用于测量衬底上的结构的方法和设备、用于误差校正的模型、用于实施这样的方法和设备的计算机程序产品技术

一种重构过程包括测量通过光刻工艺形成在衬底上的结构，确定用于生成模型化图案的重构模型，计算并最小化包括模型误差的多变量成本函数。由讨厌参数导致的误差基于通过概率密度函数描述的讨厌参数的行为的统计描述被建模。从统计描述计算在平均模型误差和加权矩阵方面所表示的模型误差。这些被用于修改成本函数以便减少重构中的讨厌参数的影响，而不增加重构模型的复杂性。讨厌参数可以是模型化结构的参数，和/或重构中使用的检查设备的参数。

【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2013年12月05日提交的欧洲申请13195846的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及用于测量衬底上的结构的方法和设备及用于误差校正的模型。本专利技术可以例如应用在微观结构的基于模型的量测中，例如以评定光刻设备的临界尺寸(CD)或重叠性能。
技术介绍
光刻设备是将期望的图案施加到衬底上、通常是到衬底的目标部分上的机器。可以例如在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。在这种场合下，可替代地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于生成待形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或数个管芯的部分)上。图案的转移典型地是凭借到设置于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上的成像来进行。一般情况下，单一个衬底将包含被相继地图案化的邻接目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过使整个图案一次曝光到目标部分上来辐照各目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上凭借辐射束扫描图案同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底来辐照各目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上而使图案从图案形成装置转移至衬底。为了监测光刻工艺，测量图案化的衬底的参数。参数可以包括例如形成在图案化的衬底中或上的相继层之间的重叠误差和显影的光敏抗蚀剂的临界线宽(CD)。该测量可以在产品衬底上和/或在专用量测目标上执行。存在有用于进行在光刻工艺中形成的微观结构的测量的各种技术，包括扫描电子显微镜和各种专业工具的使用。一种快速且非侵入形式的专业检查工具是将辐射束指向到衬底的表面上的目标上并且测量散射的或反射的束的性质的散射仪。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散射仪将宽谱带辐射束指向到衬底上并测量被散射到特定的窄角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角分辨散射仪使用单色辐射束并测量作为角度的函数的散射辐射的强度。通过将束的在由衬底反射或散射前后的性质进行比较，可以确定衬底的性质。这可以例如通过将从反射或散射束的测量得到的数据与从参数化模型计算的模型(模拟)衍射信号进行比较来完成。计算的信号可以被预先计算并存储在库中，库代表分布在参数化模型的参数空间中的多个候选衬底结构。可选地或另外地，参数可以在迭代搜索过程期间变化，直到计算的衍射信号与测量的信号匹配为止。在US 7522293(Wu)和US 2012/0123748A1中，例如，这两个技术被分别描述为例如“基于库的”和“基于回归的”过程。特别是对于复杂结构或包括特定的材料的结构来说，准确地给散射束建模所要求的参数的数量是高的。定义“模型菜单”，其中参数被定义为或者给定的(“固定的”)或者可变的(“浮动的”)。对于浮动参数，变化的准许范围或者以绝对项或者通过参考与标称值的偏离来定义。模型中的各浮动参数代表模型中的另一“自由度”，以及因此是在找到最佳匹配候选结构的多维参数空间中的另一尺寸。即使利用少量参数，计算任务的大小也很快地变得非常大，例如通过使库样本的数量不可接受地提高。它还提高了与测量的衬底不对应的错误匹配参数集合的风险。在某些情况中，将参数固定至与在实际测量的结构中不同的值可能对重构具有很小的影响。然而，在其他时间，参数的固定值与真实值之间的差异可以使匹配过程显著地失真，使得在感兴趣的参数的重构中出现不准确性。在这样的状况中的固定参数可以称作“讨厌(nuisance)”参数。这样的讨厌参数使得难以找到计算的准确性与实用性之间的适当折衷。讨厌参数可以是被测量的结构的模型的参数，但是也可以是用于得到测量的设备的参数。也就是说，不同的设备可以从相同结构得到稍微不同的衍射信号，并且因此产生感兴趣的参数的稍微不同的测量。
技术实现思路
专利技术人已认识到关于讨厌参数的统计信息及其对观测的衍射信号的影响可以用于改进重构的准确性，而不用使讨厌参数作为模型中的浮动参数。在第一方面，本专利技术提供了一种测量衬底上的结构的参数的方法，所述方法包括以下步骤：(a)定义数学模型，在数学模型中所述结构的形状和材料性质由包括至少一个感兴趣的参数的多个参数代表；(b)用一个或多个辐射束照射所述结构并且检测由于所述辐射与所述结构之间的相互作用而产生的信号；(d)通过在使感兴趣的参数变化并且使至少一个其他参数不变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算多个模型信号；(e)通过在使其他参数根据假定的统计行为变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算对于所述其他参数的影响的模型；(f)在使用影响的模型来抑制所述其他参数的在模型信号中没有被代表的变化的影响的情况下，计算在检测到的信号与在步骤(d)中计算的模型信号中的至少一些之间的匹配的程度；(g)基于计算的匹配的程度报告所述感兴趣的参数的测量。所述影响的模型可以例如提供加权矩阵，通过加权矩阵在检测到的信号与模型信号之间的匹配的程度与信号的一些部分相比更取决于其他部分。在其中检测到的信号是通过角分辨散射测量得到的二维衍射图案的实施例中，所述加权矩阵可以例如针对所述衍射图案中的一些像素定义了比其他像素低的权重，以计算匹配的程度。可替代地地或另外地，所述影响的模型可以提供在计算匹配的程度之前被从检测到的信号减去的均值误差信号。在其中检测到的信号是通过角分辨散射测量得到的二维衍射图案的实施例中，所述影响的模型可以例如提供均值误差矩阵，由此在计算匹配的程度之前不同的误差值被从检测到的衍射图案的不同像素减去。其他参数可以是在步骤(a)中建模的结构的形状或材料的参数，或者是在步骤(b)中用于获得检测到的信号的检测设备的参数。在实际实施中，可以同时定义并校正数个其他参数。假定的统计行为的模型可以包括用于该或各所述其他参数的标称值和方差。当定义多个其他参数时，它们的假定统计行为可以相互独立地或者以它们之间的协方差关系进行建模。第二方面中的专利技术提供一种用于测量衬底上的结构的参数的检查设备，设备包括：-支撑，用于在其上形成有所述结构的衬底；-光学系统，用于用一个或多个辐射束照射结构并且检测由于所述辐射与所述结构之间的相互作用而产生的信号；-处理器，被布置成：通过模拟所述辐射与数学模型之间的相互作用计算多个模型信号，在数学模型中所述结构的形状和材料性质用包括至少一个感兴趣的参数的多个参数代表；计算检测到的信号与计算的模型信号中的至少一些之间的匹配的程度；和报告基于计算的匹配的程度的所述感兴趣的参数的测量，其中所述处理器被布置成在使感兴趣的参数变化并且使至少一个其他参数不变化的情况下计算所述多个模型信号，并且其中所述处理器被进一步布置成当计算所述匹配的程度时使用影响的模型来抑制所述其他参数的可能存在于检测到的信号中但是在模型信号中没有被代表的变化的影响。设备可以通过将合适的数据处理功能添加至诸如散射仪等的现有检查设备来实施。专利技术进一步提供一种计算机程序产品，包括用于引起处理器执行根据如以上陈述的专利技术的方法的步骤(d)和(f)的机器可读指令。计算机程序产品可以进一步包括用于引起处理器执行方法的步骤(e)的指令。专利技术又进一步提供一种计算机程序产品，包括用于引起处理器执行根据如以上陈述的专利技术的方法的步骤(e)的机器可读指令，以计算以供检查设备执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量衬底上的结构的参数的方法，所述方法包括如下步骤：(a)定义数学模型，在所述数学模型中所述结构的形状和材料性质由包括至少一个感兴趣的参数的多个参数代表；(b)用一个或多个辐射束照射所述结构并且检测由于所述辐射与所述结构之间的相互作用而产生的信号；(d)通过在使所述感兴趣的参数变化并且使至少一个其他参数不变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算多个模型信号；(e)通过在使所述其他参数根据假定的统计行为变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算对于所述其他参数的影响的模型；(f)在使用所述影响的模型来抑制所述其他参数的在所述模型信号中没有被代表的变化的影响的情况下，计算在检测到的信号与在步骤(d)中计算的模型信号中的至少一些之间的匹配的程度；(g)基于计算的所述匹配的程度报告所述感兴趣的参数的测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.05 EP 13195846.41.一种测量衬底上的结构的参数的方法，所述方法包括如下步骤：(a)定义数学模型，在所述数学模型中所述结构的形状和材料性质由包括至少一个感兴趣的参数的多个参数代表；(b)用一个或多个辐射束照射所述结构并且检测由于所述辐射与所述结构之间的相互作用而产生的信号；(d)通过在使所述感兴趣的参数变化并且使至少一个其他参数不变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算多个模型信号；(e)通过在使所述其他参数根据假定的统计行为变化的情况下模拟所述辐射与所述数学模型之间的相互作用，计算对于所述其他参数的影响的模型；(f)在使用所述影响的模型来抑制所述其他参数的在所述模型信号中没有被代表的变化的影响的情况下，计算在检测到的信号与在步骤(d)中计算的模型信号中的至少一些之间的匹配的程度；(g)基于计算的所述匹配的程度报告所述感兴趣的参数的测量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述影响的模型提供加权矩阵，通过所述加权矩阵在检测到的信号与模型信号之间的所述匹配的程度与所述信号的一些部分相比更取决于其他部分。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述检测到的信号是通过角分辨散射测量得到的二维衍射图案，并且所述加权矩阵针对所述衍射图案中的一些像素定义了比其他像素低的权重，以计算所述匹配的程度。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述影响的模型提供了在计算匹配的程度之前被从所述检测到的信号减去的均值误差信号。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述检测到的信号是通过角分辨散射测量得到的二维衍射图案，并且所述影响的模型提供了均值误差矩阵，由此在计算所述匹配的程度之前不同的误差值被从所述检测到的衍射图案的不同像素减去。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述其他参数是在步骤(a)中建模的所述结构的所述形状或材料的参数。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述其他参数是用于在步骤(b)中获得所述检测到的信号的检测设备的参数。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中多个感兴趣的参数在步骤(d)中被改变并且在步骤(g)中被报告。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中多个其他参数在步骤(d)中被固定并且在步骤(e)中被改变。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述步骤(d)和所述步骤(f)在迭代循环中通过回归执行以找到所述感兴趣的参数的值，而不重新计算所述影响的模型。11.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中所述步骤(d)和所述步骤(f)在迭代循环中通过回归执行以找到所述感兴趣的参数的值，并且其中所述影响的模型在所述循环的一个或多个迭代之后被重新计算以考虑所述感兴趣的参数中的更新。12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述影响的模型包括用于多个其他参数的与所述假定的统计行为的模型组合的一个或多个雅可比矩阵。13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述假定的统计行为的模型包括用于该或各所述其他参数的标称值和方差。14.一种用于测量衬底上的结构的参数的检查设备，所述设备包括：-用于衬底的支撑，所述衬底具有在所述衬底上形成的所述结构；-光学系统，用于用一个或多个辐射束照射所述结构并且检测由于所述辐射与所述结构之间的相互作用而产生的信号；-处理器，被布置成：通过模拟所述辐射与数学模型之间的相互作用计算多个模型信号，在所述数学模型中所述结构的形状和材料性质由包括至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·敏克，J·M·布鲁克，I·塞蒂加，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL