量測方法和設備以及器件製造方法

2023-06-02 19:25:51 1

量測方法和設備以及器件製造方法
【專利摘要】一種目標結構，包括一個或更多個周期性結構，由光刻過程形成在襯底上。目標結構的圖像在以照射束照射目標結構時被檢測，該圖像使用非零級衍射輻射的第一部分而排除零級衍射輻射而形成。從圖像中的至少一個感興趣的區域提取的強度值用於確定周期性結構的性質，例如不對稱度或重疊。為了定位感興趣的區域，處理單元識別在目標結構的圖像中的多個邊界特徵的位置。在每個方向上的邊界特徵的數量是目標結構中的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍。定位感興趣的區域的精度大於通過僅僅識別周期性結構的邊界的精度。邊界特徵可以通過在周期性結構的邊界區域中提供阻隔物來形成。感興趣的區域可以同時沿X方向和Y方向定位，且同時在X方向和Y方向上被衍射。
【專利說明】量測方法和設備以及器件製造方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求於2011年8月23日遞交的美國臨時申請61 / 526，651的權益，並且通過引用將其全部內容併入到本文中。
【技術領域】
[0003]本發明涉及可用於例如由光刻技術進行的器件製造中的量測方法和設備以及使用光刻技術製造器件的方法。
【背景技術】
[0004]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在所述IC的單層上待形成的電路圖案。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。通常，圖案的轉移是通過把圖案成像到設置在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上進行的。通常，單獨的襯底將包含被連續形成圖案的相鄰目標部分的網絡。已知的光刻設備包括所謂步進機和所謂掃描器，在所謂步進機中，每個目標部分通過一次將整個圖案曝光到目標部分上來輻照每個目標部分，在所謂掃描器中，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同步掃描所述襯底來輻照每個目標部分。也可以通過將圖案壓印到襯底上來將圖案從圖案形成裝置轉移到襯底上。
[0005]在光刻過程中，經常期望對所形成的結構進行測量，例如用於過程控制和驗證。用於進行這種測量的多種工具是已知的，包括經常用於測量臨界尺寸(CD)的掃描電子顯微鏡以及用於測量重疊(在器件中兩個層的對準精度)的專用工具。近來，用於光刻領域的各種形式的散射儀已經被研製。這些裝置將輻射束引導到目標上並測量被散射的輻射的一種或更多種性質(例如作為波長的函數的在單個反射角處的強度；作為反射角的函數的在一個或更多個波長處的強度；或作為反射角的函數的偏振)以獲得「光譜」，根據該「光譜」，可以確定目標的感興趣的性質。感興趣的性質的確定可以通過各種技術來進行:例如通過迭代方法來重建目標結構，例如嚴格耦合波分析或有限元方法；庫搜索；以及主分量分析。
[0006]由常規的散射儀所使用的目標是相對大的(例如40 μ mX 40 μ m)光柵，測量束生成比光柵小的光斑(即光柵未被充滿)。這簡化了目標的數學重建，因為其可以被看成是無限的。然而，為了減小目標的尺寸，例如減小到ΙΟμπ?ΧΙΟμπ?或更小，例如，於是它們可以被定位於產品特徵之中而不是劃線中，已經提出光柵被製成得比測量光斑更小的量測(即光柵被過填充)。典型地，這種目標使用暗場散射術進行測量，在暗場散射術中，第零衍射級(對應於鏡面反射)被擋住，僅僅更高的衍射級被處理。
[0007]在已知的暗場量測技術中，重疊測量的結果通過在旋轉目標或改變照射模式或成像模式以獨立地獲得-1st(第-1)衍射級和+Ist(第+1)衍射級的強度的同時在一定條件下測量目標兩次來獲得。應當放寬用於將目標定位於設備的像場之內的要求，以允許更大的生產率。使用具有在像平面中的暗場檢測的模式識別，來自單個或多個重疊目標的強度可以有效地與來自環境產品結構的強度分離開，而不論它們是否位於像場內。另一方面，為了消除邊緣效應和過程依賴性，發明人期望像場內的每個感興趣的區域應當不僅被近似地識另IJ，還以高精度和重複性被識別。對當前的目標的模式識別精度是有限的。

【發明內容】

[0008]期望提供一種使用目標光柵的量測方法和設備，其中生產率和精度可以被改進以超過現有的已經公開的技術。
[0009]在第一方面中,本發明的實施例提供一種用於測量由光刻過程在襯底上形成的一個或更多個周期性結構的性質的方法，所述方法包括步驟:(a)使用光刻過程在襯底上形成目標結構，所述目標結構包括在襯底上的一個或更多個周期性結構；(b)在以輻射束照射目標結構的同時形成和檢測目標結構的至少一個圖像，所述圖像使用非零級衍射輻射的第一部分而排除第零級衍射輻射來形成；(C)使用從在目標結構的圖像內的至少一個感興趣的區域提取的強度值來確定周期性結構中的相應的一個周期性結構的性質。為了執行步驟(C)，感興趣的區域通過識別在目標結構的圖像中多個邊界特徵的位置和根據所識別的位置特徵來計算感興趣的區域的位置而在被檢測的圖像中辨別，且在至少一個方向上，邊界特徵的數量是在目標結構內的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍。
[0010]目標結構可以是包括用於形成周期性結構的多個較小的光柵的複合光柵。光柵可以例如是重疊光柵，由至少兩個光刻過程的序列來形成。周期性結構的性質可以是不對稱度，其由重疊誤差表示。
[0011]在第二方面中，本發明的實施例提供一種檢查設備，配置用於測量在襯底上的周期性結構的性質，所述檢查設備包括:照射布置，能夠操作用於將輻射束傳遞至襯底以便照射襯底上的目標結構，所述目標結構包括一個或更多個周期性結構；檢測布置，能夠操作用於使用從襯底衍射的輻射來形成和檢測目標結構的圖像；和計算布置，能夠操作用於從在目標結構的圖像中的至少一個感興趣的區域提取強度值並使用所提取的值確定周期性結構的性質。計算布置被布置成識別在目標結構的圖像中的多個邊界特徵的位置和根據所識別的位置的特徵計算感興趣的區域的位置，且，在至少一個方向上，邊界特徵的數量是目標結構中的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍。
[0012]本發明的實施例還提供一種製造器件的方法，其中器件圖案被使用光刻過程施加於一系列的襯底，所述方法包括:使用如上面所闡述的本發明的第一方面所述的檢查方法檢查形成為至少一個襯底上的器件圖案的一部分的至少一個周期性結構或在至少一個襯底上除器件圖案外另形成的至少一個周期性結構；以及根據檢查方法的結果來控制以後的襯底的光刻過程。
[0013]本發明的實施例還提供一種光刻系統，包括:光刻設備，和如上面所闡述的本發明的第二方面所述的檢查設備。光刻設備布置成在將圖案施加於另外的襯底的過程中使用來自檢查設備的測量結果。
[0014]本發明的實施例還提供一種用於如上文所闡述的根據本發明的第一方面所述的方法中的圖案形成裝置，所述圖案形成裝置在用於所述方法的步驟(a)中時為目標結構提供適合於產生在步驟(C)中被檢測的圖像中的邊界特徵的特徵。[0015]所述圖案形成裝置可以與第二圖案形成裝置組合設置，兩個圖案形成裝置一起適用於形成具有作為周期性結構的重疊光柵的目標結構。
[0016]本發明的進一步的特徵和優點以及本發明的各種實施例的結構和操作將在下文中參照附圖進行詳細描述。應當注意，本發明不限於本文所述的具體實施例。這種實施例在本文中僅僅以示例的目的給出。另外的實施例將是相關領域的技術人員根據本文中所包含的教導能夠理解的。
[0017]本發明的進一步的特徵和優點以及本發明的各種實施例的結構和操作將在下文中參照附圖進行詳細描述。應當注意，本發明不限於本文所述的具體實施例。這種實施例在本文中僅僅以示例的目的給出。另外的實施例將是相關領域的技術人員根據本文中所包含的教導能夠理解的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]在此包含在說明書中並形成說明書的一部分的附圖示出本發明，並與文字描述一起進一步用於解釋本發明的原理且能夠使相關領域的技術人員實現和使用本發明。
[0019]圖1示出根據本發明一實施例的光刻設備。
[0020]圖2示出根據本發明一實施例的光刻單元或群集(或簇，cluster)。
[0021]圖3包括(a)用於使用第一對照射光闌測量根據本發明的實施例的目標的暗場散射儀的示意圖，(b)針對於給定照射方向的目標光柵的衍射光譜的細節，(C)在使用基於衍射的重疊測量的散射儀的過程中提供另外的照射模式的第二對照射光闌以及(d)將第一對光闌和第二對光闌組合的第三對照射光闌。
[0022]圖4示出已知形式的多光柵目標和在襯底上的測量光斑的輪廓。
[0023]圖5示出在圖3的散射儀中獲得的圖4的目標的圖像。
[0024]圖6是示出使用圖3的散射儀的重疊測量的步驟的流程圖。
[0025]圖7示出(a)圖4的目標的放大形式以及(b)在由散射儀所獲得的圖像中識別感興趣的區域的問題。
[0026]圖8示出(a)根據本發明的第一實施例的修改的光柵目標以及(b)在圖3的散射儀中的修改的光柵的圖像。
[0027]圖9示出包含圖8(a)的修改的光柵的多光柵目標。
[0028]圖10示出根據本發明的第二實施例的替代的多光柵目標。
[0029]圖11示出根據本發明的第三實施例的另一替代的多光柵目標。
[0030]本發明的特徵和優勢將根據下面闡述的【具體實施方式】並結合附圖而更容易理解，在附圖中，自始至終，同樣的參考字母表示對應的元件。在附圖中，同樣的參考標號大體上表示相同的、功能相似和/或結構相似的元件。元件第一次出現所在的附圖由相應的參考標號的最左面的數字表不。
【具體實施方式】
[0031]本說明書公開了包含本發明的特徵的一個或更多個實施例。所公開的實施例僅僅示例性地說明本發明。本發明的範圍不限於所公開的實施例。本發明由所附的權利要求來限定。[0032]所述實施例以及在本說明書中提及的「 一個實施例」、「 一實施例」、「示例實施例」等，表示所述實施例可以包括特定的特徵、結構或特性，但是每個實施例可以不必包括該特定的特徵、結構或特性。另外，這些措辭不必涉及同一實施例。而且，當特定的特徵、結構或特性結合實施例進行描述時，應當理解，不論是否明確地描述，其都在本領域技術人員的知識範圍內，用以結合其他實施例來實現這種特徵、結構或特性。
[0033]本發明的實施例可以被實現為硬體、固件、軟體或其任意組合。本發明的實施例也可以被實現為存儲在機器可讀介質上的指令，其可以由一個或更多個處理器來讀取和執行。機器可讀介質可以包括用於存儲或傳送成機器(例如計算裝置)可讀形式的信息的任何機制。例如，機器可讀介質可以包括只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁碟存儲介質；光存儲介質；快閃記憶體裝置；電、光、聲或其他形式的傳播信號(例如載波、紅外信號、數位訊號等)及其他。而且，固件、軟體、例程、指令可以在此被描述為執行特定的動作。然而，應當理解，這種描述僅僅是為了方便起見，這種動作實際上由計算裝置、處理器、控制器或用於執行固件、軟體、例程、指令等的其他裝置所導致。
[0034]然而，在更詳細地描述這樣的實施例之前，闡釋本發明的實施例可以實施的示例環境是有意義的。
[0035]圖1示意地示出了光刻設備LA。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，UV輻射或DUV輻射)；圖案形成裝置支撐件或支撐結構(例如掩模臺)MT，其構造用於支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA，並與配置用於根據特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，並與配置用於根據特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)PS，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 (例如包括一根或更多根管芯)上。
[0036]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。
[0037]所述圖案形成裝置支撐件以依賴於圖案形成裝置的方向、光刻設備的設計以及諸如例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。所述圖案形成裝置支撐件可以採用機械的、真空的、靜電的或其它夾持技術來保持圖案形成裝置。所述圖案形成裝置支撐件可以是框架或臺，例如，其可以根據需要成為固定的或可移動的。所述圖案形成裝置支撐件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)。這裡使用的任何術語「掩模版」或「掩模」可以看作與更為上位的術語「圖案形成裝置」同義。
[0038]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。應該注意的是，賦予輻射束的圖案可能不與襯底的目標部分上的所需圖案精確地對應(例如，如果所述圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵)。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。
[0039]圖案形成裝置可以是透射型的或反射型的。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LCD面板。掩模在光刻技術中是熟知的，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。
[0040]這裡使用的術語「投影系統」可以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。這裡使用的任何術語「投影透鏡」可以認為是與更上位的術語「投影系統」同義。
[0041]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)。
[0042]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「多平臺」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。
[0043]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)，以便填充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中的其他空間，例如掩模和投影系統之間的空間。浸沒技術用於提高投影系統的數值孔徑在本領域是熟知的。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。
[0044]參照圖1，照射器IL接收來自輻射源SO的輻射束。所述源和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。
[0045]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。
[0046]所述輻射束B入射到保持在圖案形成裝置支撐件(例如，掩模臺MT)上的所述圖案形成裝置(例如，掩模)ΜΑ上，並且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經穿過圖案形成裝置(例如，掩模)MA之後，所述輻射束B通過投影系統PS，所述投影系統將輻射束聚焦到所述襯底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、二維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(在圖1中沒有明確地示出)用於相對於所述輻射束B的路徑精確地定位圖案形成裝置(例如掩模)ΜΑ。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)的幫助來實現圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)ΜΤ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)，圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的。
[0047]可以使用掩模對準標記M1、M2和襯底對準標記P1、P2來對準圖案形成裝置(例如掩模)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)上。類似地，在將多於一個的管芯設置在圖案形成裝置(例如掩模)MA上的情況下，所述掩模對準標記可以位於所述管芯之間。小的對準標記也可以被包括在管芯內、在器件特徵之間，在這種情況下，期望該對準標記儘可能小且不需要任何與相鄰的特徵不同的成像或處理條件。檢測對準標記的對準系統將在下文中進一步描述。
[0048]可以將所示的設備用於以下模式中的至少一種中:
[0049]1.在步進模式中，在將圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)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(S卩，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。
[0050]2.在掃描模式中，在對圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)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(即，單一的動態曝光)。襯底臺WT相對於圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)MT的速度和方向可以通過所述投影系統PS的(縮小)放大率和圖像反轉特性來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制了單一的動態曝光中的所述目標部分的寬度(沿非掃描方向)，而所述掃描移動的長度確定了所述目標部分的高度(沿掃描方向)。
[0051]3.在另一模式中，將用於保持可編程圖案形成裝置的圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)MT保持為基本靜止，並且在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C上的同時，對所述襯底臺WT進行移動或掃描。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。
[0052]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。
[0053]光刻設備LA是所謂的雙平臺類型，其具有兩個襯底臺WTa、WTb和兩個站一曝光站和測量站，在曝光站和測量站之間襯底臺可以被進行交換。當一個襯底臺上的一個襯底在曝光站被進行曝光時，另一襯底可以被加載到測量站上的另一襯底臺上且執行各種預備步驟。所述預備步驟可以包括使用水平傳感器LS對襯底的表面控制進行規劃和使用對準傳感器AS測量襯底上的對準標記的位置。這能夠實質地增加設備的生產率。如果當襯底臺處於測量站以及處於曝光站時，位置傳感器IF不能測量襯底臺的位置，則可以設置第二位置傳感器來使得襯底臺的位置能夠在兩個站上被追蹤。
[0054]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、用以對曝光後的抗蝕劑顯影的顯影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。襯底操縱裝置或機械人RO從輸入/輸出口 I / 01、I / 02拾取襯底，然後將它們在不同的處理設備之間移動，然後將它們傳遞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LACU控制光刻設備。因此，不同的設備可以被操作用於將生產率和處理效率最大化。
[0055]暗場量測的示例可以在國際專利申請W02009 / 078708和W02009 / 106279中找至IJ，這兩篇專利文獻以引用方式整體併入本文。該技術的進一步的發展已經在專利公開出版物 US20110027704A、US20110043791A 和 US20120123581 中進行了描述。所有這些申請的內容也以引用的方式併入本文。使用衍射級的暗場檢測的基於衍射的重疊能夠實現在更小的目標上的重疊測量。這些目標可以小於照射光斑，並可以在晶片上被產品結構所包圍。多個目標可以在一個圖像中被測量。
[0056]適用於本發明的實施例中的暗場量測設備如圖3(a)所示。目標光柵T和衍射的光線在圖3(b)中被更詳細地示出。暗場量測設備可以是單獨的裝置或被包含在光刻設備LA (例在測量站上)或光刻單元LC中。光軸由虛線O表示，其有多個貫穿設備的支路。在該設備中，由源11(例如氙燈)發出的光藉助於包括透鏡12、14和物鏡16的光學系統經由分束器15被引導到襯底W上。這些透鏡被布置成4F布置的雙序列或雙次序。因此，輻射入射到襯底上的角度範圍可以通過在以平面中定義表示襯底平面(在此稱為(共軛)光瞳平面)的空間譜的空間強度分布來選擇。尤其，這可以通過將合適形式的孔板或光闌板13在是物鏡光瞳平面的後投影像的平面中插入到透鏡12和14之間來完成。在所示的示例中，孔板13具有不同的形式，以13N和13S標記，允許選擇不同的照射模式。在本示例中的照射系統形成離軸照射模式。在第一照射模式中，孔板13N提供從標記為「N(北)」的方向(僅僅為了說明起見)的離軸。在第二照射模式中，孔板13S用於提供類似的照射，但是從標記為「S(南)」的相反方向。也可以通過使用不同的光闌來實現其它的照射模式。光瞳平面的其餘部分期望是暗的，因為所期望的照射模式之外的任何非必要的光將幹擾所期望的測量信號。
[0057]如圖3 (b)所示，目標光柵T和襯底W被放置成與物鏡16的光軸O正交。從偏離光軸O的一角度射到光柵T上的照射光線I產生第零級光線(實線O)和兩個第一級光線(單點劃線+1和雙點劃線-1)。應當記得，在過填充的小目標光柵的情況下，這些光線僅僅是覆蓋包括量測目標光柵T和其它特徵的襯底的區域的許多平行光線之一。由於孔板13中的孔或光闌具有有限的寬度(允許有用的光量通過所必須的)，所以入射光線I實際上將佔據角度範圍，被衍射的光線O和+1 / -1將被稍稍擴散。根據小目標的點擴散函數，每個衍射級+1和-1將被進一步在一角範圍上擴散，而不是如所示出的理想的單條光線。注意，光柵節距和照射角可以被設計或調整成使得進入物鏡的第一級光線與中心光軸接近或緊密地對準。在圖3(a)和3(b)中示出的光線被示出為有些離軸，純粹是為了能夠使它們更容易在圖中被區分出來。
[0058]至少由襯底上的目標所衍射的O和+1級被物鏡16所收集並通過分束器15被引導返回。回到圖3(a)，第一和第二照射模式都通過指定標記為北(N)和南(S)的在直徑上相對的光闌來示出。當入射光線I來自光軸的北側時，即當第一照射模式使用孔板13N來應用時，被標記為+I(N)的+1衍射光線進入物鏡16。相反，當第二照射模式使用孔板13S來應用時，(被標記為-1 (S))的-1衍射光線是進入物鏡16的衍射光線。
[0059]第二分束器17將衍射束分成兩個測量支路。在第一測量支路中，光學系統18使用第零級和第一級衍射束在第一傳感器19 (例如CCD或CMOS傳感器)上形成目標的衍射光譜(光瞳平面圖像)。每個衍射級擊中傳感器上的不同的點，以使得圖像處理可以對衍射級進行比較和對比。由傳感器19所捕捉的光瞳平面圖像可以被用於會聚量測設備和/或歸一化第一級束的強度測量。光瞳平面圖像也可以用於許多的測量目的，例如重建，這不是本發明的主題。
[0060]在第二測量支路中，光學系統20、22在傳感器23 (例如C⑶或CMOS傳感器)上形成襯底W上的目標的圖像。在第二測量支路中，孔徑光闌21設置在與光瞳平面共軛的平面中。孔徑光闌21的功能是阻擋第零級衍射束以使得形成在傳感器23上的目標的圖像僅僅由-1或+1第一級束形成。由傳感器19和23捕捉的圖像被輸出到圖像處理器和控制器PU，所述成像處理器和控制器的功能將依賴於所進行的測量的特定類型。注意到，術語「圖像」在此用於廣泛的含義。如果僅存在-1和+1衍射級中的一個，則光柵線的圖像同樣將不被形成。
[0061]如圖3所示的孔板13和場光闌21的特定形式純粹是示例性的。在本發明的另一實施例中，使用目標的同軸照射且具有離軸孔的孔徑光闌用於基本上僅使第一級衍射光通到或穿過至傳感器。在其它的實施例中，替代第一級束或除第一級束之外，可以將第二級、第三級和更高級次的束(未在圖3中示出)用於測量。
[0062]為了使照射能夠適應於這些不同類型的測量，孔板13可以包括在盤周圍形成的多個孔圖案，所述盤旋轉以將期望的圖案帶入到合適的位置。替代地或附加地，一組板13可以被設置和交換以實現相同的效果。也可以使用可編程照射裝置，例如可變形反射鏡陣列或透射式空間光調製器。移動的反射鏡或稜鏡可以被用作調整照射模式的另一種方式。
[0063]如剛剛關於孔板13所進行的解釋，用於成像的衍射級的選擇可以替代地通過變更場光闌21或通過更換具有不同的圖案的場光闌或通過將固定的場光闌替換為可編程空間光調製器來實現。在這種情況下，測量光學系統的照射側可以保持恆定，同時，其處於具有第一和第二模式的成像側。因此，在本發明公開內容中，有效地存在三種類型的測量方法，每一種方法都有其自身的優勢和劣勢。在一種方法中，照射模式被改變以測量不同的(衍射)級。在另一種方法中，成像模式被改變。在第三種方法中，照射模式和成像模式保持不變，但是目標被轉過180度。在每種情況下，所期望的效果是相同的，即選擇非零級衍射輻射的在目標的衍射光譜中彼此對稱地對置的第一部分和第二部分。在原理上，衍射級的期望的選擇可以通過同時地改變照射模式和成像模式的組合來獲得，但是這可能帶來缺點而沒有優點，因此，其將不被進一步討論。
[0064]儘管用於本示例中的成像的光學系統具有由場光闌21限制的寬的入射光瞳，但是在其他實施例或應用中，成像系統自身的入射光瞳尺寸可以足夠小以限制所期望的衍射級，因此也用作場光闌。不同的孔板如圖3(c)和(d)所示，它們可以被使用，如下文所進一步描述的。
[0065]典型地，目標光柵將與其或南北或東西延伸的光柵線對準。也就是說，光柵將在襯底W的X方向上或Y方向上對準。注意到，孔板13N或13S僅僅可以用於測量在一個方向上定向(X或Y依賴於設置)的光柵。對於正交光柵的測量，可以實現目標轉過90度和270度。然而，更方便地，來自東或西的照射使用孔板13E或13W設置在照射光學裝置中，如圖3(c)所示。孔板13N至13W可以被獨立地形成和互換，或它們可以是能夠旋轉90、180或270度的單個孔板。如已經描述的，如圖3(c)所示的離軸孔可以被設置在場光闌21中，而不是被設置在照射孔板13中。在該情況下，照射將沿軸線進行。
[0066]圖3(d)示出可以用於組合第一對和第二對的照射模式的第三對孔板。孔板13NW具有位於北和東的孔，而孔板13SE具有位於南和西的孔。假定在這些不同的衍射信號之間的串擾不太大，則X光柵和Y光柵兩者的測量可以在不改變照射模式的情況下進行。
[0067]圖4示出根據已知的實踐在襯底上形成的複合目標。該複合目標包括緊密地定位在一起的四個光柵32至35，以使得它們都將在由量測設備的照射束形成的測量光斑31內。於是，四個目標都被同時地照射並被同時地成像在傳感器19和23上。在專用於重疊測量的一不例中，光柵32至35自身是由疊加光柵形成的複合光柵,所述疊加光柵在形成在襯底W上的半導體器件的不同層中被圖案化。光柵32至35被不同地偏置以便促進在複合光柵的不同部形成所在的層之間的重疊測量。光柵32至35也可以在它們的方向上不同或具有不同的方向，如圖所示，以便衍射在X方向和Y方向上入射的輻射。在一個示例中，光柵32和34分別是具有+d、-d的偏置的X方向光柵。這意味著，光柵32具有其疊加分量或疊加組件，所述疊加分量布置成使得如果它們都恰好被印刷在它們的名義位置上，則所述疊加分量之一將相對於另一疊加分量偏置距離d。光柵34具有其分量，所述分量布置成使得如果被完好地印刷則將存在d的偏置，但是在與第一光柵相反的方向上，等等。光柵33和35分別是具有偏置+d和-d的Y方向光柵。儘管四個光柵被示出，但是另一實施例可能需要更大的矩陣來獲得所期望的精度。例如，9個複合光柵的3 X 3陣列可以具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、
O、+d、+2d、+3d、+4d。這些光柵的獨立的圖像可以在由傳感器23捕捉的圖像中被識別。
[0068]圖5示出可以使用圖3的設備中的圖4的目標、使用如圖3(d)的孔板13NW或13SE在傳感器23上形成並由傳感器23檢測的圖像的示例。儘管光瞳平面圖像傳感器19不能分辨不同的各個光柵32至35，但是圖像傳感器23可以分辨不同的各個光柵32至35。暗矩形表示傳感器上的像場，其中襯底上的照射光斑31被成像到相應的圓形區域41中。在其中，矩形區域42-45表示小目標光柵32至35的圖像。如果光柵位於產品區域中，則產品特徵也可以在該像場的周邊處是可見的。圖像處理器和控制器PU使用模式識別來處理這些圖像以識別光柵32至35的獨立的圖像42至45。以這種方式，圖像不必非常精確地在傳感器框架內的特定位置處對準，這極大地提高了整個測量設備的生產率。然而，如果成像過程受到像場上的不均勻性的影響，則保持對精確對準的要求。在本發明的一個實施例中，四個位置Pl至P4被識別且光柵被與這些已知的位置儘可能地對準。
[0069]一旦光柵的獨立的圖像已經被識別，那些獨立的圖像的強度可以被測量，例如通過對所識別的區域中的所選的像素強度值進行平均或求和來實現。圖像的強度和/或其它性質可以相互對比。這些結果可以被組合以測量光刻過程的不同的參數。重疊性能是這種參數的重要的示例。
[0070]圖6示出如何(例如使用在申請PCT / EP2010 / 060894中描述的方法，該申請以引用的方式整體併入本文)通過光柵的不對稱度來測量包含組成或分量光柵(componentgrating) 32至35的兩個層之間的重疊誤差,所述不對稱度例如通過比較它們在+1級和_1級暗場圖像中的強度來獲得。在步驟SI中，襯底，例如半導體晶片，通過圖2的光刻單元一次地或多次地處理，以形成包括重疊目標32至35的結構。在步驟S2中，使用圖3的量測設備，光柵32至35的圖像僅利用第一級衍射束中的一個(例如-1級衍射束)來獲得。然後，通過改變照射模式、或改變成像模式、或通過將襯底W在量測設備的視場中旋轉180度，可以利用另一個第一級衍射束來獲得光柵的第二圖像(步驟S3)。因此，+1級衍射輻射在第二圖像中被捕捉。
[0071]注意到，通過在每個圖像中包括僅僅一半的第一級衍射輻射，在此所述的「圖像」不是常規的暗場顯微鏡圖像。各個光柵線將不被分辨。每個光柵將僅僅由一定的灰度級區域來表示。在步驟S4中，感興趣的區域(ROI)在每個分量感知(component greeting)或組成光柵的圖像內被細緻地識別，強度級將根據該圖像來測量。這樣做是因為，尤其是在各個的光柵圖像的邊緣附近，通常，強度值可以高度地依賴於過程變量，例如抗蝕劑厚度、成分、線形狀，以及邊緣效應。本發明人已經發現，對於測量中的最好的精度，ROI應當被以高的可重複性來識別，也許以遠大於光柵節距自身的精度來識別。本申請公開了用於提高識別ROI的精度的技術，如將在下文中所述的。
[0072]已經針對於每個獨立的光柵對ROI進行了識別和測量其強度，這樣可以確定光柵結構的不對稱度，並因此確定重疊誤差。這被如下完成，由圖像處理器和控制器PU在步驟S5中通過將針對於每個光柵32-35的+1和-1衍射級所獲得的強度值執行比較以識別它們的強度中的任何差異，在步驟S6中，根據光柵的重疊偏置的知識來確定目標T附近的重疊誤差。
[0073]在上述的現有應用中，公開了用於使用上述基本方法來提高重疊測量的品質的各種技術。例如，在圖像之間的強度差可以歸於用於不同的測量的光路差異，而不純粹是目標的不對稱度。照射源11可以使得照射光斑31的強度和/或相位不均勻。可以確定校正並將該校正應用以參照例如傳感器23的像場中的目標圖像的位置來最小化這種誤差。這些技術在現有應用中被解釋，在此將不對細節進行進一步地解釋。
[0074]圖7 (a)示出複合光柵目標700的放大的細節，其包括四個獨立的光柵32至35，如圖4所示。每個目標的各個光柵線可以以該放大的比例被更清楚地看到。在每個光柵中的線的個數是不關鍵的，其可以例如在5-100的範圍內。在該示例中，光柵都是方形的，如果優選的，也可以使用矩形光柵。圖7(b)示出在圖3的設備的暗場圖像傳感器23上的複合光柵700的圖像702的放大的細節。在圖5中，由於使用特定的照射方式，每個光柵32至35分別通過相應的灰度區域42至45來在傳感器23的像場中進行表示。
[0075]為了在圖中的方法的步驟S4中正確地識別感興趣的區域(ROI)，處理單元PU必須使用在圖像中可獲得的這種邊緣特徵來識別每個光柵圖像42至45的區域。在圖7(a)的目標中的四個方形的簡單陣列中，邊緣特徵在X方向上的三個位置處以及在Y方向上的三個位置處能夠獲得。這些邊緣特徵的位置在圖中被標以EX和EY。可以發現，即使使用複雜的圖案匹配技術，例如熟知的Cognex軟體，在每個方向上存在僅僅三個邊緣特徵的事實也極大地限制了它們感興趣的區域可以被設置的精度。
[0076]現在參照圖8(a)，示出修改的光柵目標800。在圖8 (b)中，示出對應的圖像802，表示在單衍射級中的暗場圖像，如由傳感器23所見。可以看到，光柵800的邊界部分被修改以引入周期大於光柵的主區域的周期的邊界特徵。這些邊界特徵，在所示的示例中，通過將邊緣區域上的X方向的光柵阻隔來產生。阻隔物804可以通過簡單的空白區域來形成。然而，在該示例中，方向與光柵線正交的短條紋用於填充間隙。這具有以下優勢:光柵線將不由於過程效應而變形，且在目標上的特徵的整體密度相對均勻。在所示的示例中，這些短條紋的間隔與光柵線的間隔相同。這不是必須的，如在下文中進一步所說明的。
[0077]將暗場圖像802與常規的光柵的圖像702進行比較，可以看出阻隔物804如何在包括感興趣的區域ROI的灰度區域的邊緣周圍產生顯著的特徵。在所示的簡單的示例中，沿著方形光柵的每個邊緣，現在具有這些「邊界特徵」中的5個，其可以被步驟S4的模式識別過程使用。通過將這五個特徵的被識別的位置進行統計性的組合，所述設備可以以比僅使用方形光柵32的邊緣的精度實質上更大的精度來識別ROI的位置。如果邊界以等距離定位，則可以將周期性的擬合應用於數據。例如，最小二乘正弦擬合，例如在掃描器中的對準所使用的。
[0078]通過提供為目標光柵32至35的邊界的數量的兩倍、三倍或更多倍的可識別的邊界特徵，可以增加識別ROI的精度。特徵的存在也可以通過設計來進行控制，以使得對比度例如較少地依賴於過程和照射條件。在所示的示例性圖案中，阻隔物的布置是周期性的，因而，在圖像802中觀察到的邊界特徵也是周期性的。邊界特徵的節距四倍於光柵主體中的條紋的節距。在其他實施例中，其例如可以是整數倍，例如2倍、3倍、4倍或5倍。儘管這不是必須的，但是其使得圖案的設計更簡單並使得邊界特徵的呈現更為一致。邊界特徵的周期性結構能夠使得使用周期性擬合，然而，可以對任何已知的結構進行擬合。例如，也可以使用奇數間隔的添加特徵。當邊界特徵的所選擇的配置是已知的時，其可以被檢測。
[0079]參考圖9，示出複合光柵目標900，其包括成方形陣列的四個修改的光柵800，其用於形成圖7的複合光柵的修改形式。在該示例中，每個獨立的光柵設置有沿著其四個邊緣成周期性的圖案的阻隔物。在各個光柵彼此相鄰的情況下，被阻隔的部分在光柵之間被分享以將空間的利用最大化。如在各個光柵935之一中所示，相應的感興趣的區域ROI可以需要減小尺寸，以避免在修改的光柵中更明顯的邊緣效應。
[0080]圖10示出修改的光柵目標1000的另一示例，其又包括四個更小的獨立光柵1032至1035的方形陣列。在該示例中，周期性的阻隔物僅僅被設置在光柵的內邊緣中，在所述內邊緣處，它們彼此相遇或接合。複合光柵的外邊緣包括正常的光柵線，其與目標的邊緣垂直。因此，ROI可以被製成比目標900中稍大，這將襯底上的空間利用最大化，並提高了用於測量重疊的強度信號的品質。在目標1000中的周期性阻隔物提供了「十字叉」目標，所述「十字叉」目標可以通過模式識別步驟S4來容易地識別以將四個目標1032至1035中的任一個的ROI進行定位。
[0081]如上所述，在圖8、9和10的示例中，在每個光柵中的阻隔物804、904、1004填充有相對的(正交的)方向的短條紋。如果目標用單極照射(即，被傾斜以用於測量僅僅在X方向上或僅僅在Y方向上的衍射的照射)來進行檢查，則填充阻隔物的正交條紋將造成沒有衍射信號並呈現為暗，如圖8(b)中的圖像802所示。另一方面，如果複合目標正在以來自正交的頭(poll)的照射進行檢查，例如使用孔13NW或13SE，則正交條紋將可能生成像光柵條紋那樣強的衍射信號，且阻隔物804即使完全出現也不會在圖像中呈現得清晰。
[0082]圖11不出具有阻隔物的光柵的另一修改方案,其可以用於在X方向和Y方向光柵中同時識別ROI。複合光柵目標1100類似於圖10的目標1000，但在阻隔物1104中的短條紋的節距P2與主光柵中的條紋的節距Pl完全不同。以這種方式，其可以確保來自短條紋的衍射信號以與目標光柵1132至1135的衍射信號完全不同的角度出現。因此，儘管在目標中的總體的特徵密度相對均勻，但是在為在傳感器23上的成像所選擇的衍射級之一中的輻射強度將清晰地示出短條紋所在的阻隔物。節距減小的短條紋可以以如圖8、9或10所示出的任何圖案中使用。假定衍射光對於節距之一在測量圖像中被檢測到而對於另一節距沒有在測量圖像中被檢測到，該減小的節距也可以在「短條紋」沿著與主條紋相同的方向定位的情況下被使用。甚至同一節距和方向可以與僅僅在頂層和底層之間的偏置差使用。該後一示例可以給出低對比度，但是可以依賴於過程限制而是優選的。
[0083]上述實施例示出多種圖案，在所述圖案中，光柵目標，例如重疊光柵，被修改以在衍射圖像中生成邊界特徵。邊界特徵可以是周期性布置的，具有比光柵的節距大但是比光柵自身的尺寸小得多的間隔。使用所選擇的級次的衍射光將這些圖案部署成在暗場量測中的目標，則可以在暗場圖像中識別多個邊界特徵，同時光柵自身在感興趣的區域上生成強度信號。ROI位置可以被比採用已知的目標更精確和更一致地識別。定位誤差可以比光柵的節距小兩倍、三倍或更多倍。就測量圖像的解析度而言，定位精度可以是亞像素級的。
[0084]不同的實施例的特徵可以被組合，如上所述。所示出的示例圖案不以任何方式限制本領域技術人員所可能選擇的變體。在光柵中的條紋的數量、沿著光柵或位於光柵的邊緣的阻隔物的數量、阻隔物的寬度、節距和佔空比、阻隔物部署所在的光柵的欄數，都是可以自由地改變以實現期望的性能的參數的示例。阻隔物的數量可以是奇數或偶數，不需要在X方向和Y方向上是相同的。在僅僅在一個方向上精確地識別ROI是重要的情況下，阻隔物或其它修改可以僅僅在一個方向上布置，而不必在X和Y方向上都布置。
[0085]儘管被添加至光柵的周期性特徵已經被表徵為「阻隔物」，但是，應當理解，在阻隔物之間的光柵條紋也可以僅僅被表徵為光柵線的「延伸」。儘管通過簡單地改變光柵線的長度形成周期性特徵是方便的，但是可以構想已經應用了一些其它類型的修改的圖案。
[0086]在重疊目標的情況下，當被過程限制所允許時，阻隔物僅僅需要在一個層(以及在上方/下方的一個空白區域)中可獲得。這可以用於相對於光柵區域來對對比度進行優化。相鄰的對準標記(如果能夠以暗場照射來檢測)也可以用於產生邊界特徵，儘管這種相鄰的對準標記應當很近以使得其可以與目標一起成像(於是在25 μ m的光斑內)。
[0087]儘管本發明的具體實施例已經如上進行了描述，但是應當理解，本發明可以以與上述不同的方式來實現。在第零級衍射輻射被從至圖像傳感器23的光路排除的情況下，上述示例表徵了使用暗場成像技術的多個測量。上述技術也可以用於在其它類型的測量中施加校正。例如，在其它技術中，可以通過使用第零級輻射來形成圖像以進行來自目標的強度測量。在目標小於照射光斑且目標分量(或組成部分)的圖像小於測量光學系統的視場的情況下，可以通過將多個目標分量布置在符合目標中、使用所需的輻射形成圖像以及通過檢測由傳感器所感測到的圖像的不同部分中的強度來將測量結果分離，以在單個步驟中執行多個強度測量。由於在這種情況下每個目標分量之後通過不同的光學路徑來進行測量，所以測量將除去表示待測的過程參數的想要的變化之外，還包括依賴於位置的誤差。
[0088]儘管上述目標結構是為測量目的而具體地設計和形成的量測目標，但是在其它實施例中，可以對作為在襯底上形成的器件功能部分的目標的性質進行測量。許多器件具有規則的、類似光柵的結構。在本文中所使用的術語「目標光柵」和「目標結構」不要求該結構是專門為所進行的測量而提供的。[0089]結合在襯底和圖案形成裝置上實現的目標的物理光柵結構，一實施例可以包括包含一個或更多個機器可讀指令序列的電腦程式，所述指令用於描述在襯底上產生目標、測量在襯底上的目標和/或分析測量(結果)以獲得關於光刻過程的信息的方法。該電腦程式可以例如在圖3的設備中的單元I3U和/或圖2的控制單元LA⑶內執行。也可以設置具有其中存儲有這種電腦程式的數據存儲介質(例如，半導體存儲器、磁碟或光碟)。
[0090]雖然上文已經做出了具體參考，將本發明的實施例用於光學光刻術的情況中，應該注意到，本發明可以用在其它的應用中，例如壓印光刻術，並且只要情況允許，不局限於光學光刻術。在壓印光刻術中，圖案形成裝置中的拓撲或形貌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，所述圖案形成裝置被從所述抗蝕劑上移走，並在抗蝕劑中留下圖案。
[0091]這裡使用的術語「輻射」和「束」包含全部類型的電磁輻射，包括:紫外輻射(UV)(例如具有或約為365、355、248、193、157或126nm的波長)和極紫外(EUV)輻射(例如具有在5-20nm範圍內的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。
[0092]在允許的情況下，術語「透鏡」可以表示各種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。
[0093]具體實施例的前述說明將充分地揭示本發明的一般屬性，以致於其他人通過應用本領域技術的知識可以在不需要過多的實驗、不背離本發明的整體構思的情況下針對於各種應用容易地修改和/或適應這樣的具體實施例。因此，基於這裡給出的教導和啟示，這種修改和適應應該在所公開的實施例的等價物的範圍和含義內。應該理解，這裡的術語或措辭是為了舉例描述的目的，而不是限制性的，使得本說明書的術語或措辭由本領域技術人員根據教導和啟示進行解釋。
[0094]本發明的覆蓋度和範圍不應該受上述的示例性實施例的任何一個限制，而應該僅根據隨附的權利要求及其等價物限定。
[0095]應該認識到，具體實施例部分，而不是
【發明內容】
和摘要部分，用於解釋權利要求。
【發明內容】
和摘要部分可以闡述本發明人所構思的本發明的一個或更多個示例性實施例、但不是全部示例性實施例，因而不能夠以任何方式限制本發明和隨附的權利要求。
[0096]上面藉助示出具體功能及其關係的實施方式的功能性構造塊描述了本發明。為了方便說明，這些功能性構造塊的邊界在此任意限定。可以限定替代的邊界，只要特定功能及其關係被適當地執行即可。
[0097]具體實施例的前述說明將充分地揭示本發明的一般屬性，以致於其他人通過應用本領域技術的知識可以在不需要過多的實驗、不背離本發明的整體構思的情況下針對於各種應用容易地修改和/或適應這樣的具體實施例。因此，基於這裡給出的教導和啟示，這種修改和適應應該在所公開的實施例的等價物的範圍和含義內。應該理解，這裡的術語或措辭是為了描述的目的，而不是限制性的，使得本說明書的術語或措辭由本領域技術人員根據教導和啟示進行解釋。
[0098]本發明的覆蓋度和範圍不應該受到上述的示例性實施例中的任一個限制，而應該僅根據隨附的權利要求及其等價物限定。
【權利要求】
1.一種用於測量由光刻過程在襯底上形成的一個或更多個周期性結構的性質的方法，所述方法包括步驟: (a)使用光刻過程在襯底上形成目標結構，所述目標結構包括在襯底上的一個或更多個周期性結構； (b)在以輻射束照射目標結構的同時形成和檢測目標結構的至少一個圖像，所述圖像使用非零級衍射輻射的第一部分而排除第零級衍射輻射來形成； (c)使用從在目標結構的圖像內的至少一個感興趣的區域提取的強度值來確定周期性結構中的相應的一個周期性結構的性質， 其中，為了執行步驟(C)，通過識別在目標結構的圖像中多個邊界特徵的位置和根據所識別的位置特徵來計算感興趣的區域的位置，而在被檢測的圖像中辨別感興趣的區域，且其中，在至少一個方向上，邊界特徵的數量是在目標結構內的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍。
2.根據權利要求1所述的方法，其中一個或更多個周期性結構在邊界區域中形成有阻隔物，在邊界區域中的阻隔物形成在目標結構的被檢測的圖像中的邊界特徵。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述阻隔物中的每個包含在形式上類似於周期性結構的特徵但方向不同的特徵。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其中所述阻隔物中的每個包含在形式上類似於周期性結構的特徵但間隔開以具有與周期性結構的節距實質上不同的節距的特徵。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中邊界特徵由在周期性結構中的至少一個周期性結構的邊界區域中形成的周期性特徵形成，所述周期性特徵的節距是周期性結構自身的節距的整數倍。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中邊界特徵由形成在將在目標結構內的至少兩個周期性結構進行劃分的邊界區域中形成的特徵形成。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中目標結構包含至少兩個周期性結構且其中感興趣的區域的分別對應於兩個周期性結構的位置使用一組公共的邊界特徵的識別位置來計算。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中在步驟(a)中形成的目標結構包含在正交方向上具有周期性的至少兩個周期性結構，其中，在步驟(b)中，單個圖像使用在兩個正交方向上衍射的輻射來形成，且其中，步驟(C)被執行以從所述單個圖像中提取來自與兩個周期性結構對應的獨立的感興趣的區域的強度。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中周期結構的性質是不對稱度，且其中，步驟(b)和(C)被重複以分別使用非零級衍射輻射的第一和第二部分來形成第一和第二圖像，所述方法還包括:(d)將從在第一和第二圖像中的對應的感興趣的區域提取的強度進行對比以獲得在一個或更多個周期性結構中的不對稱度的量度。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中在被檢測的圖像中的所述感興趣的區域或每個感興趣的區域的位置以比周期結構的節距精細得多的精度來確定。
11.一種檢查設備，配置用於測量在襯底上的周期性結構的性質，所述檢查設備包括: 照射布置，能夠操作用於將輻射束傳遞至襯底以便照射襯底上的目標結構，所述目標結構包括一個或更多個周期性結構；檢測布置，能夠操作用於使用從襯底衍射的輻射來形成和檢測目標結構的圖像；和計算布置，能夠操作用於從在目標結構的圖像中的至少一個感興趣的區域提取強度值並使用所提取的值確定周期性結構的性質， 其中，計算布置被布置成識別在目標結構的圖像中的多個邊界特徵的位置和根據所識別的位置的特徵計算感興趣的區域的位置，其中，在至少一個方向上，邊界特徵的數量是目標結構中的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍。
12.根據權利要求9所述的檢查設備，其中計算布置被布置成識別在至少一個周期性結構的邊界區域中周期性地布置的邊界特徵。
13.根據權利要求9或10所述的檢查設備，其中計算布置被布置成通過識別布置在將至少兩個感興趣的區域進行劃分的邊界區域中的邊界特徵的位置，來計算在所檢測的圖像中的至少兩個感興趣的區域的位置。
14.根據權利要求9、10或11所述的檢測設備，其中計算布置被布置成使用一組公共的邊界特徵識別位置來計算在所檢測的圖像中的至少兩個感興趣的區域的位置。
15.根據權利要求9、10、11或12所述的檢測設備，其中，周期結構的性質是不對稱度，且其中，照射布置和檢測布置能夠操作用於分別使用非零級衍射輻射的第一和第二部分來形成同一目標結構的第一和第二圖像，且其中計算布置還布置用於將從在第一和第二圖像中的對應的感興趣的區域提取的強度進行對比以獲得在一個或更多個周期性結構中的不對稱度的量度。
16.—種光刻系統,包括: 光刻設備，所述光刻設備包括: 照射光學系統，布置成照射圖案； 投影光學系統，布置成將圖案的`圖像投影到襯底上；和 根據權利要求11至15中任一項所述的檢查設備， 其中光刻設備布置成在將圖案施加於另外的襯底的過程中使用來自檢查設備的測量結果。
17.—種製造器件的方法，其中器件圖案被使用光刻過程施加於一系列的襯底，所述方法包括:使用根據權利要求1至10中任一項所述的檢查方法檢查形成為至少一個襯底上的器件圖案的一部分的至少一個周期性結構或在至少一個襯底上除器件圖案外另形成的至少一個周期性結構；以及根據檢查方法的結果來控制以後的襯底的光刻過程。
18.一種用於根據權利要求1至10中任一項所述的方法中的圖案形成裝置，所述圖案形成裝置在用於所述方法的步驟(a)中時為目標結構提供適合於產生在步驟(c)中被檢測的圖像中的邊界特徵的特徵。
19.一種光刻系統,包括: 光刻設備，所述光刻設備包括: 照射光學系統，布置成照射圖案； 投影光學系統，布置成將圖案的圖像投影到襯底上；和 檢查設備，所述檢查設備包括: 照射布置，能夠操作用於將輻射束傳遞至襯底以便照射襯底上的目標結構，所述目標結構包括一個或更多個周期性結構；檢測布置，能夠操作用於使用從襯底衍射的輻射來形成和檢測目標結構的圖像；和 計算布置，能夠操作用於從在目標結構的圖像中的至少一個感興趣的區域提取強度值並使用所提取的值確定周期性結構的性質， 其中，計算布置被布置成識別在目標結構的圖像中的多個邊界特徵的位置和根據所識別的位置的特徵計算感興趣的區域的位置，其中，在至少一個方向上，邊界特徵的數量是目標結構中的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍， 其中光刻設備布置成在將圖案施加於另外的襯底的過程中使用來自檢查設備的測量結果。
20.一種製造器件的方法，其中器件圖案被使用光刻過程施加於一系列的襯底，所述方法包括:使用一檢查方法來檢查形成為至少一個襯底上的器件圖案的一部分的至少一個周期性結構或在至少一個襯底上除器件圖案外另形成的至少一個周期性結構，所述檢查方法包括: (a)使用光刻過程在襯底上形成目標結構，所述目標結構包括在襯底上的一個或更多個周期性結構； (b)在以輻射束照射目標結構的同時形成和檢測目標結構的至少一個圖像，所述圖像使用非零級衍射輻射的第一部分而排除第零級衍射輻射來形成； (c)使用從在目標結構的圖像內的至少一個感興趣的區域提取的強度值來確定周期性結構中的相應的一個周期性結構的性質， 其中，為了執行步驟(C)，通過識別在目標結構的圖像中多個邊界特徵的位置和根據所識別的位置的特徵來計算感興趣的區域的位置，而在被檢測的圖像中辨別感興趣的區域，且其中，在至少 一個方向上，邊界特徵的數量是在目標結構內的周期性結構的邊界的數量的至少兩倍；以及 根據檢查方法的結果來控制以後的襯底的光刻過程。
【文檔編號】G03F7/00GK103748515SQ201280040923
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月28日 優先權日:2011年8月23日
【發明者】P·沃納爾, M·范斯海恩德爾, M·庫比斯 申請人:Asml荷蘭有限公司