用于测量衬底上的结构的方法和设备技术

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。随着使用数目增加的具体材料沉积到衬底上的层的数目增加，变得越来越难以准确地检测对准标记，这部分地是由于在一个或更多个层中使用的一种或更多种材料对于用于检测对准标记的辐射是完全或部分不透明的。在第一步骤中，用激发辐射照射衬底。在第二步骤中，以适当的方式测量与由埋入的结构散射的反射材料效应相关联的至少一种效应。在一个示例中，该效应可以包括衬底表面的物理移位。在第三步骤中，基于所测量的效应导出所述结构的至少一个特性。

A method and apparatus for measuring the structure on a substrate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量衬底上的结构的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月25日递交的欧洲申请17153017.3和于2017年11月20日递交的欧洲申请17202511.6的优先权，它们的全部内容通过引用并入本专利技术中。
本专利技术涉及用于测量衬底上的结构的方法和设备，尤其是用于测量位于沉积在衬底表面上的至少一个层下方的结构的方法和设备。
技术介绍
光刻设备为将所期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，图案形成装置(其替代地被称作掩模或掩模版)可以用以产生待形成于IC的单层上的电路图案。可以将该图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的部分、一个管芯或几个管芯)上。通常经由成像至提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。一般而言，单个衬底将包括依次图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中一次性将整个图案曝光至目标部分上来辐照每一目标部分；和所谓的扫描器，其中在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时平行或反向平行于所述方向同步地扫描衬底来辐照每一目标部分。也有可能将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转印至衬底。为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底上提供一个或更多个对准标记，并且光刻设备包括一个或更多个对准传感器，通过所述对准传感器可以准确地测量标记的位置。对准传感器可以有效地是位置测量设备。从不同的时间和不同的制造商知道不同类型的标记和不同类型的对准传感器。已知的对准传感器使用一个或几个辐射源来产生具有不同波长的多个辐射束。以这种方式，传感器可以使用一个或多个相同的目标光栅上的辐射(例如，光)的若干波长(例如，颜色)和偏振来测量位置。在所有情况下，单色或偏振对于测量都是不理想的，因此所述系统从许多个信号中选择哪个信号提供最可靠的位置信息。随着使用数目增加的具体材料沉积到衬底上的层的数目增加，准确地检测对准标记变得越来越困难。这部分地可能是由于辐射必须传播通过数目增加了的多个层。另外，用于一个或更多个层中的一种或更多种材料可以对于用于检测对准标记的辐射是完全或部分不透明的。这可能降低对准测量的准确度，或者在一些示例中，使得对准测量是不可能的。这又可能降低光刻过程的品质和光刻设备的功能性。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于测量衬底上的结构的方法，所述结构位于沉积在所述衬底上的至少一个层的下面或下方，所述方法包括：在激发时间用激发辐射照射衬底的激发区域，其中激发辐射引起材料效应以与衬底相互作用，并且其中激发辐射在衬底的表面上形成空间图案；测量与由所述结构散射的散射材料效应相关联的至少一种效应；以及基于至少一个测量的效应导出所述结构的至少一个特性。在一个实施例中，所述测量步骤包括用测量辐射照射衬底，和接收由衬底散射的散射测量辐射，其中散射测量辐射表示至少一种效应。在一个实施例中，接收散射测量辐射包括使用检测器，其中所述检测器是以下中的之一：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。在一个实施例中，激发辐射包括至少第一激发束，并且其中用激发辐射照射衬底的步骤包括使用辐射形成元件，以便使至少第一激发束在衬底表面上形成空间图案。在另一实施例中，辐射形成元件包括空间光调制器。在另一个进一步的实施例中，辐射形成元件包括干涉仪。在一个实施例中，空间图案包括以下中的之一：一维空间周期性图案；二维空间周期性图案；或者圆形对称的周期性图案。在一个实施例中，衬底的表面上的至少一种效应包括以下中的至少一种：衬底表面的物理移位；或衬底表面的至少一个光学属性的变化，或衬底表面的至少一个物理量的变化。在另一实施例中，至少一种效应形成为衬底表面上的空间周期性图案。在另一实施例中，至少一种效应是衬底表面上的瞬态的图案。在另一实施例中，所述瞬态的图案是所述结构的至少一部分的衍射图案。在另一实施例中，测量步骤包括在距激发时间的一个或更多个预定的时间间隔处用测量辐射照射衬底，以及在一个或更多个预定的时间间隔中的每一个处接收由衬底散射的散射测量辐射，其中散射测量辐射表示在相应的一个或更多个预定时间的间隔处的瞬态的图案。在一个实施例中，所述瞬态的图案是空间周期性图案。在一个实施例中，在激发区域的一个或更多个预定的部分处用测量辐射照射衬底。在一个实施例中，激发辐射被配置成产生直接对应于所述结构的周期性图案的衍射效应。在一个实施例中，衍射效应是Talbot效应。在一个实施例中，材料效应是声波。在一个实施例中，材料效应是热扩散。在一个实施例中，材料效应是衬底的电子能量的热扩散。在另一实施例中，至少一种效应是电子气体能量在衬底表面上的扩散对比度图案。在一个实施例中，电子气体能量是电子气体温度。在一个实施例中，可以根据衬底的至少一个层的一个或更多个特性或材料属性来选择测量辐射的至少一个特性。本专利技术还提供一种光刻设备，包括用于执行如上所述的方法的装置。本专利技术还提供一种包括如上所述的光刻设备的光刻系统。本专利技术还提供了一种制造器件的方法，其中通过使用光刻设备由光刻过程在一系列衬底上形成器件特征，并且其中使用如上所述的方法测量衬底的属性，并且其中使用测量的属性来调整光刻过程的参数。本专利技术还提供了一种计算机程序产品，包括用于实施如上所述的方法的一个或更多个机器可读指令序列。下面参考附图详细描述本专利技术的其它方面、特征和优点以及本专利技术的各种实施例的结构和操作。注意，本专利技术不限于这里描述的特定实施例。本文提供的这些实施例仅用于说明性目的。基于本文所包含的教导，相关领域的技术人员将明白额外的实施例。附图说明现在将仅通过示例的方式，参考示意性附图描述本专利技术的实施例，其中相应的附图标记表示相应的部件，并且其中：图1描绘了光刻设备和构成半导体器件的生产设施的其它设备；图2显示出了如图1的光刻设备中使用的对准传感器；图3描绘了埋入沉积在衬底上的多个层下方的结构；图4示出了用于揭示埋入的结构的原理；图5描绘了根据本专利技术的用于揭示埋入的结构的方法；图6示意性地示出了可以在其中实施图5的方法的设备；图7示出了根据本专利技术第二方面的具体方法；图8示出了可以在其中实施图7的方法的设备；图9示出了根据本专利技术第三方面的用于揭示埋入的结构的设备；图10示出了本专利技术第四方面的原理，其利用声波衍射图案来揭示埋入的结构，(a)示出了表面处的远场衍射图案，以及(b)示出了缺陷上的声波散射；图11显示出了对于中心波长为100nm的声波波包，在1μm厚的金层中模拟声波传播的简化图示，(a)入射的声波平面波朝向纳米尺寸的结构传播，以及(b)在声波的反射和衍射之后，示出了远场衍射图案而不是结构的直接图像；图12示意性地示出了一种设备，其中可以实施本专利技术第四方面的方法；图13示出了本专利技术第五方面的原理，其利用了由飞秒激光脉冲激发的"热"电子的扩散对比度，其中(a)示出了激发激光束撞击金属层，(b)示出了在光学趋肤深度处"热"电子的产生，(c)示出了"热"电子扩散到金属中，(d)示出了由于结构引起的不同扩散容量而导致的金属层的顶表面处的空间电子温度梯度，以及(e)示出了"热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量衬底上的结构的方法，所述结构位于沉积在所述衬底上的至少一个层下方，所述方法包括：在激发时间用激发辐射照射衬底的激发区域，其中激发辐射引起材料效应以与衬底相互作用，并且其中激发辐射在衬底的表面上形成空间图案；测量与由所述结构散射的散射材料效应相关联的至少一种效应；以及基于所测量的至少一种效应导出所述结构的至少一个特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.25 EP 17153017.3;2017.11.20 EP 17202511.61.一种用于测量衬底上的结构的方法，所述结构位于沉积在所述衬底上的至少一个层下方，所述方法包括：在激发时间用激发辐射照射衬底的激发区域，其中激发辐射引起材料效应以与衬底相互作用，并且其中激发辐射在衬底的表面上形成空间图案；测量与由所述结构散射的散射材料效应相关联的至少一种效应；以及基于所测量的至少一种效应导出所述结构的至少一个特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量步骤包括：用测量辐射照射所述衬底；和接收由所述衬底散射的散射测量辐射，其中所述散射测量辐射表示所述至少一种效应。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中接收散射测量辐射包括使用检测器，其中所述检测器是下述中的一个：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述激发辐射包括至少第一激发束，并且其中用激发辐射照射所述衬底的步骤包括：使用辐射形成元件，以便使所述至少第一激发束在所述衬底的表面上形成所述空间图案。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述衬底的表面上的至少一种效应包括以下中的至少一种：所述衬底的表面的物理移位；或所述衬底的表面的至少一个光学属性的变化，或所述衬底的表面的至少一个物理量的变化。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种效应形成为所述衬底的表面上的空间周期性图案。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·维特，A·安东琴赛奇，S·爱德华，P·C·M·普兰肯，K·S·E·艾克玛，塞巴斯蒂安努斯·阿德里安努斯·古德恩，S·R·胡伊斯曼，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL