CN113168103A - 量测方法及其装置 - Google Patents

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CN113168103A CN201980061872.XA CN201980061872A CN113168103A CN 113168103 A CN113168103 A CN 113168103A CN 201980061872 A CN201980061872 A CN 201980061872A CN 113168103 A CN113168103 A CN 113168103A
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K·博哈塔查里亚
森崎健史
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Abstract

一种用于测量制造工艺的参数的方法，包括：利用辐射照射目标，检测来自目标的经散射的辐射，以及从所检测的辐射的不对称性来确定感兴趣的参数。

Description

量测方法及其装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月19日提交的美国申请62/733,490的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
背景技术
集成电路通常借助于一种制造工艺制造，其中在衬底上借助于数个工艺步骤而将层形成于彼此之上。工艺步骤中的一个工艺步骤是光刻，其可以使用在深紫外线(DUV)光谱范围或极紫外线(EUV)光谱范围中的电磁辐射。衬底通常是硅晶片。在制造结构中最小的尺寸在纳米范围中。
在制造工艺中，需要检验制造结构和/或测量制造结构的特性。合适的检验和量测装置在本领域中已知。已知的量测装置中的一种量测装置是散射仪，例如，暗场散射仪。
专利申请公开US2016/0161864A1、专利申请公开US2010/0328655A1以及专利申请公开US2006/0066855A1讨论了光刻装置的实施例以及散射仪的实施例。所引用的文献通过引用的方式整体并入本文。
在特定类型的集成电路(例如3D-NAND存储器设备)中，一种阶梯形轮廓已被制作。该阶梯需要与3D-NAND设备中的单个存储器平面进行接触。这个阶梯是通过重复地移除抗蚀剂的薄层，紧跟着蚀刻步骤以形成新的双层而被制作。该工艺被重复N次，其中N是双层的数目。针对许多双层，初始抗蚀剂图案需要非常厚，约为10μm。此外，用于制作这种抗蚀剂图案的光刻工艺被设计为制作约70至80度的侧壁角，这是因为其制作了最好的楼梯轮廓。
在图1中图绘了这样的设备，图1示出了实际设备的截面。在本示例中，层的生长和处理方向(即层形成于彼此之上的方式)是从图1的底部，从元件106开始，朝向器件的表面，在本示例中，所图绘的最后一层是抗蚀剂层102。元素103描述双层的连续性。元素102是例如具有10微米厚度的抗蚀剂的厚层。元素100描述了通常的开口，例如以V形槽的形式，其是考虑到加工这样的装置而被制作的。在图1中所示的V形只是示例。表征开口的角度是101，该角度例如为20度。
在3D-NAND设备的制造期间，精确地知道在层102中的开口100与层106中的结构(其中层106是基底层)之间的相对对准是重要的。这样的测量被称为在开口100与层106中的结构(例如，线105等结构)之间的套刻。如先前引用的美国专利申请中所述，套刻可以利用量测工具准确地测量。套刻可以利用基于图像的套刻(IBO)工具或利用基于衍射的套刻(DBO)工具来测量，这些工具的操作方式是众所周知的，并且在现有技术中被充分的描述。
由于在两个感兴趣的层之间距离较大(例如20微米)，使用IBO工具测量套刻的问题是离焦图像，即如果层102很好地位于撞击照射辐射的焦点，而层106中的结构在撞击照射辐射的焦点之外，从而导致质量差的图像，因此计算套刻时不精确。解决方案是测量设备两次，每次都使辐射束首先聚焦在顶层上，然后再聚焦在底层上。这种方法有助于改善所测量的套刻，但它导致用于量测测量的时间的增加，导致在整个量测和制造工艺中的吞吐量的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量光刻工艺(诸如，套刻)的参数的方法，包括单个图像采集。所测量的图像不仅限于图像平面，图像平面是在现有技术中已经很好地描述的量测装置的已知元件，而且如果成像传感器被放置在量测装置的光瞳面也可以形成所测量的图像，量测装置的光瞳面也是已知的，并且在现有技术中被很好的描述。使用适合于允许准确套刻测量的单个图像采集，量测的吞吐量至少被改善了两倍。
根据本发明，公开了一种测量制造工艺参数的方法，该方法包括利用辐射照射目标，检测来自目标的经散射的辐射，根据检测到的辐射的不对称性确定感兴趣的参数。此外，根据该方法，不对称性被计算为所测量的信号的积分。
根据本发明，还公开了一种测量制造工艺参数的方法，该方法包括利用来自光学仪器的辐射源的辐射来照射目标，其中目标利用制造工艺被制作，其中辐射关于轴线(例如光学仪器的光学轴线)具有对称性。
根据本发明，还公开了一种适合用于量测的目标，目标包括在第一层中的第一结构、在第二层中的第二结构，其中第二结构包括至少两个光刻形成的光栅，以及其中，所述第一结构至少包括第一光刻形成的开口。此外，根据目标，第一结构的开口是V形槽。此外，根据目标，第二结构的光栅是2个纵向栅条或光栅。此外，根据本发明，公开了一种用于量测的目标，该目标包括V形槽结构。
附图说明
图2a)至图2f)图示了使用量测工具(例如IBO工具或DBO工具)测量光刻工艺(诸如，套刻)的参数的方法。图2a)至图2c)是图1所描述的设备的示意图。图2d)至图2f)图示了测量信号，在示例中，测量信号是通过利用辐射照射图1的结构并且检测来自该目标的经散射的辐射而获得的。
图2a)图示的结构不包括层106中的结构。在图像传感器上检测到的散射辐射如图2d)所示。随着如图2b)所示的线105(双元件光栅)的添加，散射信号改变为图2e)所示的形式。例如，如图1中元素104所示，在光栅105之间的距离为5微米。图2中的图2d)至图2f)不是实际测量强度的比例，而是说明测量信号的预期行为和信号的示意图。图2e)中的信号示出了附加的卫星峰值，这是由附加的线路105引起的。此外，如果在层102与层106之间存在不对准，因此在存在套刻的情况下，如图2c)中的元素200所示，图2f)中图绘的测量信号可以示出一增强的卫星峰值和一减弱的卫星峰值。峰值的增强或减弱取决于套刻发生的方向。此外，增强的大小与在两层之间存在的套刻的量成比例。现在认识到的是，图2e)中图绘的信号是当在感兴趣的层之间不存在套刻时的测量信号的示例。
具体实施方式
在实施例中，接近于层102的开口100的最大宽度是5微米。在实施例中，在两个元件105之间的距离(在图1中的元素104)也是5微米。
在实施例中，如在图2f中图绘的，套刻与所测量的不对称性成比例。为了获得套刻的值，如以纳米所表示的，需要确定在测量的不对称性和套刻之间的比例因数。该比例因数，也称为K，可以通过使用来自DBO量测的已知程序而被消除，其中两个目标被使用，其中在顶部光栅与底部光栅之间应用了已知偏移d。一个目标具有正偏移d，而另一个目标具有负偏移-d。在本领域中描述的任何其他方法也可以被使用，以确定或减轻比例因数K的存在。
在实施例中，通过测量在曲线与水平轴线之间的总面积，可以确定测量信号的不对称性。在实施例中，通过测量被测信号关于水平轴线的积分，可以确定不对称性。在实施例中，通过首先确定每个卫星峰值的位置，并且使用在这些位置(即在卫星峰值被识别的位置)处测量的信号之间的值的差作为所测量的不对称性，可以测量不对称性。
在实施例中，照射辐射是对称的，例如平均入射角为0。如果可以使用非对称照射，则从具有对称角度的两个方向(从相对侧)对同一目标进行两次测量。在这种非对称(倾斜)照射中，即使不存在套刻，被测量信号也是不对称的。通过将两个测量信号相加，由于倾斜照射引起的不对称可以被移除。
在一个实施例中，通过测量两个目标进一步扩展了方法：第一目标不包括元件105，因此信号主要由在层102中的开口引起，并且第二目标包括如图2c)所示的目标。此外，如果该方法被进一步扩展，其中图2c)的目标以不同波长或偏振度的辐射测量。利用这种测量，不对称照射轮廓或在层102中开口的不对称形状的可能影响被减轻。
要注意的是，图1和图2的实施例是示例。本领域的技术人员可以想象具有相同功能性的修改方案，并且这些修改方案在本发明的范围和精神内。

Claims (7)

1.一种测量制造工艺的参数的方法，包括：
利用辐射照射目标；
检测来自所述目标的经散射的辐射；
根据所检测到的辐射的不对称性确定感兴趣的所述参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述不对称性被计算为所测量的信号的积分。
3.一种测量制造工艺的参数的方法，包括：
利用来自光学仪器的辐射源的辐射来照射目标；
其中所述目标利用所述制造工艺被制作；
其中所述辐射关于轴线具有对称性，所述轴线例如是所述光学仪器的光学轴线。
4.一种适合用于量测的目标，包括：
在第一层中的第一结构；
在第二层中的第二结构；
其中所述第二结构包括至少两个光刻形成的光栅；以及
其中所述第一结构至少包括第一光刻形成的开口。
5.根据权利要求4所述的目标，其中所述第一结构的所述开口是V形槽。
6.根据权利要求4所述的目标，其中所述第二结构的所述光栅是2个纵向栅条。
7.一种用于量测的目标，包括V形槽结构。
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