[发明专利]检查设备和方法

说明书

本申请是于2014年10月9日进入中国国家阶段的、国家申请 号为201380019174.6的、发明名称为“检查设备和方法”的PCT申 请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年2月21日提交的美国临时申请 61/601,156的优先权，其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及例如可用于通过光刻技术制造器件的检查设备和方 法。

背景技术

光刻设备是向衬底上(通常向衬底的目标部分上)施加所需图 案的机器。光刻设备可以例如用于制造集成电路(IC)。在该情形下， 备选地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生将要形成在 IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片) 上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)上。图案的转 移通常经由向设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上成像。 通常，单个衬底将包含相继被图案化的相邻目标部分的网络。已知 的光刻设备包括其中通过将整个图案一次性曝光到目标部分上来照 射每个目标部分的所谓的步进机，以及其中通过在给定方向(“扫描” 方向)上通过辐射束扫描图案来照射每个目标部分而同时平行于或 者反向平行于该方向来同步扫描衬底的所谓扫描机。也有可能通过 将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转移至衬底。

为了监控光刻工艺，测量图案化的衬底的参数。参数例如可以 包括形成在图案化的衬底中或上的相继层之间的重叠误差以及已显 影的光刻胶的关键线宽。可以对于产品衬底和/或对于专用度量目标 执行该测量。存在各种技术用于对光刻工艺中形成的微观结构进行 测量，包括使用扫描电镜和各种专用工具。专用检查工具的快速和 非侵入形式是散射仪，其中辐射束被引导至衬底的表面上的目标上， 并且测量散射或者反射束的特性。通过在束被衬底反射或者散射之 前和之后对束的特性进行比较，可以确定衬底的特性。这可以例如 通过将反射束与存储在与已知的衬底特性相关联的已知测量的库中 的数据进行比较而完成。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散 射仪引导宽带辐射束至衬底上，并且测量散射进入特定狭窄角度范 围中的辐射的光谱(强度根据波长而变化)。角度分辨散射仪使用单 色辐射束，并且测量根据角度而变化的散射辐射的强度。

光谱散射测量具有硬件相对简单的优点，这有助于改进匹配和 校准。然而，其难以测量非常孤立的特征，以及度量光栅的不对称。 角度分辨散射测量光学上更加复杂，使得校准和匹配变得复杂化。 此外，在实际中，需要多个可调的波长，这导致复杂和昂贵的光学 器件。随着光刻工艺分辨率增大，越来越小的特征形成在衬底上。 为了以最小特征的分辨率执行散射测量，可能需要使用与光刻工艺 自身使用的辐射波长相比更短的辐射波长。在紫外(UV)范围内的 波长原则上对于这一点可以是有效的。然而，用于这样的波长的光 学系统变得特别复杂。

因此需要散射仪的新形式，特别是适用于测量具有在当前和下 一代光刻工艺的分辨率下的特征尺寸的度量目标。本发明人已经认 识到已知的光谱散射仪的限制在于它们不使用来自目标光栅的更高 阶衍射辐射。

在ProceedingsofSPIEVol.5375(SPIE,Bellingham,WA,2004), DOI:10.1117/12.539143上由RichardM.Silver编辑的Metrology, Inspection,andProcessControlforMicrolithographyXVIII中发表的 论文“ANewApproachtoPatternMetrology”中，作者ChristopherP. Ausschnitt提出了一种散射仪的新形式。不同于传统的光谱散射仪， Ausschnitt的所谓MOXIE系统使用了零阶以及一阶衍射辐射。其也 使用了在衬底自身上的目标光栅以将衍射阶分解为分光信号。然而， 该系统也并未被优化以用于测量图案非对称性。此外，一阶信号的 光谱分辨率取决于目标几何形状，并且预期对于实际度量应用而言 太小。

已知的散射测量技术中另一个问题在于由产品衬底上的散射测 量目标所占据的空间或“基板面”。目标必须保持相互远离并且远离 产品特征，以避免测量之间的交叉串扰。本发明人已经进一步认识 到，交叉串扰的一个起因是仪器的光斑具有如下点扩展函数，该点 扩展函数具有围绕主光斑的能量的较大旁波瓣。