用于套刻中光瞳照射的方法和装置以及临界尺寸传感器制造方法及图纸

技术编号:20499563 阅读:52 留言:0更新日期:2019-03-03 03:11
用于量测设备的照射系统可以实现照射空间分布灵活性、高偏振消光比以及高对比度。照射系统包括偏振分束器(PBS)、照射模式选择器(IMS)和反射式空间光调制器(SLM)。PBS将照射束分成子束。IMS具有透射至少一个子束的多个孔径,且可以设置在对应于照射模式的多个照射位置中。反射式SLM的像素阵列将由IMS透射的子束的一部分反射回至IMS和PBS。PBS、IMS、SLM共同地产生透射子束的复波幅或强度空间分布。

Method and device for pupil irradiation in engraving and critical size sensor

The irradiation system used for measuring equipment can realize the flexibility of irradiation spatial distribution, high polarization extinction ratio and high contrast. The irradiation system includes polarization beam splitter (PBS), irradiation mode selector (IMS) and reflective spatial light modulator (SLM). PBS divides the irradiation beam into sub-beams. IMS has multiple apertures that transmit at least one sub-beam and can be set in multiple irradiation positions corresponding to the irradiation mode. The pixel array of reflective SLM will be reflected back to IMS and PBS by part of the transmitted beam from IMS. PBS, IMS and SLM together produce the spatial distribution of complex amplitude or intensity of the transmissive beam.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于套刻中光瞳照射的方法和装置以及临界尺寸传感器相关申请的交叉引用本申请要求享有2016年6月30日提交的美国临时专利申请NO.62/357,108的优先权,并且该申请在此通过全文引用的方式并入本文。
本公开涉及用于例如在由光刻技术制造器件中半导体晶片量测的方法和设备。
技术介绍
光刻设备是施加所期望图案至衬底、一般至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造。在该情形中,备选地称作掩模或刻线板的图案化装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个管芯的一部分)上。图案的转移一般是经由成像至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般,单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。在光刻工艺(也即包括光刻曝光的显影器件或其他结构的工艺,其可以一般包括一个或多个相关联步骤诸如抗蚀剂的显影、蚀刻等)中,频繁地期望进行所产生结构的测量,例如用于工艺控制和验证。用于进行该测量的各种工具是已知的,包括一般用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜(SEM),以及用以测量重叠(OV)(也即器件中两层的对准精确度)的专用工具。近期,已经发展了各种形式散射仪用于光刻领域。这些装置引导辐射束至目标上并测量被散射的辐射的一个或多个特性—例如取决于波长的、在单个角度或反射角范围处的强度;作为取决于反射角的、在一个或多个波长下的强度;或者取决于反射角的偏振—以获得可以由此确定目标的感兴趣特性的“频谱”。感兴趣特性的确定可以由各种技术执行:例如由迭代方案诸如严格耦合波分析或有限元方法对目标结构的重构;库搜索;以及主要成分分析。制造容差随着半导体器件变得更小且更精细而收紧。因此,需要继续改进量测测量。散射仪的一个示例性用途是用于临界尺寸(CD)量测,这对于图案化结构诸如半导体晶片中的测量是特别有用的。光学CD量测技术包括穹顶上散射测量,光谱反射测量,以及光谱椭圆测量。所有这些技术是基于对于不同入射方向测量不同偏振光的反射强度。该技术要求高消光比,或偏振的纯度。偏振分束器(PBS)以偏振状态划分光以透射p偏振光而反射s偏振光。尽管完美的PBS100%透射p偏振光且100%反射s偏振光,真实的PBS反射s偏振光和p偏振光的混合。p偏振光与s偏振光之间的比率称作消光比。光学CD要求高消光比。散射仪的另一示例性用途是用于重叠(OV)量测,这对于测量晶片上层堆叠的对准是有用的。为了控制光刻工艺以在衬底上精确地放置器件特征,一般在衬底上提供对准标记或目标,并且光刻设备包括一个或多个对准系统,必须由该一个或多个对准系统精确地测量衬底上标记的位置。在一个已知的技术中,散射仪测量来自晶片上目标的衍射光。使用“暗场”散射测量法的基于衍射的重叠阻挡了零阶衍射(对应于镜面反射),并且仅处理一阶或更高阶衍射以产生目标的灰阶图像。使用该暗场技术的基于衍射的重叠使能对较小目标进行重叠测量,并且已知为基于微衍射的重叠(μDΒΟ)。然而,μDΒΟ需要非常高的对比度。每个产品和工艺要求小心设计量测目标并且选择由此可以执行重叠测量的合适的量测“方案”。在已知的量测技术中,当在所期望照射条件下照射目标时,捕捉量测目标的衍射图案和/或暗场图像。这些照射条件在量测方案中由各种照射参数限定,诸如辐射的波长,其角强度分布(照射分布)以及其偏振。检查设备包括包含一个或多个辐射源的照射系统,以及用于具有所期望照射参数的照射输送的照射系统。实际上,将期望通过在测量之间改变这些参数而在不同的照射模式之间切换。照射分布可以极大地改变并且使用定制照射变得在光学量测中越来越重要。照射的定制使能改进测量质量。为了定制跨光瞳面的强度,孔径挡板提供对照射模式与量测技术匹配的某种控制措施。可以使用包括多个不同孔径的滤光轮以选择特定的照射模式。然而,滤光轮尺寸有限并且因此仅可以容纳有限数目的不同孔径。此外,滤光轮上孔径是静态的,并且因此不允许调节单个孔径。备选的方案诸如使用空间光调制器(SLM)可以提高灵活性,但是具有它们自身的限制。例如,透射液晶(LC)SLMs或微镜面阵列无法实现对于μDΒΟ所需的极端对比度。此外,已知的LCSLM设置无法提供CD量测所需的高消光比。进一步,使用多个LCSLM增大成本和复杂性并且产生了额外的同步和校准问题。
技术实现思路
期望提供一种用于量测设备的单一、灵活的照射系统,其可以实现照射空间分布灵活性、高偏振消光比以及高对比度。根据一个实施例,一种量测系统包括,被配置用于将照射光束分成第一子束和第二子束的偏振分束器(PBS);具有多个孔径的照射模式选择器(IMS),每个孔径被配置用于透射第一子束或第二子束,并且IMS被配置用于设置在多个照射位置中,多个照射位置的每个照射位置对应于照射模式;以及具有像素阵列的反射空间光调制器(SLM),像素阵列被配置用于修改第一子束和第二子束的空间分解光束特性并且将第一子束和第二子束的任一个或两者沿着返回路径反射回IMS和PBS,其中沿着返回路径,PBS、IMS和SLM协作以控制至少第一子束或第二子束的复波幅或强度空间分布;物镜投影系统,被配置用于从IMS和PBS接收第一子束和第二子束,并且引导第一子束和第二子束朝向其上具有目标结构的衬底;以及检测器,被配置用于接收目标结构的图像或延伸图像。用于检查的方法包括,经由偏振分束器(PBS)将照射光束分成第一子束和第二子束;通过照射模式选择器(IMS)的孔径透射第一子束或第二子束,其中IMS设置在对应于照射模式的照射位置处;以及经由具有像素阵列的反射空间光调制器(SLM)通过将透射的第一子束或第二子束的一部分反射至IMS和PBS而产生透射的第一子束或第二子束的所期望的复波幅或强度空间分布;经由物镜投影系统,引导至少所透射第一子束或第二子束的一部分从IMS和PBS朝向其上具有目标的衬底;以及检测目标结构的图像或衍射图像。以下参照附图详细描述本专利技术的其他特征和优点以及本专利技术各个实施例的结构和操作。应该注意,本专利技术不限于在此所述的实施例。在此仅为了示意说明目的提供该实施例。基于在此所包含的教导,额外的实施例对于本领域技术人员将是明显的。附图说明在此包含并形成了说明书一部分的附图示出本专利技术并且与说明书一起进一步用于解释本专利技术的原理以及使得相关领域技术人员制造并使用本专利技术。图1a是根据一个实施例的反射式光刻设备的示意图。图1B是根据一个实施例的透射式光刻设备的示意图。图2是根据一个实施例的反射式光刻设备的更详细示意图。图3是根据一个实施例的光刻单元的示意图。图4示意性描绘了根据一个实施例的、使用提供了某些照射模式的第一对照射孔径而用于测量目标的暗场测量设备。图5是对于给定照射方向目标的衍射光谱的示意性细节。图6示意性地描绘了根据一个实施例的照射系统。图6A示意性地描绘了图6中所示照射系统的一部分。图7示意性地描绘了根据一个实施例的照射模式选择器。图8A示意性地描绘了根据一个实施例的空间光调制器和照射模式选择器的组合。图8B示意性地描绘了根据图8A的空间光调制器和照射模式选择器的组合的备选布置。图9示意性地描绘了根据一个实施例的单片偏振分束器。图10示出根据一个实施例的检查方法。当结合附图时从以下阐述本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种量测系统,包括:偏振分束器(PBS),被配置用于将照射束分成第一子束和第二子束;照射模式选择器(IMS),具有多个孔径,每个孔径被配置用于透射所述第一子束或所述第二子束,并且所述IMS被配置用于被设置在多个照射位置,所述多个照射位置中的每个照射位置对应于照射模式;以及反射式空间光调制器(SLM),具有像素阵列,所述像素阵列被配置用于修改所述第一子束和所述第二子束的空间分辨的束特性,并沿着返回路径将所述第一子束和所述第二子束中的任一子束或两者反射回至所述IMS和所述PBS,其中,沿着所述返回路径,所述PBS、所述IMS和所述SLM协作以控制至少所述第一子束或所述第二子束的复波幅或强度空间分布;物镜投影系统,被配置用于从所述IMS和所述PBS接收所述第一子束和所述第二子束,并且引导所述第一子束和所述第二子束朝向其上具有目标结构的衬底;以及检测器,被配置用于接收所述目标结构的图像或衍射图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 US 62/357,1081.一种量测系统,包括:偏振分束器(PBS),被配置用于将照射束分成第一子束和第二子束;照射模式选择器(IMS),具有多个孔径,每个孔径被配置用于透射所述第一子束或所述第二子束,并且所述IMS被配置用于被设置在多个照射位置,所述多个照射位置中的每个照射位置对应于照射模式;以及反射式空间光调制器(SLM),具有像素阵列,所述像素阵列被配置用于修改所述第一子束和所述第二子束的空间分辨的束特性,并沿着返回路径将所述第一子束和所述第二子束中的任一子束或两者反射回至所述IMS和所述PBS,其中,沿着所述返回路径,所述PBS、所述IMS和所述SLM协作以控制至少所述第一子束或所述第二子束的复波幅或强度空间分布;物镜投影系统,被配置用于从所述IMS和所述PBS接收所述第一子束和所述第二子束,并且引导所述第一子束和所述第二子束朝向其上具有目标结构的衬底;以及检测器,被配置用于接收所述目标结构的图像或衍射图像。2.根据权利要求1所述的量测系统,其中,所述反射式SLM位于照射光瞳面中或其附近。3.根据权利要求2所述的量测系统,其中,所述IMS位于所述照射光瞳面中或其附近。4.根据权利要求2所述的量测系统,其中,所述IMS位于与所述照射光瞳面实质上光学共轭的平面中或其附近。5.根据权利要求1所述的量测系统,其中,所述反射式SLM和所述IMS被设置为使得所述IMS的多个孔径中的至少一个孔径叠置在所述反射式SLM上的对应的空间分布图案之上。6.根据权利要求1所述的量测系统,其中,所述PBS被夹设在两个六面体光学棱镜之间。7.根据权利要求1所述的量测系统,其中,所述PBS被夹设在形成分束立方体的两个光学棱镜之间。8.根据权利要求1所述的量测系统,其中,所述PBS被并入在单体光学棱镜中。9.根据权利要求8所述的量测系统,进一步包括在所述单体光学棱镜的表面处的受抑全内反射(FTIR)元件,所述FTIR元件被配置用于可选地快门开关所述第一子束或所述第二子束。10.根据权利要求1所述的量测系统,进一步包括控制器,所述控制器被配置用于通过将所述IMS定位在所期望位置并且在所述反射式SLM上产生对应的空间分布图案,来设置所述照射模式。11.根据权利要求10所述的量测系统,其中,所述IMS的所述多个孔径具有预定形状,并且所述对应的空间分布图案...

【专利技术属性】
技术研发人员:Y·K·斯玛雷弗M·F·A·厄尔林斯
申请(专利权)人:ASML控股股份有限公司ASML荷兰有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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