[发明专利]用于监测制造过程的方法

说明书

通过图案化步骤、物理处理步骤和化学处理步骤的组合，在衬底上形成多层产品结构。检查设备照射多个目标结构并捕获表示由每个目标结构散射的辐射的角度分布的光瞳图像(802)。目标结构具有相同的设计，但是被形成在不同衬底上和/或在衬底上的不同位置处。基于图像的比较(810)，检查设备推断在所述不同位置之间的过程引起的堆叠变化的存在。在一个应用中，检查设备基于暗场图像(840)并结合先前确定的校准信息(842a，842b)分开测量制造过程的重叠性能(OV)。取决于从光瞳图像推断的堆叠变化，针对每个目标调整校准。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月4日提交的欧洲申请17189187.2的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于例如在使用光刻设备的半导体制造中监测制造过程的方法和设备。本发明还涉及检查设备、光刻系统和器件制造方法。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备例如可以被使用在集成电路(IC)的制造中。在那种情形中，备选地被称为掩模(mask)或掩模版(reticle)的图案化器件可以被用来生成要被形成在IC的个体层上的电路图案。这种图案可以被转移到衬底(例如，硅晶圆)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转移通常是经由成像到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常被称为“场”。

在光刻过程中，期望频繁地对所形成的结构进行测量，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于测量重叠(overlay)的专用工具，重叠是器件中的两个层的对准的准确性。近来，已经开发出各种形式的散射仪以用于在光刻领域中使用。这些器件将辐射光束引导到目标上，并且测量被散射的辐射的一个或多个属性，例如在单个反射角下作为波长的函数的强度；在一个或多个波长下作为反射角的函数的强度；或作为反射角的函数的偏振，以获得衍射“光谱”，可以根据该“光谱”确定目标的感兴趣的属性。

已知散射仪的示例包括在US2006033921A1和US2010201963A1中所述类型的角度分辨散射仪。由这种散射仪所使用的目标是相对较大的光栅，例如40μm×40μm，并且测量光束生成小于光栅的斑点(即，光栅未被填充满)。除了通过重构来测量特征形状之外，还可以使用这种设备来测量基于衍射的重叠，如公开的专利申请US2006066855A1和US20080043239A1中所述。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测(metrology)使得能够在较小的目标上进行重叠测量。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请US2014192338和US2011069292A1中找到，其全部内容通过引用并入本文。已经在专利公开出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US2012242970A1、US20130258310A、US20130271740A、US2015138523A1和US2016180517A1中描述了上述技术的进一步发展。这些目标可以小于照射斑点，并且可以被晶圆上的产品结构所包围。使用复合的光栅目标，可以在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。

使用上述量测技术为例，它们的目的通常是测量在衬底上的抗蚀剂或其他材料层中形成的结构的尺寸以及重叠在各层之间的尺寸。然而，光刻制造过程中还有许多其他变量可能会影响由散射仪所接收的辐射。此类变量的示例是材料本身的属性(例如，折射率)和形成“堆叠”的任何层或所有层之间的层高度(厚度)。为了在给定的过程条件集合下获得准确的结果，可能需要仔细调整检查设备的设置，并仔细设置信号分析。