CN114207432A - 用于确定关于目标结构的信息的方法和量测工具及悬臂式探针 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息。在一种布置中，提供具有悬臂和探针元件的悬臂式探针。所述探针元件从所述悬臂朝向所述目标结构延伸。在所述悬臂式探针中产生超声波。所述超声波通过所述探针元件传播到所述目标结构中并且从所述目标结构反射回到所述探针元件中或反射回到从所述悬臂延伸的另外的探针元件中。反射的超声波被检测并用于确定与所述目标结构有关的信息。

Description

用于确定关于目标结构的信息的方法和量测工具及悬臂式 探针
技术领域
本发明涉及确定与使用光刻过程形成在衬底上的结构有关的信息，特别是使用悬臂式探针和超声波获得的信息。
背景技术
光刻设备是一种被构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造过程持续进步，几十年来，电路元件的尺寸变得越来越小并且每个器件的功能元件(诸如，晶体管)的量增加，这遵循着通常称为“莫尔定律”的趋势。为了跟上莫尔定律，半导体行业正在持续寻求能够产生更小特征的技术。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在所述衬底上被图案化的特征的最小尺寸。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(具有在4-20mm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。
量测工具被用于IC制造过程的许多方面，并且包括基于散射仪的工具，用于检查/测量过程控制中的被曝光和/或蚀刻的产品；例如，用于测量重叠。
可以在重叠层(例如，形成在不同层中的光栅)之间的分离度具有类似的尺寸量级时测量具有低至约10nm的节距的目标结构中的重叠的量测工具是已知的。还已知量测工具可以测量进一步间隔开的重叠层之间的重叠，但是前提是所述目标结构的节距也相应地更大。难以测量具有相对小节距(例如，约10nm)的目标结构中的重叠以及重叠层之间的相对大分离度(例如，大于100nm)。
另外的挑战是增加对可见光不透明的材料层的使用，诸如金属或碳层、或例如在3D存储器应用中使用的硫族化物材料。目标结构的位于这种不透明层下方的部分对于基于散射仪的许多现有量测技术来说可能是不可访问的。
发明内容
本发明的目的是提供替代或改善的量测技术，例如用于增大可以有效地执行量测的情形的范围。
根据一方面，提供一种确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的方法，包括：提供悬臂式探针，所述悬臂式探针包括悬臂和探针元件，所述探针元件从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；在所述悬臂式探针中产生超声波，所述超声波通过所述探针元件传播到所述目标结构中并且从所述目标结构反射回到所述探针元件中或反射回到从所述悬臂延伸的另外的探针元件中；以及检测反射的超声波并根据所检测的反射的超声波来确定与所述目标结构有关的信息。
根据一方面，提供一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的量测工具，所述量测工具包括：悬臂式探针，所述悬臂式探针具有悬臂和探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；超声波产生系统，所述超声波产生系统被配置成在所述悬臂式探针中产生超声波，使得所述超声波通过所述探针元件传播到所述目标结构中并且从所述目标结构反射回到所述探针元件中或反射回到从所述悬臂延伸的另外的探针元件中；以及超声波检测系统，所述超声波检测系统被配置成检测反射的超声波。
根据一方面，提供一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的悬臂式探针，所述悬臂式探针包括：悬臂；探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；以及另外的探针元件，所述另外的探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸，其中：所述探针元件的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积；并且所述另外的探针元件的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构增加的横截面积。
根据一方面，提供一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的悬臂式探针，所述悬臂式探针包括：悬臂；和探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸，其中：所述探针元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分由不同材料形成；所述第一部分包括外护套区并且所述第二部分包括位于所述外护套区内侧的中心区，所述中心区和所述外护套区被配置成起到波导的作用，以使超声波从所述目标结构通过所述探针元件朝向所述悬臂传播。
根据一方面，提供一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的悬臂式探针，所述悬臂式探针包括：悬臂；和探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸，其中：所述探针元件包括纵向近侧部分和纵向远侧部分；所述纵向近侧部分被连接至所述悬臂并且从所述悬臂延伸至所述纵向远侧部分；并且所述纵向远侧部分被配置成从所述纵向近侧部分朝向所述目标结构延伸，其中：所述纵向远侧部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积，并且所述纵向近侧部分包括不渐缩的至少一部分或包括渐缩以具有朝向所述悬臂减小的横截面积的至少一部分。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图、仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且在附图中：
图1描绘整体光刻术的示意性表示，表示优化半导体制造的三种技术之间的协作；
图2描绘用作量测装置的散射计设备的示意性概述；
图3是具有悬臂式探针、超声波产生系统和超声波检测系统的量测工具的示意性侧视图；
图4是呈传送模式的探针元件的示意性侧视截面图；
图5是呈接收模式的图4的所述探针元件的示意性侧视截面图；
图6是探针元件和另外的探针元件的示意性侧视截面图；
图7是包括由不同材料构成的第一部分和第二部分的探针元件的示意性侧视截面图；
图8是具有纵向近侧部分和纵向远侧部分的示例探针元件的示意性侧视截面图，其中所述纵向近侧部分在朝向所述悬臂和远离所述悬臂两者上渐缩；
图9是具有纵向近侧部分和纵向远侧部分的示例探针元件的示意性侧视截面图，其中所述纵向近侧部分朝向所述悬臂渐缩；
图10是具有纵向近侧部分和纵向远侧部分的示例探针元件的示意性侧视截面图，其中所述纵向近侧部分没有渐缩部，但在所述纵向近侧部分与所述纵向远侧部分之间存在截面不连续部；
图11是具有纵向近侧部分和纵向远侧部分的示例探针元件的示意性侧视截面图，其中所述纵向近侧部分没有渐缩部，并且在所述纵向近侧部分与所述纵向远侧部分之间不存在截面不连续部；
图12是描绘与第一子结构的峰对准的探针元件的示意性侧视截面图；
图13描绘当所述探针元件如图12中示出的那样对准时作为重叠ov的函数的测量到的强度I的变化；
图14是包括具有不同节距的子结构的目标结构的示意性侧视截面图，以及所得到的、用于确定重叠的摩尔强度图案的测量结果；
图15是包括具有不同的有意施加的偏置的四个子目标的目标结构的示意性侧视截面图；
图16是目标结构的示意性侧视截面图，其中第一子结构相对于第二子结构被侧向地移位使得当垂直于所述衬底的平面观察时所述第二子结构的至少一部分不与任一所述第一子结构重叠；
图17描绘光刻系统；
图18是包括多个悬臂的悬臂式探针的示意性透视图；
图19描绘通过使用衍射形成的结构化照射来辐照所述悬臂而在图18中描绘的类型的悬臂式探针中产生的超声波；
图20描绘通过使用可单独控制的元件的阵列所形成的结构化照射来辐照所述悬臂而在图18中描绘的类型的悬臂式探针中产生的超声波；
图21描绘通过使用可单独控制的元件的阵列所形成的结构化照射来辐照所述悬臂而检测在图18中描绘的类型的悬臂式探针中的反射的超声波；
图22描绘使用探测辐射束检测在图18中描绘的类型的悬臂式探针中的反射的超声波，所述探测辐射束被聚焦到与所述悬臂式探针的多个悬臂相交的线焦点。
具体实施方式
在光刻过程中通过光刻设备LA所执行的图案化过程需要结构在衬底上的尺寸和布置具有高准确度。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合成所谓的“整体”控制环境，如图1示意性地描绘的。在示出的示例中，这些系统中的一个系统是光刻设备LA，所述光刻设备LA(虚拟地)连接至量测工具MT(第二系统)且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的目标是优化这三个系统之间的协作以提高总过程窗口并提供明确定义的控制回路，所述明确定义的控制回路确保由所述光刻设备LA进行的图案化保持在过程窗口内。所述过程窗口定义过程参数(例如，剂量、焦距、重叠)的范围，在范围内的具体制造过程产生定义的结果(例如，功能半导体器件)——典型地所述光刻过程或图案化过程中的过程参数允许在所定义的结果内变化。
所述计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)以预测使用哪种分辨率增强技术以及执行计算光刻模拟和计算以确定哪种掩模布局和光刻设备设定实现所述图案化过程的最大总体过程窗口(在图1中由所述第一标尺SC1中的双箭头描绘)。典型地，所述分辨率增强技术被布置成匹配所述光刻设备LA的图案化可能性。所述计算机系统CL也可以用以(例如，使用来自所述量测工具MT的输入)检测所述光刻设备LA当前正在所述过程窗口内何处操作以预测是否可能存在由于例如次优处理所产生的缺陷(在图1中由所述第二标尺SC2中的指向“0”的箭头描绘)。
所述量测工具MT可以将输入提供至所述计算机系统CL以实现准确的模拟和预测，并且可以将反馈提供至所述光刻设备LA以识别例如所述光刻设备LA的校准状态中的可能漂移(在图1中由所述第三标尺SC3中的多个箭头描绘)。
在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用以进行这种测量的工具通常被称为量测工具MT。用于进行这样的测量的不同类型的量测工具MT是已知的，包括扫描电子显微镜、原子力显微镜和各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是通用仪器，其允许通过使传感器位于光瞳中或位于与散射仪的物镜的光瞳共轭的平面中而测量光刻过程的参数，这种测量通常被称作基于光瞳的测量；或通过使传感器位于像平面中或位于与像平面共轭的平面中而测量光刻过程的参数，在这种情况下测量通常被称作基于图像或场的测量。在全文以引用方式并入本发明中的专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述这样的散射仪和相关联的测量技术。前述散射仪可以使用来自软x射线和可见光至近IR波长范围的光来测量光栅。
在一个实施例中，所述散射仪MT是角分辨散射仪。在这样的散射仪中，重构方法可以应用于所测量的信号以重构或计算光栅的性质。这种重构可以例如由模拟散射辐射与目标布置的数学模型的相互作用且比较模拟结果与测量的结果而引起。调整数学模型的参数直至所模拟的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案类似的衍射图案为止。
在另一实施例中，所述散射仪MT是光谱散射仪MT。在这种光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导至目标上且来自所述目标的反射或散射辐射被引导至光谱仪检测器上，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以例如通过严密耦合波分析和非线性回归或通过与所模拟的光谱库比较来重构产生所检测的光谱的目标的结构或轮廓。
在另一实施例中，所述散射仪MT是椭圆量测散射仪。所述椭圆散射仪允许通过测量针对每个偏振状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所述量测设备的照射截面中使用例如适当偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆)。适用于所述量测设备的源也可以提供偏振辐射。在全文以引用方式并入本发明中的美国专利申请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中描述现有椭圆散射仪的各种实施例。
在图2中描绘量测设备，诸如散射仪。它包括将辐射投影到衬底W上的宽带(白光)辐射投影仪2。反射辐射或散射辐射被传递至光谱仪检测器4，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱6(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以通过处理单元PU来重构产生所检测的光谱的结构或轮廓8，例如通过严格耦合波分析和非线性回归、或通过与如图2的底部示出的模拟光谱库的对比来执行所述重构。通常，对于所述重构，所述结构的一般形式是已知的，并且根据制造所述结构所采用的过程的知识来假定一些参数，从而仅留下所述结构的几个参数要根据所述散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
在实施例中，提供一种悬臂式探针12，在图3中描绘所述悬臂式探针12的示例。所述悬臂式探针12被配置成以对待研究的实体最小损害或无损害风险的方式提供与当前位于所述实体的外表面下方的特征有关的高空间分辨率信息。所述悬臂式探针12被设置作为测量系统25的部分。在一些实施例中，在下文中给出其示例，待研究的实体是形成在衬底W上的目标结构19。在这样的实施例中，所述测量系统25可以被称为量测工具。
在实施例中，所述悬臂式探针12包括悬臂14和探针元件16。所述探针元件16从所述悬臂14朝向所述衬底W上的目标结构19(在图3中通常向下)延伸。在实施例中，所述悬臂14和探针元件16(例如，通过它们的材料性质和尺寸)被配置成能够在标准原子力显微镜中执行悬臂功能。在实施例中，所述悬臂14和探针元件16中任一者或两者由硅形成。
在实施例中，所述测量系统25被配置成在所述悬臂式探针12中产生超声波。所述超声波传播通过所述探针元件16并进入所述目标结构19中。所述超声波从所述目标结构19被反射回到所述探针元件16中或被反射回到从所述悬臂14延伸的另外的探针元件32中(在下文中描述)。
在实施例中，使用光声效应在所述悬臂式探针12中产生所述超声波。在这种类型的一些实施例中，通过将激光束引导到所述悬臂式探针12上来执行所述超声波的产生。在图3的示例中，通过第一激光单元26将激光束引导到所述悬臂式探针12中。所述第一激光单元26可以被认为形成超声波产生系统的全部或一部分。
由所述第一激光单元26提供的激光束的性质不是特别受限，只要产生所需超声波即可。例如，所述激光束可以包括飞秒激光。在一个实施例中，使用具有6nJ的脉冲能量的200fs的激光脉冲，其产生30kW的峰值功率。这种脉冲的重复率为约50MHz并且平均功率为约300nW。
在实施例中，如图3中举例说明的，在所述悬臂14上设置超声波产生层18。来自所述第一激光单元26的激光束被引导到所述超声波产生层18上以在所述超声波产生层18中产生超声波。在这种类型的实施例中，所述第一激光单元26与所述超声波产生层18的组合可以被认为形成超声波产生系统的全部或一部分。在实施例中，所述超声波产生层18被配置成相对于来自所述第一激光单元26的激光束提供比在没有所述超声波产生层18的情况下所述悬臂14将提供的每单位面积吸收率更高的每单位面积吸收率。还期望与所述吸收相关联的光声转化效率较高且稳定。期望地，所述超声波产生层18在来自所述第一激光单元20的激光束的频率下具有高的每单位面积吸收率且具有与所述激光脉冲持续时间(例如，飞秒量级)相同量级量值的热扩散速度以获得高光声转化效率。在实施例中，所述超声波产生层18可以包括金属材料，诸如铝、金或钛。替代地或另外，所述超声波产生层18可以被布置成包括基于高吸收性碳的材料，诸如非晶碳。所述超声波产生层18可以包括单个层，所述单个层在所述单个层的整个厚度范围内具有均匀成分。替代地，所述超声波产生层18可以包括组合层，该组合层具有多个单独的层。在实施例中，至少所述单独的层的子集具有相对于彼此不同的成分。还期望例如通过避免在所述超声波产生层18内和/或所述超声波产生层18与所述悬臂14之间的界面处的过多反射，布置所产生的超声波的有效传输。这可以通过减小在界面处的声阻抗失配的大小来实现。在实施例中，阻抗匹配层被设置在所述超声波产生层18与所述悬臂14之间。所述阻抗匹配层的声阻抗介于所述超声波产生层18的声阻抗与所述悬臂14的声阻抗之间。
在实施例中，所述超声波产生层18的成分和尺寸被选择成使得在所述超声波产生层18中产生的所述超声波的至少一部分具有高于15GHz、可选地高于50GHz、可选地高于100GHz的频率。提供在15GHz至50GHz范围内的超声波会在所述目标结构19内提供亚微米分辨率的空间特征。提供具有高于100GHz频率(例如，在100GHz至200GHz的范围内)的超声波会在所述目标结构19内提供纳米分辨率的空间特征。提供在50GHz至100GHz的中等范围内的超声波会提供中等分辨率的空间特征。
所述超声波产生层18的厚度可能影响所产生的超声波的频率。当所述超声波产生层18的厚度比得上或小于(与来自所述第一激光单元26的激光束相关的)透入深度时，所述超声波产生层18的厚度t和所述超声波的频率f可以根据f＝v/2t(当v是在所述超声波产生层18中的声速时)而相关。如果厚度t大于透入深度，则所述透入深度成为瓶颈。所述透入深度由所述超声波产生层18的复数折射率来确定。
基于上文，从具有30nm厚度的均质的铝层、或具有85nm或更小厚度的均质的非晶碳层形成所述超声波产生层18将适于产生具有高于100GHz的频率的超声波。如上文所解释的，所需厚度依赖于所述超声波产生层18中的声速。在较高声速的情况下，可以从相同厚度的材料产生较高频率的超声波。然而，增大声速还可能增加所述超声波产生层18内和/或所述超声波产生层18与所述悬臂14之间的边界(如果存在)处的反射损失。所述超声波产生层18的厚度将典型地小于500nm，可选地小于250nm，可选地小于100nm，可选地小于50nm。
在一些实施例中，所述超声波产生层18的形状被配置成修改所产生的超声波的性质(例如，频率)和/或提高转化效率。例如，所述超声波产生层18可以包括一个或更多个图案，所述一个或更多个图案具有长度尺度小于来自所述第一激光单元26的激光束的波长的特征。在一些实施例中，所述超声波产生层18可以包括一个或更多个材料环，可选地闭合环，可选地同心圆。替代地，所述超声波产生层18可以被设置为棋盘图案。以这种方式来配置的所述超声波产生层18中的任一层的细节尺寸和/或形状可以从所述超声波产生层18的振动模式分析来导出。
在实施例中，提供超声波检测系统，所述超声波检测系统检测从所述目标结构19反射回的反射的超声波。在一些实施例中，所述反射的超声波的检测包括检测所述悬臂式探针12的光学反射率的改变。在图3的示例中，所述超声波检测系统包括第二激光单元20和光电检测器22。所述第二激光单元20将激光束引导到所述悬臂式探针12上。在示出的实施例中，所述激光束被引导到所述超声波产生层18上。所述激光束被反射离开所述悬臂式探针12(例如，离开所述超声波产生层18)并且由所述光电检测器22检测。提供数据处理系统24以用于从所检测的反射的超声波确定与所述目标结构19有关的信息。
在实施例中，以在发射模式与接收模式之间切换的脉冲回波成像模式来执行信号采集。在所述发射模式中，第一激光单元26在所述悬臂式探针12中产生超声波。通过所述悬臂式探针12与所述目标结构19之间(例如，经由所述悬臂式探针12的所述探针元件16)的接触将所产生的超声波发射到所述目标结构19中。在所述接收模式中，所述第二激光单元20探测所述悬臂式探针12的反射率(例如，通过将激光束引导到所述超声波产生层18上，该激光束被反射并由所述光电检测器22检测)。这种方法使得可以容易地区分从所述第一激光单元26反射至所述光电检测器22的光与从所述第二激光单元20反射至所述光电检测器22的光，因为所述第一激光单元26和所述第二激光单元22可在不同时间处操作。然而，还可以连续地发射和接收所述超声波并且使用其它技术来区分源自所述第一激光单元26的反射与源自所述第二激光单元20的反射。例如，所述数据处理系统24可以被配置成使用锁定放大器或类似的技术，以利用来自所述第一激光单元26和所述第二激光单元20的激光束的频率和/或所述激光束之间的相位差。在图3中示出的实施例中，所述第一激光单元26和所述第二激光单元20是分立的装置。这是有利的，因为所述第一激光单元26(例如，高功率)的激光束所需的特性通常不同于所述第二激光单元20(例如，低功率)的激光束所需的特性。然而，在其它实施例中，所述第一激光单元26和所述第二激光单元20可以由单个单元来提供，所述单个单元被用于产生所述超声波、以及检测包含与从所述目标结构19反射回的超声波有关的信息的光学反射率的改变。
在实施例中，所述超声波检测系统(例如，所述第二激光单元20和所述光电检测器22)还被配置成测量所述悬臂式探针12的偏转。这可以例如通过监测所述光电检测器22的反射辐射斑的位置的变化来实现。
相较于其中例如通过所述目标结构19的与原子力显微镜悬臂相反的背侧上的致动器在所述目标结构19内直接产生超声波的替代方法，以上实施例提供若干优点。在目标结构19中直接产生所述超声波可能导致由所述目标结构19的材料相关因素所引起的误差。此外，可实现的最高声频受到所述目标结构19的材料性质的限制。此外，所述目标结构19可能受到产生所述超声波的过程的损害，这有效地限制了可以使用的最高功率。在所述悬臂12中产生所述超声波使得避免这些问题成为可能，从而通过较高的超声波频率来提供改善的准确度、改善的空间分辨率，提供对所述目标结构19的较低损害风险，和/或在没有过度损害风险的情况下提供较高输入功率。
现在关于图4至图11来论述所述探针元件16和/或另外的探针元件32的可选配置。
图4描绘在发射模式中操作的探针元件16，其中所产生的超声波28从所述悬臂14(未示出)进入所述探针元件16并通过所述探针元件16向下传播。图5描绘图4的、在接收模式中操作的所述探针元件16，其中反射的超声波通过所述探针元件16向上传播并离开(箭头30)所述探针元件16进入所述悬臂14(未示出)中。所述探针元件16是渐缩以具有朝向所述目标结构19(即，向下)减小的横截面积的探针元件的示例。在这种特定示例中，在所述探针元件16的整个竖直长度上提供所述渐缩。所述横截面形状不是特别受限，但可以近似为圆形，例如使得所述探针元件16的渐缩部分是圆锥形。渐缩形式起到将所述超声波28朝向所述目标结构19聚焦的作用。然而，所述渐缩形式还可能起到散焦反射的超声波的作用，从而使得检测所述反射的超声波更具挑战。在实施例中，所述探针元件16由具有高和低声学折射率的交替材料层形成。高声学折射率材料是例如硅。低声学折射率材料可以是例如空气或PMMA。在由具有较高和低声学折射率的交替材料层形成时所述元件16的声学性质还可以通过调整所述交替层的节距或填充比或每层的厚度来得到控制或改进。
由渐缩形式的所述探针元件16所提供的聚焦导致超声波以与从点源传播类似的方式在目标结构19中传播。来自点源的三维辐射导致强度以与r2成反比的方式下降，其中r是发射半径。因而，到达所述目标结构19的底部的强度被降低t2倍，其中t是所述目标结构19的厚度。因而，在没有对策的情况下，到达所述目标结构19的顶部的反射强度与所述探针元件16的尖端处的超声波的强度相比将被降低t4倍。下文关于图6-图11描述用于改善检测效率的示例方法。所述方法基于将所述探针元件16的发射功能和接收功能分开、以及减少散焦或甚至放大接收通道中的超声波。
在实施例(图6中描绘了其示例)中，所述悬臂式探针12包括两个分立的探针元件：探针元件16和另外的探针元件32。所述探针元件16和另外的探针元件32被配置成使得所述反射的超声波主要通过所述另外的探针元件32来检测。在这种类型的实施例中，所述悬臂式探针12中产生的超声波可以主要通过所述探针元件16朝向所述目标结构19传播。因而，图6的布置是以下配置的示例：其中所述探针元件16被配置成在与所述另外的探针元件32接收所述反射的超声波的位置不同的位置处将所述超声波引导到所述目标结构19中。这种方法使得彼此分开地优化所述探针元件16和所述另外的探针元件32，从而允许所述超声波沿发射通道和接收通道两者的最优焦距。虽然所述探针元件16与所述另外的探针元件32之间的空间分离会引入一些计算复杂性，但是可以在根据所检测的反射的超声波来确定与所述目标结构19有关的信息时由所述数据处理系统24考虑到。
在实施例中，所述探针元件16的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构19减小的横截面积。在图6的示例中，所述探针元件16的全部都是渐缩的。所述探针元件16的渐缩将超声波聚焦到所述目标结构19上。在实施例中，所述另外的探针元件32的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构19增加的横截面积。在图6的示例中，所述另外的探针元件32的全部都是渐缩的。所述另外的探针元件32的渐缩将所述反射的超声波朝向所述超声波检测系统聚焦，由此改善信噪比。
图7至图11描绘了示例性实施例，其中反射的超声波主要由所述探针元件16检测。在这种类型的实施例中，所述另外的探针元件32可以被省略。
在实施例中，如图7中所描绘的，朝向所述目标结构19传播的超声波主要行进通过所述探针元件16的第一部分33并且背离所述目标结构19传播的反射的超声波主要行进通过所述探针元件16的第二部分34。所述第一部分33不同于所述第二部分34。在实施例中，所述第一部分33和所述第二部分34具有不同的几何形状。在实施例中，所述第一部分33和所述第二部分34由不同材料形成。
在示出的特定示例中，所述第一部分33包括外护套区并且所述第二部分34包括位于所述外护套区内侧(例如，相对于所述超声波的平均传播方向由所述外护套区径向地围绕)的中心区。所述中心区和所述外护套区起到波导的作用，以使反射的超声波从所述目标结构19通过所述探针元件16朝向所述悬臂14向后传播。波导行为使反射的超声波主要通过所述探针元件16的所述中心区传播。在实施例中，形成所述第一部分33的材料的声阻抗高于形成所述第二部分34的材料的声阻抗。可以相对容易地(例如，使用光刻)制造诸如图7中示出的复杂结构，因为所述探针元件16的至少一部分可以由硅形成。
在实施例中，所述第一部分33(例如，外护套区)的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构19减小的横截面积，如上文关于图6所描述的，所述渐缩将超声波聚焦到所述目标结构19上。在实施例中，所述第二部分34(例如，中心区)的至少一部分渐缩以具有朝向所述悬臂14减小的横截面积，如上文关于图6所描述的，所述渐缩将反射的超声波朝向所述超声波检测系统聚焦，由此改善信噪比。
如图8至图10中例示的，在一些实施例中，所述探针元件16包括纵向近侧部分37和纵向远侧部分38。所述纵向近侧部分37被连接至所述悬臂14(未示出)并且从所述悬臂14延伸至所述纵向远侧部分38。所述纵向远侧部分38从所述纵向近侧部分37朝向所述目标结构19(未示出)延伸。所述纵向远侧部分38渐缩以具有朝向所述目标结构19减小的横截面积。所述渐缩将所述超声波聚焦到所述目标结构19上。所述纵向近侧部分37包括渐缩以具有朝向所述悬臂14减小的横截面积的至少一部分，如图8和图9中例示的。在图8的示例中，所述纵向近侧部分37包括渐缩以具有朝向所述悬臂14(未示出)减小的横截面积的部分37A、以及渐缩以具有朝向所述目标结构19减小的横截面积的部分37B。在图9的示例中，所述纵向近侧部分37的全部都渐缩以具有朝向所述悬臂14减小的横截面积。所述渐缩将反射的超声波朝向所述超声波检测系统聚焦。
在实施例中，所述纵向近侧部分37包括非渐缩的至少一部分，如图10和图11中例示的。在图10和图11中，所述纵向近侧部分37具有从所述纵向远侧部分38至所述悬臂14(未示出)恒定的横截面积。在图10中，横截面积中的不连续性存在于所述纵向近侧部分37与所述纵向远侧部分38之间的交界面处。在图11中，横截面积横跨所述纵向近侧部分37与所述纵向远侧部分38之间的交界面连续地过渡。与图4和图5中描绘的类型的渐缩探针元件16相比，缺少渐缩有助于制造，同时降低反射的超声波朝向所述超声波检测系统的散焦。提供朝向所述目标结构19渐缩的纵向远侧部分提供了尖锐尖端，所述尖锐尖端允许所述悬臂式探针12在标准原子力显微镜模式下的有效使用。因而实现了有利的性质平衡，从而允许用上文描述的同一悬臂14有效执行标准原子力显微镜和基于超声波的测量。
现在描述实施例，其中所述悬臂式探针12被具体用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构19有关的信息。在这种情境下，如图12中示意性地描绘的，所述目标结构19可以包括第一子结构15和第二子结构17。所述第一子结构15与所述第二子结构17重叠。与所述目标结构19有关的信息可以包括与所述第一子结构15和所述第二子结构17之间的重叠(在图12中标注为ov)有关的信息。所述重叠表示所述第一子结构15与所述第二子结构17之间的未对准程度。如说明书的介绍部分所提到的，使用现有技术测量具有相对小的节距(例如，大约10nm)和所述重叠层之间的相对大的分离度(例如，大约100nm)的目标结构19中的重叠是困难或不可能的，和/或在存在光学不透明的材料层的情况下使用现有技术测量目标结构19中的重叠是困难或不可能的。可以使用上文中描述的基于超声波的测量来解决这些挑战。下文描述示例方法。
在一些实施例中，通过在所述悬臂式探针12相对于所述目标结构19的多个位置处检测反射的超声波来获得与重叠有关的信息。在实施例中，通过在标准原子力显微镜模式下使用所述悬臂式探针来选择所述多个位置以检测所述第一子结构15中的参考特征的位置。例如，在一些实施例中，通过针对所述探针元件16相对于所述第一子结构15的多个位置测量由所述探针元件16与所述第一子结构15之间的相互作用(例如，接触)所引起的所述悬臂14的偏转、并测量与所述第二子结构17有关的信息(例如，相对于所述第一子结构15或另一参考的重叠)来获得所述第一子结构15的轮廓。
在实施例中，所述第一子结构15和所述第二子结构17各自包括多个重复元件(例如，光栅线或光栅线群组)，如图14中描绘的。在所述目标结构19相对于所述悬臂式探针12的一组位置中的每个位置处检测反射的超声波。所述目标结构19相对于所述悬臂式探针12的每个位置是这样的位置：在所述位置处，所述探针元件16与所述第一子结构15的重复元件中的不同的一个重复元件的峰对准，如图12中描绘的。通过(使用标准原子力显微镜模式)测量由所述探针元件16与所述第一子结构15之间的相互作用(例如，接触)所引起的所述悬臂14的偏转来确定所述探针元件16与每个重复元件的所述对准。
当所述探针元件16与所述第一子结构15的峰对准时，据发现，所述反射的超声波的强度I作为所述第一子结构15的峰与所述第二子结构17的相应的下方的峰的相对位置的可确定函数而变化，这种变化又依赖于重叠ov。所述强度I相对于重叠ov的变化可以被表示为
Figure BDA0003500021200000161
并且在图13中被示意性地描绘。当所述第一子结构15的与所述探针元件16对准的峰本身与所述第二子结构17中的相应的峰精确地对准时所述强度I最大。
所述反射的超声波的强度I与重叠ov相关，但是可以根据这些测量单独地获得重叠。这个问题可以使用摩尔效应来解决，如下文描述的。
如果所述第一子结构15包括具有节距p的光栅，则表示反射的超声波的在所述探针元件16与所述光栅的峰(线)完美对准的多个位置中的每个位置处获取的测量的强度的信号Stop预期以如下方式变化：
Figure BDA0003500021200000171
其中x是所述探针元件16在扫描方向42上在所述第一子结构15上的空间坐标，并且θtop是相对于测量的起始点的相对相位。在实施例中，如图14中描绘的，所述第一子结构15现在被布置成具有与所述第二子结构17不同的节距。在图14中，所述第一子结构15的节距被标注为p并且所述第二结构17的节距被标注为p+δ。节距的这种差异产生信号SMoiré，所述信号表示从所述目标结构19反射的超声波的被测量的强度I，包括与随所述探针元件16相对于所述目标结构19的位置的变化有关的拍频项。所述拍频项具有由所述第一子结构15与所述第二子结构17的节距之间的差异所限定的频率、以及由重叠ov所限定的相位。所述拍频项的相位因而可以被检测且被用于确定所述重叠ov。
所述信号SMoiré以与上文中描述的Stop类似的方式依赖于所述第一子结构15与所述第二子结构17的相对位置，但是因为所述第一子结构15与所述第二子结构17之间的节距差，所述信号SMoiré可以被表示为两个余弦函数的总和，如下：
Figure BDA0003500021200000172
其产生拍频：
Figure BDA0003500021200000173
由重叠项引发的相位项被表示为θov。SMoiré中的第二余弦项表示低频拍频。
在图14中，在对应于所述探针元件16与所述第一子结构15的多个峰中的不同峰的对准的多个点40处获得SMoiré的值。最终，余弦函数可以被拟合通过点40(由曲线虚线指示)。然后，可以根据所拟和的余弦函数的相位来确定θov以获得所述第一子结构15与所述第二子结构17之间的重叠ov。因为所述信号的拍频部分的周期可以被形成为相对大的，因此与重叠相对应的位置偏移可以被形成较大的，由此提供高灵敏度。
以上方法允许以高灵敏度获得重叠ov且无需在大量位置处测量反射的超声波。可以使用仅在与所述探针元件16和所述第一子结构15的不同峰之间的对准对应的多个位置处获取的测量来应用所述技术。
现在论述可替代的实施例，其中有意施加的重叠偏置被用于获得重叠ov。如上文提到的，在所述探针元件16与所述第一子结构15的峰对准的任何位置处测量的反射的超声波的强度I作为重叠的函数根据余弦函数而变化：
Figure BDA0003500021200000181
然而，所述重叠ov通常是相对小的值，这意味着强度I随ov的变化是非线性的且相对弱的。在实施例中，使用包括多个子目标的目标结构19来改进强度I随ov的变化，所述多个子目标包括含有有意地施加至它们的重叠偏置的一个或更多个子目标。在这种类型的一些实施例中，所述目标结构19包括第一子目标和第二子目标。所述第一子目标和第二子目标可以被定位成在衬底W上彼此非常接近，诸如彼此紧邻。所述第一子目标和所述第二子目标各自包括两个子结构，在这两个子结构之间具有有意施加的重叠偏置。每个子目标的子结构可以以与所述第一子结构15和第二子结构17相同的方式(例如如上文关于图12和图14所描述的)彼此重叠。所述第一子目标的重叠偏置不同于所述第二子目标的重叠偏置。这种差异使上文提到的余弦变化偏移并且改善I随ov的变化。
在一些实施例中，所述第一子目标的重叠偏置与所述第二子目标的重叠偏置相等且相反。在实施例中，所述第一子目标的两个子结构与所述第二子目标的两个子结构具有相同的节距p，+p/4的重叠偏置被施加至所述第一子目标并且-p/4的重叠偏置被施加至所述第二子目标。这将I相对于ov的余弦相关性转换成正弦相关性，由此针对较小ov值提供I随ov的线性且相对急剧的变化。这在下文中解释。
在施加相应的+p/4和-p/4偏置的情况下，来自所述第一子目标和所述第二子目标的反射的超声波的各自的强度I1和I2可以被书写如下：
Figure BDA0003500021200000191
Figure BDA0003500021200000192
由此可知
Figure BDA0003500021200000193
并且对于较小ov，强度差ΔI近似由下式给出：
Figure BDA0003500021200000194
其中K＝4πA/p。
可以使用校准测量预先导出K的值，使得可以根据ΔI的测量获得ov。例如，可以使用具有一组编程偏置值(例如，范围从-p至+p)的一组校准目标来确定常数K的值。一旦通过校准获知了K，就仅需要(例如，具有+p/4和-p/4的偏移的)两个子目标来确定所述重叠ov。因而，可以根据以下强度之间的差异来确定重叠：当所述探针元件与所述第一子目标的最靠近所述探针元件的子结构(例如，所述第一子目标中的最上侧子结构)的重复元件的峰对准时来自所述第一子目标的所检测的反射的超声波的强度；以及当所述探针元件与所述第二子目标的最靠近所述探针元件的子结构(例如，所述第二子目标中的最上侧子结构)的重复元件的峰对准时来自所述第二子目标的所检测的反射的超声波的强度。
在一些实施例中，通过使用另外的子目标，减少或去除了对校准测量的需要。在一类这种实施例(图15中示意性地描绘)中，所述目标结构19包括第一子目标51、第二子目标52、第三子目标53和第四子目标54。所述第一子目标51、第二子目标52、第三子目标53和第四子目标54各自包括两个子结构，在这两个子结构之间具有有意施加的重叠偏置。所述第一子目标51、第二子目标52、第三子目标53和第四子目标54的重叠偏置全部彼此不同。所述第一子目标51、第二子目标52、第三子目标53和第四子目标54中的每个子目标的所述两个子结构具有相同的节距p。所述第一子目标51的重叠偏置为-A+B。所述第二子目标52的重叠偏置为A+B。所述第三子目标53的重叠偏置为-A-B。所述第四子目标54的重叠偏置为A-B。A和B为常数。可以根据I1、I2、I3、和I4的组合来确定所述重叠ov，其中I1、I2、I3、和I4被如下定义。I1是当所述探针元件与所述第一子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第一子目标的所检测的反射的超声波的强度。I2是当所述探针元件与所述第二子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第二子目标的所检测的反射的超声波的强度。I3是当所述探针元件与所述第三子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第三子目标的所检测的反射的超声波的强度。I4是当所述探针元件与所述第四子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第四子目标的所检测的反射的超声波的强度。
在实施例中，A＝p/4，这导致以下关系为真，如图15中所描绘的：
I1-I2＝K·(ov+b)
I3-I4＝K·(ov-b)
然后，可以根据下式获得重叠ov：
Figure BDA0003500021200000201
作为示例，对于具有节距p为60nm的目标结构，采用b＝5nm的值将意味着子目标分别具有-10nm、20nm、-20nm和10nm的偏置。每个子目标可以具有多个峰/线(例如，如图15，每一子目标具有3个峰/线)。在任一给定子目标内，对于每个峰/线所检测的强度I应相同，但测量多个峰会改善信噪比。
图16描绘了其中设置目标结构19的替代方法，在所述目标结构19中所述第一子结构15相对于所述第二子结构17被(有意地)侧向移位，使得当垂直于所述衬底W的平面观察时所述第二子结构17的至少一部分不与任一所述第一子结构15重叠。然后，可以通过针对所述探针元件16相对于所述第一子结构15的多个位置测量由所述探针元件16与所述第一子结构15之间的相互作用(例如，接触)所引起的所述悬臂14的偏转来获得所述第一子结构15的轮廓35。通过针对在所述第二子结构17的不与任一所述第一子结构15重叠的部分内的、所述探针元件16相对于所述第二子结构17的多个位置检测所述反射的超声波来获得所述第二子结构17的轮廓37。因而，所述子结构的侧向位移允许所述悬臂式探针12分别测量每个子结构，而不会在两个子结构之间产生任何干涉。可以使用标准原子力显微镜方法来测量最上侧第一子结构15，同时可以经由所述反射的超声波来测量被掩盖的第二子结构17，而反射过程不会被不属于所述第二子结构17的部分的任何重叠子结构扰乱。因为有意施加的侧向位移的大小是已知的，所以可以通过所测量的轮廓35和37(如图16上示意性地指示的)来确定重叠。
在一些实施例中，如图18中例示的，所述悬臂式探针12包括多个悬臂14(在图18中被标注为14A-14F)。每个悬臂14可以被配置和/或布置成以上文关于图3-图17所描述的方式中任一方式来操作。每个悬臂14包括各自的探针元件16(例如，使得对于正在考虑的每个悬臂14，存在至少一个探针元件16)。每个探针元件16可以采用上文关于图3-图17所描述的形式中的任一形式。每个探针元件16被配置成在使用时从所述悬臂14(探针元件16与所述悬臂14相关联)朝向目标结构19(图18中未示出)延伸。如图18的右上侧插图中示出的，在图18的示例中，所述探针元件16沿图的取向朝上。因而，所述目标结构19将沿该图的取向位于所述悬臂式探针12上方。在图19-图22中，所述探针元件16朝下，因此所述目标结构19将沿这些图的取向位于所述悬臂式探针12下方。在示出的示例中，所述悬臂14被设置在支撑结构60上。所述悬臂14的突出尖端区在所述支撑结构60的边缘上突出。在这样的实施例中，所述探针元件16被附接至所述突出尖端部分。
在具有多个悬臂14的一些实施例中，所述悬臂式探针12中的超声波的产生(这可以使用上文所论述的适当改编版本的超声波产生系统来执行)使超声波通过每个对应的探针元件16传播到所述目标结构19中。在图18的示例中，所述超声波因而可以通过从所述悬臂14中的两个或更多个悬臂延伸的不同探针元件16(可选地，通过所述悬臂14中的每一个悬臂上的探针元件16)传播。在实施例中，反射的超声波的检测(这可以使用上文所论述的适当改编版本的所述超声波检测系统来执行)包括检测来自对应的探针元件16中的每个探针元件的反射的超声波。
通过多个探针元件16来执行超声波的产生和检测使得可以并行地执行多个测量，由此改善了总测量速度。在通过硅晶片或类似物的蚀刻所制造的所述悬臂式探针12的实施例中，制造具有多个悬臂14的悬臂式探针12并不比制造具有单个悬臂14的悬臂式探针12困难得多。所述蚀刻图案可以容易地被调整并且其余工序通常将不需要显著的改编。
如早先描述的，可以使用光声效应在所述悬臂式探针12中产生超声波。在这种情境下，用于产生所述超声波的辐射可以被称为泵浦辐射。所述泵浦辐射可以包括激光束70。所述激光束70可以由第一激光单元26提供，如上文关于图3所描述的。
在一些实施例中，如图19和图20中例示的，所述激光束70被光学地处理以提供与所述多个悬臂14的空间分布相匹配的结构化照射。例如，所述结构化照射可以由至少约等于所述悬臂14的节距的节距表征。在一些实施例中，对所述激光束70的光学处理可以包括将所述激光束70拆分成多个子束。每个子束随后被引导(例如，聚焦)到所述多个悬臂14中的不同的对应悬臂上。
在实施例中，如图19中示意性地描绘的，通过衍射来执行对用于提供所述结构化照射的所述激光束70的光学处理(例如，拆分)。在示出的示例中，所述激光束70被引导通过衍射光栅66以产生衍射辐射72。所述衍射辐射72被光学器件64聚焦以在所述悬臂14上形成条纹图案62。所述条纹图案72对应于所述结构化照射。所述衍射光栅66和光学器件可以被配置成使得所述条纹图案62的节距与所述悬臂14的节距相匹配。所述悬臂14因而可以接收来自所述条纹图案中的各自最大量的辐射。由此，可以以高效且简单的方式同时泵送或泵浦多个悬臂14。来自所述激光束70的功率可以被限制以主要或排他地落在所述悬臂14上，由此允许最好地利用可获得的激光功率。此外，可能在在目标结构19中和/或周围引起不期望的光声效应的杂散光可以被最小化或消除。
在另一实施例中，如图20中示意性地描绘的，使用可单独控制的元件的阵列68来执行对所述激光束70的光学处理(例如，拆分)。例如，所述阵列68可以包括可单独控制的微反射镜或微透镜的阵列。可单独控制的元件的阵列68的使用增强了灵活性。例如，可以灵活地控制每个悬臂14曝光至辐射的时间(并且因此，灵活地控制在每个悬臂14的所述探针元件16中的超声波的产生)。在一些实施例中，可单独控制的元件的阵列68可以被用于同时照射所有所述悬臂14(以与图19的布置类似的方式，其中衍射被用于拆分所述激光束70)。在其它实施例中，可单独控制的元件的阵列68被配置成在不同时间处照射不同悬臂14。例如，可单独控制的元件的阵列68可以被控制以便一个接一个依次照射单独的悬臂14。替代地或另外，可单独控制的元件的选择性启动可以被用于实施信号处理技术，诸如合成孔径成像或编码激励。这样的信号处理技术可以被用于改善分辨率和/或成像深度性能。
在一些实施例中，如图21和图22中例示的，反射的超声波的检测包括将辐射的探测束80引导到所述悬臂14上并检测从所述悬臂14反射的辐射。例如，所述探测束80可以由第二激光单元20提供，如上文关于图3所描述的。所检测的反射辐射可以被用于测量所述悬臂14的反射率的改变。反射率的改变提供了与反射的超声波有关的信息。
在实施例中，如图21中示意性地描绘的，所述探测束80被光学地处理(例如，分裂)以提供与所述多个悬臂14的空间分布相匹配的结构化照射。在实施例中，所述探测束80被分成多个子束84。每个子束84随后被引导到所述多个悬臂14中的不同的对应悬臂上。在示出的示例中，使用可单独控制的元件的阵列82来执行对所述探测束80的光学处理。例如，所述阵列82可以包括可单独控制的微反射镜或微透镜的阵列。从所述悬臂14中的每个悬臂反射的辐射可以被并行地检测以增加读出速度。在图21的示例中，提供分立的检测器86(例如，光电二极管传感器)用于检测从每个对应的悬臂14反射的辐射(使得在示出的示例中设置六个检测器86)。信号线88允许测量结果被并行地发送至数据处理系统，以根据所检测的反射的超声波来确定与所述目标结构19有关的信息。
在另一实施例中，如图22中描绘的，所述探测束80被聚焦成线焦点。例如，可以使用柱面透镜来产生所述线焦点。所述线焦点被布置成与多个悬臂14相交。所述线焦点与所述多个悬臂14的相交允许所聚焦的辐射将以方便且可控的方式被同时提供至所述多个悬臂14。可以以各种方式捕获和分析输出辐射90。在一个实施例中，使用干涉量测法，例如，如在T.Sulchek等人应用物理学快报(Appl.Phys.Lett.)，第78卷，第12期，第1787-1789页，2001年3月发表的“Parallel atomic force microscopy with optical interferometricdetection”中所描述的。
在实施例中，根据上文中描述的实施例中任一项的量测工具25被设置为光刻系统50的部件，如图17中示意性地描绘的。光刻系统50包括光刻设备LA和所述量测工具25，所述光刻设备LA被配置成限定用于在衬底W上形成目标结构19的图案。
在下文被编号的方面中描述了根据本发明的另外的实施例：
1.一种确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的方法，包括：
提供悬臂式探针，所述悬臂式探针包括悬臂和探针元件，所述探针元件从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；
在所述悬臂式探针中产生超声波，所述超声波通过所述探针元件传播到所述目标结构中并且从所述目标结构反射回到所述探针元件中或反射回到从所述悬臂延伸的另外的探针元件中；以及
检测反射的超声波并根据所检测的反射的超声波来确定与所述目标结构有关的信息。
2.根据方面1所述的方法，其中使用光声效应在所述悬臂式探针中产生所述超声波。
3.根据方面2所述的方法，其中通过将激光束引导到所述悬臂式探针上来执行所述超声波的产生。
4.根据方面3所述的方法，其中超声波产生层被设置在所述悬臂上并且所述激光束被引导到所述超声波产生层上以在所述超声波产生层中产生超声波。
5.根据方面4所述的方法，其中所述超声波产生层包括金属材料。
6.根据方面4或5所述的方法，其中所述超声波产生层的成分和尺寸被选择为使得在所述超声波产生层中产生的超声波的至少一部分具有高于15GHz的频率。
7.根据方面4-6中任一项所述的方法，其中所述超声波产生层的厚度小于500nm。
8.根据任一前述方面所述的方法，其中对所述反射的超声波的检测包括检测所述悬臂式探针的光学反射率的改变。
9.根据任一前述方面所述的方法，其中在所述悬臂式探针相对于所述目标结构的多个位置处检测所述反射的超声波。
10.根据任一前述方面所述的方法，其中所述目标结构包括第一子结构，第一子结构与第二子结构叠置。
11.根据方面10所述的方法，其中：
通过针对所述探针元件相对于所述第一子结构的多个位置测量由所述探针元件与所述第一子结构之间的相互作用所引起的所述悬臂的偏转来获得所述第一子结构的轮廓；并且
从所检测的反射的超声波获得与所述第二子结构有关的信息。
12.根据方面10或11所述的方法，其中与所述目标结构有关的信息包括与所述第一子结构和所述第二子结构之间的重叠有关的信息，所述重叠表示所述第一子结构与所述第二子结构之间的未对准程度。
13.根据方面12所述的方法，其中：
所述第一子结构和所述第二子结构各自包括多个重复元件；并且
在所述目标结构相对于所述悬臂式探针的一组位置中的每个位置处检测所述反射的超声波，所述目标结构相对于所述悬臂式探针的每个位置是所述探针元件与所述第一子结构的重复元件中的不同的一个重复元件的峰对准的位置。
14.根据方面13所述的方法，其中通过测量由所述探针元件与所述第一子结构之间的相互作用所引起的所述悬臂的偏转来确定所述探针元件与每个重复元件的对准。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中：
所述第一子结构具有与所述第二子结构不同的节距，使得从所述目标结构反射的超声波的强度随所述探针元件相对于所述目标结构的位置的变化包括拍频项，所述拍频项具有由所述第一子结构与所述第二子结构的节距之间的差异所限定的频率以及由所述重叠所限定的相位；并且
所述拍频项的相位被检测且被用于确定所述重叠。
16.根据方面12-14中任一项所述的方法，其中：
所述目标结构包括第一子目标和第二子目标；
所述第一子目标和所述第二子目标各自包括两个子结构，在这两个子结构之间具有有意施加的重叠偏置；并且
所述第一子目标的重叠偏置不同于所述第二子目标的重叠偏置。
17.根据方面16所述的方法，其中所述第一子目标的重叠偏置等于所述第二子目标的重叠偏置且与所述第二子目标的重叠偏置相反。
18.根据方面17所述的方法，其中：
所述第一子目标的两个子结构与所述第二子目标的两个子结构具有相同的节距p；
所述第一子目标的重叠偏置为+p/4；并且
所述第二子目标的重叠偏置为-p/4。
19.根据方面16-18中任一项所述的方法，其中根据以下强度之间的差异来确定重叠：
当所述探针元件与所述第一子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第一子目标的所检测的反射的超声波的强度；与
当所述探针元件与所述第二子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第二子目标的所检测的反射的超声波的强度。
20.根据方面16所述的方法，其中：
所述目标结构还包括第三子目标和第四子目标；
所述第三子目标和所述第四子目标各自包括两个子结构，在这两个子结构之间具有有意施加的重叠偏置；并且
所述第一子目标、第二子目标、第三子目标和第四子目标的重叠偏置全部彼此不同。
21.根据方面20所述的方法，其中：
所述第一子目标、第二子目标、第三子目标和第四子目标中的每个子目标的两个子结构具有相同的节距p；
所述第一子目标的重叠偏置为-A+B；
所述第二子目标的重叠偏置为A+B；
所述第三子目标的重叠偏置为-A-B；
所述第四子目标的重叠偏置为A-B；
A和B是常数；并且
根据I1、I2、I3和I4的组合来确定所述重叠，其中：
I1是当所述探针元件与所述第一子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第一子目标的所检测的反射的超声波的强度；
I2是当所述探针元件与所述第二子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第二子目标的所检测的反射的超声波的强度；
I3是当所述探针元件与所述第三子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第三子目标的所检测的反射的超声波的强度；并且
I4是当所述探针元件与所述第四子目标的最靠近所述探针元件的子结构的重复元件的峰对准时来自所述第四子目标的所检测的反射的超声波的强度。
22.根据方面21所述的方法，其中：
A＝p/4；并且
通过
Figure BDA0003500021200000281
来确定所述重叠ov。
23.根据方面12所述的方法，其中：
所述第一子结构相对于第二子结构被侧向地移位，使得当垂直于所述衬底的平面观察时所述第二子结构的至少一部分不与任一所述第一子结构重叠；
通过针对所述探针元件相对于所述第一子结构的多个位置测量由所述探针元件与所述第一子结构之间的相互作用所引起的所述悬臂的偏转来获得所述第一子结构的轮廓；并且
通过针对所述探针元件相对于所述第二子结构的、在所述第二子结构的不与任一所述第一子结构重叠的部分内的多个位置检测所述反射的超声波来获得所述第二子结构的轮廓。
24.根据任一前述方面所述的方法，其中：
所述悬臂式探针包括所述探针元件和所述另外的探针元件两者；并且
主要由所述另外的探针元件检测所述反射的超声波。
25.根据方面24所述的方法，其中所述探针元件被配置成在与所述另外的探针元件接收所述反射的超声波的位置不同的位置处将所述超声波引导到所述目标结构中。
26.根据方面24或25所述的方法，其中：
所述探针元件的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积；并且
所述另外的探针元件的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构增加的横截面积。
27.根据方面1-23中任一项所述的方法，其中主要由所述探针元件检测所述反射的超声波。
28.根据方面27所述的方法，其中：
朝向所述目标结构传播的超声波主要行进通过所述探针元件的第一部分；并且
背离所述目标结构传播的所述反射的超声波主要行进通过所述探针元件的不同于所述第一部分的第二部分。
29.根据方面28所述的方法，其中所述第一部分和所述第二部分由不同材料形成。
30.根据方面29所述的方法，其中所述第一部分包括外护套区并且所述第二部分包括位于所述外护套区内侧的中心区，所述中心区和所述外护套区被配置成起到波导的作用，以使反射的超声波从所述目标结构通过所述探针元件朝向所述悬臂向后传播，使得所述反射的超声波主要通过所述探针元件的所述中心区传播。
31.根据方面28-30中任一项所述的方法，其中所述第一部分的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积。
32.根据方面28-31中任一项所述的方法，其中所述第二部分的至少一部分渐缩以具有朝向所述悬臂减小的横截面积。
33.根据任一前述方面所述的方法，其中：
所述探针元件包括纵向近侧部分和纵向远侧部分；
所述纵向近侧部分被连接至所述悬臂并且从所述悬臂延伸至所述纵向远侧部分；并且
所述纵向远侧部分从所述纵向近侧部分朝向所述目标结构延伸，其中：
所述纵向远侧部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积，并且所述纵向近侧部分包括不渐缩的至少一部分或包括渐缩以具有朝向所述悬臂减小的横截面积的至少一部分。
34.根据方面33所述的方法，其中所述纵向近侧部分包括渐缩以具有朝向所述悬臂减小的横截面积的部分、和渐缩以具有朝向所述目标部分减小的横截面积的部分。
35.根据方面33或34所述的方法，其中所述纵向近侧部分具有从所述纵向远侧部分至所述悬臂的恒定的横截面积。
36.根据方面1-35中任一项所述的方法，其中：
所述悬臂式探针包括多个悬臂，每个悬臂具有各自的从所述悬臂朝向所述目标结构延伸的探针元件；
超声波在所述悬臂式探针中的产生使超声波通过每个相应的探针元件传播到所述目标结构中；并且
对反射的超声波的检测包括检测来自每个相应的探针元件的反射的超声波。
37.根据方面36所述的方法，其中：
使用由激光束驱动的光声效应来执行超声波的产生；并且
所述激光束被光学处理以提供与所述多个悬臂的空间分布相匹配的结构化照射。
38.根据方面37所述的方法，其中通过衍射来执行所述光学处理。
39.根据方面37所述的方法，其中使用可单独控制的元件的阵列来执行所述光学处理。
40.根据方面36-39中任一项所述的方法，其中对反射的超声波的检测包括将辐射的探测束引导到所述悬臂上并且检测从所述悬臂反射的辐射。
41.根据方面40所述的方法，其中所述探测束被光学处理以提供与所述多个悬臂的悬臂相匹配的结构化照射。
42.根据方面41所述的方法，其中使用可单独控制的元件的阵列来执行对所述探测束的所述光学处理。
43.根据方面40所述的方法，其中所述探测束被聚焦成与所述多个悬臂相交的线焦点。
44.根据方面40-43中任一项所述的方法，其中并行地检测从所述悬臂中的每个悬臂反射的辐射。
45.一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的量测工具，所述量测工具包括：
悬臂式探针，所述悬臂式探针具有悬臂和探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；
超声波产生系统，所述超声波产生系统被配置成在所述悬臂式探针中产生超声波，使得所述超声波通过所述探针元件传播到所述目标结构中并且从所述目标结构反射回到所述探针元件中或反射回到从所述悬臂延伸的另外的探针元件中；以及
超声波检测系统，所述超声波检测系统被配置成检测反射的超声波。
46.根据方面45所述的量测工具，其中：
所述悬臂式探针包括多个悬臂，每个悬臂具有各自的探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；
所述超声波产生系统被配置成使超声波通过每个相应的探针元件传播到所述目标结构中；并且
所述超声波检测系统被配置成检测来自每个相应的探针元件的反射的超声波。
47.一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的悬臂式探针，所述悬臂式探针包括：
悬臂；
探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；以及
另外的探针元件，所述另外的探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸，其中：
所述探针元件的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积；并且
所述另外的探针元件的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构增加的横截面积。
48.一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的悬臂式探针，所述悬臂式探针包括：
悬臂；和
探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸，其中：
所述探针元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分由不同材料形成；
所述第一部分包括外护套区并且所述第二部分包括位于所述外护套区内侧的中心区，所述中心区和所述外护套区被配置成起到波导的作用，以使超声波从所述目标结构通过所述探针元件朝向所述悬臂传播。
49.根据方面48所述的探针，其中所述外护套区的至少一部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积。
50.根据方面48或49所述的探针，其中所述第二部分的至少一部分渐缩以具有朝向所述悬臂减小的横截面积。
51.一种用于确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的悬臂式探针，所述悬臂式探针包括：
悬臂；和
探针元件，所述探针元件被配置成从所述悬臂朝向所述目标结构延伸，其中：
所述探针元件包括纵向近侧部分和纵向远侧部分；
所述纵向近侧部分被连接至所述悬臂并且从所述悬臂延伸至所述纵向远侧部分；并且
所述纵向远侧部分被配置成从所述纵向近侧部分朝向所述目标结构延伸，其中：
所述纵向远侧部分渐缩以具有朝向所述目标结构减小的横截面积，并且所述纵向近侧部分包括不渐缩的至少一部分或包括渐缩以具有朝向所述悬臂减小的横截面积的至少一部分。
52.一种光刻系统，包括：
光刻设备，所述光刻设备被配置成限定用于在衬底上形成目标结构的图案；和
根据方面45所述的量测工具。

Claims (15)

1.一种确定与使用光刻过程形成在衬底上的目标结构有关的信息的方法，包括：
提供悬臂式探针，所述悬臂式探针包括悬臂和探针元件，所述探针元件从所述悬臂朝向所述目标结构延伸；
在所述悬臂式探针中产生超声波，所述超声波通过所述探针元件传播到所述目标结构中并且从所述目标结构反射回到所述探针元件中或反射回到从所述悬臂延伸的另外的探针元件中；以及
检测反射的超声波并根据所检测的反射的超声波来确定与所述目标结构有关的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用光声效应在所述悬臂式探针中产生所述超声波。
3.根据权利要求2所述的方法，其中通过将激光束引导到所述悬臂式探针上来执行所述超声波的产生。
4.根据权利要求3所述的方法，其中超声波产生层被设置在所述悬臂上，并且所述激光束被引导到所述超声波产生层上以在所述超声波产生层中产生超声波。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述超声波产生层包括金属材料。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述超声波产生层的成分和尺寸被选择为使得在所述超声波产生层中产生的超声波的至少一部分具有高于15GHz的频率。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中所述超声波产生层的厚度小于500nm。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中对所述反射的超声波的检测包括检测所述悬臂式探针的光学反射率的改变。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在所述悬臂式探针相对于所述目标结构的多个位置处检测所述反射的超声波。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述目标结构包括第一子结构，第一子结构与第二子结构叠置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
通过针对所述探针元件相对于所述第一子结构的多个位置测量由所述探针元件与所述第一子结构之间的相互作用所引起的所述悬臂的偏转来获得所述第一子结构的轮廓；并且
从所检测的反射的超声波获得与所述第二子结构有关的信息。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中与所述目标结构有关的信息包括与所述第一子结构和所述第二子结构之间的重叠有关的信息，所述重叠表示所述第一子结构与所述第二子结构之间的未对准程度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述第一子结构和所述第二子结构各自包括多个重复元件；并且
在所述目标结构相对于所述悬臂式探针的一组位置中的每个位置处检测所述反射的超声波，所述目标结构相对于所述悬臂式探针的每个位置是所述探针元件与所述第一子结构的重复元件中的不同的一个重复元件的峰对准的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中通过测量由所述探针元件与所述第一子结构之间的相互作用所引起的所述悬臂的偏转来确定所述探针元件与每个重复元件的对准。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中：
所述第一子结构具有与所述第二子结构不同的节距，使得从所述目标结构反射的超声波的强度随所述探针元件相对于所述目标结构的位置的变化包括拍频项，所述拍频项具有由所述第一子结构与所述第二子结构的节距之间的差异所限定的频率以及由所述重叠所限定的相位；并且
所述拍频项的相位被检测且被用于确定所述重叠。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4050345A1 (de) * 2021-02-26 2022-08-31 Materials Center Leoben Forschung GmbH Messsonde zum untersuchen von oberflächenbereichen
WO2023126300A1 (en) * 2021-12-28 2023-07-06 Asml Netherlands B.V. Element of an afm tool

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120309116A1 (en) * 2009-10-09 2012-12-06 Michael Colgan Substrate Analysis Using Surface Acoustic Wave Metrology
CN104471484A (zh) * 2012-07-05 2015-03-25 Asml荷兰有限公司 用于光刻术的量测
CN105452962A (zh) * 2013-08-07 2016-03-30 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、光刻系统和器件制造方法
EP3258275A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-20 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method of determining an overlay error, method for manufacturing a multilayer semiconductor device, atomic force microscopy device, lithographic system and semiconductor device
EP3349020A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method of and system for performing subsurface imaging using vibration sensing
EP3349017A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Atomic force microscopy device, method and lithographic system
US20190079414A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Asml Netherlands B.V. Method For Estimating Overlay

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7791727B2 (en) 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036734A1 (nl) 2008-04-09 2009-10-12 Asml Netherlands Bv A method of assessing a model, an inspection apparatus and a lithographic apparatus.
NL1036857A1 (nl) 2008-04-21 2009-10-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
KR101295203B1 (ko) 2008-10-06 2013-08-09 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 2차원 타겟을 이용한 리소그래피 포커스 및 조사량 측정
NL2007176A (en) 2010-08-18 2012-02-21 Asml Netherlands Bv Substrate for use in metrology, metrology method and device manufacturing method.
US9429856B1 (en) * 2013-01-21 2016-08-30 Kla-Tencor Corporation Detectable overlay targets with strong definition of center locations

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120309116A1 (en) * 2009-10-09 2012-12-06 Michael Colgan Substrate Analysis Using Surface Acoustic Wave Metrology
CN104471484A (zh) * 2012-07-05 2015-03-25 Asml荷兰有限公司 用于光刻术的量测
CN105452962A (zh) * 2013-08-07 2016-03-30 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、光刻系统和器件制造方法
EP3258275A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-20 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method of determining an overlay error, method for manufacturing a multilayer semiconductor device, atomic force microscopy device, lithographic system and semiconductor device
EP3349020A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method of and system for performing subsurface imaging using vibration sensing
EP3349017A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Atomic force microscopy device, method and lithographic system
US20190079414A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Asml Netherlands B.V. Method For Estimating Overlay

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