CN113439240A - 量测***、光刻设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种量测***(400)包括：被配置为生成辐射(413)的辐射源(412)、被配置为将辐射(415)导向包括非恒定节距的光栅结构(418)的光学元件(414)，以及被配置为接收由光栅结构散射的辐射(429)并且基于所接收的辐射生成测量的检测器(428)。量测***被配置为生成测量集，并且基于该组测量确定光刻工艺的参数或针对量测***的校正，该组测量与光栅结构沿非恒定节距的方向上的位置集相对应。

Description

量测***、光刻设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月19日提交的美国临时专利申请号62/807,332的优先权，该申请通过整体引用并入本文。
技术领域
本公开涉及对准设备和***，例如，用于光刻设备和***的对准源。
背景技术
光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，可以使用图案化装置(备选地称为掩模或掩模版)生成要形成在IC的个体层上的电路图案。该图案可以转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分、一个或若干管芯)上。图案的转印通常经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过将整个图案一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分；以及所谓的扫描仪，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案来照射每个目标部分，同时同步地平行于或反平行于该扫描方向来扫描目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案化装置转印到衬底上。
另一种光刻***是干涉式光刻***，其中没有图案化装置，而是将光束分成两个光束，并且通过使用反射***使两个光束在衬底的目标部分处发生干涉。干涉导致在衬底的目标部分处形成线。
在光刻操作期间，不同处理步骤可能需要在衬底上依次形成不同层。因此，可能需要相对于形成在其上的先前图案以高精度来定位衬底。通常，对准标记被放置在要对准的衬底上并且参考第二物体定位。光刻设备可以使用对准设备来检测对准标记的位置、并且使用对准标记来对准衬底以确保来自掩模的准确曝光。两个不同层的对准标记之间的未对准被测量为套刻误差。
为了监测光刻工艺，测量图案化衬底的参数。参数可以包括例如形成在图案化衬底中或上的连续层之间的套刻误差、以及显影光敏抗蚀剂的临界线宽。该测量可以在产品衬底和/或专用量测目标上执行。有多种技术用于在光刻工艺中形成的微观结构进行测量，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。一种快速且非侵入性的专用检查工具是散射仪，其中将辐射束引导到衬底的表面或先前印刷层上的目标上，并且测量散射或反射光束的特性。通过比较光束在与衬底相互作用之前和之后的特性，可以确定衬底的特性。例如，这可以通过将反射光束与存储在与已知衬底特性相关联的已知测量库中的数据进行比较来进行。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上，并且测量散射到特定窄角范围内的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。相比之下，角分辨散射仪使用单色辐射光束并且测量作为角度的函数的散射辐射的强度。
这样的光学散射仪可以被用于测量参数，诸如显影光敏抗蚀剂的临界尺寸或形成在图案化衬底中或上的两层之间的套刻误差(OV)。可以通过比较光束被衬底反射或散射之前和之后的照射光束的特性来确定衬底的特性。
对准组件需要不同环境条件下的精度。因此，需要提供一种光学对准组件，无论在何种环境条件下都能减轻未对准。
发明内容
在一些实施例中，一种量测***包括：被配置为生成辐射的辐射源、被配置为将辐射导向包括非恒定节距的光栅结构的光学元件、以及被配置为接收由光栅结构散射的辐射并且基于所接收的辐射生成测量的检测器。量测***被配置为生成测量集，并且基于该组测量确定光刻工艺的参数或针对量测***的校正，该组测量与光栅结构的沿非恒定节距的方向上的位置集相对应。
在一些实施例中，一种光刻设备包括被配置为照射图案化装置的图案的照射***、被配置为将图案的图像投射到衬底上的投射***、以及量测***。该量测***包括被配置为生成辐射的辐射源、被配置为将辐射导向包括非恒定节距的光栅结构的光学元件、以及被配置为接收由光栅结构散射的辐射并且基于所接收的辐射生成测量的检测器。量测***被配置为生成测量集，并且基于该组测量确定光刻工艺的参数或针对量测***的校正，该组测量与光栅结构的沿非恒定节距的方向上的位置集相对应。
在一些实施例中，一种用于测量光刻工艺的参数或用于校准量测***的方法包括：将辐射导向包括非恒定节距的光栅结构，使用检测器接收由光栅结构散射的辐射，生成测量集，并且基于该组测量确定光刻工艺的参数或针对量测***的校正，该组测量与光栅结构的沿非恒定节距的方向上的位置集相对应。
下面参考附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中描述的特定实施例。这样的实施例在本文中仅出于说明的目的而呈现。基于本文中包含的教导，其他实施例对于相关领域的技术人员将是清楚的。
附图说明
并入本文中并且构成说明书一部分的附图示出了本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理并且使得相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。
图1A示出了根据一些实施例的反射式光刻设备的示意图。
图1B示出了根据一些实施例的透射式光刻设备的示意图。
图2示出了根据一些实施例的反射式光刻设备的更详细示意图。
图3示出了根据一些实施例的光刻单元的示意图。
图4A和4B示出了根据一些实施例的对准设备的示意图。
图5示出了根据一些实施例的光栅结构。
图6示出了根据一些实施例的光瞳平面的图。
图7和8示出了根据一些实施例的光瞳平面中的光斑位置与时间的图。
从下面结合附图进行的详细描述中，本发明的特征和优点将变得更加明显，其中相同的附图标记自始至终标识对应元素。在附图中，相似的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元素。此外，通常，附图标记最左边的数字标识了该附图标记第一次出现的图。除非另有说明，否则本公开全文中提供的附图不应当解释为按比例绘制的附图。
具体实施方式
本说明书公开了合并有本发明的特征的一个或多个实施例。所公开的实施例仅举例说明本发明。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由所附的权利要求限定。
所描述的实施例以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可能不一定包括特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应当理解，结合其他实施例实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内，无论该其他实施例是否明确描述。
诸如“下方”、“下面”、“下部”、“上方”、“上面”、“上部”等空间相关术语在本文中可以用于描述方便以描述一个元素或特征的与图中所示的另一元素或特征的关系。除了图中描绘的取向，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的设备的不同取向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他取向)并且本文中使用的空间相对描述词同样可以相应地解释。
如本文中使用的，术语“约”表示可以基于特定技术而变化的给定量的值。基于特定技术，术语“约”可以表示给定量的值，该值在该值的例如10-30％(例如，该值的±10％、±20％或±30％)内变化。
本公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本公开的实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程和/或指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或其他设备执行固件、软件、例程、指令等产生的。
然而，在更详细地描述这样的实施例之前，呈现可以在其中实现本公开的实施例的示例环境是有益的。
示例光刻***
图1A和图1B分别示出了可以在其中实现本公开的实施例的光刻设备100和光刻设备100'的示意图。光刻设备100和光刻设备100'各自包括以下各项：照射***(照射器)IL，被配置为调节辐射束B(例如，深紫外或极紫外辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，被配置为支撑图案化装置(例如，掩模、掩模版或动态图案化装置)MA并且连接到被配置为准确定位图案化装置MA的第一***PM；以及衬底台(例如，晶片台)WT，被配置为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到被配置为准确定位衬底W的第二***PW。光刻设备100和100'还具有投射***PS，投射***PS被配置为将通过图案化装置MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)C上。在光刻设备100中，图案化装置MA和投射***PS是反射式的。在光刻设备100'中，图案化装置MA和投射***PS是透射式的。
照射***IL可以包括各种类型的光学组件，诸如折射、反射、折反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学组件、或其任何组合，以用于引导、成形或控制辐射束B。
支撑结构MT以取决于图案化装置MA相对于参考系的取向、光刻设备100和100'中的至少一个的设计以及诸如图案化装置MA是否被保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案化装置MA。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置MA。支撑结构MT可以是框架或台，例如，根据需要，其可以是固定的或可移动的。通过使用传感器，支撑结构MT可以确保图案化装置MA，例如相对于投射***PS处于期望位置。
术语“图案化装置”MA应当广义地解释为是指可以用于在辐射束B的横截面中向辐射束B赋予图案的任何装置，诸如以在衬底W的目标部分C中产生图案。赋予辐射束B的图案可以对应于在目标部分C中产生以形成集成电路的器件中的特定功能层。
图案化装置MA可以是透射式的(如图1B的光刻设备100')或反射式的(如图1A的光刻设备100)。图案化装置MA的示例包括掩模版、掩模、可编程反射镜阵列或可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移或衰减相移等掩模类型、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以个体地倾斜以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜在辐射束B中赋予图案，该图案被小反射镜矩阵反射。
术语“投射***”PS可以涵盖任何类型的投射***，包括折射、反射、折反射、磁、电磁和静电光学***、或其任何组合，以适用于所使用的曝光辐射、或其他因素，诸如在衬底W上使用浸液或使用真空。真空环境可以用于EUV或电子束辐射，因为其他气体会吸收过多的辐射或电子。因此，可以借助真空壁和真空泵为整个光束路径提供真空环境。
光刻设备100和/或光刻设备100'可以是具有两个(双台)或更多衬底台WT(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，附加衬底台WT可以并行使用，或者准备步骤可以在一个或多个台上执行，同时一个或多个其他衬底台WT用于曝光。在某些情况下，附加台可以不是衬底台WT。
光刻设备也可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投射***与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加到光刻设备中的其他空间，例如在掩模与投射***之间。用于增加投射***的数值孔径的浸没技术在本领域中是众所周知的。如本文中使用的术语“浸没”并不表示诸如衬底等结构必须淹没在液体中，而是仅表示在曝光期间液***于投射***与衬底之间。
参考图1A和图1B，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源SO和光刻设备100、100'可以是分开的物理实体，例如，当源SO是准分子激光器时。在这种情况下，不认为源SO形成光刻设备100、100'的一部分，并且借助于包括例如合适的导向镜和/或扩束器的光束透射***BD(在图1B中)，将辐射束B从源SO传递到照射器IL。在其他情况下，源SO可以是光刻设备100、100'的组成部分，例如当源SO是汞灯时。可以将源SO和照射器IL以及光束透射***BD(如果需要的话)一起称为辐射***。
照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD(在图1B中)。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为外部σ和内部σ)。另外，照射器IL可以包括各种其他组件(在图1B中)，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器IL可以用于调节辐射束B，以在其横截面中具有期望的均匀度和强度分布。
参考图1A，辐射束B入射在被保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案化装置(例如，掩模)MA上，并且由图案化装置MA图案化。在光刻设备100中，辐射束B从图案化装置(例如，掩模)MA被反射。在从图案化装置(例如，掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投射***PS，投射***PS将辐射束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二***PW和位置传感器IF2(例如，干涉测量装置、线性编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台WT(例如，以便将不同目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，第一***PM和另一位置传感器IF1可以被用于相对于辐射束B的路径准确定位图案化装置(例如，掩模)MA。图案化装置(例如，掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2进行对准。
参考图1B，辐射束B入射在被保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案化装置(例如，掩模MA)上，并且由图案化装置图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投射***PS，投射***PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。投射***具有与照射***光瞳IPU共轭的光瞳PPU。部分辐射从照射***光瞳IPU处的强度分布发出并且穿过掩模图案而不受掩模图案处的衍射的影响，并且在照射***光瞳IPU处创建强度分布的图像。
投射***PS将掩模图案MP的图像MP'投射到涂覆在衬底W上的光致抗蚀剂层上，其中图像MP'由来自强度分布的辐射经过标记图案MP所产生的衍射光束形成。例如，掩模图案MP可以包括线和间隔的阵列。在阵列处的不同于零阶衍射的辐射衍射，生成偏转的衍射光束，其方向在垂直于线的方向上发生变化。非衍射光束(即，所谓的零阶衍射光束)在传播方向没有任何变化的情况下穿过图案。零阶衍射光束穿过在投射***PS的光瞳共轭PPU上游的投射***PS的上透镜或上透镜组到达光瞳共轭PPU。与零阶衍射光束相关联的在光瞳共轭PPU平面中的强度分布部分是照射***IL的照射***光瞳IPU中的强度分布的图像。例如，光圈装置PD设置在或基本在包括投射***PS的光瞳共轭PPU的平面处。
投射***PS被布置为通过透镜或透镜组L不仅捕获零阶衍射光束，而且捕获一阶或一阶和更高阶衍射光束(未示出)。在一些实施例中，用于成像在垂直于线的方向上延伸的线图案的偶极照射可以被用于利用偶极照射的分辨率增强效果。例如，一阶衍射光束在晶片W的水平处与对应零阶衍射光束干涉，以在尽可能高的分辨率和工艺窗口(即，可用焦深与可容忍曝光剂量偏差结合)下产生线图案MP的图像。在一些实施例中，可以通过在照射***光瞳IPU的相对象限中提供辐射极(未示出)来减少散光像差。此外，在一些实施例中，可以通过阻挡与相对象限中的辐射极相关联的投射***的光瞳共轭PPU中的零阶光束来减少像散像差。这在2009年3月31日发布的US 7,511,799 B2(其通过整体引用并入本文)中有更详细描述。
借助于第二***PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台WT(例如，以便将不同目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，第一***PM和另一位置传感器(图1B中未示出)可以被用于相对于辐射束B的路径准确地定位掩模MA(例如，在从掩模库机械检索之后或在扫描期间)。
通常，掩模台MT的移动可以借助于形成第一***PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现。类似地，衬底台WT的移动可以使用形成第二***PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器(与扫描仪相对)的情况下，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器或者可以固定。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2进行对准。尽管衬底对准标记(如图所示)占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(称为划线对准标记)。类似地，在掩模MA上提供有多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。
掩模台MT和图案化装置MA可以在真空室V中，其中真空内机器人IVR可以被用于将诸如掩模等图案化装置移入和移出真空室。备选地，当掩模台MT和图案化装置MA在真空室外部时，可以使用真空外机器人进行各种运输操作，类似于真空内机器人IVR。真空内机器人和真空外机器人都需要校准，以便将任何有效载荷(例如，掩模)平稳转移到转移台的固定运动支架。
光刻设备100和100'可以被用于以下模式中的至少一种：
1.在步进模式下，支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT保持基本静止，而赋予辐射束的整个图案被一次投射到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上偏移，从而可以曝光不同目标部分C。
2.在扫描模式下，支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT被同步地扫描，同时，赋予辐射束的图案被投射到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投射***PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。
3.在另一模式下，支撑结构(例如，掩模台)MT保持基本静止，以保持可编程图案化装置，并且衬底台WT被移动或扫描，同时，赋予辐射束的图案被投射到目标部分C上。可以采用脉冲辐射源SO，并且在扫描期间在每次移动衬底台WT之后或者在连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案化装置。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化装置的无掩模光刻，诸如可编程反射镜阵列。
还可以采用以下的组合和/或变型：上述使用模式或完全不同的使用模式的。
在另外的实施例中，光刻设备100包括被配置为生成用于EUV光刻的EUV辐射束的极紫外(EUV)源。一般而言，EUV源被配置在辐射***中，并且对应照射***被配置用于调节EUV源的EUV辐射束。
图2更详细地示出了光刻设备100，光刻设备100包括源收集器设备SO、照射***IL和投射***PS。源收集器设备SO被构造和布置为使得可以在源收集器设备SO的封闭结构220中保持真空环境。EUV辐射发射等离子体210可以由放电产生的等离子体源形成。EUV辐射可以由气体或蒸气产生，例如氙气、锂蒸气或锡蒸气，该气体或蒸气中产生非常热的等离子体210以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。非常热的等离子体210由例如引起至少部分电离的等离子体的放电产生。为了有效地生成辐射，可能需要例如10Pa的Xe、Li、Sn蒸气或任何其他合适的气体或蒸气的分压。在一些实施例中，提供受激锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。
由热等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的气体屏障或污染物陷阱230(在某些情况下也称为污染物屏障或箔陷阱)，传递到收集器室212中，气体屏障或污染物陷阱230被定位在在源室211中的开口之中或之后。污染物陷阱230可以包括通道结构。污染陷阱230还可以包括气体屏障或气体屏障与通道结构的组合。本文中进一步指出的污染物陷阱或污染物屏障230至少包括通道结构。
收集器室212可以包括辐射收集器CO，辐射收集器CO可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器CO的辐射可以被光栅光谱滤波器240反射以聚焦在虚拟源点IF中。虚拟源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器设备被布置为使得中间焦点IF位于封闭结构220中的开口219处或附近。虚拟源点IF是辐射发射等离子体210的图像。光栅光谱滤波器240被用于、特别地用于抑制红外(IR)辐射。
随后，辐射穿过照射***IL，该照射***IL可以包括被布置为在图案化装置MA处提供辐射光束221的期望角度分布、并且在图案化装置MA处提供辐射强度的期望均匀度的琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224。当辐射束221在由支撑结构MT保持的图案化装置MA处被反射时，图案化光束226被形成并且图案化光束226由投射***PS经由反射元件228、229成像到由晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。
在照射光学单元IL和投射***PS中通常可以存在比所示的更多的元件。取决于光刻设备的类型，可以可选地存在光栅光谱滤波器240。此外，可以存在比图2所示的更多的反射镜，例如在投射***PS中可以存在比图2所示的多一到六个反射元件。
如图2所示的收集器光学器件CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，仅作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴O轴对称布置，并且这种类型的收集器光学器件CO优选地与放电产生等离子体源(通常称为DPP源)结合使用。
示例性光刻单元
图3示出了根据一些实施例的光刻单元300，有时也称为光刻单元(lithocell)或簇。光刻设备100或100'可以形成光刻单元300的一部分。光刻单元300还可以包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后工艺的一个或多个设备。通常，这些包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用于显影曝光后的抗蚀剂的显影剂DE、冷却板CH和烘烤板BK。衬底搬运器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同处理设备之间移动衬底并且将衬底传送到光刻设备100或100'的装载台LB。这些装置(通常统称为轨道)处于轨道控制单元TCU的控制之下，TCU本身由监控***SCS控制，该监控***SCS还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同设备以最大化产量和处理效率。
示例性对准设备
为了控制光刻工艺以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在衬底上提供对准标记，并且光刻设备包括一个或多个对准设备和/或***，通过该对准设备和/或***，必须准确测量标记在衬底上的位置。这些对准设备是有效的位置测量设备。从不同的时间和不同的制造商处已知不同类型的标记和不同类型的对准设备和/或***。当前光刻设备中广泛使用的一种***是基于美国专利第6,961,116号(den Boef等人)中描述的自参考干涉仪。通常，分别测量标记以获取X和Y位置。然而，可以使用美国公开号2009/195768A(Bijnen等人)中描述的技术来执行组合的X和Y测量。这两个公开的全部内容通过引用并入本文。
图4A示出了根据一些实施例的可以实现为光刻设备100或100'的一部分的对准设备400的截面图的示意图。在一些实施例中，对准设备400可以被配置为相对于图案化装置(例如，图案化装置MA)对准衬底(例如，衬底W)。对准设备400还可以被配置为检测对准标记在衬底上的位置并且使用检测到的对准标记的位置来将衬底相对于光刻设备100或100'的图案化装置或其他组件对准。衬底的这种对准可以确保衬底上的一个或多个图***曝光。
在一些实施例中，对准设备400可以包括照射***412、分束器414、干涉仪426、检测器428、光束分析器430，以及套刻计算处理器432。照射***412可以被配置为提供具有一个或多个通带的电磁窄带辐射束413。在一个示例中，一个或多个通带可以在约500nm至约900nm之间的波长光谱内。在另一示例中，一个或多个通带可以是在约500nm至约900nm之间的波长光谱内的离散窄通带。照射***412还可以被配置为提供在很长一段时间内(例如，在照射***412的寿命期间)，具有基本恒定的中心波长(CWL)值的一个或多个通带。如上所述，照射***412的这种配置可以帮助防止实际CWL值与当前对准***中的上述期望CWL值偏移。并且，因此，与当前对准设备相比，使用恒定CWL值可以提高对准***(例如，对准设备400)的长期稳定性和准确性。
在一些实施例中，分束器414可以被配置为接收辐射束413并且将辐射束413分成至少两个辐射子束。例如，辐射束413可以分成辐射子束415和417，如图4A所示。分束器414还可以被配置为将辐射子束415引导到放置在台422上的衬底420上。在一个示例中，台422可以沿方向424移动。辐射子束415可以被配置为照射位于衬底420上的对准标记或目标418。对准标记或目标418可以涂覆有辐射敏感膜。在一些实施例中，对准标记或目标418可以具有一百八十度(即，180°)对称性。即，当对准标记或目标418围绕与对准标记或目标418的平面垂直的对称轴旋转180°时，旋转后的对准标记或目标418可以与未旋转的对准标记或目标418基本相同。衬底420上的418可以是(a)包括由实心抗蚀剂线形成的棒的抗蚀剂层光栅，或(b)产品层光栅，或(c)在套刻目标结构中的复合光栅，包括套刻或交错在产品层光栅上的抗蚀剂光栅。棒可以备选地蚀刻到衬底中。该图案对光刻投射设备、尤其是投射***PL中的色差敏感，并且照射对称性和这种像差的存在将在印刷光栅的变化中表现出来。在设备制造中用于测量线宽、节距和临界尺寸的一种在线方法使用称为“散射测量”的技术。散射测量方法在以下各项中有描述：Raymond等人的“Multiparameter Grating MetrologyUsing Optical Scatterometry”(J.Vac.Sci.Tech.B,Vol.15,no.2,pp.361-368(1997))和Niu等人的“Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography”(SPIE,Vol.3677(1999))，其全部内容通过引用并入本文。在散射测量中，光被目标中的周期性结构反射，并且检测给定角度处的反射光谱。产生反射光谱的结构被重构，例如，使用严格耦合波分析(RCWA)或其他麦克斯韦方程求解器，或者通过与模拟得出的模式库进行比较。因此，印刷光栅的散射测量数据被用于重构光栅。根据印刷步骤和/或其他散射测量过程的知识，可以将诸如线宽和形状等光栅参数输入到由处理单元PU执行的重构过程。
在一些实施例中，分束器414还可以被配置为接收衍射辐射束419并且将衍射辐射束419分成至少两个辐射子束(根据一个实施例)。衍射辐射束419可以分成衍射辐射子束429和439，如图4A所示。
应当注意，尽管分束器414被示为将辐射子束415导向对准标记或目标418，并且将衍射辐射子束429导向干涉仪426，但本公开不限于此。对于相关领域的技术人员来说清楚的是，可以使用其他光学布置来获取照射衬底420上的对准标记或目标418、并且检测对准标记或目标418的图像的类似结果。
如图4A所示，干涉仪426可以被配置为通过分束器414接收辐射子束417和衍射辐射子束429。在示例实施例中，衍射辐射子束429可以是可以从对准标记或目标418反射的辐射子束415的至少一部分。在该实施例的一个示例中，干涉仪426包括任何适当的光学元件组，例如，棱镜的组合，其可以被配置为基于接收到的衍射辐射子束429形成对准标记或目标418的两个图像。应当理解，不需要形成良好质量的图像，但是应当分辨对准标记418的特征。干涉仪426还可以被配置为将两个图像中的一个相对于两个图像中的另一个旋转180°并且以干涉测量方式重新组合旋转后的和未旋转的图像。
在一些实施例中，检测器428可以被配置为经由干涉仪信号427接收重组图像，并且当对准设备400的对准轴421穿过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时检测由重组图像导致的干涉。根据示例实施例，这种干涉可能是由于对准标记或目标418是180°对称的，并且重组图像相长地或相消地干涉。基于检测到的干涉，检测器428还可以被配置为确定对准标记或目标418的对称中心的位置并且因此检测衬底420的位置。根据示例，对准轴421可以与垂直于衬底420并且穿过图像旋转干涉仪426的中心的光束对准。检测器428还可以被配置为通过实现传感器特性并且与晶片标记工艺变化相互作用，来估计对准标记或目标418的位置。
在另外的实施例中，检测器428通过执行以下测量中的一个或多个来确定对准标记或目标418的对称中心的位置：
1.测量各种波长的位置变化(颜色之间的位置偏移)；
2.测量不同级的位置变化(衍射级之间的位置偏移)；以及
3.测量各种极化的位置变化(极化之间的位置偏移)。
该数据可以例如使用任何类型的对准传感器获取，例如SMASH(智能对准传感器混合)传感器，如美国专利No.6,961,116中所述，该传感器采用具有单个检测器和四种不同波长的自参考干涉仪，并且在软件或Athena(使用高阶对准增强的高级技术)中提取对准信号，如美国专利第6,297,876号中所述，该Athena将七个衍射级中的每个衍射级引导至专用检测器，这些专利的全部内容均通过引用并入本文。
在一些实施例中，光束分析器430可以被配置为接收和确定衍射辐射子光束439的光学状态。光学状态可以是光束波长、偏振或光束轮廓的量度。光束分析器430还可以被配置为确定平台422的位置并且将平台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。因此，参考平台422，可以准确地知道对准标记或目标418的位置以及因此衬底420的位置。备选地，光束分析器430可以被配置为确定对准设备400或任何其他参考元件的位置，使得对准标记或目标418的对称中心可以参考对准设备400或任何其他参考元件是已知的。光束分析器430可以是具有某种形式的波段选择性的点或成像偏振计。根据一个实施例，光束分析器430可以直接集成到对准设备400中，或者根据其他实施例，经由以下几种类型的光纤光学器件连接：保偏单模、多模或成像。
在一些实施例中，光束分析器430还可以被配置为确定衬底420上的两个图案之间的套刻数据。这些图案之一可以是参考层上的参考图案。另一图案可以是曝光层上的曝光图案。参考层可以是已经存在于衬底420上的蚀刻层。参考层可以由通过光刻设备100和/或100'在衬底上曝光的参考图案来生成。曝光层可以是与参考层相邻曝光的抗蚀剂层。曝光层可以由通过光刻设备100或100'在衬底420上曝光的曝光图案来生成。衬底420上的曝光图案可以对应于通过台422进行的衬底420的移动。在一些实施例中，所测量的套刻数据还可以指示参考图案与曝光图案之间的偏移。所测量的套刻数据可以被用作校准数据，用以校准由光刻设备100或100'曝光的曝光图案，使得在校准之后，曝光层与参考层之间的偏移可以最小化。
在一些实施例中，光束分析器430还可以被配置为确定衬底420的产品堆叠轮廓的模型，并且可以被配置为在单次测量中测量目标418的套刻、临界尺寸和聚焦量。产品堆叠轮廓包含关于堆叠产品的信息，诸如对准标记、目标418或衬底420，并且可以包括作为照射变化的函数的标记过程变化引起的光学签名量测。产品堆叠轮廓还可以包括产品光栅轮廓、标记堆叠轮廓和标记非对称信息。光束分析器430的一个示例是由荷兰Veldhoven的ASML制造的YieldstarTM，如美国专利No.8,706,442中所述，该专利通过整体引用并入本文。光束分析器430还可以被配置为处理与该层中的曝光图案的特定特性相关的信息。例如，光束分析器430可以处理层中的所描绘图像的套刻参数(该层相对于衬底上的前一层的定位精度或第一层相对于衬底上的标记的定位精度的指示)、聚焦参数、和/或临界尺寸参数(例如，线宽及其变化)。其他参数是与曝光图案的所描绘图像的质量相关的图像参数。
在一些实施例中，检测器阵列(未示出)可以连接到光束分析器430，并且允许如下所讨论的准确堆叠轮廓检测的可能性。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于检测器阵列，可以有多种选择：一束多模光纤、每个通道的离散针检测器、或CCD或CMOS(线性)阵列。出于稳定性原因，使用一束多模光纤使得任何耗散元件都可以远程定位。分立式PIN检测器提供较大动态范围，但每个都需要单独的前置放大器。因此元件的数目是有限的。CCD线性阵列提供了很多可以高速读出的元件，并且如果使用相位步进检测，这些元件尤其令人感兴趣。
在一些实施例中，第二光束分析器430'可以被配置为接收和确定衍射辐射子光束429的光学状态，如图4B所示。光学状态可以是光束波长、偏振或光束轮廓的量度。第二光束分析器430'可以与光束分析器430相同。备选地，第二光束分析器430'可以被配置为至少执行光束分析器430的所有功能，诸如确定平台422的位置和将平台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置关联。因此，参考平台422，可以准确地获知对准标记或目标418的位置以及因此衬底420的位置。第二光束分析器430”还可以被配置为确定对准设备400或任何其他参考元件的位置，使得可以参考对准设备400或任何其他参考元件可以知道对准标记或目标418的对称中心。第二光束分析器430'还可以被配置为确定两个图案之间的套刻数据以及衬底420的产品堆叠轮廓的模型。第二光束分析器430'也可以被配置为在一次测量中测量目标418的套刻、临界尺寸和聚焦量。
在一些实施例中，第二光束分析器430'可以直接集成到对准设备400中，或者根据其他实施例，它可以通过几种类型的光纤光学器件进行连接：保偏单模、多模或成像。备选地，第二光束分析器430'和光束分析器430可以组合以形成单个分析器(未示出)，单个分析器被配置为接收和确定两个衍射辐射子光束429和439的光学状态。
在一些实施例中，处理器432从检测器428和光束分析器430接收信息。例如，处理器432可以是套刻计算处理器。该信息可以包括由光束分析器430构建的产品堆叠轮廓的模型。备选地，处理器432可以使用接收到的关于产品标记的信息，来构建产品标记轮廓的模型。在任一情况下，处理器432使用或结合产品标记轮廓的模型，来构建堆叠产品和套刻标记轮廓的模型。然后使用堆叠模型来确定套刻偏移，并且将对套刻偏移测量的频谱影响最小化。处理器432可以基于从检测器428和光束分析器430接收的信息产生基本校正算法，包括但不限于：照射光束的光学状态、对准信号、相关位置估计、以及光瞳、图像和其他平面中的光学状态。光瞳平面是如下的平面，其中辐射的径向位置限定入射角并且角位置限定辐射的方位角。处理器432可以利用基本校正算法参考晶片标记和/或对准标记418，来表征对准设备400。
在一些实施例中，处理器432还可以被配置为基于从检测器428和光束分析器430接收的信息，确定相对于针对每个标记的传感器估计的印刷图案位置偏移误差。该信息包括但不限于：衬底420上的每个对准标记或目标418的产品堆叠轮廓、套刻测量、临界尺寸和聚焦量。处理器432可以利用聚类算法将标记分组为相似的恒定偏移误差组，并且基于该信息产生对准误差偏移校正表。聚类算法可以基于套刻测量、位置估计和与每组偏移误差相关联的附加光学堆叠过程信息。针对多个不同标记计算套刻，例如，具有围绕编程的套刻偏移的正偏置和负偏置的套刻目标。将测量最小套刻的目标作为参考(因为它以最佳精度测量)。从这个测量的小套刻和其对应目标的已知编程套刻，可以导出套刻误差。表1示出了如何执行这个操作。所示示例中的最小测量套刻为-1nm。然而，这与具有-30nm编程套刻的目标有关。因此，该过程必定引入了29nm的套刻误差。
Figure BDA0003217458100000191
可以将最小值作为参考点，并且相对于此，可以计算测量套刻与由于编程套刻而预期的套刻之间的偏移。该偏移确定针对每个标记或具有相似偏移的标记集的套刻误差。因此，在表1的示例中，最小测量套刻为-1nm，在目标位置处，编程套刻为30nm。将其他目标处的预期套刻与测量套刻之间的差异与该参考进行比较。还可以在不同照射设置下根据标记和目标418获取诸如表1的表格，可以确定和选择导致最小套刻误差的照射设置及其对应校准因子。在此之后，处理器432可以将标记分组为相似套刻误差的集合。可以根据不同过程控制(例如，不同过程的不同容错度)来调节标记分组的标准。
在一些实施例中，处理器432可以确认该组的所有或大多数成员具有相似的偏移误差，并且基于其附加的光学堆叠量测，将来自聚类算法的个体偏移校正应用于每个标记。处理器432可以确定针对每个标记的校正并且将校正反馈回光刻设备100或100'以校正套刻的误差，例如，通过将校正馈送到对准设备400。
提高对准***精度
如前所述，用于器件制造的光刻工艺可能需要高精度(例如，小公差)。制造过程通常会受到随机和/或***变化的影响，这可能会影响特征定位在衬底上的精度。测量这些特征位置的量测***类似地受到量测***内的随机和***的变化以及像差的影响，例如，温度变化、真空压力变化和/或传感器漂移等影响因素。为了减少光刻工艺中的误差程度，使用对准***来测量光刻工艺的参数，例如套刻误差或临界尺寸。对准***是一种量测***，其本质上测量衬底上特征的位置并且使用测量结果通知后续制造步骤。在一些实施例中，量测***测量由光栅衍射的辐射并且衍射辐射用于确定光栅的位置。典型的光栅使用恒定节距，这对于在接近理想的情况下(例如，制造过程或量测***没有变化)确定光栅的准确位置通常是令人满意的。然而，制造和测量的不确定性在任何制造过程中都是固有的。因此，本文中公开的实施例提供了可以减轻或最小化上述不确定性的影响的装置和方法，特别是在使用具有非恒定节距的光栅结构的情况下。
图5示出了根据一些实施例的光栅结构500。在一些实施例中，光栅结构500包括平行迹线502。应当理解，所示出的迹线数目是非限制性的。光栅结构500的材料可以是上文关于光栅(例如，抗蚀剂光栅)讨论的材料中的任何一种。平行迹线502被布置为使得光栅结构500包括非恒定节距。节距可以被测量为迹线中心之间的距离。应当理解，也可以相对于代替迹线中心的其他重复标记来限定节距。
图5所示的平行迹线502的节距和宽度并非按精确比例绘制，仅用于说明节距的某些非恒定数目。例如，在一些实施例中，非恒定节距包括具有窄-宽-窄布置的调制，如图5所示。在一些其他实施例中，非恒定节距包括具有宽-窄-宽布置的调制。在一些实施例中，非恒定节距还包括调制的一个或多个重复(例如，窄宽-窄-宽窄布置)。在一些实施例中，调制基本是非对称的。下面将进一步讨论节距对称性。
在一些实施例中，非恒定节距可以遵循正弦模式、锯齿模式或三角形模式。尽管图5所示的非恒定节距看起来关于中心(最宽迹线)是对称的，但应当理解，非恒定节距可以是基本非对称的。在这种情况下，非对称图案的重复调制可以产生具有不同于50％的占空比的图案。
在量测过程(例如，光学测量)中，光栅结构500沿非恒定节距的方向被扫描。虚线圆圈表示位置504、506、508、510和512，它们是来自量测***的辐射的示例性位置，因为它沿着扫描方向514扫描光栅结构500。应当理解，虽然位置504、506 508、510和512被示出为离散的，但是扫描可以包括更精细的步进增量，从而在光栅结构500的单次扫描中可能产生数十、数百、数千或更多的测量。还应当理解，扫描在与扫描方向514相反的方向也是可以接受的，因为两个方向都沿着非恒定节距的方向。
虽然图5将光栅结构500示出为包括平行迹线502，这仅仅是为了简单起见，因为也可以使用2D光栅结构。因此，在一些实施例中，光栅结构500包括在第一方向上具有第一非恒定节距、并且在与第一方向垂直的第二方向上具有第二非恒定节距的二维光栅结构。第一和第二非恒定节距可以相似或不同。这允许量测***在结合第一和第二方向(例如，对角线)的方向上扫描光栅结构，以便确定关于第一和第二方向的光刻工艺的参数。本领域技术人员将理解，参考图5至图7的公开内容可以应用于2D光栅。
在一些实施例中，量测***或方法使用从光栅(传统上是恒定节距之一)散射的两个或更多衍射级的相位差，来确定特征的位置(例如，对准标记的位置)。然而，如前所述，该方法容易受到光栅制造过程中不希望的工艺变化或量测***内的像差和不稳定性的影响。本公开的实施例提供了一种消除或最小化量测***内的工艺变化和像差的影响的方式。
量测***的光瞳平面中的光斑可以由光栅散射的辐射(例如，衍射级)形成。该光斑的特性是光栅节距、堆叠材料和堆叠厚度的函数。当扫描具有已知节距变化的对准标记(例如，光栅结构)时，对准位置偏差(APD)可以根据光瞳平面中光斑位置随时间的位移来确定。
图6示出了根据一些实施例的量测***的光瞳平面600的图。当量测***散射来自光栅的辐射束时，衍射辐射可以返回光瞳平面600作为光斑。在一些实施例中，上述光斑开始于位置602。其他感兴趣位置是位置604和606。在一些实施例中，当量测***扫描具有非恒定节距的光栅结构时(例如，如在基于图5的实施例中)，光瞳平面600中光斑的位置(光斑对应于由光栅结构散射的衍射级)被移位通过光瞳平面600内的位置602、604和606。从位置602开始(例如，当量测***将辐射聚焦在图5中的位置504上)，当量测***在扫描期间与变化的节距相互作用时(例如，当量测***向图5中的位置506扫描时，束斑在朝向位置604的方向608上移动。当量测***到达非恒定节距具有最大宽度的位置时(例如，图5中的位置508)，该光斑已经在方向610上朝位置606移动。随着量测***继续扫描并且远离最宽节距移动(例如，朝向图5中的位置510)，光斑反转其位移并且沿方向612向位置604移动。最后，光斑沿方向614移回位置602。这些事件序列沿轴616发生。轴616只是为了便于讨论而任意标记为x轴。轴616的取向、位置和标签不是限制性的。应当理解，参考图6描述的束斑运动序列可以发生在与所描绘的反向的方向上。例如，如果考虑反向调制(例如，宽-窄-宽布置)，则方向将反转。可以反转方向的另一示例是如果考虑相对的衍射级(例如，-1级衍射级与+1级衍射级相对)的情况。在一些实施例中，其他光斑特性也可以被用于确定光栅结构的位置，例如偏振、中心波长偏移和附加衍射级等。
当扫描已知节距变化的光栅结构时，可以确定衬底的APD信息。
图7示出了根据一些实施例的光瞳平面中的光斑位置对时间的图700。纵轴表示在从光栅结构散射之后在光瞳平面中形成光斑的衍射级的光斑位置702。横轴表示扫描时间704。在图7的上下文中，“光斑位置”是指光斑在光瞳平面中的位置(光斑对应于光栅结构散射的衍射级)。图700中所示的数据旨在提供图6所述的光斑运动和图5所述的扫描程序的非限制性示例。在一些实施例中，在光栅结构(例如，光栅结构500)的扫描期间，通过扫描过程，光瞳平面中的光斑的位置可以被移动通过位置706、位置708、位置710、位置712和位置714。光斑运动遵循绘图线716。虽然本文中相对于时间表示扫描进展，但是本领域技术人员将理解可以考虑其他参考系。例如，可以选择横轴来表示光栅结构上的相对坐标而不是扫描时间704。当扫描结构的节距是局部最大值或最小值时，位置710表示的最大值出现。例如，扫描通过图5中的位置508(最宽节距)可以在图7中的位置710处产生最大值。
图8示出了根据一些实施例的光瞳平面中的光斑位置与时间的图800。纵轴表示在从光栅结构散射之后在光瞳平面中形成光斑的衍射级的光斑位置802。横轴表示扫描804的时间。在一些实施例中，光栅结构的扫描可以给出不同结果。扫描结果的差异可能是由于制造过程变化或量测***偏差造成的。图800示出了不同扫描结果的示例，其由绘图线806、绘图线808和绘图线810表示。绘图线的时序被布置为使得它们的局部最大值或最小值沿线812垂直对准。使绘图线806表示理想条件下的理论扫描结果，即，在制造过程和量测***没有变化的情况下。现在，制造过程的变化会在整个衬底上引入标记非对称和不均匀的堆叠厚度。这导致光瞳平面中的光斑移动。最终效果是扫描结果(例如，绘图线806)可能会经历偏移和其他不规则性，这取决于制造过程变化和量测***偏差的严重程度。在一些实施例中，绘图线808表示基于扫描产生绘图线806的相同光栅结构的理论扫描结果，但现在引入了制造过程变化和/或量测***像差。绘图线808从绘图线806整体偏移。绘图线808还显示更紧密的凹度(例如，二阶导数的较大量值)。凹度的这种变化可能是由于例如由制造过程引入的放大误差。如上所述，在某些情况下，光斑运动的方向可以反转。为了说明这一点，在一些实施例中，绘图线810表示使用与用于获取绘图线806的衍射级相对的衍射级(例如，-1级衍射级与+1级衍射级相对)的理论扫描结果。在其他实施例中，绘图线810表示具有与产生绘图线806的光栅结构相对节距布置的光栅结构的理论扫描结果(例如，窄-宽-窄与宽-窄-宽相对)。
光斑在光瞳平面中的可区分运动，允许量测***使用市售光学器件和相机区分运动的数百到数千个可分辨步骤。量测***中的检测器可以是能够辨别光斑在光瞳平面中的移动的光学器件和相机中的任何一种。假定制造过程的变化在标记尺寸的范围内可以忽略不计(例如，几十微米)，局部最大值或最小值的相对位置可以高精度地确定。所依赖的假定表示一种消除***误差的方法，这是非恒定节距方法实现的。例如，如果制造过程对光栅结构的一个边缘的影响方式与对该光栅结构的另一端的不同，则非恒定节距方法将难以实现。
量测***像差也会导致光斑在光瞳平面中移动。因此，制造过程变化和量测***像差都会导致扫描结果(例如，绘图线808)移动和/或变形。然而，被设计成非恒定节距的局部最大值和/或最小值(或任何其他与此相关的节距特征)允许通过标识光瞳平面中光斑的转折点来准确确定准确位置。虽然图5至图7的实施例都示出了对称节距几何形状和扫描结果，但是不需要对称性，只要在扫描之前已知节距设计。例如，可以将非恒定节距调制为正弦波，这又会产生正弦扫描结果。在这种情况下，还可以利用峰和谷的数目来提高定位的准确性。
本发明的其他方面在以下编号的条款中陈述。
1.一种量测***，包括：
辐射源，被配置为生成辐射；
光学元件，被配置为将所述辐射导向包括非恒定节距的光栅结构；以及
检测器，被配置为接收由所述光栅结构散射的辐射并且基于所接收的辐射生成测量，
其中所述量测***被配置为：
生成测量集，所述测量集与所述光栅结构的沿所述非恒定节距的方向上的位置集相对应，以及
基于所述测量集确定光刻工艺的参数或针对所述量测***的校正。
2.根据条款1所述的量测***，其中所述非恒定节距包括具有宽-窄-宽或窄-宽-窄布置的调制。
3.根据条款2所述的量测***，其中所述调制基本上是非对称的。
4.根据条款2所述的量测***，其中：
所述位置集跨所述调制基本上均匀地分布；
所述测量集是通过跨所述宽-窄-宽或窄-宽-窄布置扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移和具有与所述第一位移相反的方向的第二位移。
5.根据条款2所述的量测***，其中所述非恒定节距还包括所述调制的一个或多个重复。
6.根据条款5所述的量测***，其中：
所述测量集是通过在所述调制和所述调制的所述一个或多个重复上，跨所述光栅结构扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移、具有与所述第一位移相对的方向的第二位移，以及具有与所述第一位移的方向类似的第三位移。
7.根据条款1所述的量测***，其中所述光刻工艺的所述参数包括套刻误差、结构尺寸、线厚度、临界尺寸、层组成、层厚度、材料均匀度、层均匀度、损坏和/或污染。
8.一种光刻设备，包括：
照射***，被配置为照射图案化装置的图案；
投射***，被配置为将所述图案的图像投射到衬底上；以及
量测***，包括：
辐射源，被配置为生成辐射；
光学元件，被配置为将所述辐射导向包括非恒定节距的光栅结构；以及
检测器，被配置为接收由所述光栅结构散射的辐射并且基于所接收的辐射生成测量，
其中所述量测***被配置为：
生成测量集，所述测量集与所述光栅结构的沿所述非恒定节距的方向上的位置集相对应，以及
基于所述测量集确定光刻工艺的参数或针对所述量测***的校正。
9.根据条款8所述的光刻设备，其中所述非恒定节距包括具有宽-窄-宽或窄-宽-窄布置的调制。
10.根据条款9所述的光刻设备，其中所述调制基本上是非对称的。
11.根据条款9所述的光刻设备，其中：
所述位置集跨所述调制基本上均匀地分布；
所述测量集是通过跨所述宽-窄-宽或窄-宽-窄布置扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移和具有与所述第一位移相反的方向的第二位移。
12.根据条款9所述的光刻设备，其中所述非恒定节距还包括所述调制的一个或多个重复。
13.根据条款12所述的光刻设备，其中：
所述测量集是通过在所述调制和所述调制的所述一个或多个重复上，跨所述光栅结构扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移、具有与所述第一位移相反的方向的第二位移，以及具有与所述第一位移的方向类似的第三位移。
14.根据条款8所述的光刻设备，其中所述光刻工艺的所述参数包括套刻误差、结构尺寸、线厚度、临界尺寸、层组成、层厚度、材料均匀度、层均匀度、损坏和/或污染。
15.一种测量光刻工艺的参数或校准量测***的方法，所述方法包括：
将辐射导向包括非恒定节距的光栅结构；
使用检测器接收由所述光栅结构散射的辐射；
生成测量集，所述测量集与所述光栅结构的沿所述非恒定节距的方向上的位置集相对应；以及
基于所述测量集确定所述光刻工艺的所述参数或针对所述量测***的校正。
16.根据条款15所述的方法，其中所述非恒定节距包括具有宽-窄-宽或窄-宽-窄布置的调制。
17.根据条款16所述的方法，其中所述调制基本上是非对称的。
18.根据条款16所述的方法，其中：
所述位置集跨所述调制基本上均匀地分布；
所述生成包括跨所述宽-窄-宽或窄-宽-窄布置扫描所述量测***；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移和具有与所述第一位移相反的方向的第二位移。
19.根据条款16所述的方法，其中所述非恒定节距还包括所述调制的一个或多个重复。
20.根据条款19所述的方法，其中：
所述生成包括在所述调制和所述调制的所述一个或多个重复上，跨所述光栅结构扫描所述量测***；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移、具有与所述第一位移相反的方向的第二位移，以及具有与所述第一位移的方向类似的第三位移。
21.根据条款15所述的方法，其中所述光刻工艺的所述参数包括套刻误差、结构尺寸、线厚度、临界尺寸、层组成、层厚度、材料均匀度、层均匀度、损坏和/或污染。
此外，本公开的实施例可以用于扫描校准结构(例如，包括具有非恒定节距的光栅的校准板)。
本公开的实施例可以以替代方式描述。在一些实施例中，量测***被配置为生成与具有非恒定节距的光栅结构上的位置集相对应的测量集，并且基于该组测量确定光刻工艺的参数或量测***的校正。该组位置沿非恒定节距(例如，垂直于光栅迹线)布置。该组位置在调制中基本均匀分布。在一些实施例中，与由光栅结构散射的辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑在扫描期间经历第一位移和具有与所述第一位移相对的方向的第二位移。在重复调制的情况下，光瞳平面中的光斑在扫描期间经历第一位移、具有与所述第一位移相对的方向的第二位移、和具有与第一位移的方向类似的第三位移。
在一些实施例中，光刻工艺的参数包括套刻误差、结构尺寸、线厚度、临界尺寸、层组成、层厚度、材料均匀度、层均匀度、损坏和/或污染。
虽然在本文中可以具体参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，本文所述的光刻设备可以具有其他应用，诸如制造集成光学***、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、LCD、薄膜磁头等。技术人员将理解，在这样的替代应用的上下文中，本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用都可以被视为分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨道单元(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并且显影曝光的抗蚀剂的工具)或量测单元或检查单元中处理本文中所指的衬底。在适用的情况下，本文中的公开内容可以应用于这样的和其他衬底处理工具。此外，衬底可以被处理不止一次，例如以产生多层IC，因此本文中使用的术语衬底也可以指代已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上面已经具体参考了本发明的实施例在光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将图案化装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置移出抗蚀剂，以在其中留下图案。
应当理解，本文中的用语或术语是为了描述而非限制的目的，使得本公开的术语或用语将由相关领域的技术人员根据本文中的教导进行解释。
如本文中使用的，术语“衬底”描述其上添加有材料层的材料。在一些实施例中，衬底本身可以被图案化，并且添加在其之上的材料也可以被图案化，或者可以保持没有图案化。
虽然在本文中可以具体参考根据本发明的装置和/或***在IC制造中的使用，但是应当明确地理解，这样的装置和/或***具有很多其他可能的应用。例如，它可以用于制造集成光学***、磁畴存储器的引导和检测图案、LCD面板、薄膜磁头等。技术人员将理解，在这样的替代应用的上下文中，本文中对术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用都应当被视为分别被替换为更通用的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以不同于所描述的方式来实践。该描述并非旨在限制本发明。
应当理解，“具体实施方式”部分而不是“发明内容”和“摘要”部分旨在用于解释权利要求。“发明内容”和“摘要”部分可以阐述发明人所设想的本发明的一个或多个但不是所有示例性实施例，并且因此并不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。
上面已经借助于示出特定功能及其关系的实现的功能性构建块描述了本发明。为便于描述，本文中已经任意限定了这些功能构建块的边界。只要适当地执行所指定的功能及其关系，就可以限定替代边界。
对具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质以使得其他人可以在不脱离本发明的一般概念的情况下通过应用本领域技术内的知识容易地修改和/或适应这样的具体实施例的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文中呈现的教导和指导，这样的适应和修改旨在在所公开的实施例的等效物的含义和范围内。
本发明的广度和范围不应当受上述示例性实施例中的任一个限制，而应当仅根据所附权利要求及其等效物来限定。

Claims (14)

1.一种量测***，包括：
辐射源，被配置为生成辐射；
光学元件，被配置为将所述辐射导向包括非恒定节距的光栅结构；以及
检测器，被配置为接收由所述光栅结构散射的辐射并且基于所接收的辐射生成测量，
其中所述量测***被配置为：
生成测量集，所述测量集与所述光栅结构的、沿所述非恒定节距的方向上的位置集相对应，以及
基于所述测量集确定光刻工艺的参数或针对所述量测***的校正。
2.根据权利要求1所述的量测***，其中所述非恒定节距包括具有宽-窄-宽或窄-宽-窄布置的调制。
3.根据权利要求2所述的量测***，其中所述调制基本上是非对称的。
4.根据权利要求2所述的量测***，其中：
所述位置集跨所述调制基本上均匀地分布；
所述测量集是通过跨所述宽-窄-宽或所述窄-宽-窄布置扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移和具有与所述第一位移相反的方向的第二位移。
5.根据权利要求2所述的量测***，其中所述非恒定节距还包括所述调制的一个或多个重复。
6.根据权利要求5所述的量测***，其中：
所述测量集是通过在所述调制和所述调制的所述一个或多个重复上跨所述光栅结构扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移、具有与所述第一位移相反的方向的第二位移，以及具有与所述第一位移的方向类似的第三位移。
7.根据权利要求1所述的量测***，其中所述光刻工艺的所述参数包括套刻误差、结构尺寸、线厚度、临界尺寸、层组成、层厚度、材料均匀度、层均匀度、损坏和/或污染。
8.一种光刻设备，包括：
照射***，被配置为照射图案化装置的图案；
投射***，被配置为将所述图案的图像投射到衬底上；以及
量测***，包括：
辐射源，被配置为生成辐射；
光学元件，被配置为将所述辐射导向包括非恒定节距的光栅结构；以及
检测器，被配置为接收由所述光栅结构散射的辐射并且基于所接收的辐射生成测量，
其中所述量测***被配置为：
生成测量集，所述测量集与所述光栅结构的沿所述非恒定节距的方向上的位置集相对应，以及
基于所述测量集确定光刻工艺的参数或针对所述量测***的校正。
9.根据权利要求8所述的光刻设备，其中所述非恒定节距包括具有宽-窄-宽或窄-宽-窄布置的调制。
10.根据权利要求9所述的光刻设备，其中所述调制基本上是非对称的。
11.根据权利要求9所述的光刻设备，其中：
所述位置集跨所述调制基本上均匀地分布；
所述测量集是通过跨所述宽-窄-宽或所述窄-宽-窄布置扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移和具有与所述第一位移相反的方向的第二位移。
12.根据权利要求9所述的光刻设备，其中所述非恒定节距还包括所述调制的一个或多个重复。
13.根据权利要求12所述的光刻设备，其中：
所述测量集是通过在所述调制和所述调制的所述一个或多个重复上跨所述光栅结构扫描所述量测***来生成的；以及
与由所述光栅结构散射的所述辐射的衍射级相对应的光瞳平面中的光斑，在所述扫描期间经历第一位移、具有与所述第一位移相反的方向的第二位移，以及具有与所述第一位移的方向类似的第三位移。
14.根据权利要求8所述的光刻设备，其中所述光刻工艺的所述参数包括套刻误差、结构尺寸、线厚度、临界尺寸、层组成、层厚度、材料均匀度、层均匀度、损坏和/或污染。
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