CN113939772B - 用于扫描计量的计量目标 - Google Patents

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Abstract

一种计量系统可包含经耦合到扫描计量工具的控制器，所述扫描计量工具使沿着扫描方向运动的样本成像。所述控制器可从所述扫描计量工具接收所述样本上的计量目标的图像，其中所述计量目标包括：第一测量群组，其包含沿着正交于所述扫描方向的横向分布的单元；及第二测量群组，其沿着所述扫描方向与所述第一测量群组分离，所述第二测量群组包含沿着所述横向方向分布的单元，所述第二测量群组。所述控制器可进一步基于所述第一计量群组中的所述第一组单元中的至少一者来生成至少第一计量测量，及基于所述第二计量群组中的所述第一组单元中的至少一者来生成至少第二计量测量。

Description

用于扫描计量的计量目标
相关申请案的交叉引用
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)规定要求指定安迪·希尔(Andy Hill)、阿姆农·马纳森(Amnon Manassen)、吉拉德·拉雷多(Gilad Laredo)、约尔·费勒(YoelFeler)、马克·吉诺夫克(Mark Ghinovker)及弗拉基米尔·莱文斯基(VladimirLevinski)为发明者的2019年6月26日申请的标题为“扫描重叠(OVL)目标(Scan Overlay(OVL)Target)”的第62/867,142号美国临时申请案的优先权的权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及重叠计量，且更特定来说，涉及适用于扫描重叠计量系统的目标。
背景技术
计量系统通常通过分析专用计量目标来提供产品上计量，其中经制造图案元件的特性指示一或多个所关注计量指标。针对产品上计量(例如但不限于，产品上重叠(OPO)计量)的收紧的设计规则及要求越来越高的规范正驱动在半导体制造工艺的多个层级增加取样要求。此增加取样可进一步响应于计量数据而实现重叠模型的更高复杂度及用于光刻系统的更准确可校正值。然而，增加取样要求可能负面影响计量处理量。因此，期望提供用于高处理量计量的系统及方法。
发明内容
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含耦合到扫描计量工具的控制器，其中所述扫描计量工具使沿着扫描方向运动的样本成像。在另一说明性实施例中，所述控制器从所述扫描计量工具接收所述样本上的计量目标的图像。在另一说明性实施例中，所述计量目标包括包含沿着所述样本上的横向方向分布的一或多个单元的第一测量群组，其中所述样本上的所述横向方向正交于所述扫描方向。在另一说明性实施例中，所述计量目标进一步包括包含沿着所述样本上的所述横向方向分布的一或多个单元的第二测量群组，其中所述第二测量群组沿着所述扫描方向与所述第一测量群组分离。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述第一计量群组中的所述第一组单元中的至少一者生成至少第一计量测量。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述第二计量群组中的所述第二组单元中的至少一者生成至少第二计量测量。
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含用以使沿着扫描方向运动的样本成像的扫描计量工具。在另一说明性实施例中，所述系统包含耦合到所述扫描计量工具的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器从所述扫描计量工具接收所述样本上的计量目标的图像。在另一说明性实施例中，所述计量目标包括包含沿着所述样本上的横向方向分布的一或多个单元的第一测量群组，其中所述样本上的所述横向方向正交于所述扫描方向。在另一说明性实施例中，所述计量目标进一步包括包含沿着所述样本上的所述横向方向分布的一或多个单元的第二测量群组，其中所述第二测量群组沿着所述扫描方向与所述第一测量群组分离。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述第一计量群组中的所述第一组单元中的至少一者生成至少第一计量测量。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述第二计量群组中的所述第二组单元中的至少一者生成至少第二计量测量。
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量目标。在一个说明性实施例中，所述目标包含包括沿着样本上的横向方向分布的一或多个单元的第一测量群组，其中所述样本上的所述横向方向正交于扫描方向。在另一说明性实施例中，所述第一测量群组中的所述一或多个单元可通过扫描计量工具同时测量且在用所述扫描计量工具测量时可进一步提供至少第一计量测量。在另一说明性实施例中，所述目标包含包括沿着所述样本上的所述横向方向分布的一或多个单元的第二测量群组，其中所述第二测量群组沿着所述扫描方向与所述第一测量群组分离。在另一说明性实施例中，所述第二测量群组中的所述一或多个单元可通过所述扫描计量工具同时测量且在用所述扫描计量工具测量时可进一步提供至少第二计量测量。
应理解，前文概述及下文详细描述两者皆仅为示范性及说明性且并不一定限制如所要求的本发明。并入说明书且构成说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且连同概述一起用于说明本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员通过参考附图可更好理解本公开的许多优点，其中：
图1是说明根据本公开的一或多个实施例的扫描计量系统的框图。
图2是根据本公开的一或多个实施例的适用于其中样本在测量期间静止的静态模式计量测量的静态计量目标的俯视图。
图3是根据本公开的一或多个实施例的扫描计量目标的概念图。
图4A是根据本公开的一或多个实施例的具有用于沿着正交方向的重叠计量的两个测量群组的扫描计量目标的俯视图，其中所述两个测量群组中的每一者内的单元显示旋转对称性。
图4B是根据本公开的一或多个实施例的具有用于沿着正交方向的重叠计量的两个测量群组的扫描计量目标的俯视图，其中所述两个测量群组中的每一者内的单元显示旋转对称性。
图4C是根据本公开的一或多个实施例的具有多个相同单元的扫描计量目标的俯视图。
图4D是根据本公开的一或多个实施例的具有两个测量群组的扫描计量目标的俯视图，其中所述两个测量群组中的每一者内的单元显示反射对称性。
图5是根据本公开的一或多个实施例的具有用于沿着正交方向的重叠计量的每一者具有三个单元的两个单元群组的扫描计量目标的俯视图。
具体实施方式
现将详细参考附图中说明的所公开标的物。已尤其参考某些实施例及其特定特征来展示及描述本公开。本文中所阐述的实施例应被视为具说明性而非限制性。所属领域的一般技术人员应易于明白，可在不脱离本公开的精神及范围的情况下做出形式及细节的各种改变及修改。
本公开的实施例涉及用于基于扫描的计量的系统及方法，其中计量目标在平移通过计量工具的聚焦体积时通过所述计量工具特性化。
计量目标通常可包含经设计以提供一或多个印刷特性的准确表示的经明确定义的印刷元件。在此方面，计量目标的印刷元件的经测量特性(例如，通过计量工具)可表示与经制造的装置相关联的印刷装置元件。进一步来说，计量目标通常经特性化为具有一或多个测量单元，其中每一单元包含样本上的一或多个层中的印刷元件。计量测量接着可基于单个单元中或多个单元之间的印刷元件的大小、定向或位置(例如，图案放置)的测量的任何组合。
例如，重叠计量目标的一或多个单元可包含经布置使得每一层的元件的相对位置可指示特定层中的偏移误差(例如，图案放置误差(PPE))或与样本层之间的配准误差相关联的重叠误差的两个或更多个样本层上的印刷元件。通过另一实例，工艺敏感计量目标可包含单个样本层上的印刷元件，其中所述印刷元件的一或多个特性(例如，宽度或临界尺寸(CD)、侧壁角、位置或类似者)指示一或多个工艺指标，例如(但不限于)在光刻步骤期间的照明的剂量或在光刻步骤期间在光刻工具中的样本的焦点位置。
计量系统可使用各种技术检验计量目标。例如，计量系统可使用移动并测量(MAM)操作模式检验计量目标，其中平移样本以将所关注计量目标放置在测量视野内，在样本为静态时进行测量，且接着平移样本以将额外所关注计量目标放置在所述测量视野内。通过另一实例，计量系统可在样本运动(例如，扫描操作模式)时检验计量目标。例如，扫描计量工具可在样本沿着扫描方向扫描通过测量场时连续分析所述样本。进一步来说，扫描计量工具可在单次扫描中有效地检验沿着扫描方向分布的多个相邻目标，这消除与MAM工具相关联的耗时稳定时间要求。扫描计量工具在2018年3月21日申请的第15/761,830号美国专利申请案中大体上描述，所述专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
本公开的实施例涉及适用于使用扫描操作模式的检验的计量目标。在本文中应认知，归因于不同操作模式，扫描计量工具具有与MAM计量工具不同的误差源。特定来说，虽然MAM计量工具可捕获单个帧中的一或多个单元的图像，但扫描计量工具通常在扫描样本时逐行生成图像。因此，扫描计量工具可能对时变误差(例如但不限于，在不同程度上影响图像的不同部分的振动或抖动误差)敏感。
因此，根据本公开设计的扫描计量目标(以及用于测量此类目标的系统)包含一或多个测量群组，其中测量群组包含沿着正交于样本的扫描方向的方向分布的经设计用于共同计量测量的一或多个单元。在此方面，同时检验每一测量群组内的单元以减轻测量期间时变误差的影响。例如，测量误差(例如扫描速度或扫描位置误差)为每一测量群组中的所有单元所共同的，此可有助于对所述测量群组内的单元进行一致且准确的测量。
进一步来说，根据本公开设计的扫描计量目标可包含沿着扫描方向分布的任何数目个群组。尽管时变误差对一个测量群组中的单元的影响可与对不同测量群组中的单元的影响不同，但这些误差对计量测量可能具有最小影响，这是因为计量测量通常(但非排他地)涉及单个测量群组内的单元。
测量群组可包含经设计以生成任何数目个计量测量的一或多个单元的任何组合。例如，在重叠计量的背景内容中，扫描计量目标可包含具有适用于在第一方向(例如，X方向)上的重叠测量的单元的第一测量群组及具有适用于在正交第二方向(例如，Y方向)上的重叠测量的单元的第二测量群组。通过另一实例，扫描计量目标可包含在共同测量群组中的适用于在所述第一方向及所述第二方向两者上的重叠测量的单元。
本公开的额外实施例涉及适用于分析本文中所描述的扫描计量目标的扫描计量工具。例如，扫描计量工具可在其相对于测量场移动时连续分析扫描计量目标，接收与单元群组中的每一者相关联的计量信号且从所述计量信号生成计量数据。进一步来说，所述扫描计量工具可对每一单元群组内的单元应用共同测量算法以从对应计量信号生成计量数据。
本公开的额外实施例涉及适用于生成扫描计量目标的一或多个图案掩模。例如，图案掩模可包含适用于在光刻系统中成像到样本上用于制造扫描计量目标的图案元件。特定来说，图案掩模可包含与待制造在样本上的特定层相关联的一或多个单元群组的一或多个单元中的图案元件。进一步来说，多个图案掩模可包含用于制造在多个样本层上以制造多层扫描计量目标(例如，扫描重叠目标或类似者)的图案元件。
现参考图1到4，更详细描述用于使用扫描计量目标的计量的系统及方法。
图1是说明根据本公开的一或多个实施例的扫描计量系统100的框图。扫描计量系统100可包含用以在相对于测量场扫描样本102时分析样本102或其一部分的各种组件。例如，扫描计量系统100可经配置以在扫描样本102时分析样本102上的扫描计量目标(其将在下文更详细描述)。
在一个实施例中，扫描计量系统100包含经配置以生成照明光束106的照明源104。在另一实施例中，扫描计量系统100包含包括用以将照明光束106引导到样本102的一或多个组件的照明路径108。在另一实施例中，扫描计量系统100包含包括用以收集样本辐射112的一或多个组件的收集路径110。在另一实施例中，扫描计量系统100包含经配置以从收集路径110捕获样本辐射112的至少一部分的检测器114。在另一实施例中，扫描计量系统100包含经配置以在测量之前、期间及/或之后调整样本102及/或照明光束106的扫描子系统(例如，一或多个平移载物台、光束扫描仪或类似者)。
在另一实施例中，扫描计量系统100包含控制器116。在另一实施例中，控制器116包含一或多个处理器118。在另一实施例中，一或多个处理器118经配置以执行经维持在存储器媒体120或存储器中的程序指令集。进一步来说，控制器116可包含含有经存储在存储器媒体120中的可由处理器118执行的一或多个程序指令的一或多个模块。控制器116的处理器118可包含此项技术中已知的任何处理元件。在此意义上，处理器118可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器类型装置。在一个实施例中，处理器118可由桌面计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、平行处理器，或经配置以执行经配置以操作扫描计量系统100的程序的任何其它计算机系统(例如，网络化计算机)组成，如贯穿本公开所描述。应进一步认知，术语“处理器”可被广泛定义以涵盖具有一或多个处理元件的任何装置，所述一或多个处理元件执行来自非暂时性存储器媒体120的程序指令。
存储器媒体120可包含此项技术中已知的适于存储可由相关联处理器118执行的程序指令的任何存储媒体。例如，存储器媒体120可包含非暂时性存储器媒体。作为额外实例，存储器媒体120可包含(但不限于)只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态驱动器，及类似者。应进一步注意，存储器媒体120可与处理器118一起被容纳在共同控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体120可相对于处理器118及控制器116的物理位置而远程地定位。例如，控制器116的处理器118可存取可通过网络(例如，因特网、内部网络及类似者)存取的远程存储器(例如，服务器)。因此，上文描述不应被解释为限制本发明，而仅是说明。
控制器116可与扫描计量系统100的任何组件通信地耦合。在一个实施例中，控制器116从扫描计量系统100的一或多个组件接收数据。例如，控制器116可从检测器114接收与扫描计量目标相关联的计量信号(例如，一或多个图像或类似者)。在另一实施例中，控制器116执行本公开的一或多个处理步骤。通过另一实例，控制器116可从样本载物台134接收指示位置、速度或其它相关参数的位置反馈。在另一实施例中，控制器116分析或以其它方式处理来自检测器114的计量信号。例如，控制器116可基于来自扫描计量目标的计量信号来生成计量数据(例如但不限于，重叠数据、在一或多个光刻步骤期间样本102的焦点位置，或在一或多个光刻步骤期间的照明剂量)。在另一实施例中，控制器116可生成一或多个控制信号，以引导或以其它方式控制扫描计量系统100的组件。控制器116可生成用于扫描计量系统100的任何组件(包含但不限于，检测器114、样本载物台134、照明源104或照明路径108或收集路径110的任何组件)的控制信号。
进一步来说，扫描计量系统100可作为此项技术中已知的任何类型的计量系统操作。在一个实施例中，扫描计量系统100为其中可基于样本102的一或多个图像生成计量数据的成像计量系统。在另一实施例中，扫描计量系统100为其中计量数据为基于与通过样本102衍射及/或散射照明光束106相关联的一或多个光瞳图像的散射测量计量系统。
仍参考图1，将更详细描述扫描计量系统100的各种组件。
照明源104可包含此项技术中已知的任何类型的光源。进一步来说，照明源104可具有任何选定光谱内容。
在一个实施例中，照明源104包含一或多个相干源，例如(但不限于)一或多个激光源。在此方面，照明源104可产生具有高相干性(例如，高空间相干性及/或时间相干性)的照明光束106。例如，照明源104可包含一或多个宽带激光，例如(但不限于)一或多个超连续激光或白光激光。通过另一实例，照明源104可包含一或多个窄带激光。通过进一步实例，照明源104可包含用以提供具有可调谐光谱强度的照明光束106的一或多个可调谐激光。进一步来说，相干照明源104可基于任何类型的技术或产品设计。例如，照明源104可包含(但不限于)一或多个光纤激光、一或多个二极管激光或一或多个气体激光的任何组合。
在另一实施例中，照明源104包含用以提供具有低或部分相干性(例如，空间及/或时间相干性)的照明光束106的一或多个低相干性源。例如，照明源104可包含一或多个发光二极管(LED)。通过另一实例，照明源104可包含激光维持等离子体(LSP)源，例如(但不限于)适于容纳在通过激光源激发成等离子体状态时可发射宽带照明的一或多个元件的LSP灯、LSP灯泡或LSP腔室。通过另一实例，照明源104可包含灯源，例如(但不限于)弧光灯、放电灯、无电极灯或类似者。
进一步来说，照明源104可包含光源的任何组合。在一个实施例中，照明源104包含用以提供宽带照明的一或多个超连续激光源及用以补充所述一或多个超连续激光源的光谱中的间隙的一或多个部分相干高亮度LED。
照明源104可进一步提供具有任何选定时间特性的光。在一个实施例中，照明源104包含用以提供连续波照明光束106的一或多个连续波源。在另一实施例中，照明源104包含用以提供脉冲化或以其它方式调制的照明光束106的一或多个脉冲源。例如，照明源104可包含一或多个锁模激光、一或多个Q切换激光或类似者。
在一个实施例中，照明路径108包含一或多个透镜122。在另一实施例中，照明路径108包含适于修改及/或调节照明光束106的一或多个光学组件124。例如，一或多个光学组件124可包含(但不限于)一或多个偏光器、一或多个滤光器、一或多个光束分离器、一或多个扩散器、一或多个均质器、一或多个变迹器或一或多个光束塑形器。
在另一实施例中，扫描计量系统100包含用以将照明光束106聚焦到样本102上的物镜126。
样本辐射112可包含从样本102发出的任何类型的辐射，包含(但不限于)光或粒子。例如，样本辐射112可包含通过样本102反射及/或散射的照明光束106的部分。通过另一实例，样本辐射112可包含由样本102吸收照明光束106而引发的发光。通过另一实例，样本辐射112可包含响应于照明光束106而来自样本102的粒子，例如(但不限于)反向散射的电子或二次电子。
在一个实施例中，收集路径110包含一或多个透镜128。在另一实施例中，收集路径110包含适于修改及/或调节照明光束106的一或多个光学组件130。例如，一或多个光学组件130可包含(但不限于)一或多个偏光器、一或多个滤光器、一或多个光束分离器、一或多个扩散器、一或多个变迹器或一或多个光束塑形器。
在另一实施例中，扫描计量系统100包含光束分离器132。例如，如图1中所说明，光束分离器132可为照明路径108及收集路径110两者所共有，使得物镜126既可将照明光束106引导到样本102又可收集样本辐射112。在另一实施例中，尽管未展示，但照明路径108及收集路径110可包含分别用以将照明光束106引导到样本102及收集样本辐射112的分离透镜。
检测器114可包含此项技术中已知的适于捕获从样本102接收的样本辐射112的任何光学检测器。在一个实施例中，检测器114包含适于捕获一或多个图像的多像素检测器。例如，检测器114可包含(但不限于)电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)装置。检测器114可定位在扫描计量系统100的任何成像平面处。例如，检测器114可定位在与样本102共轭的平面处以生成样本102的图像。在另一例子中，检测器114可定位在光瞳平面(或其共轭物)处以生成光瞳图像。
进一步来说，扫描计量系统100可包含多个检测器114(例如，与通过一或多个光束分离器生成以促进通过扫描计量系统100的多个计量测量(例如，多个计量工具)的多个光束路径相关联)。在另一实施例中，检测器114可包含适于识别从样本102发出的辐射的波长的光谱检测器。
在另一实施例中，扫描计量系统100包含用以在计量测量期间相对于测量场扫描样本102的扫描子系统。在一个实施例中，如图1中所说明，所述扫描子系统包含用以将样本102固定及/或定位在扫描计量系统100的测量场内的样本载物台134。例如，样本载物台134可将样本102定位及定向在物镜126的聚焦体积内。在另一实施例中，样本载物台134包含一或多个可调整载物台，例如(但不限于)线性平移载物台、旋转载物台或倾倒/倾斜载物台。在另一实施例中，尽管未展示，但扫描子系统包含用以相对于样本102扫描照明光束106的一或多个光束扫描光学器件(例如，可旋转镜、电流计或类似者)。
检测器114可经配置以使用此项技术中已知的任何技术在扫描期间生成计量信号(例如，样本平面及/或光瞳平面图像)。在一个实施例中，检测器114包含具有足以在扫描期间捕获在选定图像公差(例如，图像模糊、对比度、清晰度或类似者)内的一或多个图像的捕获时间及/或刷新率的2D像素阵列。在另一实施例中，检测器114包含一次一行像素地连续生成图像的行扫描检测器。在另一实施例中，检测器114包含时延积分(TDI)检测器。当将样本102的运动同步化到TDI检测器中的电荷转移时钟信号时，所述TDI检测器可生成样本102的连续图像。特定来说，TDI检测器从像素行上的曝光获取电荷且包含沿着扫描方向在相邻像素行之间转移电荷的时钟脉冲。当将样本102沿着所述扫描方向的运动同步化到TDI检测器中的电荷转移时，电荷在扫描期间连续积累。此过程继续进行直到电荷到达最后像素行且随后从检测器读出。以此方式，与用简单行扫描相机将可能的情况相比，在更长时间帧内积累对象的图像。此相对较长获取时间降低图像中的光子噪声水平。进一步来说，图像与电荷的同步运动防止经记录图像中的模糊。
现参考图2到4，更详细描述各种计量目标设计。
图2是根据本公开的一或多个实施例的适用于其中样本102在测量期间静止的静态模式(例如，帧模式)计量测量的静态计量目标202的俯视图。
例如，图2中的静态计量目标202可适用于用以确定样本102的两层之间的配准误差的重叠计量。特定来说，静态计量目标202可包含在本文表示为静态计量目标202的四分部的四个单元204a到204d。每一单元204a到204d可包含定位在样本102的第一层上的第一层印刷元件206及定位在样本102的第二层上的第二层印刷元件208。
进一步来说，单元204a及单元204d可经配置以提供如图2中所说明的沿着X方向的重叠测量。例如，可通过直接比较每一单元内或单元204a与单元204d之间的第一层印刷元件206与第二层印刷元件208的相对位置来进行沿着X方向的重叠测量。在另一例子中，可通过比较跨单元204a及单元204d分布的第一层印刷元件206之间的旋转对称(例如，旋转对称、反射对称、镜像对称或类似者)点与跨单元204a及单元204d分布的第二层印刷元件208之间的对称点来进行沿着X方向的重叠测量。类似地，单元204b及单元204c可经配置以提供如图2中所说明的沿着Y方向的重叠测量。
本文中应认知，经配置用于静态测量(例如，MAM操作模式)的计量工具可在单个测量视野210(例如，单个帧)中捕获静态计量目标202的图像。因此，计量工具中的时变误差对计量测量的影响通常可限于在大约生成完整静态计量目标202的图像所需的曝光时间的时间帧中发生的时变误差。进一步来说，因为所有单元204a到204d同时在单个图像中成像，所有任何时变误差将对所述图像的各种部分具有共同影响。在此方面，时变误差通常可能不在相关联于单元204a(或单元204b)的图像的部分与相关联于单元204d(或单元204c)的图像的部分之间引入差异。
然而，本文中应进一步认知，经配置用于扫描测量的扫描计量系统100可在样本102平移通过测量场时逐行生成静态计量目标202的图像。因此，时变误差可在相关联于单元204a(或单元204b)的图像的部分与相关联于单元204d(或单元204c)的图像的部分之间引入可直接影响重叠计量测量的差异。
现参考图3到5，描述根据本公开的一或多个实施例的适用于扫描模式测量的计量目标。
图3是根据本公开的一或多个实施例的扫描计量目标302的概念图。
在一个实施例中，扫描计量目标302包含分布在样本102上的多个测量单元304，其中每一单元304包含经设计以提供选定计量测量的在样本102的一或多个层上的印刷元件。例如，重叠计量测量可利用样本102的两个或更多个层上的图案元件之间的相对位置来确定在光刻期间相关联层的配准误差，其中所述图案元件定位在扫描计量目标302的一或多个单元304中。通过另一实例，单元304可包含一或多个样本层上的印刷元件，其中例如(但不限于)大小、临界尺寸(CD)或位置的特性指示曝光期间的一或多个工艺参数(例如，样本102的焦点位置、照明剂量或类似者)。
在另一实施例中，扫描计量目标302中的单元304为组织于沿着扫描方向308(例如，在测量期间扫描样本102的方向)分布的一或多个测量群组306内。例如，每一测量群组306可包含沿着正交于扫描方向308的横向方向310分布的任何数目个单元304且扫描计量目标302可包含沿着扫描方向308的任何数目个测量群组306。
本文中应认知，扫描计量系统100可具有可负面影响计量性能的相关联的多个误差源。特定来说，因为扫描计量系统100沿着扫描生成连续图像，所以时变误差(例如但不限于，振动或抖动)的影响可显现为所述连续图像的特定部分相对于其它部分的变动(例如，连续图像中的空间变动)。例如，与扫描方向308相关联的误差可引发连续图像的特定部分沿着横向方向的横向移位。通过另一实例，与沿着扫描方向308的平移速度(例如，扫描速度)相关联的误差可显现为连续图像的部分的拉伸或压缩。
在计量的背景内容中，由系统引发误差所引起的连续图像中的空间变动可负面影响经设计以从图像提取关于样本的信息的计量算法的性能。例如，重叠计量可基于样本102的两个或更多个层上的成像特征的相对位置来测量样本层之间的配准误差。然而，图像中的空间变动可直接影响图像中的特征的位置且可因此直接促成测量误差。通过另一实例，临界尺寸计量可基于图像中的特征的大小来测量样本上的特征大小。然而，图像中的空间变动可直接影响在沿着扫描方向308的不同位置处的特征的经成像大小且可因此直接促成沿着扫描方向308的不一致测量结果。
因此，在本公开的实施例中，与共同计量测量相关联的单元304可经布置以定位在共同测量群组306内。在此方面，可同时测量每一测量群组306内的单元304以减轻时变误差的影响。本文中应认知，时变误差仍可影响每一测量群组306内的单元304。然而，仅时变误差在大约测量群组306的测量时间的时间尺度(例如，近似沿着扫描方向308测量的最大单元304的大小)上发生。进一步来说，甚至在此时间尺度上发生的所述误差将类似地影响测量群组306中的所有单元304。
然而，应理解，不排除计量算法利用不同测量群组306中的单元304。本文中仅经考虑沿着经分析的扫描方向308增加图像的部分的大小可增加时变误差的影响。
扫描计量目标302可包含任何选定数目个测量群组306，每一测量群组306包含适用于任何选定计量测量的任何数目个单元304。在一个实施例中，扫描计量目标302可包含具有经设计以提供沿着第一方向(例如，X方向)的重叠测量的一或多个单元304的第一测量群组306，及具有经设计以提供沿着第二方向(例如，Y方向)的重叠测量的一或多个单元304的第二测量群组306。在此方面，可同时测量与沿着所述第一方向的重叠计量相关联的第一测量群组306中的单元304以提供准确计量数据。类似地，可同时测量与沿着第二方向的重叠计量相关联的第二测量群组306中的单元304。在另一实施例中，扫描计量目标302可包含经设计以提供沿着多个方向(例如，X方向及Y方向)的重叠测量的共同测量群组306中的一或多个单元304。在此方面，可同时测量与沿着所述多个方向的重叠计量相关联的共同测量群组306中的单元304。在另一实施例中，扫描计量目标302可包含经设计以提供共同测量群组306中的CD计量以针对扫描计量目标302中的不同位置处的特征最小化或以其它方式减轻时变误差对CD测量的影响的一或多个单元304。在另一实施例中，扫描计量目标302可包含经设计以提供共同测量群组306中的工艺计量数据(例如，光刻工具中的照明剂量、焦点位置或类似者)以最小化或以其它方式减轻时变误差对工艺计量测量的影响的一或多个单元304。因此，应理解，提供扫描计量目标302中的特定数目或布局的测量群组306的实例仅作为说明提供且不应被解释为限制。
在一个实施例中，扫描计量目标302包含一或多个测量群组306，其中每一测量群组306内的各种测量群组306提供与样本102上的共同方向相关联的计量测量(例如，重叠、工艺监测或类似者)。例如，扫描计量目标302可包含：第一测量群组306，其可包含提供沿着第一方向的计量测量的单元304；及第二测量群组306，其可包含提供沿着与所述第一方向不同的第二方向的计量测量的单元304。所述第一方向与所述第二方向可为但未必为正交的。进一步来说，第一方向及第二方向可与(但未必)扫描方向308及横向方向310对应。
此外，测量群组306可包含具有印刷元件的单元304，所述印刷元件具有适于提供选定所关注计量测量的任何选定图案。在一个实施例中，测量群组306包含具有周期性印刷元件的至少一个单元304。例如，周期性印刷元件可包含具有沿着选定方向的相同间距的多个(例如，三个或更多个)元件。进一步来说，所述多个元件可具有(但未必具有)相同大小。
现参考图4A到5，描述根据本公开的一或多个实施例的扫描计量目标302的各种配置。例如，本文中经考虑可设计重叠以基于此项技术中已知的任何测量算法来提供重叠测量。例如，可通过直接比较使用不同曝光步骤生成的印刷元件的相对位置与对称(例如，旋转对称、反射对称或类似者)点来生成沿着测量方向的重叠测量。进一步来说，虽然图4A到5中所说明的扫描计量目标302的配置为设计用于重叠计量，但应理解，根据本公开配置的扫描计量目标302并不限于重叠计量。因此，本文中经考虑所属领域的一般技术人员可将所说明实施例中所描述的特征及操作原理扩展到额外计量目标设计。
图4A是根据本公开的一或多个实施例的具有用于沿着正交方向的重叠计量的两个测量群组306a、306b的扫描计量目标302的俯视图，其中两个测量群组306a、306b中的每一者内的单元304显示旋转对称性。
在一个实施例中，扫描计量目标302包含：第一测量群组306a，其包含沿着横向方向310分布的第一单元304a及第二单元304b；及第二测量群组306b，其包含沿着横向方向310分布的第三单元304c及第四单元304d。第二测量群组306b沿着扫描方向308与第一测量群组306a分离。进一步来说，单元304a到304d被描绘为具有第一组印刷元件402及第二组印刷元件404。第一组印刷元件402及第二组印刷元件404可使用不同处理步骤印刷。例如，第一组印刷元件402可被制造在样本102的第一层上，且第二组印刷元件404可被制造在样本的第二层上。通过另一实例，第一组印刷元件402及第二组印刷元件404可在不同处理步骤中被制造在样本102的共同层上。
此外，单元304a到304d中的任一者可包含具有印刷元件的单元304，所述印刷元件具有适于提供选定所关注计量测量的任何选定图案。例如，测量群组306a及/或测量群组306b可包含具有周期性印刷元件的至少单元304。例如，周期性印刷元件可包含具有沿着选定方向的相同间距的多个(例如，三个或更多个)元件。进一步来说，所述多个元件可具有(但未必具有)相同大小。
在一个实施例中，第一测量群组306a中的第一单元304a及第二单元304b经配置以提供沿着第一方向(例如，X方向)的重叠测量，而第二测量群组306b中的第三单元304c及第四单元304d经配置以提供沿着第二方向(例如，Y方向)的重叠测量。在此方面，可同时使第一测量群组306a中的第一单元304a及第二单元304b成像以最小化或以其它方式减轻时变误差对沿着第一方向的相关联计量测量的影响。类似地，还可同时使第二测量群组306b中的第三单元304c及第四单元304d成像以最小化或以其它方式减轻时变误差对沿着第二方向的相关联计量测量的影响。
进一步来说，图4A中的扫描计量目标302可非常适于(但不限于)基于单元304的旋转对称性的重叠计量。例如，单元304b可经设计以在无重叠误差的情况下与单元304a的180度旋转对应，使得可通过比较测量群组306a中的第一组印刷元件402的旋转对称点406与测量群组306a中的第二组印刷元件404的旋转对称点408而生成沿着X方向的重叠测量。在图4A中，类似地，单元304d可经设计以在无重叠误差的情况下与单元304c的180度旋转对应，使得可通过比较测量群组306b中的第一组印刷元件402的旋转对称点410与测量群组306b中的第二组印刷元件404的旋转对称点412而生成沿着Y方向的重叠测量。在此方面，旋转对称单元304的测量可减轻或以其它方式减少扫描计量系统100的旋转误差。
本文中经考虑，测量群组306的单元304内的元件的各种布置可提供所要对称性。图4B是根据本公开的一或多个实施例的具有用于沿着正交方向的重叠计量的两个测量群组306a、306b的扫描计量目标302的俯视图，其中两个测量群组306a、306b中的每一者内的单元304显示旋转对称性。特定来说，图4B的测量群组306b中的单元304c、304d沿着Y方向(例如，测量方向)分布以相对于图4A中的扫描计量目标302增加测量群组306b沿着Y方向的长度。
此外，本文中经考虑扫描计量目标302可适于在多个方向上的扫描，此可有助于比较用共同目标沿着不同方向进行的测量。例如，可沿着X方向扫描图4B中的扫描计量目标302(例如，如图4B中所展示的扫描方向308与横向方向310可交换)。
然而，应理解，图4A及4B中所说明的180度旋转对称性仅为说明性目的而提供且不应被解释为限制。确切来说，扫描计量目标302(或测量群组306中的任何群组的单元304)可与彼此旋转任何量(例如，45度、90度或类似者)的版本对应。
进一步来说，如本文中先前所描述，测量群组306中的单元304不需要具有任何旋转对称性。
在另一实施例中，测量群组306包含多个相同单元304。图4C是根据本公开的一或多个实施例的具有多个相同单元304c、304d的扫描计量目标302的俯视图。因此，可通过单独对单元304c及单元304d执行重叠测量(例如，分别基于单元304c及单元304d中的第一组印刷元件402及第二组印刷元件404的相对位置及/或对称点)且接着对单独测量求平均值以消除扫描计量系统100的旋转误差而生成沿着Y方向的重叠测量。
在另一实施例中，测量群组306包含经设计以具有沿着所要测量方向(例如，X方向、Y方向或类似者)的反射对称性(例如，镜像对称性、1-D对称性或类似者)的一或多对单元304。图4D是根据本公开的一或多个实施例的具有两个测量群组306a、306b的扫描计量目标302的俯视图，其中两个测量群组306a、306b中的每一者内的单元304显示反射对称性。例如，测量群组306a中的第一组印刷元件402及第二组印刷元件404可经设计为围绕轴414对称，使得沿着X方向的重叠测量可与测量群组306a中的第一组印刷元件402的对称轴与测量群组306a中的第二组印刷元件404的对称轴的比较相关联。类似地，测量群组306b中的第一组印刷元件402及第二组印刷元件404可经设计为围绕轴416对称，使得沿着Y方向的重叠测量可与测量群组306b中的第一组印刷元件402的对称轴与测量群组306b中的第二组印刷元件404的对称轴的比较相关联。
在另一实施例中，测量群组306包含提供相同计量测量但具有不同布局的印刷元件(例如，第一组印刷元件402及第二组印刷元件404)的多个单元304。例如，单元304中的印刷元件可包含元件之间的间距、元件的分段、元件不对称性或类似者的变动。在此方面，与多个单元304相关联的计量信号可用于监测工艺误差及/或图案放置误差(PPE)，其中印刷元件中的变动对工艺误差敏感。
在另一实施例中，特定单元304可包含具有有意插入的偏斜(例如，偏移)的图案元件(例如，光栅或类似者)。在此方面，单元304的计量测量可用于通过算法及/或旗标提供残余最小化。
然而，应理解，图4A到4D中的每一者具有两个单元304的测量群组306的说明仅为说明性目的而提供且不应被解释为限制。扫描计量目标302的测量群组306可包含任何数目个单元304。
图5是根据本公开的一或多个实施例的具有用于沿着正交方向的重叠计量的每一者具有三个单元304的两个单元群组306的扫描计量目标302的俯视图。例如，扫描计量目标302可包含具有单元304a到304c的第一测量群组306a及具有单元304d到304f的第二测量群组306b。进一步来说，如图5中所说明，单元304之间的对称性可在不同测量群组306之间不同。例如，第一测量群组306a包含具有两个旋转变体的单元304，而第二测量群组306b包含相同单元304。
本文中所描述的标的物有时说明含在其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类经描绘架构仅为示范性的，且实际上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能性的组件的任何布置有效地“相关联”，使得实现所要功能性。因此，经组合以实现特定功能性的本文中的任何两个组件可被视为彼此“相关联”，使得不考虑架构或中间组件而实现所要功能性。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含(但不限于)：物理可交互及/或物理交互的组件、及/或无线可交互及/或无线交互的组件、及/或逻辑可交互及/或逻辑交互的组件。
据信，将通过前文描述理解本公开及许多其伴随优点，且将明白，可在不脱离所公开的标的物或不牺牲全部其实质性优点的情况下作出组件的形式、构造及布置上的各种改变。所描述的形式仅为说明性的且所附权利要求书的意图涵盖及包含此类改变。进一步来说，应理解，本发明仅通过所附权利要求书定义。

Claims (21)

1.一种计量系统，其包括：
控制器，其经通信地耦合到扫描计量工具，所述扫描计量工具经配置以使沿着扫描方向运动的样本成像，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行引起所述一或多个处理器执行以下操作的程序指令：
从所述扫描计量工具接收所述样本上的计量目标的一或多个图像，其中所述计量目标包括：
第一测量群组，其包含沿着所述样本上的横向方向线性分布的第一组两个或更多个单元，其中所述样本上的所述横向方向正交于所述扫描方向，其中所述
第一测量群组的时变误差为所述第一组两个或更多个单元所共同的；及
第二测量群组，其包含沿着所述样本上的所述横向方向线性分布的第二组两个或更多个单元，所述第二测量群组沿着所述扫描方向与所述第一测量群组分离，其中所述第二测量群组的时变误差为所述第二组两个或更多个单元所共同的；
基于所述第一测量群组中的所述第一组两个或更多个单元中的至少两个单元来生成至少第一计量测量；及
基于所述第二测量群组中的所述第二组两个或更多个单元中的至少两个单元来生成至少第二计量测量。
2.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一计量测量包括：
沿着所述样本上的第一方向的重叠计量测量，其中所述第二计量测量包括：
沿着所述样本上的与所述第一方向不同的第二方向的重叠计量测量。
3.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述第二方向正交于所述第一方向。
4.根据权利要求2所述的计量系统，其中沿着所述样本上的所述第一方向的所述重叠测量基于所述第一测量群组的所述第一组两个或更多个单元中的两组或更多组印刷元件的相对位置，其中沿着所述样本上的所述第二方向的所述重叠测量基于所述第二测量群组的所述第二组两个或更多个单元中的两组或更多组印刷元件的相对位置。
5.根据权利要求2所述的计量系统，其中沿着所述样本上的所述第一方向的所述重叠测量基于跨所述第一测量群组中的所述第一组两个或更多个单元分布的两组或更多组印刷元件的旋转对称中心的相对位置，其中沿着所述样本上的所述第二方向的所述重叠测量基于跨所述第二测量群组中的所述第二组两个或更多个单元分布的两组或更多组印刷元件的旋转对称中心的相对位置。
6.根据权利要求2所述的计量系统，其中沿着所述样本上的所述第一方向的所述重叠测量基于跨所述第一测量群组中的所述第一组两个或更多个单元分布的两组或更多组印刷元件的反射对称轴的相对位置，其中沿着所述样本上的所述第二方向的所述重叠测量基于跨所述第二测量群组中的所述第二组两个或更多个单元分布的两组或更多组印刷元件的反射对称轴的相对位置。
7.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一测量群组或所述第二测量群组中的至少一者包含具有一组周期性印刷元件的单元。
8.根据权利要求7所述的计量系统，其中所述组周期性印刷元件包括：
由相同间距分离的至少三个印刷元件。
9.根据权利要求8所述的计量系统，其中所述至少三个印刷元件具有相同大小。
10.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述第一测量群组或所述第二测量群组中的至少一者包含两个或更多个相同单元。
11.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一计量测量或所述第二计量测量中的至少一者包括：
在制造所述样本的一或多个层时光刻工具的工艺参数。
12.根据权利要求11所述的计量系统，其中所述工艺参数包括：
在所述光刻工具中曝光所述样本的所述一或多个层中的任一者时所述样本的焦点位置或所述样本上的照明剂量中的至少一者。
13.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一计量测量或所述第二计量测量中的至少一者包括：
重叠计量测量、临界尺寸计量测量，或侧壁角测量。
14.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一计量测量或所述第二计量测量中的至少一者包括：
所述样本上的一或多个印刷元件的大小、位置或定向中的至少一者。
15.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行引起所述一或多个处理器执行以下操作的程序指令：
生成与沿着所述第一方向或所述第二方向中的至少一者的所述计量数据相关联的一或多个统计数据。
16.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述一或多个统计数据包括：
平均值、偏差或变量中的至少一者。
17.一种计量系统，其包括：
扫描计量工具，其经配置以使沿着扫描方向运动的样本成像；及
控制器，其经通信地耦合到所述扫描计量工具，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行引起所述一或多个处理器执行以下操作的程序指令：
从所述扫描计量工具接收所述样本上的计量目标的一或多个图像，其中所述计量目标包括：
第一测量群组，其包含沿着所述样本上的横向方向线性分布的第一组两个或更多个单元，其中所述样本上的所述横向方向正交于所述扫描方向，其中所述
第一测量群组的时变误差为所述第一组两个或更多个单元所共同的；及
第二测量群组，其包含沿着所述样本上的所述横向方向线性分布的第二组两个或更多个单元，所述第二测量群组沿着所述扫描方向与所述第一测量群组分离，其中所述第二测量群组的时变误差为所述第二组两个或更多个单元所共同的；
基于所述第一测量群组中的所述第一组两个或更多个单元中的至少两个单元来生成至少第一计量测量；及
基于所述第二测量群组中的所述第二组两个或更多个单元中的至少两个单元来生成至少第二计量测量。
18.根据权利要求17所述的计量系统，其中所述扫描计量工具包括：
照明源；
平移载物台，其经配置以沿着所述扫描方向来扫描所述样本；
扫描检测器，其经配置以响应于来自所述照明源的照明而接收从所述样本发出的辐射，其中所述平移载物台上的所述样本的扫描速度与所述扫描检测器同步化。
19.根据权利要求18所述的计量系统，其中所述扫描检测器包括：
行扫描检测器或时延积分检测器中的至少一者。
20.根据权利要求17所述的计量系统，其中所述第一计量测量包括：
沿着所述样本上的第一方向的重叠计量测量，其中所述第二计量测量包括：
沿着所述样本上的与所述第一方向不同的第二方向的重叠计量测量。
21.根据权利要求17所述的计量系统，其中所述第一测量群组或所述第二测量群组中的至少一者包含具有一组周期性印刷元件的单元。
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