[发明专利]散射仪以及使用声学辐射的散射测量方法

说明书

一种声学散射仪(502)具有声学源(520)，其可操作以将声学辐射(526)投影到形成在衬底(536)上的周期性结构(538)和(540)上。声学检测器(518)可操作以检测由周期性结构(538)和(540)衍射的负第一声学衍射阶(528)，同时区别于镜面反射(第0阶532)。另一声学检测器(522)可操作以检测由周期性结构衍射的正第一声学衍射阶(530)，同时再次区别于镜面反射(第0阶532)。声学源和声学检测器可以是压电换能器。相对于周期性结构(538)和(540)布置投影声学辐射(526)的入射角和检测器(518)和(522)的位置，使得对负第一声学衍射阶(528)和正第一声学衍射阶(530)的检测区别于第0阶镜面反射(532)。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月17日提交的欧洲申请17196893.6的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种散射仪以及例如可用于通过光刻技术制造设备的散射测量方法。

背景技术

光刻装置是将期望图案施加到衬底上的机器。光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。光刻装置可以例如将图案化设备(例如，掩模)处的图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影在衬底上，光刻装置可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻装置相比，使用波长在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻装置可以用于在衬底上形成更小的特征。

低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻装置的经典分辨率极限的特征。在这种过程中，分辨率公式可以表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是采用的辐射的波长，NA是光刻装置中投影光学元件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常为印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下为半节距)，而k1是经验分辨率因素。一般而言，k1越小，在衬底上再现与电路设计者所计划的形状和尺寸类似的图案以便实现特定电气功能和性能就越困难。为了克服这些难题，复杂的微调步骤可以应用于光刻投影装置和/或设计布局。这些包括例如但不限于NA的优化、定制的辐射方案、相移图案化设备的使用、诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)之类的设计布局的各种优化、或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。可替代地，用于控制光刻装置的稳定性的紧密控制环路可以用于改善图案在低k1下的再现。

在光刻过程中，需要经常对所形成的结构进行测量，例如，用于过程控制和验证。进行这种测量的各种工具是已知的，这些工具包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量套刻、设备中两层的对齐精度的专用工具。近年来，已经开发出各种形式的光学散射仪以用于光刻领域。这些设备将电磁辐射束引导到目标上，并且测量散射电磁辐射的一个或多个特性(例如，作为波长的函数的单个反射角的强度，作为反射角的函数的一个或多个波长的强度，或作为反射角的函数的偏振角)以获得衍射“光谱”，从中可以确定目标的感兴趣特性。

光学散射仪的性能受到限制。例如，为了控制诸如3D XPoint非易失性存储器和3DNAND之类的半导体设备的制造，很难或不可能通过不透明掩模层来测量套刻，该不透明掩模层将套刻的上部图案与下部图案分开。不透明层可以是厚度为几十nm的金属层和厚度为几微米的碳硬掩模。使用光学散射仪的计量具有挑战性，因为所使用的掩模几乎不能透射电磁辐射，其中最极端的情况是金属掩模，其中电磁辐射被吸收并且根本没有穿过金属掩模。

发明内容

期望具有光学散射测量的备选方案，例如，以当由于衬底上存在光学不透明或衰减材料而导致光学散射测量不可行时，确定诸如套刻误差之类的衬底特性。

根据本发明的第一方面，提供一种散射仪，其包括：