CN114207432B 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 （Asml荷兰有限公司）

2022.02.10PCT/EP2020/0706832020.07.22WO2021/028174EN2021.02.18EP3258275A1,2017.12.20EP3349017A1,2018.07.18EP3349020A1,2018.07.18US2012309116A1,2012.12.06US2019079414A1,2019.03.14用于确定关于目标结构的信息的方法和量本公开涉及确定与使用光刻过程形成在衬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波被检测并用于确定与所述目标结构有关的信2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其中，基于所检测的反射的超声波的强度，以及表示所述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束被引导到所述超声波产生层上以在所述超声波产5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所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7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法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且从所检测的反射的超声波获得与所述第二子结构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构的重复元件中的不同的一个重复元件的峰对11.根据权利要求10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3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，在这两个所述第一子目标的重叠偏置不同于所述第二子目标14.根据权利要求13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所述第二子目标的重叠偏置为-p/4。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；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l2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4I3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ls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A=p/4；并且通过来确定所述重叠ov。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22.根据权利要求21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24.根据权利要求1至4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27.根据权利要求26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述反射的超声波主要通过所述探针元件的所述28.根据权利要求25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529.根据权利要求25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所述探针元件包括纵向近侧部分和纵向远侧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一31.根据权利要求30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32.根据权利要求30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36.根据权利要求34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37.根据权利要求33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38.根据权利要求37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39.根据权利要求38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40.根据权利要求37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41.根据权利要求37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42.一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，其中所述目标结构包括第一子结构和第二子结构，所述第一子结构与所述第二子结构重悬臂式探针，所述悬臂式探针具有悬臂和探针元件，6超声波产生系统，所述超声波产生系统被配置成通过将激光束引导到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其中，基于所检测的反射的超声波的强度，以及表示所述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44.一种用于量测工具中的悬臂式探针，所述量测工具用于根据权利要求1-41中任一另外的探针元件，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，45.一种用于量测工具中的悬臂式探针，所述量测工具用于根据权利要求1-41中任一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，46.根据权利要求45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47.根据权利要求45或46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748.一种用于量测工具中的悬臂式探针，所述量测工具用于根据权利要求1-41中任一所述探针元件包括纵向近侧部分和纵向远侧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一8成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相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9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使超声波从所述目标结构通过所述探针元件朝向所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[0016]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[0020]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[0021]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[0022]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，[0023]图10是具有纵向近侧部分和纵向远侧部分的示例探针元[0024]图11是具有纵向近侧部分和纵向远侧部分的示例探针元[0026]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[0028]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[0032]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[0033]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[0034]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[0035]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[0036]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“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[0038]所述量测工具MT可以将输入提供至所述计算机系统CL以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、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元26可以被认为形成超声波产生系统的全述第一激光单元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26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，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是在所述超声波入深度由所述超声波产生层18的复数折射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24以用于从所检测的反射的超声波确定与所述目标结构1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[0057]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。[0059]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[0060]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。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文描述的同一悬臂14有效执行标准原子力显微镜和基于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与每个重复元件的的强度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示为i-a-es(o0)ts，并且在图13中被针元件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[0073]所述反射的超声波的强度I与重信号stop预期以如下方式变化：距被标注为p并且所述第二子结构17的节距被标注为p+6。节距的这种差异产生信号子结构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[0077]所述信号snori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[0083]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。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[0088]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l和l2可以被书写如下：[0095]其中k=4mA/p。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。[0099]I-I2=k·(ov+b)[0100]I3-l4=k·(ov-b)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[0107]通过多个探针元件16来执行超声波的产生和检测使得可浦多个悬臂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，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页，2001年3月发表的“Parallelatomicforcemicroscopywithoptical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[0120]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[0121]2.根据方面1所述的方法，其中使用光声[0122]3.根据方面2所述的方法，其中通过[0123]4.根据方面3所述的方法，其中超声波束被引导到所述超声波产生层上以在所述超声波产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[0131]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[0133]12.根据方面10或11所述的方法[0136]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[0137]14.根据方面13所述的方法，其中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[0145]17.根据方面16所述的方[0147]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；[0149]所述第二子目标的重叠偏置为-p/4。[0151]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[0152]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[0159]所述第一子目标的重叠偏置为-A+B；[0160]所述第二子目标的重叠偏置为A+B；[0161]所述第三子目标的重叠偏置为-A-B；[0165]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[0166]l2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[0167]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[0168]ls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观察时所述第二子结构的至少一部分不与任一所述[0174]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[0179]25.根据方面24所述的方法，其中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[0182]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[0183]27.根据方面1-23中任一项所述的[0186]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[0188]30.根据方面29所述的方法，其中所述述反射的超声波主要通过所述探针元件的所述[0193]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[0196]34.根据方面33所述的