[发明专利]基于从衍射结构产生高阶谐波的量测设备和量测方法

说明书

披露了用于测量衬底上的衍射结构的量测设备和方法。所述量测设备包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供第一辐射以用于激发所述衍射结构，使得从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及检测装置，所述检测装置能够操作以检测所述第二辐射，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月26日递交的欧洲申请20209950.3的优先权，该欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及能够用于例如通过光刻技术进行的器件的制造中的量测的方法和设备。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。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”)投影到提供于衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定可以形成于衬底上的特征的最小尺寸。当前在使用中的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射的光刻设备，该设备可以使用在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的波长，以与使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备相比在衬底上形成更小的特征。

低k₁光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在该过程中，可以将分辨率公式表达为CD＝k₁×λ/NA，其中，λ是所使用的辐射的波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)并且k₁是经验分辨率因子。一般而言，k₁越小，则在衬底上再生类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以便实现特定电功能性和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括但不限于例如：NA的优化、自定义照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称为“光学及过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。可替代地，用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路可以用于改善在低k₁下的图案的再生。

在光刻过程中，需要频繁地进行所产生的结构的测量，例如以用于过程控制及验证。用于进行此类测量的各种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠(器件中的两个层的对准的准确度)的专用工具。近来，已经开发出供光刻领域中使用的各种形式的散射仪。

已知的散射仪的示例经常依赖于专用量测目标的设置。例如，一种方法可能需要呈简单光栅的形式的目标，该光栅足够大以使得测量束产生小于该光栅的光点(即，该光栅填充不足)。在所谓的重新构造方法中，可以通过仿真散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用来计算光栅的特性。调整模型的参数直到所仿真的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案相似的衍射图案。

除了通过重新构造进行特征形状的测量以外，也可以使用此设备来测量基于衍射的重叠，如已公开的专利申请案US2006066855A1中描述的。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠测量能够实现对较小目标的重叠测量。这些目标可以小于照射光点并且可以被晶片上的产品结构环绕。诸如US2011102753A1和US20120044470A的众多已公开的专利申请案中找到暗场成像测量的示例。可以通过使用复合光栅目标而在一个图像中测量多个光栅。已知的散射仪倾向于使用在可见光或近IR波范围内的光，这要求光栅的节距比其特性实际上是感兴趣的实际产品结构粗略得多。可以使用具有短得多的波长的深紫外(DUV)、极紫外(EUV)或X射线辐射来限定这些产品特征。令人遗憾的是，此类波长通常不可以用于或不能用于量测。