[发明专利]光刻设备、量测系统及其方法

说明书

一种系统，包括照射系统、光学元件、开关元件和检测器。照射系统包括生成辐射束的宽带光源。色散光学元件接收辐射束并且生成带宽比宽带光源窄的多个光束。光学开关接收多个光束并且将多个光束中的每个光束传输到传感器阵列的多个对准传感器中的相应一个对准传感器。检测器接收从传感器阵列返回的辐射并且基于所接收的辐射生成测量信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年6月18日提交的美国临时专利申请第63/040,971号的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及光刻设备，例如，用于确定图案的特性的光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常是施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，图案形成装置(其替代地称为掩模或掩模版)可以用于生成要在IC的个体层上形成的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或若干管芯)上。图案的转印通常是经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过一次将整个图案曝光到目标部分上来照射每个目标部分；以及所谓的扫描仪，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时平行于或反平行于该扫描方向同步地扫描目标部分来照射每个目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转印到衬底。

另一种光刻系统是干涉光刻系统，其中没有图案形成装置，而是将光束分成两个光束，并且通过使用反射系统来使两个光束在衬底的目标部分处发生干涉。干涉导致在衬底的目标部分处形成线。

在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要在衬底上顺序形成不同的层。因此，可能需要以高精度相对于形成在其上的现有图案来定位衬底。通常，对准标记被放置在待对准的衬底上并且相对于第二物体定位。光刻设备可以使用对准设备来检测对准标记的位置并且使用对准标记对准衬底以确保从掩模的准确曝光。两个不同层的对准标记之间的不对准被测量为覆盖误差。

为了监测光刻工艺，测量图案化衬底的参数。例如，参数可以包括形成在图案化衬底中或上的连续层之间的覆盖误差以及显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。该测量可以在产品衬底和/或专用量测目标上进行。有多种技术可以用于测量光刻过程中形成的微观结构，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。一种快速并且非侵入性的专用检查工具是散射计，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且散射或反射光束的性质被测量。通过比较光束被衬底反射或散射前后的性质，可以确定衬底的性质。例如，这可以通过将反射光束与存储在与已知衬底性质相关联的已知测量库中的数据进行比较来实现。光谱散射计将宽带辐射束引导到衬底上，并且测量散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。相比之下，角分辨散射计使用单色辐射束，并且测量散射辐射强度作为角度的函数。

这样的光学散射计可以用于测量参数，诸如显影的光敏抗蚀剂的临界尺寸或形成在图案化衬底中或上的两层之间的覆盖(OV)误差。衬底的性质可以通过比较光束被衬底反射或散射前后照射光束的性质来确定。

发明内容

光刻步骤中材料层厚度的知识对于最大化性能和产率非常重要。因此，需要高效地确定层厚度。

在一些实施例中，一种系统包括照射系统、检测系统和处理电路系统。照射系统生成多个波长的辐射并且照射衬底上的量测标记。检测系统基于从量测标记散射的光来检测多个波长的光强度。处理电路系统分析检测到的光强度，并且基于分析确定衬底上的结构的至少一个特性。量测标记被配置为增强多个波长的光学响应。