基于变形的衍射辐射的局部信号强度的基于图像的量测的制作方法

本说明书总体涉及基于变形的衍射辐射的局部信号强度的基于图像的量测。

背景技术：

1、例如，光刻投影设备可以被用于集成电路（ic）的制造中。图案形成装置（例如，掩模）可以包含或提供与ic的单个层相对应的图案（“设计布局”），并且这种图案可以通过诸如通过图案形成装置上的图案来辐照所述目标部分之类的方法而被转印到已经涂覆有辐射敏感材料（“抗蚀剂”）层的衬底（例如，硅晶片）上的目标部分（例如，包括一个或更多个管芯）上。通常，单个衬底包括多个相邻的目标部分，所述图案被光刻投影设备连续地、以一次一个目标部分的方式被转印到所述多个相邻的目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，在一次操作中将整个图案形成装置上的图案转印至一个目标部分上。这种设备通常被称为步进器。在一种替代的设备（通常称为步进扫描设备）中，投影束沿给定参考方向（“扫描”方向）在图案形成装置之上扫描，同时沿所述参考方向平行或反向平行地同步移动衬底。所述图案形成装置上的图案的不同部分被逐步地转印到一个目标部分上。

2、在将所述图案从图案形成装置转印至所述衬底之前，所述衬底可能经历各种工序，诸如涂底料、抗蚀剂涂覆以及软焙烤。在曝光之后，所述衬底可能经历其它工序（“曝光后工序”），诸如曝光后焙烤（peb）、显影、硬焙烤以及对所转印的图案的测量/检查。这一系列的工序被用作为制作器件（例如ic）的单个层的基础。之后所述衬底可能经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入（掺杂）、金属化、氧化、沉积、化学机械抛光等，所有的这些过程都旨在最终完成器件的单个层。如果所述器件中需要多个层，则针对每一层重复全部工序或其变型。最终，器件将存在于所述衬底上的每个目标部分中。然后通过诸如锯切或切割之类的技术，使这些器件彼此分离，使得单独的器件可以被安装到承载件上，连接至引脚等。

3、因此，制造器件（诸如半导体器件）典型地涉及使用多个制备过程处理衬底（例如，半导体晶片），以形成所述器件的各个特征和多个层。典型地使用例如沉积、光刻、蚀刻、沉积、化学机械抛光、离子注入来制造和处理这些层和特征。可以在衬底上的多个管芯上制作多个器件，然后将它们分成单独的器件。这种器件制造过程可以被认为是图案化过程。图案化过程涉及使用光刻设备中的图案形成装置的图案化步骤，诸如光学和/或纳米压印光刻，以将所述图案形成装置上的图案转印到衬底上，而且图案化过程典型地但可选地涉及一个或更多个有关的图案处理步骤，诸如通过显影设备进行抗蚀剂显影、使用焙烤工具来焙烤所述衬底、使用蚀刻设备由所述图案进行蚀刻、沉积等。

4、光刻是在制造诸如ic之类的器件中的中心步骤，其中，形成在衬底上的图案限定装置的功能元件，诸如微处理器、存储器芯片等。类似光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统（mems）和其它装置。

5、随着半导体制造工艺继续进步，几十年来，功能元件的尺寸已不断地减小，而每器件的诸如晶体管之类的功能元件的数目已在稳固地增加，这遵循通常被称为“摩尔定律”的趋势。在当前技术状态下，使用光刻投影设备来制造器件的层，所述光刻投影设备使用来自深紫外或极紫外照射源的照射将设计布局投影至衬底上，从而产生尺寸充分低于100 nm，即小于来自照射源（例如193 nm照射源）的辐射的波长的一半的单独的功能元件。

6、用于印制尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征的这种过程通常被称为低k1光刻术，其依据分辨率公式cd = k1×λ/na，其中，λ为所采用的辐射的波长，na是光刻投影设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”（通常是所印制的最小特征大小），并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，则在衬底上再现类似于由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变得越困难。为了克服这些困难，将复杂的微调步骤应用至光刻投影设备、设计布局或图案形成装置。这些步骤包括例如但不限于na和光学相干设置的优化、定制照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的光学邻近效应校正（opc，有时也被称为“光学和过程校正”），或通常被定义为“分辨率增强技术”（ret）的其它方法。例如，这些分辨率增强技术通常依赖于准确的量测测量结果，诸如，一层相对于另一层的对准和/或重叠。

技术实现思路

1、在半导体结构中，量测标记可能被非平面层（诸如抗蚀剂层）覆盖。抗蚀剂层可以具有使由量测标记衍射的辐射变形的倾斜或盘形区域。这降低了基于干涉仪的系统的测量准确度。有利地，本系统和方法使用诸如相机（而不是干涉仪）的成像传感器和变形的衍射辐射中的局部信号强度来生成准确的对准、重叠和/或其它测量结果。例如，相机可以基于从经图案化的衬底的层中的量测标记接收的衍射辐射来生成呈图像的形式的量测信号。可以基于图像来确定局部信号强度；并且可以基于局部信号强度来确定量测标记的位置。可以以各种方式确定局部信号强度。

2、根据实施例，提供了一种量测系统。所述量测系统包括辐射传感器，所述辐射传感器被配置成基于从经图案化的衬底的层中的量测标记接收的衍射辐射来生成量测信号。所述量测信号包括图像。所述量测系统包括可操作地联接到所述辐射传感器的一个或更多个处理器。所述一个或更多个处理器被配置成：基于所述图像来确定所述衍射信号的局部信号强度；和基于所述局部信号强度来确定所述量测标记的位置。

3、在一些实施例中，所述辐射传感器包括成像传感器。在一些实施例中，成像传感器包括相机。

4、量测标记被经图案化的衬底的使衍射辐射变形的非平面层覆盖。在一些实施方案中，非平面层包括抗蚀剂。非平面层包括局部倾斜或盘形凹陷。例如，非平面层可以包括具有一个或更多个区域的顶表面，所述一个或更多个区域不平行于经图案化的衬底中的所述层。

5、在一些实施例中，确定所述量测标记的所述位置包括：基于所述局部信号强度来确定覆盖所述量测标记的所述非平面层的厚度轮廓，以及基于所述厚度轮廓来确定所述量测标记的所述位置。

6、在一些实施例中，基于图像确定量测信号的局部信号强度包括：确定所述图像中的一个或更多个像素的局部强度，并将所述局部强度与名义强度进行比较；确定一种或更多种颜色和/或偏振的信号强度，以监测所述衍射辐射的光谱中的共振；确定所述图像中的局部对比度变化以确定所述图像中的对焦或失焦的部分；确定所述衍射辐射的光谱中的局部强度的梯度和/或局部共振的梯度，和/或确定局部图像对比度的梯度；和/或将局部信号强度的变化、强度的变化和/或对比度的变化与覆盖所述量测标记的非平面层的曲率相关联。

7、在一些实施例中，所述一个或更多个处理器被配置成：基于所述局部信号强度和/或所述量测标记的所述位置，来确定所述经图案化的衬底中的所述层和/或覆盖所述量测标记的非平面层的对准和/或重叠。在一些实施例中，一个或更多个处理器被配置成：基于局部信号强度和/或量测标记的位置，来促进对经图案化的衬底中的所述层和/或覆盖所述量测标记的非平面层的对准和/或重叠的校正。

8、在一些实施例中，所述一个或更多个处理器被配置成：确定所述衍射辐射中的局部相位变化，并且基于所述局部相位变化以及：与名义强度相比所述图像中的一个或更多个像素的局部强度；所述图像中的局部对比度变化；和/或所述衍射辐射的光谱中的局部强度的梯度和/或局部共振的梯度，和/或局部图像对比度的梯度，来促进对重叠和/或对准的校正。基于局部相位变化来促进对重叠和/或对准的校正可以包括校正例如由覆盖所述标记的非平面层的曲率引起的放大误差。

9、在一些实施例中，图像包括强度被调制的图案。在一些实施例中，所述辐射传感器被配置成使得所述衍射辐射的所述强度被调制的图案包括一维或多维干涉图案。

10、量测系统可以是暗场或明场量测系统。

11、量测标记可以是例如周期性或非周期性光栅。

12、在一些实施例中，量测系统包括可操作地联接到一个或更多个处理器和辐射传感器的辐射源。辐射源被配置成用辐射辐照量测标记。

13、根据另一实施例，提供了一种包括上文描述的操作中的一个或更多个的量测方法。