[发明专利]确定结构的特性的方法、检查设备以及器件制造方法

说明书

光学系统和检测器捕获通过与目标结构交互而修改的辐射的分布。使用观测到的分布以计算结构的特性(例如CD或套刻)。与光学系统相关的条件误差(例如聚焦误差)在观测值之间可变。记录特定于每个捕获的真实条件误差并用于对于由特定于观测值的条件误差所引起的所观测分布的偏离而应用校正。在一个实际示例中校正是基于相对于单位聚焦误差之前限定的单位校正。该单位校正可以根据特定于观测值的聚焦误差而线性地缩放。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2016年9月12日提交的美国申请62/393,521的优先权，并且该申请在此通过全文引用的方式并入本文。

技术领域

本说明书涉及用于确定结构特别是显微结构的特性的光学方法和设备。实施例可以应用于例如检查设备和/或例如在由光刻技术制造器件中可使用的光刻设备。实施例可以应用于例如采用固体沉浸透镜(SIL)或微SIL的检查设备中。

背景技术

光刻工艺是将所希望图案施加至衬底上、通常至衬底的目标部分上的工艺。光刻工艺可以用于例如集成电路(IC)的制造。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图案化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管芯的部分)上。图案的转移通常是经由成像至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。可以包括步进和/或扫描移动以在跨衬底的连续目标部分处重复图案。也能够通过压印图案至衬底上而将图案从图案化装置转移至衬底。

在光刻工艺中，频繁地希望对所形成的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行该测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用以测量光刻设备的套刻(形成在不同图案化步骤中的图案之间例如在器件中两个层之间的对准的精确度)和散焦的专用工具。近期，已经研发了各种形式散射仪用于光刻领域。这些装置将辐射束引导至目标上并测量被散射辐射的一个或多个特性—例如作为波长函数的在单个反射角下的强度；取决于反射角的在一个或多个波长下的强度；或者取决于反射角的偏振—以获得由此可以确定感兴趣目标的特性的“光谱”或“光瞳图像”。可以由各种技术执行感兴趣特性的确定：例如由迭代方案诸如严格耦合波分析或有限元方法对目标结构的重构；库搜索；以及主要成分分析。

散射仪的示例包括美国专利申请公开序列号US2006-033921和US2010-201963中所述类型的角分辨散射仪。由这些散射仪使用的目标是相对较大例如40μm乘以40μm的光栅，并且测量束产生小于光栅的光斑(也即光栅未填满)。除了通过重构测量特征形状之外，可以使用这些设备测量基于衍射的套刻，如美国专利申请公开序列号US2006-066855中所述。方法和散射仪也公开在美国专利申请公开序列号US2011-0027704、US2006-033921和US2010-201963中。随着光刻工艺中物理尺寸的减小，需要检查越来越小的特征，并且也需要减小由特定于量测的特征所占据的空间。再次通过引用包括所有这些申请的内容。

为了例如增大可以捕获的散射角的范围，可以在物镜与目标结构之间提供固体(solid)沉浸透镜(SIL)或微型SIL(微SIL)。包括固体沉浸透镜(SIL)的角分辨散射仪的示例公开在美国专利申请公开序列号US2009-316979中。SIL与目标的极端邻近导致大于1的非常高的有效NA，意味着可以在光瞳图像中捕获散射角的更大范围。在用于半导体量测的检查设备中应用该SIL公开在美国专利申请公开序列号US2016-061590中。

为了利用增大的值孔径，需要将SIL与目标之间的间隙设置并维持至最佳值。例如，间隙可以是几十纳米，例如在范围10-100nm内以维持SIL与衬底的近场光学交互。用于控制SIL元件高度的设置描述在美国专利申请公开序列号US2016-061590和2016年4月19日提交的PCT专利申请序列号PCT/EP2016/058640中。在此通过全文引用的方式包括所有所述申请和专利申请公开的内容。SIL的使用可以允许形成较小的照射光斑，并且因此也可以允许使用较小的目标。

发明内容