量测设备制造技术

一种用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数的量测工具，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射以一非零入射角照射所述结构；检测光学系统，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获被所述结构散射的照射辐射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中所述照射光学系统和检测光学系统未共用光学元件。射光学系统和检测光学系统未共用光学元件。射光学系统和检测光学系统未共用光学元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量测设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年6月13日提交的欧洲申请18177431.6、2018年8月21日提交的欧洲申请18189926.1和2018年11月22日提交的欧洲申请18207812.1的优先权，这些申请通过引用全文并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于确定制作于衬底上的结构的参数的量测设备和相关联的方法。更具体地，本专利技术可以涉及使用计算成像方法的量测设备。在一些示例中，本专利技术可以涉及确定与重叠有关的参数。

技术介绍

[0004]光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备能够例如用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可例如将在图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。所投影的图案可以构成用于在所述衬底上制作结构的过程的部分。
[0005]为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了能够形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(其波长在4-20nm范围内，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可用于在衬底上形成比使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备更小的特征。
[0006]低K1光刻术可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的过程特征。在这种过程中，分辨率公式可以表达为CD＝k1×
λ/NA，其中λ是所用辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征大小，但在这种情况下为半节距)，k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以实现特定电学功能和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的精调步骤施加到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局中的各种优化(诸如光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)、或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改良低k1下的图案的再现。
[0007]在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。进行这种测量的工具典型地称为量测工具MT。已知用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是一种多功能仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与该光瞳共轭的平面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常称为基于图像或场的测量)。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、
US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用全文并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线和可见光到近IR波长范围的光来测量光栅。
[0008]散射仪MT可以是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法施加于所测量的信号以重构或计算光栅的属性。这种重构可以例如由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并将模拟结果与测量结果进行比较产生。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从实际目标观察到的衍射图案的衍射图案为止。
[0009]散射仪MT可以可替代地是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，并且从目标反射或散射的辐射被引导到光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与被模拟的光谱库进行比较，可以重构产生检测到的光谱的目标的结构或轮廓。
[0010]散射仪MT可以可替代地是椭圆散射仪。椭圆散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有的椭圆散射仪的各种实施例在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中进行了描述，所述申请通过引用全文并入本文。
[0011]在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准的光栅或周期性结构的重叠，该不对称性与重叠的程度有关。两个(典型的，交叠的)光栅结构可以施加在两个不同的层(不一定是连续的层)中，并且可以形成在晶片上的大致相同的位置处。散射仪可以具有例如在共同拥有的专利申请EP1,628,164A中所述的对称检测配置，从而任何不对称性可被清楚地区分。这提供了一种测量光栅中未对准的简单方法。用于通过作为目标的周期性结构的不对称性来测量包含周期性结构的两层之间的重叠误差的其它示例可以在PCT专利申请公布案No.WO 2011/012624或美国专利申请US 20160161863中找到，这些申请通过引用其全部内容并入本文。
[0012]其它感兴趣的参数可以是聚焦和剂量。如美国专利申请US2011-0249244中所述，聚焦和剂量可以通过散射测量法(或可替代地通过扫描电子显微法)同时确定，该专利申请通过引用全文并入本文。可以使用单个结构，该结构对聚焦能量矩阵(FEM-也称为聚焦曝光矩阵)中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量结果的唯一组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些唯一组合是可获得的，则可以根据这些测量结果唯一地确定聚焦和剂量值。
[0013]量测目标可以是通过光刻过程主要是在抗蚀剂中形成的复合光栅的整体(ensemble)，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。典型地，光栅中结构的节距和线宽强烈地依赖于测量光学器件(特别是光学器件的NA)，以便能够捕获来自量测目标的衍射阶。如前所述，衍射信号可用于确定两层之间的偏移(也称为“重叠”)，或可用于重构光刻过程产生的至少部分的原始光栅。这一重构可以用于提供光刻过程的品质的指导，并且可以用于控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有较小的子分段，所述子分段配置成模仿目标中的设计布局的功能性部分的尺寸。由于这种子分段，目标将表现得更类似于设计布局中的功能性部分，从而整个过程参数测量结果较佳地类似于设计布局的功能性部分。可以在填
充不足的模式或填充过度的模式下测量目标。在填充不足的模式下，测量束产生小于整个目标的斑。在填充过度的模式下，测量束产生大于整个目标的斑。在这种填充过度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射以一非零入射角照射所述结构；检测光学系统，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中所述照射光学系统和所述检测光学系统未共用光学元件。2.根据权利要求1所述的量测工具，其中所述照射光学系统的光学轴线的至少一部分大体上平行于所述检测光学系统的光学轴线。3.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中所述照射光学系统的至少一部分从所述检测光学系统的径向范围径向向外地定位。4.根据前述权利要求中任一项所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括离散的多个光学路径，其中可选地，所述多个光学路径中的至少两个光学路径在径向上相反。5.根据前述权利要求中任一项所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括用于朝向所述结构反射照射辐射的至少一个反射镜。6.根据直接或间接引用权利要求4的权利要求5所述的量测工具，在所述多个光学路径中的一个或更多个光学路径中包括至少一个反射镜。7.根据权利要求5或6所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜配置成通过所述检测光学系统的至少一个透镜和所述衬底之间的空间将所述照射辐射引导至所述结构上。8.根据权利要求5-7中任一项所述的量测工具，其中所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：