TW201921126A - 用於量測在半導體基板上製造的特徵之參數的方法和設備 - Google Patents

用於量測在半導體基板上製造的特徵之參數的方法和設備

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Abstract

本發明提供用於估計一基板上製造之一特徵之至少一個所關注參數的方法及設備,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含該至少一個所關注參數及一或多個有礙參數。一接收器接收自該基板上之一或多個經量測特徵散射之輻射;一光瞳產生器產生該接收到的輻射之一未經處理光瞳表示;一矩陣乘法器使變換矩陣乘以該未經處理光瞳表示之像素中之每一者之強度以判定該等有礙參數之影響經緩解或移除之一經後處理光瞳表示;以及一參數估計器基於該經後處理光瞳表示估計該至少一個所關注參數。

Description

用於量測在半導體基板上製造的特徵之參數的方法和設備
本發明係關於用於估計半導體基板上製造之特徵,諸如半導體裝置結構之所關注參數,諸如疊對之方法及設備。
微影設備為將所要之圖案塗覆至基板上(通常塗覆至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)或其他裝置之製造中。在彼情況下,圖案化裝置(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於裝置之個別層上的電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如,矽晶圓)上之目標部分(例如,包括晶粒之部分、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)層上來進行圖案之轉印。
一般而言,單個基板將含有可為經順次地圖案化之鄰近目標部分之特徵的網路。已知的微影設備包括:所謂的步進器,其中藉由一次性將圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分;及所謂的掃描器,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橫切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裝置轉印至基板。
製造諸如半導體裝置之裝置通常涉及使用數個製造程序來處理基板(例如半導體晶圓)以形成該等裝置之各種特徵且常常形成多個層。通常使用例如沈積、微影、蝕刻、化學機械拋光及離子植入來製造及處理此等層及/或特徵。可在基板上之複數個晶粒上製造多個裝置,且接著將該等裝置分離成個別裝置。此裝置製造程序可被認作是圖案化程序。
圖案化程序涉及圖案轉印步驟,諸如使用微影設備之光學及/或奈米壓印微影,以在基板上提供圖案且通常但視情況涉及一或多個相關圖案處理步驟,諸如藉由顯影設備之抗蝕劑顯影、使用烘烤工具烘烤基板、藉由蝕刻設備蝕刻圖案等等。另外,在圖案化程序中涉及一或多個度量衡程序。
在圖案化程序期間在各種步驟下使用度量衡程序以監控及/或控制該程序。舉例而言,度量衡程序用於量測基板之一或多個特性(或參數),諸如在圖案化程序期間形成於基板上之特徵之相對位置(例如,對齊、疊對、對準等等)或尺寸(例如,線寬、臨界尺寸(CD)、厚度等等),使得可自該一或多個特性判定例如圖案化程序之效能。若該一或多個特性為不可接受的(例如,在特性之預定範圍之外),則可例如基於該一或多個特性之量測結果重新設計或更改圖案化程序之一或多個變數,使得由圖案化程序製造之基板具有可接受特性。
藉由微影及其他圖案化程序技術之進步,裝置之功能元件之尺寸已經減小,同時每個裝置之功能元件之量已增大。就疊對、CD等等而言之準確度之要求已變得愈來愈嚴格。在圖案化程序中不可避免地將產生誤差。該誤差可造成在裝置之運行方面之問題,包括裝置運行之故障,或運行裝置之一或多個電氣問題。因此,需要能夠特性化一或多個此等誤差且採取步驟以設計、修改、控制等等圖案化程序以縮減或最小化此等誤差中之一或多者。
詳言之,準確且穩固的疊對量測在針對給定基板改良裝置之良率時為重要因數。在用於目標之量測之已知方法中,將週期性光柵置放於半導體晶圓上之不同位置處。目標由輻射照明,其反射藉由目標散射且藉由光譜儀接收,且產生光瞳。對光瞳之每個像素之強度之分析提供對在製造目標時賦予之疊對之估計。可跨越晶圓之剩餘部分轉置疊對之此估計。
已知用於疊對度量衡之若干途徑且下文簡要地描述一些途徑: · 在基於繞射之疊對(diffraction-based overlay,DBO)中,自自度量衡目標反射之輻射光束之±1階之不對稱性提取疊對。藉由輻射光束形成之照明光點使目標填充不足且在傅立葉(或光瞳)平面中執行量測。 · 在對較小目標之基於繞射之疊對(μDBO)中,再次自自度量衡目標反射之輻射光束之±1階之不對稱性提取疊對。藉由輻射光束形成之照明光點使目標過度填充且在影像平面中執行量測。選擇影像平面(替代傅立葉平面)以便促進目標邊緣效應之移除。 · 依解析度疊對(At-resolution overlay,ARO)為研發用於直接針對半導體裝置結構之疊對量測之相對新的技術。當前方法使用來自半導體裝置結構之0階散射輻射且自存在於0階量測輻射中之不對稱性提取疊對。在實例中,藉由輻射光束形成之照明光點使週期性結構填充不足且在傅立葉平面中執行量測。
由於其概念,已經快速認識到依解析度疊對之優點。使用半導體裝置結構自身量測「產品上」之疊對之可能性為光學度量衡工具開闢了道路以與非光學途徑進行競爭,諸如本質上為破壞性的基於電子顯微鏡(SEM)之疊對量測。與在依解析度疊對中所採用之光學度量衡之所有優點(例如量測速度)相比,亦存在多個潛在問題,其中一些如下所述。在實施方式中更詳細地解釋依解析度疊對且可在閱讀下文識別之問題時參考本說明書之彼等章節。 · 依解析度疊對僅能夠應對具有一定對稱性(例如x-對稱性、y-對稱性或點對稱性)之結構。需要對稱性以便界定差動光瞳,在下文更詳細地進行解釋。 · 依解析度疊對量測遭受與待量測之結構之其他參數之串音。此等參數被稱為有礙參數,由於其並不涉及所關注參數(在此狀況下為疊對)但對光瞳及差動光瞳中之像素之強度具有一定影響,從而使得難以基於所關注參數隔離效應。 · 依解析度疊對量測可歸因於非線性效應對標稱組態之選擇敏感。在此上下文中,標稱組態涵蓋特徵模型,其為對半導體基板上之真實特徵(或堆疊)之估計。
根據本發明,在一態樣中,提供有一種用於估計基板上製造之特徵之至少一個所關注參數之設備,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含至少一個所關注參數及一或多個有礙參數,該設備包含:接收器,經組態以接收自基板上之一或多個量測特徵散射之輻射;光瞳產生器,經組態以產生接收到之輻射之未經處理光瞳表示,該未經處理光瞳表示包含各自具有指示該至少一個所關注參數及該一或多個有礙參數之強度之複數個像素;矩陣乘法器,用於使變換矩陣乘以該未經處理光瞳表示之像素中之每一者之強度以判定有礙參數之影響經緩解或移除之經後處理光瞳表示;以及參數估計器,經組態以基於該經後處理光瞳表示估計至少一個所關注參數。
如本文中所使用之術語「散射」涵蓋在與基板交互之後朝向偵測器之光。此光可經反射或繞射。散射光可包含0階(亦即角度與入射角相同,這可被稱為「反射」)及一階角度,其將以不同於入射光的角度「反射」。
視情況,至少一個所關注參數包含在基板上之該一或多個量測特徵之至少兩個元素之間在至少一個軸線上之疊對。
視情況,該設備進一步包含經組態以基於有礙參數中之一或多者產生變換矩陣之變換矩陣產生器。
視情況,該設備進一步包含經組態以產生包含對應於有礙參數中之一或多者之一或多個元素之有礙矩陣之有礙矩陣產生器,其中基於有礙矩陣產生變換矩陣。
視情況,有礙矩陣產生器經組態以基於描述未經處理光瞳表示之函數之數學表示之一或多個項而判定有礙矩陣之元素,且其中該數學表示使有礙參數中之至少一者與至少一個所關注參數分離。
視情況,描述未經處理光瞳表示之函數為I'(p+s),且其中:p為對應於該一或多個量測特徵之特徵模型之該複數個結構參數之向量;s為特徵模型與該一或多個量測特徵之間的參數之向量之差異之向量;以及I'為未經處理光瞳表示。
視情況,有礙矩陣包含對應於經分離有礙參數中之一或多者之數學表示之各項。
視情況,數學表示包含描述未經處理光瞳表示之函數之泰勒級數展開式(Taylor series expansion)。
視情況,有礙矩陣產生器經組態以將有礙矩陣之元素中之一或多者判定為泰勒級數展開式之一或多個項中之一者之一或多個導數部分。
視情況,變換矩陣產生器經組態以產生變換矩陣,該變換矩陣在乘以描述特徵之未經處理光瞳表示之函數之一項時產生非零結果。
視情況,該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣在乘以該未經處理光瞳表示之該等像素之該等強度時關於該有礙矩陣之該等元素增大由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的比率。
視情況,變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣關於有礙矩陣之元素使由至少一個所關注參數引起之經後處理光瞳表示之強度之比例與由有礙參數引起之經後處理光瞳表示之強度之比例之間的比率最大化。
視情況,該設備進一步包含經組態以基於在基板上製造之複數個另外特徵之複數個未經處理光瞳表示產生變換矩陣之變換矩陣產生器。
視情況,在基板上製造之該複數個另外特徵展現引起與變換矩陣正交之光瞳表示之結構參數。
視情況,所展現結構參數包含隨機改變之有礙參數及/或小於臨限值之所關注參數之改變。
視情況,該設備進一步包含經組態以產生包含在基板上製造之該複數個另外特徵之該複數個未經處理光瞳表示中之一或多者之量測矩陣之量測矩陣產生器。
視情況,在產生量測矩陣之前,量測矩陣產生器經組態以自在基板上製造之該複數個另外特徵之該一或多個未經處理光瞳表示移除平均未經處理光瞳表示。
視情況,變換矩陣產生器經組態以藉由將有礙矩陣或量測矩陣分解成其奇異值分解USVH 而產生變換矩陣,使得,其中np為有礙矩陣或量測矩陣之行數,且其中變換矩陣產生器經組態以基於矩陣U中針對k = 1至np與uk 正交之複數個元素產生變換矩陣之至少部分。
視情況,變換矩陣產生器經組態以藉由採取對矩陣U中針對k = 1至np與uk 正交之複數個元素之共軛轉置而產生變換矩陣。
視情況,變換矩陣產生器經組態以產生變換矩陣,該變換矩陣減小由該一或多個有礙參數引起之經後處理光瞳表示之強度之一比例。
視情況,由有礙參數引起之經後處理光瞳表示之強度之該比例減小了以下中之一者:大於50%;大於80%;以及100%。
根據本發明之一態樣,提供有一種檢測設備,包含本文中所揭示之任何設備,特定言之上文之彼等者,且進一步包含用於輻照該一或多個特徵之輻射源。
視情況,該檢測設備為度量衡設備。
根據本發明之一態樣,提供有一種用於估計基板上製造之特徵之至少一個所關注參數之方法,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含至少一個所關注參數及一或多個有礙參數,該方法包含:藉由接收器接收自基板上之一或多個量測特徵散射之輻射;藉由光瞳產生器基於接收到之輻射產生未經處理光瞳表示,該未經處理光瞳表示包含各自具有指示該至少一個所關注參數及該一或多個有礙參數之強度之複數個像素;藉由矩陣乘法器使變換矩陣乘以該未經處理光瞳表示之像素中之每一者之強度以判定有礙參數之影響經緩解或移除之經後處理光瞳表示;以及藉由參數估計器基於該經後處理光瞳表示估計至少一個所關注參數。
視情況,至少一個所關注參數包含在基板上之該一或多個量測特徵之至少兩個元素之間在至少一個軸線上之疊對。
視情況,該方法進一步包含藉由變換矩陣產生器基於有礙參數中之一或多者產生變換矩陣。
視情況,該方法進一步包含藉由有礙矩陣產生器產生包含對應於有礙參數中之一或多者之一或多個元素之有礙矩陣,其中基於有礙矩陣產生變換矩陣。
視情況,有礙矩陣產生器基於描述未經處理光瞳表示之函數之數學表示之一或多個項而判定有礙矩陣之元素,且其中該數學表示使有礙參數中之至少一者與至少一個所關注參數分離。
視情況,該方法進一步包含藉由變換矩陣產生器基於在基板上製造之複數個另外特徵之複數個未經處理光瞳表示產生變換矩陣。
視情況,該方法進一步包含藉由量測矩陣產生器產生包含在基板上製造之該複數個另外特徵之該複數個未經處理光瞳表示中之一或多者之量測矩陣。
視情況,在產生量測矩陣之前,量測矩陣產生器自在基板上製造之該複數個另外特徵之該一或多個未經處理光瞳表示移除平均未經處理光瞳表示。
視情況,描述未經處理光瞳表示之函數為I'(p+s),且其中:p為對應於該一或多個量測特徵之特徵模型之該複數個結構參數之向量;s為特徵模型與該一或多個量測特徵之間的參數之向量之差異之向量;以及I'為未經處理光瞳表示。
視情況,有礙矩陣包含對應於經分離有礙參數中之一或多者之數學表示之各項。
視情況,數學表示包含描述未經處理光瞳表示之函數之泰勒級數展開式。
視情況,有礙矩陣產生器將有礙矩陣之元素中之一或多者判定為泰勒級數展開式之一或多個項中之一者之一或多個導數部分。
視情況,變換矩陣產生器藉由將有礙矩陣或量測矩陣分解成其奇異值分解USVH 而產生變換矩陣,使得,其中np為有礙矩陣或量測矩陣之行數,且其中變換矩陣產生器基於矩陣U中針對k = 1至np與uk 正交之複數個元素產生變換矩陣之至少部分。
視情況,變換矩陣產生器藉由採取對矩陣U中針對k = 1至np與uk 正交之複數個元素之共軛轉置而產生變換矩陣。
視情況,變換矩陣產生器產生變換矩陣,該變換矩陣減小由該一或多個有礙參數引起之經後處理光瞳表示之強度之一比例。
視情況,由有礙參數引起之經後處理光瞳表示之強度之該比例減小了以下中之一者:大於50%;大於80%;以及100%。
視情況,變換矩陣產生器產生變換矩陣,該變換矩陣在乘以描述對應於至少一個所關注參數之未經處理光瞳表示之函數之一項時產生非零結果。
視情況,該變換矩陣產生器產生該變換矩陣,該變換矩陣在乘以該未經處理光瞳表示之該等像素之該等強度時關於該有礙矩陣之該等元素增大由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的比率。
視情況,變換矩陣產生變換矩陣,該變換矩陣關於有礙矩陣之元素使由至少一個所關注參數引起之經後處理光瞳表示之強度之比例與由有礙參數引起之經後處理光瞳表示之強度之比例之間的比率最大化。
根據本發明之一態樣,提供有一種包含指令之電腦程式,該等指令在至少一個處理器上執行時致使至少一個處理器控制設備實施本文中所描述之任何方法,特定言之上文之彼等方法。
根據本發明之一態樣,提供有一種載體,含有上文之該電腦程式,其中該載體為電子信號、光學信號、無線電信號中之一者,或為非暫時性電腦可讀儲存媒體。
最近,研發用於疊對量測之新技術並不依賴於疊對目標之使用,而是直接針對裝置結構量測疊對。通常,此等者為週期性結構且自角度解析散射計之光瞳之不對稱性或光譜橢率計之光譜隨波長而變之不對稱性提取疊對。用於由裝置結構直接判定疊對之已知方法更易於對週期性裝置結構實施,諸如記憶體,其中裝置結構之週期性允許使用現有方法判定疊對。然而,本發明人已瞭解,能夠使用幾乎不具有週期性或不具有週期性之邏輯裝置結構直接估計疊對將為有利的。另外,本發明人已瞭解,無論目標為半導體裝置結構之部分還是特定目標,諸如疊對目標,用以自疊對之估計值移除有礙參數之技術亦可在使用週期性結構估計疊對時具有益處。
應注意,本文中所揭示之方法及設備可用於估計其他所關注參數以及疊對,諸如側壁角度(side wall angle,SWA)、在豎直方向上之傾角、底部地板傾角、臨界尺寸(CD)、掃描器之焦點、光柵/特徵高度、層厚度、材料之折射率等等。
一般而言,本文中揭示用於依解析度疊對之方法之數學概括之方法及設備以允許由非週期性半導體裝置結構估計疊對。
本文中所揭示之例示性方法及設備判定表示光瞳表示中之經量測像素強度之函數之數學展開式,使得有礙項與與疊對(或某一其他所關注參數)相關之一或多個參數分離。在以下給出之實例中,使用泰勒級數展開式,但可使用其他數學展開式。接著可判定變換函數(或矩陣),其減小有礙項(含有有礙參數)中之一或多者之量值或使該量值為零。當將變換矩陣乘以經量測光瞳表示中之像素之強度以產生經後處理光瞳表示時,經後處理光瞳表示之該等像素之所得強度可用於估計疊對(或另一所關注參數)。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包含: · 照明系統(照明器) IL,其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,其經建構以支撐圖案化裝置(例如,光罩) MA,且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM; · 基板台(例如,晶圓台) WTa、WTb,其經建構以固持基板(例如,抗蝕劑塗佈晶圓) W,且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW;以及 · 投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS,其經組態以將藉由圖案化裝置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,該投影系統支撐於參考框架(RF)上。
照明系統可包括用於導向、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。
支撐結構以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如,圖案化裝置是否被固持於真空環境中)的方式來支撐圖案化裝置。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。支撐結構可為例如框架或台,其可視需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。
本文中所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解譯為係指可用以在基板之目標部分中賦予圖案的任何裝置。在一實施例中,圖案化裝置為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形成圖案的任何裝置。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的輔助特徵,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。一般而言,被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所形成之裝置(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)面板。光罩在微影中為吾人所熟知,且包括諸如二元、交變相移及衰減式相移之光罩類型,以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例採用小鏡面之矩陣配置,該等小鏡面中之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」應被廣泛地解譯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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更一般術語「投影系統」同義。
投影系統PS具有可非均一且可影響成像於基板W上之圖案之光學轉移函數。對於非偏振輻射,此等效應可由兩個純量映像相當良好地描述,該兩個純量映像描述依據射出投影系統PS之輻射之光瞳平面中之位置而變化的該輻射之透射(變跡)及相對相位(像差)。可將可被稱作透射映像及相對相位映像之此等純量映像表達為基底函數之全集之線性組合。一特別適宜的集合為任尼克(Zernike)多項式,其形成單位圓上所定義之正交多項式集合。每一純量映像之判定可涉及判定此展開式中之係數。因為任尼克多項式在單位圓上正交,所以可藉由依次計算經量測純量映像與每一任尼克多項式之內積且將此內積除以彼任尼克多項式之範數之平方來判定任尼克係數。
透射映像及相對相位映像係場及系統相依的。亦即,一般而言,每一投影系統PS將針對每一場點(亦即,針對投影系統PS之影像平面中之每一空間位置)具有不同任尼克展開式。可藉由將例如來自投影系統PS之物件平面(亦即,圖案化裝置MA之平面)中之類點源之輻射投影通過投影系統PS且使用剪切干涉計以量測波前(亦即,具有相同相位之點之軌跡)來判定投影系統PS在其光瞳平面中之相對相位。剪切干涉計為共同路徑干涉計,且因此,有利地,無需次級參考光束來量測波前。剪切干涉計可包含投影系統(亦即基板台WT)之影像平面中之繞射光柵,例如二維柵格及經配置以偵測與投影系統PS之光瞳平面共軛之平面中之干涉圖案之偵測器。干涉圖案係與輻射之相位相對於在剪切方向上之光瞳平面中之座標的導數相關。偵測器可包含感測元件陣列,諸如,電荷耦合裝置(CCD)。
微影設備之投影系統PS可不產生可見條紋,且因此,可使用相位步進技術(諸如移動繞射光柵)來增強波前判定之準確度。可在繞射光柵之平面中且及在垂直於量測之掃描方向的方向上執行步進。步進範圍可為一個光柵週期,且可使用至少三個(均一分佈)相位步進。因此,舉例而言,可在y方向上執行三個掃描量測,在x方向上針對一不同位置執行每一掃描量測。繞射光柵之此步進將相位變化有效地變換成強度變化,從而允許判定相位資訊。光柵可在垂直於繞射光柵之方向(z方向)上步進以校準偵測器。
可藉由將例如來自投影系統PS之物件平面(亦即,圖案化裝置MA之平面)中之類點源之輻射投影通過投影系統PS且使用偵測器來量測與投影系統PS之光瞳平面共軛的平面中之輻射強度來判定投影系統PS在其光瞳平面中之透射(變跡)。可使用與用以量測波前以判定像差的偵測器相同的偵測器。
投影系統PS可包含複數個光學(例如,透鏡)元件且可進一步包含經組態以調整該等光學元件中之一或多者以便校正像差(在整個場中跨越光瞳平面之相位變化)之調整機構AM。為實現此效果,調整機構可用於以一或多個不同方式操控投影系統PS內之一或多個光學(例如,透鏡)元件。投影系統可具有一座標系,其中該投影系統之光軸在z方向上延伸。調整機構可用於進行以下各項之任何組合:使一或多個光學元件位移;使一或多個光學元件傾斜;及/或使一或多個光學元件變形。光學元件之位移可在任何方向(x、y、z或其組合)上進行。光學元件之傾斜通常出自垂直於光軸之平面藉由圍繞在x及/或y方向上之軸線旋轉而進行,但對於非旋轉對稱之非球面光學元件可使用圍繞z軸之旋轉。光學元件之變形可包括低頻形狀(例如,像散)及/或高頻形狀(例如,自由形式非球面)。可例如藉由使用一或多個致動器以對光學元件之一或多個側施加力及/或藉由使用一或多個加熱元件以加熱光學元件之一或多個選定區來執行光學元件之變形。一般而言,沒有可能調整投影系統PS以校正變跡(跨越光瞳平面之透射變化)。可在設計用於微影設備LA之圖案化裝置(例如,光罩) MA時使用投影系統PS之透射映像。使用計算微影技術,圖案化裝置MA可經設計為用以至少部分地校正變跡。
圖1中所示之例示性設備屬於透射類型(例如採用透射性光罩)。或者,設備可屬於反射類型(例如,採用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列,或採用反射性光罩)。
微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個台(例如,兩個或多於兩個基板台WTa、WTb,兩個或多於兩個圖案化裝置台,在無專用於例如促進量測及/或清潔等等之基板的情況下在投影系統下方之基板台WTa及台WTb)之類型。在此等「多載物台」機器中,可並行地使用額外台,或可對一或多個台進行預備步驟,同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言,可進行使用對準感測器AS之對準量測及/或使用準位感測器LS之準位(高度、傾角等)量測。
微影設備亦可屬於以下類型:其中基板之至少一部分可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設備中之其他空間,例如圖案化裝置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大投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並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。
參考圖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,輻射源與微影設備可為分離實體。在此等狀況下,不認為該源形成微影設備之部分,且輻射光束係憑藉包含例如合適導向鏡面及/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,當源SO為水銀燈時,該源可為微影設備之整體部分。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可包含經組態以調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。一般而言,可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部及/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。照明器可用於調節輻射光束,以在其橫截面中具有所要之均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於圖案化裝置(例如,光罩) MA上,該圖案化裝置固持於支撐結構(例如,光罩台) MT上;且藉由圖案化裝置經圖案化。在已橫穿圖案化裝置MA之情況下,輻射光束B傳遞通過投影系統PS,該投影系統將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如干涉量測裝置、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器),可準確地移動基板台WT例如以便將不同目標部分C定位在輻射光束B之路徑中。類似地,第一定位器PM及另一位置感測器(其在圖1中並未明確地描繪)可用於例如在自光罩庫機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置MA。一般而言,可藉助於形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT之移動。類似地,可使用形成第二定位器PW之部分的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,支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器,或可固定。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA與基板W。儘管如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)。類似地,在多於一個晶粒被提供於圖案化裝置MA上之情形下,圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪設備可用於以下模式中之至少一者中: 1. 在步進模式下,支撐結構MT及基板台WT基本上保持靜止,同時將賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上(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。在步進模式下,曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像的目標部分C之大小。 2. 在掃描模式下,同步地掃描支撐結構MT及基板台WT,同時將賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上(亦即單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之縮小率(放大率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構MT之速度及方向。在掃描模式下,曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(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. 在另一模式下,在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時,使支撐結構MT保持基本上靜止,從而固持可程式化圖案化裝置,且移動或掃描基板台WT。在此模式下,通常採用脈衝式輻射源,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裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可採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中所示,微影設備LA可形成微影製造胞元LC (有時亦被稱作微影胞元或叢集)之部分,該微影製造胞元亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地,此等設備包括用以沈積一或多個抗蝕劑層之一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH及/或一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出通口I/O1、I/O2拾取一或多個基板,將其在不同處理設備之間移動且將其遞送至微影設備之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等設備由塗佈顯影系統控制單元TCU控制,塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統SCS控制,監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影設備。因此,不同設備可用於使產出率及處理效率最大化。
為使藉由微影設備曝光之基板恰當且持續地經曝光,需要檢測經曝光基板以量測或判定一或多個所關注參數,諸如疊對(其可藉由例如雙重圖案化程序例如在上覆層中之結構之間或在同一層中已經與該層分開提供之結構之間)、線厚度、臨界尺寸(CD)、焦點偏移、材料性質等等。因此,定位有微影單元LC之製造設施通常亦包括度量衡系統MET,其包括檢測或度量衡設備且接收已經在微影單元中經處理之基板W中之一些或全部。度量衡系統MET可為微影單元LC之部分,例如,其可為微影設備LA之部分。
可將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差,則可對後續基板之曝光(尤其在可足夠迅速且快速完成檢測使得該批量之一或多個其他基板仍待曝光之情況下)及/或對經曝光基板之後續曝光進行調整。並且,已曝光之基板可經剝離及重工以改良良率,或被捨棄,藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。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。
在度量衡系統MET內,度量衡設備用於判定在基板上製造之一或多個特徵之一或多個參數,且詳言之,判定不同基板之一或多個參數或同一基板之不同層之參數在層之間如何變化。度量衡設備可整合至微影設備LA或微影單元LC中,或可為獨立裝置。為了實現快速量測,需要使度量衡設備緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之一或多個參數。然而,抗蝕劑中之潛影具有低對比度(在已曝光至輻射之抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射之抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差),且並非所有度量衡設備皆具有足夠敏感度以進行潛影之有用量測。因此,可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後進行量測,曝光後烘烤步驟通常為對經曝光基板進行之第一步驟且提高抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段,抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能進行對經顯影抗蝕劑影像之量測(此時,抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除),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。後一可能性限制重工有缺陷基板之可能性,但仍可提供有用資訊。
為了實現度量衡,可在基板上提供一或多個目標。在例示性配置中,目標專門經設計且可包含週期性結構。在例示性配置中,目標為裝置圖案之一部分,例如為裝置圖案之週期性結構。在例示性配置中,裝置圖案為記憶體裝置之週期性結構(例如雙極電晶體(Bipolar Transistor,BPT)、位元線接點(Bit Line Contact,BLC)等結構)。
在例示性配置中,基板上之目標可包含一或多個1-D週期性結構(例如,光柵),其經列印使得在顯影之後,週期性結構特徵由固體抗蝕劑線形成。在實施例中,目標可包含一或多個2-D週期性結構(例如,光柵),其經列印使得在顯影之後,一或多個週期性結構由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中(例如經蝕刻至基板上之一或多個層中)。
在例示性配置中,圖案化程序之所關注參數中之一者為疊對。可使用暗場散射量測來量測疊對,其中阻擋零階繞射(對應於鏡面反射),且僅處理較高階。可在PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中找到暗場度量衡之實例,該等專利申請公開案之全文特此以引用之方式併入。美國專利申請公開案US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0242970中已描述該技術之進一步開發,該等專利申請公開案之全文特此以引用之方式併入。使用繞射階之暗場偵測的以繞射為基礎之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由基板上之裝置產品結構環繞。在實施例中,可在一個輻射捕獲中量測多個目標。
圖3說明適合用於本文中所揭示之本發明之實施例中的度量衡設備100之實例。在美國專利申請案第US 2006-033921號及第US 2010-201963號中更詳細地解釋此類型之度量衡設備之操作原理。遍及設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中,由源110 (例如,氙氣燈)發射之輻射係經由光學系統而導向至基板W上,該光學系統包含:透鏡系統120、孔徑板130、透鏡系統140、部分反射表面150及物鏡160。在例示性配置中,將透鏡系統120、140、160以4F配置之雙重序列配置。在例示性配置中,使用透鏡系統120準直藉由輻射源110發射之輻射。視需要,可使用不同透鏡配置。可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之,可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中在透鏡120與透鏡140之間插入適合形式之孔徑板130來進行此選擇。藉由使用不同孔徑,不同強度分佈(例如,環形、偶極等等)係可能的。在徑向及周邊方向上之照明之角度分佈以及諸如輻射之波長、偏振及/或相干性之性質可皆經調整以獲得所要結果。舉例而言,一或多個干涉濾光器130可提供於源110與部分反射表面150之間以選擇在比如400奈米至900奈米或甚至更低(諸如200奈米至300奈米)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。可使用光柵代替干涉濾光器。在實施例中,一或多個偏振器170可提供於源110與部分反射表面150之間以選擇所關注偏振。偏振器可為可調諧的,而非包含不同偏振器之集合。
如圖3中所示,可為在基板W上製造之特徵之目標T垂直於物鏡160之光軸O與基板W一起置放。因此,來自源110之輻射係由部分反射表面150反射且經由物鏡160聚焦至基板W上之目標T上之照明光點中。在例示性配置中,物鏡160具有高數值孔徑(NA),理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤度量衡設備(使用相對高折射率流體,諸如水)甚至可具有大於1之數值孔徑。
與軸線O成角度而聚焦至照明光點之照明射線170、172引起繞射射線174、176。應注意,此等射線僅僅為覆蓋包括目標T之基板區域的許多平行射線中之一者。照明光點內之每一元件係在度量衡設備之視場內。由於板130中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之輻射所必要),因此入射射線170、172事實上將佔據一角度範圍,且繞射射線174、176將稍微散開。根據小目標之點散佈函數,每一繞射階將遍及一角度範圍而進一步散佈,而非如所展示之單一理想射線。
由基板W上之目標繞射之至少0階係由物鏡160收集,且被返回導向通過部分反射表面150。光學元件180將繞射光束之至少部分提供至光學系統182,該光學系統使用零階及/或一階繞射光束在感測器190 (例如,CCD或CMOS感測器)上形成目標T之繞射光譜(光瞳平面影像)。在例示性配置中,提供孔徑186以濾出某些繞射階,使得將特定繞射階提供至感測器190。在例示性配置中,孔徑186允許實質上或主要僅零階輻射到達感測器190。在實施例中,感測器190可為二維偵測器,使得可量測基板目標T之二維角度散射光譜。感測器190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。感測器190可用以量測在單一波長(或窄波長範圍)下之經重新導向輻射之強度、分離地在多個波長下之經重新導向輻射之強度,或遍及一波長範圍而積分之經重新導向輻射之強度。另外,感測器可用於量測輻射強度,與橫向磁偏振及/或橫向電偏振及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差分開量測。
視情況,光學元件180將繞射光束之至少部分提供至量測分支200以在感測器230 (例如CCD或CMOS感測器)上在基板W上形成目標之影像。量測分支200可用於各種輔助功能,諸如聚焦度量衡設備(亦即使得基板W能夠與物鏡160一起成為焦點),及/或用於介紹中所提及之類型之暗場成像。
為了針對光柵之不同大小及形狀提供自訂視場,在自源110至物鏡160之路徑上在透鏡系統140內提供可調整場光闌300。場光闌300含有孔徑302且位於與目標T之平面共軛的平面中,使得照明光點變為孔徑302之影像。可根據放大因數而按比例縮放影像,或孔徑與照明光點之大小關係可為1:1。為了使照明可適應於不同類型之量測,孔徑板300可包含圍繞一圓盤而形成之數個孔徑圖案,該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。替代地或另外,可提供及調換一組板300,以達成相同效應。另外或替代地,亦可使用可程式化孔徑裝置,諸如可變形鏡面陣列或透射空間光調變器。
通常,目標將與其在平行於Y軸或平行於X軸而延行之週期性結構特徵對準。關於目標之繞射行為,具有在平行於Y軸之方向上延伸的特徵之週期性結構具有在X方向上之週期性,而具有在平行於X軸之方向上延伸的特徵之週期性結構具有在Y方向上之週期性。為了量測在兩個方向上之效能,通常提供兩種類型之特徵。雖然為了簡單起見將參考線及空間,但週期性結構無需由線及空間形成。此外,每一線及/或線之間的空間可為由較小子結構形成之結構。另外,週期性結構可經形成為在兩個維度上同時具有週期性(例如在週期性結構包含支柱及/或通孔的情況下)。
參考圖4A至圖4C,在疊對量測之上下文中描述使用例如圖4中所示之度量衡設備之量測技術之原理。在圖4A中,展示目標T之幾何學上對稱的單位胞元。目標T可僅包含特徵之單個實體例項,諸如單位胞元,或可包含特徵或如圖4C中所示之單位胞元之複數個實體例項。
目標T可為經專門設計之目標。在例示性配置中,目標用於切割道。在例示性配置中,目標可為晶粒內目標,亦即,目標係在裝置圖案當中(且因此在切割道之間)。在例示性配置中,目標可具有可比得上裝置圖案特徵之特徵寬度或間距。舉例而言,目標特徵寬度或間距可小於或等於裝置圖案之最小特徵大小或間距的300%、小於或等於裝置圖案之最小特徵大小或間距的200%、小於或等於裝置圖案之最小特徵大小或間距的150%,或小於或等於裝置圖案之最小特徵大小或間距的100%。
目標T可為半導體裝置結構之部分。舉例而言,目標T可為記憶體裝置之一部分(其常常具有幾何學上對稱或可在幾何學上對稱之一或多個結構,如下文進一步論述)。
在實施例中,目標T或單位胞元之實體例項可具有小於或等於2400平方微米之面積、小於或等於2000平方微米之面積、小於或等於1500平方微米之面積、小於或等於1000平方微米之面積、小於或等於400平方微米之面積、小於或等於200平方微米之面積、小於或等於100平方微米之面積、小於或等於50平方微米之面積、小於或等於25平方微米之面積、小於或等於10平方微米之面積、小於或等於5平方微米之面積、小於或等於1平方微米之面積、小於或等於0.5平方微米之面積或小於或等於0.1平方微米之面積。在實施例中,目標T或單位胞元之實體例項具有平行於基板平面之小於或等於50微米、小於或等於30微米、小於或等於20微米、小於或等於15微米、小於或等於10微米、小於或等於5微米、小於或等於3微米、小於或等於1微米、小於或等於0.5微米、小於或等於0.2微米或小於或等於0.1微米的橫截面尺寸。
在例示性配置中,目標T或單位胞元之實體例項具有小於或等於5微米、小於或等於2微米、小於或等於1微米、小於或等於500奈米、小於或等於400奈米、小於或等於300奈米、小於或等於200奈米、小於或等於150奈米、小於或等於100奈米、小於或等於75奈米、小於或等於50奈米、小於或等於32奈米、小於或等於22奈米、小於或等於16奈米、小於或等於10奈米、小於或等於7奈米或小於或等於5奈米之結構間距。
在例示性配置中,目標T具有單位胞元之複數個實體例項。因此,目標T通常可具有此處所列出之較高尺寸,而單位胞元之實體例項將具有此處所列出之較低尺寸。在實施例中,目標T包含單位胞元之50,000個或更多個實體例項、單位胞元之25,000個或更多個實體例項、單位胞元之15,000個或更多個實體例項、單位胞元之10,000個或更多個實體例項、單位胞元之5,000個或更多個實體例項、單位胞元之1,000個或更多個實體例項、單位胞元之500個或更多個實體例項、單位胞元之200個或更多個實體例項、單位胞元之100個或更多個實體例項、單位胞元之50個或更多個實體例項,或單位胞元之10個或更多個實體例項。
單位胞元之該實體例項或單位胞元之該複數個實體例項可集體地填充度量衡設備之光束光點。在彼狀況下,經量測結果基本上僅包含來自單位胞元之實體例項(或其複數個例項)之資訊。在實施例中,光束光點具有為50微米或更小、40微米或更小、30微米或更小、20微米或更小、15微米或更小、10微米或更小、5微米或更小或2微米或更小之橫截面寬度。
圖4A中之單位胞元包含實體地具現化或將實體地具現化於基板上之至少兩個結構。第一結構400包含線且第二結構405包含橢圓型形狀。當然,第一結構400及第二結構405可為不同於所描繪結構的結構。
另外,在此實例中,在特徵之第一結構400與第二結構405 (或元件)之間歸因於其至基板上之獨立轉移根據其預期位置可存在相對移位以使疊對具有誤差。在此實例中,第一結構400相比於第二結構405位於基板上之較高層中。因此,在實施例中,可在圖案化程序之第一執行中在第一下部層中產生第二結構405,且可在圖案化程序之第二執行中在比第一下部層高的第二層中產生第一結構400。現在,沒有必要使第一結構400及第二結構405位於不同層中。舉例而言,在雙重圖案化程序(包括例如作為其部分之蝕刻程序)中,可在同一層中產生第一結構400及第二結構405以形成基本上單一圖案,但依據其在該同一層內之相對置放仍可存在「疊對」關注點。在此單層實例中,第一結構400及第二結構405兩者可具有例如類似於針對第一結構400之圖4A中所展示的線之形式,但已經藉由第一圖案轉印程序而提供於基板上的第二結構405之線可與在第二圖案轉印程序中提供的結構400之線交錯。
顯著地,單位胞元具有或能夠具有相對於軸線或點之幾何對稱性。舉例而言,圖4A中之單位胞元具有相對於例如軸線410之反射對稱性及相對於例如點415之點/旋轉對稱性。類似地,可看到,圖4C中之單位胞元之實體例項(且因此,單位胞元之實體例項之組合)具有幾何對稱性。
在實施例中,單位胞元具有針對某一特徵(諸如疊對)之幾何對稱性。本文中之實施例集中於當單位胞元幾何學上對稱時具有零疊對的該單位胞元。然而,相反地,單位胞元可具有針對某一幾何不對稱性之零疊對。將接著使用適當偏移及計算以考量當單位胞元具有某一幾何不對稱性時具有零疊對的該單位胞元。適切地,單位胞元應能夠取決於某特徵值而在對稱性上有所改變(例如,變成不對稱性,或變得進一步不對稱,或自不對稱情形變得對稱)。
在圖4A之實例中,單位胞元具有針對零疊對之幾何對稱性(但無需為零疊對)。此由箭頭420及425表示,其展示第一結構400之線相對於第二結構405之橢圓型形狀均勻地對準(且該均勻對準至少部分地使單位胞元能夠具有幾何對稱性,如圖4A中所展示)。因此,在此實例中,當單位胞元具有幾何對稱性時,存在零疊對。然而,當疊對存在誤差(例如,非零疊對)時,單位胞元在幾何學上不再對稱且根據定義目標在幾何學上不再對稱。
另外,在目標包含單位之複數個實體例項的情況下,單位胞元之該等例項週期性地配置。在實施例中,單位胞元之該等例項以晶格形式配置。在實施例中,該週期性配置具有在目標內之幾何對稱性。
因此,在此技術中,如下文進一步所論述,利用與所關注特徵不對稱性(例如,非零疊對)相關的幾何對稱性改變(例如,幾何不對稱性之改變,或另一幾何不對稱性之改變,或自幾何不對稱性至幾何對稱性之改變)以能夠判定特徵不對稱性(例如,非零疊對)。
包含圖4A之單位胞元之實體例項之目標可使用例如圖3之度量衡設備藉由輻射照明。可例如藉由偵測器190量測藉由目標重新導向之輻射。在實施例中,量測重新導向輻射之未經處理光瞳,亦即,傅立葉變換平面。此光瞳之實例量測描繪為光瞳影像430。儘管未經處理光瞳影像430具有菱型形狀,但其無需具有此形狀。本文中之術語光瞳及光瞳平面包括其任何共軛物,除非內容背景另有要求(例如,在特定光學系統之光瞳平面正被識別的情況下)。光瞳影像430實際上為依據重新導向輻射之光瞳之光學特性(在此狀況下為強度)而指定之影像。
為方便起見,本文中之論述將集中於光瞳表示中之像素之強度以作為所關注光學特性。但本文中之技術可供一或多個替代或額外光學特性(諸如相位及/或反射率)使用。
另外,出於方便起見,本文中之論述集中於偵測及處理重新導向輻射之影像(且特別是光瞳影像)。然而,可以與影像不同之方式量測及表示重新導向輻射之光學性質。舉例而言,可依據一或多個光譜(例如依據波長而變化的強度)處理重新導向輻射。因此,重新導向輻射之經偵測影像可被視為重新導向輻射之光學表示之實例。因此,在光瞳平面影像之狀況下,光瞳影像為光瞳表示之實例。
另外,重新導向輻射可為偏振的或非偏振的。在實施例中,量測光束輻射為偏振輻射。在實施例中,量測光束輻射經線性偏振。
在實施例中,光瞳表示主要或實質上屬於自目標之重新導向輻射之一個繞射階。舉例而言,輻射可為輻射之特定階的80%或更多、85%或更多、90%或更多、95%或更多、98%或更多,或99%或更多。在實施例中,光瞳表示主要或實質上屬於零階重新導向輻射。可例如在目標之間距、量測輻射之波長及(視情況)一或多個其他條件致使目標主要重新導向零階時出現此輻射(但可存在一或多個較高階之輻射)。在實施例中,大部分光瞳表示為零階重新導向輻射。在實施例中,光瞳表示屬於零輻射且分離地屬於一階輻射,其可接著經線性組合(疊加)。圖3中之孔徑186可用以選擇輻射之特定階,例如零階。
關於對應於第一結構400及第二結構405之幾何學上對稱單位胞元之光瞳影像430,可看到,該光瞳影像內之強度分佈基本上對稱(例如,具有與幾何結構所屬類型相同的對稱性類型)。此藉由自光瞳影像430移除對稱強度分佈部分而進一步確認,這產生所導出(或經後處理)光瞳影像435(亦被稱作差動光瞳影像)。為了移除對稱強度分佈部分,特定光瞳影像像素(例如,一像素)可藉由自彼特定光瞳影像像素下之強度減去對稱定位之光瞳影像像素之強度而使對稱強度分佈部分被移除,且反之亦然。在例示性配置中,像素可對應於偵測器(例如,偵測器190)之像素,但不需要;舉例而言,光瞳影像像素可為偵測器之複數個像素。在例示性配置中,像素強度被減去所跨越之對稱點或對稱軸對應於單位胞元之對稱點或對稱軸。因此,舉例而言,在考慮光瞳影像430之情況下,對稱性強度分佈部分可藉由例如自所展示之彼特定像素下之強度Ii 減去來自對稱定位像素(亦即,相對於軸線432對稱地定位)之強度Ii '而移除。因此,在對稱強度部分被移除的情況下在特定像素下之強度Si 則為Si = Ii - Ii '。可針對光瞳影像之複數個像素(例如,光瞳影像中之所有像素)重複此強度。如經導出光瞳影像435中所看到,對應於對稱單位胞元之強度分佈基本上完全對稱。因此,具有對稱單位胞元幾何形狀(且若適用,具有該單位胞元之例項之某一週期性)之對稱目標引起如藉由度量衡設備所量測之對稱光瞳回應。
現參考圖4B,關於圖4A中所描繪之單位胞元來描繪疊對之誤差之實例。在此狀況下,第一結構400在X方向上相對於第二結構405移位。詳言之,在第一結構400之該等線上居中之軸線410在圖4B中相對於軸線445向右移位。因此,存在在X方向上之疊對440之誤差;亦即,X方向疊對誤差。當然,第二結構405可相對於第一結構400移位,或第二結構405與第一結構400兩者可相對於彼此而移位。在任何情況下,結果皆為X方向疊對誤差。然而,如根據此單位胞元配置應瞭解,第一結構400與第二結構405之間的在Y方向上之純粹相對移位將不改變此單位胞元之幾何對稱性。但,在適合的幾何配置情況下,在兩個方向上或在單位胞元之各部分之不同組合之間的疊對可改變對稱性且亦可經判定。
由於單位胞元之實體組態自圖4A中之單位胞元之標稱實體組態改變且該改變由疊對440之誤差表示,因此結果為該單位胞元已變得幾何學上不對稱。此可藉由具有不同長度之箭頭450及455看到,其展示第二結構405之橢圓型形狀相對於第一結構400之線不均勻地定位。檢查相對於光瞳影像430之對稱點或對稱軸之對稱性,亦即,在彼狀況下,軸線432現在被展示為軸線434。
圖4B之單位胞元之實體例項可使用例如圖3之度量衡設備藉由輻射照明。可例如藉由偵測器190記錄重新導向輻射之光瞳影像。將此光瞳影像之實例描繪為光瞳影像460。光瞳影像460實際上為強度之影像。雖然光瞳影像460具有菱型形狀,但其無需具有此形狀;其可為圓形形狀或任何其他形狀。此外,光瞳影像460與光瞳影像430具有實質上相同的軸線或座標位置。亦即,在此實施例中,圖4A之單位胞元中之對稱軸410及圖4B之單位胞元中之同一軸線與光瞳影像430、460之對稱軸432對準。
關於對應於第一結構400及第二結構405之幾何學上不對稱單位胞元之光瞳影像460,在視覺上似乎為該光瞳影像內之強度分佈基本上對稱。然而,在該光瞳影像內存在不對稱強度分佈部分。此不對稱強度分佈部分係歸因於單位胞元中之不對稱性。此外,不對稱強度分佈之量值顯著低於光瞳影像中之對稱強度分佈部分之量值。
因此,在例示性配置中,為了更有效地隔離不對稱強度分佈部分,可自光瞳影像460移除對稱強度分佈部分,此情形產生經導出之光瞳影像465。與獲得經導出光瞳影像435的情況類似,特定光瞳影像像素(例如,一像素)可藉由自彼特定光瞳影像像素下之強度減去對稱定位之光瞳影像像素之強度而使對稱強度分佈部分被移除,且反之亦然,如上文所論述。因此,舉例而言,在考慮光瞳影像460之情況下,對稱性強度分佈部分可藉由例如自所展示之彼特定像素下之強度Ii 減去來自對稱定位像素(亦即,相對於軸線432對稱地定位)之強度Ii '而移除以得到Si 。可針對光瞳影像之複數個像素(例如,光瞳影像中之所有像素)重複此強度。在圖4A以及圖4B中,出於解釋之目的而描繪Si 之完全導出之光瞳影像。如應瞭解,圖4A或圖4B之經導出光瞳影像的一半與其另一半相同。因此,在實施例中,來自光瞳影像之僅一半的值可用於本文中所論述之進一步處理,且因此,用於本文中之進一步處理之經導出影像光瞳可為用於光瞳之Si 值的僅一半。
如在經導出光瞳影像465中看到,使用不對稱單位胞元之實體例項量測之強度分佈並不對稱。如在區475及480中看到,一旦移除對稱強度分佈部分,就可看到不對稱強度分佈部分。如上文所提及,展示完全導出之光瞳影像465,且因此,在兩個半邊上展示不對稱強度分佈部分(儘管其依據在其各別半邊中之量值及分佈而彼此相等)。
因此,幾何域中之不對稱性對應於光瞳中之不對稱性。因此,在例示性配置中,提供一種使用週期性目標之光學回應之方法,該週期性目標擁有或能夠具有在其單位胞元之實體例項中之固有幾何對稱性以判定對應於實體組態改變之參數,該實體組態改變造成該單位胞元之實體例項之幾何對稱性改變(例如,造成不對稱性,或造成進一步不對稱性,或致使不對稱單位胞元變得對稱)。詳言之,在實施例中,如由度量衡設備量測之光瞳中之疊對誘發之不對稱性(或無疊對誘發之不對稱性)可用以判定疊對。亦即,光瞳不對稱性用以量測單位胞元之實體例項內及(因此)目標內之疊對。
為了考慮如何判定對應於造成單位胞元中之幾何不對稱性的實體組態改變之參數,可依據影響光瞳影像中之像素之目標之實體特性來考慮彼像素之強度。為了進行此操作,將考慮疊對實例,但可將技術及原理擴展至對應於造成單位胞元中之幾何不對稱性(例如,不對稱側壁角、不對稱底部壁傾角、接觸孔中之橢圓率等等)的實體組態改變之另一參數。
返回參考圖4A以及圖4B之單位胞元,可將光瞳影像460中像素之強度以分析方式評估為可歸因於單位胞元之不同實體特性之強度分量之組合。詳言之,自對稱單位胞元至不對稱單位胞元之實體組態改變可經評估以判定強度分佈以何種方式改變且具體地在光瞳影像內以何種方式改變。
因此,在用以說明原理之極簡單實例中,可評估單位胞元剖面之實體組態之若干改變(但當然可發生更多或不同的實體組態改變)。將被考慮之實體組態改變中之一者為結構400之高度在Z方向上之改變,其被指定為。但顯著地,此高度改變將跨越單位胞元之實體例項而大體上均一。亦即,將在對稱軸或對稱點之一側處引起與在該對稱軸或對稱點之另一側處的單位胞元之實體組態相同的改變。類似地,諸如CD改變、側壁角改變等等之其他實體組態改變亦將跨越單位胞元之實體例項大體上均一,且因此在對稱軸或對稱點之一側處得到與在該對稱軸或對稱點之另一側處的單位胞元之實體組態相同的改變。因此,為方便起見,將僅考慮,但其表示跨越單位胞元均一的多種其他實體組態改變。
所關注單位胞元之實體組態改變中之另一者為結構400與結構405之間的相對移位,亦即疊對440之改變。此疊對移位將被稱作。當然,疊對可被視為在不同或另外方向上。明顯地,將引起在對稱軸或對稱點之一側處的單位胞元之實體組態與在該對稱軸或對稱點之另一側處的單位胞元之實體組態不同;每一對對稱像素具有關於疊對之資訊。顯著地,雖然大多數目標剖面參數(CD、高度等等)之改變誘發光瞳中之對稱改變(且因此可被視為對稱參數),但疊對之改變引起經量測光瞳中之不對稱改變。因此,疊對之改變給出不對稱光瞳回應。另外,大多數(若非全部)其他單位胞元剖面參數並不產生單位胞元或光瞳回應之不對稱性。然而,該等其他單位胞元剖面參數可對經量測疊對值有影響。如下文所論述,對於一階,其他單位胞元剖面參數可沒有影響。在例示性配置中,對於二階或更高階,其他單位胞元剖面參數對疊對值之判定有影響。因此,藉由量測光瞳不對稱性,可由其判定疊對。
特定言之,為了評估可如何自未經處理光瞳不對稱性判定疊對,光瞳影像460中像素i 之強度可定義為:(1) 其中為可歸因於照明輻射之基礎強度且aefg 為係數。因此,類似地,可將光瞳影像460中之互補對稱像素之強度定義為:(2) 其中係數a 'b 'c 'd 'e 'f ' 特定於互補對稱像素之強度且與針對光瞳影像460中像素之強度之係數abcdef 相當。
光瞳影像460中對稱像素之間的強度差接著可評估為:(3)
已發現,歸因於例如對稱性,可僅含有對稱參數,諸如之所有項在方程式(3)中如所見被丟棄。另外,歸因於例如對稱性,已發現具有疊對之偶數冪之項對於對稱定位像素而言相等且因此此類項同樣被丟棄。此留下具有疊對與對稱參數之組合的項及僅具有對奇數冪(例如,對為1、3、5、7等等之冪)之疊對的項。
在上述方程式(3)中,已發現強度差主要取決於。亦即,強度差在很大程度上線性地取決於疊對,且更顯著地,疊對在很大程度上線性地取決於強度,特定言之,強度差。因此,像素之強度之組合可在與適當轉換因數線性組合時得到疊對之良好估計值。
因此,在例示性配置中,已發現,可自經適當加權之像素之強度組合判定疊對(其中加權自身用作強度至疊對之轉換因數或可與自強度至疊對之轉換因數組合)。在實施例中,可將疊對信號描述為:(4) 其中疊對信號M為經量測光瞳中之信號分量Si 之加權組合且為用於信號分量Si 中之每一者之各別權重(且該等權重用作信號分量與疊對之間的轉換因數;如上文所提及,替代地,轉換因數可結合並不用以將信號分量轉換成疊對之權重而使用)。在實施例中,權重為量值與疊對相關之向量。如上文所提及,可針對經量測光瞳的一半判定信號分量Si 。在例示性配置中,若信號分量Si 對於所有對稱像素(N)之對(N/2)具有實質上相同量值,則信號分量Si 可經平均化且根據以下公式與自信號分量Si 之總和至疊對之轉換因數C組合以得到總疊對:。因此,在例示性配置中,權重可具有兩個作用:一個作用係作為關於疊對量測之每一對像素之信託;且另一作用為將信號分量之光學特性(例如,強度位準,例如灰階)之值轉換為疊對值(依據例如奈米)。如上文所論述,第二作用可委託給轉換因數。
但在例如針對對稱像素之所有對之信號分量Si 並不具有實質上相同量值的情況下,將經量測光瞳中之所有像素進行加權同樣可引起低信雜比(較差精度)。因此,需要將對疊對敏感以對疊對之計算有較大貢獻之彼等像素加權。因此,在例示性配置中,對疊對敏感之像素得到與具有對疊對之低敏感度之彼等像素(實際上非作用中像素)不同的(例如,更高)權重。如上文所提及,經導出光瞳465之區475及480中之像素具有對疊對之相對較高敏感度,而經導出光瞳465中之剩餘像素(其相對於區475及480中之像素具有低強度至不具有強度)具有對疊對之低敏感度(且因此應被加權以對疊對判定有較低貢獻)。
在例示性配置中,實際上針對方程式(3)之項判定權重。在實施例中,權重可經擴展以針對項以及(及通常針對諸如CD、側壁角等等之其他參數之其他可比項)進行判定。然而,此計算相較於僅針對方程式(3)之項有效地判定權重可更為複雜。此外,在對非線性程序之穩固性(針對對稱參數)與判定疊對之精度(亦即,依據針對同一實際疊對之每次判定之經判定值的接近程度)之間存在取捨。因此,使用此計算,為了增強之穩固性而可犧牲精度。因此,可執行最佳化以增強精度(例如,最大化線性項之影響且抑制非線性項)、增強穩固性(例如,最大化非線性項)或尋找精度與穩固性兩者之平衡。但在任何情況下,使用與相關聯加權線性地組合之強度之組合可導致疊對之快速判定,此係因為其僅僅需要光瞳獲取及方程式(4)之簡單計算。
在高階項變得顯著之例示性配置中,可採用非線性解技術以對具有及/或其他高階項之方程式(3)進行求解。如應瞭解,非線性解技術可比簡單地使經量測光瞳中之每一信號分量Si 乘以用於每一信號分量Si 之一各別權重且接著將其全部加在一起更複雜。此外,在對非線性程序之穩固性與判定疊對之精度(亦即,依據針對同一實際疊對之每次判定之經判定值的接近程度)之間再次存在取捨。因此,使用此計算,為了增強之穩固性而可犧牲精度。因此,可執行最佳化以增強精度及/或增強穩固性。
因此,在認識到起因於由疊對造成之單位胞元之幾何不對稱性的不對稱強度分佈的情況下,疊對誤差可經由集中於此不對稱強度分佈之分析而判定。因此,現在將論述用於自歸因於與疊對相關聯之目標之實體組態改變而出現的不對稱強度分佈來判定疊對之技術。
本文中所揭示之方法及設備提出對應用於上文所描述之依解析度疊對技術中之光瞳變換原理以及擴展不對稱堆疊之應用領域之目標的概括,從而降低參數互相關性且降低對標稱組態(亦即,對配方)之敏感度。
圖5展示用於估計諸如疊對之所關注參數之設備500之示意性表示。設備500可形成度量衡設備之部分,諸如圖3中示意性地所示。設備500包含接收器502。接收器502經組態以接收已經例如藉由輻射源110發射且隨後已經自目標T反射之輻射。目標T可包含基板上之一或多個特徵,包括出於度量衡目的製造於基板上之目標特徵、週期性半導體裝置結構及非週期性半導體裝置結構。接收器502可包含感測器,諸如圖3之感測器190。
設備500進一步包含記憶體504及處理器506。記憶體504可包含非揮發性記憶體及/或揮發性記憶體。記憶體504可具有儲存於其中之電腦程式508。電腦程式508可經組態以進行本文中所揭示之方法。電腦程式508可自非暫時性電腦可讀媒體510載入記憶體504中,該電腦程式儲存在該非暫時性電腦可讀媒體上。處理器506經組態以進行光瞳產生器512、有礙矩陣產生器514、變換矩陣產生器516、矩陣乘法器518、疊對估計器520及量測矩陣產生器522之功能中之一或多者,如本文中所闡述。在一些配置中,設備500可僅包含有礙矩陣產生器514及量測矩陣產生器522中之一者。
接收器502、記憶體504、處理器506、光瞳產生器512、有礙矩陣產生器514、變換矩陣產生器516、矩陣乘法器518及疊對估計器520中之每一者與設備500之其他特徵502、504、506、508、512、514、516、518、520資料通信。設備500可實施為電腦硬體與軟體之組合。詳言之,光瞳產生器512、有礙矩陣產生器514、變換矩陣產生器516、矩陣乘法器518及疊對估計器520可實施為經組態以在處理器506上運行之軟體或實施為獨立模組中之硬體與軟體之組合。記憶體504可儲存藉由處理器506實施之各種程式/可執行檔案,且亦為任何所需資料提供儲存單元。儲存於記憶體504中且藉由處理器506實施之程式/可執行檔案可包括光瞳產生器512、有礙矩陣產生器514、變換矩陣產生器516、矩陣乘法器518及疊對估計器520,但不限於此。
圖6展示用於估計基板上製造之半導體裝置結構之所關注參數之方法。基板具有製造於其上之複數個特徵。特徵可包含半導體裝置結構或基板上製造之其他結構,諸如度量衡目標。特徵中之每一者包含複數個結構參數,其包括所關注參數並且包括複數個有礙參數。
一般而言,有礙參數為基板上之特徵之除了所關注參數之外的任何結構參數,其有助於基於在接收器502處接收到之光而判定的例如光瞳影像之影像中之像素之量測強度。有礙參數掩飾或混淆由所關注參數引起的每個像素之強度之比例。在例示性方法及設備中,所關注參數可為疊對。在此類情境下,例示性有礙參數可包括:特徵之線寬;特徵之線高;特徵之側壁角;該特徵下方之均勻材料(例如基板)之厚度;以及堆疊或特徵中之材料之折射率。
在圖6之例示性方法中,有礙矩陣產生器514經組態以產生包含對應於一或多個有礙參數之一或多個元素之有礙矩陣D (600)。此可以數學方式完成且本文中描述用於進行此操作之例示性方法。另外,有可能基於自半導體裝置結構之複數個特徵獲得之多個量測結果而獲得有礙矩陣且本文亦揭示對應的另一例示性方法。
在例示性配置中,有礙矩陣產生器514基於表示基板上製造之特徵之函數之數學展開式而判定有礙矩陣之元素。該數學展開式可使得其使有礙參數與所關注參數分離。在本文中所描述之一個例示性配置中,數學展開式為泰勒級數展開式且函數為I'(p+s),從而描述量測特徵之未經處理光瞳表示。
在給定為待量測特徵之模型且可由結構參數之向量p表示(其中p將為該模型之標稱工作點)之標稱特徵的情況下,實際量測特徵之經後處理光瞳強度可由參數p+s之向量表示,其中s為結構參數相對於標稱(或模型化)特徵之差異之向量。因此,p+s可充當對量測特徵之合成量測且可寫為關於p之泰勒級數展開式,如下文所闡述。
圖7A及圖7B分別展示經量測特徵及對應於經量測特徵之特徵模型。如自圖7A及圖7B可看到,特徵包含用來形成光柵之堆疊700A、700B。兩個堆疊700A、700B不對稱,但此並非對於使用本文中所揭示之例示性方法及設備之要求。量測特徵之堆疊700A之底部光柵702A比特徵模型之堆疊700B之底部光柵702B厚5 nm。可使用用於CD及/或特徵之一或多個其他結構參數之重建構技術來判定特徵模型。
獲得基板之量測結果,該基板具有提供於其上之特徵之一或多個實體例項作為目標。在例示性方法及設備中,在蝕刻之後量測結果屬於該特徵。在例示性方法及設備中,在顯影之後但在蝕刻之前量測結果屬於該特徵。在例示性方法及設備中,該特徵為裝置結構。在例示性方法及設備中,可使用度量衡設備,諸如圖3之度量衡設備進行或已經進行量測。舉例而言,該特徵可包含圖4A或圖4B之單位胞元之實體例項,例如如圖4C中所示之單個例項或複數個鄰近例項。在例示性方法及設備中,獲得複數個特徵(及因此單位胞元之複數個實體例項)之量測結果。在例示性方法及設備中,量測結果屬於跨越基板分佈之特徵。在例示性方法及設備中,量測複數個基板,各自具有一或多個特徵(各自具有單位胞元之一或多個實體例項)。
接著,重建構程序(諸如熟習此項技術者已知之彼等重建構程序)用於導出特徵之實體例項之特徵模型(或標稱特徵剖面)。重建構程序獲得特徵之預期剖面以起始及促進重建構程序。在例示性方法及設備中,自跨越一或多個基板之特徵之剖面之平均值獲得所判定特徵模型。舉例而言,每個特徵之輻射分佈可經處理以導出特徵之彼例項之特定剖面且接著特徵之該複數個例項之剖面可共同經平均化以導出特徵模型。在例示性方法及設備中,特徵模型至少包含目標之幾何剖面。在實施例中,幾何剖面為3-D剖面。在例示性方法及設備中,特徵模型包含關於構成實體特徵之一或多個層之一或多個材料性質的資訊。
因此,在例示性方法及設備中,特徵模型可被視為由量測跨越基板及視需要在多於一個基板上之特徵之多個例項獲得的特徵(及因此單位胞元)之剖面之各個參數之值的重心。但,在例示性方法及設備中,特徵模型可具有不同形式且更為特定。舉例而言,可針對目標之一或多個特定例項(例如,藉由使用來自多個基板之相同目標位置之值)限定特徵模型。作為另一實例,可針對特定基板(例如,藉由使用僅來自彼基板之值)限定特徵模型。
使用特徵模型,I'(p+s)之泰勒級數展開式可寫成:(5)上文假定結構參數之向量p包含兩個參數:所關注參數,在此狀況下為疊對;以及一個有礙參數。應瞭解,在其他例示性方法及設備中,向量p可包含任何數目的結構參數。另外,可展示以上泰勒級數展開式(5)之第二項對應於疊對,其在此狀況下為所關注參數。所有後續項可被視為與有礙參數相關。
在例示性方法及設備中,有礙矩陣產生器514經組態以基於I'(p+s)之泰勒級數展開式(5)而產生有礙矩陣D。在特定實例中,有礙矩陣產生器516經組態以產生包含以上泰勒級數展開式(5)之後續(亦即前三)項之一或多個導數部分之有礙矩陣。另外,有礙矩陣D之各行可包含泰勒級數展開式(5)之後續項之導數部分中之一或多者。應注意,泰勒級數展開式(5)之各項各自與向量p相關,且因此每個項為包含相當於光瞳影像中像素之數目的複數個值之向量。
在對p包含兩個結構參數之情境進行擴展的情況下,例示性有礙矩陣D可為:(6) 在上述狀況下,有礙矩陣D (6)包含泰勒級數展開式(5)之第三項之導數部分,但可包括更多項。舉例而言,可使用泰勒級數展開式(5)之第三項及第五項之導數部分,從而產生以下有礙矩陣D (7):(7)
為了判定經後處理光瞳表示I,可將量測光瞳表示I'乘以變換矩陣W,使得:(8)
變換矩陣產生器516產生變換矩陣W (602)。此基於所判定有礙矩陣D完成。在例示性配置中,可判定變換矩陣W使得在乘以變換矩陣W時關於有礙矩陣D之元素使由有礙參數引起之經後處理光瞳表示I之強度之比例減小或為零。在一些例示性方法及設備中,經後處理光瞳之強度之比例可減小大於50%、大於80%或100%,後者滿足WD = 0之條件。換言之,可判定變換矩陣W使得關於包括在有礙矩陣D中之泰勒級數展開式(5)之各項,經後處理光瞳表示I對特徵之有礙參數較不敏感。經後處理光瞳表示之敏感度可降低大於50%、大於80%或100%,後者滿足WD = 0之條件。
可在將量測光瞳表示I'乘以變換矩陣W時關於有礙矩陣D之元素增大由所關注參數引起之經後處理光瞳表示I之強度之比例與由有礙參數引起之經後處理光瞳表示I之強度之比例之間的比率。
在例示性方法及設備中,變換矩陣產生器516可經組態以將有礙矩陣D分解成奇異值分解USVH ,使得:(9) 其中np為有礙矩陣D中行之數目,在關於有礙參數D僅含有方程式(5)之一階導數之狀況下,np等於有礙參數之數目。在例示性配置中,關於所關注參數之方程式(5)之第一導數並非D之部分。在一些例示性配置中,關於有礙參數之方程式(5)之較高階導數亦包括為D中之行,在此狀況下np大於有礙矩陣中有礙參數之數目。
存在對奇異值分解之多個解譯,且在一個經典的解譯中,矩陣U為尺寸等於m×m之正方形矩陣,其中有礙矩陣D為m×n矩陣,且V為正方形的n×n矩陣。在例示性配置中,m等於未經處理光瞳影像中像素之數目(na )且n等於np,如上文所提及。在有礙矩陣D (6)之狀況下,m為1且n為2。因此,U為2×2矩陣。矩陣U之第一行因此包含針對k = 1至k = np的uk 之值,其在此狀況下為一。變換矩陣產生器516因此可將矩陣U之任何其他值(亦即,並非第一行中之彼等者)選擇為變換矩陣W之元素。
在一個實例中,變換矩陣可判定為:其中na 為矩陣U中列之總數目。應注意,變換矩陣產生器516已將變換矩陣W判定為元素之共軛轉置
矩陣U之一性質為該矩陣之各行與矩陣U之其他行正交。因此,矩陣U之每個元素與矩陣U之任一其他元素之乘積等於零。藉由將變換矩陣W判定為包含矩陣U中針對k = 1至k = np不同於uk 之值的元素,在將變換矩陣W乘以有礙矩陣D時,結果為零。
接著,使用正交性性質(為克氏符號(Kronecker delta)),我們獲得:(10)
以此方式,已經排除對堆疊之對稱性要求且堆疊無需為不對稱的以用於判定所關注參數,例如疊對。
一旦判定轉變矩陣,接收器502就接收自基板上之量測特徵反射之輻射 (604)。
光瞳產生器512產生反射輻射之未經處理光瞳表示I' (606)。未經處理光瞳表示I'可包含複數個像素,其各自具有一強度。每個像素之強度包含來自所關注參數之貢獻及來自有礙參數中之每一者之貢獻。
矩陣乘法器518使未經處理光瞳表示I'乘以變換矩陣W以判定有礙參數中之一或多者之影響經緩解或移除的經後處理光瞳表示I (608)。在變換矩陣滿足WD = 0之條件的上文給出的實例中,移除有礙參數之影響,因該影響泰勒級數展開式(5)之對應項之導數包括在有礙矩陣D中。
應注意,為了允許對未經處理光瞳I'之該等像素進行矩陣運算,彼等像素需要以長向量配置。次序可為任意的,但在本文中所描述之方法中,逐行讀取未經處理光瞳表示之光瞳。
參數估計器520基於經後處理光瞳表示估計所關注參數,在此狀況下為疊對 (610)。此可以與上文所描述之方式類似的方式完成。可使用相同變換矩陣W針對多個基板上之多個特徵重複處理步驟604至610。替代地,可針對每個量測特徵即時判定有礙矩陣D及變換矩陣W。
為了展現本文中所揭示之方法及設備之效能,考慮圖7A中所示之簡單堆疊700A與圖7B中所示之標稱堆疊700B之特徵模型且近似於實際堆疊。應注意,兩個堆疊不對稱且量測堆疊700A之底部光柵比標稱堆疊700B之底部光柵厚5 nm。
第一有礙矩陣如在以上(2)中且第二有礙矩陣如在以上(3)中。特徵之合成量測產生為:(11) 向量p及s含有對應於疊對參數(所關注參數)及底部光柵702A、702B之高度的兩個結構參數且我們設定
圖8A至8C展示經後處理光瞳表示、敏感度及對於有礙參數s2 (高度)之給定分佈底部光柵702A、702B之高度相對於疊對之散佈圖。圖8A係關於上文所描述之差動光瞳方法,圖8B係關於第一有礙矩陣且圖8C係關於第二有礙矩陣。第二有礙矩陣僅包含來自泰勒級數展開式(1)之兩個導數且已經展示相對於差動濾光器之重要改良,如自散佈圖可看到。底部光柵702A、702B之高度與疊對之間的相關性ρ減小兩倍,標準差σ減小3倍,且偏置µ幾乎減小為零。可藉由將泰勒級數展開式(1)之各項之更多導數併入至有礙矩陣D中而增大結果。
圖9展示用於估計所關注參數之例示性方法之流程圖。
上文關於圖6所描述之方法可被視為用於對所關注特徵之光瞳影像進行濾波以緩解或移除由有礙參數引起之貢獻的程序。可在幾何學上表示此濾波途徑,如圖10中所示,其展示表示有礙參數之向量1002a、1002b經投影之超平面1000。由向量1004表示之變換矩陣將疊對對所關注特徵之光瞳影像之貢獻投影至與超平面1000正交之方向1006上。此正交性允許疊對項使用奇異值分解之隔離。
圖6之程序需要基於對標稱特徵或堆疊模型之瞭解而計算變換矩陣。此瞭解並非始終準確或可靠。如參考圖9所揭示,可基於複數個另外特徵之量測結果且特定言之基於複數個另外特徵之光瞳影像而判定變換矩陣。
例示性方法及設備經組態以獲得除所關注特徵之外且在基板上製造的複數個另外特徵的量測光瞳表示(900)。此程序可藉由圖1之微影設備LA進行。另外的特徵展現意謂量測光瞳表示之參數可由均位於同一平面中之向量表示,該平面類似於圖10之超平面1000。在例示性方法及設備中,經輻照以便俘獲量測光瞳表示之另外的特徵可展現以下性質中之一者或兩者: · 特徵之有礙參數藉由特徵隨機改變,這可為與另外的特徵之製造相關聯的程序變化的結果;及 · 所關注參數(在此狀況下為疊對)之變化低於臨限值或已知。
相對於所關注參數之變化,臨限值可使得由於所關注參數(例如疊對變化)對量測光瞳表示之貢獻為小於由於有礙參數中之一或多者對量測光瞳表示之貢獻的至少一個數量級。在一些例示性方法及設備中,所關注參數(例如疊對)可藉由例如藉由諸如去封端之參考方法加上SEM、橫截面SEM或替代方法進行判定而已知。
基於另外特徵之量測光瞳表示,量測矩陣產生器522經組態以產生量測矩陣(902)。此可藉由將量測光瞳表示中之每一者重新格式化成向量且將彼等向量中之每一者形成量測矩陣之一行而完成。在例示性方法及設備中,量測矩陣產生器522可在產生量測矩陣之前自該複數個量測光瞳表示移除平均光瞳表示。此可使用以下等式完成。k = 1、…、N
為量測光瞳表示之情況下,為在移除平均光瞳表示之後的量測光瞳表示且N為量測次數。
量測矩陣M可接著藉由判定。
當量測光瞳表示滿足上文闡述之準則(或其他對應準則)時,可展示表示量測光瞳之向量將與向量1002a、1002b位於圖10之同一超平面1000中。因此有可能基於量測矩陣判定超平面1000。所判定超平面1000可接著用於產生變換矩陣W (904)。此可關於圖6中所揭示之程序藉由使用如上文所詳述之SVD求解系統WM = 0、W ≠ 0而完成。變換矩陣W。圖9之程序之剩餘步驟906至912在細節上作必要修改後相同或類似於圖6之對應步驟。
為了展現圖9之方法之效能,可考慮簡單堆疊(或特徵)。首先,藉由使用對應於結構參數,諸如:頂部光柵之高度、底部光柵之高度及頂部光柵之不對稱性之隨機變化之量測建構矩陣而產生濾光器。將此等參數之標準差選擇為其標稱值之0.5%。在本文中所描述之實例中,疊對(在此實例中為所關注參數)並不改變。其次,執行規定實驗。設定疊對之已知值,將隨機變化添加至有礙參數(標準差為標稱值之0.5%,如前所述),將隨機雜訊添加至光瞳(標準差為10-3),且自此光瞳判定所估計疊對。圖11展示在使用及不使用圖9之方法之兩種情況下所估計疊對相對於真實疊對之標繪圖(R為兩個數量之間的相關性係數且理想地應為1)。若所估計疊對接近於真實疊對,則各點接近於線=且相關性係數接近於1。如自圖式可看到,圖9之方法(模型無關濾波)展示相較於在無圖9之程序之情況下(無濾波情況下)高得多的相關性。
電腦程式可經組態以提供以上所描述方法中之任一者。可將電腦程式提供於電腦可讀媒體上。電腦程式可為電腦程式產品。該產品可包含非暫時性電腦可用儲存媒體。該電腦程式產品可具有體現於經組態以執行方法之媒體中的電腦可讀程式碼。該電腦程式產品可經組態以致使至少一個處理器執行方法中之一些或全部。
本文中參考電腦實施方法、設備(系統及/或裝置)及/或電腦程式產品之方塊圖或流程圖說明來描述各種方法及設備。應理解,方塊圖及/或流程圖說明之區塊及方塊圖及/或流程圖說明中之區塊之組合可藉由由一或多個電腦電路執行的電腦程式指令來實施。可將此等電腦程式指令提供至通用電腦電路、專用電腦電路及/或用以產生機器之其他可程式化資料處理電路之處理器電路,使得該等指令經由電腦之處理器及/或其他可程式化資料處理設備、變換及控制電晶體執行儲存於記憶體位置及此電路系統內之其他硬體組件中之值,以實施方塊圖及/或流程圖區塊中指定之功能/動作且藉此產生用於實施方塊圖及/或流程圖區塊中指定之該等功能/動作的構件(功能性)及/或結構。
亦可將電腦程式指令儲存於電腦可讀媒體中,該電腦可讀媒體可導引電腦或其他可程式化資料處理設備以特定方式起作用,使得儲存於電腦可讀媒體中的指令產生包括實施方塊圖及/或流程圖區塊中指定之功能/動作之指令的製品。
有形的非暫時性電腦可讀媒體可包括電子、磁性、光學、電磁或半導體資料儲存系統、設備或裝置。電腦可讀媒體之更特定實例將包括以下各者:攜帶型電腦磁片、隨機存取記憶體(RAM)電路、唯讀記憶體(ROM)電路、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)電路、攜帶型緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM),及攜帶型數位視訊光碟唯讀記憶體(DVD/藍光(Blu-ray))。
電腦程式指令亦可被載入至電腦及/或其他可程式化資料處理設備上,以致使對該電腦及/或其他可程式化設備執行一系列操作步驟以產生電腦實施之處理程序,使得在該電腦或其他可程式化設備上執行之指令提供用於實施方塊圖及/或流程圖區塊中所指定之功能/動作之步驟。
因此,本發明可以運行於處理器上之硬體及/或軟體(包括韌體、常駐軟體、微碼等)體現,該處理器可被集體地稱作「電路系統」、「模組」或其變體。
亦應注意,在一些替代實施中,區塊中所提及之功能/動作可按不同於流程圖中所提及之次序出現。舉例而言,取決於所涉及的功能性/動作,連續繪示的兩個區塊實際上可實質上同時執行,或該等區塊有時可以相反次序執行。此外,可將流程圖及/或方塊圖的給定區塊的功能性分成多個區塊,及/或可至少部分地整合流程圖及/或方塊圖的兩個或多於兩個區塊的功能性。最後,可在所說明之區塊之間添加/插入其他區塊。
在以下編號條項中進一步描述根據本發明之另外實施例: 1. 一種用於估計一基板上製造之一特徵之至少一個所關注參數的設備,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含該至少一個所關注參數及一或多個有礙參數,該設備包含: 一有礙矩陣產生器,經組態以產生包含對應於該等有礙參數中之一或多者之一或多個元素之一有礙矩陣; 一變換矩陣產生器,經組態以基於該有礙矩陣產生一變換矩陣; 一接收器,經組態以接收自該基板上之一或多個量測特徵散射之輻射; 一光瞳產生器,經組態以產生該接收到之輻射之一未經處理光瞳表示,該未經處理光瞳表示包含複數個像素,其各自具有指示該至少一個所關注參數及該一或多個有礙參數之一強度; 一矩陣乘法器,用於使該變換矩陣乘以該未經處理光瞳表示之該等像素中之每一者之該等強度以判定該等有礙參數之影響經緩解或移除之一經後處理光瞳表示;以及 一參數估計器,經組態以基於該經後處理光瞳表示估計該至少一個所關注參數。 2. 如條項1之設備,其中該至少一個所關注參數包含該基板上之該一或多個經量測特徵之至少兩個元素之間在至少一個軸線上之疊對。 3. 如條項1或2之設備,其中該有礙矩陣產生器經組態以基於描述該未經處理光瞳表示之一函數之一數學表示之一或多個項判定該有礙矩陣之該等元素, 且其中該數學表示使該等有礙參數中之至少一者與該至少一個所關注參數分離。 4. 如條項3之設備,其中描述該未經處理光瞳表示之該函數為I'(p+s),且其中: p為對應於該一或多個量測特徵之一特徵模型之該複數個結構參數之一向量; s為該特徵模型與該一或多個量測特徵之間的該等參數向量之差異之一向量;以及 I'為該未經處理光瞳表示。 5. 如條項3或4之設備,其中該有礙矩陣包含對應於該等經分離有礙參數中之一或多者的該數學表示之項。 6. 如條項3至5中任一項之設備,其中該數學表示包含描述該未經處理光瞳表示之該函數之一泰勒級數展開式。 7. 如條項6之設備,其中該有礙矩陣產生器經組態以將該有礙矩陣之該等元素中之一或多者判定為該泰勒級數展開式之一或多個項中之一者之一或多個導數部分。 8. 如任一前述條項之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以藉由將該有礙矩陣分解成其之一奇異值分解USVH 而產生該變換矩陣,使得其中np為該有礙矩陣之行之一數目, 且其中該變換矩陣產生器經組態以基於針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素而產生該變換矩陣之至少部分。 9. 如條項8之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以藉由採取對針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素之一共軛轉置而產生該變換矩陣。 10. 如任一前述條項之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣減小由該一或多個有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例。 11. 如條項10之設備,其中由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例減小了以下中之一者:大於50%;大於80%;以及100%。 12. 在直接地或間接地取決於條項3時如條項4至11中任一項之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生一變換矩陣,該變換矩陣在乘以描述該未經處理光瞳表示之該函數之對應於該至少一個所關注參數之一項時產生一非零結果。 13. 如條項12之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣在乘以該未經處理光瞳表示之該等像素之該等強度時關於該有礙矩陣之該等元素增大由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的一比率。 14. 如條項12之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣關於該有礙矩陣之該等元素使由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的該比率最大化。 15. 一種檢測設備,包含如任一前述條項之該設備,且進一步包含用於輻照該一或多個特徵之一輻射源。 16. 一種用於估計一基板上製造之一特徵之至少一個所關注參數的方法,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含該至少一個所關注參數及一或多個有礙參數,該方法包含: 藉由一有礙矩陣產生器產生包含對應於一或多個有礙參數之一或多個元素之一有礙矩陣; 藉由一變換矩陣產生器基於該有礙矩陣產生一變換矩陣(W); 藉由一接收器接收自該基板上之一或多個量測特徵反射之輻射; 藉由一光瞳產生器基於該接收到之輻射產生一未經處理光瞳表示,該未經處理光瞳表示包含複數個像素,其各自具有指示該至少一個所關注參數及該一或多個有礙參數之一強度; 藉由一矩陣乘法器使該變換矩陣乘以該未經處理光瞳表示之該等像素中之每一者之該等強度以判定該等有礙參數之影響經緩解之一經後處理光瞳表示;以及 藉由一參數估計器基於該經後處理光瞳表示估計該至少一個所關注參數。 17. 如條項16之方法,其中該至少一個所關注參數包含該基板上之該一或多個量測特徵之至少兩個元素之間在至少一個軸線上之疊對。 18. 如條項16或17之方法,其中該有礙矩陣產生器基於描述該未經處理光瞳表示之一函數之一數學表示之一或多個項判定該有礙矩陣之該等元素,且其中該數學表示使該等有礙參數中之至少一者與該至少一個所關注參數分離。 19. 如條項18之方法,其中描述該未經處理光瞳表示之該函數為I'(p+s),且其中: p為對應於該一或多個量測特徵之一特徵模型之該複數個結構參數之一向量; s為該特徵模型與該一或多個量測特徵之間的該等參數向量之差異之一向量;以及 I'為該未經處理光瞳表示。 20. 如條項18或19之方法,其中該有礙矩陣包含對應於該等經分離有礙參數之該數學表示之項。 21. 如條項18至20中任一項之方法,其中該數學表示包含描述該未經處理光瞳表示之該函數之一泰勒級數展開式。 22. 如條項21之方法,其中該有礙矩陣產生器將該有礙矩陣之該等元素中之一或多者判定為該泰勒級數展開式之一或多個項中之一者之一或多個導數部分。 23. 如條項16至22中任一項之方法,其中該變換矩陣產生器藉由將該有礙矩陣分解成其之一奇異值分解USVH 而產生該變換矩陣,使得其中np為該有礙矩陣之行之一數目, 且其中該變換矩陣產生器基於該矩陣U中針對k = 1至np與uk 正交之複數個元素而產生該變換矩陣之至少部分。 24. 如條項23之方法,其中該變換矩陣產生器藉由採取對針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素之一共軛轉置而產生該變換矩陣。 25. 如條項16至24中任一項之方法,其中該變換矩陣產生器產生該變換矩陣,該變換矩陣減小由該一或多個有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例。 26. 如條項25之方法,其中由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例減小了以下中之一者:大於50%;大於80%;以及100%。 27. 在直接地或間接地取決於條項18時如條項19至26中任一項之方法,其中該變換矩陣產生器產生一變換矩陣,該變換矩陣在乘以描述對應於該至少一個所關注參數之該未經處理光瞳表示之該函數之一項時產生一非零結果。 28. 如條項27之方法,其中該變換矩陣產生器產生該變換矩陣,該變換矩陣在乘以該未經處理光瞳表示之該等像素之該等強度時關於該有礙矩陣之該等元素增大由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的一比率。 29. 如條項28之方法,其中該變換矩陣產生變換矩陣,該變換矩陣關於該有礙矩陣之該等元素使由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的該比率最大化。 30. 一種包含指令之電腦程式,該等指令在至少一個處理器上執行時致使該至少一個處理器控制一設備實施如條項16至29中任一項之該方法。 31. 一種載體,含有如條項30之該電腦程式,其中該載體為一電子信號、光學信號、無線電信號中之一者,或為非暫時性電腦可讀儲存媒體。 在以下編號條項中描述根據本發明之另外實施例: I. 一種用於估計一基板上製造之一特徵之至少一個所關注參數的設備,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含該至少一個所關注參數及一或多個有礙參數,該設備包含: a. 一接收器,經組態以接收自該基板上之一或多個量測特徵散射之輻射; b. 一光瞳產生器,經組態以產生該接收到之輻射之一未經處理光瞳表示,該未經處理光瞳表示包含複數個像素,其各自具有指示該至少一個所關注參數及該一或多個有礙參數之一強度; c. 一矩陣乘法器,用於使一變換矩陣乘以該特徵之一未經處理光瞳表示之該等像素中之每一者之該等強度以判定該等有礙參數之影響經緩解或移除之一經後處理光瞳表示;以及 一參數估計器,經組態以基於該經後處理光瞳表示估計該至少一個所關注參數。 II. 如條項I之設備,其中該至少一個所關注參數包含該基板上之該一或多個量測特徵之至少兩個元素之間在至少一個軸線上之疊對。 III. 如條項I或II之設備,進一步包含經組態以基於該等有礙參數中之一或多者產生一變換矩陣之一變換矩陣產生器。 IV. 如條項III之設備,進一步包含經組態以產生包含對應於該等有礙參數中之一或多者之一或多個元素之一有礙矩陣之一有礙矩陣產生器,其中基於該有礙矩陣產生該變換矩陣。 V. 如條項IV之設備,其中該有礙矩陣產生器經組態以基於描述該未經處理光瞳表示之一函數之一數學表示之一或多個項判定該有礙矩陣之該等元素, a. 且其中該數學表示使該等有礙參數中之至少一者與該至少一個所關注參數分離。 VI. 如條項V之設備,其中描述該未經處理光瞳表示之該函數為I'(p+s),且其中: i. p為對應於該一或多個量測特徵之一特徵模型之該複數個結構參數之一向量; ii. s為該特徵模型與該一或多個量測特徵之間的該等參數向量之差異之一向量;以及 iii. I'為該未經處理光瞳表示。 VII. 如條項V或VI之設備,其中該有礙矩陣包含對應於該等經分離有礙參數中之一或多者的該數學表示之項。 VIII. 如條項V至VII中任一項之設備,其中該數學表示包含描述該未經處理光瞳表示之該函數之一泰勒級數展開式。 IX. 如條項VIII之設備,其中該有礙矩陣產生器經組態以將該有礙矩陣之該等元素中之一或多者判定為該泰勒級數展開式之一或多個項中之一者之一或多個導數部分。 X. 如條項III至IX中任一項之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生一變換矩陣,該變換矩陣在乘以描述該特徵之該未經處理光瞳表示之該函數之一項時產生一非零結果。 XI. 如條項X之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣在乘以該未經處理光瞳表示之該等像素之該等強度時關於該有礙矩陣之該等元素增大由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的一比率。 XII. 如條項X之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣關於該有礙矩陣之該等元素使由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的該比率最大化。 XIII. 如條項I之設備,進一步包含經組態以基於該基板上製造之複數個另外特徵之複數個未經處理光瞳表示產生一變換矩陣之一變換矩陣產生器。 XIV. 如條項XIII之設備,其中該基板上製造之該複數個另外特徵展現引起與該變換矩陣正交之光瞳表示之結構參數。 XV. 如條項XIV之設備,其中該等展現結構參數包含隨機改變之有礙參數及/或小於一臨限值之該所關注參數之一改變。 XVI. 如條項XIV或XV之設備,進一步包含一量測矩陣產生器,其經組態以產生包含該基板上製造之該複數個另外特徵之該複數個未經處理光瞳表示中之一或多者之一量測矩陣。 XVII. 如條項XVI之設備,其中在產生該量測矩陣之前,該量測矩陣產生器經組態以自該基板上製造之該複數個另外特徵之該一或多個未經處理光瞳表示移除一平均未經處理光瞳表示。 XVIII. 如條項II至XVII中任一項之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以藉由將該有礙矩陣或量測矩陣分解成其之一奇異值分解USVH 而產生該變換矩陣,使得其中np為該有礙矩陣或量測矩陣之行之一數目, 且其中該變換矩陣產生器經組態以基於針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素而產生該變換矩陣之至少部分。 XIX. 如條項XVIII之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以藉由採取對針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素之一共軛轉置而產生該變換矩陣。 XX. 如條項II至XIX中任一項之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣減小由該一或多個有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例。 XXI. 如條項XX之設備,其中由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例減小了以下中之一者:大於50%;大於80%;以及100%。 XXII. 一種檢測設備,包含如任一前述條項之該設備,且進一步包含用於輻照該一或多個特徵之一輻射源。
熟習此項技術者將能夠在不脫離所附申請專利範圍之範疇的情況下設想其他實施例。
100‧‧‧度量衡設備
110‧‧‧輻射源
120‧‧‧透鏡系統
130‧‧‧孔徑板
140‧‧‧透鏡系統
150‧‧‧部分反射表面
160‧‧‧物鏡
170‧‧‧偏振器/照明射線
172‧‧‧照明射線
174‧‧‧繞射射線
176‧‧‧繞射射線
180‧‧‧光學元件
182‧‧‧光學系統
186‧‧‧孔徑
190‧‧‧感測器
200‧‧‧量測分支
230‧‧‧感測器
300‧‧‧場光闌/板
302‧‧‧孔徑
400‧‧‧第一結構
405‧‧‧第二結構
410‧‧‧軸線
415‧‧‧點
420‧‧‧箭頭
425‧‧‧箭頭
430‧‧‧光瞳影像
432‧‧‧軸線
434‧‧‧軸線
435‧‧‧光瞳影像
440‧‧‧疊對
445‧‧‧軸線
450‧‧‧箭頭
455‧‧‧箭頭
460‧‧‧光瞳影像
465‧‧‧光瞳影像
475‧‧‧區
480‧‧‧區
500‧‧‧設備
502‧‧‧接收器
504‧‧‧記憶體
506‧‧‧處理器
508‧‧‧電腦程式
510‧‧‧非暫時性電腦可讀媒體
512‧‧‧光瞳產生器
514‧‧‧有礙矩陣產生器
516‧‧‧變換矩陣產生器
518‧‧‧矩陣乘法器
520‧‧‧疊對估計器
522‧‧‧量測矩陣產生器
600‧‧‧產生有礙矩陣
602‧‧‧產生變換矩陣
604‧‧‧接收經反射輻射
606‧‧‧產生光瞳
608‧‧‧變換光瞳
610‧‧‧估計疊對
700A‧‧‧堆疊
700B‧‧‧堆疊
702A‧‧‧底部光柵
702B‧‧‧底部光柵
900‧‧‧獲得另外的特徵的光瞳
902‧‧‧產生量測矩陣
904‧‧‧產生變換矩陣
906‧‧‧接收經反射輻射
908‧‧‧產生所關注特徵之光瞳
910‧‧‧變換光瞳
912‧‧‧估計疊對
1000‧‧‧超平面
1002a‧‧‧向量
1002b‧‧‧向量
1004‧‧‧向量
1006‧‧‧方向
AD‧‧‧調整器
AM‧‧‧調整機構
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
DE‧‧‧顯影器
I/O1‧‧‧輸入/輸出通口
I/O2‧‧‧輸入/輸出通口
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造胞元
LS‧‧‧準位感測器
M1‧‧‧圖案化裝置對準標記
M2‧‧‧圖案化裝置對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置
MET‧‧‧度量衡系統
MT‧‧‧支撐結構
O‧‧‧光軸
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
本文中參考附圖描述例示性實施例,其中: 圖1為微影設備之示意性表示; 圖2為微影製造胞元之示意性表示; 圖3為度量衡設備之示意性表示; 圖4A以及圖4B展示特徵之單位胞元及對應的未經處理及經處理(亦即差動)光瞳表示; 圖4C示意性地描繪包含單位胞元之一或多個實體例項之目標; 圖5為用於估計所關注參數之設備之示意性表示; 圖6為展示用於估計所關注參數之方法之流程圖; 圖7A及圖7B分別展示經量測特徵及對應於經量測特徵之特徵模型; 圖8A、圖8B及圖8C展示使用不同方法及設備獲得之結果之比較; 圖9為展示用於估計所關注參數之方法之流程圖; 圖10為對應於有礙參數之複數個向量之幾何表示及變換矩陣;以及 圖11展示在使用及不使用圖9之方法之情況下經估計疊對相對於真實疊對之標繪圖。

Claims (15)

  1. 一種用於估計一基板上製造之一特徵之至少一個所關注參數的設備,該特徵包含複數個結構參數,該等結構參數包含該至少一個所關注參數及一或多個有礙參數,該設備包含: 一有礙矩陣產生器,經組態以產生包含對應於該等有礙參數中之一或多者之一或多個元素之一有礙矩陣; 一變換矩陣產生器,經組態以基於該有礙矩陣產生一變換矩陣; 一接收器,經組態以接收自該基板上之一或多個量測特徵散射之輻射; 一光瞳產生器,經組態以產生該接收到之輻射之一未經處理光瞳表示,該未經處理光瞳表示包含複數個像素,其各自具有指示該至少一個所關注參數及該一或多個有礙參數之一強度; 一矩陣乘法器,用於使該變換矩陣乘以該未經處理光瞳表示之該等像素中之每一者之該等強度以判定該等有礙參數之影響經緩解或移除之一經後處理光瞳表示;以及 一參數估計器,經組態以基於該經後處理光瞳表示估計該至少一個所關注參數。
  2. 如請求項1之設備,其中該至少一個所關注參數包含該基板上之該一或多個量測特徵之至少兩個元素之間在至少一個軸線上之疊對。
  3. 如請求項1或2之設備,其中該有礙矩陣產生器經組態以基於描述該未經處理光瞳表示之一函數之一數學表示之一或多個項判定該有礙矩陣之該等元素, 且其中該數學表示使該等有礙參數中之至少一者與該至少一個所關注參數分離。
  4. 如請求項3之設備,其中描述該未經處理光瞳表示之該函數為I'(p+s),且其中: p為對應於該一或多個量測特徵之一特徵模型之該複數個結構參數之一向量; s為該特徵模型與該一或多個量測特徵之間的該等參數向量之差異之一向量;以及 I'為該未經處理光瞳表示。
  5. 如請求項3之設備,其中該有礙矩陣包含對應於該等經分離有礙參數中之一或多者的該數學表示之項。
  6. 如請求項3之設備,其中該數學表示包含描述該未經處理光瞳表示之該函數之一泰勒級數展開式。
  7. 如請求項6之設備,其中該有礙矩陣產生器經組態以將該有礙矩陣之該等元素中之一或多者判定為該泰勒級數展開式之一或多個項中之一者之一或多個導數部分。
  8. 如請求項1或2之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以藉由將該有礙矩陣分解成其之一奇異值分解USVH 而產生該變換矩陣,使得其中np為該有礙矩陣之行之一數目, 且其中該變換矩陣產生器經組態以基於針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素而產生該變換矩陣之至少部分。
  9. 如請求項8之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以藉由採取對針對k = 1至np該矩陣U中與uk 正交之複數個元素之一共軛轉置而產生該變換矩陣。
  10. 如請求項1或2之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣減小由該一或多個有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例。
  11. 如請求項10之設備,其中由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例減小了以下中之一者:大於50%;大於80%;以及100%。
  12. 在直接地或間接地取決於請求項3時如請求項4之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生一變換矩陣,該變換矩陣在乘以描述該未經處理光瞳表示之該函數之對應於該至少一個所關注參數之一項時產生一非零結果。
  13. 如請求項12之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣在乘以該未經處理光瞳表示之該等像素之該等強度時關於該有礙矩陣之該等元素增大由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之一比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的一比率。
  14. 如請求項12之設備,其中該變換矩陣產生器經組態以產生該變換矩陣,該變換矩陣關於該有礙矩陣之該等元素使由該至少一個所關注參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例與由該等有礙參數引起之該經後處理光瞳表示之該強度之該比例之間的該比率最大化。
  15. 一種檢測設備,包含如請求項1至14中任一項之該設備,且進一步包含用於輻照該一或多個特徵之一輻射源。
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