[发明专利]量测设备

说明书

一种用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数的量测工具，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射以一非零入射角照射所述结构；检测光学系统，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获被所述结构散射的照射辐射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中所述照射光学系统和检测光学系统未共用光学元件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月13日提交的欧洲申请18177431.6、2018年8月21日提交的欧洲申请18189926.1和2018年11月22日提交的欧洲申请18207812.1的优先权，这些申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及用于确定制作于衬底上的结构的参数的量测设备和相关联的方法。更具体地，本发明可以涉及使用计算成像方法的量测设备。在一些示例中，本发明可以涉及确定与重叠有关的参数。

背景技术

光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备能够例如用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可例如将在图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。所投影的图案可以构成用于在所述衬底上制作结构的过程的部分。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了能够形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(其波长在4-20nm范围内，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可用于在衬底上形成比使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备更小的特征。

低K₁光刻术可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的过程特征。在这种过程中，分辨率公式可以表达为CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所用辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征大小，但在这种情况下为半节距)，k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，在衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以实现特定电学功能和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的精调步骤施加到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局中的各种优化(诸如光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)、或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改良低k₁下的图案的再现。

在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。进行这种测量的工具典型地称为量测工具MT。已知用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是一种多功能仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与该光瞳共轭的平面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常称为基于图像或场的测量)。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用全文并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线和可见光到近IR波长范围的光来测量光栅。

散射仪MT可以是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法施加于所测量的信号以重构或计算光栅的属性。这种重构可以例如由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并将模拟结果与测量结果进行比较产生。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从实际目标观察到的衍射图案的衍射图案为止。