TW201405255A - 檢測方法及裝置、微影系統及元件製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種檢測方法判定基板圖案之剖面參數之值。產生具有一基線圖案目標(BP)之一基線基板，該基線基板具有藉由剖面參數(例如，CD(中值臨界尺寸)、SWA(側壁角)及RH(抗蝕劑高度))描述之一剖面。使用散射量測以自第一目標及第二目標獲得第一信號及第二信號。使用一貝氏差異成本函數基於基線光瞳與受擾動光瞳之間的一差及該光瞳對圖案剖面參數之相依性而演算差異圖案剖面參數之值。舉例而言，對於一微影程序之穩定性控制，在一基線程序與一受擾動程序之間量測該差。亦自與該等圖案目標處於相同基板上之堆疊目標之觀測來演算經前饋差異堆疊參數。

Description

檢測方法及裝置、微影系統及元件製造方法
本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術進行元件製造之檢測方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化元件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化元件轉印至基板。
為了監視及控制微影程序，有必要量測經圖案化基板之參數，例如，形成於經圖案化基板中或上之特徵之線寬(臨界尺寸)及側壁角(SWA)。存在用於進行在微影程序中形成之顯微結構(特徵)之量測的 各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種特殊化工具。一種形式之特殊化檢測工具為散射計，其中將輻射光束引導至基板之表面上之目標上且量測散射光束或反射光束之屬性。藉由比較光束在其已由基板反射或散射之前與之後的屬性，可判定基板之屬性。舉例而言，可藉由比較反射光束與儲存於同已知基板屬性相關聯之已知量測庫中之資料進行此判定。兩種主要類型之散射計為吾人所知。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上且量測作為經散射至特定窄角範圍中之輻射之波長之函數的光束之屬性(強度，偏振狀態)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測作為經反射光束之角度之函數的散射輻射之屬性。
可出於監視及控制量測之目的而特殊地形成目標。或者，目標可已經存在於正在基板上形成之產品特徵中。目標可由在基板材料之蝕刻之前已藉由微影程序而圖案化之抗蝕劑材料形成。抗蝕劑材料可被或可尚未被顯影。不管此等實施細節，吾人可稱該等量測設法量測特性化該目標之一或多個參數，諸如，描述該目標之剖面或形狀之參數。為了控制微影程序，可使用目標剖面改變以控制微影裝置(掃描器)。目標剖面改變係自參考程序至受擾動程序。參考程序可為(例如)在某一時間對某一裝置之程序、具有最佳良率之個別裝置之程序，或供創製OPC(光學近接校正)模型之程序。受擾動程序可為在不同時間或對不同微影裝置或塗佈/顯影裝置(在此項技術中被稱作「塗佈顯影系統(track)」)曝光之程序。可藉由引入具有經偏置參數之目標而與參考程序並排地實施受擾動程序。兩種程序事實上可相對於理想程序而偏置，使得術語「參考」及「受擾動」僅僅為標註且出於量測自身之目的而可互換。在用以演算目標剖面改變之已知途徑中，針對參考程序演算絕對目標剖面。接下來，針對受擾動程序演算絕對目標剖面。接著藉由使此兩個絕對剖面相減而獲得目標剖面改變。此方法為 該改變之經偏置預測子，此係因為吾人必須使用先前資訊以用於基於藉由散射量測進行之觀測而重新建構剖面。被偏置之任何度量衡方法在量測之信賴方面具有固有問題。另外，創製一配方以量測絕對目標剖面為乏味的工作，其需要熟練且有經驗之工程師。
需要改良參考程序與受擾動程序之間的剖面改變之準確度。
根據本發明之一第一態樣，提供一種用於判定基板圖案之剖面參數之值的檢測方法，該方法包含如下步驟：支撐包含一第一圖案目標之一基板；用輻射來照明該第一圖案目標且偵測散射輻射以獲得一第一圖案信號；支撐包含一第二圖案目標之一基板；用輻射來照明該第二圖案目標且偵測散射輻射以獲得一第二圖案信號；及使用該第一圖案信號與該第二圖案信號之間的一差來演算差異圖案剖面參數之值。
依據以上引言論述，該第一圖案目標及該第二圖案目標中之一者可為藉由參考程序產生之一目標，而另一者為藉由受擾動程序產生之一目標。接著可直接地或間接地使用該等差異圖案剖面參數以揭露彼等程序之間的差。
當提及信號之間的「差」時，應理解，此差涵蓋比率度量(百分比)差，而不僅僅是藉由減法獲得之差。熟習此項技術者可選擇正確比較技術，及表示差之最適當方式。
取決於應用，具有該第一圖案目標之該基板可相同於或不同於具有該第二圖案目標之該基板。舉例而言，在該等目標處於不同基板上的情況下，該等差異剖面參數可用以揭露在不同裝置上執行之程序及/或在不同時間執行之程序之間的一差。在該第一圖案目標及該第二圖案目標皆處於同一基板上的情況下，該等差異剖面參數可用以揭露在該同一基板上之不同部位處或在該基板之一部分內執行的程序之 間的一差。或者，該第一圖案目標及該等第二圖案目標可為一對經不同偏置目標，其係藉由一共同程序形成於同一基板上之實質上同一位置處。此內容背景中之經不同偏置目標意謂兩個目標經設計成使得其剖面參數在供形成該等目標之程序中具有對所關注參數之不同敏感度。
根據本發明之一第二態樣，提供用於判定基板圖案之剖面參數之值的檢測裝置，該檢測裝置包含：用於一基板之一支撐件；一光學系統，其經組態以用輻射來照明該基板上之一或多個圖案目標且偵測散射輻射以獲得一對應圖案信號；及一處理器，其經配置以使用在使用該光學系統之情況下自一第一圖案目標偵測之一第一圖案信號與在使用該光學系統之情況下自一第二圖案目標偵測之一第二圖案信號之間的一差來演算差異圖案剖面參數之值。
根據本發明之一第三態樣，提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行根據該第一態樣之一方法之步驟(e)。
根據本發明之一第四態樣，提供一種微影系統，該微影系統包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及根據該第二態樣之一檢測裝置，其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。
根據本發明之一第四態樣，提供一種製造元件之方法，其中使用一微影程序將一元件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用根據該第一態樣之一方法在該等基板中至少一者上檢測經形成為該元件圖案之部分或除了該元件圖案以外之至少一週期性結構；及根據該方法之結果而針對稍後基板控制該微影程序。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以 及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
2‧‧‧寬頻帶(白光)輻射投影儀/輻射源
4‧‧‧光譜儀偵測器
10‧‧‧光譜
11‧‧‧背向投影式光瞳平面
12‧‧‧透鏡系統
13‧‧‧干涉濾光器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧顯微鏡接物鏡/透鏡系統
16‧‧‧部分反射表面/光束分裂器
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
30‧‧‧基板目標
500‧‧‧掃描器穩定性模組
505‧‧‧監視器晶圓
510‧‧‧主要微影單元
515‧‧‧度量衡單元
520‧‧‧經曝光產品晶圓
525‧‧‧進階程序控制(APC)模組
530‧‧‧經蝕刻後晶圓
535‧‧‧製造執行系統(MES)
540‧‧‧程序校正
550‧‧‧校正常式
720‧‧‧多晶矽材料層/氧化物層
722‧‧‧基板
724‧‧‧抗蝕劑層
726‧‧‧非晶碳(a-C)硬式光罩層
728‧‧‧SiOC或氮化物層
730‧‧‧抗反射塗層(BARC)
732‧‧‧間隔材料
900‧‧‧粗體曲線
902‧‧‧曲線
904‧‧‧點
1000‧‧‧複合目標
1002‧‧‧子目標
1004‧‧‧子目標
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
BP‧‧‧基線圖案目標
BS‧‧‧基線堆疊目標
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
DE‧‧‧顯影器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化元件/光罩
MT‧‧‧支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PL‧‧‧投影系統
PM‧‧‧第一定位器
PP‧‧‧受擾動圖案目標
PS‧‧‧受擾動堆疊目標
PU‧‧‧處理單元
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器/機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明，且連同【實施方式】進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠進行及使用本發明。
圖1描繪微影裝置。
圖2描繪微影製造單元或叢集。
圖3描繪第一散射計。
圖4描繪第二散射計。
圖5說明利用掃描器穩定性模組之微影程序中之控制迴路。
圖6說明根據本發明之第一實施例的用於判定基板圖案之剖面參數之值的檢測方法。
圖7說明藉由雙重圖案化而產生產品特徵之程序，以用於說明本發明之第二實施例之應用。
圖8說明第二實施例中之圖案目標之某些參數。
圖9說明第二實施例中之圖案信號之部分的敏感度。
圖10說明用於第二實施例中之複合度量衡目標。
圖11說明用於一對經偏置目標之圖案信號。
本發明之特徵及優點將自下文在結合圖式時闡述之【實施方式】變得更顯而易見，在該等圖式中，類似元件符號始終識別對應器件。在該等圖式中，類似元件符號通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之器件。一器件第一次出現時之圖式係在對應元件符號中由最左側數位指示。
本說明書揭示併入本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明係由附加於此處之申請專利範圍界定。
所描述實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必指代同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確地描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性皆係在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，計算元件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體元件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號，等等)；及其他者。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由計算元件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他元件引起。
然而，在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置。該裝置包含照明系統(照明器)IL，照明系統(照明器)IL經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)。支撐結構(例如，光罩台)MT經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數而準確地定位該圖案化元 件之第一定位器PM。基板台(例如，晶圓台)WT經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W且連接至經組態以根據某些參數而準確地定位該基板之第二定位器PW。投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PL經組態以將由圖案化元件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化元件。支撐結構以取決於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化元件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化元件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化元件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化元件」同義。
本文所使用之術語「圖案化元件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何元件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中創製之元件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化元件可為透射的或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配 置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，在光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源為水銀燈時， 輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化元件(例如，光罩MA)上，且藉由該圖案化元件而圖案化。在已橫穿光罩MA之情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PL，投影系統PL將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使光罩台MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描光罩台MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PL之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩台MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
如圖2所示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作叢集)之部件，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣 LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統之此等元件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等之屬性。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在檢測可足夠迅速地且快速地進行以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重做--以改良良率--或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行曝光。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行另外曝光。
使用檢測裝置以判定基板之屬性，且尤其是判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為獨立式元件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置在曝光之後立即量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度--在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差--且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未曝光部分之間的對比度。在此階段時，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能進行經顯影抗蝕劑影像之量測--此時，抗蝕劑之經曝光部分或未曝光部分已被移除--或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重做有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3描繪可用於本發明中之散射計。該散射計包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。反射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，光譜儀偵測器4量測鏡面反射輻射之光譜10(作為波長之函數的強度)。自此資料，可藉由處理單元PU來重新建構引起經偵測光譜之結構或剖面，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所示之模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重新建構，結構之一般形式為吾人所知，且自對供製造結構之程序之認識來假定一些參數，從而僅留下結構之少許參數以自散射量測資料予以判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
圖4中展示可與本發明一起使用之另一散射計。在此元件中，由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統12予以準直且透射通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡接物鏡15而聚焦至基板W上，顯微鏡接物鏡15具有高數值孔徑(NA)，較佳地為至少0.9且更佳地為至少0.95。浸潤散射計可甚至具有數值孔徑超過1之透鏡。反射輻射接著通過部分反射表面16而透射至偵測器18中，以便使散射光譜被偵測。偵測器可位於處於透鏡系統15之焦距之背向投影式光瞳平面11中，然而，該光瞳平面可代替地用輔助光學件(圖中未繪示)再成像至偵測器上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角位置界定輻射之方位角的平面。偵測器較佳地為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角散射光譜。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
舉例而言，常常使用參考光束以量測入射輻射之強度。為了進行此量測，當輻射光束入射於光束分裂器16上時，使輻射光束之部分朝向參考鏡面14作為參考光束而透射通過該光束分裂器。參考光束接著投影至同一偵測器18之不同部分上。
干涉濾光器13之集合可用以選擇在為(比如)405奈米至790奈米或 甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內之所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵以代替干涉濾光器。
偵測器18可量測散射光在單波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度，或遍及一波長範圍而積分之強度。此外，偵測器可分離地量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。
使用寬頻帶光源(亦即，具有寬光頻率或波長範圍且因此具有寬顏色範圍之光源)係可能的，其給出大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長較佳地各自具有為△λ之頻寬及為至少2 △λ(亦即，為頻寬之兩倍)之間隔。若干輻射「源」可為已使用光纖束而分裂的延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可並行地在多個波長下量測角度解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其相比於2-D光譜含有更多資訊。此情形允許量測更多資訊，其增加度量衡程序穩固性。全文以引用方式併入本文中之歐洲專利申請案EP1,628,164A中更詳細地描述此情形。
基板W上之目標30可為光柵，其經印刷成使得在顯影之後，條狀物(bar)係由固體抗蝕劑線形成。或者，條狀物可被蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(特別是投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此等像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。因此，使用經印刷光柵之散射量測資料以重新建構光柵。自對印刷步驟及/或其他散射量測程序之認識，可將光柵之參數(諸如，線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重新建構程序。
圖5描繪併入掃描器穩定性模組500(在此實例中，基本上為執行於伺服器上之應用程式)之總微影及度量衡系統。展示三個主要程序控制迴路。第一迴路使用掃描器穩定性模組500及監視器晶圓來提供 局域掃描器控制。監視器晶圓505被展示為自主要微影單元510傳遞，其已經曝光以設定用於聚焦及疊對之基線參數。在稍後時間，度量衡單元515讀取此等基線參數，此等基線參數接著由掃描器穩定性模組500解譯以便演算校正常式550，校正常式550傳遞至主要微影單元510且在執行另外曝光時予以使用。
第二進階程序控制(Advanced Process Control,APC)迴路係用於產品上局域掃描器控制(判定聚焦、劑量及疊對)。經曝光產品晶圓520傳遞至度量衡單元515且接著傳遞至進階程序控制(APC)模組525上。來自度量衡單元515之資料再次傳遞至掃描器穩定性模組500。在製造執行系統(Manufacturing Execution System,MES)535接管之前進行程序校正540，從而提供對與掃描器穩定性模組500通信之主要微影單元510之掃描器控制。
第三迴路係允許至第二APC迴路中之度量衡整合(例如，用於雙重圖案化)。經蝕刻後晶圓530傳遞至度量衡單元515且接著傳遞至進階程序控制(APC)模組上。該迴路相同於第二迴路而繼續。
如引言所提及，自第一圖案信號及第二圖案信號獲得差異剖面參數之原理可應用於廣泛範圍之情形中。圖4之散射計將用作供該方法中使用之器具之實例。由偵測器自目標30俘獲之光瞳影像為引言所提及之圖案信號之實例。現在將特定地參考基線程序與受擾動程序之比較來更詳細地描述第一實例。此第一實例可直接地用來實施圖5之穩定性控制迴路。下文進一步所描述之第二實例係關於所謂雙重圖案化程序中之間隔平衡。此等情形僅僅為實例，且不限制本發明之範疇。
在第一實例中，為了控制微影程序，可直接地自第一圖案信號及第二圖案信號演算目標剖面改變，而非絕對目標剖面。目標可為形成於經曝光抗蝕劑材料中之光柵，且目標剖面亦可被稱作「抗蝕劑剖 面(resist profile)」。本發明之實施例使用來自兩個圖案目標的呈角解析散射計光瞳之形式之圖案信號。舉例而言，圖案目標可為表示基線程序之參考目標及表示受擾動程序之主題目標。藉由比較來自基線監視器晶圓之散射計信號與來自一目標之信號而量測剖面改變，該目標係以標稱相同於基線晶圓之條件予以印刷，但在不同時間、在不同掃描器處、在不同塗佈顯影系統處(亦即，在受擾動條件下)予以曝光。在此實例中，描述差異成本函數以用於自兩個散射計光瞳(基線光瞳及受擾動光瞳)量測剖面改變。散射計光瞳影像為意謂此方法未偏置之測定量。接著使兩個光瞳影像相減，且演算目標剖面改變。此情形極大地縮減CD或其他參數之絕對量測所需要之先前資訊。其係由用於本文所描述之差量測之先前資訊替換。舉例而言，基於某初始參數設定而計算亞可比行列式(Jacobian)。若此初始參數設定遠離現實，則仍可存在問題。因為假定亞可比行列式在所關注區中針對不同參數設定緩慢地變化，所以確切初始參數設定可能並不那麼關鍵。然而，仍使用合理推測，亦即，先前資訊。因為光瞳被減去，所以散射計之校準較不關鍵。此外，針對目標剖面改變之散射計設置配方創製比針對絕對剖面量測之配方創製更容易，此係因為差異剖面需要不同的較容易得到之先前資訊。由差參數u表示之剖面改變之經假定先前資訊接近零。
本實例藉由使用未偏置技術以用於差異CD重新建構而改良量測基線程序與受擾動程序之間的剖面改變之準確度。該技術使用被稱為貝氏最大後驗估計(Bayesian maximum a posteriori estimation)(縮寫為貝氏MAP估計)之途徑。
圖6說明在第一實例中用於判定基板圖案之剖面參數改變或差之值的檢測方法。參看圖6，步驟為：產生包含基線圖案目標(BP)之基線基板，該基線基板具有藉由剖面參數(例如，CD(中值臨界尺寸)、 SWA(側壁角)及RH(抗蝕劑高度))描述之剖面；用輻射來照明基線圖案目標(BP)且偵測散射輻射以獲得基線光瞳或圖案信號(IBP)；產生包含受擾動圖案目標(PP)之受擾動基板，該受擾動基板具有藉由剖面參數(例如，CD、SWA及RH)描述之剖面；及用輻射來照明受擾動圖案目標(PP)且偵測散射輻射以獲得受擾動光瞳或圖案信號(IPP)。在使用圖4之散射計的情況下，對於入射輻射之一或多個波長，每一圖案信號包含橫越光瞳影像之二維像素強度集合。
因為此實例中之參考目標及主題目標可處於不同基板上及/或可在不同時間或在不同機器上形成，所以不僅圖案目標可變化，而且底層或「堆疊」可變化。此等變化可根據設計，或其可為程序變化之結果。圖6所說明之第一實例方法包括用於消除由底層堆疊之差造成之差以便更準確地隔離圖案目標自身之差的步驟。出於此目的，基線基板亦具有基線堆疊目標(BS)，其係藉由用於堆疊之每一層i之堆疊參數Hi(層高度或厚度)以及複合折射率參數ni(折射率)及ki(消光係數)描述。受擾動基板亦具有受擾動堆疊目標(PS)，其係藉由用於堆疊之每一層i之堆疊參數Hi、ni及ki描述。此等堆疊目標實際上僅僅為可除了對應圖案目標以外的基板之空白部分，且相同，惟缺乏圖案目標除外。該實例之方法進一步包括：用輻射來照明基線堆疊目標(BS)且偵測散射輻射以獲得基線堆疊信號(IBS)；及用輻射來照明受擾動堆疊目標(PS)且偵測散射輻射以獲得受擾動堆疊信號(IPS)。
該方法接著包含使用基線圖案信號(IBP)與受擾動圖案信號(IPP)之間的差來演算(600)一或多個差異圖案剖面參數(602)(△CD、△SWA、△RH)之值。作為一額外輸入，可使用圖案信號對圖案剖面參數(CD、SWA、RH)中之一或多者之已知影響(604)(P/CD、P/SWA、P/RH)。在此實例中，僅使用光瞳影像信號之梯度P。然而，在其他實施例中，可使用泰勒(Taylor)展開之赫賽(Hessian)項。因此，本發 明之實施例不僅僅限於一階導數。
在演算中亦使用基線堆疊信號(IBS)與受擾動堆疊信號(IPS)之間的差(606)(△stack)。在此實施例中，對於堆疊演算，此步驟包括：使用基線堆疊信號(IBS)與受擾動堆疊信號(IPS)之間的差(606)及堆疊信號對堆疊參數之相依性(612)(P/H、P/n、P/k)來演算(608)差異堆疊參數(610)(△Hi、△ni、△ki)之值；及將差異堆疊參數(610)(△Hi、△ni、△ki)之此等演算值前饋至差異圖案剖面參數(602)(△CD、△SWA、△RH)之值之演算(600)。
用於演算(600)差異圖案剖面參數(602)(△CD、△SWA、△RH)之值之線/空間演算步驟可使用貝氏差異成本函數予以執行，如下文所描述。堆疊演算步驟(608)亦可使用貝氏差異成本函數。
差異堆疊參數(610)(△Hi、△ni、△ki)之前饋演算值可在線/空間演算步驟600)中保持恆定。
剖面參數 p 之後驗機率密度函數(PDF)可自貝氏定理予以計算如下：
其中f posterior ( p | I measured )表示參數 p 之後驗條件機率密度函數(在給出測定強度 I measured 之發生的情況下)。
其中f likelihood ( I measured | p )表示測定強度 I measured 之似然條件機率密度函數(在給出參數 p 之發生的情況下)。
其中f normalizing ( I measured )表示測定強度 I measured 之機率密度函數。
統計上，吾人將假定吾人先驗地知曉 p 為具有正態多變數分佈、具有預期值 μ prior 且具有協方差之隨機變數。
先驗正態多變數機率密度函數被定義為：
似然正態多變數機率密度函數被定義為：
其中表示測定強度之協方差矩陣。
為了量測差量剖面量測，存在兩個測定光瞳及兩個測定剖面參數。兩個測定光瞳為基線光瞳I baseline 及受擾動光瞳I perturbed 。對應於此兩個光瞳之剖面參數為用於基線光瞳之b及用於受擾動光瞳之 p 。吾人關注量測兩個剖面之間的差，其中u=p-b。b為用於基線光瞳之向量變數，而p為用於受擾動光瞳之向量變數。向量變數b及p係由分別用於基線光瞳及受擾動光瞳之CD、SWA、RH組成。H、n及k處於用於基線光瞳及受擾動光瞳之向量變數b及p中。此實例中之貝氏方法被使用兩次。首先，使用貝氏方法以判定薄膜參數H、n及k之u。其中p=b+u。u為差量(H)、差量(n)、差量(k)。在判定u thin-film 之後，將u thin-film 前饋至CD、SWA及RH之第二貝氏重新建構。且，接著演算圖案之u，其中圖案之u為差量(CD)、差量(SWA)及差量(RH)。因此，存在{u thin-film ,b thin-film ,p thin-film }及{u pattern ,b pattern ,p pattern }。
且，下文展示具有測定資料I measured 的用於差u之PDF，其中應用貝氏定理：
在採取以上方程式之自然對數的情況下：ln[f( u | I measured )]=ln[f likelihood ( I perturbed | u + b )]+ln[f prior ( u + b ]-ln[f normalizing ( I perturbed )]-ln[f likelihood ( I basleine | b )]-ln[f prior ( b )]+ln[f normalizing ( I baseline )]
若吾人假定使用同一散射計工具以量測受擾動晶圓及基線晶圓且該散射計工具不會隨著時間推移而改變，則吾人作出關於PDF之以下假定：f normalizing ( I perturbed )=f normalizing ( I baseline )
且，以上方程式簡化為：ln[f( u | I measured )]=ln[f likelihood ( I perturbed | u + b )]+ln[f prior ( u + b )]-ln[f likelihood ( I baseline | b )]-ln[f prior ( b )]
吾人希望藉由演算u之最大似然估計(u之MLE)而將後驗解最大化至u。為了得知u之MLE，需要四個PDF；兩個PDF用於基線光瞳且兩個PDF用於受擾動光瞳。兩個基線PDF為：
兩個受擾動PDF為：
在將PDF代入以上u之MLE方程式之前，存在可作出之四個假定。前兩個假定為良好假定，第三假定已被測試及證實為有效。
假定清單：
1. b 及 p 之預期值(μ b 及μ p )等效，此係因為吾人假定小改變，亦即， u 小。
2. b 及 p 之協方差(C b,prior 及C p,prior )等效，此係因為吾人假定 u 小。對於此工作，吾人可(例如)使用等效於該假定之對角矩陣重要的是應注意，該矩陣並非真正對角。舉例而言，當圖案被離焦地印刷時，抗蝕劑厚度減低，側壁增加，且取決於Bossung之曲率，CD減低。在使用前向模擬的情況下，可進行協方差矩陣之較佳估計。
3.可經由泰勒級數展開將受擾動模型光瞳 I model ( u + b )演算為：
4.以上假定3假定僅需要使用基線剖面參數 b 來演算I model ( b )之亞可比行列式。其假定亞可比行列式無需隨著 u 改變而更新。若該假定不良，則允許亞可比行列式更新係可能的。然而，此情形將增加計算時間。在運用此等假定的情況下，用於 u 之MLE之成本函數可被寫為：
存在進一步簡化以上方程式所需要的測定光瞳之兩個協方差矩陣。舉例而言，測定協方差矩陣係由如下方程式給出：
此等方程式為關於測定強度之實例協方差矩陣。存在可使用之其他協方差矩陣。本發明之實施例不僅僅限於此模型。在此等矩陣中，α 2 I項來自散射計感測器之散粒雜訊，且ε 2 來自散射計感測器之暗電流。之行列式為：其中i為光瞳像素部位之索引。
之倒數為：
若吾人將兩個測定光瞳 I baseline 及 I perturbed 之間的差定義為： I u = I perturbed - I baseline ，則可將 I perturbed 之協方差寫為如下文所示：
需要之行列式及倒數兩者。行列式係由如下方程式給出：
則其中針對小x使用ln(1+x)x。
倒數係由如下方程式給出：
在將此等方程式代入u之MLE的情況下：
因為吾人希望最大化以上似然度，所以丟棄第一項，此係因為其相對於u之導數為零。需要相對於u來最大化以上MLE。在當前方法中，最小化成本函數。此情形係藉由將以上方程式乘以-1而實現。
可將以上MLE重寫成以下加權最小平方問題：
此加權最小平方最小化問題之亞可比行列式矩陣等於
上文所提議之差異成本函數可被稱作BDIF(貝氏差異)。
在BDIF中，出現正規化項 u T ．． u 。因此，矩陣應被良好地調節。因為 u 之預期值為零向量，所以吾人不必提供差之預期值。又，可循序地使用此方法，如參看圖6所描述。首先，可藉由比較兩個晶圓(基線晶圓及受擾動晶圓)上之未曝光區而判定 u thin-film (薄膜堆疊參數n、k及厚度之差)。可將薄膜堆疊差前饋至CD量測，且在第二序列中，僅允許改變剖面參數 u CD ，同時使薄膜堆疊差 u thin-film 保持恆 定。最佳地， u BDIF =[u thin-film u CD ] T 。
如假定4所論述，基於基線參數 b 而將I model 之梯度僅演算一次。然而，可必須更新I model 之梯度。若需要更新梯度，則 u BDIF 變為以下方程式。此情形在參數差 u 之演算中引起較佳準確度，但其將增加計算時間。
附錄：
下文使用針對小x之exp(x)等於1+x之事實
採取導數
比較針對小u之導數
因此，為之下限。因為吾人關於u而進行最大化，所以吾人可使用下限 。
吾人現在轉至第二實例，該第二實例說明圖案信號(例如，散射量測光瞳影像)之間的差之使用。作為背景，圖7說明對基板執行之所謂雙重圖案化程序。間隔程序技術(Spacer Process Technology)為一種用於用現有微影工具來達成高解析度之產品圖案之此類程序。其被描述於(例如)J. Finders等人之論文「Double patterning for 32nm and below：an update」(Proc.SPIE 6924、692408(2008年)(http：//dx.doi.org/10.1117/12.772780))中。在經示意性地說明且編號為700至712之步驟中執行該方法。包含(例如)精細線陣列之元件圖案待產生於基板722上之材料層720中。材料層720可為(例如)矽基板上之閘極氧化物層(太薄而在該圖式中不能被看見)之頂部上的多晶矽層。在微影步驟700中，具有所要元件圖案之一半間距的線圖案已形成於抗蝕劑層724中。出於微影程序之目的，在抗蝕劑與氧化物層720之間提供額外層。此等額外層為非晶碳(a-C)硬式光罩層726、SiOC或氮化物層728及抗反射塗層(BARC)730。
在使用微影步驟中印刷之線或抗蝕劑的情況下，將一線蝕刻(702)至硬式光罩中，用間隔材料732來覆蓋(704)該線，且再次蝕刻(706)該線。在另外蝕刻(708)中，移除硬式光罩材料。引起線加倍(line doubling)，且可使用剩餘間隔材料作為光罩以將一對較細線蝕刻(710)至多晶矽材料層720中。在712處，吾人看見較大圖案之部 分，其中並排地形成若干對線以形成一精細線陣列。為吾人之量測方法實例之主題的此等線可為功能元件特徵，例如，在記憶體產品中。其亦可為專用於量測功能但表示同一基板上之別處之元件特徵的光柵。
亦參看圖8所示之放大剖面，界定經形成線之各種尺寸。每一線具有諸如CD、SWA及H之參數，但此等參數歸因於該等線已藉由加倍程序形成之方式而並非皆相同。來自一個線對之線之間的空間S1為微影程序中形成之抗蝕劑線的殘餘者。鄰近線對之間的空間S2為抗蝕劑層中印刷之線之間距減S1及兩個線CD的結果。重要的是控制S1與S2之間的平衡，此係因為不平衡將在奇數線與偶數線之間引起有效疊對誤差。對於用以在最終蝕刻之後量測S1-S2不平衡之技術，由P. Dasari等人在「Metrology characterization of spacer double patterning by scatterometry」(Proc.SPIE 7971、797111(2011年)(http：//dx.doi.org/10.1117/12.879900))中描述目前先進技術。
第一已知技術係直接地用CD-SEM(掃描電子顯微術)來量測剖面。可獲得相似於圖8之橫截面影像，且直接地自該影像量測特徵。遺憾地，每一CD-SEM量測耗時，且亦可難以區別空間S1與空間S2。
第二已知技術係在使用圖3及圖4所示之類型之器具的情況下用散射量測進行量測。
可藉由使用自目標獲得之圖案信號(光瞳影像強度或其類似者)之演算而重新建構參數CD、S1、S2等等。關於此途徑之第一問題為：在零不平衡(S1=S2)之狀況下，散射量測對S1-S2不平衡之敏感度歸因於此情形中獲得之對稱性而減小至零。在圖9中，粗體曲線900表示散射量測信號I相對於由S1-S2表示之不平衡的相依性。信號之導數亦被展示為曲線902。刻度係任意的。在零不平衡區中，導數為零，且敏感度因此為零。
可以兩種方式破壞對稱性且復原敏感度。第一方式為若處理具有剩餘不對稱性，例如，空間S1中之蝕刻深度d1與空間S2中之蝕刻深度d2之間的不平衡，如圖8所示。然而，該處理將經最佳化以在最終蝕刻之後縮減此等種類之不對稱性。因此，此量測方法隨著產品品質改良而變得較不有用。第二途徑係使用專用度量衡目標，其中將故意偏置b引入於S1-S2值中。信號自零敏感度之點移開至曲線上之點904，其中導數相當大。關於此途徑之問題為：度量衡目標佔據空間，且實務上可相對大，例如，40平方微米，以避免來自相鄰特徵之干涉。量測之敏感度甚至更弱且傾於來自其他程序變化之串擾。
直接地自兩個目標之散射量測信號演算差異剖面參數的上述原理允許更準確地及/或更方便地量測諸如加倍圖案中之間隔不平衡之難參數。現在描述之第二實例方法係基於如在圖9中看見之散射量測信號為(S1-S2)之偶函數的屬性。因此，敏感度(原始信號對(S1-S2)之導數為(S1-S2)之奇函數。藉由施加偏置，可產生敏感度，正負號取決於該偏置之正負號(參見下圖)。結合以散射量測為基礎之度量衡方法而創製新目標設計。
圖10示意性地說明為至少兩個子目標1002、1004之組合之新目標1000。該等目標中之特徵為用全SPT程序而形成之線/空間圖案，如圖7所示。如同其他度量衡目標一樣，可針對X定向線及Y定向線(圖中未繪示)製造分離目標。圖11說明在一實例中的散射量測信號I之相依性，在該實例中，子目標皆形成有經偏置特徵，但針對S1-S2具有不同偏置值，其被標註為b1及b2。偏置係相對的。以此方式，自兩個目標獲得之信號差為--在第一近似中--(S1-S2)之平均值之線性函數。
藉由散射量測來量測目標，且使用已經關於圖6而描述之方法之調適來演算表示S1-S2不平衡之差異剖面參數。具體言之，使由散射 計獲得之原始信號相減以取得差信號，且連同對偏置及其他模型參數之認識使用該差信號以判定遍及目標的不平衡(S1-S2)之平均值。此情形為用於(未偏置)產品線及空間之S1-S2變化之度量。因為在此實例中子目標係在同一程序中並排地形成，所以無需步驟606、608來量測及減去校正以補償底層堆疊之差。又，因為散射輻射之差在一階近似中僅為(S1-S2)之函數，所以可使用全散射量測信號以判定S1-S2。(無需重新建構結構之其他參數)。目標設計可經最佳化以縮減其他參數及程序變數之影響，以便改良此近似之準確度。
使用全反射比以判定參數(S1-S2)可帶來以下優點中之一或多者。可獲得改良型精確度。在一實際實例中，已藉由自一個經偏置目標之全重新建構移動至使用來自經相對偏置差異目標之信號之差而獲得五倍改良。目標大小可被縮減且甚至小於量測光點。代替在散射計之光瞳平面中量測強度，可使用已知散射計之成像分支(圖3及圖4中未繪示)在物件平面中量測改變。原則上，用於對小目標執行散射量測之此等技術係自諸如內容以引用方式併入本文中之US 2010328655及US2011043791A1之公開專利申請案所知。彼等揭示內容中之所關注參數通常為形成於彼此之頂部上之圖案之間的疊對，但程序可易於經調適以量測由諸如雙重圖案化程序之空間不平衡之其他效應造成的不對稱性。複合目標1000可尤其足夠小，使得可在單一影像中俘獲由子目標1002及1004兩者繞射之輻射。藉由選擇影像之對應區域，可判定強度差。
熟習此項技術者可易於設想以上實例之修改，以量測如上文所論述之相同差異剖面參數及/或出於程序或成像監視目的而量測其他參數。
所需要的是設計差異目標對，其中原始散射輻射信號之至少某一部分之反射差在一階近似中僅與單一所關注參數之值成比例。在每 一應用中，可在不具有演算用於每一目標之絕對參數之中間步驟的情況下演算表示兩個目標之間的差之差異剖面參數。取決於內容背景，目標及其剖面可方便地被稱作「基線」相對於「受擾動」或「參考」相對於「主題」，而不限制基礎技術之一般性。
取決於應用，具有第一圖案目標之基板可相同於或不同於具有第二圖案目標之基板。在上文所描述之第一實例中，目標可處於不同基板上，而差異剖面參數可用以揭露在不同裝置上執行之程序及/或在不同時間執行之程序之間的差。在第一圖案目標及第二圖案目標皆處於同一基板上的情況下，差異剖面參數可用以揭露在同一基板上之不同部位處或在該基板之一部分內執行的程序之間的差。在此狀況下，若認為有必要補償底層堆疊之參數變化，則可量測堆疊目標。或者，如在上文所描述之第二實例中一樣，第一圖案目標及第二圖案目標可為一對經不同偏置子目標，其係藉由共同程序形成於同一基板上之實質上同一位置處。此內容背景中之經不同偏置子目標意謂兩個或兩個以上目標經設計成使得其剖面參數在供執行該等目標之程序中具有對所關注參數之不同敏感度。原則上，子目標可為未偏置之子目標。一子目標對可包括對所關注參數不敏感之一個子目標及對所關注參數敏感之一個子目標(經偏置或未偏置)。
展示可被量測之不同參數之另一實例係用於透鏡像差之監視。對於此實例，差異目標已被顯影，其中CD差為透鏡像差之函數。根據如上文所描述之本發明，應用差異量測技術將在改良型精確度方面且視情況在縮減目標大小方面具有相似價值。
當提及信號之間的「差」時，應理解，此差涵蓋比率度量(百分比)差，而不僅僅是藉由減法獲得之差。熟習此項技術者可選擇正確比較技術，及表示差之最適當方式。
儘管在本文中可特定地參考檢測方法及裝置在IC製造中之使 用，但應理解，本文所描述之檢測方法及裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便創製多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。可將圖案化元件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描 述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
應瞭解，【實施方式】章節而非【發明內容】及【中文發明摘要】章節意欲用以解釋申請專利範圍。【發明內容】及【中文發明摘要】章節可闡述如由本發明之發明人所預料的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及附加申請專利範圍。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係，便可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者之認識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲係在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文之措辭或術語係出於描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解釋。
本發明之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
1000‧‧‧複合目標
1002‧‧‧子目標
1004‧‧‧子目標

Claims (15)

  1. 一種用於判定形成於基板上之圖案之剖面參數之值的檢測方法，該方法包含如下步驟：(a)支撐包含一第一圖案目標之一基板；(b)用輻射來照明該第一圖案目標且偵測散射輻射以獲得一第一圖案信號；(c)支撐包含一第二圖案目標之一基板；(d)用輻射來照明該第二圖案目標且偵測散射輻射以獲得一第二圖案信號；及(e)使用該第一圖案信號與該第二圖案信號之間的一差來演算差異圖案剖面參數之值。
  2. 如請求項1之方法，其中演算差異圖案剖面參數之值之步驟(e)使用正規化成本函數。
  3. 如請求項2之方法，其中該成本函數為一貝氏差異成本函數。
  4. 如請求項1、2或3之方法，其中演算差異圖案剖面參數之值之步驟(e)進一步使用關於一圖案信號對一圖案剖面參數之相依性之預定資訊。
  5. 如請求項1、2或3之方法，其中攜載該第一圖案目標之該基板相同於具有該第二圖案目標之該基板。
  6. 如請求項1、2或3之方法，其中步驟(e)使用關於在形成該第一圖案目標及該第二圖案目標時引入於該第一圖案目標與該第二圖案目標之間的一差之資訊。
  7. 如請求項1、2或3之方法，其中在步驟(a)中，該基板進一步包含一第一堆疊目標，在步驟(c)中，該基板進一步包含一第二堆疊目標，且該方法進一步包含如下步驟： (b')用輻射來照明該第一堆疊目標且偵測散射輻射以獲得一第一堆疊信號；及(d')用輻射來照明該第二堆疊目標且偵測散射輻射以獲得一第二堆疊信號，且步驟(e)進一步使用該第一堆疊信號與該第二堆疊信號之間的一差，藉此縮減在該等圖案目標下方之堆疊之間的變化之影響。
  8. 如請求項7之方法，其中該步驟(e)包含：(e1)使用該第一堆疊信號與該第二堆疊信號之間的該差及關於一堆疊信號對堆疊參數之相依性之預定資訊來演算差異堆疊參數之值；及(e2)使用差異堆疊參數之該等演算值來演算差異圖案剖面參數之值。
  9. 一種用於判定基板圖案之剖面參數之值的檢測裝置，該檢測裝置包含：用於一基板之一支撐件；一光學系統，其經組態以用輻射來照明該基板上之一或多個圖案目標且偵測散射輻射以獲得一對應圖案信號；及一處理器，其經配置以使用在使用該光學系統之情況下自一第一圖案目標偵測之一第一圖案信號與在使用該光學系統之情況下自一第二圖案目標偵測之一第二圖案信號之間的一差來演算差異圖案剖面參數之值。
  10. 如請求項9之裝置，其中該處理器經進一步配置以在該演算中使用關於一圖案信號對一圖案剖面參數之相依性之預定資訊。
  11. 如請求項9或10之裝置，其中該處理器經進一步配置以在該演算中使用關於在形成該第一圖案目標及該第二圖案目標時引入於 該第一圖案目標與該第二圖案目標之間的一差之資訊。
  12. 如請求項9或10之裝置，其中該光學系統可進一步操作以用輻射來照明一第一堆疊目標且偵測散射輻射以獲得一第一堆疊信號，且用輻射來照明一第二堆疊目標且偵測散射輻射以獲得一第二堆疊信號，且其中該處理器經進一步配置以在該演算中使用該第一堆疊信號與該第二堆疊信號之間的一差，藉此縮減在該等圖案目標下方之堆疊之間的變化之影響。
  13. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行一如請求項1至8中任一項之方法之該步驟(e)。
  14. 一種微影系統，其包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一如請求項9至12中任一項之檢測裝置，其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。
  15. 一種製造元件之方法，其中使用一微影程序將一元件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用一如請求項1至8中任一項之方法在該等基板中至少一者上檢測經形成為該元件圖案之部分或除了該元件圖案以外之至少一週期性結構；及根據該方法之結果而針對稍後基板控制該微影程序。
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