CN106462078B - 衬底和量测用图案形成装置、量测方法及器件制造方法 - Google Patents

衬底和量测用图案形成装置、量测方法及器件制造方法 Download PDF

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Abstract

来自图案形成装置(M)的图案通过光刻设备(LA)被施加至衬底(W)。所施加的图案包括产品特征和量测目标(600，604)。量测目标包括用于使用X射线散射(量测设备104)测量重叠的大目标(600a)和用于通过可见辐射的衍射(量测设备102)测量重叠的小目标(600b，604)。小目标(604)中的一些分布在大目标之间的位置处，而其他小目标(600b)被放置在与大目标相同的位置处。通过将使用相同位置处的小目标(600b)和大目标(600a)测得的值进行比较，使用所有小目标测得的参数值(704)可以被校正用于更好的准确度。大目标可以主要位于划道(SL)内而小目标分布在产品区域(602，D)内。

Description

衬底和量测用图案形成装置、量测方法及器件制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月13日提交的EP申请14168067的优先权，并且该申请通过引用全部合并于此。
技术领域
本发明涉及用于可用在例如通过光刻技术进行的器件的制造中的量测的方法及设备，和使用光刻技术制造器件的方法。作为这样的量测的特定应用，描述了测量重叠的方法。
背景技术
光刻设备是将期望的图案施加到衬底上、通常是到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用在集成电路(IC)的制造中。在这种场合下，备选地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用来生成待形成在IC的单独层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括裸片的部分、一个或数个裸片)上。
在光刻工艺中，经常期望进行对所创建的结构的测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括往往用来测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜(SEM)，和用以测量重叠、器件中的两个层的对齐的准确度的专用工具。近年来，已开发出各种形式的散射仪用于在光刻领域使用。这些装置将辐射的束引导到目标上并测量散射的辐射的一个或多个属性—例如，在根据波长变化的单个反射角度处的强度；在根据反射角度变化的一个或多个波长处的强度；或者根据反射角度变化的偏振—以获得可以从其确定目标的感兴趣的属性的“光谱”。感兴趣的属性的确定可以通过各种技术来执行：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元法等的迭代途径进行的目标结构的重建；库检索；和主成分分析。与SEM技术相比，光学散射仪可以在大比例或甚至所有产品单元上以高得多的吞吐量使用。
传统的散射仪所使用的目标是相对大的、例如40μm×40μm的光栅，并且测量束生成小于光栅的光斑(即，光栅被欠填充)。为了将目标的大小减小例如至10μm×10μm或更小，例如，所以它们可以被定位在产品特征之中，而不是在划道(scribe lane)中，已提出了其中将光栅制作为小于测量光斑(即，光栅被过填充)的所谓的“小目标”量测。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。典型地，使用其中零阶衍射(对应于镜面反射)被阻挡并且仅处理较高阶的暗场散射测量来测量小目标。暗场量测的示例可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到。在US专利申请US 20100328655A中描述了通过暗场成像进行的基于衍射的重叠测量。该技术的进一步发展已在公开的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422中进行了描述。可以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合并于此。以上文献均通过引用全部合并于此。其他类型的目标和测量(包括基于图像的量测)也是可用的。
通过将目标放置在产品特征之中，希望增加测量的准确度，因为较小目标以与产品特征更类似的方式受到工艺变化的影响，并且因为可能需要更少的内插来确定工艺变化在实际特征点处的影响。无论是基于衍射还是基于图像，重叠目标的光学测量在提高大规模生产中的重叠性能方面都已是非常成功的。
然而，随着技术的发展，重叠规范变得越来越紧。当前方法的一个限制在于它们利用以下光学波长制成，对于该光学波长而言，目标特征的尺寸必然被制作为比真实产品特征的典型尺寸大得多。例如，光栅节距可能是几百纳米，这是最小产品特征的至少十倍。结果是，来自光学目标的重叠测量结果不直接表示产品特征内的重叠。可以考虑通过使用波长与产品特征节距类似的更短波长的辐射来提高分辨率和准确度。不幸的是，对于短于大约200nm的波长，产品材料不再是透明的，并且仪器将不能“看到”底部光栅。对重叠的灵敏度因此随着更短的波长而下降。
作为光学检查方法的备选方案，也已考虑使用X射线来测量半导体器件中的重叠。一种技术被称为透射小角度X射线散射或T-SAXS。在US 2007224518A(Yokhin等人，JordanValley)中公开了适用于对重叠的测量的T-SAXS设备，并且该申请的内容通过引用合并于此。T-SAXS使用小于1nm的波长的X射线，并且所以用于T-SAXS的目标可以由产品状(product-like)特征制成。不幸的是，T-SAXS信号趋向于非常弱，尤其是当目标大小小时。因此测量趋向于对于在大批量制造中的使用来说太费时。虽然T-SAXS设备可以用来测量足够小以被考虑用于放置在产品特征之中的目标。不幸的是，小的目标大小要求小的光斑大小并且结果是甚至更长的测量时间。
发明内容
本发明旨在使得能够使用小目标量测来测量例如在半导体衬底上的产品区域内的位置处的参数，而同时提高这些测量表示产品特征的参数所采用的准确度。
根据本发明的第一方面，提供有一种衬底，具有：形成于衬底上并分布于衬底之上的一个或多个产品特征，和适于在测量光刻工艺的性能的参数时使用的多个量测目标，所述产品图案已通过所述光刻工艺被施加至衬底，其中量测目标包括：
-用于测量所述参数的第一组目标；
-用于测量相同参数的第二组目标；
其中第一组目标的第一子集基本上分布在横跨衬底的第一位置处，第二组的目标也位于第一位置处，并且其中第一组目标的第二子集分布在除第一位置之外的第二位置处，且
其中第一组目标包括具有比所述产品特征中的最小产品特征大很多倍的大小的主特征，并且第二组目标包括与包括多个特征的所述产品特征中的最小产品特征类似的大小的主特征，
由此能够通过使用比150nm长的波长的辐射检查所述第一组的目标并且通过使用X辐射检查所述第二组的目标，在所述第一位置中的每个第一位置处测量所述参数。
第一组和第二组的目标可以各包括诸如光栅等的一个或多个周期性特征。第一组的目标的光栅可以具有例如大于100nm或大于200nm的节距(空间周期)。可以限定主特征的大小，而不排除那些特征在其内包含可以与产品特征相同或成比例地接近的子结构的实施例。
用于第一组目标的测量的辐射可以在可见范围内，或在UV或DUV范围内。UV和DUV波长不穿透多个层，并因此可能不是那么适合用于测量在多个层中制作的特征之间的重叠。对于诸如临界尺寸(CD)或多个经过图案化的层内的重叠等的结构的其他属性，仅需要检查单个层并且缺乏穿透可能不是障碍。
X辐射可以具有例如小于1nm或小于0.2nm的波长。X射线往往在光子能量而不是波长方面为特征。以该方式表达，X辐射可以具有高于13keV或高于15keV的能量。
应该注意的是，US 20130059240提出了使用大目标和小目标的组合来提高使用光学散射仪进行的重叠测量的准确度。然而，在这种情况下，大目标和小目标两者具有相同的形式和特征大小，并且由相同光学仪器内的不同分支测量。于是，该提议没有解决准确地测量用于产品状特征的重叠的问题。
参数可以是重叠，并且各目标可以是在两个或更多的图案化步骤中形成的重叠光栅。在发明的一些实施例中，产品特征布置在由划道分开的产品区域中，并且第二组的目标主要位于划道内，而第一组的目标分布在产品区域内。第一组的目标可以比第二组的目标更多，而第二组的目标各自占据较大区域。
本公开中的表述“产品特征”并不意在限于在功能性的制造出的器件中的其最终形式的产品特征，而是包括这样的特征的前体，例如光敏抗蚀剂材料的在显影、蚀刻等之前被曝光以记录图案的部分，显影、蚀刻等将会使图案转变成物理产品特征。在例如测量两个层之间的重叠时，在形成将存在于成品半导体器件或正被制造的其他产品中的功能性特征之前，可以将已被蚀刻到下层中的物理产品特征与作为潜像或呈显影形式存在于抗蚀剂层中的产品特征进行比较。
发明进一步提供一种测量光刻工艺的性能的参数的方法，已通过光刻工艺将产品特征施加至衬底，方法包括：
(a)与将所述产品特征施加至所述衬底同时地，施加多个量测目标，量测目标包括用于测量相同参数的第一组目标和第二组目标，其中第一组目标的第一子集基本上分布在横跨衬底的第一位置处，第二组的目标也位于第一位置处，并且其中第一组目标的第二子集分布在除第一位置之外的第二位置处；
(b)用比150nm长的波长的辐射照射第一组目标的第一子集中的至少一个目标、检测由所述目标衍射或反射的辐射并且对表示所述辐射的信号进行处理，以确定在所述第一位置中的对应的第一位置处的所述参数的第一值；
(c)用X辐射辐照在相同第一位置处的第二组的目标、检测由第二组的所述目标散射的辐射并且对表示所述辐射的信号进行处理，以确定在所述第一位置处的所述参数的第二值；
(d)基于在相同第一位置处测得的第一值和第二值之间的比较，确定用于使用所述第一组目标测得的参数值的校正。
发明进一步提供一种器件制造方法，包括：
使用光刻工艺将功能性器件图案从图案形成装置转移到衬底上，同时将限定了第一量测目标和第二组量测目标的图案转移至衬底；
测量被施加至衬底的量测目标，以确定用于光刻工艺的一个或多个参数的值；和
根据所述量测的结果在光刻工艺的随后操作中应用校正，
其中量测目标包括用于测量相同参数的第一组目标和第二组目标，其中第一组目标的第一子集基本上分布在横跨衬底的第一位置处，第二组的目标也位于第一位置处，并且其中第一组目标的第二子集分布在除第一位置之外的第二位置处；且
其中测量量测目标的步骤包括通过如上面所阐述的根据本发明的方法来确定在所述第二位置中的一个或多个第二位置处的所述参数的值。
下面参照附图详细地描述本发明的进一步特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。应该注意的是，本发明不限于本文中所描述的具体实施例。这样的实施例在本文中被呈现用于仅说明的目的。基于本文中所包含的教示，附加的实施例对于相关领域(多个)技术人员来说是显而易见的。
附图说明
现在将参照附图通过示例的方式来描述本发明的实施例，其中：
图1描绘了根据发明的实施例的光刻设备；
图2描绘了根据发明的实施例的光刻单元或簇；
图3描绘了根据本发明的实施例的包括测量衬底上的不同目标的X射线量测设备和光学量测设备的量测系统；
图4以(a)示意性截面图并且以(b)平面图示出了适合用于在图3的系统中使用的成对的不同的目标；
图5以平面图示出了根据本发明的备选实施例的在衬底上的备选的成对的目标；
图6图示出具有产品区域、划道区域和在划道区域与产品区域两者中的量测目标的图案形成装置的一般形式；
图7图示出根据本发明的图6的图案形成装置的实施例的更多细节；
图8图示出本发明的实施例中的将从使用图7的图案形成装置形成在被曝光的衬底上的大目标和小目标获得的测量结果组合以获得更准确的测量的原理；和
图9是图示出根据本发明的实施例的量测方法的流程图；和
图10是图示出使用通过图9的方法进行的测量来控制检查方法和/或光刻制造过程的性能的方法的流程图。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，呈现出可以实施本发明的实施例的示例环境是有益的。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：照射系统(照射器)IL，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，被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并连接至配置成根据某些参数将图案形成装置准确地定位的第一定位器PM；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，各被构造成保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W并且各连接至配置成根据某些参数将衬底准确地定位的第二定位器PW；和投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，被配置成将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。参考框架RF将各种部件连接，并且用作用于设定和测量图案形成装置和衬底以及它们上的特征的位置。
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、静电型或其他类型的光学部件，或者它们的任何组合，用于引导、成形或控制辐射。
图案形成装置支撑件以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计和诸如例如图案形成装置是否被保持在真空环境下等的其他条件的方式来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以使用机械、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可以是例如可根据需要固定或可动的框架或台。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置。本文中的术语“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。
本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为是指可以用来在辐射束的截面中赋予辐射束以图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可以不是确切地对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征的话。一般情况下，赋予辐射束的图案将对应于诸如集成电路等的正在目标部分中创建的器件中的特定功能性层。
图案形成装置可以是透射型或反射型的。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。掩模是光刻中公知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移等的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，其中的每一个能够单独地倾斜以便沿不同方向对入射的辐射束进行反射。倾斜的反射镜在由反射镜阵列反射的辐射束中赋予图案。术语“图案形成装置”因此也可以被解释为是指以数字形式存储了限定出待利用这样的可编程图案形成装置实现的图案的信息的装置。
本文中使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为涵盖了任何类型的投影系统，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，或者它们的任何组合，视正使用的曝光辐射或者诸如浸没液体的使用或真空的使用等的其他因素的情况而定。本文中的术语“投影透镜”的任何使用可以被视作与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所描绘的，设备是透射型的(例如，采用透射型掩模)。备选地，设备可以是反射型的(例如，采用如上面所提到的类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射型掩模)。
为了示例起见而图示出的光刻设备可以是具有两个(两级)或更多衬底台WTa和WTb(和/或两个或更多掩模台)的类型的。在这样的“多级”机器中，可以并行地使用附加的台，或者可以在一个或多个台上执行预备步骤而同时使用一个或多个其他台用于曝光。
光刻设备也可以是如下类型的：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，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以施加至光刻设备中的其他空间，例如在掩模与投影系统之间。浸没技术是现有技术中公知的，用于增加投影系统的数值孔径。
参见图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是单独的实体，例如当源是准分子激光器时。在这样的情况中，源不视为形成光刻设备的一部分，并且辐射束在包括例如合适的引导反射镜和/或扩束器在内的光束传递系统BD的帮助下被从源SO传递至照射器IL。在其他情况中，源可以是光刻设备的一体部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL与如果需要的话的光束传递系统BD一起可以称作辐射系统。
照射器IL可以例如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。照射器可以用来调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在被保持在图案形成装置支撑件(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过图案形成装置而被图案化。穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B通过投影系统PS，该投影系统使束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)的帮助下，可以使衬底台WTa或WTb准确地移动，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，第一定位器PM和另一位置传感器(其在图1中未明确描绘出)可以用来将图案形成装置(例如，掩模)MA相对于辐射束B的路径准确地定位，例如在从掩模库进行的机械检索之后，或在扫描期间。
图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W可以利用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2而对齐。尽管如所图示出的衬底对齐标记占据了专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间(这些被称为划道对齐标记)。类似地，在其中超过一个的裸片设置于图案形成装置(例如，掩模)MA上的状况中，掩模对齐标记可以位于裸片之间。小的对齐标记也可以被包括在裸片内、在器件特征之中，在该情况中，期望标记尽可能地小并且除了相邻的特征以外不要求任何不同的成像或工艺条件。
所描绘的设备可以以各种各样的模式使用。在步进模式中，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上的时候，同步地扫描图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WTa(或WTb)(即，单次动态曝光)。衬底台WTa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投影系统PS的放大(缩小)率和图像倒置特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大大小限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的(在扫描方向上)的高度。如本领域中公知的，其他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。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案形成装置保持固定但具有改变的图案，并且衬底台WTa被移动或被扫描。
也可以采用上面描述的使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的两级类型的，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站—曝光站与测量站—在两个站之间可以互换衬底台。在一个衬底台上的一个衬底正在曝光站处被曝光的时候，可以将另一衬底装载到测量站处的另一个衬底台上并执行各种预备步骤。预备步骤可以包括利用水平传感器LS绘制衬底的表面控制的地图和利用对齐传感器AS测量衬底上的对齐标记的位置。这使得能够实现设备的吞吐量上的大幅增加。如果位置传感器IF不能在它处于测量站以及曝光站时测量出衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站处相对于参考框架RF追踪衬底台的位置。
如图2所示，光刻设备LA形成有时也称作光刻单元或簇的光刻单元LC的一部分，该光刻单元LC还包括用以在衬底上进行预曝光或后曝光工艺的设备。传统上，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以使被曝光的抗蚀剂显影的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底、使它们在不同工艺设备之间移动并且接着传送至光刻设备的装载台架LB。往往总称为轨道的这些装置处于轨道控制单元TCU的控制之下，该轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，该管理控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同设备以使吞吐量和处理效率最大化。
图3图示出用于在测量由光刻单元LC中的光刻设备LA处理的衬底的参数时使用的量测系统。量测系统可以与其他制造系统结合使用，而不仅是图1和图2中图示出的系统。特定目标是测量重叠，但可以测量其他参数，只是本文中所公开的技术的合适的适应。
在本发明的实施例中有用的量测系统被示出在图3中。量测系统1包括光学类型的第一量测设备102，和使用X射线的第二量测设备104。如图示出的，设备102测量已通过光刻工艺形成在衬底W上的第一量测目标T1的属性。在实际中遍及设备具有数个分支的第一光轴简单地用虚线O1表示。来自光源的照射辐射通过设备102内的照射光学系统被形成到目标T1上的光斑内。为了说明起见，在图中表示出一个入射射线I1。照射辐射由目标T1反射和衍射，如用射线0、+1和-1表示的。这些射线中的至少一些由设备102中的检测光学系统收集并处理以获得第一重叠测量OV1。
设备104测量通过与目标T1相同的光刻工艺形成在相同衬底上的第二量测目标T2的属性。第二光轴简单地用虚线O2表示。照射系统104a提供在目标T2上形成辐照光斑的用射线I2表示的X射线辐射的束。辐射通过目标T2并通过衬底W。辐射中的一些被衍射成不同的角度并且在设备104的检测系统104b中被检测。角度在该示意图中被夸大，并且在实际中可能看到非常小的角度。可以对检测系统104b所检测到的信号进行处理以获得目标T2中的重叠的测量OV2。
目标T1和T2形成在与产品特征P相同的衬底上，并且通过相同的工艺形成。因此通过提供并测量目标T1、T2，量测系统100能够间接测量产品特征P的重叠。如将在下面进一步说明的，多个目标T1和T2形成在横跨衬底分布的位置处。如将领会的，通过光刻制成的典型产品具有形成在彼此之上的数个层的产品特征。在待测量的参数是重叠的情形下，目标T1、T2中的每一个可以例如包括形成在彼此之上的层中的特征。
重叠的另一形式是在形成于单个层中的不同特征群之间的重叠。这样的特征可以发生在通过所谓的双图案化工艺(一般是多重图案化)制造的器件中。该类别中的技术包括节距加倍，例如通过在后道工序(BEOL)层中的光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)和自对齐双大马士革(self-aligned dual-damascene)。在多重图案化工艺中，不是在一个图案化操作中而是在两个或更多图案化步骤中在产品的一个层中形成结构。因此，例如，第一结构群可以与第二结构群交错，并且在不同的步骤中形成群，以便实现一个步骤独自可以产生的更高的分辨率。虽然群的安置应该相同并且关于衬底上的其他特征是完美的，但是每个真实图案当然都展现出某些位置偏移。群之间的任何无意的位置偏移可以被看作重叠的形式，并且可以通过与本文中公开的那些类似的技术来测量。另外，当在单个层中形成多个特征群时对于各群来说针对下层或上层中的特征的重叠可以是不同的，并且如果期望的话可以单独地测量对于这些群中的每一个的重叠。目标和方法也可以根据期望进行调整，以测量光刻工艺的其他参数，例如临界尺寸(CD)。为了说明的目的，将在下面的示例中假设两个层中的特征之间的重叠是感兴趣的参数。
如图3中示意性地图示出的，形成目标T1的单独特征在大小上与产品特征P相比相对大。形成目标T2的单独特征在大小上与产品特征P相同或类似。在图3中看不到，由设备104的射线I2形成的辐射光斑可以在直径上大于由设备102的射线I1形成的照射光斑。由目标T2占据的区域因此可以大于由目标T1占据的区域。由目标T2占据的区域可以例如是由目标T1占据的区域的两倍、三倍或四倍。这样的大区域的优点在于可以更快地收集用于良好测量的充分的辐射。X射线量测设备104可以相对不受工艺变化影响地提供重叠的准确且绝对的测量，但是大目标T2占据太多空间以至于不能被包括在很多位置处，尤其是不在产品区域内。目标T1小到足以被设置在横跨衬底的相对很多的位置处，包括在产品区域内，但是来自这些目标的测量受到工艺变化的影响，并且未必表示产品特征P内存在的重叠。在新颖的量测系统中，处理单元106使用设备102、104一起处理来自两种类型的目标的信号，以提供在横跨衬底的很多点处的重叠的准确测量。
尽管为了说明起见图3示出了同时地测量衬底W上的目标T1和T2的第一和第二量测设备102、104，但是在实际中测量可以在不同时间和地点进行。目标T1和T2在实际中与衬底W的大小相比将非常小，并且在真实衬底上将形成各类型的很多目标。各量测设备102和104可以是大件装备。结果是，在实际实施例中，很可能是将在衬底处于设备102内的时候测量所有的目标T1，并且在不同时间(或者之前或者之后)将在衬底被装载在设备104内的时候测量所有的目标T2。第一和第二量测设备可以是独立的装置或者可以彼此合并在共有的硬件系统中。第一和第二量测设备中的一个或两者可以自身集成有光刻设备LA或者在光刻单元LC内。
有关各量测设备的更详细的实施，在第一实施例中第一量测设备102是在介绍中所提及的类型的暗场成像设备。然而，应该理解的是，本发明可应用于例如使用基于图像的目标来提高其他类型的小目标量测的准确度。
本文中将不会详细地示出或描述设备102的内部结构和目标T1。合适的设备102的结构和操作的细节以及目标T的合适的设计可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO2009/106279中找到，这些文献通过引用全部合并于此。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。可以使用复合光栅目标在一个图像上测量多个光栅。该技术的进一步发展已在公开的专利出版物US20110027704、US20110043791、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422中进行了描述。这些发展中的任一个都可以应用在本公开的设备102的上下文中，并且所有这些申请的内容通过引用也被合并于此。
简短地概括用于暗场重叠量测的设备102的操作，从偏离轴线O一定角度冲击在目标T1内的光栅上的照射的射线I1造成零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)。应该记住的是，这些射线仅仅是覆盖衬底的包括了量测目标光栅T和有可能的(具有欠填充的小目标光栅)其他特征的区域的很多平行束中的一个。使用来自所示方向的照射，仅+1阶被选择以形成光栅的暗场图像。通过改变照射方向，接着可以使-1阶单独地成像。捕获这两个图像并将它们进行比较允许了待检测和分析的光栅中的不对称性。使用两个或更多偏置光栅(除了由工艺引起的未知重叠误差之外，具有编程到其内的已知偏移的光栅)，这些不对称测量可以被转换成重叠测量OV1。图3中的说明仅示出了具有在X方向上的衍射的光栅。相同的原理适于正交光栅(这引起了在Y反向上的衍射)的测量。作为备选方案，衬底可以被转动180°，而不是使照射角度转动。因为检测是呈暗场图像形式的，所以可以在单个步骤中测量多个光栅。
示例实施例中的第二量测设备104是透射型小角度X射线散射(T-SAXS)设备。典型地将使用具有高于13keV或高于15keV的能量的X射线，其具有小于0.1mm的非常短的波长。致密源可容易得到各种能量。在这些波长下，硅衬底是透明的。利用这样的短波长，硅晶片是透明的并且能够通过晶片测量目标的散射图案(例如光栅的衍射图案)。T-SAXS技术广泛用于分析材料，并且合适的T-SAXS设备可商业上购得，例如从Xenocs(法国格勒诺布尔(Grenoble，France)；www.xenocs.com)或Bruker AXS GmbH(德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe，Germany)；www.bruker.com)购得。适用于重叠的测量的T-SAXS设备被公开在US2007224518A(Yokhin等人，Jordan Valley)中，并且该申请的内容通过引用合并于此。该示例中的照射系统104a包括X射线源、诸如单色仪和准直器等的光学元件。单色仪确保待使用的波长的窄范围，而准直器确保用以形成X射线辐照光斑的入射角度的窄范围。光斑大小可以是几十微米，例如直径在20μm与200μm之间。光斑大小可以较小。检测系统104b主要包括位置敏感X射线检测器，典型地是检测器元件的阵列。阵列可以是线性阵列，但是通过提供元件(像素)的2维阵列，可以同时捕获X和Y方向上的衍射图案。有时包括束挡块104c以防止未散射的束108到达检测器，使得可以可靠地检测由目标散射的(相对弱的)射线。
反射型X射线散射设备也是可用的，这些包括例如GI-SAXS，(其中GI表示掠入射)和高反射性高分辨率X射线晶体学。Yuri Shvyd'ko等人的论文描述了“具有钻石的高反射性高分辨率X射线晶体光学器件”(自然·物理学(Nature Physics)6，196-199(2010)，在线发布：2010年1月17日|DOI：10.1038/nphys1506)。Shvyd'ko的论文证实了可以在X射线波长处实现高反射率，而普通材料将被穿透。除了T-SAXS之外或代替T-SAXS，这些反射技术可以在原理上适应并用来测量通过光刻工艺制造的周期性结构的属性。对于GI-SAXS来说，辐照光斑倾向于比半导体生产中的典型重叠目标所期望的大得多。然而，高反射性X射线技术可以根据需要利用小光斑起作用。
由产品状特征尺寸和X射线波长产生的散射角度意味着可以检测数个阶的衍射。在X射线波段中的重叠目标的情况中，两个层的贡献在衍射幅值方面是相加的，并且在顶层与底层之间没有耦合。然而，完美对齐的光栅和略微未对齐的光栅具有不同的衍射峰值强度。意味着衍射图案的总体形状的衍射包络将是不同的。通过测量衍射阶的强度，能够建立经验模型以使重叠与强度关联。模型可以仅基于峰值强度，或者它可以考虑峰值的形状或全谱的形状。模型的详细设计将取决于目标的性质、该属性是待测量的、在计算能力上的损害、测量时间等等。衍射峰值的形状可以例如用来获得关于目标的信息，诸如目标中的无序(线边缘粗糙度，LER)。这通过数字处理和与例如通过透射电子显微镜(TEM)或光学CD量测(OCD)进行的测量的比较来完成。通过明确地对衍射过程建模来重建重叠目标也是可行的。在X射线散射中，诸如CD、高度等等的参数之间的互相关(cross-correlation)是可忽略的并且测量对工艺变化不敏感。
衍射过程可以建模如下。令A表示对于具有特征f1和f2的两个光栅在位置x1和x2处的衍射幅值。对于针对作为用于重叠量测的单周期(“1D-p”)光栅的衍射阶(h，0，0)来说，幅值是：
使得衍射强度是：
I＝|A|2＝c+2f1f2cos(2πh(x2-x1))
其中c是常数。重叠ov被限定为x2-x1。通过使一个光栅在另一个之上移位半个节距，我们得到了强度与重叠之间的正弦依赖性：
I∝2f1f2sin(2πhov)
其中h为单独衍射峰值的阶数。各衍射阶强度可以携带关于重叠的信息。
X射线方法是过程稳健的并且对未经图案化的层不敏感。它可以提供绝对重叠测量，而不依赖于多个偏置的目标。然而如果需要可以使用多个偏置的目标。然而，最好是在仅存在两个感兴趣的光栅(水平1和水平2)的情形下存在用于透射的清晰区域。这往往是当制造仅几个层时光刻制造过程的“前道工序”(FEOL)的情况。普通情况下，这些前道工序层也是具有用于诸如重叠等的参数的最关键规范的层。如果它们具有与感兴趣的目标相比不同的节距，则可以在X射线路径中具有经过图案化的结构。原则上，在这种情况下，可以区分具有不同周期的为重叠目标而来的信息和来自背景的信息。然而，一般情况下，其他结构的存在将使得裸片内或产品内测量更复杂或不可能，并且将优选具有放置在彼此之上的仅两个感兴趣的结构。
图4描绘了在衬底W上的量测目标T1和T2的代表性示例。图4(a)示出了示意性地示出下侧和上侧产品层L1和L2在制造过程期间被添加所至的衬底W的截面。应该理解的是，衬底携带产品特征(功能性器件结构)，其质量取决于对重叠的仔细控制。真实产品在实际中将具有很多层。图4(b)示出了在这些目标的区域中的衬底的平面图。如在截面(a)中看到的，这些目标在层L1和L2中两者中都具有光栅特征，但是在平面图中仅可以看到顶层特征。
目标T1在该示例中包括在衬底上的复合目标，如从暗场重叠测量技术已知的。复合目标包括被紧密定位到一起的四个小光栅402至405，使得它们将全部在由第一量测设备102的照射束形成的测量光斑408内。因此这四个光栅全部被同时照射并同时成像在传感器上。在专用于重叠测量的示例中，光栅402至405自身由被图案化在形成于衬底W上的半导体器件的不同层中的重叠光栅形成。光栅402至405被不同地偏置以便有助于复合光栅的不同部分被形成所在的层之间的重叠的测量。在本示例中，光栅具有不同的定向。例如，X光栅和Y光栅被示意性地指示在图4中示出的目标中，X方向光栅402、404可以分别具有偏移+d和-d，而Y方向光栅403、405也具有+d和-d的偏移。在另一示例中，四个光栅可以具有单个定向，但分别具有+d、-d、+3d、-3d的偏差。该“偏差”意味着光栅中的一个使其组成部分布置成：使得如果它们两者被确切地印刷在它们的标称位置处，则该组成部分中的一个将以距离d相对于另一个偏移。第二光栅使其组成部分配置成：使得如果完美地印刷则将会有d的偏移，但是是在与第一光栅相反的方向上，等等。虽然图示出四个光栅，但实际实施例可以使用较大数量的光栅来获得期望的准确度。
目标T1的尺寸L1可以例如在10μm的量级上，例如在5μm至20μm的范围内。第一量测设备102可以对形成于图像传感器上的暗场图像内的不同单独光栅402至405进行解析。图像处理器与控制器PU处理这些图像，以例如通过图案匹配技术来标识光栅的单独图像。
一旦已经标识了光栅的单独图像，就可以例如通过对所标识的区域内的所选像素强度值求平均或求和来测量那些单独图像的强度。可以将图像的强度和/或其他属性彼此进行比较。使用不同的定向或照射方向，可以进行不同的测量。这些结果可以组合以测量作为光刻工艺的参数的重叠。
目标T2还包括形成在层L1和L2中的形成的重叠的光栅420和422。在该图示出的示例中，一个光栅420在X上是周期性的并且提供在X方向上的重叠测量，而光栅422在Y上是周期性的并且提供待在Y方向上测量的重叠。第二量测设备104使用由圆圈424表示的辐照光斑，以在检测系统104b中获得衍射光谱，如上面所描述的和如(例如)在US 2007224518A中所公开的。应该注意的是，目标T2中的目标特征(光栅线)在节距上比目标T1的特征精细得多，尽管它们未按比例示出。特别地，它们可以具有与最关键的产品特征P(图4(b)中未示出，但存在于如图3所图示的衬底上)的尺寸相同或相似的尺寸。相比之下，第一目标T1的光栅特征或其他特征比产品特征大得多。作为示例，目标T2可以具有在一个或两个方向上有着小于50nm的节距的周期性图案。作为示例，目标T1可以具有有着大于100nm、例如大于400nm的节距的周期性图案。
可以注意到，本文中提到的节距和特征大小关系到目标的主特征。已知光栅或其他量测目标的主特征可以出于各种原因自身被子分段。提供这样的子分段以例如在曝光和蚀刻工艺中使得特征更加产品状。子分段还已被提出用于调制主特征的有效折射率，例如以近似于正弦光栅。不过，在较长波长下工作的光学量测设备对子分段是“无视的”，并且仅看到主特征。
图5以平面图示出目标T1和T2的备选形式。该示例中的目标T1具有“框中框”特征502、503，而不是光栅。一个框状特征502形成在一个层中，而另一特征503形成在另一层中。508表示基于图像的重叠量测设备的视场，该设备可以是例如由KLA-Tencor公司(www.kla-tencor.com)制造的ArcherTM。特征502、503可以在由设备捕获的图像中被单独地解析，以通过确定内部特征503相对于外部特征502是居中地还是偏心地出现来测量重叠。用于基于图像的重叠测量的各种增强的目标被公开在Adel等人在IEEE半导体制造上的汇刊(2004年5月2日发行，卷17，第166页至179页，DOI：10.1109/TSM.2004.826955)上的论文“经过优化的重叠量测掩模：理论与实验”(“Optimized Overlay Metrology Marks：Theory andExperiment”by Adel et al，IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing，(Volume:17，Issue：2，May 2004，pages 166-179，DOI：10.1109/TSM.2004.826955))中。图5中图示的框中框设计仅是示意性的。如上面所提及的，诸如标为502、503的框等的主特征可以由较小的特征(子分段的)组成。对这些特征的大小的引用是指图示出的主特征。光学量测装置对子分段是“无视的”。
该示例中的目标T2包括二维(2-D)光栅520，其在大小上与图4中的光栅420、422中的一个类似。X射线辐照光斑524在大小上类似，但是合适的量测设备104该情况中可以利用单次曝光在X和Y方向上独立地对衍射图案进行解析。图示出的光栅520中的特征是具有产品状尺寸的光斑，例如在各方向上具有50nm的节距。可以设想不同形式的2D特征，包括上面提及的框状加上US 2007224518A中图示出的类型的条状特征。注意，图5的目标T1可以与图4的目标T2一起用在实施例中，反之亦然。
在图4和图5的任一实施例中，可以看出，目标T2还具有比目标T1的尺寸大得多的尺寸L2。它可以是例如40μm或更大。优选地，目标被辐照光斑424欠填充。利用在源系统104a中的适当的准直器，可以通过减小辐照光斑424的大小、例如小到10μm×10μm来实现较小目标。然而，在这种情况下，现有的X射线装备要求相对长的捕获时间以获得准确的衍射光谱。通过提供较大目标来增加光斑大小是获得准确度和吞吐量的必要组合的一种方式。另一方面，测量产品区域内的重叠(所谓的“裸片内”量测)也是重要的，并且小目标对于该目的是重要的(裸片内不动产(in-die real estate)非常昂贵)。
本公开因此提出了一种混合解决方案，其结合了非产品区域中的大的产品状目标的X射线测量和产品区域中的小目标上的光学量测。通过将大X射线目标放置在挨着小目标并置的划片线中，X射线测量可以用来校准光学小目标测量，并且用于转换在“按分辨率”特征(比方说50nm节距)上测量的重叠和在较粗略的目标(比方说500nm节距)上测量的重叠。由此处理单元106可以以粗略的节距和精细的按分辨率节距来校正重叠之间的系统偏差，该偏差可能例如由不对称灵敏度上的差异引起，并且可能由与光刻设备LA的投影系统PS中的像差相关的不同灵敏度引起。
图6示意性地示出支持刚刚提及的混合技术的图案形成装置M的总体布局。图案形成装置M可以是例如掩模版。如已经提及的，量测目标600可以被包括在所施加的图案的在功能性器件图案区域602之间的划道部分中。众所周知，图案形成装置M可以包含单个器件图案，或者器件图案的阵列，如果光刻设备的场地大到足以容纳它们的话。图6中的示例示出了标为D1至D4的四个器件区域。划道目标600被放置为相邻于这些器件图案区域并且在它们之间。在诸如半导体器件等的成品衬底上，通过沿着这些划道切割将衬底W切片成单独器件，使得目标的存在不会减小可用于功能性器件图案的区域。在目标与传统量测目标相比小的情形下，它们也可以被部署在器件区域内，以允许横跨衬底的光刻和工艺性能的更密切的监测。该类型的一些裸片内目标604被示出在器件区域D1中。虽然图6示出了图案形成装置M，但是在光刻工艺之后相同的图案被再现在衬底W上，并且结果是该描述适用于衬底W以及图案形成装置。
为了提高重叠测量的性能和密度而不牺牲产品内不动产，图8的划道目标600和裸片内目标604是基于小(光学)目标T1和大(X射线)目标T2的混合，如现在将描述的。
图7更详细地示出了图案形成装置M上的产品区域602中的一个，更详细地示出了目标600和604。在光刻工艺期间在衬底上的各场处产生和重复相同的图案。产品区域被标为D并且划片线区域被标为SL。在产品区域602中，小目标604被以期望的密度散布在产品特征之中的不同位置处。这些目标604具有例如图4或图5中图示出的目标T1的形式，并且可以使用图3的测量系统的第一量测设备102来测量。在划道区域SL中，设置了大目标600a、例如图4或图5中图示出的类型T2的，其可以使用利用X射线的第二量测设备104来测量。然而，设置在各大目标600a的旁边的是一个或多个小目标600b，其可以在划道区域SL中或仅仅在产品区域602的内侧。在各目标包括两个或多个单独光栅的组的情形下，小、大目标的单独光栅可以被定位在大目标的光栅之中，而不是完全分离。小目标600b在形式上与跨越产品区域602分布的小目标604相同。利用目标的该组合，大的划道目标600a可以用来以高准确度测量用于重叠的较低阶模型，而小的产品内目标604可以以高密度进行测量，并且被建模为较低阶模型的扰动。由于规则的目标600a伴随着较小目标600b在近旁，所以在使用小目标的测得的重叠中的由例如过程依赖性引起的不准确可以是已知的并且被补偿。
在介绍和权利要求的语言中，从图7中可以看出，设置在衬底上的目标包括类型T1的第一组目标和类型T2的第二组目标。第一组目标(目标600b)的第一子集基本上分布在横跨衬底的第一位置处，其中第二组的目标(600a)也位于该第一位置处。第一组目标(604)的第二子集分布在除第一位置之外的第二位置处。
图8以图形的方式图示出上面所描述的新颖的混合测量概念，和由图3的量测系统中的处理单元106实施的处理。横轴X表示横跨衬底的一个维度。产品区域D和划道区域SL在该轴线上被定界。竖轴表示测得的重叠值OVL。标为700a的两个被圈起来的点被绘制出以示出使用大目标600a测得的重叠值。使用相邻于大目标的小目标600b测得的重叠值被标为700b，并且使用小目标604横跨产品区域测得的重叠值被标为704。为了示例起见将简单的线性模型应用于横跨该产品区域的重叠，可以在点700a之间绘制出在单点划线中的分布曲线706。该曲线或者可以被看作在重叠在点700a处被采样的地方具有高准确度，但是在其间的产品区域中没有精细细节。从小目标测量700b和704绘制出另一分布曲线708(双点划线)。该较高阶分布显然在X方向上包含多得多的细节，但是其测得的重叠值已知归因于过程依赖性和测量仪器的限制而经受到误差。然而，知道目标600b和600a被基本上定位在衬底上的相同点处，可以做出图形上的点700b所表示的真正的重叠值由点700a的值更准确地表示的假设。偏移710因此可以计算出来，并应用于所有点704，使得来自曲线708的细节可以被应用作为直线706的扰动，以获得具有绝对准确度和横跨产品区域的详细结构的曲线712。
虽然图8的简化图示仅示出一个维度，但是本领域技术人员将领会到测量和模型在X和Y方向两者上延伸。在X和Y方向上的重叠也可以跨越该二维区域单独地建模。类似地，虽然曲线706是在仅仅两个采样点之间的线性模型，但是真实的衬底将具有若干测量值700a，其可以再次在二维中与较高阶模型接合。例如在扫描型光刻设备中，当成像效应对重叠的冲击跨越照射狭缝线性地变化时，该线性插值可以很好地工作。另一备选方案是使用附加的大和小目标对沿着底部划道测量变化。这些允许设备沿着狭缝捕获较高阶的行为。在任一情况中，来自曲线708的扰动的添加允许更较高阶、尤其是示出产品内变化的较高阶被添加至模型，而不是大X射线目标所要求的牺牲区域，或使用较小X射线目标所要求的牺牲吞吐量。可以以若干方式来分析重叠值。例如，处理器106可以将对于衬底的所有场来说共有的输出扰动与横跨作为整体的衬底是变化的那些扰动分离。因此，可以将场内重叠指印(fingerprint)与场间重叠指印分离。
图9是示出图3的量测系统中的用于测量光刻工艺的诸如重叠等的参数的总体过程的示例的流程图。过程使用了横跨衬底相对稀疏地分布的X射线目标和更密集分布的较小光学目标的组合。在步骤S1处，为图案形成装置(掩模版)或一组图案形成装置提供在产品图案区域602周围和内部分布的诸如图4和图5中图示出的那些等的目标图案。目标的布局可以例如与图8中示出的布局类似。在目标被用于测量重叠的情形下，用于制造目标的图案将被包括在限定了半导体或其他产品的不同层L1、L2中的图案的至少两个不同的掩模版中。在掩模版由可编程图案形成装置替换的情形下，以数据形式提供图案，但是过程基本相同。在S2处，使用光刻工艺在衬底的场区域上形成量测目标和产品特征。当然，在实际中将使一系列衬底图案化，重复步骤S2和随后的步骤。以下步骤以某个顺序进行图示和描述，但是可以在不脱离过程的原理的情况下以各种顺序执行。
然后将经过图案化的衬底装载到诸如形成图3的量测系统100的那些等的量测设备中。步骤S3和步骤S5涉及在第二(X射线)量测设备104中的大目标600a上的重叠的测量。在S3处，使用小角度X射线散射来捕获各目标(和目标内的各光栅，在提供多个光栅的情形下)的衍射光谱。在S5处，对光谱进行处理以在一个或多个目标600a中导出测量。在S6处，将测得的大目标重叠值组合成横跨衬底的重叠的低阶分布，由图10中的曲线706表示。
在S7和S8处，假设暗场成像技术，分别利用-1阶和+1阶衍射辐射来测量横跨衬底的小目标600b和604。使用图3的散射仪，纯粹作为示例，这些测量将利用暗场成像分支和传感器23来完成，如在先前申请中所描述的。对于目标内的各目标和各光栅来说，在步骤S9处将两个测得的强度进行比较，以获得对于各小目标的重叠测量。在S10处，与图8中的曲线708类似，可以将这些组合以限定横跨衬底的重叠的较高阶分布。在第一量测设备是不同的类型、例如是基于图像的量测设备的情形下，可以执行不同的步骤S7至S9以从小目标获得重叠测量。
在S11处，使用小光学目标600b相邻于大的产品状目标600a的知识使来自步骤S6和S11的低阶和较高阶分布合并，以产生混合分布(即，图8中的曲线712)。来自两种类型的目标的数据被组合的方式不是关键的，并且它们可以事实上被分开存储，只是当使用它们时进行交叉参考和调整。原理在于使用小目标测得的参数(例如重叠)可以通过对彼此相邻的小、大目标之间观察到的偏移的参考来校正。
如上面所提及的，重叠和其他参数的分布不需要整体表达为横跨衬底的变化。其可以例如被表达为对于所有场(使用图案形成装置M在衬底W上的不同位置处进行图案化的各实例)和场内变化被重复地叠合到其上的较低阶场间变化是共有的场内分布。
假设重叠误差的分布的确具有对于每个场来说基本上相同的强的场内组成部分，则可以实施缩短的测量过程，如虚线中的步骤S12所图示的。在过程的该经过修改的实施例中，小目标600b、604全部仅针对对于确定和记录场内分布和偏移710而言充分的几个代表性场进行测量。接着可以针对衬底的所有场将场内变化叠合在较低阶场间分布上，而不测量横跨衬底的所有小目标。当然该实施例假设场内分布充分地重复着，这将需要通过对于各过程的实验来验证。益处在于时间上的成本和测量吞吐量不如在测量所有小目标的过程中那么大。类似地，待在小、大目标测量之间应用的校正可以横跨衬底是恒定的，并因此可以从仅几个比较中预测。接着，为了提高吞吐量，实际上仅需要测量所提供的目标的子集。备选地，实验可以揭示校正是相当可变的，并且其自身应该被建模为从场到场可变的参数。
虽然划道中的空间不如产品区域内的空间那样昂贵，但它仍然是昂贵的并且可能期望减小具有产品状特征的X射线目标600a的大小。可以提供较小的目标、例如10μm×10μm，以吞吐量为代价。在这种情况下，各目标可能花费几秒钟来测量(尽管X和Y方向可以在单次曝光中测量)。如果仅需要测量几个目标，则与小X射线目标相关联的吞吐量代价可能是可接受的。随着即将到来的较亮的X射线源，每个目标的获取时间可以减小至低于一秒，或者如果准确度上的降低仍然给出对于待测量的期望的重叠性能来说足够高的准确度则获取时间可以更低。然而，在可预见的将来，与相对快速的光学测量相比，总会有与X射线测量相关联的时间代价。
图10是图示出制造过程的流程图，其中图3和图10的量测系统和合适的图案形成装置及衬底被用来监测性能并用作用于控制量测和/或生产过程的基础。在步骤S21中，对晶片进行处理以产生如上面描述的包括小光学目标和X射线目标的产品特征和量测目标。在步骤S22处，使用图10的方法来测量和计算重叠和/或其他参数。在步骤S23处，使用测得的参数(连同如可能是可得到其他信息)来更新量测配方(recipe)。量测配方可以限定例如应当使用光的什么波长和/或什么偏振来照射目标，或者入射射线I1的什么角度。经过更新的量测配方被用于重叠的再测量，和/或用于随后经过处理的晶片上的重叠的测量。以该方式，计算出的重叠测量在准确度上被提高。更新过程可以是自动的，如果期望的话。
在步骤S24中，通过来自第一量测设备和第二量测设备的测量的组合而取得的按分辨率的重叠的知识被用来更新控制光刻图案化步骤和/或器件制造过程中的工艺步骤的配方，用于进一步的晶片的处理。同样，该更新可以是自动的，如果期望的话。
虽然上面已描述了发明的具体实施例，但应该领会的是，发明可以除所描述的以外以其他方式来实践。与如在衬底和图案形成装置上实现的新颖目标相关联地，实施例可以包括包含机器可读指令的一个或多个序列的计算机程序，所述指令描述了在衬底上产生目标、在衬底上测量目标和/或对测量进行处理以获得关于光刻工艺的信息的方法。该计算机程序可以例如在图3的设备中的单元PU内和/或在图2的控制单元LACU内执行。还可以提供其中存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
尽管已描述了呈物理掩模版形式的图案形成装置，但是该申请中的术语“图案形成装置”还包括传输呈数字形式的图案的数据产品，例如待与可编程图案形成装置结合使用。
尽管上面可能已对发明在光学光刻的上下文中的实施例的使用做出了具体参考，但是应该领会的是，发明可以用在其他应用中，例如压印光刻中，并且在上下文允许的情形下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。图案形成装置的形貌可以被压入施加至衬底的一层抗蚀剂中，随之通过施加电磁辐射、热、压力或其组合使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，在其中留下图案。
关于光刻设备使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5nm至20nm范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
术语“透镜”在上下文允许的情形下可以是指包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件在内的各种类型的光学部件中的任一个或组合。
具体实施例的上述描述将如此完整地披露本发明的一般性质，以致其他人在无需过度实验的情况下就可以通过应用本领域现有技术内的知识容易地为各种应用修改和/或调节这样的具体实施例，而不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文中呈现的教示和引导，这样的调节和修改意在应该在所公开的实施例的等同方式的含义和范围内。应该理解的是，本文中的措词或术语是用于通过示例描述的目的，并且不是限制，使得本说明书的术语或措词应该由技术人员鉴于教示和引导来解释。
本发明的宽度和范围不应该由上面描述的示例性实施例中的任一个限制，而是应该仅根据以下权利要求及其等同方式来限定。

Claims (17)

1.一种衬底，具有：形成于所述衬底上并分布于所述衬底之上的一个或多个产品特征，和适于在测量光刻工艺的性能的参数时使用的多个量测目标，所述产品特征和所述量测目标已通过所述光刻工艺被施加至所述衬底，其中所述量测目标包括：
-用于测量所述参数的第一组目标；
-用于测量相同参数的第二组目标；
其中所述第一组目标的第一子集基本上分布在横跨所述衬底的第一位置处，所述第二组的目标也位于所述第一位置处，并且其中所述第一组目标的第二子集分布在除所述第一位置之外的第二位置处，且
其中所述第一组目标包括具有比所述产品特征中的最小产品特征大很多倍的大小的主特征，并且所述第二组目标包括与包括多个特征的所述产品特征中的最小产品特征类似的大小的主特征，
由此能够通过使用比150nm长的波长的辐射检查所述第一组的目标并且通过使用X辐射检查所述第二组的目标，在所述第一位置中的每个第一位置处测量所述参数。
2.如权利要求1所述的衬底，其中所述产品特征布置在由划道分开的多个产品区域中，其中所述第一位置主要在所述划道内而所述第二位置分布在所述产品区域内。
3.如权利要求1或2所述的衬底，其中所述第一组的各个目标占据小于由所述第二组的各个目标所占据的区域的一半的区域。
4.如权利要求1或2所述的衬底，其中所述第一组的各个目标占据16μm×16μm以下的区域，而所述第二组的各个目标占据大于20μm×20μm的区域。
5.如权利要求4所述的衬底，其中所述第一组的各个目标占据10μm×10μm以下的区域。
6.如权利要求4所述的衬底，其中所述第二组的各个目标占据大于30μm×30μm的区域。
7.如权利要求1或2所述的衬底，其中所述参数是重叠并且各个目标是在两个或更多的图案化步骤中形成的重叠目标。
8.一种用于在制造如前述权利要求中任一项所述的衬底时使用的图案形成装置，所述图案形成装置具有产品图案特征和目标图案特征，所述目标图案特征被形成在第一组和第二组中，所述第一组和所述第二组被布置以便在图案从所述图案形成装置被施加至衬底时产生所述第一组和所述第二组的目标。
9.一种用于与权利要求8所述的图案形成装置结合使用的图案形成装置，具有产品图案特征和目标图案特征，所述目标图案特征被形成为在图案被施加在利用权利要求8所述的图案形成装置施加的所述图案的顶部上时产生重叠光栅。
10.一种测量光刻工艺的性能的参数的方法，已通过所述光刻工艺将产品特征施加至衬底，所述方法包括：
(a)与将所述产品特征施加至所述衬底同时地，施加多个量测目标，所述量测目标包括用于测量相同参数的第一组目标和第二组目标，其中所述第一组目标的第一子集基本上分布在横跨所述衬底的第一位置处，所述第二组的目标也位于所述第一位置处，并且其中所述第一组目标的第二子集分布在除所述第一位置之外的第二位置处；
(b)用比150nm长的波长的辐射照射所述第一组目标的所述第一子集中的至少一个目标、检测由所述目标衍射或反射的辐射并且对表示所述辐射的信号进行处理，以确定在所述第一位置中的对应的第一位置处的所述参数的第一值；
(c)用X辐射辐照在相同第一位置处的所述第二组的目标、检测由所述第二组的目标散射的辐射并且对表示所述辐射的信号进行处理，以确定在所述第一位置处的所述参数的第二值；
(d)基于在相同第一位置处测得的所述第一值和所述第二值之间的比较，确定用于使用所述第一组目标测得的参数值的校正。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括
(e)用比150nm长的波长的辐射照射所述第一组目标的所述第二子集中的至少一个目标，并且基于检测由所述第二子集的所述目标衍射或反射的辐射并基于在步骤(d)中确定的所述校正来计算所述参数的值。
12.如权利要求11所述的方法，其中针对相同衬底上的多个第一位置执行步骤(b)、(c)和(d)，并且步骤(e)使用在针对两个或更多的第一位置确定的校正之间内插的校正。
13.如权利要求10、11或12所述的方法，其中所述产品特征被布置在由划道分开的产品区域中，其中所述第一位置主要在所述划道内而所述第二位置分布在所述产品区域内。
14.如权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中所述第一组的各个目标占据小于由所述第二组的各个目标所占据的区域的一半的区域。
15.如权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中所述参数是重叠并且各个目标是在两个或更多的图案化步骤中形成的重叠目标。
16.一种器件制造方法，包括：
使用光刻工艺将功能性器件图案从图案形成装置转移到衬底上，同时将限定了第一组量测目标和第二组量测目标的图案转移至所述衬底；
测量被施加至所述衬底的所述量测目标，以确定所述光刻工艺的一个或多个参数的值；和
根据所述量测的结果在所述光刻工艺的随后操作中应用校正，
其中所述量测目标包括用于测量相同参数的第一组目标和第二组目标，其中所述第一组目标的第一子集基本上分布在横跨所述衬底的第一位置处，所述第二组的目标也位于所述第一位置处，并且其中所述第一组目标的第二子集分布在除所述第一位置之外的第二位置处；且
其中测量所述量测目标的步骤包括通过如权利要求11或12所述的方法来确定在所述第二位置中的一个或多个第二位置处的所述参数的值。
17.如权利要求16所述的器件制造方法，其中所述功能性器件图案限定了被布置在由划道分开的多个产品区域中的产品特征，并且其中所述第一位置主要在所述划道内而所述第二位置分布在所述产品区域内。
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