TW385359B - Method for measuring the positions of structures on a mask surface - Google Patents

Description

A 7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明説明（，） 發明背鲁IB逋械 本發明主張於1998年4月21日所提出申請之德國申請 案H019817714.3之優先權之播利，其揭示内容在此特別 的併入作為參考。 本發明是鼷於一_獮悬在一想罩表面上结構物之位置 的方法，其中此瓛軍是放置於一澜Μ台上之影像一評估 座橘测置装置之中。此测量台是Μ —種干涉儀可測量的 方式，可垂直於一影像一拥量系统之光_而移動。與此 遮軍有鼷之遮罩座標系统使用對齊記號辑齊於一拥量装 置座擦系統。 此《軍座標条铳中之结構物設定的位置是預先所決定 的° 執行此種方法的拥量装置是描述於1998年3月31日半 導體教育計黼所公布，由C.Biasing博士所著的其禰Κ 名稱為"使用於遮罩製造之園案置放澜置學”之諭文的原 稿之中。其揭示之内容在此併入作為參考。一種所知而 在商業上可獲得之此型测量裝置是Leica LHS IPRO系统 。此测量裝置尤其特刖作為使甩於半辱體製造之抵罩的 品質控制之用，此種雉軍的品霣在半導體晶Η的製造中 變得越來越重要。從一個遮罩至另一個遮罩的结構物位置 (騮案）之規格變得越來越嚴格。在以上提到論文的内容 中所描述的測最裝置•可Μ細董相對於特殊對齊之 结構位置，其以優於奈米（η·)之典型準確度Μ界定雄 軍座镖系统。鞴由此等對齊記諕之肋，此等遮軍然後可 (請先閱讀背面之注意事項再. f装—— 本頁 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） Α7 Β7 五、發明説明（，） 以在—分節器之中被對齊，以投影至晶圓表面之上。在此 «程中所犯的錯誤可Μ直接用微影術過程中的所謂”錯 誤預算"來作說明。此遮罩於分節器中被對齊，以致於 當在遮簞上各別之對齊記號被照射時，它們彼此正好位 於彼此之上。然而，此分節器只有一儸特別的區域，在 其阃_遮箪可Μ移動及轉動Μ作實體對齊。 腰著對所有的元件愈來愈嚴格的規格，與遮軍外供H 緣有藺之遮罩上结溝物之位置亦成為遮單之一個簠要的 品質特色。與外側邊緣有鼷之结構物的位置被稱為，中 央性’或’圖案中央性’。 fc遮軍通常設於微影裝置之內（例如，Ε-光媒或雷射 撖影術）其使用三黏（例如限位》或’梢’）M獲得一可再 生產的位置。假設此等邊緣彼此成直角，遮軍之兩外侧 鼉緣是Μ此三黏而建立，此甬邊緣對於由结構物所產生 的_案形成一個參考。 在以前，*醒案中央性•並不非常重要。埴是因為為遮 覃所裝投之分節器之中容許公差是如此的大，Κ致於即 (諳先閲讀背面之注意事項再填客本頁)

1T 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 合 意整顔於 符 醻調ott的Μ 能 作被)°上有 亦 性嫌 W黏量 度 央微Η觸拥 0 中顯Η接來 準 案此(S在下 的 齷，點靠嫌 統 之鏡觸在微 糸 本微接置鼷 影 樣鼷的放在 撖 將的目作作 罩 僅常數搡搡 遮 •正闻手手 , 的用相用用 量 目使有貝， 测 的的具人後 的 制目统作然 外 控 tt 系操。 額 程為影被上 作 製。緻後之 有 。了量同然台 沒格為测如罩縝 使規 地成遮微 本紙張尺度適用中理國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ .. 五、發明説明（令） 遮罩逢緣之寫於遮罩上的待殊’中央記號•。假如距逢緣 的距離保持在一預定之公差範圍內，則可保狂·賴由對齊 記憶之肋在分節器內，可Μ達成遮軍的足夠對齊。其測 量準確度的要求並不很高。 然而，随著新的每一代的晶片，對於準確度Μ及測量 產量的要求不斷坩加。使用傳统顯微鏡以手工拥量所能 達成的準確度已經不再足夠。更有進者，在用手搡作的 測量之中，耗費了太多的時間來對齊於澜量裝置中的遮 罩，Μ尋找或定位tt结嫌，Κ及此實際澜量本身。此外， 對於在各别测悬裝置（顧微鏡）每一次的瀰量，必須將此 遮單從一裝載殻體中移出，且在拥悬之後，必須再小心 地將其赭存於裝載殺醴之中。每一項處理遇程增加了對 遮單污染及損害的危險，諸如此類可能發生•當將遮單 放在接觸點或梢上時。 因此，本發明的目的是提供一種测量方法，以此方法， 可以用更高之準確度•更快的速率•以及滅少對遮罩損 壊的危險來決定'案中央’。 此目檷是根據本發明之一種以上提及型式的方法而達 成，其中除了與遮軍座檷系铳有闢之遮軍上之结嫌物的 實際位置之外，此痣罩至少兩僩互相垂直之外側邊掾的 位置，於此遮罩座檷系統中測最。有利地，此遮軍外側 邊緣的位置在一座標轴上，是藉由影像估計所測得邊緣 位置之值而決定；而在另一座檷輪上，是藉由現有_量 台的位置而決定。假設此等外側邊缘是彼此互相垂直， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） 1 1 1 1' /—X 1 請· 先1 1 [ 背1 面 1 之 % 1 _ 1. pi I 1 1 ! 訂 1 1 1 1 1 1 。个 I 1 1 f 1 1 1 1 1 1 1 1 1 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 _ 五、發明說明（斗） 而當對於一外側邊線而決定了兩痼位置值，而對另一外 側邊線至少決定了一値位置值，則可以決定用於建立’ 中央’之兩個參考線。 有利的是，另外邊緣的位置亦可被測量，以致其為可 能去査核遮罩Η尺寸大小中的公差，因此可以決定有關 於遮罩臭正中心之遮罩表面中結構物之對齊。 因為本方法使用一影像估計測量条统（而相對於傳统用 手操作的顯徹鏡）。遮罩外部邊緣之影像可以被儲存於測 量裝置之中，以及一待潮量之邊緣位置可以被設於测量 台的自動找尋之中。為了測量外餺邊緣的位置，有利地 使用一種低孔徑之影像光學儀器》如果測量台表面被使 得反射，對於測量裝置之影像光線而言，至少是在重疊 遮罩外制邊緣的區域内。然後，此邊緣被反射光所照射 。有足夠的光的強度進入此測量糸統以決定遮罩的邊緣。 藉由依賴傳統的方法以決定’圖案中央’可在遮罩上提 供選擇性的結構元件，其與遮罩外侧邊緣有關以及在遮 罩座標糸統之中的位置可以被決定。然而，此與外侧邊 緣有關之所有被測量之結構物之位置，在根據本發明但 沒有特殊’中央記號’的情況下亦可被決定。 可以被決定的是，被選擇之結構元件以及其他被測量 結構物至遮罩外侧遴緣的距離，而不是座檫位置。 有利地是，本發明可以在僅幾秒鐘内以更大的準確度 以測量圖案之中央而免除了使用接觸或限制點，以及用 手操作方式將遮罩移至測量顯微鏡的必要。此更藉由免 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — Ι1ΙΙ11 — — — ———II a — — — — — — — — f r_ — —— — — — — — — — — — 111 — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（^ ) 除了顯 省空間 外元件 本發 Μ下對 _示之 第1 统遮軍 第2 第3 敝鏡的須 。而顯微 〇 明之其他 本發明詳 醏Μ銳明 要，而 鏡在半 之目的 细的描 靨是在一微影糸 明匾式 兩個中 可有利地在一乾淨的房間內節 導《製造通程中是所須要的額 •優黏，Μ及新的特色，將由 述Μ及附圈而變得明顯。 統中•對接觸限位酤所配置之傳 佈置之說 _是具有 鼷是遮軍邊緣典I型設計之横截面式 第4圈是根據本發明 之一典型彩像之匾式。 Β式夕睇拥銳明 央記號之進軍Η式； 藉由一影像糸統所得之遮覃邊嫌 (請先聞讀背面之注意事項再 •l·— ·11 ^1 ° t寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圈是傳统 箪Η包含於其中 结構（線網）。對 埯軍Η 15之兩個 緣接近三個接觸 第2麵顬示一 。而其至兩外側 第3 _中，顯示 常傾斜，其規定 化0 為了執行根據 遮軍布置之典型的圈示。其所顯示之遮 央匾域是於微影系統之中所產生的遮箪 齊記號10是置於嬢獮外自由霣域之中》 外期I邊緣12,14必須互相成直角。埴些邊 點16。此虛線形成_案中央的參考。 遮軍片15其具有各別設置之中央記號18 邊緣作為參考的距難是Μ觭頭表示。在 遮罩片15邊緣匾域之横截面。此邊緣通 之距離Α通常在0.2與0.6毫米（«〇之間變 本發明方法，此遮軍被裝載入在一测 -7 - 本紙張尺度適用中困囷家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 ____B7_;__ 五、發明說明（& ) 量台之上的座標测量糸統之中。然後，執行初步的對齊 ，將遮罩對準測量裝置的座標条統，並界定遮罩座標条 統。於下一個步驟中，測量遮罩的外部邊緣。 為此目的，測量台被移至位置，在此位置邊緣將被测 量。至少在此邊緣位置，遮罩之背景應具有高度反射性 ，以致有足夠的光線在從此背景反射回而進入測量装置 之影像估計照相機之後，會通過具有一小孔徑之測量裝 置的影像光學儀器。第4圖顯示由例如是CCD照相機之照 相機所偵測得之一値此種影像〇在遮罩之外部區域20由 於反射背景而有一明亮之表面。遮罩之邊緣22本身是非 常暗，因為其傾斜之表面造成入射光線被反射出影像目 標之孔徑範圍。遮罩之表面24亦將光線反射入影像光學 儀器之物鏡。其亮度取決於遮罩的型式。因為在遮罩片 15之外镅邊緣之典型之亮度分布，此影像可以被儲存， 並使用於測量台之自動尋找中作影像辨認。 當測量台到達其被規定，或是自動找到之測量位置， 此遴綠確實的位置被測得。邊緣之測量是藉在影像視域 中所示之測量窗口 26中之影像分析方法之肋而實行。此 測量之準確度取決於例如是C CD照相機之影像記錄条統 之解像度。此邊緣位置之測量值然後被儲為在一座標上 之邊緣位置而現行以干涉儀所測得之測量台位置，則儲 存於另一値座標軸上。 以此方式，在遮罩Η之兩個外侧邊緣上至少_得三點 ，而這些邊緣互柑垂直。當然，亦可能測得所有外倒邊 緣之位置。 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格<210 X 297公釐） -II - I - — — II - !| I I I I I I I — — — — — — — I— - II - II--—II - ----- -- - I__ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ~ ： ---—7 ___ 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在下一値步驟中，測得中央記號18的位置。為此目的 ，一傾各別記億之兩相對遴緣被測量以決定中央或中央 線。此兩互相垂直中線之交點決定了記號的位置（座標 位置）。這些·記號在結構上與對齊記號或傳統之测量記 號並無不同。因此’任何可以被正常地測量的結構物在 根據本發明的方法中可以被使用作為中央記號。因此， 任何數目的結構物可以被界定為中央記號。此設計位置 (設定位置），測量位置，以及!己號的數目，、對於每一摘測 量過程而§，可以一種客戶待定的方式來界定。 此所獲得之邊線位置之值以及所測量之中央結構物位 置之值’被儲存於一测最資料當案之中因此可以用來 作更進一步之估計β亦可組成一各別之資料檔以作中央 估計 更進一步的估計可以使用適當的估計軟髏，而在一種 客戶一待定的方式中進行。此估計可包括尤其，計算 有翻於邊緣之結構之間的距離。然而亦可估計有鼷於 外側邊綠之被測量结構物之重力中心，轉動中心，正交 中心，等等之移動。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印契 為此目的，其為有利知曉所有外倒邊緣之位置。尤其 ，亦可査核此遮罩片之外部之尺寸大小。 根據本發明之方法不僅擴張了已知測量裝置之應用範圍 ,亦可使得對於遮罩結構作新的設計。此為有利，因為 當遮罩表面愈密集的設置的結構物，則中央記號可以加在 遮罩上的任何點，或者選澤性結構可以從正規的遮罩結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 * 297公釐〉 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（方） 構來界定。因為中央記號不能使用傳統的測董方法以用 手操作的顬微鏡來测量。 Μ上之揭示内容之提出，僅在說明本發明之目的不在 於限制。因為對於熟知此技藝的人士而言•對於這些所 揭示實腌例之修改是包含了本發明之精神與實質。本發 明應被認為包括其所附之申請專利範圍以及其所鼷同等 物之範圍内之一切事項。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐〉 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（？） 參考符號說明

10. …辑 齊 記 號 12 , 14.外 側 邊 緣 15 . ..,遮 罩 片 16 . …接 m 點 18 . …中 央 記 號 20 . …區 域 22 . ...逢 緣 24 . * * · 面 26 . ...«Κ 董 窗 P -11 (請先閲讀背面之注意事項再势寫本頁) f裝· Γ 填寫丄 ,,τ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 I 1 · 一 種 董 測 在 ~~* 遮 軍 面 上 之 構 造 物 之 方 法 9 其 中 一 遮 軍 Ί 1 被 置 放 於 測 最 台 上 — m 像 估 計 座 標 測 量 裝 置 之 中 1 1 負 此 測 量 台 是 以 種 干 涉 儀 可 拥 量 的 方 式 • 可 垂 直 於 請 先 1 1 影 像 — 測 量 系 铳 之 光 輪 而 移 動 及 與 此 遮 軍 有 顯 讀 1 I 之 遮 罩 座 榡 系 狹 » 是 經 由 與 測 量 裝 置 之 测 量 裝 置 座 標 η 面 之 1 1 系 統 有 顛 之 對 齊 記 號 而 對 SIC > 此 遮 罩 座 棵 系 統 中 之 遮 注 意 事 1 1 軍 面 上 之 檐 造 物 之 位 置 是 蕷 先 規 範 設 定 其 中 除 了 遮 項 再 1 罩 座 標 糸 統 中 之 構 造 物 之 實 際 位 置 之 外 % 遮 軍 之 至 少 % 寫 本 1 η 甬涸互相垂直之外側邊緣的位置是在遮覃座檷系统中 頁 1 1 被 測 量 〇 1 I 2 .如 申 請 專 利 範 圃 第 1 項 之 方 法 » 其 中 至 少 ™- 外 側 邊 緣 1 1 之 位 置 是 決 定 於 在 一 座 標 軸 上 藉 由 影 像 估 計 所 m 得 1 訂 1 | 之 邊 緣 位 置 9 Μ 及 在 另 — 座 檷 粬 上 測 量 台 規 在 位 置 之 值 0 1 1 3 .如 串 請 專 利 範 画 第 2 項 之 方 法 > 其 中 對 於 至 少 兩 届 外 1 I 供 邊 緣 中 之 抉 定 兩 個 位 置 之 值 » 而 對 於 此 等 外 側 邊 1 線 〇 缘 中 之 另 個 決 定 至 少 一 個 位 置 之 值 〇 4.如 申 請 專 利 範 圃 第 1 項 之 方 法 • 其 中 外 側 邊 緣 之 影 像 1 I 是 儲 存 於 座 橘 拥 ft 裝 置 之 中 » 而 待 測 量 之 邊 緣 位 置 是 1 1 設 於 m ft 台 之 白 動 尋 找 之 中 〇 1 5 .如 串 謫 専 利 m 圔 第 1 項 之 方 法 » 其 中 外 m 邊 緣 位 置 之 1 1 m 量 » 是 一 具 有 小 孔 徑 之 影 像 光 學 儀 器 來 執 行 〇 1 1 6 .如 申 謫 専 利 範 醣 第 1 項 之 方 法 $ 其 中 拥 最 台 具 有 一 反 1 1 射 表 面 其至少是在裝設於其上遮軍之外側邊緣的附 1 I 12 1 1 1 1 本紙張尺度逋用中國國家揉牟（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A8 q a ¢. p 广 B8 ύύύάοί C8 Do 六、申請專利範圍 近，Μ反射測量裝置之影像光線。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於遮罩上提供選 擇性之结構元件，其位置是相對於遮罩之外供邊緣， 並於遮罩座標系統之中決定。 8. 如申請專利範圔第1項之方法，其中任何被测量结構 之位置之決定，亦相對於遮罩之外側邊緣。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中決定從被選定之 结檐元件至遮罩之兩個外側邊緣之鉅離。 10.如申請專利範圍第8項之方法，其中決定任何之被 測量结構物以及遮罩之兩外側邊緣間之距離。 U.如申請專利範圍第1項之方法，其中使用结構物Μ及 邊緣位置之被耱存位置座標，Κ執行各種不间的估計 ，其包栝與遮罩兩外侧邊緣有醑之结構圖案之重力中 心，旋轉中心，或正交中心之位移。 12.如申請專利範圍第1項之方法，其中遮罩之三個或更 多外側邊緣之位置是於遮罩座橘系統中被测量，Μ便 能夠査核遮軍片尺寸大小之公差，並決定與遮軍興正 中央有關之结構物之對齊。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 、13. —種遮罩參敝测量方法，包括Κ下行為： y 將在一澜量台上具有遮罩座檷系铳之遮罩，配置於具 有测量裝置座摞系統之一影像估計座標測量裝置之中 ;將遮罩座標系統與測量裝置座標系统對齊；Μ及使 用影像估計座檷测量裝置，Μ測量遮軍上结構物之位 查，Μ及在遮單座檷系铳中之遮單之至少一俚外撕邊 -13- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 S〇5i>5£_S__ 六、申請專利範圍 緣之位置。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中測量之行為是在 沒有從測量台上將遮罩移除的方式下進行。 15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中测屋遮罩之至少 一外側邊緣的行為，其包括在一座標袖上從藉由影像 估計座標测最裝置所拥得之邊緣位置值Μ決定外側邊 緣的行為，Μ及在另一座檷上從测量台之現在測量台 位置值Μ決定外側邊緣的行為。 16. 如申請専利範圍第15項之方法，其中甜量遮罩之兩互 相垂直之外側邊緣，並決定兩外側邊緣中之一的兩镅 位置值，Κ及兩外側邊緣中之另一個之至少一個位置 值。 17. 如申請專利範圍第13項之方法，其中拥最三個或更多 個外側邊緣之位置，Κ便能夠査核遮罩片尺寸大小之 公差，Μ決定有醐於遮單真正中心之结構物之對齊。 ：18.—種測量遮簞之遮罩參敝之方法，其具有一遮罩座標 系統，包括·· 一影像估計座檷測量裝置，其具有影像光學儀器，並 包括一被修改調整Κ容納遮罩之測量台；以及 其中此測量裝置將遮罩座標系統與測量裝置座檷系 統對齊，並測量在遮軍座標系統中之遮軍上结構物之 位置，Μ及此系統中之遮罩之至少兩個互相垂直之外 侧邊緣之位置。 19.如申請專利範圍第18項之系統，其中測量裝置使用相 _ 1 4 - 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS } Α4規&Τ210Χ297公釐）~ ---------------訂’------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 六、申請專利範圍 同之影像光學儀器· Μ測量结構物之位置Μ及至少兩 傾外部邊緣之位置。 20. 如申請專利範圍第18項之糸統，其中Μ沒有將遮軍從 測最台上移除的方式，測量结構物的位置，Μ及測童 至少兩外側邊緣之位置。 21. 如申請專利範匾第1δ項之系統，其中測量遮罩之三個 更多邊緣之位置，Μ便能夠査核遮罩片之尺寸大小之 公差，並決定有翮於遮罩真正中心之结構物之對齊。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）