CN110799903B

CN110799903B - 确定边缘粗糙度参数

Info

Publication number: CN110799903B
Application number: CN201880041728.5A
Authority: CN
Inventors: M·J·J·杰克; 理查德·金塔尼利亚; A·J·登鲍埃夫; M·库比斯
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: TWI672558B; US20180364036A1; TW201905588A; CN110799903A; KR102340174B1; WO2018233947A1; US10634490B2; KR20200010476A

Abstract

一种确定边缘粗糙度参数的方法，包括以下步骤：(1010)控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑；(1020)接收来自传感器的测量信号，所述传感器用于当量测目标被所述辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所述量测目标衍射的禁用衍射阶(诸如第二阶)的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成通过(约0.5的)线宽/节距比率的配置来控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供所述测量信号；和(1040)基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

Description

确定边缘粗糙度参数

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月20日提交的欧洲申请17176802.1和2017年10月6日提交的欧洲申请17195151.0的优先权，这些申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本公开涉及量测设备、光刻单元、确定边缘粗糙度参数的方法、和例如能够在通过光刻技术制造器件中使用的相关联的计算机程序产品。

背景技术

光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可例如将在图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定能够形成于衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(其波长在4-20nm范围内，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可用于在衬底上形成比使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备更小的特征。

低k1光刻术可以用于尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的过程特征。在这种过程中，分辨率公式可以表达为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所运用辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学元件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征大小，但在这种情况下为半节距)，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电路设计者所规划的形状和尺寸以便实现特定电学功能和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的精调步骤施加到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局中的各种优化(诸如光学邻近效应校正(OPC，有时也称为“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。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改良低k1情况下的图案的再现。

在光刻过程中，经常期望对所产生的结构进行测量，例如用于过程(或工艺)控制和验证。已知用于进行这种测量的各种工具，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜、和用于测量重叠的专用工具，重叠是器件中的两个层的对准的准确度。近来，各种形式的散射仪已经被开发应用在光刻领域中。这些装置将辐射束引导到目标上，并且测量散射辐射的一个或更多个属性(例如，在单个反射角下作为波长的函数的强度；在一种或更多种波长下作为反射角的函数的强度；或者作为反射角的函数的偏振)以获得衍射“光谱”，可以根据该“光谱”确定目标的感兴趣的属性。

同时，已知的检查技术采用可见或紫外波段的辐射。这限制了可以测量的最小特征，使得该技术不再能够直接测量现代光刻过程中制成的最小特征。为了允许测量较小的结构，已经提出使用较短波长的辐射，例如类似于极紫外(EUV)光刻术中使用的EUV波长。这样的波长可以在例如1至100nm或1-125nm的范围内。该波长范围的部分或全部也可以称为软X射线(SXR)波长。一些作者可能使用SXR来指代更窄的波长范围，例如1-10nm或1-20nm。出于本公开的目的，将使用SXR和EUV这些术语而不暗示任何硬性区别。也设想到使用较硬的X射线(例如在0.1-1nm范围内)的量测。在公开的专利申请WO2015172963A1中披露了在透射和/或反射散射模式下使用这些波长的透射和反射量测技术的示例。在公开的专利申请US2016282282A1、US2017045823A1、WO2017025392A1和WO2017108404中披露了在透射和/或反射散射模式下使用这些波长的量测技术和设备的其它示例，WO2017108404是国际专利申请号PCT/EP2016/080058，其在本申请的优先日还没有公开。所有这些申请的内容均通过引用并入本文。

便利的SXR辐射源包括高次谐波产生(HHG)源，其中通过来自激光器的红外泵浦辐射与气体介质的相互作用，将所述红外泵浦辐射转换为较短波长的辐射。HHG源可从美国科罗拉多州博尔德的KMLabs获得(http://www.kmlabs.com/)。还正在考虑对HHG源进行各种修改，以应用于光刻术的检查设备中。这些修改中的一些例如在2016年11月11日的欧洲专利申请号16198346.5中披露，该申请在本申请的优先权日时还未公开。在美国专利申请15/388,463(公开为US2017184511)和国际专利申请PCT/EP2016/080103(公开为WO2017108410)中披露了其它修改。这两个申请都要求日期为2015年12月23日的欧洲专利申请No.15202301.6的优先权，而且这两个申请在本申请的优先权日时还未公开。日期为2016年9月14日的欧洲专利申请号16188816.9(在本申请的优先权日时还未公开)描述了HHG辐射源中波前的校正，以最小化在检查设备中的测量斑的模糊。所有这些申请的内容都通过引用并入本文。

作为使用光学技术的CD测量的示例，美国专利US5361137披露了一种使用衍射光栅来测量亚微米线宽的方法和设备。一组“固定线宽可变节距宽度”测试光栅具有多个光栅，每个光栅具有相同的线宽但具有不同的节距宽度。这些光栅被照射以形成衍射图案。记录来自每个光栅的第一阶或第二阶衍射图像的一组峰值强度。这些强度值中的任何一个都形成围绕极值的曲线，该曲线表示来自节距宽度等于线宽一半的光栅的强度。

光刻图案形成的性能当前受到边缘放置误差(EPE)的驱动。特征的边缘的位置由特征的横向位置(重叠)和特征的大小(CD)确定。其中的部分在本质上是非常局部的且是随机的。例如，线边缘粗糙度(LER)导致非常局部的CD变化。可以预期，对于未来的光刻术节点，这种局部CD均匀性(LCDU)将成为EPE性能的较大的主要贡献者。由于LCDU将变得如此重要，因此通过优化过程条件来控制它并使其最小化将变得很重要。作为第一步，必需测量和监控LCDU。

尽管线宽是使用各种已知的光学技术测量的，但是LCDU和LER参数当前是通过CD-SEM(CD扫描电子显微镜)检查技术获得的。因此，与光学技术相比，只能使用稀疏采样，否则如果必须获得大量LCDU参数，则测量时间会激增。

发明内容

期望提供一种以更有效的方式确定边缘放置误差特性(尤其是LCDU和LER参数)的方法。期望使用光学技术以利用使用较短波长辐射的散射仪中的改良。

根据本发明的第一方面，提供了一种量测设备，包括：

-测量位置，用于接收衬底；

-辐射系统，用于在所述测量位置处提供辐射斑；和

-传感器，用于当量测目标被所述辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所述量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供测量信号，

-控制器，能够操作以：

-接收所述测量信号；和

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

根据本发明的第二方面，提供了一种光刻单元，包括根据第一方面所述的量测设备。

根据本发明的第三方面，提供了一种量测目标，设置在图案形成装置上，诸如例如设置在掩模版上，或者在衬底上形成图案，诸如例如在晶片上形成图案，所述量测目标包括多个区域，其中在不同的区域中，设置不同的重复图案，不同的重复图案具有不同的配置从而以不同的方式控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量。

根据本发明的第四方面，提供了一种确定边缘粗糙度参数的方法，所述方法包括：

-在测量位置处提供辐射斑；

-测量在所述测量位置处被量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置为控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量；和

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

根据本发明的第五方面，提供了一种确定边缘粗糙度参数的方法，所述方法包括：

-控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑；

-接收来自传感器的测量信号，所述传感器用于当量测目标被所述辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所述量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供所述测量信号；和

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

根据本发明的第六方面，提供了一种计算机程序产品，包括在其上记录指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由量测设备的控制器执行时实施第四或第五方面所述的方法。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

-图1描绘了光刻设备的实施例的示意性概述；

-图2描绘了光刻单元的实施例的示意性概述；

-图3描绘了整体光刻术的示意性表示，其表示三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；

-图4描绘了量测设备的示意性表示，其中可以使用0.1nm至100nm波长范围内的辐射来测量衬底上的结构的参数；

-图5描绘其中理想条件下的线宽/线节距比率与二阶强度之间的关系的图；

-图6描绘了具有变化的线宽/线节距比率的量测目标的实施例；

-图7描绘了其中绘制了例如图6的印制的量测目标的测量结果并将抛物线拟合至所述测量结果的图；

-图8描绘了已经对其进行了模拟的结构的横截面图；

-图9描绘了具有图8的结构的模拟结果的多个图；和

-图10至图13是根据本发明实施例的确定边缘粗糙度参数的方法的流程图。

具体实施方式

在本公开中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5-100nm的范围内的波长)。

如本文中所使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为指代可以用于将已形成图案的横截面赋予入射辐射束的通用图案形成装置，所述已形成图案的横截面对应于待在所述衬底的目标部分中产生的图案；术语“光阀”也可以用于这种情境中。除了经典掩模(透射式或反射式；二元式、相移式、混合式等)以外，其它此类图案形成装置的示例包括：

-可编程反射镜阵列。关于这种反射镜阵列的更多信息在美国专利No.5,296,891和No.5,523,193中给出，所述文献通过引用并入本文中。

-可编程LCD阵列。这种构造的示例在美国专利No.5,229,872中给出，该文献通过引用并入本文中。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；支撑结构(例如掩模台)T，构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到第一定位器PM，所述第一定位器PM配置成根据特定参数来准确地定位所述图案形成装置MA；衬底台(例如晶片台)WT，构造成保持衬底(例如涂覆抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，所述第二定位器PW配置成根据特定参数来准确地定位衬底；以及投影系统(例如折射型投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予所述辐射束B的图案投影到所述衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。

在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束，例如经由束传递系统BD来接收。照射系统IL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。照射器IL可以用于调节所述辐射束B，以在所述图案形成装置MA的平面处在其横截面中具有所期望的空间和角度强度分布。

本文使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统、反射折射型光学系统、变形(anamorphic)光学系统、磁性型光学系统、电磁型光学系统和静电型光学系统或其任意组合，例如适于所使用的曝光辐射或者对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的。本发明任何使用的术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备也可以是这样一种类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的浸没液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统和衬底W之间的空间-其也称为浸没光刻术。关于这种浸没技术的更多信息在美国专利No.6,952,253和PCT公布案No.WO99-49504中给出，所述文献通过引用并入本文中。

光刻设备LA也可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台WT和例如两个或更多个支撑结构T(未示出)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台/结构，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将图案形成装置MA的设计布局曝光至衬底W。

在操作中，所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台T)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MA来形成图案。在已横穿所述掩模MA的情况下，辐射束B传递通过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台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，可以将第一定位器PM和可能的另一个位置传感器(图1中未明确描绘出)用于相对于辐射束B的路径准确地定位所述掩模MA。标记MA和衬底W可以使用掩模对准标识M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管所图示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)中。

如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，所述光刻单元LC有时也称为光刻元或(光刻)簇，其通常还包括在衬底上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC，用于显影被曝光的抗蚀剂的显影机DE，和例如用于调节衬底W温度(例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和焙烤板BK。衬底搬运器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的过程设备之间移动衬底，然后将所述衬底W传送到光刻设备的装载台LB。光刻元中的这些装置通常还统称为涂覆显影系统或轨道(track)，并且通常由涂覆显影系统控制单元TCU控制，该涂覆显影系统控制单元TCU自身可以由管理控制系统SCS控制，该管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备LA。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此，可将一个或更多个检查工具MET包括在光刻元LC中。如果检测到误差，例如可以对随后的衬底的曝光或待在所述衬底W上执行的其它处理步骤进行调整，特别是如果检查是在同一批量或批次的其它衬底W仍待曝光或处理之前进行的情况下。

检查设备(其也可以被称为量测设备)用于确定衬底W的属性，尤其是确定不同衬底W的属性如何变化或与同一衬底的与不同层相关联的属性如何在不同层间变化。可选地，所述检查设备可以可替代地被构造为识别衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立的装置。所述检查设备可以测量潜像(曝光后的抗蚀剂层中的图像)、半潜像(曝光后焙烤步骤PEB之后的抗蚀剂层中的图像)或显影后的抗蚀剂图像的属性(其中已去除所述抗蚀剂的已曝光的或未曝光的部分)、或者甚至在已蚀刻的图像上(在诸如蚀刻之类的图案转印步骤之后)。

典型地，光刻设备LA中的图案形成过程是在所述处理中最关键的步骤之一，所述处理要求以高准确度来确定结构的尺寸和将结构放置在所述衬底W上。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合为所谓的“整体”控制环境，如图3所示意性地描绘。这些系统中的一个是光刻设备LA，所述光刻设备LA(实质上)连接到量测工具MT(第二系统)和计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作，以增强整个过程窗口，并提供紧密的控制回路以确保由光刻设备LA执行的图案形成保持于过程窗口内。所述过程窗口定义了过程参数(例如，剂量、聚焦、重叠)的范围，在所述范围内，特定的制造过程会产生明确的结果(例如，功能半导体器件)，典型地在所述范围内允许在光刻过程或图案形成过程中的过程参数发生改变。

计算机系统CL可以使用待被形成图案的所述设计布局(的一部分)，以预测使用哪种分辨率增强技术并执行计算光刻模拟和计算来确定哪些掩模布局和光刻设备设定实现所述图案形成过程的最大的总体过程窗口(在图3中由第一标度SC1中的双箭头描绘)。典型地，所述分辨率增强技术被布置为与所述光刻设备LA的图案形成的可能性相匹配。所述计算机系统CL还可以用于检测所述光刻设备LA当前正在过程窗口内何处操作(例如，使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否存在由于例如次优处理导致的缺陷(在图3中由第二标度SC2中的箭头指向“0”所描绘)。

量测工具MT可以向所述计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向所述光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如，在所述光刻设备LA的校准状态下(在图3中以第三标度SC3描绘)。

在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。进行这种测量的工具典型地称为量测工具MT。已知用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是一种多功能仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与光瞳共轭的共轭面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常称为基于图像或场的测量)。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用将其全部内容并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线、可见光到近IR波长范围的光来测量光栅。

散射仪MT可以是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法施加于所测量的信号以重构或计算光栅的属性。例如，这种重构可以由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较来产生。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生与从实际目标所观察到的衍射图案类似的衍射图案为止。

替代地，散射仪MT可以是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导到所述目标上，并且从所述目标反射或散射的辐射被引导到光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的对于强度的测量)。根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与被模拟的光谱库进行比较，可以重构产生所检测到的光谱的目标的结构或轮廓。

替代地，散射仪MT可以是椭圆偏振散射仪。椭圆偏振散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有的椭圆偏振散射仪的各种实施例在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中进行了描述，所述申请通过引用其全部内容并入本文。

量测目标可以是通过光刻过程主要是在抗蚀剂中所形成的复合光栅的整体(ensemble)，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。典型地，光栅中结构的节距和线宽强烈地取决于测量光学元件(特别是光学元件的NA)，以便能够采集来自所述量测目标的衍射阶。可以在填充不足的模式或填充过度的模式下测量所述目标。在填充不足的模式下，测量束产生小于整个目标的斑。在填充过度模式下，测量束产生大于整个目标的斑。在这种填充过度的模式下，也可能同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。

使用特定目标的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数、或两者。例如，如果在衬底测量选配方案中所使用的测量是基于衍射的光学测量，则所述测量的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于所述衬底的入射角、辐射相对于所述衬底上的图案的方向等。选择测量选配方案的标准之一可以是例如测量参数之一对处理变化的敏感性或灵敏度。在美国专利申请US2016-0161863和尚未公开的美国专利申请15/181,126中描述了更多示例，所述申请其全部内容通过引用并入本文。

作为使用可见光或UV光的量测方法的替代，还已经考虑使用X射线或EUV辐射，例如介于0.1nm至100nm之间的辐射，可选地在1nm至50nm之间，可选地在10nm和20nm之间。在此文献中，缩写SXR用于指示在上文论述的波长范围内的光，该光与软X射线和/或EUV辐射的波长范围完全或部分交叠。在SXR范围内起作用的量测工具的一个示例是透射式小角度X射线散射(如在US2007224518A中的T-SAXS，所述申请的内容通过引用整体并入本文)。Lemaillet等人在Proc.of SPIE，2013，8681的“Intercomparison between optical andX-ray scatterometry measurements of FinFET structures”中论述了使用T-SAXS进行的轮廓(CD)测量。已知在掠入射时使用X射线(GI-XRS)和极紫外(EUV)辐射的反射测量技术用于测量衬底上的膜和层的堆叠的属性。在反射测量法的一般领域内，可以应用测角技术和/或光谱技术。在测角法中，对具有不同入射角的反射束的变化进行测量。另一方面，光谱反射测量法对于在给定角度下(使用宽带辐射)所反射的波长的光谱进行测量。例如，在制造用于EUV光刻术的掩模版(图案形成装置)之前，EUV反射测量法已用于检查掩模坯料。

可能的是，应用范围使SXR域中的波长使用不充分。因此，已公开的专利申请US20130304424A1和US2014019097A1(Bakeman等人/KLA)描述了混合量测技术，其中将使用X射线进行的测量与具有120nm和2000nm范围内的波长的光学测量组合在一起，以获得诸如CD等的参数的测量。CD测量是通过耦合X射线数学模型和光学数学模型而获得的。

图4描绘了量测设备302的示意性表示，其中可以使用从0.1nm至100nm波长范围内的辐射来测量衬底上的结构的参数。图4中呈现的量测设备302适于SXR域。

图4仅作为示例图示了包括在掠入射中使用EUV/SXR辐射的光谱散射仪的量测设备302的示意性物理布置。检查设备的替代形式可以设置为呈角度分辨散射仪的形式，该角度分辨散射仪与在较长波长下操作的常规散射仪类似地使用法向或接近法向入射的辐射。检查设备302包括辐射源310、照射系统312、衬底支撑件316、检测系统318和量测处理单元(MPU)320。在此示例中，源310包括基于高次谐波产生(HHG)技术的EUV或软X射线辐射的发生器。这种源可从例如美国科罗拉多州博尔德的KMLabs获得(http://www.kmlabs.com/)。辐射源的主要部件是驱动激光器330和HHG气体单元332。气体供应装置334向所述气体单元供应合适的气体，可选地在所述气体单元中通过电源336对气体进行电离。驱动激光器可以例如为具有光学放大器的基于光纤的激光器，从而产生每脉冲可以持续例如小于1ns(1纳秒)的红外辐射的脉冲，其脉冲重复率根据需要高达到几兆赫兹。红外辐射的波长可以例如大约1μm(1微米)。将激光脉冲作为第一辐射束340输送到HHG气体单元332，其中在气体中，一部分辐射被转换为比第一辐射更高的频率，成为包括所期望一个波长或多个波长的相干的第二辐射的束342。

第二辐射可以包含多个波长。如果所述辐射是单色的，则可以简化测量计算(例如重构)，但是使用HHG的情况下更易于产生具有几个波长的辐射。气体单元332内的气体体积限定了HHG空间，尽管该空间不需要被完全封闭，并且可以使用气体流来代替静态体积。该气体可以是例如稀有气体，诸如氖气(Ne)或氩气(Ar)。N₂、O₂、He、Ar、Kr、Xe气体都能够被考虑。这些都是设计选择的问题，甚至可以是同一设备内的可选择的选项。当对不同材料的结构进行成像时，不同的波长例如将提供不同等级的对比度。为了检查金属结构或硅结构，例如，可以将不同的波长选择为用于对(碳基)抗蚀剂的特征进行成像、或用于对这些不同材料的污染进行检测的波长。可以设置一个或更多个滤波装置344。例如，诸如铝(Al)的薄膜之类的滤波器可以用于截断基本IR辐射进一步传到所述检查设备中。可以设置光栅(未示出)以从在气体单元中产生的波长中选择一个或更多个特定的谐波波长。在真空环境内可以包含束路径中的一些或全部，需注意到SXR辐射当在空气中传播时会被吸收。辐射源310和照射光学元件312的各种部件可以是能够调整的，以在同一设备内实施不同的量测“选配方案”。例如，可以使不同的波长和/或偏振是可选择的。

取决于被检查的所述结构的材料，不同的波长可以提供进入下层的期望水平的穿透。为了分辨最小的器件特征和在最小的器件特征之中的缺陷，则短波长很可能是优选的。例如，可以选择在1-20nm范围内或可选地在1-10nm范围内或可选地在10-20nm范围内的一个或更多个波长。短于5nm的波长当在反射离开半导体制造中典型地感兴趣的材料时受到非常小的临界角。因此，选择大于5nm的波长将在较大的入射角下提供更强的信号。另一方面，如果检查任务是用于检测某种材料的存在，例如用于检测污染，则高达50nm的波长可能是有用的。

滤波后的束342从所述辐射源310进入检查腔室350，在该检查腔室中，包括感兴趣的结构的衬底W被衬底支撑件316保持在测量位置以进行检查。感兴趣的结构被标注为T。通过真空泵352将检查腔室350内的气氛维持为近真空，从而使得EUV辐射能够在无过度衰减的情况下通过所述气氛。所述照射系统312具有将辐射聚焦成被聚焦的束356的功能，并且可以包括例如二维曲面反射镜或一系列一维曲面反射镜，如上文提到的国际申请号PCT/EP2016/080058中所述。当投影到感兴趣的结构上时，执行聚焦以获得直径小于10μm的圆形或椭圆形斑S。衬底支撑件316包括例如X-Y平移平台和旋转平台，通过平移平台和旋转平台，可以将衬底W的任何部分在期望的取向上带到束的焦点。因此，在感兴趣的结构上形成了辐射斑S。

被反射的辐射360被检测器318采集，并且光谱被提供给处理器320以用于计算所述目标结构T的属性。照射系统312和检测系统318因而形成检查设备。此检查设备可以包括US2016282282A1中描述的那种SXR光谱反射仪。也可以提供所述衬底在一个或更多个维度上的倾斜。

如果目标T具有一定的周期性，则被聚焦的束356的辐射也可能会被部分地衍射。被衍射的辐射397沿循相对于入射角接着相对于被反射的辐射360成明确定义的角度的另一路径。在图4中，所绘制的被衍射的辐射397以示意性方式绘制，并且被衍射的辐射397可以沿循许多其它路径而不是所述绘制的路径。检查设备302还可以包括另外的检测系统398，所述检测系统398对被衍射的辐射397的至少一部分进行检测和/或成像。在图4中，绘制了单个另外的检测系统398，但是所述检查设备302的实施例还可以包括一个以上的另外的检测系统398，所述一个以上的另外的检测系统398被布置在不同位置处以在多个衍射方向上对被衍射的辐射397进行检测和/或成像。换言之，入射到目标T上的被聚焦的辐射束的(较高的)衍射阶由一个或更多个另外的检测系统398检测和/或成像。一个或更多个检测系统398生成提供给所述量测处理器320的信号399。所述信号399可以包括被衍射的光397的信息和/或可以包括从被衍射的光397获得的图像。

为了辅助所述斑S与期望的产品结构对准和聚焦，检查设备302还可以提供在量测处理器320的控制下使用辅助辐射的辅助光学元件。量测处理器320还可以与位置控制器372通信，所述位置控制器372操作所述平移平台和所述旋转平台。处理器320经由传感器接收关于所述衬底的位置和取向的极其准确的反馈。传感器374可以包括例如干涉仪，其可以给出大约皮米的准确度。在检查设备302的操作中，由检测系统318采集的光谱数据382被输送到量测处理单元320。

如所提及的，检查设备的替代形式使用处于法向入射或接近法向入射的SXR辐射，例如用以执行基于衍射的不对称性测量。两种类型的检查设备都可以设置于混合量测系统中。待测量的性能参数可以包括重叠(OVL)、临界尺寸(CD)、相干衍射成像(CDI)和依分辨率重叠(ARO)量测。所述SXR辐射可以例如具有小于100nm的波长，例如使用5-30nm范围内的辐射，可选地在从10nm至20nm的范围内的辐射。所述辐射就特性而言可能是窄带或宽带。

如同在当今的生产设施中所使用的光学散射仪一样，所述检查设备302能够用于测量在光刻单元中处理过的抗蚀剂材料内的结构(在显影检查或ADI之后)，和/或在较硬的材料中已形成结构之后测量所述结构(在蚀刻检查或AEI之后)。例如，在已经通过显影设备、蚀刻设备、退火设备和/或其它设备对衬底进行处理之后，可以使用检查设备302来检查所述衬底。

在本公开中，提出使用线光栅的所谓的“禁用”衍射阶的强度来监控线宽变化(LCDU)。例如，来自衍射图案的具有50:50占空比的规则线光栅的偶数衍射阶(即，线和间距具有相等的宽度，因而线宽/节距比率为0.5)由于存在导致禁用偶数阶的大量相消干涉而通常不存在，或者非常弱。线宽与“理想”值的偏差将导致所述衍射不再被“禁用”，因为存在较少的相消干涉。因此，可以容易地检测到这些偏差而不会遭受大的背景信号。

图5是二阶衍射强度的示意性图示，以任意单位为单位的二阶衍射强度I(y轴)被呈现为光栅线宽与节距比率L/P的函数。二阶是禁用阶。二阶强度对于一半节距的线宽是最小的。线宽与节距比率的配置控制导致禁用二阶的相消干涉的量。

在实践中，晶片上的结构的节距被准确地控制，但是由于聚焦、剂量或处理效应的偏差，线宽可能偏离掩模版上的线宽。在实施例中，将量测目标放置在由具有变化的线/节距比率(例如，这通过改变所述线宽实现)的垫组成的掩模版上，并且测量来自这些垫的第二阶的衍射强度。在图6中呈现了这种量测目标的示例。图6的所述量测目标由具有线光栅的五个垫602至610组成，并且每个垫具有不同的线宽/节距比率。具有最低二阶强度的垫最接近于所述晶片上的线/节距比率＝0.5。以此方式，可以测量在所述掩模版上限定的线宽与所述晶片上的线宽之间的差。

量测目标可以是通过光刻过程主要是在抗蚀剂中所形成的复合光栅的整体(ensemble)，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。

通过使用这些测量，能够优化和控制曝光和处理条件以在晶片上实现期望的值。

作为如图6所示的在恒定节距的情况下线宽变化的替代方案，可以在恒定的线宽的情况下改变节距，或者可以同时改变宽度和节距。在每种情况下，变化都会控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量。另外，在图6中，宽度/节距比率从左(602)向右(610)增加。此顺序不是必需的。例如，可以将不同的宽度/节距比率随机分布在所述量测目标的不同部分上。

上面概述的方法将会需要许多不同的垫以实现良好的测量粒度或测量间隔尺寸(granularity)。因此，在实施例中，使用了有限数目个垫，并且用适当的函数(例如，抛物线)拟合所测量的二阶强度，以获得对曲线的最小值的位置的准确估计。为了拟合抛物线，将会需要至少三个垫片的最小值。所述光栅可以沿X或Y方向定向，或者可以测量两个方向。

光栅垫中的线宽的范围可以被选择成足够大,以使得采集最优值(即，最优值的两侧应至少有一个宽度)，但同时所述线宽的范围应该足够小,以使得宽度的步长足够小从而以足够的准确度确定最小值的确切位置。

图7呈现了一图表，其中绘制了针对不同的线宽/节距比率的第二衍射阶的不同强度测量结果(y轴)。星号表示所述量测目标的不同部分的测量结果(例如，图6的所述量测目标的不同垫)。所述线是通过所测量点的拟合抛物线。

在图7的情境中，在5个具有变化的线宽/节距比率的垫上测量了二阶衍射效率。拟合通过所述数据点的一抛物线以确定最小值的位置。在这种情况下，在线/节距比率(在所述掩模版上)为0.53处发现了最小值，这表明所述晶片上的线比名义值(最小值对应于所述晶片上的0.5的比率)稍细。最小值未达到零，这是对局部临界尺寸均匀性(LCDU)的量的度量。

在理想的LCDU条件下，预期在零强度处具有图7的拟合抛物线的最小值。如图中双箭头所指示，零强度与拟合抛物线的最小点之间存在距离。零强度和拟合抛物线的最小点之间的所述距离是“线边缘粗糙度”的结果，并且是LCDU量的度量。

在实践中，印制的线图案不是完全规则的。线宽沿着所述线波动。在上面概述的方法中，这意味着同时观察到多种线宽，并且观察到的强度是在所有这些不同线宽情况下的平均值。结果，所观察到的曲线将是“模糊的”，且所述最小值将变得较不清晰且较不深。尽管这不利于检测所述最小值的位置，但其创造了新的机会：通过不仅检测所述最小值的横向位置，还检测所述最小值的深度，则可以获得线宽变化(LCDU)的量度。

通过测量所述最小值的深度，则过程条件能够被优化以最小化LCDU,并因此改良EPE。

由于在当前节点和未来节点中最感兴趣的线宽远低于100nm，因则优选地使用小的节距(<200nm)。如果目标中的节距和线宽与集成电路中的结构的节距和线宽相似，则LCDU或线边缘粗糙度参数的所检测的量值将表示集成电路的结构的的LCDU或线边缘粗糙度参数。因此，此方法优选与短波长组合，诸如在1nm至100nm，或可选地5nm至50nm，或可选地10nm至20nm的范围内的波长，使得存在二阶衍射峰。

替代地，目标可以使用比正常产品特征更大的线宽和节距。这可能会导致在目标和器件上所测量的结果之间产生偏移，但是将会可能使用常规的光学散射测量法。

为了验证此方法可以在实际堆叠上产生有意义的结果，执行了一些模拟。在图8中显示了被模拟的几何结构802，其类似于“鳍状(fin)”结构。此处的硅“线”804具有真实的非零的高度，并涂覆有SiO₂ 806。

图9呈现了作为占空比的函数的被模拟的衍射效率。这是针对三个入射角(分别在顶部行、中间行和底部行为0、30和70度)、五个衍射阶(从-2到+2，从左到右)和三个不同的波长(10、15和20nm)完成的。光栅节距为32nm。对于图5，以任意单位为单位的二阶衍射强度I(y轴)被绘制为线宽与节距比率L/P(x轴)的函数。

从图9所示的模拟结果中可以看出，一般原理适用于特定波长的二阶衍射。例如，左上方的曲线902和右下方的曲线904的最小值分别接近0.5占空比的最小值906和908。但是同时，所述结果依赖于波长(参见所有其它曲线)，并且最小值的确切位置可能会相对于0.5的占空比移位一定程度。这很可能是由模拟中所包括的SiO₂涂层引起的，SiO₂涂层使占空比的准确定义略微不明确，并且由于材料属性也与波长有关。

此方法可以与散射仪选配方案优化相组合以找到最佳的测量设定，诸如最佳的波长。

参考图4，所述量测设备302可用于实施本发明的实施例。它具有用于接收衬底W的测量位置，在该位置上保留了感兴趣的结构以用于检查。所述辐射系统310在所述测量位置处提供辐射斑S。所述检测系统398是用于在量测目标T被所述辐射斑S照射时测量在测量位置处被量测目标T衍射的禁用衍射阶397的强度的传感器。传感器398被配置用以基于所测量的强度来提供测量信号399。

所述量测处理器320是一控制器，所述控制器可操作以接收所述测量信号399并基于所述禁用衍射阶的所测量的强度来确定边缘粗糙度参数。边缘粗糙度参数可以包括局部临界尺寸均匀性(LCDU)或线边缘粗糙度参数(LER)。

所述量测目标T包括重复图案(诸如图6中所图示的那些图案)，所述重复图案被配置为控制导致衍射阶禁用的相消干涉的量。所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

可以将所述量测目标设置在诸如例如掩模版的图案形成装置上，或者可以在诸如例如晶片的衬底上对所述量测目标形成图案。所述量测目标包括多个区域，其中，在不同的区域中，不同的重复图案被设置为具有不同的配置，从而以不同的方式控制导致衍射阶禁用的相消干涉的量。在不同的区域中，不同的重复图案可被设置为具有不同的线宽/节距比率。

执行确定边缘粗糙度参数的方法。所述方法包括：

-在测量位置处提供辐射斑S；

-测量在测量位置处被量测目标T衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置为控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量；和

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

在对应于图10的实施例中，所述量测设备可以用名义的晶片上0.5的线宽/节距比率来测量一个光栅。在此示例中，依靠过程控制将晶片上的比率设定为恰好是0.5或尽可能接近0.5。量测术中不存在对于未知CD偏移的补偿，并且假定(图7中所示类型的)曲线以0.5的线/节距比率为中心。被禁用的衍射阶是第二阶，因此重复图案被配置为具有约0.5的线宽/节距比率。

在对应于图11和12的一些实施例中，通过测量一个或更多个重复图案，独立的CD测量/预测被用于补偿未知的CD偏移。所述控制器320可操作以接收或确定重复图案的临界尺寸值。CD值可以基于所测量的衍射图样通过使用散射仪(例如使用重复图案的重构)的常规CD测量来获得。控制器320然后可操作以使用所述临界尺寸值来确定禁用衍射阶的最小强度值。然后，基于所确定的最小强度值来确定边缘粗糙度参数。在具有简单的方波轮廓的光栅的情况下，重复图案的线宽/节距比率约为0.5。在这种情况下，被禁用的衍射为偶数阶，而且尤其是第二阶。通常，被禁用的衍射阶的指数取决于重复图案的形状和材料以及波长依赖性。

基于CD，所述控制器可以确定哪个重复图案最有可能具有最小的禁用阶强度，并对其进行测量(参见图11)。在这种情况下，CD以及响应曲线的某一估计是已知的，并且所测量的重复图案的晶片上比率足够接近于所述曲线的最小值，从而LCDU变化会产生充分的强度变化。可替代地，所述控制器能够确定哪两个或更多个光栅具有最小强度，并对它们进行测量。如果进行了多于一个的测量，则可以从多个测量中选择最低强度，或者可以使用曲线拟合来计算最小强度。在所有这些示例中，实施控制器320可操作以通过选择用于强度测量的重复图案来确定所述禁用衍射阶的最小强度值，所述选择基于临界尺寸值。

可替代地参见(图12)，所述控制器320可以使用CD和强度/比率曲线(参见图7)的形状的模型(所测量/所预测的知识)来校正强度测量。这可以使用一个、两个或更多个重复图案来完成。基于CD值和模型，对于具有“无”LCDU的理想情况，能够在给定的重复图案上预测所述强度，并将所测量的强度与所述预测值进行比较。同样优选的是，所测量的重复图案的晶片上比率接近于曲线的最小值。否则，由于局部变化而引起的强度变化将可忽略不计。这是因为，在最小值处，偏移(excursion)总是会产生强度的向上变化，而远离最小值，其会向上和向下变化，因此波动会平均化。在参考图4的示例中，所述控制器320使用作为临界尺寸值的函数的禁用衍射阶的强度模型来确定禁用衍射阶的最小强度值。

对应于图13的其它实施例使用一个以上重复结构的测量结果来补偿未知的CD偏移并确定最小强度。

在参考图4的示例中，所述控制器320接收基于来自多个重复图案的所测量强度的一个或更多个测量信号，所述多个重复图案分别被配置为控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量。然后，所述控制器320基于从所述多个重复图案中测量的所述禁用衍射阶的强度来确定所述禁用衍射阶的最小强度值。所述控制器320基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

所述控制器可以通过选择针对多个重复图案而测量的强度中的最小强度来确定所述禁用衍射阶的最小强度值。可替代地，控制器可以通过将针对多个重复图案测量的强度拟合到具有极值的函数来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。所述函数可以包括如图7所示的抛物线函数。

在上面论述的确定最小强度值的实施例中，所述控制器可操作以基于所确定的最小强度值与零之间的偏差来确定所述边缘粗糙度参数。

因此，在示例中，所述多个重复图案中的一个被辐射斑照射，所述第二衍射阶的强度小于当所述多个重复图案中的另一个被所述辐射斑照射时所述多个重复图案中的另一个的第二衍射阶的强度，多个重复图案中的所述一个具有第一线宽/节距比率，所述多个重复图案中的另一个具有至少小于第一线宽/节距比率的第二线宽/节距比率，多个重复图案中的另外的另一个具有至少大于第一线宽/节距比率的第三线宽/节距比率，可选地，第一线宽/节距比率约为0.5。

在本文描述的实施例中，所述辐射可以包括在从1nm到100nm的波长范围内，或可选地在从5nm到50nm的波长范围内，或可选地在从10nm到20nm的波长范围内的一个或多个波长。所述辐射可以包括被选择用以通过多个重复图案来优化相消干涉的量的一个波长或多个波长，所述相消干涉导致禁用所述衍射阶。

当图2的光刻单元LC包括本文描述的量测设备MET时，图2的光刻单元LC可以用于实施本发明的实施例。

图10是根据本发明实施例的确定边缘粗糙度参数的方法的流程图。所述方法具有以下步骤：

照射步骤1010，ILL：控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑。

步骤1020，MEA：接收来自传感器的测量信号，所述传感器用于当量测目标被辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所述量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供所述测量信号。所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。被禁用的衍射阶是第二阶，其中重复图案被配置为具有约0.5的线宽/节距比率。

步骤1040：基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。边缘粗糙度参数可以包括局部临界尺寸均匀性(LCDU)。

图11是根据本发明的另一实施例的确定边缘粗糙度参数的方法的流程图。所述方法具有以下步骤：

步骤1110，ILL：控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑。

步骤1120，MIN：接收或确定所述重复图案的临界尺寸(CD)值1112。通过选择用于强度测量的重复图案，使用临界尺寸值确定所述禁用衍射阶的最小强度值。所述选择基于临界尺寸值。

步骤1130，MEA：接收来自传感器的测量信号，所述传感器用于当量测目标被辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所选择的量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供所述测量信号。

步骤1140，LCDU：基于所确定的最小强度值并基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。边缘粗糙度参数可以包括局部临界尺寸均匀性(LCDU)。

图12是根据本发明的另一实施例的确定边缘粗糙度参数的方法的流程图。所述方法具有以下步骤：

步骤1210，ILL：控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑。

步骤1220，MEA：接收来自传感器的测量信号，所述传感器用于当量测目标被辐射斑照射时测量在所述测量位置处被量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供所述测量信号。

步骤1230，MIN：接收或确定所述重复图案的临界尺寸(CD)值1222。使用所述临界尺寸值并使用作为临界尺寸值的函数的所述禁用衍射阶的强度的模型(MOD)1224来确定所述禁用衍射阶的最小强度值。

步骤1240，LCDU：基于所确定的最小强度值并基于所述禁用衍射阶的所测量的强度来确定边缘粗糙度参数。边缘粗糙度参数可以包括局部临界尺寸均匀性(LCDU)。

图13是根据本发明的另一实施例的确定边缘粗糙度参数的方法的流程图。所述方法具有以下步骤：

步骤1310，ILL：控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑。

步骤1320，MEA：接收来自传感器的测量信号，所述传感器用于当量测目标被辐射斑照射时测量在所述测量位置处被量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供所述测量信号。接收到一个或更多个测量信号。所述测量信号基于从多个重复图案测量的强度，所述多个重复图案分别被配置用以控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量。所述禁用衍射阶可以是第二衍射阶，所述多个重复图案包括约0.5的线宽/节距比率。

步骤1330，MIN：基于从所述多个重复图案中测量的所述禁用衍射阶的强度来确定所述禁用衍射阶的最小强度值。这可以通过选择针对多个重复图案所测量的强度中的最小强度来完成。可替代地，其可通过将针对多个重复图案而测量的强度拟合至具有极值的函数，诸如抛物线函数来完成。

步骤1340，LCDU：基于所确定的最小强度值并因此还基于所述禁用衍射阶的所测量的强度来确定边缘粗糙度参数。边缘粗糙度参数可以包括局部临界尺寸均匀性(LCDU)。

参考图10至图13所描述的方法可以由一个或更多个处理器(例如，量测设备的控制器)实施。包括在其上记录有指令的非暂时性计算机可读介质的计算机程序产品可以在由一个或更多个处理器执行时实施所述方法。

在参考图11至13所描述的方法中，所述重复图案可以被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。被禁用的衍射阶可以是偶数衍射阶。例如，被禁用的衍射阶可以是第二阶，其中所述重复图案被配置为具有大约0.5的线宽/节距比率。可以基于所确定的最小强度值与零之间的偏差来确定所述边缘粗糙度参数。

实施例可以提供：i)具有带有不同线宽的垫的量测目标(线/节距约＝0.5)；ii)分析所测量的二阶强度以得出LCDU的方法；iii)测量LCDU的光学方法。

这导致以下优点。本文描述的实施例的主要优点是所述实施例简单，快速，不需要准确的(光刻层的)堆叠信息，并且能够提供CD和LCDU两者的信息。与现有的量测术相比：a)从重构中提取LCDU信息极具挑战性，而实施例提供了非常简单、能够容易地解释的度量。b)CD-SEM可以提取CD和LCDU信息，但是速度很慢，因此无法实现光学方法可以实现的采样和平均化。

尽管可以在本文中在量测设备的情境下对本发明的实施例进行详细的参考，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、光刻设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管已经在光学光刻术的情境下对本发明的实施例的使用进行详细的参考，但是应当理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术，并可以用于其它应用，例如压印光刻术。

虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解，本发明可以用与上述不同的方式来实践。上文描述旨在是说明性的而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

在上文的情境中，引入了术语HHG或HHG源。HHG指高次谐波产生，有时也称为高阶谐波产生。HHG是一种非线性过程，其中由强激光脉冲照射目标，例如气体、等离子体或固体样本。随后，所述目标可以发射频率为激光脉冲的辐射频率的倍数的辐射。为倍数的这样的频率被称为激光脉冲辐射的谐波。可以定义所产生的HHG辐射为高于第五次谐波的谐波，这些谐波称为高次谐波。形成HHG过程的基础的物理过程与涉及生成较低次谐波(典型地为第二次谐波至第五次谐波)的辐射的物理过程不同。较低次谐波的辐射的产生与微扰理论有关。目标中原子的(受限的)电子的轨迹实质上由基质离子的库仑电势确定。在HHG中，对HHG过程作出贡献或有助于HHG过程的电子轨迹基本上由入射激光的电场确定。在描述HHG的所谓“三步模型”中，电子隧穿通过库仑势垒，此时该库仑势垒实质上被激光场抑制(步骤1)，遵循由激光场确定的轨迹(步骤2)，并在释放它们的动能和呈辐射形式的电离能时以一定的概率重组(步骤3)。描述HHG和较低次谐波的辐射的产生之间的差异的另一种方法是，将光子能量高于目标原子电离能的所有辐射定义为“高次谐波”辐射，例如，HHG产生的辐射，并且将光子能量低于电离能的所有辐射定义为非HHG产生的辐射。如果将氖气用作目标气体，则所有波长短于62nm(光子能量高于20.18eV)的辐射都是通过HHG过程产生。对于氩气作为气体目标而言，所有的光子能量高于15.8eV的辐射都是通过HHG过程产生。

根据本发明的方面，提供了：

A.一种量测设备，包括：

-测量位置，用于接收衬底；

-辐射系统，用于在所述测量位置处提供辐射斑，

-传感器，用于当量测目标被所述辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所述量测目标衍射的第二衍射阶，所述量测目标包括重复图案，所述传感器配置成提供测量信号，

-控制器，用于接收所述测量信号并用于基于所测量的第二衍射阶来确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量。

B.根据方面A所述的量测设备，其中，所述重复图案包括约0.5的线宽/节距比率，并且其中所述控制器配置成基于所测量的第二衍射阶的强度和零之间的偏差来确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量。

C.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述量测目标包括多个重复图案，所述重复图案包括线宽/节距比率，所述量测设备配置成针对所述多个重复图案测量所述第二衍射阶，所述控制器配置成确定通过所述重复图案的测量点的曲线并将所述曲线的最小强度用作用于确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量的值。

D.根据方面C所述的量测设备，其中，当辐照被照射于所述多个重复图案中的一个时，所述第二衍射阶的强度小于当所述多个重复图案中的另一个被辐射照射时所述多个重复图案中的所述另一个的第二衍射阶的强度，所述多个重复图案中的所述一个具有第一线宽/节距比率，所述多个重复图案中的另一个具有至少小于所述第一线宽/节距比率的第二线宽/节距比率，所述多个重复图案中的另外的另一个具有至少大于第一线宽/节距比率的第三线宽/节距比率，可选地，所述第一线宽/节距比率约为0.5。

E.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述辐射包括在从1nm到100nm的波长范围内，或可选地在从5nm到50nm的波长范围内，或可选地在从10nm到20nm的波长范围内的一个或多个波长。

F.一种光刻单元，包括根据前述方面中任一项所述的量测设备。

G.一种量测目标，设置在图案形成装置上，诸如例如设置在掩模版上，或者在衬底上形成图案，诸如例如在晶片上形成图案，所述量测目标包括多个区域，其中在不同的区域中，不同的重复图案设置有不同的线宽/节距比率。

H.一种确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量的方法，所述方法包括：

-在测量位置处提供辐射斑，

-测量在所述测量位置处被量测目标衍射的第二衍射阶，所述量测目标包括重复图案，

-基于所测量的第二衍射阶来确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量。

I.根据方面H所述的方法，其中

-所述重复图案包括约0.5的线宽/节距比率，

-基于所测量的第二衍射阶的强度与零之间的偏差来确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量。

J.根据方面H或J所述的方法，其中

-所述量测目标包括多个重复图案，所述多个重复图案包括线宽/节距比率，

-所述测量包括针对所述多个重复图案测量所述第二衍射阶，

和所述方法包括

-确定通过所述重复图案的测量点的曲线并且将所述曲线的最小强度用作用于确定局部临界尺寸均匀性或线边缘粗糙度参数的量的值。

K.一种计算机程序产品，包括在其上记录指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由量测设备的控制器执行时实施方面H-J中任一项所述的方法。

在后续编号的方面中提供其它实施例：

1.一种量测设备，包括：

-测量位置，用于接收衬底；

-辐射系统，用于在所述测量位置处提供辐射斑；和

-传感器，用于当量测目标被辐射斑照射时测量在所述测量位置处被所述量测目标衍射的禁用衍射阶的强度，所述量测目标包括重复图案，所述重复图案被配置成控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，所述传感器被配置为基于所测量的强度来提供测量信号，

-控制器，能够操作以：

-接收所述测量信号；和

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

2.根据方面1所述的量测设备，其中，所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

3.根据方面1或2所述的量测设备，其中，所述边缘粗糙度参数包括局部临界尺寸均匀性。

4.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述禁用衍射阶是第二阶，所述重复图案被配置为具有约0.5的线宽/节距比率。

5.根据方面1-3中任一项所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

-接收或确定所述重复图案的临界尺寸值；

-使用所述临界尺寸值来确定所述禁用衍射阶的最小强度值；和

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

6.根据方面5所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以通过选择用于所述强度测量的重复图案来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值，所述选择基于所述临界尺寸值。

7.根据方面5所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以使用作为所述临界尺寸值的函数的所述禁用衍射阶的强度模型来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

8.根据方面1-3中任一项所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

-接收基于从多个重复图案测量的强度的一个或更多个测量信号，所述多个重复图案分别被配置为控制导致所述衍射阶的禁用的相消干涉的量；

-基于从所述多个重复图案中测量的所述禁用衍射阶的强度来确定所述禁用衍射阶的最小强度值；和

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

9.根据方面8所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以通过选择针对多个重复图案所测量的强度中的最小强度来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

10.根据方面8所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

-通过将针对多个重复图案所测量的强度拟合到具有极值的函数来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

11.根据方面10所述的量测设备，其中，所述函数包括抛物线函数。

12.根据方面5-11中任一项所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以基于所确定的最小强度值与零之间的偏差来确定所述边缘粗糙度参数。

13.根据方面5-12中任一项所述的量测设备，其中，所述禁用衍射阶是偶数衍射阶。

14.根据方面13所述的量测设备，其中，所述偶数衍射阶是第二阶。

15.根据方面8-11和当引用方面8-11中任一项时的方面12中任一项所述的量测设备，其中，所述禁用衍射阶是第二衍射阶，所述多个重复图案包括约0.5的线宽/节距比率。

16.根据方面8-12中任一项所述的量测设备，其中，当所述多个重复图案中的一个被所述辐射斑照射时，所述第二衍射阶的强度小于当所述多个重复图案中的另一个被所述辐射斑照射时所述多个重复图案中的另一个的第二衍射阶的强度，所述多个重复图案中的所述一个具有第一线宽/节距比率，所述多个重复图案中的另一个具有至少小于所述第一线宽/节距比率的第二线宽/节距比率，所述多个重复图案中的再另一个具有至少大于所述第一线宽/节距比率的第三线宽/节距比率，可选地，所述第一线宽/节距比率约为0.5。

17.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述辐射包括在从1nm到100nm的波长范围内，或可选地在从5nm到50nm的波长范围内，或可选地在从10nm到20nm的波长范围内的一个或多个波长。

18.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述辐射包括被选择为通过所述多个重复图案对相消干涉的量进行优化的一个波长或多个波长，所述相消干涉导致所述衍射阶的禁用。

19.一种光刻单元，包括根据前述方面中任一项所述的量测设备。

20.一种量测目标，设置在诸如例如掩模版的图案形成装置上，或者在诸如例如晶片的衬底上形成图案，所述量测目标包括多个区域，其中在不同的区域中，设置不同的重复图案，不同的重复图案具有不同的配置从而以不同的方式控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量。

21.根据方面20所述的量测目标，其中，在所述不同的区域中，设置不同的重复图案，不同的重复图案具有不同的线宽/节距比率，可选地一个重复图案具有约0.5的线宽/节距比率。

22.一种确定边缘粗糙度参数的方法，所述方法包括：

-在测量位置处提供辐射斑；

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

23.根据方面22所述的方法，其中，所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

24.根据方面22或23所述的方法，其中，所述边缘粗糙度参数包括局部临界尺寸均匀性。

25.一种确定边缘粗糙度参数的方法，所述方法包括：

-控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑；

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

26.根据方面25所述的方法，其中，所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

27.根据方面25或26所述的量测设备，其中，所述边缘粗糙度参数包括局部临界尺寸均匀性。

28.根据前述方面中任一项所述的方法，其中，所述禁用衍射阶是第二阶，所述重复图案被配置为具有约0.5的线宽/节距比率。

29.根据方面25-27中任一项所述的方法，包括：

-接收或确定所述重复图案的临界尺寸值；

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

30.根据方面29所述的方法，包括：

-通过选择用于所述强度测量的重复图案来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值，所述选择基于所述临界尺寸值。

31.根据方面29所述的方法，包括：

-使用作为所述临界尺寸值的函数的所述禁用衍射阶的强度模型来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

32.根据方面25-27中任一项所述的方法，包括：

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

33.根据方面32所述的方法，包括：

-通过选择针对多个重复图案所测量的强度中的最小强度来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

34.根据方面32所述的方法，包括：

35.根据方面34所述的方法，其中，所述函数包括抛物线函数。

36.根据方面29-35中任一项所述的方法，包括基于所确定的最小强度值与零之间的偏差来确定所述边缘粗糙度参数。

37.根据方面29-36中任一项所述的方法，其中，所述禁用衍射阶是偶数衍射阶。

38.根据方面13所述的方法，其中，所述偶数衍射阶是第二阶。

39.根据方面32-35和当引用方面32-35中任一项时的方面36中任一项所述的方法，其中，所述禁用衍射阶是第二衍射阶，所述多个重复图案包括约0.5的线宽/节距比率。

40.一种计算机程序产品，包括在其上记录指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由量测设备的控制器执行时实施根据方面25-39中任一项所述的方法。

Claims

1.一种量测设备，包括：

-测量位置，用于接收衬底；

-辐射系统，用于在所述测量位置处提供辐射斑；和

-控制器，能够操作以：

-接收所述测量信号；和

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

2.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

3.根据权利要求1或2所述的量测设备，其中，所述边缘粗糙度参数包括局部临界尺寸均匀性。

4.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述禁用衍射阶是第二阶，所述重复图案被配置为具有约0.5的线宽/节距比率。

5.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

-接收或确定所述重复图案的临界尺寸值；

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

6.根据权利要求5所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以通过选择用于所述强度测量的重复图案来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值，所述选择基于所述临界尺寸值。

7.根据权利要求5所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

使用作为所述临界尺寸值的函数的所述禁用衍射阶的强度模型来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

8.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

9.根据权利要求8所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

通过选择针对多个重复图案所测量的强度中的最小强度来确定所述禁用衍射阶的所述最小强度值。

10.根据权利要求8所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以：

11.根据权利要求10所述的量测设备，其中，所述函数包括抛物线函数。

12.根据权利要求5-11中任一项所述的量测设备，其中，所述控制器能够操作以基于所确定的最小强度值与零之间的偏差来确定所述边缘粗糙度参数。

13.根据权利要求5-11中任一项所述的量测设备，其中，所述禁用衍射阶是偶数衍射阶。

14.根据权利要求13所述的量测设备，其中，所述偶数衍射阶是第二阶。

15.根据权利要求8所述的量测设备，其中，所述禁用衍射阶是第二衍射阶，所述多个重复图案包括约0.5的线宽/节距比率。

16.根据权利要求8所述的量测设备，其中，当所述多个重复图案中的一个重复图案被所述辐射斑照射时，所述多个重复图案中的所述一个重复图案的第二衍射阶的强度小于当所述多个重复图案中的另一个重复图案被所述辐射斑照射时所述多个重复图案中的所述另一个重复图案的第二衍射阶的强度，所述多个重复图案中的所述一个重复图案具有第一线宽/节距比率，所述多个重复图案中的所述另一个重复图案具有至少小于所述第一线宽/节距比率的第二线宽/节距比率，所述多个重复图案中的再另一个具有至少大于所述第一线宽/节距比率的第三线宽/节距比率。

17.根据权利要求16所述的量测设备，其中，所述第一线宽/节距比率为0.5。

18.根据权利要求中1所述的量测设备，其中，所述辐射包括在从1nm到100nm的波长范围内的一个或多个波长。

19.根据权利要求中1所述的量测设备，其中，所述辐射包括在从5nm到50nm的波长范围内的一个或多个波长。

20.根据权利要求中1所述的量测设备，其中，所述辐射包括在从10nm到20nm的波长范围内的一个或多个波长。

21.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述辐射包括被选择为通过所述多个重复图案对相消干涉的量进行优化的一个波长或多个波长，所述相消干涉导致所述衍射阶的禁用。

22.一种光刻单元，包括根据前述权利要求中任一项所述的量测设备。

23.一种量测目标，设置在图案形成装置上，或者在衬底上形成图案，所述量测目标包括多个区域，其中在不同的区域中，设置不同的重复图案，不同的重复图案具有不同的配置从而以不同的方式控制导致衍射阶的禁用的相消干涉的量，

其中，在所述不同的区域中，设置不同的重复图案，不同的重复图案具有不同的线宽/节距比率。

24.根据权利要求23所述的量测目标，其中，所述图案形成装置是掩模版，或所述衬底是晶片。

25.根据权利要求23所述的量测目标，其中，一个重复图案具有约0.5的线宽/节距比率。

26.一种确定边缘粗糙度参数的方法，所述方法包括：

-在测量位置处提供辐射斑；

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

28.根据权利要求26或27所述的方法，其中，所述边缘粗糙度参数包括局部临界尺寸均匀性。

29.一种确定边缘粗糙度参数的方法，所述方法包括：

-控制辐射系统以在用于接收衬底的测量位置处提供辐射斑；

-基于所述禁用衍射阶的所测量的强度确定边缘粗糙度参数。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述重复图案被配置为通过线宽/节距比率的配置来控制相消干涉的量。

31.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述边缘粗糙度参数包括局部临界尺寸均匀性。

32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述禁用衍射阶是第二阶，所述重复图案被配置为具有约0.5的线宽/节距比率。

33.根据权利要求29所述的方法，包括：

-接收或确定所述重复图案的临界尺寸值；

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

34.根据权利要求33所述的方法，包括：

35.根据权利要求33所述的方法，包括：

36.根据权利要求29所述的方法，包括：

-基于所确定的最小强度值来确定所述边缘粗糙度参数。

37.根据权利要求36所述的方法，包括：

38.根据权利要求36所述的方法，包括：

39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述函数包括抛物线函数。

40.根据权利要求33所述的方法，包括基于所确定的最小强度值与零之间的偏差来确定所述边缘粗糙度参数。

41.根据权利要求33-40中任一项所述的方法，其中，所述禁用衍射阶是偶数衍射阶。

42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述偶数衍射阶是第二阶。

43.根据权利要求36所述的方法，其中，所述禁用衍射阶是第二衍射阶，所述多个重复图案包括约0.5的线宽/节距比率。

44.一种在其上记录指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由量测设备的控制器执行时实施根据权利要求29-43中任一项所述的方法。