[发明专利]检查衬底的方法、量测设备和光刻系统

说明书

公开了量测设备和方法。在一种布置中，检查衬底。由辐射源(50)发射的源辐射光束(131)被分成测量光束(132)和参考光束(133)。用测量光束照射第一目标，第一目标在衬底(W)上。用参考光束照射第二目标(90)，第二目标与衬底分离。从第一目标收集第一散射辐射(134)并将其递送到检测器(80)。从第二目标收集第二散射辐射(135)并将其递送到检测器。在检测器处第一散射辐射与第二散射辐射干涉。第一目标包括第一图案。第二目标包括第二图案或第二图案的光瞳平面图像。第一图案在几何上与第二图案相同，第一图案和第二图案是周期性的并且第一图案的节距与第二图案的节距相同，或两者兼而有之。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月14日提交的EP申请16193944.2的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及检查衬底的方法、量测设备和光刻系统。

背景技术

光刻工艺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)的工艺。例如，可以在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。在这种情况下，可以使用图案化器件(其可替代地被称为掩模或掩模版)来生成要在IC的个体层上形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括裸片的一部分、一个裸片或若干裸片)上。图案的转移通常经由在设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像。可以涉及步进和/或扫描运动，以在衬底上的连续目标部分处重复图案。通过将图案压印到衬底上而将图案从图案化器件转移到衬底也是可能的。

在光刻工艺中，经常期望进行对所创建的结构的测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括常常用来测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，和用以测量光刻设备的散焦和套刻(在不同图案化步骤中形成的图案之间(例如在器件中的两个层之间)的对准的准确度)的专用工具。近年来，已开发出各种形式的散射仪以用于在光刻领域中使用。这些器件将辐射的光束引导到目标上并测量所散射的辐射的一个或多个性质——例如，在根据波长变化的单个反射角度处的强度；在根据反射角度变化的一个或多个波长处的强度；或者根据反射角度变化的偏振——以获得可以从其确定目标的感兴趣的性质的“光谱”。感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来执行：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元法等的迭代途径进行的目标结构的重建；库搜索；和主成分分析。

用于确定结构参数的方法和设备例如在WO20120126718中公开。方法和散射仪也在US20110027704A1、US2006033921A1和US2010201963A1中公开。由这种散射仪使用的目标是相对较大的光栅，例如40μm×40μm的光栅，并且测量光束生成小于光栅的照射斑点(即，光栅欠充满)。除了用以确定在一个图案化步骤中制作的结构的参数的散射测量法之外，可以应用该方法和设备来执行基于衍射的套刻测量。

使用衍射级的暗场图像检测的基于衍射的套刻量测使得能够在较小的目标上进行套刻测量。这些目标可以小于照射斑点并且可以被晶片上的产品结构包围。在一个图像中可以测量多个目标。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请US2010328655A1和US2011069292A1中找到，所述文献通过引用整体并入本文。该技术的进一步发展已在公开的专利公开US20110027704A、US20110043791A、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中进行了描述。上述文献一般性地描述了通过测量目标的非对称性来进行套刻的测量。使用不对称性测量来测量光刻设备的剂量和焦点的方法分别在文献WO2014082938A1和US2014/0139814A1中公开。所有提到的申请的内容也通过引用并入本文。

杂散辐射会降低量测中使用的光学测量的质量，并且扩展而言还降低了准确度。准确度的这种降低会降低光刻设备的精度，从而负面地影响由该设备所产生的组件的精度，特别是在检测到的辐射强度非常低的系统中。