專利名稱：重疊測(cè)量設(shè)備、光刻設(shè)備和使用這種重疊測(cè)量設(shè)備的器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重疊測(cè)量設(shè)備、光刻設(shè)備以及使用這種重疊測(cè)量設(shè)備制造器件的 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)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)備包括所謂的 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；以及所謂的掃描器，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。在已知的角分辨散射測(cè)量系統(tǒng)中，重疊被測(cè)量成從襯底上的光柵反射的光的+1 和-1級(jí)衍射之間的強(qiáng)度差異。這需要具有大約300-1000nm量級(jí)的節(jié)距的相對(duì)粗糙的光柵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種光刻設(shè)備和器件制造方法，其中可以以盡可能接近的分辨率 水平實(shí)現(xiàn)重疊測(cè)量。在一個(gè)示例中，對(duì)于重疊分辨率零級(jí)衍射級(jí)是有效的。對(duì)于錐形衍射， 零級(jí)還顯示出不對(duì)稱，其可以理論上用于OV度量。然而，不對(duì)稱可能是極其小的(即使是 在使用UV波長(zhǎng)的情況下)，這會(huì)使得測(cè)量易于受到傳感器不對(duì)稱的影響。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種重疊測(cè)量設(shè)備，包括偏振光源，用于使用偏 振光束照射樣品；光學(xué)系統(tǒng)，配置成捕獲由樣品散射的光，所述光學(xué)系統(tǒng)包括偏振器，用 于傳送與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量；和檢測(cè)器，其測(cè)量正交偏振分量的強(qiáng) 度，其中重疊測(cè)量設(shè)備還包括連接至檢測(cè)器的處理單元，所述處理單元配置成使用從正交 偏振分量得出的不對(duì)稱數(shù)據(jù)僅處理用于重疊度量測(cè)量的正交偏振分量。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種光刻設(shè)備，包括這樣的重疊測(cè)量設(shè)備。在本發(fā)明的還一實(shí)施例中，一種器件制造方法，包括將圖案化的輻射束投影到襯 底上，其中所述方法包括用偏振光束照射樣品；捕獲由樣品散射的光；傳送與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量；測(cè)量正交偏振分量的強(qiáng)度；和使用從正交偏振分量得出的 不對(duì)稱數(shù)據(jù)僅處理用于重疊度量測(cè)量的正交偏振分量。本發(fā)明的其他實(shí)施例、特征以及優(yōu)點(diǎn)以及這些不同的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作將在下 面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)的描述。


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示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻設(shè)備；圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重疊測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；圖3示意地示出用在雙圖案化的襯底上的光柵結(jié)構(gòu)的截面圖；圖如和4b示出使用在圖2中的重疊測(cè)量系統(tǒng)中的圖3示出的結(jié)構(gòu)測(cè)量的平面和 交叉偏振光譜；圖5示出從圖4的光譜測(cè)量的交叉偏振器不對(duì)稱的相對(duì)量。本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例將在下文中參照附圖進(jìn)行描述。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了并入本發(fā)明的特征的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例。所公開(kāi)的實(shí)施例僅給 出本發(fā)明的示例。本發(fā)明的范圍不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。本發(fā)明通過(guò)未決的權(quán)利要求進(jìn)行 限定。所述的實(shí)施例和在說(shuō)明書(shū)中提到的“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例，，等 表示所述的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個(gè)實(shí)施例不必包括一定包括特 定特征、結(jié)構(gòu)或特性。而且，這些段落不必指的是同一個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或 特性與實(shí)施例結(jié)合進(jìn)行描述時(shí)，應(yīng)該理解，無(wú)論是否明確描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)將 這些特征、結(jié)構(gòu)或特性與其他實(shí)施例結(jié)合。本發(fā)明實(shí)施例可以應(yīng)用到硬件、固件、軟件或其任何組合。本發(fā)明實(shí)施例還可以應(yīng) 用為存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令，其可以通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行。機(jī)器可 讀介質(zhì)可以包括任何用于以機(jī)器(例如計(jì)算設(shè)備)可讀形式存儲(chǔ)或傳送信息的機(jī)構(gòu)。例 如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)；磁盤(pán)存儲(chǔ)媒介；光 學(xué)存儲(chǔ)媒介；閃存設(shè)備；傳播信號(hào)的電、光、聲或其他形式(例如，載波、紅外信號(hào)、數(shù)字信號(hào) 等)，以及其他。此外，這里可以將固件、軟件、程序、指令描述成執(zhí)行特定操作。然而，應(yīng)該 認(rèn)識(shí)到，這些描述僅為了方便并且這些操作實(shí)際上由計(jì)算設(shè)備、處理器、控制器或其他執(zhí)行 所述固件、軟件、程序、指令等的設(shè)備來(lái)完成的。圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光刻設(shè)備。所述光刻設(shè)備包括照 射系統(tǒng)、支撐結(jié)構(gòu)、襯底臺(tái)和投影系統(tǒng)。照射系統(tǒng)(照射器)IL配置用于調(diào)節(jié)輻射束B(niǎo) (例 如UV輻射或DUV輻射)。支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT構(gòu)造成支撐圖案形成裝置(例如掩 模)MA并與配置成根據(jù)特定參數(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。投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS配置成用于將圖案形成裝置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(lèi)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(lèi)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)來(lái)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?！倍伎梢哉J(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的輔助特征)。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(lèi)型、交替型相移掩模類(lèi)型、衰減型相移掩模類(lèi)型和各種混合掩模類(lèi)型之類(lèi)的掩 模類(lèi)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(lèi)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)液體或使用真空之類(lèi)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(lèi)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(lèi)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。光刻設(shè)備也可以是這種類(lèi)型，其中襯底的至少一部分被具有相對(duì)高的折射率的液 體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸沒(méi)液體也可以應(yīng)用到光刻設(shè) 備的其他空間，例如掩模和投影系統(tǒng)之間的空間。公知地，浸沒(méi)技術(shù)可以用于提高投影系統(tǒng) 的數(shù)值孔徑。這里用到的術(shù)語(yǔ)“浸沒(méi)”不是指一個(gè)結(jié)構(gòu)(例如襯底)必須浸入到液體中，而 僅指的是在曝光過(guò)程中液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。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?？梢詫⑺稣丈淦饔糜谡{(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MA)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)PS，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(lèi)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MA。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(lèi)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、M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記Pl、P2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(lèi)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)PS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(lèi)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。圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重疊測(cè)量設(shè)備10的示意圖。襯底W 設(shè)置有光柵或用于重疊測(cè)量的其他測(cè)量結(jié)構(gòu)。在光刻設(shè)備中有利地使用重疊測(cè)量設(shè)備10， 其布置成將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移至襯底上。在示出的示例中，提供偏振光源3，其產(chǎn)生偏振光光束，例如線性偏振光，用于照射 樣品(例如襯底W)。在圖2的示意圖中，X和Y軸被示出，并且光束的偏振方向是沿Y方 向。光束被散射在樣品上，并且光學(xué)系統(tǒng)捕獲該散射光。在光學(xué)系統(tǒng)中，提供偏振器用于透 過(guò)與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量。光束被弓I導(dǎo)朝向第一非偏振分束器4，其引導(dǎo)光束朝向具有高數(shù)值孔徑(例如，大 于大約0.9)的物鏡2。物鏡2將測(cè)量光斑投影到襯底W的表面上。在這個(gè)示例中，從晶片 W上的光柵上反射的零級(jí)衍射分量被接收回到物鏡2中，在此之后第一非偏振分束器4使光 束透射作為透射光束朝向第二非偏振分束器5。第一和第二非偏振分束器4、5的分束器軸 線相互垂直。例如，在圖2的示意圖中，第二非偏振分束器的軸線相對(duì)于第一非偏振分束器 4的軸線圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)大約90°。非偏振分束器4、5是例如具有等于大約0.6的透射系數(shù) T和大約0. 3的反射系數(shù)R的分束器，因?yàn)檫@樣的值得到總的最高的光路效率。隨后，源自第二非偏振分束器5的分出的光束被引導(dǎo)至例如沃拉斯頓棱鏡 (ffollaston prism)形式的交叉偏振器6。這得到兩個(gè)空間分離的角分辨光譜，一個(gè)是平面 內(nèi)圖像，一個(gè)是交叉偏振圖像。交叉偏振圖像通過(guò)照相機(jī)7 (例如CCD或CMOS照相機(jī))檢 測(cè)，照相機(jī)7測(cè)量至少正交偏振分量的強(qiáng)度。這個(gè)數(shù)據(jù)在連接至照相機(jī)7的處理單元8中 進(jìn)一步處理。照相機(jī)7布置在重疊測(cè)量設(shè)備內(nèi)，以便將物鏡2的后焦平面成像在照相機(jī)7 的傳感器上。處理單元8使用源自交叉偏振圖像強(qiáng)度測(cè)量的不對(duì)稱數(shù)據(jù)進(jìn)一步僅處理交叉 偏振圖像(即，正交偏振分量)用于重疊度量測(cè)量。在還一實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)還包括可選的阻擋元件9(在圖2的示意圖中用虛線示 出)，其阻擋來(lái)自交叉偏振器6的平面內(nèi)圖像進(jìn)入檢測(cè)器7。在一個(gè)示例中，重疊測(cè)量設(shè)備10內(nèi)的散射儀布置可以適于通過(guò)測(cè)量反射光譜內(nèi) 的不對(duì)稱而測(cè)量?jī)蓚€(gè)非對(duì)準(zhǔn)的周期結(jié)構(gòu)的重疊，所述不對(duì)稱與重疊的程度相關(guān)。散射儀布 置例如適于通過(guò)測(cè)量反射光譜和/或檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)的不對(duì)稱來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)非對(duì)準(zhǔn)光柵或周期 結(jié)構(gòu)的重疊，所述不對(duì)稱與重疊的程度相關(guān)。基于對(duì)稱檢測(cè)結(jié)構(gòu)，基本上所有不對(duì)稱都是可 區(qū)分的。這提供直接的方法以測(cè)量光柵內(nèi)的不對(duì)準(zhǔn)。重疊度量是基于角散射光譜內(nèi)的不對(duì)稱的測(cè)量。對(duì)稱結(jié)構(gòu)得出對(duì)稱的角光譜，并 且目標(biāo)中的不對(duì)稱顯示成為角散射光譜中的不對(duì)稱。這種性質(zhì)是使用角分辨散射測(cè)量的重
疊度量的基礎(chǔ)。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)重疊但不對(duì)準(zhǔn)的光柵包括用以形成一個(gè)合成的不對(duì)稱目標(biāo) 的條。角散射光譜中的最終的不對(duì)稱使用用于得出重疊的重疊測(cè)量設(shè)備10檢測(cè)。這種技 術(shù)在歐洲專利申請(qǐng)EP-A-1628164中詳細(xì)地描述，其通過(guò)參考全文并入。在一個(gè)示例中，本申請(qǐng)的重疊測(cè)量設(shè)備適于包括入射到襯底W上的光柵的光束的 錐形衍射的重疊測(cè)量。交叉偏振圖像可以提供弱的交叉偏振光譜，其通常比平面內(nèi)光譜弱10-20倍。當(dāng) 使用交叉偏振器6時(shí)，尤其是當(dāng)使用沃拉斯頓棱鏡時(shí)，可以得到兩個(gè)光譜的空間分離，并且可以實(shí)現(xiàn)僅處理交叉偏振光譜。在另一實(shí)施例中，已經(jīng)使用在晶片W上的節(jié)距大約為USnm的所謂的雙圖案形成 疊層15來(lái)測(cè)試重疊測(cè)量設(shè)備10，其橫截面如圖3示意地示出。疊層15包括位于襯底W的 頂部的具有無(wú)定形C的硬掩模光柵的第一疊層17，和位于第一疊層17的頂部上的抗蝕劑光 柵16。在另一實(shí)施例中，圖如和4b，平面內(nèi)光譜Ga)和交叉偏振光譜Gb)以灰度級(jí)方 式表示的強(qiáng)度示出。在本示例中，大部分的光是在平面內(nèi)偏振光譜中(大約比交叉偏振光 譜高50倍)。在交叉偏振光譜Gb)的方位方向僅有一小部分光。在圖5中，示出一個(gè)實(shí)施例，其中對(duì)于交叉偏振光譜，在上面的疊層15中測(cè)量的不 對(duì)稱的計(jì)算出來(lái)的相對(duì)量大約為5nm疊層誤差。所用的灰度級(jí)表示計(jì)算的不對(duì)稱的正的和 負(fù)的值。平面內(nèi)偏振可以不具有任何有關(guān)不對(duì)稱的信息(在圖中沒(méi)有示出)，因此更易于阻 擋用于重疊測(cè)量的光。在這種方式中，僅用存在于交叉偏振光譜中的少量的光子可以測(cè)出 大的不對(duì)稱效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，交叉偏振光譜中的光的量可以非常低，因而這種方法使用具有 足夠的動(dòng)態(tài)范圍和可接受的散射光抑制的照相機(jī)7。例如，具有最小12比特分辨率的背照 射CCD將提供合理的結(jié)果。此外，用作交叉偏振器6的沃拉斯頓棱鏡應(yīng)該具有極佳的消光比?！捌矫鎯?nèi)”偏振光不具有重疊信息并因此可能引入測(cè)量誤差。附加地或替換地，可 以在不提高傳感器復(fù)雜度的情況下實(shí)現(xiàn)用交叉偏振器6空間分離或阻擋這種光。模擬表明，UV波長(zhǎng)給出充分的不對(duì)稱效果，以實(shí)現(xiàn)使用本申請(qǐng)的重疊測(cè)量設(shè)備 10。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)備可以有其他的應(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。盡管以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻術(shù)的情況中使用本發(fā)明的實(shí)施例， 但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用中，例如壓印光刻術(shù)，并且只要情況允許，不局 限于光學(xué)光刻術(shù)。在壓印光刻術(shù)中，圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案?？?以將所述圖案形成裝置的拓?fù)溆∷⒌教峁┙o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(lèi)型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如具有約365、355、對(duì)8、193、157或126歷的波長(zhǎng))或極紫外(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(lèi)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、電磁的和靜電的光學(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)器可讀指令序列的計(jì)算機(jī)程序的形式，或具有存儲(chǔ)其中的所述計(jì)算機(jī)程序的數(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。結(jié)論雖然上面描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，應(yīng)該理解，它們僅是以示例的方式給出而 不是限定。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以 在形式和細(xì)節(jié)上作各種變化。因此，本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)該由上述示例性實(shí)施例中的 任一個(gè)限制，而應(yīng)該僅根據(jù)權(quán)利要求和其等同物進(jìn)行限定。應(yīng)該理解，“具體實(shí)施方式
”部分而不是“發(fā)明內(nèi)容”和“摘要”部分可以用于解釋 權(quán)利要求?！鞍l(fā)明內(nèi)容”和“摘要”部分可以列出一個(gè)或多個(gè)，但是并非本發(fā)明人設(shè)想的所有 本發(fā)明的示例性實(shí)施例，因此不是為了以任何方式限制本發(fā)明和其所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種重疊測(cè)量設(shè)備，包括偏振光源，配置成用偏振光束照射樣品；光學(xué)系統(tǒng)，配置成捕獲由偏振光束引起的由樣品散射的光，所述光學(xué)系統(tǒng)包括 偏振器，配置成透過(guò)與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量， 檢測(cè)器，配置成測(cè)量所述正交偏振分量的強(qiáng)度并由其產(chǎn)生信號(hào)，和 處理單元，配置成接收來(lái)自檢測(cè)器的所述信號(hào)并使用從所述正交偏振分量得出的不對(duì) 稱數(shù)據(jù)來(lái)處理用于重疊度量測(cè)量的所述正交偏振分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述樣品是襯底，并且所述光學(xué)系統(tǒng)還 包括第一非偏振分束器，配置成接收來(lái)自偏振光源的偏振光束、通過(guò)投影系統(tǒng)引導(dǎo)光到襯 底以及通過(guò)投影系統(tǒng)接收來(lái)自襯底的反射光束，所述反射光束包括零級(jí)衍射分量；第二非偏振分束器，配置成接收從第一非偏振分束器透過(guò)的光束，其中第一非偏振分 束器和第二非偏振分束器的分束器軸線是相互垂直的；和交叉偏振器，配置成接收來(lái)自第二非偏振分束器的分出的光束并使平面內(nèi)圖像和交叉 偏振圖像透過(guò)至檢測(cè)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)還包括阻擋元件，所述阻 擋元件配置成阻擋所述平面內(nèi)圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述交叉偏振器包括沃拉斯頓棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中 所述襯底包括光柵；和所述零級(jí)衍射分量源自來(lái)自所述光柵的偏振光束的錐形衍射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述檢測(cè)器包括照相機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述檢測(cè)器包括CXD照相機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述CCD照相機(jī)具有12比特的最小分辨率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述CCD照相機(jī)包括背照射CCD裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述樣品是襯底，并且所述光學(xué)系統(tǒng)還 包括第一非偏振分束器，配置成接收來(lái)自偏振光源的偏振光束、通過(guò)投影系統(tǒng)引導(dǎo)光到襯 底以及通過(guò)投影系統(tǒng)接收來(lái)自襯底的反射光束，其中所述反射光束包括零級(jí)衍射分量；以 及第二非偏振分束器，配置成接收從第一非偏振分束器透過(guò)的光束，其中第一非偏振分 束器和第二非偏振分束器的分束器軸線是相互垂直的，其中所述偏振器配置成接收來(lái)自第二非偏振分束器的分出的光束并使平面內(nèi)圖像和 交叉偏振圖像透過(guò)至檢測(cè)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)還包括用于阻擋平面內(nèi) 圖像的阻擋元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述偏振器包括沃拉斯頓棱鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的重疊測(cè)量設(shè)備，其中所述襯底包括光柵；和所述零級(jí)衍射分量源自來(lái)自所述光柵的偏振光束的錐形衍射。
14.一種光刻設(shè)備，包括照射系統(tǒng)，配置成產(chǎn)生輻射束；支撐結(jié)構(gòu)，配置成支撐配置成圖案化輻射束的圖案形成裝置； 投影系統(tǒng)，配置成將圖案化的束投影到襯底上；和 重疊測(cè)量系統(tǒng)，包括 偏振光源，配置成用偏振光束照射樣品；光學(xué)系統(tǒng)，配置成捕獲由偏振光束引起的由樣品散射的光，所述光學(xué)系統(tǒng)包括 偏振器，配置成透過(guò)與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量， 檢測(cè)器，配置成測(cè)量正交偏振分量的強(qiáng)度并由其產(chǎn)生信號(hào)，和 處理單元，配置成接收來(lái)自檢測(cè)器的所述信號(hào)并使用從所述正交偏振分量得出的不對(duì) 稱數(shù)據(jù)來(lái)處理用于重疊度量測(cè)量的所述正交偏振分量。
15.一種器件制造方法，包括步驟 用偏振光束照射樣品；捕獲由偏振光束引起的由樣品散射的光； 透過(guò)與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量； 測(cè)量所述正交偏振分量的強(qiáng)度；和使用從所述正交偏振分量得出的不對(duì)稱數(shù)據(jù)執(zhí)行重疊度量測(cè)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括步驟 使用襯底作為所述樣品；捕獲由樣品散射的光的零級(jí)衍射分量；和 將所捕獲的光分成平面內(nèi)圖像和交叉偏振圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括阻擋平面內(nèi)圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括從來(lái)自襯底上的光柵的偏振光束的錐形衍射 產(chǎn)生零級(jí)衍射分量。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括使用CCD照相機(jī)實(shí)施測(cè)量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中CCD照相機(jī)具有12比特的最小分辨率。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括使用背照射CXD裝置作為CXD照相機(jī)。
全文摘要
重疊測(cè)量設(shè)備具有偏振光源，用于用偏振光束照射樣品，和光學(xué)系統(tǒng)，用以捕獲由樣品散射的光。光學(xué)系統(tǒng)包括偏振器，用于傳送與偏振光束的偏振方向正交的正交偏振分量。檢測(cè)器測(cè)量正交偏振分量的強(qiáng)度。連接至檢測(cè)器的處理單元布置成使用從正交偏振分量得出的不對(duì)稱數(shù)據(jù)處理重疊計(jì)算測(cè)量的正交偏振分量。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102067040SQ200980123676
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者A·鄧鮑夫 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司