das von dem Lithografiesystem bereitgestellte EOP-Niveau bei seinem momentanen Betrieb mit 90 % des Nennwerts ermittelt.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu dem Block 316 weiter, in dem ein Brennpunktparameter (bester Brennpunkt) ebenfalls unter Verwendung der in dem vorstehend erörterten Block 312 erhaltenen Messwerte bestimmt wird. Der beste Brennpunkt ist dort, wo der Bildkontrast einen Höchstwert hat, wobei der Bildkontrast einer Struktur in helle und dunkle Bereiche zwischen Linienrastern und Zwischenbereichen beim Übergang unterteilt wird.
  • In den 7A und 7B sind beispielhafte Diagramme 700 bzw. 702 gezeigt. Bei einer Ausführungsform ist das Diagramm 700 mit einem EUV-Lithografiesystem assoziiert, wie etwa dem System 100, das vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erörtert worden ist. Bei einer Ausführungsform ist das Diagramm 702 mit einem DUV-Lithografiesystem assoziiert, wie etwa einem Immersionslithografiesystem, das dem System 200 ähnlich ist, das vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erörtert worden ist. Die Diagramme 700 und 702 zeigen jeweils in Abhängigkeit von der Defokussierung (nm) einen Messwert des vorstehend erörterten Prüfmusters, und zwar Delta S, oder eine Differenz zwischen S_oben 514 und S_bottom 516 für das Diagramm 700, und Delta S, oder eine Differenz zwischen S_links 522 und S_rechts 520 für das Diagramm 702. Für jedes Diagramm 700 und 702 sind mehrere EOP-Niveaus 704, 706 und 708 dargestellt. Das EOP-Niveau 706 stellt eine Nenn- oder Basisdosis dar. Das EOP-Niveau 704 zeigt ein verringertes EOP-Niveau oder 90 % der Nenn- oder Basisdosis. Das EOP-Niveau 708 zeigt ein erhöhtes EOP-Niveau oder 110 % der Nenn- oder Basisdosis. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei EOP-Niveaus dargestellt, aber es kann jede Anzahl von EOP-Niveaus in den Diagrammen 700 und/oder 702 dargestellt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die Diagramme 700 und/oder 702 für eine gegebene kritische Abmessung (CD) oder einen gegebenen CD-Bereich dargestellt. Die mit den Diagrammen 700 und/oder 702 assoziierte CD kann der CD des vorstehend erörterten versetzten Prüfmusters weitgehend ähnlich sein. Bei einigen Ausführungsformen ist die mit den Diagrammen 700 und/oder 702 assoziierte CD die CD, die mit dem Schaltkreismuster assoziiert ist, das mit dem Lithografiesystem erzeugt werden soll.
  • Die Diagramme 700 und/oder 702 können unter Verwendung von Versuchs- und/oder Simulationsdaten von Substraten erzeugt werden. Insbesondere kann eine Signifikanz (z. B. 100s oder 1000s) von Datenpunkten, die sich auf die Dosis oder Defokussierung und den resultierenden SUMME-Messwert beziehen, zur Verwendung bei dem Verfahren 300 erhalten, dargestellt und gespeichert werden. In den Diagrammen 700 und 702 ist zu erkennen, dass die EOP-Niveaus 704, 706 und 708 jeweils im Wesentlichen linear sind. Wie hier dargelegt wird, unter anderem vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 304 und nachstehend unter Bezugnahme auf 11, kann S_Delta (der z. B. die Auswahl des n-ten Polygons umfasst) so gewählt werden, dass dieses lineare Verhalten entsteht.
  • Bei einer Ausführungsform wird der S_Delta-Messwert für das Prüfmuster 500 unter Verwendung der im Block 312 des Verfahrens 300 bereitgestellten Messwerte ermittelt. Bei einer Ausführungsform wird S_unten 516 von S_oben 514 subtrahiert, sodass S_Delta (in nm) entsteht. Auf Grund des Blocks 314 wird das entsprechende EOP-Niveau, und zwar eines der EOP-Niveaus 704, 706 und 708 des Diagramms 700, identifiziert. Auf Grund von S_Delta und des gewählten EOP-Niveaus (z. B. unter Verwendung des Diagramms 600) wird ein Punkt in dem Diagramm 700 ermittelt, der die Bestimmung des entsprechenden Defokussierungswerts (nm) ermöglicht. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform S_Delta (für das Prüfmuster 500) mit 1 nm ermittelt, und die EOP wird mit 90 % des Nennwerts ermittelt, wie vorstehend im Block 314 dargelegt worden ist. Somit wird ermittelt, dass das Defokussierungsniveau eine Verschiebung von -10 nm hat.
  • Bei einer Ausführungsform wird der S_Delta-Messwert für das Prüfmuster 502 unter Verwendung der im Block 312 des Verfahrens 300 bereitgestellten Messwerte ermittelt. Bei einer Ausführungsform wird S_rechts 520 von S_links 522 subtrahiert, sodass S_Delta (in nm) entsteht. Auf Grund des Blocks 314 wird das entsprechende EOP-Niveau, und zwar eines der EOP-Niveaus 704, 706 und 708 des Diagramms 700, identifiziert. Auf Grund von S_Delta und des gewählten EOP-Niveaus wird ein Punkt in dem Diagramm 700 ermittelt, der die Bestimmung des entsprechenden Defokussierungswerts (nm) ermöglicht. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform S_Delta (für das Prüfmuster 502) mit -8 nm ermittelt, und die EOP wird mit 110 % des Nennwerts ermittelt, wie vorstehend im Block 314 dargelegt worden ist. Somit wird ermittelt, dass das Defokussierungsniveau eine Verschiebung von -10 nm hat.
  • Bei einigen Lithografieprozessen können Bossung-Kurven zum Verstehen der Prozessparameter verwendet werden. Bossung-Kurven stellen CDs als eine Funktion des Brennpunkts und der Belichtungsdosis dar. Bei einer gegebenen CD-Messung einer Prüfstruktur kann eine Bossung-Kurve jedoch Unklarheiten darüber haben, welche EOP-Defokussierung-Kombination auf das Lithografiesystem hindeutet (d. h., es kann mehrere Bedingungen an einer Bossung-Kurve geben, die jeweils einen anderen Defokussierungswert liefern). Somit bietet das vorliegende Verfahren 300 Vorzüge beim eindeutigen Ermitteln des besten Brennpunkts. Zum Beispiel sind durch Messen der Summen oder Differenzen von identifizierten Target-Polygonen, die vorstehend erörtert worden sind (siehe die Erörterung unter Bezugnahme auf die 5A und 5B), die Informationen nicht auf nur einen Zwischenraum oder nur eine CD wie bei einer Bossung-Kurve begrenzt. Daher werden Unklarheiten unterschiedlicher Bearbeitungsbedingungen, die den gleichen CD-Ausgabewert liefern, was bei der Verwendung von Bossung-Kurven vorkommen kann, vermieden.
  • Das Verfahren 300 geht dann zu einem Block 318 weiter, in dem ein Parameter der Belichtungsbedingungen für einen Belichtungsprozess für ein nachfolgendes Substrat modifiziert wird. Es ist zu beachten, dass das Verfahren 300 so durchgeführt werden kann, dass eine einzige Belichtung des Prüfmusters, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 310 beschrieben worden ist, für eine gegebene Anzahl von Chargen durchgeführt wird. Bei einer Ausführungsform können der Block 310 (und die Analyse der resultierenden Prüfstruktur auf dem Substrat) einmal je Charge durchgeführt werden. Bei einer anderen Ausführungsform können der Block 310 (und die Analyse der resultierenden Prüfstruktur auf dem Substrat) einmal alle z. B. 50 bis 100 Chargen durchgeführt werden.
  • Bei einer Ausführungsform wird ein Parameter in dem Scanner auf Grund der vorgenannten Analyse in den Blöcken 314 und 316 des Verfahrens 300 modifiziert. Bei einer Ausführungsform wird ein Brennpunktparameter modifiziert. Die Modifikation des Brennpunkts kann eine Modifikation der Position des Scanners in Bezug zu dem Target-Substrat sein. Zum Beispiel empfängt eine Brennpunktsteuereinheit das Brennpunkt-Messergebnis und stellt eine Modifikation bereit, z. B. eine Antriebssteuerung für das Substrat auf der vertikalen Achse. Bei einigen Ausführungsformen werden andere Parameter modifiziert, wenn die Brennpunktbedingung des Systems auf Grund der Ergebnisse im Block 316 bekannt ist. Zum Beispiel kann das CD-Soll modifiziert werden. Es ist zu beachten, dass Brennpunktparameter, wie etwa der beste Brennpunkt, für eine gegebene Quelle des Lithografiesystems gleich sein können, gleichgültig, ob der Belichtungsmodus symmetrisch oder asymmetrisch bereitgestellt wird. Mit anderen Worten, der beste Brennpunkt ist von dem Belichtungsprofil unabhängig, und das Belichtungsprofil ändert sich zwischen dem Block 308 und dem Block 310. Wenn man zu dem Basis-Belichtungsmodus (z. B. dem Erzeugungs-Belichtungsmodus) zum Belichten der Schaltkreismuster zurückkehrt, kann auf Grund der nun gemessenen Defokussierungsbedingung die Belichtung an der entsprechenden CD beendet werden. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform auf Grund einer ermittelten Defokussierungsbedingung, die den Nenn-CD-Anzeigewert modifiziert, die Belichtung bei einer CD von 49 nm statt bei einer Basis von 50 nm beendet werden. Bei einer Ausführungsform kann die Belichtungsdosis (EOP) für die Belichtung der Schaltkreismuster manipuliert werden.
  • Das Verfahren 300 von 3 kann dann zu einem Block 320 weitergehen, in dem ein Schaltkreismuster auf einem Target-Substrat unter Verwendung der im Block 318 ermittelten modifizierten Parameter belichtet wird. Es ist zu beachten, dass bei einigen Ausführungsformen die Parameter der Belichtungsanlage nicht modifiziert werden, sondern die Ergebnisse, die von den Blöcken 314 und/oder 316 erhalten werden, aktuelle Einstellwerte der Anlage bestätigen können und die Belichtung unverändert weitergehen kann.
  • Die Schaltkreismuster können Strukturen von Metall-, Oxid- oder Halbleiterschichten entsprechen, die die verschiedenen Komponenten des herzustellenden IC-Bauelements bilden. Die verschiedenen Schichten werden zu verschiedenen IC-Strukturelementen vereint. Zum Beispiel kann ein Teil der Schaltkreismuster verschiedene IC-Strukturelemente, wie etwa aktive Bereiche, Gate-Elektroden, Source- und Drain-Bereiche, Metallleitungen, Kontaktlöcher, Kontaktstifte, Durchkontaktierungsöffnungen, Durchkontaktierungsstifte und Öffnungen für Bondpads, aufweisen, die in einem Halbleitersubstrat (wie etwa einem Siliziumwafer) und in verschiedenen Materialschichten hergestellt werden sollen, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sind.
  • Für die Belichtung sowohl des Prüfmusters als auch des Schaltkreismusters kann das Substrat ein Halbleiterwafer sein. Der Halbleiterwafer weist ein Siliziumsubstrat oder ein anderes geeignetes Substrat mit darauf hergestellten Materialschichten auf. Andere geeignete Substratmaterialien sind: andere geeignete elementare Halbleiter, wie etwa Diamant oder Germanium; geeignete Verbindungshalbleiter, wie etwa Siliziumcarbid, Indiumarsenid oder Indiumphosphid; oder geeignete Legierungshalbleiter, wie etwa Siliziumgermaniumcarbid, Galliumarsenphosphid oder Galliumindiumphosphid. Der Halbleiterwafer kann verschiedene dotierte Bereiche, dielektrische Strukturelemente und Mehrebenen-Verbindungen (die in späteren Herstellungsschritten hergestellt werden) aufweisen. Das Schaltkreismuster kann in verschiedenen Prozessen verwendet werden. Zum Beispiel kann sie in einem Ionenimplantationsprozess zum Herstellen verschiedener dotierter Bereiche in dem Halbleiterwafer, in einem Ätzprozess zum Herstellen verschiedener Ätzbereiche in dem Halbleiterwafer und/oder in anderen geeigneten Prozessen verwendet werden.
  • Das Verfahren 300 kann bei einigen Ausführungsformen fortgesetzt werden, um andere Herstellungsprozesse für Halbleiter-Bauelemente durchzuführen, um Schaltkreiselemente herzustellen, die mit dem Schaltkreismuster assoziiert sind, das auf das Substrat aufbelichtet wird, wie in einem Block 322 angegeben ist. Das Schaltkreismuster kann mit verschiedenen integrierten Schaltkreiselementen assoziiert sein, wie etwa MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-Transistoren (CMOS-Transistoren), Bipolartransistoren (BJTs), Hochspannungstransistoren, Hochfrequenztransistoren, p-Kanal- und/oder n-Kanal-Feldeffekttransistoren (PFETs/NFETs), unter anderem FinFETs, Dioden oder anderen geeigneten Elementen.
  • In 4 sind weitere Einzelheiten gezeigt, die für den Block 304 des Verfahrens 300 verwendet werden können und das Entwickeln eines Prüfmusters zum Überwachen eines lithografischen Belichtungssystems umfassen. Es ist zu beachten, dass, wie vorstehend dargelegt worden ist, die Entwicklung des Prüfmusters nicht nur das Rastermuster, den Rasterabstand und die Rasterbreiten betrifft, sondern auch die Messungen, die an dem Muster vorgenommen werden, wenn es als eine Prüfmusterstruktur auf einem Substrat erzeugt wird, wie unter Bezugnahme auf den Block 312 des Verfahrens 300 dargelegt worden ist.
  • Bei einer Ausführungsform kann ein Verfahren 400 mit einem Block 402, in dem ein Referenzmuster ermittelt wird, und gleichzeitig mit einem Block 404 beginnen, in dem ein versetztes Prüfmuster ermittelt wird. Das Referenzmuster und das versetzte Prüfmuster können gemeinsam zum Erzeugen eines Prüfmusters verwendet werden, wie etwa der beispielhaften Prüfmuster der 5A und 5B, die vorstehend erörtert worden sind. Das versetzte Prüfmuster und das Referenzmuster sind im Wesentlichen den Mustern ähnlich, die vorstehend erörtert worden sind.
  • In 10 ist ein beispielhafter Vergleich der Belichtungsmodi und der Prüfmuster-Abstände gezeigt, der die Bestimmung des Referenzmusters und die Auswahl des versetzten Prüfmusters erläutert. Blöcke (oder Spalten) 1002 und 1004 zeigen ein Belichtungsprofil 1010, das zum Erzeugen eines Schaltkreismusters auf einem Target-Substrat verwendet werden kann. Das Belichtungsprofil 1010 der Blöcke 1002 und 1004 ist ein symmetrisches Profil. Es ist zu beachten, dass das Belichtungsprofil 1010 für das zu erzeugende Schaltkreismuster optimiert werden kann. Eine Strahlung 1006, die von dem Belichtungsprofil 1010 definiert wird, trifft auf eine beispielhafte Maske 1008 auf. Die Maske 1008 kann eine reflektierende oder eine durchlässige Maske sein, die den vorstehenden erörterten Masken 106 und/oder 218 weitgehend ähnlich ist. Die Strahlung nach der Strukturierung der Maske 1008 ist als Durchlicht 1006' dargestellt. Für die Blöcke 1002 und 1004 hat das Durchlicht mehrere dargestellte beispielhafte Beugungsordnungen, und zwar eine 1. Ordnung und eine 0. Ordnung. Normalerweise können bei einer Defokussierung bestimmte Strahlungsordnungen verworfen werden, sodass sich die Position des Musters verschiebt. Es ist zu beachten, dass das Durchlicht 1006' vor und nach einer beispielhaften Linse dargestellt ist, aber das dient nur der Erläuterung, und es kann mehrere Linsen oder Spiegel geben, die das Durchlicht 1006' auf das Substrat lenken.
  • Im Gegensatz dazu zeigen Blöcke 1012 und 1014 ein Belichtungsprofil 1020, das zum Erzeugen eines Prüfmusters auf einem Target-Substrat gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Belichtungsprofil 1020 der Blöcke 1012 und 1014 ist ein asymmetrisches Monopol-Profil. Eine Strahlung 1016, die von dem Belichtungsprofil 1020 definiert wird, trifft auf eine beispielhafte Maske 1008 auf. Auch hier kann die Maske 1008 eine reflektierende oder eine durchlässige Maske sein, die den vorstehenden erörterten Masken 106 und/oder 218 weitgehend ähnlich ist. Die Strahlung nach der Strukturierung der Maske 1008 ist als Durchlicht 1016' dargestellt. Das Durchlicht 1016' ist mit mehreren beispielhaften Beugungsordnungen dargestellt, und zwar einer 1. Ordnung und einer 0. Ordnung. Für den Block 1014 ist die Strahlung nach der Strukturierung mittels der Maske 1008 als asymmetrisches Durchlicht 1016' mit der 1. Ordnung und der 0. Ordnung dargestellt. Normalerweise können bei einer Defokussierung bestimmte Ordnungen einer gebeugten Strahlung (bei der EUV-Lithografie) verworfen werden, sodass sich die Position des Musters verschiebt. Es ist zu beachten, dass im Gegensatz dazu die 0. und die 1. Ordnung für den Block 1012 symmetrisch sind. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Breite oder der Rasterabstand der Linien-Elemente der Maske 1008 im Block 1012 keine Verschiebung des abgebildeten Musters ermöglicht. Daher stellt das im Block 1012 bereitgestellte Muster ein Referenzmuster dar.
  • Somit zeigt 10 Methoden zum Bestimmen des Referenzmusters (Breite/Rasterabstand) für ein gegebenes Belichtungsprofil. Das heißt, es sollen eine Breite / ein Rasterabstand eines Polygons bestimmt werden, die eine symmetrische Reflexion von der Maske ermöglichen, wie im Block 1012 gezeigt ist. Dadurch entsteht ein bestimmter Defokussierungsbetrag, sodass das reproduzierte Muster im Wesentlichen nicht verschoben wird. Umgekehrt soll ein Rasterabstand bestimmt werden, der eine asymmetrische Reflexion von der Maske ermöglicht, wie im Block 1014 für das versetzte Prüfmuster gezeigt ist. Dadurch entsteht ein bestimmter Defokussierungsbetrag, sodass das reproduzierte Muster um einen Betrag verschoben wird. Der Verschiebungsbetrag kann mit dem Defokussierungsbetrag korreliert werden, wie vorstehend dargelegt worden ist. Die Abmessungen des versetzten Prüfmusters (das z. B. im Block 1012 bereitgestellt wird) können im Wesentlichen den Abmessungen des zu erzeugenden Schaltkreismusters ähnlich sein.
  • Das Verfahren 400 kann dann zu einem Block 406 weitergehen, in dem eine Mehrzahl von Messungen bestimmt wird, die an dem Prüfmuster vorgenommen werden sollen. Die Mehrzahl von Messungen kann im Wesentlichen den Messungen ähnlich sein, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 312 erörtert worden sind. 11 zeigt drei beispielhafte Optionen für Messwerte, die von einem Prüfmuster 1102 erhalten werden sollen. Das Prüfmuster 1102 kann mittels der vorstehend erörterten Blöcke 402 und 404 bestimmt werden und/oder im Wesentlichen den Prüfmustern ähnlich sein, die vorstehend unter anderem unter Bezugnahme auf den Block 304 und die 5A und 5B erörtert worden sind. Das Prüfmuster 1102 ist als ein Prüfmuster dargestellt, das als eine Prüfmusterstruktur auf einem Target-Substrat hergestellt ist und zum Erfassen seiner Abmessungen mittels einer Messvorrichtung, wie etwa eines REM, geeignet ist.
  • Bei einer Option A wird eine Messung einer Abmessung 1108 und von Abmessungen 1110A und 1110B durchgeführt. Die Abmessungen 1108 und/oder 1110A und 1110B können mittels eines REM gemessen werden. Bei einer Option B wird eine Messung einer Abmessung 1112 und von Abmessungen 1114A und 1114B durchgeführt. Die Abmessungen 1112 und/oder 1114A und 1114B können mittels eines REM gemessen werden. Wie gezeigt ist, umfassen im Gegensatz zu der Option A die Messungen der Option B einen benachbarten Zwischenraum, der an der am nächsten benachbarte Linie/Polygon endet. Bei einer Option C wird eine Messung einer Abmessung 1116 und von Abmessungen 1118A und 1118B durchgeführt. Die Abmessungen 1116 und 1118A und 1118B können mittels eines REM gemessen werden. Es ist zu beachten, dass die Abmessungen 1116 und 1118A und 1118B so gemessen werden, dass sie eine Mehrzahl von Polygonen/Linien umfassen, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 312 erörtert worden ist, zum Beispiel werden sie bis zu dem n-ten Polygon/Linie gemessen.
  • Für jede der Optionen A, B und C ist eine Mehrzahl von Kurven dargestellt. Kurven 1104 zeigen jeweils eine zugehörige Abmessung 1108, 1112 oder 1116 (nm), die jeweils gegen die Defokussierung (nm) für eine Mehrzahl von Dosen (% des Nennwerts) aufgetragen sind. Kurven 1106 zeigen jeweils eine zugehörige Differenz zwischen den Messwerten 1110A und 1110B, eine zugehörige Differenz zwischen 1114A und 1114B oder eine zugehörige Differenz zwischen 1118A und 1118B, die jeweils gegen die Defokussierung (nm) für eine Mehrzahl von Dosen (% des Nennwerts) aufgetragen sind.
  • Die Kurve 1104 für die Option A zeigt eine Differenz bei der Abmessung 1108 für eine gegebene Dosis von etwa 1,5 bis etwa 1,8 nm. Im Gegensatz dazu zeigt die Kurve 1104 für die Option B eine Differenz bei der Abmessung 1112 von 0,2 nm. Außerdem zeigt die Kurve 1104 für die Option C eine Differenz bei der Abmessung 1116 von 0,1 nm. Die Kurve 1104 für die Option C zeigt das am stärksten lineare Verhalten. Somit bietet die Option B eine (gegenüber der Option A) verbesserte Genauigkeit für die Verwendung zum Korrelieren des Messwerts (1112) mit der Dosis / dem Brennpunkt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 314 dargelegt worden ist. Ebenso bietet die Option C eine (gegenüber den Optionen A und B) verbesserte Genauigkeit für die Verwendung zum Korrelieren des Messwerts (1116) mit der Dosis / dem Brennpunkt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf den Block 314 dargelegt worden ist. In ähnlicher Weise bieten die jeweiligen Kurven 1106 einen höheren Korrelationskoeffizienten (R) in der Option C als in der Option B, was eine Verbesserung gegenüber der Option A darstellt. Somit veranschaulicht 11 die Bedeutung der Bestimmung der Messkriterien für das gewählte Prüfmuster.
  • In 12 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das die Begründung der Verwendung einer asymmetrischen Quelle zum Belichten des Prüfmusters, wie sie zum Beispiel unter Bezugnahme auf den Block 404 von 4 beschrieben worden ist, im Vergleich zu einer Basis (symmetrische Belichtung) unterstützt. Im Gegensatz zu der asymmetrischen Quelle ist eine Dipol-Belichtung gezeigt, die auf eine Maske auftrifft, wodurch strukturiertes Licht erzeugt wird, was als Durchstrahlungen der 1. und 0. Ordnung dargestellt ist. Wie links in 12 gezeigt ist, sind diese symmetrisch, und daher ist, trotz einer Änderung des Brennpunkts, in ihrer Kombination keine Versetzung zu erkennen. Im Gegensatz dazu wird für den rechten Teil von 12, in dem eine asymmetrische Quelle bereitgestellt wird, eine Musterverschiebung anhand der Versetzung quantitativ bestimmt, da es keine Interferenz zwischen dem symmetrischen strukturierten Licht gibt. Somit beruhen bestimmte Ausführungsformen der dargelegten Verfahren auf der asymmetrischen Quelle, die einen überraschenden Vorteil gegenüber der symmetrischen Quelle bietet.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen wird das Verfahren unter Verwendung von Kombinationen aus dedizierten Rechenelementen für eine bestimmte Funktion und programmierbaren Rechenelementen, die Software-Befehle ausführen, durchgeführt. Es ist daher klar, dass jeder der Schritte des Verfahrens 300 mit einem Rechensystem unter Verwendung von entsprechenden Befehlen implementiert werden kann, die auf oder in einem nichtflüchtigen maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, das für das Verarbeitungssystem zugreifbar ist. Beispiele für ein solches System und ein solches nichtflüchtiges maschinenlesbares Medium werden unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 ist ein Blockschaltbild einer lithografischen Umgebung 900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Die lithografische Umgebung 900 weist ein Steuersystem 902 auf. Das Steuersystem 902 weist eine Verarbeitungsressource 904 auf, die jede Anzahl und Art von Verarbeitungselementen umfassen kann, wie etwa zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), grafische Verarbeitungseinheiten (GPUs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Microcontroller und/oder andere geeignete Verarbeitungselemente. Die Verarbeitungsressource 904 ist mit einem realen nichtflüchtigen maschinenlesbaren Medium 906 zum Ausführen von Befehlen verbunden, die auf dem Medium 906 gespeichert sind. Im Rahmen dieser Beschreibung kann das reale nichtflüchtige maschinenlesbare Medium 906 eine Vorrichtung sein, die ein Programm zur Verwendung durch ein, oder in Verbindung mit einem, Befehlsausführungssystem oder -vorrichtung speichern kann. Das Medium 906 kann ein nichtflüchtiger Speicher sein, wie etwa ein Magnetspeicher, ein Festkörperspeicher, ein optischer Speicher, ein Cache-Speicher und/oder ein batteriegepufferter Direktzugriffsspeicher (RAM). In verschiedenen Beispielen speichert das Medium 906 Befehle, die die Verarbeitungsressource 904 veranlassen, die Prozesse des Verfahrens 300 zum Bestimmen von Parametern eines Lithografiesystems 914 durchzuführen, das im Wesentlichen den Systemen 100 und/oder 200 ähnlich sein kann, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben worden sind. Bei einigen Ausführungsformen speichert das Medium 906 Befehle, die die Verarbeitungsressource 904 veranlassen, ein Verfahren 1000 durchzuführen, das nachstehend unter Bezugnahme auf 10 beschrieben wird und das Ermitteln eines Prüfmuster-Layouts umfasst, das zur Verwendung beim Bestimmen von Parametern eines Lithografiesystems geeignet ist.
  • Zu diesem Zweck kann das Steuersystem 902 eine Fertigungsschnittstelle 908 aufweisen, die Signale an ein Lithografiesystem sendet und von diesem empfängt, wie etwa das System 100 oder das System 200, die vorstehend erörtert worden sind. Das Steuersystem 902 kann außerdem eine E/A-Schnittstelle 912 zum Austauschen von Prüfinformationen und Ergebnissen mit einem Rechensystem eines Nutzers oder mit anderen Rechensystemen aufweisen. Daher kann die E/A-Schnittstelle 912 Steuergeräte für die Video-Ausgabe (z. B. eine GPU) und für die Nutzer-Eingabe (z. B. Steuergeräte für eine Tastatur, eine Maus, ein Stifteingabegerät, ein Touchpad usw.), Netzwerk-Steuergeräte (z. B. Ethernet- und/oder drahtlose Kommunikationssteuergeräte) und/oder andere geeignete E/A-Steuergeräte aufweisen. Das Steuersystem 902 kann im Wesentlichen den Steuersystemen 118 und 202 von 1 bzw. 2 ähnlich sein.
  • 13 zeigt die Implementierung des Verfahrens von 3 in einer Fertigungslinie. Wie gezeigt ist, erfolgt die Probenahme des Prüfmusters alle J Chargen, aber es ist jedes Intervall möglich. Die erste Charge umfasst ein Prüfmuster, das belichtet wird, wie im Block 308 des Verfahrens 300 angegeben ist. Für die erste Charge werden dann eine Basisbelichtung und -messung des Prüfmusters durchgeführt. Das ist in den Blöcken 310 und 312 des Verfahrens 300 von 3 angegeben. Bei einer Ausführungsform stellt die Basisbelichtung einen bestimmten Parameter oder eine Gruppe von Parametern (z. B. Dosis, Brennpunkt) bereit. Bei der Charge J wird vor oder nach der Bestrahlung des Schaltkreismusters der Charge J (Block 308) eine weitere Belichtung der Prüfstruktur durchgeführt, wie im Block 310 angegeben ist. Ein Bild von dieser Belichtung wird vermessen, wie im Block 312 angegeben ist, und eine Differenz von dem Basisbild der Charge 1 wird ermittelt. Bei einer Ausführungsform wird ermittelt, dass ein Brennpunkt um einen bestimmten Wert versetzt ist. Diese Informationen werden dann zum Einstellen der Produktionsbelichtungsbedingungen verwendet, wie im Block 318 des Verfahrens 300 angegeben ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Einstellung für die Charge J+2 durchgeführt, aber statt „2“ kann in Abhängigkeit von dem Durchsatz der Produktionsbelichtungslinie jede Zahl verwendet werden. Bei dieser Einstellung kann die Charge J+2 hinsichtlich des resultierenden Brennpunkts an die Charge 1 angepasst werden.
  • Bei der Charge 2J wird vor oder nach der Bestrahlung des Schaltkreismusters die Charge J (Block 308) eine weitere Belichtung der Prüfstruktur durchgeführt, wie im Block 310 angegeben ist. Ein Bild von dieser Belichtung wird vermessen, wie im Block 312 angegeben ist, und eine Differenz von dem Basisbild der Charge 1 wird ermittelt. Bei einer Ausführungsform wird ermittelt, dass ein Brennpunkt um einen bestimmten Wert versetzt ist. Diese Informationen werden dann zum Einstellen der Produktionsbelichtungsbedingungen verwendet, wie im Block 318 des Verfahrens 300 angegeben ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Einstellung für die Charge 2J+2 durchgeführt, aber statt „2“ kann in Abhängigkeit von dem Durchsatz der Produktionsbelichtungslinie jede Zahl verwendet werden. Bei dieser Einstellung kann die Charge 2J+2 hinsichtlich des resultierenden Brennpunkts an die Charge 1 angepasst werden. Dies kann während der gesamten Produktion fortgesetzt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden also Systeme und Verfahren zum Überwachen und/oder Steuern von Lithografie-Anlagen bereitgestellt, wie etwa solche, die für die Belichtung in einer EUV- oder Immersionslithografie-Anlage verwendet werden. Durch Bestimmen von Prüfstrukturen und/oder deren Messkriterien kann eine geeignete Korrelation zwischen der Versetzung einer Prüfstruktur und einem Defokussierungsbetrag erhalten werden. Diese kann zum kostengünstigeren und weniger zeitaufwändigen Überwachen und/oder Steuern der Belichtung von Prüfmustern verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird eine zusätzliche Belichtung (2. Belichtung, die asymmetrische Belichtung) des Wafers ohne ein Prüfmuster verwendet. Dann werden die Strukturelemente mit einem REM vermessen. Dann werden die Brennpunkt-Informationen aus dem REM-Bild gewonnen. Die vorliegende Erfindung stellt also Beispiele für Verfahren bereit, unter anderem ein Verfahren zum Durchführen eines Lithografieprozesses für ein HalbleiterBauelement. Das Verfahren kann das Bereitstellen eines Prüfmusters mit einer Mehrzahl von Linien umfassen, wobei die Mehrzahl von Linien mit einem ersten Rasterabstand und einem zweiten Rasterabstand angeordnet ist. Das Prüfmuster wird belichtet, um eine Prüfstruktur mit dem Prüfmuster auf einem Halbleitersubstrat zu erzeugen. Die Prüfstruktur wird gemessen, wobei das Messen Folgendes umfasst: Ermitteln eines Abstands zwischen einer ersten Linie der Mehrzahl von Linien und einer zweiten Linie der Mehrzahl von Linien, wobei mindestens eine dritte Linie der Mehrzahl von Linien zwischen der ersten Linie und der zweiten Linie angeordnet ist; und Korrelieren des Abstands mit einer Verschiebung eines Lithografieparameters. Dann wird der Lithografieparameter angepasst, bevor ein Schaltkreismuster auf einem weiteren Halbleitersubstrat belichtet wird.
  • Ein weiteres Verfahren zum Durchführen eines Lithografieprozesses umfasst das Bereitstellen eines Prüfmusters. Das Prüfmuster weist Folgendes auf: eine erste Gruppe von Linien, die mit einem ersten Rasterabstand angeordnet sind; eine zweite Gruppe von Linien, die mit dem ersten Rasterabstand angeordnet sind; und mindestens eine Referenzlinie zwischen der ersten Gruppe von Linien und der zweiten Gruppe von Linien. Das Prüfmuster wird mit einer Strahlungsquelle belichtet, die ein asymmetrisches Monopolbelichtungsprofil zum Erzeugen einer Prüfmusterstruktur auf einem Substrat bereitstellt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Messen der Prüfmusterstruktur, wobei das Messen Folgendes umfasst: Ermitteln eines Abstands zwischen einer ersten Linie der ersten Gruppe von Linien und einer zweiten Linie der zweiten Gruppe von Linien; und Korrelieren des Abstands mit einer Verschiebung eines Lithografieparameters. Ein Lithografieprozess wird auf Grund der Verschiebung des Lithografieparameters angepasst. Dann wird der angepasste Lithografieprozess durchgeführt, um ein Schaltkreismuster auf ein anderes Substrat aufzubelichten.
  • Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens umfasst das Durchführen eines Belichtungsprozesses an einer ersten Mehrzahl von Halbleitersubstraten unter Verwendung eines ersten Belichtungsmodus eines Lithografiesystems. Ein Überwachungsbelichtungsprozess wird an einem anderen Halbleitersubstrat unter Verwendung eines zweiten Belichtungsmodus des Lithografiesystems durchgeführt. Der Überwachungsbelichtungsprozess umfasst das Bestrahlen eines ersten Bereichs eines Prüfmusters so, dass eine symmetrische Beugung erfolgt; und das Bestrahlen eines zweiten Bereichs des Prüfmusters so, dass eine asymmetrische Beugung erfolgt. Das Prüfmuster, das auf dem anderen Halbleitersubstrat belichtet wird, wird gemessen, um eine Verschiebung von Strukturelementen des zweiten Bereichs des Prüfmusters zu ermitteln. Die ermittelte Verschiebung wird zum Ermitteln eines Defokussierungsbetrags des Lithografiesystems verwendet.
  • Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (19)

  1. Verfahren (300) zum Durchführen eines Lithografieprozesses für eine Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Prüfmusters (500, 502), das eine Mehrzahl von Linien (504, 508) aufweist, wobei die Mehrzahl von Linien (504, 508) mit einem ersten Rasterabstand und einem zweiten Rasterabstand angeordnet ist; Belichten des Prüfmusters (500, 502), um eine Prüfstruktur mit dem Prüfmuster (500, 502) auf einem Halbleitersubstrat (112) zu erzeugen; Messen der Prüfstruktur, wobei das Messen Folgendes umfasst: Ermitteln eines Abstands (512, 518) zwischen einer ersten Linie (504B', 508B') der Mehrzahl von Linien und einer zweiten Linie (504B', 508B') der Mehrzahl von Linien (504, 508), wobei mindestens eine dritte Linie (504A, 508A) der Mehrzahl von Linien (504, 508) zwischen der ersten Linie(504B') und der zweiten Linie (504B') angeordnet ist, und Korrelieren des Abstands (512, 518) mit einer Verschiebung eines Lithografieparameters, wobei der Lithografieparameter eine Dosis ist; und Anpassen des Lithografieparameters, bevor ein Schaltkreismuster auf einem anderen Halbleitersubstrat belichtet wird.
  2. Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Abstands (512, 518) unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops erfolgt.
  3. Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Linie (504A, 508A) Teil einer Gruppe von Linien ist, die mit dem zweiten Rasterabstand angeordnet sind.
  4. Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messen der Prüfstruktur weiterhin Folgendes umfasst: Ermitteln eines zweiten Abstands (514, 520) zwischen der dritten Linie (504A, 508A) und der ersten Linie (504B', 508B'); und Ermitteln eines dritten Abstands (516, 522) zwischen der dritten Linie (504A, 508A) und der zweiten Linie (504B', 508B').
  5. Verfahren (300) nach Anspruch 4, das weiterhin das Korrelieren einer Differenz zwischen dem zweiten Abstand (514, 520) und dem dritten Abstand (516, 522) mit einem weiteren Lithografieparameter umfasst.
  6. Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei der weitere Lithografieparameter ein bester Brennpunkt ist.
  7. Verfahren (300) zum Durchführen eines Lithografieprozesses mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Prüfmusters (500, 502), wobei das Prüfmuster eine erste Gruppe von Linien (504B, 508B), die mit einem ersten Rasterabstand angeordnet sind, und eine zweite Gruppe von Linien (504B, 508B), die mit dem ersten Rasterabstand angeordnet sind, aufweist, und das Prüfmuster (500, 502) weiterhin mindestens eine Referenzlinie (504A) zwischen der ersten Gruppe von Linien (504B, 508B) und der zweiten Gruppe von Linien (504B, 508B) aufweist; Belichten des Prüfmusters (500, 502) mit einer Strahlungsquelle (102), die ein asymmetrisches Monopolbelichtungsprofil (802, 802', 1020) bereitstellt, um eine Prüfmusterstruktur auf einem Substrat (112) zu erzeugen; Messen der Prüfmusterstruktur, wobei das Messen Folgendes umfasst: Ermitteln eines Abstands (512, 518) zwischen einer ersten Linie (504B', 508B') der ersten Gruppe von Linien (504B, 508B) und einer zweiten Linie (504B', 508B') der zweiten Gruppe von Linien (504B, 508B), und Korrelieren des Abstands (512, 518) mit einer Verschiebung eines Lithografieparameters, wobei der Lithografieparameter eine Dosis ist; Anpassen eines Lithografieprozesses auf Grund der Verschiebung des Lithografieparameters; und Durchführen des angepassten Lithografieprozesses, um ein Schaltkreismuster auf ein weiteres Substrat aufzubelichten.
  8. Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei mindestens zwei Linien der ersten Gruppe von Linien (504B, 508B) zwischen der ersten Linie (504B', 508B') und der mindestens einen Referenzlinie (504A, 508A) angeordnet sind.
  9. Verfahren (300) nach Anspruch 7 oder 8, wobei mindestens zwei Linien der zweiten Gruppe von Linien (504B, 508B) zwischen der zweiten Linie (504B', 508B') und der mindestens einen Referenzlinie (504A, 508A) angeordnet sind.
  10. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Durchführen des angepassten Lithografieprozesses das Durchführen eines EUV-Prozesses (EUV: extremes Ultraviolett) umfasst.
  11. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Durchführen des angepassten Lithografieprozesses das Durchführen eines Immersionslithografieprozesses umfasst.
  12. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Messen das Ermitteln eines zweiten Abstands (514, 520) zwischen der ersten Linie (504B', 508B') und einem ersten Rand der mindestens einen Referenzlinie (504A, 508A); und das Ermitteln eines dritten Abstands (516, 522) zwischen der zweiten Linie (504B', 508B') und einem zweiten Rand der mindestens einen Referenzlinie (504A, 508A) umfasst.
  13. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das Bereitstellen des Prüfmusters (500, 502) das Erzeugen des Prüfmusters (500, 502) auf einer reflektierenden Maske (106) umfasst.
  14. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Bereitstellen des Prüfmusters (500, 502) das Erzeugen des Prüfmusters (500, 502) auf einer durchlässigen Maske (218) umfasst.
  15. Lithografieprozess-Überwachungsverfahren (300) mit den folgenden Schritten: Durchführen eines Belichtungsprozesses an einer ersten Mehrzahl von Halbleitersubstraten (112) unter Verwendung eines ersten Belichtungsmodus eines Lithografiesystems (100, 200); Durchführen eines Überwachungsbelichtungsprozesses an einem weiteren Halbleitersubstrat (112) unter Verwendung eines zweiten Belichtungsmodus des Lithografiesystems (100, 200), wobei der Überwachungsbelichtungsprozess Folgendes umfasst: Bestrahlen eines ersten Bereichs eines Prüfmusters (500, 502) so, dass eine symmetrische Beugung erfolgt, und Bestrahlen eines zweiten Bereichs des Prüfmusters (500, 502) so, dass eine asymmetrische Beugung erfolgt; Messen des Prüfmusters (500, 502), das auf dem weiteren Halbleitersubstrat belichtet worden ist, um eine Verschiebung von Strukturelementen (504B, 508B) des zweiten Bereichs des Prüfmusters (500, 502) sowie einen Abstand zwischen Strukturelementen (504B, 508B) des zweiten Bereichs des Prüfmusters (500, 502) zu ermitteln; und Verwenden der ermittelten Verschiebung zum Ermitteln eines Defokussierungsbetrags des Lithografiesystems (100, 200) und Verwenden des ermittelten Abstands zum Ermitteln einer Belichtungsdosis des Lithografiesystems (100, 200).
  16. Lithografieprozess-Überwachungsverfahren (300) nach Anspruch 15, das nach dem Durchführen des Überwachungsbelichtungsprozesses weiterhin das Verwenden des ermittelten Defokussierungsbetrags zum Anpassen eines Parameters des Lithografiesystems (100, 200) zum Belichten einer zweiten Mehrzahl von Halbleitersubstraten (112) umfasst.
  17. Lithografieprozess-Überwachungsverfahren (300) nach Anspruch 16, wobei das Belichten der zweiten Mehrzahl von Halbleitersubstraten (112) unter Verwendung des ersten Belichtungsmodus erfolgt.
  18. Lithografieprozess-Überwachungsverfahren (300) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der erste Belichtungsmodus eine symmetrische Belichtung ist.
  19. Lithografieprozess-Überwachungsverfahren (300) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der zweite Belichtungsmodus eine asymmetrische Belichtung ist.
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