CN102687073B - 检验方法和设备 - Google Patents

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Abstract

检验方法和检验设备可用于例如通过光刻技术的器件制造中检测半导体晶片上的处理缺陷。用移动测量斑沿着扫描路径照射管芯的条带。检测散射辐射以获得角度分辨光谱，其被在条带上进行空间积分。将散射数据与通过测量或计算获得的参考光谱库比较。基于比较，确定在条带处管芯的缺陷的存在。测量斑被横跨晶片沿着扫描路径轨迹扫描，该轨迹包括大的(恒定的)速度部分，角度分辨光谱的获取被进行，以全扫描速度完成比较。如果沿着条带横跨管芯在Y方向上执行长的获取，那么由位置变化造成的获取的光谱的变化将主要依赖于斑的X位置。因为未沿着高速扫描路径轨迹执行斑与晶片的对准，所以将发生斑位置变化。参考光谱库被针对于在管芯上的各个X位置处的扫描路径范围获得，以允许高速测量斑的X位置的变化。

Description

检验方法和设备
技术领域
本发明涉及例如可以用于通过光刻技术制造器件的检验方法和检验设备。本发明可以被应用例如检测由在通过光刻设备进行处理期间引起的半导体晶片上的处理缺陷。
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(IC)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(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，必须测量图案化的衬底的诸如形成在其中或其上的连续层之间的重叠误差等参数。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各种专门工具。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。通过对比束在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。分光镜散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量被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的函数的散射辐射的强度。
在通过光刻设备处理之后检测半导体晶片的两种已知的方法是(1)以密集采样的方式快速检验缺陷以寻找晶片上的异常位置；和(2)在几个已选择的位置上的临界尺寸(CD)和重叠(OV)量测，其中对抗蚀剂轮廓和重叠的详细的(和因此耗费时间的)测量被进行。
对于CD的完整量测(IM)，将优选测量一批次中的所有晶片和覆盖尽可能大的晶片面积，因为这提供了检测局部过程偏移(excursion)的最大的机会，然而，执行这样的测量所花费的时间需要被考虑。移动获取测量(MAM)时间是检验半导体晶片的方法的品质因数。MAM时间包括：在测量位置之间移动晶片所花费的时间；在测量位置处对准测量目标与检验设备所花费的时间；和获取测量所花费的时间。用于CD的MAM时间最佳地在300-3000ms的量级上(依赖于所述应用)，其太长以致于不能以充足的晶片覆盖率测量一批次中的所有晶片。这提高了错失晶片上的相关位置的机会，在该相关位置处可能出现大的过程偏移。
发明内容
本发明的实施例提供了一种方法，包括以下步骤：用辐射束照射所述衬底的区域；检测被散射的辐射以获得第一散射数据；比较所述第一散射数据与第二散射数据；基于所述比较，确定在所述区域处所述衬底的缺陷的存在。所述照射和检测步骤被横跨所述区域沿着扫描路径执行，使得在所述区域上对第一散射数据进行空间积分。
本发明的另一实施例，提供了一种检验设备，包括：辐射源、检测器和确定装置。辐射源布置成用辐射束照射所述衬底的区域。检测器布置成检测被散射的辐射以获得第一散射数据。确定装置配置成比较所述第一散射数据和第二散射数据和基于所述比较来确定在所述区域处所述衬底的缺陷的存在。所述照射和检测被横跨区域沿着扫描路径执行，使得所述第一散射数据被在所述区域上进行空间积分。
本发明的还一实施例提供了一种包括计算机可读介质的制品，所述计算机可读介质具有存储在其上的指令，所述指令通过计算装置来执行，使得所述计算装置执行操作，所述操作包括以下操作：用辐射束照射所述衬底的区域；检测被散射的辐射以获得第一散射数据；比较所述第一散射数据与第二散射数据；基于所述比较，确定在所述区域处所述衬底的缺陷的存在。所述照射和检测步骤被横跨区域沿着扫描路径执行，使得所述第一散射数据被在所述区域上进行空间积分。
本发明的其他特征和优点以及本发明的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，另外的实施例对于相关领域技术人员是显而易见的。
附图说明
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，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示出光刻设备；
图2示出光刻单元或簇；
图3示出第一散射仪；
图4示出第二散射仪；
图5示出在晶片和带上的扫描路径轨迹，其中在每一管芯上执行获取；
图6示出与具有相应的参考路径的参考光谱库相比较的具有测量扫描路径和其所测量的光谱的管芯；
图7是根据本发明的一实施例的方法的流程图；和
图8示出可以用在根据本发明的一实施例的设备中的计算机组件。
结合附图并且通过下面给出的详细说明书，本发明的特征和优点将会变得更加清楚。在整个附图中，相同的附图标记识别对应的元件。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。
具体实施方式
本说明书公开了一个或更多个包含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。本发明由随附的权利要求限定。
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，这些措辞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施这种特征、结构或特性是在本领域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制。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)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存设备、电、光、声学或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等等。此外，这里可以将固件、软件、程序、指令描述成执行特定动作。然而，应该认识到，这些描述仅为了方便并且这样的动作实际上由计算装置、处理器、控制器或执行所述固件、软件、程序、指令等的其他装置来完成。
然而，在详细描述这些实施例之前，给出可以实施本发明的实施例的示例环境是有利的。
图1示意地示出了光刻设备。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(例如包括一根或更多根管芯)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。
所述支撑结构支撑图案形成装置，即，承载图案形成装置的重量。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。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。这里使用的任何术语“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，以便填充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。浸没技术在本领域中是熟知的，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一起称作“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σ-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匀性和强度分布。
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穿过投影系统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M1、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(即，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，所述用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备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I/O1、I/O2拾取衬底，将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它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率和处理效率最大化。
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、线宽、临界尺寸(CD)等。如果检测到误差，可以对后续衬底的曝光进行调整(尤其是如果检验能够足够迅速和快速地完成使得同一批次的其它衬底仍被曝光)。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。为了能最迅速地测量，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有效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，其可以用于本发明。散射仪包括宽带(白光)辐射投影装置2，其将辐射在衬底W和散射仪2、4之间的相对移动过程中投影到衬底W上，所述移动由处理单元PU控制。反射的辐射被通至光谱仪探测器4，光谱仪探测器4测量镜面反射辐射的光谱10(强度作为波长的函数)。该被测量的数据被在光谱测量的过程中沿着移动的路径在空间上进行积分。通过这个数据，产生被探测光谱的结构或轮廓的出现可以通过被检测的光谱与在图3的底部处显示的模拟光谱库的比较来确定。这样的散射仪可以配置成正入射散射仪或斜入射散射仪。
在图4中显示可以用于本发明的另一散射仪。在这一装置SM2中，由辐射源2发射的辐射被使用透镜系统12准直和透射穿过干涉滤光片13和偏振片17，被部分反射表面16反射，并经由显微物镜15聚焦到衬底W上，该显微物镜15具有高的数值孔径(NA)，优选地为至少0.9和更优选地为至少0.95。浸没散射仪甚至可以具有数值孔径超过1的透镜。被反射的辐射之后透射穿过部分反射表面16进入到检测器18，用于检测散射光谱。检测器可以定位在后投影光瞳面11中，其位于透镜系统15的焦距处，然而光瞳面可以替代地被用辅助光学装置(未显示)再次成像到检测器上。光瞳面是这样的平面，在该平面中，辐射的径向位置定义了入射角和角位置定义了辐射的方位角。检测器优选地是两维检测器，使得可以测量衬底目标30的两维角散射光谱。检测器18可以例如是CCD或CMOS传感器的阵列，和可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。
参考束通常用于例如测量入射辐射的强度。为此，在辐射束入射到分束器16上时，其一部分朝向参考反射镜14透射穿过分束器，作为参考束。参考束之后投影到同一检测器18的不同部分上。
一组的干涉滤光片13是可利用的，以选择在例如405-790nm或甚至更低的诸如200-300nm的范围内的感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调节的，而不是包括一组不同的滤光片。可以使用光栅替代干涉滤光片。
检测器18可以测量在单一波长(或窄波长范围)处的散射光的强度，所述强度独立地处于多个波长上或被在波长范围上积分。此外，检测器可以独立地测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度和/或在横向磁偏振光和横向电偏振光之间的相位差。
使用宽带光源(即，具有宽范围的光频率或波长并因此是有颜色的光源)是可行的，其提供了大的集光率，从而允许混合多个波长。在宽带中的多个波长优选地每个具有Δλ的带宽和至少2Δλ的间距(即两倍于带宽)。几种辐射“源”可以是扩展的辐射源的不同的部分，其使用光纤束进行分割。这样，可以以多个波长并行地测量角度分辨散射光谱。3D光谱(波长和两个不同的角度)可以被测量，其包括比2D光谱更多的信息。这允许测量更多的信息，其增加了量测过程的鲁棒性。这在EP1,628,164A中被进行了详细描述，通过参考将其全部内容并入本文中。
处理单元PU控制衬底W和散射仪SM2之间的相对移动。所述移动通过控制晶片台或平台WT2的移动的处理单元PU来控制，使用晶片台致动器TA将衬底晶片W定位在晶片台或平台WT2上。晶片台可以独立地沿着X和Y方向移动。
衬底W上的目标图案30可以是产品图案的条带。目标图案30可以包括光栅，其被印刷使得在显影之后栅条由固体抗蚀剂线形成。该图案对光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差是敏感的，照射对称性和这样的像差的出现将证明它们自身在印刷的光栅中变化。目标图案可以替代地被蚀刻到衬底中，其对于诸如蚀刻设备中的过程变化是敏感的。所印刷的目标图案的散射数据被用于检测如下文描述的图案中的缺陷。
参考图5，在本发明的一个实施例中，辐射束的测量斑被横跨晶片衬底502在包括大的(恒定的)速度部分的扫描路径轨迹504中进行扫描，角分辨光谱的获取被以全扫描速度获得。结果，所测量的光谱被在时间变化的光谱上进行空间积分，其在图像获取过程中发生。例如，如果扫描速度是1m/s且获取时间仅是4ms，那么斑行进4mm的距离。如果管芯被分开6mm，那么照相机需要1000mm.s-1/6mm≈150fps的帧速率，其是具有挑战性的但是对于当前的图像传感器技术是可行的。原理上，图像获取还可以以步进和扫描方式实现，但是这由于引入振动的风险而可能不是优选的实施例。图5通过示例的方式显示扫描路径轨迹504和条带506，在条带506处进行图像获取(粗栅条)。条带506在图5中是不成比例的。条带的宽度将通过测量斑的一部分的尺寸来确定，在测量斑的所述部分上收集光谱数据。这典型地是25μm或更小。被检验的目标图案结构是每一管芯508中的条带506，其中管芯根据掩模版布置在组510中。
被检验的结构典型地在X和Y方向上是周期性的(例如NAND闪存)。如果沿着在Y方向上横跨结构的条带执行长的获取，那么在所述条带的开始位置和结束位置中的Y位置变化将对获取的空间积分光谱产生相对小的作用。由斑位置变化造成的被获取的光谱中的变化将主要依赖于斑的X位置。斑位置变化将发生，因为未沿着高速扫描路径轨迹执行斑与晶片的对准。在图中X是水平的，Y是竖直的。
参考图6，管芯604上的条带603的所测量的光谱602被在移动的测量斑607的测量扫描路径606上获取。所测量的光谱602与存储在库中的一组参考光谱61A至61F比较608。已经针对于在管芯上的各自的X位置处的一定范围的扫描路径60A至60F获得这些参考光谱61A至61F，以允许在高速的测量斑的X位置的变化。虽然在图6中显示出6个参考扫描路径，但是实际中可以使用更大的数量，诸如35，如下文所讨论的。可以通过对如所设计的管芯的模型的计算或通过对参考晶片上的一个或更多的已知的完好的管芯的测量来获得参考光谱。因此，每一X位置具有至少一个参考光谱。沿着X方向的采样距离远小于斑直径，大约在1μm的量级上。X范围至少是斑直径与峰至峰的晶片位置不确定度之和。晶片位置的不确定度在10μm的量级上，斑直径在25μm的量级上，因此在这一示例性的实施例中，存在仅35个记录的库(尽管在图6中仅显示6个记录)，其相对于计算和存储要求是相当合理的。
为了处理晶片上的正常的处理变化，该方法可以通过获得对于晶片上的多个管芯的独立的库来进行扩展。在其的极端形式中，可以为晶片上的每一管芯来获得库。
所测量的光谱602与所有的库记录61A至61F的比较根据例如拟合完好性(Goodenss of Fit)或均方差的特定准则产生了与库记录61C的好的匹配608。在具有缺陷的管芯导致了另一所测量的光谱610的情况下，则在库中没有光谱满足匹配准则，且没有匹配612。在这种情况下，确定管芯是可疑的且它可能已经经历导致缺陷的处理误差。
参考图7，所显示的流程图702示出本发明的实施例，其是用于检测衬底上的缺陷的检验方法。在处理单元PU(在图3和4中)的控制下，晶片平台(图4中的晶片平台WT2)开始根据预定的扫描轨迹移动704。扫描轨迹被建立以经过晶片上的一个或更多的已选择的管芯的至少一部分。光源2在经过每一管芯的预定条带时被接通以用辐射束照射706衬底的表面上的条带。因此，照射706和检测708被沿着横穿条带区域的扫描路径执行。通过沿着条带检测被散射的辐射，散射/衍射数据以空间积分光谱或平均角度分辨光谱的形式被在每一被选择的管芯处获得或获取708。扫描路径优选地沿着条带是线性的，尽管还可以使用非线性的路径或条带。所述条带典型地与管芯的边缘对齐，以匹配管芯上的图案的方向，然而可以使用其它方向以便匹配管芯上的产品图案的布局。条带的位置被预先确定和选择以测量管芯上的适合的结构。这样的结构可以具有周期性的或光栅状的特征，具有垂直于扫描路径的周期性。在管芯上可以沿着对应于这样的适合的结构的位置的扫描路径轨迹具有多于1个的条带。这可以通过反复地使束和/或检测器接通和关断以分裂条带来实现。
每一被获取的光谱与所述管芯的一个或更多的被测量或计算的参考光谱进行比较710。这可以对于参考光谱的库来完成，所述参考光谱对应于垂直于相对移动方向的位置范围、跨过被计算作为位置不确定度与辐射束的尺寸之和的距离。基于比较710，确定在条带处晶片的缺陷的存在和存储所述结果712。该确定712可以在时间上与至下一管芯的移动的一些或全部重叠。此外，确定712可以在时间上与下一管芯的照射706和获取708的一些或全部重叠。
替代地(如由点线显示的)，所获取的光谱被存储714用于之后的分析，或所述分析被与获取和移动并行地进行，例如通过不同的处理器来实现。
如果晶片未被完成716，那么扫描轨迹继续至另一获取位置，否则扫描轨迹终止718。如果比较和确定步骤710和712未被完成，那么在步骤714中存储的每一被获取的光谱的比较可以对照库在批次720中执行。如果确定724晶片由于差的匹配是可疑的，那么可以在可疑的管芯的附近区域中的一个或更多的量测目标上完成更详细的测量，例如在相邻的划线中完成更详细的测量。
对被测量的光谱的处理，包括登录、绘表、变更和进行关于另外的测量的判定，可以使用本领域技术人员已知用于处理其他量测数据(诸如临界尺寸(CD))的方法来执行。
然而，与传统采样的CD测量不同，本发明为一批次中的所有晶片提供了大的晶片覆盖率，这最大化了检测局部的晶片偏移的机会。这导致了更具鲁棒性的早期缺陷的检测。本发明适合用于散射量测检验设备中，其使用快速平衡质量平台，该平台可以相对于辐射束以高速移动晶片。
可以在处理上运行的计算机程序的控制下实施根据本发明的方法。应当理解，运行计算机程序的以在之前的实施例中实施所述方法的处理器可以是如图8显示的计算机组件60。计算机组件60可以是成根据本发明的组件的实施例中的处理单元PU的形式的专门的计算机，或替代地例如是用于控制光刻投影设备的中央计算机。计算机组件60可以布置成用于装载包括计算机可执行编码的计算机程序产品。这可以使得在下载计算机程序产品时计算机组件60控制具有实施例的图像传感器的光刻设备的上述使用。
连接至处理器27的存储器29可以包括多种存储器部件，例如硬盘61、只读存储器(ROM)62、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)63、随机存取存储器(RAM)64。不是上述的所有存储器部件都要出现。此外，不需要上述的存储器部件在物理上非常靠近处理器27或彼此非常靠近。它们可以定位成离开一距离。
处理器27还可以连接至一些类型的用户接口，例如键盘65或鼠标66。触摸屏、轨迹球、言语转换器或其它本领域技术人员已知的接口也可以被使用。
处理器27可以连接至读取单元67，其被布置成从数据载体读取数据，例如成计算机可读编码的形式的数据，和在一些情况下在数据载体(例如软盘68或CDROM 69)上存储数据。另外可以使用本领域技术人员已知的DVD或其它数据载体。
处理器27还可以连接至打印机70，以在纸张上印出输出数据以及连接至显示器71，例如本领域技术人员已知的任何其它类型的显示器的监控器或LCD(液晶显示器)。
处理器27可以借助于负责输入/输出(I/O)的发送器/接收器73连接至通信网络72，例如公共开关电话网络(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。处理器27可以布置成经由通信网络72与其它通信系统通信。在本发明的实施例中，外部计算机(未显示)，例如操作者的私人计算机可以经由通信网络72登录处理器27。
处理器27可以被实施为独立的系统或为多个并行地操作的处理单元，其中每一处理单元布置成执行较大的程序的子任务。处理单元还可以被分割成一个或更多的主处理器单元和多个子处理单元。处理器27的一些处理单元可以甚至定位成离开其它处理单元一距离和经由通信网络72进行通信。
虽然在本文中对检验方法和设备在制造IC中的应用做出了具体参考，但是应该理解到，这里描述的检验方法和设备可以有其他应用，例如在集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、掩模版、薄膜磁头等的制造中确定缺陷。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，可以将此处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。
虽然在光学光刻术的情形下，在上文对本发明的实施例的使用做出了具体参考，应该理解，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，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、248、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部件。
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发明人构思的但不是全部的本发明的示例性实施例，因而不能够以任何方式限制本发明和所附的权利要求。
上面借助示出具体功能及其关系的实施方式的功能性构造块描述了本发明。为了说明方便，这些功能性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代的边界。
具体实施例的前述说明如此充分地揭示本发明的一般特性，以致于其他人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思想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的目的，而不是为了限制，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。
本发明的覆盖度和范围不应该受到任何上述的示例性实施例的限制，而应该仅根据随附的权利要求及其等价物限定。

Claims (10)

1.一种衬底检验方法，所述方法包括以下步骤：
（a）用辐射束照射所述衬底上的区域和检测被散射的辐射以获得第一散射数据；
（b）将所述第一散射数据与第二散射数据比较；和
（c）基于所述比较，确定在所述区域处所述衬底的缺陷的存在，
其中，所述照射和检测步骤（a）被沿着横跨所述区域的扫描路径执行，由此获得在所述区域上进行空间积分的第一散射数据，且其中所述第二散射数据通过测量在参考晶片上的一个或更多的已知的完好的管芯来获得或通过根据衬底上所设计的管芯的模型的计算来获得或通过散射数据库来获得，所述散射数据库包括用于垂直于所述扫描路径方向的位置范围的散射数据。
2.根据权利要求1所述的检验方法，其中所述区域包括条带。
3.根据权利要求1所述的检验方法，其中所述第一和第二散射数据包括衍射光谱。
4.根据权利要求3所述的检验方法，其中所述衍射光谱是角度分辨的。
5.根据权利要求1所述的检验方法，其中，在所述第二散射数据通过散射数据库来获得的情况下，垂直于所述扫描路径方向的所述位置范围跨过被计算为所述辐射束的位置不确定度与所述辐射束的尺寸之和的距离。
6.一种用于检验衬底的检验设备，所述检验设备包括：
辐射源，布置成用辐射束照射所述衬底上的区域；
检测器，布置成检测被散射的辐射以获得第一散射数据；
至少一个处理器，配置成比较所述第一散射数据与第二散射数据和基于所述比较来确定在所述区域处所述衬底的缺陷的存在，
其中，所述照射和检测（a）被沿着横跨所述区域的扫描路径执行，由此获得在所述区域上进行空间积分的第一散射数据，且其中所述第二散射数据通过测量在参考晶片上的一个或更多的已知的完好的管芯来获得或通过根据衬底上所设计的管芯的模型的计算来获得或通过散射数据库来获得，所述散射数据库包括用于垂直于所述扫描路径方向的位置范围的散射数据。
7.根据权利要求6所述的检验设备，其中所述区域包括条带。
8.根据权利要求6所述的检验设备，其中所述第一和第二散射数据包括衍射光谱。
9.根据权利要求8所述的检验设备，其中所述衍射光谱是角度分辨的。
10.根据权利要求6所述的检验设备，其中，在所述第二散射数据通过散射数据库来获得的情况下，垂直于所述扫描路径方向的所述位置范围跨过被计算为所述辐射束的位置不确定度与所述辐射束的尺寸之和的距离。
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