TWI490634B - 校正位置測量裝置的方法與校正遮罩 - Google Patents

Description

校正位置測量裝置的方法與校正遮罩

本發明關於校正用於微影光罩上的測量結構的位置測量之裝置(於此也稱為位置測量裝置)之方法、用於校正此類型裝置之校正遮罩、以及包含此類型校正遮罩之校正遮罩組。再者，本發明關於包含供位置測量之裝置及此類型校正遮罩之配置、此類型校正遮罩之用途、以及測量微影光罩之方法。

微影光罩上的測量結構(例如對準記號)的高度精確位置測量是光罩度量學中的中心任務之一。此亦稱為光罩圖案佈置(photomask pattern placement、PPPM)。藉由測量結構的測量，以高精確度產生光罩上的實物量具。此乃對於利用電子束寫入器在光罩寫入程序達到光罩上結構的位置精確度之必要先決條件。再者，對於既存光罩組之測量結構的測量，可合格化個別微影層之不同光罩之結構位置相對彼此的偏差。光罩與光罩間結構位置的偏差亦稱為「覆蓋(overlay)」。上述的光罩通常亦稱為遮罩。

當光罩結構隨著技術節點的進展而縮減尺寸，亦持續增加對於光罩結構位置測量的要求。除此之外，例如雙重圖案化之技術，顯著增加光罩對光罩之間重疊的要求以及結構定位要求。由於光罩組之個別光罩越來越多是由通常遍及全世界的不同光罩製造公司所產生，並利用亦稱為「註冊裝置(registration apparatus)」之不同位置測量裝置所測量，因此個別位置測量裝置相對於彼此的配合日益重要。

微影光罩上的位置決定傳統上專門是基於干涉長度測量。針對此目的，利用顯微影像偵測光罩的對準記號的位置。利用定位桌，相繼地移動光罩的個別對準記號到影像場的中心，並利用邊緣臨界值或相關方法決定個別對準記號的位置。因而藉由決定在測量之間由定位桌所覆蓋的距離，來決定先前測量的對準記號相距的距離。定位桌所覆蓋距離利用干涉長度測量來決定。

位置測量裝置的校正習知是利用自我一致(self-consistency)性測試來實施。於此狀況下，於不同插入位置及旋轉位置測量校正遮罩。而由準多餘(quasi-redundant)測量資料記錄，可將校正遮罩上對準記號的位置誤差與位置測量裝置的固有誤差分開。而後將位置測量裝置的固有誤差用於校正位置測量裝置。

位置測量裝置誤差的典型原因尤其是干涉計誤差以及干涉計鏡的傾斜與不平。雖然此類誤差可藉由上述校正方法納入考量，但是此類方法仍受到位置測量裝置本身測量的限制。如此尤其導致以下所述的問題。

上述基礎的各校正方法無法辨識本質的特定類型誤差。因此，不能藉由簡單的校正測量來偵測及分開特定分類的誤差。此類誤差的原因尤其例如：不同插入位置造成具有空間頻率大於校正光柵的鏡不平度、光罩位置不正確、影像場旋轉位置不正確、光罩不平等。

習知藉由增加多餘的測量來對抗此問題。然而，如此顯著增加測量費用。校正測量費用因而隨著精確度需求及校正品質而增加。

藉由將相同類型的個別位置測量裝置彼此匹配，可登註個別機器的故障。然而，並未識別出方法固有的及機器類型固有的系統誤差。

本發明實施例之一目的在於解決上述問題，具體而言在於提供一種校正方法以及校正遮罩，其可以改善的精確度校正用於微影光罩上測量結構之位置測量之裝置。

本發明實施例提供一種校正用於微影光罩上的測量結構的位置測量之裝置之方法。根據本發明之校正方法包含以下步驟：合格化包含複數繞射(diffractive)結構設置於其上之校正遮罩，其係利用干涉測量決定繞射結構相對於彼此之位置來執行；利用該裝置，決定設置於校正遮罩上之複數測量結構相對於彼此的位置；以及利用針對測量結構所決定的位置以及針對繞射結構所決定的位置，校正裝置。在本案的用意內的校正遮罩不必專門用於校正此裝置。如下詳述的，根據一實施例，具有對應繞射結構之有用遮罩或產品遮罩亦可用作為校正遮罩。根據另一實施例，校正遮罩僅用於校正此裝置，並不包含要成像到晶圓的產品結構。

專屬的對準記號或其他要成像到晶圓的可用結構或產品結構，在本案的用意中可作為測量結構。於一實施例，在微影光罩上亦可含有所謂「晶粒中結構(in-die structure)」之測量結構。

本發明實施例更提供一種校正遮罩，用於校正供微影光罩上之測量結構之位置測量的裝置，根據本發明實施例之校正遮罩包含複數繞射結構，係針對該些繞射結構之干涉位置測量所組態。具體而言，校正遮罩之繞射結構組態成能利用波前偵測達到繞射結構之位置測量。再者，本發明提供一種配置，包含用於微影光罩之測量結構之位置測量的裝置以及此類型的校正遮罩。

本發明實施例更提出一種校正遮罩之用途，其中校正遮罩包含設置於其上的複數繞射結構，供校正用於微影光罩上的測量結構的位置測量之裝置，其中該些繞射結構係針對該些繞射結構之干涉位置測量所組態。

換言之，本發明實施例提供校正所謂「註冊裝置」之校正方法。此類型的「註冊裝置」用於微影光罩上測量結構之位置測量，微影光罩即提供於微影投射曝光裝置中用於欲成像到半導體晶圓之光罩。根據本發明校正方法之第一步驟涉及提供具有複數繞射結構設置於其上之校正遮罩。繞射結構組態成使得繞射結構的位置可藉由繞射結構的干涉測量來決定。繞射結構之間的距離可非常的小，或甚至為零，而造成個別繞射結構彼此合併。

在此類干涉決定繞射結構相對於彼此的位置後，利用位置測量裝置決定設置於校正遮罩上的測量結構的位置。除了繞射結構外，還可設置測量結構於校正遮罩上。選替地，繞射結構本身也可做為測量結構。利用干涉測量所產生的位置資料記錄以及利用位置測量裝置所決定的位置資料記錄因而用於校正位置測量裝置。

因此根據本發明實施例繞射結構之干涉位置測量尤其可認為是藉由波前測量對校正遮罩上的區域位置進行測量。利用此類波前測量，可得到對繞射結構的位置測量精確度比2nm還好、尤其比1nm、0.5nm、或0.1nm還要好。因此本發方法提供具有高絕對精確度的參考方法。此外，相較於習知校正方法利用影像偵測及干涉長度測量得到的測量結構的測量，本方法是基於完全不同的測量原理。使用此類不同的測量方法能將誤差分開，藉此可增加位置測量裝置的校正絕對精確度。

根據本發明校正方法之一實施例，當合格化(qualifying)校正遮罩時，干涉計的測量波輻照到校正遮罩，而在繞射結構以利特羅反射方式反射，且反射波與用於產生干涉圖案之參考波疊加。測量波可組態成平面波。於利特羅反射狀況下，繞射結構相對於測量波定向成使得繞射結構反射的波以特定繞射級回到入射測量波之光束路徑。

根據本發明又一實施例，校正遮罩相繼設置在相對於測量波的兩個不同位向，其中在各位向案例中，測量波在繞射結構於利特羅反射中具有不同繞射級。具體而言，校正遮罩相繼定位成使得測量波於利特羅反射中分別以正及負繞射及反射，而在各案例中不同繞射級的絕對值相同。於一實施例，校正遮罩相繼傾斜成使得測量波是以第一正(+1st)繞射級與第一負(-1st)繞射級進行利特羅反射。繞射結構的位置藉由在不同位向於干涉測量間形成差異而決定。根據一變化例，校正遮罩因而相對於表面法線旋轉90°，而針對傾斜位置皆重複測量。由兩個旋轉位置的測量可決定繞射結構在兩個正交座標方向的位置。

根據本發明又一實施例，提供另一校正遮罩，其中另一校正遮罩的繞射結構在結構類型上不同於第一校正遮罩的繞射結構。另一校正遮罩之繞射結構的位置利用干涉測量來決定。因而依據結構類型針對兩個校正遮罩的繞射結構所決定的位置來決定系統誤差，以及藉由在計算中排除第一校正遮罩之繞射結構的結構類型所造成的系統誤差，而改正第一校正遮罩的測量位置。於裝置的校正期間，使用第一校正遮罩之繞射結構的改正位置。如此可進一步增加校正精確度。

根據本發明一實施例，第一校正遮罩的繞射結構在結構類型上不同於另一校正遮罩的繞射結構，係在幾何及/或尺寸上不同。根據本發明另一實施例，結構上的差異是因為第一校正遮罩的繞射結構利用第一產生方法所產生，而另一校正遮罩的繞射結構是利用與第一產生方法不同的第二產生方法所產生。因此，舉例而言，繞射結構在一產生方法中可利用電子寫入產生，而在另一產生方法中可利用全像曝光(holographic exposure)。

根據本發明另一實施例，測量結構係由繞射結構所形成。如此確保利用位置測量裝置對校正遮罩進行的位置測量恰好跟合格化校正遮罩期間干涉位置測量的座標位置相同，因此位置測量資料可精確地彼此配合。如此增加校正的精確度。

根據本發明校正遮罩之一實施例，繞射結構用於能以小於2nm的精確度進行繞射結構相對於彼此的位置干涉測量，亦即精確度比2nm還好，尤其是比1nm還好。在本文中，精確度可定義為3σ，亦即位置標準偏差的三倍。標準偏差由在校正遮罩上所有測量點之所測量位置與個別所需位置間的差異計算而得。

根據本發明另一實施例，繞射結構共覆蓋超過50%的可用光罩區，尤其是超過70%。根據本發明一實施例，繞射結構共覆蓋超過設計成6英吋遮罩之校正遮罩的160cm² 的面積。

於本發明另一實施例，校正遮罩具有至少1000個繞射結構，尤其是至少2000個。因此在位置上可測量在校正遮罩上至少1000個測量點，藉此可以對應的高解析度進行遮罩上的重要測量。

於本發明另一實施例，繞射結構分別組態成繞射格柵(diffractive grating)。於一變化例中，個別繞射格柵的格柵元件相對於鄰近格柵元件在少於1.5μm的距離，尤其是少於1 μm。若繞射結構組態成例如二維格柵，則個別格柵元件由個別格柵線所形成。應了解相鄰格柵元件意指具有相同位向且直接相鄰的格柵線。在繞射結構組態成棋盤式格柵的案例中，格柵元件為棋盤式格柵特定類型的方形。而相鄰格柵間的距離表示為在棋盤式圖案的垂直或水平方向上此類型的兩個方形間的距離。

於本發明另一實施例，個別繞射格柵的格柵元件相對於彼此設置於少於3μm的週期距離(period distance)，尤其是少於2μm。週期距離亦可稱為「節距(pitch)」。

於本發明另一實施例，各繞射格柵具有至少100個格柵元件，尤其是至少200個或至少1000個格柵元件。此較佳是針對校正遮罩的各維度，亦即是針對遮罩表面展開的兩個空間方向的各個而言。如此高的格柵元件數量可得到繞射結構的高度精確位置測量。

於本發明另一實施例，這些繞射結構各在至少一空間方向具有超過200μm的範圍，尤其是超過1mm的範圍。較佳地，繞射結構在遮罩面展開的兩個空間方向皆具有超過200μm的範圍。

於本發明另一實施例，繞射結構用於在利特羅反射(Littrow reflection)中反射入射角大於1°之可見光，尤其是大於10°或大於45°。選替地，繞射結構可在利特羅反射中針對反射所述入射角的UV光而組態。

於本發明另一實施例，如上所述，繞射結構各具有棋盤式格柵(checkerboard grating)。根據一變化例，在遮罩表面的每個空間方向上，格柵具有至少100個反射方形區域的格柵元件，尤其具有至少1000個。

再者，繞射結構可各包含複數個不同位向的一維線格柵。此類結構亦稱為「拼嵌結構(parquet structures)」。於一實施例，拼嵌結構具有四個四分體(quadrants)，其中在第一及第三個四分體中，一維線格柵各設置於相同位向(orientation)，而第二及第四個四分體各具有相對於第一及第三個四分體的配置為正交位向的一維線格柵。線格柵的線長較佳為至少100μm，尤其是至少500 μm。

於本發明另一實施例，繞射結構包含環形格柵(ring grating)，具有複數同心圓及/或相對於中心點之複數徑向線。於一變化例中，環形格柵延伸於校正遮罩的整個可用區。於此案例中，繞射結構形成單一環形格柵。同心圓較佳不等距。根據一變化例，相鄰同心圓之間的距離隨著離環形格柵中心的徑向距離增加而線性增加。

於本發明另一實施例，繞射結構用於繞射在可見光及/或更高頻率波長範圍的光。因此，繞射結構用於產生與可見光及/或更高頻率波長範圍的光互動的繞射效應，尤其是在633 nm、248 nm、或193 nm的波長範圍。

如上所述，於本發明一實施例，除了繞射結構，校正遮罩還具有欲微影成像到晶圓上的產品結構。於此案例中，校正遮罩實施為所謂的產品遮罩或有用遮罩。

於本發明另一實施例，繞射結構各為電腦產生全像(CGHs)。此類CGH結構起初由CGH欲產生的干涉現象的電腦模擬所決定。於此案例中，CGH結構最佳化而使得可以簡單又高精確性來實施干涉位置決定。CGH因而藉由微影方法產生於校正遮罩上，例如藉由電子束寫入。

再者，本發明提供一種校正遮罩組，包含複數個上述校正遮罩，其中不同校正遮罩之繞射結構在結構類型上不同。如此可將繞射結構的生產誤差與干涉測量裝置的誤差分開，而在計算中從測量結果排除繞射結構的生產誤差。

如上本發明方法所述，根據一變化例，不同結構類型在幾何及/或尺寸上不同。根據另一變化例，不同結構類型在產生繞射結構的方法上不同。

本發明更提供一種供微影光罩上之測量結構之位置測量之裝置，其用於以少於1nm的精確度，測量任何測量結構相對於任何另一測量結構之位置的位置，尤其是少於0.5nm或少於0.1nm的精確度。此類精確測量裝置可利用本發明校正方法的校正來組態。換言之，位置測量裝置利用本發明干涉位置測量合格化的校正遮罩進行的校正，可提供具有上述精確度的位置測量裝置。如上所述，精確度可定義為3σ，亦即測量位置標準偏差的三倍。

關於本發明上述校正方法實施例所指的特徵可對應地應用到本發明的校正遮罩或本發明的用途。相反地，關於本發明上述校正遮罩實施例所指的特徵可對應地應用到本發明的校正方法或本發明的用途。

本發明更提供一種測量微影光罩之方法。此方法包含以下步驟：提供具有複數繞射結構設置於其上之光罩；以及利用干涉測量，決定繞射結構相對於彼此的位置。此測量方法能得到光罩上結構之高度精確位置測量。微影之測量遮罩的一個範例為上述的校正遮罩。具體而言，亦可測量具有欲成像到晶圓之產品結構之產品遮罩。

根據本發明測量方法之一實施例，干涉計之測量波輻照到遮罩，而在利特羅反射中於繞射結構反射，且反射的波疊加於用以產生干涉圖案之參考波。根據一變化例，校正遮罩相對於測量波相繼設置於兩個不同位向，其中在各位向案例中，測量波在繞射結構於利特羅反射中具有不同繞射級。由本發明校正方法所呈現的實施例及變化例，可清楚明白測量方法的其他優勢實施例。

於以下所述之例示實施例中，結構或功能上類似的元件儘可能提供相同或類似的參考符號。因此，為了瞭解特定例示實施例之個別元件的特徵，應參考其他例示實施例之說明或參考本發明的一般說明。

圖1顯示用於微影光罩12上之測量結構之位置測量的裝置10。圖2顯示具有例示測量結構14之微影光罩12之平面圖，其中測量結構14實施為十字結構之對準記號形狀。於圖2的圖式中，為了清晰目的，測量結構14相對於微影光罩12以極度放大方式顯示。為了有助於說明，圖中使用笛卡兒xyz座標，此系統顯示圖中所示組件的個別位置關係。於圖1中，x方向朝右，y方向垂直進入圖面，而z方向朝上。在晶圓上欲成像的有用結構或產品結構亦可作為測量結構14的選替物。因此，測量結構14亦可例如以所謂的「晶粒中結構(in-die structures)」包含在微影光罩12上。

位置測量裝置10通常亦稱為「註冊裝置(registration apparatus)」或「佈置度量裝置」，其包含定位桌形狀的光罩支托器16，可根據圖1所示的座標系統在x-y平面位移。再者，位置測量裝置包含長度干涉計形狀的距離測量模組18，用於決定光罩支托器16在位置改變期間的行進。

位置測量裝置10更包含記錄裝置20，於此示意地顯示測量物鏡22及二維偵測器24。再者，記錄裝置20包含分束器26以及照射源28，而使插入於光罩支托器16的微影光罩12上的測量結構14可以反射照射來記錄。照射源28所發射的光波長可在可見光範圍，例如約633nm，或在UV光範圍，例如365nm、248nm、或193nm。除了所示的反射光照射，位置測量裝置10亦可以透射光模式操作，其中照射源28的光輻照通過微影光罩12。

於位置測量裝置10操作期間，藉由光罩支托器16在x-y平面的相應位移，個別測量結構14相繼地移動到記錄裝置20之影像場中心。利用評估模組30評估計偵測器24所記錄的影像，來決定個別測量結構14的位置。此乃藉由決定個別測量結 構14之影像中的邊緣臨界值或利用相關方法來進行。先前預先測量相距測量結構14的距離是利用距離測量模組18之長度干涉計所偵測的光罩支托器16的行進來偵測。由此資訊，可以高精確度測量微影光罩12上測量結構14相對於彼此的距離。

為了進一步增加位置測量裝置10的位置測量精確度，根據本發明，圖3所示之校正遮罩40首先利用本發明方法合格化(qualifying)，而用於校正位置測量裝置10。具體而言，此校正用於消除距離測量模組18之干涉計誤差，例如餘弦誤差、由於長度相依光束輪廓及傾斜產生的誤差、以及干涉計鏡不平的誤差。

本發明之校正遮罩40包含多個繞射結構42，針對繞射結構42的干涉位置測量而組態，如下詳述。繞射結構42在整個校正遮罩40的可用區分布成密集光柵，如圖3示意地所示。於6吋遮罩的案例下，在一變化中，設置有超過1000個、較佳超過2000個此類型的繞射結構42。於此情況下，所有的繞射結構42一起覆蓋超過160cm² 的面積。適當的校正遮罩40包含所有習知的遮罩類型，尤其是具有光阻結構的遮罩、COG遮罩、MoSi遮罩，以及具有石英結構的遮罩。於校正遮罩40的一實施例中，分別相鄰繞射結構42之間的距離小於1mm。如此促進干涉測量的評估。繞射結構42之間的距離甚至可變成零，其中個別繞射結構彼此合併成，而使包含個別繞射結構的繞射整體結構有效地覆蓋校正遮罩40的重大區(substantial region)或甚至整個有用遮罩表面。

如圖3所示之校正遮罩40專門用於校正位置測量裝置10。然而，選替地校正遮罩40亦可實施成除了繞射結構42外還具有所謂產品結構之產品遮罩或有用遮罩。提供此類產品結構，以利用微影投射曝光裝置成像到晶圓上。於此情況下，具體而言，繞射結構42一起有利地覆蓋比上述還小的區域。於此案例中，校正遮罩40也專門用於校正，於一實施例，繞射結構42所覆蓋的面積可比上述的還小。

圖4顯示根據圖3之繞射結構42之第一實施例，其形狀為所謂拼嵌結構(parquet structure)42a。拼嵌結構42a具有四個四分體(quadrant)，各具有反射一維線格柵44。於此例中，兩個對角相對四分體的線格柵44水平定向而其餘兩個四分體的線格柵44垂直定向。圖4以代表性方式顯示拼嵌結構42a。於本發明一較佳實施例，線格柵44包含顯著比圖4所示之線形狀還多的結構元件46a，較佳每個線格柵44有100至200條線。線的長度大於100μm。拼嵌結構42a因此在x方向及y方向延伸超過200μm，典型超過1000μm。個別線46a之間的距離小於1.5μm，尤其是約1μm。亦稱為節距p的週期距離小於3μm，尤其是小於2μm。拼嵌結構42a因此針對可見光的繞射而設計，其中可在入射角大於1°產生具有第一繞射級的利特羅反射(Littrow reflection)。

利特羅反射意指在繞射結構繞射反射入射波之特定繞射皆回到入射波的光束路徑中，如下詳述。

圖5顯示圖3之繞射結構42之另一實施例，其為棋盤式格柵42b的形狀。根據本發明實施例，棋盤式格柵42b較佳類似地含有反射方形區46b形狀的大量結構元件。於本發明實施例，每個繞射結構在x方向及y方向的方形區46b數量至少為100個，尤其是至少1000個，因此顯著地大於圖5以代表性方式所示者。個別方形區在水平方向及在垂直方向之間的距離d，類似於圖4的距離d，較佳小於1.5 μm，尤其是小於1 μm。棋盤式格柵42b較佳在x方向及y方向具有最小範圍1 mm。

圖6顯示繞射結構42組態的另一可能性，其為環形格柵42c。不像圖3所示，環形格柵42c延伸於校正遮罩40的整個遮罩區。因此，圖3之個別繞射結構42彼此合併，而由環形格柵42c所形成。環形格柵42c包含反射同心圓46c形狀以及相對於環形格柵42c中心點之反射徑向線48c的結構元件。依據所需的位置資訊，環形格柵42c亦可僅包含同心圓46c或徑向線48c。同心圓46c之間的距離d不一定等距，於一變化例中，此距離從環形格柵的中心隨著徑向距離的增加而線性或二次方地遞減。個別同心圓46c之間的距離d是介於1及100 μm之間。

根據本發明實施例，藉由以複數平面波、球面波、或其他任意但界定的波來干涉或全像曝光，而產生圖4至圖6之繞射結構。因此避免發生高階像差。選替地，繞射結構亦可利用電子束寫入器產生於校正遮罩40上。繞射結構42亦可具有比圖4至圖6還複雜的形式。具體而言，繞射結構42可組態成電腦產生全像(CGHs)。

圖7顯示用於合格化校正遮罩40之干涉計50。干涉計50包含光源52、分束器58、以及干涉計相機72。光源52產生照射輻射54。照射輻射54具有足以實施干涉測量的同調光。照射輻射54可利用例如氦-氖雷射產生，因此具有約633 nm的波長。然而，選替地，照射輻射54亦可提供所有其他波長範圍，尤其是UV波長範圍，例如365 nm、248 nm、或193 nm。照射輻射54由光源52所產生，具有實質平面波前，沿干涉計50的光學軸56傳播，而通過分束器58。

照射輻射54因而照射到具有菲左(Fizeau)表面62的菲左元件60。部分的照射輻射54在菲左表面62反射成參考波64。通過菲左元件60的部分照射輻射54更沿光學軸56傳播成具有平面波前68之入射測量波66，而照射到校正遮罩40的表面。校正遮罩40相對於光學軸56相繼地設置於兩個不同傾斜位置。

圖8顯示這兩個傾斜位置，其中圖上部區域所示的傾斜位置對應於圖7之校正遮罩40之傾斜位置。於此傾斜位置，校正遮罩40表面法線與光學軸56之間的傾斜角α設定為使得入射測量波66在校正遮罩40的繞射結構42利特羅反射具有正第一繞射級。換言之，在繞射結構42反射的測量波之第一繞射級以反射波70形式回到入射測量波66的光束路徑。反射波70藉由分束器58導向到干涉計相機72。藉由此相機利用物鏡系統74將反射波70成像到相機晶片78的偵測表面76。與參考波64疊加的結果，在偵測表面76產生干涉圖案，而評估模組80儲存此干涉圖案。由干涉圖案可決定反射波70的波前相對參考波64的波前的偏離，因而測量反射波的波前。

如上所述，校正遮罩40之後設成圖8之下部區域所示的傾斜位置，於此傾斜位置，入射測量波66在繞射結構42利特羅反射具有負第一繞射級。以第一繞射級反射的波70與參考波64疊加而產生在相機晶片78的偵測表面76的干涉圖案，類似地由評估模組80讀取。

評估模組80藉由形成兩個干涉圖之間的差異，評估在校正遮罩40的兩個傾斜位置產生的干涉圖。如此得到校正遮罩40上個別繞射結構42相對於彼此的x座標。

所決定的座標，尤其是繞射結構42之個別形心(centroids)座標，針對繞射結構42的個別結構元件繞射效應而加以加權(weighted)。就對稱繞射結構而言，加權形心與幾何結構的幾何形心一致。若將這些座標與繞射結構42相對於彼此的預定所需距離比較，可決定繞射結構42在x方向的位置誤差。

校正遮罩40之後相對於表面法線旋轉90°，然後針對圖8中的兩個傾斜位置重複測量。評估模組80由所得的干涉圖計算校正遮罩40上之繞射結構42在y分量的位置。接著計算繞射結構42之相應y分量的位置誤差。

根據本發明實施例繞射結構42的干涉位置測量，能藉由影像偵測比習知測量結構的位置測量更加精確。之所以更加精確是因為在干涉測量期間分別實施個別結構元件46a、46b、及46c的位置平均。在繞射結構42針對所有結構元件具有固定位置誤差的案例中，針對繞射結構42干涉決定的位置產生偏移，此偏移可在位置測量裝置10後續校正中對應地納入考量。針對此目的，繞射結構42之個別結構元件的位置誤差對所需測量精確度而言必須夠小。若並非這樣，選替地，可對複數結構元件使用上述的加權形心，亦稱為綜合值(ensemble value)。根據本發明，上述干涉位置測量方法的應用不限於校正遮罩。因此，產品遮罩亦可提供有繞射結構42並利用干涉位置測量方法來測量。

利用上述校正遮罩40的合格化，可以高精確度決定校正遮罩40上繞射結構42的一組位置誤差。以此方式合格化的校正遮罩40之後插入位置測量裝置10取代圖1所示之微影光罩12，且校正遮罩40對應地藉由位置測量裝置10測量。於此案例中，測量設置於校正遮罩40上的測量結構相對於彼此的位置。根據圖2，除了繞射結構42，可設置測量結構於校正遮罩40上，例如以十字形式。然而。選替地，繞射結構42本身亦可用作為測量結構。於此案例中，繞射結構42干涉測量的位置誤差與位置測量裝置所測量的位置誤差有1:1的對應。

位置測量裝置10之後基於干涉測量的誤差組以及位置測量裝置本身所決定的位置而校正。於此案例，比較利用位置測量裝置10實施的位置測量與在校正遮罩40上以高精確度干涉測量所決定的位置，而決定針對微影光罩測量期間後續所決定的資料記錄改正之對應的校正資料記錄。

根據本發明另一實施例，於位置測量裝置10的校正期間，不僅使用單一校正遮罩40而是使用整個校正遮罩組。個別的校正遮罩40在繞射結構42的結構類型上不同。結構類型上的差異可關於幾何尺寸、或產生繞射結構42的方法。

因此，第一校正遮罩40的繞射結構42可實施為例如圖4之拼嵌結構42a，而第二校正遮罩40的繞射結構42實施為如圖5所示的棋盤式格柵形狀。第三校正遮罩可配備有例如圖6之環形格柵42c。另一校正遮罩可含有具有已用在其他校正遮罩上的幾何結構但尺度不同的繞射結構42。

再者，校正遮罩在產生繞射結構的產生方法上可不同。因此，第一校正遮罩的繞射結構可利用如電子束寫入所產生，而另一個校正遮罩的繞射結構可利用複數平面波以干涉/全像曝光施行。若之後不同校正遮罩40的個別繞射結構之位置誤差是藉由上述的干涉方法來合格化，則可將繞射結構42的典型生產誤差與位置測量裝置10的誤差分開。

10．．．位置測量裝置

12．．．微影光罩

14．．．測量結構

16．．．光罩支托器

18．．．距離測量模組

20．．．記錄裝置

22．．．測量物鏡

24．．．偵測器

26．．．分束器

28．．．照射源

30．．．評估模組

40．．．校正遮罩

42．．．繞射結構

42a．．．拼嵌結構

42b．．．棋盤式格柵

42c．．．環形格柵

44．．．一維線格柵

46a．．．線

46b．．．方形區

46c．．．圓

48c．．．徑向線

50．．．干涉計

52．．．光源

54．．．照射輻射

56．．．光學軸

58．．．分束器

60．．．菲左元件

62．．．菲左表面

64．．．參考波

66．．．入射測量波

68．．．平面波前

70．．．反射波

72．．．干涉計相機

74．．．物鏡系統

76．．．偵測表面

78．．．相機晶片

80．．．評估模組

本發明上述及其他優勢特徵參考伴隨圖式及根據本發明例示實施例之詳細說明，其中：圖1為用於微影光罩上之測量結構之位置測量的裝置之示意圖；圖2為此類具有測量結構之微影光罩之平面圖；圖3為根據本發明具有多個繞射結構之校正遮罩之平面圖；圖4為本發明根據圖3之繞射結構第一實施例之基本示意圖；圖5為根據本發明圖3之繞射結構第二實施例之基本示意圖； 圖6為根據本發明圖3之繞射結構第三實施例之基本示意圖； 圖7為根據本發明圖3之校正遮罩之測量用干涉計之截面圖；以及 圖8為根據本發明利用圖7之干涉計於測量期間校正遮罩不同傾斜位置之示意圖。

40．．．校正遮罩

50．．．干涉計

66．．．入射測量波

70．．．反射波

Claims (33)

1. 一種校正遮罩，用於校正供一微影光罩上之測量結構之位置測量的一裝置，其中該校正遮罩包含複數繞射結構，係針對該些繞射結構之干涉位置測量所組態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構用於以少於2nm的精確度達到該些繞射結構相對於彼此之位置的干涉測量。
3. 如申請專利範圍前述任一項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構共覆蓋超過50%的可用光罩區。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其具有至少1000個繞射結構。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構分別組態成繞射格柵。
6. 如申請專利範圍第5項所述之校正遮罩，其中個別繞射格柵的格柵元件相對於鄰近格柵元件在少於1.5μm的距離。
7. 如申請專利範圍第5項所述之校正遮罩，其中個別繞射格柵的格柵元件相對於彼此設置於少於3μm的週期距離。
8. 如申請專利範圍第5項所述之校正遮罩，其中各繞射格柵具有至少100個格柵元件。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構各在至少一空間方向具有超過200μm的範圍。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構用於在利特羅反射中反射入射角大於1°之可見光。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構各具有一棋盤式格柵。
12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構各包含複數個不同位向的一維線格柵。
13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構包含一環形格柵，具有複數同心圓及/或相對於一中心點之複數徑向線。
14. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中該些繞射結構用於繞射在可見光及/或更高頻率波長範圍的光。
15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之校正遮罩，其中除了該些繞射結構還具有欲微影成像到一晶圓上的產品結構。
16. 一種校正遮罩組，包含複數個如申請專利範圍前述任一項所述之校正遮罩，其中不同校正遮罩之繞射結構在結構類型上不同。
17. 如申請專利範圍第16項所述之校正遮罩組，其中不同結構類型在幾何及/或尺寸上不同。
18. 如申請專利範圍第16或17項所述之校正遮罩組，其中不同結構類型在產生該些繞射結構的方法上不同。
19. 如申請專利範圍第18項所述之校正遮罩組，其中一第一結構類型的繞射結構由電子束寫入所產生，一第二結構類型的繞射結構由全像曝光所產生。
20. 一種配置，包含用於一微影光罩之測量結構之位置測量的裝置以及如申請專利範圍第1至15項任一項所述之校正遮罩。
21. 一種校正遮罩之用途，其中該校正遮罩包含設置於其上的複數繞射結構，供校正用於一微影光罩上的測量結構的位置測量之裝置，其中該些繞射結構係針對該些繞射結構之干涉位置測量所組態。
22. 如申請專利範圍第21項所述之用途，其中該校正遮罩係根據申請專利範圍第1至15項任一項所述組態。
23. 一種校正用於一微影光罩上的測量結構的位置測量之裝置之方法，包含以下步驟：合格化包含複數繞射結構設置於其上之一校正遮罩，其係利用干涉測量決定該些繞射結構相對於彼此之位置來執行；利用該裝置，決定設置於該校正遮罩上之複數測量結構相 對於彼此的位置；以及利用針對該些測量結構所決定的該些位置以及針對該些繞射結構所決定的該些位置，校正該裝置。
24. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中當合格化該校正遮罩時，一干涉計之一測量波輻照到該校正遮罩，而在利特羅反射中於該些繞射結構反射，且反射的波疊加於用以產生一干涉圖案之一參考波。
25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該校正遮罩相對於該測量波相繼設置於兩個不同位向，於各位向中該測量波於利特羅反射中以不同繞射級於該些繞射結構反射。
26. 如申請專利範圍第23至25項任一項所述之方法，其中提供另一校正遮罩，具有與第一校正遮罩在結構類型上不同的複數繞射結構，該另一校正遮罩之該些繞射結構的位置利用干涉測量來決定，由對於這兩個校正遮罩的該些繞射結構所決定的位置，進一步依據結構類型決定系統化誤差，再藉由在計算中排除由該第一校正遮罩之該些繞射結構之結構類型所造成的系統化誤差，來改正第一校正遮罩之測量位置，以及於該裝置的校正期間，使用該第一校正遮罩之該些繞射結構之該改正的位置。
27. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該第一校正遮罩之該些繞射結構在幾何及/或尺寸上與該另一校正遮罩之該些繞射結構不同。
28. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中在該第一校正遮罩上的該些繞射結構利用一第一產生方法所產生，而該另一校正遮罩上的該些繞射結構利用與該第一產生方法不同的一第二產生方法所產生。
29. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中在一個產生方法中，該些繞射結構利用電子束寫入法所產生，以及在另一個產生方法中，該些繞射結構利用全像曝光法所產生。
30. 如申請專利範圍第23至25項任一項所述之方法，其中該些測量結構由該些繞射結構所形成。
31. 如申請專利範圍第23至25項任一項所述之方法，其中該校正遮罩係根據申請專利範圍第1項所組態。
32. 一種測量用於微影之一光罩之方法，包含以下步驟：提供該光罩，該光罩具有複數繞射結構於其上；以及利用干涉測量，決定該些繞射結構相對於彼此的位置。
33. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中一干涉計的一測量波輻照到該光罩，而在利特羅反射中於該些繞射結構反射，且反射的波疊加於用以產生一干涉圖案之一參考波。