專利名稱：檢驗(yàn)設(shè)備、光刻設(shè)備、光刻處理單元以及檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及探測(cè)方法，所述探測(cè)方法例如可以用在通過(guò)光刻技術(shù)的器件制造中，并且涉及使用光刻技術(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，通常是襯底的目標(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模 或掩模版的圖案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案?？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(gè)或多個(gè)管芯)上。 所述圖案的轉(zhuǎn)移通常是通過(guò)將圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)的層 上。通常，單個(gè)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(guò)將整個(gè)圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來(lái)輻射每一個(gè)目 標(biāo)部分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過(guò)輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描所 述圖案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述襯底來(lái)輻射每一個(gè)目標(biāo)部分。也 可能通過(guò)將圖案壓印(imprinting)到襯底的方式從圖案形成裝置將圖案轉(zhuǎn)移到襯底上。為了監(jiān)測(cè)光刻過(guò)程，需要測(cè)量圖案化的襯底的參數(shù)，例如形成在襯底上或襯底內(nèi) 的連續(xù)的層之間的重疊或覆蓋誤差。已有多種技術(shù)用于測(cè)量在光刻過(guò)程中形成的顯微結(jié) 構(gòu)，包括使用掃描電子顯微鏡和多種專門(mén)工具。一種專用檢驗(yàn)工具是散射儀，其中輻射束被 引導(dǎo)到襯底表面的目標(biāo)上并且測(cè)量散射或反射束的特征或?qū)傩浴Ｍㄟ^(guò)比較束在被襯底反射 或散射前后的屬性，可以確定襯底的特征或?qū)傩?。通過(guò)將反射束同與已知襯底特征或?qū)傩?相關(guān)的已知測(cè)量值的庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)比較可以確定襯底的特征或?qū)傩?。已知兩種主要類型 的散射儀。分光鏡散射儀引導(dǎo)寬帶輻射束到襯底上并且測(cè)量散射到特定的窄的角度范圍的 輻射的光譜(強(qiáng)度作為波長(zhǎng)的函數(shù))。角度分解散射儀使用單色輻射束并且測(cè)量作為角度 的函數(shù)的散射輻射的強(qiáng)度。在角度分解光譜測(cè)定中，襯底上的周期標(biāo)記以不同的角度同時(shí)被照射。由這種標(biāo) 記衍射的光被用來(lái)測(cè)量該標(biāo)記的特定的特征或?qū)傩?。如果?biāo)記的周期足夠大，衍射光將包 含更高衍射級(jí)。然而，第一衍射級(jí)的一部分通常與零級(jí)衍射級(jí)的一部分混合，如圖5所示。 衍射級(jí)的重疊通常產(chǎn)生較低精度的標(biāo)記特征或?qū)傩缘闹亟?。為了將不同的衍射?jí)分離出 來(lái)，可以采用環(huán)形照射，這導(dǎo)致如圖6所示的分離的零級(jí)和第一級(jí)衍射圖案。然而，已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，使用這種環(huán)形照射會(huì)在所測(cè)量的標(biāo)記特征或?qū)傩灾袔?lái)誤差，因?yàn)榄h(huán)形照射在衍射光 中提供較少的信息。例如，在環(huán)形照射中，在也包含對(duì)于測(cè)量標(biāo)記特征或?qū)傩杂袃r(jià)值的信息 的正入射或垂直入射附近沒(méi)有光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種照射襯底的方法，其中在用所有可能的入射角和方位角同時(shí) 照射襯底的同時(shí)，可以將第一和零衍射級(jí)分開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種檢驗(yàn)設(shè)備，其配置用以測(cè)量襯底的特征或?qū)傩?。設(shè)備包括配置用以提供輻射束的照射系統(tǒng)；配置用以將所述輻射投影到所述襯底上的輻射投影裝置；高數(shù)值孔徑透鏡；和探測(cè)器。探測(cè)器配 置用以探測(cè)從所述襯底的表面反射的所述輻射束，并且分離地探測(cè)零衍射級(jí)和第一衍射 級(jí)。由輻射投影裝置投影得到的輻射束的照射輪廓使得所述輻射束的強(qiáng)度分布關(guān)于光瞳面 內(nèi)的虛擬線是不對(duì)稱的并且傳播通過(guò)所述輻射投影裝置的光學(xué)軸線。


下面僅通過(guò)示例的方式，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中示意性附圖 中相應(yīng)的標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，在附圖中圖1示出光刻設(shè)備；
圖2示出光刻單元或光刻簇；
圖3示出第一散射儀；
圖4示出第二散射儀；
圖5示出采用常規(guī)照射的光瞳面；
圖6示出采用角照射的光瞳面；
圖7a示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射輪廓；
圖7b示出了采用圖7a中示出的照射輪廓的光瞳
圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的照射輪廓；
圖8b示出了采用圖8a中示出的照射輪廓的光瞳
圖9a示出了替換的照射輪廓；和
圖9b示出了采用圖9a中示出的照射輪廓的光瞳
具體實(shí)施例方式圖1示意地示出了一光刻設(shè)備。所述光刻設(shè)備包括-照射系統(tǒng)(照射器)IL，其配置用于調(diào)節(jié)輻射束B(niǎo)(例如，紫外(UV)輻射或深紫 外(DUV)輻射)；-支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT，其構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA，并與 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裝置PM相連；_襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，其構(gòu)造成用于保持襯底(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裝置PW相連；和-投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PL，其配置成用于將由圖案形成裝置MA 賦予輻射束B(niǎo)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。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 電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。所述支撐結(jié)構(gòu)支撐，即承載圖案形成裝置的重量。支撐結(jié)構(gòu)以依賴于圖案形成裝 置的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)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、靜電的或其它夾持技術(shù)保持 圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或臺(tái)，例如，其可以根據(jù)需要成為固定的或可移動(dòng) 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(duì)于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語(yǔ)“掩模版”或“掩模”都可以認(rèn)為與更上位的術(shù)語(yǔ)“圖案形成裝置”同 義。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣義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的目標(biāo)部分上的所需圖案完全相符(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對(duì)應(yīng)，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。掩模在光刻術(shù)中是公知的，并且包括諸如 二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型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，每一個(gè)小反射鏡可以獨(dú)立地 傾斜，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 矩陣反射的輻射束。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”應(yīng)該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，如對(duì)于所使 用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒(méi)液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 里使用的術(shù)語(yǔ)“投影透鏡”可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)“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(gè)(雙臺(tái))或更多襯底臺(tái)(和/或兩個(gè)或更多的掩模 臺(tái))的類型。在這種“多臺(tái)”機(jī)器中，可以并行地使用附加的臺(tái)，或可以在一個(gè)或更多個(gè)臺(tái) 上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時(shí)，將一個(gè)或更多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。所述光刻設(shè)備還可以是這種類型，其中襯底的至少一部分可以由具有相對(duì)高的折 射率的液體覆蓋(例如水)，以便填滿投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸沒(méi)液體還可以施加到 光刻設(shè)備的其他空間中，例如掩模和投影系統(tǒng)之間的空間。浸沒(méi)技術(shù)在本領(lǐng)域是熟知的，用 于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這里使用的術(shù)語(yǔ)“浸沒(méi)”并不意味著必須將結(jié)構(gòu)(例如襯底) 浸入到液體中，而僅意味著在曝光過(guò)程中液體位于投影系統(tǒng)和該襯底之間。參照?qǐng)D1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源SO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(shí))。在這種情況下，不會(huì)將該源考慮成 形成光刻設(shè)備的一部分，并且通過(guò)包括例如合適的定向反射鏡和/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。在其它情況下，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(shí))?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器IL、以 及如果需要時(shí)設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(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(duì)所述照射器IL的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(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可以包括各種其它部件， 例如積分器IN和聚光器CO。可以將所述照射器用于調(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(niǎo)入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺(tái)MT)上的所述圖案形成裝置(例如，掩模ΜΑ)上，并且通過(guò)所述圖案形成裝置來(lái)形成圖案。已經(jīng)穿過(guò)掩模MA之后，所述 輻射束B(niǎo)通過(guò)投影系統(tǒng)PL，所述投影系統(tǒng)將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通 過(guò)第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容傳 感器)的幫助，可以精確地移動(dòng)所述襯底臺(tái)WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位于所述輻 射束B(niǎo)的路徑中。類似地，例如在從掩模庫(kù)的機(jī)械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第 一定位裝置PM和另一個(gè)位置傳感器(圖1中未明確示出)用于相對(duì)于所述輻射束B(niǎo)的路徑 精確地定位掩模ΜΑ。通常，可以通過(guò)形成所述第一定位裝置PM的一部分的長(zhǎng)行程模塊(粗 定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)掩模臺(tái)MT的移動(dòng)。類似地，可以采用形成所 述第二定位裝置PW的一部分的長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)所述襯底臺(tái)WT的移動(dòng)。在 步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)，掩模臺(tái)MT可以僅與短行程致動(dòng)器相連，或可以是固定 的。可以使用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記Ml、Μ2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記Pl、Ρ2來(lái)對(duì)準(zhǔn)掩模MA和襯底W。盡管 所示的襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是它們可以位于目標(biāo)部分之間的空間(這些 公知為劃線對(duì)齊標(biāo)記)中。類似地，在將多于一個(gè)的管芯設(shè)置在掩模MA上的情況下，所述 掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以位于所述管芯之間?？梢詫⑺镜脑O(shè)備用于以下模式中的至少一種中1.在步進(jìn)模式中，在將掩模臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT保持為基本靜止的同時(shí)，將賦予所 述輻射束的整個(gè)圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底 臺(tái)WT沿X和/或Y方向移動(dòng)，使得可以對(duì)不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)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，在對(duì)掩模臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT同步地進(jìn)行掃描的同時(shí)，將賦予所述 輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上(S卩，單一的動(dòng)態(tài)曝光)。襯底臺(tái)WT相對(duì)于掩模臺(tái)MT的 速度和方向可以通過(guò)所述投影系統(tǒng)PL的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來(lái)確定。在掃描 模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了單一動(dòng)態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)， 而所述掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)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(gè)模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺(tái)MT保持為基本靜 止，并且在對(duì)所述襯底臺(tái)WT進(jìn)行移動(dòng)或掃描的同時(shí)，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo) 部分C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺(tái)WT的每一次移動(dòng)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(wú)掩模光刻術(shù)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的一部分(有時(shí)也稱為光刻元或者光刻簇)，光刻單元LC還包括用以在襯底上執(zhí)行曝光前和曝光后處理的設(shè)備。通常，這些包括 用以沉積抗蝕劑層(例如涂層)的旋涂器SC、用以顯影曝光后的抗蝕劑的顯影器DE、激冷 板CH和烘烤板ΒΚ。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，然后 將它們移動(dòng)到不同的處理設(shè)備之間，然后將他們移動(dòng)到光刻設(shè)備的進(jìn)料臺(tái)LB。經(jīng)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LA⑶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(guò)曝光的襯底以 測(cè)量屬性，例如連續(xù)層之間的重疊誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。如果檢測(cè)到誤差，可以 對(duì)連續(xù)襯底的曝光進(jìn)行調(diào)整(尤其是如果檢驗(yàn)?zāi)軌蚣纯掏瓿苫蜃銐蜓杆俚绞雇慌蔚?其他襯底仍處于待曝光狀態(tài)時(shí))。已經(jīng)曝光過(guò)的襯底也可以被剝離并被重新加工(以提高 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，可以僅對(duì)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。為了能進(jìn)行最迅速地測(cè)量，需要檢驗(yàn)設(shè)備在曝光后立即測(cè)量在經(jīng)過(guò)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(duì)比度(在經(jīng)過(guò)輻射曝光的抗 蝕劑部分和沒(méi)有經(jīng)過(guò)輻射曝光的抗蝕劑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(duì)潛影的有效測(cè)量具有足夠的靈敏度。因此，測(cè)量可以在曝光后的烘烤步驟(PEB) 之后進(jìn)行，所述曝光后的烘烤步驟通常是在經(jīng)過(guò)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(guò)曝光和未經(jīng)曝光的部分之間的對(duì)比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像可以被稱 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 刻蝕等圖案轉(zhuǎn)移步驟之后，對(duì)經(jīng)過(guò)顯影的抗蝕劑圖像進(jìn)行測(cè)量。后一種可能性限制了有缺 陷的襯底進(jìn)行重新加工的可能，但是仍舊可以提供有用的信息。圖3示出散射儀SM1，其可以用于本發(fā)明。散射儀包括寬帶(白光)輻射投影裝置 2，其將輻射投影到襯底W上。反射的輻射通至光譜儀探測(cè)器4，光譜儀探測(cè)器4探測(cè)(例 如測(cè)量)鏡面反射輻射的光譜10 (強(qiáng)度是波長(zhǎng)的函數(shù))。通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)，引起探測(cè)的光譜 的結(jié)構(gòu)或輪廓可以通過(guò)處理單元PU(例如通過(guò)嚴(yán)格耦合波分析和非線性回歸，或通過(guò)與圖 3底部示出的模擬光譜庫(kù)進(jìn)行比較)進(jìn)行重建。通常，對(duì)于所述重建，獲知所述結(jié)構(gòu)的通常 形式，且通過(guò)根據(jù)所述結(jié)構(gòu)的制作工藝的知識(shí)假定一些參數(shù)，僅留有一些結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)散 射儀的數(shù)據(jù)確定。這種散射儀可以被配置為正入射散射儀或斜入射散射儀?？梢杂糜诒景l(fā)明的另一個(gè)散射儀如圖3所示。在該裝置中，由輻射源2發(fā)出的輻 射采用透鏡系統(tǒng)12通過(guò)干涉濾光片13和偏振器17被聚焦，由部分反射表面16反射并經(jīng) 由具有高數(shù)值孔徑(NA)(優(yōu)選至少0.9或更優(yōu)選至少0.95)的顯微鏡物鏡15聚焦到襯底W 上。浸沒(méi)式散射儀甚至可以具有超過(guò)1的數(shù)值孔徑的透鏡。然后，所反射的輻射通過(guò)部分 反射表面16透射入檢測(cè)器18，以便檢測(cè)散射光譜。檢測(cè)器可以位于在透鏡系統(tǒng)15的焦距 處的后投影光瞳平面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)在檢 測(cè)器上重新成像。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(cè)器優(yōu)選為二維檢測(cè)器，以使得可以測(cè)量襯底目標(biāo)30的兩維角散射 譜。檢測(cè)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)傳感器的 陣列，且可以采用例如每幀40毫秒的積分時(shí)間。參考束經(jīng)常被用于例如測(cè)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(shí)，輻射束的一部分通過(guò)所述分束器作為參考束朝向參考反射鏡14透射。然后，所述參考 束被投影到同一檢測(cè)器18的不同部分上。一組干涉濾光片13可用于在如405-790nm或甚至更低例如200_300nm的范圍中 選擇感興趣的波長(zhǎng)。干涉濾光片可以是可調(diào)諧的，而不是包括一組不同的濾光片。光柵可能被用于替代干涉濾光片。檢測(cè)器18可以測(cè)量單一波長(zhǎng)(或窄波長(zhǎng)范圍)的被散射光的強(qiáng)度，所述強(qiáng)度在多 個(gè)波長(zhǎng)上是獨(dú)立的，或者所述強(qiáng)度集中在一個(gè)波長(zhǎng)范圍上。進(jìn)而，檢測(cè)器可以分立地測(cè)量橫 向磁場(chǎng)(TM)和橫向電場(chǎng)(TE)偏振光的強(qiáng)度和/或在橫向磁場(chǎng)和橫向電場(chǎng)偏振光之間的相位差。能夠采用給出大集光率的寬帶光源(即具有寬的光頻率范圍或波長(zhǎng)以及由此而 生的色彩)，由此允許多個(gè)波長(zhǎng)的混合。在寬帶上的多個(gè)波長(zhǎng)優(yōu)選每個(gè)具有δ λ的帶寬和 至少2δ λ (即波長(zhǎng)的兩倍)的間距。多個(gè)輻射“源”可以是已經(jīng)用光纖束被分割的擴(kuò)展輻 射源的不同部分。以這樣的方式，角度分解散射譜可以并行地在多個(gè)波長(zhǎng)上被測(cè)量。可以 測(cè)量包含比二維譜更多的信息的三維譜(波長(zhǎng)和兩個(gè)不同角度)。這允許更多的信息被測(cè) 量，這增加量測(cè)工藝的魯棒性。這在ΕΡ1，628，164Α中進(jìn)行了更詳細(xì)的描述，該文檔以引用 的方式整體并入本文中。襯底W上的目標(biāo)30可以是被印刷的光柵，以使得在顯影之后，所述條紋為實(shí)抗蝕 劑線的形式。所述條紋可以替代地被蝕刻到所述襯底中。該圖案對(duì)于光刻投影設(shè)備(尤其 是投影系統(tǒng)PL)中的色差和照射對(duì)稱度敏感，且這種像差的存在將表明自身在所印刷的光 柵中的變化。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(guò)程中，所述重建過(guò)程由處理單元PU根據(jù)印刷步驟和/或其 他的散射儀工藝的知識(shí)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，在角分解光譜測(cè)量過(guò)程中照射襯底的輻射束具有虛擬線。對(duì)于被照 射的照射輪廓中的任意點(diǎn)(或區(qū)域)，在沒(méi)有被照射的虛擬線的相對(duì)側(cè)存在相應(yīng)的點(diǎn)(或區(qū) 域)。類似地，對(duì)于沒(méi)有被照射的照射輪廓中的任意點(diǎn)，在沒(méi)有被照射的虛擬線的相對(duì)側(cè)存 在相應(yīng)的點(diǎn)。執(zhí)行這種操作的最簡(jiǎn)單的方法是照射照射輪廓的一半，如圖7a所示。將要被 照射的標(biāo)記的對(duì)稱線應(yīng)該與照射輪廓的對(duì)稱面匹配并且平行。最終的光瞳面在圖7b中示 出。正如看到的，在光瞳面的一半中示出了第一級(jí)衍射圖案，而在光瞳面的另一半中示出了 零級(jí)衍射圖案。因而，衍射圖案是分離的，而不會(huì)有任何與采用環(huán)形照射輪廓有關(guān)的缺點(diǎn)。 在這種方式中，在不用去除零衍射級(jí)中的信息的情況使用來(lái)自第一級(jí)的額外信息。然后，使 用采用本發(fā)明的方法測(cè)量的分別地測(cè)量的零衍射級(jí)和第一衍射級(jí)來(lái)重建標(biāo)記的特征。圖8示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，如圖8a示出的照射輪廓被分 成四個(gè)扇形，第一和第三扇形被照射而第二和第四扇形不被照射。優(yōu)選地，扇形尺寸相等。 因而，在這個(gè)實(shí)施例中有兩條虛擬線。這種類型的照射輪廓與平行于照射輪廓的虛擬線對(duì) 準(zhǔn)的具有至少兩個(gè)對(duì)稱度的標(biāo)記結(jié)合使用。最終的光瞳面在圖8b中示出。雖然圖8a示出了四個(gè)扇形中的兩個(gè)被照射的照射輪廓，但是可以僅需要照射一 個(gè)扇形并且在圖9a中示出了這種照射輪廓。最終的光瞳面在圖9b中示出。這種照射輪廓 在例如接觸孔的陣列的照射中尤其是有利的。然而，照射第二扇形降低了傳感器不對(duì)稱性 的影響。而且，還可以給出更多的有助于改善或提高測(cè)量的標(biāo)記特征的再現(xiàn)性的測(cè)量圖片。雖然本發(fā)明已經(jīng)描述了零級(jí)和第一級(jí)衍射圖案，相同的原理可以應(yīng)用到第一和第 二級(jí)衍射圖案，和第二和第三級(jí)衍射圖案。通過(guò)例如采用僅具有特定扇形被照射的照射輪 廓，照射輪廓可以布置成使得它們是分離的。所測(cè)量的角分解光譜包含分離的零衍射級(jí)和第一衍射級(jí)信息，它們都用于重建標(biāo)記特征。重建方法可以例如依賴于實(shí)時(shí)回歸方法、庫(kù)(libraries)或兩者的混合。雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造ICs (集成電路)，但是應(yīng)該理解到這里所述的光刻設(shè)備可以有制造具有微米尺度、甚至納米尺度的特征的部件的其他應(yīng)用，例如制 造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、平板顯示器、液晶顯示器(IXDs)、薄膜磁 頭等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將這里使用的任何術(shù)語(yǔ) “晶片”或“管芯”分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)“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(duì)已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、量測(cè)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(kāi)內(nèi)容應(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IC，使得這里使用的所述術(shù)語(yǔ)“襯底”也可以表示已經(jīng)包含多個(gè)已處理 層的襯底。雖然上面詳述了本發(fā)明的實(shí)施例在光刻設(shè)備的應(yīng)用，應(yīng)該注意到，本發(fā)明可以有 其它的應(yīng)用，例如壓印光刻，并且只要情況允許，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?給所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過(guò)施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來(lái)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(yǔ)“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如具有約365、355、248、193、157或126歷的波長(zhǎng))和極紫外(EUV)輻射(例如具有 5-20nm范圍的波長(zhǎng))，以及粒子束，例如離子束或電子束。在允許的情況下術(shù)語(yǔ)“透鏡”可以表示不同類型的光學(xué)構(gòu)件中的任何一種或其組 合，包括折射式的、反射式的、磁性的、電磁的以及靜電的光學(xué)構(gòu)件。盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以與上述 不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采用包含用于描述一種如上面公開(kāi)的方法的一個(gè)或 更多個(gè)機(jī)器可讀指令序列的一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的形式，或具有存儲(chǔ)其中的所述一個(gè) 或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán))的 形式。以上的描述是說(shuō)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(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
一種檢驗(yàn)設(shè)備，其配置用以測(cè)量襯底的屬性，所述設(shè)備包括照射系統(tǒng)，其配置用以提供輻射束；輻射投影裝置，其配置用以將所述輻射投影到所述襯底上；高數(shù)值孔徑透鏡；探測(cè)器，其配置用以探測(cè)從所述襯底的表面反射的所述輻射束并且分離地探測(cè)零衍射級(jí)和更高衍射級(jí)；其中，由所述輻射投影裝置投影的輻射束的照射輪廓使得能夠使用所述分離地探測(cè)的零衍射級(jí)和更高衍射級(jí)來(lái)重建標(biāo)記的至少一個(gè)特征。
2.如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述更高衍射級(jí)是第一衍射級(jí)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述輻射束關(guān)于光瞳面中通過(guò)輻射投影裝 置的光學(xué)軸線的虛擬線是不對(duì)稱的。
4.如權(quán)利要求3所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓使得在所述照射輪廓的至少一 部分上，在所述虛擬線第一側(cè)處的被照射的部分具有在所述虛擬線的對(duì)稱相對(duì)的另一側(cè)處 的沒(méi)有被照射的對(duì)應(yīng)部分，并且在所述虛擬線第一側(cè)處的沒(méi)有被照射的部分中的至少一部 分具有在所述虛擬線的對(duì)稱相對(duì)的另一側(cè)處的被照射的對(duì)應(yīng)部分。
5.如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射系統(tǒng)配置所述輻射束以具有所述輻 射輪廓。
6.如權(quán)利要求3所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓具有垂直于所述第一虛擬線的 第二虛擬線，并且在所述照射輪廓的至少一部分上，在所述第二虛擬線第一側(cè)處的被照射 的部分具有在所述第二虛擬線的對(duì)稱相對(duì)的另一側(cè)處的沒(méi)有被照射的對(duì)應(yīng)部分，并且在所 述第二虛擬線第一側(cè)處的沒(méi)有被照射的部分的至少一部分具有在所述第二虛擬線的對(duì)稱 相對(duì)的另一側(cè)處的被照射的對(duì)應(yīng)部分。
7.如權(quán)利要求1、2和3中任一項(xiàng)所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓具有四個(gè)相等的 扇形，一個(gè)扇形被照射而其他三個(gè)扇形沒(méi)有被照射。
8.如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓具有四個(gè)相等的扇形，兩個(gè)不相 鄰的扇形被照射而其他兩個(gè)不相鄰的扇形不被照射。
9.如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備，還包括襯底，所述襯底具有具有對(duì)稱線的標(biāo)記，所述 照射輪廓的虛擬線平行于所述標(biāo)記的對(duì)稱線。
10.如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述孔配置成堵塞所述輻射的與光瞳面中所 述第一衍射級(jí)被探測(cè)的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的部分。
11.一種光刻設(shè)備，包括照射光學(xué)系統(tǒng)，其布置用以照射圖案；投影光學(xué)系統(tǒng)，其布置用以將所述圖案的圖像投影到襯底上；和如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備。
12.—種光刻單元，包括涂布器，其布置用以給襯底涂覆輻射敏感層；光刻設(shè)備，其布置用以將圖像曝光到襯底的由涂布器涂覆的輻射敏感層上；顯影裝置，其布置用以顯影由光刻設(shè)備曝光的圖像；和如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)設(shè)備。
13.—種測(cè)量襯底屬性的方法，所述方法包括步驟曝光目標(biāo)；將輻射束投影到所述襯底上的所述目標(biāo)上；探測(cè)由所述襯底反射的所述輻射；和由所述反射輻射確定所述屬性，其中由所述輻射投影裝置投影的輻射束的所述照射輪廓使得輻射束的強(qiáng)度分布關(guān)于 光瞳面內(nèi)通過(guò)輻射投影裝置的光學(xué)軸線的虛擬線是不對(duì)稱的。
14.一種檢驗(yàn)設(shè)備，其配置用以測(cè)量襯底的屬性，所述設(shè)備包括照射系統(tǒng)，其配置用以提供輻射束；輻射投影裝置，其配置用以將輻射束投影到所述襯底上；高數(shù)值孔徑透鏡；和探測(cè)器，其配置用以探測(cè)從襯底表面反射的輻射束并且用以分離地探測(cè)零衍射級(jí)和第 一衍射級(jí)；其中由所述輻射投影裝置投影的輻射束的照射輪廓使得輻射束的強(qiáng)度分布關(guān)于光瞳 面中通過(guò)輻射投影裝置的光學(xué)軸線的虛擬線是不對(duì)稱的。
15.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，照射輪廓使得在所述照射輪廓的至少一部 分上，在所述虛擬線第一側(cè)處的被照射的部分具有在所述虛擬線的對(duì)稱相對(duì)的另一側(cè)處的 沒(méi)有被照射的對(duì)應(yīng)部分，并且在所述虛擬線第一側(cè)處的沒(méi)有被照射的部分具有在所述虛擬 線的對(duì)稱相對(duì)的另一側(cè)處的被照射的對(duì)應(yīng)部分。
16.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，照射系統(tǒng)配置輻射束以具有輻射輪廓。
17.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓具有垂直于所述第一虛擬線 的第二虛擬線，并且其中在照射輪廓的至少一部分上，在所述第二虛擬線第一側(cè)處的被照 射的部分具有在所述第二虛擬線的對(duì)稱相對(duì)的另一側(cè)處的沒(méi)有被照射的對(duì)應(yīng)部分，并且在 所述第二虛擬線第一側(cè)處的沒(méi)有被照射的部分具有在所述第二虛擬線的對(duì)稱相對(duì)的另一 側(cè)處的被照射的對(duì)應(yīng)部分。
18.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓具有四個(gè)扇形，一個(gè)扇形被照 射而其他扇形沒(méi)有被照射。
19.如權(quán)利要求16所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，四個(gè)扇形尺寸相等。
20.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，所述照射輪廓具有四個(gè)扇形，兩個(gè)不相鄰的 扇形被照射而另外兩個(gè)不相鄰的扇形沒(méi)有被照射。
21.如權(quán)利要求17所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，四個(gè)扇形尺寸相等。
22.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，還包括襯底，所述襯底具有標(biāo)記，所述標(biāo)記具有對(duì) 稱線，所述照射輪廓的虛擬線平行于所述標(biāo)記的對(duì)稱線。
23.如權(quán)利要求12所述的檢驗(yàn)設(shè)備，其中，數(shù)值孔徑配置成堵塞所述輻射束的與光瞳 面中所述第一衍射級(jí)被探測(cè)的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的部分。
24.一種光刻設(shè)備，包括照射光學(xué)系統(tǒng)，其布置用以照射圖案；投影光學(xué)系統(tǒng)，其布置用以將圖案的圖像投影到襯底上；和檢驗(yàn)設(shè)備，其具有配置用以探測(cè)從襯底表面反射的輻射束并且用以分離地探測(cè)零衍射級(jí)和第一衍射級(jí)的探測(cè)器，其中反射輻射束的照射輪廓使得其強(qiáng)度分布關(guān)于光瞳面內(nèi)通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué) 軸線的虛擬線是不對(duì)稱的。
25.一種光刻單元，包括涂布器，其布置用于給襯底涂覆輻射敏感層；光刻設(shè)備，其布置用以將圖像曝光到襯底的由涂布器涂覆的輻射敏感層上； 顯影裝置，其布置用以顯影由光刻設(shè)備曝光的圖像；和檢驗(yàn)設(shè)備，其具有配置用以探測(cè)從襯底表面反射的輻射束并且用以分離地探測(cè)零衍射 級(jí)和第一衍射級(jí)的探測(cè)器，其中反射輻射束的照射輪廓使得其強(qiáng)度分布關(guān)于光瞳面內(nèi)通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué) 軸線的虛擬線是不對(duì)稱的。
26.一種測(cè)量襯底的屬性方法，所述方法包括步驟 曝光目標(biāo)；利用投影光學(xué)系統(tǒng)將輻射束從目標(biāo)投影到所述襯底上；探測(cè)由所述襯底反射的輻射并且分離地探測(cè)零衍射級(jí)和更高衍射級(jí)；和使用分離地探測(cè)的零衍射級(jí)和更高衍射級(jí)來(lái)重建標(biāo)記的至少一個(gè)特征。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述輻射束的強(qiáng)度分布關(guān)于光瞳面內(nèi)通過(guò)投影 光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線的虛擬線是不對(duì)稱的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢驗(yàn)設(shè)備、光刻設(shè)備、光刻處理單元以及檢驗(yàn)方法。對(duì)于角度分解光譜測(cè)量，使用具有四個(gè)扇形的照射輪廓的輻射束。第一和第三扇形被照射，而第二和第四扇形沒(méi)有被照射。因此，最終的光瞳面被分成四個(gè)扇形，并且僅零級(jí)衍射圖案出現(xiàn)在第一和第三扇形中，而僅第一級(jí)衍射圖案出現(xiàn)在第二和第三扇形中。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101819384SQ20101011682
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者A·G·M·基爾斯, H·A·J·克瑞姆, H·P·M·派勒曼斯 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司