散射儀和光刻設備的製作方法

2023-11-02 23:24:42 1

專利名稱：散射儀和光刻設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及可應用於例如利用光刻技術的器件製造中的檢驗方法和使用光刻技術製造器件的方法。尤其地，本發明涉及散射儀的方法和設備。
背景技術：
光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上，通常是襯底的目標部分上的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的製造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用於生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案。可以將該圖案轉移到襯底(例如，矽晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。 所述圖案的轉移通常是通過將圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。 通常，單個襯底將包含連續形成圖案的相鄰目標部分的網絡。公知的光刻設備包括所謂的步進機，在所述步進機中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每一個目標部分；以及所謂的掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(「掃描」方向)掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述襯底來輻射每一個目標部分。也可能通過將圖案壓印(imprinting)到襯底的方式從圖案形成裝置將圖案轉移到襯底上。為了監測光刻過程，需要測量圖案化的襯底的參數，例如形成在襯底上或襯底內的連續層之間的重疊誤差。已有多種技術用於測量在光刻過程中形成的顯微結構，包括使用掃描電子顯微鏡和多種專門工具。一種專用檢驗工具的形式是散射儀，其中輻射束被引導到襯底表面上的目標上並且測量散射或反射束的性質。通過比較束在被襯底反射或散射前後的性質，可以確定襯底的性質。例如通過將反射束同與已知襯底性質相關的已知測量值的庫中存儲的數據比較，可以確定襯底的性質。已知兩種主要類型的散射儀。光譜散射儀引導寬帶輻射束到襯底上並且測量散射到特定的窄的角度範圍內的輻射的光譜(強度作為波長的函數)。角度分辨散射儀使用單色輻射束並且測量作為角度的函數的散射輻射的強度。為了測量光譜，反射的輻射束必須被聚焦到散射儀檢測器上。因為難以使用用於散射儀測量的寬帶輻射束來確定在目標之上物鏡的理想高度以實現最佳聚焦，現有技術使用特殊的具有其自身的窄帶輻射源的聚焦傳感器來執行必要的測量。隨後測量的值被用於控制物鏡的位置以將目標保持在理想焦距處和確定散射儀中的用於參照和校準的基準的高度。然而，本申請的發明人認識到，在這種布置中存在問題，即通過聚焦傳感器測量的物鏡的最佳位置可能不與散射儀檢測器的最佳聚焦位置精確地匹配
發明內容
本發明旨在提供一種至少消除上述問題的使用散射儀的檢驗方法。根據本發明的第一方面，提供一種散射儀，配置成測量襯底的性質，散射儀包括 聚焦布置；聚焦傳感器；聚焦控制器，響應於所述聚焦傳感器以提供有效地引起致動器布置調整所述聚焦布置和襯底的相對位置的控制信號，其中需要所述相對位置、以在調整過程期間聚焦輻射束；和焦距偏離布置，適於提供偏離給聚焦布置產生的焦距，以補償在所述調整過程期間所述散射儀的聚焦和在使用散射儀期間的散射儀的聚焦之間的差異。根據本發明的第二方面，提供一種使用散射儀測量襯底的性質的散射測量方法， 包括調整過程，包括確定聚焦輻射束所需的所述聚焦布置和所述襯底的相對位置、提供表示所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置的控制信號、和依賴於所述控制信號調整所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置以引起所述聚焦；和提供偏離給由聚焦布置產生的焦距以補償所述調整過程期間所述散射儀的聚焦和使用散射儀期間散射儀的聚焦之間的差異。根據本發明的第三方面，提供一種器件製造方法，包括使用光刻設備以在襯底上形成圖案；和使用散射儀確定與通過所述光刻設備印刷的圖案的參數有關的值，包括調整過程，所述調整過程包括確定聚焦輻射束所需的所述聚焦布置和所述襯底的相對位置、 提供表示所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置的控制信號、和依賴於所述控制信號調整所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置以引起所述聚焦；和提供偏離給由聚焦布置產生的焦距，以補償所述調整過程期間所述散射儀的聚焦和使用散射儀期間散射儀的聚焦之間的差異。


下面僅通過示例的方式，參考附圖對本發明的實施例進行描述，其中示意性附圖中相應的標記表示相應的部件，在附圖中圖1示出光刻設備；圖2示出光刻單元或光刻簇；圖3示出第一散射儀；圖4示出第二散射儀；圖5示出第三散射儀，其示出傳感器臺和晶片臺的細節；圖6示意地示出併入到在根據本發明的散射儀的第一實施例中使用的圖5中示出的散射儀中的光學布置；圖7是表示根據本發明的第一實施例的圖5和6中的散射儀的操作流程圖；圖8是表示根據本發明的第二實施例的圖5和6中的散射儀的操作流程圖。
具體實施例方式圖1示意地示出了一光刻設備。所述光刻設備包括照射系統(照射器)IL，其配置用於調節輻射束B(例如，紫外(UV)輻射或深紫外(DUV)輻射)；支撐結構(例如掩模臺) MT,其構造用於支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA，並與用於根據確定的參數精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；襯底臺(例如晶片臺)WT，其構造成用於保持襯底(例如塗覆有抗蝕劑的晶片)W，並與配置用於根據確定的參數精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和投影系統(例如折射式投影透鏡系統)PL，其配置成用於將由圖案形成裝置MA 賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標部分C(例如包括一根或多根管芯)上。照射系統可以包括各種類型的光學部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁型、靜電型或其它類型的光學部件、或其任意組合，以引導、成形、或控制輻射。所述支撐結構支撐，即承載圖案形成裝置的重量。支撐結構以依賴於圖案形成裝置的方向、光刻設備的設計以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置。所述支撐結構可以採用機械的、真空的、靜電的或其它夾持技術保持圖案形成裝置。所述支撐結構可以是框架或臺，例如，其可以根據需要成為固定的或可移動的。所述支撐結構可以確保圖案形成裝置位於所需的位置上(例如相對於投影系統)。在這裡任何使用的術語「掩模版」或「掩模」都可以認為與更上位的術語「圖案形成裝置」同義。這裡所使用的術語「圖案形成裝置」應該被廣義地理解為表示能夠用於將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標部分上形成圖案的任何裝置。應當注意， 被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標部分上形成的器件中的特定的功能層相對應，例如集成電路。圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術中是公知的，並且包括諸如二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型。可編程反射鏡陣列的示例採用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨立地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡矩陣反射的輻射束。這裡使用的術語「投影系統」應該廣義地解釋為包括任意類型的投影系統，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學系統、或其任意組合，如對於所使用的曝光輻射所適合的、或對於諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這裡使用的術語「投影透鏡」可以認為是與更上位的術語「投影系統」同義。如這裡所示的，所述設備是透射型的(例如，採用透射式掩模)。替代地，所述設備可以是反射型的(例如，採用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或採用反射式掩模)。所述光刻設備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更多的掩模臺)的類型。在這種「多臺」機器中，可以並行地使用附加的臺，或可以在一個或更多個臺上執行預備步驟的同時，將一個或更多個其它臺用於曝光。所述光刻設備還可以是這種類型，其中襯底的至少一部分可以由具有相對高的折射率的液體覆蓋(例如水)，以便填滿投影系統和襯底之間的空間。浸沒液體還可以施加到光刻設備的其他空間中，例如掩模和投影系統之間的空間。浸沒技術在本領域是熟知的，用於提高投影系統的數值孔徑。這裡使用的術語「浸沒」並不意味著必須將結構(例如襯底) 浸入到液體中，而僅意味著在曝光過程中液體位於投影系統和該襯底之間。參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發出的輻射束。該源SO和所述光刻設備可以是分立的實體(例如當該源為準分子雷射器時)。在這種情況下，不會將該源考慮成形成光刻設備的一部分，並且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴束器的束傳遞系統BD的幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可以是所述光刻設備的組成部分(例如當所述源是汞燈時)。可以將所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要時設置的所述束傳遞系統BD —起稱作輻射系統。所述照射器IL可以包括用於調整所述輻射束的角強度分布的調整器AD。通常，可以對所述照射器IL的光瞳平面中的強度分布的至少所述外部和/或內部徑向範圍(一般分別稱為σ-外部和ο-內部)進行調整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件， 例如積分器IN和聚光器CO。可以將所述照射器用於調節所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的均勻性和強度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐結構(例如，掩模臺MT)上的所述圖案形成裝置 (例如，掩模MA)上，並且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經穿過掩模MA之後，所述輻射束B通過投影系統PL，所述投影系統將輻射束B聚焦到所述襯底W的目標部分C上。 通過第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，幹涉儀器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容傳感器)的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標部分C定位於所述輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機械獲取之後，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM和另一個位置傳感器(圖1中未明確示出)用於相對於所述輻射束B的路徑精確地定位掩模MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實現掩模臺MT的移動。類似地，可以採用形成所述第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊來實現所述襯底臺WT的移動。在步進機的情況下(與掃描器相反)，掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的。可以使用掩模對準標記Ml、M2和襯底對準標記Pl、P2來對準掩模MA和襯底W。儘管所示的襯底對準標記佔據了專用目標部分，但是它們可以位於目標部分之間的空間(這些公知為劃線對齊標記)中。類似地，在將多於一個的管芯設置在掩模MA上的情況下，所述掩模對準標記可以位於所述管芯之間。可以將所示的設備用於以下模式中的至少一種中1.在步進模式中，在將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止的同時，將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標部分C上(即，單一的靜態曝光)。然後將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標部分C曝光。在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單一的靜態曝光中成像的所述目標部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進行掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C上(S卩，單一的動態曝光)。襯底臺WT相對於掩模臺MT的速度和方向可以通過所述投影系統PL的(縮小)放大率和圖像反轉特徵來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制了單一動態曝光中所述目標部分的寬度(沿非掃描方向)， 而所述掃描運動的長度確定了所述目標部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一個模式中，將用於保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT保持為基本靜止，並且在對所述襯底臺WT進行移動或掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C上。在這種模式中，通常採用脈衝輻射源，並且在所述襯底臺WT的每一次移動之後、 或在掃描期間的連續輻射脈衝之間，根據需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式可易於應用於利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的無掩模光刻術中。
也可以採用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。如圖2所示，光刻設備LA形成光刻單元LC(有時也稱為光刻元或者光刻簇)的一部分，光刻單元LC還包括用以在襯底上執行曝光前和曝光後處理的設備。通常，這些包括用以沉積抗蝕劑層的旋塗器SC、用以顯影曝光後的抗蝕劑的顯影器DE、激冷板CH和烘烤板 BK。襯底輸送裝置或機械手RO從輸入/輸出口 1/01、1/02拾取襯底，然後在不同的處理設備之間移動所述襯底，然後將襯底移動到光刻設備的進料臺LB。經常統稱為軌道的這些裝置處在軌道控制單元TCU的控制之下，所述軌道控制單元TCU自身由管理控制系統SCS控制，所述管理控制系統SCS也經由光刻控制單元LA⑶控制光刻設備。因此，不同的設備可以被操作用於將生產量和處理效率最大化。為了由光刻設備曝光的襯底被正確地和一致地曝光，需要檢驗經過曝光的襯底以測量性質，例如連續層之間的重疊誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。如果檢測到誤差，可以對後續襯底的曝光進行調整(尤其是如果檢驗能夠即刻完成或足夠迅速到使同一批次的其他襯底仍處於待曝光狀態時)。已經曝光過的襯底也可以被剝離並被重新加工(以提高產率)，或被遺棄，由此避免在已知存在缺陷的襯底上進行曝光。在僅僅襯底的一些目標部分存在缺陷的情況下，可以僅對那些完好的目標部分進行進一步曝光。檢驗設備用於確定襯底的性質，並且尤其用於確定不同襯底或相同襯底的不同層的性質是如何層層變化的。檢驗設備可以集成到光刻設備LA或光刻單元LC或可以是單獨的裝置。為了實現最快速的測量，期望檢驗設備在曝光後立即測量曝光後的抗蝕劑層的性質。然而，抗蝕劑中的潛像具有非常低的對比度，即在抗蝕劑的已經被輻射曝光的部分和那些還沒有曝光的部分之間折射率僅存在非常小的差異，並且不是所有的檢驗設備具有足夠的敏感度進行潛像的有用的測量。因此，測量可以在曝光後的烘烤步驟(PEB)之後進行，所述曝光後的烘烤步驟通常是在經過曝光的襯底上進行的第一步驟，且增加了抗蝕劑的經過曝光和未經曝光的部分之間的對比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像可以被稱為半潛在的。也能夠在抗蝕劑的曝光部分或者未曝光部分已經被去除的點上，或者在諸如刻蝕等圖案轉移步驟之後，對經過顯影的抗蝕劑圖像進行測量。後一種可能性限制了有缺陷的襯底進行重新加工的可能，但是仍舊可以提供有用的信息。圖3示出散射儀，其可以用於本發明。散射儀包括寬帶(白光)輻射投影裝置2， 其將輻射投影到襯底W上。反射的輻射通至光譜儀檢測器4，光譜儀檢測器4測量鏡面反射輻射的光譜10(強度是波長的函數)。通過這個數據，引起檢測的光譜的結構或輪廓可以通過處理單元PU(例如通過嚴格耦合波分析和非線性回歸，或通過與圖3底部示出的模擬光譜庫進行比較)進行重建。通常，對於所述重建，已知所述結構的通常形式，且根據所述結構的製作工藝的知識假定一些參數，僅留有一些結構參數根據散射測量數據確定。這種散射儀可以被配置為正入射散射儀或斜入射散射儀。可以用於本發明的另一個散射儀如圖4所示。在該裝置中，由輻射源2發出的輻射採用透鏡系統12通過幹涉濾光片13和偏振器17被聚焦，由部分反射表面16反射並經由具有高數值孔徑(NA)(優選至少0.9或更優選至少0.95)的顯微鏡物鏡15聚焦到襯底W 上。浸沒式散射儀甚至可以具有數值孔徑超過1的透鏡。然後，所反射的輻射通過部分反射表面16透射入檢測器18，以便檢測散射光譜。檢測器可以位於在透鏡系統15的焦距處的後投影光瞳平面11上，然而，光瞳平面可以替代地以輔助的光學元件(未示出)在檢測器上重新成像。所述光瞳平面是在其上輻射的徑向位置限定入射角而角位置限定輻射的方位角的平面。所述檢測器優選為二維檢測器，以使得可以測量襯底目標30的兩維角散射光譜。檢測器18可以是例如電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CM0Q傳感器的陣列，且可以採用例如每幀40毫秒的積分時間。參考束經常被用於例如測量入射輻射的強度。為此，當輻射束入射到分束器16上時，輻射束的一部分透射通過所述分束器、作為參考束朝向參考反射鏡14。然後，所述參考束被投影到同一檢測器18的不同部分上。一組幹涉濾光片13可用於在如405-790nm或甚至更低(例如200_300nm)的範圍中選擇感興趣的波長。幹涉濾光片可以是可調諧的，而不是包括一組不同的濾光片。光柵可能被用於替代幹涉濾光片。檢測器18可以測量單一波長(或窄波長範圍)的被散射光的強度，所述強度離散地對應多個波長，或者所述強度在一個波長範圍上分布。進而，檢測器可以分立地測量橫向磁場(TM)和橫向電場(TE)偏振光的強度和/或在橫向磁場和橫向電場偏振光之間的相位差。能夠採用給出大集光率的寬帶光源(即具有寬的光頻率範圍或波長以及由此而生的色彩)，由此允許多個波長的混合。在寬帶上的多個波長優選每個具有*8的帶寬和至少2*8(即波長的兩倍)的間距。多個輻射「源」可以是已經用光纖束被分割的擴展輻射源的不同部分。以這樣的方式，角度分辨散射光譜可以並行地在多個波長上被測量。可以測量包含比二維光譜更多的信息的三維光譜(波長和兩個不同角度)。這允許更多的信息被測量，這增加量測工藝的魯棒性。這在EP1，628，164A中進行了更詳細的描述。襯底W上的目標30可以是被印刷的光柵，以使得在顯影之後，所述條紋為實抗蝕劑線的形式。所述條紋可以替代地被蝕刻到所述襯底中。該圖案對於光刻投影設備(尤其是投影系統PL)中的色差和照射對稱度敏感，且這種像差的存在將表明其自身在所印刷的光柵中的變化。相應地，所印刷的光柵的散射測量數據被用於重建光柵。光柵的參數(例如線寬和線形)可以被輸入到重建過程中，所述重建過程由處理單元PU根據印刷步驟和/ 或其他的散射測量工藝的知識實現。參照圖5，圖中顯示了圖4中示出的散射儀的結構。散射儀通過基部框架51支撐， 基部框架支撐線性Y臺53，線性Y臺53被支撐用於沿圖中箭頭所示方向移動，並且基礎框架支撐線性X臺55，線性X臺55被支撐用於在圖中的平面內移動。線性Y臺53承載旋轉臺57，其依次承載將在設備中用來承載晶片W的晶片臺59。如圖4所示，設置散射儀傳感器18，其由線性X臺55支撐以便沿X方向是可移動的。為了通過物鏡系統15在襯底上提供輻射束的在線聚焦，散射儀包括聚焦感測布置。尤其地，提供聚焦傳感器61，其被散射儀傳感器18承載並且可與其一起移動，聚焦傳感器61又承載控制物鏡系統15 (如圖4所示)的位置的物鏡臺63。布置聚焦照射系統65 以引導輻射束(圖中箭頭所示)至聚焦傳感器61上。束將通過物鏡系統15到晶片W上。 聚焦控制器67在處理單元PU的控制下有效地提供控制信號給物鏡臺63中的致動器(未示出)，以便控制在Z方向上的物鏡布置的移動，如圖中箭頭所示，以將聚焦照射系統提供的輻射聚焦到晶片上並將由晶片臺59上的晶片W反射的輻射聚焦回到聚焦傳感器61上。然而，正如發明人所認識到的，然而上述的布置存在問題，由聚焦傳感器61測量的最佳焦距測量值不必然與測量從晶片反射的輻射光譜以便監測例如臨界尺寸(⑶)或重疊(OV)時由散射儀傳感器18實施的測量所需的最佳焦距匹配。這可以是因為散射儀傳感器18和聚焦傳感器61由於不同的輻射波長或由於不同原理的(例如電容隨光學對比度變化)不同光學設計所使用的不同的測量技術、晶片臺59上的晶片的不同晶片相互作用或不同應用(例如CD和OV測量之間)的最佳焦距的不同定義。由於時間限制，不可能在設備的散射儀測量期間通過聚焦傳感器61執行進一步測量。尤其地，聚焦控制系統使用的採樣將通常具有典型的2KHz的帶寬，這比用於散射測量的測量值的輻射帶寬小很多。根據本發明的一個實施例，在散射儀測量期間Z方向上的聚焦傳感器的位置被調整，以在不需要線性化聚焦傳感器的情況下補償聚焦傳感器和散射測量傳感器18的焦距之間的偏離。參照圖6，該圖示出用於上述的焦距感測布置的光學布置中的一部分光學部件的位置，其可以用於根據本發明的一個實施例的散射儀。可以認識到，在圖6中，晶片W是圖 5中示出的散射儀中的晶片W，而透鏡69表示圖5中示出的物鏡布置15，透鏡71是焦距感測布置的聚焦透鏡。還將認識到，一些光學部件，尤其是用於將被晶片反射的輻射分束、使得僅來自聚焦照射系統65的輻射通過聚焦透鏡71的分束布置。從晶片W反射的通過透鏡69、71的輻射被反射鏡73分束產生兩個束，束1和束2。 設置相應的檢測器75和77來檢測束1和束2。束1通過孔79到檢測器75上，而束2在從反射鏡83反射之後通過孔81到檢測器77上，檢測器75、77、孔79、81以及反射鏡73、83 — 起形成圖5中的聚焦傳感器61的一部分。圖6還示出了每個束(束1和束幻的相應的焦平面85、87的位置。晶片W和用於束1的焦平面85之間的光學路徑長度將等於晶片W和用於束2的焦平面87之間的光學路徑長度。孔79、81和相應的焦平面85、87之間的距離對於束1和束2將是相等的。使用兩個束，束1和束2，實現感測束離開晶片W上的焦距位置的任何偏差以及檢測任何散焦的事實。具體地，在最佳焦距處，通過孔79、81的光的量是相等的，因而檢測器 75、77的輸出S1、S2也是相等的。換句話說，Sl = S2，並且S1-S2 = 0。如果晶片W不在最佳焦距處，Sl和S2變成不相等並可以檢測出來。隨後使用圖5中示出的物鏡臺63移動物鏡69在物鏡布置15中的位置，直到Sl和S2變為再次相等，晶片W處於最佳焦距處，其中對於散射測量和對準測量、物鏡69處於晶片W之上的最佳高度處。如上所述，相對於現有技術，現有技術的布置存在問題，在聚焦傳感器和散射測量傳感器的焦距之間存在差異，其可能是基於機器的、產品的和/或工藝的。參照圖7，根據本發明第一實施例，離線或脫機執行參照測量以確定焦距感測布置確定的焦距和在特定散射測量操作中使用的特定輻射束所需的焦距之間的偏離。這在圖7 中用步驟S71表示。通過聚焦傳感器61和散射儀傳感器18測量的入射到晶片W上的束的焦距測量值之間的偏離可以在不需要重新調整系統的情況下在散射儀在線操作期間在當前基礎上在步驟S72中被校正。可以在焦距感測布置或在散射儀傳感器18中執行偏離的校正。在特定實施例中， 在圖6中示出的光學布置中，聚焦透鏡71的位置(在現有技術的布置中通常是保持靜止的)可以被調整以改變焦平面85、87相對於相應的孔79、81的位置。這種位置調整可以通過相同的調整物鏡69的位置的致動器來完成、或通過單獨的致動器來完成。在使得束1中的焦平面85偏移至較靠近孔79的情形中，相對於檢測器77產生的信號，檢測器75將產生較大的信號。因此，Sl將大於S2。信號的差，S1-S2可以被聚焦控制迴路中的控制器67使用以調整物鏡69的位置，其將又影響焦平面85的位置。控制迴路將再次移動物鏡69，直到Sl和S2相等並且焦平面85回到其原始位置。將可以看到，與不應用偏離相比，通過這個過程相對於晶片W不同地定位物鏡69。這將影響散射儀傳感器18和通過聚焦傳感器61 實施的測量所實現的對準功能兩者的焦距。替換地，孔79、81的位置可以調整。一旦已經校正偏離，則聚焦控制器67確保通過移動物鏡臺63，由散射儀傳感器系統18中的檢測器75、77實施的測量採用校正的焦距位置。雖然聚焦系統檢測最佳焦距的位置，即Sl = S2，引入偏離用於聚焦傳感器外側的測量系統。參照圖8，在根據本發明的替換的實施例中，代替調整第一實施例中的光學部件， 可以對聚焦控制器67提供至物鏡臺63中的致動器的信號執行軟體校正。與第一實施例一樣，在步驟S81中，離線或脫機實施參照測量，以確定焦距感測布置確定的焦距和在特定散射測量操作中所用的特定輻射束所需的焦距之間的偏離。在隨後的在線散射測量操作中， 如步驟S82所示，聚焦控制器67在處理器PU的控制下，隨後被布置用以提供修正的控制信號，其代替使得Sl與S2相等，使得它們具有等於偏離值的差值。這隨後被用於控制物鏡臺 63中的致動器，以將物鏡系統的位置調整為由聚焦控制器確定的考慮所述偏離的最佳焦距的位置。然而應該認識到，此處本實施例的實施需要聚焦傳感器61的輸出和物鏡系統的實際線性位移之間的理想地線性的已知關係。這將依賴於因素的數量，包括被測量的晶片W 的結構。應該認識到，聚焦傳感器和散射測量傳感器的焦距之間的偏離的校正將允許獲得散射儀傳感器18或聚焦傳感器61的相對於最優焦距的較小的焦距誤差，而不管是特定應用或聚焦系統。通過上述的晶片定位系統，這將導致散射儀的部件的更好的對準，由此將帶來較精確的CD和/或OV測量。進一步，測量散射輻射的較好的聚焦還將帶來更精確的CD 和/或OV測量。通過上述的晶片定位系統，較好的聚焦將導致較尖銳的圖像、用於晶片的對準，由此導致較小的對準誤差。在OV測量的情形中，可以在晶片上方選擇何處進行測量， 因為最佳焦距將與晶片無關。還應該認識到，對偏離的調整的可能性使得在設計聚焦傳感器時更加靈活。因為傳感器不需要提供最好的可用焦距，因為其可以在稍後進行校正。此外，可以改善散射測量傳感器的動態範圍，由此使得可以通過改變入射輻射的強度以例如測量由反射差的表面產生的光譜。偏離校正還將使得較容易將替換的聚焦傳感器應用至上述的光學傳感器，例如電容傳感器，雖然其隨後將需要提供不同的控制信號。在使用這種電容傳感器的情況下， 在調整過程中確定物鏡的最佳焦點位置，電容傳感器被用於確定晶片W和物鏡69的相對位置。將偏離應用至由電容傳感器產生的信號，以補償調整過程和散射儀操作之間的測量特性的改變。雖然在本文中詳述了光刻設備用在製造ICs (集成電路)，但是應該理解到，這裡所述的光刻設備可以有其他應用，例如製造集成光學系統、磁疇存儲器的引導和檢測圖案、 平板顯示器、液晶顯示器(IXDs)、薄膜磁頭等。本領域技術人員應該認識到，在這種替代應用的情況中，可以將這裡使用的任何術語「晶片」或「管芯」分別認為是與更上位的術語「襯底」或「目標部分」同義。這裡所指的襯底可以在曝光之前或之後進行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層塗到襯底上，並且對已曝光的抗蝕劑進行顯影的工具)、量測工具和/ 或檢驗工具中。在可應用的情況下，可以將所述公開內容應用於這種和其他襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如為產生多層IC，使得這裡使用的所述術語「襯底」也可以表示已經包含多個已處理層的襯底。雖然上面詳述了本發明的實施例在光刻設備的應用，應該注意到，本發明可以有其它的應用，例如壓印光刻，並且只要情況允許，不局限於光學光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的拓撲限定了在襯底上產生的圖案。可以將所述圖案形成裝置的拓撲印刷到提供給所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之後，所述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，並在抗蝕劑中留下圖案。這裡使用的術語「輻射」和「束」包含全部類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如具有約365、355、對8、193、157或126歷的波長)和極紫外(EUV)輻射(例如具有 5-20nm範圍的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。在允許的情況下，術語「透鏡」可以表示不同類型的光學部件中的任何一種或其組合，包括折射式的、反射式的、磁性的、電磁的以及靜電的光學部件。儘管以上已經描述了本發明的具體實施例，但應該認識到，本發明可以以與上述不同的方式來實現。例如，本發明可以採用包含用於描述一種如上面公開的方法的一個或更多個機器可讀指令序列的電腦程式的形式，或具有存儲其中的所述電腦程式的數據存儲介質(例如半導體存儲器、磁碟或光碟)的形式。以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，本領域的技術人員應當理解，在不背離所附的權利要求的保護範圍的條件下，可以對本發明進行修改。
權利要求
1.一種散射儀，配置成測量襯底的性質，所述散射儀包括 聚焦布置；聚焦傳感器；聚焦控制器，響應於所述聚焦傳感器以提供有效地引起致動器布置調整所述聚焦布置和襯底的相對位置的控制信號，其中需要所述相對位置以在調整過程期間聚焦輻射束；和焦距偏離布置，適於提供偏離給聚焦布置產生的焦距，以補償在所述調整過程期間所述散射儀的聚焦和在使用散射儀期間所述散射儀的聚焦之間的差異。
2.如權利要求1所述的散射儀，包括有效地引導輻射束通過所述聚焦布置到所述襯底上的布置； 其中所述聚焦傳感器適於在所述輻射束從所述襯底反射之後檢測所述輻射束；和所述焦距偏離布置適於提供偏離給聚焦布置產生的焦距，以補償所述輻射束的聚焦和使用散射儀期間所述散射儀的聚焦之間的差異。
3.如權利要求2所述的散射儀，其中，所述焦距偏離布置包括有效地改變所述焦距感測布置和所述測量檢測器布置中的至少一個內的光學路徑長度的布置。
4.如權利要求2所述的散射儀，其中，有效地改變所述光學路徑長度的布置包括 透鏡布置，所述透鏡布置插入在所述聚焦布置和所述襯底之間；和致動器布置，有效地移動所述透鏡布置、以便改變所述輻射束在所述襯底處反射之後被聚焦所在的位置。
5.如權利要求4所述的散射儀，其中，相同的致動器布置被布置成移動所述透鏡布置和所述聚焦布置。
6.如權利要求4所述的散射儀，其中，提供不同的對應的致動器，以便移動所述透鏡布置和所述聚焦布置。
7.如權利要求1所述的散射儀，其中，所述焦距偏離布置包括 依賴於所述偏離、有效地改變所述控制信號的布置。
8.如權利要求1所述的散射儀，其中，所述聚焦傳感器是電容傳感器。
9.一種使用散射儀測量襯底的性質的散射測量方法，包括步驟 調整過程，包括步驟確定聚焦輻射束所需的所述聚焦布置和所述襯底的相對位置；提供表示所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置的控制信號；和依賴於所述控制信號調整所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置以引起所述聚焦；和提供偏離給由聚焦布置產生的焦距，以補償所述調整過程期間所述散射儀的聚焦和使用散射儀期間所述散射儀的聚焦之間的差異。
10.根據權利要求9所述的方法，包括步驟 引導輻射束通過所述聚焦布置到所述襯底上； 在所述輻射束從所述襯底反射之後檢測所述輻射束；和提供偏離給由聚焦布置產生的焦距，以補償所述輻射束的聚焦和使用散射儀期間所述散射儀的聚焦之間的差異。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，提供焦距偏離的步驟包括改變用於執行所述焦距感測的布置和用於執行所述測量檢測的布置中的至少一個布置內的光學路徑長度。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，提供焦距偏離的步驟包括 依賴於所述偏離改變所述控制信號。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，在所述散射測量步驟之前首先執行所述聚焦步驟，以提供用於隨後的散射測量步驟中的所述偏離的值。
14.一種光刻設備，包括 照射光學系統，布置用以照射圖案；投影光學系統，布置用於將圖案的圖像投影至襯底上；和根據權利要求1所述的散射儀。
15.一種光刻單元，包括塗覆器，布置用以用輻射敏感層塗覆襯底；光刻設備，布置用以將圖像曝光到襯底的通過塗覆器塗覆的輻射敏感層上； 顯影器，布置用以將光刻設備曝光的圖像顯影；和根據權利要求1所述的散射儀。
16.一種器件製造方法，包括步驟 使用光刻設備以在襯底上形成圖案；和使用散射儀確定與通過所述光刻設備印刷的圖案的參數有關的值，包括 調整過程，包括步驟確定聚焦輻射束所需的所述聚焦布置和所述襯底的相對位置；提供表示所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置的控制信號；和依賴於所述控制信號調整所述聚焦布置和所述襯底的所述相對位置以引起所述聚焦；和提供偏離給由聚焦布置產生的焦距，以補償所述調整過程期間所述散射儀的聚焦和使用散射儀期間所述散射儀的聚焦之間的差異。
全文摘要
本發明提供一種用於測量襯底的性質的散射儀，包括焦距感測布置，其包括引導第一輻射束到聚焦布置上的布置(65)，以通過聚焦傳感器布置(61)檢測。聚焦控制器(67)提供表示聚焦布置(15、69)和襯底(W)的相對位置的控制信號，其中需要所述相對位置以將第一輻射束聚焦在襯底上。致動器布置依賴於控制信號調整聚焦布置的位置。照射布置使用聚焦布置引導第二輻射束到襯底上，測量檢測器(18)在輻射束從襯底反射之後檢測第二輻射束。焦距偏離布置調整由聚焦布置產生的焦距，以補償第一輻射束和第二輻射束的聚焦之間的偏離。
文檔編號G01N21/956GK102203676SQ200980144271
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月12日 優先權日2008年11月7日
發明者A·斯恩克, J·范鮑克斯米爾, J·蒂莫爾曼斯, M·塔斯, N·范阿斯騰, P·范波莫爾恩 申請人:Asml荷蘭有限公司