[发明专利]表征光学系统的透射损失的方法

说明书

技术领域

本发明涉及表征光学系统的透射损失的方法和测量衬底特性的方法。

背景技术

光刻设备是一种将想要的图案施加到衬底、通常为衬底的目标部分上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(IC)的制造。在那种情形下，可利用另外被称为掩模或分划板的图案形成装置生成将在IC的单个层上形成的电路图案。该图案可被转移到衬底(如硅片)上的目标部分(如包含一个或若干管芯的部分)。图案的转移通常借助于在衬底上设置的辐射敏感材料层(光刻胶)上的成像。一般地，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的分档器和扫描器，在分档器中，通过同时使整个图案曝光到目标部分上而使每个目标部分被照射；在扫描器中，通过辐射射束沿着给定方向(“扫描方向”)扫描图案并同时沿着与这个方向平行或反平行的方向扫描衬底而使每个目标部分被照射。通过在衬底上压印图案也能将图案从图案形成装置转移至衬底。

传感器已知在光刻过程期间或之后用于检查衬底。例如，在衬底上的光刻胶显影之后(例如，已经通过图案化的辐射射束进行曝光)，可实施测量和检查步骤。这被称为“在线”，因为它是在处理制造所用的衬底的正常过程中进行的。这可以起到两个用途。首先，期望检测其中显影光刻胶中的图案有缺陷的任何面积。如果衬底上足够数量的管芯，也就是用于形成单独装置的衬底的若干部分有缺陷的话，可能希望正确地使衬底剥去图案化的光刻胶并且重新 曝光，而不是在有缺陷图案的情况下通过执行后续处理步骤(例如蚀刻)使缺陷持续下去。其次，测量可能允许例如照明设置或曝光剂量的光刻设备中的误差能够被检测并进行后续曝光的校正。然而，光刻设备中的许多误差无法很容易检测到或根据光刻胶中印刷的图案进行量化。缺陷检测并非总是直接导致其原因。因此，检测和测量光刻设备中误差的各种“离线”过程同样是已知的。这可能涉及用测量装置代替衬底或者例如在各种不同机器设置下执行特定测试图案的曝光。这样的离线技术常常花费大量的时间，在此期间直至得到测量结果为止设备的最终产品的质量将是未知的。因此，可在与制造曝光相同的时间实施的、用于检测和测量光刻设备中误差的在线技术是优选的。

散射测量是可用于CD和重叠的在线测量的光学计量技术的一个示例。有两种主要的散射测量技术：

1)光谱散射测量通常使用例如氙、氘或基于卤素的光源的宽带光源测量以作为波长函数的某一固定角的散射光的特性。固定角可以是正入射或斜入射。

2)角分辨散射测量常常使用激光作为单波长光源或者宽带光源结合例如窄带干涉滤光片、色散棱镜或衍射光栅的波长选择装置测量作为入射角函数的固定波长下的散射光的特性。

例如使用实时回归或通过与模拟导出的图案库比较重新构造产生反射光谱的结构。重新构造涉及费用函数的最小化。两种方法均通过周期性结构计算光的散射。最常用的技术是精确耦合波分析(RCWA)，尽管也可通过例如FDTD或积分方程技术的其他技术计算光散射。这种角分辨散射测量在美国专利公布2006/0033921 A1中进行了详细描述。

散射测量还可用于检查蚀刻过程之后形成的特征(它们可能例如受控于光刻过程形成的图案)或者用于测量形成叠层的一个或多个材料层的厚度或特性。

为了实施角分辨散射测量，利用辐射照射衬底。为了从测量中获得最多信息，照射衬底的辐射可以经过线性偏振。为了获得高分辨率，使用具有高数值孔径(NA)的透镜。优选的是，NA具有至少为0.95的值。高孔径透镜是旋转对称的，但是具有偏振相关透射比。图6示出了高孔径透镜的光瞳面并且正如可以看到的，每个点处的透射可以分解为S分量和P分量。一般地，S偏振光遭受的透射损失比P偏振光更高，这可导致测量的角分辨散射光谱的净失真。

发明内容

因此，本发明的目的是使P和S偏振之间的不同透射损失的效果最小。

按照本发明的一个实施例，提供了一种表征光学系统的透射损失的方法，该方法包括测量辐射射束的照明轮廓(illuminationprofile)；投射辐射射束通过光学系统；测量投射通过光学系统的辐射射束的强度分布；以及比较测量的光谱和照明轮廓以表征透射损失。

按照本发明的另一个实施例，提供了一种测量衬底的特性的方法，该方法包括将辐射射束投射到衬底上；以及检测表示要测量的特性的反射辐射射束的强度分布，其中将按照上述方法测得的透射损失从反射辐射射束中减去。