计量方法和设备、计算机程序和光刻系统技术方案

公开了一种测量光刻工艺的参数的方法、以及相关联的计算机程序和设备。该方法包括在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在衬底的不同层上的第一结构和第二结构。利用测量辐射来测量每个目标结构以获取目标结构中的目标非对称性的测量，目标非对称性包括由于第一和第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献。获取与每个目标结构的至少第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，结构非对称性特性与测量辐射的至少一个所选择的特性无关。然后使用目标非对称性的测量和结构非对称性特性来确定每个目标结构的目标非对称性的套刻贡献。

Measurement methods and equipment, computer programs, and photolithography systems

A method for measuring the parameters of a photolithography process, and related computer programs and devices are disclosed. The method includes providing a plurality of target structures on a substrate, each of which includes a first structure and a second structure on a different layer of the substrate. To measure each target structure to achieve the target structure in the target non symmetry measurement by measuring the radiation target asymmetry including overlay contribution, due to misalignment of the first and the second structure and structure due to asymmetric structure in the structure of at least the first contribution. The structural asymmetry characteristics related to the structural asymmetry in the least first structure of each target structure are obtained. The structural asymmetry characteristic is independent of the selected characteristics of the measured radiation. Then the measurement of the target asymmetry and the structural asymmetry are used to determine the engraved contribution of the target asymmetry in each target structure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计量方法和设备、计算机程序和光刻系统相关申请的交叉引用本申请要求于2015年2月4日提交的欧洲申请15153851.9的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及可用在例如通过光刻技术来制造器件中的计量的方法和装置，并且涉及使用光刻技术来制造器件的方法。
技术介绍
光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底上、通常是施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用在例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以使用替代地称为掩模或掩模版的图案化装置来生成要形成在IC的单独层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干管芯中的部分)上。图案的转移通常经由到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像来实现。通常，单个衬底将包含连续地图案化的相邻目标部分的网络。在光刻工艺中，通常期望对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜、以及用于测量套刻(overlay)(即，器件中两个层的对准精度的测量)的专用工具。套刻可以在两个层之间的未对准程度方面来被描述，例如参考1nm的所测量的套刻可以描述其中两个层有1nm的未对准的情况。近来，各种形式的散射仪已经被开发用于光刻领域。这些装置将辐射束引导到目标结构上，并且测量所散射的辐射的一个或多个属性(例如作为波长的函数的在单个反射角下的强度；作为反射角的函数的在一个或多个波长下的强度；或者作为反射角的函数的极化)，以获取“频谱”，从该频谱能够确定目标的感兴趣属性。感兴趣的属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方法等迭代方法来重构目标结构；库搜索；和主分量分析。常规散射仪使用的目标结构相对较大(例如，40μm×40μm)的光栅，并且测量光束生成小于光栅的点(即，光栅欠填充)。这简化了目标结构的数学重构，因为它可以被视为无限的。然而，为了将目标结构的尺寸减小到例如10μm×10μm或更小，例如，使得它们可以被定位在产品特征之中，而不是被定位在划线中，已经提出了其中光栅比测量点小(即，光栅过填充)的计量方法。通常使用暗场散射法来测量这样的目标结构，在暗场散射法中，第零阶衍射(对应于镜面反射)被阻挡，并且仅较高阶被处理。暗场计量的示例可以在国际专利申请WO2009/078708和WO2009/106279中找到，这些文献通过引用整体并入本文。在专利公开US20110027704A、US20110043791A和US20120242970A中描述了该技术的进一步发展。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。使用对衍射阶数的暗场检测的基于衍射的套刻使得能够在较小的目标结构上进行套刻测量。这些目标结构可以比照射点小，并且可以被晶片上的产品结构包围。目标结构可以包括可以在一个图像中测量的多个目标。在已知的计量技术中，通过以下方式来获取套刻测量结果：在某些条件下测量目标结构两次，同时旋转目标结构或者改变照射模式或成像模式以单独获取第-1和第+1阶衍射强度。对于给定的目标结构，强度非对称性(这些阶衍射强度的比较)提供了目标非对称性的测量，即，目标结构中的非对称性。目标结构中的这种非对称性可以用作套刻误差(两个层的不期望的未对准)的指示符。虽然已知的基于暗场图像的套刻测量是快速且计算上非常简单的(一旦校准)，但是它们依赖于以下假设：套刻(即，套刻误差和故意偏差)是目标结构中的目标非对称性的唯一原因。目标结构中的任何其他非对称性(诸如一个或两个重叠光栅内的特征的结构非对称性)也会导致第一(或其他更高)阶的强度非对称性。这种由于结构非对称性而导致的与套刻无关的强度非对称性明显地扰乱了套刻测量，给出了不准确的套刻测量。目标结构的最下部或底部光栅的非对称性是结构非对称性的常见形式。它可以起源于例如在最初形成底部光栅之后执行的诸如化学机械抛光(CMP)等晶片加工步骤中。因此，期望以更直接和简单的方式来区分由套刻误差和其他影响引起的对目标非对称性的贡献。
技术实现思路
本专利技术在第一方面提供了一种测量光刻工艺的参数的方法，该方法包括以下步骤：在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在衬底的不同层上的第一结构和第二结构；利用测量辐射来测量每个目标结构以获取目标结构中的目标非对称性的测量，所述目标非对称性包括由于第一和第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少所述第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献；获取与每个目标结构的至少第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，所述结构非对称性特性与所述测量辐射的至少一个所选择的特性无关；以及根据所述目标非对称性的测量和所述结构非对称性特性来确定每个目标结构的目标非对称性的套刻贡献。本专利技术在第二方面提供了一种用于测量光刻工艺的参数的计量设备，该计量设备可操作为执行第一方面的方法。计量设备可以包括用于所述衬底的支承件，该衬底上具有多个目标结构；用于执行测量每个目标结构的所述步骤的光学系统；以及被布置为执行确定每个目标结构的目标非对称性的套刻贡献的所述步骤的处理器。本专利技术在第三方面提供了一种光刻系统，其包括：光刻设备，包括：被布置为照射图案的照射光学系统；被布置为向衬底上投影图案的图像的投影光学系统；以及根据第二方面的计量设备。本专利技术还提供了一种包括处理器可读指令的计算机程序，处理器可读指令在合适的处理器控制的装置上运行时引起处理器控制的设备执行第一方面的方法，本专利技术还提供了一种包括这样的计算机程序的计算机程序载体。处理器控制的设备可以包括第二方面的计量设备或第三方面的光刻系统。本专利技术的其他特征和优点以及本专利技术的各种实施例的结构和操作将在下面参考附图来详细描述。注意，本专利技术不限于本文中描述的具体实施例。这样的实施例仅在本文中被呈现用于说明的目的。基于本文中包含的教导，附加的实施例对于相关领域的技术人员是显而易见的。附图说明现在将通过仅示例的方式参考附图来描述本专利技术的实施例，在附图中：图1描绘了根据本专利技术的实施例的光刻设备；图2描绘了根据本专利技术的实施例的光刻单元或簇；图3包括(a)根据本专利技术的实施例的使用第一对照射孔径来测量目标时使用的暗场散射仪的示意图，(b)对于给定照射方向的目标光栅的衍射光谱的细节，(c)在使用散射仪进行基于衍射的套刻测量时提供另外的照射模式的第二对照射孔径，以及(d)组合第一对孔径和第二对孔径的第三对照射孔径；图4描绘了衬底上的已知形式的多光栅目标和测量点的轮廓；图5描绘了在图3的散射仪中获取的图4的目标的图像；图6是示出使用图3的散射仪并且可适配以形成本专利技术的实施例的套刻测量方法的步骤的流程图；图7(a)至图7(c)示出了在零点区域中具有不同套刻值的重叠光栅的示意性截面；图7(d)是由于处理效应而在底部光栅中具有结构非对称性的重叠光栅的示意性截面；图8示出了不受结构非对称性的影响的理想目标结构中的套刻测量的已知原理；图9示出了在非理想目标结构中的套刻测量的已知原理，其具有如WO2013143814A1中公开的结构非对称性的校正；以及图10示出了使用(a)第一测量配方和(b)第二测量配方测量的目标结构的结构非对称性映射。具体实施方式在详细描述本专利技术的实施例之前，呈现可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在所述衬底的不同层上的第一结构和第二结构；利用测量辐射来测量每个目标结构以获取所述目标结构中的目标非对称性的测量，所述目标非对称性包括由于所述第一结构和所述第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少所述第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献；获取与每个目标结构的至少所述第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，所述结构非对称性特性与所述测量辐射的至少一个所选择的特性无关；以及根据所述目标非对称性的测量和所述结构非对称性特性来确定每个目标结构的所述目标非对称性的套刻贡献。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.04 EP 15153851.91.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在所述衬底的不同层上的第一结构和第二结构；利用测量辐射来测量每个目标结构以获取所述目标结构中的目标非对称性的测量，所述目标非对称性包括由于所述第一结构和所述第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少所述第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献；获取与每个目标结构的至少所述第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，所述结构非对称性特性与所述测量辐射的至少一个所选择的特性无关；以及根据所述目标非对称性的测量和所述结构非对称性特性来确定每个目标结构的所述目标非对称性的套刻贡献。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构非对称性特性包括每个目标结构的至少所述第一结构的无量纲指纹特性。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述目标结构的所述测量包括：利用所述测量辐射照射所述目标结构并且检测由每个目标结构散射的测量辐射；以及测量所散射的测量辐射的相应较高阶的强度非对称性。4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤包括假定在强度非对称性与所述目标非对称性的套刻贡献之间存在非线性周期性关系，所述非线性周期性关系包括与所述结构非对称性相关的偏移项。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述偏移项包括以标量因子缩放的所述结构非对称性特性，其中所述标量因子对于在关于所述测量辐射在至少第一取向中测量时的所有所述多个目标结构是恒定的，并且取决于所述测量辐射的所述至少一个所选择的特性。6.根据权利要求5所述的方法，包括构造套刻模型，所述套刻模型包括：由所述结构非对称性特性和与所述强度非对称性的测量相关的第一强度非对称性参数被参数化的设计矩阵；由与所述强度非对称性的测量相关的第二强度非对称性参数被参数化的响应向量；以及由描述所述目标非对称性的所述套刻贡献的套刻贡献参数和所述标量因子被参数化的待求解的参数向量。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述目标结构包括至少两个目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳星兰，H·J·H·斯米尔德，YL·彭，H·E·切克利，J·佩罗，R·J·F·范哈伦，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL