用于光刻度量的方法、设备和衬底技术

一种衬底具有通过光刻工艺形成在其上的三个或更多叠置光栅。每个叠置光栅具有已知的叠置偏置。叠置偏置的值包括例如在居中于零点上区域中的两个值，以及居中在P/2上区域中的两个值，其中P是光栅的节距。使用不同的叠置偏置值的认知以及在叠置和目标非对称性之间的假设非线性相互关系从对于光栅的非对称性测量而计算叠置，由此校正特征非对称性。在零偏置和P/2区域中周期性关系具有相反符号的梯度。计算允许所述梯度具有不同的幅度以及相反的符号。计算也提供关于特征非对称性和其他处理效果的信息。该信息用于改进测量方法和/或光刻方法的后续性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求享有2013年11月26日提交的欧洲申请13194522的权益，并且该申请在此通过全文引用的方式并入本文。
本专利技术涉及用于度量的方法和设备，其例如在光刻技术制造器件中以及在使用光刻技术制造器件的方法中可用。
技术介绍
光刻设备是将所希望图形施加至衬底上、通常至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造。在该实例中，备选地称作掩模或刻线板的图形化装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图形。该图形可以转移至衬底(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。图形的转移通常是经由成像至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含后续图形化的相邻目标部分的网络。在光刻方法中，频繁地希望对所形成结构进行测量，例如用于方法控制和验证。用于进行这些测量的各种工具是已知的，包括扫描电子显微镜，其通常用于测量关键尺寸(CD)，以及包括用于测量器件中两个层的叠置、对准精确度的专用工具。最近，已经研发了用于光刻领域的各种形式散射仪。这些装置引导辐射束至目标上，并且测量被散射辐射的一个或多个特性-例如取决于波长的在单个反射角度处的强度；取决于反射角的在一个或多个波长下的强度；或者取决于反射角的偏振-以获得由此可以确定感兴趣目标特性的“频谱”。可以由各种技术执行对感兴趣特性的确定：例如，通过诸如严格耦合波形分析或有限元方法的迭代逼近而对目标结构重构；库搜索；以及主要成分分析。由传统散射仪使用的目标是相对较大的，例如40μm乘以40μm，光栅和测量束产生比光栅小的光斑(也即光斑未充满)。这简化了目标的数学重构，因为其可以视作是无限的。然而，为了减小目标的大小(例如至10μm乘以10μm或更小)以例如使得它们可以位于产品特征之中而不是在划片线中，已经提出了度量，其中光栅制作为小于测量光斑(也即光斑充满)。通常使用暗场散射法测量这些目标，其中阻断了衍射的零阶分量(对应于镜面反射)，并且仅处理更高阶分量。暗场度量的示例可以在国际专利申请WO2009/078708和WO2009/106279中找到，该申请在此通过全文引用的方式将这些文件并入本文。在专利公开US20110027704A、US20110043791A和US20120242970A中已经描述了技术的进一步发展。在此通过引用的方式将所有这些申请的内容并入本文。使用衍射分量的暗场检测而基于衍射的叠置使能对较小目标的叠置测量。这些目标可以小于照射光斑并且可以由晶片上产品结构围绕。可以在一个图像中测量多个目标。在已知的度量技术中，当旋转目标或者改变照射模式或成像模式以分离地获得-1阶和+1阶衍射分量强度时，通过在某些条件下两次测量目标而得到叠置测量结果。对于给定光栅比较这些强度提供了对光栅非对称性的测量，并且在叠置光栅中的非对称性可以用作叠置误差的指示。尽管已知的基于暗场图像的叠置测量是快速和计算上非常简单的(只要已校准)，它们依赖于叠置是目标结构非对称性的唯一起因的假设。堆叠中任何其他非对称性，诸如一个或两个叠置光栅内特征的非对称性，也在1阶分量中引起非对称性。不涉及叠置的该非对称性明显干扰叠置测量，给出不精确的叠置结果。在叠置光栅的底部光栅中的非对称性是特征非对称性的普通形式。其可以源自例如在原始形成底部光栅之后执行的、诸如化学机械抛光(CMP)的晶圆处理步骤。因此在此时，本领域技术人员必须在如下两个之间做出选择：一
方面给出叠置测量但是当存在非对称性的其他起因时经受不准确性的简单的快速测量方法，另一方面计算上加强并且通常要求对大的未充满光栅进行数次测量以避免光瞳成像受到来自叠置光栅环境的污染而妨碍对其重构的更传统技术。因此，需要以更直接和简单的方式区分对由叠置和其他效应引起的目标结构非对称性的贡献影响。
技术实现思路
希望提供一种用于使用目标结构的叠置度量的方法和设备，其中可以相对于现有公开的技术改进吞吐量和精确度。此外，尽管本专利技术不限于此，如果其可以适用于可以采取基于暗场成像的技术而读出的小目标结构，则这将大大有利。本专利技术在第一方面提供了一种测量光刻方法参数的方法，该方法包括如下步骤：(a)在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括叠置的周期性结构并且均具有已知的叠置偏置；(b)照射目标并且检测由每个目标结构散射的辐射，以对于该目标结构获得表示总体非对称性的测量值，该总体非对称性包括因(i)所述已知叠置偏置、(ii)用于形成目标结构的光刻方法的叠置性能以及(iii)一个或多个所述周期性结构内的特征非对称性所致的贡献；(c)对于三个或更多个目标结构使用所述总体非对称性测量，以计算所述叠置误差的测量，使用已知的叠置偏置值以及叠置误差和非对称性之间的假定的非线性周期性关系执行所述计算，由此排除因特征非对称性所致的贡献，其中对于所述三个或更多个目标结构的叠置偏置的已知值包括落入所述周期性关系的第一区域内的至少两个值，以及落入所述周期性关系的第二区域内的至少一个值，在第一和第二区域中周期性关系具有符号相反的梯度。在所公开的实施例中，所述周期性关系的第一区域是在零偏置上居中的半周期，以及第二区域是居中在P/2上的半周期，其中P是周期性关系的节距。在一些所公开的实施例中，使用叠置偏置的四个或更多不同值，并且四个或更多不同值在周期性关系的所述第一和第二区域中的每个区域内包括至少两个偏置值。可以执行在该情形中的计算，而允许所述梯度在周期性关系的第一和第二区域中具有不同幅度。这可以给出对于目标中的某些类型的工艺诱导的非对称性的更强健的叠置测量。计算可以递送其他性能参数，其可以用于控制步骤(c)的性能和/或在其他衬底上光刻工艺性能。本专利技术进一步提供了一种用于测量光刻工艺的参数的检查设备，该设备包括：-用于衬底的支架，衬底上具有多个目标结构，每个目标结构包括叠置的周期性结构并且均具有已知的叠置偏置；-光学系统，用于照射目标并且检测由每个目标结构散射的辐射以针对该目标结构获得测量，测量表示总体非对称性，总体非对称性包括因(i)所述已知叠置偏置、(ii)所述光刻工艺的叠置性能、和(iii)一个或多个所述周期性结构内的特征非对称性所致的贡献。-处理器，被设置用于对于具有三个或更多不同叠置偏置值的三个或更多个目标结构使用所述总体非对称性测量以计算叠置性能的测量值，所述计算使用已知叠置偏置值、以及叠置和目标非对称性之间的假设的非线性关系而执行，由此排除因特征非对称性引起的贡献，其中用于三个或更多个目标结构的叠置偏置的已知值包括落入所述周期性关系的第一区域内的至少两个值，以及落入所述周期性关系的第二区域内的至少一个值，在第一和第二区域中的所述周期性关系具有相反符号的梯度。本专利技术另外进一步提供了一种用于如上所述根据本专利技术的方法或设备中的衬底，衬底具有通过光刻工艺形成在其上的多个目标结
构，每个目标结构包括叠置的周期性结构并且均具有具体的叠置偏置，其中对于所述三个或更多个目标结构的叠置偏置值包括落入居中在零偏置上的半周期内的至少两个值，以及落入居中在P/2上半周期内的至少一个值，其中P是所述周期性结构的周期。在一个实施例中，提供了至少四个目标结构，并且其中对于所述三个或更多个目标结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括如下步骤：(a)在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括叠置的周期性结构并且均具有已知的叠置偏置；(b)照射所述目标并且检测由每个目标结构散射的辐射以针对所述目标结构获得表示整体非对称性的测量值，所述整体非对称性包括因(i)所述已知叠置偏置、(ii)用于形成所述目标结构的光刻工艺的叠置性能以及(iii)所述周期性结构中的一个或多个内的特征非对称性所致的贡献；(c)使用针对三个或更多个目标结构的所述整体非对称性测量值计算所述叠置误差的测量值，使用所述已知的叠置偏置值和在叠置误差与非对称性之间的假设的非线性周期关系来执行所述计算，从而排除因特征非对称性所致的贡献，其中针对所述三个或更多个目标结构的叠置偏置的已知值包括落入所述周期性关系的第一区域内的至少两个值、以及落入所述周期性关系的第二区域内的至少一个值，在所述第一区域和所述第二区域中的周期性关系具有相反符号的梯度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.26 EP 13194522.21.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括如下步骤：(a)在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括叠置的周期性结构并且均具有已知的叠置偏置；(b)照射所述目标并且检测由每个目标结构散射的辐射以针对所述目标结构获得表示整体非对称性的测量值，所述整体非对称性包括因(i)所述已知叠置偏置、(ii)用于形成所述目标结构的光刻工艺的叠置性能以及(iii)所述周期性结构中的一个或多个内的特征非对称性所致的贡献；(c)使用针对三个或更多个目标结构的所述整体非对称性测量值计算所述叠置误差的测量值，使用所述已知的叠置偏置值和在叠置误差与非对称性之间的假设的非线性周期关系来执行所述计算，从而排除因特征非对称性所致的贡献，其中针对所述三个或更多个目标结构的叠置偏置的已知值包括落入所述周期性关系的第一区域内的至少两个值、以及落入所述周期性关系的第二区域内的至少一个值，在所述第一区域和所述第二区域中的周期性关系具有相反符号的梯度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述周期性关系的所述第一区域是居中在零偏置上的半周期，以及所述第二区域是居中在P/2上的半周期，其中P是所述周期性关系的节距。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使用叠置偏置的四个或更多个不同值，并且所述叠置偏置的四个或更多个不同值包括在所述周期性关系的所述第一区域和所述第二区域中的每个区域内的至少两个偏置值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用叠置偏置的至少四个不同值，并且所述叠置偏置的至少四个不同值包括落入居中在零偏置上的半周期内的至少两个偏置值、以及落入居中在P/2上的半周期内的至少两个偏置值。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中在所述步骤(c)中，执行所述计算以便允许所述梯度在所述周期性关系的所述第一区域和所述第二区域中具有不同的幅度。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述假设的非线性关系是正弦函数。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，基于因特征非对称性所致的所述贡献针对所有叠置值为恒定的，执行所述计算。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，进一步包括步骤(d)，所述步骤(d)使用在步骤(c)中获得的所述特征非对称性的测量值以控制步骤(b)在所述方法的后续执行中的性能。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括步骤(e)，所述步骤(e)使用步骤(c)中获得的所述特征非对称性的测量值以控制施加至另一衬底的光刻工艺。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括步骤(d)，所述步骤(d)使用步骤(c)中获得的一个或多个梯度值以控制步骤(b)在所述方法的后续执行中的性能。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，进一步包括步骤(e)，所述步骤(e)使用步骤(c)中获得的一个或多个梯度值以控制施加至另一衬底的光刻工艺。12.一种用于测量光刻工艺的参数的检查设备，所述设备包括：-用于其上具有多个目标结构的衬底的支架，每个目标结构包括叠置的周期性结构并且均具有已知的叠置偏置；-光学系统，用于照射所述目标并且检测由每个目标结构散射的辐射以针对该目标结构获得表示整体非对称性的测量值，所述整体非对称性包括因(i)所述已知叠置偏置、(ii)所述光刻工艺的叠置性能以及(iii)一个或多个所述周期性结构内的特征非对称性所致的贡献；-处理器，被设置用于针对具有叠置偏置的三个或更多个不同值的三个或更多个目标结构使用所述整体非对称性测量值，以计算叠置
\t性能的测量值，使用已知的叠置偏置值以及在叠置和目标非对称性之间假设的非线性关系来执行所述计算，由此排除因特征非...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·J·H·斯米尔德，A·J·登博夫，O·A·O·亚达姆，M·J·J·加克，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL