[发明专利]检验方法和设备、光刻处理单元和器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检验方法以及一种使用光刻技术制造器件的方法，所述检验方法例如可用在利用光刻技术的器件制造中。本发明尤其涉及使用光刻技术加工的器件的检验以及根据其衍射图案对器件上的对象的重构。

背景技术

光刻设备是将所需图案应用于衬底上(通常是衬底的目标部分上)的一种机器。光刻设备例如可以用于集成电路(IC)的制造。在这种情况下，图案形成装置(或者可替代地称为掩模或者掩模版)可以用来产生在IC的单层上形成的电路图案。该图案能被转移到衬底(例如，硅晶片)的目标部分(例如，包含一部分、一个或多个管芯)上。通常这种图案的转移是通过在涂覆于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上成像来进行。一般来说，单一的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上而辐射每一目标部分；以及所谓的扫描器，在所述的扫描器中，通过以辐射束沿给定的方向(“扫描”方向)扫描该图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描衬底来辐射每一目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上的方式把图案从图案形成装置转移到衬底上。

为了监控光刻工艺，通常测量图案化的衬底的一个或多个参数，例如形成在该衬底中或衬底上的连续层之间的重叠误差。测量在光刻过程中形成的微观结构有各种各样的技术，包括使用扫描电子显微镜以及各种各样的专门工具。一种形式的专门检验工具是散射仪，在所述散射仪中，辐射束被引导到衬底表面的目标部分上并且对该经过散射或反射的辐射束的一个或多个参数进行测量。通过对比在所述辐射束被衬底反射或散射前后的所述辐射束的一个或多个参数，可以确定该衬底的一个或多个参数。例如，这可以通过将经过反射的辐射束与存储在与公知的衬底属性相关联的已知测量的库中的数据进行对比来实现。已知有两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上，并且测量被散射到非常小角度范围中的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角度分解散射仪使用单频辐射束并且将经过散射的辐射的强度作为角度的函数进行测量。偏振光椭圆率测量仪测量偏振状态。

为了使照射到衬底上的辐射被衍射，特定形状的对象被印在衬底上，该特定形状的对象通常被称为散射仪目标。该目标可以是衍射光栅或者由条纹阵列或具有横截面的其它周期结构组成的类似物，该横截面即被称为轮廓。其实，典型的轮廓是一组类似结构(例如抗蚀剂线)的重复。一个这种重复结构(或单元)的平均轮廓称为“轮廓”。因此该对象的实际轮廓是大量单元的串连，所述大量单元的串连可以包含局部的变化。

该轮廓一般从衬底的表面测量，并且可以包含一个或多个沉积对象的产物层。理想的结果是，印在衬底上的对象具有预定形状并且每次被印刷时都能被完好地印刷。然而，实际上，该对象的印刷形状和尺寸可能偏离理想的形状，主要是因为在所涉及的对象的小尺寸下很难制作精确形状。这就需要系统来确定该对象形状的精确程度。

如上所述，能够利用横截面电子扫描显微镜或类似工具确定散射仪对象的实际形状。然而，这需要大量的时间、精力和专用设备，且不太适合于在生产环境中进行测量，这是因为例如在光刻单元中需要使用与常规设备相符的独立的专用设备。

用于确定散射仪对象的轮廓的另一方法是衍射来自该对象的辐射束并且对比该衍射图案和模型衍射图案，该模型衍射图案存储在模型轮廓旁边的衍射图案库中，该模型轮廓产生这些模型图案。

除去使用模型衍射图案库之外，还有不采用库或与库结合使用的方法。其中的一种方法是迭代的方法，在所述迭代的方法中，给定参数初始值并计算这些初始值的衍射图案，且与所测量的衍射图案进行比较。然后，反复改变参数值来改善迭代模型图案与测量衍射图案的匹配。