确定边缘定位误差的方法、检测设备、图案形成装置、衬底及器件制造方法制造方法及图纸

一种确定使用光刻过程而产生的结构内的边缘定位误差的方法，所述方法包括如下步骤：(a)接收包括使用所述光刻过程而产生的第一结构的衬底，所述第一结构包括第一层及第二层，所述层中的每个层具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域；(b)接收指示第一目标相对位置的目标信号，所述第一目标相对位置指示在所述光刻过程期间在所述第一结构中所述第一层的所述第一区域与所述第二区域之间的边缘相对于所述第二层的所述第一区域与所述第二区域之间的边缘而言的目标位置；(c)在利用光学辐射来照射所述第一结构的同时检测散射的辐射以获得第一信号；和(d)基于所述第一信号及所述第一目标相对位置来确定边缘定位误差参数。

【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于2014年2月17日递交的欧洲专利申请14155377和于2014年4月2日递交的欧洲专利申请14163183的优先权，它们在此通过参考全文并入。
本专利技术涉及用于确定在使用光刻技术的器件的制造中的工艺的边缘定位误差的方法和设备、以及涉及使用光刻技术的制造器件的方法。边缘定位误差可能在用于器件的制造的工艺中的分立步骤中的每个步骤中产生。例如，边缘定位误差可能因为包括若干步骤的(双)金属镶嵌工艺中的任意步骤而发生。
技术介绍
光刻设备是一种用在用于将所需图案应用到衬底上的工艺中、和/或在衬底上的一个或更多层中，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平
行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。在光刻过程中，经常期望对所生成的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这种测量的多种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜以及用于测量重叠(在器件中两个或更多个层的对准精度)以及所述光刻设备的散焦的专用工具。近来，包括那些用于光刻领域的各种形式的散射仪已经被研发。这些装置将辐射束引导到目标上并测量被散射的辐射的一种或更多种性质(例如作为波长的函数的、在单个反射角处的强度；作为反射角的函数的、在一个或更多个波长处的强度；或作为反射角的函数的偏振)以获得一组数据，根据该组数据，可以确定目标的感兴趣的性质。感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来进行：例如通过迭代方法(例如严格耦合波分析或有限元方法)、库搜索以及主分量分析来重建目标结构。待测量的有用参数是所谓的边缘定位误差(EPE)。这是指产品结构中的特征的边缘的实际定位与所需定位相比的差异。如果没有良好地控制边缘定位误差，则会有害地影响不同层中的特征之间的接触。例如，可能的是，当需要不同层的特征在成品中接触时，所述不同层的特征不再接触。例如，如果特征的大小不同于所需大小，则这可能意思是邻近层中的特征错误地不与所述特征接触，即使所述邻近层相对于所述特征所定位于的层的定位是所需的。相反地，即使特征的尺寸准确，但如果两个邻近层的定位不准确，则这还可能意思是可能缺失了需要存在有的接触。因此，边缘定位误差受到重叠误差及临界尺寸的影响。用于边缘定位误差的现有技术直接测量技术是采取衬底的横截面且使用例如扫描电子显微镜法来测量边缘定位误差的破坏性技术。可间接地通过测量重叠及临界尺寸来测量边缘定位误差。此技术依赖于对边缘定位误差的贡献因素的分离测量。已经使用可在不破坏衬底的情况下测量的特定测试图案来分离地测量所述重叠及临界尺寸。然而，这些特定测试图案常常具有与实际产品内的相关特征的尺寸及节距不同的尺寸及节距。成像以及其他加工效应二者具有对取决于特征的尺寸及节距的重叠性能的贡
献。因此，用于重叠及临界尺寸测量的特定测试图案与产品的测试图案之间的尺寸及节距的差异限制了对所述特定测试图案进行的测量与产品结构内的实际重叠误差之间的任何相关性。在已产生了结构之后，有可能使用用以连接至器件的或测试结构的特征的接触探针来验证器件的或测试结构的特征之间的接触，并且得到分析器以分析衬底的结构。然而，这样的工艺是耗时的，且因此限制了用以改变后续衬底的加工条件以考虑测定边缘定位误差的能力。由常规散射仪所使用的目标是相对大的光栅，例如40μm×40μm，并且测量束生成比光栅小的光斑(即光栅被欠填充)。这简化了目标的数学重建，因为其可以被看成是无限的。然而，为了减小目标的尺寸，例如减小到10μm×10μm或更小，例如，使得它们可以被定位于产品特征之中而不是划线中，已经提出光栅被制成得比测量光斑更小的量测(即光栅被过填充)。典型地，这种目标使用暗场散射术进行测量，在暗场散射术中，第零衍射级(对应于镜面反射)被挡住，仅仅更高的衍射级被处理。暗场量测的示例可以在国际专利申请WO2009/078708和WO2009/106279中找到，这两篇专利文献以引用方式整体并入本文。已经在专利公开号US20110027704A、US20110043791A、和US20120123581A中描述了技术的进一步发展。所有这些申请的内容也以引用的方式并入本文。使用衍射级的暗场检测的基于衍射的重叠使得能够在更小的目标上进行重叠测量。这些目标可以小于照射光斑，并且可以被晶片上的产品结构围绕。使用复合光栅目标，可以在一个图像中测量多重目标。
技术实现思路
需要测量边缘定位误差。具体地，需要直接地且非侵入性地测量边缘定位误差。根据第一方面，提供了一种确定使用光刻过程而产生的结构内的边缘定位误差的方法，所述方法包括如下步骤：(a)接收包括使用所述光刻过程产生的第一结构的衬底，所述第一结构包括第一层及第二层，所述第一层及第二层中的每个层具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域；(b)接收指示第一目标相对位置的目标信号，所述第一目标相对位
置指示在所述光刻过程期间在所述第一结构中所述第一层的所述第一区域与第一层的所述第二区域之间的边缘相对于所述第二层的所述第一区域与第二层的所述第二区域之间的边缘的目标位置；(c)在利用光学辐射来照射所述第一结构的同时检测散射的辐射以获得第一信号；和(d)基于所述第一信号及所述第一目标相对位置来断定边缘定位误差参数。根据一方面，提供一种用于确定使用光刻过程产生的衬底的边缘定位误差的检测设备，所述检测设备包括：照射系统，其被配置成利用辐射来照射使用所述光刻过程而产生的第一结构，所述第一结构包括第一层及第二层，所述第一层及第二层中的每个具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域；检测系统，其被配置成检测源自所述第一结构的光学照射的散射辐射来获得第一信号；及处理器，其被配置成基于所述第一信号及指示第一目标相对位置的信号来断定边缘定位误差参数，所述第一目标相对位置是在所述光刻过程期间在所述第一结构中的所述第一层的所述第一区域与所述第二区域之间的边缘相对于所述第二层的所述第一区域与所述第二区域之间的边缘的目标位置。根据一方面，提供用于确定使用光刻过程产生的衬底的边缘定位误差的一个或更多个图案形成装置，所述图案形成装置之一包括第一目标图案，所述第一目标图案包括：第一子图案，其被配置成产生第一结构的第一层，所述第一层具有包括第一区域及第二区域的第一层图案；且所述图案形成装置之一包括第二目标图案，所述第二目标图案包括：第二子图案，其被配置成产生所述第一结构的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定使用光刻过程而产生的结构内的边缘定位误差的方法，所述方法包括如下步骤：(a)接收包括使用所述光刻过程产生的第一结构的衬底，所述第一结构包括第一层及第二层，所述第一层及第二层中的每个层具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域；(b)接收指示第一目标相对位置的目标信号，所述第一目标相对位置指示在所述光刻过程期间在所述第一结构中所述第一层的所述第一区域与第一层的所述第二区域之间的边缘相对于所述第二层的所述第一区域与第二层的所述第二区域之间的边缘的目标位置；(c)在利用光学辐射来照射所述第一结构的同时检测散射的辐射以获得第一信号；和(d)基于所述第一信号及所述第一目标相对位置来断定边缘定位误差参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 EP 14155377.6;2014.04.02 EP 14163183.81.一种确定使用光刻过程而产生的结构内的边缘定位误差的方法，所述方法包括如下步骤：(a)接收包括使用所述光刻过程产生的第一结构的衬底，所述第一结构包括第一层及第二层，所述第一层及第二层中的每个层具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域；(b)接收指示第一目标相对位置的目标信号，所述第一目标相对位置指示在所述光刻过程期间在所述第一结构中所述第一层的所述第一区域与第一层的所述第二区域之间的边缘相对于所述第二层的所述第一区域与第二层的所述第二区域之间的边缘的目标位置；(c)在利用光学辐射来照射所述第一结构的同时检测散射的辐射以获得第一信号；和(d)基于所述第一信号及所述第一目标相对位置来断定边缘定位误差参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信号表示所述散射辐射的强度或相位，并且所述断定步骤(i)根据所述第一信号大于还是小于取值来判定在不同层中的非导电材料的所述第二区域彼此接触，或是不同层中的导电材料的所述第一区域彼此接触；和(ii)将所述判定与所述第一目标相对位置比对以断定所述边缘定位误差参数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述衬底还包括使用所述光刻过程而产生的第二结构，所述第二结构包括第一层及第二层，所述第一层及所述第二层中的每一个具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域，所述方法还包括在利用光学辐射来照射所述第二结构的同时检测散射辐射以获得第二信号的步骤，且其中所述边缘定位误差参数附加地基于所述第二信号及第二目标相
\t对位置，所述第二目标相对位置指示在所述光刻过程期间在所述第二结构中的所述第一层的所述第二区域的边缘相对于所述第二层的所述第二区域的边缘的目标位置。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述断定步骤至少部分地基于所述第一信号与所述第二信号的比较。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述断定步骤判定，如果所述第一信号与所述第二信号之间的量值的差大于预定值，则所述第一结构及所述第二结构中的一个结构在不同层中具有彼此不接触的非导电材料的第二区域，且所述第一结构及所述第二结构中的另一结构在不同层中具有彼此接触的非导电材料的第二区域，且所述确定步骤将所述判定与所述第一目标相对位置及所述第二目标相对位置比较以断定所述边缘定位误差参数。6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其中所述第一目标相对位置和第二目标相对位置具有从所述不同层的第一区域恰好接触处的位置的不同位置偏移。7.根据权利要求3、4、5或6所述的方法，其中在所述第一结构中，在不同层中的导电材料的第一区域彼此接触或足够接近以允许电容耦合，并且在所述第二结构中，在不同层中的导电材料的第一区域彼此不接触或不足够接近而不足以允许电容耦合。8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，所述衬底还包括使用所述光刻过程而产生的至少一个另外结构，所述至少一个另外结构中的每个包括第一层及第二层，所述第一层及第二层中的每个具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域，所述方法还包括在利用光学辐射来照射所述至少一个另外结构的同时检测散射辐射以获得至少一个另外信号的步骤，且其中所述边缘定位误差参数附加地基于所述至少一个另外信号及至少一个另外目标相对位置，所述至少一个另外目标相对位置指示了在所述光刻过程期间在至少一个另外结构中的所述第一层的所述第一区域的边缘相对于所述第二层的所述第一区域的边缘的目标位置。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一结构、所述第二结构及所述另外结构是在一行中彼此邻近地定位，且所述结构在具有等于所述第一目标相对位置的目标相对位置的第一组与具有等于所述第二目标相对位置的目标相对位置的第二组之间交替。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述检测步骤在利用光学辐射来照射所述列中的所述第一结构、所述第二结构及所述另外结构的同时检测散射辐射，且检测组合的散射辐射以生成检测信号。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述检测步骤检测第一级和/或更高级散射辐射。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述断定步骤包括比较所述一级检测信号与一值，并且基于所述比较来确定所述第一组及所述第二组都不具有、或者所述第一组及所述第二组中之一或二者具有其中不同层中的非导电材料的第二区域彼此不接触的结构，且使用所述确定来断定所述边缘定位误差参数。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述结构包括所述另外结构的至少一个另外行，所述另外结构在第一组之间交替，所述第一组的目标相对位置不同于构成同一行的第二组的所述其他另外结构的目标相对位置。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述行中的每一行的结构具有不同的目标相对位置，所述检测步骤针对每一行而在利用光学辐射来照射对应行的同时检测第一级和/或更高级散射辐射以获得对应的第一级和/或更高级检测信号，所述断定步骤比较所述行的所述第一级和/或更高级检测信号，及基于所述比较来确定所述行中的哪些行使每一行的所述第一组及所述第二组都不具有、或者使所述第一组及所述第二组中之一或二者具有其中不同层中的非导电材料的第二区域彼此不接触的结构，且使用所述确定来断定所述边缘定位误差参数。15.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一区域及所述第二区域具有重复图案。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述重复具有大约5纳米至100纳米，理想地为10纳米至50纳米的节距。17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中每个结构的所述第一区域及所述第二区域具有相同图案和/或临界尺寸。18.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中结构的所述第一区域及所述第二区域包括基本上平行的线。19.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一区域及所述第二区域与所述衬底上的器件结构的特征具有相同的数量级的临界尺寸。20.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一区域及所述第二区域中的至少一个在至少一个方向上的临界尺寸介于2纳米与50纳米之间，理想地介于2纳米与20纳米之间。21.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述结构的平面尺寸介于5微米×5微米与50微米×50微米之间，优选地介于10微米×10微米
\t与20微米×20微米之间。22.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述导电材料为铜、银、金、钨、铝、金属氮化物、TiN、TaN、TiSiN、NbN、MoN、WNX中的一个或更多个。23.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述检测包括测量从被照射的结构反射的辐射的强度。24.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述检测包括测量从被照射的结构反射的辐射的相位。25.一种用于确定使用光刻过程产生的衬底的边缘定位误差的检测设备，所述检测设备包括：照射系统，其被配置成利用辐射来照射使用所述光刻过程而产生的第一结构，所述第一结构包括第一层及第二层，所述第一层及第二层中的每个具有导电材料的第一区域及非导电材料的第二区域；检测系统，其被配置成检测源自所述第一结构的光学照射的散射辐射来获得第一信号；及处理器，其被配置成基于所述第一信号及指示第一目标相对位置的信号来断定边缘定位误差参数，所述第一目标相对位置是在所述光刻过程期间在所述第一结构中的所述第一层的所述第一区域与所述第二区域之间的边缘相对于所述第二层的所述第一区域与所述第二区域之间的边缘的目标位置。26.根据所述权利要求25所述的检测设备，其中所述检测系统被配置成使得所述第一信号表示所述散射辐射的强度或相位，且所述处理器被配置成(i)依据所述第一信号大于还是小于取值来判定，在不同层中的导电材料的所述第一区域并不彼此接触，或是不同层中的导电材料的所述第一区域彼此接触；和(i...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·I·马萨瓦特，H·A·J·克瑞姆，毛瑞特斯·范德查尔，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL