[发明专利]用于测量衬底上的结构的方法和设备

说明书

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。随着使用数目增加的具体材料沉积到衬底上的层的数目增加，变得越来越难以准确地检测对准标记，这部分地是由于在一个或更多个层中使用的一种或更多种材料对于用于检测对准标记的辐射是完全或部分不透明的。在第一步骤中，用激发辐射照射衬底。在第二步骤中，以适当的方式测量与由埋入的结构散射的反射材料效应相关联的至少一种效应。在一个示例中，该效应可以包括衬底表面的物理移位。在第三步骤中，基于所测量的效应导出所述结构的至少一个特性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月25日递交的欧洲申请17153017.3和于2017年11月20日递交的欧洲申请17202511.6的优先权，它们的全部内容通过引用并入本发明中。

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，尤其是用于测量位于沉积在衬底表面上的至少一个层下方的结构的方法和设备。

背景技术

光刻设备为将所期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，图案形成装置(其替代地被称作掩模或掩模版)可以用以产生待形成于IC的单层上的电路图案。可以将该图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的部分、一个管芯或几个管芯)上。通常经由成像至提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。一般而言，单个衬底将包括依次图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中一次性将整个图案曝光至目标部分上来辐照每一目标部分；和所谓的扫描器，其中在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时平行或反向平行于所述方向同步地扫描衬底来辐照每一目标部分。也有可能将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转印至衬底。

为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底上提供一个或更多个对准标记，并且光刻设备包括一个或更多个对准传感器，通过所述对准传感器可以准确地测量标记的位置。对准传感器可以有效地是位置测量设备。从不同的时间和不同的制造商知道不同类型的标记和不同类型的对准传感器。

已知的对准传感器使用一个或几个辐射源来产生具有不同波长的多个辐射束。以这种方式，传感器可以使用一个或多个相同的目标光栅上的辐射(例如，光)的若干波长(例如，颜色)和偏振来测量位置。在所有情况下，单色或偏振对于测量都是不理想的，因此所述系统从许多个信号中选择哪个信号提供最可靠的位置信息。

随着使用数目增加的具体材料沉积到衬底上的层的数目增加，准确地检测对准标记变得越来越困难。这部分地可能是由于辐射必须传播通过数目增加了的多个层。另外，用于一个或更多个层中的一种或更多种材料可以对于用于检测对准标记的辐射是完全或部分不透明的。这可能降低对准测量的准确度，或者在一些示例中，使得对准测量是不可能的。这又可能降低光刻过程的品质和光刻设备的功能性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量衬底上的结构的方法，所述结构位于沉积在所述衬底上的至少一个层的下面或下方，所述方法包括：

在激发时间用激发辐射照射衬底的激发区域，其中激发辐射引起材料效应以与衬底相互作用，并且其中激发辐射在衬底的表面上形成空间图案；

测量与由所述结构散射的散射材料效应相关联的至少一种效应；以及

基于至少一个测量的效应导出所述结构的至少一个特性。

在一个实施例中，所述测量步骤包括用测量辐射照射衬底，和接收由衬底散射的散射测量辐射，其中散射测量辐射表示至少一种效应。

在一个实施例中，接收散射测量辐射包括使用检测器，其中所述检测器是以下中的之一：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。