量测方法、量测设备和器件制造方法技术

一种混合量测设备(1000、1100、1200、1300、1400)测量通过光刻制造的结构(T)。一种EUV量测设备(244，IL1/DET1)利用EUV辐射照射所述结构且从所述结构检测第一光谱。另一种量测设备(240，IL2/DET2)利用包括EUV辐射或较长波长辐射的第二辐射照射所述结构且检测第二光谱。处理器(MPU)将所检测到的第一光谱和所检测到的第二光谱一起使用来确定所述结构的属性(CD/OV)。所述光谱可按照各种方式组合。例如，所检测到的第一光谱可用来控制用以捕捉所述第二光谱的检测和/或照射的一个或更多个参数，反之亦然。第一光谱可用于区分结构中的不同层(T1，T2)的属性。第一和第二辐射源(SRC1，SRC2)可共用一种公共驱动激光器(LAS)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量测方法、量测设备和器件制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月23日递交的欧洲专利申请15202273.7的优先权，该欧洲专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及用于例如可用在通过光刻技术来制造器件中的量测的方法和设备，且涉及使用光刻技术来制造器件的方法。将测量临界尺寸(线宽)的方法描述成这种量测的特定应用。也对测量诸如重叠等不对称度相关参数的方法加以描述。
技术介绍
光刻设备是将所需图案施加到衬底上(通常是衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用于制造集成电路(IC)。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成要在集成电路的单层上形成的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或多个管芯)上。在光刻过程中，需要频繁地对所创建的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这些测量的各种工具是公知的，包括常常用以测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜(SEM)。其他专用工具用来测量与不对称度相关的参数。这些参数之一是重叠(器件中的两个层的对准准确度)。最近，已开发供光刻领域中使用的各种形式的散射计。这些器件将辐射束引导至目标上并且测量散射辐射的一个或更多个属性(例如，在单一反射角情况下根据波长而变化的强度；在一个或更多个波长情况下根据反射角而变化的强度；或根据反射角而变化的偏振)，以获得可供确定目标的所关注属性的“光谱”。可通过各种技术来执行所关注属性的确定：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元方法等迭代方法来进行的目标结构的重构，库搜索，和主成份分析。与SEM技术相比，可在大比例的或甚至所有的产品单元上以高得多的生产率使用光学散射计。由常规散射计使用的目标是相对大的(例如，40微米×40微米)光栅，且测量束产生小于光栅的光点(即，光栅被欠填充(underfilled))。为了减少所述目标的大小例如至10微米×10微米或更小，例如因此可将它们定位于产品特征当中而不是划线中，已提出所谓的“小目标”量测，其中使光栅小于量测光点(即，光栅被过填充(overfilled))。这些目标可小于照射光点且可由晶片上的产品结构围绕。通常小目标用于可从光栅结构中的不对称度的测量导出的重叠和其他性能参数的测量。通过将目标置放于产品特征当中(“管芯内目标”)，有望增加测量的准确度。例如，由于管芯内目标以与产品特征更类似的方式受过程变化影响，所以预期到改进的准确度，且可能需要较少插值来确定在实际特征位置处的过程变化的影响。重叠目标的这些光学测量对大批量生产中的重叠性能的改进已非常成功。所谓的暗场成像已被用于这种目的。可在国际专利申请US20100328655A1及US2011069292A1中找到暗场成像量测的示例，所述国际专利申请文档的全部内容以引用的方式并入本文。已公开的专利公开出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和US2015138523中已描述所述技术的另外10种进展。也已实施用于聚焦性能和剂量性能的类似的小目标技术。所有这些先前申请的内容是以引用方式并入本文中。然而，随着技术开发，性能规格变得越来越严格。此外，小目标技术尚未被开发用于诸如线宽或临界尺寸(CD)等其他参数的测量。当前方法的另一限制在于它们是利用比真实产品特征的典型尺寸大得多的光学波长而进行的。所关注的特定参数是线宽(CD)。CD量测受制于低准确度、所关注参数之间的以及所关注参数与其他隐藏参数之间的串扰(过程鲁棒性)。由于微观结构收缩且在几何形状上变得越来越复杂(例如，变为3-D结构)，因此CD量测的已知技术努力提供准确度、精确度和速度。另一所关注参数是重叠。作为光学量测方法的替代方案，也已考虑使用X射线来测量半导体器件中的重叠。一种技术被称为透射小角度X射线散射或T-SAXS。US2007224518A(Yokhin等人，JordanValley)中披露被应用于重叠的量测的T-SAXS设备，且所述申请的内容以引用方式并入本文中。Lemaillet等人在“IntercomparisonbetweenopticalandX-rayscatterometrymeasurementsofFinFETstructures”(Proc.ofSPIE，2013年，8681)中讨论了使用T-SAXS的廓形(CD)量测。T-SAXS使用波长小于1纳米的X射线，例如在0.01纳米至1纳米的范围内，且因此用于T-SAXS的目标可由产品状特征制成。T-SAXS信号倾向于是非常弱的，尤其在目标大小较小时。因此，测量倾向于是在供大批量制造中使用过于耗时的。T-SAXS设备可用以测量足够小而被考虑用于在产品特征之中置放的目标。不幸的是，小目标尺寸需要小的光点尺寸，且因此需要甚至更长的测量时间。已公开的专利申请US20130304424A1和US2014019097A1(Bakeman等人/KLA)描述了混合量测技术，其中使用x射线进行的测量和运用在120纳米与2000纳米的范围内的波长进行的“光学”测量被组合在一起以获得诸如CD等参数的测量。CD测量是通过一个或更多个共通之处来耦合x射线数学模型和光学数学模型而获得。已知的是在掠入射处使用X射线(GI-XRS)和极紫外线(EUV)辐射的反射测量技术用于测量衬底上的膜和叠层的属性。在反射测量的一般领域内，可应用测角和/或光谱技术。在测角术中，测量了具有不同入射角的反射束的变化。另一方面，光谱反射测量术测量了在给定角度的情况下经反射的波长的光谱(使用宽带辐射)。例如，EUV反射测量术已在用于EUV光刻中的掩模版(图案形成装置)的制造之前用于掩模坯的检查。例如由SDanylyuk等人已在“Multi-anglespectroscopicEUVreflectometryforanalysisofthinfilmsandinterfaces”(Phys.StatusSolidiC12，3，第318至322页(2015年))中描述关于这些技术的工作。然而，这些测量不同于周期性结构中的CD的测量。此外，特别鉴于所涉及的非常浅的掠入射角，这些已知技术均不适合于对诸如管芯内光栅的小目标的量测。在本优先权日尚未公开的欧洲专利申请15160786中，提出了使用EUV辐射(即，波长介于约1纳米至约100纳米的范围内的辐射)来测量诸如目标结构的CD和重叠等属性。使用在零和/或更高衍射阶情况下散射的辐射来执行光谱反射测量术。使用比可在x射线波长的情况下所使用的掠入射角更高的掠入射角，来实现比在T-SAXS或GI-SAXS方法的情况下更小的光点尺寸。通过使用介于EUV光学系统与衬底之间的圆锥形安装台来进一步增强衍射信号。这允许相对于目标结构的周期性方向的非零入射方位角。先前申请的内容由此以引用方式并入本文中。在所提及的专利申请中，提出了混合量测的形式，其中使用EUV辐射来测量具有产品状结构的较大目标，而使用在较常规的光学波段中起作用的角分辨散射计来测量较小的管芯内目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量通过光刻过程制造的结构的属性的混合量测设备，所述混合量测设备包括：(a)第一照射系统，用于利用第一辐射照射所述结构，所述第一辐射包括在1纳米至100纳米的范围内的一个或更多个波长；(b)第一检测系统，用于检测包括由所述周期性结构反射的所述第一辐射的至少部分的第一光谱；(c)第二照射系统，用于利用第二辐射照射所述结构，所述第二辐射包括在1纳米至100纳米的范围内或在100纳米至1000纳米的范围内的一个或更多个波长；(d)第二检测系统，用于检测包括由所述周期性结构反射的所述第二辐射的至少部分的第二光谱；(e)处理系统，用于使用所检测到的第一光谱和所检测到的第二光谱来确定所述结构的属性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 EP 15202273.71.一种用于测量通过光刻过程制造的结构的属性的混合量测设备，所述混合量测设备包括：(a)第一照射系统，用于利用第一辐射照射所述结构，所述第一辐射包括在1纳米至100纳米的范围内的一个或更多个波长；(b)第一检测系统，用于检测包括由所述周期性结构反射的所述第一辐射的至少部分的第一光谱；(c)第二照射系统，用于利用第二辐射照射所述结构，所述第二辐射包括在1纳米至100纳米的范围内或在100纳米至1000纳米的范围内的一个或更多个波长；(d)第二检测系统，用于检测包括由所述周期性结构反射的所述第二辐射的至少部分的第二光谱；(e)处理系统，用于使用所检测到的第一光谱和所检测到的第二光谱来确定所述结构的属性。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理系统被布置成使用所检测到的第一光谱来控制用于所述第二光谱的捕捉的所述第二检测系统和/或所述第二照射系统的一个或更多个参数。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理系统被布置成使用所检测到的第二光谱来控制用于所述第一光谱的捕捉的所述第一检测系统和/或所述第一照射系统的一个或更多个参数。4.根据前述任一权利要求所述的系统，其中对于所述第一辐射，相对于与所述衬底平行的方向的掠入射角α小于45度；而对于所述第二辐射，相对于与所述衬底垂直的方向的极入射角θ小于45度。5.根据前述任一权利要求所述的系统，其中所述第一辐射依次地或同时包括一波长范围，并且其中所述第一检测系统是光谱检测系统，所述第一光谱表示在所述反射的第一辐射中的波长的分布。6.根据前述任一权利要求所述的系统，其中所述第二检测系统是光谱检测系统，所述第二光谱表示在所反射的第一辐射中的波长的分布。7.根据前述任一权利要求所述的系统，其中所述第二检测系统是角分辨检测系统，所述第一光谱表示在所反射的第一辐射中的衍射辐射的分布。8.根据前述任一权利要求所述的系统，其中所述处理器被布置成使用所述第一光谱和所述第二光谱来确定具有一个或更多个上部层和一个或更多个下部层的结构的属性，且其中所述处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·金塔尼利亚，A·J·登鲍埃夫，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL