CN109844647B - 基于衍射的聚焦度量 - Google Patents

基于衍射的聚焦度量 Download PDF

Info

Publication number
CN109844647B
CN109844647B CN201780063522.8A CN201780063522A CN109844647B CN 109844647 B CN109844647 B CN 109844647B CN 201780063522 A CN201780063522 A CN 201780063522A CN 109844647 B CN109844647 B CN 109844647B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffraction
pitch
design rule
target
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780063522.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109844647A (zh
Inventor
V·莱温斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLA Corp
Original Assignee
KLA Tencor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KLA Tencor Corp filed Critical KLA Tencor Corp
Publication of CN109844647A publication Critical patent/CN109844647A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109844647B publication Critical patent/CN109844647B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788Diffraction
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • G03F1/44Testing or measuring features, e.g. grid patterns, focus monitors, sawtooth scales or notched scales
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84Inspecting
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0037Production of three-dimensional images
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70616Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641Focus
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70681Metrology strategies
    • G03F7/70683Mark designs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N2021/95676Masks, reticles, shadow masks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

本发明提供能够通过覆盖测量工具实行敏感聚焦测量的基于衍射的聚焦目标单元、目标、及设计及测量方法。单元包括具有粗节距的周期性结构及以细节距布置的多个元件。所述粗节距是所述细节距的整数倍,其中所述细节距在一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率,且所述粗节距大于所述测量分辨率。所述元件是不对称的以提供散射照明的+1衍射级及‑1衍射级中的不同振幅,且所述元件的子组具有大于可印刷性阈值的CD(临界尺寸),且其它元件具有小于所述可印刷性阈值的CD。

Description

基于衍射的聚焦度量
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2016年10月14日申请的第62/408,238号美国临时专利申请案的权利,所述案的全部内容以引用方式全部并入本文中。
技术领域
本发明涉及度量领域,且更特定来说涉及散射聚焦测量及对应目标设计。
背景技术
平版印刷工具(例如,扫描仪或步进器)需要具有指定节点定义过程窗内的聚焦及剂量值,从而导致对这些参数的严格要求。对于新近节点,相对于聚焦及剂量的标称位置,聚焦变动的允许范围为±10nm,所述范围对于后续节点变得更小。在当前实践中,针对不同预定义扫描仪聚焦及剂量值印刷具有相同图案的特殊测试晶片(FEM(聚焦曝光矩阵)晶片),且使用所述特殊测试晶片以通过与其比较来确定实际聚焦及剂量参数。
当前聚焦/剂量测量方法的实例包含(i)使用具有隔离线图案、可能具有用于灵敏度增强的辅助特征的FEM晶片(例如,Brunner及Ausschnitt在2007年发表于SPIE会议第6518卷的“过程监视器光栅(Process Monitor Gratings)”;第7,916,284号美国专利(其全部内容包含在本文中))、(ii)由成像工具测量线端缩短效应(例如,Ausschnitt及Lagus在1998年发表于SPIE第3332卷的“见树而见林:CD控制的新方法(Seeing the forest forthe trees:a new approach to CD control)”,其全部内容包含在本文中)、(iii)在专用主光罩中使用相移掩模(例如,Brunner等人在1994年发表于SPIE会议第2197卷的“使用聚焦监视器测试掩模的量化步进器测量方法(Quantitative stepper metrology using thefocus monitor test mask)”,其全部内容包含在本文中),及(iv)使用包括不对称衍射光栅图案及参考图案的聚焦测试掩模,所述图案与光栅图像中的偏移进行比较(Hinnen等人在2013年发表于ASMC 2013SEMI高级半导体制造会议(Advanced SemiconductorManufacturing Conference)的“基于散射测量的产品上聚焦测量和监视(Scatterometry-based on-product focus measurement and monitoring)”,其全部内容包含在本文中)。
发明内容
下文是提供对本发明的初始理解的简化概述。所述概述不一定识别关键元件也不限制本发明的范围,而仅仅作为下文描述的引言。
本发明的一个方面提供一种基于衍射的聚焦目标单元,其包括具有粗节距的周期性结构及以细节距布置的多个元件,其中所述粗节距是所述细节距的整数倍,其中所述细节距在一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率,且所述粗节距大于所述测量分辨率,其中所述元件是不对称的以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅,且其中所述元件的子组具有大于可印刷性阈值的CD(临界尺寸),且其它元件具有小于所述可印刷性阈值的CD。
本发明的这些、额外及/或其它方面及/或优点阐述在下文详细描述中;可以从所述详细描述推论;及/或可通过实践本发明来学习。
附图说明
为更好地理解本发明的实施例且展示可如何实行,现将纯粹地以实例的方式参考附图,其中类似数字始终指定对应元件或区段。
在附图中:
图1是根据本发明的一些实施例的普通照明及散射方案的高级示意说明。
图2是根据本发明的一些实施例的基于衍射的聚焦目标的高级示意说明。
图3是根据本发明的一些实施例的在不同聚焦条件下的印刷单元的非限制性实例。
图4是根据本发明的一些实施例的对应于右侧照明极的衍射图案的非限制性实例。
图5示意性地说明根据本发明的一些实施例的非限制性实例中的印刷单元中的线取决于印刷工具的聚焦偏移的横向偏移。
图6是说明根据本发明的一些实施例的方法的高级流程图。
具体实施方式
在下文描述中,描述本发明的各个方面。出于解释目的,阐述特定配置及细节以提供对本发明的透彻理解。然而,所属领域技术人员还将明白可在无本文中呈现的特定细节的情况下实践本发明。此外,可省略或简化熟知特征以免模糊本发明。特定地参考附图,应强调,所展示细节是以实例的方式且仅出于本发明的说明性论述目的,且为了提供确信为本发明的原理及概念性方面的最有用且容易理解的描述而呈现。就这点来说,并未试图展示比本发明的基础理解所必需更详细的本发明的结构细节,结合附图所进行的描述使所属领域技术人员明白如何可在实践中体现本发明的若干形式。
在详细解释本发明的至少一个实施例之前,应理解,本发明并未将其应用限于下文描述中所阐述或附图中所说明的组件的构造及布置的细节。本发明可适用于可以各种方式实践或实行的其它实施例以及所揭示实施例的组合。而且,应理解,本文中所采用的措词及术语是出于描述目的且不应被视为限制。
如从下文论述明白,除非另有明确陈述,否则应明白,在整个说明书中利用术语(例如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”、“增强”等)的论述是指计算机或计算系统或类似电子计算装置(其操纵及/或将表示为运算系统的寄存器及/或存储器内的物理(例如电子)量的数据变换成类似地表示为运算系统存储器、寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据)的动作及/或过程。
本发明的实施例提供用于测量散射测量中的聚焦的有效且经济的方法及机构,且由此提供对度量技术领域的改进。本发明提供能够通过覆盖测量工具实行敏感聚焦测量的基于衍射的聚焦目标单元、目标及设计及测量方法。单元包括具有粗节距的周期性结构及以细节距布置的多个元件。所述粗节距是所述细节距的整数倍,其中所述细节距在一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率,且所述粗节距大于所述测量分辨率。所述元件是不对称的以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅,且所述元件的子组具有大于可印刷性阈值的CD(临界尺寸),且其它元件具有小于所述可印刷性阈值的CD。
图1是根据本发明的一些实施例的普通照明及散射方案的高级示意说明。以具有其中两个照明源被表示为L及R的偶极照明的印刷工具90作为非限制性实例,在最小设计规则节距(在非限制性实例中,150nm)与两倍的最小设计规则节距(例如,300nm)之间的节距范围处的衍射目标100(在掩模上)传递光瞳平面处对应于来自L照明源的0衍射级及-1衍射级(分别被表示为0th(L)及-1st(L))的照明点以及光瞳平面处对应于来自R照明源的0衍射级及+1衍射级(分别被表示为0th(R)及+1st(R))的照明点。应注意,目标100可经设计以满足双光束成像照明条件,如下文所解释。目标元件101根据其相对于可印刷性阈值的尺寸印刷在晶片80上,且通过测量工具95(例如,度量覆盖散射工具)相对于其测量分辨率来测量。目标元件101沿着X轴及Y轴印刷,且延伸到被定义为Z轴的抗蚀层中。应注意,最小设计规则节距对于不同印刷工具可不同,且随着技术进步可能变小。例如,最小设计规则节距可大于150nm,例如200nm、250nm等,或最终小于150nm,例如120nm、100nm、80nm或甚至更小。节距范围(及下文所揭示的细节距)可分别更大或更小,通常但不限于在一倍的相应最小设计规则节距与两倍的相应最小设计规则节距之间。
例如,图1中的图像说明照明光瞳中的光分布,其中最小设计规则节距(相当于可印刷性阈值)为90nm且掩模上的光栅节距为150nm(相当于下文所揭示的细节距)。例如,在最小设计规则节距与最多几乎两倍的最小设计规则节距之间的节距范围(下文被称为细节距)满足双光束成像照明条件,且投影在晶片80上的所得图像经形成为右侧照明极(R)的零衍射级(0th(R))与+1衍射级(+1st(R))之间的干扰且经形成为左侧照明极(L)的零衍射级(0th(L))与-1衍射级(-1st(L))之间的干扰。在下文中,所揭示目标设计是不对称的以使+1衍射级及-1衍射级的振幅不相等。例如,发明人已发现,通过使第一衍射级中的一者的振幅远大于另一者的振幅(例如,使+1衍射级的振幅远大于-1衍射级的振幅)可增强对聚焦的敏感度,从而可忽略较小振幅对图像构造(例如,在所述实例中,-1衍射级)的贡献。
某些实施例包括来源于目标100及/或单元110的度量聚焦测量信号。某些实施例包括目标100及/或由单元110组成的目标的目标设计文件。
图2是根据本发明的一些实施例的基于衍射的聚焦目标100的高级示意说明。基于衍射的聚焦目标100包括具有至少两对单元110(示意性地指示为单元1及单元2)的多个基于衍射的聚焦目标单元110(例如,110A、110B),其中单元110中的元件130具有相反不对称性,使得目标100具有180°旋转对称性。应注意,图2说明掩模上的单元及目标设计(也参见图1),且这些设计未完全印刷在晶片80上,如下文所解释。
基于衍射的聚焦目标单元110包括具有粗节距P2的周期性结构(分别对于每一单元110A、110B展示粗节距结构120A、120B)及以细节距P1布置的多个元件130。可选择细节距P1以满足双光束成像照明条件,例如,在一个设计规则节距与两个设计规则节距之间。粗节距P2经配置为细节距P1的整数倍(例如,作为非限制性实例,如所说明的x10或x6与x20之间的任何其它值)。细节距P1可经选择为未由测量工具解析(例如,P1<2倍的最小设计规则节距,例如作为典型、非限制性最小设计规则节距P1<2·150nm)且粗节距P2大于测量分辨率。细节距P1的实例包括例如100nm、150nm、200nm,且粗节距P2的实例包括例如在1000nm到2500nm之间的节距,只要对于某个整数n,P2=n·P1成立。
可选择细节距P1以满足双光束成像照明条件,且此外,具有经配置以提供相应±1衍射级的振幅之间的增强或最大差的(若干)不对称结构(也参见下述等式1及图4)。
元件130是不对称的(例如,作为非限制性实例,与细节距P1的单位单元135的右侧或左侧不对称,分别如结构120A、120B中所说明),以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅。应注意图1的普通照明及散射方案,不对称设计可经配置以在很大程度上区分不同衍射级及照明元件。
在某些实施例中,元件130的子组130A(较宽元件130)具有大于可印刷性阈值的CD(临界尺寸),且其它元件130B(较窄元件130)具有小于可印刷性阈值的CD。在某些实施例中,可印刷元件130A可具有与不可印刷元件130B类似的形式,这是因为有利地,在非印刷元件130B中保持与印刷元件130A的形式相同的形式提供对双光束成像条件的最大接近度(参见,例如图4),使得除对应于P1节距的零衍射级及第一衍射级之外,所有衍射级的振幅皆为小。
在下文中,信号的分析说明使用所揭示目标100及单元110的效率及结果。为简单起见,以非限制性方式将照明极(图1中的R、L)视为位于照明极的中心处的点光源-如上所述般不对称的目标100及单元110的空中图像可被表达为等式1,其中I表示空中图像的强度,A、B是常数且P是细节距P1。
Figure GDA0002026538620000051
Ws表示对应于零衍射级与+1衍射级的光瞳点中的对称像差之间的差,Wa表示对应于零衍射级与+1衍射级的光瞳点中的反对称像差之间的差,Φ表示通过掩模结构的特定选择(在目标100中)提供的零衍射级与+1衍射级之间的相位差,且α·(z-ZF)表示由从印刷工具90(例如,扫描仪)的聚焦位置的聚焦偏移引起的零衍射级与+1衍射级之间的相移。
Figure GDA0002026538620000052
其中θ0及θ1表示对应于零衍射级及第一衍射级的照明平面波的极角。
发明人指出,在近似点状照明源框架中的照明源时,参数α、Ws及Wa仅取决于照明极(图1中的L、R)的中心位置及细节距(P1)的选定值-且因此,像差及特定目标设计参数的效应可与印刷工具90的聚焦效应分离,且使用FEM晶片进行校准。如等式1中所说明,印刷工具90的聚焦位置的改变导致目标100(及/或单元110)的横向移位,其可用例如标准成像覆盖工具的测量工具95来测量,如下文所例证。
显然,类似考虑适用于更多真实照明源,包含除偶极之外的照明源,例如四极照明。
所揭示单元110及目标100模仿覆盖目标,且被类似地组织成相对于180°旋转不变,以允许在测量处理期间清除测量工具95及/或印刷工具90的工具引发误差。作为非限制性实例,图2中所说明的布置包括成对地具有相反细结构不对称方向的四个单元110(如上文所解释)-以产生相对于目标100的180°旋转不变的目标100。
图3是根据本发明的一些实施例的在不同聚焦条件下的印刷单元111的非限制性实例。发明人注意到,每一印刷单元111的线131对应于单元110中具有大于可印刷性阈值的CD的元件130A,且不同印刷单元111对应于在-60nm与+60nm之间的20nm间隔中的不同扫描仪聚焦位置(基于用四极照明方案进行的模拟)。在XZ平面中展示抗蚀层内沿着垂直方向变长的印刷线131。印刷线131还倾斜,这是因为由于目标不对称,每条线131的中心位置取决于聚焦位置-当Z坐标改变时,X坐标也改变。因此,所揭示设计能够提供随着扫描仪聚焦而变的印刷目标111的水平偏移,且在改变扫描仪聚焦时不改变印刷图案111的形式。因此,目标100经设计以提供纯偏移(而无形式改变),相对于现有技术显着地简化有关FEM晶片的校准程序。印刷图案是不同的。图3说明上文所揭示的设计原理的适用性。下文在图5中进一步说明不同聚焦对印刷单元111的效应。
如图3中所说明,每一印刷单元111仅具有由掩模上的单元110中的十个细节距结构印刷而成(图2中所说明)的四条线。因此,除印刷线131倾斜的事实外-这是由于每一切片位置的中心在很大程度上取决于聚焦,印刷目标105表现为具有经解析粗节距P2的标准分段OVL目标。然而,印刷图案105对不同扫描仪聚焦位置保持相同形式,且扫描仪聚焦改变的效应本身是以印刷图案的横向移位表示。图5中呈现随着扫描仪聚焦位置而变的横向移位值。
应注意,元件130A、130B(元件130B经设计为具有稍微减小的线宽,使其低于可印刷性阈值)之间的元件宽度(CD)的差提供印刷线与非印刷线之间的尖锐边界,这是由于在所述实例中CD的改变为小。尖锐边界实现印刷对比度及过程兼容目标100,其中图案放置接近具有细节距周期的目标周期性的图案放置,且可被视为覆盖代理目标,其中两个单元110之间的覆盖偏移变得可测量,即使未由测量工具95解析细节距。
图4是根据本发明的一些实施例的对应于右侧照明极(R)的衍射图案的非限制性实例。图4使用模拟工具例证上文关于等式1呈现的考虑及图2中呈现的目标设计的正确性。如图4中所说明,除对应于细节距的0衍射级(0th(R))及+1衍射级(1st(R))之外,所有衍射级的振幅皆为小(参见图1的注释)。对应地,图4说明扫描仪像差对印刷目标的放置的效应与对于细节距结构的周期行的效应相同。
目标100及单元110经配置以相对于可印刷性具有稳健性、对印刷工具90的所关注参数(例如,聚焦)的改变极为敏感且能够使用简易校准模型-例如,减少目标对聚焦的响应与目标对剂量的响应之间的相关性的校准模型,例如目标100可经配置以仅测量聚焦参数,而与剂量参数无关(或反之亦然)。在某些实施例中,目标100可进一步经配置以能够例如通过具有180°旋转对称性来清除扫描仪像差的影响。在某些实施例中,可使用FEM晶片的校准程序来清除扫描仪像差的影响。有利地,目标100及单元110经设计以能够通过标准成像OVL工具(例如,散射测量覆盖度量工具)来测量。
有利地,单元110及目标100经设计以具有至少两个节距,即未由测量工具95解析的细节距及由测量工具95解析且等于整数个细节距的粗节距。
图5示意性地说明根据本发明的一些实施例的非限制性实例中的取决于印刷工具90(例如,扫描仪)的聚焦偏移的印刷单元111中的线131的横向偏移。印刷目标图案105与图3类似地说明,且与图表106对准,图表106描绘在20nm步长下、取决于-0.06μm与+0.06μm之间的扫描仪聚焦位置、依据ADI(显影后检查)放置误差的横向偏移。
如图5中所说明,横向偏移与扫描仪聚焦改变几乎成线性关系,且对120nm扫描仪聚焦间隔提供约35nm横向偏移。这个测量预算与典型覆盖测量预算相当,且因为测量方法类似,允许估计聚焦测量精度。例如,通常在具有相反不对称方向的两个目标单元之间的覆盖测量对120nm扫描仪聚焦间隔提供70nm覆盖改变。假设覆盖测量精度为约1nm,使用印刷单元110的横向偏移的所揭示聚焦偏移测量的精度可被估计为扫描仪聚焦度量的约两倍,例如2nm到3nm。
图6是说明根据本发明的一些实施例的方法200的高级流程图。方法阶段可对可任选地经配置以实施方法200的上述目标100、单元110及/或测量工具95实行。方法200可至少部分地由至少一个计算机处理器及/或在聚焦测量模块中(可能在散射测量覆盖测量工具中)实施。某些实施例包括含计算机可读存储媒体的计算机程序产品,所述计算机可读存储媒体具有与其一起体现且经配置以实行方法200的相关阶段的计算机可读程序。某些实施例包括由方法200的实施例设计的相应目标的目标设计文件。方法200可包括以下阶段,而不管其顺序如何。
方法200可包括使用具有以一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率的细节距布置的不对称元件的至少一个基于衍射的聚焦目标单元来测量印刷工具的聚焦位置(阶段210),所述至少一个单元具有粗节距,粗节距是细节距的整数倍且大于测量分辨率,其中不对称元件经设计以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅,且其中所述元件的子组具有大于可印刷性阈值的CD,且其它元件具有小于可印刷性阈值的CD。在某些实施例中,所述单元可经布置在具有180°旋转对称性的聚焦目标中。
方法200可包括通过以下阶段来设计基于衍射的聚焦目标:将基于衍射的聚焦目标单元设计为具有以一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率的细节距布置的不对称元件(阶段220)且具有为细节距的整数倍且大于测量分辨率的粗节距(阶段225)。方法200可进一步包括配置不对称元件以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅(阶段230),及配置所述元件的子组以具有大于可印刷性阈值的CD且其它元件具有小于可印刷性阈值的CD(阶段235)。方法200可进一步包括将经设计单元布置在具有180°旋转对称性的聚焦目标中(阶段240)。
有利地,所揭示目标100、单元110、测量工具95及/或方法200对扫描仪聚焦位置目标是敏感的,提供简易校准程序,从而允许清除扫描仪像差的效应且能够将关于扫描仪聚焦位置的信息转换成印刷图案的横向偏移而不改变印刷图案的形式。
有利地,所揭示目标100、单元110、测量工具95及/或方法200为当前及较小节点提供高得多的目标灵敏度、测量精度,这是因为在过程窗内的标称聚焦位置周围且利用可跨过程窗印刷的设计实行测量,而若干现有技术方法在标称聚焦位置周围(其是所关注的范围)具有非常低灵敏度及/或展现扫描仪聚焦与剂量参数之间的耦合(其防止分离)(例如,背景技术部分中的方法(i)及(ii))。一些现有技术方法需要目前不适用(例如,背景技术部分中的方法(iii))的昂贵测试掩模,而所揭示目标100及单元110提供简单直接的设计。一些现有技术方法(例如,背景技术部分中的方法(iv))使用由测量工具95解析的大节距,但是因此提供若干衍射级(通常具有或多或少相同振幅的5级到6级),每一级具有随着扫描仪聚焦改变而改变的相位,且除偏移之外还引起图案轮廓的不同改变-且特征在于目标的难印刷性及校准模型的低精度。
上文参考根据本发明的实施例的方法、设备(系统)及计算机程序产品的流程图说明及/或部分图描述本发明的方面。将理解,可通过计算机程序指令实施流程图说明及/或部分图的每一部分及流程图说明及/或部分图中的部分的组合。可将这些计算机程序指令提供到通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器,使得经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实施流程图及/或部分图或其部分中指定的功能/动作的部件。
这些计算机程序指令还可存储在计算机可读媒体中,所述计算机可读媒体可指导计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置以特定方式起作用,使得存储在计算机可读媒体中的指令产生包含实施流程图及/或部分图或其部分中指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令还可加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上以引起在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实施过程,使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施流程图及/或部分图或其部分中指定的功能/动作的过程。
前述流程图及图说明根据本发明的各种实施例的系统、方法及计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能性及操作。就这点来说,流程图或部分图中的每一部分可表示包括用于实施(若干)指定逻辑功能的一或多个可执行指令的代码的模块、片段或部分。还应注意,在一些替代实施方案中,所述部分中注解的功能可不按图中所注解的顺序发生。例如,取决于所涉及功能性,连续展示的两个部分实际上可基本上同时执行或部分有时可按相反顺序执行。还将注意,部分图及/或流程图说明的每一部分及部分图及/或流程图说明中的部分的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实施。
在上文描述中,实施例是本发明的实例或实施方案。“一个实施例”、“实施例”、“某些实施例”或“一些实施例”的各种出现不一定全部是指相同实施例。尽管可在单个实施例的背景中描述本发明的各种特征,但是还可单独地或以任何合适组合提供特征。相反,尽管为清楚起见在本文中可在单独实施例的背景中描述本发明,但是本发明还可实施在单个实施例中。本发明的某些实施例可包含来自上文所揭示的不同实施例的特征且某些实施例可并入来自上文所揭示的其它实施例的元件。本发明的元件在特定实施例的背景中的揭示内容不应被视为限制其仅用于所述特定实施例。此外,应理解,本发明可以各种方式实行或实践,且本发明可实施在除了上文描述中概述的实施例以外的某些实施例中。
本发明不限于那些图或对应描述。例如,流程无需移动通过每一所说明图框或状态,或以与所说明及描述完全相同的顺序进行。除非另外定义,否则本文所使用的技术术语及科学术语的意义应为本发明所属的一般技术人员所常理解的意义。虽然已关于有限数目个实施例描述本发明,但是这些实施例不应被解释为限制本发明的范围,而是应作为一些优选实施例的例证。其它可能变动、修改及应用也在本发明的范围内。因此,本发明的范围不应受至此已描述的内容限制,而受随附权利要求书及其合法等效物限制。

Claims (13)

1.一种基于衍射的聚焦目标单元,其包括具有粗节距的周期性结构及以细节距布置的多个元件,其中所述粗节距是所述细节距的整数倍,其中所述细节距在一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率,且所述粗节距大于所述测量分辨率,其中所述测量分辨率是测量工具的分辨率,
其中所述多个元件能使用平版印刷工具印刷,且是不对称的以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅,
其中所述设计规则节距是能通过所述平版印刷工具印刷的最小节距,且
其中所述多个元件的子组具有大于所述设计规则节距的临界尺寸,且所述多个元件的其它子组具有小于所述设计规则节距的临界尺寸。
2.根据权利要求1所述的基于衍射的聚焦目标单元,其进一步包括具有小于所述设计规则节距的临界尺寸的线,所述线界定以所述细节距布置的所述多个元件。
3.一种基于衍射的聚焦目标,其包括多个根据权利要求1所述的基于衍射的聚焦目标单元,具有具备所述多个元件的相反不对称性的至少两对单元,且其中所述基于衍射的聚焦目标具有180°旋转对称性。
4.一种非暂时性计算机可读媒体,其存储经配置以执行根据权利要求3所述的基于衍射的聚焦目标的目标设计文件的程序。
5.一种基于衍射的聚焦度量方法,其包括使用至少一个根据权利要求1所述的基于衍射的聚焦目标单元测量印刷工具的聚焦位置。
6.一种基于衍射的聚焦度量方法,其包括:
使用至少一个基于衍射的聚焦目标单元来测量印刷工具的聚焦位置,所述至少一个基于衍射的聚焦目标单元具有以一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率的细节距布置的不对称元件,所述至少一个基于衍射的聚焦目标单元具有粗节距,所述粗节距是所述细节距的整数倍且大于所述测量分辨率,其中所述不对称元件能使用平版印刷工具印刷,
其中所述测量分辨率是测量工具的分辨率,
其中所述设计规则节距是能通过所述平版印刷工具印刷的最小节距,且
其中所述不对称元件经设计以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅,且其中所述不对称元件的子组具有大于所述设计规则节距的临界尺寸,且所述不对称元件的其它子组具有小于所述设计规则节距的临界尺寸。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述基于衍射的聚焦目标单元经布置在具有180°旋转对称性的聚焦目标中。
8.一种非暂时性计算机可读存储媒体,其具有与其一起体现的计算机可读程序,所述计算机可读程序经配置以实施根据权利要求6所述的方法。
9.一种散射测量覆盖测量工具,其包括经配置以实施根据权利要求6所述的方法的聚焦模块。
10.一种基于衍射的聚焦度量方法,其包括通过以下步骤设计基于衍射的聚焦目标:
将基于衍射的聚焦目标单元设计为具有以一个设计规则节距与两个设计规则节距之间且小于测量分辨率的细节距布置的不对称元件,所述不对称元件能使用平版印刷工具印刷,其中,所述设计规则节距是能通过所述平版印刷工具印刷的最小节距,至少一个基于衍射的聚焦目标单元具有粗节距,所述粗节距是所述细节距的整数倍且大于所述测量分辨率,其中所述测量分辨率是测量工具的分辨率,
配置所述不对称元件以提供散射照明的+1衍射级及-1衍射级中的不同振幅,其中所述不对称元件的子组具有大于所述设计规则节距的临界尺寸,且所述不对称元件的其它子组具有小于所述设计规则节距的临界尺寸,及
将经设计的基于衍射的聚焦目标单元布置在具有180°旋转对称性的聚焦目标中。
11.一种基于衍射的聚焦目标,其包括多个根据权利要求2所述的基于衍射的聚焦目标单元,具有具备所述多个元件的相反不对称性的至少两对单元,且其中所述基于衍射的聚焦目标具有180°旋转对称性。
12.一种非暂时性计算机可读媒体,其存储经配置以执行根据权利要求11所述的基于衍射的聚焦目标的目标设计文件的程序。
13.一种基于衍射的聚焦度量方法,其包括使用至少一个根据权利要求2所述的基于衍射的聚焦目标单元来测量印刷工具的聚焦位置。
CN201780063522.8A 2016-10-14 2017-06-02 基于衍射的聚焦度量 Active CN109844647B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662408238P 2016-10-14 2016-10-14
US62/408,238 2016-10-14
PCT/US2017/035821 WO2018071063A1 (en) 2016-10-14 2017-06-02 Diffraction-based focus metrology

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109844647A CN109844647A (zh) 2019-06-04
CN109844647B true CN109844647B (zh) 2022-06-10

Family

ID=61905858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780063522.8A Active CN109844647B (zh) 2016-10-14 2017-06-02 基于衍射的聚焦度量

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10761023B2 (zh)
EP (1) EP3507653A4 (zh)
KR (1) KR102234406B1 (zh)
CN (1) CN109844647B (zh)
TW (1) TWI726163B (zh)
WO (1) WO2018071063A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10705435B2 (en) 2018-01-12 2020-07-07 Globalfoundries Inc. Self-referencing and self-calibrating interference pattern overlay measurement
US11256177B2 (en) 2019-09-11 2022-02-22 Kla Corporation Imaging overlay targets using Moiré elements and rotational symmetry arrangements
US11686576B2 (en) 2020-06-04 2023-06-27 Kla Corporation Metrology target for one-dimensional measurement of periodic misregistration
KR20220056726A (ko) * 2020-10-28 2022-05-06 삼성전자주식회사 디포커스 계측방법과 보정방법, 및 그 보정방법을 포함한 반도체 소자 제조방법
CN112433420A (zh) * 2020-11-30 2021-03-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种航空相机的快速检焦装置及检焦方法
WO2023113850A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 Kla Corporation Overlay target design for improved target placement accuracy
US11796925B2 (en) 2022-01-03 2023-10-24 Kla Corporation Scanning overlay metrology using overlay targets having multiple spatial frequencies

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1936711A (zh) * 2006-10-18 2007-03-28 上海微电子装备有限公司 用于光刻装置的对准系统及其级结合光栅系统
CN101135860A (zh) * 2007-09-04 2008-03-05 上海微电子装备有限公司 一种光刻装置和用于光刻装置的对准系统及对准方法
CN103852091A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 株式会社三丰 光电式绝对位置检测器及其安装方法
CN105980932A (zh) * 2013-12-17 2016-09-28 Asml荷兰有限公司 检查方法、光刻设备、掩模以及衬底
CN105988307A (zh) * 2015-03-16 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 用于预估曝光工艺的焦点和剂量的方法和装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6732890B2 (en) 2000-01-15 2004-05-11 Hazelett Strip-Casting Corporation Methods employing permanent magnets having reach-out magnetic fields for electromagnetically pumping, braking, and metering molten metals feeding into metal casting machines
JP3297423B2 (ja) * 2000-08-09 2002-07-02 株式会社東芝 フォーカステストマスク、並びにそれを用いたフォーカス及び収差の測定方法
JP2006216639A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Sony Corp 光源強度分布設計方法、露光装置、露光方法、及び、半導体装置の製造方法
US7916284B2 (en) 2006-07-18 2011-03-29 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
US8024676B2 (en) * 2009-02-13 2011-09-20 Tokyo Electron Limited Multi-pitch scatterometry targets
US9093458B2 (en) * 2012-09-06 2015-07-28 Kla-Tencor Corporation Device correlated metrology (DCM) for OVL with embedded SEM structure overlay targets
US9454072B2 (en) * 2012-11-09 2016-09-27 Kla-Tencor Corporation Method and system for providing a target design displaying high sensitivity to scanner focus change
KR101855220B1 (ko) * 2013-10-30 2018-05-08 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 검사 장치 및 방법, 계측 타겟을 가지는 기판, 리소그래피 시스템, 및 디바이스 제조 방법
US9784690B2 (en) 2014-05-12 2017-10-10 Kla-Tencor Corporation Apparatus, techniques, and target designs for measuring semiconductor parameters
WO2016123552A1 (en) 2015-01-30 2016-08-04 Kla-Tencor Corporation Device metrology targets and methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1936711A (zh) * 2006-10-18 2007-03-28 上海微电子装备有限公司 用于光刻装置的对准系统及其级结合光栅系统
CN101135860A (zh) * 2007-09-04 2008-03-05 上海微电子装备有限公司 一种光刻装置和用于光刻装置的对准系统及对准方法
CN103852091A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 株式会社三丰 光电式绝对位置检测器及其安装方法
CN105980932A (zh) * 2013-12-17 2016-09-28 Asml荷兰有限公司 检查方法、光刻设备、掩模以及衬底
CN105988307A (zh) * 2015-03-16 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 用于预估曝光工艺的焦点和剂量的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190057152A (ko) 2019-05-27
US10761023B2 (en) 2020-09-01
EP3507653A4 (en) 2020-04-29
TW201818136A (zh) 2018-05-16
KR102234406B1 (ko) 2021-03-31
CN109844647A (zh) 2019-06-04
WO2018071063A1 (en) 2018-04-19
EP3507653A1 (en) 2019-07-10
US20190049373A1 (en) 2019-02-14
TWI726163B (zh) 2021-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109844647B (zh) 基于衍射的聚焦度量
TWI798248B (zh) 在計量量測中之機器學習
US9678421B2 (en) Target element types for process parameter metrology
US10228320B1 (en) Achieving a small pattern placement error in metrology targets
KR100958714B1 (ko) 리소그래피 공정의 포커스-노광 모델을 생성하는 시스템 및방법
US9454072B2 (en) Method and system for providing a target design displaying high sensitivity to scanner focus change
CN107532945B (zh) 用于倾斜装置设计的计量目标设计
WO2020074162A1 (en) Method of calibrating a plurality of metrology apparatuses, method of determining a parameter of interest, and metrology apparatus
CN107924852B (zh) 用于基于模型的临界尺寸测量的技术及系统
US20160012579A1 (en) Apparatus and methods for predicting wafer-level defect printability
US11537043B2 (en) Reduction or elimination of pattern placement error in metrology measurements
US9753364B2 (en) Producing resist layers using fine segmentation
US20150219449A1 (en) Reflection symmetric scatterometry overlay targets and methods
US8230369B2 (en) Simulation method and simulation program
Azpiroz et al. Massively-parallel FDTD simulations to address mask electromagnetic effects in hyper–NA immersion lithography
CN113039407A (zh) 单个单元灰度散射术重叠目标及其使用变化照明参数的测量
US9411249B2 (en) Differential dose and focus monitor
US12013634B2 (en) Reduction or elimination of pattern placement error in metrology measurements
Pandey et al. Aerial image metrology (AIMS) based mask-model accuracy improvement for computational lithography
EP4160314A1 (en) Method for measuring at least one target on a substrate
CN110741374A (zh) 光罩优化算法及最优目标设计
US20120033194A1 (en) Decision method and storage medium
Li et al. A novel focus monitoring technique using Iso-Dense overlay mark
Polonsky et al. Contact area as the intuitive definition of contact CD based on aerial image analysis

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant