量测方法、量测设备和器件制造方法技术

光刻制造系统产生具有小于10nm的特征尺寸和周期性方向(D)的周期性结构。具有在EUV光谱中的一定范围的波长(1nm至100nm或1nm至150nm)的辐射的射束(1904)被聚焦成大约(5)μm直径的光斑(S)。反射辐射(1908)被分解成被捕获(1913)以获得目标光谱信号(ST)的光谱(1910)。参考光谱被检测(1914)以获得参考光谱信号(SR)。可选地，检测器(1950)被提供以使用通过目标的光栅结构以一阶衍射的辐射来获得进一步的光谱信号(SF)。入射角度(α)和方位角

Measurement method, measurement equipment and device manufacturing method

The photolithography manufacturing system produces a periodic structure with a characteristic size of less than 10nm and a periodic direction (D). A beam of radiation (1904) with a certain range of wavelengths (1nm to 100nm or 1nm to 150nm) in a EUV spectrum is focused into a light spot (S) of about (5) the diameter of a (5) mu. The reflection radiation (1908) is decomposed into a capture (1913) spectrum (1910) of the target spectral signal (ST). The reference spectrum is detected (1914) to obtain a reference spectral signal (SR). Alternatively, the detector (1950) is provided to obtain a further spectral signal (SF) using a grating structure through the target with the radiation of the first order diffraction. Angle of incidence (alpha) and azimuth angle

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量测方法、量测设备和器件制造方法相关申请的交叉引用本申请要求M提交的EP申请15160786.8的优先权，并且该申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于例如可用在通过光刻技术进行的器件的制造中的量测的方法和设备，并涉及使用光刻技术制造器件的方法。描述了测量临界尺寸(线宽)的方法，作为这样的量测的特别的应用。还描述了测量诸如重叠等的不对称性相关参数的方法。
技术介绍
光刻设备是将期望的图案施加到衬底上、通常到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，备选地称为掩模或掩模版的图案形成装置可以用于生成要形成在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，包括部分裸片、一个或若干裸片)上。在光刻工艺中，频繁地期望进行对所创建的结构的测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括往往用来测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜(SEM)。其他专业工具用来测量与不对称性相关的参数。这些参数中的一个是重叠，即器件中的两个层的对准的准确度。近年来，已开发出各种形式的散射仪用于在光刻领域中使用。这些装置将辐射的射束引导到目标上，并测量散射的辐射的一个或多个性质—例如，根据波长变化的在单个反射角度处的强度；根据反射角度变化的在一个或多个波长处的强度；或者根据反射角度变化的偏振—以获得可以从其确定目标的感兴趣的性质的“光谱”。感兴趣的性质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等的迭代手段进行的对目标结构的重建；库检索；和主成分分析。与SEM技术相比，光学散射仪可以以高得多的吞吐量用在占产品单元的一大部分或者甚至全部上。传统散射仪所使用的目标是相对大的、例如40μm×40μm的光栅，并且测量射束生成了小于该光栅的光斑(即，光栅被欠填充)。为了将目标的尺寸减小至例如10μm×10μm或更小(例如因此它们可以被定位在产品特征之中，而不是在划道中)，已提出了其中光栅被制作得小于测量光斑(即，光栅被过填充)的所谓的“小目标”量测。这些目标可以小于照射光斑并且可以被晶片上的产品结构包围。典型地，小目标被用于重叠和可从光栅结构中的不对称性的测量导出的其他性能参数的测量。通过将目标放置在产品特征(“裸片内目标”)之中，希望增加测量的准确度。提高的准确度是期望的，例如，因为裸片内目标以更类似于产品特征的方式受到工艺变化的影响，并且可以需要较少内插来确定工艺变化在实际特征部位处的影响。重叠目标的这些光学测量已在提高批量生产中的重叠性能上非常成功。然而，随着技术的发展，性能规范变得比以往更严。此外，还没有开发出用于诸如线宽或临界尺寸(CD)等的其他参数的测量的小目标技术。当前方法的进一步限制在于它们被用比真实产品特征的典型尺寸大得多的光学波长制得。特别的感兴趣的参数是线宽(CD)，并且尚未设计出用于CD测量的合适的小目标方法。作为光学量测方法的备选方案，也考虑了使用X射线来测量半导体器件中的重叠。一个技术被称作透射小角度X射线散射或T-SAXS。应用于重叠的测量的T-SAXS设备被公开在US2007224518A(Yokhin等人，JordanValley)中，并且该申请的内容通过引用并入本文。Lemaillet等人在2013年8681次SPIE会议记录“FinFET结构的光学和X射线散射法测量之间的比对”(Lemailletetalin“IntercomparisonbetweenopticalandX-rayscatterometrymeasurementsofFinFETstructures”,Proc.ofSPIE,2013,8681)中讨论了使用T-SAXS进行的轮廓(CD)测量。T-SAXS使用小于1nm的波长的X射线，并因此用于T-SAXS的目标可以由产品类特征制成。不幸的是，T-SAXS信号趋向于非常弱，尤其是当目标尺寸小时。因此测量趋向于用于在大批量制造中使用时太耗时。T-SAXS设备可以测量小到足以被考虑用于在产品特征之中的放置的目标。不幸的是，小的目标尺寸要求小的光斑尺寸并且结果是要求甚至更长的测量时间。已知以掠入射使用X射线(GI-XRS)和极紫外(EUV)辐射的反射法技术用于测量衬底上的膜和堆叠层的性质。在反射法的一般领域内，可以应用测角技术和/或光谱技术。在测角法(goniometry)中，测量具有不同入射角的反射射束的变化。另一方面，光谱反射法测量以给定角度(使用宽带辐射)反射的波长的光谱。例如，在用于在EUV光刻中使用的掩模版的制造之前，EUV反射法已被用于掩模坯的检查。例如已由SDanylyuk等人在Phys.StatusSolidiC12,3,pp318-322(2015)的“用于薄膜和界面的分析的多角度光谱EUV反射法”(SDanylyuketalin“Multi-anglespectroscopicEUVreflectometryforanalysisofthinfilmsandinterfaces”,Phys.StatusSolidiC12,3,pp.318–322(2015))中描述了在这些技术上进行的研究。然而，这样的测量与周期性结构中的CD的测量不同。此外，特别地鉴于所涉及的非常浅的掠入射角，这些已知技术中没有一个适用于在诸如裸片内光栅等的小目标上的量测。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种克服了上面所描述的光学和X射线方法的缺陷中的一个或多个的小目标量测的备选方法。特别的期望是测量例如在半导体沉底上的产品区域内的位置处的参数，同时提高了可以执行这样的测量所采用的速度并且同时适于通过当前和未来的光刻技术制成的较小尺寸的特征。本专利技术在第一方面提供了一种测量通过光刻工艺制造的结构的性质的方法，方法包括：(a)沿着辐照方向用辐射的射束辐照周期性结构，周期性结构已通过所述光刻工艺形成在衬底上并且具有在至少第一方向上的周期性，辐射包括在1nm至100nm的范围内的多个波长，辐照方向从与衬底平行的方向偏离大于2°；(b)检测由周期性结构反射的辐射的光谱，和(c)处理表示检测到的光谱的信号以确定周期性结构的性质。本专利技术人认识到，极紫外(EUV)波带中的辐射为具有周期性结构的形式的小量测目标的CD和其他性质的量测赋予了特别的优点。与通常实践的光学散射法相比，EUV射线不会受到下面的特征的强烈影响，并且周期性结构自身的建模作为结果可以更准确。与X射线相比，存在有使EUV辐射聚焦至较细小的光斑而没有过度功率损失的潜力。与X射线相比，存在有使用高得多的入射角度的潜力。通过另外提供用于目标的照射和检测的合适的EUV光学系统，EUV辐射可以形成为对于裸片内量测来说足够小的光斑，即使当光斑通过掠入射而被拉长时。为了获得用于CD量测的充分的信息，可以测量横跨一定范围的EUV波长的光谱性质。对从1nm至100nm或1nm至150nm的一定范围波长的引用并不旨在意味着设备或方法应该使用横跨该整个波范围的波长，或者即使能够这样做。单独的实现可以选取以跨越该范围的仅子集的波长来工作。适当的范围将取决于合适的源的可用性，和要测量的结构的尺寸。可选地，执行该方法使得辐照的方向处于由第一方向和正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量通过光刻工艺制造的结构的性质的方法，所述方法包括：(a)沿着辐照方向用辐射的射束辐照周期性结构，所述周期性结构已通过所述光刻工艺形成在衬底上并且具有在至少第一方向上的周期性，所述辐射包括在1nm至100nm的范围内的多个波长，所述辐照方向从与所述衬底平行的方向偏离大于2°；(b)检测由所述周期性结构反射的辐射的光谱，和(c)处理表示所检测到的光谱的信号以确定所述周期性结构的性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.25 EP 15160786.81.一种测量通过光刻工艺制造的结构的性质的方法，所述方法包括：(a)沿着辐照方向用辐射的射束辐照周期性结构，所述周期性结构已通过所述光刻工艺形成在衬底上并且具有在至少第一方向上的周期性，所述辐射包括在1nm至100nm的范围内的多个波长，所述辐照方向从与所述衬底平行的方向偏离大于2°；(b)检测由所述周期性结构反射的辐射的光谱，和(c)处理表示所检测到的光谱的信号以确定所述周期性结构的性质。2.如权利要求1所述的方法，其中在检测所述光谱之前调整相对于与所述衬底平行的方向的所述辐照方向，并且对应地调整所述辐射的射束的直径以调整在投影到所述周期性结构上时的射束的限度。3.如任一项前述权利要求所述的方法，其中用来生成所述辐射的射束的照射系统被接纳在真空环境中，并且所述衬底被保持在低压气体环境中，所述低压气体环境由可打开以装载和卸载新衬底而不干扰所述照射系统的所述真空环境的外壳限定。4.如任一项前述权利要求所述的方法，其中用来检测所述反射辐射的所述光谱的检测系统被接纳在真空环境中，并且所述衬底被保持在低压气体环境中，所述低压气体环境由可打开以装载和卸载新衬底而不干扰所述检测系统的所述真空环境的外壳限定。5.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述辐照方向限定了在被投影到所述衬底的平面上时相对于所述第一方向的非零方位角。6.如任一项前述权利要求所述的方法，其中步骤(b)进一步包括：检测由所述周期性结构衍射的辐射的非零衍射阶，所述非零衍射阶通过所述周期性结构被扩展到光谱中。7.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述性质是不对称性。8.一种用于在测量光刻工艺的性能时使用的量测设备，所述设备包括：辐照系统，用于生成辐射的射束，所述辐射包括在1nm至100nm的范围内的多个波长；衬底支撑件，能够与所述辐照系统一起操作，以用于沿着辐照方向用辐射辐照形成在所述衬底上的周期性结构，所述辐照方向从与所述衬底平行的方向偏离大于2°；和检测系统，用于检测由所述周期性结构反射的辐射的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·奎因塔尼拉，S·达尼卢克，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL