用于角分解光谱光刻表征的方法与设备技术

一种通过在一高数值孔径透镜的光瞳面中测量一角分解光谱从而确定基底特性的设备与方法，所述角分解光谱是由反射离开所述基底的辐射形成的。所述特性可依角度和波长而变化，并可包括横向磁和横向电偏振光的强度及其相对相位差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可以在例如借助光刻技术的器件制造过程中使用的检验方法，并涉及利用光刻技术制造器件的方法。
技术介绍
在使用光刻投影设备的制造工艺中，通过改变辐射敏感材料(抗蚀剂)的光学特性或表面物理特性，将(例如在掩模中的)图案成像在至少部分由一层所述辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。可选地，该成像步骤可使用一个无抗蚀剂工艺，例如蚀刻光栅或纳米印记技术。在此成像步骤之前，可以对该基底进行各种处理，例如涂底漆、涂覆抗蚀剂和软烘烤。曝光后，可对该基底进行其它的处理，例如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤，以及测量/检验成像特征。以这一系列工艺为基础，对例如IC的器件的单层形成图案。然后，对该图案层可进行各种处理，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属喷镀、氧化、化学-机械抛光等等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层，则必须对每个新层重复全部步骤或其变化。最终，在基底(晶片)上将出现器件阵列。然后，采用例如切割或锯断的技术将这些器件彼此分离，由此，单个器件可安装到载体上、与管脚连接等。在抗蚀剂(或在刻蚀情况下的基底表面)显影之后，因为测量并检验的步骤是在基底产品加工的正常过程中实施的，所以一般称为在线，其通常有两个目的。首先，期望检测已显影抗蚀剂中图案有缺陷的任何靶部区域。如果有足够数量的靶部区域有缺陷，基底上带有图案的抗蚀剂会被剥离并重新曝光，在好的情况中是可以被正确地重新曝光，而不是用带有缺陷的图案实施例如蚀刻的加工步骤而造成永久缺陷。其次，该测量可允许检测并纠正光刻设备中的错误，例如照射设置或照射剂量，以用于后续曝光中。然而，光刻设备中的大量错误不能被轻易地从印制在抗蚀剂中的图案里检测出来或量化。检测到一个缺陷并不总能直接找出其原因。这样，已知有多种用于在光刻设备中检测和测量错误的离线工序。这些工序可包括以一测量装置代替基底，或进行专用测试图案的曝光，例如在多种不同的机器设置下进行。这种离线技术经常耗用相当长的时间，在此过程中，直到获得测量结果之前，该设备的最终产品的质量将是未知的。因而，通常优选在线技术，可在产品曝光的同时实施该技术，用于检测和测量光刻设备中的错误。散射测量是可用于在线测量CD或重叠量的光学度量技术的一个实例。有两种主要的散射测量技术(1)光谱散射测量通常利用宽波段光源，例如氙、氘或基于囱素的光源，例如氙弧灯，测量固定角度的散射光的性质(作为波长的函数)。该固定角度可为垂直入射或倾斜入射。(2)角分解散射测量通常利用激光作为单一波长光源，测量固定波长的、作为入射角的函数的散射光的性质。例如，利用实时回归或者通过与由模拟得到的图案库进行比较，重建产生反射光谱的结构。重建包括成本函数的最小化。两种方法都通过周期性结构计算光的散射。最常用的技术为严格耦合波分析(RCWA)，尽管光散射还可通过其它技术，例如有限差分时域(FDTD)或积分方程技术来计算。已知的角分解散射测量技术存在的一个问题是，它们每次仅检测一个波长，因而具有多于一个波长的光谱必须使那些波长时分复用，这增加了检测和处理该光谱所需的总采集时间。在光谱散射测量中，使用一个具有较大扩展度的扩展光源。由于小光栅必须以入射角的较小发散来照射，因此来自该扩展光源的大量光被浪费掉。这造成在检测器上较低的亮度级，这会导致较长的采集时间，并对生产能力有负面影响。如果选择较短的采集时间，测量结果可能不稳定。
技术实现思路
因此，例如提供一种方法，用于在利用光刻技术制造器件的过程中测量重叠量和光栅形状参数(例如光栅非对称性和对齐度)，以及在高NA(数值孔径)透镜的光瞳面(或后焦面)中测量角分解光谱，将是很有利的。投影系统像差等也可被测量，以便被纠正或补偿。本专利技术的实施例可包括硬件，该硬件能够同时测量多个波长的角分解光谱，能够实施浸入式散射测量和用于角分解散射仪的焦点测量方法，并能够测量二维检测器阵列辐射源的强度噪音。此外，本专利技术的实施例可包括该硬件的应用，包括通过测量散射光的非对称性来测量重叠量，以及通过散射光的瑞利畸变和高衍射级来测量小的线形改变。尽管在本文中本专利技术的装置具体用于制造IC，但应明确地理解，这样的设备具有许多其它可能的用途。例如，它可被用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器、液晶显示板、薄膜磁头等的引导和检测图案等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，本文中的术语“分划板”、“晶片”或“管芯”的任何使用应认为分别可以用更通用的术语“掩模”、“基底”和“靶部”来代替。在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365、248、193、157或者126nm的波长)和EUV(极远紫外辐射，例如具有5-20nm的波长范围)，和粒子束，如离子束或者电子束。附图说明现将参照所附示意图，仅以示例方式，描述本专利技术的实施例，其中相应的参考标记表示相应的部件，并且其中图1描述了一个光刻投影设备，该设备可用于实施一种根据本专利技术一个实施例的方法；图2描述了一个散射仪；图3描述了根据本专利技术一个实施例，在一个高NA透镜的光瞳面中测量一角分解光谱的总体工作原理；图4a和4b描述了本专利技术一个实施例在确定重叠量中的应用；图5描述了根据本专利技术一个实施例，一个非偏振光束分离器用于分离一部分辐射束的应用。图6描述了根据本专利技术一个实施例的一个波长复用器；图7描述了根据本专利技术一个实施例的一个波长解复用器；图8描述了根据本专利技术一个实施例的一个中间物平面处的锐缘；图9a和9b描述了根据本专利技术一个实施例在一检验光束中具有一形状的遮拦物；图10描述了根据本专利技术一个实施例的散射光谱不同衍射级的检测图像；图11描述了根据本专利技术一个实施例，具有两个照射光斑的一个散射仪；图12描述了根据本专利技术一个实施例的一个椭圆偏振计；图13描述了根据本专利技术一个实施例，用于在光瞳面和像平面中检测图像的一个散射仪；并且图14描述了两倍于光栅节距的光栅重叠量。具体实施例方式图1示意性地描述了一个光刻投影设备，该设备可用于一种根据本专利技术一个实施例的方法中。该设备包括·一个辐射系统Ex、IL，用于提供一个辐射(例如DUV辐射)投影束PB，在这种具体例子中，该系统还包括一个辐射源LA；·第一载物台(掩模台)MT，该载物台配备有用于保持掩模MA(例如分划板)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接。·第二载物台(基底台)WT，该载物台配备有用于保持基底W(例如涂有抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置PW连接。投影系统(“投影透镜”)PL(例如折射透镜系统)，用于将掩模MA的辐射部分成像到基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。如这里所述，该设备为透射型(例如具有透射掩模)。然而，一般而言，它也可为例如反射型(例如具有反射掩模)。可选地，该设备可采用另一类构图装置，例如以上所提到的程控反射镜阵列型。该光源LA(例如一受激准分子激光器)产生一辐射光束。该光束直接地或穿过诸如扩束器Ex的调节装置之后，被照射到射系统(照射器)IL中。该照射器IL可包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外和/或内径向范围(通常分别被称为σ-外和σ-内)。此外，它通常将包括各种其它部件，例如积分器IN和聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量基底特性的散射仪，包括：一高数值孔径透镜；和一检测器，所述检测器被配置成用于检测从所述基底一表面反射的一辐射束的一角分解光谱，其中，在所述高数值孔径透镜的所述光瞳面中以多个角度同时测量所述反射光谱的特性，以便测量所述基底的所述特性。

【技术特征摘要】
US 2004-8-16 10/9187421.一种用于测量基底特性的散射仪，包括一高数值孔径透镜；和一检测器，所述检测器被配置成用于检测从所述基底一表面反射的一辐射束的一角分解光谱，其中，在所述高数值孔径透镜的所述光瞳面中以多个角度同时测量所述反射光谱的特性，以便测量所述基底的所述特性。2.根据权利要求1的散射仪，其中所述透镜的所述数值孔径至少为0.9。3.根据权利要求1的散射仪，其中所述反射光谱的所述特性包括(a)一横向磁和横向电偏振光的强度，(b)一横向磁和横向电偏振光之间的相位差，或同时包括(a)与(b)。4.根据权利要求1的散射仪，其中，还可通过在所述高数值孔径透镜的所述光瞳面中以多个波长同时测量所述反射光谱的特性，来测量所述基底的所述特性。5.根据权利要求4的散射仪，其中，所述多个波长中的每一个都具有σλ的带宽和一至少为2σλ的间距。6.根据权利要求1的散射仪，其中，可通过在所述反射光谱中测量不对称性，来测量两个未对齐的周期性结构的一重叠量，所述不对称性与所述重叠量的程度有关。7.根据权利要求1的散射仪，包括在一辐射源和所述基底之间的一波长复用器，所述辐射源被配置成用于提供所述辐射束；以及在所述基底和所述检测器之间的一解复用器。8.根据权利要求7的散射仪，其中，所述波长复用器为一例如光栅或棱镜的色散元件，所述色散元件适于接纳N个离散波长，每个所述离散波长具有σλ的带宽和至少2σλ的间距。9.根据权利要求6的散射仪，其中被配置成用于提供所述辐射束的一辐射源的表面区域被分割成N部分，每个所述部分被连接到所述波长复用器，其中N为离散波长的个数。10.根据权利要求1的散射仪，包括位于物平面中的光楔，以在所述光瞳面中获得限定的角分解光谱的分离。11.根据权利要求1的散射仪，包括一非偏振光束分离器和一倾斜反射镜，其被配置成用于分离一部分从辐射源发出的所述辐射束，以利用所述检测器进行单独测量。12.根据权利要求11的散射仪，其中所述辐射束的所述部分被用于测量所述辐射束的一强度，并用于补偿所述辐射束强度的波动。13.根据权利要求11的散射仪，包括一光瞳光阑，所述光瞳光阑被配置成用于限制所述辐射束所述部分的尺寸，并保证所述辐射束所述部分平行于所述辐射束的其余部分。14.一种用于测量基底的特性的散射仪，包括一高数值孔径透镜；和一位于所述基底和所述高数值孔径透镜之间的空间，所述空间包括液体，其中，在所述高数值孔径透镜的所述光瞳面中以多个角度和多个波长同时测量从所述基底一表面反射的一辐射束的一角分解光谱的特性，以便测量所述基底的所述特性。15.根据权利要求14的散射仪，其中所述反射光谱的所述特性包括(a)一横向磁和横向电偏振光的强度，(b)一横向磁和横向电偏振光之间的相位差，或同时包括(a)与(b)。16.根据权利要求14的散射仪，包括在一辐射源和所述基底之间的一波长复用器，所述辐射源被配置成用于提供所述辐射束；以及在所述基底和一检测器之间的一解复用器，所述检测器被配置成用于测量所述反射光谱的所述特性。17.一种被配置成用于测量基底的特性的散射仪，包括一高数值孔径透镜；和一边缘，适于放置在一中间物平面的相对两半的其中之一内，其中，在所述高数值孔径透镜的所述光瞳面中以多个角度和多个波长同时测量从所述基底一表面反射的一辐射束的一角分解光谱的特性，以便测量所述基底的所述特性。18.根据权利要求17的散射仪，其中所述反射光谱的所述特性包括(a)一横向磁和横向电偏振光的强度，(b)一横向磁和横向电偏振光之间的相位差，或同时包括(a)与(b)。19.根据权利要求17的散射仪，包括在一辐射源和所述基底之间的一波长复用器，所述辐射源被配置成用于提供所述辐射束；以及在所述基底和一检测器之间的一解复用器，所述检测器被配置成用于测量所述反射光谱的所述特性。20.一种被配置成用于测量基底的特性的散射仪，包括一高数值孔径透镜；和一检测器，被配置成用于检测从所述基底一表面反射的一角分解辐射光谱，其中，在所述高数值孔径透镜的所述光瞳面中以多个角度和多个波长同时测量所述反射光谱的特性，以便测量所述基底的所述特性。21.根据权利要求20的散射仪，其中所述反射光谱的所述特性包括(a)一横向磁和横向电偏振光的强度，(b)一横向磁和横向电偏振光之间的相位差，或同时包括(a)与(b)。22.根据权利要求20的散射仪，包括在一辐射源和所述基底之间的一波长复用器，所述辐射源被配置成用于提供所述辐射束；以及在所述基底和所述检测器之间的一解复用器。23.一种检验方法，包括印制一图案至一基底上；并在一高数值孔径透镜的光瞳面中测量所述图案的一反射光谱。24.根据权利要求23的方法，其中测量所述反射光谱包括测量(a)在多个角度处的所述反射光谱的特性，(b)多个波长，或同时测量(a)和(b)。25.根据权利要求23的方法，其中所述反射光谱的所述特性包括(i)一横向磁和横向电偏振光的强度，(ii)一横向磁和横向电偏振光之间的相位差，或同时包括(i)与(ii)。26.一种检验方法，包括提供两个平行层叠但未对齐的光栅，从而产生一个光栅相对于另一个光栅的一重叠量；利用一散射仪测量所述光栅的一反射光谱；并由反射光谱中的不对称性推导所述重叠量的程度。27.根据权利要求26的方法，其中测量所述反射光谱包括测量(a)在多个角度处的所述反射光谱的特性，(b)多个波长，或同时测量(a)和(b)。28.根据权利要求27的方法，其中所述反射光谱的所述特性包括(i)一横向磁和横向电偏振光的强度，(ii)一横向磁和横向电偏振光之间的相位差，或同时包括(i)与(ii)。29.一种器件制造方法，包括将一辐射束投影到一基底的一靶部上，利用一散射仪，在一高数值孔径透镜的光瞳面中，同时通过预定范围的角度和波长测量所述光束的反射光谱。30.一种用于产生一光栅图案的一角分解光谱图像的方法，所述方法包括利用光圈，以在产生所述光栅图案时模仿光刻曝光条件。31.一种被配置用于测量基底的特性的散射仪，包括一高数值孔径透镜；和一检测器，被配置成用于检测从所述基底一表面反射的一辐射束的一角分解辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ登博夫，AJ布里克，YJLM范多梅伦，M杜萨，AGM基尔斯，PF鲁尔曼恩，HPM佩勒曼斯，M范德沙尔，CD格劳斯特拉，MGM范克拉亚，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]