用于光刻度量的方法、設備和襯底技術

一種襯底具有通過光刻工藝形成在其上的三個或更多疊置光柵。每個疊置光柵具有已知的疊置偏置。疊置偏置的值包括例如在居中于零點上區域中的兩個值，以及居中在P/2上區域中的兩個值，其中P是光柵的節距。使用不同的疊置偏置值的認知以及在疊置和目標非對稱性之間的假設非線性相互關系從對于光柵的非對稱性測量而計算疊置，由此校正特征非對稱性。在零偏置和P/2區域中周期性關系具有相反符號的梯度。計算允許所述梯度具有不同的幅度以及相反的符號。計算也提供關于特征非對稱性和其他處理效果的信息。該信息用于改進測量方法和/或光刻方法的后續性能。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求享有2013年11月26日提交的歐洲申請13194522的權益，并且該申請在此通過全文引用的方式并入本文。
本專利技術涉及用于度量的方法和設備，其例如在光刻技術制造器件中以及在使用光刻技術制造器件的方法中可用。
技術介紹
光刻設備是將所希望圖形施加至襯底上、通常至襯底的目標部分上的機器。光刻設備可以例如用于集成電路(IC)的制造。在該實例中，備選地稱作掩模或刻線板的圖形化裝置可以用于產生將要形成在IC的單個層上的電路圖形。該圖形可以轉移至襯底(例如硅晶片)上的目標部分(例如包括一個或數個裸片的一部分)上。圖形的轉移通常是經由成像至提供在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)的層上。通常，單個襯底將包含后續圖形化的相鄰目標部分的網絡。在光刻方法中，頻繁地希望對所形成結構進行測量，例如用于方法控制和驗證。用于進行這些測量的各種工具是已知的，包括掃描電子顯微鏡，其通常用于測量關鍵尺寸(CD)，以及包括用于測量器件中兩個層的疊置、對準精確度的專用工具。最近，已經研發了用于光刻領域的各種形式散射儀。這些裝置引導輻射束至目標上，并且測量被散射輻射的一個或多個特性-例如取決于波長的在單個反射角度處的強度；取決于反射角的在一個或多個波長下的強度；或者取決于反射角的偏振-以獲得由此可以確定感興趣目標特性的“頻譜”。可以由各種技術執行對感興趣特性的確定：例如，通過諸如嚴格耦合波形分析或有限元方法的迭代逼近而對目標結構重構；庫搜索；以及主要成分分析。由傳統散射儀使用的目標是相對較大的，例如40μm乘以40μm，光柵和測量束產生比光柵小的光斑(也即光斑未充滿)。這簡化了目標的數學重構，因為其可以視作是無限的。然而，為了減小目標的大小(例如至10μm乘以10μm或更小)以例如使得它們可以位于產品特征之中而不是在劃片線中，已經提出了度量，其中光柵制作為小于測量光斑(也即光斑充滿)。通常使用暗場散射法測量這些目標，其中阻斷了衍射的零階分量(對應于鏡面反射)，并且僅處理更高階分量。暗場度量的示例可以在國際專利申請WO2009/078708和WO2009/106279中找到，該申請在此通過全文引用的方式將這些文件并入本文。在專利公開US20110027704A、US20110043791A和US20120242970A中已經描述了技術的進一步發展。在此通過引用的方式將所有這些申請的內容并入本文。使用衍射分量的暗場檢測而基于衍射的疊置使能對較小目標的疊置測量。這些目標可以小于照射光斑并且可以由晶片上產品結構圍繞。可以在一個圖像中測量多個目標。在已知的度量技術中，當旋轉目標或者改變照射模式或成像模式以分離地獲得-1階和+1階衍射分量強度時，通過在某些條件下兩次測量目標而得到疊置測量結果。對于給定光柵比較這些強度提供了對光柵非對稱性的測量，并且在疊置光柵中的非對稱性可以用作疊置誤差的指示。盡管已知的基于暗場圖像的疊置測量是快速和計算上非常簡單的(只要已校準)，它們依賴于疊置是目標結構非對稱性的唯一起因的假設。堆疊中任何其他非對稱性，諸如一個或兩個疊置光柵內特征的非對稱性，也在1階分量中引起非對稱性。不涉及疊置的該非對稱性明顯干擾疊置測量，給出不精確的疊置結果。在疊置光柵的底部光柵中的非對稱性是特征非對稱性的普通形式。其可以源自例如在原始形成底部光柵之后執行的、諸如化學機械拋光(CMP)的晶圓處理步驟。因此在此時，本領域技術人員必須在如下兩個之間做出選擇：一
方面給出疊置測量但是當存在非對稱性的其他起因時經受不準確性的簡單的快速測量方法，另一方面計算上加強并且通常要求對大的未充滿光柵進行數次測量以避免光瞳成像受到來自疊置光柵環境的污染而妨礙對其重構的更傳統技術。因此，需要以更直接和簡單的方式區分對由疊置和其他效應引起的目標結構非對稱性的貢獻影響。
技術實現思路
希望提供一種用于使用目標結構的疊置度量的方法和設備，其中可以相對于現有公開的技術改進吞吐量和精確度。此外，盡管本專利技術不限于此，如果其可以適用于可以采取基于暗場成像的技術而讀出的小目標結構，則這將大大有利。本專利技術在第一方面提供了一種測量光刻方法參數的方法，該方法包括如下步驟：(a)在襯底上提供多個目標結構，每個目標結構包括疊置的周期性結構并且均具有已知的疊置偏置；(b)照射目標并且檢測由每個目標結構散射的輻射，以對于該目標結構獲得表示總體非對稱性的測量值，該總體非對稱性包括因(i)所述已知疊置偏置、(ii)用于形成目標結構的光刻方法的疊置性能以及(iii)一個或多個所述周期性結構內的特征非對稱性所致的貢獻；(c)對于三個或更多個目標結構使用所述總體非對稱性測量，以計算所述疊置誤差的測量，使用已知的疊置偏置值以及疊置誤差和非對稱性之間的假定的非線性周期性關系執行所述計算，由此排除因特征非對稱性所致的貢獻，其中對于所述三個或更多個目標結構的疊置偏置的已知值包括落入所述周期性關系的第一區域內的至少兩個值，以及落入所述周期性關系的第二區域內的至少一個值，在第一和第二區域中周期性關系具有符號相反的梯度。在所公開的實施例中，所述周期性關系的第一區域是在零偏置上居中的半周期，以及第二區域是居中在P/2上的半周期，其中P是周期性關系的節距。在一些所公開的實施例中，使用疊置偏置的四個或更多不同值，并且四個或更多不同值在周期性關系的所述第一和第二區域中的每個區域內包括至少兩個偏置值。可以執行在該情形中的計算，而允許所述梯度在周期性關系的第一和第二區域中具有不同幅度。這可以給出對于目標中的某些類型的工藝誘導的非對稱性的更強健的疊置測量。計算可以遞送其他性能參數，其可以用于控制步驟(c)的性能和/或在其他襯底上光刻工藝性能。本專利技術進一步提供了一種用于測量光刻工藝的參數的檢查設備，該設備包括：-用于襯底的支架，襯底上具有多個目標結構，每個目標結構包括疊置的周期性結構并且均具有已知的疊置偏置；-光學系統，用于照射目標并且檢測由每個目標結構散射的輻射以針對該目標結構獲得測量，測量表示總體非對稱性，總體非對稱性包括因(i)所述已知疊置偏置、(ii)所述光刻工藝的疊置性能、和(iii)一個或多個所述周期性結構內的特征非對稱性所致的貢獻。-處理器，被設置用于對于具有三個或更多不同疊置偏置值的三個或更多個目標結構使用所述總體非對稱性測量以計算疊置性能的測量值，所述計算使用已知疊置偏置值、以及疊置和目標非對稱性之間的假設的非線性關系而執行，由此排除因特征非對稱性引起的貢獻，其中用于三個或更多個目標結構的疊置偏置的已知值包括落入所述周期性關系的第一區域內的至少兩個值，以及落入所述周期性關系的第二區域內的至少一個值，在第一和第二區域中的所述周期性關系具有相反符號的梯度。本專利技術另外進一步提供了一種用于如上所述根據本專利技術的方法或設備中的襯底，襯底具有通過光刻工藝形成在其上的多個目標結
構，每個目標結構包括疊置的周期性結構并且均具有具體的疊置偏置，其中對于所述三個或更多個目標結構的疊置偏置值包括落入居中在零偏置上的半周期內的至少兩個值，以及落入居中在P/2上半周期內的至少一個值，其中P是所述周期性結構的周期。在一個實施例中，提供了至少四個目標結構，并且其中對于所述三個或更多個目標結本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量光刻工藝的參數的方法，所述方法包括如下步驟：(a)在襯底上提供多個目標結構，每個目標結構包括疊置的周期性結構并且均具有已知的疊置偏置；(b)照射所述目標并且檢測由每個目標結構散射的輻射以針對所述目標結構獲得表示整體非對稱性的測量值，所述整體非對稱性包括因(i)所述已知疊置偏置、(ii)用于形成所述目標結構的光刻工藝的疊置性能以及(iii)所述周期性結構中的一個或多個內的特征非對稱性所致的貢獻；(c)使用針對三個或更多個目標結構的所述整體非對稱性測量值計算所述疊置誤差的測量值，使用所述已知的疊置偏置值和在疊置誤差與非對稱性之間的假設的非線性周期關系來執行所述計算，從而排除因特征非對稱性所致的貢獻，其中針對所述三個或更多個目標結構的疊置偏置的已知值包括落入所述周期性關系的第一區域內的至少兩個值、以及落入所述周期性關系的第二區域內的至少一個值，在所述第一區域和所述第二區域中的周期性關系具有相反符號的梯度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.11.26 EP 13194522.21.一種測量光刻工藝的參數的方法，所述方法包括如下步驟：(a)在襯底上提供多個目標結構，每個目標結構包括疊置的周期性結構并且均具有已知的疊置偏置；(b)照射所述目標并且檢測由每個目標結構散射的輻射以針對所述目標結構獲得表示整體非對稱性的測量值，所述整體非對稱性包括因(i)所述已知疊置偏置、(ii)用于形成所述目標結構的光刻工藝的疊置性能以及(iii)所述周期性結構中的一個或多個內的特征非對稱性所致的貢獻；(c)使用針對三個或更多個目標結構的所述整體非對稱性測量值計算所述疊置誤差的測量值，使用所述已知的疊置偏置值和在疊置誤差與非對稱性之間的假設的非線性周期關系來執行所述計算，從而排除因特征非對稱性所致的貢獻，其中針對所述三個或更多個目標結構的疊置偏置的已知值包括落入所述周期性關系的第一區域內的至少兩個值、以及落入所述周期性關系的第二區域內的至少一個值，在所述第一區域和所述第二區域中的周期性關系具有相反符號的梯度。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述周期性關系的所述第一區域是居中在零偏置上的半周期，以及所述第二區域是居中在P/2上的半周期，其中P是所述周期性關系的節距。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，使用疊置偏置的四個或更多個不同值，并且所述疊置偏置的四個或更多個不同值包括在所述周期性關系的所述第一區域和所述第二區域中的每個區域內的至少兩個偏置值。4.根據權利要求1所述的方法，其中，使用疊置偏置的至少四個不同值，并且所述疊置偏置的至少四個不同值包括落入居中在零偏置上的半周期內的至少兩個偏置值、以及落入居中在P/2上的半周期內的至少兩個偏置值。5.根據權利要求3或4所述的方法，其中在所述步驟(c)中，執行所述計算以便允許所述梯度在所述周期性關系的所述第一區域和所述第二區域中具有不同的幅度。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述假設的非線性關系是正弦函數。7.根據權利要求1或2所述的方法，其中，基于因特征非對稱性所致的所述貢獻針對所有疊置值為恒定的，執行所述計算。8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，進一步包括步驟(d)，所述步驟(d)使用在步驟(c)中獲得的所述特征非對稱性的測量值以控制步驟(b)在所述方法的后續執行中的性能。9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，進一步包括步驟(e)，所述步驟(e)使用步驟(c)中獲得的所述特征非對稱性的測量值以控制施加至另一襯底的光刻工藝。10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，進一步包括步驟(d)，所述步驟(d)使用步驟(c)中獲得的一個或多個梯度值以控制步驟(b)在所述方法的后續執行中的性能。11.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，進一步包括步驟(e)，所述步驟(e)使用步驟(c)中獲得的一個或多個梯度值以控制施加至另一襯底的光刻工藝。12.一種用于測量光刻工藝的參數的檢查設備，所述設備包括：-用于其上具有多個目標結構的襯底的支架，每個目標結構包括疊置的周期性結構并且均具有已知的疊置偏置；-光學系統，用于照射所述目標并且檢測由每個目標結構散射的輻射以針對該目標結構獲得表示整體非對稱性的測量值，所述整體非對稱性包括因(i)所述已知疊置偏置、(ii)所述光刻工藝的疊置性能以及(iii)一個或多個所述周期性結構內的特征非對稱性所致的貢獻；-處理器，被設置用于針對具有疊置偏置的三個或更多個不同值的三個或更多個目標結構使用所述整體非對稱性測量值，以計算疊置
\t性能的測量值，使用已知的疊置偏置值以及在疊置和目標非對稱性之間假設的非線性關系來執行所述計算，由此排除因特征非...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·J·H·斯米爾德，A·J·登博夫，O·A·O·亞達姆，M·J·J·加克，
申請(專利權)人：ASML荷蘭有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL