CN105319866B - 目标基板、光刻测量方法和基板 - Google Patents

目标基板、光刻测量方法和基板 Download PDF

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Abstract

本公开提供了目标基板、光刻测量方法和基板。一种基板可以包括：在基板上的包括在集成电路中的特征图案；和在基板上的与特征图案间隔开的原位测量图案，该原位测量图案和特征图案两者被配置为相对于基板的表面具有相同的高度。

Description

目标基板、光刻测量方法和基板
技术领域
本发明构思涉及光刻测量(lithography metrology)，更具体地，涉及用于形成集成电路的光刻测量。
背景技术
近来，随着半导体器件的集成密度增大，已经发展了用于形成精细图案的各种光刻技术。也已经提出了各种测量技术用于监测光刻工艺以便制造高度集成的器件。随着半导体器件的集成密度增大，光致抗蚀剂图案的临界尺寸(CD)减小。
用于测量曝光设备中产生的焦距变化(focal variation)的方法的示例包括焦面曝光阵列(FEM)、相移焦距监测(PSFM)和相位光栅焦距监测(PGFM)。在FEM方法中，人根据利用扫描电子显微镜(SEM)测量设备根据用于曝光工艺的焦距和剂量的恒定变化来评估图案的临界尺寸(CD)和图像，以便确定焦距变化。因此，从测量到分析所耗费的时间会过多，并且该分析可能是主观的。PSFM和PGFM方法两者能够采用相同类型的掩模以及相同的测量原理和方法。
发明内容
本发明构思可以提供一种用于光刻测量的目标基板(target substrate)，其能够用于更精确地在线监测伴随制造集成电路(IC)器件进行的光刻工艺产生的微小焦距变化。
本发明构思还可以提供能够更精确且无损地在线监测伴随制造IC器件进行的光刻工艺产生的微小焦距变化的光刻测量方法和光刻测量装置，而没有增加单独的工艺到制造IC器件的工艺。
本发明构思还可以提供制造IC器件的方法，其中，通过利用能够更精确且无损地在线监测伴随制造IC器件进行的光刻工艺产生的微小焦距变化的光刻测量方法，可以提高用于制造IC器件的图案的临界尺寸(CD)均一性并可以制造更可靠的IC器件。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种用于光刻测量的目标基板可以包括基板，该基板具有在其上的特征图案(feature pattern)。亚波长光栅(SWG)标记(SubWavelength Grating(SWG)key)可以相对于基板在与特征图案相同的水平上，其中SWG标记可以包括以第一节距间隔开的多个衍射图案，该第一节距配置为测量影响特征图案的形成的焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，SWG标记和特征图案可以是相同的材料。在根据本发明构思的一些实施方式中，第一节距小于用于测量焦距变化的辐射束的波长。在根据本发明构思的一些实施方式中，每个衍射图案具有矩形截面形状。在根据本发明构思的一些实施方式中，每个衍射图案具有倾斜侧壁。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种用于光刻测量的目标基板可以包括：在基板上的微型基于衍射的套刻(DBO)标记(micro-Diffraction Based Overlay(DBO)key)，其中微型DBO标记可以包括：多个第一衍射图案，每个第一衍射图案具有第一宽度作为最小宽度；以及在基板上的亚波长光栅(SWG)标记，其中SWG标记可以包括多个第二衍射图案，每个第二衍射图案具有小于第一宽度的宽度。
在根据本发明构思的一些实施方式中，微型DBO标记位于基板上的第一区域内，SWG标记位于基板的在第一区域内的第二区域中并被多个第一衍射图案围绕。在根据本发明构思的一些实施方式中，微型DBO标记可以配置为测量基板上的多个特征图案的套刻误差(overlay error)，SWG标记可以配置为测量影响多个特征图案的形成的焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，第二衍射图案具有彼此平行的各个线形状，第二衍射图案和特征图案是相同的材料。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种光刻测量装置可以包括配置为支撑目标基板的台。照射器件可以配置为产生具有比第一节距大的宽度的辐射束。投射器件(projection device)可以包括偏振器，该偏振器配置为使辐射束偏振使得辐射束被配置为照射到目标基板上。检测器件可以包括配置为从被目标基板衍射的输出光束当中的零级衍射光束检测关于横向电(TE)偏振光分量和横向磁(TM)偏振光分量的数据。数据存储器件可以包括配置为存储关于散焦的第一数据的第一存储介质，根据关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据确定散焦已经在光刻期间发生。确定器件(determination device)可以包括第一确定单元，该第一确定单元配置为根据存储在数据存储器中的第一数据从检测器件检测的数据来确定焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，第一检测单元可以配置为检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，第一数据可以与根据相位差确定的散焦有关。在根据本发明构思的一些实施方式中，目标基板可以配置为包括多个特征图案，亚波长光栅(SWG)标记可以包括通过曝光装置经由光刻间隔开第一节距的多个衍射图案，其中在目标基板上形成多个特征图案期间在曝光装置中发生焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，投射器件可以配置为在与目标基板延伸的方向垂直的方向上投射辐射束到目标基板。在根据本发明构思的一些实施方式中，投射器件可以配置为投射辐射束以在相对于与目标基板延伸的方向垂直的方向的±89°的角度范围内照射到目标基板上。
在根据本发明构思的一些实施方式中，该装置还可以包括控制器件，该控制器件配置为根据焦距变化确定补偿的焦距数据。在根据本发明构思的一些实施方式中，数据存储器件还可以包括配置为存储包括焦深(DOF)的第二数据的第二存储介质，该DOF包括在目标基板的曝光期间被确定为已经发生的散焦的公差。确定器件还可以包括第二确定单元，该第二确定单元配置为当散焦偏离DOF时传输目标基板修正命令到控制器件。
在根据本发明构思的一些实施方式中，目标基板还可以包括与SWG标记同时形成的微型基于衍射的套刻(DBO)标记，该微型DBO标记可以包括在目标基板上以比第一节距大的节距间隔开的衍射图案，其中检测器件还可以包括第二检测单元，该第二检测单元配置为检测关于±n级衍射光束的数据，该±n级衍射光束以相应的角度衍射从而关于在被微型DBO标记衍射的输出光束当中的零级衍射光束彼此对称，其中n是等于或大于1的整数。确定器件还可以包括第二确定单元，该第二确定单元配置为从关于±n级衍射光束的数据确定多个特征图案的套刻误差。
在根据本发明构思的一些实施方式中，微型DBO标记和SWG标记可以位于由投射器件投射到目标基板上的单触发辐射束形成的一次测量斑点内。在根据本发明构思的一些实施方式中，第二确定单元可以配置为从±1级衍射光束之间的强度偏差确定多个特征图案的套刻误差。
在根据本发明构思的一些实施方式中，投射器件可以配置为当目标基板静止时将由至少两种辐射束获得的偏振光投射到目标基板上。在根据本发明构思的一些实施方式中，至少两种辐射束具有不同的波长并同时入射到目标基板上的相同位置上。
在根据本发明构思的一些实施方式中，至少两种辐射束顺序地入射到目标基板上的相同位置上。在根据本发明构思的一些实施方式中，至少两种辐射束具有相同的波长。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种光刻测量方法可以通过经由光刻在目标基板上的相同水平上形成多个特征图案和以第一节距间隔开的多个衍射图案来提供。辐射束可以照射到多个衍射图案上，该辐射束具有比第一节距大的波长。从响应于辐射束由多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束可以检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据，基于关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据可以检测在光刻期间影响多个特征图案的形成的焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，照射辐射束可以包括在相对于与目标基板延伸的方向垂直的方向的±89°的角度范围内照射偏振光到目标基板上。在根据本发明构思的一些实施方式中，检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据可以包括检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，确定焦距变化可以包括根据相位差确定多个衍射图案的每个的高度以及根据多个衍射图案的每个的高度确定焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，该方法还可以包括：检测关于±n级衍射光束的数据，该±n级衍射光束以相同的角度衍射从而关于在被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束彼此对称，其中n是等于或大于1的整数；以及根据关于±n级衍射光束的数据确定多个特征图案的套刻误差。
在根据本发明构思的一些实施方式中，检测关于±n级衍射光束的数据可以包括与检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据同时地检测关于±n级衍射光束的数据。在根据本发明构思的一些实施方式中，确定套刻误差可以包括与确定焦距变化同时地确定套刻误差。
在根据本发明构思的一些实施方式中，照射辐射束可以包括辐射具有比第一节距大的宽度的第一辐射束以及辐射第二辐射束以入射在基板上的与第一辐射束入射的位置相同的位置上。在根据本发明构思的一些实施方式中，检测数据可以包括：从通过多个衍射图案衍射第一辐射束获得的输出光束当中的零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差确定焦距变化；以及从在通过多个衍射图案衍射第二辐射束获得的输出光束当中以相同的角度衍射从而彼此对称的±n级衍射光束之间的强度偏差确定多个特征图案的套刻误差，其中n是等于或大于1的整数。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种制造集成电路(IC)器件的方法可以通过在基板上形成光致抗蚀剂层并通过应用第一焦距设定值曝光光致抗蚀剂层以及通过显影该曝光的光致抗蚀剂层在基板的相同水平上同时形成特征图案和亚波长光栅(SWG)标记来提供，该SWG标记包括在基板上以第一节距间隔开的多个衍射图案。具有比第一节距大的波长的辐射束可以照射到多个衍射图案上。从由多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束可以检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据。影响特征图案的形成的焦距变化可以根据关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据确定，并可以根据该焦距变化确定第一焦距设定值是否将被校正。
在根据本发明构思的一些实施方式中，检测数据可以包括检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，确定焦距变化可以包括根据该相位差确定多个衍射图案的每个的高度以及根据多个衍射图案的每个的高度确定应用在光致抗蚀剂层的曝光中的实际焦距。
在根据本发明构思的一些实施方式中，检测数据可以包括从零级衍射光束(其是被多个衍射图案衍射的输出光束)检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，确定焦距变化包括根据TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差确定影响特征图案的形成的焦距变化。
在根据本发明构思的一些实施方式中，在基板的相同水平上同时形成特征图案和亚波长光栅(SWG)标记可以包括与特征图案和SWG标记同时地形成包括多个额外的衍射图案的微型DBO标记，该多个额外的衍射图案具有比第一节距大的第二节距，检测数据可以包括从被多个衍射图案反射和衍射的输出光束当中的零级衍射光束检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差。可以检测被多个额外的衍射图案反射和衍射的输出光束当中的±n级衍射光束(±n-order diffracted light beam)的强度，该±n级衍射光束以相同的角度衍射从而彼此对称，其中n是等于或大于1的整数。
在根据本发明构思的一些实施方式中，该方法还可以包括从±n级衍射光束的检测的强度来确定特征图案的套刻误差。在根据本发明构思的一些实施方式中，辐射束具有约230nm至约850nm的波长。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种基板可以包括在基板上包括在集成电路中的特征图案和在基板上与特征图案间隔开的原位测量图案，该原位测量图案和特征图案两者被配置为相对于基板的表面具有相同的高度。
在根据本发明构思的一些实施方式中，原位测量图案和特征图案两者被光刻地配置为相对于基板的表面具有相等的高度。在根据本发明构思的一些实施方式中，原位测量图案和特征图案被共同形成在基板上。
在根据本发明构思的一些实施方式中，原位测量图案可以包括亚波长光栅(SWG)标记，该SWG标记包括在基板上以第一节距间隔开的多个衍射图案，被配置为测量影响特征图案的形成的焦距变化。在根据本发明构思的一些实施方式中，第一节距小于配置为测量焦距变化的辐射束的波长。
在根据本发明构思的一些实施方式中，多个衍射图案可以包括多个第一衍射图案，每个第一衍射图案具有第一宽度，该基板还可以包括在基板上的微型基于衍射的套刻(DBO)标记，该微型DBO标记包括多个第二衍射图案，每个第二衍射图案具有比第一宽度大的第二宽度。
在根据本发明构思的一些实施方式中，微型DBO标记可以配置为响应于辐射束指示与特征图案的形成有关的套刻误差。在根据本发明构思的一些实施方式中，SWG标记由包括在微型DBO标记中的多个第二衍射图案中的分开的第二衍射图案围绕。
在根据本发明构思的一些实施方式中，原位测量图案可以配置为产生包括在从原位测量图案衍射的辐射中的横向电(TE)偏振辐射分量和横向磁(TM)偏振辐射分量之间的相位差。在根据本发明构思的一些实施方式中，相位差指示原位测量图案相对于基板的测量高度。
附图说明
从以下结合附图的详细描述，本发明构思的示范性实施方式将被更清楚地理解，附图中：
图1A是根据发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板的平面图；
图1B是沿图1A的线B-B'截取的截面图；
图2是根据发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板的截面图；
图3是根据发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板的平面图；
图4是曝光装置的示意图，该曝光装置可以用于制造根据本发明构思的实施方式的用于光刻测量的目标基板；
图5是根据本发明构思的实施方式的光刻测量装置的方框图；
图6是根据本发明构思的实施方式的光刻测量方法的流程图；
图7是示出根据本发明构思的实施方式的其中由于光刻期间发生的散焦导致分别包括在亚波长光栅(SWG)标记中的多个衍射图案具有不同高度的现象的透视图；
图8是示出根据本发明构思的实施方式的由于辐射到用于光刻测量的目标基板的SWG标记的光的零级光衍射的双折射引起的横向电(TE)偏振光分量和横向磁(TM)偏振光分量之间的相位差的透视图；
图9是示出根据本发明构思的实施方式的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差与包括在用于光刻测量的目标基板中的多个衍射图案的高度之间的示范性关系的曲线图；
图10是推断在光刻期间施加并由多个特征图案所经历的焦距变化的示范性操作的流程图，该示范性操作被包括在根据本发明构思的实施方式的光刻测量方法中；
图11是根据本发明构思的一些实施方式的曝光工艺测量方法的流程图；
图12是透视图，示出其中具有比多个衍射图案的节距大的波长的辐射束入射在根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板上的情形；
图13是透视图，示出从入射在根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板上的辐射束获得的衍射光束；
图14是透视图，示出其中用于检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的第一辐射束和用于检测±n级衍射光束之间的强度偏差的第二辐射束入射在根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板上的情形；
图15是透视图，示出当用于检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的第一辐射束和用于检测±n级衍射光束之间的强度偏差的第二辐射束入射在根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板上时从用于光刻测量的目标基板获得的衍射束；
图16是形成在基板上的多个衍射图案的截面图，以根据本发明构思的一些实施方式的光刻测量方法，依据由被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束获得的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差来评估多个衍射图案的占空比的效果；
图17A-17E是曲线图，示出TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差与用于光刻测量的目标基板的多个衍射图案中的每个的高度之间的关系；
图18是根据本发明构思的一些实施方式的制造集成电路(IC)器件的方法的流程图；
图19是推断由特征图案所经历的焦距变化的示范性操作的流程图，该示范性操作被包括在根据本发明构思的一些实施方式的制造IC器件的方法中；
图20是确定第一焦距设定值是否将被校正的示范性操作的流程图，该示范性操作被包括在根据本发明构思的一些实施方式的制造IC器件的方法中；
图21是包括利用根据本发明构思的一些实施方式的IC器件制造方法制造的IC器件的存储卡的方框图；以及
图22是使用存储卡的存储系统的方框图，该存储卡包括利用根据本发明构思的一些实施方式的IC器件制造方法制造的IC器件。
具体实施方式
如这里所用的，术语“和/或”包括相关列举项目中的一个或多个的任意和所有组合。当诸如“...中的至少一个”的表述在一列元件之后时，修饰整列的元件而不修饰该列中的单个元件。
在下文，将参照附图更充分地描述本发明构思，附图中示出本发明构思的示范性实施方式。附图中的相同的附图标记指示相同的元件。
然而，本发明构思可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式；而是，这些实施方式被提供来使得本公开将彻底和完整，并将本发明构思充分地传达给本领域普通技术人员。
将理解，虽然这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、区域、层、部分和/或部件，但是这些元件、区域、层、部分和/或部件不应受到这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而没有背离本发明构思的教导。例如，以下讨论的第一部件可以被称为第二部件，类似地，第二部件可以被称为第一部件，而没有背离本公开的教导。
除非另外地限定，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明构思所属的领域内的普通技术人员所通常理解的相同的含义。还将理解的是，术语诸如通用词典中限定的那些应当被解释为与现有技术的背景中的含义相一致的含义，而不会被解释为理想化或过度形式化的含义，除非这里明确如此限定。
这里描述的所有方法的操作能够以任意适当的次序执行，除非这里另外地指示或者另外地与上下文明显地矛盾。本发明构思不限于描述的操作顺序。例如，这里连续描述的操作可以实际上同时进行，或可以以与描述的顺序相反的顺序执行。
因而，由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化将是可预期的。因此，本发明构思的实施方式不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是将包括由例如制造引起的形状偏差。
在整个说明书中，术语“辐射”将被理解为包括具有不同波长的任何电磁辐射，诸如紫外线(UV)辐射和极紫外线(EUV)辐射，术语“束”将被理解为包括粒子束，诸如离子束或电子束。此外，术语“透镜”将被理解为包括各种类型的光学装置的任一个，诸如折射光学器件、反射光学器件、磁光学器件、电磁光学器件和静电光学器件。在整个说明书中，测量曝光装置的焦距变化可以包括测量焦点的位置或测量焦距变化的影响。术语“测量”和“检查”可以理解为在某些情形下具有彼此相同的含义。术语“确定”和“推断”可以被理解为在某些情形下具有彼此相同的含义。
图1A是根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板10的平面图。
图1B是沿图1A的线B-B'截取的截面图。
参照图1A和1B，用于光刻测量的目标基板10包括基板12、形成在基板12上的第一区域I上的多个特征图案14以及形成在基板12上的第二区域II上的亚波长光栅(SWG)标记16，该SWG标记16用于测量在光刻期间由多个特征图案14经历(即，影响多个特征图案14)的焦距变化。
SWG标记16可以包括以第一节距P1布置(即，在基板上间隔开)的多个衍射图案16P。多个衍射图案16P和多个特征图案14形成在相对于基板的表面的相同水平上。多个衍射图案16P可以具有彼此平行的线状平坦结构。
SWG标记16的多个衍射图案16P和多个特征图案14可以由相同的材料形成。在一些实施方式中，多个特征图案14和多个衍射图案16P可以是抗蚀剂图案。
多个衍射图案16P的第一节距P1可以小于由用于测量多个特征图案14的焦距变化的光刻测量装置(例如，图5中示出的光刻测量装置200)产生的辐射束的波长。例如，多个衍射图案16P的第一节距P1可以小于辐射束的波长的1/2，但是本发明构思的实施方式不限于此。
在基板12的第二区域II上，SWG标记16的多个衍射图案16P形成在通过用于测量多个特征图案14的焦距变化的光刻测量装置产生的辐射束的单次发射(one shot)所形成的一次测量斑点(measurement spot)L1内。
虽然在图1A和1B中示出包括五个衍射图案16P的SWG标记16，但是这仅是示例，在本发明构思的范围内，用于光刻测量的目标基板10可以包括包含任何不同数量的衍射图案的SWG标记。
其上形成多个特征图案14的第一区域I可以对应于其上形成用于形成IC器件的一些单元器件的图案的图案区域。其上形成SWG标记16的第二区域II可以对应于图案区域的其上没有设置多个特征图案14的部分(即，分隔区)。可选地，SWG标记16可以形成在基板12上的划片槽区域上。
图1B示出其中构成SWG标记16的多个衍射图案16P的每个具有矩形截面形状的情形。然而，根据本发明构思的实施方式的目标基板不限于图1B中示出的多个衍射图案16P的每个的矩形截面形状，它们可以包括每个具有各种截面形状中的任一种的多个衍射图案，例如梯形截面形状或三角形截面形状。
图2是根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板20的平面图。
目标基板20与图1A和1B的目标基板10相同或相似，除了SWG标记26包括多个衍射图案26P(每个具有相对于与基板12的主表面垂直的方向(图2中的Z方向)倾斜的侧壁)之外。
图3是根据本发明构思的一些实施方式的用于光刻测量的目标基板30的平面图。
类似于图1A和1B的用于光刻测量的目标基板20，图3的用于光刻测量的目标基板30包括SWG标记16。
目标基板30还包括形成在基板12上的第二区域II(见图1A)上的多个微型的基于衍射的套刻(DBO，diffraction based overlay)标记36。每个微型DBO标记36包括多个衍射图案36P。多个衍射图案36P可以是彼此平行的线状的抗蚀剂图案。如所示的，每个标记36中的不同的衍射图案36P可以不同地取向。
包括在相应的微型DBO标记36中的多个衍射图案36P的每个具有第一宽度W1作为其最小宽度，包括在SWG标记16中的多个衍射图案16P的每个具有比第一宽度W1小的第二宽度W2作为其最小宽度。
微型DBO标记36形成在基板12上的第二区域II(见图1A和1B)上，在由用于测量多个特征图案14(见图1A和1B)的焦距变化的光刻测量装置(例如，图5中示出的光刻测量装置200)产生的辐射束的单次发射所形成的一次测量斑点L2内。
如图3所示，SWG标记16可以形成在区域L3内，区域L3的外部被多个衍射图案36P围绕，在一次测量斑点L2内。然而，本发明构思的实施方式不限于图3的示例。例如，SWG标记16可以形成在与其上形成微型DBO标记36的区域间隔开的区域上。
SWG标记16可以用作用于测量形成在基板12上的多个特征图案14(见图1A和1B)的焦距变化的标记。微型DBO标记36可以用于测量形成在基板12上的多个特征图案14(见图1A和1B)的套刻误差。
图4是曝光装置100的截面图，该曝光装置100可以用于制造根据本发明构思的一些实施方式的图1A-图3中示出的用于光刻测量的目标基板10、20和30。
图4中示出的曝光装置100是其中投影光学系统能够利用极紫外(EUV)光缩小绘制在光掩模上的图案(或也称作标线)的图像并能够在真空中将缩小的图像转移到晶片的曝光装置。然而，用于光刻测量的目标基板10、20和30可以通过利用具有与曝光装置100不同的结构的曝光装置形成。
参照图4，曝光装置100包括掩模台区100A、投影光学系统区100B和晶片台区100C。
掩模台区100A中的掩模台110包括掩模台支撑件112和固定到掩模台支撑件112的掩模固定系统118。光掩模PM可以利用静电卡盘固定到掩模固定系统118。
掩模台110可以在由箭头A1指示的扫描方向上移动光掩模PM。
在投影光学系统区100B中，投影光学系统140可以被定位为用于将形成在光掩模PM上的图案转移到晶片台区100C中的晶片W。晶片W可以固定到晶片台150上的晶片卡盘152上。晶片卡盘152可以在由箭头A2指示的扫描方向上移动晶片W。
包括掩模台110的掩模台区100A、包括投影光学系统140的投影光学系统区100B和包括晶片台150的晶片台区100C可以通过闸门阀162A和162B而彼此分开。真空排气器件164A、164B和164C可以分别连接到掩模台区100A、投影光学系统区100B和晶片台区100C，以独立地控制掩模台区100A、投影光学系统区100B和晶片台区100C的压力。
传输手(transfer hand)171被提供以在晶片台区100C和加载互锁腔室(loadlockchamber)100D之间(进/出晶片台区100C和加载互锁腔室100D)运送晶片W。真空排气器件164D连接到加载互锁腔室100D。晶片W可以在大气压下临时地存储在晶片加载口(waferload port)100E中。传输手172被提供以在加载互锁腔室100D和晶片加载口100E之间运送晶片W。闸门阀176A插置在晶片台区100C和加载互锁腔室100D之间。闸门阀176B插置在加载互锁腔室100D和晶片加载口100E之间。
传输手173被提供以在掩模台区100A的掩模台110和掩模加载互锁腔室100F之间运送光掩模PM。真空排气器件164E连接到掩模加载互锁腔室100F。光掩模PM可以临时地在大气压下存储在掩模加载口100G中。传输手174被提供以在掩模加载互锁腔室100F和掩模加载口100G之间运送光掩模W。闸门阀186A插置在掩模台区100A和掩模加载互锁腔室100F之间。闸门阀186B插置在掩模加载互锁腔室100F和掩模加载口100G之间。
光掩模PM可以通过被容纳在光掩模载体180内而从外部运送到曝光装置100，并可以通过被容纳在光掩模载体180内而被运送到掩模加载口100G。
图5是示出根据本发明构思的一些实施方式的光刻测量装置200的示意图。
参照图5，光刻测量装置200以无损的方式检查在曝光工艺期间应用的工艺参数或者工艺误差诸如焦距变化和套刻误差。光刻测量装置200是基于衍射的在线测量装置(有时被称为携带散射仪功能)，其朝向目标基板(诸如用于制造IC器件的晶片)的表面发射辐射束并实时测量被基板的表面衍射或反射的束的一些特性。
光刻测量装置200包括配置为支撑目标基板202(即，目标)的台210、配置为产生辐射束RB的照射器件220、用于将辐射束RB投射到目标基板202上的投射器件230以及用于检测被目标基板202反射或衍射的束的一些特性的检测器件240。
目标基板202可以是图1A-图3中示出的用于光刻测量的目标基板10、20和30中的任一个。
辐射束RB经由投射器件230入射到目标基板202上，投射器件230包括束分离器232、物镜234和偏振器236。偏振器236可以配置为使辐射束RB偏振，使得辐射束RB可以入射到形成在目标基板202上的SWG标记16和/或微型DBO标记36(见图1A-图3)上。
照射器件220可以产生辐射束，该辐射束具有比形成在图1A-图3中示出的用于光刻测量的目标基板10、20和30上的多个衍射图案16P和26P的第一节距P1更大的波长。例如，照射器件220可以产生辐射束，该辐射束具有等于或大于多个衍射图案16P和26P的每个第一节距P1的两倍的波长，但是本发明构思的实施方式不限于此。例如，照射器件220可以产生具有约230至约850nm的波长的辐射束。
投射器件230可以投射辐射束，使得辐射束可以在相对于与目标基板202延伸的方向(图5的X或Y方向)垂直的方向(图5的Z方向)的0°至布儒斯特角的范围内(例如，在约±89°的范围内)入射到目标基板202上。
在一些实施方式中，投射器件230可以配置为在目标基板202静止时朝向目标基板202投射由照射器件220产生且被偏振器236偏振的光。例如，投射器件230可以投射至少两种辐射束作为辐射束RB。至少两种辐射束可以包括同时入射到目标基板202上的相同位置上的具有不同波长的两种辐射束。在另一示例中，至少两种辐射束可以包括顺序地入射到目标基板202上的相同位置上的两种辐射束。顺序地入射的两种辐射束可以具有相同的波长或不同的波长。例如，至少两种辐射束的波长可以从约230至约850nm的波长范围选出。
由目标基板202发射的输出光束可以经由束分离器232和中继透镜238传输到检测器件240。
检测器件240包括第一检测单元242，该第一检测单元242配置为从例如零级衍射光束检测关于横向电(TE)偏振光分量和横向磁(TM)偏振光分量的数据D，该零级衍射光束是被形成在目标基板202上的SWG标记16衍射的输出光束。在一些实施方式中，关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据D可以指示关于TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差。
光刻测量装置200还包括数据存储器件250，该数据存储器件250存储关于被第一检测单元242检测的TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据D。数据存储器件250包括配置为基于数据D存储关于散焦(其在曝光工艺期间被实验地确定)的第一数据D1的第一存储介质252。
存储在数据存储器件250中的数据D和关于散焦的第一数据D1可以被传输到确定器件260。确定器件260包括由数据D和/或第一数据D1推断多个特征图案所经历的焦距变化的第一确定单元262。
光刻测量装置200还可以包括控制器件270，该控制器件270基于通过确定器件260推断的焦距变化来计算补偿焦距数据。
数据存储器件250还可以包括配置为存储包括焦深(DOF)的第二数据D2的第二存储介质254，该焦深(DOF)是确定为在曝光工艺期间已经由目标基板202经历的散焦的公差。
确定器件260还可以包括第二确定单元264。第二确定单元264确定在曝光工艺期间确定为已经由目标基板202经历的散焦是否在预设DOF范围内，并可以在散焦偏离预设DOF范围时传输对于目标基板202的修正命令到控制器件270。
当图3中示出的包括SWG标记16和微型DBO标记36的用于光刻测量的目标基板30用作目标基板202时，检测器件240还可以包括第二检测单元244，第二检测单元244配置为检测关于被微型DBO标记36衍射的输出光束当中的±n级衍射光束(其中n是等于或大于1的整数)的数据D3，该±n级衍射光束以相同的角度衍射从而关于零级衍射光束彼此对称。
确定器件260还可以包括第三确定单元266，第三确定单元266由关于通过第二检测单元244检测的±n级衍射光束的数据推断多个特征图案(例如，图1A和1B的多个特征图案14)的套刻误差。在一些实施方式中，数据D3可以存储在第三存储介质256中。在一些实施方式中，第二确定单元264可以从关于已经被第二检测单元244检测的±1级衍射光束的数据D3来推断多个特征图案14的套刻误差。在一些实施方式中，第二确定单元264可以从已经被第二检测单元244检测的±1级衍射光束之间的强度偏差来推断多个特征图案14的套刻误差。
图6是根据本发明构思的一些实施方式的光刻测量方法的流程图。图6的光刻测量方法可以利用图4的曝光装置100和图5的光刻测量装置200进行，但是本发明构思的实施方式不限于此。图6的光刻测量方法可以利用各种曝光装置中的任一种和各种光刻测量装置中的任一种来进行。
参照图6，在操作P310中，多个特征图案以及以第一节距的间隔布置的多个衍射图案经由光刻形成在基板上的相同水平上。
在一些实施方式中，在操作P310中，可以形成图1A-图3中示出的用于光刻测量的目标基板10、20或30。更详细地，为了形成图1A和1B中示出的用于光刻测量的目标基板10，光致抗蚀剂层形成在基板12上，利用图4的曝光装置100对光致抗蚀剂层进行曝光工艺，然后曝光的光致抗蚀剂层被显影，从而在基板12的第一区域I上形成多个特征图案14以及在基板12的第二区II域上形成包括多个衍射图案16P的SWG标记16。多个特征图案14和衍射图案16P可以是与光致抗蚀剂层的在光致抗蚀剂层被显影之后保留在基板12上的部分相对应的光致抗蚀剂图案。
多个衍射图案16P可以形成为具有小于根据后续操作P320入射在多个衍射图案16P上的辐射束的波长的节距(即，周期)，例如具有小于辐射束的波长的一半的节距。因此，多个衍射图案16P可以是SWG，每个SWG是小于在操作P320中辐射到基板上的光的波长的结构。
图7是透视图，示出其中分别包括在形成于基板12上的SWG标记16A、16B和16C中的多个衍射图案16PA、16PB和16PC(即，多个衍射图案16)由于在光刻期间发生的散焦而具有不同的高度H1、H2和H3的现象。
多个衍射图案16PA、16PB和16PC可以设定为具有相同的宽度W，其间的间隙G可以设定为彼此相同。SWG标记16的多个衍射图案16PA、16PB和16PC的栅格周期Λ通过SWG选择，该SWG为小于在测量期间期望使用的辐射束的波长的结构。
当多个衍射图案16P(构成在显影工艺之后形成的SWG标记16)和多个特征图案14被形成时，多个衍射图案16P可以由于在光刻期间进行的聚焦而具有不同的高度，如图7所示。
返回参照图6，在操作P320中，具有比第一节距大的波长的辐射束入射在多个衍射图案上。
在图1A和1B中示出的用于光刻测量的目标基板10的情形下，可以入射具有比构成SWG标记16的多个衍射图案16P的第一节距P1大的波长的辐射束，例如，波长超过第一节距P1的两倍。
入射的辐射束可以是在相对于与基板延伸的方向垂直的方向(图5中的Z方向)的0°至布儒斯特角的范围内偏振的光，例如在相对于与基板延伸的方向垂直的方向的约±89度的范围内偏振的光。
辐射到SWG标记16的光经受双折射从而发生零级光衍射。在零级光衍射中，TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差由于双折射而产生。TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差根据SWG标记16的SWG的高度而变化。
图8是透视图，用于解释在辐射到SWG标记16的光的零级光衍射中由于双折射引起的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差和
图9是曲线图，示出TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差与多个衍射图案16P的高度H之间的示范性关系。
参照图8和图9，SWG标记16的多个衍射图案16P的透射性能通常受到多个衍射图案16P的栅格周期(lattice period)Λ和高度H(见图1B)的很大影响。当偏振光辐射到SWG标记16时，被衍射的光的偏振态可以改变，光的偏振态的改变量可以与多个衍射图案16PA、16PB和16PC(其是SWG)的高度H1、H2和H3成正比。因此，如图9所示，TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差可以随多个衍射图案16P的高度H而线性地增大。然而，本发明构思的实施方式不限于图9的相位差的变化模式。例如，TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差可以随多个衍射图案16P的高度H非线性地增大。
返回参照图6，在操作P330中，从被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据。
关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据可以包括关于以上参照图8和图9描述的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的数据。
在一些实施方式中，关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据可以由图5的检测器件240的第一检测单元242检测。
在操作P340中，基于关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据来推断在光刻期间多个特征图案所经历的焦距变化。
在一些实施方式中，为了在操作P340中推断多个特征图案所经历的焦距变化，可以使用基于如图9所示的重复实验获得的曲线图或与其类似的曲线图。可选地，可以在操作P340中基于一公式来推断多个特征图案所经历的焦距变化，在该公式中TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差Δφ与多个衍射图案16P的高度H之间的关系通过反映用于光刻的各种工艺参数来限定。可选地，多个特征图案所经历的焦距变化可以利用基于如图7和图8所示的多个衍射图案16P的高度H与散焦像差(defocus aberration)之间的相关性的实验值设定的值来推断。
图10是推断在光刻期间施加并由多个特征图案所经历的焦距变化的示范性操作的流程图，该示范性操作被包括在图6的光刻测量方法中。
参照图10，首先，在操作P342中，基于图6的操作P330中检测的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差来推断多个衍射图案的高度。
在操作P344中，基于操作P342中推断的多个衍射图案的高度来推断被确定为在光刻期间多个特征图案所经历的焦距变化。
根据参照图6-图10描述的光刻测量方法，从具有与曝光装置的聚焦成比例的不同高度的多个衍射图案来分析在衍射的输出光束当中的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，因此可以推断在光刻期间目标基板所经历的聚焦。这样，可以测量在目标基板的曝光期间的微小焦距变化。例如，甚至可以测量几nm的厚度的焦距变化。因此，可以在线(或原位)监测在用于制造集成电路(IC)器件的光刻期间施加的曝光装置的焦距变化以及在光刻期间经历的细微焦距变化。
图11是根据本发明构思的一些实施方式的光刻测量方法的流程图。
图11的光刻测量方法包括以上参照图6描述的操作中的一些。
参照图11，进行以上参照图6描述的操作P310和P320。
具体地，当在操作P310中多个特征图案和多个衍射图案形成在基板上时，SWG标记16和微型DBO标记36也可以形成在目标基板12的第二区域II上，如图3所示。
当在操作P320中具有比多个衍射图案的第一节距大的波长的辐射束入射在多个衍射图案上时，辐射束可以入射在SWG标记16和微型DBO标记36两者上。
图12是透视图，示出其中具有比多个衍射图案16P的第一节距大的波长的辐射束RB入射在图3的目标基板30上的情形。
在操作P360中，检测关于被多个衍射图案衍射的输出光束当中的±n级衍射光束(其中n是等于或大于1的整数)的数据，该±n级衍射光束以相同的角度衍射从而关于零级衍射光束彼此对称。
关于±n级衍射光束的数据可以包括关于±n级衍射光束的强度之间的偏差的数据。
在图11的操作P360中检测的±n级衍射光束可以从例如由图3的微型DBO标记36输出的光束中选出。在图11的操作P330中的用于检测TE偏振光分量和TM偏振光分量的零级衍射光束可以对应于图3的SWG标记16的输出光束。
在一些实施方式中，关于±n级衍射光束的数据可以通过图5的检测器件240的第二检测单元244来检测。
在操作P360之前，将辐射束辐射到基板上的操作P320可以包括辐射具有大于多个衍射图案的第一节距的波长的第一辐射束到基板上的第一入射操作和辐射第二辐射束到基板的第一辐射束入射到其中的区域上的第二入射操作。例如，第二辐射束的波长可以等于第一辐射束的波长。在另一示例中，第二辐射束的波长可以不同于第一辐射束的波长。
图13是示出从入射在图3的目标基板30上的辐射束RB获得的衍射光束的透视图。
参照图13，当在图11的操作P320中具有如图12所示的一种波长的辐射束RB被辐射一次时，在操作P330中可以检测由辐射束RB获得的衍射光束当中的由SWG标记16输出的零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差。在操作P340中，多个特征图案所经历的焦距变化可以基于关于零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的数据来推断。在操作P360中，衍射光束当中的由微型DBO标记36输出的±n级衍射光束之间的强度偏差由辐射束RB获得。在操作P370中，多个特征图案的套刻误差可以基于±n级衍射光束之间的强度偏差来推断。在一些实施方式中，套刻误差可以利用从辐射束RB获得的衍射光束当中的±1级衍射光束之间的强度偏差来推断。
图14是透视图，示出其中用于检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的第一辐射束RB1和用于检测±n级衍射光束之间的强度偏差的第二辐射束RB2同时或顺序地入射在图3的目标基板30上的情形。
在某些示例中，第一辐射束RB1和第二辐射束RB2可以具有相同的波长。在另一些实例中，第一辐射束RB1和第二辐射束RB2可以具有不同的波长。第一辐射束RB1和第二辐射束RB2的各自波长可以从约230nm至约850nm的范围中选出。
在某些示例中，第一辐射束RB1和第二辐射束RB2可以同时入射在目标基板30上的相同位置上。在另一些示例中，第一辐射束RB1和第二辐射束RB2可以顺序地入射在目标基板30上的相同位置上。在此情况下，第一辐射束RB1可以在第二辐射束RB2之前入射，或者第二辐射束RB2可以在第一辐射束RB1之前入射。
在另一些示例中，第一辐射束RB1和第二辐射束RB2可以在目标基板30静止时入射。
图15是透视图，示出其中用于检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的第一辐射束RB1和用于检测±n级衍射光束之间的强度偏差的第二辐射束RB2分别入射在图3的目标基板30上的情形。
参照图15，在操作P330中，检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，该零级衍射光束是通过第一辐射束RB1已经入射在其上的SWG标记16获得的衍射光束DB1。在操作P340中，多个特征图案经历的焦距变化可以基于关于零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差的数据来推断。在操作P360中，检测通过第二辐射束RB2已经入射到其上的微型DBO标记36获得的衍射光束DB2当中的±n级衍射光束之间的强度偏差。在操作P370中，多个特征图案的套刻误差可以基于±n级衍射光束之间的强度偏差来推断。在一些实施方式中，套刻误差可以利用由第二辐射束RB2获得的衍射光束当中的±1级衍射光束之间的强度偏差来推断。
图11的检测关于±n级衍射光束的数据的操作P360可以与检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据的操作P330同时进行，或者操作P360和P330可以按一定次序进行。在一些实施方式中，推断多个特征图案的套刻误差的操作P370可以与推断多个特征图案所经历的焦距变化的操作P340同时进行。在另一些实施方式中，操作P370和操作P340可以顺序地进行。例如，推断多个特征图案的套刻误差的操作P370可以在推断多个特征图案所经历的焦距变化的操作P340之前或之后进行。
在操作P370中，由在操作P360中检测的关于±n级衍射光束的数据来推断多个特征图案的套刻误差。
在一些实施方式中，多个特征图案的套刻误差可以利用±n级衍射光束之间的强度偏差来推断。
根据参照图11描述的光刻测量方法，与多个衍射图案形成在相同水平上的多个特征图案所经历的焦距变化可以利用在被多个衍射图案衍射的输出光束当中通过SWG标记获得的零级衍射光束来测量，多个特征图案的套刻误差可以利用在被多个衍射图案衍射的输出光束当中通过微型DBO标记获得的±n级衍射光束来测量。因此，焦距变化和套刻误差可以利用单个目标基板同时测量，导致测量时间的减少。因此，可以提高制造IC器件的方法的产率。
图16是形成在基板上的多个衍射图案的结构的截面图，以便根据本发明构思的实施方式的光刻测量方法，依据通过在被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束获得的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，评估多个衍射图案的占空比的效果。
参照图16，用于依据TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差来评估占空比的效果的样品被如下制造。
硬掩模层404、无机抗反射层406和有机抗反射层408顺序地形成在硅基板402上，光致抗蚀剂层形成在有机抗反射层408上，包括平行布置的多条线的多个衍射图案420经由光致抗蚀剂层的曝光和显影形成为具有不同的周期Λ、不同的占空比DC和不同的高度H。在本说明书中，占空比DC被定义为通过多个衍射图案420的每个的宽度W除以周期Λ获得的值。
硬掩模层404由含碳膜形成，该含碳膜由包括有机化合物的旋涂硬掩模(SOH)材料形成，该有机化合物具有基于有机化合物的总重量的按重量计算的约85％至约99％的相对高的碳含量。无机抗反射层406由SiON形成。有机抗反射层408由底部抗反射涂层(BARC)形成。
图17A-图17E是曲线图，示出在图16的结构中不同的样品具有不同的周期Λ、不同的占空比DC和不同的高度H的情况下，依据通过接收并衍射具有633nm波长的辐射束的多个衍射图案420获得的零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差，评估多个衍射图案420的每个的高度H的变化效果。
更详细地，图17A是曲线图，示出当多个衍射图案420的占空比DC被固定为0.5并且其周期Λ为50nm、100nm、200nm和400nm时，检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差随多个衍射图案420的高度H变化的结果。
图17B是曲线图，示出当多个衍射图案420的周期Λ被固定为50nm并且其占空比DC为0.4、0.5和0.6时，检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差随多个衍射图案420的高度H变化的结果。
图17C是曲线图，示出当多个衍射图案420的周期Λ被固定为100nm并且其占空比DC为0.4、0.5和0.6时，检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差随多个衍射图案420的高度H变化的结果。
图17D是曲线图，示出当多个衍射图案420的周期Λ被固定为200nm并且其占空比DC为0.4、0.5和0.6时，检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差随多个衍射图案420的高度H变化的结果。
图17E是曲线图，示出当多个衍射图案420的周期Λ被固定为400nm并且其占空比DC为0.4、0.5和0.6时，检测零级衍射光束的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差随多个衍射图案420的高度H变化的结果。
由图17A-图17E的结果，显然的，即使当多个衍射图案420的周期Λ和占空比DC具有不同的条件时，TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差也随着多个衍射图案420的高度H的增大而增大。因此，与多个衍射图案420同时形成的特征图案所经历的焦距变化可以基于利用具有不同的周期Λ和不同的占空比DC的多个衍射图案420测量的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差来推断。
图18是根据本发明构思的一些实施方式的制造IC器件的方法的流程图。
参照图18，在操作P510中，光致抗蚀剂层形成在基板上。
基板可以是半导体晶片。在一些实施方式中，基板可以包括半导体元素，诸如硅(Ge)或锗(Ge)，或者化合物半导体，诸如Si碳化物(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)。在一些实施方式中，基板可以具有绝缘体上硅(SOI)结构。例如，基板可以包括掩埋的氧化物(BOX)层。在一些实施方式中，基板可以包括导电区，例如杂质掺杂的阱或杂质掺杂的结构。基板可以具有不同的隔离结构，诸如浅沟槽隔离(STI)结构。从绝缘层、导电层、半导体层、金属层、金属氧化物层、金属氮化物层、聚合物层中选出的至少一个可以形成在基板上。
光致抗蚀剂层可以由用于EUV(13.5nm)的抗蚀剂材料形成。在另一些实施方式中，光致抗蚀剂层可以由用于F2受激准分子激光器(157nm)、ArF受激准分子激光器(193nm)或KrF受激准分子激光器(248nm)的抗蚀剂形成。光致抗蚀剂层可以由正性光致抗蚀剂或负性光致抗蚀剂形成。
在操作P520中，光致抗蚀剂层通过应用第一焦距设定值来曝光。
虽然可以利用图4的曝光装置100进行曝光，但是本发明构思的实施方式不限于此。曝光可以利用各种曝光设备中的任一种来进行。
在操作P530中，特征图案以及包括以第一节距的间隔布置的多个衍射图案的SWG标记可以通过显影被曝光的光致抗蚀剂层而同时形成在基板上的相同水平上。
在一些实施方式中，在操作P530中，如图1A和1B所示的多个特征图案14和SWG标记16可以同时形成在基板上。
在另一些实施方式中，在操作P530中，如图2所示的多个特征图案14和SWG标记26可以同时形成在基板上。
在另一些实施方式中，在操作P530中，如图1B所示的多个特征图案14和如图3所示的SWG标记16和微型DBO标记36可以同时形成在基板上。
在操作P540中，具有比第一节距大的波长的辐射束入射在多个衍射图案上。入射在多个衍射图案上的辐射束可以具有比多个衍射图案的第一节距大的波长，例如大于第一节距的两倍的波长。例如，辐射束可以具有约230nm至约850nm的波长。
操作P540可以根据与以上参照图6和图11的操作P320描述的方法相同的方法进行。
在操作P550中，从被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据，例如TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差。
在一些实施方式中，该数据可以根据以上参照图6和图11描述的操作P330来检测。在另一些实施方式中，当在操作P550中从被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束正在检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据时，如以上参照图11的操作P360所述，还可以检测关于被构成微型DBO标记的多个衍射图案反射和衍射的输出光束当中的±n级衍射光束(其中n是等于或大于1的整数)的强度的数据并可以计算该强度之间的偏差，该±n级衍射光束以相同的角度衍射从而彼此对称。
在操作P560中，基于在操作P550中检测的关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据来推断在光刻期间多个特征图案所经历的焦距变化。
当在操作P550中从SWG标记中包括的多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差时，在操作P560中基于TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差来推断在光刻期间特征图案所经历的焦距变化。
当关于通过包括在微型DBO标记中的多个衍射图案获得的±n级衍射光束(其中n是等于或大于1的整数)的强度的数据在操作P550中被进一步检测时，特征图案的套刻误差可以进一步从关于±n级衍射光束的强度的数据推断。
在操作P570中，基于在操作P560中推断的焦距变化来确定第一焦距设定值是否将被校正。
图19是图18的推断特征图案经历的焦距变化的操作P560的示例的流程图。
参照图19，在操作P562中，基于图18的操作PP550中检测的关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据来推断多个衍射图案的高度。
当在操作P550中从被多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束来检测TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差时，如图9所示的基于重复实验获得的曲线图或与其类似的曲线图可以用于在操作P562中推断多个衍射图案的高度。可选地，多个衍射图案的高度可以在操作P562中基于一公式来推断，在该公式中TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差与多个衍射图案16P的高度H之间的关系例如基于通过反映光刻的不同工艺参数的重复实验来限定。在一些实施方式中，确定性方法(deterministicapproach)可以用于确定高度。
在操作P564中，基于在操作P562中推断的多个衍射图案的高度来推断在曝光光致抗蚀剂层的操作P520中应用的实际焦距。
可选地，实际焦距可以利用基于如图7和图8所示的多个衍射图案16P的高度H与散焦像差之间的相关性的实验值设定的值来推断。
图20是图18的确定第一焦距设定值是否将被校正的操作P570的示例的流程图。
参照图20，在操作P572中，基于在图18的操作P560中推断的焦距变化或在图19的操作P564中推断的实际焦距来确定第一焦距设定值是否将被重新设定。
在操作P574中，基于操作P572的确定结果来确定用于随后的曝光工艺的第二焦距设定值。
如果在图18的操作P560中推断的焦距变化或在图19的操作P564中推断的实际焦距在公差值内，则可以不改变在随后的曝光工艺中的焦距设定值。另一方面，如果在图18的操作P560中推断的焦距变化或在图19的操作P564中推断的实际焦距在公差之外，则第二焦距设定值可以被设定为能够补偿推断的焦距变化或推断的实际焦距的新的值。
在以上参照图18-图20描述的根据本发明构思的实施方式的制造IC器件的方法中，当监测经由曝光工艺和显影工艺在基板上获得的光致抗蚀剂图案在曝光工艺期间已经经历的焦距变化时，可以分析在被多个衍射图案(该多个衍射图案具有与曝光装置的聚焦成比例的不同高度)衍射的输出光束当中的TE偏振光分量和TM偏振光分量之间的相位差。因此，在曝光工艺期间形成在基板上的光致抗蚀剂图案所经历的焦距变化可以被准确地推断。也就是，可以推断几nm的焦距变化。因此，可以提供对在用于制造IC器件的光刻期间应用的曝光装置的焦距以及在光刻期间经历的细微焦距变化的无损在线(或原位)监测。
此外，利用通过多个衍射图案(该多个衍射图案在经由曝光工艺和显影工艺获得的多个衍射图案当中并构成SWG标记)获得的衍射光束当中的零级衍射光束可以测量形成在与多个衍射图案相同的水平上的多个特征图案所经历的焦距变化。因此，焦距变化和套刻误差可以在实际产品制造工艺中利用单个目标基板同时在线(或原位)监测，导致测量时间的减少。
图21是包括利用根据本发明构思的实施方式的IC器件制造方法制造的IC器件的存储卡1200的方框图。
存储卡1200包括产生命令和地址信号的存储控制器1220和存储模块1210，例如包括一个或多个快闪存储器件的快闪存储器。存储控制器1220包括发送命令和地址信号到主机和/或从主机接收命令和地址信号的主机接口(I/F)1223、以及发送命令和地址信号到存储模块1210和/或从存储模块1210接收命令和地址信号的存储器I/F 1225。主机I/F 1223、控制器1224和存储器I/F 1225通过公共总线1228与控制器存储器1221(诸如SRAM)和处理器1222(诸如，中央处理器(CPU))通讯。
存储模块1210从存储控制器1220接收命令和/或地址信号、响应于该命令和/或地址信号在存储模块1210的至少一个存储器件中存储数据、以及从至少一个存储器件取回数据。每个存储器件包括多个可寻址的存储单元以及产生列信号和行信号以在编程和读取操作期间访问多个可寻址存储单元中的至少一个的解码器。
从包括在存储卡1200中的存储控制器1220和存储模块1210以及包括在存储控制器1220中的部件1221、1222、1223、1224及1225中选出的至少一个包括由根据本发明构思的实施方式的目标基板形成的IC器件、利用根据本发明构思的实施方式的光刻测量方法制造的IC器件、或利用根据本发明构思的实施方式的IC器件制造方法制造的IC器件。
图22是包括存储卡1310的存储系统1300的方框图，存储卡1310包括利用根据本发明构思的实施方式的IC器件制造方法制造的IC器件。
存储系统1300可以包括通过公共总线1360彼此通信的处理器1330诸如CPU、随机存取存储器(RAM)1340、用户接口1350和调制解调器1320。这些部件的每个通过公共总线1360传输信号到存储卡1310并从存储卡1310接收信号。从包括在存储系统1300中的存储卡1310、处理器1330、RAM1340、用户接口1350和调制解调器1320中选出的至少一个包括由根据本发明构思的实施方式的目标基板形成的IC器件、利用根据本发明构思的实施方式的光刻测量方法制造的IC器件、或利用根据本发明构思的实施方式的IC器件制造方法制造的IC器件。存储卡1310包括联接到快闪存储器1311的存储控制器1312，该快闪存储器1311配置为存储/取回与命令相关的数据。
存储系统1300可以应用于各种电子应用领域。例如，存储系统1300可以应用于固态驱动器(SSD)、CMOS图像传感器(CIS)和计算机应用芯片组。
存储系统和装置可以以各种封装形式中的任一种来封装，该各种封装方式包括但不限于：球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)、带引线的塑料芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、多芯片封装(MCP)、晶片级制造封装(wafer-level fabricated package(WFP))或晶片级处理堆叠封装(wafer-level processed stack package(WSP))。
如本领域技术人员将理解的，本公开的多个方面可以在任何大量可取得专利权的类别或包括任何新的且有用的工艺、机器、制造或物质的成分、或者其任何新的且有用的改进的背景下示出和描述。因此，本公开的多个方面可以完全硬件、完全软件(包括固件、常驻软件、微代码等)或者结合软件和硬件来实施，其可以都在这里被总体地称为“电路”、“模块”、“部件”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取包括一个或多个计算机可读介质的计算机程序产品的形式，该一个或多个计算机可读介质具有在其上体现的计算机可读程序代码。
可以使用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如(但不限于)电子、磁、光学、电磁或半导体的系统、装置或器件，或者前述的任意适当的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非无遗漏的列表)将包括以下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、具有转发器的适合的光纤、便携式压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储器、磁存储器、或者前述的任意适当的组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是任意有形的介质，其可以包含或存储被指令执行系统、装置或器件使用或者与指令执行系统、装置或器件相关的程序。
计算机可读信号介质可以包括具有体现在其中(例如，在基带中或作为载波的一部分)的计算机可读程序代码的传播的数据信号。这样的传播的信号可以采用各种形式，包括(但不限于)电磁、光学或其任意适当的组合。计算机可读信号介质可以是任意计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并可以通信、传播或传输被指令执行系统、装置或器件使用或者与其相关的程序。在计算机可读信号介质上体现的程序代码可以利用任意适当的介质传输，该任意适当的介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等、或者前述的任意适当组合。
用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合编写，包括面向对象编程语言诸如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规过程编程语言诸如“C”编程语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL2002、PHP、ABAP，动态编程语言诸如Python、Ruby和Groovy，或者其他的编程语言。程序代码可以全部在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为独立软件包执行、部分地在用户计算机上且部分地在远程计算机上执行、或者全部在远程计算机或服务器上执行。在后面的情形中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户计算机，该任何类型的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)、或者可以连接到外部计算机(例如，利用因特网服务提供者通过因特网)或在云计算环境中或作为服务而提供诸如软件即服务(SaaS)。
这里参照根据公开的实施方式的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述本公开的各方面。将理解，流程图和/或方框图的每个方框以及流程图和/或方框图中的多个方框的组合可以通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机的处理器、服务器、专用计算机、或其他可编程数据处理设备以生产机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程指令执行装置执行的指令产生用于实现流程图和/或方框图中说明的功能/动作的机构。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，当执行该计算机程序指令时可以命令计算机、服务器、其他可编程数据处理设备或其他装置以特定方式运行，使得指令当存储在计算机可读介质中时产生一件包括指令的制造品，其在执行该指令时使得计算机实现流程图和/或方框图中说明的功能/动作。计算机程序指令也可以装载到计算机、服务器、其他可编程指令执行装置或其他装置上以引发一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他装置上进行，从而产生计算机实现的过程(process)，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图和/或方框图中说明的功能/动作的进程。
虽然已经参照其示范实施方式具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而没有背离权利要求书的精神和范围。
本申请要求于2014年7月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0096767的优先权，其公开内容通过引用整体结合于此。

Claims (25)

1.一种用于光刻测量的目标基板，包括：
基板；
特征图案，在所述基板上；和
亚波长光栅标记，相对于所述基板在与所述特征图案相同的水平上，所述亚波长光栅标记包括以第一节距间隔开的多个衍射图案，该亚波长光栅标记配置为测量影响所述特征图案的形成的焦距变化，
其中所述焦距变化基于被所述多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束中包括的横向电(TE)偏振光分量与横向磁(TM)偏振光分量的数据确定。
2.如权利要求1所述的用于光刻测量的目标基板，其中所述亚波长光栅标记和所述特征图案包括相同的材料。
3.如权利要求1所述的用于光刻测量的目标基板，其中所述第一节距小于用于测量所述焦距变化的辐射束的波长。
4.如权利要求1所述的用于光刻测量的目标基板，其中每个所述衍射图案具有矩形截面形状。
5.如权利要求1所述的用于光刻测量的目标基板，其中每个所述衍射图案具有倾斜侧壁。
6.一种用于光刻测量的目标基板，包括：
在基板上的微型基于衍射的套刻标记，该微型基于衍射的套刻标记包括多个第一衍射图案，每个第一衍射图案具有第一宽度作为最小宽度；和
在所述基板上的亚波长光栅标记，该亚波长光栅标记包括多个第二衍射图案，每个第二衍射图案具有小于所述第一宽度的宽度，
其中所述亚波长光栅标记配置为测量影响所述基板上的多个特征图案的形成的焦距变化，
其中所述焦距变化基于被所述多个第二衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束中包括的TE偏振光分量与TM偏振光分量的数据确定。
7.如权利要求6所述的用于光刻测量的目标基板，其中
所述微型基于衍射的套刻标记位于所述基板上的第一区域内，并且
所述亚波长光栅标记位于所述基板的在所述第一区域内的第二区域中并被所述多个第一衍射图案围绕。
8.如权利要求6所述的用于光刻测量的目标基板，其中
所述微型基于衍射的套刻标记配置为测量所述基板上的所述多个特征图案的套刻误差。
9.如权利要求8所述的用于光刻测量的目标基板，其中
所述第二衍射图案具有彼此平行的各个线形状，并且
所述第二衍射图案和所述特征图案是相同的材料。
10.一种光刻测量方法，包括：
经由光刻在目标基板上的相同水平上形成多个特征图案和以第一节距间隔开的多个衍射图案；
照射辐射束到所述多个衍射图案上，该辐射束具有比所述第一节距大的波长；
从响应于所述辐射束被所述多个衍射图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据；以及
基于关于所述TE偏振光分量和所述TM偏振光分量的数据，确定在所述光刻期间影响所述多个特征图案的形成的焦距变化。
11.如权利要求10所述的光刻测量方法，其中照射辐射束包括在相对于与所述目标基板延伸的方向垂直的方向的±89°的角度范围内照射偏振光到所述目标基板上。
12.如权利要求10所述的光刻测量方法，其中
检测关于TE偏振光分量和TM偏振光分量的数据包括：检测所述TE偏振光分量和所述TM偏振光分量之间的相位差，以及
确定焦距变化包括：
基于所述相位差确定所述多个衍射图案的每个的高度；和
基于所述多个衍射图案的每个的高度确定所述焦距变化。
13.如权利要求10所述的光刻测量方法，还包括：
检测关于在被所述多个衍射图案衍射的输出光束当中的±n级衍射光束的数据，该±n级衍射光束以相同的角度衍射从而关于零级衍射光束彼此对称，其中n是等于或大于1的整数；和
基于关于所述±n级衍射光束的数据确定所述多个特征图案的套刻误差。
14.如权利要求13所述的光刻测量方法，其中检测关于所述±n级衍射光束的数据包括：与检测关于所述TE偏振光分量和所述TM偏振光分量的数据同时地检测关于所述±n级衍射光束的数据。
15.如权利要求13所述的光刻测量方法，其中确定所述套刻误差包括与确定所述焦距变化同时地确定所述套刻误差。
16.一种基板，包括：
在所述基板上的包括在集成电路中的特征图案；和
在所述基板上的与所述特征图案间隔开的原位测量图案，所述原位测量图案和所述特征图案两者配置为相对于所述基板的表面具有相同的高度，其中所述原位测量图案被配置为基于被所述原位测量图案衍射的输出光束当中的零级衍射光束中包括的横向电(TE)偏振光分量与横向磁(TM)偏振光分量的数据确定所述特征图案的焦距变化。
17.如权利要求16所述的基板，其中所述原位测量图案和所述特征图案都被光刻配置为相对于所述基板的表面具有相同的高度。
18.如权利要求16所述的基板，其中所述原位测量图案和所述特征图案共同形成在所述基板上。
19.如权利要求16所述的基板，其中所述原位测量图案包括亚波长光栅标记，该亚波长光栅标记包括在所述基板上以第一节距间隔开的多个衍射图案，该亚波长光栅标记被配置为测量影响所述特征图案的形成的焦距变化。
20.如权利要求19所述的基板，其中所述第一节距小于配置为测量所述焦距变化的辐射束的波长。
21.如权利要求20所述的基板，其中所述多个衍射图案包括多个第一衍射图案，每个第一衍射图案具有第一宽度，所述基板还包括：
在所述基板上的微型基于衍射的套刻标记，所述微型基于衍射的套刻标记包括多个第二衍射图案，每个第二衍射图案具有比所述第一宽度大的第二宽度。
22.如权利要求21所述的基板，其中所述微型基于衍射的套刻标记配置为响应于所述辐射束指示与所述特征图案的形成相关的套刻误差。
23.如权利要求21所述的基板，其中所述亚波长光栅标记被包括在所述微型基于衍射的套刻标记中的所述多个第二衍射图案中的分开的第二衍射图案围绕。
24.如权利要求16所述的基板，其中所述原位测量图案配置为产生包括在从所述原位测量图案衍射的辐射中的所述横向电(TE)偏振辐射分量和所述横向磁(TM)偏振辐射分量之间的相位差。
25.如权利要求24所述的基板，其中所述相位差指示所述原位测量图案相对于所述基板的测量高度。
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