[发明专利]检查设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年2月21日提交的美国临时申请61/601,156的优先权，其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及例如可用于通过光刻技术制造器件的检查设备和方法。

背景技术

光刻设备是向衬底上(通常向衬底的目标部分上)施加所需图案的机器。光刻设备可以例如用于制造集成电路(IC)。在该情形下，备选地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)上。图案的转移通常经由向设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上成像。通常，单个衬底将包含相继被图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括其中通过将整个图案一次性曝光到目标部分上来照射每个目标部分的所谓的步进机，以及其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案来照射每个目标部分而同时平行于或者反向平行于该方向来同步扫描衬底的所谓扫描机。也有可能通过将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转移至衬底。

为了监控光刻工艺，测量图案化的衬底的参数。参数例如可以包括形成在图案化的衬底中或上的相继层之间的重叠误差以及已显影的光刻胶的关键线宽。可以对于产品衬底和/或对于专用度量目标执行该测量。存在各种技术用于对光刻工艺中形成的微观结构进行测量，包括使用扫描电镜和各种专用工具。专用检查工具的快速和非侵入形式是散射仪，其中辐射束被引导至衬底的表面上的目标上，并且测量散射或者反射束的特性。通过在束被衬底反射或者散射之前和之后对束的特性进行比较，可以确定衬底的特性。这可以例如通过将反射束与存储在与已知的衬底特性相关联的已知测量的库中的数据进行比较而完成。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散射仪引导宽带辐射束至衬底上，并且测量散射进入特定狭窄角度范围中的辐射的光谱(强度根据波长而变化)。角度分辨散射仪使用单色辐射束，并且测量根据角度而变化的散射辐射的强度。

光谱散射测量具有硬件相对简单的优点，这有助于改进匹配和校准。然而，其难以测量非常孤立的特征，以及度量光栅的不对称。角度分辨散射测量光学上更加复杂，使得校准和匹配变得复杂化。此外，在实际中，需要多个可调的波长，这导致复杂和昂贵的光学器件。随着光刻工艺分辨率增大，越来越小的特征形成在衬底上。为了以最小特征的分辨率执行散射测量，可能需要使用与光刻工艺自身使用的辐射波长相比更短的辐射波长。在紫外(UV)范围内的波长原则上对于这一点可以是有效的。然而，用于这样的波长的光学系统变得特别复杂。

因此需要散射仪的新形式，特别是适用于测量具有在当前和下一代光刻工艺的分辨率下的特征尺寸的度量目标。本发明人已经认识到已知的光谱散射仪的限制在于它们不使用来自目标光栅的更高阶衍射辐射。

在Proceedings of SPIE Vol.5375(SPIE,Bellingham,WA,2004),DOI:10.1117/12.539143上由Richard M.Silver编辑的Metrology,Inspection,and Process Control for Microlithography XVIII中发表的论文“A New Approach to Pattern Metrology”中，作者Christopher P.Ausschnitt提出了一种散射仪的新形式。不同于传统的光谱散射仪，Ausschnitt的所谓MOXIE系统使用了零阶以及一阶衍射辐射。其也使用了在衬底自身上的目标光栅以将衍射阶分解为分光信号。然而，该系统也并未被优化以用于测量图案非对称性。此外，一阶信号的光谱分辨率取决于目标几何形状，并且预期对于实际度量应用而言太小。

已知的散射测量技术中另一个问题在于由产品衬底上的散射测量目标所占据的空间或“基板面”。目标必须保持相互远离并且远离产品特征，以避免测量之间的交叉串扰。本发明人已经进一步认识到，交叉串扰的一个起因是仪器的光斑具有如下点扩展函数，该点扩展函数具有围绕主光斑的能量的较大旁波瓣。

光刻工艺中的问题通常在于可以由取决于工艺的影响力不可预见地影响用于控制将图案转移至衬底的高度测量。

发明内容