TW202236031A - 判定疊對指紋之標記結構之方法 - Google Patents

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Abstract

本文中描述了用於產生一度量衡標記結構之一種設備及一種方法，該度量衡標記結構可形成於一晶片上從而藉由基於一圖案分佈判定該度量衡標記結構之特徵來量測由對該晶片執行之一或多個製程誘發的疊對特性。該方法涉及獲得一第一函數以表徵由對一基板執行之一製程誘發的一疊對指紋。基於該第一函數，導出一圖案分佈，該圖案分佈指示該基板之一部分內的特徵之一數目(例如，指示密度)。基於該圖案分佈，判定該度量衡標記結構之該等特徵的物理特性(例如，形狀、大小等)。

Description

判定疊對指紋之標記結構之方法
本文中之描述內容大體而言係關於針對微影製程中之疊對量測及判定製程誘發之疊對指紋的改良式度量衡系統及方法。
微影投影設備可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在此類狀況下，圖案化裝置(例如，光罩)可含有或提供對應於IC之個別層的圖案(「設計佈局」)，且此圖案可藉由諸如經由圖案化裝置上之圖案照射目標部分的方法經轉印於一基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)上，該目標部分已塗佈有一層輻射敏感材料(「抗蝕劑」)。一般而言，單一基板含有複數個鄰近目標部分，圖案係由微影投影設備一次一個目標部分地順次地轉印至該複數個鄰近目標部分。在一種類型之微影投影設備中，整個圖案化裝置上之圖案在一次操作中經轉印至一個目標部分上；此類設備通常被稱作步進器。在通常被稱作步進掃描設備(step-and-scan apparatus)之替代設備中，投影束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化裝置進行掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。將圖案化裝置上之圖案之不同部分漸進地轉印至一個目標部分。因為一般而言微影投影設備將具有縮減比率M (例如，4)，所以基板移動之速度F將為投影射束掃描圖案化裝置的1/M倍。關於微影裝置的更多資訊可在例如以引用之方式併入本文中之US 6,046,792中找到。
在將圖案自圖案化裝置轉印至基板之前，基板可經歷各種程序，諸如，上底漆、抗蝕劑塗佈，及軟烘烤。在曝光之後，基板可經受其他程序(「後曝光程序」)，諸如後曝光烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤及對經轉印圖案之量測/檢測。此程序陣列係用作製造一裝置(例如，IC)之個別層的基礎。基板可接著經歷各種製程，諸如，蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學機械拋光等等，該等製程皆意欲精整裝置之個別層。若在裝置中需要若干層，則針對每一層來重複整個程序或其變體。最終，在基板上之每一目標部分中將存在一裝置。接著藉由諸如切割或鋸切之技術來使此等裝置彼此分離，由此，可將個別裝置安裝於載體上、連接至接腳，等等。
因此，製造裝置(諸如半導體裝置)通常涉及使用多個製造製程處理基板(例如，半導體晶圓)以形成裝置之各種特徵及多個層。通常使用(例如)沈積、微影、蝕刻、沈積、化學機械研磨及離子植入來製造及處理此等層及特徵。可在一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。此裝置製造製程可被認為係圖案化製程。圖案化製程涉及使用微影設備中之圖案化裝置進行圖案化步驟(諸如光學及/或奈米壓印微影)以將圖案化裝置上之圖案轉印至基板，且圖案化製程通常但視情況涉及一或多個相關圖案處理步驟，諸如藉由顯影設備進行抗蝕劑顯影、使用烘烤工具來烘烤基板、使用蝕刻設備而使用圖案進行蝕刻等等。
幾十年來，隨著微影及其他圖案化製程技術之改進，功能性元件之尺寸已不斷地縮減，而每裝置之功能性元件(諸如電晶體)之量已穩定地增加。同時，對在疊對、臨界尺寸(CD)等方面之準確度要求已變得愈來愈嚴格。勢必將在圖案化製程中產生誤差，諸如疊對之誤差、CD之誤差等。舉例而言，成像誤差可自諸如圖案化、蝕刻、顯影、烘烤、化學機械拋光的製程誘發，且可依據例如疊對、CD或圖案之其他可量測物理特性而表徵。該誤差可造成在裝置之運行方面的問題，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，需要能夠表徵此等誤差中之一或多者且採取步驟以設計、修改、控制等等圖案化製程以減小或最小化此等誤差中之一或多者。
本發明解決上文所論述之各種問題。在第一態樣中，本發明提供一種判定標記結構的改良方法，該標記結構係用於微影製程中一個層上之第一疊對圖案與另一層上之一第二疊對圖案之間的疊對量測。此等標記結構可例如依據疊對指紋潛在功能根據所規定疊對表徵使用圖案密度圖來設計。又，在標記結構由一系列半導體製程製造且量測之後，來自不同製程的疊對貢獻可藉由比較量測資料與根據規定疊對表徵導出的預期資料，例如係疊對指紋資料之資料來判定。疊對量測可處於微米尺度、奈米尺度或次奈米尺度。
在實施例中，提供一種用於判定度量衡標記結構的方法。該方法包括獲得第一函數以表徵由對基板執行之半導體製造製程誘發的疊對指紋。基於第一函數，導出指示基板之一部分內特徵之一數目的圖案分佈。另外，使用圖案分佈作為導引，判定用於安置於基板上之度量衡標記結構之特徵的物理特性。
在實施例中，設計度量衡標記結構涉及根據圖案密度圖進行度量衡結構之特徵的密度調變。在實施例中，頂部層特徵可以某些密度調變與底部層特徵對準。
在實施例中，密度調變可藉由使特徵或標記結構之大小、形狀、計數等發生變化來達成。在實施例中，密度調變基於自指定位函數導出之圖案密度圖來執行，指定位函數的梯度對應於疊對指紋。舉例而言，位函數可表達為密度函數D (表徵圖案中特徵的密度)與核心函數K (表徵半導體製程)的廻旋。
本文中之方法啟用製程效能參數(例如，疊對)的量測，且啟用製程誘發指紋自製程效能參數(例如，疊對指紋)的提取。在實施例中，度量衡標記結構可形成於基板上，從而沿著相較於關於疊對所關注之製程效應(例如，蝕刻加載或應力)之長度尺度足夠大的區域延伸。
根據一實施例，提供一種電腦程式產品，其包含上面記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體。該等指令在由一電腦執行時實施申請專利範圍中所列之方法。
現將參考圖式詳細地描述本發明，該等圖式作為本發明之說明性實例提供，以便使得熟習此項技術者能夠實踐本發明。值得注意的是，以下圖式及實例並不意欲將本發明之範疇限於單一實施例，而是藉助於所描述或所說明元件中之一些或所有之互換而使其他實施例係可能的。此外，在可部分地或完全地使用已知組件來實施本發明之某些元件之情況下，將僅描述理解本發明所必需之此類已知組件之彼等部分，且將省略此類已知組件之其他部分之詳細描述以便不混淆本發明。除非本文中另外規定，否則如對於熟習此項技術者將顯而易見的是，描述為以軟體實施之實施例不應限於此，而是可包括以硬體或軟體與硬體之組合實施之實施例，且反之亦然。在本說明書中，展示單數組件之實施例不應被認為限制性的；實情為，除非本文中另有明確陳述，否則本發明意欲涵蓋包括複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，申請人不意欲使本說明書或申請專利範圍中之任何術語歸結於不常見或特殊涵義，除非如此明確闡述。另外，本發明涵蓋本文中藉助於說明而提及之已知組件的目前及未來已知等效組件。
儘管在本文中可特定地參考IC之製造，但應明確地理解，本文中之描述具有許多其他可能應用。舉例而言，該等實施例可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別可與更一般之術語「光罩」、「基板」及「目標部分」互換。
在本文件中，本文中所使用之術語「輻射」及「射束」涵蓋全部類型之電磁輻射，包括可見光輻射(例如，具有介於400至780 nm的範圍內之波長λ、紫外線(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126 nm的波長λ)、極紫外線(EUV或軟X射線)輻射(例如，具有介於5至20 nm的範圍內之波長，諸如例如13.5 nm)或在小於5 nm下工作的硬X射線以及粒子束，諸如離子束或電子射束。通常，具有介於約780 nm至3000 nm(或更大)之間的波長之輻射被認為是IR輻射。UV係指具有大約100 nm至400 nm之波長的輻射。在微影內，術語「UV」亦應用於可由水銀放電燈產生之波長：G線436 nm；H線405 nm；及/或I線365 nm。真空UV或VUV (亦即，由空氣吸收之UV)係指具有為大約100 nm至200 nm之波長的輻射。深UV (DUV)通常係指具有在126 nm至428 nm之範圍內的波長之輻射，且在一實施例中，準分子雷射可產生在微影設備內使用之DUV輻射。應瞭解，具有在(例如) 5 nm至20 nm之範圍內的波長之輻射係關於具有某一波長帶之輻射，該波長帶之至少一部分係在5 nm至20 nm之範圍內。
圖案化裝置可包含或可形成一或多個設計佈局。可利用電腦輔助設計(computer-aided design；CAD)程式來產生設計佈局，此程序常常被稱作電子設計自動化(electronic design automation；EDA)。大多數CAD程式遵循一預定設計規則集合，以便產生功能設計佈局/圖案化裝置。藉由處理及設計限制來設定此等規則。舉例而言，設計規則定義裝置(諸如閘、電容器等等)或互連線之間的空間容許度，以便確保該等裝置或線彼此不會以不理想方式相互作用。設計規則限制中之一或多者可稱為「臨界尺寸」(CD)。裝置之臨界尺寸可被定義為線或孔之最小寬度或兩條線或兩個孔之間的最小空間。因此，CD判定所設計裝置之總體大小及密度。當然，裝置製造之目標中之一者為在基板上如實地再生原始設計意圖(經由圖案化裝置)。
本文中所使用之術語「光罩」或「圖案化裝置」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射射束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，該經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案； 在此上下文中，亦可使用術語「光閥」。除經典光罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化裝置之實例亦包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
可程式化鏡面陣列之實例可為具有黏彈性控制層及反射表面之矩陣可定址表面。此設備所隱含之基本原理為(例如)：反射表面之經定址區域將入射輻射反射為繞射輻射，而未經定址區域將入射輻射反射為非繞射輻射。使用適當濾光片，可自經反射射束濾除該非繞射輻射，從而之後僅留下繞射輻射； 以此方式，射束變得根據矩陣可定址表面之定址圖案而圖案化。可使用合適的電子構件來執行所需矩陣定址。
可程式化LCD陣列之實例在以引用之方式併入本文中的美國專利第5,229,872號中給出。
圖1示意性地為微影設備。該設備包括：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射射束B (例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化裝置支撐件或支撐結構(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該圖案化裝置之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台) WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W，且各自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，其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射射束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化裝置及基板之位置以及圖案化裝置及基板上之特徵的位置之參考。
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。
圖案化裝置支撐件MT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，是否將圖案化裝置固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件MT可為(例如)可視需要固定或可移動之框架或台。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置(例如)相對於投影系統處於所要位置。
本文所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射射束之橫截面中向輻射射束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何裝置。應注意，例如若被賦予至輻射射束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不準確地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射射束之圖案將對應於目標部分中所產生之裝置(諸如，積體電路)中之特定功能層。
如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，使用透射圖案化裝置)。替代地，該設備可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。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LCD面板。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化裝置」同義。術語「圖案化裝置」亦可被解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化裝置之圖案資訊的裝置。
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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
微影設備亦可屬於以下類型：其中基板之至少部分可由具有相對較高折射率之液體(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，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大投影系統之數值孔徑。
在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射射束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源與微影設備可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射射束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或射束擴展器之射束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同射束遞送系統BD (必要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可(例如)包括用於調整輻射射束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射射束，以在其橫截面中具有所要的均一性及強度分佈。
輻射射束B入射於固持於圖案化裝置支撐件MT上之圖案化裝置MA上，且由該圖案化裝置圖案化。在已橫穿圖案化裝置(例如，光罩) MA的情況下，輻射射束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該射束聚焦至基板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WTa或WTb，例如以便使不同目標部分C定位於輻射射束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射束B之路徑來準確地定位圖案化裝置(例如，光罩)MA。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如，光罩) MA及基板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(此等標記者被稱為切割道對準標記)。類似地，在圖案化裝置(例如，光罩) MA上提供一個以上晶粒的情況下，光罩對準標記可位於晶粒之間。小對準標記亦可在裝置特徵當中包括於晶粒內，在此狀況下，需要使標記物儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或製程條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
可在多種模式中使用所描繪設備。在掃描模式中，在將被賦予至輻射射束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化裝置支撐件(例如，光罩台) MT及基板台WT (亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化裝置支撐件(例如，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長度(在掃描方向上)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影設備及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式係已知的。在所謂「無光罩」微影中，可程式化圖案化裝置經保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可使用上文所描述之使用模式或完全不同的使用模式之組合及/或變化。
微影設備LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站--曝光站EXP及量測站MEA--在該等兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且實施各種預備步驟。此情形實現設備之產出率之實質增加。預備步驟可包括使用位階感測器LS來繪製基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測該基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知且可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時解除銜接。
圖2說明圖1之設備中的例示性量測及曝光製程，該等製程包括用以曝光圖1之雙載物台設備中基板W上之目標部分(例如，晶粒)的步驟。在點線框內之左側，在量測站MEA處執行步驟，而右側展示在曝光站EXP處所執行之步驟。不時地，基板台WTa、WTb中之一者將在曝光站處，而另一者係在量測站處，如上文所描述。出於此描述之目的，假定基板W已經被裝載至曝光站中。在步驟200處，藉由未展示之機構將新基板W'裝載至設備。並行地處理此兩個基板以便增加微影設備之產出率。
最初參看新近裝載之基板W'，此基板可係先前未經處理之基板，其係運用新光阻而製備以供在設備中之第一次曝光。然而，一般而言，所描述之微影製程將僅僅為一系列曝光及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已經通過此設備及/或其他微影設備若干次，且亦可具有後續製程以供經歷。特別出於改良疊對效能之目的，任務為確保將新圖案施加於已經經受圖案化及處理之一或多次循環的基板上之正確位置中。此等處理步驟逐漸地在基板中引入失真，該等失真可被量測及校正以達成令人滿意的疊對效能。
可在其他微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟。舉例而言，裝置製造製程中之在諸如解析度及疊對之參數方面要求極高之一些層相比於要求較低之其他層可在更高階微影工具中予以執行。因此，一些層可曝光於浸潤類型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射予以曝光。
在202處，使用基板標記Pl等及影像感測器(未展示)之對準量測係用於量測及記錄基板相對於基板台WTa/WTb之對準。另外，將使用對準感測器AS來量測橫越基板W'之若干對準標記。在一項實施例中，此等量測係用以建立「晶圓柵格」，該晶圓柵格極準確地映射橫越基板之標記之分佈，包括相對於標稱矩形柵格之任何失真。
在步驟204處，亦使用位階感測器LS來量測晶圓高度(Z)對X-Y位置之圖。習知地，高度圖係僅用以達成經曝光圖案之準確聚焦。其可另外用於其他用途。
當裝載基板W'時，接收配方資料206，該配方資料定義待執行之曝光，且亦定義晶圓及先前製造之圖案及待製造於該基板W'上之圖案之性質。將此等配方資料添加至在202、204處製得之晶圓位置、晶圓網格及高度圖之量測，且接著可將配方及量測資料之完整集合208傳遞至曝光站EXP。對準資料之量測(例如)包含以與為微影製程之產品的產品圖案成固定或標稱固定關係而形成之對準目標之X位置及Y位置。恰好在曝光之前獲得之此等對準資料用以產生對準模型，對準模型具有將模型擬合至資料之參數。此等參數及對準模型將在曝光操作期間使用以校正當前微影步驟中所施加之圖案之位置。在使用中之模型內插經量測位置之間的位置偏差。習知對準模型可能包含四個、五個或六個參數，該等參數一起以不同尺寸界定「理想」柵格之平移、旋轉及按比例調整。使用更多參數之高階模型係已知的。
在210處，調換晶圓W'與W，使得經量測基板W'變為進入曝光站EXP之基板W。在圖1之實例設備中，藉由交換設備內之支撐件WTa及WTb來執行此調換，使得基板W、W'仍準確地夾持於且定位於彼等支撐件上，以保留基板台與基板自身之間的相對對準。因此，一旦已調換該等台，為了利用用於基板W(以前為W')之量測資訊202、204以控制曝光步驟，就必需判定投影系統PS與基板台WTb (以前為WTa)之間的相對位置。在步驟212處，使用光罩對準標記M1、M2來執行倍縮光罩對準。在步驟214、216、218中，將掃描運動及輻射脈衝施加於跨越基板W之順次目標方位處，以便完成數個圖案之曝光。
藉由使用在量測站處所獲得之對準資料及高度圖以及曝光步驟之效能，使此等圖案相對於所要方位準確地對準，且詳言之，相對於先前放置於同一基板上之特徵準確地對準。在步驟220處自設備卸載現在被標註為「W''」之經曝光基板，以根據經曝光圖案使其經歷蝕刻或其他製程。
熟習此項技術者將知曉上述描述內容為真實製造情形之一個實例中所涉及之多個極詳細步驟的簡化綜述。舉例而言，常常將存在使用相同或不同標記之粗略及精細量測之單獨階段，而非在單一遍次中量測對準。粗略及/或精細對準量測步驟可在高度量測之前或在高度量測之後執行，或交錯執行。
在一個實施例中，諸如對準感測器AS之光學位置感測器使用可見光及/或近紅外線(NIR)輻射以讀取對準標記。在一些製程中，在已形成對準標記之後對基板上之層的處理導致因低信號強度或無信號強度而引起的無法藉由此對準感測器發現該等標記的情形。
圖3說明微影製造單元或叢集。微影設備LA可形成微影製造單元LC (有時亦被稱作微影製造單元或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前製程及曝光後製程之設備。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/輸出埠I/O1、I/O2拾取一或多個基板，將其在不同製程設備之間移動且將其遞送至微影設備之裝載匣LB。常常被集體地稱為塗佈顯影系統(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控制微影設備。因此，不同設備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設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測或判定一或多個屬性，諸如疊對(其可例如在上覆層中之結構之間，或在同一層中之已藉由例如雙重圖案化製程分離地提供至該層之結構之間)、線厚度、臨界尺寸(CD)、焦點偏移、材料性質等等。因此，微影製造單元LC位於其中之製造設施亦通常包括度量衡系統MET，度量衡系統MET收納已在微影製造單元中經處理之基板W中之一些或全部。度量衡系統MET可為微影製造單元LC之部件，例如，其可為微影設備LA之部件。
可將度量衡結果直接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以使得該批次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。另外，已曝光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情況下，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，度量衡設備用以判定基板之一或多個性質，且尤其判定不同基板之一或多個性質如何變化或同一基板之不同層在不同層間如何變化。度量衡設備可整合至微影設備LA或微影製造單元LC中，或可為單機裝置。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性質。然而，抗蝕劑中之潛影具有低對比度-在抗蝕劑之已曝光至輻射之部分與抗蝕劑之尚未曝光至輻射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)之後採取量測，曝光後烘烤步驟通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增加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影(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測-此時已移除抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分-或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。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。
為實現度量衡，可在基板上提供一或多個目標。在實施例中，目標經專門設計且可包含週期性結構。在一實施例中，目標為裝置圖案之部分，例如為裝置圖案之週期性結構。在一實施例中，裝置圖案為記憶體裝置之週期性結構(例如，雙極電晶體(BPT)、位元線接點(BLC)等結構)。
在一實施例中，基板上之目標可包含一或多個1-D週期性結構(例如，光柵)，其經印刷以使得在顯影之後，週期性結構特徵由固體抗蝕劑線形成。在一實施例中，目標可包含一或多個2-D週期性結構(例如，光柵)，其經印刷成使得在顯影之後，該一或多個週期性結構係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)。
在一實施例中，圖案化製程之所關注參數中之一者為疊對。在一些實施例中，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)，且僅處理高階。可在PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中發現暗場度量衡之實例，該等專利申請公開案之全文係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係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圍繞。在一實施例中，可在一次輻射捕捉中量測多個目標。然而，熟習此項技術者應瞭解，本發明不限於任何特定類型之疊對量測機構或系統。
圖4描繪基板上之多重週期性結構(例如，多重光柵)目標之形式及量測光點之輪廓。
圖4描繪形成於基板上之實例複合度量衡目標T。該複合目標包含緊密定位在一起之四個週期性結構(在此狀況下為光柵) 32、33、34、35。在一實施例中，可使週期性結構佈局小於量測光點(例如，週期性結構佈局填充過度)。因此，在一實施例中，週期性結構足夠緊密地定位在一起，以使得其均在由度量衡設備之照射射束形成之量測光點31內。在彼情況下，四個週期性結構因此均同時經照明且同時成像於感測器190及230 (參見圖7)上。在專用於疊對量測之實例中，週期性結構32、33、34、35本身為藉由疊對週期性結構形成之複合週期性結構(例如，複合光柵)，例如，週期性結構在形成於基板W上之裝置的不同層中經圖案化且使得一個層中之至少一個週期性結構與不同層中之至少一個週期性結構疊對。此目標可具有可在20 µm×20 µm內或在16 µm×16 µm內之外部尺寸。另外，在實施例中，所有週期性結構用以量測特定對的層之間的疊對。為促進目標能夠量測多於單個層對，週期性結構32、33、34、35可具有以不同方式偏置之疊對偏移，以便促進對形成有複合週期性結構之不同部分之不同層之間的疊對之量測。因此，用於基板上之目標之所有週期性結構將用以量測一個層對，且用於基板上之另一相同目標之所有週期性結構將用以量測另一層對，其中不同偏置促進區分該等層對。
返回至圖4，週期性結構32、33、34、35亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便使入射輻射在X及Y方向上繞射。在一項實例中，週期性結構32及34為分別具有為+d、-d之偏置之X方向週期性結構。週期性結構33及週期性結構35可為分別具有偏移+d及偏移-d之Y方向週期性結構。雖然說明四個週期性結構，但另一實施例可包括更大矩陣以獲得所要精確性。舉例而言，九個複合週期性結構之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在由感測器230捕捉之影像中識別此等週期性結構之單獨影像。
圖5示意性地描繪使用圖7之設備獲得的圖4之目標的影像。圖5展示使用孔徑板130情況下在圖7之設備中使用圖4之目標可形成於感測器230上且由感測器230偵測的影像之實例。雖然感測器190不可解析不同個別週期性結構32至35，但感測器230可進行此解析。暗矩形表示感測器上之影像場，在該影像場內，基板上之經照明光點31成像至對應圓形區域41中。在此圓形區域內，矩形區域42至45表示週期性結構32至35之影像。並非定位於切割道中或除了定位於切割道中以外，目標亦可定位於裝置產品特徵當中。若週期性結構位於裝置產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可看見裝置特徵。處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別週期性結構32至35之單獨影像42至45。以此方式，影像並非必須在感測器框架內之特定方位處極精確地對準，此極大地改良量測設備整體上之產出率。
一旦已識別週期性結構之單獨影像，即就可(例如)藉由平均化或求和經識別區域內之選定像素強度值來量測彼該等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他性質彼此進行比較。可組合此等結果以量測微影製程之不同參數。疊對效能為此參數之實例。
圖6描繪實例度量衡設備及度量衡技術。在一實施例中，圖案化製程之所關注參數中之一者為特徵寬度(例如，CD)。圖6描繪可實現特徵寬度判定之高度示意性實例度量衡設備(例如，散射計)。該度量衡設備包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。重新導向輻射傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜10 (依據波長而變化的強度)，如(例如)在左下方的曲線圖中所展示。根據此資料，可藉由處理器PU (例如)藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與圖6之右下方所展示之經模擬光譜庫的比較來重新建構導致偵測到之光譜的結構或剖面。一般而言，對於重新建構，結構之一般形式為吾人所知，且根據供製造結構之製程之知識來假定一些變數，從而僅留下結構之少許參數以自經量測資料予以判定。此度量衡設備可經組態為正入射度量衡設備或斜入度量衡設備。此外，除了藉由重新建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性量測。不對稱性量測之特定應用係針對疊對之量測，其中目標包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，美國專利申請公開案US2006-066855中描述以此方式之不對稱性量測之概念，該專利申請公開案以其全文併入本文中。
圖7說明適合用於本發明之實施例的度量衡設備100之實例。此類型度量衡設備之操作原理更詳細地解釋於全文係以引用方式併入本文中的美國專利申請案公開案第US 2006-033921及US 2010-201963號中。貫穿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。在一實施例中，此等透鏡系統120、140、160係以4F配置之雙重序列而配置。在一實施例中，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式影像之平面中在透鏡120與140之間插入合適形式之孔徑板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 nm至900 nm或甚至更低(諸如200 nm至300 nm)範圍內之所關注波長。該干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器集合。可使用光柵來代替干涉濾光器。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7中所展示，目標T係在基板W垂直於接物鏡160之光軸O的情況下被置放。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S中。在一實施例中，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產生繞射射線174、176。應記住，此等射線僅為覆蓋包括目標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)，故入射射線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階由物鏡160收集，且經導引回從而穿過部分反射表面150。光學元件180將繞射射束之至少部分提供至光學系統182，該光學系統使用零階及/或一階繞射射束在感測器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)。在一實施例中，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。在一實施例中，孔徑186允許實質上或主要僅零階輻射到達感測器190。在一實施例中，感測器190可為二維偵測器，以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，且可使用例如每框架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。此外，感測器可用以分離地量測具有橫向磁偏振及/或橫向電偏振之輻射之強度，及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。
視情況，光學元件180將繞射射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(例如，藉由物鏡160使得基板W處於焦點中)，及/或用於引言中提及之類型之暗場成像。
為針對不同大小及形狀之光柵提供自訂視場，在自源110至物鏡160之路徑上在透鏡系統140內設置可調整場光闌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，以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調整影像，或孔徑與照明光點之大小之關係可為1:1。為了使照明可適應於此等不同類型之量測，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)。
為了監視微影製程，有必要量測經圖案化基板之參數，例如形成於基板中或基板上之順次層之間的疊對誤差。存在用於進行在微影製程中形成之顯微結構之量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種其他專用工具。一種形式之專用檢測工具為散射計，其中將輻射射束導向至基板之表面上之目標上且量測經散射或經反射射束之性質。藉由將射束在其已由基板反射或散射之前與之後的性質進行比較，可判定基板之性質。舉例而言，可藉由比較反射射束與儲存於與已知基板性質相關聯之已知量測庫中的資料而進行此判定。兩種主要類型之散射計為已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射射束導向至基板上且量測散射至特定窄角度範圍中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。角解析散射計使用單色輻射射束且量測依據角度而變化之散射輻射的強度。
逐層地建置裝置，且疊對為微影設備將此等層準確地印刷於彼此之頂部上之能力的量度。順次層或同一層上之多個製程必須與先前層準確地對準，否則結構之間的電接觸將為不良的且所得裝置將並未按照規範來執行。疊對為此對準之準確度的量度。良好疊對改良了裝置良率且使能夠印刷較小產品圖案。形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差受到(微影設備之)曝光設備之各個部件控制。微影設備之對準系統主要負責將輻射對準至基板之正確部分上。
疊對可使用「基於影像之」(盒中盒)技術或基於繞射之疊對(DBO)度量衡來量測。DBO為所使用之出射度量衡技術，此係因為其TMU (總的量測不確定度)相較於「基於影像之」技術通常為更好的。在「基於影像之」狀況下，疊對可衍生自抗蝕劑標記圖案相對於較早形成於產品層中之標記圖案之位置的量測。在DBO狀況下，疊對例如藉由偵測來自兩個類似格柵結構，諸如堆疊於底部層(例如，產品層)格柵上方之頂部層(例如，抗蝕劑層)格柵的繞射射束之干涉圖案的形狀來間接量測。
半導體晶片製造涉及對基板執行以在基板上形成所要圖案的一或多個製程。一或多個製程(例如，微影、光阻顯影、蝕刻、化學沈積等)可誘發基板之兩個層之間的疊對誤差。基板之疊對可表示為疊對指紋，該疊對指紋包括由一或多個製程誘發的疊對。在一些實施例中，由製程誘發之疊對指紋可不同於由另一製程誘發的疊對指紋。疊對指紋可為基板的內場或內部晶粒。舉例而言，內場指在基板上W之不同方位處使用相同圖案化裝置M進行圖案化的一或多個個例。內部晶粒指與基板之不同晶粒相關聯的疊對指紋。
在實施例中，場內及晶粒內製程疊對指紋因為內晶粒佈局中之不均一性(例如，圖案密度不均一性)而存在。圖案密度中之此類不均一性常常與特定製程(例如，引起薄膜應力的沈積及引起蝕刻負載效應的蝕刻)相互作用且導致製程疊對指紋。此類製程疊對指紋在經準確地量測或預測情況下可使用疊對最佳化器(例如，ASML的OVO2/3/4)或光學近接校正(OPC)產品來校正。
當前，疊對指紋諸如在裝置度量衡(IDM)中經由度量衡工具使用光學CD類型量測來量測(例如，參見圖7)。作為一實例，裝置中度量衡工具包括散射計，該散射計在光瞳中(例如，使用可見波長)量測，且適合於量測5 ×5 µm 2或以下(為2 µm或類似者的照明光點)的裝置內目標。然而，對於形成於基板上的包括非週期性邏輯(例如，片上系統(SoC))電路圖案的複雜層堆疊，光學CD量測並非法有可能的。對於此類圖案，可使用散射電子顯微鏡(SEM)。然而，即使少數局部量測(例如，藉由CD-SEM)對基板特徵進行，但因為產生疊對指紋的未知實體機構，難以將稀疏取樣的結果外推至整個場或整個晶粒。
本發明描述用於設計結構的機構，該結構啟用製程參數(例如，疊對)的量測，且啟用製程參數(例如，疊對指紋)中製程誘發之指紋的提取。在實施例中，經設計結構亦被稱作度量衡標記結構或標記結構。在實施例中，度量衡標記結構可形成於上基板上，從而相較於所關注製程效應(例如，蝕刻加載或膜應力)的長度尺度沿著足夠大的區域延伸。舉例而言，在對(局部)疊對之蝕刻/膜應力效應狀況下為大約10至200 μm。度量衡標記結構可形成於基板的層(例如，頂部層)上，且可獲得層(例如，頂部層)上之特徵與底部層上之特徵之間的疊對量測。
在實施例中，設計度量衡標記結構涉及度量衡結構之特徵的密度調變。在實施例中，頂部層特徵可對準至底部層特徵，且頂部層特徵的密度調變可予以執行。此類密度調變使用表徵製程之物理效應的函數來啟用製程特定疊對指紋的提取或分離。
在實施例中，密度調變可藉由改變特徵之大小、形狀、計數等來達成。在實施例中，密度調變基於圖案密度圖達成，該圖案密度圖基於梯度對應於疊對指紋針對之位函數導出。位函數可為任何合適可微函數(例如，拋物線函數、三角函數等)。在實施例中，位函數可表達為以下兩者的廻旋：密度函數D，該密度函數D表徵圖案中特徵的密度；及核心K，該K表徵半導體製造製程。舉例而言，位函數P等於密度函數(D)與核心(K)的廻旋，該位函數P可以符號形式撰寫為P=D(K)。前述關係可經重新撰寫(例如，應用反變換)以計算密度函數D。在實施例中，反傅立葉變換可經應用以計算函數的反函數以判定密度函數D。
在實施例中，密度函數D可經轉換為包括符合圖案密度要求(例如，包括光罩規則檢查)之圖案的度量衡標記結構，該度量衡標記結構可應用至倍縮光罩。在實施例中，越過度量衡標記結構的疊對資料可使用度量衡工具(例如，SEM)來量測。在實施例中，疊對資料可表示為向量場，該向量場指示疊對的量值及方向。在實施例中，使疊對資料反向傳播允許推斷表徵製程的核心。舉例而言，核心可展現，哪些製程步驟促成延伸至疊對指紋。
在實施例中，度量衡標記結構可用於場內或晶粒內疊對監控。在基板之度量衡標記結構處量測的疊對指紋可具有各種應用，包括(但不限於)疊對控制及製程控制。舉例而言，經設計結構可直接量測基板上之應力位準，且所量測的應力位準可進一步用以使用戶薄膜製程最佳化。在實施例中，度量衡標記結構可用以分離不同實體模式與誘發疊對指紋的長度尺度。疊對指紋之此分離可用以識別疊對指紋(例如，歸因於蝕刻負載效應或薄膜應力引起的疊對指紋)之根本因素。
圖8為根據實施例的用於設計度量衡標記結構之方法800的流程圖，該度量衡標記結構用於量測一或多個半導體製造製程的製程特性。度量衡標記結構基於圖案分佈由特徵的密度調變判定。在實施例中，度量衡標記結構之特徵可具有非週期性結構且形成於第一層上，且第二層上的特徵具有週期結構。於在基板上形成度量衡標記結構且量測度量衡標記結構處的疊對之後，製程核心可用以分離製程誘發之疊對指紋與經量測疊對。方法800在下文關於例示性製程P802、P804及P806進一步更詳細地論述。
製程P802包括獲得第一函數801以表徵由對基板執行之半導體製造製程誘發的疊對指紋。在實施例中，疊對指紋為第一層上之圖案與基板之第二層上之另一圖案之相對位置之間的疊對的表示。第一函數可為表示所要疊對指紋表徵或性質的使用者指定函數。
在實施例中，第一函數801可藉由判定可微函數或所謂位函數來獲得，該可微函數的梯度等效於由半導體製造製程誘發的疊對指紋。然而，將瞭解，本發明不限於可由第一函數表示之疊對指紋之任何特定表徵或性質。在實施例中，第一函數801為以下各者中之至少一者：基板之一或多個尺寸的拋物線函數；基板之一或多個尺寸的三角函數；或基板之一或多個尺寸的反函數。在實施例中，第一函數801可依據用以描述基板上之空間的座標來表達。舉例而言，第一函數801可表達為
Figure 02_image001
或極座標的函數。
在實施例中，第一函數801可表示為
Figure 02_image003
，且疊對可表達為移位向量
Figure 02_image005
。第一函數801與疊對之間的關係可表達為係第一函數801之梯度的疊對。舉例而言，關係以符號形式表示為
Figure 02_image007
。
製程P804包括基於第一函數801導出圖案分佈803，該圖案分佈指示基板之一部分內的特徵之數目。舉例而言，圖案分佈可指示在基板之一部分內特徵之密度。特徵之密度可藉由特徵之面積除以基板之部分的面積來計算。
在實施例中，圖案分佈803藉由使用第二函數802對第一函數801進行解廻旋來導出，其中第二函數802表徵半導體製造製程對基板之層的物理效應。
在實施例中，第二函數802在藉由圖案分佈803廻旋之後為可分離的。在實施例中，第二函數802可包含核心函數，該核心函數係基板之尺寸(例如，長度)的函數，從而允許第二函數802捕捉疊對指紋在基板上在不同長度下的改變。在實施例中，核心函數為具有長度作為參數的高斯核心，該高斯核心捕捉製程對疊對的物理效應。舉例而言，製程(例如，蝕刻)在第一長度下的物理效應顯現為疊對中的第一貢獻，在第二長度下顯現為疊對中的第二貢獻等。在實施例中，第二函數802包含以下中之至少一者：表徵促成疊對指紋之蝕刻製程期間表面電荷之再分佈的擴散核心；或表徵在促成疊對指紋之蝕刻製程期間釋放之應力的應力核心。
在實施例中，圖案密度803與疊對(例如表示為移位
Figure 02_image009
)之間的關係式可表達為：
Figure 02_image011
在上述等式中，
Figure 02_image013
依據笛卡兒座標指明圖案分佈；
Figure 02_image015
指明第二函數(例如，製程核心函數)；
Figure 02_image017
為廻旋運算符；
Figure 02_image019
為梯度運算符。在實施例中，以上模型形式假定製程疊對指紋為圖案密度的添加項，且假定疊對場上無旋度(curl)分量。
第二函數
Figure 02_image021
之一個實例可為表徵應力誘發之疊對的反功率核心函數。反功率核心函數可包括對應於基板上之膜的厚度的第一參數及指示基板上之長度的第二參數。因此，藉由使第一參數發生變化，反功率核心函數可經組態以判定不同厚度的應力誘發之疊對，且藉由使第二參數發生變化，核心函數可經組態以判定不同長度下應力誘發的疊對。
第二函數
Figure 02_image023
之另一實例可為表徵擴散誘發之疊對的擴散相關製程，例如蝕刻劑濃度的高斯核心。高斯核心函數可包括指示基板上之長度的長度參數。因此，藉由使長度參數發生變化，高斯核心函數可經組態以判定不同長度下擴散誘發的疊對。
如所量測的基板之疊對指紋可係歸因於基板已經受之多個製程的組合。有用的是分離每一製程指紋貢獻以判定疊對指紋的根本因素。本文所述之度量衡標記結構使特性疊對指紋工程化，該特性疊對指紋可由一或多個核心函數來計算，且測試自工程化疊對指紋的所量測偏差。在實施例中，由多重線性回歸，可分離開製程誘發之疊對指紋。
在實施例中，圖案分佈803之導出包括：應用傅立葉變換至第一函數801及第二函數802以獲得經變換之第一函數及經變換之第二函數；將經變換之第一函數除以經變換之第二函數；及隨後應用反傅立葉變換以判定度量衡標記結構的圖案分佈803。
在實施例中，圖案分佈803可如上文所論述來判定，且以符號形式解釋如下。舉例而言，圖案密度分佈803可藉由使用第二函數對第一函數解廻旋來獲得圖案分佈函數來判定。舉例而言，以符號形式表示為
Figure 02_image025
，其中
Figure 02_image027
表示解廻旋運算符。在實施例中，解廻旋可由快速傅立葉變換來計算。舉例而言，以上等式可調配如下：
Figure 02_image029
在以上等式中，
Figure 02_image031
為經添加以避免奇點的小的數字，
Figure 02_image033
表示快速傅立葉變換函數，且
Figure 02_image035
表示反快速傅立葉變換函數。
在實施例中，圖案分佈函數
Figure 02_image037
可藉由應用二元臨限值至每一
Figure 02_image039
座標處對應之
Figure 02_image041
的值來二進位化。作為一實例，二進位化可達成如下：對於
Figure 02_image043
＞臨限值，
Figure 02_image045
被指派有值1；且對於
Figure 02_image047
＜=臨限值，
Figure 02_image049
被指派有值0。在實施例中，圖案分佈之二進位化的用途可用以放大疊對指紋的量值。
製程P806包括基於圖案分佈803判定用於安置基板之度量衡標記結構810之特徵的物理特性。舉例而言，作為表示為
Figure 02_image051
之函數獲得的圖案分佈可進一步用以判定度量衡標記結構810的特徵。在實施例中，度量衡標記結構之特徵的判定涉及藉由改變特徵之大小、形狀等進行密度調變。舉例而言，藉由密度調變，一或多個圖案可設計為均一編織網格的正方形，其中其局部圖案密度由正方形的側向長度來調變。密度調變圖案可表示(或形成)於基板的頂部層上。在實施例中，底部層特徵可設計為較小正方形，其中邊緣藉由頂部層正方形含有。此情形在蝕刻製程之後由SEM啟用局部疊對量測。
在實施例中，特徵之物理特性可藉由基於圖案分佈803使度量衡標記結構810之多邊形形狀發生變化來判定。舉例而言，第一組多邊形形狀(例如，正方形)包含不同於第二組多邊形形狀中之多邊形形狀(例如，圓形)的多邊形形狀。在實施例中，物理特性可藉由使特徵相對於彼此的定位發生變化來判定。
在實施例中，特徵之物理特性可基於一組幾何約束及圖案分佈803來判定以產生度量衡標記結構810之該組多邊形形狀。在實施例中，基於特徵之間的距離約束及圖案分佈803，可判定該第一組多邊形形狀或該第二組多邊形形狀的多邊形形狀之間的定位。在實施例中，該組幾何約束包括與多邊形形狀之形狀、大小及/或多邊形形狀關於彼此之相對定位相關的一組臨限值。
在實施例中，判定特徵之物理特性為一反覆製程，每一反覆涉及基於圖案分佈803將初始集合的多邊形形狀分佈於度量衡標記結構810的一部分內；判定與初始集合之多邊形形狀相關聯的該組幾何約束是否被滿足；回應於一或多個幾何約束並未被滿足，修改初始集合之多邊形形狀的一或多個多邊形形狀之一形狀，從而使得一或多個幾何約束被滿足；及將經修改之多邊形形狀包括於該組多邊形形狀的一集合內。
在實施例中，度量衡標記結構810可形成於第一層上。在實施例中，度量衡標記結構810在第一層上之特徵具有非週期性結構，且第二層上的特徵具有週期結構。
圖9至圖12說明使用圖案分佈或圖案密度圖作為導引以判定度量結構之特徵之多邊形形狀產生的度量衡標記結構之實例。圖9說明越過基板之一部分具有變化之密度的實例圖案密度圖PDM。圖10、圖11、圖12說明使用圖案密度圖PDM之變化密度作為導引可產生的不同度量衡標記結構。圖9至圖12中之特徵填充有灰色或陰影線以視覺區分不同層。在實施例中，特徵可表示為多邊形或函數表徵，每一多邊形表徵特徵的輪廓。
參看圖9，圖案密度圖PMD可使用與疊對指紋相關聯之第一函數及與製程效應相關聯之核心函數來獲得，如本文所論述。作為一實例，圖案密度圖PDM表示為影像，其中像素強度指示特徵的量。舉例而言，影像內之較高像素強度部分指示，此類部分相較於其他部分應具有較高特徵密度。使用圖案密度圖PDM作為導引，度量衡標記結構MS1經設計，使得度量衡標記結構MS1內特徵的密度對應於圖案密度圖PDM的密度。舉例而言，MS1的暗環R1對應於較高密度環D1。度量衡標記結構MS1的特徵在放大部分MSp1及MSp2中更好地可見。
度量衡標記結構MS1的放大部分MSp1展示度量衡標記結構MS1內的實例特徵。如部分MSp1內所展示，右下角區相較於部分MSp1的其他區具有較高密度。在一實例中，高密度區可藉由運用特徵填充右下角區來達成，該等特徵具有大於部分MSp1之其他區中特徵之CD的CD。在本發明實例中，度量衡標記結構MS1包括配置為陣列的正方形特徵，其中一些正方形大於其他正方形。然而，任何其他合適形狀亦可在不脫離本發明之範疇的情況下使用。度量衡標記結構MS1之正方形特徵可形成於層L1上。部分MSp1亦展示形成於度量衡標記結構MS1形成所在之層(例如，層L1)下方之另一層(例如，層L2)上的較小正方形。在一實例中，疊對可在兩個層之間的特徵之邊緣之間量測。
部分MSp1之另一放大部分MSp2展示與特徵相關聯的更多細節。部分MSp2展示包括於層L1上的特徵L1-F1、L1-F2及L1-F3(由陰影線指示)。度量衡結構之此等特徵可安置於包括在層L2上之特徵L2-F1、L2-F2、及L2-F3的頂部上，其中每一特徵具有CD1的CD值(例如，0.05 μm)。在實施例中，特徵可為具有諸如CD2及CD3的不同CD之正方形。舉例而言，類似於L1-F3的小型特徵具有CD2 (例如，0.08 μm)，且類似於L1-F1及L1-F2的大型特徵具有CD3 (例如，0.3 μm)。另外，在實施例中，密度可藉由改變MS1之特徵之間的距離來發生變化。在本發明實例中，類似於L1-F3之小型特徵之間的距離可為d1 (例如，0.4 μm)。
圖10說明使用圖案密度圖(例如，圖9中之圖PDM)產生的另一度量衡標記結構MS2 (在層L1上)。度量衡標記結構MS2包含由小尺寸特徵表徵的低密度區D1，及由大尺寸特徵表徵的高密度區D2。如圖所示，層L1上的一些特徵具有不同大小，且經不均一地隔開。在實施例中，度量衡標記結構MS2可安置於另一層L2上方，其具有距彼此等距的小型特徵的陣列(點線)。當此類度量衡標記結構MS2可印刷於基板上且獲得對應疊對量測時，特定製程誘發之疊對指紋(例如，應力相關、擴散相關等)可使用用以設計結構MS2的核心提取。
圖10說明使用圖案密度圖(例如，圖9中之圖PDM)產生的另一度量衡標記結構MS2 (基板的層L1上)。度量衡標記結構MS2包含由小尺寸特徵表徵的低密度區D21，及由大尺寸特徵表徵的高密度區D22。如圖所示，層L1上的一些特徵具有不同大小，且經不均一地隔開。在實施例中，度量衡標記結構MS2可安置於另一層L2上方，其具有距彼此等距的小型特徵的陣列(點線)。
圖11說明使用圖案密度圖(例如，圖9中之圖PDM)產生的另一度量衡標記結構MS3 (基板的層L1上)。度量衡標記結構MS3包含由小尺寸特徵表徵的低密度區D31，及由大尺寸特徵表徵的高密度區D32。相較於密度區D21及D22 (圖10)中之特徵及密度區D31及D32 (圖11)中的特徵，形狀、大小及特徵之間的距離可為不同的，儘管密度(例如，D21及D31，及D22及D32)可大約相同。在圖11中，特徵具有相同形狀，諸如正方形但具有不同大小。此等特徵形狀及大小可不同於MS1或MS2中特徵的形狀。如圖11中所展示，層L1上的一些特徵具有不同大小，且經不均一地隔開。在實施例中，度量衡標記結構MS3可安置於另一層L2上方，其具有距彼此等距的小型特徵的陣列(點線)。
圖12說明使用圖案密度圖(例如，圖9中之圖PDM)產生的另一度量衡標記結構MS4 (基板的層L1上)。度量衡標記結構MS4包含由小尺寸特徵表徵的低密度區D41，及由大尺寸特徵表徵的高密度區D42。相較於密度區D21及D22 (圖10)中之特徵及密度區D41及D42 (圖12)中的特徵，形狀、大小及特徵之間的距離可為不同的，儘管密度(例如，D21及D41，及D22及D42)可大約相同。在圖12中，特徵可具有不同形狀，諸如矩形、正方形、十字形、圓形等，該等形狀不同於MS2或MS3中特徵的形狀。如圖12中所展示，層L1上的一些特徵具有不同大小，且經不均一地隔開。在實施例中，度量衡標記結構MS3可安置於另一層L2上方，其具有距彼此等距的小型特徵的陣列(點線)。
當此度量衡標記結構MS1、MS2、MS3或MS4印刷於基板上且對應疊對量測被獲得時，特定製程誘發之疊對指紋可使用用以設計度量衡標記結構的核心來提取。
在實施例中，度量衡標記結構可在頂部層上形成於基板上，且可獲得疊對量測。在一實施例中，方法800可進一步包括：獲得(例如，經由度量衡工具)經圖案化基板之疊對在度量衡標記結構810處的量測值；使用與度量衡標記結構810相關聯之圖案密度函數及表徵對經圖案化基板執行之一組製程之物理效應的一組第二函數802s來預測疊對指紋；及基於經量測疊對及預測疊對指紋來判定對經圖案化基板執行之一組製程中每一者的疊對指紋貢獻。在實施例中，疊對指紋貢獻可藉由將經預測疊對指紋擬合至經量測疊對來判定。舉例而言，多重線性回歸可藉由調諧與一組第二函數802s相關聯之參數來執行。
舉例而言，在處理基板之後，局部疊對
Figure 02_image053
可在度量衡標記結構區域處量測，所量測之疊對包含製程誘發的指紋。在實施例中，局部疊對可判定為特徵之量測位置減去佈局(例如，GDS或OAS檔案)位置。在實施例中，疊對指紋庫可以如下等式所表達自經設計圖案分佈
Figure 02_image055
及不同核心
Figure 02_image057
(其中
Figure 02_image059
表示第一製程，第二製程、第三製程等)產生：
Figure 02_image061
在實施例中，指紋圖繪製可使用諸如多重線性回歸的擬合技術來執行，該擬合技術使所量測指紋與一或多個計算指紋之間的關係模型化。指紋圖繪製可以如下等式表達：
Figure 02_image063
舉例而言，
Figure 02_image065
可將擬合係數應用至核心函數。在實施例中，在擬合之後，製程之疊對指紋貢獻可藉由運用密度分佈來使對應擬合核心K廻旋來獲得。
在一實施例中，製程800可進一步包括基於在多重線性回歸之後獲得的製程之疊對指紋貢獻來調整該組製程的製程參數以減小與製程相關聯的疊對指紋貢獻。在一實施例中，方法800可進一步包括藉由量測第二函數802對度量衡標記結構810的疊對回應來分離擴散指紋及應力指紋與度量衡標記結構810的經量測疊對指紋。
在實施例中，圖案分佈D可使用第一函數
Figure 02_image067
導出，可為拋物線函數，且第二函數可為具有可變長度的高斯核心
Figure 02_image069
，該可變長度啟用基於不同長度的製程誘發之指紋。舉例而言，在30的長度(單位與x及y單位相同)下。使用圖案分佈
Figure 02_image071
，製程指紋在不同高斯長度下可差別很大。舉例而言，在低於30的長度下，經廻旋之圖案分佈
Figure 02_image073
可具有多個條帶；表示疊對之梯度(例如，具有大小及方向的箭頭)具有交替方向。在等於或高於30的長度下，經廻旋圖案分佈
Figure 02_image075
可具有梯度(例如，表示疊對)，其中箭頭指向基板的中心。
如本文中所提及，不同製程指紋之分離性及疊對指紋對長度尺度的敏感性提供若干優勢。因此，有利的是使對於長度尺度改變敏感的圖案分佈工程化，此情形類似於帶通濾波器。此最佳化可藉由界定目標函數藉由數種方法來進行，且藉由各種最佳化方法而使成本函數最小化。
圖13A至圖13B說明分離如本文中所論述設計的度量衡標記結構之製程指紋的實例。在設計度量衡標記結構中，如上文所論述，所選擇的第一函數可為錐體函數，所選擇之核心可為長度參數設定為在40個單位的高斯核心。在實施例中，度量衡標記結構可嵌入有9 μm的基於繞射之疊對(DBO)標記(例如，具有週期性結構)以進一步使用區域。圖13A說明經組態以分離兩個不同製程誘發之疊對指紋的例示性度量衡標記結構。舉例而言，高斯核心及反功率函數可用於設計度量衡標記結構中。因此，擴散誘發之指紋可分別使用高斯核心及反功率函數來與應力誘發之指紋分離。
圖13B說明使用高斯核心分離之疊對指紋OVLFP1。疊對指紋OVLFP1藉由指向遠離度量衡標記結構之中心的箭頭表示。圖13C說明使用反功率核心分離的疊對指紋OVLFP2。疊對指紋OVLFP2由具有交替方向的箭頭表示。因此，疊對指紋OVLFP1及OVLFP2非常不同於彼此。換言之，高斯核心及反功率函數可用以預測各別製程誘發的疊對指紋。
在一實施例中，方法800可進一步包括使用該組第二函數802s來將經量測疊對外推至基板的整個場。在一實施例中，方法800可進一步包括：使用基板之整個場之經外推疊對來校準一或多個製程模型；及基於經校準製程模型來判定用於控制藉由製程誘發之疊對的製程之參數值。
在實施例中，另一方法(類似於方法800)可使用以下製程來實施。舉例而言，方法包括：接收第一函數，該第一函數表徵藉由對基板執行之半導體製造製程誘發之疊對指紋，疊對指紋為第一層上之特徵相對於基板之第二層上之特徵之間的疊對之表示；接收第二函數，該第二函數表徵半導體製造製程中之一製程對基板之層的物理效應；藉由在第一函數與第二函數之間應用解廻旋運算來判定第一層的圖案密度圖，該圖案密度圖指示第一層之一部分內的特徵之密度；及基於圖案密度圖產生度量衡標記結構之特徵的形狀及/或定位。
如上文所提及，度量衡標記結構的特徵可不均一地分佈於第一層上，從而使得度量衡結構之一個部分中特徵的密度大於度量衡結構之另一部分中特徵的密度，且第二層上之特徵均一地分佈於第二層上，第二層形成於第一層下方，其中均一地分佈的特徵具有第二層上特徵之間的均一間距。
在實施例中，一種非暫時性電腦可讀媒體可經組態以實施本文所描述之方法的產生度量衡標記結構、判定製程指紋的步驟。舉例而言，用於在晶片上產生度量衡標記結構的該非暫時性電腦可讀媒體，該度量衡標記結構用於藉由基於圖案密度圖判定度量衡標記結構之特徵來量測藉由對晶片執行之半導體製造製程誘發的疊對特性，媒體包含儲存於其中的指令，該等指令在由一或多個處理器執行時使得包含本文所描述之方法之製程的操作被執行。
在實施例中，一種電腦程式產品包含經記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦(例如，參見圖14)執行時實施本文中論述之方法之製程中之任一者。
圖14為根據一實施例之實例電腦系統CS的方塊圖。電腦系統CS可以用於判定疊對及控制該圖案化製程(例如，圖2及圖3)的製程、判定與本文所論述之方法的製程或其他製程相關聯之疊對指紋。電腦系統CS包括用於傳達資訊之匯流排BS或其他通信機制及與匯流排BS耦接以供處理資訊之處理器PRO (或多處理器)。電腦系統CS亦包括耦合至匯流排BS以用於儲存待由處理器PRO執行之資訊及指令的主記憶體MM，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體MM亦可用於在待由處理器PRO執行之指令的執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統CS進一步包括耦接至匯流排BS以用於儲存用於處理器PRO之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) ROM或其他靜態儲存裝置。提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置SD，且將其耦接至匯流排BS以用於儲存資訊及指令。
電腦系統CS可經由匯流排BS耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器DS，諸如陰極射線管(CRT)，或平板或觸控面板顯示器。包括文數字及其他按鍵之輸入裝置ID耦接至匯流排BS以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器PRO。另一類型之使用者輸入裝置為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器PRO且用於控制顯示器DS上之游標移動的游標控制件CC，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入裝置通常具有在兩個軸線(第一軸(例如，x)及第二軸(例如，y))上之兩個自由度，此情形允許該裝置指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可被用作輸入裝置。
根據一個實施例，本文中所描述之一或多種方法的部分可藉由電腦系統CS回應於處理器PRO執行主記憶體MM中所含有之一或多個指令的一或多個序列來執行。可將此等指令自另一電腦可讀媒體(諸如儲存裝置SD)讀取至主記憶體MM中。主記憶體MM中所含有之指令序列的執行促使處理器PRO執行本文中所描述之程序步驟。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用於執行主記憶體MM中所含有之指令序列。在替代性實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路。因此，本文中之描述內容不限於硬體電路及軟體之任何特定組合。
如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器PRO以供執行之任何媒體。此媒體可採取許多形式，包括(但不限於)非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置SD。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體MM。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排BS之導線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如，在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體可為非暫時性的，例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣。非暫時性電腦可讀媒體可具有記錄於其上之指令。在由電腦執行時，指令可實施本文中所描述的特徵中之任一者。暫時性電腦可讀媒體可包括載波或其他傳播電磁信號。
可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器PRO以供執行時涉及電腦可讀媒體之各種形式。舉例而言，初始地可將該等指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體內，且使用數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統CS本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器將資料轉換為紅外線信號。耦接至匯流排BS之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排BS上。匯流排BS將資料攜載至主記憶體MM，處理器PRO自該主記憶體擷取指令且執行指令。由主記憶體MM接收之指令可視情況在由處理器PRO執行之前或之後儲存於儲存裝置SD上。
電腦系統CS亦可包括耦合至匯流排BS之通信介面CI。通信介面CI提供與網路鏈路NDL之雙向資料通信耦接，該網路鏈路NDL連接至區域網路LAN。舉例而言，通信介面CI可係整合式服務數位網路(integrated services digital network，ISDN)卡或數據機以提供至對應類型之電話線的資料通信連接。作為另一實例，通信介面CI可為區域網路(LAN)卡以提供與相容LAN的資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此實施中，通信介面CI發送且接收攜載數位資料串流的電信號、電磁信號或光學信號，該數位資料串流表示各種類型之資訊。
網路鏈路NDL通常通過一或多個網路提供與其他資料裝置之資料通信。舉例而言，網路鏈路NDL可通過區域網路LAN提供與主機電腦HC之連接。此情形可包括經由全球封包資料通信網路(現在通常稱為「網際網路」INT)提供的資料通信服務。區域網路LAN (網際網路)皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。通過各種網路之信號及在網路資料鏈路NDL上且通過通信介面CI之信號為輸送資訊的例示性載波形式，該等信號將數位資料攜載至電腦系統CS且自該電腦系統攜載數位資料。
電腦系統CS可通過網路、網路資料鏈路NDL及通信介面CI發送訊息及接收資料(包括程式碼)。在網際網路實例中，主機電腦HC可經由網際網路INT、網路資料鏈路NDL、區域網路LAN及通信介面CI傳輸用於應用程式之經請求程式碼。舉例而言，一個此經下載應用程式可提供本文中所描述之方法的全部或部分。所接收程式碼可在接收其時由處理器PRO執行，且/或儲存於儲存裝置SD或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統CS可獲得呈載波之形式之應用程式碼。
圖15為根據一實施例之另一微影投影設備(LPA)的示意圖。
LPA可包括源收集器模組SO、經組態以調節輻射射束B (例如EUV輻射)的照明系統(照明器) IL、支撐結構MT、基板台WT及投影系統PS。
支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT可經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩或倍縮光罩) MA且連接至經組態以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) WT可經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W，且連接至經組態以準確地定位該基板之第二定位器PW。
投影系統(例如，反射性投影系統) PS可經組態以將由圖案化裝置MA賦予給輻射射束B之圖案投影於基板W的目標部分C (例如，包含一或多個晶粒)上。
如此處所描繪，LPA可具有反射類型(例如，使用反射圖案化裝置)。應注意，因為大多數材料在EUV波長範圍內具吸收性，所以圖案化裝置可具有包含(例如)鉬與矽之多堆疊的多層反射器。在一個實例中，多堆疊反射器具有鉬與矽之40個層對，其中每一層之厚度為四分之一波長。可運用X射線微影來產生甚至更小的波長。因為大多數材料在EUV及x射線波長下具吸收性，所以圖案化裝置構形(topography)上之經圖案化吸收材料的薄片段(例如，多層反射器之頂部上之TaN吸收器)界定特徵將印刷(正型抗蝕劑)或不印刷(負型抗蝕劑)的位置。
照明器IL可自源收集器模組SO接收極紫外輻射射束。用以產生EUV輻射之方法包括但未必限於用在EUV範圍內之一或多種發射譜線將具有至少一元素(例如，氙、鋰或錫)之材料轉換成電漿狀態。在一種此類方法(常常被稱為雷射產生電漿(「LPP」))中，可藉由用雷射射束來輻照燃料(諸如，具有譜線發射元素之材料小滴、串流或叢集)而產生電漿。源收集器模組SO可為包括雷射(圖15中未展示)之EUV輻射系統之部分，該雷射用於提供激發燃料之雷射射束。所得電漿發射輸出輻射(例如，EUV輻射)，該輸出輻射係使用安置於源收集器模組中之輻射收集器來收集。舉例而言，當使用CO2雷射以提供用於燃料激發之雷射射束時，雷射與源收集器模組可為分離實體。
在此等狀況下，可不認為雷射形成微影設備之部分，且輻射射束可憑藉包含例如適合導向鏡面及/或射束擴展器之射束傳遞系統而自雷射傳遞至源收集器模組。在其他狀況下，例如，當源為放電產生電漿EUV產生器(常常被稱為DPP源)時，源可為源收集器模組之整體部分。
照明器IL可包含用於調整輻射射束之角強度分佈的調整器。通常，可調整照射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，琢面化場鏡面裝置及琢面化光瞳鏡面裝置。照明器可用以調節輻射射束，以在其橫截面中具有所要的均一性及強度分佈。
輻射射束B可入射於固持於支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT上之圖案化裝置(例如，光罩) MA上，且由該圖案化裝置來圖案化。在自圖案化裝置(例如，光罩) MA反射之後，輻射射束B穿過投影系統PS，投影系統PS將該射束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器PS2 (例如，干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT例如以便使不同目標部分C定位於輻射射束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器PS1可用以相對於輻射射束B之路徑來準確定位圖案化裝置(例如，光罩) MA。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(例如，光罩)MA及基板W。
所描繪之設備LPA可用於以下模式中之至少一者：步進模式、掃描模式及靜止模式。
在步進模式中，支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT及基板台WT保持基本上靜止，同時賦予至輻射射束之整個圖案一次性投影於目標部分C上(例如，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，以使得可曝光不同目標部分C。
在掃描模式中，在將賦予至輻射射束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT及基板台WT (例如，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT之速度及方向。
在靜止模式中，支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且基板台WT經移動或掃描，同時賦予至輻射射束之圖案投影於目標部分C上。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的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，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
圖16為根據一實施例的微影投影設備之詳細視圖。
如所展示，LPA可包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構及配置，使得可將真空環境維持於源收集器模組SO之圍封結構220中。可藉由放電產生之電漿源來形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸汽(例如，Xe氣體、Li蒸汽或Sn蒸汽)來產生EUV輻射，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內之輻射。舉例而言，藉由產生至少部分離子化電漿之放電來產生極熱電漿210。為了輻射之高效產生，可需要為(例如) 10 Pa之分壓之Xe、Li、Sn蒸汽或任何其他合適氣體或蒸汽。在一實施例中，提供經激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。
由熱電漿210發射之輻射係經由定位於源腔室211中之開口中或後方的視情況選用的氣體障壁或污染物截留器230 (在一些狀況下，亦被稱作污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染物截留器230亦可包括氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。如在此項技術中為吾人所知，本文中進一步所指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室211可包括可為所謂掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可自光柵光譜濾光器240反射，以沿著由點虛線「O」指示之光軸而聚焦在虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器模組經配置，使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，照明系統IL可包括琢面化場鏡面裝置22及琢面化光瞳鏡面裝置24，琢面化場鏡面裝置22及琢面化光瞳鏡面裝置24經配置以提供在圖案化裝置MA處之輻射射束21之所要角分佈，以及在圖案化裝置MA處之輻射強度之所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化裝置MA處反射輻射射束21後，隨即形成經圖案化射束26，且經圖案化射束26藉由投影系統PS經由反射元件28、30成像至由基板台WT固持之基板W上。
比所展示元件多的元件通常可存在於照明光學件單元IL及投影系統PS中。取決於微影設備之類型，光柵光譜濾光器240可視情況存在。此外，可存在比諸圖中所展示之鏡面更多的鏡面，例如，與圖15中所展示相比，在投影系統PS中可存在1至6個額外反射元件。
如圖15中所說明之收集器光學件CO被描繪為具有掠入射反射器253、254及255之巢狀收集器，僅僅作為收集器(或收集器鏡面)之一實例。掠入射反射器253、254及255經安置成圍繞光軸O軸向地對稱，且此類型之收集器光學件CO可結合常常被稱為DPP源之放電產生電漿源而使用。
圖17為根據實施例的微影投影設備LPA之源收集器模組SO的詳細視圖。
源收集器模組SO可為LPA輻射系統之部分。雷射器LA可經配置以將雷射能量沈積至諸如氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li)之燃料中，從而產生具有數十eV的電子溫度之高度離子化電漿210。在此等離子之去激發及再結合期間所產生之高能輻射自電漿發射，由近正入射收集器光學件CO收集，且聚焦至圍封結構220中的開口221上。
本文中所揭示之概念可模擬或數學上模型化用於使子波長特徵成像之任何通用成像系統，且可尤其供能夠產生愈來愈短波長之新興成像技術使用。已經在使用中之新興技術包括能夠藉由使用ArF雷射來產生193 nm波長且甚至能夠藉由使用氟雷射來產生157 nm波長之極紫外線(EUV)、DUV微影。此外，EUV微影能夠藉由使用同步加速器或藉由運用高能電子來撞擊材料(固體或電漿)而產生在20 nm至50 nm之範圍內的波長，以便產生在此範圍內之光子。
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。雖然上文所描述之作為度量衡標記之實例結構為出於位置量測之目的而特定設計及形成之光柵結構，但在其他實施例中，可在為形成於基板上之裝置的功能性部分之結構上量測位置。
許多裝置具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語「標記」及「光柵結構」無需特定地針對正執行之量測來提供結構。不透明層並非可破壞藉由觀測呈習知波長之標記對標記之位置進行之量測的唯一種類之上覆結構。舉例而言，表面粗糙度或衝突的週期性結構可干涉在一或多個波長下之量測。
與位置量測硬體及實現於基板及圖案化裝置上之合適的結構相關聯，實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令實施上文所說明之類型之量測方法以獲得關於由上覆結構覆蓋的標記之位置的資訊。
此電腦程式可例如藉由專用於該用途之處理器或類似者來實行。亦可提供其中經儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟)。
儘管上文可已特定地參考在光學微影之內容背景中之本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置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裝置移除抗蝕劑，從而在抗蝕劑中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「射束」涵蓋全部類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或約為365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在1 nm至100 nm之範圍內之波長)，以及粒子射束，諸如離子射束或電子射束。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件(包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件)中之任一者或組合。反射組件很可能用於在UV及/或EUV範圍內操作之設備中。
本發明之實施例可藉由以下條項進一步描述。 1.        一種用於在一晶片上產生一度量衡標記結構的非暫時性電腦可讀媒體，該度量衡標記結構用於藉由基於一圖案分佈判定該度量衡標記結構之特徵來量測藉由對該晶片執行之半導體製造製程誘發的疊對特性，該媒體包含儲存於其中的指令，該等指令在由一或多個處理器執行時使得包含以下各者的操作被執行： 接收一第一函數，該函數表徵由對一基板執行之半導體製造製程誘發的一疊對指紋，該疊對指紋為一第一層上之特徵相對於該基板之一第二層上之特徵之間的一疊對的一表示； 接收一第二函數，該第二函數表徵該半導體製造製程中之一製程對該基板之一層的一物理效應； 藉由在該第一函數與該第二函數之間應用一解廻旋運算來判定該第一層的一圖案分佈，該圖案分佈指示該第一層之一部分內特徵的一密度；及 基於該圖案分佈產生該度量衡標記結構之該等特徵的形狀及/或定位。 2.        如條項1之媒體，其中： 該度量衡標記結構之該等特徵不均一地分佈於該第一層上，從而使得特徵在該度量衡結構之一部分中的一密度大於特徵在該度量衡結構之另一部分中的一密度，且 該第二層上之該等特徵均一地分佈於該第二層上，該第二層形成於第一層下方，其中均一地分佈的特徵在該第二層上之該等特徵之間具有一均一間距。 3.        一種包含儲存於其中之指令的用於判定一度量衡標記結構之非暫時性電腦可讀媒體，該度量衡標記結構用於量測一半導體製造製程的製程特性，該等指令在由一或多個處理器執行時使得包含以下各者的操作被執行： 獲得一第一函數，該第一函數經組態以表徵由對一基板執行之一半導體製造製程誘發的一疊對指紋； 基於該第一函數導出指示該基板之一部分內特徵之一數目的一圖案分佈；及 基於該圖案分佈判定用於安置於該基板上之該度量衡標記結構之該等特徵的物理特性。 4.        如條項3之媒體，其中該獲得該第一函數包含： 獲得一可微函數，該可微函數之梯度等效於由該半導體製造製程誘發的該疊對指紋。 5.        如條項3至4中任一項之媒體，其中該第一函數包含以下中之至少一者： 該基板之一或多個尺寸的一拋物線函數； 該基板之一或多個尺寸的一三角函數；或 該基板之一或多個尺寸的一反函數。 6.        如條項3至5中任一項之媒體，其中該圖案分佈的該導出包含： 使用一第二函數對該第一函數進行解廻旋，該第二函數表徵該半導體製造製程對該基板之一層的一物理效應。 7.        如條項6之媒體，其中該第二函數在由該圖案分佈廻旋之後為可分離的。 8.        如條項6之媒體，其中該第二函數包含一核心函數，該核心函數為該基板之一長度尺寸的一函數，從而允許該第二函數捕捉該基板上該疊對指紋在不同長度下的改變。 9.        如條項8之媒體，其中該核心函數為具有一長度作為參數的一高斯核心。 10.      如條項6至9中任一項之媒體，其中該第二函數包含以下中之至少一者： 一擴散核心，該擴散核心表徵促成該疊對指紋之一蝕刻製程期間表面電荷的一再分佈；或 一應力核心，該應力核心表徵促成該疊對指紋之一蝕刻製程期間釋放的一應力。 11.      如條項6至10中任一項之媒體，其中該圖案分佈的該導出包含： 應用一傅立葉變換至該第一函數及該第二函數以獲得一經變換之第一函數及一經變換之第二函數； 將該經變換之第一函數除以該經變換之第二函數；及 隨後應用一反傅立葉變換以判定該度量衡標記結構的該圖案分佈。 12.      如條項3至10中任一項之媒體，其中判定該等特徵之物理特性包含： 基於該圖案分佈判定該度量衡標記結構之一組多邊形形狀，第一組多邊形形狀包含不同於第二組多邊形形狀中之多邊形形狀的多邊形形狀；及/或 判定該等特徵相對於彼此的定位。 13.      如條項12之媒體，其中判定該等特徵之物理特性包含： 基於一組幾何約束及該圖案分佈判定該度量衡標記結構的該組多邊形形狀；及 基於該等特徵之間的距離約束及該圖案分佈判定該第一組多邊形形狀或該第二組多邊形形狀中之多邊形形狀之間的一定位。 14.      如條項13之媒體，其中該組幾何約束包含與形狀、大小及/或多邊形形狀關於彼此的相對定位相關的一組臨限值。 15.      如條項13之媒體，其中判定該等特徵之該等物理特性為一反覆程序，每一反覆包含： 基於該圖案分佈使一初始集合的多邊形形狀分佈於該度量衡標記結構的一部分內； 判定與該初始組的多邊形形狀相關聯之該組幾何約束是否被滿足； 回應於一或多個幾何約束並未被滿足，修改該初始組的多邊形形狀中的一或多個多邊形形狀之一形狀，從而使得該一或多個幾何約束被滿足；及 將該等經修改之多邊形形狀包括於該組多邊形形狀的一集合中。 16.      如條項3至15中任一項之媒體，其進一步包含： 獲得一經圖案化基板在該度量衡標記結構處之一疊對的量測； 使用與該度量衡標記結構相關聯的一圖案密度函數及一組第二函數來預測一疊對指紋，該組第二函數表徵對該經圖案化基板執行之一組製程之物理效應；及 基於該經量測疊對及該經預測疊對指紋判定對該圖案化之基板執行的該組製程中每一者的一疊對指紋貢獻。 17.      如條項16之媒體，其中判定該疊對指紋貢獻包含： 藉由調諧與該組第二函數相關聯的參數執行一多重線性回歸以使該經預測疊對指紋擬合至該經量測疊對。 18.      如條項17之媒體，其進一步包含： 基於在該多重線性回歸之後獲得的一製程之一疊對指紋貢獻調整該組製程的製程參數以減小與該製程相關聯的該疊對指紋貢獻。 19.      如條項16中任一項之媒體，其進一步包含： 藉由量測該第二函數對該度量衡標記結構的一疊對回應來分離一擴散指紋及一應力指紋與該度量衡標記結構的該經量測疊對指紋。 20.      如條項16至19中任一項之媒體，其進一步包含： 使用該組第二函數將該經量測疊對外推至該基板的一整個欄位。 21.      如條項20之媒體，其進一步包含： 使用該基板之該整個欄位的該外推疊對校準一或多個製程模型，及 基於該等經校準之製程模型判定用於控制由該製程誘發之該疊對之一製程的參數值。 22.      如條項3至21中任一項之媒體，其中該疊對指紋為一第一層上之特徵相對於該基板之一第二層上之特徵之間的一疊對之一表示。 23.      如條項22之媒體，其中該度量衡標記結構形成於該基板的一第一層上。 24.      如條項23之媒體，其中該第一層上該度量衡標記結構的特徵具有一非週期性結構，且該第二層上之特徵具有週期結構。 25.      一種用於判定一度量衡標記結構的方法，該方法包含： 獲得一第一函數以表徵由對一基板執行之一半導體製造製程誘發的一疊對指紋； 基於該第一函數導出指示該基板之一部分內特徵之一數目的一圖案分佈；及 基於該圖案分佈判定用於安置於該基板上之該度量衡標記結構之該等特徵的物理特性。 26.      如條項25之方法，其中該獲得該第一函數包含： 獲得一可微函數，該可微函數之梯度等效於由該半導體製造製程誘發的該疊對指紋。 27.      如條項25至26中任一項之方法，其中該第一函數包含以下中之至少一者： 該基板之一或多個尺寸的一拋物線函數； 該基板之一或多個尺寸的一三角函數；或 該基板之一或多個尺寸的一反函數。 28.      如條項25至27中任一項之方法，其中該圖案分佈的該導出包含： 使用一第二函數對該第一函數進行解廻旋，該第二函數表徵該半導體製造製程對該基板之一層的一物理效應。 29.      如條項28之方法，其中該第二函數在藉由該圖案分佈廻旋之後為可分離的。 30.      如條項28之方法，其中該第二函數包含一核心函數，該核心函數係該基板之一長度尺寸的一函數，從而允許該第二函數捕捉疊對指紋該基板上在不同長度下的改變。 31.      如條項30之方法，其中該核心函數為具有一長度作為參數的一高斯核心。 32.      如條項28至31中任一項之方法，其中該第二函數包含以下中之至少一者： 一擴散核心，該擴散核心表徵促成該疊對指紋之一蝕刻製程期間表面電荷的一再分佈；或 一應力核心，該應力核心表徵促成該疊對指紋之一蝕刻製程期間釋放的一應力。 33.      如條項28至32中任一項之方法，其中該圖案分佈的該導出包含： 應用一傅立葉變換至該第一函數及該第二函數以獲得一經變換之第一函數及一經變換之第二函數； 將該經變換之第一函數除以該經變換之第二函數；及 隨後應用一反傅立葉變換以判定該度量衡標記結構的該圖案分佈。 34.      如條項25至33中任一項之媒體，其中判定該等特徵之物理特性包含： 基於該圖案分佈判定該度量衡標記結構之一組多邊形形狀，第一組多邊形形狀包含不同於第二組多邊形形狀中之多邊形形狀的多邊形形狀；及/或 判定該等特徵相對於彼此的定位。 35.      如條項34之方法，其中判定該等特徵之物理特性包含： 基於一組幾何約束及該圖案分佈判定該度量衡標記結構的該組多邊形形狀；及 基於該等特徵之間的距離約束及該圖案分佈判定該第一組多邊形形狀或該第二組多邊形形狀中之多邊形形狀之間的一定位。 36.      如條項35之方法，其中該組幾何約束包含與形狀、大小及/或多邊形形狀關於彼此之相對定位相關的一組臨限值。 37.      如條項35之方法，其中判定該等特徵之該等物理特性為一反覆程序，每一反覆包含： 基於該圖案分佈使一初始集合的多邊形形狀分佈於該度量衡標記結構的一部分內； 判定與該初始組的多邊形形狀相關聯之該組幾何約束是否被滿足； 回應於一或多個幾何約束並未被滿足，修改該初始組的多邊形形狀中的一或多個多邊形形狀之一形狀，從而使得該一或多個幾何約束被滿足；及 將該等經修改之多邊形形狀包括於該組多邊形形狀的一集合中。 38.      如條項25至37中任一項之方法，其進一步包含： 獲得一經圖案化基板在該度量衡標記結構處之一疊對的量測； 使用與該度量衡標記結構相關聯的一圖案密度函數及一組第二函數來預測一疊對指紋，該組第二函數表徵對該經圖案化基板執行之一組製程之物理效應；及 基於該經量測疊對及該經預測疊對指紋判定對該圖案化之基板執行的該組製程中每一者的一疊對指紋貢獻。 39.      如條項38之方法，其中判定該疊對指紋貢獻包含： 藉由調諧與該組第二函數相關聯的參數執行一多重線性回歸以使該經預測疊對指紋擬合至該經量測疊對。 40.      如條項39之方法，其進一步包含： 基於在該多重線性回歸之後獲得的一製程之一疊對指紋貢獻調整該組製程的製程參數以減小與該製程相關聯的該疊對指紋貢獻。 41.      如條項38之方法，其進一步包含： 藉由量測該第二函數對該度量衡標記結構的一疊對回應來分離一擴散指紋及一應力指紋與該度量衡標記結構的該經量測疊對指紋。 42.      如條項38至41中任一項之方法，其進一步包含： 使用該組第二函數將該經量測疊對外推至該基板的一整個欄位。 43.      如條項42之方法，其進一步包含： 使用該基板之該整個欄位的該外推疊對校準一或多個製程模型，及 基於該等經校準之製程模型判定用於控制由該製程誘發之該疊對之一製程的參數值。 44.      如條項25至43中任一項之方法，其中該疊對指紋為一第一層上之特徵相對於該基板之一第二層上之特徵之間的一疊對之一表示。 45.      如條項44之方法，其中該度量衡標記結構形成於一第一層上。 46.   如條項45之方法，其中該第一層上該度量衡標記結構的特徵具有一非週期性結構，且該第二層上的特徵具有週期結構。 47.   一種非暫時性電腦可讀媒體，該媒體包含儲存於其中的指令，該等指令在由一或多個處理器執行時使得條項25至46之一方法的操作被執行。
本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一項限制，而是應僅根據以下申請專利範圍及其等效物來界定。
雖然本文中所揭示之概念可用於，諸如矽晶圓之基板上，但應理解，所揭示之概念可與任何類型之微影系統(例如，用於在不同於矽晶圓之基板上成像的彼等微影系統)一起使用。
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的是，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。
2:寬頻帶(白光)輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 10:光譜 21:輻射射束 22:琢面化場鏡面裝置 24:琢面化光瞳鏡面裝置 26:經圖案化射束 28:反射元件 30:反射元件 32～35:週期性結構 41:圓形區域 42～45:矩形區域 100:度量衡設備 110: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: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 202:量測資訊 204:量測資訊 206:配方資料 208:配方及量測資料之完整集合 210:高度離子化電漿 211:源腔室 212:收集器腔室 214:步驟 216:步驟 218:步驟 220:圍封結構/步驟 221:開口 230:氣體障壁或污染物截留器 240:光柵光譜濾光器 251:上游輻射收集器側 252:下游輻射收集器側 253:掠入射反射器 254:掠入射反射器 255:掠入射反射器 300:場光闌 800:用於設計度量衡標記結構之方法 801:第一函數 802:第二函數 803:圖案分佈 810:度量衡標記結構 AD:調整器 AS:對準感測器 B:輻射射束 BD:射束遞送系統 BK:烘烤板 BS:匯流排 C:目標部分 CC:游標控制件 CD1:臨界尺寸1 CD2:臨界尺寸2 CD3:臨界尺寸3 CH:冷卻板 CI:通信介面 CS:實例電腦系統 CO:收集器光學件/聚光器 D1:密度環 d1:距離 D21:密度區 D22:密度區 D31:密度區 D32:密度區 D41:密度區 D42:密度區 DE:顯影器 DS:顯示器 EXP:曝光站 HC:主機電腦 ID:輸入裝置 IF:虛擬源點/位置感測器 IL:照明系統/照明器 IN:積光器 INT:網際網路 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 L1:層 L1-F1:特徵 L1-F2:特徵 L1-F3:特徵 L2-F1:特徵 L2-F2:特徵 L2-F3:特徵 L2:層 LA:雷射器/微影設備 LACU:微影控制單元 LAN:區域網路 LB:裝載匣 LC:微影製造單元 LPA:微影投影設備 LS:位階感測器 M1:對準標記 M2:對準標記 MA:圖案化裝置 MEA:量測站 MET:度量衡系統 MM:主記憶體 MS1:度量衡標記結構 MS2:度量衡標記結構 MS3:度量衡標記結構 MS4:度量衡標記結構 MSp1:放大部分 MSp2:放大部分 MT:支撐結構 NDL:網路鏈路 O:點虛線/光軸 OVLFP1:疊對指紋 OVLFP2:疊對指紋 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 P802:製程 P804:製程 P806:製程 PDM:圖案密度圖 PM:第一定位器 PRO:處理器 PS:投影系統 PS1:位置感測器 PS2:位置感測器 PU:處理器及控制器 PW:第二定位器 ROM:唯讀記憶體 RF:參考框架 R1:暗環 RO:基板處置器或機器人 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SD:儲存裝置 SO:源收集器模組 T:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 W':基板 W'':基板 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台
併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式展示本文中所揭示之主題的某些態樣，且與描述內容一起有助於解釋與所揭示實施例相關聯之一些原理。在圖式中，
圖1說明根據實施例之微影設備；
圖2示意性地說明根據實施例之圖1之設備中的量測及曝光製程；
圖3說明根據實施例之微影製造單元或叢集；
圖4示意性地描繪根據實施例的基板上之多重週期性結構目標之形式及量測光點之輪廓；
圖5示意性地描繪根據實施例的圖4之目標的影像；
圖6示意性地描繪根據實施例之實例度量衡設備及度量衡技術；
圖7示意性地描繪根據實施例之實例度量衡設備；
圖8為根據實施例的用於設計度量衡標記結構之方法的流程圖；
圖9說明根據實施例的自圖案密度圖產生度量衡標記結構之製程；
圖10說明根據實施例之例示性度量衡標記結構；
圖11說明根據實施例之另一例示性度量衡標記結構；
圖12說明根據實施例的另一例示性度量衡標記結構；
圖13A說明根據實施例的實例度量衡標記結構；
圖13B說明根據實施例的與第一製程相關聯的第一疊對指紋，該第一疊對指紋使用應用至圖13A之度量衡標記結構之第一核心判定；
圖13C說明根據實施例的與第二製程相關聯的第二疊對指紋，該第二疊對指紋使用應用至圖13A之度量衡標記結構之第二核心判定；
圖14為根據實施例的用於執行本文所描述之方法中之一些的實例電腦系統之方塊圖；
圖15為根據實施例之另一微影投影設備(LPA)的示意圖；
圖16為根據實施例的微影投影設備之詳細視圖；
圖17為根據實施例的微影投影設備LPA之源收集器模組SO的詳細視圖。
CD1:臨界尺寸1
CD2:臨界尺寸2
CD3:臨界尺寸3
D1:密度環
d1:距離
L1-F1:特徵
L1-F2:特徵
L1-F3:特徵
L2-F1:特徵
L2-F2:特徵
L2-F3:特徵
MS1:度量衡標記結構
MSp1:放大部分
MSp2:放大部分
PDM:圖案密度圖
R1:暗環

Claims (16)

  1. 一種非暫時性電腦可讀媒體，該媒體包含儲存於其中的指令，該等指令在由一或多個處理器執行時使得該處理器執行判定一度量衡標記結構的一方法，該方法包含： 獲得一第一函數以表徵由對一基板執行之一半導體製造製程誘發的一疊對指紋； 基於該第一函數導出指示該基板之一部分內特徵之一數目的一圖案分佈；及 基於該圖案分佈判定用於安置於該基板上之該度量衡標記結構之該等特徵的物理特性。
  2. 如請求項1之媒體，其中該獲得該第一函數包含： 獲得一可微函數，該可微函數之梯度等效於由該半導體製造製程誘發的該疊對指紋。
  3. 如請求項1之媒體，其中該第一函數包含以下各者中之至少一者： 該基板之一或多個尺寸的一拋物線函數； 該基板之一或多個尺寸的一三角函數；或 該基板之一或多個尺寸的一反函數。
  4. 如請求項1之媒體，其中該導出該圖案分佈包含： 使用一第二函數對該第一函數進行解廻旋，該第二函數表徵該半導體製造製程對該基板之一層的一物理效應。
  5. 如請求項4之媒體，其中該第二函數包含一核心函數，該核心函數係該基板之一長度尺寸的一函數，從而允許該第二函數捕捉該基板上該疊對指紋在不同長度下的改變。
  6. 如請求項5之媒體，其中該第二函數包含以下各項中之至少一者： 一擴散核心，該擴散核心表徵促成該疊對指紋之一蝕刻製程期間表面電荷的一再分佈；或 一應力核心，該應力核心表徵促成該疊對指紋之一蝕刻製程期間釋放的一應力。
  7. 如請求項4之媒體，其中該導出該圖案分佈包含： 應用一傅立葉變換至該第一函數及該第二函數以獲得一經變換之第一函數及一經變換之第二函數； 將該經變換之第一函數除以該經變換之第二函數；及 隨後應用一反傅立葉變換以判定該度量衡標記結構的該圖案分佈。
  8. 如請求項1之媒體，其中判定該等特徵之物理特性包含： 基於該圖案分佈判定該度量衡標記結構之一組多邊形形狀，一第一組多邊形形狀包含不同於一第二組多邊形形狀中之多邊形形狀的多邊形形狀；及/或 判定該等特徵相對於彼此的定位。
  9. 如請求項1之媒體，其中判定該等特徵之該等物理特性包含： 基於一組幾何約束及該圖案分佈判定該度量衡標記結構的該組多邊形形狀；及 基於該等特徵之間的距離約束及該圖案分佈判定該第一組多邊形形狀或該第二組多邊形形狀中之多邊形形狀之間的一定位。
  10. 如請求項1之媒體，其中判定該等特徵之該等物理特性為一反覆程序，每一反覆包含： 基於該圖案分佈使一初始組的多邊形形狀分佈於該度量衡標記結構的一部分內； 判定與該初始組的多邊形形狀相關聯之該組幾何約束是否被滿足； 回應於一或多個幾何約束並未被滿足，修改該初始組的多邊形形狀中的一或多個多邊形形狀之一形狀，從而使得該一或多個幾何約束被滿足；及 將該等經修改之多邊形形狀包括於該組多邊形形狀的一集合中。
  11. 如請求項1之媒體，其中該方法進一步包含： 獲得一經圖案化基板在該度量衡標記結構處之一疊對的量測； 使用與該度量衡標記結構相關聯的一圖案密度函數及一組第二函數來預測一疊對指紋，該組第二函數表徵對該經圖案化基板執行之一組製程之物理效應；及 基於該經量測疊對及該經預測疊對指紋判定對該圖案化之基板執行的該組製程中每一者的一疊對指紋貢獻。
  12. 如請求項11之媒體，其中判定該疊對指紋貢獻包含： 藉由調諧與該組第二函數相關聯的參數執行一多重線性回歸以使該經預測疊對指紋擬合至該經量測疊對；及 基於在該多重線性回歸之後獲得的一製程之一疊對指紋貢獻調整該組製程的製程參數以減小與該製程相關聯的該疊對指紋貢獻。
  13. 如請求項11之媒體，其中該方法進一步包含： 藉由量測該第二函數對該度量衡標記結構的一疊對回應來分離一擴散指紋及一應力指紋與該度量衡標記結構的該經量測疊對指紋。
  14. 如請求項13之媒體，其中該方法進一步包含： 使用該組第二函數將該經量測疊對外推至該基板的一整個場； 使用該基板之該整個場的該外推疊對校準一或多個製程模型，及 基於該等經校準之製程模型判定用於控制由該製程誘發之該疊對之一製程的參數值。
  15. 如請求項1之媒體，其中該疊對指紋為一第一層上之特徵相對於該基板之一第二層上之特徵之間的一疊對之一表示。
  16. 如請求項15之媒體，其中該第一層上該度量衡標記結構的特徵具有一非週期性結構，且該第二層上的特徵具有週期性結構。
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