检查装置、检查方法和设备制造方法制造方法及图纸

检查装置(100)用于测量衬底上的目标。相干辐射跟随用于照射目标(T)的照射路径(实线)。收集路径(虚线)收集来自目标的衍射辐射并且将其传递至锁定图像检测器(112)。参考束跟随参考路径(点线)。声光调制器(108)偏移参考束的光学频率，使得锁定检测器处的辐射的强度包括时变分量，其具有与衍射辐射与参考辐射的频率之间的差相对应的特征频率。锁定图像检测器记录表示时变分量的幅度和相位的二维图像信息。具有不同偏移(110)的第二参考束跟随第二参考路径(点划线)。两个参考束之间的敢骚扰可用于强度标准化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检查装置、检查方法和设备制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年7月9日提交的EP申请14176391的权益，其内容通过参考整体结合于此。
本专利技术涉及例如可在通过光刻技术的设备制造中使用的检查装置和相关联的检查方法。本专利技术还涉及制造设备的方法以及在实施这些方法中有用的计算机程序产品。
技术介绍
光刻装置是在衬底上、通常在衬底的目标部分上施加期望图案的机器。光刻装置例如可用于集成电路(IC)的制造。在这种情况下，图案化设备(备选地被称为掩模或掩模版)可用于生成将形成在IC的各自层上的电路图案。该图案可以转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或多个管芯)。图案的转印通常经由成像转印到衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。已知光刻装置包括所谓的步进器以及所谓的扫描器，在步进器中通过一次在目标部分上曝光整个图案来辐射每个目标部分，在扫描器中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案、同时与该方向平行或反平行地同步扫描衬底来辐射每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案化设备转印到衬底。在光刻工艺中，期望频繁地对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制或验证。用于进行这些测量的各种工具是已知的，包括扫描电子显微镜，其通常用于测量电路尺寸(CD)，并且包括特殊工具来测量光刻装置的套刻精度(在形成于不同图案化步骤中的图案之间、例如在设备中的两个层之间的对准的精度)和离焦。近来，已经开发了各种形式的散射仪以便于在光刻领域中使用。这些设备将辐射束引导到目标上并且测量散射辐射的一个或多个特性—例如，作为波长函数的反射的单个角度处的强度、作为反射角度函数的一个或多个波长处的强度或者作为反射角度函数的极化—以得到可以确定感兴趣目标的特性的“光谱”。感兴趣特性的确定可以通过各种技术来执行：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元法之类的迭代方法重构目标结构；库搜索；以及主成分分析。用于确定结构参数的方法和装置例如在WO20120126718中公开。还在US20110027704A1、US2006033921A和US2010201963A1中公开了方法和散射仪。由这种散射仪使用的目标是相对较大的光栅，例如40μm*40μm，并且测量束生成小于光栅(即，光栅是欠填充的)的照射点。除了散射测量以确定在一个图案化步骤中制作的结构的参数，方法和装置还可用于执行基于衍射的套刻精度测量。使用衍射级的暗场图像检测的基于衍射的套刻精度度量能够实现对较小目标的套刻精度测量。这些目标可以小于照射点，并且可以通过晶片上的产品结构来环绕。多个目标可以在一个图像中测量。可以在国际专利申请US2010328655A1和US2011069292A1中找到暗场成像度量的示例，这些文献通过参考整体结合于此。在已公布的专利公开US20110027704A、US20110043791A、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中描述了其它的技术开发。这些目标可以小于照射点，并且可以被晶片上的产品结构环绕。使用组合光栅目标，可以在一个图像中测量多个光栅。已经开发了类似的技术用于使用经修改的小目标来测量聚焦量和剂量。分别在文献WO201482938A1和US2014/0139814A1中公开了确定光刻装置的剂量和聚焦量的方法。所有提到的申请的内容也通过参考结合于此。因此，在已知的基于强度的散射仪中，通过测量由适当目标衍射的辐射的强度来推断诸如套刻精度、CD和聚焦量之类的感兴趣参数。例如，在使用暗场成像的基于衍射的度量中，通过以使得分开地得到-1衍射级强度和+1衍射级强度的这种方式测量目标来得到结果。针对给定光栅比较这些强度，提供了对目标中的不对称性的测量。然后，根据目标的形式(其被具体设计为具有对感兴趣参数敏感的不对称性)，可以将所测量的不对称性转换为套刻精度、聚焦量或剂量的测量。已知示例和方法仅使用不相干光源测量散射辐射的强度。目标的重构是不适定反问题，这不能在不具有关于目标的先验信息的情况下解决。为了在使用当前检查装置时解决不适定反问题，需要相对较大的目标结构以用于感兴趣参数的提取。类似地，具有小目标的已知暗场成像度量仅测量不同衍射级的强度，并且测量不期望地对工艺引起的变化敏感。也就是说，测量不能在由于感兴趣参数引起的不对称性和由工艺变化引起的不对称性或其他变化之间进行区分。在US2012243004A1中，提出采用上述类型的散射仪来执行相干傅里叶散射测量。本修改的目的是得到衍射光谱的相位信息以及强度信息。相位信息的可用性允许更确信的重构。US2012243004A1中公开的方法需要捕获和比较多个衍射光谱以得到相位信息。因此，这带来产量的损失，也就是说，在给定时间中可以进行较少的测量。在大容量制造环境中，产量以及精度应该被最大化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光学检查装置和度量方法，其可以得到并利用来自衍射光谱的相位信息，同时更适合用于大容量制造环境。在第一方面中，本专利技术提供了用于测量目标结构的特性的检查装置，该装置包括辐射源以及与光学系统组合的图像检测器，光学系统限定以下束路径：–照射路径，用于接收来自辐射源的辐射、形成具有所选照射轮廓的照射辐射的束并将所述照射辐射聚集在衬底上的目标上；–收集路径，用于收集来自所述目标的衍射辐射并将衍射辐射的所选部分传递至图像检测器；以及–参考路径，用于接收来自辐射源的辐射并将参考辐射的束传递至图像检测器以便干涉衍射辐射，其中，图像检测器包括用于捕获二维图像的像素的阵列的图像检测器，其中，所述照射路径和所述参考路径中的至少一项包括用于偏移参考辐射的光学频率的设备，使得图像检测器处的辐射的强度包括时变分量，该时变分量具有与衍射辐射与参考辐射的频率之间的差值相对应的特征频率，并且其中，所述图像检测器包括可参考所述特征频率操作的锁定图像检测器以针对每个像素记录表示所述时变分量的幅度和相位的信息。在一些实施例中，装置包括处理器，用于处理所记录的幅度和相位信息以计算目标的特性的测量值。在一些实施例中，该装置可操作用于计算针对多个目标的不对称性的测量值。处理器可进一步被配置为使用目标的所述测量值和已知特性来计算用于形成目标的光刻工艺的性能参数。性能参数例如可以是套刻精度、聚焦量和剂量中的一个。锁定图像检测器可以位于收集路径的光瞳面或图像面中。在另一方面中，本专利技术提供了一种用于测量目标结构的特性的方法，该方法包括以下步骤：(a)利用从辐射源发射且具有所选照射轮廓的照射辐射来照射衬底上的目标；(b)收集来自所述目标的衍射辐射并将衍射辐射的所选部分传递至图像检测器，图像检测器包括用于捕获二维图像的像素的阵列；(c)将从辐射源发射的参考辐射的束传递至图像检测器以干涉衍射辐射，其中，步骤(a)和(c)包括在参考辐射和照射辐射之间引入光学频率偏移，使得图像检测器处的辐射的强度包括时变分量，该时变分量具有对应于频率偏移的特征频率；并且其中，步骤(b)包括在特征频率处操作图像检测器作为锁定图像检测器，以记录表示时变分量的幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检查装置，用于测量目标结构的特性，所述装置包括辐射源以及与光学系统组合的图像检测器，所述光学系统限定以下束路径：‑照射路径，用于接收来自所述辐射源的辐射，形成具有所选照射轮廓的照射辐射的束，并且将所述照射辐射聚焦在衬底上的目标上；‑收集路径，用于收集来自所述目标的衍射辐射，并将所述衍射辐射的所选部分传递至所述图像检测器；以及‑参考路径，用于接收来自所述辐射源的辐射，并将参考辐射的束传递至所述图像检测器以干涉所述衍射辐射，其中，所述图像检测器包括用于捕获二维图像的像素的阵列，其中，所述照射路径和所述参考路径中的至少一个包括用于偏移所述参考辐射的光学频率的设备，以使得所述图像检测器处的辐射的强度包括时变分量，所述时变分量具有与所述衍射辐射和所述参考辐射的频率之差相对应的特征频率，以及其中，所述图像检测器包括锁定图像检测器，所述锁定图像检测器参考所述特征频率可操作用于针对每个像素记录表示所述时变分量的幅度和相位二者的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.09 EP 14176391.21.一种检查装置，用于测量目标结构的特性，所述装置包括辐射源以及与光学系统组合的图像检测器，所述光学系统限定以下束路径：-照射路径，用于接收来自所述辐射源的辐射，形成具有所选照射轮廓的照射辐射的束，并且将所述照射辐射聚焦在衬底上的目标上；-收集路径，用于收集来自所述目标的衍射辐射，并将所述衍射辐射的所选部分传递至所述图像检测器；以及-参考路径，用于接收来自所述辐射源的辐射，并将参考辐射的束传递至所述图像检测器以干涉所述衍射辐射，其中，所述图像检测器包括用于捕获二维图像的像素的阵列，其中，所述照射路径和所述参考路径中的至少一个包括用于偏移所述参考辐射的光学频率的设备，以使得所述图像检测器处的辐射的强度包括时变分量，所述时变分量具有与所述衍射辐射和所述参考辐射的频率之差相对应的特征频率，以及其中，所述图像检测器包括锁定图像检测器，所述锁定图像检测器参考所述特征频率可操作用于针对每个像素记录表示所述时变分量的幅度和相位二者的信息。2.根据权利要求1所述的检查装置，其中，所述照射路径包括用于横跨所述光学系统的照射光瞳限定不均匀照射轮廓的设备。3.根据权利要求1或2所述的检查装置，其中，所述收集路径包括位于收集光瞳面中的场阑，所述场阑在操作中仅传到所述目标的衍射光谱的所选部分。4.根据权利要求3所述的检查装置，其中，所述参考路径旁路所述场阑以利用所述参考辐射照射所述图像检测器。5.根据前述权利要求中任一项所述的检查装置，还包括处理器，所述处理器用于处理记录的所述幅度和相位的信息以计算所述目标的特性的测量值。6.根据权利要求5所述的检查装置，其中，所述光学系统可操作用于独立地记录来自所述目标的衍射光谱的至少两个所选部分的幅度和相位信息，所述处理器被配置为使用记录的来自所述至少两个所选部分的所述幅度和相位信息来计算所述目标的特性的测量值。7.根据权利要求6所述的检查装置，其中，所述至少两个所选部分包括所述衍射光谱的相对部分，并且所述特性是不对称性。8.根据权利要求7所述的检查装置，其中，所述装置可操作用于计算针对多个目标的不对称性的测量值，并且其中，所述处理器进一步被配置为使用所述测量值和所述目标的已知特征来计算用于形成所述目标的光刻工艺的性能参数。9.根据权利要求8所述的检查装置，其中，所述收集路径中的所述光学系统包括成像光学器件，所述成像光学器件被配置为将来自所述目标上的不同位置的衍射辐射传递至所述图像检测器上的不同位置，并且所述处理器被配置为从所述图像检测器的不同区域中的像素中提取用于多个目标的幅度和相位信息。10.根据权利要求6、7或8所述的检查装置，其中，所述收集路径中的所述光学系统被配置为将所述衍射光谱的所述至少两个所选部分传递至所述图像检测器上的不同位置，并且所述处理器被配置为从所述图像检测器的对应区域中的像素中提取用于每个部分的幅度和相位信息。11.根据权利要求10所述的检查装置，其中，所述收集路径中的所述光学系统包括成像光学器件，所述成像光学器件被配置为将来自所述目标上的不同位置的衍射辐射传递至所述图像检测器上的不同位置，并且还包括束转移光学器件，所述束转移光学器件被配置为使得对于所述目标上的每个位置，所述衍射辐射的所选部分被引导至所述目标上的不同位置，并且所述处理器被配置为从所述图像检测器的对应区域的像素中提取用于所述目标上的每个位置以及所述衍射辐射的每个所选部分的幅度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·辛格，H·P·M·佩莱曼斯，P·沃纳尔，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL