檢驗設備和方法、光刻設備、光刻處理單元以及器件制造方法
【專利說明】檢驗設備和方法、光刻設備、光刻處理單元以及器件制造方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年7月3日遞交的美國臨時申請61/842，430的權益，此處通過引用整體并入本文。
技術領域
[0003]本發明涉及通過光刻技術確定例如可用于制造器件的微結構中的性質的設備和方法。
【背景技術】
[0004]光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上，通常是襯底的目標部分上的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(1C)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用于生成待形成在所述1C的單層上的電路圖案。可以將該圖案轉移到襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。所述圖案的轉移通常是通過將圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來實現的。通常，單個襯底將包含連續形成圖案的相鄰目標部分的網絡。公知的光刻設備包括:所謂的步進機，在所述步進機中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每一個目標部分；以及所謂的掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述襯底來輻射每一個目標部分。也可以通過將圖案壓印(imprinting)到襯底的方式從圖案形成裝置將圖案轉移到襯底上。
[0005]為了監測光刻過程，測量圖案化的襯底的參數。參數可以包括例如形成在圖案化的襯底上或圖案化的襯底內的連續層之間的重疊誤差以及經過顯影的光致抗蝕劑的臨界線寬。該測量可以在產品襯底和/或專用的量測目標上執行。已有多種技術用于測量在光刻過程中形成的顯微結構，包括使用掃描電子顯微鏡和多種專門工具。一種專用檢驗工具的快速、非侵入形式是散射儀，其中輻射束被引導到襯底表面上的目標上并且測量散射或反射束的性質。通過比較束在被襯底反射或散射前后的性質，可以確定襯底的性質。例如通過將反射束同與已知襯底性質相關的已知測量值的庫中存儲的數據比較，可以確定襯底的性質。已知兩種主要類型的散射儀。光譜散射儀引導寬帶輻射束到襯底上并且測量散射到特定的窄的角度范圍內的輻射的光譜(強度作為波長的函數)。角度分辨散射儀使用單色輻射束并且測量作為角度的函數的散射輻射的強度。
[0006]在光刻過程中，需要頻繁地測量所生成的結構，例如用于過程控制和驗證。用于進行這種測量的各種工具是已知的，包括掃描電子顯微鏡，其常常用于測量臨界尺寸(CD)。已經研發了多種形式的散射儀，用在光刻領域。這些裝置將輻射束引導至目標上，并且測量散射輻射的一個或多個性質，例如在單個反射角下的強度(作為波長的函數)、在一個或多個波長下的強度(作為反射角的函數)或者偏振(作為反射角的函數)，用于獲得“光譜”，從所述光譜可以確定目標的感興趣的性質。可以通過各種技術確定感興趣的性質，例如通過迭代方法(諸如嚴格耦合波分析或者有限元方法等)進行的目標結構的重構以及主成分分析。在這種類型的測量裝置中，測量信息在測量支路的光瞳平面中被收集。
[0007]諸如重疊或CD等光柵性質還可以在測量裝置的測量支路的像平面中被測量。對于角分辨成像顯微術(AR頂)是這樣的。在AR頂方法中，光以一定的入射角(Α0Ι)被引導至目標，產生被測量的圖像。在該測量之后，入射角被修改，使用以修改后的角度入射到目標上的光進行另一測量。以這種方式被捕獲的圖像能夠用于被測目標的重構。AR頂方法能夠測量相對小的目標。
【發明內容】
[0008]根據本發明的一方面，提供一種用于確定襯底上的目標的性質的設備，所述設備包括:照射系統，所述照射系統被配置用于提供輻射；光學系統，所述光學系統包括物鏡，并且被配置用于通過所述物鏡以兩個或更多個照射束照射所述目標；光學裝置，所述光學裝置被配置用于使由于用兩個或更多個照射束照射目標所導致的衍射級分離地改變方向；在像平面中的一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置用于測量被分離地改變方向的衍射級的一個或更多個性質；處理器，所述處理器被配置用于使用所測量的被分離地改變方向的衍射級的一個或更多個性質來確定所述目標的性質。
[0009]根據本發明的另一方面，提供一種用于確定襯底上的目標的性質的方法，所述方法包括:通過物鏡以兩個或更多個照射束的輻射來照射所述目標；使從所述襯底散射的輻射的零衍射級分離地改變方向；使用一個或更多個檢測器測量被分離地改變方向的零衍射級的一個或更多個性質；和使用所測量的被分離地改變方向的零衍射級的一個或更多個性質確定所述目標的性質。
[0010]根據本發明的另一方面，提供一種光刻設備，所述光刻設備包括:照射系統，所述照射系統被布置用于照射圖案；投影系統，所述投影系統被布置用于將圖案的圖像投影到襯底上；和檢驗設備，用于確定襯底上的目標的性質。所述檢驗設備包括:照射系統，所述照射系統被配置用于提供輻射；光學系統，所述光學系統包括物鏡，并且被配置用于通過所述物鏡以兩個或更多個照射束照射所述目標；光學裝置，所述光學裝置被配置用于使由于用兩個或更多個照射束照射目標所導致的衍射級分離地改變方向；在像平面中的一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置用于測量被分離地改變方向的衍射級的一個或更多個性質；處理器，所述處理器被配置用于使用所測量的被分離地改變方向的衍射級的一個或更多個性質來確定所述目標的性質。
[0011]根據本發明的另一方面，提供一種光刻單元，包括:涂布裝置，所述涂布裝置被布置用于將輻射敏感層涂布于襯底；光刻設備，所述光刻設備被布置用于將圖像曝光到由涂布裝置所涂布的襯底的輻射敏感層上；顯影裝置，所述顯影裝置被布置用于顯影由所述光刻設備曝光的圖像；和檢驗設備，所述檢驗設備用于確定襯底上的目標的性質。所述檢驗設備包括:照射系統，所述照射系統被配置用于提供輻射；光學系統，所述光學系統包括物鏡，并且被配置用于通過所述物鏡以兩個或更多個照射束照射所述目標；光學裝置，所述光學裝置被配置用于使由于用兩個或更多個照射束照射目標所導致的衍射級分離地改變方向；在像平面中的一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置用于測量被分離地改變方向的衍射級的一個或更多個性質；處理器，所述處理器被配置用于使用所測量的被分離地改變方向的衍射級的一個或更多個性質來確定所述目標的性質。
[0012]根據本發明的另一方面，提供一種器件制造方法，包括:使用光刻設備在襯底上形成圖案；和通過提供輻射、經由物鏡以兩個或更多個照射束的輻射照射所述目標、使從所述襯底衍射的輻射的零衍射級分離地改變方向、使用一個或更多個檢測器測量被分離地改變方向的零衍射級的一個或更多個性質和使用所測量的被分離地改變方向的零衍射級的一個或更多個性質來確定與所述圖案的參數相關的值。
[0013]下面將參考附圖詳細描述本發明的其他特征和優點以及本發明的各個實施例的結構和操作。應該指出的是，本發明不限于本文中所描述的具體實施例。這些實施例呈現在本文中僅僅是為了圖示的目的。基于本文中所包含的教導，附加的實施例對于本領域技術人員來說將是明顯的。
【附圖說明】
[0014]下面僅通過示例的方式，參考附圖對本發明的實施例進行描述，其中相應的標記指示相應的部件，在附圖中:
[0015]圖1示出光刻設備；
[0016]圖2示出光刻單元或光刻簇；
[0017]圖3示出第一散射儀；
[0018]圖4不出第二散射儀；
[0019]圖5示出本發明的一實施例；
[0020]圖6示出以不同的入射角入射到襯底上的光線；
[0021]圖7示出入射到襯底上的目標光柵上的兩個光束以及所導致的散射的衍射級；
[0022]圖8示出整個照射光瞳上的四極的掃描；和
[0023]圖9示出本發明的另一實施例。
[0024]通過以下結合附圖的詳細描述，本發明的特點和優點將變得更清楚，在附圖中相同的附圖標記表示相應的部件。在附圖中，相同的附圖標記一般指示相同、功能類似的和/或結構類似的部件。部件第一次出現的附圖被相應的附圖標記中的最左邊數字指示。
【具體實施方式】
[0025]本說明書披露了包含本發明的特征的一個或更多個實施例。所披露的實施例僅僅示例性示出本發明。本發明的范圍不限于所披露的實施例。本發明被所附的權利要求書限定。
[0026]所述的實施例以及在說明書中提到的“一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等表明，所描述的實施例可以包括特定的特征、結構或特性，但是每個實施例不必包括特定的特征、結構或特性。而且，這些措辭不