[发明专利]测量目标的方法、衬底、量测设备以及光刻设备

说明书

披露了一种测量目标的方法、一种相关联的衬底、一种量测设备和一种光刻设备。在一种布置中，所述目标包括分层结构。所述分层结构具有在第一层中的第一目标结构和在第二层中的第二目标结构。所述方法包括利用测量辐射照射所述目标。检测由多个预定衍射阶之间的干涉所形成的散射辐射。所述预定衍射阶由所述测量辐射从所述第一目标结构的衍射产生且随后从所述第二目标结构衍射。使用由所述预定衍射阶之间的所述干涉所形成的已检测到的散射辐射来计算光刻过程的特性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月21日提交的美国申请号62/365,142、2016年9月14日提交的美国申请号62/394,457、以及2016年9月27日提交的美国申请号62/400,360的优先权，所述美国申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于量测的方法和设备，量测例如可用于通过光刻技术进行的器件制造中。

背景技术

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻设备能够用于例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将被替代地称作掩模或掩模版的图案形成装置用来产生待形成于IC的单层上的电路图案。这种图案能够被转移至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。典型地，经由将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行这种图案的转移。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量，例如，用于过程控制和验证。用于进行这些测量的各种工具是公知的，包括经常用来测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，和用来测量重叠的专用工具，重叠是器件中的两个层的对准的准确度。可根据在所述两个层之间的未对准程度来描述重叠，例如，所提及的测量的1nm重叠可描述两个层未对准达1nm的情况。

近来，各种形式的散射仪已经被开发，应用在光刻领域中。这些器件将辐射束引导到目标上，并且测量散射辐射的一个或更多个属性，——例如在单个反射角下作为波长的函数的强度；在一种或更多种波长下作为反射角的函数的强度；或者作为反射角的函数的偏振——以获得“光谱”，可以根据该“光谱”确定目标的感兴趣的属性。可通过各种技术来执行对感兴趣的属性的确定：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元方法这样的迭代方法而进行的目标的重构；库搜索；和主成份分析。

由常规散射仪所使用的目标是相对大的(例如40μm×40μm)光栅，且测量束产生比光栅更小的斑(即，光栅未被充满)。这简化了目标的数学重构，这是由于可将目标视为无限的。然而，为了减小所述目标的大小(例如至10μm×10μm，或更小，例如使得它们能够被定位于产品特征当中、而非定位于划线中)，已提出使光栅小于测量斑(即，光栅过度填充)的量测。典型地，使用暗场散射测量来测量这些目标，其中零阶衍射(对应于镜面反射)被阻挡，且仅较高阶被处理。暗场量测的示例能够在国际专利申请WO2009/078708和WO2009/106279中找到，这些文献的全部内容通过引用合并到本文中。已经在专利出版物US20110027704A、US20110043791A和US20120242970A中描述了上述技术的进一步发展。所有这些申请的内容也通过引用合并到本文中。使用衍射阶的暗场检测的基于衍射的重叠使得能够在较小的目标上进行重叠的测量。这些目标可以小于照射斑并且可以被晶片上的产品结构包围。目标可包括能够在一个图像中测量的多个光栅。

在已知量测技术中，通过在某些条件下测量重叠目标两次，同时旋转重叠目标或改变照射模式或成像模式以单独地获得+1和-1衍射阶强度，来获得重叠测量结果。关于给定重叠目标的强度不对称性(这些衍射阶强度的比较)提供目标不对称性(即，目标中的不对称性)的量度。重叠目标中的这种不对称性能够用作重叠误差(两个层的不期望的未对准)的指示。

已发现，半导体器件的制造过程中的变化可降低重叠误差测量的鲁棒性或可靠性。

本发明的目的是改善光刻特性(例如，重叠误差)的测量的鲁棒性或可靠性。