[发明专利]量测方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和包括量测目标的衬底

说明书

技术领域

本发明涉及用于量测的方法和设备，例如可用于通过光刻技术制造器件中，还涉及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(通常应用到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)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待形成在所述IC的单层上的电路图案。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。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含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：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。

在光刻过程中，经常期望对生成的结构进行测量，例如为过程控制和检验的需要。进行这样的测量的各种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，和用于测量器件中的两个层的重叠、对准精度的专用工具。近来，已经开发各种形式的散射仪用于光刻领域中。这些装置将辐射束引导到目标上和测量散射辐射的一个或更多的性质，例如单个反射角的作为波长函数的强度；在一个或更多的波长处作为反射角的函数的强度；或作为反射角的函数的偏振，用于获得可以确定目标的感兴趣的性质的“光谱”。对感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来执行：例如通过诸如严格耦合波分析或有限元方法等迭代方法来重建目标结构；库检索；和主成分分析。

传统散射仪使用的目标是相对大的(例如40μm×40μm)的光栅，测量束产生比光栅小的斑(即光栅是未被填满的)。这简化了目标的重建，因为它可以被看做成无限的。然而，为了减小目标的尺寸，例如10μm×10μm或更小，因此它们可以定位在产品特征中间，而不是在划线中，已经提出所谓的暗场量测术。因为更小的目标以更类似于产品特征的方式受过程变化的影响和因为可能需要更少的插值来确定过程变化在实际特征位置处的作用，所以将目标放置在产品特征中间增加了测量精度。

在暗场量测术中，用大的测量斑照射小的光栅(即光栅是过填充的)。通常照射时离轴的，或者说，测量束在窄的角度范围内入射到目标上，所述窄的角度范围不包括与衬底垂直的角度。在散射仪的测量支路中，由目标所衍射的第零级被场阑阻挡，光栅仅利用第一级衍射束中的一个被成像到检测器上。仅利用第一级衍射束中的另一个获得光栅的第二图像。如果光栅通过相同的光栅的叠加而形成，则在这两个叠置的光栅之间的重叠误差的测量可以从由各个第一级衍射束形成的图像的强度差获得。暗场量测术具有一些缺点。例如，因为需要每一光栅的两个图像和为了精确确定重叠而需要多对不同地偏置的光栅，所以降低了生产率。多对光栅的使用还增加了衬底上的空间，所述空间需要致力于量测目标且因此对于产品特征是不可利用的。因为光栅被过填充，所以成像系统中的像差可能导致光栅位置的变化以影响测量结果。

发明内容

期望提供一种改进的量测方法和设备，例如其可以实现更精确的测量和/或在更小的目标上进行测量。

根据本发明的一实施例，提供了一种量测设备，配置成测量衬底上的多个目标的性质。所述量测设备包括源、物镜、传感器和图像处理器。所述源配置成发出照射辐射束。所述物镜配置成将所述测量辐射束引导到在所述衬底上的目标上和收集由所述目标所衍射的辐射。所述传感器配置成检测所述目标的图像。所述源、物镜和传感器布置成使得所述照射束基本上同时照射所述目标，由所述传感器检测的所述目标的图像由一个第一级衍射束形成。图像处理器配置成在由所述传感器检测的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。

根据本发明的另一实施例，提供了一种测量衬底上的多个目标的性质的方法，所述方法包括以下步骤：产生照射束；使用物镜将作为测量束的照射束引导到所述目标上，使得所述测量束同时照射所述目标；利用所述物镜收集由所述目标所衍射的辐射；检测所述目标的图像，所述图像仅由一个第一级衍射束形成。在所述检测到的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。

根据本发明的另一实施例，提供了一种衬底，所述衬底在其上具有至少四个量测目标，其中所述量测目标包括光栅并在可以由圆圈紧密地限制的阵列中彼此相邻定位。