[发明专利]用于校准位置测量设备的方法和校准掩模

说明书

技术领域

本发明涉及对用于光刻掩模上的测量结构的位置测量的设备(下文也称为位置测量设备)进行校准的方法、用于校准此类型的设备的校准掩模、以及包括此类型的校准掩模的校准掩模组。此外，本发明还涉及包括用于位置测量的设备与此类型的校准掩模的布置、此类型的校准掩模的用途、以及测量微光刻掩模的方法。

背景技术

对光刻掩模上的测量结构(例如对准标志)的高精度位置测量属于掩模度量学的中心任务。其也称为光掩模图案布置(PPPM：photomask pattern placement)。通过测量结构的测量，以高精度产生了对掩模的实质测量。这是在使用电子束写入器的掩模写入处理中使掩模上的结构完全达到定位精度的核心先决条件。此外，现有掩模组的测量结构的测量可以验证用于各个独立(individual)光刻层的不同掩模的结构位置相对于彼此的偏差合格。掩模与掩模间的结构位置的偏差也称为“覆盖(overlay)”。在上述意义中，掩模通常也称为掩模母版。

当掩模结构的尺寸随着技术节点的进展而减小时，对掩模结构的位置测量的要求也不断提高。此外，由于诸如双图案化(double patterning)的技术，显著增加了掩模对掩模的覆盖的要求以及结构定位的要求。因为掩模组的各个独立掩模越来越多地由不同的掩模制造公司(通常遍布全世界)生产，并由不同的位置测量设备(也称为“配准设备(registration apparatus)”)测量，所以各个独立位置测量设备相对于彼此的配合越来越重要。

光刻掩模上的位置确定传统上仅基于干涉长度测量。为此目的，通过显微图像检测掩模的对准标志的位置。通过定位台，连续地将掩模的各个独立对准标志移动到像场的中心，并通过边缘阈值或通过相关(correlation)方法确定各个对准标志的位置。因而，通过确定定位台在测量之间所覆盖的距离，来确定与前次测量的对准标志相距的距离。定位台所覆盖的距离通过干涉长度测量来确定。

位置测量设备的校准传统上通过自一致性(self-consistency)测试来进行。在此情况下，在不同的插入位置和旋转位置测量校准掩模。根据准冗余(quasi-redundant)测量数据记录，可将校准掩模上的对准标志的位置误差与位置测量设备的固有误差分开。位置测量设备的固有误差继而被用于校准位置测量设备。

位置测量设备的误差的典型来源是干涉仪误差以及干涉仪反射镜的倾斜与不平等。虽然通过上述校准方法可以考虑这样的误差，但这样的方法仍受制于位置测量设备本身的测量。特别地，这将导致以下所述的问题。

基于上述的各个校准方法无法辨识方法所固有的某些特定类型的误差。因此，不能通过简单的校准测量来检测和分开特定种类的误差。这样的误差的来源的示例为：不同的插入位置导致的其空间频率大于校准光栅的反射镜不平度、掩模的不正确位置、像场旋转、掩模不平等等。

传统通过提高测量的冗余来对抗此问题。然而，这样显著增加了测量开销。用于校准的测量开销因而随着精度要求和校准质量而提高。

通过将相同类型的各个独立位置测量设备彼此匹配，可以记录各个独立机器的故障。然而，并未识别出方法固有以及机器类型固有的系统误差。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于解决上述问题，具体地，在于提供一种校准方法和校准掩模，其可被用来以提高的精度校准用于光刻掩模上的测量结构的位置测量的设备。

根据本发明的技术方案

本发明提供一种校准用于光刻掩模上的测量结构的位置测量的设备的方法。根据本发明的校准方法包括以下步骤：通过利用干涉测量确定衍射结构相对于彼此的位置，从而验证包括布置在其上的衍射结构的校准掩模合格；利用所述设备确定布置在所述校准掩模上的测量结构相对于彼此的位置；以及通过针对所述测量结构所确定的位置以及针对所述衍射结构所确定的位置，校准所述设备。本申请的含义内的校准掩模不必仅用于设备的校准。如下面更详细说明的，根据一个实施例，具有相应衍射结构的产品掩模或有用掩模也可用作为校准掩模。根据另一实施例，校准掩模仅用于校准设备，而不包括要被成像到晶片上的产品结构。

在本申请的含义中，专用对准标志或要被成像到晶片上的其它有用结构或产品结构可作为测量结构。在一个实施例中，可以将测量结构作为所谓的“芯片中结构(in-die structure)”而包含在光刻掩模上。