[發明專利]量測方法和設備、襯底、光刻系統以及器件制造方法

有效

• 申請號: 201380027929.7
• 申請日: 2013-05-01
• 公開（公告）號: CN104350424B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: M·杰克;A·庫蘭;H·斯米爾德
• 申請（專利權）人: ASML荷蘭有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 張啟程

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年5月29日遞交的美國臨時申請61/652,552的權益，并且通過引用將其全部內容并入到本文中。

技術領域

本發明涉及可用于例如由光刻技術進行的器件制造中的量測方法和設備以及使用光刻技術制造器件的方法。

背景技術

光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上，通常是襯底的目標部分上的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案。可以將該圖案轉移到襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。通常，圖案的轉移是通過把圖案成像到設置在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上進行的。通常，單個的襯底將包含被連續形成圖案的相鄰目標部分的網絡。已知的光刻設備包括：所謂的步進機，在所謂的步進機中，每個目標部分通過一次將整個圖案曝光到目標部分上來輻照每個目標部分；以及所謂的掃描器，在所謂的掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描所述襯底來輻照每個目標部分。也可以通過將圖案壓印到襯底上來將圖案從圖案形成裝置轉移到襯底上。

在光刻過程中，經常期望對所生成的結構進行測量，例如用于過程控制和驗證。用于進行這種測量的多種工具是已知的，包括經常用于測量臨界尺寸(CD)的掃描電子顯微鏡以及用于測量重疊(在器件中兩個層的對準精度)的專用工具。近來，用于光刻領域的各種形式的散射儀已經被研制。這些裝置將輻射束引導到目標上并測量被散射的輻射的一種或更多種性質(例如作為波長的函數的在單個反射角處的強度；作為反射角的函數的在一個或更多個波長處的強度；或作為反射角的函數的偏振)以獲得“光譜”，根據該“光譜”，可以確定目標的感興趣的性質。感興趣的性質的確定可以通過各種技術來進行：例如通過迭代方法來重建目標結構，例如嚴格耦合波分析或有限元方法；庫搜索；以及主分量分析。

由常規的散射儀所使用的目標是相對大的(例如40μm×40μm)光柵，測量束生成比光柵小的光斑(即光柵未被充滿)。這簡化了目標的數學重建，因為其可以被看成是無限的。然而，為了減小目標的尺寸，例如減小到10μm×10μm或更小，例如，于是它們可以被定位于產品特征之中而不是劃線中，已經提出光柵被制成得比測量光斑更小的量測(即光柵被過填充)。典型地，這種目標使用暗場散射術進行測量，在暗場散射術中，第零衍射級(對應于鏡面反射)被擋住，僅僅更高的衍射級被處理。使用衍射級的暗場檢測的基于衍射的重疊使得能夠在更小的目標上進行重疊測量。這些目標小于照射光斑，并且可以被晶片上的產品結構圍繞。能夠使用復合光柵目標在一個圖像中測量多個光柵。

在已知的量測技術中，重疊測量的結果通過在旋轉目標或改變照射模式或成像模式以獨立地獲得-1^st(第-1)衍射級和+1^st(第+1)衍射級的強度的同時在一定條件下測量目標兩次來獲得。對于給定的光柵比較這些強度能夠提供光柵中的不對稱度的測量，并且在重疊光柵中的不對稱度能夠用作重疊誤差的指示器。

由于復合光柵目標中的各個光柵的尺寸被減小，在暗場圖像中的邊緣效應(條紋)變得顯著，并且目標中不同光柵的圖像之間會有串擾。為了解決這個問題，有些方案是僅僅選擇每個光柵的圖像的中心部分作為“感興趣的區域(ROI)”。僅僅在ROI內的像素值被用于計算不對稱度和重疊。然而，在考慮更小目標時，能夠被限定為免于受邊緣效應影響的ROI的尺寸減小至更小數量的像素。結果，對于給定的采集時間，測量固有地會有更多的噪聲。并且，在定位ROI過程中的任何變動會成為所測量的不對稱度中的顯著誤差源。

發明內容

期望提供一種用于重疊量測的技術，該技術能夠保持在復合目標結構中使用小光柵的優點，其中相比于在先的被公開的技術，精確度能夠被改進。具體的目標是避免與隨著目標大小的減小而選擇更小的ROI相關的缺點。