基于来自衍射结构的高阶谐波产生的量测设备和量测方法与流程

本发明涉及可用于例如通过光刻技术来制造器件的量测的方法和设备。

背景技术：

1、光刻设备是一种被构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(ic)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

2、为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小大小。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。一种使用极紫外(euv)辐射的光刻设备，这种设备可以具有4nm至20nm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm，以在衬底上形成比使用以下光刻设备更小的特征，例如，波长为193nm的辐射。

3、低k1光刻可用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这种过程中，分辨率公式可以表示为cd＝k1×λ/na，其中λ是所采用的辐射波长，na是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，cd是临界尺寸(通常是印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在所述衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸的图案以实现特定电学功能性和性能就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/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、相移的图案形成装置的使用、设计布局(诸如所述设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也被称为“光学和过程校正))的各种优化、或通常被定义为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。替代地，用于控制所述光刻设备的稳定性的紧密控制回路可以被用于改进在低k1下所述图案的再现。

4、在光刻过程中，经常期望对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。已知用于进行这种测量的各种工具，包括经常用于测量临界尺寸(cd)的扫描电子显微镜和用于测量重叠(器件中的两个层的对准的准确度)的专用工具。最近，已经开发了用于光刻领域的各种形式的散射仪。

5、已知的散射仪的示例通常依赖于专用量测目标的提供。例如，方法可能需要呈简单光栅形式的目标，所述光栅足够大使得测量束产生小于光栅的斑(即，栅未被填充满)。在所谓的重构方法中，可以通过对散射辐射？？与目标结构的数学模型的相互作用进行模拟来计算光栅的属性。调整模型的参数，直到模拟的相互作用产生与从真实目标观察到的衍射图案相似的衍射图案为止。

6、除了通过重构进行特征形状的测量以外，也可以使用这种设备测量基于衍射的重叠，如已公开的专利申请us2006066855a1中所描述的。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测实现了对较小目标的重叠测量。这些目标可以小于照射斑并且可以被晶片上的产品结构包围。暗场成像量测的示例可以在许多公开的专利申请中找到，诸如例如us2011102753a1和us20120044470a。使用复合光栅目标可以在一幅图像中测量多个光栅。

7、利用这些类型的量测技术的一个问题是由所使用的量测工具内的复杂光学器件的反射引起的重影图像，这些光学器件通常具有许多(无涂层)表面。这些重影图像导致测量信号的信噪比降低。信噪比降低的另一原因是许多衬底上的抗蚀剂层厚度的缩小，特别是在若使用sxr或euv辐射而被曝光时。随着主体相互作用体积缩小，衍射信号减弱。

8、解决这些问题中的至少一个问题将会是期望的。

技术实现思路

1、在本发明的第一方面，提供了一种用于测量衬底上的衍射结构的量测设备，包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供用于激发所述衍射结构的第一辐射，所述第一辐射具有第一波长；检测装置，所述检测装置能够操作以至少检测经衍射的第二辐射，所述经衍射的第二辐射包括所述第一辐射的二阶谐波，所述经衍射的第二辐射是由所述衍射结构和/或衬底产生并且由所述衍射结构衍射的；和处理装置，所述处理装置能够操作以至少根据所述经衍射的第二辐射确定与所述衍射结构有关的关注的参数。

2、在本发明的第二方面，提供了一种用于测量衬底上的衍射结构的量测设备，包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供用于激发所述衍射结构的第一辐射，所述第一辐射具有第一波长；波长分离或滤波装置，所述波长分离或滤波装置能够操作以从包括所述第一辐射的高阶谐波的经衍射的第二辐射中分离或滤除经散射的第一辐射，其中所述经衍射的第二辐射从所述衍射结构和/或衬底产生并且由所述衍射结构衍射，并且所述经散射的第一辐射已经从所述衍射结构散射和/或衍射并且包括所述第一波长；

3、检测装置，所述检测装置能够操作以至少检测所述经衍射的第二辐射；和处理装置，所述处理装置能够操作以至少根据所述经衍射的第二辐射确定与所述衍射结构有关的关注的参数。

4、在本发明的第三方面，提供了一种测量衬底上的衍射结构的方法，包括：利用具有第一波长的第一辐射激发所述衍射结构，由此从所述衍射结构产生包括所述第一辐射的二阶谐波的第二辐射，所述第二辐射进一步被从所述衍射结构衍射以形成经衍射的第二辐射；至少检测所述经衍射的第二辐射；和至少根据所述经衍射的第二辐射确定与所述衍射结构相关的关注的参数。

5、在本发明的第四方面中，提供了一种测量衬底上的衍射结构的方法，包括：利用具有第一波长的第一辐射激发所述衍射结构，由此从所述衍射结构产生包括所述第一辐射的较高阶谐波的第二辐射，所述第二辐射进一步被从所述衍射结构衍射以形成经衍射的第二辐射；将所述经衍射的第二辐射与已经由所述衍射结构散射的经散射的第一辐射分离；

6、至少检测所述经衍射的第二辐射；和至少根据所述经衍射的第二辐射确定与所述衍射结构相关的关注的参数。

技术特征：

1.一种用于测量衬底上的衍射结构的量测设备，包括：

2.根据权利要求1所述的量测设备，包括波长分离或滤波装置，所述波长分离或滤波装置能够操作以在所述检测装置之前从所述经衍射的第二辐射分离或滤除经散射的第一辐射，所述经散射的第一辐射已经被从所述衍射机构散射和/或衍射并且具有所述第一波长。

3.根据权利要求2所述的量测设备，其中，所述波长分离或滤波装置包括贝雷克偏振器和偏振分束器。

4.根据权利要求3所述的量测设备，其中，所述辐射源能够操作以将所述第一辐射提供为经s偏振或p偏振的第一辐射，并且所述贝雷克偏振器具有针对于所述第一波长被设置为π的延迟。

5.根据权利要求3或4所述的量测设备，其中，所述偏振分束器包括格兰-泰勒偏振器。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的量测设备，其中，所述检测装置能够操作以检测所述经散射的第一辐射；并且

7.根据权利要求6所述的量测设备，其中，所述检测设备能够操作以检测所述第一散射辐射的第一阶与所述第二衍射辐射的第二阶之间的干涉；并且所述处理装置能够操作以根据所述干涉确定所述关注的参数。

8.根据权利要求2至5中任一项所述的量测设备，其中，所述波长分离或滤波装置包括带通或低通滤波器。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的量测设备，其中，所述波长分离或滤波装置包括由所述量测装置的不收集所述经散射的第一辐射的所述收集光学器件来实现。

10.根据任一前述权利要求所述的量测设备，其中，所述辐射源是脉冲辐射源，所述辐射源能够操作以将所述第一辐射提供为一系列脉冲，每个脉冲短于0.1ps；并且

11.根据权利要求10所述的量测设备，包括位于所述辐射源与衬底之间的脉冲整形装置，并且所述脉冲整形装置能够操作以控制所述第一辐射的色散，由此限定脉冲持续时间和/或强度。

12.根据权利要求10或11所述的量测设备，其中，所述辐射源和/或所述脉冲整形装置提供在1.8μm至300nm之间对所述第一波长的调谐。

13.根据任一前述权利要求所述的量测设备，其中，所述经衍射的第二辐射包括至少一对互补衍射阶，并且所述处理装置能够操作以根据所述一对互补衍射阶中的相应衍射阶之间的参数的差异或不平衡来确定所述关注的参数。

14.根据任一前述权利要求所述的量测设备，其中，所述关注的参数是重叠或焦距。

15.一种测量衬底上的衍射结构的方法，包括：

技术总结披露了一种用于测量衬底上的衍射结构的量测设备，包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供用于激发所述衍射结构的第一辐射，所述第一辐射具有第一波长；检测装置，所述检测装置能够操作以至少检测经衍射的第二辐射，所述经衍射的第二辐射包括所述第一辐射的二阶谐波，所述经衍射的第二辐射是由所述衍射结构和/或衬底产生并且由所述衍射结构衍射的；和处理装置，所述处理装置能够操作以至少根据所述经衍射的第二辐射确定与所述衍射结构有关的关注的参数。技术研发人员：D·J·马斯,威廉默斯·P·E·M·奥特罗特,M·乔詹姆森,H·A·J·克瑞姆受保护的技术使用者：ASML荷兰有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11