检验方法和设备、光刻设备、光刻单元和器件制造方法技术

本发明专利技术公开了一种检验方法和设备、光刻设备、光刻单元和器件制造方法。具体地，本发明专利技术涉及为了确定衬底属性而进行的、对从衬底衍射的四个独立的偏振束的同时测量。圆偏振光源或椭圆偏振光源经由多达三个偏振元件通过。这将光源偏振化为０、４５、９０和１３５°。多个偏振分束器替代相位调制器的使用，但是能够进行所有四个束的强度的测量，并因此能够进行经过组合的束的相位调制和幅度的测量，以给出衬底的特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于例如在通过光刻技术的器件制造中的检验方 法，并涉及一种采用光刻技术的器件制造方法。
技术介绍
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在 这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于 生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例 如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、 一个或多个管芯的 部分)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射 敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单独的衬底将包含连续形成图案的相邻 目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中， 通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及 所谓扫描器，在所述扫描器中，通过沿给定方向("扫描"方向)的辐射 束扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来 辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印(imprinting)到所述衬 底上，将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。为了监测光刻工艺，需要测量被图案化的衬底的参数，例如，在衬底 中或衬底上形成的连续层之间的重叠误差。存在用于对光刻工艺中形成的 微观结构进行测量的多种技术，所述技术包括使用扫描电子显微镜和各种 专业工具。 一种形式的专业检验工具是散射仪，在所述散射仪中，辐射束 被引导到衬底的表面上的目标上，且经过散射或反射的束的属性被测量。 通过将所述束在被衬底反射或散射之前和之后的属性进行比较，可以确定 所述衬底的属性。这可以例如通过将反射束与存储在与已知的衬底属性相 关联的已知测量库中的数据进行比较来完成。两种主要类型的散射仪是公知的。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上，并测量被散射入特定的窄 的角度范围中的辐射光谱(强度作为波长的函数)。角度分解散射仪采用 单色辐射束，并将被散射的辐射的强度作为角度的函数进行测量。现有技术描述了能够使得正交偏振束的一定参数被测量。图4示出基 于现有技术的偏振光椭圆率测量传感器(或偏振光椭圆率测量仪)的示例。 来自源P的照射辐射被衬底W的目标部分上的结构30反射，并从衬底回程，所述辐射沿着在传感器中存在的三个分束器的两个本征偏振中的一个被线性偏振(本征偏振是相对于如图4所示的x或y方向的)。第一分束器80将 照射的一部分送到成像支路上；第二分束器82将照射的一部分送到聚焦支 路，而第三分束器N-PBS是非偏振分束器，所述非偏振分束器N-PBS将一 部分束引导到照相机CCD上。己经通过非偏振分束器N-PBS之后，偏振束 通过相位调制器卯，在所述相位调制器90中，其通常和异常光轴相对于x 和y方向成45。角。随后，所述束被采用渥拉斯顿棱镜50分成其各自x和y 偏振取向，并照射到照相机CCD上。偏振束的相对强度被用于确定所述束 的不同部分的相对偏振取向。根据相对偏振取向，可以确定结构30对于所 述束的作用。根据结构30对所述束的作用，可以确定所述结构自身的属性。US 5,880,838(Marx等)，在此以引用的方式整体并入本文，其也描述 了采用偏振光椭圆率测量仪对衬底上的结构进行测量，其中所述测量系统 被称为偏振正交测量(PQM)。该文献描述将偏振光束(具有TE和TM场) 聚焦到结构上。所述TE和TM场受到离开结构的衍射不同的影响。TE场可 以被用作用于分析TM场中的相位和幅度的变化的参考。在TE和TM场的相 位和幅度之间的关系依赖于所述结构的结构参数(例如孔的深度或光栅条 纹的高度或光栅的间距)。因此，通过测量该关系，可以确定结构参数。通常，偏振光椭圆率测量仪是散射光的偏振状态的测量。偏振光椭圆 率测量仪测量两个参数两个不同的偏振束之间的相位差(A)以及两个 偏振束的幅度比(tanW)。通过这两个参数，可以描述纯偏振束的任何偏 振状态。特定地，如果入射束具有s和p偏振，则反射束将具有反射系数Rp和Rs。 每个偏振方向的复幅度可以由Ep和Es表示，并分别根据Rp . p和Rs . s计算 (当仅仅考虑反射束时，复幅度的虚部被忽略)。△(德耳塔)是复幅度Ep和Es之间的相位差，如下面式(1)所给出。 考虑到接收束的相对偏振的角度，所述接收束的强度正比于幅度之 和。例如，如果Ep和Es的偏振在相同的取向上对准，则接收束的强度为最 大值。如果两个幅度处于正交取向，则它们相互抵消，且强度处于最小值。所述两个偏振方向(或取向)之间的角度是W，因此W与Ep和Es之间的关 系如以下式(2)所示。A = arg(&-&) (1)tanpSp/i^ (2)射￡s = i ,s (4)图5示出这两个参数之间的关系。特定地，图5示出作为被相位调制器 作用的s和p之间的相位差的函数的一个像素上的强度变化。I是所述束的强 度，而P是Ep和Es的总偏振。假定两个幅度是相同的(即E^Es和V-45。)， 则因为偏振方向相互抵消，所以总体束的强度处于在点x上的最小值。在 点y上，强度处于最大值，表示偏振方向被对准。如图5所示的总强度被调制，表明幅度(相同的)或多或少地相互抵 消，并因此所述两个束的相对相位可以随着相应地变化而被监测(如相位 调制器所示)。例如如图4所示的并入了相位调制器的系统的问题是相位调制器(或相移器)具有下列所示的具体的缺点。1. 因为在相移中的任何不精确将导致A的相同的不精确，所以被施加于光上的相移需要被准确地知道。在强度和相位之间 的关系必须清楚，以便精确地确定结构。2. 相位调制器是依赖波长的，这意味着相位调制器必须对于所 采用的每种波长进行重新校准。3. 对于相位调制器，至少两个相移被施加到具体波长上的每个 光束。考虑显著的时间量，不同相移的束的强度必须对于每 个相移重新测量。
技术实现思路
旨在提供一种在散射仪中的偏振光椭圆率测量功能，以使得被结构衍 射的束的相位差和幅度可以被测量，而没有已知的具有相应波长范围的相 位调制器的缺点。根据本专利技术的实施例，提供一种检验设备、光刻设备或光刻单元，所 述检验设备、光刻设备或光刻单元配置用于测量衬底的属性，包括光源， 配置用于提供辐射束；光学元件，配置用于将辐射束聚焦到衬底上；偏振 装置，配置用于将辐射束的至少四个部分偏振化成四个不同的偏振取向； 以及检测器系统，配置用于同时检测所述辐射束的四个偏振取向的角分解 谱。根据本专利技术的实施例，提供一种检验设备、光刻设备或光刻单元，所 述检验设备、光刻设备或光刻单元配置用于测量衬底的属性，包括光源， 配置用于提供辐射束；光学元件，配置用于将辐射束聚焦到衬底上；分束 器，配置用于将之前从衬底表面反射的辐射束分离成第一和第二子束；第 一偏振分束器，配置用于将第一子束分解成两个正交偏振的子子束；第二 偏振分束器，配置用于将第二子束分解成两个也正交偏振的子子束；以及 检测器系统，配置用于同时检测从衬底表面反射的四个子子束的角分解;並 >曰o根据本专利技术的实施例，提供一种检验设备、光刻设备或光刻单元，所 述检验设备、光刻设备或光刻单元配置用于测量衬底的属性，所述检验设 备、光刻设备或光刻单元包括光源，配置用于提供辐射束；光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置用于测量衬底的属性的检验设备，所述检验设备包括：光源，所述光源被配置用于提供辐射束；光学元件，所述光学元件被配置用于将辐射束聚焦到衬底上；偏振装置，所述偏振装置被配置用于将辐射束的至少四个部分偏振化成四个不同的偏振取向；以及检测器系统，所述检测器系统被配置用于同时检测所述辐射束的四个偏振取向的角分解谱。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大斯卓艾杰尔，罗纳德弗朗西斯科斯赫尔曼休格斯，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]