TW202321814A - 基於繞射之疊對誤差計量的改良目標 - Google Patents

基於繞射之疊對誤差計量的改良目標 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於半導體計量之方法，其包含將第一及第二上覆膜層沈積於一半導體基板上及圖案化該等層以界定一疊對目標。該目標包含：該第一層中之一第一光柵圖案，其包含在一第一方向上定向之至少一第一線性光柵及在垂直於該第一方向之一第二方向上定向之至少一第二線性光柵；及該第二層中之一第二光柵圖案，其包含相同於該第一線性光柵之至少一第三線性光柵及相同於該第二線性光柵之一第四線性光柵。該第二光柵圖案分別在該第一方向及該第二方向上具有相對於該第一光柵圖案達第一位移及第二位移之一標稱偏移。擷取且處理該基板之一散射測量影像以估計該第一層與該第二層之圖案化之間的一疊對誤差。

Description

基於繞射之疊對誤差計量的改良目標
本發明大體上係關於半導體裝置之製造，且特定言之，本發明係關於用於半導體電路計量之方法及目標特徵。
半導體電路通常使用光微影方法製造。在光微影中，使一薄層光敏聚合物(光阻劑)沈積於一半導體基板上且使用光學或其他輻射圖案化以使基板之部分由光阻劑覆蓋。光阻劑藉由一掃描器將一倍縮光罩之一影像投射於光阻劑上(通常使用紫外輻射)而圖案化。在圖案化之後，藉由方法(諸如蝕刻及離子轟擊)改質基板以改變基板之材料性質及/或形貌，而由光阻劑覆蓋之基板之部分不受影響。
半導體電路計量用於量測圖案化光阻劑之性質，諸如圖案化特徵之形貌及位置。光阻劑之圖案化特徵相對於先前圖案化程序層之準確位置對於實現光微影程序之一高良率至關重要。圖案化光阻劑相對於一下伏程序層之配準中之任何誤差(失準)指稱「疊對誤差」。作為一實例，在具有10 nm至14 nm (所謂之10-nm設計規則)之最小線寬之典型半導體電路中，最大可允許疊對誤差係2 nm至3 nm。在前邊緣半導體電路中，線寬收縮至5 nm，最大可允許疊對誤差隨之減小。
疊對誤差通常使用光學疊對計量設備(通常稱為光學疊對計量工具)量測，因為可見光及紅外波長中之光學輻射能夠穿透光阻層以及穿透光阻劑下之介電層。此外，紅外波長能夠穿透一半導體基板(諸如矽)以實現透過基板之計量。使用位於半導體基板之劃線(分離相鄰晶粒之線)中及/或晶粒內之疊對目標來量測疊對誤差。
常用疊對計量工具分為兩類：散射測量工具及成像工具。散射測量工具(諸如KLA公司(Milpitas，CA，USA)之ATL100 TM工具)自計量工具之物鏡之出射光瞳擷取疊對目標之週期性目標特徵之一繞射(散射測量)影像。處理指示自目標特徵散射之光學輻射之角分佈之散射測量影像以量測疊對誤差。
成像工具(諸如KLA公司(Milpitas，CA，USA)之Archer TM系列工具)擷取一疊對目標之一影像，諸如KLA之AIM TM疊對目標。將一影像分析演算法應用於所獲取之影像以定位程序層中之目標特徵之對稱中心及光阻層中之目標結構之對稱中心。基於兩層中之目標特徵之對稱中心之間的位移來計算疊對誤差。
術語「光學輻射」及「光」(如本描述及申請專利範圍中所使用)通常係指可見光、紅外及紫外輻射之任何者或全部。
下文所描述之本發明之實施例提供用於疊對目標、特定言之用於散射測量之改良設計以及使用此等疊對目標進行計量之方法及系統。
因此，根據本發明之一實施例，提供一種用於半導體計量之方法。該方法包含將一第一膜層沈積於一半導體基板上及沈積上覆該第一膜層之一第二膜層及圖案化該第一膜層及該第二膜層以界定一疊對目標。該疊對目標包含一第一光柵圖案，其形成於該第一膜層中且包含在一第一方向上定向之至少一第一線性光柵及在垂直於該第一方向之一第二方向上定向之至少一第二線性光柵。該疊對目標亦包含形成於該第二膜層中且包含相同於該第一線性光柵之至少一第三線性光柵及相同於該第二線性光柵之一第四線性光柵之一第二光柵圖案，該第二光柵圖案在該第一方向及該第二方向上具有相對於該第一光柵圖案達預定第一位移及第二位移之一標稱偏移。該方法進一步包含使用一成像總成擷取其上已形成該疊對目標之該半導體基板之一散射測量影像及處理該影像以估計該第一膜層與該第二膜層之圖案化之間的一疊對誤差。
在一些實施例中，該第一光柵圖案進一步包含分別在該第一方向及該第二方向上定向之第五線性光柵及第六線性光柵，且該第二光柵圖案進一步包含分別在該第一方向及該第二方向上定向之第七線性光柵及第八線性光柵，且該第三線性光柵及該第四線性光柵相對於該第一線性光柵及該第二線性光柵在一正指向上偏移該預定第一及第二位移，而該第七線性光柵及該第八線性光柵相對於該第五線性光柵及該第六線性光柵在一負指向上偏移該預定第一及第二位移。
在一所揭示之實施例中，該第一及第二位移具有相等量值。
另外或替代地，該等線性光柵之各者包含在該等線性光柵之各者中之該等條之間具有一預界定間距之至少兩個平行條，且該第一線性光柵及該第二線性光柵隔開等於該等條之間的該預界定間距之一距離。
在一些實施例中，該第一及第二光柵圖案在該半導體基板之一平面中具有不大於10 µm × 10 µm之尺寸。替代地，該第一及第二光柵圖案在該半導體基板之該平面中具有不大於5 µm × 5 µm之尺寸。
在額外實施例中，該第一膜層包含一程序層，且該第二膜層包含一光阻層。替代地，該第一及第二膜層之各者包含一程序層。
在一些實施例中，擷取該散射測量影像包含將自該疊對目標散射之光學輻射聚焦於一物鏡之一出射光瞳，且將該出射光瞳成像於一影像感測器上。另外或替代地，處理該影像包含比較該影像中之兩個或兩個以上繞射級以估計該疊對誤差。
根據本發明之一實施例，亦提供一種用於圖案化一半導體晶圓之遮罩集。該遮罩集包含經組態用於圖案化該半導體晶圓上之一第一膜層之一第一光微影遮罩，該第一光微影遮罩包含：一第一光柵圖案，其包含在一第一方向上定向之至少一第一線性光柵及在垂直於該第一方向之一第二方向上定向之至少一第二線性光柵。該遮罩集進一步包含經組態用於圖案化上覆該半導體晶圓上之該第一膜層之一第二膜層之一第二光微影遮罩。該第二光微影遮罩包含一第二光柵圖案，其形成於該第二膜層上且包含相同於該第一線性光柵之至少一第三線性光柵及相同於該第二線性光柵之一第四線性光柵，該第二光柵圖案分別在該第一方向及該第二方向上具有相對於該第一光柵圖案達預定第一及第二位移之一標稱偏移。
將自對本發明之實施例之以下詳細描述及結合附圖更充分理解本發明，其中：
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2021年11月27日申請之美國臨時專利申請案63/283,429之權利，該案以引用的方式併入本文中。
疊對目標通常用於一半導體基板上之連續圖案化膜層之間的疊對誤差之精確及準確量測。此等層可包括(例如)一程序層及一光阻層，或，在蝕刻後應用中，包括兩個程序層。因此，儘管下文參考一程序層及一光阻層描述一些實例實施例，但此等實施例之原理可在適當修改之後應用於一第一程序層及一第二程序層。
在標準散射測量疊對計量中，疊對目標包括在半導體晶圓之平面中之兩個正交方向上定向之由平行等間距條形成之線性光柵，光阻層及程序層中具有若干組相同疊對光柵。光阻層中之光柵藉由光微影程序中之適合偏移遮罩特徵相對於程序層中之光柵偏移一量值f 0之預定標稱位移，其小於光柵間距。各線性光柵之位移在正交於光柵條之一方向上。對於各光柵方向，一些位移在一正指向上，而另一些位移在一負指向上。此等位移破壞兩層中之光柵之間的對稱性且因此破壞+1與-1繞射級之間的對稱性，且能夠自繞射信號提取疊對誤差。位移之正負號係指適合選擇之座標軸，其中可任意選擇軸之正負方向。類似地，繞射級之正負號之選擇係任意的。
一散射測量疊對目標之一常見設計包括具有定位為方形之四個象限之四個單元之方形。此一目標之典型尺寸係20 µm × 20 µm，具有四個5 µm × 5 µm單元。各單元包括程序層中之一線性光柵(程序光柵)，及上覆在程序光柵上之光阻層中之一相同線性光柵(光阻光柵)。在該等單元之兩者中，線性光柵之條在y方向上定向，且光阻光柵在x方向上相對於程序光柵偏移；而在其他兩個單元中，條在x方向上定向，且光阻光柵在y方向上相對於程序光柵偏移一位移f 0，且在光阻劑之第四單元中。
對於此種具有此等尺寸之散射測量疊對目標，呈一個單元中之光柵對與相鄰單元中之正交定向之光柵對之條之端之間的繞射形式之光學串擾可忽略。然而，隨著目標大小減小(例如，在經設計以插入裝置區域中之目標中)，目標之所需總尺寸收縮至5 µm × 5 µm或甚至更小。對於此等小目標，一光柵對與其正交相鄰者之間的光學串擾可誘發在量測結果中引入顯著誤差。
下文所描述之實施例藉由在垂直於及平行於光柵條之兩個方向上使光阻層中之光柵之各者相對於程序層中之光柵偏移來解決小散射測量目標中之光學串擾問題。因此，條之端沿條之長尺寸移位。因此，藉由適當地選擇各光柵之位移方向及正負號，條端具有相同於相鄰光柵條之長邊緣之偏移。另外，條端與相鄰光柵之間的距離經設計以具有相同於相鄰光柵之條間距之間距。因此，條端將一部分條添加至相鄰光柵且將以一有利方式促成散射測量信號而非引入誤差。
在所揭示之實例中，一種用於半導體計量之方法包括將一第一膜層沈積於一半導體基板上及沈積上覆該第一膜層之一第二膜層，及圖案化該第一膜層及該第二膜層以界定一疊對目標。該疊對目標包括一第一光柵圖案，其形成於該第一膜層中且包括在一第一方向上定向之至少一第一線性光柵及在垂直於該第一方向之一第二方向上定向之至少一第二線性光柵。該疊對目標進一步包括一第二光柵圖案，其形成於該第二膜層中，且包括相同於該第一線性光柵之至少一第三線性光柵及相同於該第二線性光柵之一第四線性光柵。該第二光柵圖案分別在該第一方向及該第二方向上具有相對於該第一光柵圖案達預定第一位移及第二位移之一標稱偏移。(在本描述及申請專利範圍中，術語「標稱」係指將根據用於圖案化兩個膜層之遮罩之設計在一理想微影程序中印刷之尺寸及圖案。)
方法進一步包括使用一成像總成擷取其上已形成疊對目標之半導體基板之一散射測量影像，及處理該影像以估計該第一膜層與該第二膜層之圖案化之間的疊對誤差。散射測量影像與將自理想程序獲得之影像之偏差指示目標中之光柵圖案之間的實際偏移相對於標稱偏移之偏差。
圖1係根據本發明之一實施例之用於量測一半導體晶圓12上之疊對誤差之一散射測量疊對計量設備10之一示意性側視圖。以實例之方式展示設備10以繪示本文所描述之疊對目標之使用。替代地，此等目標可用於其他種類之散射測量系統中。
散射測量疊對計量設備10包括一成像總成14、一照明總成16、一控制器18及晶圓12安裝於其上之一台20。成像總成14包括具有一出射光瞳23之一物鏡22、一立方體光束分離器24及一成像透鏡26。成像總成14進一步包括一二維感測器陣列28，其包括(例如)具有一二維像素陣列30之一互補金屬氧化物半導體(CMOS)偵測器。成像透鏡26將出射光瞳23成像於感測器陣列28上。
照明總成16包括發射光學輻射之一光源32及一透鏡34。台20位於物鏡22附近，且包括由控制器18控制之致動器，其可在x方向、y方向及z方向上(參考笛卡爾座標36)線性移動台，以及圍繞z軸旋轉台。
在圖中所描繪之實施例中，一第一膜層38已沈積於半導體晶圓12上且在一光微影程序中圖案化。在一後續程序步驟中，包括光阻劑之一第二膜層40已沈積於第一膜層38上。在本實施例中，第一膜層38指稱一「程序層」，且第二膜層40指稱一「光阻層」。在替代實施例(諸如蝕刻後應用)中，第一膜層及第二膜層兩者均可包括程序層。層38及40包括藉由一光微影程序形成之圖案，其中半導體電路形成於晶圓12中，其包含散射測量疊對目標之目標特徵，諸如圖2中所展示及下文所描述之疊對目標。
控制器18耦合至感測器陣列28及台20。控制器18通常包括以軟體及/或韌體程式化以執行本文所描述之功能之一可程式化處理器，連同用於連接至設備10之其他元件之適合數位及/或類比介面。替代地或另外，控制器18包括執行控制器之至少一些功能之固線式及/或可程式化硬體邏輯電路。儘管為了簡單起見，控制器18在圖1中展示為一單一整塊功能塊，但實際上，控制器可包括具有用於接收及輸出圖中所繪示及文字中所描述之信號之適合介面之多個互連控制單元。
為在膜層38及40中擷取一散射測量疊對目標之一散射測量影像，將晶圓12定位於台20上使得目標位於物鏡22之視野(FOV)中。光源32將相干光學輻射束投射至透鏡34，其將光束進一步投射至立方體光束分離器24。光束分離器24將光束反射至物鏡22中，其將光束投射於晶圓12上。照射於晶圓12上之輻射散射回物鏡22，其中散射輻射之角分佈在出射光瞳23中形成一散射測量影像。散射測量影像由透鏡26成像於感測器陣列28上。控制器18讀取影像且處理影像以量測疊對誤差。
圖2展示根據本發明之一實施例之用於疊對誤差之散射測量之一疊對目標100。在本圖中亦展示笛卡爾座標36以澄清疊對目標100相對於設備10之定向，以及促進目標之描述。
自本圖中之z方向看，目標100包括四個單元102、104、106及108。各單元包括形成於光阻層40 (圖1)中之一線性光柵，其上覆在形成於下伏程序層38中之一相同線性光柵上，線性光柵在x方向及y方向兩者上均具有一標稱偏移。在圖中所描繪之實例中，各線性光柵包括兩個平行條，其中光柵及條標記如下： 表1：單元內之光柵及條之標記
單元 光柵 層40 (第二光柵圖案) 層38 (第一光柵圖案)
102 140 110a, 110b   
142    112a, 112b
104 144 114a, 114b   
146    116a, 116b
106 148 118a, 118b   
150    120a, 120b
108 152 122a, 122b   
154    124a, 124b
下文中進一步詳述層38之第一光柵圖案及層40之第二光柵圖案。
儘管為了簡單起見，圖2中之線性光柵之各者僅包括兩個條，但實際上，形成於層38及40中之光柵之各者通常包括較大數目之條。
單元內之兩個線性光柵彼此平行。因此，例如，單元102之線性光柵140及142彼此平行。在圖中所描繪之實例中，單元102及106中之光柵在y方向上定向，且單元104及108中之光柵在x方向上定向。在所有四個單元中，光阻層及程序層中之條具有相同標稱條寬度(臨界尺寸，CD) W及條間間距S。
目標100包括層38中之一第一光柵圖案及層40中之一第二光柵圖案。綜合而言(表1)，分別包括條112a/b、116a/b、120a/b及124a/b之線性光柵142、146、150及154構成第一光柵圖案，而分別包括條110a/b、114a/b、118a/b及122a/b之線性光柵140、144、148及152構成第二光柵圖案。第二光柵圖案具有由x方向及y方向兩者上之位移界定之相對於第一光柵圖案之一標稱偏移，如下文進一步詳細解釋。儘管圖2中所展示之之光柵圖案在層38及40之各者中包括四個線性光柵，但在替代實施例中，具有此等種類之標稱偏移之疊對目標可包括較少數目之光柵，例如兩個光柵或較大數目之光柵。此外，儘管圖2中所展示之之光柵圖案在x方向及y方向兩者上方便地具有相同幾何尺寸(包含寬度、間距及偏移)，但在替代實施例中，x及y維度上之尺寸可不同。
目標100之兩個態樣在減輕光學串擾之負面影響及改良用於計算疊對誤差之散射測量影像方面係有用的：1)相鄰單元之間的選定間距，及2)層38及40中之條之間的標稱偏移，其包含兩個x及y方向之各者上之位移。
如先前所述，本描述中之標稱偏移係指在光微影程序中設計之偏移，其中藉由用於產生條之光微影遮罩中之特徵之適合位移來實施偏移。層40中之條相對於層38中之條之實際偏移係標稱偏移及疊對誤差之一總和。標稱偏移用於破壞散射測量信號之+1與-1繞射級之間的對稱性且因此使控制器18能夠處理散射測量影像以估計層38與40之間的疊對誤差。
例如，參考單元102及104，單元104之層38中之條116a及116b之端與單元102之層38中之相鄰條112b之間的標稱間距經設計以具有相同於條112a與112b之間的標稱間距S。類似地，參考單元102及108，單元102之層38中之條112a及112b之端與單元108之層38中之相鄰條124b之間的標稱間距經設計以具有相同於條124a與124b之間的標稱間距S。在其他兩對單元(單元106及108及單元104及106)之間應用類似間距。
進一步參考單元102，層40中之條110a及110b相對於層38中之條112a及112b之間的標稱偏移包含y方向上之一位移-f 0及x方向上之一位移-f 0。位移f 0通常係條寬W之一分率。此處，位移之負指向指示位移在笛卡爾座標36之座標軸之負方向上。(已任意選擇座標軸之「正」及「負」方向之指向。)
在單元108中，條122a及122b相對於各自條124a及124b具有一標稱偏移，其包含y方向上之一位移-f 0及x方向上之一位移+f 0。
單元106之標稱偏移包括在相對於單元102之相反指向上之位移，即條118a及118b相對於各自條120a及120b在x軸及y軸兩者之正方向上位移+f 0。
最後，單元104之標稱偏移包括在相對於單元108之相反指向上之位移，意謂條114a及114b相對於各自條116a及116b在y方向上位移+f 0且在x方向上位移-f 0。
將單元之間的間距與光柵圖案之(二維)標稱偏移組合具有以下效應：各單元中之條之端具有類似於一相鄰單元中之條之長側之結構。例如，涵蓋單元104中之條116a及條114a之端及單元102中之條112b及條110b之面向長側之一區域126中之層結構及間距相同於涵蓋單元102中之條112a及112b及條110a及110b之面向長側之一區域128中之層結構及間距。因此，區域126中之結構促成由單元102中之條對110a/b及112a/b形成之散射測量影像。類似地由一區域130中之條116b及條114b之端予以促成。
在疊對目標100中，單元102、104、106及108之各者包括兩個條。如先前所述，在替代疊對目標中，單元可包括較大數目之條，諸如三條、四條、五條或五條以上。較大數目之條增加目標100之繞射效率且因此改良成像於感測器陣列28(圖1)上之散射測量影像之品質，但以一較大目標大小為代價。
選擇由P ＝ W + S給出之光柵之節距(週期) P使得自目標100繞射之光之第一繞射級(+1及-1)照射在物鏡22之出射光瞳23內(圖1)。取決於物鏡22之數值孔徑(NA)及由光源32發射之相干光學輻射之光譜，節距P可選擇為(例如) 500 nm，其中一條寬W ＝ 250 nm且一條間距S ＝ 250 nm。替代地，節距P可更大，諸如700 nm或800 nm，對應於具有相等條寬及間距之光柵，分別係W ＝ 350 nm或400 nm及S ＝ 350 nm或400 nm。在替代實例中，可選擇不等節距及間距。
取決於一單元內之條數及條之節距P，根據本發明之實施例之疊對目標在基板20之平面中可具有小於10 µm × 10 µm之外尺寸。藉由適當選擇光柵節距、條寬及條數，可使疊對目標小至5 µm × 5 µm，且在疊對誤差之散射測量量測中仍給出良好效能，或當實施更精細設計規則時，甚至低至2 µm × 2 µm或更小。
圖3A及圖3B係根據本發明之一實施例之可用於產生疊對目標100之包括光微影遮罩180及182之一遮罩集之一示意性正視圖。(實際上，此等遮罩通常包括裝置特徵之一較大集合，但為了簡單起見，圖3A及圖3B僅展示疊對目標特徵。)
光微影遮罩180包括一不透明背景181中之開口(諸如開口184a及184b)，其在光微影程序中界定程序層38上之第一光柵圖案。例如，開口184a與184b分別界定條124a與124b (圖2)。光微影遮罩182包括一不透明背景183中之開口(諸如開口186a及186b)，其界定光阻層40上之第二光柵圖案。例如，開口186a及186b分別界定條122a及122b (圖2)。遮罩182之開口相對於遮罩180之開口在x方向及y方向兩者上移位以在第一與第二光柵圖案之間產生所要標稱偏移。
替代地，代替均勻光柵條，各開口可包括多個緊密間隔之平行開口之一集合使得印刷於半導體基板12上之對應多線符合光微影程序之設計規則。多線之集合在疊對目標中界定一條，因為個別線通常無法由設備10之成像總成14解析。
圖4係根據本發明之一實施例之示意性地繪示一疊對目標(諸如目標100)之製造及使用目標量測疊對誤差之一流程圖200。
在一第一沈積步驟202中，將一第一膜層(例如，程序層38，如圖1中所展示)沈積於半導體基板20上。在一第一圖案化步驟204中，在第一層中圖案化一第一光柵圖案(例如，藉由使用一第一遮罩之一光微影程序，其後接著蝕刻)。在一第二沈積步驟206中，將一第二膜層(例如，光阻層40)沈積於第一層上。在一第二圖案化步驟208中，在第二層中圖案化一第二光柵圖案(例如，使用一第二光微影遮罩)，其中對於光柵圖案之各光柵，在x方向及y方向上具有預界定偏移。第一及第二光柵圖案一起構成疊對目標。
在以此方式圖案化第一及第二膜層之後，在一散射測量影像擷取步驟210中，(例如，藉由設備10之成像總成14)擷取一散射測量影像。在一疊對誤差估計步驟212中，設備10之控制器18處理散射測量影像以估計層38與40之間的疊對誤差。
應瞭解上述實施例以實例之方式引用，且本發明不受限於上文特別展示及描述之內容。確切而言，本發明之範疇包含上文所描述之各種特徵之組合及子組合，以及熟習技術者在閱讀前述描述時想到且在先前技術中未揭示之其變動及修改。
10:散射測量疊對計量設備 12:半導體晶圓 14:成像總成 16:照明總成 18:控制器 20:台 22:物鏡 23:出射光瞳 24:立方體光束分離器 26:成像透鏡 28:二維感測器陣列 30:二維像素陣列 32:光源 34:透鏡 36:笛卡爾座標 38:第一膜層 40:第二膜層 100:疊對目標 102:單元 104:單元 106:單元 108:單元 110a:條 110b:條 112a:條 112b:條 114a:條 114b:條 116a:條 116b:條 118a:條 118b:條 120a:條 120b:條 122a:條 122b:條 124a:條 124b:條 126:區域 128:區域 130:區域 140:線性光柵 142:線性光柵 144:線性光柵 146:線性光柵 148:線性光柵 150:線性光柵 152:線性光柵 154:線性光柵 180:光微影遮罩 181:不透明背景 182:光微影遮罩 183:不透明背景 184a:開口 184b:開口 186a:開口 184b:開口 200:流程圖 202:第一沈積步驟 204:第一圖案化步驟 206:第二沈積步驟 208:第二圖案化步驟 210:散射測量影像擷取步驟 212:疊對誤差估計步驟 +f 0:位移 -f 0:位移 S:條間距 W:條寬
圖1係根據本發明之一實施例之用於量測一半導體晶圓上之疊對誤差之散射測量疊對計量設備之一示意性側視圖； 圖2係根據本發明之一實施例之用於散射測量之一疊對目標之一示意性正視圖； 圖3A及圖3B係根據本發明之一實施例之包括兩個光微影遮罩之一遮罩集之示意性正視圖；及 圖4係示意性繪示根據本發明之一實施例之用於量測一半導體晶圓上之疊對誤差之一方法之一流程圖。
10:散射測量疊對計量設備
12:半導體晶圓
14:成像總成
16:照明總成
18:控制器
20:台
22:物鏡
23:出射光瞳
24:立方體光束分離器
26:成像透鏡
28:二維感測器陣列
30:二維像素陣列
32:光源
34:透鏡
36:笛卡爾座標
38:第一膜層
40:第二膜層

Claims (16)

  1. 一種用於半導體計量之方法，其包括： 將一第一膜層沈積於一半導體基板上及沈積上覆該第一膜層之一第二膜層； 圖案化該第一膜層及該第二膜層以界定一疊對目標，該疊對目標包括： 一第一光柵圖案，其形成於該第一膜層中且包括在一第一方向上定向之至少一第一線性光柵及在垂直於該第一方向之一第二方向上定向之至少一第二線性光柵；及 一第二光柵圖案，其形成於該第二膜層中且包括相同於該第一線性光柵之至少一第三線性光柵及相同於該第二線性光柵之一第四線性光柵，該第二光柵圖案分別在該第一方向及該第二方向上具有相對於該第一線性光柵達預定第一位移及第二位移之一標稱偏移； 使用一成像總成擷取其上已形成該疊對目標之該半導體基板之一散射測量影像；及 處理該影像以估計該第一膜層與該第二膜層之圖案化之間的一疊對誤差。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一光柵圖案進一步包括分別在該第一方向及該第二方向上定向之第五線性光柵及第六線性光柵，且該第二光柵圖案進一步包括分別在該第一方向及該第二方向上定向之第七線性光柵及第八線性光柵，且 其中該第三線性光柵及該第四線性光柵相對於該第一線性光柵及該第二線性光柵在一正指向上偏移該預定第一及第二位移，而該第七線性光柵及該第八線性光柵相對於該第五線性光柵及該第六線性光柵在一負指向上偏移該預定第一及第二位移。
  3. 如請求項1之方法，其中該第一及第二位移具有相等量值。
  4. 如請求項1之方法，其中該等線性光柵之各者包括在該等線性光柵之各者中之該等條之間具有一預界定間距之至少兩個平行條，且其中該第一線性光柵及該第二線性光柵隔開等於該等條之間的該預界定間距之一距離。
  5. 如請求項1之方法，其中該第一及第二光柵圖案在該半導體基板之一平面中具有不大於10 µm × 10 µm之尺寸。
  6. 如請求項5之方法，其中該第一及第二光柵圖案在該半導體基板之該平面中具有不大於5 µm × 5 µm之尺寸。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一膜層包括一程序層且該第二膜層包括一光阻層。
  8. 如請求項1之方法，其中該第一及第二膜層之各者包括一程序層。
  9. 如請求項1之方法，其中擷取該散射測量影像包括：將自該疊對目標散射之光學輻射聚焦於一物鏡之一出射光瞳，且將該出射光瞳成像於一影像感測器上。
  10. 如請求項9之方法，其中處理該影像包括：比較該影像中之兩個或兩個以上繞射級以估計該疊對誤差。
  11. 一種用於圖案化一半導體晶圓之遮罩集，該遮罩集包括： 一第一光微影遮罩，其經組態用於圖案化該半導體晶圓上之一第一膜層，該第一光微影遮罩包括一第一光柵圖案，其包括在一第一方向上定向之至少一第一線性光柵及在垂直於該第一方向之一第二方向上定向之至少一第二線性光柵；及 一第二光微影遮罩，其經組態用於圖案化上覆該半導體晶圓上之該第一膜層之一第二膜層，該第二光微影遮罩包括一第二光柵圖案，其形成於該第二膜層上且包括相同於該第一線性光柵之至少一第三線性光柵及相同於該第二線性光柵之一第四線性光柵，該第二光柵圖案分別在該第一方向及該第二方向上具有相對於該第一光柵圖案達預定第一及第二位移之一標稱偏移。
  12. 如請求項11之遮罩集，其中該第一光柵圖案進一步包括分別在該第一方向及該第二方向上定向之第五線性光柵及第六線性光柵，且該第二光柵圖案進一步包括分別在該第一方向及該第二方向上定向之第七線性光柵及第八線性光柵，且 其中該第三線性光柵及該第四線性光柵相對於該第一線性光柵及該第二線性光柵在一正指向上偏移該預定第一及第二位移，而該第七線性光柵及該第八線性光柵相對於該第五線性光柵及該第六線性光柵在一負指向上偏移該預定第一及第二位移。
  13. 如請求項11之遮罩集，其中該第一及第二位移具有相等量值。
  14. 如請求項11之遮罩集，其中該等線性光柵之各者包括在該等線性光柵之各者中之該等條之間具有一預界定間距之至少兩個平行條，且其中該第一線性光柵及該第二線性光柵隔開等於該等條之間的該預界定間距之一距離。
  15. 如請求項11之遮罩集，其中該第一及第二光柵圖案在該半導體基板之一平面中具有不大於10 µm × 10 µm之尺寸。
  16. 如請求項15之遮罩集，其中該第一及第二光柵圖案在該半導體基板之該平面中具有不大於5 µm × 5 µm之尺寸。
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