计量靶的制作方法

发明背景

本发明涉及计量靶。此外，本发明还涉及表征晶片、掩模或cgh的形式的结构化元件的方法和装置。

背景技术：

微光刻用于制造诸如集成电路或lcd的微结构部件。在包括照明装置和投射镜头的称为光刻曝光设备中实行微光刻工艺。在这种情况下，通过投射镜头将通过照明装置所照明的掩模(＝掩模母版)的像投射到涂有感光层(光刻胶)且在投射镜头的像平面中布置的基板(例如硅晶片)上，以便于将掩模结构转印至基板的感光涂层。

在这种情况下，实际上需要监控图案化晶片的参数特征，例如cd值或者层厚度。特别地在多个光刻步骤中在晶片上产生的结构未达到光学系统的分辨率极限的所谓的“多图案化”方法中，不得不监控大量过程参数。这包括特别是监控在不同光刻步骤中在晶片上产生的结构的相对位置、争取最高可能的准确度(例如数量级为1nm)。在这种情况下所确定的叠加准确度通常是特别重要的并且还被称为“叠加”。

当确定这样的参数时，尤其已知的是特别在相应地产生的晶片元件的边缘区域中产生辅助或标记物结构，以便基于所述辅助结构在散射计量设置中基于衍射地确定相应相关参数。为了使得辅助或标记物结构甚至在仅比零级衍射较高的衍射级处可进行测量，所述辅助或标记物结构典型地通常配置为更粗糙或具有比所使用的结构更大的线间隔。

除了提供辅助结构的附加的费用以外，然而，实际上在此出现其他问题：基于相对粗糙辅助结构所确定的参数值不一定表示位于晶片上的实际感兴趣的所使用结构的真实行为，这例如可能归因于在所使用的结构和辅助结构之间相关性不足和/或它们之间的距离较大。

实际上发生的其他问题在于，使用散射计量测量机构要确定的相应相关参数彼此之间部分地相关，因此获得的具体测量信号不能用于直接推断该测量信号是由具体参数的变化(例如侧壁角的变化)所引起或是由例如其他参数的变化的具体组合(例如蚀刻深度和边缘倒圆)。

实际上其他问题由以下事实产生：散射计量测量机构自身和包含辅助或标记物结构的所测得的样品二者以及在测量机构中上述两者的对准可能受不确定性或错误困扰，因此获得具体测量信号不能用于明确地确定所述测量信号是归因于错误的辅助或标记物结构或是归因于在测量机构中样品的错误的取向。

在本发明的申请的其他领域中，还可以在计算机生成全息图(cgh)中使用标记物结构。这样的cgh例如用于高度准确地测试反射镜。在这种情况下，还已知通过使用所谓的复杂编码cgh实现在反射镜测试中所使用的cgh的校准，尤其，其中除了实际测试所需的“用途功能”(即根据反射镜形状设计为使数学上对应于测试样品形状的波前成形的cgh结构)以外，在同一个cgh中还编码至少一个其他“校准功能”，以提供用于校准或错误校正的参考波前。实际上在此发生的一个问题在于，通常再次需要许多轮廓参数(例如，侧壁角或特征尺寸(cd))，以完整确定cgh的轮廓。在该背景下，计量靶在cgh中用作标记物结构，以基于更简单结构确定轮廓参数。

在cgh中，在计量靶与所使用的结构和/或对准结构(也称为辅助结构)之间转变时，在处理期间可能发生不期望的物理或化学工艺，然而，该工艺可能导致不期望地改变或甚至破坏恰好坐落在附近的cgh结构。该效应还可以已经发生在对准和所使用的结构之间的过渡处。在此出现的本发明给出在上述情况二者下可以如何降低这些不期望的效果的描述。

关于现有技术，仅作为示例参考us9,311,431b2、us2016/0266505a1和wo2013/138297a1。

技术实现要素：

在上述背景下，本发明的目的是提供计量靶，其可以避免如上所描述的问题中的一个或多个。

该目的通过根据独立专利权利要求1的特征的计量靶来实现。

根据一个方面，本发明涉及计量靶，其中计量靶具有周期性结构或准周期性结构，其中所述结构由多个参数来表征，其中所述参数中的至少一个局部单调地变化，其中在5μm的距离之上该变化的最大尺寸小于10％；其中计量靶具有至少一个所使用的结构和至少一个辅助结构，其中辅助结构相对于局部单调变化的参数逐步地转变到所使用的结构中。

“准周期性”在此被认为意味着周期性结构的周期p的变化δp关于典型波长λ是缓慢的，也就是说它必须适用

根据一个实施例，在20μm的距离之上、特别是在40μm的距离之上，所述变化的最大尺寸小于10％。

根据一个实施例，在所述距离之上所述变化的最大尺寸小于5％、特别是小于1％。

本发明基于以下构思，特别地，在计量靶上出现并用作例如辅助或标记物结构的周期性结构或准周期性结构不配置为相对于所有特征参数是均匀的隔离的结构，而是配置为在计量靶上至少一个特征参数(其仅作为示例可以为光栅线结构中腹板宽度与周期的比率)逐渐且(准)连续地变化的隔离的结构。

在此采取“逐渐”和“准连续”变化意味着：在散射计量测量机构的应用中，在与散射计量测量期间所使用的电磁辐射的操作波长相比较大的尺度上发生相关变化，也就是说类似于上述准连续变化参数x的定义，它必须适用于

通过根据本发明的计量靶上出现的(辅助)结构的至少一个特征参数的准连续变化(在上述含义中)实现的是，首先在结构的每一个单独位置处，在求解麦克斯韦方程式中的周期性边界条件仍是合理的，并且其次在使用关于所有特征参数的固有恒定的隔离的辅助结构的情况下所发生的问题被避免，如在引言中所描述。

借助以下事实：例如在散射计量测量机构的应用中，不针对隔离的、固有恒定辅助结构，而是针对在如上含义中准连续变化的结构来实行强度测量，强度测量期间所获得的测量曲线(如下文更详细所描述地)可以特别是用于打破参数相关性，因为所述参数相关性在如所描述变化的计量靶上也是可变的。通过该方法，可以继而导致将所获得的测量信号(与基于隔离的恒定辅助结构的方法相比)分配给明确确定的轮廓参数，或者可以——如将更详细解释的——标识计量靶的在各个情况下特别适合于同时决定多个轮廓参数的区域(在该区域中相关轮廓参数仅是弱相关的)。

此外，可以——如同样将更详细解释的——基于在散射计量机构中用根据本发明的计量靶实现的强度测量，来推断具体测量信号是归因于错误的辅助结构还是归因于测量机构的错误校准。

在本发明的实施例中，特别是可以构成在根据本发明的计量靶上存在的结构的至少一个特征参数的如上所描述的准连续变化，使得辅助结构逐步地变换到相邻所使用的结构中，也就是说(换言之)在辅助结构内局部单调变化的参数最终对应于邻接的所使用的结构中的参数。

从而，在散射计量测量机构的应用中，可以克服引言中所描述的问题——在一方面隔离的辅助结构和另一方面所使用的结构之间的差异或不充分的相关性。

辅助结构到所使用的结构中的如上所描述的准连续且逐步的变换的其他优点在于，所述辅助结构实质上可以连续地嵌入到周围物中，因此在通过例如等离子体工艺的蚀刻期间，在蚀刻轮廓中不会诱导出不连续性。因此，在确定晶片的相关轮廓参数的散射计量测量机构的应用中和在cgh的应用中，可以避免如在引言中所描述的问题——由辅助结构不希望地修改相应所使用的结构。

该技术同样地可用于将cgh上的对准结构和所使用的结构连续地相互变换。

根据一个实施例，局部单调变化的参数是几何参数。

根据一个实施例，周期性或准周期性结构进一步地由至少一个恒定参数来表征。

根据一个实施例，表征结构的参数中的至少一个从节距(周期)、侧壁角和蚀刻深度的组合中选择。

根据一个实施例，计量靶设计为在散射计量测量机构中基于衍射地决定晶片、掩模或cgh的形式的结构化元件上的所使用结构的至少一个轮廓参数。

根据一个实施例，计量靶配备在计算机生成全息图(cgh)上。

本发明还涉及具有根据本发明的计量靶的计算机生成全息图(cgh)。

根据一个实施例，计量靶设计为通过将由cgh指引到反射镜上的测试波与参考波干涉叠加来测试反射镜的表面，其中计量靶布置在cgh的在所述干涉叠加期间未使用的区域中。

本发明还涉及计算机生成全息图(cgh)，其具有至少一个所使用的结构和至少一个对准结构，该至少一个对准结构邻接所使用的结构或嵌入到所使用的结构中并用于使计算机生成全息图关于干涉测试机构对准，其特征在于，所使用的结构相对于至少一个特征参数连续地变换到所述对准结构中。

根据该方面，因此创建对准结构和所使用的结构之间的连续转变，这可以例如通过描述所使用的结构和/或对准结构的至少一个复杂(重量)功能的对应的连续配置来实现。上述方法是基于以下考虑：在对准结构和所使用的结构之间的急剧转变，从制造工程观点来看，可能导致不期望过程变化和(例如通过在等离子体蚀刻期间的遮蔽效应)导致所使用结构的不期望修改(例如，蚀刻深度的急剧变化)，这可以通过根据本发明的在对准结构和所使用的结构之间的平滑、连续转变来避免。

本发明还涉及表征晶片、掩模或cgh的形式的结构化元件的方法，

-其中基于测量电磁辐射在其于结构化元件处衍射之后的强度来确定结构化元件的多个参数特征，其中这些强度测量是针对位于计量靶上的至少一个所使用的结构和至少一个辅助结构来实行的；

-其中基于对波长、偏振和/或衍射级的相应不同组合的强度测量期间所测得的强度值、并且基于对应地计算出的强度值，在应用数学优化方法的情况下确定参数；

-其中计量靶根据如上所描述的特征来设计。

本发明还涉及表征晶片、掩模或cgh的形式的结构化元件的方法。

-其中基于测量电磁辐射在其于结构化元件处衍射之后的强度来确定结构化元件的多个参数特征，其中这些强度测量是针对位于计量靶上的至少一个所使用的结构和至少一个辅助结构来实行的；

-其中基于对波长、偏振和/或衍射级的相应不同组合的强度测量期间所测得的强度值、并且基于对应地计算出的强度值，在应用数学优化方法的情况下确定参数；

-其中计量靶具有周期性或准周期性结构；并且

-其中所述结构由多个参数来表征，其中所述参数中的至少一个局部单调地变化，其中在一距离之上该变化的最大尺寸小于10％，该距离对应于在强度测量期间所使用的操作波长的十倍。

根据一个实施例，采取强度测量作为以下的基础：对于具有局部单调变化参数的不同值的计量靶的不同区域实行在结构化元件的不同参数特征之间的参数相关性的决定。

根据一个实施例，采取强度测量作为以下的基础：实行在强度测量期间所使用的测量机构的校准。

根据一个实施例，结构化元件的参数特征包括来自以下组合的至少一个参数：cd值、蚀刻深度和不同图案化(例如光刻)步骤中所产生的两个结构的叠加准确度。

根据一个实施例，对于结构化元件上的至少两个区域同时实行所述强度测量。

本发明还涉及表征晶片、掩模或cgh的形式的结构化元件的装置，其中所述装置配置为实行具有如上所描述的特征的方法。关于该装置的优点和有利配置，参考与根据本发明的方法关联的上述解释。

本发明还涉及用于测试特别是微光刻投射曝光设备的反射镜的表面的方法，其中通过将由计算机生成全息图(cgh)指引到反射镜上的测试波与参考波干涉叠加来实行测试，其特征在于，cgh设计为根据如上所描述的特征的cgh。

可以从说明书和从属权利要求获得本发明的其他配置。

下面基于所附附图中所图示的示例性实施例更详细地解释本发明。

附图说明

附图中：

图1a-b示出了阐明在根据本发明的方法的上下文中可确定的叠加值(图1a)和侧壁角(图1b)的示意图；

图2示出了实行根据本发明的方法的装置或测量布置的一个可能实施例的示意图；

图3示出了晶片上所使用的结构和辅助结构的布置的示意图，用于解释本发明的一种可能的应用；

图4a-b示出了用于解释根据本发明的计量靶的一种可能配置的示意图；

图5-7示出了用于解释本发明的示例性应用的示意图；以及

图8-13显示了本发明的其他示例性实施例的示意图。

具体实施方式

图1a-b首先示出了阐明在根据本发明的方法的上下文中可确定的示例性参数的仅示意性、极度简化的示意图。图1a仅示意性示出了晶片150上在不同光刻步骤中所制造的两个结构，所述结构在横向方向(所描绘的坐标系中的x方向)上具有偏移d(其根据本发明是可确定的)，其中所述偏移可被确定为叠加值。图1b示出了晶片160上由于蚀刻工艺而产生的典型地非对称结构161-163的示意图，所述结构尤其由同样根据本发明的方法可确定的侧壁角来表征。

图2以示意图示出了实行根据本发明的方法的装置或测量布置的一个可能实施例。

图2的测量布置配置为散射仪并且包括光源201，该光源例如可以是生成波长光谱(例如在300nm至800nm的波长范围中)的宽带可调谐光源。图2中照明束路径由“200”指定，并且成像束路径由“210”指定。来自光源201的光经由输入耦合件以及透镜元件202和由其他透镜元件204表示的光学单元通行到光瞳平面pp中。“205”表示用于设定期望的偏振态的起偏器(例如，具有预先定义的偏振方向的线偏振光)，其中不同偏振态或偏振方向通过变化的设定或者交换起偏器205是可设定的，这取决于起偏器的具体配置。根据图2的光从起偏器205经由透镜元件206或由其表示的光学组合、偏转反射镜207和分束器208入射到在晶片209上已光刻产生的结构上或所述晶片209上，所述晶片位于场平面fp中并且布置在晶片台的晶片平面中。

在所述结构处衍射后，根据图2的光再次经由成像束路径中的分束器208、经由光学组合211、位于光瞳平面pp中或其附近的检偏器212，以及其他组装件213通行到位于场平面fp中的检测器(相机)215上。检偏器212和起偏器205可以各自配置为可旋转的方式。在分别使用可调谐的光源201和/或起偏器205的情况下，针对多个不同波长或偏振态，可以由检测器215实现强度测量。基于由检测器215相应地测得的强度值，通过比较(特别是差异形成)，例如可以在本身已知的方式下用基于模型的方式进行晶片209上在不同光刻步骤下产生的结构的相对位置的决定或监控。

对于叠加决定，例如针对偏振和波长的不同组合所获得的测量值在各个情况下拟合到通过解麦克斯韦方程式产生的模型，其中可以应用例如迭代中的最小二乘偏差方法。在此情况下，此外，不仅针对单个图案化晶片区域，而是同时针对多个晶片区域，实现在每次测量时或在每个测量步骤中决定相应地分配到图案化晶片区域的叠加值，并且如果合适的话，决定其他参数或特征变量(例如根据图1b的非对称的结构的侧壁角、cd值等)，即，用于确定多个叠加值或其他特征变量，其中所述叠加值中的每一个相应地分配给同时测量的多个区域之一。

这可以在来自图2的测量布置中，特别是通过从晶片209到检测器215上的成像来使得以传感器的亚像素水平(例如典型地小于5μm的光斑尺寸)校正该成像或光斑rms。特别有利的是，在此使用所谓的1∶1成像。如上所提及的图案化晶片区域的每一个因此对应于成像到相应检测器215上的(相机)区域。因此，根据本发明，在每个测量步骤中或在每次测量时，不仅测量单独光斑(以在各个情况下确定仅单一叠加值)，而且将场成像到相关检测器(相机)215上。在这种情况下，根据本发明所成像的场的尺寸可以典型地为多个mm²。在这种情况下，仅作为示例，晶片上同时记录的全部区域可以对应于典型的晶片元件或芯片(“裸芯”)的尺寸，并且具有例如26mm×33mm的值。换言之，代替对单独结构的逐步照明和基于衍射的测量，将整个场照明，其中仅作为示例，所述场的尺寸可以为多个mm²、例如30mm×40mm。在这种情况下，单独晶片区域相应地对应于检测器区域(包括检测器上一个或多个相机像素)。

图3在仅示意性和极度简化示意图中示出了俯视图中的晶片301，其中各种各样所使用的结构310和辅助结构321二者位于晶片上，并且其中辅助结构321典型地布置在所使用的结构310外部或在相应制造的芯片之间的“切割线”(即晶片的断线或区域)中。

根据本发明，然后计量靶用于实现所述辅助结构，特别是，其中计量靶具有周期性或准周期性结构，其中所述结构由多个参数来表征，其中为了实现引言中所描述的优点，所述参数中的至少一个在与来自图2的测量布置的操作波长相比较大的尺度上局部单调变化。在这种情况下，特别是，在5μm的距离之上的该变化的最大尺寸可以小于10％。在散射计量机构中应用的情况下，在对应于强度测量期间所使用的操作波长的十倍的距离之上，所述变化的最大尺寸可以小于10％。

图4示出了解释这样的计量靶的一个示例性实施例的示意图，其中上文所提及的在此局部单调变化的参数是节距(即，周期)。在这种情况下，图4a中，每个垂直腹板对于其部分而言旨在于包含相同的多个(例如十个)腹板，其各具有相同腹板宽度。图4b相对于图4a的宏观俯视图示出了具有这样的腹板401-404的微观截面图。如图4a所指示的，由腹板的宽度所表示的周期在x方向上单调递减(该周期例如在整个计量靶之上例如从600nm的值降至20nm的值)。然而，如上文已解释的，该局部变化发生在与测量布置的相应操作波长相比较大的尺寸上，因此在结构的每个单独位置处，用于求解麦克斯韦方程式的周期性边界条件仍然是合理的。

本发明不限于在图4a-b中所描述的计量靶内节距的(即周期的)局部变化。图8示出了根据本发明的计量靶800的其他实施例的示意图，其中在此与图4a-b相比，叠加值用作局部变化参数。

参考图4a-b如上所描述的根据本发明的计量靶的配置然后可以用于如下文所描述的在多个方面打断干扰相关性。

根据参考图5a-b所描述的一个方面，计量靶可以特别是用于基于散射计量机构中实行的强度测量来区分特定测量信号是归因于错误辅助结构还是归因于测量机构的错误对准。

在图5a中的示意图中，三条曲线“a”、“b”和“c”对应于来自图2的机构中散射计量测量的不同测量通道，其中这些不同测量通道由波长、偏振和衍射级的互不相同组合来表征。单位为纳米(nm)的周期(节距)——如根据本发明的计量靶的连续变化参数(例如根据来自图4a-b的实施例)——被描绘在横轴上。在纵轴上，图5a中描绘相关测量通道的强度i相对于蚀刻深度d的偏导数，而图5b中描绘相关测量通道的强度i相对于样品或计量靶的倾斜角度φ的偏导数(其中倾斜角度φ表示样品在测量布置中的倾斜。)由于曲线之间明显不同，可以采取在散射计量机构中实行的强度测量作为以下的基础：确立所获得的测量信号是否归因于(如果适当的话)样品相对于测量机构的错误对准。

图6a-c和图7示出了解释本发明的其他可能应用的示意图。根据该方面，根据本发明的计量靶可以用于“打破”参数相关性，只要——如下文所描述——计量靶的相应地合适区域可以被认为其中可以同时地确定具体轮廓参数。

在图6a中的示意图中，三条曲线“a”、“b”和“c”再次对应于来自图2的机构中散射计量测量的不同测量通道，其中这些不同测量通道由波长、偏振和衍射级的互不相同组合来表征。单位为纳米(nm)的周期(节距)——如根据本发明的计量靶的连续变化参数(例如根据来自图4a-b的实施例)——被描绘在横轴上。在纵轴上描绘相关测量通道的强度i相对于蚀刻深度d的偏导数。图6b和图6c示出类似的示意图，其中相应地描绘了代替地相关测量通道的强度i相对于侧壁角θ的偏导数(图6b)以及相关测量通道的强度i相对于腹板宽度与周期的比率v的偏导数(图6c)。

图7示出参数相关性，其从图6a-c的示意图中得出，基于在各个情况下两个参数之间的对应协方差矩阵的形成。在该方面，参考thomasa.germer等人的“发展光学散射计量学的不确定性分析(developinganuncertaintyanalysisforopticalscatterometrymetrology)”，微光刻的检验和工艺控制xxiii，j.a.allgair编辑，proc.spie7272，(2009)。图7中，曲线“i”描述蚀刻深度和cd之间的参数相关性，曲线“ii”描述蚀刻深度和侧壁角之间的参数相关性，并且曲线“iii”描述在cd和侧壁角之间的参数相关性。归一化相关性值为零的值对应于相应参数之间完全不存在的相关性，而在图7的示意图中具有较小绝对值的相关性值指示仍然弱的相关性，并因此指示在计量靶的该区域中有利地实现对相关轮廓参数的同时决定。图7中，这适用于例如针对近似600nm的节距值的蚀刻深度和侧壁角的两个参数。

因此，本发明在此借助于以下事实：尽管例如在来自图2的机构中散射计量测量期间获得的测量信号中蚀刻深度和侧壁角的参数的显著相关性(原则上给定的)，该相关性在计量靶上的局部变化参数的整个变化范围内不相同，因为该相关性的变化可以用于例如由在一个区域中确定的侧壁角和另一个区域中确定的蚀刻深度打破相关参数相关性。

在本发明的申请的其他领域中，还可以在计算机生成全息图(cgh)中使用辅助或标记物结构。这样的cgh例如用于高度准确地测试反射镜。在这种情况下，还已知通过使用所谓的复杂编码cgh实现在反射镜测试中所使用的cgh的校准，尤其，其中除了实际测试所需的“用途功能”(即根据反射镜形状设计为使数学上对应于测试样品形状的波前成形的cgh结构)以外，在一个且相同的cgh中还编码至少一个其他“校准功能”，以提供用于校准或错误校正的参考波前。

实际上在此发生的一个问题在于：总体上许多轮廓参数(诸如需要用于完全决定cgh的轮廓的例如侧壁角或特征尺寸(cd)(例如，如图9a图示为cgh910的局部))，其中在这种情况下的轮廓参数决定，还可以首先借助于少量参数基于较简单地形成的辅助或标记物结构来实现。如上所描述的应用中，然后可以构成根据本发明的计量靶，使得对应的、相对较简单的辅助结构被逐步变换到实际所使用的结构中，以便能够与如上所描述的实施例类似地更好地测量轮廓参数。这在图9b中示意性针对计量靶920示出，其中在计量靶920上，具有复杂编码的实际所使用的结构(图9b的右下方)连续地变换到图9b左上方处所示出的线光栅中。

图10a-b示出其他示例，其中在此图10a图示为所使用的结构的复杂编码的cgh1010具有棋盘式图案。图10b示出合适的计量靶1020，其中所述图案连续地变换到水平线图案(图10b中左侧)或竖线图案(图10b的右侧)中。

图11a-b示出光刻中图案或结构的连续变换的如上所描述的构思的应用的一个示例。图11a示意性图示彼此电学导电连接的结构的接触孔的有规律的布置1110。在具体情景中相关的典型的特征参数是所述接触孔的椭圆率。根据图11b，在布置1120中实现接触孔的完全圆形几何形状到具有变化椭圆率的几何形状的连续变换。

本发明的有利实施例中，根据其他方面，如图12所图示，标记物结构1220被定位在总之不用于实际测量的cgh1200的区域中(例如由于因为反射在相关区域中发生的测量信号的干扰)(这样的区域在图12中示为黑色)。在这种情况下，相关辅助或标记物结构1220——如图12中同样指示——再次可以配置为以如上所描述的方式恒定地或连续地转变到所使用的结构，其中在图12的示例中，在辅助或标记物结构1220的中央区域中出现的线图案连续地变换到围绕的、复杂的所使用结构中。

本发明的其他应用还从以下事实产生：除了实际计量靶以外，在cgh上还出现对准结构的形式的辅助结构，其中对准结构和所使用的结构之间的连续转变在此还可以以有利的方式来创造。图13用于阐明该方面。尽管在辅助或对准结构1310和所使用的结构1301之间的急剧转变(图13中左侧所指示)，从制造工程观点来看，导致不期望过程变化和(例如通过在等离子体蚀刻期间的遮蔽效应)最终导致所使用结构1301的不期望修改，但是如图13中右侧指示的，由根据本发明的在辅助或对准结构1320和所使用的结构1301之间的平滑、连续转变可以避免该影响。

尽管已经基于具体实施例描述了本发明，但是例如通过组合和/或交换单独实施例的特征，许多的变型和替代性实施例对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，对于本领域技术人员而言更不用说，本发明附随地涵盖这样的变型和替代性实施例，并且本发明的范围仅受限于所附的专利权利要求及其等同的含义内。