TW201719292A - 製程敏感計量之系統及方法 - Google Patents

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馬克Ｄ 史密斯
山傑 卡帕希
史帝藍 潘戴夫
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Abstract

本發明揭示一種微影系統，其包含一照明源及一組投影光學器件。該照明源將一照明光束自一離軸照明極點引導至一圖案遮罩。該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等產生包含來自該照明極點之照明的一組繞射光束。由該組投影光學器件接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該組投影光學器件之一光瞳面中。該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於樣本上以形成對應於該組圖案元件之一影像之一組製造元件。樣本上之該組製造元件包含沿該組投影光學器件之一光學軸之樣本之一位置之一或多個指示器。

Description

製程敏感計量之系統及方法 [相關申請案之交叉參考]
本申請案根據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張名為Myungjun Lee、Mark D.Smith、Sanjay Kapasi、Stillian Pandev及Dimitry Sanko之發明者之名稱為「LITHOGRAPHY-AWARE FOCUS/DOSE MONITORING TARGET DESIGN METHOD」之2015年8月14日申請之美國臨時申請案第62/205,410號之權利，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本申請案根據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張名為Myungjun Lee及Mark D.Smith之發明者之名稱為「HIGHLY SENSITIVE AND COST-EFFECTIVE FOCUS MONITORING TECHNIQUES USING THE BINARY MASK WITH THE OPTIMIZED OFF-AXIS ILLUMINATION」之2015年8月14日申請之美國臨時申請案第62/205,529號之權利，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本申請案根據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張名為Myungjun Lee、Mark D.Smith、Pradeep Subrahmanyan及Ady Levy之發明者之名稱為「HIGHLY SENSITIVE FOCUS MONITORING TECHNIQUE BASED ON ILLUMINATINO AND TARGET CO-OPTIMIZATION」之2016年2月19日申請之美國臨時申請案第62/297,697號之權利，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於計量，且更特定言之，本發明係關於使用製程敏感圖案遮罩之照明源及計量目標之共同最佳化。
半導體微影工具通常必須在緊密容限內操作以適度寫入具有窄線寬及高密度之特徵。例如，製程參數(諸如樣本之焦點位置及由樣本接收之照明之劑量)可被準確監測以確保印刷特徵處於所要規格內。製程敏感計量目標為在其中計量目標之一或多個特性(例如兩個特徵之對準)指示與一微影步驟相關聯的一製程參數之一值之該微影步驟期間圖案化於晶圓上之特殊標記。一製程敏感計量目標通常產生作為由微影工具產生之圖案遮罩之影像且可受圖案遮罩或照明源上之特定特徵影響。此外，期望待在一半導體生產線中使用之製程敏感圖案遮罩係成本有效且與用以在生產中寫入半導體裝置之圖案遮罩整合。因此，期望提供一種用於處理諸如上文所識別之缺陷的系統及方法。
根據本發明之一或多個繪示性實施例，揭示一種微影系統。在一繪示性實施例中，該系統包含一照明源，其經組態以將一照明光束自一離軸照明極點引導至一圖案遮罩。在另一繪示性實施例中，該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該照明極點之照明的一組繞射光束。在另一繪示性實施例中，該系統包含一組投影光學器件。在另一繪示性實施例中，由該組投影光學器件接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該組投影光學器件之一光瞳面中。在另一繪示性實施例中，該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於該樣本上以形成對應於該組圖案元件之一影像之一組製造元件。在另一繪示性實施例中，該樣本上之該組製造元件包含沿該組投影光學器件之一光學軸之該樣本之一位置之一或多個指示 器。
根據本發明之一或多個繪示性實施例，揭示一種微影系統。在一繪示性實施例中，該系統包含一離軸照明源。在另一繪示性實施例中，該照明源包含一第一照明極點及一第二照明極點。在另一繪示性實施例中，該第一照明極點及該第二照明極點相對於一光學軸對稱分佈。在另一繪示性實施例中，該離軸照明源經組態以將來自該第一照明極點及該第二照明極點之照明引導至一圖案遮罩。在另一繪示性實施例中，該圖案遮罩包含一組圖案元件。在另一繪示性實施例中，該組圖案元件經組態以產生一第一組繞射光束，其等包含來自自該組圖案元件繞射之一第一照明極點之照明。在另一繪示性實施例中，該組圖案元件經組態以產生一第二組繞射光束，其等包含來自該第二照明極點之照明。在另一繪示性實施例中，該系統包含一組投影光學器件。在另一繪示性實施例中，由該組投影光學器件接收之該第一組繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該組投影光學器件之一光瞳面中。在另一繪示性實施例中，由該組投影光學器件接收之該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束與該光瞳面中之該第一組繞射光束重疊。在另一繪示性實施例中，該組繞射光束之該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束在該樣本上形成對應於該組圖案元件之一影像之一組製造元件。在另一繪示性實施例中，該樣本上之該組製造元件包含與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該樣本上之照明之一劑量之一或多個指示器。
根據本發明之一或多個繪示性實施例，揭示一種計量系統。在一繪示性實施例中，該系統包含一樣本置物台，其經組態以支撐一基板，其中一計量目標安置於該基板上。在另一繪示性實施例中，該計量目標與由一微影系統產生之一圖案遮罩之一影像相關聯。在另一繪示性實施例中，該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包 含來自該微影系統之一離軸照明極點之照明之一組繞射光束。在另一繪示性實施例中，由該微影系統接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中。在另一繪示性實施例中，該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件。在另一繪示性實施例中，該計量目標之該組製造元件包含沿該微影系統之該組投影光學器件之一光學軸之該樣本之一位置之一或多個指示器。在另一繪示性實施例中，該系統包含至少一照明源，其經組態以照明該計量目標。在另一繪示性實施例中，該系統包含至少一偵測器，其經組態以自該計量目標接收照明。在另一繪示性實施例中，該系統包含至少一控制器，其通信地耦合至該偵測器及經組態以基於該一或多個指示器來判定沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置。
根據本發明之一或多個繪示性實施例，揭示一種計量系統。在一繪示性實施例中，該系統包含一樣本置物台，其經組態以支撐一基板，其中一計量目標安置於該基板上。在另一繪示性實施例中，該計量目標與由一微影系統產生之一圖案遮罩之一影像相關聯。在另一繪示性實施例中，該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該微影系統之一第一照明極點及一第二照明極點之照明之一組繞射光束。在另一繪示性實施例中，該微影系統之該第一照明極點及該第二照明極點相對於該微影系統之一光學軸而對稱地分佈。在另一繪示性實施例中，由該微影系統接收之該第一組繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中。在另一繪示性實施例中，由該組投影光學器件接收之該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束與該微影系統之該光瞳面中之該第一組繞射光束重疊。在另一繪示性實施例中，該組繞射光束之該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之 一組製造元件。在另一繪示性實施例中，該計量目標之該組製造元件包含與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該樣本上之照明之一劑量之一或多個指示器。在另一繪示性實施例中，該系統包含至少一照明源，其經組態以照明該計量目標。在另一繪示性實施例中，該系統包含至少一偵測器，其經組態以自該計量目標接收照明。在另一繪示性實施例中，該系統包含至少一控制器，其通信地耦合至該偵測器及經組態以基於該一或多個指示器來判定與與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束相關聯的該計量目標上之照明之該劑量。
根據本發明之一或多個繪示性實施例，揭示一種用於判定沿一微影系統之一光學軸之一樣本之一位置之方法。在一繪示性實施例中，該方法包含產生一圖案遮罩之一影像，其中一微影系統包含一離軸照明極點。在另一繪示性實施例中，該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該微影系統之一離軸照明極點之照明之一組繞射光束。在另一繪示性實施例中，由該微影系統接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中。在另一繪示性實施例中，該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件。在另一繪示性實施例中，該計量目標之該組製造元件包含沿該微影系統之該組投影光學器件之一光學軸之該樣本之一位置之一或多個指示器。在另一繪示性實施例中，該方法包含使用一計量系統來量測沿該微影系統之該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置之該一或多個指示器。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該一或多個指示器來判定沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置。
根據本發明之一或多個繪示性實施例，揭示一種用於判定一微影系統中之照明之一劑量之方法。在一繪示性實施例中，該方法包含 產生一圖案遮罩之一影像，其中一微影系統包含一離軸照明極點。在另一繪示性實施例中，該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該微影系統之一第一照明極點及一第二照明極點之照明之一組繞射光束。在另一繪示性實施例中，該微影系統之該第一照明極點及該第二照明極點相對於該微影系統之一光學軸而對稱地分佈。在另一繪示性實施例中，由該微影系統接收之該第一組繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中。在另一繪示性實施例中，由該組投影光學器件接收之該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束與該微影系統之該光瞳面中之該第一組繞射光束重疊。在另一繪示性實施例中，該組繞射光束之該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件。在另一繪示性實施例中，該計量目標之該組製造元件包含與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該樣本上之照明之一劑量之一或多個指示器。在另一繪示性實施例中，該方法包含量測與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該計量目標上之照明之該劑量之該一或多個指示器。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該一或多個指示器來判定該計量目標上之照明之該劑量。
應瞭解以上一般描述及以下詳細描述兩者均僅具例示性及解釋性且未必受限於所主張之本發明。併入本說明書中及構成其一部分之附圖繪示本發明之實施例且與一般描述一起用以闡釋本發明之原理。
100‧‧‧系統
101‧‧‧微影子系統/微影系統/計量子系統
102‧‧‧照明源
104‧‧‧照明光束/離軸照明光束/照明極點
104a‧‧‧第一極點/照明光束
104b‧‧‧第二極點/照明光束
106‧‧‧遮罩支撐裝置
108‧‧‧圖案遮罩
110‧‧‧投影光學器件
112‧‧‧樣本
114‧‧‧樣本置物台
116‧‧‧光阻層
118‧‧‧控制器/置物台總成
119‧‧‧處理器
120‧‧‧記憶體媒體/非暫時性記憶體媒體
121‧‧‧照明路徑
122‧‧‧透鏡
124‧‧‧光學組件
126‧‧‧光束分離器
128‧‧‧物鏡
130‧‧‧偵測器
132‧‧‧收集路徑
134‧‧‧透鏡
136‧‧‧光學軸
151‧‧‧計量子系統
162‧‧‧光學組件/第一聚焦元件
164‧‧‧第二聚焦元件
200‧‧‧分段圖案元件
202‧‧‧週期性分佈片段
204‧‧‧節距
206‧‧‧片段之寬度
208‧‧‧分離距離
302‧‧‧離軸極距/偏移位置
304‧‧‧光瞳面
306‧‧‧0階繞射光束/高度離軸0階繞射光束
306a‧‧‧繞射光束
306b‧‧‧繞射光束
308‧‧‧1階繞射光束/輕微離軸0階繞射光束
308a‧‧‧繞射光束
308b‧‧‧繞射光束
310‧‧‧2階繞射光束
312‧‧‧光瞳極限
314‧‧‧相對酸濃度
316‧‧‧相對酸濃度
318‧‧‧相對酸濃度
402‧‧‧曲線圖
404‧‧‧曲線圖
406‧‧‧曲線圖
408‧‧‧曲線圖
410‧‧‧0階繞射光束
412‧‧‧1階繞射光束
414‧‧‧2階繞射光束
500‧‧‧模擬印刷圖案輪廓
502‧‧‧箱
600‧‧‧曲線圖
700‧‧‧焦點敏感圖案遮罩
702‧‧‧焦點敏感圖案元件/分段圖案元件
704‧‧‧焦點不敏感圖案元件
706‧‧‧放大視圖
708‧‧‧放大視圖
710‧‧‧焦點不敏感節距
712‧‧‧焦點敏感節距
714‧‧‧片段
800‧‧‧焦點敏感印刷計量目標
802‧‧‧焦點敏感印刷圖案元件
804‧‧‧焦點不敏感印刷圖案元件
806‧‧‧未對準度量
808‧‧‧曲線圖
900‧‧‧焦點敏感圖案遮罩
902‧‧‧單元
904‧‧‧單元
906‧‧‧單元
908‧‧‧單元
910‧‧‧焦點敏感圖案元件
912‧‧‧焦點不敏感圖案元件
914‧‧‧焦點敏感圖案元件
916‧‧‧焦點不敏感圖案元件
918‧‧‧展開圖
920‧‧‧片段
922‧‧‧焦點敏感節距
1000‧‧‧焦點敏感印刷計量目標
1002‧‧‧焦點敏感印刷圖案元件
1004‧‧‧焦點不敏感印刷圖案元件
1006‧‧‧未對準度量
1100‧‧‧焦點敏感圖案遮罩
1102‧‧‧區域
1104‧‧‧焦點敏感節距
1106‧‧‧區域
1108‧‧‧焦點敏感節距
1110‧‧‧曲線圖
1112‧‧‧曲線圖
1200‧‧‧焦點敏感圖案元件
1202‧‧‧片段
1204‧‧‧亞解析度分離距離
1206‧‧‧焦點敏感節距
1208‧‧‧模擬印刷圖案輪廓
1300‧‧‧曲線圖
1400‧‧‧圖案元件
1402‧‧‧片段
1404‧‧‧焦點敏感節距
1406‧‧‧焦點敏感節距
1408‧‧‧分離距離
1410‧‧‧分離距離
1500‧‧‧曲線圖
1502‧‧‧0階繞射光束
1504‧‧‧1階繞射光束
1506‧‧‧1階繞射光束
1508‧‧‧繞射光束
1600‧‧‧模擬印刷圖案輪廓/光阻輪廓
1700‧‧‧計量目標/圖案遮罩
1702‧‧‧焦點敏感印刷圖案元件
1704‧‧‧焦點不敏感印刷圖案元件
1706‧‧‧距離
1708‧‧‧距離
1800‧‧‧曲線圖
1902‧‧‧入射角
1904‧‧‧出射角
1906‧‧‧中心位置
1908‧‧‧中心位置
2000‧‧‧曲線圖
2100‧‧‧模擬印刷圖案輪廓
2102‧‧‧箱
2200‧‧‧曲線圖
2302‧‧‧非對稱分段圖案元件
2304‧‧‧初級片段
2306‧‧‧次級片段
2308‧‧‧亞解析度分離距離
2310‧‧‧焦點敏感節距
2312‧‧‧模擬印刷圖案輪廓
2314‧‧‧模擬印刷圖案輪廓
2316‧‧‧製程視窗
2402‧‧‧中心位置
2500‧‧‧曲線圖
2602‧‧‧模擬印刷圖案輪廓
2604‧‧‧製程視窗
2700‧‧‧曲線圖
2702‧‧‧製程視窗
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
熟習技術者可藉由參考附圖更佳地理解本發明之數種優點，其中：圖1A係繪示根據本發明之一或多項實施例之包含用於將一或多個圖案微影印刷至一樣本之一微影子系統之一系統的一概念圖。
圖1B係繪示根據本發明之一或多項實施例之一計量子系統之一概念圖。
圖1C係繪示根據本發明之一或多項實施例之一計量子系統之一概念圖。
圖2係繪示根據本發明之一或多項實施例之包含一分段圖案元件之一圖案遮罩的一示意圖。
圖3A係繪示根據本發明之一或多項實施例之由一圖案遮罩產生之多個繞射光束之微影子系統的一概念圖。
圖3B係繪示根據本發明之一或多項實施例之一光瞳面內之繞射光束之相對位置的該組投影光學器件之該光瞳面之一概念圖。
圖3C係繪示根據本發明之一或多項實施例之由如圖3A及圖3B中所展示之非對稱照明曝光之一樣本之一光阻層內之相對酸濃度的一曲線圖。
圖3D係繪示根據本發明之一或多項實施例之由一圖案遮罩產生之多個繞射光束之微影子系統的一概念圖。
圖3E係繪示根據本發明之一或多項實施例之一光瞳面內之繞射光束之相對位置的該組投影光學器件之該光瞳面之一概念圖。
圖3F係繪示根據本發明之一或多項實施例之由如圖3D及圖3E中所展示之非對稱照明曝光之一樣本之一光阻層內之相對酸濃度的一曲線圖。
圖3G係繪示根據本發明之一或多項實施例之由一圖案遮罩產生之多個繞射光束之微影子系統的一概念圖。
圖3H係繪示根據本發明之一或多項實施例之一光瞳面內之對稱繞射光束之相對位置的該組投影光學器件之該光瞳面之一概念圖。
圖3I係繪示根據本發明之一或多項實施例之由如圖3D及圖3E中所展示之對稱照明曝光之一樣本之一光阻層116內之相對酸濃度的一 曲線圖。
圖4A係繪示根據本發明之一或多項實施例之與具有80nm之一節距之一離軸單極照明源及一圖案遮罩相關聯的一光瞳面中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖4B係繪示根據本發明之一或多項實施例之與具有100nm之一節距之一離軸單極照明源及一圖案遮罩相關聯的一光瞳面中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖4C係繪示根據本發明之一或多項實施例之與具有140nm之一節距之一離軸單極照明源及一圖案遮罩相關聯的一光瞳面中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖4D係繪示根據本發明之一或多項實施例之與具有150nm之一節距之一離軸單極照明源及一圖案遮罩相關聯的一光瞳面中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖5係根據本發明之一或多項實施例之具有自80nm至160nm之範圍內之節距值的圖案遮罩之模擬印刷圖案輪廓之一示意圖。
圖6係繪示根據本發明之一或多項實施例之與自75nm至140nm之範圍內之節距值之印刷圖案之頂部之偏差之一量測相關聯的圖案放置誤差(PPE)之一曲線圖。
圖7A係根據本發明之一或多項實施例之包含焦點敏感圖案元件及焦點不敏感圖案元件之一焦點敏感圖案遮罩的一俯視圖。
圖7B係根據本發明之一或多項實施例之一焦點敏感圖案元件之一部分之一放大視圖。
圖7C係根據本發明之一或多項實施例之一焦點不敏感圖案元件之一部分之一放大視圖。
圖8A係根據本發明之一或多項實施例之對應於一焦點敏感圖案遮罩之一焦點敏感印刷計量目標之一俯視圖。
圖8B係繪示根據本發明之一或多項實施例之一樣本之焦點位置與一未對準度量之間的一例示性關係的一曲線圖。
圖9A係根據本發明之一或多項實施例之包含具有圖案元件之不同定向之多個單元的一焦點敏感圖案遮罩之一俯視圖。
圖9B係根據本發明之一或多項實施例之包含多個片段之一焦點敏感圖案元件之一部分之一放大視圖。
圖10係根據本發明之一或多項實施例之對應於一焦點敏感圖案遮罩之一焦點敏感印刷計量目標之一俯視圖。
圖11A係根據本發明之一或多項實施例之一焦點敏感圖案遮罩之一俯視圖。
圖11B係繪示根據本發明之一或多項實施例之與對應於焦點敏感圖案元件之印刷圖案元件相關聯的圖案放置誤差之一曲線圖。
圖11C係繪示根據本發明之一或多項實施例之與對應於焦點不敏感圖案元件之印刷圖案元件相關聯的圖案放置誤差之一曲線圖。
圖12A係根據本發明之一或多項實施例之包含亞解析度特徵之一焦點敏感圖案元件之一俯視圖。
圖12B係根據本發明之一或多項實施例之對應於具有亞解析度特徵之一焦點敏感圖案元件的一光阻層之一模擬印刷圖案輪廓之一示意圖。
圖13係繪示根據本發明之一或多項實施例之在X方向及Y方向兩者上自該組投影光學器件之光學軸偏移之一單極照明源之強度分佈的一曲線圖。
圖14係根據本發明之一或多項實施例之包含沿X方向及Y方向兩者分佈之多個片段的一圖案元件之一俯視圖。
圖15係根據本發明之一或多項實施例之該組投影光學器件之光瞳面中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖16係根據本發明之一或多項實施例之對應於具有亞解析度特徵之一焦點敏感圖案元件的一光阻層之一模擬印刷圖案輪廓之一示意圖。
圖17係根據本發明之一或多項實施例之包含焦點敏感印刷圖案元件及焦點不敏感印刷圖案元件之一計量目標之一俯視圖。
圖18係根據本發明之一或多項實施例之用於印刷製程敏感計量目標之一照明源102之一例示性強度分佈的一曲線圖。
圖19A係繪示根據本發明之一或多項實施例之與照明源之一第一極點及經組態以在一樣本上產生一焦點敏感計量目標之一圖案遮罩相關聯的光束路徑之微影子系統之一概念圖。
圖19B係繪示根據本發明之一或多項實施例之與與第一極點對稱之照明源之一第二極點及經組態以在一樣本上產生一焦點敏感計量目標之一圖案遮罩相關聯的光束路徑之微影子系統之一概念圖。
圖20係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於產生一焦點敏感計量目標之一微影系統之光瞳面304中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖21係根據本發明之一或多項實施例之對應於一焦點敏感計量目標之一焦點曝光矩陣之模擬印刷圖案輪廓的一示意圖。
圖22A係繪示根據本發明之一或多項實施例之作為樣本之焦點位置之多個值之曝光量的一函數之印刷圖案元件之臨界尺寸之變動之一曲線圖。
圖22B係繪示根據本發明之一或多項實施例之作為樣本之焦點位置之多個值之曝光量的一函數之印刷圖案元件之側壁角度之變動之一曲線圖。
圖23A係根據本發明之一或多項實施例之用於產生焦點敏感計量目標之非對稱分段圖案元件之一俯視圖。
圖23B係根據本發明之一或多項實施例之對應於一非對稱分段圖案元件之一光阻層之模擬印刷圖案輪廓的一示意圖。
圖23C係根據本發明之一或多項實施例之對應於非對稱分段計量目標之影像的一焦點曝光矩陣之模擬印刷圖案輪廓的一示意圖。
圖24A係根據本發明之一或多項實施例之與照明源之一第一極點及經組態以在一樣本上產生一曝光敏感計量目標之一圖案遮罩相關聯的光束路徑之微影子系統之一概念圖。
圖24B係根據本發明之一或多項實施例之與與第一極點對稱之照明源之一第二極點及經組態以在一樣本上產生一曝光敏感計量目標之一圖案遮罩相關聯的光束路徑之微影子系統之一概念圖。
圖25係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於產生一曝光敏感計量目標之一微影系統之光瞳面中之繞射光束之分佈的一曲線圖。
圖26係根據本發明之一或多項實施例之對應於曝光敏感圖案元件之影像的一焦點曝光矩陣之模擬印刷圖案之一示意圖。
圖27係繪示根據本發明之一或多項實施例之作為樣本之焦點位置之多個值之曝光量的一函數之曝光敏感印刷圖案輪廓之臨界尺寸之一變動的一曲線圖。
現將詳細參考附圖中所繪示之本發明所揭示之標的。
本發明之實施例係關於在一樣本上產生製程敏感計量目標之一微影工具之一圖案遮罩及一照明源之共同最佳化。本發明之一些實施例係關於焦點敏感計量目標，其中微影工具內之樣本之焦點位置自一標稱焦點位置之一偏差顯現為可由一計量工具量測之焦點敏感計量目標之一或多個特性之一變動。本發明之額外實施例係關於曝光敏感計量目標，其中藉由照明源之樣本之曝光劑量自一標稱值之一偏差顯現為可由一計量工具量測之曝光敏感計量目標之一或多個特性之一變 動。本發明之一些實施例係關於產生製程敏感計量目標之非對稱離軸照明源。額外實施例係關於產生製程敏感計量目標之對稱離軸照明源。本發明之進一步實施例係關於具有基於一照明源之一已知照明輪廓設計以提供製程敏感計量目標之圖案元件之圖案遮罩。
本文中應認識到在微影印刷之背景下，與一樣本上之印刷特徵之製造相關聯的製程視窗通常界定適合於一指定容限內之印刷特徵之製造的製程參數之範圍。例如，一製程視窗可界定與沿微影工具之光學軸之樣本之位置(例如樣本之焦點位置)相關聯的失焦上之限制。舉另一實例而言，一製程視窗可界定來自入射於樣本上之照明源之能量之劑量(例如樣本之曝光量)上之限制。此外，印刷特徵之一或多個特性上的多個製程參數之變動之影響可係相依。據此而言，一製程視窗可包含界定所關注之製程參數之可接受範圍的多個製程參數(例如一焦點曝光矩陣(FEM)或其類似者)之一多維分析。相應地，製程參數(諸如(但不限於)樣本之焦點位置及來自一照明源之入射於樣本上之能量之劑量)之精確監測可促進根據所要規格之微影工具之效能。
應進一步認識到一印刷特徵之特性經受製程參數之偏差之考量的程度可取決於多種因數。例如，對於製程參數之偏差之穩健性可受所要圖案特徵之特性(諸如(但不限於)所要印刷特徵之尺寸及/或密度)影響。相應地，對於製程參數之偏差之穩健性可受微影工具之光學特性(諸如(但不限於)焦點深度(DOF)、投影光學器件之數值孔隙(NA)、照明源之形狀、照明源之對稱性、照明源之光譜含量或照明源之相干性)影響。此外，對於製程參數之偏差之穩健性可受成像於樣本上以產生印刷圖案之圖案遮罩之特性(諸如(但不限於)圖案元件之透射、由圖案元件引起之光學相位或相對於投影光學器件之解析度之圖案元件之尺寸)影響。此外，與印刷參數之穩健性相關聯的許多此等特性可係相依。
本發明之實施例係關於一圖案遮罩上之圖案元件及照明源之共同最佳化使得樣本上之計量目標之印刷圖案之一或多個特性(例如一或多個印刷元件之位置、印刷元件之間的分離距離、印刷元件之側壁角度或其類似者)對製程參數(例如樣本之焦點位置、入射於樣本上在照明能量之劑量或其類似者)中之變化係高度敏感。在一些實施例中，與一製程敏感計量目標相關聯的一圖案遮罩上之圖案元件經設計以利用相同於與製造裝置相關聯的印刷圖案之照明條件(照明源之形狀、照明源之對稱性或其類似者)。據此而言，在相同於與製造裝置相關聯的圖案元件之製程步驟或製程步驟系列中，一製程敏感計量目標可印刷於一樣本上。在一些實施例中，與一製程敏感計量目標相關聯的一圖案遮罩上之圖案元件經設計以與一客製化照明源輪廓一起使用。據此而言，在一專用製程步驟中，可印刷一製程敏感計量目標。
2004年1月6日發佈之美國專利第6,673,638號中大體上描述了製程敏感微影特徵，該專利之全部內容以引用的方式併入。2005年4月26日發佈之美國專利第6,884,552號中大體上描述了焦點遮蔽結構，該專利之全部內容以引用的方式併入。2008年6月3日發佈之美國專利第7,382,447號中大體上描述了判定微影焦點及曝光量，該專利之全部內容以引用的方式併入。2008年4月1日發佈之美國專利第7,352,453號中大體上描述了使用散射測量信號之製程最佳化及控制，該專利之全部內容以引用的方式併入。2009年7月21日發佈之美國專利第7,564,557號中大體上描述了使用散射測量來偵測疊對誤差，該專利之全部內容以引用的方式併入。
如本發明中所使用，術語「樣本」大體上指稱由一半導體或非半導體材料(例如一晶圓或其類似者)形成之一基板。例如，一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。一樣本可包含一或多個層。例如，此等層可包含(但不限於)一光阻、一介電 材料、一導電材料及一半導電材料。此等層之許多不同類型係所屬技術領域中已知且術語「樣本」(如本文所使用)意欲涵蓋其上可形成此等層之所有類型之一樣本。形成於一樣本上之一或多個層可經圖案化或非圖案化。例如，一樣本可包含複數個晶粒，各晶粒具有可重複圖案化特徵。此等層之材料之形成及處理最終可導致完整裝置。許多不同類型之裝置可形成於一樣本上且術語「樣本」(如本文所使用)意欲涵蓋其上製造所屬技術領域中已知之任何類型之裝置之一樣本。此外，為本發明之目的，術語「樣本」及「晶圓」應解釋為可互換。另外，為本發明之目的，術語「圖案化裝置」、「遮罩」及「倍縮光罩」應解釋為可互換。
圖1A係繪示根據本發明之一或多項實施例之包含用於將一或多個圖案微影印刷至一樣本之一微影子系統101之一系統100的一概念圖。在一實施例中，系統100由一微影子系統101組成。微影子系統101可包含所屬技術領域中已知之任何微影印刷工具。例如，微影子系統101可包含(但不限於)一掃描器或步進電動機。
在另一實施例中，微影子系統101可包含一照明源102，其經組態以產生一或多個照明光束104。該一或多個照明光束104可包含一或多個選定波長之光，包含(但不限於)紫外線(UV)輻射、可見輻射或紅外線(IR)輻射。在另一實施例中，由照明源102發射之該一或多個照明光束104之輻射之波長係可調諧。據此而言，該一或多個照明光束104之輻射之波長可適應於任何選定波長之輻射(例如UV輻射、可見輻射、紅外線輻射或其類似者)。在另一實施例中，照明源102可產生具有所屬技術領域中已知之任何圖案之一或多個照明光束104。例如，照明源102可包含(但不限於)一單極照明源、一雙極照明源、一C-Quad照明源、一類星體照明源或一自由形式照明源。
在另一實施例中，微影子系統101包含一遮罩支撐裝置106。遮 罩支撐裝置106經組態以固定一圖案遮罩108。據此而言，支撐裝置106可利用所屬技術領域中已知之任何方式(諸如(但不限於)一機械、真空、靜電或其他箝位技術)來固持圖案遮罩108。在另一實施例中，微影子系統101包含一組投影光學器件110，其等經組態以將由該一或多個照明光束104照明之圖案遮罩108之一影像投射於安置於一樣本置物台114上之一樣本112之表面上。例如，該組投影光學器件110可經組態以將圖案遮罩108之一影像投射於樣本112上之一光阻層116上以產生(例如曝露或其類似者)對應於圖案遮罩108上之一圖案元件之光阻層116上之一印刷圖案元件(例如一計量圖案)。在另一實施例中，支撐裝置106可經組態以致動或定位圖案遮罩108。例如，支撐裝置106可將圖案遮罩108致動至相對於系統100之投影光學器件110之一選定位置。
圖案遮罩108可為一反射或一透射元件。在一實施例中，圖案遮罩108為一透射元件，其中圖案元件完全或部分地阻擋一照明光束104之透射(例如透過吸收或反射照明光束104)。相應地，照明光束104可穿過圖案元件之間的空間透射至該組投影光學器件110。例如，其中圖案元件完全阻擋照明光束104之透射之一圖案遮罩108可操作為一二元圖案遮罩。應進一步認識到其中來自一照明源之光被完全阻擋或被完全透射/反射以產生一影像之焦點敏感二元圖案遮罩可有利地用以判定一微影系統中之一樣本之一焦點位置。例如，二元圖案遮罩之製造相對不昂貴及可易於併入至許多微影系統中。
在另一實施例中，圖案遮罩108之特徵(例如圖案元件、圖案元件之間的空間或其類似者)經設計以修改一照明光束104之光學相位。據此而言，圖案遮罩108可操作為一相位遮罩(例如一交替相移位位遮罩或其類似者)。
在另一實施例中，圖案遮罩108為其中片段202將一照明光束104 完全或部分地反射至該組投影光學器件110之一反射遮罩及片段202之間的空間吸收或透射照明光束104。此外，圖案遮罩108之圖案元件可由用於反射及/或吸收一照明光束104之所屬技術領域中已知之任何不透明或半不透明材料形成。在另一實施例中，片段202可包含一金屬。例如，片段202可(但非必要)由鉻(例如一鉻合金或其類似者)形成。
圖案遮罩108可在所屬技術領域中已知之任何成像組態中利用(例如藉由微影子系統101)。例如，圖案遮罩108可為一正遮罩，其中圖案元件正成像為樣本112之一光阻層116之印刷圖案元件。舉另一實例而言，圖案遮罩108可一負遮罩，其中圖案遮罩108之圖案元件形成樣本112之一光阻層116之負印刷圖案元件(例如間隙、空間或其類似者)。
在另一實施例中，微影子系統101包含控制微影子系統101之各種子系統之一控制器118。在另一實施例中，控制器118包含經組態以在維持於一記憶體媒體120上之程式指令之一或多個處理器119。據此而言，控制器118之該一或多個處理器119可執行本發明中所描述之各種製程步驟之任何者。此外，控制器118可通信地耦合至遮罩支撐裝置106及/或樣本置物台114以將一圖案遮罩108上之圖案元件之轉移引導至一樣本112(例如樣本上之一光阻層116或其類似者)。本文中應注意本發明之微影子系統101可實施本發明中所描述之圖案遮罩設計之任何者。Lee等人在2009年6月9日發佈之美國專利第7,545,520號中大體上描述了基於遮罩之微影，該專利之全部內容併入本文中。
圖1B係繪示根據本發明之一或多項實施例之一計量子系統151之一概念圖。計量子系統151可使用所屬技術領域中已知之任何方法來量測任何計量度量(例如疊對誤差、CD或其類似者)。在一實施例中，計量子系統151可包含基於樣本112之一或多個影像之產生而量測計量 資料之一基於影像之計量工具。在另一實施例中，計量子系統151包含基於來自樣本之光之散射(反射、繞射、漫散射或其類似者)而量測計量資料之一基於散射測量之計量系統。
在另一實施例中，照明源102經由一照明路徑121將該一或多個照明光束104引導至樣本112。照明路徑121可包含一或多個透鏡122。此外，照明路徑121可包含適合於修改及/或調節該一或多個照明光束104之一或多個額外光學組件124。例如，該一或多個光學組件124可包含(但不限於)一或多個偏光器、一或多個濾波器、一或多個光束分離器、一或多個擴散器、一或多個均質器、一或多個變跡器或一或多個光束正形器。在一實施例中，照明路徑121包含一光束分離器126。在另一實施例中，計量子系統151包含將該一或多個照明光束104聚焦於樣本112上之一物鏡128。
照明源102可經由照明路徑121依任何角度將該一或多個照明光束104引導至樣本。在一實施例中，照明源102依法線入射角將該一或多個照明光束104引導至樣本112。在另一實施例中，照明源102依一角度(例如一掠射角、一45度角或其類似者)將該一或多個照明光束104引導至樣本112。
在另一實施例中，計量子系統151包含經組態以透過一收集路徑132捕獲自樣本112發射之輻射的一或多個偵測器130。收集路徑132可包含引導及/或修改由物鏡128收集之照明之多個光學元件，包含(但不限於)一或多個透鏡134、一或多個濾波器、一或多個偏光器、一或多個光束阻擋器或一或多個光束分離器。
例如，一偵測器130可接收由收集路徑132中之元件(例如物鏡128、該一或多個光學元件134或其類似者)提供之樣本112之一影像。舉另一實例而言，一偵測器130可接收自樣本112反射或散射(例如經由鏡面反射、漫反射及其類似者)之輻射。舉另一實例而言，一偵測 器130可接收由樣本產生之輻射(例如與該一或多個照明光束104之吸收相關聯的冷光及其類似者)。舉另一實例而言，一偵測器130可接收來自樣本112之一或多個繞射階之輻射(例如0階繞射、±1階繞射、±2階繞射及其類似者)。此外，本文中應注意該一或多個偵測器130可包含適合於量測自樣本112接收之照明之所屬技術領域中已知之任何光學偵測器。例如，一偵測器130可包含(但不限於)一CCD偵測器、一TDI偵測器、一光電倍增管(PMT)、一崩光二極體(APD)或其類似者。在另一實施例中，一偵測器130可包含適合於識別自樣本112發射之輻射之波長的一光譜偵測器。此外，計量子系統151可包含藉由計量子系統151促進之多個計量量測(例如多個計量工具)之多個偵測器130(例如與由一或多個光束分離器產生之多個光束路徑相關聯)。
在另一實施例中，計量子系統151通信地耦合至系統100之控制器118。據此而言，控制器118可經組態以接收資料，包含(但不限於)計量資料(例如計量量測結果、目標之影像、光瞳影像及其類似者)或計量度量(例如精度、工具引起之移位、敏感度、繞射效率、離焦斜率、側壁角度、臨界尺寸及其類似者)。
圖1C係繪示根據本發明之另一實施例之一計量子系統151之一概念圖。在一實施例中，照明路徑121及收集路徑132含有分離元件。例如，照明路徑121可利用一第一聚焦元件162以將該一或多個照明光束104聚焦於樣本112上及收集路徑132可利用一第二聚焦元件164以自樣本112收集輻射。據此而言，第一聚焦元件162及第二聚焦元件164之數值孔隙可不同。此外，本文中應注意圖1C中所描繪之計量子系統151可促進樣本112及/或一個以上照明源102(例如耦合至一或多個額外偵測器120)之多角度照明。據此而言，圖1B中所描繪之計量子系統151可執行多個計量量測。在另一實施例中，一或多個光學組件可安裝至圍繞樣本112樞轉之一可旋轉臂(圖中未展示)使得樣本112上之該 一或多個照明光束104之入射角可由該可旋轉臂之位置控制。
圖2係繪示根據本發明之一或多項實施例之包含一分段圖案元件之一圖案遮罩的一示意圖。在一實施例中，圖案遮罩108之分段圖案元件200包含具有一節距204(例如線/空間(LS)圖案元件)之複數個週期性分佈片段202。據此而言，分段圖案元件200可引起一或多個照明光束104之繞射。例如，入射於圖案遮罩108上之一照明光束104可繞射至對應於多個繞射階(例如0階、±1階、±2階及其類似者)之沿X-方向分離之多個繞射光束中。在另一實施例中，沿X-方向之片段之一寬度206等於片段之間的一分離距離208使得圖案元件200係一1：1線/空間目標。在另一實施例中，沿X-方向之片段之寬度206不等於片段之間的一分離距離208。
圖3A至圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之在一焦點敏感計量目標之一樣本112上產生一非對稱空中成像輪廓之照明源102及圖案遮罩108之共同最佳化。
圖3A係繪示根據本發明之一或多項實施例之由一圖案遮罩108產生之多個繞射光束之微影子系統101的一概念圖。在一實施例中，照明源102產生一離軸照明光束104。在另一實施例中，圖案遮罩108繞射入射照明光束104以產生多個繞射光束，包含(但不限於)一0階繞射光束306、一1階繞射光束308及一2階繞射光束310。在另一實施例中，繞射光束之兩者(例如306及308)由該組投影光學器件110捕獲且引導至樣本112(例如樣本112之一光阻層116)以在樣本112上產生圖案遮罩108之一空中影像。
圖3B係繪示根據本發明之一或多項實施例之一光瞳面內之繞射光束之相對位置的該組投影光學器件110之該光瞳面之一概念圖。在一實施例中，光瞳面304之特徵在於具有半徑1之一圓(例如一光瞳極限312)使得來自光瞳極限312內之樣本之照明由該組投影光學器件110 捕獲及落入光瞳極限312外部之照明未由該組投影光學器件110捕獲且因此不促成樣本112上之圖案遮罩108之空中影像之產生。
例如，0階繞射光束306及1階繞射光束308可位於光瞳面304(例如如圖3A中所繪示之一入口光瞳面、一出口光瞳面或其類似者)之光瞳極限312內及因此由該組投影光學器件110捕獲，而2階繞射光束310位於光瞳極限312外部且未由該組投影光學器件捕獲。此外，光瞳面304內之一繞射光束(例如繞射光束306至310之任何者)之一部分之一位置可被描述為相對於光瞳面304之中心(例如光學軸136)之一徑向位置σ。例如，沿X-方向之繞射光束306之寬度可被描述為繞射光束306之一外部位置σout與一內部位置σin之間的一差分。
在另一實施例中，光瞳面304中之繞射光束306、308之分佈提供樣本112之非對稱照明。例如，如圖3B中所繪示，繞射光束306至310可經分佈使得0階繞射光束306定位於光瞳極限312之一內部邊緣上，而2階繞射光束310位於光瞳極限312之外緣上且未由該組投影光學器件捕獲。相應地，該組投影光學器件110可使用高度離軸0階繞射光束306及一輕微離軸1階繞射光束308來產生一空中影像使得繞射光束306、308之光學路徑非對稱地入射於樣本112上(例如如圖1中所展示)。
在另一實施例中，光瞳面304內(例如光瞳極限312內)之繞射光束之一非對稱分佈提供與圖案遮罩108之空中影像之產生相關聯的樣本112之非對稱照明。圖3C係繪示根據本發明之一或多項實施例之由如圖3A及圖3B中所展示之非對稱照明曝光之樣本112之一光阻層116內之相對酸濃度314的一曲線圖。據此而言，圖3C可係表示光阻層116內之空中影像之空間分佈的一潛像。本文中應注意非對稱照明可產生光阻層116之一非對稱曝光輪廓。相應地，光阻層116之開發可產生具有依據樣本112沿光學軸136之焦點位置變化的一或多個特性(例如對應 印刷元件之頂部之一位置、與印刷元件之分離相關聯的一臨界尺寸、一或多個側壁角度或其類似者)之非對稱印刷元件。據此而言，對應印刷圖案元件可操作為焦點敏感印刷圖案元件。
本文中應注意繞射光束之分離、由投影光學器件110捕獲之繞射光束之數目及光瞳面304內之經捕獲之繞射光束之相對位置可藉由調整與照明源102及圖案遮罩108相關聯的參數(例如藉由共同最佳化照明源及圖案遮罩108)來控制。據此而言，繞射光束之分離、由投影光學器件110捕獲之繞射光束之數目及光瞳面304內之經捕獲之繞射光束之相對位置可至少部分地由照明源102及圖案遮罩108判定。例如，一0階繞射光束306可沿自照明源102透過圖案遮罩108之一筆直路徑(例如未繞射)傳播至該組投影光學器件110。相應地，一照明光束104之一形狀(例如一照明極點之直徑或其類似者)以及一離軸極距302(例如該組投影光學器件110之照明極點104與光學軸136之間的一距離)可判定光瞳面304中之0階繞射光束306之位置。舉另一實例而言，光瞳面304中之更高級繞射光束(例如1階繞射光束308、2階繞射光束310或其類似者)之位置由圖案遮罩108之圖案元件之一節距(例如分段圖案元件200之節距204或其類似者)以及離軸極距302判定。
圖3D至圖3F繪示根據本發明之一或多項實施例之在一焦點敏感計量目標之一樣本112上產生一第二非對稱空中成像輪廓之照明源102及圖案遮罩108之共同最佳化。
圖3D係繪示根據本發明之一或多項實施例之由一圖案遮罩108產生之多個繞射光束之微影子系統101的一概念圖。圖3E係繪示根據本發明之一或多項實施例之一光瞳面內之繞射光束之相對位置的該組投影光學器件110之該光瞳面之一概念圖。圖3F係繪示根據本發明之一或多項實施例之由如圖3D及圖3E中所展示之非對稱照明曝光之樣本112之一光阻層116內之相對酸濃度316的一曲線圖。
由圖3D至圖3F繪示之樣本112之照明之非對稱之程度可相對於圖3A至圖3D中所繪示之組態而減少。例如，如圖3D及圖3E中所展示，繞射光束306、308之分佈可相對於光學軸136而不那麼非對稱。圖3E相對於圖3B之減小非對稱可導致樣本112之一光阻層116內之相對酸濃度之一減小非對稱，如圖3F中所繪示。據此而言，呈現於光瞳面304中之繞射光束之非對稱之程度可與樣本之非對稱照明之程度相互關聯。相應地，印刷圖案元件之一或多個特性對於樣本112之焦點位置之敏感度可藉由控制光瞳面304中繞射光束之分佈來調整。應注意印刷圖案元件之非對稱之程度可對印刷圖案元件之穩健性造成負面影響。例如，高度非對稱印刷圖案元件可易受折疊影響。據此而言，由該組投影光學器件捕獲之繞射光束之分佈可經調整(例如藉由照明源102及圖案遮罩108之共同最佳化)以在焦點敏感與印刷圖案元件之穩健性之間提供一平衡。
圖3G至圖3I繪示根據本發明之一或多項實施例之在一焦點不敏感計量目標之一樣本112上產生一對稱空中成像輪廓之照明源102及圖案遮罩108之共同最佳化。
圖3G係繪示根據本發明之一或多項實施例之由一圖案遮罩108產生之多個繞射光束之微影子系統101的一概念圖。圖3H係繪示根據本發明之一或多項實施例之一光瞳面內之對稱繞射光束之相對位置的該組投影光學器件110之該光瞳面之一概念圖。圖3I係繪示根據本發明之一或多項實施例之由如圖3D及圖3E中所展示之對稱照明曝光之樣本112之一光阻層116內之相對酸濃度318的一曲線圖。在另一實施例中，光瞳面304中之繞射光束306、308之一對稱分佈提供與圖案遮罩108之空中影像相關聯的樣本112之對稱照明。相應地，與對稱照明相關聯的印刷圖案元件將操作為焦點不敏感印刷圖案元件。在另一實施例中，可在相同計量目標內(例如在相同製程步驟或在一不同製程步 驟中)製造焦點不敏感印刷圖案元件。例如，一焦點不敏感印刷圖案元件可提供可緊靠其來量測一焦點敏感印刷圖案元件之一或多個特性之一參考。舉另一實例而言，一焦點不敏感印刷圖案元件可促進除樣本112之焦點位置之一量測之外的一疊對量測(例如樣本112上之一圖案化層相對於一或多個額外圖案層之一平移)之判定。
圖4A至圖6繪示根據本發明之一或多項實施例之依據圖案遮罩之節距使用非對稱照明製造之印刷圖案元件之變動。據此而言，圖4A至圖6繪示本發明之一或多項實施例，其中照明源102之特性依已知值固定。相應地，圖案遮罩108上之一或多個圖案元件之節距可經調整以控制樣本112上之照明之非對稱及因此控制對應印刷圖案元件對於樣本112之焦點位置之偏差之敏感度。本文中應注意圖4A至圖6及下文之相關聯描述僅為繪示而提供且不應解釋為具限制性。
圖4A至圖4D係繪示根據本發明之一或多項實施例之與具有80nm、100nm、140nm及150nm之節距之值的一離軸單極照明源及一圖案遮罩108相關聯的一光瞳面304中之繞射光束之分佈的曲線圖402至408。例如，圖4A至圖4D可繪示由該組投影光學器件110捕獲之繞射光束。圖5係根據本發明之一或多項實施例之具有自80nm至160nm之範圍內之節距值的圖案遮罩108之模擬印刷圖案輪廓500(例如在樣本112之一光阻層116中)之一示意圖。例如，與80nm、100nm、140nm及150nm之節距值相關聯的模擬印刷圖案輪廓可分別對應於圖4A至圖4D中所繪示之繞射光束之分佈。在另一實施例中，箱502可繪示一製程視窗，其描繪用作為焦點敏感圖案元件之非對稱圖案光阻輪廓。圖6係繪示根據本發明之一或多項實施例之與自75nm至140nm之範圍內之節距值之印刷圖案之頂部之偏差之一量測相關聯的圖案放置誤差(PPE)之一曲線圖600。例如，PPE可回應於樣本之焦點位置之一偏差而量測為印刷圖案元件之頂部之一偏差。
在一實施例中，80nm之一圖案元件節距提供光瞳面304中之一0階繞射光束410及一1階繞射光束412之一對稱分佈，如圖4A中所繪示。相應地，如圖5中所繪示，所得印刷圖案輪廓係對稱。此外，如圖6中所繪示，所得印刷圖案輪廓不將任何PPE展現為樣本之焦點位置(例如離焦)之一函數及可操作為焦點不敏感圖案元件。
在另一實施例中，自80nm增加節距減少繞射階之間的間隔，如圖4B及圖4C中所繪示。例如，增加節距引起一階繞射光束在朝向光瞳面304中之0階繞射光束410之一方向上移動。如先前所描述，光瞳面304內之0階繞射光束之位置可(但非必要)不受圖案遮罩108之節距影響。此外，當光瞳面304中之繞射光束之分佈變得越來越不對稱時(例如如圖4B及圖4C中所繪示)，對應印刷圖案輪廓可變得越來越對稱(例如參閱圖5中之對應於90nm至140nm之印刷圖案輪廓)，如非對稱側壁角度、印刷圖案輪廓之頂部相對於印刷圖案輪廓之底部之一偏差或其類似者所證諸。此外，PPE相對離焦之敏感度(例如與圖6中之曲線圖相關聯的斜率)可伴隨印刷圖案輪廓之遞增非對稱而增加。
在另一實施例中，將節距增加至150nm及以上可減少光瞳面304中之繞射光束410至414之間隔使得2階繞射光束414由該組投影光學器件110捕獲，如圖4D中所繪示。因此，樣本112之照明之非對稱可減少及圖5中所展示之150nm及160nm之節距值之印刷圖案輪廓可對應地減小。
在另一實施例中，一圖案遮罩108包含一疊對計量目標之一特性設計使得樣本112之焦點位置之一偏差顯現為一或多個印刷圖案元件之一可量測平移。例如，一典型成像計量疊對目標(例如一高級成像計量(AIM)目標、一箱中箱目標、一散射測量疊對目標或其類似者)可包含與一或多個製程步驟相關聯的一或多個印刷圖案元件使得一疊對誤差(例如一層相對於另一層之一平移)顯現為成像計量疊對目標之圖 案元件之間的一相對平移。相應地，一焦點敏感計量目標可經設計以模擬一成像計量疊對目標使得樣本之焦點位置之一偏差顯現為焦點敏感計量目標之一或多個印刷圖案元件之一可量測平移。本文中應注意一焦點敏感遮罩可經設計以模擬任何疊對計量目標，包含(但不限於)成像計量疊對目標或散射測量計量疊對目標。應進一步注意模擬一疊對計量目標之一焦點敏感計量目標之特徵可易於在於一疊對計量工具(例如一客製化疊對計量工具、一可購得之計量工具或其類似者)。此外，當圖案遮罩108被成像(例如藉由微影子系統101)時，疊對計量工具之輸出可經進一步分析(例如藉由控制器118)以將一經量測之「疊對誤差」轉換為樣本112之焦點位置。例如，焦點敏感計量目標可經設計使得無經量測之疊對誤差對應於定位於一標稱(或所要)焦點位置處之一樣本。據此而言，由一疊對計量工具量測之一疊對誤差可對應於樣本之焦點位置相對於標稱位置之一誤差(例如一偏移)。
在另一實施例中，一焦點敏感圖案遮罩可用以針對一目標上之任何數目個製程層而產生一對應印刷計量目標。例如，一焦點敏感遮罩可用以產生適合於特徵化單一層之樣本之焦點位置之一計量目標。舉另一實例而言，一焦點敏感遮罩可用以產生適合於特徵化任何數目個製程層之樣本之焦點位置之一計量目標。據此而言，一焦點敏感圖案遮罩可用以在一計量目標之一或多個層中產生印刷圖案元件及一焦點不敏感圖案遮罩(例如具有對稱元件之一圖案遮罩或其類似者)可用以在該計量目標之一或多個額外層中產生印刷圖案元件。在另一實施例中，一單一計量目標可包含與焦點敏感圖案遮罩及焦點不敏感圖案遮罩兩者相關聯的圖案元件。相應地，與焦點不敏感圖案遮罩相關聯的印刷圖案元件可充當用於與焦點敏感圖案遮罩相關聯的印刷圖案元件之相對位置之量測的參考點。此外，包含與焦點敏感圖案遮罩及焦點不敏感圖案遮罩兩者相關聯的印刷圖案元件之一計量目標可同時提 供傳統疊對資料(例如樣本上之一或多個製程層之間的平移)及一或多個製程層之樣本112之焦點位置。
圖7A至圖7C繪示根據本發明之一或多項實施例之一焦點敏感圖案遮罩700。圖7A係根據本發明之一或多項實施例之包含焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感圖案元件704之一焦點敏感圖案遮罩700的一俯視圖。圖7B係根據本發明之一或多項實施例之一焦點敏感圖案元件702之一部分之一放大視圖706。圖7C係根據本發明之一或多項實施例之一焦點不敏感圖案元件704之一部分之一放大視圖708。
在一實施例中，各焦點敏感圖案元件702係包含經分佈具有一焦點敏感節距712之多個片段714的一分段圖案元件，如圖7B中所繪示。例如，徑分佈具有節距712之多個片段714可繞射照明光束104及產生微影系統101之光瞳面304中之繞射光束之一非對稱分佈。相應地，圖案元件702之空中影像可係非對稱使得對應印刷圖案元件之位置對樣本112之焦點位置敏感。在另一實施例中，分段圖案元件702經進一步分佈具有一焦點不敏感節距710，如圖7A中所繪示。例如，節距710可大於節距712使得與節距710相關聯的繞射光束未由該組投影光學器件110收集且因此不影響樣本之照明之對稱。
在另一實施例中，各焦點不敏感圖案元件704係一未分段圖案元件，如圖7C中所繪示。此外，焦點不敏感圖案元件704可經分佈具有焦點不敏感節距710。相應地，如照明光束104所照明之由該組投影光學器件110產生之圖案元件704之空中影像在樣本112上提供焦點不敏感印刷圖案。例如，由照明源102照明及由該組投影光學器件110成像之圖案元件704可在樣本112上提供一對稱空中照明輪廓。在另一實施例中，經分佈具有焦點不敏感節距710之焦點不敏感圖案元件704與焦點敏感圖案元件702對準。據此而言，當樣本112位於一標稱焦點位置處時，與焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感圖案元件704相關聯的印 刷圖案元件可對準及否則未對準。
焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感圖案元件704可成像於樣本112上以在一單一製程步驟或在多個製程步驟中產生印刷圖案元件。在一實施例中，焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感圖案元件704位於一單一圖案遮罩上(例如圖案遮罩700)且同時成像於樣本112上。在另一實施例中，焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感圖案元件704可單獨成像於樣本112上。例如，焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感圖案元件704可位於單獨圖案遮罩或一單一圖案遮罩之不同位置上。
圖8A係根據本發明之一或多項實施例之對應於焦點敏感圖案遮罩700之一焦點敏感印刷計量目標800之一俯視圖。例如，焦點敏感計量目標800可對應於藉由經組態用於單極照明之一照明源102(其中照明極點自X-方向上之微影子系統101之光學軸136偏移)之焦點敏感圖案遮罩700之一空中影像。在一實施例中，焦點敏感印刷圖案元件802對應於焦點敏感圖案元件702及焦點不敏感印刷圖案元件804對應於焦點不敏感圖案元件704。本文中應注意儘管圖中為簡明而未展示，但焦點敏感圖案元件702之多個片段714可(但非必要)由該組投影光學器件110解析及印刷為樣本112上之單獨印刷圖案元件。如圖8A中所繪示，一未對準度量806(例如X-方向上量測之一PPE)可對應於樣本112之焦點位置相對於一標稱焦點位置之一偏差。
圖8B係繪示根據本發明之一或多項實施例之一樣本112之焦點位置與一未對準度量806之間的一例示性關係的一曲線圖808。如圖8B中所展示，一未對準度量806可(但非必要)展現相對於樣本112之焦點位置之一線性相關。在一實施例中，0之一焦點位置表示一標稱焦點位置(例如一目標焦點位置、一「最佳」焦點位置或其類似者)。
在另一實施例中，一未對準度量806由計量子系統151量測。例如，計量子系統151可組態為量測未對準度量806之一疊對計量工具。 此外，可基於經量測之未對準度量來計算(例如藉由控制器118)樣本112之實際焦點位置(例如樣本112之焦點位置之一量值及/或一偏差之一方向)。本文中應注意未對準度量806之描述僅為繪示而提供且不應解釋為具限制性。例如，任何計量度量可用以特徵化樣本112之焦點位置。在一實施例中，印刷圖案元件802(圖中未展示)之個別片段之位置之平移可用以特徵化樣本112之焦點位置。在另一實施例中，諸如(但不限於)一或多個側壁角度或一或多個臨界尺寸之印刷圖案元件802之一或多個額外特性可用以特徵化樣本112之焦點位置。
圖9A係根據本發明之一或多項實施例之包含具有圖案元件之不同定向之多個單元902至908的一焦點敏感圖案遮罩900之一俯視圖。在一實施例中，焦點敏感圖案遮罩900可具有一兩層AIM計量疊對目標之特性。例如，圖案遮罩900在單元902至908之各者中可包含焦點敏感圖案元件及焦點不敏感圖案元件。
在另一實施例中，單元902對應於焦點敏感圖案遮罩700。據此而言，焦點敏感圖案元件910可為包含一焦點敏感節距之分段圖案元件。此外，焦點敏感圖案元件910及焦點不敏感圖案元件912兩者可在圖案遮罩900上對準。相應地，單元906可為單元902之一額外例項。
在另一實施例中，各焦點敏感圖案元件914為包含經分佈具有一焦點敏感節距922之多個片段920之一分段圖案元件，如圖9B中之展開圖918中所繪示。例如，經分佈具有焦點敏感節距922之多個片段920可繞射照明光束104及產生微影系統101之光瞳面304中之繞射光束之一非對稱分佈。例如，多個片段920可沿X-方向分佈以對應於照明源102之偏移位置302。據此而言，圖案遮罩900及照明源102可共同最佳化。相應地，圖案元件914之空中影像可係非對稱使得對應印刷圖案元件之位置對樣本112之焦點位置敏感。
圖10係根據本發明之一或多項實施例之對應於焦點敏感圖案遮 罩900之單元904之一焦點敏感印刷計量目標1000之一俯視圖。在一實施例中，焦點敏感印刷圖案元件1002對應於焦點敏感圖案元件910及焦點不敏感印刷圖案元件1004對應於焦點不敏感圖案元件916。例如，印刷於另一實施例中，未對準度量1006(例如焦點敏感印刷圖案元件1002與焦點不敏感印刷圖案元件1004之間的一相對離距或其類似者)提供關於樣本112之焦點位置之偏差之資料。
圖11A係根據本發明之一或多項實施例之一焦點敏感圖案遮罩1100之一俯視圖。在一實施例中，區域1102中之圖案元件經分佈具有一焦點敏感節距1104。在另一實施例中，區域1106中之圖案元件經分佈具有一焦點不敏感節距1108。據此而言，對應於區域1102之圖案元件之一或多個特性(例如與對應印刷圖案元件之一位置相關聯的PPE、一臨界尺寸、一側壁角度或其類似者)可相對於樣本112之焦點位置而變化。此外，對應於區域1106之印刷圖案元件之特性可相對於樣本112之焦點位置係恆定。
圖11B及圖11C係繪示根據本發明之一或多項實施例之與分別對應於區域1102中之焦點敏感圖案元件及區域1104中之焦點不敏感圖案元件之印刷圖案元件相關聯的PPE之曲線圖1110及1112。例如，對應於區域1102之焦點敏感印刷圖案元件之PPE可(但非必要)展現所關注之一範圍內之樣本112之焦點位置上之一線性(或幾乎線性)相依。此外，對應於區域1106之焦點不敏感印刷圖案元件之PPE可展現相對於樣本112之焦點位置之一可忽略PPE。本文中應注意曲線圖1112之比例相對於曲線圖1110之比例而放大。此外，對應於區域1102之焦點敏感印刷圖案元件之PPE可相對於對應於區域1106之焦點不敏感印刷圖案元件之PPE而量測。
圖12A係根據本發明之一或多項實施例之包含亞解析度特徵之一焦點敏感圖案元件1200之一俯視圖。在一實施例中，圖案元件1200係 包含經分佈(例如沿X-方向)具有一亞解析度分離距離1204之多個片段1202的一分段圖案元件。據此而言，亞解析度特徵(例如分離距離1204或其類似者)可不由微影子系統101印刷於樣本112上。在另一實施例中，片段1202經分佈(例如沿X-方向)具有一焦點敏感節距1206。相應地，圖案元件1200可繞射照明光束104使得多個繞射光束非對稱地分佈於微影子系統之光瞳面304中。此外，與圖案元件1200之空中影像相關聯的樣本112上之照明可係非對稱使得印刷圖案元件對樣本112之焦點位置敏感。本文中應注意包含引起照明光束之繞射但未成像於樣本上之亞解析度特徵之一圖案元件可促進穩健印刷圖案元件之製造。例如，高度非對稱印刷圖案元件可展現高度非對稱側壁角度。相應地，高度非對稱印刷圖案元件可易受折疊影響，尤其當高寬比(例如一印刷圖案高度與一印刷圖案寬度之一比)較高時。相比而言，包含亞解析度特徵之圖案元件之多個片段(例如片段1202)可成像為具有一相對較低高寬比以促進印刷圖案元件之穩健性的一單一印刷圖案元件，雖然同時將敏感度提供至樣本112之焦點位置。
圖12B係根據本發明之一或多項實施例之對應於具有亞解析度特徵之一焦點敏感圖案元件1200的一光阻層116之一模擬印刷圖案輪廓1208之一示意圖。在另一實施例中，對應於分段焦點敏感圖案元件1200之印刷圖案係一非分段印刷圖案元件。據此而言，亞解析度特徵(例如亞解析度分離距離1204或其類似者)可不由微影子系統101之該組投影光學器件110可解析地成像。然而，如圖12B中所繪示，歸因於亞解析度特徵之影響，光阻層116之印刷圖案輪廓1208可係非對稱。在一實施例中，一PPE(例如如印刷圖案元件之頂部之一位置所量測)對樣本112之焦點位置敏感。在另一實施例中，一或多個側壁角度可對樣本112之焦點位置敏感。
圖13至圖17繪示根據本發明之一或多項實施例之經共同最佳化 以產生對如沿兩個方向量測之樣本之焦點位置敏感之印刷圖案元件之一照明源及一圖案遮罩。
圖13係繪示根據本發明之一或多項實施例之組態為在X方向及Y方向兩者上自該組投影光學器件110之光學軸136偏移之一單極照明源之一照明源102之強度分佈的一曲線圖1300。
圖14係根據本發明之一或多項實施例之包含沿X方向及Y方向兩者分佈之多個片段1402的一圖案元件1400之一俯視圖。例如，圖案元件1400可包含由X-方向上之焦點敏感節距1404及Y-方向上之焦點敏感節距1406分離以產生在X方向及Y方向兩者上分佈之多個繞射光束之片段1402之一二維陣列。在一實施例中，X-方向上之焦點敏感節距1404之值及Y-方向上之焦點敏感節距1406之值可相同以提供沿X方向及Y方向之樣本112上照明之非對稱之相同程度。在另一實施例中，X-方向上之焦點敏感節距1404之值及Y-方向上之焦點敏感節距1406之值不同以提供沿X方向及Y方向之樣本112上照明之非對稱之不同數量程度。在另一實施例中，照明源102之強度剖面可包含X方向及Y方向上之非對稱之不同程度，其等可由X-方向上之焦點敏感節距1404及Y-方向上之焦點敏感節距1406之不同值補償以提供沿X方向及Y方向之樣本112上照明之非對稱之相同程度。
在一實施例中，片段1402由沿X-方向之一分離距離1408及沿Y-方向之一分離距離1410分離。在另一實施例中，分離距離1408、1410比該組投影光學器件110之解析度大使得各片段1402可解析地成像於樣本112上作為一印刷圖案元件。在另一實施例中，分離距離1408、1410比該組投影光學器件110之解析度小使得多個片段1402成像於樣本112上作為一單一印刷圖案元件。
圖15係根據本發明之一或多項實施例之該組投影光學器件110之光瞳面304中之繞射光束之分佈的一曲線圖1500。在一實施例中，圖 案元件1400將照明光束104繞射成Y方向上之一0階繞射光束1502、一1階繞射光束1504及X-方向上之一1階繞射光束1506使得繞射光束非對稱地分佈於光瞳面304中。在另一實施例中，光瞳面304包含一或多個額外繞射光束(例如繞射光束1508)。
圖16係根據本發明之一或多項實施例之對應於具有亞解析度特徵之一焦點敏感圖案元件1400的一光阻層116之一模擬印刷圖案輪廓1600之一示意圖。在一實施例中，與繞射光束1502至1508之一非對稱分佈相關聯的非對稱照明引起一光阻輪廓1600在X方向及Y方向兩者上均係非對稱。例如，光阻輪廓1600可回應於樣本112之焦點位置之偏差而在X方向及Y方向兩者上展現非對稱側壁角度，導致PPE。此外，光阻輪廓1600之頂部可回應於樣本112之焦點位置之偏差而在X方向及Y方向兩者上移位，導致PPE。
圖17係根據本發明之一或多項實施例之包含焦點敏感印刷圖案元件及焦點不敏感印刷圖案元件之一計量目標1700之一俯視圖。在一實施例中，計量目標1700包含對應於圖案元件1400之一影像之焦點敏感印刷圖案元件1702。例如，印刷圖案元件1702可經組態以提供對如沿X方向及Y方向兩者量測之樣本112之焦點位置之敏感度。在另一實施例中，計量目標1700包含包圍焦點敏感印刷圖案元件1702之一焦點不敏感印刷圖案元件1704。據此而言，圖案遮罩1700可具有一箱中箱疊對計量目標之特性。例如，樣本112之焦點位置沿X-方向之一偏差可顯現為印刷圖案元件1702之一移位及因此顯現為距離1706中之一變化。類似地，樣本112之焦點位置沿Y-方向之一偏差可顯現為印刷圖案元件1702之一移位及因此顯現為距離1708中之一變化。據此而言，計量目標1700對樣本112之節距及搖動以及樣本112之一平均焦點位置敏感。
焦點敏感圖案元件1702及焦點不敏感圖案元件1704可成像於樣 本112上以在一單一製程步驟或在多個製程步驟中產生印刷圖案元件。在一實施例中，焦點敏感圖案元件1702及焦點不敏感圖案元件1704位於一單一圖案遮罩上且同時成像於樣本112上。在另一實施例中，焦點敏感圖案元件1702及焦點不敏感圖案元件1704可單獨成像於樣本112上。例如，焦點敏感圖案元件1702及焦點不敏感圖案元件1704可位於單獨圖案遮罩或一單一圖案遮罩之不同位置上。
在一些實施例中，照明源102經組態以展現一對稱離軸強度分佈。據此而言，照明源102之分佈可適合於與所關注之半導體裝置以及製程敏感計量目標相關聯的印刷圖案元件之製造。例如，諸如(但不限於)一對稱雙極照明源102之一對稱離軸照明源102可適合於印刷密集線/空間圖案(例如與邏輯裝置及/或記憶體裝置之鰭片、閘極或其類似者相關聯)。相應地，在一些實施例中，圖案遮罩108及對稱照明源102經共同最佳化以提供適合於在用以製造半導體裝置之相同製程步驟組中在一樣本112上製造之製程敏感計量目標。
圖18係根據本發明之一或多項實施例之用於印刷製程敏感計量目標之一照明源102之一例示性強度分佈的一曲線圖1800。在一實施例中，照明源102為包含一第一極點104a及對稱於該第一極點之一第二極點104b之一對稱雙極照明源。然而，應注意圖18之例示性強度分佈僅為繪示而提供且不應解釋為具限制性。例如，照明源102可組態為任何對稱源，包含(但不限於)一對稱雙極源、一C-Quad照明源、一類星體照明源或具有一對稱分佈之一自由形式照明源。
本文中應注意各照明極點(例如照明極點104a、104b)可根據圖案遮罩108上之圖案元件之分佈而由圖案遮罩108繞射。據此而言，與一給定照明極點相關聯的繞射光束可在樣本112上干擾使得與該給定照明極點相關聯的樣本112上之強度分佈係繞射光束之相對光學相位(例如與光學路徑差異相關聯或其類似者)之一函數。此外，總強度分佈 可包含第一照明極點及第二照明極點(例如照明極點104a、104b)之比重。
例如，與一第一照明極點(例如照明極點104a)相關聯的樣本112上之照明之強度可被描述為樣本112處(例如在如圖3A中所繪示之一微影系統101或其類似者中)之兩個繞射光束之干擾：
其中a 0及a 1為與第一繞射光束及第二繞射光束之電場振幅相關聯的常數，及△Φ對應於繞射光束之間的一光學相位差。例如，繞射光束可包含一0階繞射光束及一1階繞射光束(例如如圖3A、圖3D、圖3G中所展示或其類似者)。據此而言，△Φ(x,z)可被描述為：
其中p為圖案遮罩108沿x-方向之一節距，λ為照明光束104之波長，θ 0為來自圖案遮罩108之0階繞射光束之繞射角度及θ 1為來自圖案遮罩108之1階繞射光束之繞射角度。此外，0階繞射光束之繞射角度可相同於照明光束104之入射角。相應地，0階繞射光束可沿一直線路徑透過圖案遮罩108傳播。
與對稱雙極照明相關聯的樣本112上之總強度分佈可因此由來自兩個雙極源之強度分佈之比重來描述。例如，總強度分佈可(但非必要)被描述為：
據此而言，樣本112上之強度分佈可對應於具有等於圖案遮罩108之節距p之一週期的沿X-方向之一正弦分佈。此外，樣本112上之沿Z-方向之強度分佈可對應於具有一週期之一正弦分佈作為照明光束104之入射角θ 0及圖案遮罩108之節距p之一函數。
應瞭解方程式1至3及與照明源104之照明相關聯的樣本112上之照明之分佈之相關聯描述僅為繪示而提供且不應解釋為具限制性。例如，照明源102可展現任何空間及/或時間相干性質以在樣本112上提供一所要照明輪廓。據此而言，照明源102之空間及/或時間相干性質可影響一給定照明極點之繞射階之間的干擾及/或多個照明極點之間的干擾。此外，樣本112上之總強度分佈可包含來自照明源(例如照明極點或其類似者)上之任何數目個位置之任何數目個繞射光束之比重。
在一實施例中，照明源102及圖案遮罩108可經共同最佳化以在樣本112上提供適合於產生一焦點敏感計量目標之一強度分佈。例如，照明源102及圖案遮罩108可經共同最佳化以在來自一對對稱照明極點之各者之繞射光束之間產生一光學相位差(例如使得在方程式1至3中△Φ≠0)。相應地，如由方程式1至3所展示，與第一雙極相關聯的樣本112上之強度(例如I 1(x,z))在一第一方向上可係非對稱，而與第二雙極相關聯的樣本112上之強度(例如I 2(x,z))在相對方向上可係非對稱。此外，樣本112上之總強度分佈(例如I Tot (x,z))可沿Z-方向(例如沿該組投影光學器件110之光學軸或其類似者)調變。據此而言，樣本112上之強度分佈可對樣本112之焦點位置敏感(例如根據方程式3中一一Z相依項或其類似者)。相應地，樣本之焦點位置之偏差可影響樣本112上之印刷圖案元件之一或多個特性以產生一焦點敏感計量目標。
圖19A係繪示根據本發明之一或多項實施例之與照明源102之一第一極點及經組態以在一樣本112上產生一焦點敏感計量目標之一圖案遮罩108相關聯的光束路徑之微影子系統101之一概念圖。圖19B係繪示根據本發明之一或多項實施例之與與第一極點對稱之照明源102之一第二極點及經組態以在一樣本112上產生一焦點敏感計量目標之一圖案遮罩108相關聯的光束路徑之微影子系統101之一概念圖。本文 中應注意與圖19A及圖19B兩者相關聯的光束路徑以及額外對稱照明極點對(圖中未展示)可同時呈現以在樣本112上產生圖案遮罩108之一空中影像。
圖20係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於產生一焦點敏感計量目標之一微影系統101之光瞳面304中之繞射光束306a、306b、308a、308b之分佈的一曲線圖2000。在一實施例中，繞射光束306a、306b對應於圖19A中所繪示之光束路徑。例如，繞射光束306a可對應於一0階繞射光束及繞射光束306b可對應於一1階繞射光束。此外，繞射光束306a、306b可經分佈具有一非對稱輪廓使得透過微影子系統101之繞射光束之光學路徑不同(例如方程式2中θ0≠θ 1)及樣本112之照明可係非對稱。類似地，繞射光束308a、308b可對應於圖19B中所繪示之光束路徑。例如，繞射光束308a可對應於一0階繞射光束及繞射光束308b可對應於一1階繞射光束。此外，繞射光束308a、308b可類似地經分佈具有一非對稱輪廓使得樣本112之照明可係非對稱。然而，繞射光束306a、306b、308a、308b之組合分佈可係對稱。
在另一實施例中，繞射光束306a、306b、308a、308b在光瞳面304中可具有對應於照明源102之照明極點之一空間範圍的一有限寬度。例如，可基於照明源102之一已知分佈來計算適合於在樣本112上產生一焦點敏感計量目標之一圖案遮罩108之一節距。例如，圖案遮罩108可(但非必要)經設計使得可按如下計算光瞳面304中之一給定照明極點之繞射光束之間的一焦點敏感光瞳分離距離Df(例如306a與306b之間的離距)：
其中σout及σin分別為光瞳面中之0階繞射光束之外範圍及內範圍。相應地，各照明極點之繞射光束可非對稱地分佈於不會重疊之光瞳面中(例如如圖20中所繪示)。
此外，可基於焦點敏感光瞳分離距離Df來計算圖案遮罩108上之圖案元件之一焦點敏感節距Pf。在一實施例中，由一圖案遮罩108產生之繞射光束之間的離距可根據一繞射方程式來描述：
其中λ為照明源102之波長，n為包圍繞射光柵之折射率，p為與圖案遮罩108上之圖案元件相關聯的一節距，θ 0為照明光束104之入射角1902以及0階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)之出射角，θ 1為一繞射光束(例如繞射光束306b、308b)之出射角1904，σ0為光瞳面304中之0階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)之一中心位置1906，σ1為光瞳面304中之1階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)之一中心位置1908及NA為該組投影光學器件110之數值孔隙。在另一實施例中，可基於一0階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)與一1階繞射光束(例如繞射光束306a、308a其中m=1)之間的焦點敏感光瞳離距Df按如下計算一焦點敏感節距Pf：
舉一繪示性實例而言，微影子系統101可包含經組態用於製造具有80nm之一節距之線/空間圖案之一對稱雙極源(例如對應於圖18之曲線圖1800或其類似者)。此外，光瞳面中之0階繞射光束306a、308a可具有0.96之一外範圍σout及0.86之一內範圍σin使得0階繞射光束306a、308a分佈於光瞳極限312附近。相應地，圖案遮罩108可經設計以產生具有Df=0.942之一離距(例如根據方程式4)及具有一節距Pf=152nm(例如根據方程式6)之繞射階。
圖21係根據本發明之一或多項實施例之對應於一焦點敏感計量目標之一焦點曝光矩陣(FEM)之模擬印刷圖案輪廓2100(例如在樣本112之一光阻層116中)的一示意圖。在一實施例中，圖21繪示印刷圖案輪廓相對於沿水平軸之樣本之焦點位置及沿垂直軸之樣本之曝光量 (例如由照明光束104入射於樣本上之能量之劑量)之變動。在另一實施例中，所關注之一製程視窗由箱2102繪示。例如，印刷圖案輪廓2100可對應於經製造具有如上文所描述之150nm之一焦點敏感節距之印刷圖案。此外，諸如(但不限於)印刷高度、側壁角度及臨界尺寸(例如依一指定高度之印刷圖案之一寬度)之印刷圖案元件之多個特性對樣本之焦點位置之偏差敏感。
在另一實施例中，焦點敏感特特性(例如高度、側壁角度、臨界尺寸或其類似者)對樣本之焦點位置之偏差相對敏感及對諸如(但不限於)樣本之曝光量之其他製程變動相對不敏感。例如，如圖21中所繪示，在製程視窗2102內，印刷圖案輪廓2100展現對樣本112之焦點位置之偏差(例如當沿水平軸觀察時)之比對曝光量(例如當沿垂直軸觀察時)高之一敏感度。
圖22A係繪示根據本發明之一或多項實施例之作為樣本112之焦點位置之多個值之曝光量的一函數之印刷圖案元件(例如印刷圖案元件2100)之一臨界尺寸之變動之一曲線圖2200。例如，曲線圖2200可對應於圖21之模擬印刷圖案輪廓之量測值。在一實施例中，臨界尺寸對樣本112之焦點位置之敏感度回應於焦點位置之一70nm偏差而改變達一例示性18nm。此外，對於樣本112之一給定焦點位置，臨界尺寸依據曝光量之變動係相對較小(例如在所關注之範圍內約5奈米)。
圖22B係繪示根據本發明之一或多項實施例之作為樣本112之焦點位置之多個值之曝光量的一函數之印刷圖案元件(例如印刷圖案元件2100)之側壁角度之變動之一曲線圖2202。例如，曲線圖2202可對應於圖21之模擬印刷圖案輪廓之量測值。在一實施例中，側壁角度回應於樣本112之焦點位置之一70nm偏差而改變達一例示性16度。此外，對於樣本112之一給定焦點位置，側壁角度依據曝光量之變動係相對較小(例如在所關注之範圍內約3度)。
在另一實施例中，印刷圖案元件之多個特性可同時用以判定樣本112之焦點位置之偏差。例如，臨界尺寸之量測及一計量目標之印刷圖案元件之側壁角度可提供比一單一特性之量測更大之敏感度及更高之準確度。
本文中應注意產生於一樣本上(例如由微影子系統101)之一圖案遮罩之影像可主要取決於一圖案遮罩內之圖案元件之接近。據此而言，具有小於微影子系統101(例如該組投影光學器件110)之一解析度之尺寸(例如實際尺寸、圖案元件之間的離距或其類似者)的圖案元件會基於諸如散射、繞射及其類似者之光學效應而影響印刷於一樣本之一光阻層上之一圖案。此外，亞解析度圖案元件(替代地，光學接近校正(OPC)圖案元件或其類似者)會影響印刷圖案元件之一或多個特性(例如PPE、側壁角度、臨界尺寸或其類似者)且未必可解析地成像於樣本上。
圖23A係根據本發明之一或多項實施例之用於產生焦點敏感計量目標之非對稱分段圖案元件2302之一俯視圖。在一實施例中，非對稱分段圖案元件2302由一焦點敏感節距2310分離使得來自一照明極點(例如如由圖3A所繪示之一離軸單極照明源、如圖19A及圖19B中所繪示之一對對稱照明極點之一者或其類似者)之繞射光束非對稱地分佈於微影子系統101之光瞳面304中。在另一實施例中，非對稱分段圖案元件2302包含小於該組投影光學器件110之解析度的一或多個特徵(例如片段、片段之間的分離距離或其類似者)。例如，如圖23A中所展示，非對稱分段圖案元件2302包含沿X-方向分離達一亞解析度分離距離2308之一初級片段2304及一次級片段2306。此外，初級片段2304及次級片段2306沿X-方向之長度可不同使得圖案元件2302在X-方向上係非對稱。相應地，非對稱分段圖案元件2302可成像於樣本112上作為未分段印刷圖案元件。
在另一實施例中，由一焦點敏感節距2310分離及由一對稱照明源102(例如如圖19A及圖19B中所繪示)照明之非對稱分段圖案元件2302提供與圖案遮罩108之空中影像相關聯的樣本112之非對稱照明。例如，非對稱分段圖案元件2302可破壞照明光束104a及照明光束104b之對稱以提供樣本112之非對稱照明。相應地，對應印刷圖案元件可係非對稱。
圖23B係根據本發明之一或多項實施例之對應於一非對稱分段圖案元件2302之一光阻層116之模擬印刷圖案輪廓2312的一示意圖。在一實施例中，印刷圖案輪廓2312之側壁角度以及形狀係非對稱。
圖23C係根據本發明之一或多項實施例之對應於非對稱分段計量目標之影像的一焦點曝光矩陣之模擬印刷圖案輪廓2314(例如在樣本112之一光阻層116中)的一示意圖。例如，模擬印刷圖案輪廓2314可對應於非對稱分段圖案元件2302之影像。在一實施例中，圖23C繪示印刷圖案輪廓相對於沿水平軸之樣本112之焦點位置及沿垂直軸之樣本112之曝光量(例如由照明光束104入射於樣本112上之能量之劑量)之變動。在另一實施例中，一製程視窗2316繪示所關注之製程參數。例如，製程視窗2316可包含穩健印刷圖案元件及/或與樣本112之焦點位置及樣本之曝光量之預期偏差相關聯的實際範圍。
在另一實施例中，非對稱印刷圖案輪廓2314對樣本之焦點位置之偏差係高度敏感及對曝光量之偏差係不敏感。據此而言，非對稱印刷圖案輪廓2314可操作為一焦點敏感計量目標上之焦點敏感圖案。
在一實施例中，照明源102及圖案遮罩108可經共同最佳化以在樣本112上提供適合於產生一曝光敏感計量目標之一強度分佈。
圖24A係根據本發明之一或多項實施例之與照明源102之一第一極點及經組態以在一樣本112上產生一曝光敏感計量目標之一圖案遮罩108相關聯的光束路徑之微影子系統101之一概念圖。圖24B係根據 本發明之一或多項實施例之與與第一極點對稱之照明源102之一第二極點及經組態以在一樣本112上產生一曝光敏感計量目標之一圖案遮罩108相關聯的光束路徑之微影子系統101之一概念圖。本文中應注意與圖24A及圖24B兩者相關聯的光束路徑以及額外對稱照明極點對(圖中未展示)可同時呈現以在樣本112上產生圖案遮罩108之一空中影像。
在一實施例中，照明源102(例如圖24A及圖24B中所繪示之對稱照明源或其類似者)及圖案遮罩108經共同最佳化使得當透過微影子系統101傳播時來自一對對稱照明極點之各者之繞射光束具有相同光學路徑長度。例如，照明源102及圖案遮罩108可經共同最佳化使得繞射光束對稱地分佈於光瞳面304中(例如根據方程式2，θ 0=θ 1)。相應地，如由方程式2所展示，繞射光束之間的光學相位△Φ在Z-方向上可不展現一相依性。因此，樣本上之總強度分佈可(但非必要)被描述為：
據此而言，樣本112上之總強度分佈對樣本之焦點位置之偏差(例如沿Z-方向)可係不敏感使得印刷圖案元件之特性之任何變動可歸因於樣本112之曝光量之偏差。
圖25係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於產生一曝光敏感計量目標之一微影系統101之光瞳面304中之繞射光束306a、306b、308a、308b之分佈的一曲線圖2500。在一實施例中，繞射光束306a、306b對應於圖24A中所繪示之光束路徑。例如，繞射光束306a可對應於一0階繞射光束及繞射光束306b可對應於一1階繞射光束。此外，繞射光束306a、306b可經對稱分佈使得繞射光束306a、306b之間的光學相位差為零(例如θ 0=θ 1)且樣本之照明係對稱。類似地，繞射光束308a、308b可對應於圖24B中所繪示之光束路徑。例如，繞射光束 308a可對應於一0階繞射光束及繞射光束308b可對應於一1階繞射光束。此外，繞射光束308a、308b可經對稱分佈使得繞射光束308a、308b之間的光學路徑差為零(例如θ 0=θ 1)且樣本之照明係對稱。另外，來自兩個照明極點之光束可重疊。例如，如圖25中所繪示，繞射光束306a及繞射光束308b可重疊。類似地，繞射光束306b及308a可重疊。
在另一實施例中，光瞳面304中之繞射光束之離距經設計以達成樣本112上之場之一相對較高深度。例如，光瞳面304中之繞射光束之離距可經組態以等於照明源102之照明極點之離距。據此而言，印刷圖案元件對樣本112之焦點位置之偏差之敏感度可減少。相應地，印刷圖案元件之一或多個特性會對樣本上之曝光量(例如劑量)敏感。
在另一實施例中，可按如下計算一0階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)與一1階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)之間的一曝光敏感光瞳分離距離De：D e =2σ 0=2σ 1=2σ (8)
其中σ 0為光瞳面304中之0階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)之一中心位置2402及σ 1為光瞳面304中之1階繞射光束(例如繞射光束306a、308a)之一中心位置2402。在另一實施例中，可按如下計算(例如根據方程式5)圖案遮罩108上之圖案元件之一曝光敏感節距Pe：
此外，光瞳面中之繞射光束之寬度可界定用於曝光敏感計量目標之設計之一製程視窗。例如，一製程視窗可包含以下範圍內之曝光敏感節距Pe之值：
其中σin及σout分別為光瞳面304中之0階繞射光束之內範圍及外範圍。
舉一繪示性實例而言，微影子系統101可包含經組態用於製造具有80nm之一節距之線/空間圖案之一對稱雙極源(例如對應於圖18之曲線圖1800或其類似者)。此外，光瞳面中之0階繞射光束306a、308a可具有0.96之一外範圍σout及0.86之一內範圍σin使得0階繞射光束306a、308a分佈於光瞳極限312附近。相應地，圖案遮罩108可經設計以具有74nm至84nm之範圍內之一曝光敏感節距Pe。據此而言，80nm之一曝光敏感節距可對應於相同於待製造為樣本112上之一半導體裝置之部分的線/空間圖案之特徵大小。
圖26係根據本發明之一或多項實施例之對應於曝光敏感圖案元件之影像的一焦點曝光矩陣之模擬印刷圖案輪廓2602(例如在樣本112之一光阻層116中)之一示意圖。例如，根據本發明之一或多項實施例，模擬印刷圖案輪廓2602可對應於具有如圖25中所描繪之繞射光束306a、306b、308a、308b之一分佈的樣本112之照明。在一實施例中，圖26繪示印刷圖案輪廓相對於沿水平軸之樣本112之焦點位置及沿垂直軸之樣本112之曝光量(例如由照明光束104入射於樣本112上之能量之劑量)之變動。在另一實施例中，一製程視窗2604繪示所關注之製程參數。例如，製程視窗2604可包含穩健印刷圖案元件及/或與樣本112之焦點位置及樣本之曝光量之預期偏差相關聯的實際範圍。
在另一實施例中，印刷圖案輪廓2602對樣本之曝光位置之偏差係高度敏感及對樣本112之焦點位置之偏差係不敏感。
圖27係繪示根據本發明之一或多項實施例之作為樣本112之焦點位置之多個值之曝光量的一函數之曝光敏感印刷圖案輪廓之一臨界尺寸(例如如依一指定高度所量測之印刷圖案輪廓之一寬度)之一變動的一曲線圖2700。在一實施例中，臨界尺寸對曝光量敏感且展現對樣本 之焦點位置之一相對較低之敏感。例如，在一製程視窗2702中，臨界尺寸回應於2mJ/cm2之曝光量之一偏差而改變達3.3nm。相比而言，臨界尺寸回應於樣本112之焦點位置之一70nm偏差而改變達0.001nm。據此而言，印刷圖案輪廓2314展現對曝光量之高敏感度及對樣本112之焦點位置之偏差之最小敏感度且因此可操作為一曝光敏感計量目標上之曝光敏感圖案。
再次參考圖1A至圖1C，照明源102可包含所屬技術領域中已知之適合於產生一照明光束104之任何照明源。例如，照明源102可包含(但不限於)一單色光源(例如一雷射)、具有包含兩個或兩個以上離散波長之一光譜之一多色光源、一寬頻帶光源或一波長掃掠光源。此外，照明源102可(但非必要)由一白色光源(例如具有包含可見波長之一光譜之一寬頻帶光源)、一雷射源、一自由形式照明源、一單極照明源、一多極照明源、一弧形燈、一電極更少燈或一雷射持續電漿(LSP)源形成。此外，照明光束104可經由自由空間傳播或導光(例如一光學纖維、一光導管或其類似者)輸送。
本文中應進一步注意為了本發明，照明源102之一照明極點可表示來自照明源102之一具體位置之照明。據此而言，一照明源102上之各空間位置可被視為一照明極點。此外，一照明極點可具有所屬技術領域中已知之任何形狀或大小。另外，一自由形式照明源102可被視為具有對應於照明極點之一分佈之一照明輪廓。
在另一實施例中，系統100包含適合於固定一樣本112之一樣本置物台114。樣本置物台114可包含所屬技術領域中已知之任何樣本置物台架構。例如，樣本置物台114可包含(但不限於)一線性置物台。舉另一實例而言，置物台總成118可包含(但不限於)一旋轉置物台。此外，樣本112可包含一晶圓，諸如(但不限於)一半導體晶圓。
在另一實施例中，樣本112上之照明光束104之入射角係可調整。 例如，照明光束104透過光束分離器126及物鏡128之路徑可經調整以控制樣本112上之照明光束104之入射角。據此而言，照明光束104可具有透過光束分離器126及物鏡128之一標稱路徑使得照明光束104在樣本112上具有一法線入射角。此外，樣本112上之照明光束104之入射角可藉由修改光束分離器126上之照明光束104之位置及/或角度來控制(例如由可旋轉鏡、一空間光調變器、一自由形式照明源或其類似者)。
一控制器118之該一或多個處理器119可包含所屬技術領域中已知之任何處理元件。就此而言，該一或多個處理器119可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器類型裝置。在一實施例中，該一或多個處理器119可由一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行經組態以操作系統100之一程式的任何其他電腦系統(例如網路電腦)組成，如本發明中所描述。應進一步認識到術語「處理器」可廣泛地界定以涵蓋具有一或多個處理元件之任何裝置，其等執行來自一非暫時性記憶體媒體120之程式指令。此外，本發明中所描述之步驟可由一單一控制器118或替代地多個控制器118實施。另外，控制器118可包含容置於一共同外殼中或多個外殼內之一或多個控制器118。依此方式，任何控制器或控制器之組合可單獨封裝為適合於整合至系統100之一模組。
記憶體媒體120可包含所屬技術領域中已知之適合於儲存可由相關聯之一或多個處理器119執行之程式指令之任何儲存媒體。例如，記憶體媒體120可包含一非暫時性記憶體媒體。舉另一實例而言，記憶體媒體120可包含(但不限於)一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態硬碟機及其類似者。應進一步注意記憶體媒體120可與該一或多個處理器119容置於一共同控制器外殼中。在一實施例中，記憶體媒體120可相對於控 制器118之該一或多個處理器119之實體位置而遠端定位。例如，控制器118之該一或多個處理器119可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及其類似者)接取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，上述描述不應解釋為本發明之一限制而僅係一繪示。
在另一實施例中，控制器118引導照明源102以提供一或多個選定波長之照明(例如回應於回饋)。就一般意義而言，控制器118可與計量子系統101內之任何元件通信地耦合。在另一實施例中，控制器118通信地耦合至光學組件162及/或照明源102以引導照明光束104與樣本112之間的入射角之調整。此外，控制器118可分析自偵測器130接收之資料及將資料饋送至計量子系統101內或系統100外部之額外組件。
本發明之實施例可併入所屬技術領域中已知之任何類型之計量系統，包含(但不限於)具有一或多個照明角度之一光譜橢圓偏光計、用於量測穆勒矩陣元件(例如使用旋轉補償器)之一光譜橢圓偏光計、一單一波長橢圓偏光計、一角度解析橢圓偏光計(例如一光束輪廓橢圓偏光計)、一光譜反射計、一單一波長反射計、一角度解析反射計(例如一光束輪廓反射計)、一成像系統、一光瞳成像系統、一光譜成像系統或一散射計。此外，計量系統可包含一單一計量工具或多個計量工具。美國專利第7,478,019號中大體上描述了併入多個計量工具之一計量系統。美國專利第5,608,526號中大體上描述了基於主要反射光學器件之聚焦光束橢圓偏光法，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。美國專利第5,859,424號中大體上描述了使用變跡器來減輕引起照明點之散佈超出由光學器件界定之大小之光學繞射之效應，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。美國專利第6,429,943號中大體上描述了使用具有同時多個入射角照明之高數值孔隙工具，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。
本文中應進一步認識到一計量工具可量測諸如(但不限於)臨界尺 寸(CD)、疊對、側壁角度、膜厚度或製程相關參數(例如焦點、劑量及其類似者)之一或多個目標之特性。目標可包含實質上係週期性之所關注之某些區域，諸如(例如)一記憶體晶粒中之光柵。計量目標可進一步具有各種空間特性且通常由一或多個單元(其等在可已在一或多個微影相異曝光中之一或多個層可包含特徵)構成。目標或單元可具有諸如雙重或四重旋轉對稱、反射對稱之各種對稱。美國專利第6,985,618號中描述此等計量結構之實例，該專利之全部內容以引用的方式包含於本文中。不同單元或單元之組合可屬於區別層或曝光步驟。個別單元可包括隔離非週期性特徵或替代地其等可由一維、二維或三維週期性結構或非週期性結構及週期性結構之組合構成。週期性結構可係非分段式或週期性結構可由可依或接近用以印刷其等之微影製程之最小設計規則之精細分段特徵構成。計量目標亦可並置或與相同層或計量結構之層上方、下方或之間的一層中之虛設結構非常接近。目標可包含多個層(例如膜)，其等之厚度可由計量工具量測。目標可包含放置於用於使用(例如，使用對準操作、疊對配準操作及其類似者)之半導體晶圓上之目標設計。此外，目標可位於半導體晶圓上之多個位點處。例如，目標可位於切割線內(例如，晶粒之間)及/或位於晶粒自身中。多個目標可由如美國專利第7,478,019號中所描述之相同或多個計量工具同時或連續地量測，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。
本文所描述之標的有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解此等所描繪之架構僅具例示性且事實上可實施實現相同功能性之許多其他架構。就一概念意義而言，實現相同功能性之組件之任何配置係有效「相關聯」使得實現所要功能性。因此，不考慮架構或中間組件，本文中經組合以實現一特定功能性的任何兩個組件均可被視為彼此「相關聯」使得實現所要功能性。同樣地，如此 相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以實現所要功能性，及能夠如此相關聯之任何兩個組件可被視為彼此「可耦合」以實現所要功能性。可耦合之具體實例包含(但不限於)可實體交互作用及/或實體交互作用組件及/或可無線交互作用及/或無線交互作用組件及/或可邏輯交互作用及/或邏輯交互作用組件。
據信本發明及其諸多伴隨優點將由以上描述來理解，且當明白可在不會背離所揭示之標的或無需犧牲其所有材料優點之情況下實行組件之形式、構造及配置中之各種改變。所描述之形式僅具解釋性，且以下申請專利範圍之意圖係涵蓋及包含此等改變。另外，應瞭解本發明由隨附申請專利範圍界定。
100‧‧‧系統
101‧‧‧微影子系統/微影系統/計量子系統
102‧‧‧照明源
104‧‧‧照明光束/離軸照明光束/照明極點
106‧‧‧遮罩支撐裝置
108‧‧‧圖案遮罩
110‧‧‧投影光學器件
112‧‧‧樣本
114‧‧‧樣本置物台
116‧‧‧光阻層
118‧‧‧控制器/置物台總成
119‧‧‧處理器
120‧‧‧記憶體媒體/非暫時性記憶體媒體
136‧‧‧光學軸

Claims (28)

  1. 一種微影系統，其包括：一照明源，其經組態以將一照明光束自一離軸照明極點引導至一圖案遮罩，其中該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該照明極點之照明的一組繞射光束；及一組投影光學器件，其中由該組投影光學器件接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該組投影光學器件之一光瞳面中，其中該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於樣本上以形成對應於該組圖案元件之一影像之一組製造元件，其中該樣本上之該組製造元件包含沿該組投影光學器件之一光學軸之該樣本之一位置之一或多個指示器。
  2. 如請求項1之微影系統，其中該圖案遮罩進一步包括：一組額外圖案元件，其等經組態以產生一組額外繞射光束，其中該組額外繞射光束包含來自由該組額外圖案元件繞射之該照明極點之照明，其中由該組投影光學器件接收之該組額外繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該光瞳面中，其中該組額外繞射光束之該至少兩個繞射光束在該樣本上形成對應於該組額外圖案元件之一影像之一組額外製造特徵，其中該組額外製造特徵相對於沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置係恆定。
  3. 如請求項1之微影系統，其中該離軸照明源包含一離軸照明極點。
  4. 如請求項3之微影系統，其中該組圖案元件沿一第一方向分佈，其中該離軸照明極點沿該第一方向自該組投影光學器件之該光學軸偏移。
  5. 如請求項4之微影系統，其中該離軸照明源進一步沿垂直於該第一方向之一第二方向自該組投影光學器件之該光學軸偏移。
  6. 如請求項5之微影系統，其中該樣本之該位置之該一或多個指示器包含可沿該第一方向量測之一或多個指示器及可沿該第二方向量測之一或多個指示器。
  7. 如請求項1之微影系統，其中該離軸照明源經進一步組態以自對稱於該離軸照明極點之一額外離軸照明極點引導一額外照明光束，其中該組圖案元件產生包含來自該額外照明極點之照明之一組額外繞射光束，其中由該組投影光學器件接收之該組額外繞射光束之至少兩個額外繞射光束非對稱地分佈於該組投影光學器件之該光瞳面中，其中該至少兩個額外繞射光束促成該樣本上之對應於該組額外圖案元件之該影像之該組額外製造特徵之該形成。
  8. 如請求項7之微影系統，其中該組繞射光束之該至少兩個繞射光束及該組額外繞射光束之該至少兩個繞射光束分佈於該光瞳面中之一非重疊圖案中。
  9. 如請求項7之微影系統，其中該圖案遮罩之該組圖案元件之至少一圖案元件進一步包括：一或多個非對稱分佈之特徵，其等小於該組投影光學器件之一解析度，其中對應於該組圖案元件之該至少一圖案元件之一影像之該組製造元件之一製造元件係非對稱。
  10. 如請求項1之微影系統，其中該樣本之該位置之該一或多個指示器包括：該組製造元件之一位置、該組製造元件之兩個元件之間的一距離或該組製造元件之至少一者之一側壁角度之至少一者。
  11. 如請求項1之微影系統，其中該組圖案元件包括： 一實質上不透明材料。
  12. 如請求項11之微影系統，其中該實質上不透明材料包含一金屬。
  13. 如請求項1之微影系統，其中該組圖案元件包括：一二元圖案元件或一相位遮罩圖案元件之至少一者。
  14. 一種微影系統，其包括：一離軸照明源，其中該照明源包含一第一照明極點及一第二照明極點，其中該第一照明極點及該第二照明極點相對於一光學軸對稱分佈，其中該離軸照明源經組態以將來自該第一照明極點及該第二照明極點之照明引導至一圖案遮罩；其中該圖案遮罩包含一組圖案元件，其中該組圖案元件經組態以產生一第一組繞射光束，其等包含來自自該組圖案元件繞射之一第一照明極點之照明，其中該組圖案元件經組態以產生一第二組繞射光束，其等包含來自該第二照明極點之照明；及一組投影光學器件，其中由該組投影光學器件接收之該第一組繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該組投影光學器件之一光瞳面中，其中由該組投影光學器件接收之該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束與該光瞳面中之該第一組繞射光束重疊，其中該組繞射光束之該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束在該樣本上形成對應於該組圖案元件之一影像之一組製造元件，其中該樣本上之該組製造元件包含與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該樣本上之照明之一劑量之一或多個指示器。
  15. 如請求項14之微影系統，其中該第一組繞射光束之該至少兩個繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束分佈於該光瞳面中之一非重疊圖案中。
  16. 如請求項14之微影系統，其中該圖案遮罩之該組圖案元件之至 少一圖案元件包括：一或多個非對稱分佈之特徵，其等小於該組投影光學器件之一解析度，其中對應於該組圖案元件之該至少一圖案元件之一影像之該組製造元件之一製造元件係非對稱。
  17. 如請求項14之微影系統，其中該樣本之該位置之該一或多個指示器包括：該組製造元件之一位置、該組製造元件之兩個元件之間的一距離或該組製造元件之至少一者之一側壁角度之至少一者。
  18. 如請求項14之微影系統，其中該組圖案元件包括：一實質上不透明材料。
  19. 如請求項17之微影系統，其中該實質上不透明材料包含一金屬。
  20. 如請求項14之微影系統，其中該組圖案元件包括：一二元圖案元件或一相位遮罩圖案元件之至少一者。
  21. 一種計量系統，其包括：一樣本置物台，其經組態以支撐一基板，其中一計量目標安置於該基板上，其中該計量目標與由一微影系統產生之一圖案遮罩之一影像相關聯，其中該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該微影系統之一離軸照明極點之照明之一組繞射光束，其中由該微影系統接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中，其中該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件，其中該計量目標之該組製造元件包含沿該微影系統之該組投影光學器件之一光學軸之該樣本之一位置之一或多個指示器；至少一照明源，其經組態以照明該計量目標； 至少一偵測器，其經組態以自該計量目標接收照明；及至少一控制器，其通信地耦合至該偵測器及經組態以基於該一或多個指示器來判定沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置。
  22. 如請求項21之計量系統，其中來自該計量目標之該照明包含反射照明、散射照明或發射照明之至少一者。
  23. 如請求項21之計量系統，其中該圖案遮罩進一步包括：一組額外圖案元件，其等經組態以產生一組額外繞射光束，該組額外繞射光束包含來自該微影系統之該照明極點之照明，其中由該組投影光學器件接收之該組額外繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該微影系統之該光瞳面中，其中該組額外繞射光束之該至少兩個繞射光束形成該計量目標之對應於該組額外圖案元件之一影像之一組額外製造特徵，其中該組額外製造特徵相對於沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置係恆定。
  24. 一種計量系統，其包括：一樣本置物台，其經組態以支撐一基板，其中一計量目標安置於該基板上，其中該計量目標與由一微影系統產生之一圖案遮罩之一影像相關聯，其中該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該微影系統之一第一照明極點及一第二照明極點之照明之一組繞射光束，其中該微影系統之該第一照明極點及該第二照明極點相對於該微影系統之一光學軸而對稱地分佈，其中由該微影系統接收之該第一組繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中，其中由該組投影光學器件接收之該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束與該微影系統之該光瞳面中之該第一組繞射光束重疊，其中 該組繞射光束之該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件，其中該計量目標之該組製造元件包含與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該樣本上之照明之一劑量之一或多個指示器；至少一照明源，其經組態以照明該計量目標；至少一偵測器，其經組態以自該計量目標接收照明；及至少一控制器，其通信地耦合至該偵測器及經組態以基於該一或多個指示器來判定與與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束相關聯的該計量目標上之照明之該劑量。
  25. 如請求項24之計量系統，其中來自該計量目標之該照明包含反射照明、散射照明或發射照明之至少一者。
  26. 如請求項24之計量系統，其中該圖案遮罩進一步包括：一組額外圖案元件，其等經組態以產生一組額外繞射光束，該組額外繞射光束包含來自該微影系統之該照明極點之照明，其中由該組投影光學器件接收之該組額外繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該微影系統之該光瞳面中，其中該組額外繞射光束之該至少兩個繞射光束形成該計量目標之對應於該組額外圖案元件之一影像之一組額外製造特徵，其中該組額外製造特徵相對於沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置係恆定。
  27. 一種用於判定沿一微影系統之一光學軸之一樣本之一位置之方法，其包括：產生一圖案遮罩之一影像，其中一微影系統包含一離軸照明極點，其中該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生 包含來自該微影系統之一離軸照明極點之照明之一組繞射光束，其中由該微影系統接收之該組繞射光束之至少兩個繞射光束非對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中，其中該組繞射光束之該至少兩個繞射光束非對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件，其中該計量目標之該組製造元件包含沿該微影系統之該組投影光學器件之一光學軸之該樣本之一位置之一或多個指示器；使用一計量系統來量測沿該微影系統之該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置之該一或多個指示器；及基於該一或多個指示器來判定沿該組投影光學器件之該光學軸之該樣本之該位置。
  28. 一種用於判定一微影系統中之照明之一劑量之方法，其包括：產生一圖案遮罩之一影像，其中一微影系統包含一離軸照明極點，其中該圖案遮罩包含一組圖案元件，其等經組態以產生包含來自該微影系統之一第一照明極點及一第二照明極點之照明之一組繞射光束，其中該微影系統之該第一照明極點及該第二照明極點相對於該微影系統之一光學軸而對稱地分佈，其中由該微影系統接收之該第一組繞射光束之至少兩個繞射光束對稱地分佈於該微影系統之一光瞳面中，其中由該組投影光學器件接收之該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束與該微影系統之該光瞳面中之該第一組繞射光束重疊，其中該組繞射光束之該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之該至少兩個繞射光束對稱地入射於該樣本上以形成該計量目標之一組製造元件，其中該計量目標之該組製造元件包含與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該樣本上之照明之一劑量之一或多個指示器； 量測與該第一組繞射光束及該第二組繞射光束之至少兩個繞射光束相關聯的該計量目標上之照明之該劑量之該一或多個指示器；及基於該一或多個指示器來判定該計量目標上之照明之該劑量。
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