[发明专利]具有减少的重力引起的误差的用于测量光掩模平坦度的系统和方法

说明书

本文所公开的方法包括在接近垂直的第一测量位置处和第二测量位置处记录光掩模表面的相应的第一干涉图和第二干涉图，并将差图定义为该第一干涉图和该第二干涉图之间的差。在该第一测量位置处和该第二测量位置处还测量了该光掩模上的相应的第一法向力和第二法向力。法向力的变化用于定义缩放因子，该缩放因子被应用于差图以定义经缩放的差图。通过从该第一干涉图中减去经缩放的差图来获取由重力引起的形状贡献得以减少的经补偿平坦度测量值。还公开了基于干涉仪的平坦度测量系统。

本申请要求于2018年8月2日提交的美国临时申请序列号62/713,831的优先权的权益，依据该申请的内容并且该申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及在光学光刻中使用的光掩模，并且具体地涉及一种测量光掩模平坦度的方法，该方法具有减少的重力引起的误差。

背景技术

光学光刻是一种用于制造微电子器件的工艺，用于将图像从光掩模(掩模版，reticle)上的主图案转移到具有光敏涂层的半导体晶片上。一旦光敏涂层被暴露，则衬底被加工以将图案永久性地蚀刻到晶片中或利用新材料替换暴露的图案。重复该工艺多次直到完成最终的微电子器件。

EUV(极紫外)光学光刻技术是下一代的图案化工艺，该工艺利用EUV波长(10nm–70nm；例如，13.5nm)，以通过创建具有比利用更长波长的工艺可能的线条和空间更小的线条和空间的图案，来实现高速器件的制造。这需要光掩模的图案化表面的平坦度从理想平面偏离小于30nm。该平坦度需求导致在掩膜版的制造过程期间使用平坦度干涉仪来监测和控制光掩模平坦度。为了实现良好的过程控制，这些干涉仪需要以高精度和高可重复性测量光掩模平坦度。

在EUV光学光刻中，光掩模被静电地夹紧在平坦卡盘上，并且EUV光从图案化侧反射并使用全反射EUV光学系统成像到衬底上。该成像过程对图案化表面的平坦度误差非常敏感，其中图案化表面与理想平面的偏差导致衬底上的图像放置误差。此外，夹紧过程将平坦度误差从光掩模的背侧转移到图案化的前侧。这使得平坦度干涉仪有必要测量光掩模两侧的平坦度。

用于确定光掩模平坦度的当前方法是采用斐索(Fizeau)干涉仪，其中光掩模支撑在接近垂直的位置，例如，从垂直方向1°到4°之间。所测量的光掩模的表面紧靠基准面，该基准面的平坦度被表征为良好。相干激光源同时照射基准面和测量表面两者，以生成干涉图。可以生成多个干涉图来执行相位测量干涉法(PMI)。

光掩模离垂直取向越近，重力对光掩模的影响就越小；然而，光掩模更容易受到振动的影响，这会对平坦度测量的质量产生不利影响，并且光掩模也更容易从支撑装置上脱落。典型地，光掩模在垂直方向2°处测量，以平衡振动和重力对平坦度测量的影响。另外，光掩模围绕沿着垂直于表面的轴以90°增量旋转，并在四个不同取向上测量。然后测量数据被重新对准和重新组合以产生光掩模表面的一个测量，该测量进一步减少由于重力引起的测量误差。为了表征光掩模的前侧和背侧，光掩模需要被定位在平坦度干涉仪上八次。

这种技术将重力引起的形状的非对称部分最小化，因为在给定表面的测量值一起被平均时，非对称部分会抵消。不幸的是，对称部分并不抵消，并且通常在所测量的光掩模平坦度中贡献约10nm的误差(主要力量)。这种残留误差很大，因此导致非理想平坦度测量。

发明内容

建模数据和实验数据两者都证实了由重力导致的接近垂直的光掩模上的形状是测量光掩模时的倾斜角度的线性函数。该倾斜角度在本文中是指测量角度。对于每一个测量角度，我们记录来自被并入到支撑装置中的力传感器的读数，其中该力传感器测量光掩模上由于重力和来自支撑装置的力的分量。

减去在两个不同测量角度处执行的光掩模的两个平坦度测量值产生了由于光掩模上的重力变化而引起的掩模上的形状变化的测量值。由于该形状与测量角度呈线性关系，因此可以建立反映由于重力和支撑夹具在任何测量角度处的组合影响而对光掩模的改变的差图。从相对应的测量角度处的掩模测量值中减去该差图，得到具有来自重力和支撑夹具的减少的误差贡献。