[发明专利]量测方法及其装置

说明书

一种用于测量制造工艺的参数的方法，包括：利用辐射照射目标，检测来自目标的经散射的辐射，以及从所检测的辐射的不对称性来确定感兴趣的参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年9月19日提交的美国申请62/733,490的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

集成电路通常借助于一种制造工艺制造，其中在衬底上借助于数个工艺步骤而将层形成于彼此之上。工艺步骤中的一个工艺步骤是光刻，其可以使用在深紫外线(DUV)光谱范围或极紫外线(EUV)光谱范围中的电磁辐射。衬底通常是硅晶片。在制造结构中最小的尺寸在纳米范围中。

在制造工艺中，需要检验制造结构和/或测量制造结构的特性。合适的检验和量测装置在本领域中已知。已知的量测装置中的一种量测装置是散射仪，例如，暗场散射仪。

专利申请公开US2016/0161864A1、专利申请公开US2010/0328655A1以及专利申请公开US2006/0066855A1讨论了光刻装置的实施例以及散射仪的实施例。所引用的文献通过引用的方式整体并入本文。

在特定类型的集成电路(例如3D-NAND存储器设备)中，一种阶梯形轮廓已被制作。该阶梯需要与3D-NAND设备中的单个存储器平面进行接触。这个阶梯是通过重复地移除抗蚀剂的薄层，紧跟着蚀刻步骤以形成新的双层而被制作。该工艺被重复N次，其中N是双层的数目。针对许多双层，初始抗蚀剂图案需要非常厚，约为10μm。此外，用于制作这种抗蚀剂图案的光刻工艺被设计为制作约70至80度的侧壁角，这是因为其制作了最好的楼梯轮廓。

在图1中图绘了这样的设备，图1示出了实际设备的截面。在本示例中，层的生长和处理方向(即层形成于彼此之上的方式)是从图1的底部，从元件106开始，朝向器件的表面，在本示例中，所图绘的最后一层是抗蚀剂层102。元素103描述双层的连续性。元素102是例如具有10微米厚度的抗蚀剂的厚层。元素100描述了通常的开口，例如以V形槽的形式，其是考虑到加工这样的装置而被制作的。在图1中所示的V形只是示例。表征开口的角度是101，该角度例如为20度。

在3D-NAND设备的制造期间，精确地知道在层102中的开口100与层106中的结构(其中层106是基底层)之间的相对对准是重要的。这样的测量被称为在开口100与层106中的结构(例如，线105等结构)之间的套刻。如先前引用的美国专利申请中所述，套刻可以利用量测工具准确地测量。套刻可以利用基于图像的套刻(IBO)工具或利用基于衍射的套刻(DBO)工具来测量，这些工具的操作方式是众所周知的，并且在现有技术中被充分的描述。

由于在两个感兴趣的层之间距离较大(例如20微米)，使用IBO工具测量套刻的问题是离焦图像，即如果层102很好地位于撞击照射辐射的焦点，而层106中的结构在撞击照射辐射的焦点之外，从而导致质量差的图像，因此计算套刻时不精确。解决方案是测量设备两次，每次都使辐射束首先聚焦在顶层上，然后再聚焦在底层上。这种方法有助于改善所测量的套刻，但它导致用于量测测量的时间的增加，导致在整个量测和制造工艺中的吞吐量的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量光刻工艺(诸如，套刻)的参数的方法，包括单个图像采集。所测量的图像不仅限于图像平面，图像平面是在现有技术中已经很好地描述的量测装置的已知元件，而且如果成像传感器被放置在量测装置的光瞳面也可以形成所测量的图像，量测装置的光瞳面也是已知的，并且在现有技术中被很好的描述。使用适合于允许准确套刻测量的单个图像采集，量测的吞吐量至少被改善了两倍。

根据本发明，公开了一种测量制造工艺参数的方法，该方法包括利用辐射照射目标，检测来自目标的经散射的辐射，根据检测到的辐射的不对称性确定感兴趣的参数。此外，根据该方法，不对称性被计算为所测量的信号的积分。