CN116648669A - 用于测量蚀刻的沟槽的量测方法和相关的量测设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种确定至少一个均匀性度量的方法，该均匀性度量描述衬底上的由光刻制造过程形成的蚀刻的沟槽的均匀性。该方法包括获得蚀刻的沟槽的一个或多个图像，其中一个或多个图像中的每个包括在从蚀刻的沟槽散射和/或衍射之后，由检测器或相机所检测的经散射的辐射的一个或多个参数的空间表示；和在一个或多个图像上测量沿蚀刻的沟槽的长度的均匀性，以确定至少一个均匀性度量。

Description

用于测量蚀刻的沟槽的量测方法和相关的量测设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月18日提交的EP申请20215422.5的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及例如可用于通过光刻技术制造器件的方法和设备，并且涉及使用光刻技术制造器件的方法。更具体地，本发明涉及作为过程控制的部分的用于测量这种器件的量测方法。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情况下，图案形成装置(其替代地称为掩模或掩模版)可以用以产生待形成在IC的单层上的电路图案。这种图案可以转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转印通常经由成像至被设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含被连续地图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常被称为“场”。

在复杂器件的制造中，通常执行许多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻设备性能的关键方面在于，相对于被铺设(由相同设备或不同光刻设备)在先前层中的特征正确地且准确地放置所施加图案的能力。为此目的，衬底设置有一组或多组对准标记。每个标记是其位置可以在之后使用位置传感器(通常是光学位置传感器)进行测量的结构。光刻设备包括一个或多个对准传感器，通过所述对准传感器可以准确地测量衬底上的标记的位置。从不同的制造商和相同制造商的不同产品中已知不同类型的标记和不同类型的对准传感器。

在其他应用中，量测传感器用于测量衬底上的曝光结构(抗蚀剂中和/或蚀刻之后)。一种快速且非侵入式的专用检查工具是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并测量经散射或反射的束的性质。已知散射仪的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射仪。除了通过重构来测量特征形状之外，还可以使用如公开的专利申请US2006066855A1中描述的这种设备来测量基于衍射的重叠。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测能够实现对较小目标的重叠测量。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到，这些文献通过引用整体并入本文。该技术的进一步发展已经在公开的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中进行了描述。这些目标可以小于照射光斑，并且可以被晶片上的产品结构包围。可以通过使用复合光栅目标在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。

对于某些类型的器件(诸如3D NAND)，会形成厚堆叠，需要在所述厚堆叠中蚀刻深沟槽(深蚀刻技术)，例如具有高纵横比的隔离沟槽。这些沟槽的问题在于，在蚀刻过程之后，沟槽中的任何不均匀性都会对其功能产生负面影响。期望改进对这种沟槽的形成的监测。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种确定至少一个均匀性度量的方法，所述均匀性度量描述衬底上的由光刻制造过程形成的蚀刻的沟槽的均匀性，所述方法包括：获得所述蚀刻的沟槽的一个或多个图像，其中所述一个或多个图像中的每个包括在从所述蚀刻的沟槽散射和/或衍射之后，由检测器或相机所检测的经散射的辐射的一个或多个参数的空间表示；和在所述一个或多个图像上测量沿所述蚀刻的沟槽的长度的均匀性，以确定所述至少一个均匀性度量。

还公开了一种计算机程序、处理装置量测设备和包括可操作以执行第一方面的方法的量测装置的光刻设备。

通过考虑下面描述的示例，将理解本发明的上述和其他方面。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考所附的附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1描绘了光刻设备；

图2示意性地示出了图1的设备中的测量和曝光过程；

图3示意性地示出了根据本发明的实施例的适于执行角度分辨散射测量和暗场成像检查方法的检查设备；

图4是可用于执行根据本发明的实施例的方法的示例性量测装置的示意图；

图5示出了(a)来自硬掩模中蚀刻的深沟槽的衍射阶的图像和(b)来自厚堆叠中蚀刻的深沟槽的衍射阶的图像；和

图6是描述根据本发明的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以实现本发明的各实施例的示例环境是有益的。

图1示意性描绘了光刻设备LA。该设备包括照射系统(照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，所述图案形成装置支撑件或支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并且连接至被配置成根据特定参数准确地定位图案形成装置的第一定位器PM；两个衬底台(例如晶片台)WTa或WTb，每个衬底台被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且每个连接至被配置成根据特定参数准确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。参考系RF连接各个部件，并且用作设置和测量图案形成装置的位置以及衬底和衬底的特征在图案形成装置上的位置的参考。

照射系统可以包括用于引导、整形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型、或其他类型的光学部件、或其任意组合。

图案形成装置支撑件MT以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如，例如图案形成装置是否保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件MT可以是框架或者台，例如所述图案形成装置支撑件可以根据需要而是固定的或者可移动的。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置在例如相对于投影系统的期望位置处。

本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为是指能够用于将图案赋予在辐射束的横截面上，使得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目标部分上的期望图案完全相对应(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功能层相对应，诸如集成电路。

如本文所描述的，该设备是透射型的(例如，采用透射型图案形成装置)。替代地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述的可编程反射镜阵列类型，或采用反射型掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。对本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被视为与更上位的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可被解释为指以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案形成装置的装置。

应该将本文中使用的术语“投影系统”广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、折反射型、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的其他因素所适合的。对本文中的术语“投影透镜”的任何使用可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

光刻设备也可以属于以下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如水)重叠，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其他空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是众所周知的用于增大投影系统的数值孔径。

在操作中，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当源是准分子激光器时，源与光刻设备可以是分立的实体。在这样的情况下，不认为源形成了光刻设备的一部分，并且辐射束是借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而从源SO传递至照射器IL。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL连同束传递系统BD(在需要时)可以被称为辐射系统。

例如，照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。

辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，并且由图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置(例如掩模)MA后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉量测装置、线性编码器、2-D编码器、或电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WTa或WTb(例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，可以使用第一定位器PM和另一位置传感器(图1中没有明确地示出)来相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如掩模)MA(例如，在从掩模库进行机械获取之后或在扫描期间)。

可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA与衬底W。虽然衬底对准标记(如图示的)占据专用目标部分，但这些标记可以位于目标部分之间的空间中(它们被称为划线对准标记)。类似地，在多于一个管芯被设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。除了器件特征之外，在管芯内还可以包括小对准标记，在这种情况下，期望所述标记尽可能小，并且相邻特征之间不需要任何不同的成像或过程调节。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

所描述的设备可以用于各种模式。在扫描模式中，在将赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，使图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WT被同步扫描(即单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。如本领域中公知的，其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的。例如，已知的步进模式。在所谓的“无掩模”光刻术中，可编程图案形成装置被保持为静态，但是具有变化的图案，并移动或扫描衬底台WT。

也可以采用如上所描述的使用模式的组合和/或变型，或者完全不同的使用模式。

光刻设备LA是所谓的双台类型，所述双台类型具有两个衬底台WTa、WTb以及可以在其间交换衬底台的两个站(曝光站EXP和测量站MEA)。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站被曝光时，另一个衬底可以在测量站被装载到另一衬底台上，并执行各种准备步骤。这使得设备的产量显著增加。准备步骤可以包括使用水平传感器LS绘制衬底的表面高度轮廓，并且使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。如果位置传感器IF不能在衬底台在测量站以及曝光站时测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站处跟踪衬底台相对于参考系RF的位置。还已知其他布置，并且可用于替代所示的双台布置。例如，已知提供衬底台和测量台的其他光刻设备。它们当执行准备测量时对接在一起，然后在衬底台进行曝光时被卸离。

图2示出了在图1的双台设备中对衬底W上的目标部分(例如管芯)曝光的步骤。在虚线框内的左手侧是在测量站MEA处执行的步骤，而右手侧示出了在曝光站EXP处执行的步骤。有时候，衬底台WTa、WTb中的一个将位于曝光站，而另一个位于测量站，如上所述。为了描述的目的，假设衬底W已经被装载到曝光站中。在步骤200处，通过未示出的机构将新的衬底W’装载到设备。这两个衬底被并行地处理以增加光刻设备的产量。

首先参考新加载的衬底W’，其可以是先前未经处理的衬底，用新的光致抗蚀剂准备在该设备中进行第一次曝光。然而，通常，所描述的光刻过程将仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，因此衬底W’已经经过此设备和/或其他光刻设备若干次，并且可能也已经经历了后续过程。特别地，对于改善重叠性能的问题，目标是确保将新图案正确地施加到已经经历了图案化处理的一个或多个循环的衬底上的正确位置。这些处理步骤会逐渐地在衬底中引入失真，使得必须测量和校正所述失真，来达到满意的重叠性能。

如刚刚提到的，可以在其他光刻设备中执行，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续图案化步骤。例如，器件制造过程中的对诸如分辨率和重叠的参数要求非常高的一些层可以在比要求较低的其他层更先进的光刻工具中被执行。因此，一些层可以在浸没式光刻工具中曝光，而其他层在“干式”工具中曝光。一些层可以在以DUV波长工作的工具中曝光，而其他层使用EUV波长辐射曝光。

在202处，使用衬底标记P1等和图像传感器(未示出)的对准测量被用于测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。另外，将使用对准传感器AS测量跨衬底W’上的若干对准标记。在一个实施例中，这些测量用于建立非常准确地映射包括相对于标称矩形网格的任何失真的跨衬底上的标记分布的“晶片网格”。

在步骤204处，还使用水平传感器LS测量晶片高度(Z)与X-Y位置的映射。通常，高度图仅用于实现准确聚焦经曝光图案。可以另外用于其他目的。

当装载衬底W’时，接收选配方案数据206，所述选配方案数据206限定了待执行的曝光，并且还限定了晶片的性质，以及先前形成的和待在晶片上形成的图案。向这些选配方案数据添加在202、204处执行的对晶片位置、晶片网格和高度图的测量结果，使得可以将一组完整的选配方案和测量数据208传递到曝光台EXP。例如，对准数据的测量结果包括以与产品图案(其为光刻过程的产品)以固定或标称固定关系形成的对准目标的X和Y位置。就在曝光之前获取的这些对准数据被用以生成对准模型，所述对准模型的参数将所述模型拟合到数据。这些参数和对准模型将在曝光操作期间被用于校正在当前光刻步骤中应用的图案的位置。所使用的模型对所测量的位置之间的位置偏差进行插值。传统的对准模型可以包括四个、五个或六个参数，这些参数一起在不同维度上限定‘理想’网格的平移、旋转和缩放。还已知使用更多参数的高级模型。

在210处，交换晶片W’和W，使得经测量的衬底W’成为进入曝光站EXP的衬底W。通过在设备内调换支撑件WTa和WTb来执行这种交换，使得衬底W、W’保持被准确地夹紧并定位在这些支撑件上，以保持衬底台与衬底本身之间的相对对准。因此，一旦台已经被交换了，则确定投影系统PS与衬底台WTb(先前为WTa)之间的相对位置就是在控制曝光步骤中使用衬底W(先前为W’)的测量信息202、204所需的。在步骤212处，使用掩模对准标记M1、M2执行掩模版对准。在步骤214、216、218中，在跨衬底W的连续目标位置处应用扫描运动和辐射脉冲，以便完成多个图案的曝光。

通过在执行曝光步骤时使用在测量站处获得的对准数据和高度图，可以相对于期望的位置(并且特别地，相对于先前铺设在相同衬底上的特征)准确地对准这些图案。根据经曝光的图案，经曝光的衬底(现在标记为W”)在步骤220处从设备卸载以经历蚀刻或其他过程。

本领域技术人员将知道，上述描述是实际制造情形的一个示例中涉及的许多非常具体的步骤的简化概述。例如，使用相同或不同的标记，通常将会有粗测量和细测量的不同阶段，而不是在一次通过中测量对准。粗对准和/或精对准测量步骤可以在高度测量之前或之后进行，或者交错进行。

适于在光刻监测情境中进行量测的量测装置的一个示例是散射仪。散射仪可以包括暗场散射仪(其中零阶被阻挡在检测器之前，使得仅捕获衍射的更高阶)和也捕获零阶的明场散射仪。一些散射仪能够同时进行明场和暗场量测。已知类型的暗场散射测量技术比较互补的较高衍射阶对中的每个的强度(例如，比较+1阶和-1阶的各自强度)，以确定所测量的目标的不对称性(强度差异的大小与不对称性成比例)。目标不对称性反过来可以用于确定各种感兴趣参数，诸如目标形成时的重叠或聚焦设置。

图3(a)示出了适用于本发明实施例的量测设备。注意的是，这仅是合适的量测设备的一个示例。替代的合适的量测设备可以使用诸如例如WO2017/186483A1中所公开的EUV辐射。图3(b)更详细地图示了目标结构T和用于照射目标的测量辐射的衍射射线。所示的量测设备是已知的暗场量测设备的类型。量测设备可以是独立装置，或者可以并入光刻设备LA中(例如，在测量站处)或光刻单元LC中。在整个设备中具有多个分支的光轴由虚线O表示。在该设备中，光源11(例如，氙气灯)发射的光通过包括透镜布置(包括透镜12a、12b、12c)和物镜16的光学系统、经由分束器15而引导到衬底W。这些透镜以4F布置的双序列进行布置。可以使用不同的透镜布置，只要它将衬底图像提供到检测器，并且同时允许进入中间光瞳平面以进行空间频率滤波。因此，辐射入射到衬底上的角度范围可以通过定义呈现衬底平面的空间光谱的平面(本文中称为(共轭)光瞳平面)中的空间强度分布来选择。具体地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的后投影图像的平面中，在透镜12与14之间插入适当形式的孔板13来实现。在所示的示例中，孔板13具有不同的形式(被标记为13N和13S)，由此允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔板13N提供指定为“北”(仅是为了便于描述)的方向的离轴。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的照射，但从标记为“南”的相反方向。通过使用不同的孔可以有其它照射模式。光瞳平面的其余部分期望是暗的，因为期望的照射模式之外的任何不必要的光都将干扰期望的测量信号。

如图3(b)所示，在衬底W垂直于物镜16的光轴O的情况下，放置目标结构T。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。以偏离轴线O的角度撞击目标结构T的测量辐射射线I产生了零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)，后文中称为互补的衍射阶对。应当注意，所述互补的衍射阶对可以是任何较高阶对；例如+2、-2等，并且不限于一阶互补对。应当提醒的是，在过填充的小目标结构的情况下，这些射线仅是覆盖包括量测目标结构T和其他特征的衬底区域的许多平行射线之一。由于板13中的孔具有有限的宽度(需要允许有益的光量)，因此入射射线I实际上将占据一定角度范围，且衍射射线0和+1/-1将会稍微扩散。根据小目标的点扩散函数，每个+1阶和-1阶都将进一步扩散一定角度范围，而不是如图所示的单个理想射线。注意的是，可以设计或调整目标结构的光栅节距和照射角度，使得进入物镜的一阶射线与中心光轴接近于对准。图3(a)和图3(b)中所示的射线被示出为稍微离轴，这仅是为了在附图中更容易地区分它们。

至少由衬底W上的目标结构T衍射的0阶和+1阶被物镜16收集并且通过分束器15引导返回。返回到图3(a)，通过如图所示指定标记为北(N)和南(S)的完全相反的孔，示出了第一照射模式和第二照射模式。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，即当使用孔板13N应用第一照射模式时，+1衍射射线(被标记为+1(N))进入物镜16。相反，当使用孔板13S应用第二照射模式时，-1衍射射线(被标记为-1(S))是进入透镜16的射线。

第二分束器17将衍射束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射束在第一传感器19(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标结构的衍射光谱(光瞳平面图像或角度分辨图像)。每个衍射阶照射传感器上的不同点，使得图像处理可以比较和对比多个阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以用于聚焦量测设备和/或使一阶束的强度测量结果归一化。光瞳平面图像还可以用于许多测量目的，例如包括基于光瞳平面图像的不对称性的重构或量测。

在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标结构T的图像。在第二测量分支中，孔光阑21设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔光阑21用于阻挡零阶衍射束，使得仅通过-1或+1的一阶束形成在传感器23上形成的目标图像。这可以包括简单的孔21a或楔形布置21b，后者能够使+1和-1衍射阶同时成像。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，所述处理器PU的功能将取决于正在执行的测量的具体类型。注意的是，此处使用的术语“图像”是广义的。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则将不会形成这样的光栅线图像。

PCT专利申请WO 2020/057900 A1中描述了一种特定类型的量测传感器，其通过引用并入本文。该申请描述了一种具有优化的相干性的量测装置。更具体地，量测装置被配置成产生多个空间不相干的测量照射束，所述束中的每个(或所述束的测量对的两个束，每个测量对对应于一个测量方向)在其横截面内具有相应区域，其中在这些区域处的束之间的相位关系是已知的；即，存在相应区域的相互的空间相干性。

这种量测装置能够以可接受的(最小的)干涉伪影(散斑)测量小节距目标，并且还可在暗场模式下操作。这种量测装置可以用作位置或对准传感器，用以测量衬底位置(例如，测量周期性结构或对准标记相对于固定参考位置的位置)。然而，量测装置也可用于测量重叠(例如，测量不同层中的周期性结构的相对位置，或在缝接标记的情况下，甚至测量相同层中的周期性结构的相对位置)。量测装置还能够测量周期性结构中的不对称性，因此可以用于基于目标不对称性测量来测量任何参数(例如，使用基于衍射的重叠(DBO)技术测量重叠或使用基于衍射聚焦(DBF)技术测量聚焦)。

图4示出了这种量测装置的可能实施方式。该量测装置本质上操作作为具有新颖照射模式的标准显微镜。量测装置300包括光学模块305，光学模块305包括所述装置的主要部件。照射源310(其可以位于模块305的外部，并通过多模光纤315与其光学耦合)向光学模块305提供空间不相干的辐射束320。光学部件317将空间不相干的辐射束320传递到相干离轴照射发生器325。相干离轴照射发生器325由空间不相干的辐射束320产生多个(例如，四个)离轴束330。照射发生器的零阶可以通过照射零阶阻挡元件375阻挡。该零阶仅存在于本文中描述的一些相干离轴照射发生器示例中(例如，基于相位光栅的照射发生器)，因此当没有产生这种零阶照射时可以省略。离轴束330(经由光学部件335并)被光斑反射镜340传递到(例如，高NA)物镜345。所述物镜将离轴束330聚焦到位于衬底350上的样本(例如，周期性结构/对准标记)上，它们在样本处散射和衍射。经散射的较高衍射阶355+、355-(例如，分别为+1阶和-1阶)经由光斑反射镜340传播返回，并被光学部件360聚焦到传感器或相机365上，它们在所述传感器或相机处干涉以形成干涉图案。然后，运行合适软件的处理器380可以处理由相机365捕获的干涉图案的(多个)图像。

经零阶衍射(镜面反射)的辐射被阻挡在检测分支中的合适位置处；例如通过光斑反射镜340和/或单独的零阶检测阻挡元件。应当注意，离轴照射束中的每个都存在零阶反射，即在当前实施例中，这些零阶反射总共有四个。适于阻挡四个零阶反射的示例性孔轮廓被示出在图4(b)和(c)中，标记为422。由此，量测装置作为“暗场”量测装置进行操作。

提出的量测装置的主要原理是仅在需要时在测量照射中引起空间相干性。更具体地，在离轴束330的每个的相应的光瞳点集合之间引起空间相干性。更具体地，光瞳点集合包括每个离轴束中的相应的单个光瞳点，光瞳点集合在空间上相互相干，但每个光瞳点相对于同一束中的所有其他光瞳点是不相干的。通过以这种方式优化测量照射的相干性，使得在小节距目标上执行暗场离轴照射变得可行，而由于每个离轴束330是空间不相干的，所以具有最小的散斑伪影。

一旦曝光光刻图案，就对其进行蚀刻以将图案(已经在抗蚀剂中曝光)蚀刻到晶片中。对于包括厚堆叠的一些器件，诸如特定存储器器件(例如，3D NAND)，需要蚀刻深沟槽(即，具有高纵横比的沟槽)。

这些沟槽问题在于，一旦被蚀刻，它们沿着沟槽的长度可能不均匀。这些沟槽的不均匀性可能对其功能产生负面影响。因此，期望在蚀刻之后(即，在深沟槽的蚀刻检查AEI之后)测量这些沟槽，从而获得沟槽不均匀性的测量结果(例如，根据均匀性度量)。目前，没有进行过这种测量，因此没有已知的测量方法。

为了解决该问题，本文中提出获得蚀刻后的沟槽的至少一个图像，并从中确定至少一个均匀性度量(或非均匀性度量)。均匀性度量可以描述或涉及以下中的一个或两个：

·沿沟槽的一个或多个对称变化度量(例如临界尺寸CD)；

·沿沟槽的一个或多个不对称变化度量(例如侧壁角SWA)。

所述图像可以从任何图像形成量测工具获得。例如，图像可以包括在从蚀刻的沟槽散射和/或衍射之后，由检测器或相机捕获的辐射的一个或多个参数的空间表示(例如，强度/振幅和/或相位表示)。可以使用扫描电子显微镜SEM；然而SEM测量是缓慢的，因此不期望使用SEM工具。可以使用任何基于图像的散射仪或显微镜工具，例如图3所示的散射仪装置。替代地，可以使用优化的相干量测工具，如图4所示。这样的工具可以更快地执行测量，使得可以在大批量制造期间(例如，规律地)执行监测，从而可以作为控制光刻设备(扫描器)和蚀刻工具(蚀刻机)中的一个或两者的控制回路的部分，以提高均匀性。

测量图像可以包括暗场图像和/或明场图像。在暗场设置中，可以通过从被测量的沟槽衍射的一个或多个衍射阶的图像来测量均匀性度量。单个衍射阶的图像将仅产生关于对称均匀性的信息(例如，沿沟槽长度的CD均匀性或CD变化)。因此，在实施例中，从蚀刻的沟槽散射而产生的两个互补的衍射阶可以被成像(例如，+1阶和-1阶)，并计算差异“图像”(这可以被表示或确定为实际图像或(例如强度和/或相位)值的阵列)。该差异图像将产生沿沟槽长度的不对称均匀性信息，诸如SWA均匀性或SWA变化。以这种方式，可以区分和单独确定至少两个单独的均匀性度量(例如，对称和不对称)。在测量是明场测量的情况下，在确定(多个)均匀性度量时可以使用零阶或包括零阶信息的图像。

在量测工具有小测量光斑(或可以形成小测量光斑)，使得所述小测量光斑小于被测量的沟槽的情况下，可以用这种小光斑执行光栅扫描以形成“图像”。

在实施例中，均匀性度量测量结果可以用作控制回路(例如反馈控制回路)的一部分。基于均匀性度量，影响沟槽形成的任何一个或多个过程的校正可以被确定，并被应用于合适的工具。例如，可以将校正反馈到蚀刻机以校正蚀刻步骤，和/或反馈到扫描器以校正曝光步骤。可以确定蚀刻机和扫描器的共同优化校正。在存在两个单独的均匀性度量(例如，如上所述)的情况下，可以单独使用它们；例如，用以校正不同的过程，或一个或多个过程的与其各自的均匀性度量更相关的方面(例如，在一个蚀刻参数或扫描器参数对SWA有较大影响的情况下，可以使用SWA或不对称均匀性度量来确定对该蚀刻/扫描器参数的校正)；在CD或对称均匀性度量的情况下被类似地使用。替代地，可以一起使用两个(或多个)度量来确定校正。例如，在确定校正时，可以对不同的度量应用加权。

可以使用标准技术来执行从(多个)图像中提取一个或多个均匀性度量。在一个示例中，例如，可以变换图像(例如，快速傅立叶变换FFT或其他合适的变换)，并确定变换/FFT的中心峰的宽度(例如，半峰全宽FWHM)。另一示例可以包括绘制图像轮廓(即，找到强度“高度”相等的线)，并基于这些轮廓中的一个或多个测量作为长度的函数的沟槽的宽度。这种方法类似于例如在CD-SEM测量中采用的轮廓绘制技术/算法。

图5包括有助于图示所提出的方法的单个衍射阶的典型图像。图5(a)包括在硬掩模中蚀刻的深沟槽的图像。在硬掩模蚀刻中，蚀刻变化是有限的。图5(b)包括在厚堆叠中蚀刻后的图像。与图5(a)的图像相比，可清楚地看到沿蚀刻方向(即沿成像的线)的增加的变化或不均匀性。

图6是描述根据实施例的方法的流程图。在步骤600，对在堆叠中所蚀刻的一个或多个沟槽执行测量，以获得沟槽的一个或者多个图像(例如，根据一个或多个衍射阶或以其他方式)。可以在没有重叠光栅的情况下对沟槽进行测量。尽管可以测量抗蚀剂中的沟槽，但是抗蚀剂不是必须的。在步骤610，可以处理衍射阶的一个或多个图像，例如以获得不对称图像。可以从单个衍射阶或两个或更多个阶的适当组合(例如总和或平均)获得对称信息。在步骤620，根据(多个)图像确定一个或多个均匀性度量，所述均匀性度量量化了蚀刻的沟槽的质量。该步骤可以包括对(多个)图像执行FFT，并从FFT的合适度量获得值，诸如变换的中心峰的宽度或FWHM。替代地或另外地，该步骤可以包括对(多个)图像进行轮廓绘制以确定(多个)图像中的相等强度的线或轮廓，并根据这些轮廓确定均匀性度量。在步骤630，确定用于校正与沟槽形成有关的一个或多个控制参数(例如，扫描器或蚀刻参数)的校正。例如，这可以针对每个晶片或每组(例如，每批次)晶片进行。在步骤640，在后续晶片或晶片批次的沟槽形成中使用校正，以提高沟槽的均匀性。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是将理解的是，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。

在以下编号的条项中呈现根据本发明的其他实施例：

1.一种确定至少一个均匀性度量的方法，所述至少一个均匀性度量描述衬底上的由光刻制造过程形成的蚀刻的沟槽的均匀性，所述方法包括：

获得所述蚀刻的沟槽的一个或多个图像，其中所述一个或多个图像中的每个包括在从所述蚀刻的沟槽散射和/或衍射之后，由检测器或相机所检测的经散射的辐射的一个或多个参数的空间表示；和

在所述一个或多个图像上测量沿所述蚀刻的沟槽的长度的均匀性，以确定所述至少一个均匀性度量。

2.根据条项1所述的方法，其中所述一个或多个图像包括来自从所述蚀刻的沟槽衍射的辐射的至少一个衍射阶的图像。

3.根据条项1或2所述的方法，其中所述一个或多个图像包括由所述经散射的辐射形成的不包括所述经散射的辐射的零阶的至少一个暗场图像。

4.根据前述条项中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括由所述经散射的辐射形成的包括所述经散射的辐射的零阶的至少一个明场图像。

5.根据前述条项中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括至少一个散射仪或显微镜图像。

6.根据前述条项中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括主要包括或仅包括与沿所述蚀刻的沟槽的对称均匀性有关的信息的至少一个图像；并且所述测量均匀性的步骤包括测量所述测量对称均匀性，以确定至少一个对称变化度量。

7.根据条项6所述的方法，其中所述测量对称均匀性包括测量临界尺寸均匀性。

8.根据条项6或7所述的方法，其中主要包括或仅包括与对称均匀性有关的信息的所述至少一个图像包括所述经散射的辐射的单个衍射阶的图像、或每个与所述经散射的辐射的相应的单个衍射阶有关的多个图像的总和或平均。

9.根据前述条项中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括主要包括或仅包括与沿所述蚀刻的沟槽的不对称均匀性有关的信息的至少一个图像；并且所述测量均匀性的步骤包括测量所述测量不对称均匀性，以确定至少一个不对称变化度量。

10.根据条项9所述的方法，其中所述测量不对称均匀性包括测量侧壁角均匀性。

11.根据条项9或10所述的方法，其中主要包括或仅包括与不对称均匀性有关的信息的所述至少一个图像包括根据所述经散射的辐射的互补的衍射阶对中的每个的差异或对比获得的差异或对比图像。

12.根据前述条项中任一项所述的方法，其中所述测量均匀性步骤包括变换所述一个或多个图像中的每个，以获得一个或多个相应的经变换的光谱；和

根据所述经变换的光谱的每个的中心峰的宽度来确定所述至少一个均匀性度量。

13.根据条项12所述的方法，其中所述变换包括快速傅立叶变换的傅立叶变换。

14.根据前述条项中任一项所述的方法，其中所述测量均匀性步骤包括对所述一个或多个图像中的每个进行轮廓绘制，以确定相等强度的轮廓，并基于这些轮廓中的一个或多个测量作为长度的函数的沟槽的宽度。

15.根据前述条项中任一项所述的方法，包括基于所述至少一个均匀性度量来确定与所述蚀刻的沟槽的形成有关的任何一个或多个过程的至少一个校正。

16.根据条项15所述的方法，包括应用所述至少一个校正，以校正后续光刻制造过程的制造过程。

17.根据条项16所述的方法，其中所述制造过程包括3D集成电路制造过程。

18.根据条项15、16或17所述的方法，其中所述至少一个校正包括以下中的一个或两者：

曝光校正，所述曝光校正与用于在蚀刻之前形成沟槽的图案的曝光有关；和

蚀刻校正，所述蚀刻校正与蚀刻所述沟槽以获得蚀刻的沟槽有关。

19.根据前述条项中任一项所述的方法，包括测量所述蚀刻的沟槽以获得所述一个或多个图像。

20.一种包括程序指令的计算机程序，所述程序指令当在合适的设备上运行时能够操作以执行根据前述条项中任一项所述的方法。

21.一种非暂时性计算机程序载体，包括根据条项20所述的计算机程序。

22.一种处理布置，包括：

根据条项21所述的非暂时性计算机程序载体；和

能够操作以运行所述计算机程序的处理器。

23.一种量测装置，包括根据条项22所述的处理布置。

24.一种光刻制造系统，包括：

根据条项23所述的量测装置；和

以下的一个或两者：

光刻曝光设备；和

蚀刻设备。

25.根据条项24所述的光刻制造系统，其中所述光刻曝光设备和/或所述蚀刻设备能够操作以根据至少一个校正在衬底上至少形成所述蚀刻的沟槽，所述校正根据使用所述量测装置所确定的所述至少一个均匀性度量确定。

尽管上面可能已经在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用，但是应当理解，本发明不限于光学光刻，并且在上下文允许的情况下，本发明可以在例如压印光刻的其他应用中使用。在压印光刻中，图案形成装置的形貌限定了在衬底上形成的图案。图案形成装置的形貌可以被压入提供到衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化后，从抗蚀剂中移除图案形成装置，而在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，波长为或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和极紫外线(EUV)辐射(例如，波长在1-100nm的范围内)，以及粒子束(诸如离子束或电子束)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指各种类型的光学部件中的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。反射部件可能用于在UV和/或EUV范围内操作的设备中。

本发明的宽度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据以下权利要求及其等同方案来限定。

Claims (15)

1.一种确定至少一个均匀性度量的方法，所述至少一个均匀性度量描述衬底上的由光刻制造过程形成的蚀刻的沟槽的均匀性，所述方法包括：

获得所述蚀刻的沟槽的一个或多个图像，其中所述一个或多个图像中的每个包括由检测器或相机所检测的、在从所述蚀刻的沟槽散射和/或衍射之后经散射的辐射的一个或多个参数的空间表示；和

在所述一个或多个图像上测量沿所述蚀刻的沟槽的长度的均匀性，以确定所述至少一个均匀性度量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个图像包括来自从所述蚀刻的沟槽衍射的辐射的至少一个衍射阶的图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述一个或多个图像包括由所述经散射的辐射形成的不包括所述经散射的辐射的零阶的至少一个暗场图像。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括由所述经散射的辐射形成的包括所述经散射的辐射的零阶的至少一个明场图像。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括至少一个散射仪或显微镜图像。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括主要包括或仅包括与沿所述蚀刻的沟槽的对称均匀性有关的信息的至少一个图像；并且测量均匀性的所述步骤包括测量所述测量对称均匀性，以确定至少一个对称变化度量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述测量对称均匀性包括测量临界尺寸均匀性。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中主要包括或仅包括与对称均匀性有关的信息的所述至少一个图像包括：所述经散射的辐射的单个衍射阶的图像、或多个图像的总和或平均，所述多个图像中的每个与所述经散射的辐射的相应的单个衍射阶有关。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个图像包括主要包括或仅包括与沿所述蚀刻的沟槽的不对称均匀性有关的信息的至少一个图像；并且所述测量均匀性的步骤包括测量所述测量不对称均匀性，以确定至少一个不对称变化度量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述测量不对称均匀性包括测量侧壁角均匀性。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中主要包括或仅包括与不对称均匀性有关的信息的所述至少一个图像包括根据所述经散射的辐射的一对互补的衍射阶中的每个衍射阶的差异或对比而获得的差异或对比图像。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测量均匀性步骤包括：变换所述一个或多个图像中的每个，以获得一个或多个相应的经变换的光谱；和

根据所述经变换的光谱中的每个的中心峰的宽度来确定所述至少一个均匀性度量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述变换包括快速傅立叶变换的傅立叶变换。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测量均匀性步骤包括：对所述一个或多个图像中的每个进行轮廓绘制，以确定相等强度的轮廓，并基于这些轮廓中的一个或多个测量作为长度的函数的沟槽的宽度。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括基于所述至少一个均匀性度量来确定对与所述蚀刻的沟槽的形成有关的任何一个或多个过程的至少一个校正。