检验方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和器件制造方法

专利名称：检验方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和器件制造方法
技术领域：
本发明的实施例涉及例如在通过光刻技术制造器件过程中使用的检验方法和使用光刻技术制造器件的方法以及用于执行该方法的设备。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为“掩模”或“掩模版”的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯) 上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(即，抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的“步进机”，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的“扫描器”，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描” 方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。为了监测光刻过程，必须测量图案化衬底的诸如形成在其中或其上的连续层之间的覆盖误差等参数。已有多种技术用于测量在光刻过程中形成的微结构，包括使用扫描电子显微镜和不同的专门工具。一种形式的专用检验工具是散射仪，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性质。通过对比束已经被衬底反射或散射之前和之后的性质，可以确定衬底的性质。例如通过将反射束和与已知衬底性质相关的已知测量值的库中存储的数据对比可以确定衬底的性质。两种主要类型的散射仪是已知的分光镜散射仪和角分辨散射仪。分光镜散射仪引导宽带辐射束到衬底上并且测量散射进入特定窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长函数的强度)。角分辨散射仪使用单色辐射束并测量作为角度函数的散射辐射的强度。散射仪可以用以测量光刻设备的若干个不同的方面，包括其衬底的取向和曝光有效性。也可以通过散射仪测量的光刻设备的两个重要参数(具体地，光刻设备执行的曝光动作)是焦距和剂量。光刻设备具有曝光设备，曝光设备包括辐射源和投影系统，如下文所述。辐射源提供辐射束，投影系统将辐射束聚焦并且应用图案到束以形成图案化辐射束，其照射到衬底表面上的抗蚀剂。投影到衬底上以便曝光衬底的辐射的剂量由曝光设备的不同部件控制。主要是光刻设备的投影系统对辐射聚焦到衬底的正确部分负责。图案化辐射中的图案的图像在衬底表面发生曝光的位置处聚焦是重要的。这使得在衬底表面上获得最锐的图像(即，最佳聚焦)，在该位置上可以曝光最锐的图案。这允许印刷较小的产品图案。辐射的焦距和剂量直接影响在衬底上曝光的图案或结构的不同的参数。可以使用散射仪测量的参数是已印刷到衬底上的图案内的结构的物理性质。这些参数可以包括临界尺寸(CD)或侧壁角度(SWA)。临界尺寸是诸如条纹(或间距、点或孔，这依赖于位于印刷图案内的被测量的结构)等结构的有效平均宽度。侧壁角度是衬底表面和结构的升起(或下落)部分之间的角度。此外，如果划线结构与用于焦距测量的产品掩模一起使用，可以应用掩模形状校正(用于掩模中的弯曲的焦距校正)。通过散射仪(或扫描电子显微镜)由掩模图案中的一维结构(其可以得出衬底上的一维图案，由一维图案可以执行测量)可以同时确定焦距和剂量。可以使用单个结构，只要该结构在曝光和处理时对于在焦距能量矩阵(FEM)中的每一个点具有临界尺寸和侧壁角度测量值的唯一的组合。如果这些临界尺寸和侧壁角度的唯一的组合是可用的，则可以通过这些测量值唯一地确定焦距和剂量值。然而，使用这种一维结构存在问题。通常存在导致类似的临界尺寸和侧壁角度测量值的几种焦距和剂量的组合。这意味着，通过测量单一一维结构不能唯一地确定焦距和剂量。已经考虑使用在分开的相邻标记中的多于一个结构来解决这种不确定性。然而，多个标记并入了不同的结构是不利的，包括占用衬底表面上潜在的宝贵的空间。在将图案曝光到衬底的目标部分上期间仅可以间接地测量焦距偏移或误差。例如，为了测量侧壁角度，重构目标上图案的整个轮廓。然后，在校准描述例如作为焦距和剂量函数的侧壁角度和临界尺寸的模型之后得出焦距。这种技术已知为焦距-剂量分离。散射仪信号对侧壁角度(和CD)中的变化的敏感性引起焦距(和剂量)值的偏离。 然而，散射仪信号的敏感性(即，包含有关反射辐射的表面的信息的反射辐射)受衬底表面上的辐射敏感材料(即，抗蚀剂)的厚度影响。实际上，散射仪信号的敏感性随抗蚀剂厚度的平方倒数成比例。敏感性降低会导致下面不想要的效果虽然敏感性水平降低，但是噪音水平不降低，结果信噪比降低，侧壁角度可再现性因此变差；当模型化的误差保持相同，则会导致侧壁角度测量值的系统精确度误差增大；以及抗蚀剂高度变化或作为模型化图案的一部分的叠层中的其他变化会引起对侧壁角度测量值的不想要的影响(也已知为串扰)。上述不想要的影响或效果对从侧壁角度得出的焦距值具有直接的影响。

发明内容
本发明旨在提供改进的焦距量测。具体地，本发明旨在获得精确的焦距值，即使抗蚀剂厚度被减小也可以获得精确的焦距值。根据本发明的一个实施例，一种测量曝光设备的与焦距相关的性质的方法，所述方法包括使用下列设备在衬底表面上印刷图案i)将要测量的曝光设备和ii)包括图案的图案形成装置，用于形成印刷图案，所述图案形成装置的图案被设计成产生具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的结构的印刷图案，将辐射束投影到衬底表面上的印刷图案上，检测从衬底表面上的印刷图案反射的辐射；使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和由所述不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。具体地，在结构的不同侧壁上的侧壁角度测量值在曝光设备的与焦距相关的性质变化的时候可以彼此不同地变化。因而，该不对称可以是两个侧壁角度测量值之间的差异。根据本发明的另一实施例，一种用在曝光设备中的掩模，包括图案，用于在衬底上印刷图案，所述掩模图案布置成使得印刷图案包含具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值(例如，相同结构的不同部分的不同测量值)的一个或多个结构。根据本发明的另一实施例，一种衬底包括印刷在其表面上的图案，印刷的图案包括一个或多个结构，该一个或多个结构具有随用以印刷图案的曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值(例如，相同结构的不同部分的不同测量值)。根据本发明的另一实施例，一种用于曝光设备的投影设备，所述投影设备配置成使用包含图案的用于印刷印刷图案的掩模在衬底上印刷图案，投影设备配置成分解衬底上的掩模的图案，使得印刷图案包含一个或多个结构，该一个或多个结构具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值(例如，相同结构的不同部分的不同测量值)。根据本发明的另一实施例，一种检验系统，用于测量曝光设备的与焦距相关的性质，检验系统包括图案形成装置，包括图案，用于使用将要被测量的曝光设备在衬底上印刷图案，印刷图案(例如，具有侧壁角度测量值)随着曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化；和检验设备。检验设备配置成将辐射束投影到衬底上的印刷图案上；检测从衬底上的印刷图案反射的辐射；使用检测的辐射测量图案内的不对称(例如通过测量印刷图案内的结构的两侧的侧壁角度)；和通过图案的不对称(例如在两个侧壁角度中的不对称) 确定曝光设备的与焦距相关的性质。本发明的其他特征和优点以及本发明不同实施例的结构和操作在下文中参照附图详细地描述。要注意的是，本发明不限于这里描述的具体实施例。这里给出的这些实施例仅仅是为了示例的目的。基于这里包含的教导其他实施例对于相关领域技术人员是显而易见的。


此处并入并且形成说明书一部分的附图与说明书一起示出本发明的实施例，其还用以解释本发明的原理并确保相关领域技术人员能够实施和利用本发明。图1示出可以实施本发明实施例的光刻设备；图2示出可以实施本发明实施例的光刻单元或簇；图3示出可以实施本发明实施例的第一散射仪；图4示出可以实施本发明实施例的第二散射仪；图5示出标准光栅的形状中的目标图案；图6示出根据本发明一个实施例的目标图案；图7示出作为焦距函数的图案结构的轮廓；图8示出作为焦距函数的左侧壁角度和右侧壁角度。图9示出根据本发明另一实施例的目标图案。
图10示出作为焦距函数的图案化结构的轮廓。图11和12示出作为焦距函数的左侧壁角度和右侧壁角度与作为焦距函数的重叠之间的对比。图13和14示出作为焦距值的函数的焦距精确度。结合附图并且通过下面给出的详细说明书，本发明的实施例的特征和优点将会变得更加清楚。在附图中，相同的附图标记对应相同的部件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能类似和/或结构类似的元件。元件第一次出现的图用相应的附图标记的最左侧的数字表示。
具体实施例方式本说明书公开了一个或多个并入本发明的特征的实施例。所公开的实施例仅是给出本发明的示例。本发明的范围不限于这些公开的实施例。本发明由权利要求限定。所述的实施例和在说明书提到的“ 一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例，，等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这些段落不必指的是同一个实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，与其他实施例结合实现这种特征、结构或特性是在本领域技术人员所掌握的知识范围内。本发明实施例可以应用到硬件、固件、软件或其任何组合。本发明实施例还可以应用为存储在机器可读介质上的指令，其可以通过一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何用于以机器(例如计算设备)可读形式存储或传送信息的机构。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)；磁盘存储媒介；光学存储媒介；闪存设备。此外，这里可以将固件、软件、程序、指令描述成执行特定操作。然而， 应该认识到，这些描述仅为了方便并且这些操作实际上由计算设备、处理器、控制器或其他执行所述固件、软件、程序、指令等的设备来完成的。然而，在详细描述这些实施例之前，给出应用本发明的实施例的示例环境是有利的。图1示意地示出了实施本发明的实施例的光刻设备。所述设备包括照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B (例如，紫外(UV)辐射或深紫外辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如，晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如，折射式投影透镜系统)PL，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C (例如包括一根或多根管芯) 上。照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。所述支撑结构支撑(即，承载图案形成装置的重量)图案形成装置。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示可以用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，投影系统的类型可以包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台) 的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源看成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作“辐射系统”。所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均勻性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置 (例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PL，所述投影系统PL将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。 通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT (例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中)。类似地，(例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间)可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台 WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连， 或可以是固定的。可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X-和/或Y-方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(S卩，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)， 而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、 或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体或完全不同的使用模式。如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC的一部分(有时也称为光刻元或者光刻簇)，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，光刻单元包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底输送装置或机械手RO从输入/输出口 1/01、1/02拾取衬底，然后将它们移动到不同的处理设备之间，然后将他们移动到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS 控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产量和处理效率最大化。为了确保由光刻设备曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检验经过曝光的衬底以测量属性，例如连续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。如果检测到误差， 可以对连续衬底的曝光进行调整(尤其是如果检验能够在对同一批次的后续衬底进行曝光之前进行)。此外，已经曝光过的衬底也可以被剥离并被重新加工以提高产率，或被遗弃， 由此避免在已知存在缺陷的衬底上进行曝光。在仅仅衬底的一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅对完好的那些目标部分进行进一步曝光。检验设备被用于确定衬底的性质，且尤其，用于确定不同衬底或同一衬底的不同层的性质如何从层到层变化。检验设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了能迅速地测量，需要检验设备在曝光后立即测量在经过曝光的抗蚀剂层上的性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有很低的对比度(在已经经过辐射曝光的抗蚀剂部分和没有经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差)，且并非所有的检验设备都对潜像的精确测量具有足够的灵敏度。因此，测量可以在曝光后的烘烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后的烘烤步骤通常是在经过曝光的衬底上进行的第一步骤，且增加了抗蚀剂的经过曝光和未经曝光的部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜在的。也能够在抗蚀剂的已曝光部分或者未曝光部分已经被去除的点上，或者在诸如刻蚀等图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能，但是仍旧可以提供有用的信息。图3示出散射仪SM1，其可以用于本发明的实施例。散射仪SMl包括宽带(白光) 辐射投影装置2，其将辐射投影到衬底W上。反射的辐射通至光谱仪探测器4，光谱仪探测器4测量镜面反射辐射的光谱10 (强度是波长的函数)。通过这个数据，引起被探测光谱的结构或轮廓可以通过处理单元PU(例如通过严格耦合波分析和非线性回归，或通过与图 3底部示出的模拟光谱库进行比较)进行重构。通常，对于所述重构，已知所述结构的通常形式，且根据所述结构的制作工艺的知识假定一些参数，仅留有一些结构参数根据散射测量的数据确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。可以用于本发明实施例的另一个散射仪SM2如图4所示。在该装置中，由辐射源2 发出的辐射采用透镜系统12、通过干涉滤光片13和偏振器17被聚焦，由部分反射表面16 反射并经由具有高数值孔径(NA)(例如，至少0. 9和至少0. 95)的显微镜物镜15聚焦到衬底W上。浸没式散射仪甚至可以具有超过1的数值孔径的透镜。然后，所反射的辐射通过部分反射表面16透射入检测器18，以便检测散射光谱。检测器可以位于在透镜系统15的焦距处的后投影光瞳平面11上；然而，光瞳平面可以替代地以辅助的光学元件(未示出) 在检测器上重新成像。所述光瞳平面是在其上辐射的径向位置限定入射角而角位置限定辐射的方位角的平面。所述检测器可以是二维检测器，使得可以测量衬底目标30的两维角散射光谱。检测器18可以是例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CM0Q传感器的阵列，且可以采用例如每帧40毫秒的积分时间。参考束经常被用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到分束器16上时，辐射束的一部分通过所述分束器透射、作为参考束朝向参考反射镜14。然后，所述参考束被投影到同一检测器18的不同部分上。一组干涉滤光片13可用于在例如405-790nm或甚至更低例如200_300nm的范围中选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤光片。光栅可能被用于替代干涉滤光片。检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)的被散射光的强度，所述强度在多个波长上是独立的，或者所述强度集中在一个波长范围上。进而，检测器可以分立地测量横向磁场(TM)和横向电场(TE)偏振光的强度和/或在横向磁场和横向电场偏振光之间的相位差。能够采用给出大集光率的宽带光源(即，具有宽的光频率范围或波长的光源)，由此允许多个波长的混合。在宽带上的多个波长优选每个具有λ的带宽和至少2λ (即，带宽的两倍)的间距。多个辐射“源”可以是已经用光纤束被分割的扩展辐射源的不同部分。 以这样的方式，角度分辨散射光谱可以并行地在多个波长上被测量。可以测量包含比二维光谱更多的信息的三维光谱(波长和两个不同角度)。这允许更多的信息被测量，这增加量测工艺的鲁棒性。这在ΕΡ1，628，164Α中进行了更详细的描述。衬底W上的目标30可以是光栅50，例如如图5示出的，所述光栅50被印刷以形成具有条纹52的实抗蚀剂线。所述条纹52可以替代地被蚀刻到所述衬底中。该图案对于光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差和照射对称度敏感，且这种像差的存在将表明自身在所印刷的光栅中的变化。相应地，所印刷的光栅的散射测量数据被用于重构光栅。 光栅的参数(例如线宽和线形)可以被输入到重构工艺中，所述重构工艺由处理单元PU根据印刷步骤和/或其他的散射测量工艺的知识实现。本发明的实施例涉及用在曝光设备中的图案形成装置中的图案。曝光设备可以并入如上所述的辐射源、图案形成装置以及投影设备。图案形成装置可以包括掩模。曝光设备的掩模可以是透射型掩模，或者可以是反射型掩模，例如多个单独可控的元件(例如反射镜)，如上所述。这种掩模被曝光设备用以在衬底表面的目标部分上印刷图案。使用诸如散射仪或偏振光椭圆测量仪等检验设备测量衬底上印刷的图案。此外，可以使用其他类型的检验设备，只要它们能够测量从印刷的图案或结构反射的辐射并能够从测量的辐射确定下列项图案的参数(诸如印刷的图案内的单个结构的临界尺寸(CD))；和相同结构的侧壁角度(SWA)；或结构的不对称。从衬底上的图案反射的辐射的性质与之前的测量值或模拟值的库或数学模型对比。对比结果可以用于获得衬底上的图案和焦距和/或剂量之间的特定关系。确定的与焦距和/或剂量相关的性质可以是焦距偏离(例如，可能由于透镜的不对准引起)或剂量偏离(例如，由辐射束的强度波动引起的)。它们还可以是其他与焦距相关的参数，例如象散、对比度以及透镜像差(通常在泽尔尼克式中表示)。替换地，它们可以是照射(即，辐射)参数，例如剂量或强度变化。此外，测量的性质可以是对抗蚀剂具有与由剂量引起的影响类似的影响的参数，例如局部烘烤板温度(其在整个衬底表面上反射辐射中、CD或者SWA方面引起与整个衬底表面上剂量的变化类似的变化)以及抗蚀剂变化 (抗蚀剂厚度或密度的变化将以与剂量变化类似的方式引起CD和SWA的变化)。本发明的实施例涉及印刷的图案中的结构的侧壁角度和曝光辐射的焦距之间的关系。图案形成装置(例如掩模)中的图案可以设计成使得当使用掩模图案将图案印刷在衬底上时，印刷的图案具有对测量曝光(或印刷)辐射的焦距有用的性质。具体地，印刷的结构的不同部分的侧壁角度的差异随着散焦增大(或者聚焦减小)而增大。更通常地，目标的不对称会作为焦距的函数单调地变化。掩模图案的一个实施例引起“半密集”光栅形式的印刷图案。“半密集”光栅是具有在“密集”(1 1)和“孤立”(1 7)之间的临界尺寸与间距比值的光栅。半密集光栅的每个侧壁角度(SWA)作为曝光焦距的函数单调地变化。衬底目标部分上的图案由此可以设计成具有作为焦距的函数的增强的侧壁角度敏感性(在图案的一个或多个部分上)。可以使用散射测量技术测量一个或多个侧壁角度。图5示出光栅50，其以一维条纹52阵列布置(要注意的是，条纹52的阵列是一维的且条纹52本身不是一维的)。条纹52之间的间距被标识为M。图5中的图案通常用于测量诸如光刻设备(的量测装置)中的重叠和对准等特性。然而，如上所述，当辐射被光栅 50反射并通过反射的辐射确定诸如临界尺寸和侧壁角度等参数时，存在焦距和剂量的几种组合，其产生已经测得的⑶和SWA测量值。而且，如上所述，抗蚀剂厚度或下面的叠层的性质的变化会引起SWA测量的变化，其又会引起焦距测量的误差。本发明的一个实施例是如图6所示的图案60。图案60是结构62的二维阵列 62 (结构之间具有间距64)。本实施例的一个特征在于，(优选二维重复)结构60在χ和 y方向上可以具有不同的物理或几何结构性质。由于在χ和y方向上具有不同的物理或几何结构性质，每个取向对焦距和剂量变化具有显著的且人为的不同响应。这导致所印刷的结构比纯粹的临界尺寸和侧壁角度具有更加复杂的总体行为。结果，对于给定的焦距和剂量总体响应是唯一的，这使得在对比单个一维阵列的测量结果时能够更好地将焦距和剂量分开。根据本发明一个实施例的单个重复结构中的不同性质的组合使得单个图案能够被用在衬底表面的每个目标部分上。这意味着，可以在单个图案上执行测量，由此减少了在掩模上用于该图案的空间(与使用多个目标部分、每个目标部分包含一维阵列或单个结构的情况相比)。这也减少了在衬底上用于曝光图案的空间，以及减少了实施测量的时间，同时降低了测量结果的模糊性。图6中的图案60使用当测量的光栅显示不对称则角分辨散射测量的光瞳平面内的图像在第一衍射级中显示不对称的效应(这种效应也被用于基于散射测量的重叠量测)。光瞳不对称易于检测并且对光栅不对称非常敏感。为了利用这种效应，目标部分图案设置成具有作为焦距的函数的左/右侧壁角度中的差异。图6可以看作不对称图案。图6中示出的图案是用于诸如掩模等图案形成装置的图案。该图案设计成在衬底上生成印刷的图案，其显示作为焦距变化的函数的侧壁角度差的变化。目标优选沿χ和y方向重复。图7示出图6的掩模图案被曝光时印刷的图案中的结构(例如条纹形)的计算的抗蚀剂轮廓。在每个轮廓的左侧和右侧示出左侧壁角度和右侧壁角度(可能已经通过反射的检验束中的数据被计算或外推)。图7示出的轮廓从顶部的轮廓到底部的轮廓焦距增大。焦距是曝光焦距(即，用于曝光或印刷这种印刷图案的束的焦距)。正如从轮廓看到的，当从如图7所示的轮廓的顶部到底部曝光焦距增大时，轮廓的两侧壁角度都增大。当曝光焦距增大时，在左和右的侧壁角度也显示较小的差异(即，从衬底表面会聚的两个角度相同)。
在本发明的一个实施例中，印刷的图案包括一个或多个结构。曝光设备的与焦距相关的性质的变化将导致一个或多个结构的不对称的变化。因此，如果测量一个或多个结构的不对称，则可以检测曝光设备的与焦距相关的性质的变化。如果测量的不对称变化，则可以得出曝光设备的与焦距相关的性质发生变化。结构轮廓还可以称为抗蚀剂线，因为印刷在衬底表面上的结构可以是线形的，并且可以通过衬底表面上的曝光过的抗蚀剂构建。图8是曲线图，其示出结构轮廓的左和右侧的侧壁角度之间的差异。在曲线的左边，轮廓的左侧和右侧中的每一侧的侧壁角度偏离得相当大。然而，当曝光焦距朝向曲线的右手侧增大时侧壁角度会聚。菱形的点表示左侧壁角度，方形点表示右侧壁角度。Y轴表示侧壁角度，χ轴表示曝光束的焦距。 从图6、7和8可以清楚地看到，在该示例中曝光的图案显示出侧壁角度的差异是曝光焦距的单调函数。换句话说，当曝光焦距减小，差异也因此减小。在如图8所示的感兴趣的焦距范围，没有拐点。如上所述，角分辨散射测量可以用于确定印刷的图案中的结构的侧壁角度中的差异。这将被检测作为被检测的已经从印刷的图案表面反射的辐射中的不对称。光瞳不对称 (即，在角分辨散射仪的光瞳平面中测量的不对称)可以被精确地测量，并且对目标(即，印刷图案)的不对称效应非常敏感。因此，像图6中示出的图案一样的图案产生足够敏感的印刷图案来表明焦距的误差。可以用实验方法校准作为焦距(如果需要的话，剂量)函数的光瞳不对称。本发明本实施例的优点在于，其得到不需要全部轮廓重构的侧壁角度量测。其得到高的敏感性，并且因为大多数的过程变化对两个侧壁角度具有类似的影响，因而得到较大的抵抗过程变化的鲁棒性。在本发明的另一实施例中，通过使用具有相反的侧壁角度差异的两个光栅可以补偿传感器不对称。两个光栅中的侧壁角度不对称的差异可以被确定并且任何误差可以被校准。“辅助特征”是存在于掩模图案中但不被印刷到衬底上的特征，因为它们不被曝光设备分辨。尽管如此，这种不印刷到衬底上的结构(因为它们不能通过曝光设备分辨或是 “亚分辨的”)影响可分辨结构被印刷的方式。本发明的一个实施例使用作为散焦函数的亚分辨率结构对图案形状和位移的影响。然而，本实施例还并入下面的特征印刷的目标(例如由如图9所示的周期性的双线组组成)可以适于针对给定扫描器照射模型(扫描器照射模式是指控制辐射投影方式的曝光设备模式)具有必要的敏感性；印刷的目标可以接近本光刻印刷分辨率要求，使得目标行为更类似地形成结构，并且可以通过CD-轮廓侧壁角度推出散焦值的符号。关于接近所述光刻印刷分辨率要求的所述印刷目标，图12显示重构的重叠误差 (X)围绕名义焦距是对称的。光刻设备的扫描器的(散)焦距值不能仅通过该重叠值(X) 来确定，因为缺少符号信息(即，太接近或太远；负的或正的散焦)。因此，SWA值可以用于确定焦距值的符号。这是因为SWA作为焦距的函数单调地变化，使得在特定阀值以上焦距必须是正的，在特定阀值以下(例如，图11的曲线中的阀值)焦距必须是负的。因而，可以通过SWA曲线确定符号，并应用至重叠测量值以确定散焦的程度(和符号)。
作为焦距函数的亚分辨率线位移的效应被用于掩模图案70，例如图9中示出的。 具体地，图9中的掩模图案70被设计成生成作为焦距函数的左-右SWA不对称(与图6中的掩模图案类似)。图案72、74可以沿χ方向和y方向重复。虽然掩模图案70看起来类似复杂的二维结构，但最后的被印刷的抗蚀剂线(在衬底表面上)是单个的一维结构。这种现象是因为图案70中的掩模特征72、74将不能被曝光设备分辨，因为它们是有效的亚分辨率特征(即，特征太小以至于不能够被曝光设备的曝光辐射如实地印刷)。图10示出衬底表面上的曝光过的图案的轮廓。重叠误差被计算，并被限定为相邻抗蚀剂线的中心之间的距离和布置在掩模上的线之间的距离之间的差异。根据掩模上的结构的设计，期望特定的X值(相邻抗蚀剂线的中心之间的距离)。然而，依赖于曝光设备的焦距值，将测量衬底表面上的不同的X值。这被称为图9中的左侧和右侧线72之间的重叠误差。还测量印刷的抗蚀剂线的侧壁角度。图10是作为散焦的函数的轮廓图。“-F”轮廓是在负的散焦处的结构的轮廓。“+F”轮廓是在正的散焦处的结构的轮廓。“F”轮廓是在焦距处的结构的轮廓。图11示出作为焦距函数的左侧和右侧侧壁角度。图12示出作为焦距函数的重叠。 要注意的是，左和右侧壁角度值在两个点处会聚并与(散)焦距具有单调关系。如图12所示的测量的重叠误差具有不等于0的最小值(最小拐点)。在示出的示例中，最小值接近30mm。这是可以用以确保重叠信息能够从双线组中推出的值。例如， 在⑶-重构中，这通过偏置双线目标图案来实现。图9中的图案70如图那样重复。这意味着，实际上将存在交替的线组的一系列的条纹(线72将被印刷，而线73处于亚分辨并且将不被印刷在衬底表面上)。在相同的图案单元中从条纹72的中心到另一条纹72的距离可以称为距离“XI”，如图9所示。从一个图案单元中的条纹72的中心到所述图案单元的下一个重复中的条纹72的距离可以称为距离“X2”，如图9所示。如果Xl和X2不同，则在⑶ 重构技术中可以得到值XI。在Xl和X2相等的极端情形中，它们彼此不能够被区分。因而， 偏置有助于防止在Xl和X2相等的情形中缺乏差异性。本发明的该实施例可以用于从CD重构双线组将测量的重叠值转化为焦距值。因为由侧壁角度仅推出散焦值的符号，并且散焦值由重叠值推出，因此用于焦距测量的方法还用于抗蚀剂膜，其中侧壁角度精确度被降低。因为该方法不依赖于捕获散射仪的检测平面内的第一衍射级，因而提高了双线节距的选择自由度，其中双线节距是Xl和X2的和。上述的方法对曝光设备的远心不敏感。因而，该方法对作为散焦的函数的布置误差(placement error)的影响不敏感。换句话说，通过散焦的远心效应被消除，因为两个线显示出相同的位移；通过两个线组的不同的重叠测量消除位移(在单次曝光中被曝光)。用当前的基于侧壁角度和平均临界尺寸信息的焦距/剂量方法，可以获得的焦距 /剂量精确度依赖于焦距的实际值。在“最佳焦距”位置处，焦距精确度是最好的，而焦距精确度作为散焦的函数而变差。这在图13和14中示意地示出。要注意的是，在离焦值处，新的焦距/剂量目标显示出最大的敏感性。因而，通过增加在(离焦或)焦距测量值处的位置信息，可以提高整个焦距捕获范围上的焦距精确度。具体地回到图13和14，这些图示出作为焦距值的函数的焦距精确度。图13中的双断开线示出作为散焦的函数的焦距精确度。图14示出作为如所估计的焦距范围的函数的焦距精确度。这可以通过计算图13中看到的所有点的总的标准偏差来理解。在图13中， 例如估计的焦距范围是0. 16微米(um)。上述的图案被设计成对焦距和剂量是高敏感的并且处于小的过程窗口中。产品区域可以位于相同的掩模内，因而位于衬底的使用相同掩模印刷的相同场或区域内，并且尽可能处于低的剂量和焦距敏感度并且并入大的过程窗口。作为图6和9中的条纹和间距光栅布局的替换，二维图案可以由其他结构构成，例如接触孔或任何其他允许例如图案的特定部分不被曝光设备分辨的形状。若干种不同的图案结构是可以的，并且本领域技术人员应该能够认识到这些图案结构。如上所述，在二维重复结构的情况下确定焦距(和/或剂量)的优点在于，图案可以被设计成对于在较宽的辐射条件以及抗蚀剂和叠层性质范围内从单个结构分离焦距(和剂量)信息的操作具有更高的鲁棒性。这改善了潜在地用于抗蚀剂和用于较复杂的基础拓扑的焦距-剂量测量。除了焦距和剂量之外，来自结构的多于两种变化的性质(例如⑶和 SffA)的附加信息可以用以解决其他过程或工艺或感兴趣的曝光参数。最终的与焦距和剂量相关的测量值被反馈或前馈至曝光设备，其最后补偿在每个测量中的任何误差。虽然本申请详述了光刻设备在制造IC中的应用，但是应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所公开的内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外， 所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。虽然上面详述了本发明的实施例在光学光刻中的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射 (例如具有约365、355、M8、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有 5-20nm范围的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学构件。尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明实施例可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的这种计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。结论应该认识到，“具体实施例”部分，而不是“发明内容”和“摘要”部分，用于解释权利要求。“发明内容”和“摘要”部分可以提出一个或多个但不是发明人预期的本发明的全部示例性实施例，因而不能够以任何方式限制本发明和未决的权利要求。上面借助示出具体功能及其关系的应用的功能性结构块描述了本发明。为了方便说明这些功能性结构块的边界在此任意限定。只要特定功能及其关系被适当地实施就可以限定替换的边界。具体实施例的前述说明将充分地揭示本发明的一般特性，以致于其他的实施例通过应用本领域内的知识可以在不需要过多的实验、不脱离本发明的一般概念的情况下容易地修改和/或适应这些具体实施例的不同应用。因此，基于这里给出的教导和启示，这种修改和适应应该在所公开的实施例的等价物的范围和含义内。应该理解，这里的术语或措辞是为了描述和说明而不是限制，使得本说明书的术语或措辞由本领域技术人员根据教导和启示进行解释。本发明的宽度和范围不应该受到上述的示例性实施例的限制，而应该仅根据权利要求及其等价物限定。
权利要求
1.一种测量曝光设备的与焦距相关的性质的方法，所述方法包括步骤使用下列设备在衬底表面上印刷图案i)将要被测量的曝光设备和ii)图案形成装置，包括图案，用于形成印刷图案，所述图案形成装置的图案被设计成产生随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的印刷图案； 将辐射束投影到衬底表面上的印刷图案上； 检测从衬底表面上的印刷图案反射的辐射； 使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和由所述不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述印刷图案包括一个或多个结构，并且由所述一个或多个结构的不对称的变化确定曝光设备的与焦距相关的性质的变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述不对称包括一个或多个结构的侧壁角度测量值的差异。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不对称包括印刷图案内的结构的侧壁角度测量值的差异。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案形成装置的图案在两个维度上沿χ和y方向重复。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括形成在印刷图案内的结构的轮廓。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述测量步骤包括使用所述轮廓以对比印刷图案内的结构的两侧的侧壁角度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述印刷步骤包括将图案化辐射束引导到衬底表面上，并且所述确定步骤包括测量图案中不对称的程度和通过参考包含与图案化辐射束的散焦范围相关的不对称的范围的库确定图案化辐射束的散焦程度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述印刷步骤包括将图案化辐射束引导到衬底表面上，并且所述确定步骤包括测量不对称和通过参考图案中的不对称程度和图案化辐射束的散焦程度之间的预定的单调关系确定图案化辐射束的散焦程度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测步骤在检测器的光瞳平面内进行。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括印刷图案中的结构的两个侧壁角度的不对称的实验校准，其中所述不对称作为用于在衬底表面上印刷图案的图案化辐射束的焦距和/ 或剂量的函数。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括通过使用产生印刷图案中相反的不对称的两个图案形成装置的图案来确定在检测步骤中使用的检测器的不对称的步骤。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案形成装置的图案包括在图案内的不能被曝光设备分辨的亚分辨率结构，使得在衬底表面上的印刷图案中不分辨所述亚分辨率结构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述印刷步骤包括将图案化辐射束引导到衬底表面上，并且所述确定步骤包括测量由图案形成装置的图案中的亚分辨率结构引起的印刷图案中的结构的位移和通过参考由于亚分辨率结构带来的印刷的线的位移和散焦之间的预定关系来确定图案化辐射束的散焦的程度。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述印刷步骤包括以适于曝光设备的敏感性要求的敏感性印刷图案。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括用于重构印刷图案内的结构的重构步骤，所述测量步骤包括测量重构的结构的两侧中的每一侧的侧壁角度。
17.—种用在曝光设备中的掩模，所述掩模包括用于在衬底上印刷图案的图案，所述掩模图案布置成使得印刷图案包含一个或多个结构，其具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值。
18.根据权利要求17所述的掩模，其中，所述一个或多个结构中的一个包括两个相反的侧壁角度，所述两个相反的侧壁角度具有随着来自曝光设备的曝光辐射的散焦增大而增大的不对称。
19.根据权利要求17所述的掩模，其中，所述掩模图案包括不能够被曝光设备分辨并因此在印刷图案中不被分辨的结构。
20.根据权利要求17所述的掩模，其中，所述掩模图案产生具有两个光栅的印刷图案， 其中所述两个光栅具有相反的不对称。
21.根据权利要求17所述的掩模，其中，所述掩模图案包括周期性的双线组。
22.根据权利要求17所述的掩模，其中，所述掩模图案包括复杂的二维结构，其产生印刷图案中的简单的一维结构。
23.一种衬底，包括印刷在其表面上的图案，所述印刷的图案包括一个或多个结构，该一个或多个结构具有随用以印刷图案的曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值。
24.根据权利要求23所述的衬底，其中，所述一个或多个结构包括两个侧壁，并且这些侧壁中的每一个的角度之间的不对称随着用于印刷图案的曝光辐射的散焦增大而增大。
25.根据权利要求23所述的衬底，其中，所述印刷图案包括尺寸和形状类似于也在衬底上的产品结构的结构。
26.一种用于曝光设备的投影设备，所述曝光设备配置成使用掩模在衬底上印刷图案， 所述掩模包含图案，用于印刷印刷图案，所述投影设备配置成分辨衬底上的掩模图案，使得印刷图案包含一个或多个结构，该一个或多个结构具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值。
27.一种检验系统，用于测量曝光设备的与焦距相关的性质，所述检验系统包括图案形成装置，包括图案，用于使用将要被测量的曝光设备在衬底上印刷图案，所印刷的图案随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化；和检验设备，配置成将辐射束投影到衬底上的印刷图案上；检测从衬底上的印刷图案反射的辐射；使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和通过图案的不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。
28.根据权利要求27所述的检验设备，其中，所述印刷图案包括一个或多个结构，并且所述检验设备配置成由一个或多个结构的不对称的变化确定曝光设备的与焦距相关的性质的变化。
29.根据权利要求28所述的检验设备，其中，所述不对称包括一个或多个结构的侧壁角度测量值的差异。
30.根据权利要求27所述的检验设备，还包括处理器，所述处理器配置成形成在印刷图案内的结构的轮廓。
31.根据权利要求观所述的检验设备，其中，所述检验设备配置成使用所述轮廓以对比印刷图案内的结构的两侧的第一和第二侧壁角度，以便获得结构的不对称。
32.根据权利要求27所述的检验设备，其中所述图案形成装置配置成将图案化辐射束引导到衬底表面上， 所述检验系统还包括存储装置，存储装置包括包含与图案化辐射束的散焦范围相关的侧壁角度不对称范围的库，和所述检验设备配置成测量在侧壁角度的两个中的不对称的程度，并且通过参照所述库确定图案化辐射束的散焦的程度。
33.根据权利要求27所述的检验设备，其中所述图案形成装置配置成将图案化辐射束引导到衬底表面上， 所述检验系统还包括存储装置，存储装置包含每个侧壁角度和图案化辐射束的散焦程度之间的预定的单调关系，和所述检验设备配置成测量在侧壁角度的两个中的不对称的程度，并且通过参照所述存储的预定关系确定图案化辐射束的散焦的程度。
34.一种光刻设备，包括照射光学系统，布置成照射图案； 根据权利要求26所述的投影设备；和根据权利要求27所述的检验设备。
35.一种光刻单元，包括涂覆器，布置成用辐射敏感层涂覆衬底；光刻设备，布置成将图像曝光至由涂覆器涂覆的衬底的辐射敏感层上； 显影器，布置成对由光刻设备曝光的图像进行显影；和根据权利要求27所述的检验设备。
36.一种方法，包括步骤使用将要被测量的曝光设备和包括将要被印刷的图案的图案形成装置，将图案印刷在衬底表面上，图案形成装置的图案配置成生成随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的印刷图案；将辐射束投影到衬底表面上的印刷图案上； 检测从衬底表面上的印刷图案反射的辐射； 使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和通过不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述印刷图案包括一个或多个结构，并且通过一个或多个结构的不对称的变化确定曝光设备的与焦距相关的性质的变化。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述不对称包括一个或多个结构的侧壁角度测量值的差异。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，所述不对称包括印刷图案内的结构的侧壁角度测量值的差异。
40.根据权利要求36所述的方法，其中，所述图案形成装置的图案在两个维度上沿χ和y方向重复。
41.根据权利要求36所述的方法，还包括形成在印刷图案内的结构的轮廓。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述测量步骤包括使用所述轮廓以对比印刷图案内的结构的两侧的侧壁角度。
43.根据权利要求36所述的方法，其中所述印刷步骤包括将图案化辐射束引导到衬底表面上；和所述确定步骤包括测量图案中不对称的程度，以及基于包含与图案化辐射束的散焦范围相关的不对称的范围的库来确定图案化辐射束的散焦程度。
44.根据权利要求36所述的方法，其中所述印刷步骤包括将图案化辐射束引导到衬底表面上；和所述确定步骤包括测量不对称，以及基于图案中的不对称的程度和图案化辐射束的散焦程度之间的预定的单调关系来确定图案化辐射束的散焦程度。
45.根据权利要求36所述的方法，其中，所述检测步骤在检测器的光瞳平面内进行。
46.根据权利要求36所述的方法，还包括实验校准印刷图案中的结构的两个侧壁角度的不对称，其中所述不对称作为用于在衬底表面上印刷图案的图案化辐射束的焦距和/ 或剂量的函数。
47.根据权利要求36所述的方法，还包括通过使用在印刷图案中产生相反的不对称的两个图案形成装置的图案来确定在检测步骤中使用的检测器的不对称。
48.根据权利要求47所述的方法，还包括使用包括在图案内的不能被曝光设备分辨的亚分辨率结构的图案形成装置的图案，使得在衬底表面上的印刷图案中不分辨所述亚分辨率结构。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述印刷步骤包括将图案化辐射束引导到衬底表面上；和所述确定步骤包括测量由图案形成装置的图案中的亚分辨率结构引起的印刷图案中的结构的位移，以及基于由于亚分辨率结构带来的印刷的线的位移和散焦之间的预定关系来确定图案化辐射束的散焦的程度。
50.根据权利要求36所述的方法，其中，所述印刷步骤包括以适于曝光设备的敏感性要求的敏感性印刷图案。
51.根据权利要求36所述的方法，还包括步骤重构印刷图案内的结构；和其中所述测量步骤包括测量重构的结构的两侧中的每一侧的侧壁角度。
52.一种掩模，包括配置用于在衬底上印刷图案的图案，所述掩模图案布置成使得印刷图案包含一个或多个结构，具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值。
53.根据权利要求52所述的掩模，其中，所述一个或多个结构包括具有不对称的两个相反的侧壁角度，所述不对称随着来自曝光设备的曝光辐射的散焦的增大而增大。
54.根据权利要求52所述的掩模，其中，所述掩模图案包括不能分辨的结构，该结构因此在印刷图案中不被分辨。
55.根据权利要求52所述的掩模，其中，所述掩模图案布置成形成具有两个光栅的印刷图案，其中所述两个光栅具有相反的不对称。
56.根据权利要求52所述的掩模，其中，所述掩模图案包括周期性的双线组。
57.根据权利要求52所述的掩模，其中，所述掩模图案包括复杂的二维结构，该二维结构布置以产生印刷图案中的简单的一维结构。
58.一种衬底，包括 印刷在其表面上的图案， 其中所印刷的图案包括，一个或多个结构，具有随配置用以印刷图案的曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值。
59.根据权利要求58所述的衬底，其中，所述一个或多个结构包括两个侧壁以及两个侧壁中的每一个的角度之间的不对称，所述不对称随着用于印刷所述图案的曝光辐射的散焦的增大而增大。
60.根据权利要求58所述的衬底，其中，所述印刷图案包括尺寸和形状基本上类似于已经印刷在衬底上的结构的结构。
61.一种用在曝光设备中的投影设备，所述曝光设备配置成使用掩模在衬底上印刷图案，所述掩模包含图案，用于印刷印刷图案，投影设备配置成分辨衬底上的掩模图案，使得印刷图案包含一个或多个结构，该一个或多个结构具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值。
62.一种检验系统，包括图案形成装置，包括图案，用于使用曝光设备在衬底上印刷图案，印刷图案具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的性质；和检验设备，配置成将辐射束投影到衬底上的印刷图案上； 检测从衬底上的印刷图案反射的辐射； 使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和通过图案的不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。
63.根据权利要求62所述的检验系统，其中，所述印刷图案包括一个或多个结构，并且检验设备配置成由一个或多个结构的不对称的变化确定曝光设备的与焦距相关的性质的变化。
64.根据权利要求63所述的检验系统，其中，所述不对称包括一个或多个结构的侧壁角度测量值的差异。
65.根据权利要求62所述的检验系统，还包括处理器，所述处理器配置成形成在印刷图案内的结构的轮廓。
66.根据权利要求63所述的检验系统，其中，所述检验设备配置成使用所述轮廓以对比印刷图案内的结构的两侧的第一和第二侧壁角度，以便获得结构的不对称。
67.根据权利要求62所述的检验系统，其中所述图案形成装置配置成将图案化辐射束引导到衬底表面上； 所述检验系统还包括存储装置，存储装置包括包含与图案化辐射束的散焦范围相关的侧壁角度不对称范围的库，和所述检验设备配置成测量在侧壁角度的两个中的不对称的程度并且通过参照所述库确定图案化辐射束的散焦的程度。
68.根据权利要求62所述的检验系统，其中所述图案形成装置配置成将图案化辐射束引导到衬底表面上， 所述检验系统还包括存储装置，存储装置包含第一和第二侧壁角度与图案化辐射束的散焦程度之间的预定的单调关系，和所述检验设备配置成测量在侧壁角度的两个中的不对称的程度并且通过参照所述存储的预定关系确定图案化辐射束的散焦的程度。
69.一种光刻设备，包括照射光学系统，布置成照射图案；投影设备，配置成使用包含图案的掩模在衬底上印刷图案，投影设备配置成分辨衬底上的掩模图案，使得印刷图案包含一个或多个结构，该一个或多个结构具有随曝光设备的与焦距相关的性质的变化而变化的侧壁角度测量值；和检验设备，检验设备配置成 将辐射束投影到衬底上的印刷图案上； 检测从衬底上的印刷图案反射的辐射； 使用检测的辐射测量印刷图案内的不对称；和通过图案的不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。
70.根据权利要求69所述的光刻设备，其中，所述检验设备配置成由一个或多个结构的不对称的变化确定曝光设备的与焦距相关的性质的变化。
71.根据权利要求70所述的光刻设备，其中，所述不对称包括一个或多个结构的侧壁角度测量值的差异。
72.一种光刻单元，包括涂覆器，布置成用辐射敏感层涂覆衬底；光刻设备，布置成将图像曝光至由涂覆器涂覆的衬底的辐射敏感层上；显影器，布置成显影由光刻设备曝光的图像；和检验设备，检验设备配置成将辐射束投影到衬底上的显影的图像上；检测从衬底上的显影的图像反射的辐射；使用检测的辐射测量显影的图像内的不对称；和通过图像不对称确定曝光设备的与焦距相关的性质。
全文摘要
为了确定曝光设备是否输出正确的辐射剂量以及曝光设备的投影系统是否正确地聚焦辐射，在掩模上使用测试图案、用于印刷特定标记到衬底上。这种标记可以通过例如散射仪等检验设备测量以确定是否在焦距、剂量和其他相关性质中存在误差。这种测试图案布置成使得焦距和剂量中的改变可以容易地通过测量使用掩模曝光的图案的性质而确定。掩模的测试图案布置成使得其产生衬底表面上的标记图案。标记图案包含具有至少两个可测量的侧壁角度的结构。结构的侧壁角度之间的不对称与来自曝光设备的曝光辐射的聚焦(或散焦)相关。散焦的程度由此通过测量印刷的标记图案结构的侧壁角度中的不对称而确定。
文档编号G03F7/20GK102272678SQ200980153558
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月30日
发明者H·克拉莫, P·海恩 申请人:Asml荷兰有限公司