TWI582548B - 度量衡方法及裝置、基板、微影系統及器件製造方法 - Google Patents

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Description

度量衡方法及裝置、基板、微影系統及器件製造方法
本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之度量衡方法及裝置，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
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，單一基板包含鄰近的多個目標部分之一網路，該鄰近的多個目標部分係經連續圖案化。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，頻繁地需要進行所產生結構之量測，例如，用於程序控制及驗證。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(器件中之兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性——例如，作為波長之函數的在單一反射角下之強度；作為反射角之函數的在一或多個波長下之強度；或作為反射角之函數的偏振——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，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標結構之重新建構；庫搜尋；及主成份分析。 由習知散射計使用之目標為相對大(例如，40微米乘40微米)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，為了將目標之大小縮減(例如)至10微米乘10微米或更小(例如，其因此可定位於產品特徵當中而非切割道中)，已提議使光柵小於量測光點(亦即，光柵填充過度)之度量衡。通常，使用暗場散射量測來量測此等目標，在暗場散射量測中，阻擋零繞射階(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場度量衡之實例，該等申請案之文件之全文係據此以引用方式併入。已公佈專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US20120044470、US2012/0123581、US 2013/0271740 A1及WO2013143814 A1中已描述該技術之進一步開發。所有此等申請案之內容亦係以引用方式併入本文中。 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晶圓上之產品結構環繞。可使用一複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。 在已知度量衡技術中，藉由在某些條件下量測目標兩次，同時使目標旋轉或改變照明模式或成像模式以分離地獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度，來獲得疊對量測結果。針對給定光柵比較此等強度會提供該光柵中之不對稱性量測，且疊對光柵中之不對稱性可用作疊對誤差之指示符。 由於複合光柵目標中之個別光柵之大小縮減，故暗場影像中之邊緣效應(條紋)變得顯著，且在目標內之不同光柵之影像之間可存在串擾。為了處理此問題，上文所提及之US20110027704A教示僅選擇每一光柵之影像之中心部分作為「所關注區」(region of interest, ROI)。僅使用ROI內之像素值以計算不對稱性及疊對。然而，隨著吾人考慮愈來愈小的目標，可被定義為無邊緣效應之ROI之大小縮減至愈來愈小的數目個像素。因此，對於給定獲取時間，量測固有地較有雜訊。此外，在定位ROI時之任何變化變為經量測不對稱性中之誤差之顯著來源。
需要提供一種維持在複合目標結構中使用小光柵之益處之疊對度量衡技術，其中相比於先前已公佈技術可改良準確度。 本發明之一第一態樣提供一種使用一目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，該方法包含如下步驟：使用一成像系統來形成該目標結構之一影像，該成像系統選擇輻射之一預定部分，該輻射之該預定部分係由該目標結構在預定照明條件下所繞射；量測該目標結構之該影像；在該經量測影像中識別一或多個所關注區；及使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合函數之至少一個係數之一值；其中該係數之該值指示該屬性。 本發明之一第二態樣提供一種用於使用一目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，該裝置包含：用於該基板之一支撐件，該基板具有形成於其上之該目標結構；一照明系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構；一成像系統，其用於使用輻射之一預定部分來形成該複合目標結構之一影像，該輻射之該預定部分係由該等複合目標結構在該等照明條件下所繞射；一量測系統，其用於量測該影像；一處理器，其經配置以在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，且使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合函數之至少一個係數之一值；其中該係數之該值指示該屬性。 下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例之實例環境。 圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(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) WT，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來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) 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，包括一或多個晶粒)上。 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。 圖案化器件支撐件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)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(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之術語「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，則該圖案可不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，該等小鏡面中之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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「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)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)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至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)合適導向鏡面及/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，且係藉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WT，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WT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，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可在器件特徵當中包括於晶粒內，在此狀況下，需要使該等標記儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或程序條件。下文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WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT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WT。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之連續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，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站——曝光站及量測站——在該兩個站之間可交換基板台。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。該等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。此情形實現裝置之產出率之相當大增加。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基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。 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旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板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、在不同程序裝置之間移動基板，且接著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。 圖3(a)中展示適合用於本發明之實施例中之暗場度量衡裝置。圖3(b)中更詳細地說明光柵目標T及繞射射線。暗場度量衡裝置可為單機器件，或(例如)在量測站處併入於微影裝置LA中抑或併入於微影製造單元LC中。貫穿裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此裝置中，由源11 (例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由光束分裂器15而導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)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，可藉由在為接物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中在透鏡12與透鏡14之間插入合適形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板13具有不同形式(被標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N提供自僅出於描述起見而被指定為「北」之方向之離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供相似照明，但提供自被標註為「南」之相對方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地係暗的，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。 如圖3(b)所展示，光柵目標T經置放成使得基板W垂直於接物鏡16之光軸O。與軸線O成一角度而照射於目標T上之照明射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈點線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標光柵的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。在提供複合光柵目標的情況下，該目標內之每一個別光柵將引起其自有繞射光譜。因為板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1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。應注意，光柵間距及照明角度可經設計或經調整成使得進入接物鏡之一階射線與中心光軸緊密地對準。圖3(a)及圖3(b)所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖解中被更容易地區分。 由基板W上之目標繞射之至少0階及+1階係由接物鏡16收集，且被返回導向通過光束分裂器15。返回至圖3(a)，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相反孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當入射射線I係來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來施加第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入接物鏡16。與此對比，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。 第二光束分裂器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束而在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡裝置及/或正規化一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重新建構之許多量測目的，其不為本發明之主題。 在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上的目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。將由感測器19及23捕捉之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而，若存在‑1階及+1階中之僅一者，則將不形成光柵線之影像。 圖3所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹地為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。(在彼狀況下有效地調換13及21處所展示之孔徑)。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，亦可在量測中使用二階光束、三階光束及高階光束(圖3中未繪示)。 為了使照明可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13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，可提供及調換板13之集合，以達成相同效應。亦可使用諸如可變形鏡面陣列或透射空間光調變器之可程式化照明器件。可使用移動鏡面或稜鏡作為用以調整照明模式之另一方式。 如剛才關於孔徑板13所解釋，替代地，藉由變更光瞳光闌21，或藉由取代具有不同圖案之光瞳光闌，或藉由運用可程式化空間光調變器來替換固定場光闌，可達成用於成像之繞射階之選擇。在彼狀況下，量測光學系統之照明側可保持恆定，而成像側具有第一模式及第二模式。因此，在本發明中，實際上存在三種類型之量測方法，每一量測方法具有其自有優點及缺點。在一種方法中，改變照明模式以量測不同階。在另一方法中，改變成像模式。在第三方法中，照明模式及成像模式保持不變，但使目標旋轉達180度。在每一狀況下，所要效應相同，即，用以選擇在目標之繞射光譜中彼此對稱地相對的非零階繞射輻射之第一部分及第二部分。原則上，可藉由同時地改變照明模式及成像模式而獲得階之所要選擇，但此情形很可能由於無優點而帶來缺點，因此，將不對其進行進一步論述。 雖然在本實例中用於成像之光學系統具有受到場光闌21限定之寬入射光瞳，但在其他實施例或應用中，成像系統自身之入射光瞳大小可足夠小以限定至所要階，且因此亦用作場光闌。圖3(c)及圖3(d)中展示不同孔徑板，該等孔徑板可如下文進一步所描述而使用。 通常，目標光柵將與其向北-南抑或東-西延行之光柵線對準。亦即，光柵將在基板W之X方向或Y方向上對準。應注意，孔徑板13N或13S可僅用以量測在一個方向(取決於設置而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可能實施達90°及270°之目標旋轉。然而，更方便地，在使用圖3(c)所展示之孔徑板13E或13W的情況下，在照明光學件中提供自東或西之照明。可分離地形成及互換孔徑板13N至13W，或孔徑板13N至13W可為可旋轉達90度、180度或270度之單一孔徑板。如已經提及，圖3(c)所說明之離軸孔徑可提供於場光闌21中，而非提供於照明孔徑板13中。在彼狀況下，照明將同軸。 圖3(d)展示可用以組合第一對及第二對之照明模式的第三對孔徑板。孔徑板13NW具有處於北及西之孔徑，而孔徑板13SE具有處於南及東之孔徑。倘若此等不同繞射信號之間的串擾不太大，則可執行X光柵及Y光柵兩者之量測，而不改變照明模式。 使用小目標之疊對量測 圖4描繪根據已知實務而形成於基板上之複合光柵目標。該複合目標包含四個個別光柵32至35，光柵32至35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。該四個目標因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至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至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至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。在一項實例中，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完美地印刷，則將存在為d但在與第一光柵等等相反之方向上之偏移。光柵33及35為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。雖然說明四個光柵，但另一實施例可能需要較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23捕捉之影像中識別此等光柵之分離影像。 圖5展示在使用來自圖3(d)之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖3之裝置中使用圖4之目標而可形成於感測器23上且由感測器23偵測的影像之實例。雖然光瞳平面影像感測器19不能解析不同個別光柵32至35，但影像感測器23可解析不同個別光柵32至35。交叉影線矩形40表示感測器上之影像之場，在此場內，基板上之經照明光點31成像至對應圓形區域41中。理想地，該場係暗的。在此暗場影像內，矩形區域42至45表示個別光柵32至35之影像。若光柵位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可看見產品特徵。雖然圖5之暗場影像中展示僅單一複合光柵目標，但實務上，藉由微影而製造之半導體器件或其他產品可具有許多層，且希望在不同對之層之間進行疊對量測。對於一對層之間的每一疊對量測，需要一或多個複合光柵目標，且因此，在影像場內可存在其他複合光柵目標。影像處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別光柵32至35之分離影像42至45。以此方式，影像並不必須在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此情形極大地改良量測裝置整體上之產出率。然而，若成像程序橫越影像場經受非均一性，則繼續存在針對準確對準之需要。 一旦已識別光柵之分離影像，就可量測彼等個別影像之強度及/或其他屬性，如下文進一步所論述。可將該等影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。可組合此等結果以量測微影程序之不同參數。疊對效能為此參數之重要實例。申請案US 2011/027704描述可如何經由如藉由比較所關注區ROI 42至45在+1階及-1階暗場影像中之強度而揭露的光柵之不對稱性來量測含有複合光柵32至35之兩個層之間的疊對誤差。 應注意，藉由在每一影像中包括一階繞射輻射之僅一半，此處所提及之「影像」不為習知暗場顯微法影像。每一光柵將簡單地由某一強度位準之區域表示。因為存在+1階繞射輻射及-1階繞射輻射中之僅一者，所以將不解析個別光柵線。特別是在個別光柵影像之邊緣周圍，強度值通常可高度地取決於諸如抗蝕劑厚度、組合物、線形狀以及邊緣效應之程序變數。 在上文所提及之先前申請案中，揭示用於使用上文所提及之基本方法來改良疊對量測之品質之各種技術。舉例而言，影像之間的強度差可歸因於用於不同量測之光學路徑中之差，而不純粹地歸因於目標中之不對稱性。照明源11可使得照明光點31之強度及/或相位不均一。可藉由參考(例如)感測器23之影像場中之目標影像之位置而判定及應用校正以最小化此等誤差。個別複合光柵可在其週期性方向上伸長，以便最大化給定目標區域內之有用繞射信號。此等技術在先前申請案中予以解釋，且此處將不予以進一步詳細地解釋。該等技術可結合本申請案中新近所揭示之技術而使用，下文將描述該等新近所揭示之技術。 在US 2013/0771740中，個別光柵之邊緣部分中及周圍之特徵經修改以便縮減邊緣效應之強度及範圍。此等修改可以與用以增強微影程序中之精細特徵之印刷之光學近接校正(OPC)特徵相似的方式起作用。在US 2013/0258310中，提議使用三個或三個以上複合光柵以量測疊對。藉由量測用於具有至少三個不同偏置之光柵之不對稱性，有可能校正諸如由實務微影程序中之底部光柵不對稱性造成的目標光柵中之特徵不對稱性。相似地，此等技術在先前申請案中予以解釋，且此處將不予以進一步詳細地解釋。該等技術可結合本申請案中新近所揭示之技術而使用，下文將描述該等新近所揭示之技術。 雖然圖5展示具有均一強度之四個正方形42至45之理想化影像，然而實務上，攝影機上的每一光柵之影像並不完美。歸因於暗場成像之性質，目標之邊緣比中心部分更亮地照亮。此情形使難以量測目標之「該」強度。此外，需要避免來自相鄰光柵或周圍環境之光貢獻。為了處理此問題，已將上文所提及之所關注區(ROI)界定為排除邊緣，且僅選擇來自四個複合光柵中之每一者之中心部分之光。在先前提議中，藉由平均化ROI內之像素值而獲得強度值。然而，此意謂實際上自比光柵之全大小更小的區域收集信號。舉例而言，在個別光柵為5×5微米正方形的情況下，ROI可對應於光柵影像之中間的僅3×3微米正方形區域。此信號減低需要以較長獲取時間予以補償，或引起較大量測不確定度。此外，光柵上的ROI之正確置放極其關鍵。小移位將引起包括邊緣光之部分，此情形將導致經偵測強度之相對大改變且因此進一步劣化量測精確度及準確度。ROI之置放可為預定的，或基於圖案辨識。 目標影像亦經受雜訊，其已被假定為隨機。橫越ROI之平均化旨在抑制雜訊之效應。然而，本發明人已判定出經空間濾光暗場影像中之雜訊並非皆隨機。系統性振盪存在於影像中。結果，遍及ROI之簡單平均化(ROI之尺寸不匹配於影像中之系統性振盪之週期)給出取決於相對於小光柵之影像之位置之確切ROI位置的值。 確切光柵位置係僅以有限定位準確度(通常在200奈米範圍內)予以控制，而光柵可具有5×5平方微米之尺寸。可在100奈米至400奈米之範圍內或更小的有效攝影機像素大小(在基板位階處)亦可影響矩形ROI能夠匹配於影像中之振盪之確切週期的準確度。 另外,小光柵之邊緣常常呈現重振盪，重振盪可由如下各者中之一或多者之組合造成：光柵中之不對稱性、不對稱照明、不對稱偵測與光學漸暈、聚焦位置，及可能地為照明光點內之確切位置。 通常，ROI經選擇為具有可能之最大大小以便最佳化信雜比。此意謂ROI經定位成接近於邊緣區，但恰好排除邊緣區。因此，ROI之任何位置不準確度可包括一些明顯邊緣振盪，此情形顯著地改變所估計之平均1繞射階強度。目標及光柵尺寸愈小，則此效應將愈大，此係因為「扁平(flat)」光柵區域對邊緣區域之比率將相應地縮減。 此等效應對量測之再現性及/或準確度具有負面影響。 此外，運用標準圖案辨識軟體進行的目標之圖案辨識常常引起不準確定位。此不準確定位可由明顯邊緣效應造成，以及由遍及基板之關於光柵及目標之影像之疊對、聚焦及堆疊相依性的改變目標影像造成。結果，正確ROI位置之部位易於出錯。此情形尤其針對極端配方設定成立，亦即，針對如下波長-間距比率成立：1繞射階之僅一小部分透射至攝影機，從而引起有限空間頻率含量以「建置」感測器影像且因此作為結果具有較清晰振盪及邊緣效應。 若縮減光柵尺寸及目標尺寸，則振盪效應在暗場影像中亦變得更明顯。振盪據信為在度量衡影像中係固有的，此係歸因於目標小於視場之事實，及發生於任何實際光學成像系統中的濾出單階之不可避免的傅立葉(Fourier)濾光。智慧型目標設計可藉由縮減邊緣效應而縮減影像中之振盪振幅。然而，振盪據信為歸因於小光柵與傅立葉濾光之組合而保持存在。 在本發明中，吾人提議用以自經量測影像導出所關注屬性之量測之新途徑。本發明提議使用以物理學為基礎之少參數擬合函數(physics-based few parameter fit-function)以用於暗場度量衡中之改良型信號估計，暗場度量衡係諸如疊對度量衡、劑量度量衡、聚焦度量衡或微分CD度量衡。術語「少參數」在本文中用以意謂參數(或係數)之數目比資料點之數目小得多。 根據本發明，提議視情況包括表示成像系統之成像效應之項的組合擬合函數。組合擬合函數可應用於經量測影像之全部或一部分。成像效應可為如下各者中之任一者或兩者之效應：度量衡裝置之成像分支，及感測器23。在本發明之一實施例中，使用感測器及目標設計之知識以選擇或建構組合擬合函數且擬合數個擬合參數，使得良好地描述經量測影像中之系統學(systematics) (振盪)。接著，僅需要使少量參數擬合於經量測資料。影像之剩餘分量僅由隨機雜訊組成，可使用標準雜訊濾波技術來處理該等隨機雜訊。在一實施例中，單一擬合參數接著得到用於每一光柵之所要繞射階強度。在一實施例中，免除ROI之選擇且將組合擬合函數應用於整個經量測影像。在一實施例中，使用ROI，但將ROI選擇為大於光柵影像。 本發明之一實施例之優點可包括： -  信號估計獨立於確切ROI位置，此係因為信號中之振盪被擬合而非平均化。 -  雜訊濾波技術僅應用於隨機雜訊分量，而不應用於藉由組合擬合函數而擬合之系統性雜訊分量。 -  描述邊緣之參數得到關於量測之情況之資訊(諸如，散焦)，且可使能夠在獲取期間控制聚焦。 -  可藉由至相鄰ROI中的組合擬合函數之尾部而考量歸因於傅立葉濾光(光學串擾)的光至目標影像中之相鄰結構之洩漏，因此得到(例如)針對疊對之較準確參數估計。 本發明對於度量衡裝置之較極端設定(極端λ/間距組合)特別有用，其中1階係由光瞳光闌截止，此係因為1階被預期為呈現最明顯振盪及邊緣效應。 在描述特定實施例及所提議組合擬合函數之細節之前，論述一些實體考慮。 在暗場度量衡中，單一繞射階影像在其角度解析光譜之空間濾光(傅立葉濾光)之後投影於感測器23上。可運用具有數值孔徑NA≈0.41 (投影至物鏡之背向焦平面之值)之光瞳光闌21來實施傅立葉濾光。 此光瞳光闌21限制可建置經隨後投影影像之空間頻率之頻帶。因此，可使用在可能地來自光瞳影像感測器19之輸入用作加權係數的情況下對應於經傳輸至感測器23之空間頻率之正弦及餘弦之相干及/或非相干總和來(重新)建構暗場影像。此情形導致顯著數目個擬合參數，亦即，用於正弦及餘弦級數之所有係數。 晶圓至感測器23上之光學成像之屬性亦可藉由諸如點散佈函數(PSF)之轉移函數予以表達，該轉移函數基本上為限制孔徑(在最簡單狀況下為光瞳光闌21)之傅立葉變換。圓形光瞳光闌之傅立葉變換為jinc函數，該jinc函數為光瞳光闌直徑及成像波長之函數。點散佈函數之替代例包括調變轉移函數(modulation transfer function, MTF)及光學轉移函數(optical transfer function, OTF)。矩形光柵之暗場影像亦可被認為是遍及視場而分佈之艾里斑(Airy-disk) (平方jinc函數)之非相干總和。 在本發明中，提議使用遍及光柵影像正確地捕捉頻率行為之少參數擬合函數。特性頻率係藉由感測器之光學屬性以及量測設定而給出。 上述實體圖像之共同之處在於：其在暗場影像中引起典型(最大)空間頻率。此空間頻率將在下文中用以建構僅具有適合於擬合暗場影像之少數擬合參數之人工擬合函數。空間頻率之特徵為攝影機影像平面中之週期 p： ，其中常數a係在自a=1至1.22之範圍內                                                                                                     (1) 其中a = 1.22源於用於光學解析度(或至第一節點之距離)之瑞立(Rayleigh)準則，且a = 1源於光瞳孔徑之傅立葉變換。舉例而言，典型振盪週期得到p ≈ 950奈米，其中λ = 650奈米且光瞳光闌NA ≈ 0.41且a = 1.22。應注意，因為光柵線未被解析，所以暗場影像中之振盪週期應不與光柵間距相混淆。 第一實施例。 參看圖6來描述根據本發明之第一實施例之方法，圖6為描繪該方法之選定步驟的流程圖。 在步驟S1處，經由圖2之微影製造單元來處理基板(例如，半導體晶圓)達一或多次，以產生包括疊對目標32至35之結構。在S2處，在使用圖3之度量衡裝置的情況下，使用一階繞射光束中之僅一者(比如，-1)來獲得光柵32至35之影像。接著，無論藉由改變照明模式或改變成像模式，抑或藉由在度量衡裝置之視場中使基板W旋轉達180º，皆可使用另一一階繞射光束(+1)來獲得光柵之第二影像(步驟S3)。因此，在第二影像中捕捉+1繞射輻射。 在步驟S4中，選擇或建構合適組合擬合函數。在一實施例中，組合擬合函數取決於度量衡裝置之特性或參數、基板上之目標之佈局，以及用於度量衡程序及用以形成目標之微影程序之「配方」。組合擬合函數包含複數個項，每一項包含一或多個係數。合適組合擬合函數之選擇可來自此等函數之庫。可藉由將適當值設定至係數來進行組合擬合函數之建構。可藉由將相關係數設定至零而自組合擬合函數排除(或取消選擇)一項。可基於度量衡裝置之特性或參數及/或度量衡程序配方及/或微影程序配方而判定一些係數之值。 在本發明之一實施例中，組合擬合函數之項表示量測裝置及程序及/或正被量測之目標之各別實體態樣。用於一項之一些係數係自各別實體參數之相關特性或參數予以判定。其他係數為浮動係數且將藉由擬合步驟而找到。舉例而言，組合擬合函數包括表示成像效應之項。此項可包括關於用於成像中之輻射之波長及/或成像系統之數值孔徑(NA)的係數。若所使用之輻射源為具有恆定波長輸出之單色源，則關於輻射波長之係數可為常數。另一方面，若裝置具有可調整光瞳，則關於數值孔徑之係數可為藉由度量衡程序配方而判定之變數。其他項及/或係數可關於目標之位置及尺寸，且參考微影程序配方予以選擇或判定。下文將進一步描述項及係數之另外實例。在一實施例中，可在步驟S1至S3之前進行擬合函數之判定。在將量測一或多個基板上之複數個相似或標稱相同目標的情況下，可進行組合擬合函數之選擇或建構達一次，或每批所處理基板進行一次。 除了可判定係數(亦即，可基於度量衡裝置之特性或參數及/或度量衡程序配方及/或微影程序配方而預先判定之可判定係數)以外，組合擬合函數亦包括至少一個浮動係數。該浮動係數或該等浮動係數中之至少一者(若存在複數個浮動係數)係關於待量測之目標之特性，例如，在疊對目標之狀況下之不對稱性。其他浮動參數可關於雜訊及/或邊緣效應。在步驟S5中藉由擬合程序而判定用於該(該等)浮動參數之值，使得組合擬合函數匹配於經量測影像資料。可使用包括反覆程序之習知擬合程序。在一實施例中，使用非線性最佳化演算法。可針對一特定應用而判定使組合擬合函數匹配於經量測資料之所要準確度。在不能達成足夠準確之匹配的情況下，光柵可被重新量測或因受損而被拒絕。 在已找到用於浮動係數之值的情況下，判定用於目標之所關注屬性。在疊對量測之狀況下，目標可包括複數個光柵，且浮動係數可包括與自每一光柵反射成各別階之輻射之總強度相關的浮動係數。藉由比較針對-1一階散射量測影像而獲得之相關擬合係數與針對+1一階散射量測影像而獲得之相關擬合係數，在步驟S6中獲得目標光柵之不對稱性量測。在步驟S7中，使用不對稱性量測以計算疊對。可使用經不同定向光柵而在正交方向上計算疊對。可使用相同程序但運用經設計成對相關參數敏感之不同目標來判定諸如聚焦、CD、劑量或不對稱性之其他參數。 在本發明之第一實施例中，用於矩形光柵之暗場影像之組合擬合函數係由下式給出： 此組合擬合函數係自恆定項c 0(恆定項c 0為用於彼光柵之繞射階之平均強度之度量)、光柵之四個邊緣處之jinc函數、相比於jinc函數可具有不同相位x 0之正弦函數及遍及整個光柵之窗函數w(x,y)予以建置。 jinc函數可被定義為 ，其中J 1(x)為第一種類之貝塞爾(Bessel)函數且滿足 。替代地，可包括為2之因數，因此，函數在0處之極限為1。圖7中展示針對x = -15至+15之jinc (x)之形式。jinc函數為表示量測分支之成像效應之項之實例，此係因為jinc函數為圓形光瞳光闌21之傅立葉變換。可判定係數x 1、x 2、y 1及y 2係關於光柵之邊緣之位置。對於孔徑之替代形狀(例如，圓形孔徑之¼)，不同邊緣函數可為理想的。舉例而言，若將4-象限楔用作光瞳濾光器，則jinc函數可由四分之一圓圈之傅立葉變換替換。在本發明之實施例中亦可使用諸如正弦函數(sin x / x)或夫朗和斐(Fraunhofer)函數(矩形形狀之傅立葉變換)之近似邊緣函數。 窗函數可被認為是(例如)減退於光柵區域外部之高斯(Gaussian)函數： (3) 其中 且 其中σ定義窗函數之減退之強度且可實驗上予以判定，且b定義窗函數相對於光柵邊緣位置及jinc函數位置之確切位置。 在一實施例中，可將x及y移位參數加至組合擬合函數，以補償(例如)由不準確圖案辨識造成之未對準。由於經散焦晶圓，光柵暗場影像之位置可針對x光柵及y光柵不同地移位。此光柵方向相依移位可運用分別針對x方向及y方向之兩個額外參數而容易地包括於組合擬合函數中。 圖8呈現在使用方程式(2)及(3)的情況下用於任意選定參數值之實例單線擬合函數。在圖8中，點鏈線I表示恆定值c 0，長虛線II表示2個jinc函數與c 0之總和，短虛線III表示經按比例調整窗函數w，且實線IV表示組合擬合函數。對於假設5微米寬之光柵，擬合參數為：c 0= 500、c x1= 380且c x2= -150，其中b λ = 120奈米且σ = 0.45乘以振盪間距。 在多個光柵被同時地成像(例如，兩個x光柵及兩個y光柵)之狀況下，可使用組合擬合函數(諸如，用於每一光柵之方程式(2)之彼組合擬合函數)來建構整個影像擬合函數。接著藉由(例如)來自目標之GDS設計的每一光柵之位置而給出參數x 1、x 2、y 1及y 2，且自來自感測器之光學件及量測波長而給出振盪間距p及波長λ。在方程式(3)中，向參數b及σ指派每量測或一系列量測之固定值。 剩餘擬合參數(浮動係數)在此狀況下則為： 1. c 0：用於來自光柵之繞射效率(所關注參數)之度量 2. c x1、c x2、c y1、c y2：描述邊緣效應，及光柵之中心之振盪 3. c x、c y、x 0、y 0：用於來自所得曲線與上述參數之小偏差之調諧參數。 對於一實例中之完整目標，此情形將針對每一目標量測得到4 × 5 = 20個擬合參數(在假定光柵位置被判定的情況下)。 下文在圖9及圖10中給出比較目標之量測的實例，其中光柵間距為600奈米且量測波長λ = 650奈米。應注意，僅已執行參數之快速手動調諧，但其足以再現所有特徵及振盪。 圖9展示屬於圖4所展示之類型且針對兩種偏振在λ = 650奈米下所量測之尺寸為16微米×16微米且間距= 600奈米的正方形目標之影像，且圖10展示在使用方程式(2) (其中方程式(1)中之a = 1.22，且c x= c y= 0)的情況下之對應合成影像。因此，僅建置在每一光柵之邊緣處的每光柵及1D jinc函數之常數的影像。 圖11至圖14比較合成擬合函數影像與來自圖9之經量測影像。圖11及圖12為遍及y方向而平均化的在x方向上之橫截面，且圖13及圖14為遍及x方向而平均化的在y方向上之橫截面。在圖11至圖14中，被標註為「A」之實線表示擬合函數，且被標註為「B」之虛線表示經量測影像資料。儘管已執行少參數之手動判定，但明確地再現主特性振盪。在一實施例中，擬合之進一步最佳化(例如，被自動地執行)及其他浮動參數之使用可提供對經量測影像之更接近擬合。 表 1.如用於圖10及圖11中的方程式(2)之擬合參數。 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td><b>光柵</b></td><td><b>位置</b></td><td><b>偏置</b></td><td><b>c<sub>0</sub></b></td><td><b>c<sub>x1</sub></b></td><td><b>c<sub>x2</sub></b></td><td><b>c<sub>y1</sub></b></td><td><b>c<sub>y2</sub></b></td><td><b>x<sub>0</sub></b></td><td><b>c<sub>x</sub></b></td><td><b>y<sub>0</sub></b></td><td><b>c<sub>y</sub></b></td></tr><tr><td> y </td><td> 右上方 </td><td> -d </td><td> 195 </td><td> -20 </td><td> -10 </td><td> 180 </td><td> 40 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> x </td><td> 左上方 </td><td> +d </td><td> 160 </td><td> 30 </td><td> 140 </td><td> 15 </td><td> -15 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> y </td><td> 左下方 </td><td> +d </td><td> 270 </td><td> -30 </td><td> 0 </td><td> 50 </td><td> 130 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> x </td><td> 右下方 </td><td> -d </td><td> 180 </td><td> 240 </td><td> 80 </td><td> -20 </td><td> 5 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr></TBODY></TABLE>在本發明之一實施例中，可考量源照明不對稱性(光點剖面)作為擬合之前的影像校正，或將源照明不對稱性(光點剖面)採取至擬合工序中作為預定經校準恆定剖面。此處尚未考量此情形，且在量測中觀測到遍及光柵之一些小斜率。若存在感測器不完美性，則可加上額外項以改良組合擬合函數之準確度。 第一實施例之組合擬合函數為一實例。亦可使用其他函數，諸如，限於光柵之中心部分之窗式正弦函數。此窗式正弦函數係藉由在方程式(2)中將jinc之前的常數設定至0且擬合其他參數予以描述。 又，更複雜之組合擬合函數屬於本發明之範疇。舉例而言，有可能在一或多個邊緣附近包括第二經稍微移位jinc函數，以在邊緣處歸因於藉由設計引起的或藉由大疊對而誘發的在底部光柵與頂部光柵之間的移位而包括雙重步階之效應。 第二實施例 現在將描述本發明之第二實施例。第二實施例相同於第一實施例，惟關於組合擬合函數除外。出於簡明起見，下文省略共同特徵之描述。 第二實施例藉由在光柵區域處使用呈平方jinc網格之形式的組合擬合函數而允許額外擬合參數(浮動參數)： (4) 其中網格間隔： 且 網格間隔可(例如)經選擇為與奈奎斯(Nyquist)取樣準則(光學解析度)一致。替代地，在使用(例如)來自方程式(1)之影像中之振盪頻率的情況下，可對網格間隔較稀疏地取樣以仍涵蓋經量測影像之細節。 第二實施例之組合擬合函數可提供由於使用平方jinc而較接近於實際量測但含有較多擬合參數之合成影像。該合成影像自然地緊接於光柵區域外部之邊緣而減退，此係因為無平方jinc函數位於此等位置處。因此，在此途徑中無需窗函數。光柵之繞射效率之提取係藉由平方jinc及經位移jinc之平均值而給出，此係因為不存在恆定擬合參數c 0。 應注意，jinc函數係作為實例而給出，其由圓形光瞳濾光器之傅立葉變換引起。對於其他光瞳濾光器形狀，jinc函數可由其適當傅立葉變換函數替換。 第三實施例 現在將描述本發明之第三實施例。第三實施例相同於第一實施例，惟關於組合擬合函數除外。出於簡明起見，下文省略共同特徵之描述。 在第三實施例中，使用傅立葉級數來重新建構目標影像，可按照經同時量測之光瞳平面資訊來判定傅立葉級數之空間頻率分量之權重。此第三實施例可針對每一光柵予以實施： (5a) 其中c 0再次為繞射效率， m及 n為整數(正及負)，其中 s及 t為分別在 x及 y方向上之週期。值 m/s及 n/t對應於由光瞳濾光器傳輸之頻率。週期 s及 t可經選擇為對應於光柵尺寸。在彼狀況下， m值及 n值之數目限於±1與由光瞳光闌傳輸之最大頻率之間，此情形引起數目比用於第一實施例之擬合參數數目更大的擬合參數c mn。方程式(5a)分離地針對視場中之每一光柵進行求解，視場之總貢獻應與經量測影像一致。替代地，針對視場中之所有結構立即建構整個影像： (5b) 在第三實施例中，將正確地濾出引起比由光瞳濾光器約束之空間頻率更高的空間頻率之雜訊。 在方程式(5a)及(5b)兩者中，頻率含量 m/s及 n/t再次限於由光瞳濾光器針對某一波長而傳輸之頻率。此為吾人所知且預先固定之感測器資訊。週期s及 t在此狀況下為(例如)總照明光點大小，或總視場。接著，係數c mn為擬合參數。 第四實施例 在第四實施例中，使用擬合函數以藉由減去干擾以留下清潔強度信號而校正影像。接著藉由任何合適方法(例如,平均化)而自清潔強度信號導出強度值。第四實施例可使用上述組合擬合函數中之任一者，但參考第一組合擬合函數(方程式(2))予以描述。在已找到浮動係數c o、c X1、c x2等等之值的情況下，自干擾項(亦即，邊緣效應項(jinc)及系統性雜訊項(sine)及視情況為窗函數)建構合成干擾函數。接著自經量測像素影像資料減去此合成干擾函數以產生清潔強度信號。 結論 本文所揭示之技術使能夠使用小度量衡目標以達成疊對及其他量測之極大準確度及可重複性。可在一特定實施中實現之特定益處包括： -  藉由消除信號中之系統學，從而留下可使用經開發用於雜訊濾波之演算法來正確地處理之主要隨機雜訊信號分量，而使(例如)疊對之再現性改良。 -  藉由縮減定位不準確度之影響而使(例如)疊對之再現性改良。 -  藉由遍及全光柵包括相比於以ROI為基礎之信號估計內之少量像素更多的像素以判定「平均」強度而使(例如)疊對之再現性改良。 -  藉由使用具有有限數目個擬合參數之以物理學為基礎之擬合功能性(其允許遍及經量測半導體晶圓之變化之暗場影像之較穩定辨識)而使暗場光柵影像之圖案辨識改良。 -  可視需要而包括遍及視場之感測器相關照明或偵測光變化作為額外參數(例如，影像中之額外斜率)，以校正此等效應(例如，色度漸暈效應)。 -  指示(例如)經由jinc之量值及正負號之量測之情況的額外參數描述邊緣效應，諸如，在目標獲取期間之散焦。此情形亦可用於針對獲取之正確聚焦位準，從而導致準確度及再現性改良。 -  本發明適用於許多不同暗場度量衡技術，其中量測小光柵，諸如，疊對、聚焦、CD、劑量、不對稱性。 -  本發明特別針對第一實施例及第二實施例藉由相鄰光柵之間的光洩漏之串擾縮減而開啟針對較準確參數估計之可能性，在第一實施例及第二實施例中(例如)與jinc函數組合之窗函數之尾部將考量至相鄰結構之串擾。 -  若使用擬合函數來改良ROI或圖案辨識，則需要圍繞目標之較少虛設圖案區域，從而節省用於度量衡之佔據面積或藉由以虛設區域為代價而伸長光柵區域來改良再現性。擬合函數途徑相似地亦可用於被執行圖案辨識的經最佳化為具有極可辨識之邊緣效應之目標設計。 該技術在小的以目標繞射為基礎之疊對量測中與已在上文所提及之近期專利申請案中描述之其他技術相容。舉例而言，本文所揭示之技術可與各種各樣之目標類型及屬性(例如，尺寸)一起使用。本發明適用於含有來自非高斯或白雜訊信號之參數提取之所有的以攝影機影像為基礎之度量衡技術。 雖然上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「目標光柵」及「目標結構」並不要求已特定地針對正被執行之量測來提供該結構。 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之方法。可(例如)在圖3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)。在屬於(例如)圖3所展示之類型之現有度量衡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來實施本發明，該等經更新電腦程式產品用於使處理器執行經修改步驟S6且因此以改良型準確度計算疊對誤差。程式可視情況經配置以控制光學系統、基板支撐件及其類似者以執行步驟S2至S5以用於量測複數個合適目標結構上之不對稱性。 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。 在以下編號條項中提供根據本發明之另外實施例： 1.    一種使用一目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，該方法包含如下步驟： 使用一成像系統來形成該目標結構之一影像，該成像系統選擇輻射之一預定部分，該輻射之該預定部分係由該目標結構在預定照明條件下所繞射； 量測該目標結構之該影像； 在該經量測影像中識別一或多個所關注區；及 使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合函數之至少一個係數之一值； 其中該係數之該值指示該微影程序之該屬性。 2.    如條項1之方法，其中該組合擬合函數包括表示該成像系統之成像效應之一成像項。 3.    如條項2之方法，其中該成像項係基於該成像系統之一轉移函數。 4.    如條項3之方法，其中該成像系統包括一孔徑，且該成像項係基於該孔徑之一變換。 5.    如條項4之方法，其中該成像項包括一jinc函數。 6.    如條項3、4或5之方法，其中該目標結構具有一具有複數個邊緣之輪廓，且該組合擬合函數包括用於該等邊緣中之每一者之一各別成像項。 7.    如前述條項中任一項之方法，其中該組合擬合函數包括表示一干擾之一週期性函數。 8.    如前述條項中任一項之方法，其中該組合擬合函數包括表示該目標結構之一理想影像之一目標項；且該係數為該目標項之一係數。 9.    如條項8之方法，其中該目標項為一恆定函數，且該係數為該恆定函數之值。 10.  如前述條項中任一項之方法，其中該組合擬合函數包括一窗函數。 11.  如前述條項中任一項之方法，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾(Cartesian)座標； c i 、 x 0 及 y 0 為擬合係數；p為該影像中之一典型空間週期； x 1 、 x 2 、 y 1 及 y 2 表示該目標結構之該等邊緣之位置；且 w為一窗函數。 12.  如條項11之方法，其中該係數c o表示該目標之一特定繞射階之繞射效率。 13.  如條項11或12之方法，其中該窗函數w(x,y)係由下式定義： (3) 其中 且 。 14.  如條項1至6中任一項之方法，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c ij 、 x i 及 y i 為擬合係數；且p為該影像中之一典型空間週期。 15.  如條項1至10中任一項之方法，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c 0 、 c mn 、 s及 t為擬合係數；且 w為一窗函數。 16.  如前述條項中任一項之方法，其中該目標結構為包括複數個複合結構之一複合目標結構，且該組合擬合函數包括用於該等複合結構中之每一者之一各別擬合函數。 17.  如前述條項中任一項之方法，其中該目標結構為形成於該基板上之一器件之一結構之一部分。 18.  如前述條項中任一項之方法，其中該屬性係選自由如下各者組成之群組：疊對、聚焦、劑量、CD及不對稱性。 19.  如前述條項中任一項之方法，其中判定至少一個係數之一值係使用一非線性最佳化演算法而執行。 20.  一種用於使用一目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，該裝置包含： 用於該基板之一支撐件，該基板具有形成於其上之該目標結構； 一照明系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構； 一成像系統，其用於使用輻射之一預定部分來形成該複合目標結構之一影像，該輻射之該預定部分係由該等複合目標結構在該等照明條件下所繞射； 一量測系統，其用於量測該影像； 一處理器，其經配置以在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，且使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合函數之至少一個係數之一值； 其中該係數之該值指示該屬性。 21.  如條項20之裝置，其中該組合擬合函數包括表示該成像系統之成像效應之一成像項。 22.  如條項21之裝置，其中該成像項係基於該成像系統之一轉移函數。 23.  如條項22之裝置，其中該成像系統包括一孔徑，且該成像項係基於該孔徑之一變換。 24.  如條項23之裝置，其中該成像項包括一jinc函數。 25.  如條項22、23或24之裝置，其中該目標結構具有一具有複數個邊緣之輪廓，且該組合擬合函數包括用於該等邊緣中之每一者之一各別成像項。 26.  如條項20至25中任一項之裝置，其中該組合擬合函數包括表示一干擾之一週期性函數。 27.  如條項20至26中任一項之裝置，其中該組合擬合函數包括表示該目標結構之一理想影像之一目標項；且該係數為該目標項之一係數。 28.  如條項27之裝置，其中該目標項為一恆定函數，且該係數為該恆定函數之值。 29.  如條項20至28中任一項之裝置，其中該組合擬合函數進一步包括一窗函數。 30.  如條項20至29中任一項之裝置，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c i 、 x 0 及 y 0 為擬合係數；p為該影像中之一典型空間週期； x 1 、 x 2 、 y 1 及 y 2 表示該目標結構之該等邊緣之位置；且 w為一窗函數。 31.  如條項30之裝置，其中該係數c o表示該目標之一特定繞射階之繞射效率。 32.  如條項30或31之裝置，其中該窗函數w(x,y)係由下式定義： (3) 其中 且 。 33.  如條項20至25中任一項之裝置，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c ij 、 x i 及 y i 為擬合係數；且p為該影像中之一典型空間週期。 34.  如條項20至29中任一項之裝置，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c 0 、 c mn 、 s及 t為擬合係數；且 w為一窗函數。 35.  如條項20至34中任一項之裝置，其中該目標結構為包括複數個複合結構之一複合目標結構，且該組合擬合函數包括用於該等複合結構中之每一者之一各別擬合函數。 36.  如條項20至34中任一項之裝置，其中該屬性係選自由如下各者組成之群組：疊對、聚焦、劑量、CD及不對稱性。 37.  如條項20至35中任一項之裝置，其中判定至少一個係數之一值係使用一非線性最佳化演算法而執行。 38.  一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行使用一目標結構之經量測影像來量測一微影程序之一屬性之一方法，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，其中已使用一成像系統而獲得該目標結構之該影像，該成像系統選擇輻射之一預定部分，該輻射之該預定部分係由該目標結構在預定照明條件下所繞射；該等指令使該處理器： 在該經量測影像中識別一或多個所關注區；及 使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合函數之至少一個係數之一值； 其中該係數之該值指示該屬性。 39.  一種微影系統，其包含： 一微影裝置，其包含： 一照明光學系統，其經配置以照明一圖案； 一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及 一如條項20至37中任一項之檢測裝置， 其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。 40.  一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用一如條項1至19中任一項之方法來量測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一個複合目標結構；及根據該量測之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。 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之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。 對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需不當實驗。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之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
0                   零階射線/繞射射線 +1                 一階射線/繞射射線 -1                  一階射線/繞射射線 +1(N)           +1繞射射線 -1(S)             -1繞射射線 11                 照明源 12                 透鏡 13                 孔徑板 13E               孔徑板 13N              孔徑板 13NW           孔徑板 13S               孔徑板 13SE            孔徑板 13W             孔徑板 14                 透鏡 15                 光束分裂器 16                 接物鏡/透鏡 17                 第二光束分裂器 18                 光學系統 19                 第一感測器/光瞳平面影像感測器 20                 光學系統 21                 孔徑光闌/場光闌/圓形光瞳光闌 22                 光學系統 23                 影像感測器 31                 量測光點/經照明光點/照明光點 32                 複合光柵 33                 複合光柵 34                 複合光柵 35                 複合光柵 40                 交叉影線矩形 41                 圓形區域 42                 矩形區域/影像/所關注區ROI 43                 矩形區域/影像/所關注區ROI 44                 矩形區域/影像/所關注區ROI 45                 矩形區域/影像/所關注區ROI A                  擬合函數 AD                調整器 AS                對準感測器 B                  輻射光束(圖1)/經量測影像資料(圖11至圖14) 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               圖案化器件支撐件或支撐結構/光罩台 O                  光軸 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                影像處理器及控制器 PW               第二定位器 RO                基板處置器或機器人 ROI              所關注區 S1                 步驟 S2                 步驟 S3                 步驟 S4                 步驟 S5                 步驟 S6                 步驟 S7                 步驟 SC                旋塗器 SCS              監督控制系統 SO                輻射源 T                   光柵目標/度量衡目標 TCU             塗佈顯影系統控制單元 W                 基板 WTa              基板台 WTb             基板台 I                    照明射線/入射射線(圖3(b))/恆定值c 0(圖8) II                  2個jinc函數與c 0之總和 III                 經按比例調整窗函數w IV                 組合擬合函數
現在將參看隨附圖式僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 圖1描繪根據本發明之一實施例之微影裝置； 圖2描繪根據本發明之一實施例之微影製造單元(lithographic cell)或叢集(cluster)； 圖3包含(a)用於根據本發明之實施例而使用第一對照明孔徑來量測目標之暗場散射計的示意圖、(b)用於給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節、(c)在使用散射計以用於以繞射為基礎之疊對量測時提供另外照明模式之第二對照明孔徑，及(d)組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對照明孔徑； 圖4描繪基板上之多重光柵目標及量測光點輪廓； 圖5描繪圖3之散射計中獲得的圖4之目標之影像； 圖6為根據本發明之一實施例的展示使用圖3之散射計之疊對量測方法之步驟的流程圖； 圖7為可用於本發明之實施例中之jinc函數的曲線圖； 圖8為說明根據本發明之一實施例之組合擬合函數的曲線圖； 圖9描繪經量測暗場散射量測影像； 圖10描繪根據本發明之一實施例的使用組合擬合函數而模擬之暗場影像；及 圖11至圖14為比較圖9及圖10之影像之特定區中之經量測強度與經模擬強度的曲線圖。
I                    恆定值c 0II                  2個jinc函數與c 0之總和 III                 經按比例調整窗函數w IV                 組合擬合函數

Claims (25)

  1. 一種使用一目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，該方法包含如下步驟： 使用一成像系統來形成該目標結構之一影像，該成像系統選擇輻射之一預定部分，該輻射之該預定部分係由該目標結構在預定照明條件下所繞射； 量測該目標結構之該影像； 在該經量測影像中識別一或多個所關注區；及 使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合(combination fit)函數之至少一個係數之一值； 其中該係數之該值指示該微影程序之該屬性， 其中該組合擬合函數包括表示該成像系統之成像效應之一成像項(imaging term)，且 其中該成像項係基於該成像系統之一轉移函數。
  2. 如請求項1之方法，其中該成像系統包括一孔徑，且該成像項係基於該孔徑之一變換。
  3. 如請求項2之方法，其中該成像項包括一jinc函數。
  4. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該目標結構具有一具有複數個邊緣之輪廓，且該組合擬合函數包括用於該等邊緣中之每一者之一各別成像項。
  5. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該組合擬合函數包括表示該目標結構之一理想影像之一目標項；且該係數為該目標項之一係數，且其中該目標項為一恆定函數，且該係數為該恆定函數之值。
  6. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾(Cartesian)座標； c i 、 x 0 及 y 0 為擬合係數；p為該影像中之一典型空間週期； x 1 、 x 2 、 y 1 及 y 2 表示該目標結構之該等邊緣之位置；且 w為一窗函數。
  7. 如請求項6之方法，其中該係數c o表示該目標之一特定繞射階之繞射效率。
  8. 如請求項6之方法，其中該窗函數w(x,y)係由下式定義： (3) 其中 且 。
  9. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c ij 、 x i 及 y i 為擬合係數；且p為該影像中之一典型空間週期。
  10. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c 0 、 c mn 、 s及 t為擬合係數；且 w為一窗函數。
  11. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該目標結構為包括複數個複合結構之一複合目標結構，且該組合擬合函數包括用於該等複合結構中之每一者之一各別擬合函數。
  12. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該目標結構為形成於該基板上之一器件之一結構之一部分。
  13. 如請求項1-3之任一項之方法，其中該屬性係選自由如下各者組成之群組：疊對、聚焦、劑量、CD及不對稱性。
  14. 一種用於使用一目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該目標結構已藉由該微影程序而形成於一基板上，該裝置包含： 用於該基板之一支撐件，該基板具有形成於其上之該目標結構； 一照明系統，其用於在預定照明條件下照明複合(composite)目標結構； 一成像系統，其用於使用輻射之一預定部分來形成該複合目標結構之一影像，該輻射之該預定部分係由該等複合目標結構在該等照明條件下所繞射； 一量測系統，其用於量測該影像； 一處理器，其經配置以在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，且使用該一或多個所關注區之像素值來判定一組合擬合函數之至少一個係數之一值； 其中該係數之該值指示該屬性， 其中該組合擬合函數包括表示該成像系統之成像效應之一成像項，且 其中該成像項係基於該成像系統之一轉移函數。
  15. 如請求項14之裝置，其中該成像系統包括一孔徑，且該成像項係基於該孔徑之一變換。
  16. 如請求項15之裝置，其中該成像項包括一jinc函數。
  17. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該目標結構具有一具有複數個邊緣之輪廓，且該組合擬合函數包括用於該等邊緣中之每一者之一各別成像項。
  18. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該組合擬合函數包括表示該目標結構之一理想影像之一目標項；且該係數為該目標項之一係數，且其中該目標項為一恆定函數，且該係數為該恆定函數之值。
  19. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c i 、 x 0 及 y 0 為擬合係數；p為該影像中之一典型空間週期； x 1 、 x 2 、 y 1 及 y 2 表示該目標結構之該等邊緣之位置；且 w為一窗函數。
  20. 如請求項19之裝置，其中該係數c o表示該目標之一特定繞射階之繞射效率。
  21. 如請求項19之裝置，其中該窗函數w(x,y)係由下式定義： (3) 其中 且 。
  22. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c ij 、 x i 及 y i 為擬合係數；且p為該影像中之一典型空間週期。
  23. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該組合擬合函數屬於如下形式： 其中： x及 y為該經量測影像中之笛卡爾座標； c 0 、 c mn 、 s及 t為擬合係數；且 w為一窗函數。
  24. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該目標結構為包括複數個複合結構之一複合目標結構，且該組合擬合函數包括用於該等複合結構中之每一者之一各別擬合函數。
  25. 如請求項14-16任一項之裝置，其中該屬性係選自由如下各者組成之群組：疊對、聚焦、劑量、CD及不對稱性。
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