量测方法和设备、衬底、光刻系统以及器件制造方法技术方案

一种通过光刻过程形成在衬底上的量测目标包括多个分量光栅。使用被分量光栅衍射的辐射的+1和-1级形成目标的图像。在被检测的图像中的感兴趣的区域(ROIs)对应于分量光栅被识别。在每个ROI内的强度值被处理并且在图像之间被比较，以获得不对称度的测量结果，并因此获得重叠误差的测量结果。分隔区形成在分量光栅之间，并且被设计成提供图像中的暗区域。在一实施例中，ROI被选择成它们的边界落入与分隔区相对应的图像区域中。通过这样的措施，不对称度测量对ROI的位置的变化有更大的容许度。暗区域也帮助识别图像中的目标。

【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2012年5月29日递交的美国临时申请61/652，552的权益，并且通过引用将其全部内容并入到本文中。
本专利技术涉及可用于例如由光刻技术进行的器件制造中的量测方法和设备以及使用光刻技术制造器件的方法。
技术介绍
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)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。通常，图案的转移是通过把图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括:所谓的步进机，在所谓的步进机中，每个目标部分通过一次将整个图案曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；以及所谓的扫描器，在所谓的扫描器中，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扫描所述衬底来辐照每个目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。 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(在器件中两个层的对准精度)的专用工具。近来，用于光刻领域的各种形式的散射仪已经被研制。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“光谱”，根据该“光谱”，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:例如通过迭代方法来重建目标结构，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。 由常规的散射仪所使用的目标是相对大的(例如40 μ mX 40 μ m)光栅，测量束生成比光栅小的光斑(即光栅未被充满)。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ΙΟμπ?ΧΙΟμπ?或更小，例如，于是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。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。这些目标小于照射光斑，并且可以被晶片上的产品结构围绕。能够使用复合光栅目标在一个图像中测量多个光栅。 在已知的量测技术中，重叠测量的结果通过在旋转目标或改变照射模式或成像模式以独立地获得-1st(第-1)衍射级和+Ist(第+1)衍射级的强度的同时在一定条件下测量目标两次来获得。对于给定的光栅比较这些强度能够提供光栅中的不对称度的测量，并且在重叠光栅中的不对称度能够用作重叠误差的指示器。 由于复合光栅目标中的各个光栅的尺寸被减小，在暗场图像中的边缘效应(条纹)变得显著，并且目标中不同光栅的图像之间会有串扰。为了解决这个问题，有些方案是仅仅选择每个光栅的图像的中心部分作为“感兴趣的区域(ROI) ”。仅仅在ROI内的像素值被用于计算不对称度和重叠。然而，在考虑更小目标时，能够被限定为免于受边缘效应影响的ROI的尺寸减小至更小数量的像素。结果，对于给定的采集时间，测量固有地会有更多的噪声。并且，在定位ROI过程中的任何变动会成为所测量的不对称度中的显著误差源。
技术实现思路
期望提供一种用于重叠量测的技术，该技术能够保持在复合目标结构中使用小光栅的优点，其中相比于在先的被公开的技术，精确度能够被改进。具体的目标是避免与随着目标大小的减小而选择更小的ROI相关的缺点。 在第一实施例中，本专利技术提供一种使用复合目标结构测量光刻过程的性质的方法，其中所述复合目标结构包括多个已经通过所述光刻过程形成在衬底上的分量结构或组成结构，所述方法包括步骤:(a)使用在预定的照射条件下被所述分量结构或组成结构衍射的辐射的预定部分，形成和检测复合目标结构的图像；(b)识别所检测的图像中的一个或更多个感兴趣的区域，所述或每个感兴趣的区域与所述分量结构或组成结构中的一个特定分量结构或组成结构相对应；以及(C)处理感兴趣的区域中的像素值，以获得所述分量结构或组成结构的性质的测量结果。所述复合目标结构在所述分量结构或组成结构之间形成有分隔区，使得所述一个或更多个感兴趣的区域的位置变化不会显著影响所述性质的所获得的测量结果。 在一些实施例中，图像中与分隔区相对应的区域被用于使图像中的目标的识别更容易。 在一些实施例中，在步骤(C)中，所述感兴趣的区域被选择为它们的边界落入与所述分隔区相对应的图像区域中。在分隔区中的结构能够被形成为提供不随被测量的性质变化的图像区域，使得测量对于感兴趣的区域的精确定位的变化不是那么敏感。 在一些实施例中，分隔区形成为在图像中显示为暗，例如被形成有周期性结构，所述周期性结构的空间频率远高于分量结构或组成结构中的空间频率。 在另一实施例中，本专利技术提供一种用于使用复合目标结构测量光刻过程的性质的检查设备，所述复合目标结构包括多个已经通过所述光刻过程形成在衬底上的分量结构或组成结构，所述设备包括:用于衬底的支撑件，所述衬底具有形成在其上的所述复合目标结构；光学系统，所述光学系统用于在预定的照射条件下照射所述复合目标结构，并且用于使用在所述照射条件下被所述分量结构或组成结构衍射的辐射的预定部分形成和检测所述复合目标结构的图像；处理器，所述处理器被布置用于识别所述被检测的图像中的一个或更多个感兴趣的区域，所述或每个感兴趣的区域与所述分量结构或组成结构中的一个特定分量结构或组成结构相对应，以及被布置用于处理感兴趣的区域中的像素值，以获得所述分量结构或组成结构的性质的测量结果。所述处理器被布置用于识别感兴趣的区域，使得它们的边界落入与所述复合目标结构内的分量结构或组成结构之间的分隔区相对应的图像区域中。 在另一实施例中，本专利技术提供一种用于使用复合目标结构测量光刻过程的性质的检查设备，所述复合目标结构包括多个已经通过所述光刻过程形成在衬底上的分量结构或组成结构，所述设备包括:用于衬底的支撑件，所述衬底具有形成在其上的所述复合目标结构；光学系统，所述光学系统用于在预定的照射条件下照射所述复合目标结构，并且用于使用在所述照射条件下被所述分量结构或组成结构衍射的辐射的预定部分形成和检测所述复合目标结构的图像；处理器，所述处理器被布置用于识别被检测的图像中的一个或更多个感兴趣的区域，所述或每个感兴趣的区域与所述分量结构或组成结构中的一个特定分量结构或组成结构相对应，以及被布置用于处理感兴趣的区域中的像素值，以获得所述分量结构或组成结构的性质的测量结果。所述处理器被布置用于至少部分地通过识别与所述复合目标结构内的分量结构或组成结构之间的分隔区相对应的图像区域来识别感兴趣的区域以及识别所述复合目标的位置。 在另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用复合目标结构测量光刻过程的性质的方法，其中所述复合目标结构包括多个已经通过所述光刻过程形成在衬底上的分量结构，所述方法包括步骤：(a)使用在预定的照射条件下被所述分量结构衍射的辐射的预定部分，形成和检测复合目标结构的图像；(b)识别所检测的图像中的一个或更多个感兴趣的区域，所述或每个感兴趣的区域与所述分量结构中的一个特定分量结构相对应；以及(c)处理感兴趣的区域中的像素值，以获得所述分量结构的性质的测量结果，其中所述复合目标结构在所述分量结构之间形成有分隔区，使得所述一个或更多个感兴趣的区域的位置变化不会显著影响所获得的所述性质的测量结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.29 US 61/652,5521.一种使用复合目标结构测量光刻过程的性质的方法，其中所述复合目标结构包括多个已经通过所述光刻过程形成在衬底上的分量结构，所述方法包括步骤: (a)使用在预定的照射条件下被所述分量结构衍射的辐射的预定部分，形成和检测复合目标结构的图像； (b)识别所检测的图像中的一个或更多个感兴趣的区域，所述或每个感兴趣的区域与所述分量结构中的一个特定分量结构相对应；以及 (C)处理感兴趣的区域中的像素值，以获得所述分量结构的性质的测量结果， 其中所述复合目标结构在所述分量结构之间形成有分隔区，使得所述一个或更多个感兴趣的区域的位置变化不会显著影响所获得的所述性质的测量结果。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(C)中，所述感兴趣的区域被选择为使得它们的边界落入与所述分隔区相对应的图像区域中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述分量结构包括重叠的光栅，并且在所述复合目标结构内的不同的分量结构形成有不同的重叠偏置值。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分量结构包括重叠的光栅，并且在所述复合目标结构内的不同的分量结构形成有不同的取向，以测量不同方向上的重叠。5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中使用所衍射的辐射的不同部分检测所述复合目标结构的两个或更多个图像，并且步骤(e)包括比较来自在所述图像中被识别的相应的感兴趣的区域的像素值，以获得所述一个或更多个分量结构的不对称度的测量结果。6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，在步骤(b)和(c)中，与至少两个分量结构相对应的感兴趣的区域在同一被检测的图像中被识别，并且它们的像素值被分别处理。7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述分隔区沿给定方向占据所述分量结构的比例多于5%、可选地多于10%或者多于15%。8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，在所述复合目标结构中的分隔区包括填充结构，所述填充结构的平均密度与所述分量结构的平均密度类似、但具有更高的空间频率，从而被所述填充结构衍射的辐射落在形成所检测的图像时所用的辐射部分之外。9.一种用于使用复合目标结构测量光刻过程的性质的检查设备，所述复合目标结构包括多个已经通过所述光刻过程形成在衬底上的分量结构，所述检查设备包括: 用于衬底的支撑件，所述衬底具有形成在其上的所述复合目标结构； 光学系统，所述光学系统用于在预定的照射条件下照射所述复合目标结构，并且用于使用在所述照射条件下被所述分量结构衍射的辐射的预定部分形成和检测所述复合目标结构的图像； 处理器，所述处理器被布置用于识别被检测的图像中的一个或更多个感兴趣的区域，所述或每个感兴趣的区域与所述分量结构中的一个特定分量结构相对应，以及被布置用于处理感兴趣的区域中的像素值，以获得所述分量结构的性质的测量结果， 其中所述处理器被布置用于识别感兴趣的区域，使得它们的边界落入与所述复合目标结构内的分量结构之间的分隔区相对应的图像区域中。10.根据权利要求9所述的检查设备，其中所述分量结构包括形成在所述衬底上的两个层中的重叠的光栅，并且在所述复合目...

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