设计度量目标的方法、具有度量目标的衬底、测量重叠的方法、以及器件制造方法技术

由光刻工艺形成度量目标，每个目标包括底部光栅和顶部光栅。可以通过使用辐射照明每个目标并且观测衍射辐射中非对称性而度量光刻工艺的重叠性能。选择度量配方和目标设计的参数以便于最大化重叠测量的精度而不是可重复性。方法包括计算在(i)表示由顶部光栅衍射的辐射的第一辐射分量与(ii)表示在穿过顶部光栅和插入层之后由底部光栅衍射的辐射的第二辐射分量之间的相对幅度和相对相位的至少一个。顶部光栅设计可以修改以使得相对幅度接近均一。度量配方中照明辐射的波长可以调节以使得相对相位接近π/2或3π/2。

【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2014年6月2日提交的美国临时申请62/006,524的权益，该申请在此通过全文引用的方式并入本文。
本专利技术涉及一种在例如由光刻技术制造器件中可使用的度量的方法和设备，以及使用光刻技术制造器件的方法。
技术介绍
光刻设备是将所希望图案施加至衬底上、通常至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图案化装置可以用于产生待形成在IC的单个层上的电路凸形。该凸形可以转移至衬底(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。图案的转移通常是经由成像至提供在衬底上的幅射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含后续被图案化的相邻目标部分的网络。在光刻工艺中，常常希望对所制造的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这种测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量关键尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠、器件中两个层的对准精确度的专用工具。近期，已经研发了各种形式的散射仪以用于光刻领域。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属性－例如作为波长函数的、在单个反射角下的强度；作为反射角的函数的、在一个或多个波长下的强度；或者作为反射角的函数的偏振－以用于获得可以由此确定感兴趣目标属性的衍射“频谱”。在已知的度量技术中，通过当旋转目标或者改变照明模式或成像模式以分立地获得-1和+1阶衍射强度时、在某些条件下测量目标两次而获得重叠测量结果。比较针对给定光栅的这些强度提供了对光栅非对称性的测量，并且重叠光栅中非对称性可以用作重叠误差的指示项。如已知的那样，每个产品和工艺要求小心地设计度量目标并选择由此将执行重叠测量的合适的度量“配方”。工作的已知方式目的在于改进测量的可重复性，例如由“总体测量不确定性”或TMU来度量。本专利技术人已经发现，这些已知设计技术在某些情形下不完全成功，并且可以导致在它们自身之间一致、但是不如它们在真实制造环境中所应该的那么精确的测量。
技术实现思路
希望提供一种针对重叠目标和度量配方的设计方法，其中更好地限定并控制精确度，以及针对抵抗工艺引发的变化是稳健的。第一实施例提供了一种设计待由光刻工艺形成的度量目标的方法。每个目标包括待在衬底上形成的下层中的第一周期性结构，以及在衬底上待形成的上层中在第一周期性结构之上的第二周期性结构，从而可以通过使用辐射照射每个目标并且观测在所得的衍射频谱的某些部分中的非对称性而从而测量光刻工艺的重叠性能。选择针对度量配方参数和设计参数的值，以便于当由光刻工艺形成根据所选择的值的度量目标并且对其进行测量时，最大化重叠测量的精确度，而不是最大化可重复性。在另一实施例中，提供了一种设计待由光刻工艺所形成的度量目标的方法。每个目标包括在衬底上待形成的下层中的第一周期性结构，以及在衬底上待形成的上层中第一周期性结构之上的第二周期性结构，从而可以通过使用辐射照射每个目标并且观测在所得的衍射频谱的某些部分中的非对称性而测量光刻工艺的重叠性能。方法包括：限定表示待用于测量重叠的照明辐射的属性的一个或多个度量配方参数；限定表示目标的设计的一个或多个设计参数；计算在以下两项之间的相对幅度和相对相位中的至少一个，(i)当由第二周期性结构衍射时表示照明辐射的第一辐射分量和(ii)表示当在穿过第二层至第一层并且返回第二层之后由第一周期性结构衍射时照明辐射的第二辐射分量；以及基于计算所得的相对幅度和/或相对相位而选择用于度量配方参数和设计参数的值，以便于当由光刻工艺形成并测量根据所选择值的度量目标时最大化重叠测量的精确度。方法可以进一步包括根据所选择参数值在衬底上形成度量目标。另一实施例提供了一种具有由光刻工艺所形成的多个度量目标的衬底。每个目标至少包括在衬底上形成的下层中的第一周期性结构，以及在上层中在第一周期性结构之上形成的第二周期性结构，从而可以通过使用辐射照明每个目标并且观测在所得的衍射频谱的某些部分中的非对称性，测量第一和第二周期性结构之间的对准。第二周期性结构是经修改的光栅，其被形成用于相针对衍射频谱的一部分而具有降低的衍射效率，从而针对某一波长的辐射，由第二周期性结构衍射的辐射分量的幅度被弱化至与由第一周期性结构所衍射的辐射分量相同的数量级，已经通过使得材料穿过第二层和一个或多个插入层。本专利技术在其他方面中提供了用于光刻工艺的图案化装置配对；计算机程序产品和制造器件的方法，其中产品图案的顺序被使用光刻工艺而应用于一连串衬底，所有均在所附权利要求中限定。以下参照附图详细描述本专利技术的其他特征和优点、以及本专利技术各个实施例的结构和操作。应该注意的是本专利技术不限于在此所述的具体实施例。在此展现这些实施例仅为了示意性说明目的。基于在此所包含的教导，额外的实施例针对相关领域的技术人员将是明显的。附图说明现在将仅借由示例的方式、参照附图描述本专利技术的实施例，其中：图1示出了根据本专利技术实施例的光刻设备；图2示出了根据本专利技术实施例的光刻单元或集群；图3A－图3D包括：图3A是根据本专利技术实施例使用照明光圈的第一配对的用于测量目标的暗场散射仪的示意图，图3B是针对给定照明方向目标光栅的衍射频谱的细节，图3C是使用用于基于衍射的重叠测量的散射仪而提供了其他照明模式的照明光圈的第二配对，以及图3D是组合第一和第二光圈配对的照明光圈的第三配对；图4示出了多个光栅目标的已知形式以及衬底上测量光斑的轮廓；图5示出了在图3的散射仪中获得的图4的目标的成像；图6是示出了根据本专利技术第一实施例的使用图3的散射仪和创新性度量目标的重叠测量方法的步骤的流程图；图7是重叠度量目标的示意性剖视图；图8示出了在使用诸如图7中所示目标的度量中针对衍射信号有贡献的第一和第二辐射分量；图9示出了当对这些目标执行基于衍射的重叠度量时获得的仿真强度信号；图10示出了由实验获得的对应强度信号；图11示出了当执行基于衍射的重叠度量时在第一辐射分量和第二辐射分量之间相对相位的影响；图12示出了在基于衍射的重叠度量的分析中相对相位对系数K的影响；图13示出了用于重叠度量的用于计算信号品质指示项的值；图14A－图14D示出了通过修改重叠度量目标设计中顶层光栅而改进信号对比度；图15和图16是根据本专利技术实施例的示例性设计方法的流程图；图17是示出了三个不同品质指示项如何受由图15的方法所设计的重叠度量目标中顶层光栅强度变化的影响的视图；图18示出了如用于图15的方法的度量目标的数学模型中扰动的引入；图19A－图19F示出了针对照明波长的六个参数的视图，用以示出在图15和图16的方法中设计度量配方的过程；以及图20和图21示出了使用大目标并使用图3的散射仪中的光瞳图像传感器的本专利技术的备选实施例。具体实施方式该说明书公开了包括本专利技术特征的一个或多个实施例。公开的实施例仅示例了本专利技术。本专利技术的范围不限于所公开的实施例。本专利技术由所附权利要求限定。所述实施例以及说明书中针对“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的参考指示了所述实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例不必包括特定的特征、结构或特性。此外，这些短语不必涉及相同的实施例。进一步地，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应该理解的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设计待由光刻工艺形成的度量目标的方法，每个目标包括在衬底上的下层中待形成的第一周期性结构、以及在所述衬底上的上层中在所述第一周期性结构之上待形成的第二周期性结构，从而能够通过使用辐射照射每个目标并且观测在所得的衍射频谱的一些部分中的非对称性，测量所述光刻工艺的重叠性能，所述方法包括：‑限定一个或多个度量配方参数，所述一个或多个度量配方参数表示待用于测量重叠的所述照射辐射的属性；‑限定一个或多个设计参数，所述一个或多个设计参数表示所述目标的设计；‑计算在以下两项之间的相对幅度和相对相位中的至少一个：(i)当由所述第二周期性结构衍射时表示所述照明辐射的第一辐射分量，以及(ii)在穿过第二层至第一层并且返回所述第二层之后当由所述第一周期性结构衍射时表示所述照明辐射的第二辐射分量；‑基于计算所得的相对幅度和/或相对相位，选择针对所述度量配方参数和所述设计参数的值，以便于当由光刻工艺形成根据所选择值的度量目标并且对其测量时最大化重叠的测量的精确度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.02 US 62/006,5241.一种设计待由光刻工艺形成的度量目标的方法，每个目标包括在衬底上的下层中待形成的第一周期性结构、以及在所述衬底上的上层中在所述第一周期性结构之上待形成的第二周期性结构，从而能够通过使用辐射照射每个目标并且观测在所得的衍射频谱的一些部分中的非对称性，测量所述光刻工艺的重叠性能，所述方法包括：-限定一个或多个度量配方参数，所述一个或多个度量配方参数表示待用于测量重叠的所述照射辐射的属性；-限定一个或多个设计参数，所述一个或多个设计参数表示所述目标的设计；-计算在以下两项之间的相对幅度和相对相位中的至少一个：(i)当由所述第二周期性结构衍射时表示所述照明辐射的第一辐射分量，以及(ii)在穿过第二层至第一层并且返回所述第二层之后当由所述第一周期性结构衍射时表示所述照明辐射的第二辐射分量；-基于计算所得的相对幅度和/或相对相位，选择针对所述度量配方参数和所述设计参数的值，以便于当由光刻工艺形成根据所选择值的度量目标并且对其测量时最大化重叠的测量的精确度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标设计参数被选择为使得所述第一分量和所述第二分量的幅度具有相同的量级。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二辐射分量的幅度不大于所述第一辐射分量的幅度的十倍，可选地不大于五倍或两倍。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第二周期性结构包括在每个周期内的主特征和次特征，以及所述选择步骤包括调节所述主特征和所述次特征的相对尺寸，以便于将一定比例的所述照明辐射转至所述衍射频谱的未被观测的部分中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第一辐射分量和所述第二辐射分量基本上表示由所述周期性结构已在第一阶处衍射的辐射，所述衍射频谱的未被观测的部分包括比所述第一阶更高的阶级。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述度量配方参数和所述设计参数的值被选择为使得在所述第一辐射分量和所述第二辐射分量之间的相对相位接近π/2弧度或3π/2弧度，而非0弧度或π弧度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述照明辐射的波长是所述度量配方参数中的一个，并且所述照明辐射的波长被调节为使得所述第一辐射分量和所述第二辐射分量之间的所述相对相位具有期望的值。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述相对相位的所述期望的值是π/2弧度或3π/2弧度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，选择针对所述度量配方参数和所述设计参数的值的步骤包括：基于计算所得的所述相对幅度和/或所述相对相位，识别至少一个候选设计和多个候选配方，针对每个配方，当在所述目标的数学模型中应用仿真的工艺变化时，计算仿真的重叠测量，以及基于在所述仿真的重叠测量中的测量误差，选择设计和配方的最终组合。10.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·登博夫，K·布哈塔查里亚，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL