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CN107924119B - 检查设备、检查方法及制造方法 - Google Patents

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CN107924119B
CN107924119B CN201680047830.7A CN201680047830A CN107924119B CN 107924119 B CN107924119 B CN 107924119B CN 201680047830 A CN201680047830 A CN 201680047830A CN 107924119 B CN107924119 B CN 107924119B
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Abstract

一种产品结构(407、330’)形成有缺陷(360至366)。在所述产品结构(604)上提供至少部分地相干的EUV辐射的光斑(S)，以捕获由所述辐射在被所述产品结构散射之后形成的至少一个衍射图案(606)。参考数据(612)描述名义产品结构。从所捕获的图像数据计算所述产品结构的至少一个合成图像(616)。比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷(660至666)。在一个实施例中，使用一系列重叠光斑(S(1)至S(N))来获得多个衍射图案，且使用所述衍射图案和相对移位的知识来计算所述合成图像。所述EUV辐射可具有在5nm至50nm的范围内的波长，接近于所述感兴趣结构的尺寸。

Description

检查设备、检查方法及制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月12日提交的欧洲申请15180807.8的优先权，并且通过引用将其全部内容合并到本发明中。
技术领域
本发明涉及可用以例如在通过光刻技术执行器件制造的过程中的缺陷检测的检查设备和方法。本发明还涉及一种用于这种检查设备中的照射系统，以及使用光刻技术制造器件的方法。本发明还涉及用于实施这些方法的计算机程序产品。
背景技术
光刻设备是将所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。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，可以将可替代地称作掩模或掩模版的图案形成装置用来生成待形成在IC的单个层上的电路图案。可以将所述图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或几个管芯)上。通常，所述图案的转移是通过把图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层来进行。通常，单个衬底将包含被连续地形成图案的相邻目标部分的网络。
在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如，用于过程控制和验证。需要对所述过程进行细致的控制和调整以避免诸如破裂线或桥接线的缺陷。使用量测工具来检查所施加的图案中的缺陷。缺陷量测是半导体工业中的最重要的量测术之一，这是因为其直接地涉及半导体车间的良率。缺陷常常与衬底上的某些“热点(hot spot)”相关，使得量测努力可以集中于那些区域上。现代产品结构的尺寸如此小而使得它们不能通过光学量测技术在可见波长成像。例如，小特征包括通过多重图案化过程、和/或节距倍增而形成的那些特征。虽然扫描电子显微法(SEM)能够直接地分辨这些现代产品结构，但SEM远比光学测量耗时得多。
发明人已考虑与波长可与感兴趣产品结构相比的辐射相组合的相干衍射成像(CDI)的技术是否可应用于对现代器件结构的缺陷检测。CDI也被称为无透镜成像，这是因为无需实体透镜或反射镜来聚焦物体的图像。从所捕获的光场综合地计算出所需图像。用于CDI的各种技术被M.W.Zürch描述在EUV波长的无透镜成像的博士论文“High-ResolutionExtreme Ultraviolet Microscopy”(Springer Theses，DOI 10.1007/978-3-319-12388-2_1)中进行了描述。特定类型的CDI是叠层成像(ptychography)，其例如在Phase Focus有限公司和Sheffield大学的已公开专利申请US2010241396和美国专利7,792,246、8,908,910、8,917,393、8,942,449、9,029,745中进行了描述。D.Claus等人在如下文章中提供对叠层成像的简介，即文章“Ptychography：a novel phase retrieval technique，advantagesand its application”(Proc.SPIE 8001，International Conference on Applicationsof Optics and Photonics，800109(2011年7月26日)；doi：10.1117/12.893512)。在叠层成像中，运用在连续的捕获之间略微移动的照射场从多个所捕获的图像获取相位信息。照射场之间的重叠允许相位信息和3-D图像的重构。也可考虑其它类型的CDI。
CDI的另一示例被称为单次曝光成像(ankylography)，其提供根据单次捕获来确定3-D结构的属性的潜力/可能性。为此，获得辐射场的图像，其已由物体(例如，通过光刻而制成的微结构)衍射。描述在EUV波长的单次曝光成像的文献包括：E.Osherovich等在网址http：//arxiv.org/abs/1203.4757处的文章“Designing and using prior data inAnkylography：Recovering a 3D object from a single diffraction intensitypattern”，和E.Osherovich的博士论文“Numerical methods for phase retrieval”(Technion，Israel-Computer Science Department-Ph.D.Thesis 2012-04-2012)。其它方法在K S Raines等人的证书(letter)“Ankylography：Three-Dimensional StructureDetermination from a Single View”(被公开于Nature 463，214-217(2010年1月14日)，doi：10.1038/nature08705)中进行了描述，并且被Jianwei(John)Miao在相关演讲即KITPConference on X-ray Science in the 21st Century，UCSB，2010年8月2日至6日(可在网址http：//online.kitp.ucsb.edu/online/atomixrays-cl0/miao/处获得)中进行了描述。
发明内容
本发明旨在提供一种用于针对通过光刻术形成的结构的缺陷执行检查的可替代的检查设备和方法。
根据本发明的第一方面，提供一种用于识别在产品结构中的缺陷的检查设备，所述检查设备包括：
辐射源和图像检测器，与照射光学系统相组合，
其中所述辐射源和所述照射光学系统被布置以在所述产品结构上提供辐射的光斑，
其中所述图像检测器被布置以捕获由所述辐射在被所述产品结构散射之后所形成的至少一个衍射图案，以及
其中所述检查设备还包括处理器，所述处理器被布置以
(i)接收表示所捕获的衍射图案的图像数据，
(ii)接收对名义产品结构进行描述的参考数据，
(iii)从所述图像数据计算所述产品结构的至少一个合成图像，和
(iv)比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷。
这样的一种设备可以用以执行所谓的“无透镜”成像。这避免与提供用于较短波长的成像光学装置相关的困难。所获得的且用以识别所述结构中的缺陷的图像可被称为“合成图像”，这是因为其从未存在于实际世界中：其仅作为数据存在，并且通过从表示被散射的辐射场的数据进行计算而获得。
本发明还提供一种识别产品结构中的缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在所述产品结构上提供辐射的光斑；
(b)捕获由所述辐射在被所述产品结构散射之后形成的至少一个衍射图案；
(c)接收描述名义产品结构的参考数据；
(d)从所捕获的图像数据计算所述产品结构的至少一个合成图像；和
(e)比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷。
本发明另外提供一种制造器件的方法，其中通过光刻过程在一系列衬底上形成产品结构，其中通过如上文所阐述的根据本发明的方法来测量一个或更多个处理后的的衬底上的所述产品结构中的缺陷，且其中将所测量的属性用来调整所述光刻过程的参数以用于另外的衬底的处理。
本发明还另外提供一种计算机程序产品，包含用于实施如上文所阐述的根据本发明的方法中的计算步骤的机器可读指令的一个或更多个序列。
将根据对示例性实施例的下述描述和附图的考虑，理解本发明中所披露的设备和方法的这些和其它方面与优点。
附图说明
现在将参考所附的示意性附图，仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，在所述附图中，对应的附图标记表示对应的部件，且在所述附图中：
图1示出一种光刻设备；
图2示出一种可使用根据本发明的检查设备的光刻单元(cell)或簇(cluster)；
图3示意性地示出具有周期性结构的区域和非周期性结构的区域的示例性的半导体产品；
图4示出通过光刻术(a)形成为名义形式(a)的结构的一部分，具有不同类型的缺陷(b)和(c)的结构的一部分；
图5示意性地示出用于测量图3和图4中所示类型的结构中的缺陷的检查设备；
图6(未按比例)示出将衍射角映射至图5的设备中的平面检测器上的像素；
图7示出从目标结构的重叠部分获得衍射图案以用于用图5的设备来执行叠层成像；
图8示意性地示出使用例如图5的设备中的叠层成像的方法来检查根据本发明的实施例的感兴趣结构的方法；和
图9示出使用图7方法来控制一种光刻制造过程。
具体实施方式
在详细地描述本发明的实施例之前，有益的是提供可以实施本发明的实施例的示例性环境。
图1示意性地示出一种光刻设备LA。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，配置用于调节辐射束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，构造用于支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并与配置用于根据特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；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，每个构造用于保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且每个与配置用于根据特定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；以及投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成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(例如包括一个或更多个管芯)上。参考框架RF连接各种部件，并且用作设定和测量图案形成装置和衬底的位置、以及图案形成装置和衬底上的特征的位置的基准。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。例如，在使用极紫外(EUV)辐射的设备中，通常将使用反射光学部件。
图案形成装置支撑件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它条件的方式保持所述图案形成装置。所述图案形成装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术以保持所述图案形成装置。图案形成装置支撑件MT可以例如是框架或台，其可根据需要而是固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑件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)。
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能够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。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所期望的图案精确地对应(例如，如果所述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。
如此处所描述的，所述设备是透射型的(例如，采用透射型图案形成装置)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用上文所提及类型的可编程反射镜阵列，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、以及可编程LCD面板。这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。所述术语“图案形成装置”也可被解释成表示以数字形式储存用于控制这种可编程图案形成装置的图案信息的装置。
这里使用的术语“投影系统”可以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、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它因素所适合的。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。
所述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它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。
在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述源和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，不会将该源考虑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可以包括例如用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD、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入射到保持在所述图案形成装置支撑件MT上的所述图案形成装置MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过所述图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统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WTa或WTb，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(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。
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(这些公知为划线对准标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。小的对准标记也可被包括于器件特征之中的管芯内，在此情况下，期望标识尽可能地小且无需与邻近特征不同的任何成像或过程条件。下文中进一步描述检测所述对准标识的对准系统。
可以将所描述的设备用于多种模式。在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如，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相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。如本领域中公知的，其它类型的光刻设备和操作模式是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓“无掩模”光刻术中，将可编程图案形成装置保持静止，但具有改变的图案，且移动或扫描衬底台WT。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变形，或完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站(station)-曝光站EXP和测量站MEA，在曝光站和测量站之间可以交换衬底台。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站正被曝光时，另一衬底可以被加载到测量站处的另一衬底台上且执行各种预备步骤。这使得实质上或极大地增加设备的生产率。所述预备步骤可以包括使用水平传感器LS对衬底的表面高度轮廓进行绘图和使用对准传感器AS测量衬底上的对准标识的位置。如果在衬底台位于测量站以及位于曝光站时所述位置传感器IF不能测量所述衬底台的位置，则可设置第二位置传感器以使得能够在该两个站处追踪所述衬底台相对于参考框架RF的位置。已知其它布置，并且可用来代替所示的双台布置。例如，已知设置有衬底台和测量台的其它光刻设备。当执行预备测量时这些被对接在一起，并且在所述衬底台经受曝光时则被脱离开对接。
如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后过程的设备。传统地，这些包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底操纵装置或机械人RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，将它们在不同的过程设备之间移动，然后将它们传递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。
为了光刻设备所曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检查曝光后的衬底以测量属性，诸如连续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等等。因此，光刻元LC所位于其中的制造设施还包括量测系统MET，所述量测系统MET容纳已经在光刻单元中被处理的一些或所有衬底W。检查结果被直接或间接地提供至管理控制系统SCS。
在本公开的其余部分中，我们特别地关注对于缺陷的检查。在量测系统MET内，使用检查设备以识别形成于衬底上的结构中的缺陷。如果检测到误差，则可能重新加工衬底，且可对后续衬底的曝光进行调整。量测系统MET可使用相同或不同的检查设备来执行其它量测功能。
检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻元LC中，或可以是独立的装置。为了能进行最快速的测量，需要所述检查设备在曝光后立即测量在曝光后的抗蚀剂层的属性。然而，并非所有的检查设备都具有足够的灵敏度以对潜像进行有效测量。因此，测量可以在曝光后焙烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后焙烤步骤通常是在曝光后的衬底上进行的第一步骤，且增加抗蚀剂的曝光后的部分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。也能够在抗蚀剂的曝光部分或者未曝光部分已经被去除的点处对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。还有，已经曝光的衬底可被剥离并且重新加工以改善良率，或被弃置，由此避免对已知是有瑕疵的衬底执行进一步加工。在衬底的仅一些目标部分有瑕疵的情况下，可仅对是良好的那些目标部分执行进一步曝光。
也能够在已将抗蚀剂图案蚀刻到位于抗蚀剂层下方的材料中之后完成所述缺陷的检查。这限制了重新加工有瑕疵的衬底的可能性，但可检测到在光刻图案化之后的制造过程的步骤中出现的缺陷。
图3示出可经受由本公开的方法进行的缺陷检查的产品结构的特性。将假定已使用上文关于图1和图2所描述的类型的系统而通过光学光刻术来形成产品结构。本公开适用于对通过任何技术(然而，不仅仅是光学光刻术)而形成的微观结构的测量。衬底W具有形成于目标部分C中的产品结构，目标部分C可例如对应于所述光刻设备的场。在每一场内，可限定多个器件区域D，每个器件区域D例如对应于单独的集成电路管芯。
在每个器件区域D内，通过光刻处理所形成的产品结构被布置以形成功能电子部件。所图示的产品可例如包括DRAM存储器芯片。其可在每个方向上具有数毫米的尺寸。所述产品包括多个存储器阵列区域302和多个逻辑区域304。在存储器阵列区域302内，子区域306包括存储器元结构的多个单独阵列。在这些子区域内，产品结构可以是周期性的。在使用已知重构技术的情况下，可出于测量目的(包括缺陷检测)来利用这种周期性。另一方面，在逻辑区域304中，所述结构可包括以非周期性方式布置的子结构。常规的检查技术不适合于这些结构，并且本公开例如应用无透镜成像以使得能在这些非周期性区域中、以及在所述周期性区域上实现缺陷检查。
在图3的右手侧，示出一种周期性产品结构306的小部分(仅平面图)和非周期性结构304的小部分(平面图和横截面视图)。而且，所述周期性结构可以是DRAM存储器元阵列的周期性结构，但仅为示例起见提及这种情形。在示例结构中，形成字线308和位线310的导体在X方向和Y方向延伸贯穿所述周期性结构。所述字线的节距标记为Pw，所述位线的节距标记为Pb。这些节距中的每个可以是例如数十nm。有源区312的阵列以倾斜的方向形成于所述字线和位线下方。所述有源区由线特征的阵列形成，但在部位312a处被切割以被纵向地划分。可例如使用切割掩模而通过光刻步骤来进行切割，在314处以虚线轮廓显示。形成所述有源区312的过程因此是多重图案化过程的示例。位线接触部316被形成在用以使每条位线310与其下方的有源区312相连接的部位处。本领域技术人员将了解，在示例产品结构中所示的不同类型的特征在Z方向被分离，在光刻制造过程期间形成于连续层中。
图3中的右手侧也示出非周期性产品结构304的部分，所述部分可以是DRAM产品的逻辑区域的部分，仅仅作为示例。这种结构可包括例如有源区320和导体322、324。仅在平面图中示意性地示出所述导体。如可在横截面中可见的，有源区320被形成于底部层326中，导体322被形成于中间层328中，且导体324被形成于顶部层330中。术语“顶部层”是指在视图中所示的制造状态，其可以是或可以不是成品中的顶部层。形成所述接触部332以在所期望的点处互连导体322和324。
所制造的器件的最终性能关键地依赖于通过光刻术和其它处理步骤而对产品结构的各种特征进行定位和确定尺寸的准确度。虽然图3示出理想的或名义的产品结构304和306，但通过真实的、非完美的光刻过程所制成的产品结构将产生略微不同的结构。下文将参考图4来说明可能出现于真实产品结构中的缺陷的类型。
为了对逻辑区域304中的产品结构的分段上执行缺陷检查，显示出辐射的光斑S。所述光斑的直径可以例如是10μm或更小。可以在整个区域、或仅在已知倾向于有缺陷(有时被称作“热点”)的区域中执行检查。
图4(a)示出可形成于产品的小区域中的一个层中的示例性结构330。所述结构包括各种特征，所述特征中的一些特征被标记为332至352。特征332至350例如是有源区或导体，诸如可形成于图3所示的逻辑区域304内的一个层中的有源区或导体。可通过多重图案化过程(涉及连续光刻步骤)形成所图示的示例。因而，例如，通过在一个或更多个光刻步骤中提供线特征且随后在另一光刻步骤中形成切割特征352，已经形成特征332和334。替代地，可以在单一光刻步骤中形成这种图案和其它图案。所图示的特征可形成于抗蚀剂层(例如，显影后的抗蚀剂层)中，或它们可在抗蚀剂层中的图案的显影之后通过沉积和蚀刻步骤而形成于其它材料中。
图4(a)示出特征的图案，正如在如果以完美的对准和完美的成像来执行所述光刻步骤、并且也完美地执行任何蚀刻和其它步骤的情况下将会产生的特征的图案。当然，如已经提及的，通过这些步骤所产生的真实产品结构可能偏离在(a)处所示的形式。图4(b)示出可存在于这种真实产品结构中的一些类型的缺陷。所述真实结构被标记为330’，所述真实结构中的特征332至352被类似地标记332’至352’。所述真实结构中的特征334和340比所述名义结构中的特征略厚，且已变得桥接在一起，被显示为缺陷360。与所期望的特征342相比较，特征342’的端部仅被部分地形成(缺陷362)。特征344’的端部被过度成形(缺陷364)。特征348’比所期望的特征348更窄，且已变成被不期望地中断(缺陷366)。将了解到，缺陷362和364是可削弱位于区域304中的逻辑电路的性能的类型，而缺陷360和366是很可能防止完全地起作用(良率损失)的类型。
图4(c)示出另一种类的缺陷368，即，污染物。这可以是从处理设备的部分、或从衬底或之前的衬底去除的材料的颗粒。
将了解的是，所述缺陷362和364是可削弱位于区域304中的逻辑电路的性能的类型，而缺陷360和366是很可能防止完全地起作用(良率损失)的类型。当然，这些类型并非可存在于所述真实产品结构中的缺陷的仅有类型。此外，每种类型的误差的发生可跨越整个衬底变化，且可在每个场内变化。基于之前的调查和经验，有可能识别缺陷很可能是最严重的一些区域。可将检查努力引导至可被称作“热点”的那些区域。
虽然已示出呈处理后的半导体衬底的形式的产品，但需要检查的另一产品是用作所述光刻设备中的图案形成装置的掩模或掩模版。目标结构可以是这种图案形成装置的部分。可在所述图案形成装置的制造期间和之后执行检查以进行品质控制。可在所述图案形成装置的使用期间周期性地执行检查，例如，用以检测损害或污染。
示例中的受检查的结构具有所施加的图案和根据所述图案形成的结构。然而，也可应用本公开的方法来检查用于半导体产品或图案形成装置的空白衬底。在所述情况下的检查可用于测量层厚度或组成、和/或均一性、和/或用于检测诸如损害和污染物这样的缺陷。
图5以示意性形式示出用于图2的量测系统MET中的检查设备400。这种设备用于以在极UV(EUV)和软x射线(SXR)范围内的波长中实施所谓的无透镜成像。如果期望的话，所述设备可适应以使用硬x射线。出于本公开的目的，硬x射线被认为是波长小于约0.1nm(例如，包括0.01nm至0.1nm的范围)的射线。软x射线或EUV是指大约从0.1nm至125nm的波长延伸的范围。可选择这些范围的不同子范围以适合受调查的结构的尺寸。例如，对于在当前光刻技术限制下的半导体结构，可考虑在0.1nm至20nm的范围内、或在0.1nm至10nm的范围内、或在1nm至5nm的范围内的波长。不仅所述结构的大小，而且它们的材料属性可能影响在调查中使用的波长的选择。例如，为了以反射模式执行成像，所述结构的至少背底材料在所使用的波长需要良好的反射强度。为了调查内嵌的特征，应选择波长以获得通过覆盖材料的足够穿透性。对于硬x射线，将需要较低的入射角，或可采用透射成像模式(未图示)。
所述检查设备可以是单独的装置，或被合并于光刻设备LA或光刻元LC中。其也可被集成于所述光刻制造设施的其它设备(诸如蚀刻工具)中。当然，所述设备可结合诸如散射仪和SEM设备这样的其它设备使用，作为较大的量测系统的部分。
检查设备400包括辐射源402、照射光学系统404、衬底支撑件406、检测器408和处理器410。源402包括例如基于高次谐波产生(HHG)技术的EUV或x射线辐射的产生器。这些源例如可购自美国Boulder Colorado的KMLabs(http：//www.kmlabs.com/)。所述辐射源的主要部件是泵浦激光器420和HHG气室422。气体供应装置424将合适的气体供应至气室，在气室中合适气体被可选地由电源426电离。所述泵浦激光器可以例如是具有光学放大器的基于光纤的激光器，其产生每脉冲持续小于1ns(1纳秒)的红外辐射的脉冲，其中脉冲重复率根据需要高达若干兆赫。波长可以例如是大约1μm(1微米)的范围内。激光脉冲作为第一辐射束428被传送至HHG气室422，在气室中所述辐射的部分被转换为较高频率的第一辐射，所述第一辐射在包括具有所期望的EUV波长或x射线波长的相干辐射的束430中。对于所述论述的其余部分，EUV辐射将用作示例。
出于相干衍射成像的目的的辐射应当是在空间上相干的，但其可包含多个波长。如果所述辐射也是单色的，则可简化无透镜成像计算，但用HHG较易于产生具有若干波长的辐射。这些是设计选择的事宜，且甚至可以是同一设备内的可选择选项。不同波长将例如当成像不同材料的结构时提供不同程度的对比度。例如，为了检查金属结构或硅结构，可将不同波长选择为用于成像(碳基)抗蚀剂的特征或用于检测这些不同材料的污染的波长。可提供一个或更多个滤光装置432。例如，诸如铝(A1)薄膜的滤光器可用以切断基本的IR辐射以免进一步传递至检查设备中。可提供光栅以从所述气室中所产生的波长当中选择一个或更多个特定谐波波长。应当记住，EUV辐射当在空气中行进时会被吸收，则束路径中的一些或全部可被包含在真空环境内。辐射源402和照射光学装置404的各种部件可以是可调整的以在同一设备内实施不同量测的“条件手段数据(recipe)”。例如，可使得不同波长和/或偏振是可选择的。
对于大容量制造应用，选择合适源将由成本和硬件尺寸支配，而不仅由理论能力支配，且此处HHG源被选择作为示例。原则上可应用的其它类型的源也是可用的或在开发中。示例是同步加速器源、自由电子激光器(FEL)源，和所谓的x射线激光器。如果基于逆康普顿散射的源被开发以提供足够的相干辐射，则也可使用所述基于逆康普顿散射的源。依赖于受检查的结构的材料，不同波长可提供进入较低层中的所期望的程度的穿透以用于成像内嵌结构。为了分辨最小器件特征和在所述最小器件特征之间的缺陷，则短波长很可能是优选的。例如，可选择在1nm至20nm或1nm至10nm的范围内的波长。比5nm更短的波长当从半导体制造中通常感兴趣的材料反射离开时经受极低的临界角。因此，选择大于5nm的波长将会在较高的入射角提供较强的信号。另一方面，如果检查任务是用于检测某一材料的存在例如用以检测污染，则高达50nm的波长可以是有用的。
滤光后的束430从辐射源402进入检查室440，在检查室内包括感兴趣结构的衬底W被衬底支撑件406保持以供检查。感兴趣结构被标记为407。感兴趣结构可以是非周期性产品区域(诸如图3中所示的产品的逻辑区域304)的部分。检查室440内的气氛由真空泵442维持接近真空，使得EUV辐射可在没有不当的衰减的情况下传递通过所述气氛。所述照射光学装置404具有将所述辐射聚焦成聚焦的束444的功能，且可包括例如二维弯曲反射镜或一系列一维弯曲反射镜。执行所述聚焦以当投影至感兴趣的结构407上时实现直径低于10μm的圆形或椭圆形的光斑。衬底支撑件406包括例如X-Y平移台446和旋转台448，通过X-Y平移台446和旋转台448可使衬底W的任何部分以所期望的方向到达束444的焦点。因此，辐射光斑S被形成于感兴趣结构上。
也可提供衬底在一个或更多个维度上的倾斜。为了辅助所述光斑S与所期望的产品结构的对准和聚焦，辅助光学装置450在处理器410的控制下使用辅助辐射452。处理器410也可与操作所述台446和448的位置控制器454通信。处理器410经由传感器456接收关于衬底的位置和方向的高度准确的反馈。传感器456可包括例如干涉仪，其可给出在皮米范围内的准确度。
检测器408捕获由产品结构306’在两个维度上的角度θ范围上所散射的辐射460。镜面束462表示所述辐射的“直通(straight through)”部分。所述镜面束可以可选地由光阑(未图示)阻挡，或通过检测器408中的孔。在实际的实施例中，可在具有和不具有中心光阑的情况下拍摄图像并组合图像以获得衍射图案的高动态范围(HDR)图像。衍射角的范围可以被绘图于假想的球464(在现有技术中被称为埃瓦尔德(Ewald)球)上，而检测器408的表面是平坦的将是更加便利的。检测器408可以例如是包括像素阵列的CCD或CMOS图像检测器。
图6(未按比例)示出将衍射角(以及因此埃瓦尔德球464上的点)映射到平面检测器408上的像素。像素阵列的尺度在准透视图中被标记为U、V。衍射后的辐射460在限定所述埃瓦尔德球464中心的点处被样本产品结构偏转。所述衍射后的辐射的两个射线460a和460b被产品结构以各自的相对于镜面射线462的角度θ散射。每个射线460a、460b穿过(假想)埃瓦尔德球上的一点，照射于检测器408的(实际)U-V平面中的一特定点上，其中每个射线460a、460b由对应的像素检测器进行检测。在已知所述检查室内的设备的几何构型的情况下，处理器410能够将由检测器408捕获的图像中的像素位置映射至埃瓦尔德球462上的角位置。为便利起见，使反射后的辐射的镜面部分462与图中的水平方向和垂直于检测器408平面的方向对准。这种布置简化了成像计算，但可选择任何坐标系统。因而，可将检测器408上的径向距离r映射至角度θ。第二角坐标
Figure BDA0001578973270000151
表示离开图的平面的偏转，且也可从检测器上的位置被映射。在这一图示中仅示出
Figure BDA0001578973270000152
的射线，对应于检测器上的线466上的像素。
返回图4，将像素数据466从检测器408转移至处理器410。在使用无透镜成像的情况下，可从图像检测器上所捕获的衍射图案重构所述目标的3-D图像(模型)。从重构后的图像，以及对预期的图案的知识，由处理器410识别缺陷且将缺陷报告至所述光刻制造设施的操作者和控制系统。应注意，处理器410可以在原则上远离光学硬件和检查室。在背离本文中所披露的原理的情况下，所述处理器的功能可在本地处理单元与远程处理单元之间进行划分。例如，本地处理器可控制所述设备以从一个或更多个衬底上的一个或更多个产品结构捕获图像，而远程处理器处理所述像素数据以获得所述结构的测量。同一处理器或另外的另一个处理器可形成管理控制系统SCS或光刻设备控制器LACU的部分，且使用所述测量来改善未来衬底上的性能。
如所提及的，所述检查设备被布置用以执行相干衍射成像(CDI)。用于CDI的各种技术被在M.W.Zürch的描述在EUV波长无透镜成像的“High-Resolution ExtremeUltraviolet Microscopy”的博士论文(Springer Theses，DOI 10.1007/978-3-319-12388-2_1)中描述。
参看图7，特定类型的CDI是叠层成像，其例如在Phase Focus有限公司和Sheffield大学的已公开的专利申请US2010241396和美国专利7,792,246、8,908,910、8,917,393、8,942,449、9,029,745中被描述。D.Claus 等在如下论文中提供对叠层成像的简介：“Ptychography：a novel phase retrieval technique，advantages and itsapplication”(Proc.SPIE 8001，International Conference on Applications ofOptics and Photonics，800109(2011年7月26日)；doi：10.1117/12.893512)。在叠层成像中，用在连续捕获之间略微移动的照射场，从多个所捕获的图像重新获取相位信息。照射场之间的重叠允许对于相位信息和3-D图像的重构。也可考虑其它类型的CDI。
在图7(a)中，我们看到在捕获所述衍射图案的一个图像期间，入射束444、散射束460和检测器408。感兴趣结构407由正方形目标区域T表示。聚焦后的光斑S处于例如位于所述目标区域中间的第一位置。入射射线470被图示，镜面射线462和散射射线460a、460b对应于图6中的类似编号的射线。将了解的是，这些射线仅是代表性的，且在束444和460内，射线在入射角和散射角的范围上扩展。从所述光斑S内的每一点，镜面射线462入射于检测器上的区域472内的所有点处。散射射线460a、460b可类似地入射于检测器上的任何点处。因此，如在Claus等的论文中所解释的，光斑S内的感兴趣结构的衍射级互相重叠以形成由检测器408所捕获的衍射图案。束444中的辐射在光斑区域S内是空间相干的。
虽然跨越光斑区域的全空间相干将会简化计算，但已发现的是，如果在计算中应用了额外步骤，则部分相干对于良好衍射成像是足够的。在其领域中的研究调查在如下演讲中被提供，即：Ian McNulty的“Coherence and partial coherence-what do we need？”(Center for Nanoscale Materials，Argonne National Laboratory，USA，at the MBALattice Workshop，Advanced Photon Source，2013年10月21日至22日(2015年8月11日从因特网获取的))。这些技术以及另外的技术在如下演讲中被回顾：Harry Quiney的“Partial coherence in diffractive X-ray imaging：towards biomolecularstructure determination”(ARC Centre for Coherent X-ray Science，School ofPhysics，Melbourne大学(2015年8月11日从因特网获取的))。在一种这样的技术中，将所述部分相干辐射被模型化为几个空间相干模式的叠加。可通过如下操作来执行CDI：针对每一模式单独地优化，从而在CDI算法内单独地提供这些模式，而不是试图将辐射看成相干的。这种技术被进一步在L.W.Whitehead等的“Diffractive Imaging Using PartiallyCoherent X Rays”(Phys.Rev.Lett.103，243902(2009))中描述，其内容以引用的方式并入本发明中。
在图7(b)处，我们看到第二衍射图案的捕获。针对叠层成像需要至少两个图案。所述过程与图7(a)中所示的过程相同。已在衬底与当前被标记为444’的入射束之间执行小的移位474(在此图示中是在X方向的平移)。如所提及的，所述设备可使用传感器456来非常准确地记录这种移位。记录所述移位474的细节，以及所捕获的衍射图案。在适合用于半导体制造中的实际的实施例中，所述源和其它光学部件将很可能保持静止，而具有目标区域T的衬底在处理器410的控制下通过使用所述台446、448移动至新的位置。原则上，感兴趣结构可能保持静止，而其它部件移动。所述光斑S现在落在目标区域T上，且目标区域T具有与之前的位置S’不同但显著地重叠的光斑区域。目标区域T的之前位置被示出为T’。如前所述，在检测器408上捕获经散射的射线460a’、460b’。仅记录强度的衍射图案可以与图7(a)中所捕获的衍射图案非常相似，但由于光斑区域S与光斑区域S’的重叠，所述图案之间的略微差异可被用以重构相位信息。相邻光斑区域之间的重叠程度可能大于光斑区域的30％，例如，为约50％。
可根据需要捕获两个以上的衍射图案。图7(c)示出目标区域T1与T2每个被一系列移位后的辐射光斑S(1)至S(N)所覆盖的两个示例，所述一系列移位后的辐射光斑S(1)至S(N)都在X方向和/或Y方向上相互移位，但都与它们的相邻的一个或更多个显著地重叠。应记住，即使光斑S的直径仅是5μm或10μm，所期望的成像分辨率为1nm的数量级。由计算的图像所覆盖的区域对应于至少两个光斑重叠的那些区域，因此，矩形区域T1、T2可原则上如果期望的话被延伸成较复杂的形状。然而，将了解到，在目标区域T1的情况下，合成的图像可能覆盖例如仅为2μm×2μm的目标区域T1。即使如此，其可包含诸如图3的DRAM芯片的产品内的数百个或甚至数千个的功能器件。因此，在实际的检查任务中可仅需要两次或几次捕获。
本发明人已确定相干衍射成像(例如，叠层成像)可被应用于复杂的大量的器件结构的检查。所描述的技术使用波长与由现代半导体光刻技术所制成的最小特征相当的辐射来实现具有高空间分辨率的缺陷检查。HHG辐射源(以及诸如相干逆康普顿散射源这样的可替代的未来源)的亮度使得能够在几分之一秒内进行测量，如在大容量制造期间为进行常规检查所需要的。在使用CDI的情况下，于是可获得实际结构的高分辨率图像，其可随后与名义结构相比较以识别图4所显示的类型的缺陷。
图8示出了使用图5的设备对感兴趣结构407的属性进行测量的完整缺陷检查过程。所述过程是通过附图中所图示的硬件的操作、与在合适的软件(程序指令)的控制下操作的处理器410相结合而实施的。如上文所提及的，(i)控制所述硬件的操作和(ii)处理所述图像数据466的功能可在同一处理器中执行，或可在不同的专用处理器之间被划分。图像数据的处理甚至无需在同一设备中或甚至在同一国家中执行。
在602处，通过使用衬底支撑件406的致动器将产品结构407提供至检查室440中的辐射光斑S。这种感兴趣结构可例如包括在图4(b)或图4(c)中所图示的产品结构330’，所述产品结构330’又可以是图3中所图示的产品的逻辑区域304内的小区域。在604处将辐射源402和检测器408操作一次或更多次以当光斑S正在第一相对位置照射感兴趣结构时捕获记录衍射图案的至少一个强度分布图像606。对于使用叠层成像的实施例，可以按图7所图示的重叠方式捕获两个或更多个图像，它们被移位但与光斑S重叠。因此，获得一个或更多个额外的图像606’以捕获各自的衍射图案。在辐射源产生每秒数千个EUV辐射的脉冲的情况下，单个被捕获的图像可例如从许多脉冲积聚光子。例如，出于减小噪声/或高动态范围(HDR)目的，也可根据几次单独的捕获来合成单个图像606、606’等等。这些细节将被理解成构成此处所呈现的过程的简化形式的基础。也记录了辅助数据(元数据)608，其定义与每个图像相关联的设备的操作参数，例如，照射波长、偏振等。所述元数据可与每个图像606、606’一起被接收，或针对一组图像被提前定义和存储。对于叠层成像而言重要的是，辅助数据608记录图像之间的允许光斑的位置彼此相关的相对移位474。
另外被接收的或之前储存的是来自数据库610的参考数据。在本示例中，参考数据612表示真实器件结构330’被假定是符合名义结构330的至少一些特征。参考数据可例如包括所述名义结构的参数化的描述。其可例如包括层中的每个特征的路径、线宽、线高。其可包括多于一个层的参数化的描述。其可包括良好的示例产品的实际图像。
处理器PU在614处根据所接收的图像数据606、606’以及元数据608和参考数据612执行相干衍射成像计算。这些计算包括例如对于在辐射与结构之间的相互作用的迭代模拟，这是通过使用重叠光斑区域S、S’的知识来约束所述模拟进行的。在使用所述知识的情况下，可实现相位恢复，即使每个所捕获的图像自身仅是衍射图案的强度。例如，可执行步骤614处的计算以计算真实产品结构的合成的2维或3维图像616，这是因为其将会在如果由真实的成像光学系统聚焦至图像传感器上时被看到的。
步骤614的详细实施方式可基于上文在Phase Focus/Sheffield大学的参考资料中所披露的无透镜成像技术。尽管图像616和参考数据612的图示在本附图中是二维的，但将理解到，所述方法可产生被聚焦至不同深度的三维图像、或二维图像，从而使得可分辨所述产品结构的不同层中的特征。出于进行许多缺陷检查的目的，二维图像将是足够的。
在620处，进行计算以比较重构的图像616与所述名义结构612且由此检测在真实结构中的缺陷。通过使用位于结构330’内的示例特征，图像616在330”处示出这些特征。比较这些特征与在参考数据612中所表示的名义结构330的那些特征以识别和报告与真实结构330’中的缺陷360、362、364和366对应的缺陷660、662、664、666。在污染缺陷368(图4(c))的情况下，也将会如在668处所图示地检测该缺陷。
在不背离本文所描述的基本方法的情况下，可以用多种方式检测缺陷。例如，可将整个图像616与参考数据612中所表示的期望图像比较。替代地，可识别单个特征且将其与在参考数据612中所表示的对应特征进行比较。
如以虚线所图示的，来自数据库610的参考数据622可用于CDI过程614中。其中这种数据可能是有用的方式依赖于CDI的形式和特定情形的挑战。作为一个示例，在例如在Zürch参考资料中所描述的已知的迭代相位恢复技术中，初始化相位将随机相位指派给所捕获的衍射图案的像素。不是指派随机相位，可使用表示所期望结构的参考数据622，通过前向衍射模型来计算出包括相位信息的模拟的衍射图案。这种模拟的相位信息可用作所述迭代相位恢复过程中的初始相位估计。以这种方式，可期望所述迭代过程较快速地和/或较可靠地收敛至用于真实结构的正确值。这种参考数据622的使用也可减少使CDI成功所需要的所捕获图像的数量，或放宽图像噪声约束。这些益处中的任一益处将有助于减少总获取时间，从而允许结构的较大的生产率、或较大数量的检查。
针对所有感兴趣结构重复进行所图示的过程，所述感兴趣结构可通过器件区域304、306是隔开的和/或跨越整个衬底W是隔开的。应注意的是，所述过程的计算部分可在时间和空间上与图像捕获是分开的。所述计算无需实时地完成，但实时地完成当然将会是理想的。仅在604处捕获图像需要衬底的存在，且因此仅所述步骤影响所述光刻制造过程的总体生产力生产率。
CDI过程所依据的原理是在感兴趣结构的傅立叶空间中使用信息的冗余。在叠层成像中，使用重叠的辐射光斑来获得这种冗余，其中常规地使用捕获之间的平移。若优选的话，可利用不同类型的冗余来执行CDI。例如，可将信息图案(编码)叠加于入射辐射上，以辅助相位恢复。不同技术可被组合地或作为替代方案使用。在另一变型中，作为光斑的移位的替代、或除了光斑的移位之外，也可使用不同波长来捕获衍射图案。可在单次CDI计算中使用用于不同波长的图像数据，或可执行单独的CDI计算以获得同一感兴趣结构的不同合成图像。可一起使用这些不同合成图像，或选择最佳合成图像。
如上文所提及的，使用波长比0.1nm更短的x射线可能需要改变设备的几何形状。可使用较窄的掠入射角α，或可代替地使用透射模式。在掠入射中使用硬x射线的情况下，由于用以取得有用反射率所需的入射角极窄，故难以控制在至少一个尺度上的光斑大小。然而，如果源功率允许的话，则所述技术可与较高的入射角一起工作以使光斑大小保持为小的。例如，使用在1nm至20nm或1nm至40nm的范围内的EUV辐射的优点是：与较短x射线波长相比，可以用大于5°、或甚至大于10°或大于20°的角度α从典型的产品材料获得相当大的反射率。在与诸如HHG源或逆康普顿散射源这样的亮源耦接的情况下，可用小的辐射光斑来实现高的检查生产率。在所述源足够亮的情况下，可容许较低的反射率，从而允许使用法向入射或近法向入射。
可通过如下操作改善通过使用所述光刻过程制造器件的方法，即：提供如本发明中所披露的检查设备、使用所述检查设备来检查处理后的衬底以识别一个或更多个感兴趣结构中的缺陷，和调整所述过程的参数以改善或维持光刻过程的性能以用于后续衬底的处理。
图9示出了使用上文所描述的无透镜成像方法来控制光刻制造设施(诸如图1和图2所示的光刻制造设施)的一般方法。在702处，在所述设施中处理衬底以在诸如半导体晶片的衬底上产生一个或更多个结构407。所述结构可分布在跨越晶片的不同部位处。所述结构可以是功能器件的部分，或它们可以是专用量测目标。在704处，使用图7的方法以在跨越晶片的部位处识别结构407中的缺陷。在705处，如果合适的话，基于对缺陷的检测来指示诸如重新加工、和/或对衬底或设备的部分进行清洁这样的补救动作。在706处，基于在步骤704中所报告的缺陷来更新用于控制所述光刻设备和/或其它处理设备的条件手段数据。例如，所述更新可被设计用以校正通过无透镜成像所识别的与理想成像性能或与理想蚀刻性能的偏差。在708处，可选地，可基于在步骤704中或来自其他地方的发现，来修改用于对未来衬底执行检查的条件手段数据、或用于其它量测操作的条件手段数据。
通过本发明中所披露的技术，可对真实产品结构执行高分辨率成像。与名义结构的现有知识的相比允许识别出缺陷。现有知识也可用以改善相位恢复。这可有助于减少获取时间，且因此辅助大容量制造内容情境中的大容量测量。
与光学系统的硬件相关联地，本发明中所披露的检查方法和检查设备的实施方式可以包括计算机程序，其包含对于计算合成图像和/或控制所述检查设备400以实施那些量测条件手段数据的照射模式和其它方面的方法进行限定的机器可读指令的一个或更多个序列。可例如在用于图像计算/控制过程的单独的电脑系统中执行这种计算机程序。替代地，可全部地或部分地在图5的设备中的单元PU和/或图1和图2的控制单元LACU和/或管理控制系统SCS内执行所述计算步骤。也可提供储存有这样的计算机程序的数据储存介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
在以下编号的方面中提供根据本发明的另外的实施例：
1.一种用于识别在产品结构中的缺陷的检查设备，所述检查设备包括：
辐射源和图像检测器，与照射光学系统相组合，
其中所述辐射源和所述照射光学系统被布置用以在所述产品结构上提供辐射光斑，
其中所述图像检测器被布置用以捕获由所述辐射在被所述产品结构散射之后形成的至少一个衍射图案，以及
其中所述检查设备还包括处理器，所述处理器被布置用以
(i)接收表示所捕获的衍射图案的图像数据，
(ii)接收描述名义产品结构的参考数据，
(iii)从所述图像数据计算所述产品结构的至少一个合成图像，和
(iv)比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷。
2.如方面1所述的检查设备，其中所述检查设备被布置用以通过使用互相移位但互相重叠的一系列的两个或更多个辐射光斑来获得多个衍射图案，所述处理器被布置用以通过使用所述两个或更多个衍射图案且使用所述光斑的相对移位的知识计算所述合成图像，以执行相位恢复。
3.如方面2所述的检查设备，其中所述参考数据用以辅助计算所述合成图像。
4.如方面3所述的检查设备，其中所述参考数据用以计算与所捕获的衍射图案对应的初始相位估计。
5.如前述任一方面所述的检查设备，其中所述参考数据是名义结构的图像，且所述合成图像与所述名义结构的所述图像比较以识别所述缺陷。
6.如前述任一方面所述的检查设备，其中所述辐射源包括高次谐波产生器和泵浦激光器。
7.如前述任一方面所述的检查设备，包括用于选择所述辐射的波长的波长选择器。
8.如前述任一方面所述的检查设备，其中所述辐射源和所述照射光学系统被布置用以提供具有小于50nm的波长的所述辐射。
9.如前述任一方面所述的检查设备，其中所述照射光学系统可操作以射出具有小于15μm的直径的所述辐射光斑。
10.如前述任一方面所述的检查设备，被布置用以自动地处理已经形成于半导体衬底上的一系列产品结构。
11.一种识别在产品结构中的缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在所述产品结构上提供辐射光斑；
(b)捕获由所述辐射在被所述产品结构散射之后形成的至少一个衍射图案；
(c)接收描述名义产品结构的参考数据；
(d)从所捕获的图像数据计算所述产品结构的至少一个合成图像；和
(e)比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷。
12.如方面11所述的方法，其中步骤(a)和(b)被重复以通过使用互相移位但互相重叠的一系列的两个或更多个辐射光斑来获得多个衍射图案，在步骤(d)中通过使用所述两个或更多个衍射图案且使用所述光斑的相对移位的知识计算所述合成图像，以执行相位恢复。
13.如方面12所述的方法，其中所述参考数据用以辅助计算所述合成图像。
14.如方面13所述的方法，其中所述参考数据用以计算与所捕获的衍射图案对应的初始相位估计。
15.如方面11至14中任一方面所述的方法，其中所述参考数据是名义结构的图像，在步骤(e)中比较所述合成图像与所述名义结构的所述图像以识别所述缺陷。
16.如方面11至15中任一方面所述的方法，其中所述辐射是由包括高次谐波产生器和泵浦激光器的源产生。
17.如方面11至16中任一方面所述的方法，包括从由所述源产生的波长的范围选择所提供的辐射的波长。
18.如方面11至17中任一方面所述的方法，其中所提供的辐射具有小于50nm的波长。
19.如方面11至18中任一方面所述的方法，其中所述辐射光斑具有小于15μm的直径。
20.一种制造器件的方法，其中通过光刻过程在一系列衬底上形成器件特征和量测目标，其中通过如方面11至19中任一方面所述的方法来识别在一个或更多个处理后的衬底上的缺陷，其中使用一个或更多个缺陷的所述识别来调整所述光刻过程的参数以用于另外衬底的处理。
21.一种制造器件的方法，其中通过光刻过程在一系列衬底上形成器件特征和量测目标，其中通过如方面11至19中任一方面所述的方法来识别在一个或更多个处理后的衬底上的缺陷，其中对一个或更多个缺陷的所述识别被用来触发对具有被识别的缺陷的所述衬底的处置中的干预。
22.一种计算机程序产品，包含用于实施如方面11至19中任一方面所述的方法的计算步骤的机器可读指令的一个或更多个序列。
23.一种计算机程序产品，包含用于使处理装置实施如方面1至10中任一方面所述的检查设备的所述处理器的机器可读指令的一个或更多个序列。
尽管上文已经具体地参考在光学光刻术的情境中使用本发明的实施例，但将了解到，本发明可用于其它应用中，例如，压印光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了产生于衬底上的图案。可将图案形成装置的形貌压印到被提供至衬底的抗蚀剂层中，在衬底上抗蚀剂被通过施加电磁辐射、热、压力或其组合固化。在抗蚀剂被固化之后，将图案形成装置移出所述抗蚀剂，从而在其中留下图案。
对特定实施例的上文描述如此充分地揭露本发明的一般性质，以致于在不背离本发明的整体构思的情况下，本领域的其它技术人员可通过应用本领域的知识针对各种应用容易地修改和/或适应这些特定的实施例，而无需进行过多的实验。因此，基于本发明所提供的教导和引导，这些适应和修改意图是在所披露的实施例的等价物的涵义和范围内。应理解，本发明中的措词或术语是出于例如描述的目的而非限制性的目的，使得本说明书的术语或措辞应由本领域技术人员根据所述教导和所述引导进行解释。
本发明的宽度和范围不应受上述示例性实施例中的任一个限制，而应仅根据以下权利要求及其等价物限定。

Claims (23)

1.一种用于识别在产品结构中的缺陷的检查设备，所述检查设备包括：
辐射源和图像检测器，与照射光学系统相组合，
其中所述辐射源和所述照射光学系统被布置用以在所述产品结构上提供相干辐射光斑，
其中所述图像检测器被布置用以捕获由所述相干辐射光斑的辐射在被所述产品结构散射之后形成的至少一个相干衍射图案，以及
其中所述检查设备还包括处理器，所述处理器被布置用以
(i)接收表示所捕获的相干衍射图案的图像数据，
(ii)接收描述名义产品结构的参考数据，
(iii)从所述图像数据计算所述产品结构的至少一个合成图像，和
(iv)比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷。
2.根据权利要求1所述的检查设备，其中所述检查设备被布置用以通过使用互相移位但互相重叠的一系列的两个或更多个相干辐射光斑来获得多个相干衍射图案，所述处理器被布置用以通过使用所述多个相干衍射图案中的两个或更多个相干衍射图案且基于所述相干辐射光斑的相对移位计算所述合成图像，以执行相位恢复。
3.根据权利要求2所述的检查设备，其中所述参考数据用以辅助计算所述合成图像。
4.根据权利要求3所述的检查设备，其中所述参考数据用以计算与所捕获的衍射图案对应的初始相位的估计。
5.如权利要求1-4中任一项所述的检查设备，其中所述参考数据是名义产品结构的图像，所述合成图像与所述名义产品结构的所述图像比较以识别所述缺陷。
6.如权利要求1-4中任一项所述的检查设备，其中所述辐射源包括高次谐波产生器和泵浦激光器。
7.如权利要求1-4中任一项所述的检查设备，包括用于选择所述辐射的波长的波长选择器。
8.如权利要求1-4中任一项所述的检查设备，其中所述辐射源和所述照射光学系统被布置用以提供具有小于50nm的波长的所述辐射。
9.如权利要求1-4中任一项所述的检查设备，其中所述照射光学系统能够操作以射出具有小于15μm的直径的所述相干辐射光斑。
10.如权利要求1-4中任一项所述的检查设备，被布置用以自动地处理已经形成于半导体衬底上的一系列产品结构。
11.一种识别在产品结构中的缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在所述产品结构上提供相干辐射光斑；
(b)捕获由所述相干辐射光斑的辐射在被所述产品结构散射之后形成的至少一个相干衍射图案；
(c)接收描述名义产品结构的参考数据；
(d)从所捕获的所述至少一个相干衍射图案计算所述产品结构的至少一个合成图像；和
(e)比较来自所述合成图像的数据与所述参考数据以识别所述产品结构中的缺陷。
12.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(a)和(b)被重复以通过使用互相移位但互相重叠的一系列的两个或更多个相干辐射光斑来获得多个相干衍射图案，在步骤(d)中通过使用所述多个相干衍射图案中的两个或更多个相干衍射图案且基于所述光斑的相对移位计算所述合成图像，以执行相位恢复。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述参考数据用以辅助计算所述合成图像。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述参考数据用以计算与所捕获的相干衍射图案对应的初始相位的估计。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述参考数据是名义产品结构的图像，在步骤(e)中比较所述合成图像与所述名义产品结构的所述图像以识别所述缺陷。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述辐射是由包括高次谐波产生器和泵浦激光器的源产生。
17.根据权利要求16所述的方法，包括从由所述源产生的波长的范围选择所提供的辐射的波长。
18.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所提供的辐射具有小于50nm的波长。
19.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述相干辐射光斑具有小于15μm的直径。
20.一种制造器件的方法，其中通过光刻过程在一系列衬底上形成器件特征和量测目标，其中通过根据权利要求11至19中任一项所述的方法来识别在一个或更多个处理后的衬底上的缺陷，其中对一个或更多个缺陷的所述识别被用来调整所述光刻过程的参数以用于另外衬底的处理。
21.一种制造器件的方法，其中通过光刻过程在一系列衬底上形成器件特征和量测目标，其中通过根据权利要求11至19中任一项所述的方法来识别在一个或更多个处理后的衬底上的缺陷，其中对一个或更多个缺陷的所述识别被用来触发对具有被识别的缺陷的所述衬底的处置中的干预。
22.一种计算机程序存储介质，包含用于实施根据权利要求11至19中任一项所述的方法的计算步骤的机器可读指令的一个或更多个序列。
23.一种计算机程序存储介质，包含用于使处理装置实施根据权利要求1至10中任一项所述的检查设备的所述处理器的机器可读指令的一个或更多个序列。
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