[发明专利]测量方法、设备和衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法、一种光刻设备和一种衬底。所述方法可以应用至光刻过程的性能的测量，例如测量临界尺寸或重叠性能。

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。

为了监控光刻过程，测量图案化的衬底的参数。参数可以例如包括形成在图案化的衬底中或上的连续层之间的重叠误差和临界线宽(临界尺寸，通常简称为CD)。可以在光敏抗蚀剂中(在曝光之后和显影之前或之后)或在由蚀刻、沉积等所形成的实际的产品特征中测量重叠和CD。这些测量可以在产品衬底和/或专门的量测目标上进行。存在用于直接测量在光刻过程中形成的微观结构的各种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专门的工具。快速且非入侵式的专门检查工具是散射仪，其中辐射束被引导至衬底的表面上的目标上，且被散射或反射的束的性质被测量。通过比较束在被衬底反射或散射之前和之后的性质，可以确定衬底的性质。这可以例如通过比较反射的束与存储在与已知的衬底性质相关的已知测量库中的数据来进行。

与电子显微术相比，散射术能够在设备中相对快速地进行CD和重叠的测量，所述设备被精密地集成到光刻制造单元或簇内。这些测量结果可以反馈或前馈到光刻设备的控制系统中或其它处理工具中，以便于以更加交互的方式调整性能。然而，散射术通常利用复杂且计算要求苛刻的设备，其被设置成靠近光刻设备自身。光刻设备，尽管其包括用于定位和绘图衬底和图案形成装置的非常精确的量测系统以将施加的图案的所有部分放置在它们被期望的位置上，但是通常不会直接测量重叠或CD。

依赖于应用，对重叠和CD的控制可能对于所制造的器件的良好性质是关键的。在当今由双重图案化技术制造的最高密度的结构中，不仅保持CD处于特定范围内是重要的，而且匹配在不同的过程步骤中实现的CD也是重要的。

发明内容

提供了一种量测方法，除去其它参数，其可以包括利用通常用于光刻设备自身的位置测量的所述类型的传感器的参数测量CD和重叠。已有的仪器可以用于这些新的目的，通过修改形成在衬底上的标记和通过修改用于处理传感器输出信号的数据。

根据本发明的第一方面，提供了一种测量光刻过程的性能参数的方法，所述方法包括：

(a)使用至少一个光刻步骤在衬底上形成图案，所述图案包括在所述衬底上的彼此相邻地定位且具有各自的第一和第二周期的第一子图案和第二子图案；

(b)对所述相邻的第一和第二子图案进行观察以获得组合的信号，所述组合的信号包括具有第三周期的拍分量(beat component)，所述第三周期处于比所述第一和第二周期的频率更低的频率；和

(c)由所述组合的信号计算对所述光刻过程的性能的测量，所计算的测量至少部分地通过所述拍分量的相位来确定。

依赖于如何形成子图案，性能参数可以是例如临界尺寸(CD)或重叠。对于CD测量，子图案中的一个可以包括标记，每个标记具有由类似产品的特征细分的部分。对于重叠测量，子图案被在独立的光刻步骤中形成。

测量可以利用光刻设备中的已有的对准传感器来进行，且可以用于控制即将发生的光刻步骤。测量的灵敏度和精度可以通过选择第一和第二周期来调整，并因此通过选择第三周期来调整。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于测量光刻过程的性能参数的设备，所述设备包括：

传感器，可操作以观察利用所述光刻过程形成在衬底上的图案，所述图案包括在所述衬底上的彼此相邻地定位的且具有各自的第一和第二周期的第一和第二子图案；