[发明专利]用于测量衬底上的结构的方法和设备、用于误差校正的模型、用于实施这样的方法和设备的计算机程序产品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月05日提交的欧洲申请13195846的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及用于测量衬底上的结构的方法和设备及用于误差校正的模型。本发明可以例如应用在微观结构的基于模型的量测中，例如以评定光刻设备的临界尺寸(CD)或重叠性能。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加到衬底上、通常是到衬底的目标部分上的机器。可以例如在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。在这种场合下，可替代地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于生成待形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或数个管芯的部分)上。图案的转移典型地是凭借到设置于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上的成像来进行。一般情况下，单一个衬底将包含被相继地图案化的邻接目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过使整个图案一次曝光到目标部分上来辐照各目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上凭借辐射束扫描图案同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底来辐照各目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上而使图案从图案形成装置转移至衬底。

为了监测光刻工艺，测量图案化的衬底的参数。参数可以包括例如形成在图案化的衬底中或上的相继层之间的重叠误差和显影的光敏抗蚀剂的临界线宽(CD)。该测量可以在产品衬底上和/或在专用量测目标上执行。存在有用于进行在光刻工艺中形成的微观结构的测量的各种技术，包括扫描电子显微镜和各种专业工具的使用。一种快速且非侵入形式的专业检查工具是将辐射束指向到衬底的表面上的目标上并且测量散射的或反射的束的性质的散射仪。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散射仪将宽谱带辐射束指向到衬底上并测量被散射到特定的窄角度范围内的辐射的光谱(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作为角度的函数的散射辐射的强度。

通过将束的在由衬底反射或散射前后的性质进行比较，可以确定衬底的性质。这可以例如通过将从反射或散射束的测量得到的数据与从参数化模型计算的模型(模拟)衍射信号进行比较来完成。计算的信号可以被预先计算并存储在库中，库代表分布在参数化模型的参数空间中的多个候选衬底结构。可选地或另外地，参数可以在迭代搜索过程期间变化，直到计算的衍射信号与测量的信号匹配为止。在US 7522293(Wu)和US 2012/0123748A1中，例如，这两个技术被分别描述为例如“基于库的”和“基于回归的”过程。

特别是对于复杂结构或包括特定的材料的结构来说，准确地给散射束建模所要求的参数的数量是高的。定义“模型菜单”，其中参数被定义为或者给定的(“固定的”)或者可变的(“浮动的”)。对于浮动参数，变化的准许范围或者以绝对项或者通过参考与标称值的偏离来定义。模型中的各浮动参数代表模型中的另一“自由度”，以及因此是在找到最佳匹配候选结构的多维参数空间中的另一尺寸。即使利用少量参数，计算任务的大小也很快地变得非常大，例如通过使库样本的数量不可接受地提高。它还提高了与测量的衬底不对应的错误匹配参数集合的风险。在某些情况中，将参数固定至与在实际测量的结构中不同的值可能对重构具有很小的影响。然而，在其他时间，参数的固定值与真实值之间的差异可以使匹配过程显著地失真，使得在感兴趣的参数的重构中出现不准确性。在这样的状况中的固定参数可以称作“讨厌(nuisance)”参数。

这样的讨厌参数使得难以找到计算的准确性与实用性之间的适当折衷。讨厌参数可以是被测量的结构的模型的参数，但是也可以是用于得到测量的设备的参数。也就是说，不同的设备可以从相同结构得到稍微不同的衍射信号，并且因此产生感兴趣的参数的稍微不同的测量。

发明内容

发明人已认识到关于讨厌参数的统计信息及其对观测的衍射信号的影响可以用于改进重构的准确性，而不用使讨厌参数作为模型中的浮动参数。

在第一方面，本发明提供了一种测量衬底上的结构的参数的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)定义数学模型，在数学模型中所述结构的形状和材料性质由包括至少一个感兴趣的参数的多个参数代表；

(b)用一个或多个辐射束照射所述结构并且检测由于所述辐射与所述结构之间的相互作用而产生的信号；

(d)通过在使感兴趣的参数变化并且使至少一个其他参数不变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算多个模型信号；