[发明专利]用于光刻术的量测

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年7月5日递交的美国临时申请61/668,277的权益，并且通过引用将其全部内容并入到本文中。

技术领域

本发明涉及可用于例如由光刻技术进行的器件制造中的量测方法和设备以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(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。通常，图案的转移是通过把图案成像到设置在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。已知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所谓的步进机中，每个目标部分通过一次将整个图案曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；以及所谓的扫描器，在所谓的扫描器中，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照每个目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。

在光刻过程中，经常期望对所生成的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这种测量的多种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜以及用于测量重叠(在器件中两个层的对准精度)的专用工具。近来，用于光刻领域的各种形式的散射仪已经被研发。这些装置将辐射束引导到目标上并测量被散射的辐射的一种或更多种性质(例如作为波长的函数的、在单个反射角处的强度；作为反射角的函数的、在一个或更多个波长处的强度；或作为反射角的函数的偏振)以获得“光谱”，根据该“光谱”，可以确定目标的感兴趣的性质。感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来进行：例如通过迭代方法来重建目标结构，例如严格耦合波分析或有限元方法、库搜索以及主分量分析。

由一些常规的散射仪所使用的目标是相对大的(例如40μm×40μm)光栅，测量束生成比光栅小的光斑(即光栅被欠填充)。这简化了目标的数学重建，因为其可以被看成是无限的。然而，为了减小目标的尺寸，例如减小到10μm×10μm或更小，例如，使得它们可以被定位于产品特征之中而不是划线中，已经提出光栅被制成得比测量光斑更小的量测(即光栅被过填充)。典型地，这种目标使用暗场散射术进行测量，在暗场散射术中，第零衍射级(对应于镜面反射)被挡住，仅仅更高的衍射级被处理。使用衍射级的暗场检测的基于衍射的重叠使得能够在更小的目标上进行重叠测量。这些目标小于照射光斑，并且可以被晶片上的产品结构围绕。能够在一个图像中测量多个目标。

在已知的量测技术中，重叠测量的结果通过在旋转目标或改变照射模式或成像模式以独立地获得-1^st衍射级和+1^st衍射级的强度的同时、在一定条件下测量目标两次来获得。对于给定的光栅比较这些强度能够提供光栅中的不对称度的测量，并且在重叠光栅中的不对称度能够用作重叠误差的指示器。

虽然已知的基于暗场图像的重叠测量是快速的且计算很简单(一旦经过校准)，但是它们依赖于以下假定：重叠仅仅是由目标结构的不对称度造成。在叠层中的任何其他的不对称度，例如，在重叠的光栅的一者或两者中的特征的不对称度，也造成1^st级的不对称度。该不对称度与重叠没有清晰的关系，干扰了重叠测量，给出了不精确的重叠结果。在重叠光栅中的底光栅中的不对称度是特征不对称度的公共形式。其例如可以源自在底光栅被最初形成之后执行的晶片处理步骤中，例如化学机械抛光(CMP)。

因此，在此时，本领域技术人员不得不在两个方面之间进行选择，一方面，简单和快速的测量过程，其给出重叠测量，但在存在不对称度的其他成因时将导致误差；另一方面，更传统的技术，计算强度高且通常需要对于大的、被欠填充的光栅的多个测量以避免光瞳图像被来自于重叠光栅的环境的信号所干扰，这将妨碍对其进行重建。

因此，期望将对于由重叠造成的目标结构对称度的贡献与其它影响以更直接和简单的方式区别开，同时最小化目标结构所需要的衬底的面积。

发明内容

期望提供一种用于使用目标结构进行的重叠量测的方法和设备，其中，生产率和精度可以相对于已公开的现有技术得到提高。而且，虽然本发明不限于此，但是如果其可以用于能够以基于暗场图像的技术读出的小目标结构，则将具有显著的优势。