检查设备和方法、具有量测目标的衬底、光刻系统和器件制造方法技术方案

一种用于光刻中的检查设备被披露。其包括用于衬底的支撑件，所述支撑件承载多个量测目标；光学系统，用于在预定照射条件下照射目标并且用于检测在所述照射条件下由目标衍射的辐射的预定部分；处理器，所述处理器布置成用来从衍射辐射的所述检测部分计算出对于特定目标的不对称度的测量；以及控制器，用于使所述光学系统和处理器测量出所述目标中至少两个目标的不对称度，所述至少两个目标具有在衬底上的一层内的结构与更小子结构之间的位置偏置的不同的已知分量；并且使所述光学系统和处理器从所述不对称度测量的结果计算出对于所述更小尺寸的结构的光刻过程的性能参数的测量。还披露了具备由光刻过程所形成的多个新型量测目标的衬底。

Inspection apparatus and method, substrate having measurement target, lithographic system, and device manufacturing method

An inspection device for lithography is disclosed. It includes support for a substrate, the support member supporting a plurality of measurement target; optical system used in a predetermined irradiation irradiation target and for detection in the condition of the irradiated by a predetermined portion of target radiation diffraction; the processor, the processor is arranged to from the diffraction radiation detection part to calculate the measured asymmetry for specific target; and a controller for the optical system and the processor is measured at least two targets of the target in the degree of asymmetry, the at least two targets with known components in different position bias between structure on a substrate in a layer structure with more.; and the optical system and the processor from the asymmetry measurement results calculated for performance parameters of lithography process structure of the smaller size of the Measurement. A substrate having a plurality of new measurement targets formed by the photolithography process is also disclosed.

【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主张2013年10月30日提交的美国临时申请61/897,562的权益，其通过援引而全文合并到本文中。
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。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“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(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。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衍射级和+1st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。当前，从具有比产品特征显著更大节距的目标推断出重叠，这是在假定二者相等的情况下实现的。子分段目标对于例如透镜像差是敏感的，透镜像差导致了在分辨率级的(at-resolution)子分段与较大重叠目标光栅节距之间的移位。因此，所述重叠测量的有效精度有所妥协。与层之间的重叠误差类似的是由在一过程中的不同步骤所形成的单层中的目标群之间的失配。例如，最精细的产品特征当前是由多重图案化过程形成的。若现有的量测硬件的能力能够被扩展至对于在双重和多重图案化过程中的失配进行的测量，则这将会是有用的。然而，另外，所述产品特征的尺寸比所述量测硬件的分辨率小许多倍。
技术实现思路
希望提供一种用于重叠量测的技术，其不易受到所提及类型的不精确度的影响，而同时如果可能则使用现有量测硬件。希望单独地提供一种技术用于使用现有量测硬件的失配量测。本专利技术在第一方面提供了一种用于测量光刻过程的性质的检查设备，所述设备包括：用于衬底的支撑件，所述支撑件承载包括通过光刻过程所形成的结构的多个量测目标；光学系统，用于在预定照射条件下照射多个目标并且用于检测在所述照射条件下由目标衍射的辐射的预定部分；处理器，所述处理器布置成用来从衍射辐射的所述检测部分计算出对于特定目标的不对称度的测量；以及控制器，用于使所述光学系统和处理器测量出所述目标中至少两个目标的不对称度，所述至少两个目标具有在衬底上的一层内的结构与更小子结构之间的位置偏置的不同的已知分量；并且使所述光学系统和处理器从所述不对称度测量的结果计算出对于所述更小尺寸的结构的光刻过程的性能参数的测量。在一个实施例中，所述性能参数是对于所述更小尺寸的结构的光刻过程的重叠参数，并且通过将所述不对称度测量的结果与至少两个重叠目标的不对称度的测量相组合来计算出所述性能参数，所述至少两个重叠目标具有在衬底上在第一和第二层之间的位置偏置的不同的已知分量。测量出在具有在第一和第二层的每层中的位置偏置的不同的已知分量的辅助目标中的不对称度。在可以应用于多重图案化过程中的另一实施例中，所述控制器被布置成用来导致所述光学系统和处理器测量在所述目标中至少两个目标的不对称度，所述至少两个目标具有在目标内的子结构的交错群集(population)之间的位置偏置的不同的已知分量；并且从所述不对称度测量的结果计算出用来形成所述子结构的光刻过程的重叠参数的测量。在第二方面中，本专利技术的实施例提供一种衬底，其具备通过光刻过程所形成的多个量测目标，每个目标包括被布置成在至少第一方向上以一定空间周期重复的结构，其中所述量测目标包括：多个重叠目标，每个重叠目标中的所述结构中的至少某些结构在所述衬底上在第一和第二层中复制并且彼此叠置，并且其中每个重叠目标形成为具有在层之间的位置偏置，所述位置偏置是已知分量和未知分量二者的组合，已知分量对于不同目标不同；和多个辅助目标，每个辅助目标包括比所述空间周期小几倍的子结构，其中每个辅助目标形成于所述层之一中并且形成为具有在子结构与结构之间的位置偏置，所述位置偏置是已知分量和未知分量二者的组合，所述已知分量对于不同目标不同。本专利技术在第二方面中的实施例还提供了用于光刻过程中的一种图案形成装置(或一对图案形成装置)，所述图案形成装置限定当施加到衬底上时将产生根据本专利技术实施例的第二方面所述的衬底的图案，如前所述。本专利技术在第三方面中的实施例提供一种衬底，具备由光刻过程形成的多个量测目标，每个目标包括被布置成在至少第一方向上以一定空间周期重复的结构，其中所述量测目标包括：多个目标，每个目标包括尺寸比所述空间周期小几倍的子结构，其中每个目标形成为具有在子结构的两个交错群集之间的位置偏置，所述位置偏置是已知和未知分量二者的组合，所述已知分量对于不同目标不同。本专利技术在第三方面中的实施例还提供了一对用于光刻过程中的图案形成装置，所述图案形成装置限定当顺序地施加到衬底上时将产生如前所述的、根据本专利技术的实施例的第三方面的衬底的图案。本专利技术在另一方面的实施例提供了一种对光刻过程的性能参数进行测量的方法，所述方法包括以下步骤：(a)执行所述光刻过程以产生在衬底上形成多个量测目标的结构，所述目标中的至少两个目标具有在结构与更小的子结构之间的位置偏置，所述位置偏置是已知和未知分量的组合，位置偏置的所述已知分量对于不同目标不同；(b)使用检查设备来测量在所述辅助目标中的至少两个辅助目标的不对称度，所述至少两个辅助目标具有在衬底上的一层内在结构和更小的子结构之间的位置偏置的不同的已知分量；和(c)使用在步骤(b)中做出的不对称度测量的结果来计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量光刻过程的性质的检查设备，所述设备包括：用于衬底的支撑件，所述支撑件承载包括通过光刻过程所形成的结构的多个量测目标；光学系统，用于在预定照射条件下照射多个目标并且用于检测在所述照射条件下由目标衍射的辐射的预定部分；处理器，所述处理器布置成用于从衍射辐射的所述检测部分计算出对于特定目标的不对称度的测量；和控制器，用于使所述光学系统和处理器测量出所述目标中至少两个目标的不对称度，所述至少两个目标具有在衬底上的一层内的结构与更小子结构之间的位置偏置的不同的已知分量；并且使所述光学系统和处理器从所述不对称度测量的结果计算出对于所述更小尺寸的结构的光刻过程的性能参数的测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.30 US 61/897,5621.一种用于测量光刻过程的性质的检查设备，所述设备包括：
用于衬底的支撑件，所述支撑件承载包括通过光刻过程所形成的结构的多个量测目
标；
光学系统，用于在预定照射条件下照射多个目标并且用于检测在所述照射条件下由目
标衍射的辐射的预定部分；
处理器，所述处理器布置成用于从衍射辐射的所述检测部分计算出对于特定目标的不
对称度的测量；和
控制器，用于使所述光学系统和处理器测量出所述目标中至少两个目标的不对称度，
所述至少两个目标具有在衬底上的一层内的结构与更小子结构之间的位置偏置的不同的
已知分量；并且使所述光学系统和处理器从所述不对称度测量的结果计算出对于所述更小
尺寸的结构的光刻过程的性能参数的测量。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述性能参数是对于所述更小尺寸的结构的光刻
过程的重叠参数，并且通过将所述不对称度测量的结果与至少两个重叠目标的不对称度的
测量相组合来计算出所述性能参数，所述至少两个重叠目标具有在衬底上在第一和第二层
之间的位置偏置的不同的已知分量。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器布置成用来使所述光学系统和处理器
测量在至少两个辅助目标中的不对称度，所述至少两个辅助目标具有在第一和第二层中每
层中的位置偏置的不同的已知分量。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被布置成用来使所述光学系统和处理
器测量在所述目标中至少两个目标的不对称度，所述至少两个目标具有在目标内的子结构
的交错群集之间的位置偏置的不同的已知分量；并且从所述不对称度测量的结果计算出用
来形成所述子结构的光刻过程的重叠参数的测量。
5.根据前述任一权利要求所述的设备，其中所述光学系统被布置成使用由所述量测目
标中至少两个量测目标同时衍射的辐射来形成并且检测图像，使用衍射辐射的不同部分来
形成和检测不同图像，并且所述处理器被布置成用来辨识出在所检测图像中感兴趣的区域
并且处理所述感兴趣的区域内的像素值以获得对于每个目标的不对称度的所述测量，每个
感兴趣的区域对应于所述目标中的特定目标。
6.一种衬底，具备通过光刻过程所形成的多个量测目标，每个目标包括被布置成在至
少第一方向上以一空间周期重复的结构，其中所述量测目标包括：
多个重叠目标，所述结构在每个重叠目标中的至少一些结构在所述衬底上在第一和第
二层中复制并且彼此叠置，并且其中每个重叠目标形成为具有在层之间的位置偏置，所述
位置偏置是已知分量和未知分量二者的组合，已知分量对于不同目标不同；和
多个辅助目标，每个辅助目标包括尺寸比所述空间周期小几倍的子结构，其中每个辅
助目标形成于所述层中的一个层中并且形成为具有在子结构与结构之间的位置偏置，所述
位置偏置是已知分量和未知分量二者的组合，已知分量对于不同目标不同。
7.根据权利要求6所述的衬底，其中，具有层之间的不同的已知偏置的两个或更多个重
叠目标被形成为紧密靠近两个或更多个辅助目标，所述两个或更多个辅助目标具有在子结
构与结构之间的不同的位置偏置，以便形成复合目标，而其它这样的复合目标跨衬底分布。
8.根据权利要求6或7所述的衬底，其中所述辅助目标包括至少第一对目标和至少第二
对目标，所述至少第一对目标具有不同的已知位置偏置并且形成于所述第一层中，所述至
少第二对目标具有不同的位置偏置并且形成于所述第二层中。
9.一种用于光刻过程中的图案形成装置，所述图案形成装置限定当施加到衬底上时将
产生根据权利要求6、7或8所述的衬底的图案。
10.一种测量光刻过程的性能参数的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)执行所述光刻过程以产生在衬底上形成多个量测目标的结构，所述目标中的至少
两个目标具有在结构与更小的子结构之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·J·玛斯吉森，斯蒂芬·亨斯克，M·G·M·M·范卡拉埃吉，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL