[发明专利]确定重叠误差的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年5月11日递交的美国临时申请61/177,081的权益，该申请的全部内容一并在此作为参考。

技术领域

本发明涉及例如能够用在利用光刻技术的器件制造中的检查方法和使用光刻技术制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

为了监测光刻过程，需要测量图案化的衬底的参数，例如形成在衬底中或衬底上的连续的层之间的重叠误差。已经存在不同的技术，用于测量在光刻过程中形成的显微结构，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。专用的检查工具的一种形式是散射仪，在散射仪中辐射束被引导至衬底表面上的目标上并测量被散射或反射的束的性质。通过对比束在被衬底散射或反射之前和之后的性质，可以确定衬底的性质。例如通过将反射束与存储在与已知衬底性质相关的已知的测量值的库中的数据对比可以确定衬底的性质。已知两种主要类型的散射仪。分光镜散射仪引导宽带辐射束到衬底上并测量散射到具体窄角度范围中的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角分辨散射仪使用单色辐射束并测量散射辐射的强度作为角度的函数。

衍射图案包括多个衍射级，对于第一级衍射级和更高级衍射级，存在一对衍射级(±第一级、±第二级、±第三级等)。因此，对于第一级衍射和更高级衍射，每个像素具有相对的像素(形成一对像素)，其具有相等的且相对的衍射角。对于给定角度的衍射(或一对像素)，通过从相同衍射级内、从(在相同时间点测量的)另一像素对的强度减去像素的强度可以得出不对称度。被检测束的不对称度可以被模型化为振荡基函数的加权和，并且最普遍地，模型化为一系列的谐波。通常，当检测第一级衍射图案时，仅第一级谐波被使用，因为更高级谐波被使用的意义下降。具有两个相反的偏置的两组分开的叠印图案被用以确定在检测的衍射图案中每个像素的第一级谐波的振幅以及重叠误差。然而，如果第二级(或更高级)谐波很大且不能被忽略，则忽略较高级谐波会导致所确定的重叠误差中的不能容忍的偏移量。

基函数的振幅已知为K值，对于每个像素确定K值，由此得出“K图”。使用一对叠印图案可以确定K值，然后将K图重新应用在仅有单组叠印图案组的目标上。然而，如果所确定的K值不精确(例如由于忽略较高级谐波)，则所确定的重叠也将会不精确。此外，由于对于整个衬底的工艺处理(例如由于化学机械抛光)的变化，在整个衬底上K值会变化，并且在离开所确定的重叠误差一定距离的位置处确定K值。

发明内容

期望提供一种确定衍射级不对称度的模型的改进方法。

根据本发明实施例的一方面，提供一种测量衬底上的重叠误差的方法，所述衬底包括多组叠印图案，每组叠印图案包括顶部图案和底部图案。顶部图案和底部图案是周期性的。每组叠印图案在顶部图案和底部图案之间具有不同的偏置，使得对应的顶部图案和底部图案之间的总的偏移等于重叠误差和偏置之和。所述方法包括下列步骤。检测多个偏置中的每一个偏置的衍射图案，衍射图案包括第一级和更高级。从第一级或更高级确定对应于叠印图案组中的每一组的不对称度。基于多个偏置的不对称度组计算重叠误差。所述计算包括对叠印图案组中的每一组的不对称度建立模型、作为总偏移的函数，所述总偏移是至少两个不同的振荡基函数的加权和，所述基函数相对于顶部图案和底部图案之间的总偏移具有不对称度并且具有等于周期性图案的节距的周期。