包括目标装置的衬底、相关图案形成装置和计量方法与流程

本发明涉及一种用于光刻工艺计量的目标装置以及一种测量光刻工艺参数的方法。

背景技术：

1、光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上(通常是衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可用于制造集成电路(ic)。在这种情况下，图案形成装置(也称为掩模或掩模版)可用于生成要在ic的单个层上形成的电路图案。该图案可转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯或管芯的一部分)上。图案的转印通常是通过成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。在光刻工艺中，经常需要对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。已知用于进行此类测量的各种工具，包括通常用于测量关键尺寸(cd)的扫描电子显微镜，以及用于测量套刻(器件中两层的对准的准精度的量度)的专用工具。套刻可以用两层之间的对准不良的程度来描述，例如参考测量的1nm套刻可以描述两层错位1nm的情况。

2、最近，已开发出各种形式的散射仪用于光刻领域。这些设备将辐射束导向目标并测量散射辐射的一个或多个特性(例如，单个反射角度处的强度与波长的关系；一个或多个波长处的强度与反射角度的关系；或偏振与反射角度的关系)，以获得“光谱”，从中可以确定目标的感兴趣特性。感兴趣的特性的确定可以通过各种技术执行：例如，通过迭代方法(如严格耦合波分析或有限元方法)重建目标；库搜索；以及主成分分析。

3、由常规散射仪使用的目标相对较大，例如，40μmx40μm的光栅，并且测量束产生的斑点小于光栅(即，光栅未被充满)。这简化了目标的数学重建，因为目标可以被视为无限的。然而，为了减小目标的尺寸，例如减小到10μmx10μm或更小，例如，以便它们可以被定位在产品特征之间，而不是划线道中，已经提出了一种计量方法，其中光栅小于测量点(即，光栅过充满)。通常，使用暗场散射测量法来测量此类目标，其中零阶衍射(对应于镜面反射)被阻挡，并且仅处理更高阶。暗场计量法的示例可以在国际专利申请wo 2009/078708和wo2009/106279中找到，这些文件在此通过引用全部并入本文。专利公开us20110027704a、us20110043791a和us20120242970a描述了该技术的其他进展。us2010201963a1和us2011102753a1描述了为提高生产量而对设备进行的改进。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。使用衍射级的暗场检测的、基于衍射的套刻使得能够对较小的目标进行套刻测量。这些目标可能小于照射点，并且可能被晶片上的产品结构包围。目标可以包括多个光栅，这些光栅可以在一个图像中被测量。

4、需要监控的光刻工艺的一个重要参数是聚焦。期望在ic中集成越来越多的电子部件。为了实现这一点，必须减小部件的尺寸，从而提高投影系统的分辨率，以便将越来越小的细节或线宽投影到衬底的目标部分上。随着光刻中的关键尺寸(cd)缩小，跨衬底和衬底之间的聚焦一致性变得越来越重要。cd是特征或多个特征(诸如晶体管的栅极宽度)的尺寸，其变化将导致特征的物理特性发生不期望的变化。

5、传统上，最佳设置由“预送晶片”确定，即，在生产运行之前曝光、显影和测量的衬底。在预送晶片时，测试结构在所谓的聚焦能量矩阵(fem)中被曝光，并通过检查这些测试结构来确定最佳聚焦和能量(曝光剂量)设置。最近，聚焦计量目标被包括生产设计中，以便持续监控聚焦性能。这些计量目标应允许快速测量聚焦，以便在大批量生产中快速测量性能。理想情况下，计量目标应该足够小，使得能够将它们放置在产品特征之间而不会过度浪费空间。

6、当前的测试结构设计和聚焦测量方法具有许多缺点。已知的聚焦计量目标需要具有大节距的亚分辨率特征和/或光栅结构。这种结构可能违反光刻设备的用户的设计规则。可以使用在可见辐射波长下工作的高速检测装置(诸如散射仪)来有效地测量光栅结构中的不对称性。已知的聚焦测量技术利用了这样一个事实：可以通过在限定目标结构的图案形成装置上对图案进行特殊设计，将聚焦敏感的不对称性引入到印刷在抗蚀剂层中的结构中。对于euv光刻，其中使用波长小于20nm(例如，13.5nm)的辐射执行印刷，亚分辨率特征的创建变得更加困难。对于euv光刻，抗蚀剂厚度较小，并且因此目标结构的厚度较小。这削弱了可用于聚焦计量的衍射效率，从而削弱了信号强度。

7、由于这些原因，有必要开发新的技术来测量光刻工艺中的聚焦性能，特别是euv光刻，同时也用于基于投影的一般的光刻。

技术实现思路

1、期望能够以更高的准确度对光刻工艺进行计量。

2、本发明在第一方面提供了一种从聚焦目标测量焦距参数的方法，聚焦目标包括至少一对自参考子目标，该对自参考子目标包括第一子目标和第二子目标，其中所述第一子目标和第二子目标中的每个子目标包括至少一个周期性主要特征；其中主要特征的至少一些子元素的相应节距和/或尺寸参数被配置为使得所述第一子目标和第二子目标具有相应的不同的最佳焦距值；并且其中每个所述主要特征形成有焦距依赖的质心和/或节距；该方法包括：从所述第一子目标获得第一测量信号并从所述第二子目标获得第二测量信号；确定所述第一测量信号和第二测量信号的差信号；并且根据所述差信号确定所述焦距参数。

3、本发明在第二方面提供了一种衬底，该衬底包括至少一个用于测量焦距参数的聚焦目标，该聚焦目标包括至少一对自参考子目标，该对自参考子目标包括第一子目标和第二子目标，其中，所述第一子目标和第二子目标中的每个子目标包括至少一个周期性主要特征；其中，主要特征的至少一些子元素的相应节距和/或尺寸参数被配置为使得所述第一子目标和第二子目标具有相应的不同的最佳焦距值；并且其中每个所述主要特征形成有焦距依赖的质心和/或节距。

4、本发明在第三方面提供了一种衬底，该衬底包括至少一个聚焦目标或其子目标，该聚焦目标或其子目标至少包括：具有主要特征节距的周期性主要特征，其中，质心和/或主要特节距是焦距依赖的；以及周期性参考特征，其具有与所述主要特征节距不同的参考特征节距，主要特征和参考特征被布置成使得来自主要特征和参考特征的散射辐射干涉以形成拍频信号或莫尔信号。

5、本发明在第四方面提供了一种如第三方面所述的从衬底上的聚焦目标测量焦距参数的方法，包括：对莫尔条纹进行成像以获得测量信号，该莫尔条纹由来自主要特征的至少一个衍射级和来自参考特征的至少一个对应的衍射级之间的干涉产生；并且根据所述测量信号来确定所述焦距参数。

6、下面将结合附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。需要注意的是，本发明不限于本文所述的特定实施例。本文仅出于说明目的而提供此类实施例。基于本文所包含的教导，相关领域的技术人员将明白其他实施例。

技术特征：

1.一种包括至少一个聚焦目标或其子目标的衬底，所述至少一个聚焦目标或其子目标至少包括：具有主要特征节距的周期性主要特征，其中质心和/或主要特征节距是焦距依赖的；以及具有参考特征节距的周期性参考特征，所述参考特征节距不同于所述主要特征节距的参考特征节距，所述主要特征和参考特征被布置为使得来自所述主要特征和所述参考特征的散射辐射干涉以形成拍频信号或莫尔信号。

2.根据权利要求1所述的衬底，其中所述主要特征节距和所述参考特征节距相差小于所述主要特征节距的20％。

3.根据权利要求1或2所述的衬底，其中所述参考特征被包括在具有每个子目标的所述主要特征的感兴趣层下方的层中。

4.根据权利要求1或2所述的衬底，其中所述参考特征和所述主要特征都被包括在同一层内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的衬底，其中所述主要特征形成有焦距依赖的质心，每个子目标的所述质心描述当印刷时图案限定的聚焦目标的第一谐波的峰值位置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的衬底，其中每个所述主要特征形成有焦距依赖的节距，所述主要特征围绕平行于所述主要特征的周期性方向的对称轴基本上对称。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的衬底，其中所述主要特征包括主要特征元素的周期性阵列。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的衬底，其中所述聚焦目标在所述衬底上与所述聚焦目标的镜像或180度旋转版本配对。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的衬底，其中所述焦距参数描述所述聚焦目标被曝光的光刻曝光工艺的聚焦设置。

10.一种图案形成装置，包括用于在所述衬底上形成所述聚焦目标以获得根据权利要求1至9中任一项所述的衬底的目标图案化特征。

11.一种从根据权利要求1至10中任一项所述的从衬底上的聚焦目标测量焦距参数的方法，包括：

技术总结公开了一种从聚焦目标、相关衬底和相关图案形成装置测量焦距参数的方法。聚焦目标至少包括第一子目标和第二子目标，每个子目标具有至少一个周期性主要特征，其中主要特征的至少一些子元素的相应节距和/或尺寸参数被配置为使得所述第一子目标和第二子目标具有相应的不同的最佳焦距值；并且其中每个所述主要特征形成有焦距依赖的质心和/或节距。该方法包括从所述第一子目标获得第一测量信号并从所述第二子目标获得第二测量信号；确定所述第一测量信号和第二测量信号的差信号；以及从所述差信号确定所述焦距参数。技术研发人员：H·A·J·克拉默,K·H·W·范登伯斯,M·加西亚·格兰达,M·范德沙尔,W·P·E·M·奥普·特·鲁特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：2024/8/16