專利名稱：角度分解散射儀和檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于例如在通過光刻技術(shù)的器件制造中的檢驗(yàn)方法，并涉及一種采用光刻技術(shù)制造器件的方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上(通常到所述襯底的目標(biāo)部分上)的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０?reticle)的圖案形成裝置用于生成在所述IC的單層上待形成的電路圖案?？梢詫⒃搱D案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述襯底上設(shè)置的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。通常，單獨(dú)的襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括所謂步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將全部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個目標(biāo)部分；以及所謂掃描器，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地掃描所述襯底來輻射每一個目標(biāo)部分。還可以通過將所述圖案壓印(imprinting)到所述襯底上，將所述圖案從所述圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到所述襯底上。為了監(jiān)測光刻工藝，需要測量被圖案化的襯底的參數(shù)，例如，在襯底中或襯底上形成的連續(xù)層之間的重疊誤差。存在用于對光刻工藝中形成的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量的多種技術(shù)，所述技術(shù)包括使用掃描電子顯微鏡和各種專業(yè)工具。一種形式的專業(yè)檢驗(yàn)工具是散射儀，在散射儀中，輻射束被引導(dǎo)到襯底表面上的目標(biāo)上，且散射束或反射束的屬性被測量。通過對于所述束在被襯底反射或散射之前和之后的所述屬性進(jìn)行比較，可以確定所述襯底的屬性。這可以例如通過將反射束與存儲在與已知的襯底屬性相關(guān)聯(lián)的已知的測量庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來完成。兩種主要類型的散射儀是公知的。光譜散射儀將寬帶輻射束引導(dǎo)到襯底上，并測量被散射入特定的窄的角度范圍中的輻射光譜(強(qiáng)度作為波長的函數(shù))。角度分解散射儀采用單色輻射束，并將被散射的輻射的強(qiáng)度作為角度的函數(shù)進(jìn)行測量。在角度分解散射儀中，被測量的目標(biāo)或用于校準(zhǔn)或規(guī)范化的基準(zhǔn)處于正焦位置。為了這個目的，可以設(shè)置光學(xué)(例如傅科刀口)或電容聚焦傳感器。然而，當(dāng)采用這種傳感器時，例如由于與在被測量的襯底上的結(jié)構(gòu)相關(guān)的工藝作用或由于建立時間，可能保留小的聚焦誤差(離焦量)。在這種類型的散射儀中，這種小的殘余離焦量在理論上應(yīng)當(dāng)不會導(dǎo)致測量誤差。然而，本發(fā)明人已經(jīng)確定殘余離焦量能夠造成測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
旨在提供一種角度分解散射儀和散射儀測量方法，所述方法不顯示或者以較小的程度顯示由于殘余離焦量造成的測量誤差。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法用于確定與通過用于在襯底上制造器件層的光刻工藝而被印刷在襯底上的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值，所述方法包括采用包括高數(shù)值孔徑(NA)的物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述物鏡具有物平面和光瞳平面以將第一輻射束引導(dǎo)到所述目標(biāo)圖案上，收集由所述目標(biāo)圖案反射或散射的輻射，并將第二輻射束進(jìn)行投影，從而在像平面中形成物鏡的光瞳平面的像；在與所述物鏡的光瞳平面不相重合的位置上、在第二輻射束的路徑中設(shè)置孔部件，所述孔部件限定至少一個遮擋部分，所述遮擋部分延伸入所述第二輻射束中預(yù)定的距離，以便在光瞳平面的像中形成暗區(qū)域；確定在所述或每個暗區(qū)域的沿徑向最內(nèi)點(diǎn)與光瞳平面的像的名義中心之間的徑向距離；以及根據(jù)所確定的徑向距離確定在所述目標(biāo)和物平面之間的軸向距離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法用于確定與通過用于在襯底上制造器件層的光刻工藝而被印刷在襯底上的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值，所述方法包括采用包括高數(shù)值孔徑的物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述物鏡具有物平面和光瞳平面以將第一輻射束引導(dǎo)到所述參考部件上，收集由所述參考部件反射或散射的輻射，并將第二輻射束進(jìn)行投影，從而在像平面中形成物鏡的光瞳平面的像；沿著大致垂直于所述物平面的方向相對地移動參考部件和光學(xué)系統(tǒng)，以便將所述參考部件定位在與物平面具有不同距離的多個位置上；當(dāng)參考部件位于所述多個位置中的每一個上時，捕捉所述參考部件的散射儀光譜；將所述參考部件的散射儀光譜存儲為多個用于進(jìn)行歸一化的光譜；采用光學(xué)系統(tǒng)將第一輻射束引導(dǎo)到目標(biāo)圖案上，收集由所述目標(biāo)圖案反射或散射的輻射，并將第二輻射束進(jìn)行投影，從而在像平面中形成物鏡的光瞳平面的像；捕捉所述目標(biāo)圖案的散射儀光譜；確定目標(biāo)圖案和物平面之間的距離；基于在所述目標(biāo)圖案和物平面之間的預(yù)定距離獲得用于進(jìn)行歸一化光譜；采用所獲得的用于進(jìn)行歸一化光譜對所述目標(biāo)圖案的光譜進(jìn)行歸一化，以獲得歸一化光譜；以及根據(jù)所述歸一化光譜確定與所述參數(shù)相關(guān)的值。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法采用散射儀確定與通過用于在襯底上制造器件層的光刻工藝而被印刷在襯底上的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值，所述方法包括采用散射儀中的參考部件替代襯底獲得多個用于進(jìn)行歸一化的光譜，所述用于進(jìn)行歸一化的光譜在所述參考部件處于多個不同的離焦量值的情況下獲得；采用散射儀獲得對于目標(biāo)圖案的測量光譜；在已經(jīng)獲得測量光譜時確定離焦量的值；采用與所確定的離焦量的值相對應(yīng)的用于進(jìn)行歸一化的光譜對于所述測量光譜進(jìn)行歸一化，以獲得歸一化光譜；根據(jù)所述歸一化光譜確定與參數(shù)相關(guān)的值。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法采用散射儀確定與通過用于在襯底上制造器件層的光刻工藝而被印刷在襯底上的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值，所述散射儀包括具有高數(shù)值孔徑(NA)物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述物鏡具有物平面和光瞳平面以將第一輻射束引導(dǎo)到所述目標(biāo)圖案上，收集由所述目標(biāo)圖案反射或散射的輻射，并將第二輻射束進(jìn)行投影，從而在像平面中形成物鏡的光瞳平面的像，所述方法包括采用散射儀中的參考部件替代襯底獲得多個用于進(jìn)行歸一化的光譜，所述用于進(jìn)行歸一化的光譜在所述參考部件處于多個不同的離焦量的值的情況下獲得；在與所述物鏡的光瞳平面不相重合的位置上、在第二輻射束的路徑中設(shè)置孔部件，所述孔部件限定至少一個遮擋部分，所述遮擋部分延伸入所述第二輻射束中預(yù)定的距離，以便在光瞳平面的像中形成暗區(qū)域；采用散射儀獲得對于目標(biāo)圖案的測量光譜；確定在所述或每個暗區(qū)域的沿徑向最內(nèi)點(diǎn)同光瞳平面的像的名義中心之間的徑向距離；以及根據(jù)所確定的徑向距離確定離焦量的值，即在所述目標(biāo)和物平面之間的軸向距離；采用與所確定的離焦量的值相對應(yīng)的用于進(jìn)行歸一化的光譜對于所述測量光譜進(jìn)行歸一化，以獲得歸一化光譜；根據(jù)所述歸一化光譜確定與參數(shù)相關(guān)的值。


在此僅借助示例，參照所附示意圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，在所附示意圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分，且其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻單元或簇；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的散射儀；圖4示出孔板；圖5示出在圖3的散射儀的檢測器中的圖4的孔板的像；以及圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法中的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出光刻設(shè)備。所述設(shè)備包括照射系統(tǒng)(照射器)IL，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外輻射或深紫外輻射);支撐結(jié)構(gòu)或圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)MT，配置用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位器PM相連；襯底臺(例如晶片臺)WT,配置用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底的第二定位器PW相連；以及投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PL，所述投影系統(tǒng)PL配置用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C (例如包括一根或多根管芯)上。所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁型、靜電型或其他類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。支撐結(jié)構(gòu)支撐圖案形成裝置，即承擔(dān)所述圖案形成裝置的重量。它以依賴于圖案形成裝置的取向、光刻設(shè)備的設(shè)計以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環(huán)境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以采用機(jī)械的、真空的、靜電的或其他夾持技術(shù)保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或臺，例如，其可以根據(jù)需要成為固定的或可移動的。所述支撐結(jié)構(gòu)可以確保圖案形成裝置位于所需的位置上(例如相對于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語“掩模版”或“掩?！倍伎梢哉J(rèn)為與更上位的術(shù)語“圖案形成裝置”同義。這里所使用的術(shù)語“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣泛地理解為表示能夠用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意，被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底目標(biāo)部分上所需的圖案完全相符(例如如果該圖案包括相移特征或所謂輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器件中的特定的功能層相符，例如集成電路。圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括諸如二元掩模類型、交替相移掩模類型、衰減相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，可以獨(dú)立地傾斜每一個小反射鏡，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡矩陣反射的福射束。應(yīng)該將這里使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”廣義地解釋為包括任意類型的投影系統(tǒng)，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如針對所使用的曝光輻射所希望的、或針對諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所希望的。這里使用的任何術(shù)語“投影透鏡”可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述設(shè)備可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或采用反射式掩模)。所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更多的掩模臺)的類型。在這種“多臺”機(jī)器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在將一個或更多個其他臺用于曝光的同時，在一個或更多個臺上執(zhí)行預(yù)備步驟。 所述的光刻設(shè)備也可以是其中至少一部分襯底可以被具有相對高折射率的液體(例如水)覆蓋的類型，以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空隙。浸沒液也可以被應(yīng)用到光刻設(shè)備中的其他空隙中(例如在所述圖案形成裝置(例如掩模)和投影系統(tǒng)之間)。浸沒技術(shù)用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領(lǐng)域是公知的。這里所使用的該術(shù)語“浸沒”并不意味著結(jié)構(gòu)(例如襯底)必須浸在液體中，而僅僅意味著在曝光過程中，液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源和所述光刻設(shè)備可以是分立的實(shí)體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源考慮成光刻設(shè)備的組成部分，并且通過包括例如合適的引導(dǎo)反射鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其他情況下，所述源可以是所述光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源是汞燈時)?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器IL、以及如果需要時的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作福射系統(tǒng)。所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器AD。通常，可以對所述照射器的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部的徑向范圍(一般分別稱為σ-外部和ο-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO?？梢詫⑺稣丈淦饔糜谡{(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺)MT上的所述圖案形成裝置(例如，掩模)ΜΑ上，并且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經(jīng)穿過圖案形成裝置(例如，掩模)MA之后，所述輻射束B通過投影系統(tǒng)PL，所述PL將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通過第二定位器PW和定位傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器、二維編碼器或電容傳感器)的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同目標(biāo)部分C定位于所述輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機(jī)械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位器PM和另一個定位傳感器(圖1中未明確示出)用于將圖案形成裝置(例如掩模)MA相對于所述輻射束B的路徑精確地定位。通常，可以通過形成所述第一定位器PM的一部分的長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實(shí)現(xiàn)掩模臺MT的移動。類似地，可以采用形成所述第二定位器PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊來實(shí)現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)，所述支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的?？梢允褂醚谀R標(biāo)記Ml、M2和襯底對齊標(biāo)記P1、P2來對齊圖案形成裝置(例如掩模)MA和襯底W。盡管所示的襯底對齊標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是他們可以位于目標(biāo)部分之間的空隙(這些公知為劃線對齊標(biāo)記)上。類似地，在將多于一個的管芯設(shè)置在圖案形成裝置(例如掩模)MA上的情況下，所述掩模對齊標(biāo)記可以位于所述管芯之間?？梢詫⑺鲈O(shè)備用于以下模式的至少一種1.在步進(jìn)模式中，在將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上的同時，將支撐結(jié)構(gòu)或圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)MT和所述襯底臺WT保持為基本靜止(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上的同時，對支撐結(jié)構(gòu)或圖案形成裝置支撐件(例如掩模臺)MT和襯底臺WT同步地進(jìn)行掃描(即，單一的動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT的速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PL的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制了單一的動態(tài)曝光中的所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而所述掃描運(yùn)動的長度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一個模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT保持為基本靜止?fàn)顟B(tài)，并且在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上的同時，對所述襯底臺WT進(jìn)行移動或掃描。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動之后、或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式可易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的無掩模光刻中。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。如圖2所示，光刻設(shè)備LA形成光刻單元LC (有時也稱作簇)的一部分，所述光刻單元也包括用于在襯底上實(shí)現(xiàn)曝光前和曝光后的工藝的設(shè)備。通常，這些包括用于淀積抗蝕劑層的旋涂器SC、用于對曝光過的抗蝕劑進(jìn)行顯影的顯影器DE、激冷板CH以及烘烤板BK。襯底輸送裝置或機(jī)械手RO從輸入/輸出口 1/01、1/02拾取襯底，將其在不同的工藝設(shè)備之間移動，并將其傳遞給光刻設(shè)備的進(jìn)料臺LB。通常統(tǒng)稱為軌道的這些裝置處在軌道控制單元TCU的控制之下，所述軌道控制單元TCU自身由管理控制系統(tǒng)SCS控制，所述管理控制系統(tǒng)SCS也經(jīng)由光刻控制單元LACU控制光刻設(shè)備。因此，不同的設(shè)備可以被操作用于將生產(chǎn)量和處理效率最大化。為了由光刻設(shè)備曝光的襯底被正確地和一致地曝光,需要檢驗(yàn)經(jīng)過曝光的襯底以測量屬性，例如在連續(xù)層之間的重疊誤差、線寬、臨界尺寸(CD)等。如果檢測到誤差，可以對連續(xù)的襯底的曝光進(jìn)行調(diào)整(尤其是如果檢驗(yàn)?zāi)軌蚣纯掏瓿刹⒆銐蜓杆俚绞雇慌蔚钠渌r底仍處于待曝光狀態(tài)時)。已經(jīng)曝光過的襯底也可以被剝離并重新加工(為提高產(chǎn)率)，或被遺棄，由此避免在已知存在缺陷的襯底上進(jìn)行曝光。在僅僅襯底的一些目標(biāo)部分存在缺陷的情況下，還可以僅對完好的那些目標(biāo)部分進(jìn)行進(jìn)一步曝光。檢驗(yàn)設(shè)備被用于確定襯底的屬性，且尤其，用于確定不同的襯底或同一襯底的不同層的屬性如何從層到層變化。檢驗(yàn)設(shè)備可以被集成到光刻設(shè)備LA或光刻單元LC中，或可以是獨(dú)立的裝置。為了能最迅速地測量，需要檢驗(yàn)設(shè)備在曝光后立即測量在經(jīng)過曝光的抗蝕劑層上的屬性。然而，抗蝕劑中的潛影具有很低的對比度(在抗蝕劑的經(jīng)過輻射曝光的部分和抗蝕劑的沒有經(jīng)過輻射曝光的部分之間僅有很小的折射率差)，且并非所有的檢驗(yàn)設(shè)備都對于對潛影進(jìn)行有效測量具有足夠的靈敏度。因此，測量可以在曝光后的烘烤步驟(PEB)中進(jìn)行，所述曝光后的烘烤步驟(PEB)通常是在經(jīng)過曝光的襯底上進(jìn)行的第一步驟，且增加了抗蝕劑的經(jīng)過曝光和未經(jīng)曝光的部分之間的對比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像被稱為半潛在的。也能夠在抗蝕劑的曝光部分或者非曝光部分已經(jīng)被去除的點(diǎn)上，或者在諸如蝕刻等圖案轉(zhuǎn)移步驟之后，對經(jīng)過顯影的抗蝕劑圖像進(jìn)行測量。后一種可能性限制了有缺陷的襯底的重新加工的可能，但是仍舊可以提供有用的信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個散射儀SM2如圖3所示。在該裝置中，由輻射源單元2發(fā)出的輻射采用透鏡系統(tǒng)12通過偏振器17被準(zhǔn)直，由部分反射表面16反射并經(jīng)由具有高數(shù)值孔徑(優(yōu)選至少O. 9或更優(yōu)選至少O. 95)的顯微鏡物鏡15聚焦到襯底W上。浸沒式散射儀甚至可以具有數(shù)值孔徑超過I的透鏡。然后，所反射的輻射透射通過部分反射表面16到達(dá)檢測器18，以便檢測散射光譜。檢測器可以位于在透鏡系統(tǒng)15的焦距上的后投影光瞳平面11上，然而，光瞳平面可以替代地以輔助的光學(xué)元件(未示出)在所述檢測器上再次成像。所述光瞳平面是在其上輻射的徑向位置限定入射角而角位置限定輻射的方位角的平面。所述檢測器優(yōu)選為二維檢測器，以使得可以測量襯底目標(biāo)的兩維角散射譜。檢測器18可以是例如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器，且可以使用例如每幀40毫秒的積分時間。參考束經(jīng)常被用于例如測量入射輻射的強(qiáng)度。為此，當(dāng)輻射束入射到分束器16上時，輻射束的一部分作為參考束通過所述分束器朝向參考鏡14透射。然后，所述參考束被投影到同一檢測器18的不同部分上。檢測器18可以測量單一波長(或窄波長范圍)的被散射的光的強(qiáng)度，所述強(qiáng)度在多個波長上是獨(dú)立的，或者所述強(qiáng)度集中在一個波長范圍上。進(jìn)而，檢測器可以分立地測量橫向磁場(TM)和橫向電場(TE )偏振光的強(qiáng)度和/或在橫向磁場和橫向電場偏振光之間的相位差。襯底W上的目標(biāo)可以是光柵，所述光柵被印刷，以使得在顯影之后，條紋由實(shí)抗蝕劑線形成。替代地，所述條紋可以被蝕刻入襯底中。該圖案對于光刻投影設(shè)備，尤其是投影系統(tǒng)PL中的像差敏感，而照射對稱度和這種像差的存在將表現(xiàn)為在所印刷的光柵中的圖案的變化。相應(yīng)地，所印刷的光柵的散射儀數(shù)據(jù)被用于重建光柵。光柵的參數(shù)(例如線寬和線形)，可以被輸入到重建過程中，所述重建過程由處理元件PU根據(jù)印刷步驟和/或其他散射儀步驟的已知知識進(jìn)行。其他形式的目標(biāo)可以被用于測量在襯底上的結(jié)構(gòu)的其他參數(shù)或被用于生產(chǎn)所述結(jié)構(gòu)的工藝的參數(shù)。本發(fā)明者已經(jīng)確定，在角度分解散射儀中，由于殘余的離焦量導(dǎo)致的測量誤差可能由散射儀的測量支路(即從目標(biāo)到檢測器的光路)中的光學(xué)元件中的灰塵和/或缺陷造成。尤其，在被記錄的光譜中由于灰塵和缺陷導(dǎo)致的誤差朝向光瞳平面的外邊緣增加，用于測量的信息大多經(jīng)常將在所述光瞳平面的外邊緣處被發(fā)現(xiàn)。為了解決該問題，本實(shí)施例采用新的聚焦誤差檢測配置，并采用下文依次所述的新的誤差補(bǔ)償方法。盡管所述聚焦誤差檢測配置和聚焦誤差補(bǔ)償方法可以被獨(dú)立地用于獲得優(yōu)勢，不過當(dāng)它們一起使用時，會獲得十分有益的效果。對于在本發(fā)明的實(shí)施例中的聚焦誤差檢測，特定的孔部件19被置于測量支路中、在光學(xué)上遠(yuǎn)離光瞳平面的位置上(例如在將光瞳平面重新成像在傳感器上的光學(xué)元件之后)?？撞考?2位于輻射束的路徑中、與透鏡系統(tǒng)的光瞳平面不重合的位置上。所述孔部件如圖4所示，并具有直徑大于名義光瞳直徑的中心透明區(qū)域20。至少一個遮擋部分21向內(nèi)伸出，以使得它們在由檢測器18記錄的光瞳圖像中是可見的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述遮擋部分基本是不透明的，但是它們也可以是部分透明的，只要它們的不透明度足以在檢測器上形成可辨識的陰影即可。在圖中，四個三角形的遮擋部分在大約+/-45°和大約+/-135°的方位角的位置上示出，但是所述遮擋部分不需要是三角形的，且不需要一定位于這些位置上。除去它們在光瞳像中可見以及所述像的位置以可檢出的方式隨著離焦量變化之外，對于所述遮擋部分的形狀和位置的要求僅僅是它們不要遮擋部分在光瞳像中的太多的有用信息。遮擋部分的特別優(yōu)選的形式是一組平行于光瞳的邊緣或與光瞳的邊緣相切的線或弧，以使得光柵在檢測器上形成。在所述光柵中的徑向移動可以通過將陰影的像與參考像相比以形成相位光柵而被十分精確地測量。多個方位隔開的遮擋部分允許根據(jù)通過差分測量進(jìn)行的離焦量的測量消除傾斜效應(yīng)。另外的遮擋部分對于進(jìn)行平均化以減小誤差是有用的。所述孔部件可以設(shè)置有致動器(未示出)，所述致動器能夠使得所述孔部件被從輻射束路徑中選擇性地去除。圖5示出在檢測器18上的孔19的像。遮擋部分21的像是模糊的，且它們的端部(沿徑向最內(nèi)點(diǎn))的徑向位置r或者在每個像上的另一個可辨識點(diǎn)依賴于所測量的襯底或基準(zhǔn)的離焦量。距離r可以通過由處理單元PU執(zhí)行的圖像識別算法確定。例如，通過合適的校準(zhǔn)，可以獲得r和離焦量之間的關(guān)系。已經(jīng)確定離焦量的值之后，例如可以通過調(diào)整所測量的襯底或基準(zhǔn)的位置進(jìn)行合適的修正。用于確定離焦量的上述方法具有精確并可以快速進(jìn)行的益處，以使得沒有生產(chǎn)量的損失。進(jìn)而，離焦量的測量可以從捕捉到的光瞳平面的像中離線獲得，以進(jìn)行目標(biāo)的測量，以使得離焦量的值恰好與參數(shù)測量同時出現(xiàn)，避免所有數(shù)據(jù)喪失時效的問題。補(bǔ)償離焦誤差的一種新方法將在此參照圖6進(jìn)行描述。第一步驟SI是捕捉一組具有預(yù)期在使用中出現(xiàn)的不同離焦量的值(正負(fù)都有)的絕對基準(zhǔn)的圖像。這可以通過根據(jù)需要上下移動基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。例如，在襯底交換過程中或在批次之間可以在沒有生產(chǎn)量損失的情況下捕捉必需數(shù)量的圖像。依賴于光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可能不必需頻繁地捕捉一組圖像。如果，多個波長和/或偏振狀態(tài)被用于捕捉測量光譜，則為了達(dá)到最大精度，對于每個波長和/或偏振狀態(tài)獲得用于進(jìn)行歸一化的光譜。被捕捉到的圖像和相關(guān)的離焦量的值作為供后續(xù)使用的一組用于進(jìn)行歸一化的光譜而被存儲在數(shù)據(jù)庫中。針對在捕捉圖像所采用的波長和/或偏振狀態(tài)之間的離焦量的值的圖像可以在事先或在使用時被進(jìn)行插值。所述用于進(jìn)行歸一化的光譜測量在光學(xué)系統(tǒng)的測量支路中的灰塵和/或缺陷的效應(yīng)。在步驟S2中，以常規(guī)方式測量目標(biāo)以獲得測量圖像或光譜，所述目標(biāo)的參數(shù)將被確定。在處理測量光譜以獲得感興趣的參數(shù)之前，在測量時的離焦量的值被確定S3(例如通過采用上述孔19來實(shí)現(xiàn))。接著，在步驟S4中，從數(shù)據(jù)庫中獲得合適的用于進(jìn)行歸一化的光譜，或者從所存儲的光譜中插值。在步驟S5中，測量光譜被所選擇的或計算的用于進(jìn)行歸一化的光譜除，以獲得歸一化的光譜。在步驟S6中，歸一化的光譜被處理以確定感興趣的參數(shù)。這可以以本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所知的任何合適的方式進(jìn)行，例如通過嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)、預(yù)測量的或仿真的光譜的庫搜索、迭代方法或主分量分析等方式。然后，確定是否存在更多的目標(biāo)要測量，在這過程中方案步驟S2至S6以根據(jù)需要的頻繁程度而被重復(fù)。通常，步驟SI (在多個離焦量的值下的基準(zhǔn)的測量)對于每個襯底或每批次僅僅重復(fù)不超過一次，且在許多情況下，每天一次或更低的頻率就足夠了。然而，如果出于任何原因離焦誤差在很短的時間尺度上改變，則步驟SI可能對每個測量目標(biāo)都被重復(fù)。當(dāng)用于補(bǔ)償離焦量的上述方法與用于確定離焦量的上述方法結(jié)合使用時的特別的益處在于步驟S3可以從出于測量目的所捕捉到的圖像進(jìn)行，并因此步驟S3至S6都可以離線進(jìn)行和/或與從其他目標(biāo)獲取光譜并行進(jìn)行，因此不存在生產(chǎn)量的損失。殘余離焦量可以通過上述方法被補(bǔ)償?shù)氖聦?shí)意味著沒有附加的步驟(例如相對于物鏡調(diào)整襯底的位置)需要在圖像捕捉時進(jìn)行。盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造1C，但應(yīng)當(dāng)理解這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如，集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器、薄膜磁頭的制造等。對于普通的技術(shù)人員，應(yīng)該理解的是，在這種替代的應(yīng)用的情況中，可以將其中使用的任意術(shù)語“晶片”或“管芯”分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、度量工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將所述公開應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如為產(chǎn)生多層1C，使得這里使用的所述術(shù)語“襯底”也可以表示已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。盡管以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻的上下文中使用本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其他應(yīng)用中，例如壓印光刻，并且只要上下文允許，不局限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫⑺鰣D案形成裝置的拓?fù)溆∷⒌教峁┙o所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。這里使用的術(shù)語“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有約365、355、248、193、157或126nm的波長)和極紫外輻射(例如具有5_20nm范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。在上下文允許的情況下，所述術(shù)語“透鏡”可以表示各種類型的光學(xué)部件中的任何一種或它們的組合，包括折射式、反射式、磁性式、電磁式和靜電式的光學(xué)部件。盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以與上述不同的形式實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采取包含用于描述上述公開的方法的一個或更多個機(jī)器可讀指令序列的計算機(jī)程序的形式，或者采取具有在其中存儲的這種計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的形式(例如，半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)。以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍的條件下，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法用于確定與通過用于在襯底上制造器件層的光刻工藝而被印刷在襯底上的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值，所述方法包括 采用包括高數(shù)值孔徑的物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述物鏡具有物平面和光瞳平面以將第一輻射束引導(dǎo)到參考部件上，以收集由所述參考部件反射或散射的輻射，并將第二輻射束進(jìn)行投影，從而在像平面中形成物鏡的光瞳平面的像； 沿著大致垂直于所述物平面的方向相對地移動參考部件和光學(xué)系統(tǒng)，以便將所述參考部件定位在與物平面具有不同距離的多個位置上； 當(dāng)參考部件位于所述多個位置中的每一個上時，捕捉所述參考部件的散射儀光譜； 將所述參考部件的散射儀光譜存儲為多個用于歸一化的光譜； 采用光學(xué)系統(tǒng)將第一輻射束引導(dǎo)到目標(biāo)圖案上，以收集由所述目標(biāo)圖案反射或散射的輻射，并將第二輻射束進(jìn)行投影，從而在像平面中形成物鏡的光瞳平面的像； 捕捉所述目標(biāo)圖案的散射儀光譜； 確定目標(biāo)圖案和物平面之間的距離； 基于所確定的在所述目標(biāo)圖案和物平面之間的距離獲得用于進(jìn)行歸一化的光譜； 采用所獲得的用于進(jìn)行歸一化的光譜對所述目標(biāo)圖案的光譜進(jìn)行歸一化，以獲得歸一化光譜；以及 根據(jù)所述歸一化光譜確定與所述參數(shù)相關(guān)的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中獲得用于進(jìn)行歸一化的光譜包括選擇所存儲的用于進(jìn)行歸一化的光譜中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中獲得用于進(jìn)行歸一化的光譜包括在所存儲的多個用于進(jìn)行歸一化的光譜之間進(jìn)行插值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個位置包括所述參考部件處于光學(xué)系統(tǒng)和物平面之間的至少一個位置以及所述參考部件處于物平面的不與光學(xué)系統(tǒng)同側(cè)的另一側(cè)處的至少一個位置。
5.一種檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法采用散射儀確定與通過用于在襯底上制造器件層的光刻工藝而被印刷在襯底上的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值，所述方法包括 采用散射儀中的參考部件替代襯底獲得多個用于進(jìn)行歸一化的光譜，所述用于進(jìn)行歸一化的光譜在所述參考部件處于多個不同的離焦量值的情況下獲得； 采用散射儀獲得對于目標(biāo)圖案的測量光譜； 在獲得測量光譜時確定離焦量的值； 采用與所確定的離焦量的值相對應(yīng)的用于進(jìn)行歸一化的光譜對于所述測量光譜進(jìn)行歸一化，以獲得歸一化光譜； 根據(jù)所述歸一化光譜確定與參數(shù)相關(guān)的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括在對獲得多個用于進(jìn)行歸一化的光譜的步驟進(jìn)行重復(fù)之前，對獲得測量光譜、確定離焦量的值、歸一化測量光譜和確定與多個目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值的步驟進(jìn)行重復(fù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在確定離焦量的值、歸一化測量光譜和確定與對于之前的目標(biāo)圖案的參數(shù)相關(guān)的值的同時，進(jìn)行被重復(fù)的獲得測量光譜的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種角度分解散射儀和一種檢驗(yàn)方法，其中在角度分解散射儀中，設(shè)置孔板，所述孔板包括至少一個遮擋部分，所述遮擋部分延伸入光瞳平面的像中。根據(jù)在所述遮擋部分的像的最內(nèi)點(diǎn)和光瞳的像的名義中心之間的徑向距離確定目標(biāo)圖案的離焦量的值。通過在多個不同離焦位置上采用參考板捕捉多個用于進(jìn)行歸一化的像并從目標(biāo)圖案的測量光譜中減去合適的用于進(jìn)行歸一化值，而對離焦誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號G01N21/47GK103019043SQ20121050995
公開日2013年4月3日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者埃瑞·杰弗里·登勃夫 申請人:Asml荷蘭有限公司