检查方法和设备以及光刻设备的制造方法
【专利摘要】公开了一种检查方法和设备以及相关光刻设备。检查方法包括使用选择波长的检查辐射照射结构，结构是包括多个层的类型(例如3D存储器结构)。检测得到的衍射信号，从所述衍射信号确定所述层的子集的物理属性。确定了所述物理属性的层的子集取决于检查辐射的选择波长。
【专利说明】检查方法和设备以及光刻设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月19日提交的EP申请13198288的权益，该申请在此通过全文引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及在例如由光刻技术制造器件中可使用的检查方法。
【背景技术】
[0004]光刻设备是将所希望图案施加至衬底上(通常至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图案化装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)上。图案的转移通常是经由成像至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含后续被图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括其中通过同时将整个图案暴露至目标部分上而照射每个目标部分的所谓的步进机，以及其中通过扫描图案沿给定方向(“扫描”方向)穿过辐射束而同时平行于或反平行于该方向扫描衬底而照射每个目标部分的所谓扫描机。也能够通过将图案压印至衬底上而将图案从图案化装置转移至衬底。
[0005]为了监视光刻工艺，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与已显影光敏抗蚀剂的关键线宽之间的叠置误差。可以对产品衬底和/或对专用度量目标执行该测量。存在各种技术用于对光刻工艺中形成的显微结构进行测量，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。专用检查工具的快速和非侵入性形式是散射仪，其中辐射束被引导至衬底表面上的目标上并且测量散射或反射束的属性。通过比较在由衬底反射或散射之前和之后束的属性，可以确定衬底的属性。这可以例如通过比较反射束与存储在与已知衬底属性相关联的已知测量值的库中的数据比较而完成。已知两种主要类型的散射仪。分光镜散射仪将宽带辐射束引导至衬底上并且测量被散射至特定窄角范围中辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度函数的被散射辐射的强度。
[0006]三维或垂直结构、诸如3DNAND快闪存储层堆叠在层堆叠的物理属性的精确控制并且因此精确测量中存在挑战。这些物理属性可以包括层厚度或者形成在层堆叠结构中孔洞的临界尺寸。
【发明内容】
[0007]希望提供一种实现更精确测量诸如层堆叠之类的结构的物理属性的方法和系统。
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种检查方法，包括:使用选择波长的检查辐射来照射结构，其中所述结构包括多个层;检测因所述结构的所述照射所引起的衍射信号；以及根据所述衍射信号确定所述层的子集的物理属性，对于其确定所述物理属性的层的子集取决于检查辐射的选择波长。
[0009]根据本发明的第二方面，提供了一种检查设备，包括:辐射源，可操作为使用选择波长的检查辐射照射结构，其中所述结构包括多个层;检测器，用于检测因所述结构所引起的所述照射的衍射信号；以及处理器，可操作为根据所述衍射信号确定所述层的子集的物理属性，所确定的所述层的子集的物理属性取决于检查辐射的选择波长。
【附图说明】
[0010]现在将仅借由示例的方式、参考所附示意图描述本发明的实施例，其中对应的参考符号指示对应的部分，以及其中:
[0011]—图1图不了光刻设备；
[0012]一图2图示了光刻单元或集群；
[0013]一图3图不了第一散射仪；
[OOM] —图4图不了第二散射仪；
[0015]图5图示了用于根据散射仪测量来重构结构的第一示例性方法；
[0016]—图6图示了用于根据散射仪测量来重构结构的第二示例性方法；以及
[0017]—图7示意性示出了计算得到的对于检查辐射的不同波长对于在结构不同层处结构属性的敏感性。
【具体实施方式】
[0018]图1示意性图示了光刻设备。该设备包括:
[0019]一照明系统(照明器)IL，配置用于调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；
[0020]—支撑结构(例如掩模工作台)MT，构造用于支撑图案化装置(例如掩模)MA并且连接至配置用于根据某些参数精确地定位图案化装置的第一定位器PM;
[0021]—衬底工作台(例如晶片工作台)WT，构造用于保持衬底(例如涂覆了光刻胶的晶片)W并且连接至配置用于根据某些参数精确地定位衬底的第二定位器PW;以及
[0022]—投影系统(例如折射式投影透镜系统)PL，配置用于将由图案化装置MA赋予辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个裸片)上。
[0023]照明系统可以包括用于引导、定形或控制辐射的各种类型光学部件，诸如折射式、反射式、磁性、电磁、静电或其他类型光学部件。
[0024]支撑结构支撑也即承载了图案化装置的重量。其以取决于图案化装置的朝向、光刻设备的设计、以及其他条件诸如例如图案化装置是否保持在真空环境中的方式而保持图案化装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术以保持图案化装置。支撑结构可以是框架或工作台，例如，其如需要的话可以是固定或可移动的。支撑结构可以确保图案化装置处于所希望的位置处，例如相对于投影系统。术语“刻线板”或“掩模”的任何使用在此可以视作与更常用术语“图案化装置”同义。
[0025]在此使用的术语“图案化装置”应该广义地解释为涉及可以用于在其截面中赋予辐射束图案以便于在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意的是赋予辐射束的图案可以不精确地对应于衬底目标部分中所希望的图案，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中产生的器件中的特定功能层，诸如集成电路。
[0026]图案化装置可以是透射或反射式的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是广泛已知的，并且包括诸如二元、交替相移、和衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例使用小镜面的矩阵排列，每个镜面可以单独地倾斜以便于沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面在由镜面矩阵反射的辐射束中赋予图案。
[0027]在此使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任何类型投影系统，包括折射式、反射式、折反射式、磁性、电磁和静电光学系统或其任意组合，如对于所使用曝光辐射、或者对于其他因素诸如沉浸液体的使用或真空的使用合适的。术语“投影透镜”的任何使用在此可以视作与更常用术语“投影系统”同义。
[0028]如在此所示，设备是透射式类型(例如使用透射式掩模)。备选地，设备可以是反射式类型(例如使用如上所述类型的可编程镜面阵列，或者使用反射式掩模)。
[0029]光刻设备可以是具有两个(双级)或更多衬底工作台(和/或两个或更多掩模工作台)的类型。在该“多级”机器中额外的工作台可以并行使用，或者可以当一个或多个其他工作台正用于曝光时在一个或多个工作台上执行准备步骤。
[0030]光刻设备也可以是如此类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体例如水覆盖，以便于填充投影系统与衬底之间的空间。沉浸液体也可以施加至光刻设备中其他空间，例如在掩模与投影系统之间。沉浸技术在本领域是广泛已知用于增大投影系统的数值孔径。如在此使用的术语“沉浸”并非意味着结构诸如衬底必须浸没在液体中，而是相反地仅意味着液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。
[0031]参照图1，照明器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是分立实体，例如当源是受激准分子激光器时。在该情形中，源并不视作形成了光刻设备的一部分并且辐射束借助于包括例如合适的引导镜面和/或扩束器的束传递系统BD而从源SO传至照明器IL。在其他情形中源可以是光刻设备的整体部分，例如当源是汞灯时。源SO和照明器IL、如果需要的话与束传递系统BD—起可以称作辐射系统。
[0032]照明器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调节在照明器的光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围(通常分别称作σ_外侧和σ-内侧)。此外，照明器IL可以包括各种其他部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有所希望的均匀性和强度分布。
[0033 ]辐射束B入射在图案化装置(例如掩模MA)上，其被保持在支撑结构(例如掩模工作台MT)上，并且由图案化装置图案化。通过横跨掩模ΜΑ，辐射束B穿过将束聚焦至衬底W的目标部分C上的投影系统PL。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置、线性编码器、2D编码器或电容性传感器)，衬底工作台WT可以精确地移动，例如以便于在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似的，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中并未明确示出)可以用于相对于辐射束B的路径而精确地定位掩模ΜΑ，例如在从掩模库机械检索之后，或者在扫描期间。通常，可以借助于形成了第一定位器PM—部分的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精细定位)而实现掩模工作台MT的移动。类似的，可以使用形成了第二定位器PW的一部分的长冲程模块和短冲程模块实现衬底工作台WT的移动。在步进机(与扫描机相反)的情形中，掩模工作台MT可以仅连接至短冲程促动器，或者可以被固定。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记P1、P2而对准。尽管如所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，它们可以位于目标部分之间的空间中(这些已知作为划片线对准标记)。类似的，在其中多于一个裸片提供在掩模MA上的情形中，掩模对准标记可以位于裸片之间。
[0034]所示的设备可以用于以下模式的至少一个:
[0035]1.在步进模式中，掩模工作台MT和衬底工作台WT保持基本上固定，此时赋予辐射束的整个图案同时投影至目标部分C上(也即单次静态曝光)。衬底工作台WT随后沿X和/或Y方向偏移以使得可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的大小。
[0036]2.在扫描模式中，同步扫描掩模工作台MT和衬底工作台WT，此时赋予辐射束的图案投影至目标部分C上(也即单次动态曝光)。衬底工作台WT相对于掩模工作台MT的速率和方向可以由投影系统PL的缩放和图像反转特性而确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描移动的长度确定了目标部分的高度(沿扫描方向)。
[0037]3.在另一模式中，掩模工作台MT保持基本上固定保持了可编程图案化装置，并且衬底工作台WT移动或扫描，此时赋予辐射束的图案投影至目标部分C上。在该模式中，通常使用脉冲辐射源并且在扫描期间衬底工作台WT每次移动之后或者在连续辐射脉冲之间如果需要的话更新可编程图案化装置。该操作模式可以容易地适用于利用可编程图案化装置、诸如如上所述类型的可编程镜面阵列的无掩模光刻。
[0038]也可以使用对上述使用模式的组合和/或变化，或者使用完全不同的使用模式。
[0039]如图2中所示，光刻设备LA形成了光刻单元LC的一部分，有时也称作光刻单元或集群，其也包括用于对衬底执行预曝光和后曝光处理的设备。传统地这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC，用于显影已曝光抗蚀剂的显影机DE，冷却板CH，以及烘培板BK。衬底操纵器或机器人RO从输入/输出端口 1/01、1/02拾取衬底，在不同处理设备之间移动它们，并且将它们输送至光刻设备的进料台LB。通常共同地称作轨道的这些装置在轨道控制单元TCU的控制之下，T⑶自身由监管控制系统SCS控制，SCS也经由光刻控制单元LA⑶而控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化产量和处理效率。
[0040]为了正确地和一致性地曝光由光刻设备所曝光的衬底，希望检查已曝光衬底以测量诸如在连续层之间的叠置误差、线条厚度、临界尺寸(CD)等的属性。如果检测到误差，则可以对于后续衬底进行调整，特别是如果可以足够早和快速的完成检查以使得仍然曝光相同批次的其他衬底。此外，可以剥离并且返工已经曝光的衬底一以改进产率一或者废弃，由此避免对已知为故障的衬底执行曝光。在其中仅衬底的一些目标部分故障的情形中，可以仅对良好的那些目标部分执行进一步曝光。
[0041]检查设备用于确定衬底的属性，并且特别地，不同衬底的属性或者相同衬底的不同层的属性如何逐层改变。检查设备可以被集成至光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立装置。为了实现最为快速的测量，希望检查设备在曝光之后立即测量已曝光的抗蚀剂层中的属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度一在抗蚀剂已经暴露至辐射的部分与尚未暴露的部分之间在折射率上仅存在非常小的差异一并且并非所有检查设备都具有足够的敏感性以进行潜像的有用测量。因此，可以在后曝光烘培步骤(PEB)之后进行测量，该后曝光烘培步骤通常是对于已曝光衬底执行的第一步骤、并且增大了抗蚀剂的已曝光和未曝光部分之间对比度。在该阶段处，抗蚀剂中的图像可以称作半潜像。也可以对已显影的抗蚀剂图像进行测量一在该点处已经移除了抗蚀剂的已曝光或未曝光部分一或者在诸如刻蚀之类的图案转移步骤之后。后者的可能性限制了故障衬底返工的可能性，但是可以仍然提供有用的信息。
[0042]图3示出了可以用于本发明的散射仪。其包括宽带(白光)辐射投影器2，其将辐射投影至衬底W上。反射的辐射传至分光计检测器4，其测量镜面反射的辐射的光谱10(强度取决于波长)。根据该数据，可以由处理单元PU例如通过严格耦合波形分析和非线性回归或者通过与图3底部处所示模拟频谱库比较而重构引起检测到光谱的结构或轮廓。通常，为了重构，结构的通常形式是已知的，并且假设一些参数来自对结构进行处理的知识，仅留下少数结构参数从散射仪数据确定。该散射仪可以配置作为正入射散射仪或斜入射散射仪。
[0043]可以用于本发明的另一散射仪示出在图4中。在该装置中，使用透镜系统12校准由辐射源2发出的辐射，并且辐射源2发出的辐射通过干涉滤光器13和偏振器17发出，由部分反射表面16反射并且经由显微镜物镜15聚焦至衬底W上，物镜具有高数值孔径(NA)，优选地至少0.9并且更优选地至少0.95。沉浸式散射仪可以甚至具有数值孔径在I之上的透镜。反射的辐射随后发射穿过部分反射的表面16进入检测器18中，以便于具有检测到的散射光谱。检测器可以位于背投影光瞳面11中，其在透镜系统15的焦距处，然而光瞳面可以替代地使用辅助光学器件(未示出)重复成像至检测器上。光瞳面是其中辐射的径向位置限定了入射角度并且角位置限定了辐射的方位角的平面。检测器优选地是二维检测器，从而可以测量衬底目标30的二维角散射谱。检测器18可以例如是CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。
[0044]参考束通常用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射在分束器16上时，其一部分穿过分束器而发出，同时参考束朝向参考镜面14。参考束随后投影至相同检测器18的不同部分上或者备选地投影至不同的检测器(未示出)上。
[0045]一组干涉滤光器13可应用于选择在比如405 — 790nm或甚至更低(诸如200 —300nm)的范围内感兴趣的波长。干涉滤光器可以是可调谐的，而不是包括一组不同滤光器。可以使用光栅作为干涉滤光器的替代。
[0046]检测器18可以测量在单个波长(或窄波长范围)下散射光的强度，强度分立地在多个波长处或者集中在波长范围内。此外，检测器可以分立地测量横向磁一以及横向电-偏振光的强度和/或横向磁-和横向电-偏振光之间的相位差。
[0047]衬底W上目标30可以是1-D光栅，其被印制使得在显影之后，条杆被形成为固态抗蚀剂线条。目标30可以是2-D光栅，其被印制使得在显影之后，光栅被形成为由固态抗蚀剂柱体或抗蚀剂中通孔。条杆、柱体或通孔可以备选地刻蚀至衬底中。该图案对于光刻投影设备中像差是敏感的，特别是投影系统PL，并且照明对称性和该像差的存在将自身显示出印制光栅的变化。因此，印制光栅的散射测量数据用于重构光栅。从印制步骤和/或其他散射度量方法，可以将1-D光栅的参数(诸如线条宽度和形状)、或者2-D光栅的参数(诸如柱体或通孔宽度或长度或形状)输入至由处理单元HJ执行的重构方法。
[0048]如上所述，目标在衬底的表面上。该目标将通常采取光栅中一系列线条或在2-D阵列中基本上矩形结构的形状。在度量中的严格光学衍射理论的目的是有效地计算从目标反射的衍射光谱。换言之，针对CD(临界尺寸)均匀性和叠置度量而获得目标形状信息。叠置度量是其中测量两个目标的叠置以便于确定衬底上两个层是否对准的测量系统。CD均匀性是光谱上光栅均匀性的简单测量值用，用于确定光刻设备的曝光系统如何起作用。具体地，CD或临界尺寸是“编写”在衬底上的对象的宽度并且是光刻设备实际上能够编写在衬底上的限制。
[0049]与诸如目标30之类的目标结构的建模及其衍射属性组合使用上述散射仪之一，可以以许多方式执行对结构的形状和其他参数的测量。在由附图5表示的第一类型方法中，基于目标形状(第一候选结构)的第一估算值而计算衍射图案并且将该衍射图案与观测到衍射图案比较。随后系统性地改变模型的参数并且在一系列迭代中重新计算衍射，以产生新的候选结构并且因此达到最佳匹配。在由附图6表示的第二类型方法中，预先计算对于许多不同候选结构的衍射光谱以产生衍射光谱的“库”。随后将从测量目标观测到衍射图案与计算得到光谱的库比较以找到最佳匹配。两种方法均可以一起使用:可以从库获得粗略匹配，接下来是迭代过程以找到最佳匹配。
[0050]更详细地参照图5，将概要地描述执行对目标形状和/或材料属性测量的方式。针对该描述，假设目标在仅I个方向上是周期性的(1-D结构)。实际上其可以在2或3个方向上是周期性的(2或3维结构)，并且因此将修改处理。
[0051]502:使用诸如如上所述那些的散射仪测量衬底上的真实目标的衍射图案。该测得的衍射图案被转发至诸如计算机之类的计算系统。计算系统可以是涉及以上的处理单元PU，或者其可以是分立设备。
[0052]503:建立“模型处方(model recipe)”，其在多个参数pi (p1、p2、p3等等)的方面限定了目标结构的参数化模型。这些参数可以例如存在于ID周期性结构、侧壁的角度、特征的高度或深度、特征的宽度中。目标材料和下方层的属性也由(在散射度量辐射束中存在的特定波长时)诸如折射率之类的参数表示。以下将给出具体的示例。重要的，当可以由描述了其形状和材料属性的许多参数限定目标结构时，模型处方将限定这些中的许多具有固定的数值，而为了以下处理步骤的目的，其他的数值将是可变的或“浮动的”参数。进一步地，在下文中我们描述由此在固定和浮动参数之间做出选择的过程。此外，将介绍其中可以准许参数改变而并未完全独立于浮动参数的方式。为了描述图5的目的，仅可变的参数被视作参数pi。
[0053]504:通过对于浮动参数设置初始数值pi(0)(也即pl(0)、p2(0)、p3(0)等等)而估算模型目标形状。将在某些预定范围内产生每个浮动参数，如处方中所限定的那样。
[0054]506:代表所估算形状的参数与模型的不同元件的光学属性一起用于计算散射属性，例如使用严格光学衍射方法，诸如RCWA或麦克斯韦方程的任意其他解。这给出了估算目标形状的估算或模型的衍射图案。
[0055]508、510:随后比较测得衍射图案和模型衍射图案，并且它们的相似和差异用于计算针对模型目标形状的“评价函数”。
[0056]512:假设评价函数指示了在模型准确地表示真实目标形状之前需要改进的模型，估算新参数Pl(I)、p2(l)、p3(l)等，并且迭代地反馈至步骤506中。重复步骤506 — 512。
[0057]为了帮助搜索，步骤506中的计算可以进一步产生评价函数的偏导数，在参数空间中该特定区域中，指示了增大或减小参数将增大或减小评价函数的敏感性。评价函数的计算和导数的使用在本领域通常是已知的，并且在此不再详述。
[0058]514:当评价函数指示了该迭代过程已经以所需准确度而收敛在解时，当前估算的参数被报告作为真实目标结构的测量值。
[0059]该迭代构成的耗时主要由所使用的正向衍射模型而确定，也即使用严格光学衍射理论而估算得到目标结构计算估算的模型衍射图案。如果要求更多参数，则存在更大的自由度。计算时间原则上随着自由度的幂而增大。估算的或在506处计算得到的模型衍射图案可以表达为各种形式。如果计算的图案被表达为与步骤502中所产生测得图案相同的形式，则简化比较。例如，可以容易地使用由图3的设备测得的光谱与建模的光谱比较;建模的光瞳图案可以容易地与由图4设备测得的光瞳图案比较。
[0060]从图5向前遍布该说明书，术语“衍射图案”将基于使用图4的散射仪的假设而使用。本领域技术人员可以容易地适应对不同类型散射仪、或者甚至其他类型测量仪器的教
B
寸ο
[0061]图6示出了备选的示例性方法，其中预先计算对于不同估算目标形状(候选结构)的多个模型衍射图案并且将其存储在库中以用于与真实测量值比较。以下原理和术语与对于图5的方法相同。图6方法的步骤为:
[0062]602:产生库的方法开始。可以对于目标结构的每种类型产生分立的库。库可以根据需求由测量设备的用户而产生，或者可以由设备的供应者预产生。
[0063]603:建立“模型处方”，其以多个参数pi(pl、p2、p3等等)限定目标结构的参数化模型。考虑事项类似于迭代方法的步骤503中的那些。
[0064]604:产生参数pl(0)、p2(0)、p3(0)的第一集合，例如通过产生所有参数的随机数值，每个参数在其预期的数值范围内。
[0065]606:计算模型衍射图案并且将其存储在库中，其代表了从由参数代表的目标形状所预期的衍射图案。
[0066]608:产生形状参数pl(l)、p2(l)、p3(l)的新集合。步骤606 — 608重复数十、数百或甚至数千次，直至包括所有所存储建模衍射图案的库被判定为充分完整。每个所存储的图案代表在多维参数空间中的样本点。库中的样本应该增殖具有充分密度的样本空间使得将充分接近地表示任何真实衍射图案。
[0067]610:在产生了库之后(尽管可以在之前)，真实目标30放置在散射仪中并且测量其衍射图案。
[0068]612:将测得的图案与库中存储的建模图案比较以找到最佳匹配图案。可以对库中每个样本做出比较，或者可以使用更系统性搜索策略，用以减小计算负担。
[0069]614:如果找到匹配，则用于产生匹配库图案的估算目标形状可以被确定是近似物体结构。对应于匹配样本的形状参数被输出作为测得形状参数。可以针对模型衍射信号直接地执行匹配过程，或者可以对为了快速评价而优化的替代模型执行。
[0070]616:可选地，最近的匹配样本用作开始点，精炼过程用于获得用于报告的最终参数。该精炼过程可以包括例如非常类似于图5中所示的迭代过程。
[0071]是否需要精炼步骤616是实施者的选择问题。如果非常密集地对库取样，则迭代精炼可以不需啊哟，因为将总是找到良好匹配。另一方面，该库将太大而不实用。实际的技术方案是使用库搜索参数的粗略集合，接下来使用评价函数一次和多次迭代用以确定参数的更精确集合，以报告具有所需精确度的目标衬底的参数。在执行了额外迭代的情形中，这将是增添计算得到衍射图案以及相关联精炼的参数集合作为库中的新实体。以该方式，可以初始地使用库，其基于相对较小量的计算工作，但是其使用精炼步骤616的计算工作而嵌入更大库中。不论使用哪个方案，也可以基于多个候选结构的匹配的良好性(goodness)而获得对所报告可变参数的一个或多个的数值的进一步精炼。例如，可以通过在两个或更多候选结构的参数数值之间内插而产生最终报告的参数数值，假设那些候选结构的两者或全部具有高的匹配得分。
[0072]该迭代过程的耗时主要由在步骤506和606处正向衍射模型而确定，也即使用来自估算目标形状的严格光学衍射理论计算所估算模型衍射图案。
[0073]某些半导体结构包括不同层的堆叠。例如，3D-NAND快闪存储器(也已知为垂直NAND快闪存储器)是其中存储器单元垂直地堆叠至层堆叠中的存储器。单独的存储器单元可以由包含了由多个同心垂直柱面填充的孔洞的一个平面多晶硅层构成。孔洞的多晶硅表面用作栅极电极。最外侧氧化物柱面用作栅极电介质，继而封闭存储电荷的氮化硅柱面，接着封闭作为围绕了用作导电沟道的导电多晶硅的中心棒的隧道电介质的氧化物。
[0074]层堆叠可以包括第一材料和第二材料的交替层的多层重复结构。每个层配对重复多于10次。每个层配对可以重复多于20次或多于30次。在具体示例中，每个层配对重复大约32次。在生长了这些层之后，以1:50的量级的非常高的深宽比穿过层堆叠刻蚀孔洞(沟道)。为了获得良好的器件性能，对层厚度和孔洞轮廓的良好控制是重要的。这要求对层厚度和所刻蚀孔洞的轮廓的度量。
[0075]可以使用截面扫描电子显微镜(SEM)执行层和孔洞的度量，但是这是耗时和破坏性的。诸如光学临界尺寸散射度量法和椭圆偏光法之类其他技术不是破坏性的，但是测得的数据具有不充足的信息内容而无法测量堆叠中每个单个层。
[0076]某些材料具有吸收特性以使得吸收的水平取决于所吸收辐射的波长。一个这种材料可以包括在层堆叠内。在一个实施例中，层堆叠包括第一材料，其具有这些吸收特性，与第二材料交替。例如，第一材料可以是多晶硅并且第二材料可以是氧化物(例如二氧化硅)。在多晶硅的具体情形中，当增大用于检查的辐射波长时，穿过层堆叠的辐射的穿透深度逐渐增大并且可以看到更多层。应该知晓的是这些技术对吸收膜最有效。
[0077]因此，度量技术可以用于测量层堆叠内层的物理属性。这些技术可以包括使用检查辐射照射层堆叠，并且检测得到的衍射信号。通过使用不同波长的检查辐射重复这些测量，可以测量不同层的物理属性。因此可以通过使用不同波长的检查辐射执行测量而独立地测量包括在层堆叠内的层的子集。在一个实施例中，测量的是包括正被测量的第二材料的层的物理属性。每个子集可以包括单个层，或者多于一个层。当它们包括多于一个层时，每个子集可以包括(例如)一种材料(例如第二材料)的相邻层的群组。
[0078]图7是示出了根据检查辐射的波长(λ-垂直方向)和层指数(L-水平方向)的针对第二材料(在该示例中氧化物)层的厚度的计算得到敏感性的敏感性曲线图。在所示的具体示例中，存在包括在层堆叠中的32个氧化物层(L=l-32)，并且使用在400nm和800nm之间的以50nm间隔的波长的检查福射而检查层堆叠。
[0079]当框符(box)空白时，当使用该波长的检查辐射检查时针对对应的氧化物层没有计算得到的敏感性或者计算得到的敏感性不足，检查辐射已经在层堆叠的较高层中被吸收。当框符示出瞳孔图案时，氧化物层对于在该水平处检查辐射是敏感的，并且重构技术可以用于以类似于参照图5和图6中所述的方式而对氧化物层建模。在这些重构技术中，可以将浮动参数选择为描述了最低(充分)敏感性层的那些，其中针对其他层的参数是固定的。此处最低是相对于(上部)照射表面的。
[0080]对于最短波长(在该示例中λ= 400ηπι)而言，衍射信号对于层堆叠的仅最顶部两个层的物理属性是敏感的。因此对应于从使用该波长λ的检查辐射得到的衍射图案的结构的重构可以仅具有描述了这最顶部两个层的浮动参数。当波长λ逐渐增大时，更多层L开始显示出敏感性。可以通过断开层的相关性(去相关)而利用该属性。这可以通过“浮动”完成。也即，仅以浮动参数描述最低层(的相关物理属性)，最低层在重构期间显示足够的敏感性以提供有意义的结果。并未浮动的层是固定的，其以固定参数而描述。由固定参数描述的层可以使用在之前重构中计算的数值，这些层针对之前的重构由浮动参数描述(也即当它们是最低敏感性的层时)。备选地，可以根据其他方法或准则估算或计算固定参数。
[0081]作为以上的示例，基本重构方案的第一三个步骤可以包括:
[0082].使用在λ = 400ηπι的辐射来检查结构:重构氧化物层I和氧化物层2;
[0083].使用在λ = 450ηηι的福射来检查结构:当使用来自之前步骤(λ = 400ηπι)的结果保持层I和层2固定时重构氧化物层3;
[0084].使用在λ = 500ηηι的福射来检查结构:当使用来自之前步骤(λ = 450ηηι)的结果保持层1、层2和层3固定时重构氧化物层4和氧化物层5。
[0085]以类似方式对每个波长重复这些步骤，在每个情形中当对于已经重构的层使用来自之前重构的结果时仅重构最近敏感层的一个或多个(也即最低敏感性层)，直至已经重构了所有层(或者满足另一准则)。如上所示的步骤的顺序仅用于解释说明；实际上可能的是首先执行所有检查步骤，接着是所有重构步骤。在照射步骤中也可以使用多个波长的光。
[0086]可以执行初始敏感性分析以便于基于所使用的照射辐射的波长确定哪个(哪些)层可以“浮动”，以及哪些层应该保持“固定”，这是因为它们对于该波长的照射辐射显示出不足的敏感性。
[0087]该具体方法纯粹借由示例的方式而提供，并且应该对于误差传播是敏感的。然而，更复杂的算法可以用于改进稳健性。
[0088]该基本概念可以扩展以使得所测量的物理属性是高宽高比孔洞的尺寸(CD)。这使用了基本上与对于薄膜厚度度量如上所述相同的方法，其中重构参数(固定和浮动)描述了孔洞CD替代于层厚度。物理属性可以是除了层厚度或孔洞CD之外的参数。
[0089]尽管在该正文中对于IC制造中光刻设备作了具体参考，应该理解的是在此所述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该知晓的是在该备选应用的上下文中，术语“晶片”或“裸片”的任何使用在此可以视作分别与更常用术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后处理在此涉及的衬底，例如在轨道(通常施加抗蚀剂层至衬底并且显影已曝光抗蚀剂的工具)、度量工具和/或检查工具中。可应用地，在此本公开可以适用于这些和其他衬底处理工具。此外，可以多于一次处理衬底，例如以便于产生多层1C，以使得在此使用的术语衬底也可以涉及已经包含了多个已处理层的衬底。
[0090]尽管可以已经在光学光刻的上下文中对于本发明实施例的使用做出具体参考，应该知晓的是本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻，以及其中上下文允许的话，并不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中拓扑结构限定了在衬底上产生的图案。图案化装置的拓扑结构可以挤压至提供至衬底的抗蚀剂层中，通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合而将抗蚀剂固化至衬底上。从抗蚀剂中移除图案化装置，在抗蚀剂固化之后在其中留下图案。
[0091]在此使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有为或大约365、355、248、193、157或126醒的波长)和极紫外化1^)辐射(例如具有在5_20nm范围中的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
[0092]上下文允许的话，术语“透镜”可以涉及各种类型的光学部件的任意一个或组合，包括折射式、反射式、磁性、电磁和静电光学部件。
[0093]尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，应该知晓的是可以除了如所述之外另外实施本发明。例如，本发明可以采取包含了描述了如上所公开方法的机器可读指令的一个或多个序列的计算机程序的形式，或者具有存储在其中的该计算机程序的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。
[0094]以上说明书意在为示意性而非限定性的。因此，对于本领域技术人员明显的是可以对如所述的本发明做出修改而并未脱离以下所陈述的权利要求的范围。
【主权项】
1.一种检查方法，包括: 使用至少一个选择波长的检查辐射来照射结构，其中所述结构包括多个层； 检测源自所述结构的所述照射的衍射信号；以及 根据所述衍射信号确定所述层的子集的属性，确定了所述属性的层的所述子集取决于所述检查辐射的选择波长。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层中的至少一些包括吸收所述检查辐射中的一些的第一材料;吸收的水平、以及因此所述检查辐射穿透通过所述层的水平取决于所述检查辐射的波长。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括使用不同的选择波长照射所述结构以及检测源自所述照射的衍射信号，从而在所述确定步骤中，针对层的多个不同子集确定所述属性。4.根据权利要求3所述的方法，其中，由层的数目和材料属性确定所使用的选择波长的数目和/或范围。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，针对每个选择波长，所述确定步骤包括相对于所照射表面确定针对层的最低子集的所述属性，其中所述衍射信号对于所述属性敏感。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述确定步骤包括执行所述结构的重构，其中在所述重构期间，仅以浮动参数描述所述衍射信号对于所述属性敏感的所述层的最低子集，其中其他层由固定参数描述。7.根据权利要求6所述的方法，其中，之前重构的结果用于所述固定参数以描述在所述层的最低子集之上的层。8.根据权利要求6或7所述的方法，包括:对所述层执行敏感性分析以便于根据所述选择波长确定所述层中的哪个是对于所述属性敏感的衍射信号；以及因此根据所述选择波长确定在所述重构步骤中层中的哪个子集应该由浮动参数描述。9.根据权利要求6、7或8所述的权利要求，其中，使用从比之前重构更长的选择波长的检查辐射得到的衍射信号，执行每个相继重构。10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其中，所述多个层以所述第一材料与第二材料的交替层而设置，以及所测量的所述属性是所述第二材料的层的子集的属性。11.根据之前权利要求中任一项所述的方法，其中，层的每个子集包括少于五个的层。12.根据之前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述属性是层厚度。13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述属性是形成在所述结构中的孔洞的临界尺寸。14.根据之前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述结构包括多于21个的层。15.根据之前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述结构是3D存储器结构。16.—种检查设备，包括: 辐射源，可操作为使用至少一个选择波长的检查辐射来照射结构，其中所述结构包括多个层； 检测器，用于检测源自所述结构的所述照射的衍射信号；以及 处理器，可操作为根据所述衍射信号确定所述层的子集的属性，确定了所述属性的层的子集取决于所述检查辐射的选择波长。17.根据权利要求16所述的检查设备，可操作为使用不同的选择波长照射所述结构以及检测源自所述照射的衍射信号；以及 其中所述处理器可操作为确定针对层的多个不同子集的所述属性。18.根据权利要求17所述的检查设备，其中，所述处理器可操作为基于所述结构的材料属性和层的数目确定选择波长的数目和/或范围。19.根据权利要求18所述的检查设备，其中，针对每个选择波长，所述处理器可操作为相对于照射的表面，确定针对层的最低子集的所述属性，其中所述衍射信号对于所述属性敏感。20.根据权利要求17至19中任一项所述的检查设备，其中，所述处理器可操作为执行对所述结构的重构，在此期间仅以浮动参数描述所述衍射信号对所述属性敏感的所述层的最低子集，而其他层由固定参数描述。21.根据权利要求20所述的检查设备，可操作为使得之前重构的结果被用于所述固定参数以描述在所述层的最低子集之上的层。22.根据权利要求20或21所述的检查设备，其中，所述处理器可操作为对所述层执行敏感性分析，以便于根据所述选择波长确定所述层中的哪个是对于所述属性敏感的衍射信号；以及因此基于所述选择波长来确定层中的哪个子集应该在所述重构步骤中以浮动参数描述。23.根据权利要求20、21或22所述的检查设备，可操作为使得使用从比之前重构更长的选择波长的检查辐射得到的衍射信号，执行每个相继重构。24.根据权利要求16至23中任一项所述的检查设备，可操作为使得所述多个层以所述第一材料与第二材料的交替层而设置，并且所测量的所述属性是所述第二材料的层的子集的属性。25.根据权利要求16至24中任一项所述的检查设备，其中，层的每个子集包括少于五个的层。26.根据权利要求16至25中任一项所述检查设备，其中，所述属性是层厚度。27.根据权利要求16至25中任一项所述的检查设备，其中，所述属性是在所述结构中形成的孔洞的临界尺寸。28.—种光刻设备，可操作为在衬底上形成结构，所述结构包括多个层;所述光刻设备包括根据权利要求16至27中任一项所述的检查设备，可操作为测量所述结构的属性。29.—种计算机程序，包括描述了根据权利要求1至15中任一项所述的方法的机器可读指令的一个或多个序列。30.—种数据存储媒介，其中存储具有根据权利要求29所述的计算机程序。
【文档编号】G01N21/956GK105934716SQ201480074167
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2014年11月14日
【发明人】A·J·登博夫
【申请人】Asml荷兰有限公司