TWI559100B - 用於設計度量衡目標之方法及裝置 - Google Patents

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TWI559100B
TWI559100B TW103143719A TW103143719A TWI559100B TW I559100 B TWI559100 B TW I559100B TW 103143719 A TW103143719 A TW 103143719A TW 103143719 A TW103143719 A TW 103143719A TW I559100 B TWI559100 B TW I559100B
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王禎祥
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Description

用於設計度量衡目標之方法及裝置
本描述係關於用以判定可用於(例如)藉由微影技術之器件製造中之度量衡目標之一或多個結構參數的方法及裝置，且係關於使用微影技術之製造方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(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)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，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反平行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器件轉印至基板。
在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(例如)以用於程序控制及驗證。通常量測或判定結構之一或多個參數，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程序中形成之顯微結構之量測的各種技術。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中兩個層之對準準確度)之專門工具。此工具之一實例為經開發供微影領域中使用之散射計。此器件將輻射光束引導至基板表面上之目標上且量測經重新引導輻射之一或多個屬性一例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據經反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據經反射角而變化的偏振一以獲得可供判定目標之所關注屬性之「光譜(spectrum)」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由反覆途徑對目標結構之重建構，反覆途徑諸如，嚴密耦合波分析或有限元素方法；程式庫搜尋；及主成份分析。
需要(例如)提供用於設計一度量衡目標之方法及裝置。此外，儘管不限於此，但將有利的是該等方法及裝置可應用以最小化微影程序中之疊對誤差。
在一態樣中，提供一種度量衡目標設計之方法。該方法包括判定用於一度量衡目標設計之一參數對複數個光學像差中每一者之一敏感度；判定用於使用一微影裝置之一光學系統而曝光的一產品設計之參數；及基於用於該產品設計之該參數以及該敏感度與該光學系統之該等各別像差中之一或多者之乘積來判定對該度量衡目標設計之該參數之一影響。
在一態樣中，提供一種度量衡目標設計之方法。該方法包括判定用於一度量衡目標設計之疊對誤差對複數個光學像差中每一者之一敏感度；及基於該等敏感度乘以一微影裝置之用以曝光該度量衡目標之一光學系統之該等各別像差的總和來判定對該度量衡目標設計之一 疊對誤差影響。
2‧‧‧寬頻帶輻射投影儀/寬頻帶輻射源
4‧‧‧分光計偵測器
6‧‧‧基板
10‧‧‧光譜
11‧‧‧背向投影式光瞳平面
12‧‧‧透鏡系統
13‧‧‧干涉濾光器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧顯微鏡接物鏡/透鏡
16‧‧‧部分反射表面
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
31‧‧‧量測光點
32‧‧‧光柵
33‧‧‧光柵
34‧‧‧光柵
35‧‧‧光柵
71‧‧‧設計佈局模組
72‧‧‧圖案化器件佈局模組
73‧‧‧圖案化器件模型模組
74‧‧‧光學模型模組
75‧‧‧抗蝕劑模型模組
76‧‧‧程序模型模組
77‧‧‧度量衡模組
78‧‧‧結果模組
700‧‧‧底部光柵
702‧‧‧地板
704‧‧‧底部抗反射塗層(BARC)層
706‧‧‧頂部光柵
708‧‧‧側壁
710‧‧‧側壁
AD‧‧‧調整器
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
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構/光罩台/圖案化器件支撐件
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
PU‧‧‧處理單元
PW‧‧‧第二定位器
P101‧‧‧區塊
P102‧‧‧區塊
P103‧‧‧區塊
P201‧‧‧區塊
P202‧‧‧區塊
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SM1‧‧‧散射計
SM2‧‧‧散射計
SO‧‧‧輻射源
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧台
現在將參看隨附圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中：圖1示意性地描繪微影裝置之一實施例；圖2示意性地描繪微影製造單元或叢集之一實施例；圖3示意性地描繪散射計之一實施例；圖4示意性地描繪散射計之另一實施例；圖5示意性地描繪基板上的多重光柵目標之形式及量測光點之輪廓；圖6A及圖6B示意性地描繪疊對目標之一個週期之模型結構，其展示目標自理想(例如)兩種類型之程序誘發性不對稱性之變化之實例；圖7為說明微影模擬模型之功能模組的例示性方塊圖；圖8示意性地描繪用於度量衡目標設計之程序；及圖9示意性地描繪用於度量衡目標設計之另一程序。
在詳細地描述實施例之前，有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，DUV輻射或EUV輻射)；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(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器件之第一定位器PM；- 基板台(例如，晶圓台)WTa，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而準確地定位該基板之第二定位器PW；及- 投影系統(例如，折射投影系統)PS，其經組態以將由圖案化器件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。
照明系統可包括用於引導、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。
圖案化器件支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指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產生圖案的任何器件。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輔助特徵，則該圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配 置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。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。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上台(例如，兩個或兩個以上基板台、兩個或兩個以上圖案化器件支撐結構，或一基板台及度量衡台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可屬於如下類型：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於微影裝置中之其他空間，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加投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」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。
參看圖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，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適引導鏡面及/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，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源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可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明系統IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板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，干涉量測器件、線性編碼器、2D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WTa，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束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光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管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)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文中進一步描述偵測對準標記之對準系統。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa(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WTa相對於圖案化器件支撐件(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)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WTa。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa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器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡陣列)之無光罩微影。
亦可使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。
微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個台WTa、WTb(例如，兩個基板台)以及兩個站--曝光站及量測站--在該兩個站之間可交換該等台。舉例而言，在曝光站處曝光一個台上之一基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置，該等感測器兩者係由參考框架RF支撐。若位置感測器IF在台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤台之位置。作為另一實例，在曝光站處曝光一個台上之一基板時，不具有基板之另一台可在量測站處等待(其中視情況可發生量測活動)。此另一台具有一或多個量測器件且視情況可具有其他工具(例如，清潔裝置)。當基板已完成曝光時，不具有基板之台移動至曝光站以執行(例如)量測，且具有基板之台移動至卸載該基板且裝載另一基板之部位(例如，量測站)。此等多台配置實現裝置之產出率之相當大增加。
如圖2所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作叢集)之部件，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積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/O2拾取基板、在不同程序器件之間移動基板，且將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監 督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測一或多個屬性，諸如，後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)，等等。若偵測到誤差，則可對一或多個後續基板之曝光進行調整，尤其是在檢測可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批量之另一基板仍待曝光的情況下。又，可剝離及重工已經曝光之基板(以改良良率)或捨棄已經曝光之基板，藉此避免對已知有缺陷之基板執行曝光。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一曝光。另一可能性應為調適後續程序步驟之設定以補償誤差，例如，修整蝕刻步驟之時間可經調整以補償由微影程序步驟引起的基板間CD之變化。
檢測裝置係用以判定基板之一或多個屬性，且詳言之，判定不同基板或同一基板之不同層之一或多個屬性如何在不同層間變化及/或橫越一基板而變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單獨器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之一或多個屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度--在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差--且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來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(PEB)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像(semi-latent)。亦有可能進行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。後一可能性限制有缺陷基板之重工 之可能性，但(例如)出於程序控制之目的仍可提供有用資訊。
圖3描繪散射計SM1之一實施例。該散射計SM1包含將輻射投影至基板6上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。反射輻射經傳遞至分光計偵測器4，該分光計偵測器4量測鏡面反射輻射之光譜10(亦即，依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可由處理單元PU重建構引起經偵測光譜之結構或剖面，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且自供製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之少許參數以自散射量測資料予以判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
圖4展示散射計SM2之另一實施例。在此器件中，由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統12而聚焦通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡接物鏡15而聚焦至基板W上，顯微鏡接物鏡15具有高數值孔徑(NA)，理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤散射計可甚至具有數值孔徑高於1之透鏡。反射輻射接著通過部分反射表面16而透射至偵測器18中，以便使散射光譜被偵測。偵測器可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於透鏡15之焦距，然而，光瞳平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至偵測器18上。光瞳平面為輻射之徑向位置定義入射角且角度位置定義輻射之方位角之平面。偵測器理想地為二維偵測器使得可量測基板目標之二維角度散射光譜(亦即，依據散射角而變化的強度之量測)。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可具有為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
參考光束常常用以(例如)量測入射輻射之強度。為了進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面16上時，輻射光束之部分朝向參考鏡面14作為參考光束而透射通過該表面。參考光束接著投影至同一 偵測器18之一不同部分上。
一或多個干涉濾光器13可用以選擇在為(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內之所關注波長。該(該等)干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器集合。代替一或多個干涉濾光器或除了一或多個干涉濾光器以外，亦可使用一光柵。
偵測器18可量測散射輻射在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度或遍及一波長範圍而整合之強度。另外，偵測器可分離地量測橫向磁(TM)偏振輻射及橫向電(TE)偏振輻射之強度，及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。
使用寬頻帶輻射源2(亦即，具有寬輻射頻率或波長範圍且因此具有寬顏色範圍之輻射源)係可能的，其給出大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長理想地各自具有為δλ之頻寬及為至少2δλ(亦即，波長頻寬的兩倍)之間隔。若干輻射「源」可為已使用(例如)光纖聚束而分裂之延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可並行地在多個波長下量測角解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其相比於2-D光譜含有更多資訊。此情形允許量測更多資訊，此增加度量衡程序穩固性。文件之全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案第US 2006-0066855號更詳細地描述此情形。
藉由比較光束在其已由目標重新引導之前與之後的一或多個屬性，可判定基板之一或多個屬性。舉例而言，可藉由比較經重新引導光束與使用基板之模型而演算的理論經重新引導光束且搜尋給出測定經重新引導光束與所演算經重新引導光束之間的最佳擬合之模型來進行此判定。通常，使用經參數化通用模型，且變化該模型之參數(例如，圖案之寬度、高度及側壁角)直至獲得最佳匹配為止。
使用兩種主要類型之散射計。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引 導至基板上且量測散射至特定窄角程中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測依據角度而變化的散射輻射之強度(或在橢圓量測組態之狀況下之強度比率及相位差)。替代地，可在分析階段分離地量測不同波長之量測信號且組合該等量測信號。偏振輻射可用以自同一基板產生一個以上光譜。
為了判定基板之一或多個參數，通常在自基板之模型產生之理論光譜與由經重新引導光束產生之依據波長(光譜散射計)或角度(角解析散射計)而變化的測定光譜之間找到最佳匹配。為了找到最佳匹配，存在可組合之各種方法。舉例而言，第一方法為反覆搜尋方法，其中使用模型參數之第一集合以演算第一光譜，比較第一光譜與測定光譜。接著，選擇模型參數之第二集合，演算第二光譜，且比較第二光譜與測定光譜。重複此等步驟，其中目標為找到給出最佳匹配光譜之參數集合。通常，使用來自比較之資訊以操控後續參數集合之選擇。此程序被稱為反覆搜尋技術。具有給出最佳匹配之參數集合之模型被認為是測定基板之最佳描述。
第二方法為產生光譜庫，每一光譜對應於一特定模型參數集合。通常，模型參數之集合經選擇成涵蓋基板屬性之所有或幾乎所有可能的變化。比較測定光譜與程式庫中之光譜。相似於反覆搜尋方法，具有對應於給出最佳匹配之光譜之參數集合之模型被認為是測定基板之最佳描述。內插技術可用以更準確地判定此程式庫搜尋技術中之最佳參數集合。
在任何方法中，應使用所演算光譜中之足夠資料點(波長及/或角度)以便實現準確匹配，通常針對每一光譜使用介於80個直至800個之間的資料點或更多資料點。在使用反覆方法的情況下，用於每一參數值之每一反覆將涉及在80個或80個以上資料點下之演算。將此演算乘以獲得正確剖面參數所需之反覆之數目。因此，可需要許多演算。實 務上，此情形導致處理之準確度與速率之間的折衷。在程式庫途徑中，在設置程式庫所需之準確度與時間之間存在相似折衷。
在上文所描述之散射計中任一者中，基板W上之目標可為經印刷成使得在顯影之後，長條為由固體抗蝕劑線形成之光柵。該等長條可替代地經蝕刻至基板中。目標圖案經選擇成對諸如微影投影裝置中之聚焦、劑量、疊對、色像差等等之所關注參數敏感，使得相關參數之變化將表示經印刷目標之變化。舉例而言，目標圖案可對微影投影裝置(特別是投影系統PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此像差之存在將使其自身表現為經印刷目標圖案之變化。因此，經印刷目標圖案之散射量測資料係用以重建構目標圖案。根據對印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識，可將目標圖案之參數(諸如，線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重建構程序。
雖然本文已描述散射計之實施例，但在一實施例中可使用其他類型之度量衡裝置。舉例而言，可使用諸如全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案第2013-0308142號描述之暗場度量衡裝置。另外，彼等其他類型之度量衡裝置可使用與散射量測完全不同的技術。
圖5描繪根據已知實務形成於基板上之實例複合度量衡目標。該複合目標包含四個光柵32、33、34、35，該等光柵緊密地定位在一起，使得其將皆在由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點31內。因此，該四個目標皆被同時地照明且同時地成像於感測器4、18上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32、33、34、35自身為由在形成於基板W上之半導體器件之不同層中圖案化之上覆光柵形成的複合光柵。光柵32、33、34、35可具有經不同偏置疊對偏移，以便促進經形成有複合光柵之不同部分之層之間的疊對之量測。光柵32、33、34、35亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便在X方向及Y方向上繞射入射輻 射。在一實例中，光柵32及34為分別具有+d、-d之偏置之X方向光柵。此意謂光柵32使其上覆組件經配置成使得若該等上覆組件兩者確切地印刷於其標稱部位處，則該等組件中之一者將相對於另一者偏移達距離d。光柵34使其組件經配置成使得若被極佳地印刷，則將存在為d但在與第一光柵等等相反的方向上之偏移。光柵33及35可為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。雖然說明四個光柵，但另一實施例可包括更大矩陣以獲得所要準確度。舉例而言，九個複合光柵之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在由感測器4、18捕捉之影像中識別此等光柵之分離影像。
如本文所描述之度量衡目標可為(例如)疊對目標，其經設計以供諸如Yieldstar單獨或整合式度量衡工具之度量衡工具使用；及/或為對準目標，諸如，通常供TwinScan微影系統使用之對準目標，疊對目標及對準目標兩者可購自ASML。
一般而言，供此等系統使用之度量衡目標應經印刷於基板上，其中尺寸符合用於待成像於彼基板上之特定微電子器件之設計規範。隨著程序繼續推斥進階程序節點中之微影器件成像解析度之限制，設計規則及程序相容性要求著重於適當目標之選擇。隨著目標自身變得更先進，而常常需要使用解析度增強技術(諸如，相移圖案化器件)及光學近接校正，程序設計規則內之目標之可印刷性變得較不確定。結果，自可印刷性及可偵測性觀點兩者，所提議度量衡目標設計可經受測試及/或模擬以便確認其適合性及/或生存力。在商用環境中，良好疊對標記可偵測性可被認為是低總量測不確定度以及短移動-獲取-移動時間之組合，此係因為慢獲取對生產線之總產出率有害。現代以微繞射為基礎之疊對目標(μDBO)可在一側上為大約10微米，此相比於40×160平方微米之目標(諸如用於監視器基板之內容背景中之目標)提供本身低偵測信號。
另外，一旦已選擇符合上述準則之度量衡目標，則存在可偵測性將相對於程序變化而改變之可能性，程序變化諸如，膜厚度變化、各種蝕刻偏置，及藉由蝕刻及/或拋光程序誘發之幾何形狀不對稱性。因此，選擇相對於各種程序變化具有低可偵測性變化及低疊對/對準變化之目標可有用。同樣地，待用以產生待成像之微電子器件之特定機器之指紋(印刷特性，包括(例如)透鏡像差)一般而言將影響度量衡目標之成像及生產。因此，確保度量衡目標抵抗指紋效應可有用，此係因為一些圖案或多或少將受到特定微影指紋影響。
圖6A及圖6B示意性地展示疊對目標之一個週期之模型結構，其展示目標自理想(例如)兩種類型之程序誘發性不對稱性之變化之實例。參看圖6A，運用經蝕刻至基板層中之底部光柵700來圖案化基板W。用於底部光柵之蝕刻程序引起經蝕刻渠溝之地板702之傾角。可將此地板傾角FT表示為結構參數，例如，表示為以奈米為單位之橫越地板702之高度下降之量測。底部抗反射塗層(BARC)層704支撐頂部光柵706之經圖案化抗蝕劑特徵。在此實例中，頂部光柵與底部光柵之間的對準疊對誤差為零，此係因為頂部光柵特徵之中心與底部光柵特徵之中心處於同一側向位置。然而，底部層程序誘發性不對稱性(亦即，地板傾角)導致測定疊對偏移中之誤差，在此狀況下給出非零疊對偏移。圖6B展示可導致測定疊對偏移中之誤差的另一類型之底部層程序誘發性不對稱性。此為側壁角(SWA)不平衡性SWAun。與圖6A之特徵一樣的特徵被相同的標註。此處，底部光柵之一側壁708具有與另一側壁710不同的斜率。可將此不平衡性表示為結構參數，例如，表示為兩個側壁角相對於基板之平面之比率。不對稱性參數地板傾角及SWA不平衡性兩者引起頂部光柵與底部光柵之間的「表觀」疊對誤差。在頂部光柵與底部光柵之間待量測之「實際」疊對誤差之頂部出現此表觀疊對誤差。
因此，在一實施例中，需要模擬各種度量衡目標設計以便確認所提議目標設計中之一或多者之適合性及/或生存力。
在用於模擬涉及微影及度量衡目標之製造程序之系統中，主要製造系統組件及/或程序可由(例如)如圖7所說明之各種功能模組描述。參看圖7，該等功能模組可包括：一設計佈局模組71，其界定度量衡目標(及/或微電子器件)設計圖案；一圖案化器件佈局模組72，其界定基於目標設計如何以多邊形之形式佈置圖案化器件圖案；一圖案化器件模型模組73，其模型化待在模擬程序期間利用之經像素化及連續色調圖案化器件之實體屬性；一光學模型模組74，其界定微影系統之光學組件之效能；一抗蝕劑模型模組75，其界定給定程序中所利用之抗蝕劑之效能；一程序模型模組76，其界定抗蝕劑顯影後程序(例如，蝕刻)之效能；及度量衡模組77，其界定供度量衡目標使用之度量衡系統之效能且因此界定當供度量衡系統使用時之度量衡目標之效能。模擬模組中之一或多者之結果(例如，經預測輪廓及CD)提供於結果模組78中。
在光學模型模組74中捕捉照明及投影光學件之屬性，其包括(但不限於)NA均方偏差(σ)設定以及任何特定照明源形狀，其中σ(或均方偏差)為照明器之外部徑向範圍。經塗佈於基板上之光阻層之光學屬性一亦即，折射率、膜厚度、傳播及偏振效應一亦可作為光學模型模組74之部分被捕捉，而抗蝕劑模型模組75描述在抗蝕劑曝光、曝光後烘烤(PEB)及顯影期間發生之化學程序之效應，以便預測(例如)形成於基板上之抗蝕劑特徵之輪廓。圖案化器件模型模組73捕捉目標設計特徵如何佈置於圖案化器件之圖案中，且可包括如(例如)美國專利第7,587,704號所描述之圖案化器件之詳細實體屬性之表示。模擬之目標係準確地預測(例如)邊緣置放及臨界尺寸(CD)，可接著比較該等邊緣置放及臨界尺寸(CD)與目標設計。目標設計通常被界定為預OPC圖 案化器件佈局，且將以諸如GDSII或OASIS之經標準化數位檔案格式之形式提供目標設計。
一般而言，光學模型與抗蝕劑模型之間的連接為抗蝕劑層內之經模擬空中影像強度，其起因於輻射至基板上之投影、抗蝕劑界面處之折射及抗蝕劑膜堆疊中之多個反射。輻射強度分佈(空中影像強度)係藉由光子之吸收而變為潛在「抗蝕劑影像」，該潛在抗蝕劑影像藉由漫射程序及各種負載效應予以進一步修改。足夠快以用於全晶片應用之有效率模擬方法藉由2維空中(及抗蝕劑)影像而近似抗蝕劑堆疊中之實際3維強度分佈。
因此，模型公式化描述總程序之大多數(若非全部)已知物理學及化學方法，且模型參數中每一者理想地對應於一相異物理或化學效應。因此，模型公式化設定關於為模擬總製造程序模型可被使用之良好程度之上限。然而，有時模型參數可由於量測及讀取誤差而不準確，且系統中可存在其他缺陷。在模型參數之精確校準的情況下，可進行極其準確模擬。
在一製造程序中，各種程序參數之變化對可如實反射產品設計之合適目標之設計具有顯著影響。此等程序參數包括(但不限於)側壁角(藉由蝕刻或顯影程序予以判定)、(器件層或抗蝕劑層之)折射率、(器件層或抗蝕劑層之)厚度、入射輻射之頻率、蝕刻深度、地板傾角、用於輻射源之消光係數、(用於抗蝕劑層或器件層之)塗層不對稱性、在化學機械拋光程序期間之侵蝕之變化，及其類似者。
度量衡目標設計之特徵可在於各種參數，諸如，目標係數(TC)、堆疊敏感度(SS)、疊對影響(OV)，或其類似者。堆疊敏感度量測隨著由於目標(例如，光柵)層之間的繞射之疊對之改變的強度之改變。目標係數量測來自量測系統之雜訊，且可被認為是用於度量衡目標之信雜比之等效者。目標係數亦可被認為是堆疊敏感度對光子雜訊之比 率。疊對影響量測依據目標設計而變化的疊對誤差之改變。
如上文所提及，可存在可影響或界定特定度量衡目標設計之選擇的各種模型參數。舉例而言，可針對特定目標設計定義一或多個幾何尺寸，諸如，度量衡目標設計之特徵之間距、臨界尺寸，等等。
模型參數中之一者可為用以將度量衡目標設計轉移至基板之系統之光學像差；用以使度量衡目標(及/或(例如)電子器件圖案)成像之投影系統PS可具有非均一之光學轉移函數，該光學轉移函數可影響成像於基板W上之圖案。存在可表達此參數之各種方式。對於光學模型，用以定義像差之方便方式係經由任尼克多項式集合而進行。任尼克多項式形成對單位圓定義之正交多項式集合。在本發明中，任尼克係用作用於設計度量衡目標之方法之非限制性實例。然而，應注意，本文所描述之設計方法可延伸至具有相似特性之任何其他像差基底。
在一實施例中，對於非偏振輻射，像差效應可由兩個純量映射相當良好地描述，該兩個純量映射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(切趾)及相對相位(像差)。可將可被稱作透射映射及相對相位映射之此等純量映射表達為基底函數之完整集合之線性組合。每一純量映射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，所以可藉由依次演算測定純量映射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。
本文所揭示之方法提供用於基於設計參數對一或多個任尼克之敏感度來設計度量衡目標之途徑。作為背景，此處簡要地論述被表達為任尼克項、霍普金森(Hopkins)理論及透射交叉係數(TCC)之像差。可將空中影像AI表達為：
其中
其中AI(x,y)為空間域中之空中影像，A(k 1,k 2)為自源光瞳平面上之點k之源振幅，且L(k 1,k 2)為用於光學系統光瞳平面上之點(k 1,k 2)(在本發明中亦被稱作「光瞳影像」)之投影光學件振幅及相位函數。空間域中之投影光學件函數表示依據部位而變化的由投影光學件造成的對傳遞通過投影光學件之輻射之失真(例如，振幅、相位或其兩者之失真)。M(k 1,k 2)為空間頻域中之圖案化器件函數(亦即，設計佈局函數)，且可藉由傅立葉變換自空間域中之圖案化器件函數獲得M(k 1,k 2)。空間域中之圖案化器件函數表示依據部位而變化的由圖案化器件造成的對經由圖案化器件而傳遞之輻射之失真(例如，振幅、相位或其兩者之失真)。可(例如)在全文以引用方式併入本文中之美國專利第7,587,704號找到更多細節。空間域中之函數可藉由傅立葉變換而變換至空間頻域中之對應函數，且反之亦然。此處，x及k兩者為向量。應進一步注意，儘管在給定實例中，上述方程式係自純量成像模型而導出，但此形式體系亦可延伸至向量成像模型，其中對TE及TM或其他偏振輻射分量分離地求和。
可被視為矩陣，其包括排除圖案化器件的微影投影裝置之光學屬性。亦應注意，TCC矩陣為厄米特(Hermitian)，亦即，。
若僅使用主本徵值，則可簡化使用上述方程式對空中影像之計 算。具體言之，當經對角化且保留最大R個本徵值時，可將近似為：
其中λ r (r=1,...,R)為R個最大本徵值，且Φ r 為對應於本徵值λ r 之本徵向量。
在實務微影投影裝置中，對於任尼克係數z n ，可將良好近似為：
、及係與z n 無關。因此，一旦計算出、及，依據z n 而變化的為吾人所知。可直接自標稱條件z n =z n0演算。可自z n 之已知值集合擬合係數及或將係數及導出為偏導數，可在共同讓與之美國專利申請公開案第2009-0157360號找到其之細節，該案之全部揭示內容據此以引用方式併入本文中。
一旦計算出、及，則可使用關於z n 之展開式進一步簡化空中影像AI之計算：
應注意，AI(z n0)、a I,n 及b I,n 被稱作偽空中影像，可分別自圖案化器件影像以及、及計算AI(z n0)、a I,n 及b I,n 。另外，應注意，此等偽空中影像皆與z n 無關。
對於具有光瞳影像L(k 1 ,k 2 )及A(k 1 ,k 2 )之光學件，所得TCC為：
在使用任尼克係數z n 的情況下，將光瞳影像表達為：L(k 1,k 2)=L 0(k 1,k 2)exp(j(z n -z n0)P n (k 1,k 2))，其中L 0(k 1,k 2)為用於z n =z n0之標稱光瞳影像，且P n (k 1 ,k 2 )為對應於 z n 之核心影像(或任尼克多項式)。為了簡化記數法，在不具有一般性損耗的情況下吾人假定z n0=0，亦即，L(k 1,k 2)=L 0(k 1,k 2)exp(jz n P n (k 1,k 2))。熟習此項技術者應瞭解，所有論述針對非零z n0皆有效。亦假定標稱條件經設定成使得所有z n0=0，因此L 0(k 1,k 2)無像差，惟其可具有散焦除外。結果，L 0(k 1,k 2)為旋轉對稱性，亦即，對於任何兩個頻率對及，無論何時，。
TCC擬合程序可被視為泰勒展開式，其中：
此暗示：
在全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案第2013-0014065號中，描述了設計供經由投影微影系統而成像之測試圖案集合的方法，該測試圖案集合包含與投影微影系統之預定義波前像差項有關之微影回應參數，該預定義波前像差項數學上表示波前像差之特性，該方法包含：a)產生數學級數展開式而作為依據預定義波前像差項而變化的微影回應參數之近似；b)自數學級數展開式選擇選定展開 項集合；c)產生包含選定展開項之成本函數；及d)對成本函數求解以定義測試圖案集合之參數，同時將未選定展開項之至少部分實質上約束至零。可根據用於產生對預定義波前像差項之變化之預定義回應的前述方法來設計供經由投影微影系統而成像之測試圖案集合，其中預定義回應係實質上線性的。
度量衡目標設計之特徵可在於各種參數，諸如，目標係數(TC)、堆疊敏感度(SS)、疊對影響(OV)，或其類似者。堆疊敏感度可被理解為信號之強度隨著由於目標(例如，光柵)層之間的繞射之疊對改變而改變多少之量測。目標係數可被理解為針對一特定量測時間之由於由量測系統之光子收集之變化的信雜比之量測。在一實施例中，目標係數亦可被認為是堆疊敏感度對光子雜訊之比率；亦即，信號(亦即，堆疊敏感度)可除以光子雜訊之量測以判定目標係數。疊對影響量測依據目標設計而變化的疊對誤差之改變。
在更特別用於給定微影裝置之給定光學系統中，由微影裝置之各種光學元件引起的光學像差可在使用微影裝置來曝光度量衡目標時及在使用微影裝置來曝光產品(例如，器件)圖案時針對橫越微影裝置之成像隙縫之不同位置i而變化。已發現，在微影裝置像差變化之正常範圍內，將度量衡目標特性化之特定參數par之變化可被認為線性地取決於橫越微影裝置之成像隙縫之一特定位置i處之任尼克z n ，如(例如)：
其中可被認為是參數對特定任尼克z n 之敏感度。已進一步發現，參數對特定任尼克z n 之敏感度實質上與隙縫位置無關且與微影裝置無關。因此，有可能判定對一或多個任尼克z n 之敏感度，且將彼等敏感度用於不同隙縫位置及/或不同微影裝置(例如，不同像差值及/或不同像差剖面)。
在各種實施例中，可量測或模擬一或多個參數之敏感度。舉例而言，在一實施例中，可執行像差擾動(「曲折」)實驗以判定敏感度。作為一實例，在基板曝光期間，可稍微加熱微影裝置中之投影系統，從而造成投影系統之一或多個光學元件之變形且因此造成光學像差。微影裝置可具有用以縮減此像差之控制機構。但當切斷控制時，像差被預期為足夠大以造成(例如)產品圖案中以及度量衡目標中之可量測疊對誤差。像差之量可藉由微影裝置中之感測器予以量測或判定，且亦可量測或判定所關注參數(例如，疊對)。因此，可演算參數(例如，疊對)對像差之敏感度。相似地，可使用微影模型(例如，模組71至75中之多者中的一者)及度量衡模型來模擬敏感度。舉例而言，可藉由使用微影模型針對每一相干任尼克像差來執行模擬，其中像差變化某一量(例如，幾奈米)或某一小百分比(例如，1%至5%)以得到一剖面，且將該剖面提供至度量衡模擬以給出適用參數之變化(例如，針對像差之變化之疊對)且因此得到敏感度。
另外，一般而言，度量衡目標設計之目標應為設計在特定產品(例如，器件)設計由特定微影裝置曝光時準確地模擬特定產品(例如，器件)設計之所關注參數之變化的目標。換言之，在一實施例中，對於使用特定微影裝置而曝光之特定產品設計，最佳目標設計可為最小化用於該產品設計之所關注參數par p 之變化與用於度量衡目標設計之所關注參數par t 之變化之間的差之目標設計。因此，在一實施例中，可藉由使用方程式(1)使用敏感度將關於光學像差之此差演算為：
在一實施例中，可藉由使用微影模型(例如，模組71至75中之多者中的一者)使用用以產生度量衡目標之光學系統之模擬來判定用於產品設計之所關注參數par p (例如，疊對)。可針對特定隙縫位置來判 定所關注參數或針對整個隙縫來判定所關注參數(且視情況遍及供(例如)方程式(2)中使用之隙縫而平均化該所關注參數)。適用時，可使用適當感測器及/或實驗設置來量測所關注參數。
圖8示意性地描繪設計度量衡目標之方法。該方法包括：在區塊P101處，判定用於度量衡目標之所關注參數對複數個光學像差中之一或多者之敏感度；在區塊P102處，判定用於使用微影裝置之光學系統而曝光之產品設計之所關注參數；及在區塊P103處，基於用於產品設計之參數及敏感度來判定對所關注參數之影響。在一實施例中，基於敏感度判定對所關注參數之影響包含基於敏感度與光學系統之各別像差中之一或多者之乘積來判定影響。在一實施例中，各別像差中之一或多者之值可在橫越微影裝置之成像隙縫之各種特定位置i處。在一實施例中，所關注參數對特定像差類型之敏感度被認為在微影裝置中之光學像差變化之設計範圍內係線性的。
因此，可使用(例如)使用方程式(1)及/或(2)使用敏感度與橫越隙縫之光學系統之其各別像差值之乘積的總和來判定遍及微影裝置之曝光隙縫之光學像差變化的影響。
在一實施例中，所關注參數可為疊對誤差。在一實施例中，複數個光學像差中每一者係由一任尼克多項式表示。
因此，在一實施例中，可使用本文所描述之方法來評估複數個不同度量衡目標設計以判定對度量衡目標設計之一或多個參數之影響，以識別在對用於目標設計之參數之影響與對用於產品(器件)設計之參數之影響之間具有最小差的度量衡目標設計。因此，有益地，在一實施例中，可最初模擬且視情況僅模擬一次一或多個參數對較多光學像差類型中之一者之敏感度，例如，可針對複數個度量衡目標設計中每一者模擬一或多個參數對多個光學像差類型中之一者之敏感度。接著，可相對於產品設計之參數來評估度量衡設計中每一者之一或多 個參數，以判定對彼產品設計之度量衡目標之適合性。因此，可在不必須再判定敏感度或對度量衡目標設計執行新模擬的情況下來評估不同產品設計。相似地，可評估用於隙縫中之任何不同點之不同像差值及/或可評估像差類型之不同組合，每次評估不必須再判定敏感度或對度量衡目標執行新模擬。因此，舉例而言，針對隙縫像差剖面中之每一點可無需重複微影及度量衡模擬，且相似地，當像差剖面改變時(例如，針對不同微影裝置)可無需重複微影及度量衡模擬。敏感度之線性關係允許新像差剖面及/或像差值之相對簡單規範，以判定像差變化對用於度量衡目標設計之參數之影響。
可根據對一或多個參數之影響之值而對複數個度量衡目標設計順位。此順位可允許微影模型之使用者選擇可能不為最佳順位設計但更適於使用者之製造程序的特定設計。在一實施例中，在參數為疊對的情況下，合適度量衡目標設計可為對疊對具有小於或等於10奈米影響(例如，小於或等於7奈米影響、小於或等於5奈米影響，或小於或等於3奈米影響)之度量衡目標設計。
圖9示意性地描繪設計度量衡目標之另一方法。該方法包括：在區塊P201處，判定度量衡目標設計之疊對誤差對複數個像差類型中之一或多者之敏感度。在一實施例中，複數個光學像差中每一者係由一任尼克多項式表示。在區塊202處，該方法進一步包括基於敏感度乘以微影裝置之用以曝光度量衡目標之光學系統之各別像差值來判定度量衡目標設計之疊對誤差影響。在一實施例中，判定度量衡目標設計之疊對誤差影響係基於複數個像差類型之敏感度乘以微影裝置之用以曝光度量衡目標之光學系統之各別像差值之總和。
在一實施例中，度量衡目標設計之疊對誤差之該(該等)敏感度被認為在光學像差變化之設計範圍內係線性的。
可接著使用敏感度與用於光學系統之複數個像差之其各別像差 之乘積的總和(例如)使用如下方程式來判定對遍及微影裝置之曝光隙縫之光學像差變化對疊對誤差的影響：
其中ov p (i)為用於曝光隙縫位置i處之產品設計之疊對誤差，且ov t (i)為用於曝光隙縫位置i處之目標設計之疊對誤差。△ov之儘可能小的值指示最小疊對影響。在一實施例中，合適度量衡目標設計可為△ov之值小於或等於10奈米(例如，小於或等於7奈米、小於或等於5奈米，或小於或等於3奈米)的度量衡目標設計。
在一實施例中，可能不針對特定曝光隙縫位置i來判定ov p (i)。實情為，ov p (i)可能為遍及曝光隙縫之平均值(且因此，針對遍及曝光隙縫之總值遍及方程式(3)中之隙縫對ov p (i)求和)。
在一實施例中，△ov為度量衡目標設計之實例效能指示符。可公式化其他效能指示符。舉例而言，可自方程式(3)藉由省略ov p (i)來公式化效能指示符。
因此，在一實施例中，可使用本文所描述之方法來評估複數個不同度量衡目標設計以判定對度量衡目標設計之疊對誤差之影響，以識別在對目標設計之疊對誤差之影響與對產品(器件)設計之疊對誤差之影響之間具有最小差的度量衡目標設計。
可根據對一或多個參數之影響之值而對複數個度量衡目標設計順位。此順位可允許使用者選擇可能不為最佳順位設計但更適於使用者之製造程序的特定設計。在一實施例中，在參數為疊對的情況下，合適度量衡目標設計可為對疊對具有小於或等於10奈米影響(例如，小於或等於7奈米影響、小於或等於5奈米影響，或小於或等於3奈米影響)之度量衡目標設計。
在一實施例中，敏感度中之一或多者可以與其他敏感度不同的 方式予以加權。舉例而言，對一特定任尼克之敏感度可相比於對另一特定任尼克之敏感度更大程度地予以加權。在一實施例中，可能不判定或評估某些任尼克敏感度。舉例而言，球形任尼克可不具有任何疊對影響，且因此可沒有必要進行該球形任尼克之判定或評估。另外，取決於特定度量衡目標設計，可不判定或評估在一特定方向(例如，X或Y方向)上對稱之任尼克，此係因為該任尼克在彼特定方向上對特定度量衡目標設計可不具有疊對影響。
儘管在本發明中，任尼克項係用作用以論證方法之主要實例，但此方法可一般化至像差或甚至其他微影參數之其他表示，其他微影參數例如，可貢獻於非線性CD回應之光瞳擬合參數。
總之，可提供用以促進用於特定產品設計之有效度量衡目標之較快速判定的技術。需要使對像差之目標敏感度與對像差之產品敏感度/行為匹配。若其匹配，則目標為用於產品之較佳預測器。問題為對眾多目標設計執行冗長複雜的微影及度量衡模擬多次(且接著當像差改變時(例如，針對不同工具)再次進行該等所有微影及度量衡模擬)。已發現，在設計目標時，對每一任尼克之度量衡目標參數(例如，目標疊對)敏感度(針對一或多個任尼克z n 之)在微影裝置像差變化之範圍內大體上成線性。因此，有可能對於一目標僅模擬一次以判定對每一任尼克之參數敏感度。目標之參數(例如，疊對)影響可接著被演算為任尼克敏感度乘以特定任尼克量(例如，特定工具之隙縫中之複數個位置中每一者處之任尼克量)之總和。可將此總和與產品(例如，隙縫中之同樣複數個位置中每一者處)之參數(例如，疊對)組合，以得到用於目標之效能指示符。可針對複數個目標設計重複程序，且接著具有最佳效能指示符值之目標設計為最佳匹配(對於此準則)。
在一實施例中，度量衡目標設計可經評估以便判定該度量衡目 標設計是否對光學像差參數具有與產品設計對光學像差參數所具有之敏感度相似的敏感度，使得在量測目標時可作出產品設計之較佳預測。
因此，如上文所描述，可量測或模擬將產品設計及度量衡目標設計特性化之參數對光學像差參數之反應性或敏感度(亦即，參數值之改變對光學像差參數值之改變之量測)。在一實施例中，可根據像差類型來量測或模擬敏感度。
複數個度量衡目標設計可接著經評估以找到在敏感度方面與產品設計匹配之度量衡目標設計。此匹配可對特定像差或對像差集合係特定的。
因此，可提供相對於一或多個像差之度量衡目標設計集合之敏感度(例如，自模擬予以判定)，且自該度量衡目標設計集合選擇一所要度量衡目標設計。在判定產品設計對特定像差集合之敏感度的情況下(例如，藉由模擬)，可接著自該集合識別與產品設計之敏感度匹配(例如，對於單一像差或複數個像差)的度量衡目標設計。
雖然本文所描述之目標結構為出於量測之目的而特定地設計及形成之度量衡目標，但在其他實施例中，可在為形成於基板上之器件之功能部件的目標上量測屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。本文所使用之術語「目標」、「目標光柵」及「目標結構」無需已特定地針對所執行之量測來提供結構。
雖然已描述呈光柵之形式之疊對目標，但在一實施例中，可使用其他目標類型，諸如，以盒中盒影像為基礎之疊對目標。
雖然已主要描述用以判定疊對之度量衡目標，但在替代例中或另外，度量衡目標可用以判定較多其他特性中之一者，諸如，聚焦、劑量等等。
可使用資料結構(諸如，以像素為基礎之資料結構或以多邊形為 基礎之資料結構)來設計或界定根據一實施例之度量衡目標。以多邊形為基礎之資料結構可(例如)使用在晶片製造工業中相當常見的GDSII資料格式予以描述。又，可在不脫離實施例之範疇的情況下使用任何合適資料結構或資料格式。度量衡目標可儲存於資料庫中，使用者可自該資料庫選擇供特定半導體處理步驟中使用之所需度量衡目標。此資料庫可包含根據實施例而選擇或設計之單一度量衡目標或複數個度量衡目標。資料庫亦可包含複數個度量衡目標，其中資料庫包含用於該複數個度量衡目標中每一者之額外資訊。舉例而言，此額外資訊可包含與用於特定微影程序步驟之度量衡目標之適合性及/或品質有關的資訊，且甚至可包括單一度量衡目標對不同微影程序步驟之適合性及/或品質。可分別以適合性值及/或品質值或在待用於特定微影程序步驟之度量衡目標之選擇程序或設計程序期間可使用的任何其他值來表達度量衡目標之適合性及/或品質。
在一實施例中，電腦可讀媒體可包含用於使用自遠端電腦或自遠端系統至電腦可讀媒體之連接而啟動方法步驟中之至少一些之指令。可(例如)在安全網路上方或經由全球資訊網(網際網路)上方之(安全)連接而產生此連接。在此實施例中，使用者可(例如)自遠端部位登入以使用電腦可讀媒體以判定度量衡目標設計之適合性及/或品質，或設計合適度量衡目標設計。度量衡目標設計之所提議該或該等參數可由遠端電腦提供(或由使用遠端電腦以將度量衡目標設計提供至用於判定度量衡目標設計之適合性或用於判定度量衡目標設計對參數之影響的系統之操作員提供)。因此，可(例如)使用模型來模擬所提議度量衡目標設計，且所提議度量衡目標設計相比於在模擬程序或判定程序期間使用之模型可由不同的實體或公司擁有。隨後，可將用以評估度量衡目標品質之所得經判定影響返回提供至(例如)遠端電腦，而不留下任何殘餘細節超過用於度量衡目標設計之所提議參數或所使用之 模擬參數。在此實施例中，客戶可獲取執行個別所提議度量衡目標設計之設計或評估之選項，而在其遠端部位處不擁有軟體或具有軟體之複本。此選項可藉由(例如)使用者協議獲得。此使用者協議之益處可為：用於模擬中之模型可始終最近的及/或為可用之最詳細模型，而無需局域地更新任何軟體。此外，藉由將度量衡目標設計或度量衡目標提議之模型模擬與所提議參數分離，用於處理之經設計標記或不同層之細節無需由兩個公司共用。
與在基板及圖案化器件上實現的目標之實體光柵結構相關聯地，一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，該等機器可讀指令描述設計目標、在基板上產生目標、量測基板上之目標及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊的方法。可(例如)在圖3及圖4之裝置中之單元PU內及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供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)。在(例如)屬於圖1至圖4所展示之類型之現有裝置已經在生產中及/或在使用中的情況下，可藉由供應經更新電腦程式產品以使裝置之處理器執行如本文所描述之方法來實施實施例。
本發明之實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如本文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。另外，可以兩個或兩個以上電腦程式體現機器可讀指令。該兩個或兩個以上電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
本文所描述之任何控制器可在一或多個電腦程式由位於微影裝置之至少一個組件內之一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。控制器可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與該等控制器中之至少一者通信。 舉例而言，每一控制器可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。控制器可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，控制器可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。
可使用以下條項來進一步描述本發明：
1.一種度量衡目標設計之方法，該方法包含：判定用於一度量衡目標設計之一參數對一光學像差之一敏感度；及基於用於使用一微影裝置之一光學系統而曝光的一產品設計之參數以及該敏感度與該光學系統之該各別像差之乘積來判定對該度量衡目標設計之該參數之一影響。
2.如條項1之方法，其包含判定用於一度量衡目標設計之一參數對複數個光學像差中每一者之一敏感度；及基於用於該產品設計之該參數以及該等敏感度與該光學系統之該等各別像差之該乘積來判定對該度量衡目標設計之該參數之一影響。
3.如條項1或2之方法，其進一步包含判定用於使用該微影裝置之該光學系統而曝光的該產品設計之該參數。
4.如條項3之方法，其進一步包含藉由模擬如使用該光學系統而曝光的該產品設計而判定用於該產品設計之該參數。
5.如條項1至4中任一項之方法，其中藉由使用一微影模型之模擬來執行判定該敏感度。
6.如條項1至5中任一項之方法，其中該參數包含疊對誤差。
7.如條項1至6中任一項之方法，其中該光學像差包含一任尼克多項式。
8.如條項1至7中任一項之方法，其中判定該影響包含對於該微影裝置之一曝光隙縫之複數個位置，對該敏感度與該光學系統之其 各別像差之該乘積求和。
9.如條項1至8中任一項之方法，其中該敏感度被認為在該等光學系統像差變化之一設計範圍內係線性的。
10.如條項1至9中任一項之方法，其包含對複數個不同度量衡目標設計執行該判定，以識別在用於一度量衡目標設計之參數與用於該產品設計之該參數之間具有一最小差的該度量衡目標設計。
11.一種度量衡目標設計之方法，該方法包含：判定一度量衡目標設計之疊對誤差對複數個像差之一各別像差之一敏感度；及基於該等敏感度乘以一微影裝置之用以曝光該度量衡目標之一光學系統之該等各別像差之總和來判定該度量衡目標設計之一疊對誤差影響。
12.如條項11之方法，其中該等像差分別包含一任尼克多項式。
13.如條項11或12之方法，其中該等敏感度被認為在該等光學系統像差變化之一設計範圍內係線性的。
14.如條項11至13中任一項之方法，其中藉由使用一微影模型之模擬來執行判定該敏感度。
15.如條項11至14中任一項之方法，其進一步包含模擬使用該光學系統而曝光的一產品設計之一疊對誤差。
16.如條項11至15中任一項之方法，其中判定該影響包含對於該微影裝置之一曝光隙縫之複數個位置，對該等敏感度與該光學系統之該等各別像差之乘積求和。
17.一種電腦可讀媒體，其包含由一電腦可執行以執行一如條項1至16中任一項之方法的指令。
18.如條項17之電腦可讀媒體，其中由該電腦可執行之該等指 令進一步包含用於使用自一遠端電腦至該電腦可讀媒體之一連接而啟動該等方法步驟中之至少一些之指令。
19.如條項18之電腦可讀媒體，其中與該遠端電腦之該連接係一安全連接。
20.如條項18及19中任一項之電腦可讀媒體，其中該度量衡目標設計之該參數係由該遠端電腦提供。
21.如條項20之電腦可讀媒體，其中該方法經進一步組態以用於將對該度量衡設計之該參數之該影響返回提供至該遠端電腦。
22.一種供用於一基板上之度量衡目標設計之系統，該系統包含：一處理單元，其經組態且經配置以：判定用於一度量衡目標設計之一參數對一光學像差之一敏感度；及基於用於使用一微影裝置之一光學系統而曝光的一產品設計之參數以及該敏感度與該光學系統之該各別像差之乘積來判定對該度量衡目標設計之該參數之一影響。
23.如條項22之系統，其中該系統包含至一網路之一連接，該連接用於與一遠端系統通信。
24.如條項23之系統，其中該遠端系統經組態以用於將用於該度量衡目標設計之該參數提供至該系統。
25.如條項23或24之系統，其中該系統經組態以用於使用至該遠端系統之該連接以用於將對該度量衡目標設計之該參數之該影響返回傳輸至該遠端系統。
26.一種度量衡目標，其經組態以使用一度量衡量測系統予以量測，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
27.如條項26之度量衡目標，其中該度量衡量測系統包含一以繞射為基礎之量測系統。
28.一種使用度量衡目標之度量衡量測系統，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
29一種經組態以用於量測度量衡目標之度量衡量測系統，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
30.一種包含度量衡目標之基板，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
31.如條項30之基板，其中該基板為包含一積體電路之層中之至少一些之一晶圓。
32.一種經組態以用於使一度量衡目標成像之微影成像裝置，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
33.一種微影成像裝置，其經組態以用於使一如條項26及27中任一項之度量衡目標成像。
34.一種表示度量衡目標之資料結構，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
35.一種資料結構，其表示如條項26及27中任一項之度量衡目標。
36.一種包含度量衡目標之資料庫，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
37.如條項36之資料庫，其中該資料庫包含複數個度量衡目標，每一度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
38.一種資料庫，其包含如條項34及35中任一項之資料結構。
39.如條項38之資料庫，其中該資料庫包含各自表示該度量衡目標之複數個資料結構，該度量衡目標係藉由如條項1至16中任一項之方法或藉由如條項17至21中任一項之電腦可讀媒體予以設計或選擇。
40.如條項36至39中任一項之資料庫，其中該資料庫包含與該度量衡目標設計相關聯之一適合性值，該適合性值指示該度量衡目標設計對於一微影程序步驟之一適合性。
41.一種資料載體，其包含如條項34及35中任一項之資料結構及/或包含如條項36至40中任一項之資料庫。
42.一種如條項26及27中任一項之度量衡目標之用途，其中該度量衡目標係用於判定該基板上之一個層相對於另一層之一定位，及/或用於判定該基板上之一層相對於一微影成像裝置之投影光學件之一對準，及/或用於判定該基板上之一結構之一臨界尺寸。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件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，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
另外，儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造 整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便產生多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
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，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。舉例而言，一或多個實施例之一或多個態樣可在適當時與一或多個其他實施例之一或多個態樣組合或由一或多個其他實施例之一或多個態樣取代。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。本發明之範圍及範疇不應由上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
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Claims (20)

  1. 一種度量衡(metrology)目標結構設計之方法，該方法包含：判定用於一度量衡目標結構之一設計之一參數對一光學像差之一敏感度之一值，其中該度量衡目標結構係用於實體器件之製造中之度量衡；及藉由一硬體電腦系統基於用於使用一微影裝置之一光學系統而曝光的一器件產品設計之參數以及基於等同於該敏感度之該值乘以該光學系統之一各別光學像差之一值之一值來判定對該度量衡目標結構設計之該參數之一影響。
  2. 如請求項1之方法，其包含：判定用於一度量衡目標結構設計之一參數對複數個光學像差中每一者之一敏感度之一值；及基於等同於用於該器件產品設計之該參數以及基於該等敏感度之該等值乘以該光學系統之各別光學像差之值來判定對該度量衡目標結構設計之該參數之一影響。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含：判定用於使用該微影裝置之該光學系統而曝光的該器件產品設計之該參數。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包含：藉由模擬如使用該光學系統而曝光的該器件產品設計而判定用於該器件產品設計之該參數。
  5. 如請求項1之方法，其中藉由使用一微影模型之模擬來執行判定該敏感度之該值。
  6. 如請求項1之方法，其中該度量衡目標結構設計之該參數包含一疊對誤差。
  7. 如請求項1之方法，其中該光學像差包含一任尼克(Zernike)多項式。
  8. 如請求項1之方法，其中判定該影響包含：對於該微影裝置之一曝光隙縫之複數個位置，對等同於該敏感度之該值乘以該光學系統之該各別光學像差之一值之值求和。
  9. 如請求項1之方法，其中該敏感度被認為在該等光學系統像差變化之一設計範圍內係線性的。
  10. 如請求項1之方法，其包含：對複數個不同度量衡目標結構設計執行該判定，以識別在用於一度量衡目標結構設計之參數與用於該器件產品設計之該參數之間具有一最小差的該度量衡目標結構設計。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包含：基於該影響選擇該度量衡目標結構設計；及量測該經選擇度量衡目標結構設計於實體器件之製造中之度量衡結構。
  12. 一種度量衡目標結構設計之方法，該方法包含：判定一度量衡目標結構之一設計之疊對誤差對複數個光學像差之每一各別光學像差之一敏感度之一值，其中該度量衡目標結構係用於實體器件之製造中之度量衡；及藉由一硬體電腦系統基於等同於該等敏感度之該等值乘以一微影裝置之用以曝光該度量衡目標結構之一光學系統之各別光學像差之值之值之一總和來判定該度量衡目標結構設計之一疊對誤差影響。
  13. 如請求項12之方法，其中該等光學像差個別包含一任尼克多項式。
  14. 如請求項12之方法，其中該等敏感度被認為在該等光學系統像差變化之一設計範圍內係線性的。
  15. 如請求項12之方法，其中藉由使用一微影模型之模擬來執行判定該敏感度之該等值。
  16. 如請求項12之方法，其進一步包含：模擬使用該光學系統而曝光的一器件產品設計之一疊對誤差。
  17. 如請求項12之方法，其中判定該影響包含：對於該微影裝置之一曝光隙縫之複數個位置，對等同於該等敏感度之該等值乘以與該光學系統之該等各別光學像差之一值之值之該乘積求和。
  18. 如請求項12之方法，其進一步包含：基於該影響選擇該度量衡目標結構設計；及量測該經選擇度量衡目標結構設計於實體器件之製造中之度量衡結構。
  19. 一種電腦可讀媒體，其包含由一電腦可執行以執行一如請求項1之方法的指令。
  20. 一種電腦可讀媒體，其包含由一電腦可執行以執行一如請求項12之方法的指令。
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