TWI597581B - 度量衡方法及裝置 - Google Patents

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TWI597581B
TWI597581B TW104137060A TW104137060A TWI597581B TW I597581 B TWI597581 B TW I597581B TW 104137060 A TW104137060 A TW 104137060A TW 104137060 A TW104137060 A TW 104137060A TW I597581 B TWI597581 B TW I597581B
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彥文 盧
健輝 陳
劉偉
伯瑞斯 曼徹奇可夫
王禎祥
黃得智
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Description

度量衡方法及裝置
本文中之描述係關於微影裝置及程序，且更特定言之，係關於一種用於特性化微影程序中之疊對之方法或工具。
微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)及其他器件之製造中。在此狀況下，圖案化器件(例如，光罩)可含有或提供對應於器件之個別層之圖案(「設計佈局」)，且可藉由諸如經由圖案化器件上之圖案而輻照已被塗佈有輻射敏感材料(「抗蝕劑」)層之基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)的方法將此圖案轉印至該目標部分上。一般而言，單一基板含有複數個鄰近目標部分，圖案係由微影裝置順次地轉印至該複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影裝置中，將圖案一次性轉印至一個目標部分上；此裝置通常被稱作晶圓步進器(wafer stepper)。在通常被稱作步進掃描裝置(step-and-scan apparatus)之替代裝置中，投影光束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化器件進行掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。圖案化器件上之圖案之不同部分逐漸地轉印至一個目標部分。一般而言，因為微影裝置將具有放大因數M(通常<1)，所以基板被移動之速度F將為光束掃描圖案化器件之速度的因數M倍。
在將圖案自圖案化器件轉印至基板之前，基板可經歷各種工 序，諸如上底漆、抗蝕劑塗佈及軟烘烤。在曝光之後，基板可經受其他工序，諸如曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經轉印圖案之量測/檢測。此工序陣列用作製造一器件(例如，IC)之個別層的基礎。基板接著可經歷各種程序，諸如蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學-機械拋光等等，該等程序皆意欲精整器件之個別層。若在器件中需要若干層，則針對每一層來重複整個工序或其變體。最終，在基板上之每一目標部分中將存在一器件。接著藉由諸如切塊或鋸切之技術來使此等器件彼此分離，據此，可將個別器件安裝於載體上、連接至銷釘，等等。
如所提及，微影製程為在IC及其他器件之製造時的中心步驟，其中形成於基板上之圖案界定器件之功能元件，諸如微處理器、記憶體晶片，等等。相似微影技術亦用於形成平板顯示器、微機電系統(MEMS)及其他器件。
在微影程序(亦即，顯影涉及微影曝光之器件或其他結構之程序，其通常可包括一或多個關聯處理步驟，諸如抗蝕劑之顯影、蝕刻等等)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。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(基板之兩個層之對準準確度)之特殊化工具。
器件製造商使用存在於基板上之目標(標記)來對準基板。舉例而言，對準感測器以亞奈米可重複性量測標記之部位。
但微影中之複雜度為疊對誤差。顯微器件(例如，IC)可包括在其製造程序期間及之後之圖案之多個層。舉例而言，圖案之多個層可包括曝光至抗蝕劑層中之未經顯影及經顯影圖案、金屬及非金屬之圖案，或經蝕刻至材料層中之圖案。不僅一層內之圖案之形狀及位置影 響器件之功能，而且不同層中之圖案之相對位置亦影響器件之功能。不同層中之圖案應對準-亦即，其在平行於基板之方向上之相對位置應在一經判定範圍內。未對準可造成諸如短路及斷裂連接之器件故障，其又影響製作良率及利潤率。不同層中之圖案之對準之誤差被稱為「疊對誤差」。此處，術語「不同層」未必需要使該等層在材料方面不同；取而代之，該等層僅僅在基板上之層堆疊中處於不同深度。抗蝕劑層中之術語「未經顯影圖案」意謂由抗蝕劑層中之經曝光部分或未經曝光部分組成之圖案，但該抗蝕劑層尚未經受顯影劑以便移除該抗蝕劑層之經曝光或未經曝光部分。未經顯影圖案亦可被稱為潛影。抗蝕劑層中之術語「經顯影圖案」意謂由抗蝕劑層之經移除部分或剩餘部分組成之圖案。未經顯影圖案可藉由顯影抗蝕劑層(例如，藉由運用適當溶劑沖洗)而變成經顯影圖案。
用於疊對誤差之容許度隨著臨界尺寸(CD)而減低。舉例而言，鄰近層中之為100奈米寬度之兩個特徵可在其停止彼此連接之前容許高達100奈米之疊對誤差；而為20奈米寬度之兩個特徵可容許至多20奈米之疊對誤差。可應用各種技術以縮減疊對誤差。舉例而言，控制圖案移位、微影裝置之穩定度、置放對準標記，等等。此等技術受益於用於量測疊對誤差之度量衡解決方案，此係因為量測疊對誤差可驗證此等技術之效應且調整此等技術之參數兩種操作。良好度量衡解決方案可具有快速、非破壞性、在線(亦即，不將基板拉出製作流程)及假影容許性之特質。
因此，製造商可使用不同層中之目標結構(例如，重疊之週期性結構)來量測(例如)產品上疊對。用於疊對誤差之一種類型之度量衡解決方案使用散射量測法以量測自目標結構散射之輻射且判定疊對誤差。目標結構可包括光柵。目標結構可呈潛影(亦即，經曝光但未經顯影抗蝕劑層中之影像)之形式。ASML YieldStarTM產品為用於疊對誤 差之度量衡解決方案之實例。
然而，目標之結構之橫向輪廓可具有影響經量測屬性之不對稱性或形狀。度量衡裝置及對準感測器對由(例如)比如蝕刻、化學機械拋光(CMP)、沈積等等之處理步驟造成的目標結構不對稱性敏感。此不對稱性導致為大約幾奈米之量測誤差。此效應可開始支配位置及/或疊對預算，且因此需要解決方案。
需要提供一種用於使用一目標之度量衡的可改良產出率、可撓性及/或準確度的方法及裝置。
本文中揭示一種用以判定一第一結構與一第二結構之間的一疊對誤差之方法，其中該第一結構與該第二結構係在一基板上之不同層上且藉由一微影程序而成像至該基板上，該方法包含：獲得一表觀疊對誤差；獲得由除了該第一結構與該第二結構之未對準以外之一因素造成的一系統性誤差；及藉由自該表觀疊對誤差移除該系統性誤差而判定該疊對誤差。
本文中亦揭示一種用以判定一第一結構與一第二結構之間的一疊對誤差之方法，其中該第一結構與該第二結構係在一基板上之不同層上且藉由一微影程序而成像至該基板上，該方法包含：獲得由該第一結構與該第二結構之一重疊部分進行之繞射之繞射階的一表觀特性；獲得該繞射階之一經校正特性；及自該經校正特性判定該疊對誤差。
本文中亦揭示一種電腦程式產品，其包含上面記錄有指令之一電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施本文所揭示之任何方法之該方法。
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‧‧‧輸出
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‧‧‧稜鏡
16‧‧‧接物鏡/透鏡
17‧‧‧光束分光器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧影像感測器
31‧‧‧量測光點/經照明光點
32‧‧‧組件週期性結構
33‧‧‧組件週期性結構
34‧‧‧組件週期性結構
35‧‧‧組件週期性結構
41‧‧‧圓形區域
42‧‧‧矩形區域/影像
43‧‧‧矩形區域/影像
44‧‧‧矩形區域/影像
45‧‧‧矩形區域/影像
100‧‧‧電腦系統
102‧‧‧匯流排
104‧‧‧處理器
105‧‧‧處理器
106‧‧‧主記憶體
108‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
110‧‧‧儲存器件
112‧‧‧顯示器
114‧‧‧輸入器件
116‧‧‧游標控制件
118‧‧‧通信介面
120‧‧‧網路鏈路
122‧‧‧區域網路
124‧‧‧主機電腦
126‧‧‧網際網路服務提供者(ISP)
128‧‧‧網際網路
130‧‧‧伺服器
600‧‧‧複合疊對目標
602‧‧‧特徵/線
604‧‧‧空間
606‧‧‧基板
608‧‧‧特徵/線
610‧‧‧空間
702‧‧‧曲線
704‧‧‧點
706‧‧‧點
2900‧‧‧目標結構
2910‧‧‧週期性結構
2920‧‧‧週期性結構
2930‧‧‧入射輻射
2950‧‧‧零階
2960‧‧‧-1階
2970‧‧‧+1階
2980‧‧‧-2階
2990‧‧‧+2階
3900‧‧‧目標結構
3910‧‧‧週期性結構
3920‧‧‧週期性結構
3930‧‧‧入射輻射
3950‧‧‧零階
3960‧‧‧-1階
3970‧‧‧+1階
3980‧‧‧-2階
3990‧‧‧+2階
4910‧‧‧目標結構
4930‧‧‧入射輻射
4950‧‧‧零階
4960‧‧‧-1階
4970‧‧‧+1階
4980‧‧‧-2階
4990‧‧‧+2階
5010‧‧‧步驟
5020‧‧‧步驟
5030‧‧‧步驟
6010‧‧‧步驟
6020‧‧‧步驟
6030‧‧‧步驟
7010‧‧‧圖案
7015‧‧‧區域
7020‧‧‧圖案/週期性結構
7025‧‧‧區域
7050‧‧‧區域
8010‧‧‧步驟
8020‧‧‧步驟
8030‧‧‧步驟
8040‧‧‧步驟
8050‧‧‧步驟
8060‧‧‧步驟
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
DF‧‧‧影像
I‧‧‧照明射線/入射射線
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
L1‧‧‧底部層
L2‧‧‧層
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
M1‧‧‧步驟
M2‧‧‧步驟
M3‧‧‧步驟
M4‧‧‧步驟
M5‧‧‧步驟
M6‧‧‧步驟
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/軸線
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
P1‧‧‧所關注區
P2‧‧‧所關注區
P3‧‧‧所關注區
P4‧‧‧所關注區
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理單元/影像處理器及控制器
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
ROI‧‧‧所關注區
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧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
對於一般熟習此項技術者而言，在結合附圖而檢閱特定實施例之以下描述後，以上態樣以及其他態樣及特徵就將變得顯而易見，在 該等圖中：圖1描繪根據一實施例之微影裝置；圖2描繪根據一實施例之微影製造單元或叢集；圖3之(a)為用於使用提供某些照明模式之第一對照明孔徑來量測根據一實施例之目標的暗場量測裝置之示意圖；圖3之(b)為用於給定照明方向之目標之繞射光譜的示意性細節；圖3之(c)為在使用量測裝置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的示意性說明；圖3之(d)為在使用量測裝置以用於以繞射為基礎之疊對量測時組合第一對孔徑與第二對孔徑之提供另外照明模式的第三對照明孔徑的示意性說明；圖4描繪基板上之多重週期性結構(例如，多重光柵)目標之形式及量測光點之輪廓；圖5描繪圖3之裝置中獲得的圖4之目標之影像；圖6為展示使用圖3之裝置且可適於本發明之實施例之疊對量測方法之步驟的流程圖；圖7之(a)至圖7之(d)展示具有為大約零之不同疊對值之疊對週期性結構(例如，光柵)的示意性橫截面；圖8說明理想目標結構中之疊對量測的原理；圖9示意性地展示出不同層上之圖案之間的對準影響繞射；圖10示意性地展示出不同層上之圖案之間的未對準影響繞射；圖11示意性地展示單一週期性結構導致-m階與+m階之間的不平衡性之實例；圖12展示用於判定疊對誤差之方法的流程圖；圖13展示用於判定疊對誤差之方法的流程圖；圖14展示在不同層上具有部分重疊週期性結構的結構； 圖15A展示使用圖14之結構來判定系統性誤差的方法；圖15B展示使用圖14之結構來判定經校正特性的方法；圖16A展示在不移除除了不同層上之疊對誤差圖案之未對準以外的任何因素之系統性誤差或貢獻的情況下藉由度量衡工具(例如，SEM)判定之此等圖案(垂直軸線)與使用繞射階之特性來判定之相同圖案之疊對誤差(水平軸線)的相關性；圖16B展示與在圖16A中一樣之相關性，惟移除除了此等圖案之未對準以外之任何因素之系統性誤差或貢獻除外；及圖17為可供實施實施例之實例電腦系統的方塊圖。
現在將參看圖式詳細地描述實施例，該等圖式被提供為說明性實例以便使熟習此項技術者能夠實踐該等實施例。值得注意地，以下之諸圖及實例不意謂將範疇限於單一實施例，而是借助於所描述或所說明元件中之一些或全部之互換而使其他實施例係可能的。在任何方便之處，將貫穿圖式而使用相同元件符號以指相同或類似部件。在可部分地或完全地使用已知組件來實施此等實施例之某些元件的情況下，將僅描述理解該等實施例所必需之此等已知組件之彼等部分，且將省略此等已知組件之其他部分之詳細描述以便不混淆實施例之描述。在本說明書中，展示單數組件之實施例不應被視為限制性的；實情為，除非本文中另有明確陳述，否則範疇意欲涵蓋包括複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，申請人不意欲使本說明書或申請專利範圍中之任何術語歸結於不常見或特殊涵義，除非如此明確闡述。另外，範疇涵蓋與本文中借助於說明而提及之組件的目前及未來已知等效者。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)之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，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
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，輻射源與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可包括經組態以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之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 器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。
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上之情形下，光罩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。下文中進一步描述可偵測對準標記之對準系統之實施例。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
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所成像之目標部分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可視情況具有其他工具(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(有時亦被稱作微影單元或微影叢集)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一另外曝光。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，或可為單機器件。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。
由習知散射計使用之目標包含相對大週期性結構佈局(例如，包含一或多個光柵)，例如，40微米乘40微米。在彼狀況下，量測光束常常具有小於週期性結構佈局之光點大小(亦即，佈局填充不足使得週期性結構中之一或多者並未完全由光點覆蓋)。此情形簡化目標之數學重建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，例如，因此可將目標定位於產品特徵當中而非切割道中，目標之大小已縮減(例如)至20微米乘20微米或更小，或縮減至10微米乘10微米或更小。在此情形下，可使週期性結構佈局小於量測光點(亦即，週期性結構佈局填充過度)。通常使用暗場散射量測法來量測此目標，其中阻擋零階繞射(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。可在PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中找到暗場度量衡之實例，該等專利申請公開案之全文據此以引用方式併入。美國專利申請公開案US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0242970中已描述技術之進一步開發，該等專利申請公開案之全文據此係以引用方式併入。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基板上之產品結構環繞。在一實施例中，可在一個影像中量測多個目標。
在一實施例中，基板上之目標可包含一或多個1-D週期性結構(例如，光柵)，其經印刷成使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。在一實施例中，目標可包含一或多個2-D週期性結構(例如，光柵)，其經印刷成使得在顯影之後，該一或多個週期性結構係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。週期性結構之圖案對微影投影裝置(特別是投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此等像差之存在將使其自身表現為經印刷週期性結構中之變化。因此，經印刷週期性結構之經量測資料可用以重建構週期性結構。自印刷步驟及/或其他量測程序之知識，可將1-D週期性結構之參數(諸如，特徵寬度及形狀)或2-D結構之參數(諸如，導柱或通孔寬度或長度或形狀)輸入至藉由處理單元PU執行之重建構程序。
圖3之(a)中展示適用於一實施例中之暗場度量衡裝置。圖3之(b)中更詳細地說明目標T(包含諸如光柵之週期性結構)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，由輸出11(例如，諸如雷射或氙氣燈之源，或連接至源之開口)發射之輻射係由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由稜鏡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。
在一實施例中，透鏡配置允許存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(例如)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提供來自僅出於描述起見而經指定為「北」之方向的離軸照明。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供相似照明，但提供來自被標註為「南」之相反方向之照明。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暗，此係因為所要照明模式外部之任何不必要輻射將干涉所要量測信號。
如圖3之(b)所展示，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及雙點鏈線-1)。在運用填充過度之小目標T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。因為板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之輻射所必要)，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，週期性結構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之(a)及圖3之(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，且被返回導向通過稜鏡15。返回至圖3之(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來應用第一照明模式時，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。因此，在一實施例中，藉由在某些條件下量測目標兩次(例如，在使目標旋轉或改變照明模式或改變成像模式以分離地獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度之後)來獲得量測結果。針對一給定目標比較此等強度提供該目標中之不對稱性之量測，且該目標中之不對稱性可用作例如疊對誤差之微影程序之參數的指示符。在上文所描述之情形下，改變照明模式。
光束分光器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建構之許多量測目的，其未在此處被詳細描述。
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上之目標之影像DF係由-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」。因而若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成週期性結構特徵(例如，光柵線)之影像。
圖3所展示之孔徑板13及光闌21之特定形式純粹為實例。在另一實施例中，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輻射傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，亦可將二階、三階及高階光束(圖3中未繪示)用於量測。
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。應注意，使用孔徑板13N或13S以量測在一個方向(取決於設置為X或Y)上定向之目標之週期性結構。為了量測正交週期性結構，可能實施達90°及270°之目標旋轉。圖3之(c)及(d)中展示不同孔徑板。圖3之(c)說明離軸照明模式之另外兩種類型。在圖3之(c)之第一照明模式中，孔徑板13E提供來自僅出於描述起見相對於先前所描述之「北」被指定為「東」之方向的離軸照明。在圖3之(c)之第二照明模式中，孔徑板13W係用以提供相似照明，但提供來自被標註為「西」之相反方向之照明。圖3之(d)說明離軸照明模式之另外兩種類型。在圖3之(d)之第一照明模式中，孔徑板13NW提供來自被指定為如先前所描述之「北」及「西」之方向的離軸照明。在第二照明模式中，孔徑板13SE係用以提供相似照明，但提供來自被標註為如先前所描述之「南」及「東」之相反方向之照明。舉例而言，上文所提及之先前公佈之專利申請公開案中描述裝置之此等及眾多其他變化及應用的使用。
圖4描繪形成於基板上之實例複合度量衡目標。該複合目標包含緊密定位在一起之四個週期性結構(在此狀況下，光柵)32、33、34、 35。在一實施例中，週期性結構足夠緊密地定位在一起，使得其皆在由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點31內。在彼狀況下，該四個週期性結構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一實例中，週期性結構32、33、34、35自身為藉由上覆週期性結構而形成之複合週期性結構(例如，複合光柵)，亦即，週期性結構在形成於基板W上之器件之不同層中經圖案化且使得一個層中之至少一個週期性結構與一不同層中之至少一個週期性結構疊對。此目標可具有在20微米×20微米內或16微米×16微米內之外部尺寸。另外，所有週期性結構係用以量測一特定對之層之間的疊對。為了促進目標能夠量測多於單一對之層，週期性結構32、33、34、35可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進經形成有複合週期性結構之不同部分之不同層之間的疊對之量測。因此，用於基板上之目標之所有週期性結構將用以量測一對層，且用於基板上之另一相同目標之所有週期性結構將用以量測另一對層，其中不同偏置促進區分該等層對。將在下文中特別參看圖7來解釋疊對偏置之涵義。
圖7之(a)至(c)展示具有不同偏置之各別目標T之疊對週期性結構(在此狀況下，光柵)的示意性橫截面。此等疊對週期性結構可用於基板W上，如圖3及圖4中所看到。僅出於實例起見而展示在X方向上具有週期性之週期性結構。可提供具有不同偏置且具有不同定向之此等週期性結構的不同組合。
以圖7之(a)開始，描繪形成於被標註為L1及L2之兩個層中之複合疊對目標600。在底部層L1中，第一週期性結構(在此狀況下，光柵)係藉由基板606上之特徵(例如，線)602及空間604而形成。在層L2中，第二週期性結構(在此狀況下，光柵)係藉由特徵(例如，線)608及空間610而形成。(橫截面經繪製成使得特徵602、608延伸至頁面中)。週期性結構圖案在兩個層中具有間距P的情況下重複。僅出於實 例起見而提及線602及608，可使用諸如圓點、區塊及通孔的其他類型之特徵。在圖7之(a)處所展示之情形下，不存在疊對誤差且不存在偏置，使得每一特徵608確切地處於底部週期性結構中之特徵602上方(其中量測為「線上線」-在一實施例中，在每一特徵608確切處於空間610上方時可不發生疊對誤差，其中量測為「渠溝上線」)。
在圖7之(b)處，具有偏置+d之相同目標被描繪為使得上部週期性結構之特徵608相對於下部週期性結構之特徵602向右移位達距離d(該距離d小於間距P)。亦即，特徵608及特徵602經配置成使得若其兩者確切地印刷於其標稱部位處，則特徵608將相對於特徵602偏移達距離d。偏置距離d實務上可能為幾奈米，例如，10奈米、20奈米，而間距P係(例如)在300奈米至1000奈米之範圍內，例如，500奈米或600奈米。在圖7之(c)處，具有偏置-d之相同目標被描繪為使得特徵608相對於特徵602向左移位。舉例而言，上文所提及之專利申請公開案中描述圖7之(a)至(c)處所展示的此類型之經偏置目標及其在量測中之使用。
另外，如上文所提及，雖然圖7之(a)至(c)描繪處於特徵602上方之特徵608(具有或不具有經施加之為+d或-d之小偏置)(其被稱作具有為大約零之偏置的「線上線」目標)，但目標可具有為P/2(其為間距的一半)之經程式化偏置，使得上部週期性結構中之每一特徵608處於下部週期性結構中之空間604上方。此目標被稱作「渠溝上線」目標。在此狀況下，亦可施加為+d或-d之小偏置。「線上線」目標或「渠溝上線」目標之間的選擇取決於應用。
返回至圖4，週期性結構32、33、34、35亦可在其定向上不同(如所展示)，以便在X及Y方向上繞射入射輻射。在一項實例中，週期性結構32及34為分別具有+d、-d之偏置之X方向週期性結構。週期性結構33及35可為分別具有偏移+d及-d之Y方向週期性結構。雖然說明四 個週期性結構，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，九個複合週期性結構之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週期性結構之分離影像。
圖5展示在使用來自圖3之(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。雖然感測器19不能解析不同個別週期性結構32至35，但感測器23可解析不同個別週期性結構32至35。暗矩形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。在此場內，矩形區域42至45表示週期性結構32至35之影像。若週期性結構位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可看見產品特徵。影像處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像，以識別週期性結構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，此情形極大地改良整體上之量測裝置之產出率。
一旦已識別週期性結構之分離影像，就可(例如)藉由平均化或求和經識別區域內之選定像素強度值來量測彼等個別影像之強度。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一實例。
圖6說明在使用(例如)PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號中所描述之方法的情況下如何經由如藉由比較週期性結構在+1階及-1階暗場影像中之強度而揭露之該等週期性結構之不對稱性來量測含有組件週期性結構32至35之兩個層之間的疊對誤差。在步驟M1處，經由圖2之微影製造單元來處理基板(例如，半導體晶圓)一或多次，以產生包括包含週期性結構32至35的目標之結構。在M2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一者(比如-1)來獲得 週期性結構32至35之影像。在一實施例中，使用第一照明模式(例如，使用孔徑板13NW而產生之照明模式)。接著，不管是藉由(例如)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旋轉基板W達180°，皆可使用另一一階繞射光束(+1)來獲得週期性結構之第二影像(步驟M3)。因此，在第二影像中捕捉+1繞射輻射。在一實施例中，改變經照明模式且使用第二照明模式(例如，使用孔徑板13SE而產生之照明模式)。在一實施例中，可藉由在0°及180°基板定向下進行量測而移除工具誘發性偽影，比如，工具誘發性移位(TIS)。
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。未解析個別週期性結構特徵。每一週期性結構將簡單地由某一強度位準之區域表示。在步驟M4中，在每一組件週期性結構之影像內識別所關注區(ROI)，將自該所關注區量測強度位準。
在已識別用於每一各別個別週期性結構32至35之所關注區P1、P2、P3、P4且已量測其強度的情況下，可接著判定週期性結構之不對稱性且因此判定(例如)疊對誤差。此判定係由影像處理器及控制器PU在步驟M5中比較針對每一週期性結構32至35之+1階及-1階所獲得之強度值以識別其強度之任何差(亦即，不對稱性)而進行。術語「差」不意欲係僅指減法。可以比率形式演算差。在步驟M6中，使用用於數個週期性結構之經量測不對稱性連同(在適用時)彼等週期性結構之疊對偏置之知識，以演算在目標T附近之微影程序之一或多個效能參數。所關注之效能參數為疊對。可演算微影程序之其他效能參數，諸如聚焦及/或劑量。該一或多個效能參數可經回饋以改良微影程序，用以改良圖6自身之量測及演算程序、用以改良目標T之設計，等等。
在用以判定疊對之一實施例中，圖8描繪說明針對在形成疊對目 標之個別週期性結構內具有零偏移且不具有結構不對稱性的「理想」目標之疊對誤差OV與經量測不對稱性A之間的關係的曲線702。此等曲線圖係僅用以說明僅判定疊對之原理，且在每一曲線圖中，經量測不對稱性A及疊對誤差OV之單位係任意的。
在圖7之(a)至(c)之「理想」情形下，曲線702指示測定不對稱性A與疊對具有正弦關係。正弦變化之週期P對應於週期性結構之週期(間距)，其當然轉換成適當尺度。正弦形式在此實例中係純粹的，但在實際情況下可包括諧波。出於簡單起見，在此實例中假定(a)來自目標之僅一階繞射輻射到達影像感測器23(或在給定實施例中到達影像感測器23之等效者)，且(b)實驗目標設計係使得在此等一階內，在上部週期性結構結果與下部週期性結構結果之間在強度及疊對之間存在純粹正弦關係。此情形是否真實實務上係依據光學系統設計、照明輻射之波長及週期性結構之間距P，以及目標之設計及堆疊。
如上文所提及，經偏置週期性結構可用以量測疊對，而非依賴於單一量測。此偏置具有供產生偏置之圖案化器件(例如，光罩)中所定義之已知值，該值用作對應於經量測信號之疊對之基板上校準。在該圖式中，以圖形方式說明演算。在圖6之步驟M1至M5中，獲得關於分別具有偏置+d及-d(如(例如)圖7之(b)及圖7之(c)所展示)之組件週期性結構的不對稱性量測A(+d)及A(-d)。將此等量測擬合至正弦曲線會給出如所展示之點704及706。在已知偏置的情況下，可演算真實疊對誤差OV。正弦曲線之間距P係自目標之設計為吾人所知。曲線702之垂直尺度開始時未為吾人所知，而是為吾人可稱為一階諧波比例常數K之未知因數。
以方程式項，假定疊對與經量測不對稱性A之間的關係如下：A=Ksin(OV)
其中在使得週期性結構間距P對應於角度2π弧度之尺度上來表達 OV。在使用具有具不同已知偏置以獲得A之兩個值之週期性結構之兩個量測的情況下，吾人可求解兩個方程式以演算未知數K及疊對OV。
儘管此等量測技術快速且計算上相對簡單(一旦經校準)，但其依賴於疊對/橫向移位為不對稱性之唯一原因之假定。亦即，其假定關於(例如)目標中無結構不對稱性之「理想」情形。除了疊對/橫向移位以外，堆疊中之任何結構不對稱性(諸如，經疊對週期性結構中之一者或兩者內之特徵之不對稱性)亦造成一階中之不對稱性。與疊對無關之此結構不對稱性明確地擾動量測，從而給出不準確結果。
作為結構不對稱性之一實例，目標之週期性結構中之一或多者可在結構上變形。舉例而言，目標之週期性結構特徵之一或多個側壁(例如，光柵線)可並非如預期垂直。作為另一實例，目標之週期性結構特徵之間的一或多個空間(例如，光柵空間或渠溝)可比預期更大或更小。另外，目標之週期性結構之一或多個特徵(例如，光柵線)可具有小於或大於預期的寬度。另外，即使在關於目標之一或多個週期性結構之與預期之差均一的情況下，彼與預期之差可能並非相同於關於該目標之一或多個其他週期性結構之與預期之差。複合目標之下部週期性結構中之結構不對稱性為結構不對稱性之常見形式。該結構不對稱性可起源於(例如)在最初形成下部週期性結構之後執行的基板處理步驟，諸如化學-機械拋光(CMP)。
參看圖7之(d)，示意性地描繪下部週期性結構之結構不對稱性之實例。圖7之(a)至(c)處之週期性結構中之特徵及空間在實際特徵及空間將在表面上具有某一斜率且具有某一粗糙度時被展示為成完美正方形側。然而，其意欲在輪廓方面至少對稱。下部週期性結構中之圖7之(d)處之特徵602及/或空間604根本不再具有對稱形式，而是已藉由(例如)一或多個處理步驟而變得失真。因此，舉例而言，每一空間604之底部表面已變得傾斜。特徵及空間之側壁角亦已變得不對稱。 當使用僅兩個經偏置週期性結構藉由圖6之方法來量測疊對時，無法區分結構不對稱性與疊對，且結果，疊對量測變得不可靠。
因此，可藉由目標之一或多個週期性結構(例如，光柵)之不對稱結構變形而顯著縮減量測(例如，對準之量測(其中目標用於對準)、疊對之量測(其中目標用於疊對量測)等等)之準確度。
將在用以量測疊對之繞射目標之以+1階及-1階繞射為基礎之量測方面描述一實施例。上文已描述此量測技術之一些原理。然而，實施例可應用於使用目標之其他量測技術。舉例而言，本文所描述之技術可應用於對準目標之量測。
因此，如上文所論述，使用(例如)散射量測法之疊對誤差之量測可尤其使用自目標結構繞射之輻射。圖9示意性地展示入射輻射2930自目標結構2900之繞射。目標結構2900具有不同層中之複數個(例如，兩個)週期性結構(例如，光柵)2910及2920。繞射可具有多個繞射階，諸如零階2950、-1階2960、+1階2970、-2階2980及+2階2990，等等。繞射階之一或多個特性(例如，強度及/或方向)受到入射輻射2930之一或多個特性(例如，波長、入射角、偏振等等)及目標結構2900之一或多個特性影響。在此特定實例中，目標結構之影響繞射階之強度及方向之特性可包括週期性結構2910與2920之週期性、深度及對準。
用以特性化疊對誤差之一種方式係藉由使用繞射階之特性，諸如-m階與+m繞射階之間的差。在將+1及-1繞射階用作一實例的情況下，可將疊對誤差表達為：OV=f(I +1-I -1)
其中OV為疊對誤差(例如，呈週期性結構2910與2920之間的未對準距離之形式)，I +1為+1繞射階之峰值強度，且I -1為-1繞射階之峰值強度。可使用繞射之其他特性(例如，繞射階當中之一個以上差)來特 性化疊對誤差。更廣泛言之，可將疊對誤差表達為：OV=f(…,I -2,I -1,I 0,I +1,I +2,…)。
圖10示意性地展示不同層上之圖案之間的對準或未對準影響繞射。入射輻射3930自目標結構3900繞射，目標結構3900具有不同層中之兩個週期性結構3910及3920。入射輻射3930以及兩個週期性結構3910及3920可與圖9中之入射輻射及兩個週期性結構相同，惟該兩個週期性結構3910及3920未對準除外。來自目標結構3900之繞射亦可具有多個繞射階，諸如零階3950、-1階3960、+1階3970、-2階3980及+2階3990，等等。未對準可使其自身表現為-m階與+m階之強度之不平衡性。舉例而言，如由不同厚度示意性地表示，+1階可具有比-1階更高的強度，及/或+2階可具有比-2階更高的強度。
可藉由曲線來校準-m階與+m階之不平衡性與疊對誤差之間的關係，曲線將一或多個已知未對準值下之疊對誤差之經量測值擬合至此等已知未對準值下之繞射階之特性(例如，-m階與+m階之不平衡性)。舉例而言，兩個週期性結構3910及3920可彼此偏移達，且將在為之偏移下之疊對誤差之值與在為之偏移下之+1階與-1階之不平衡性擬合。疊對誤差可線性地取決於(I +1-I -1)。
然而，如上文所提及，繞射之特性不僅受到不同層上之圖案之未對準影響。若在自繞射之特性判定疊對誤差時不考量影響繞射之特性的其他因素，則可發生由該等其他因素造成的系統性誤差。圖11示意性地展示單一週期性結構導致-m階與+m階之間的不平衡性之實例。入射輻射4930自目標結構4910繞射，目標結構4910為不對稱、不具有單一週期或此兩者之單一週期性結構。來自目標結構4910之繞射仍可具有多個繞射階，諸如零階4950、-1階4960、+1階4970、-2階4980及+2階4990等等，但-m階與+m階可具有不平衡性(例如，具有不同強度、方向或此兩者)，即使在不存在第二週期性結構或自第二週 期性結構之任何未對準的情況下。不對稱、不具有單一週期或此兩者之週期性結構係常見的。舉例而言，因為構成週期性結構之一或多個特徵之一或多個側壁相比於構成該週期性結構之另一特徵可具有不同之側壁角，所以該週期性結構可不對稱。舉例而言，因為構成週期性結構之特徵可相對於彼此而移位，所以該週期性結構可不具有單一週期。
在移除一或多個系統性誤差的情況下，通常可將疊對誤差表達為：OV=f apparent (…,I -2,I -1,I 0,I +1,I +2,…)-f error 。
f error 為系統性誤差且f apparent 為表觀疊對誤差。如本文所使用之術語「表觀疊對誤差」意謂自繞射階之一或多個表觀特性(例如，峰值強度、方向或此兩者)判定之疊對誤差。如本文所使用之術語「表觀特性」意謂具有除了不同層上之圖案之未對準以外之至少一個因素的貢獻之繞射階之特性(例如，峰值強度、方向)。
圖12展示用於判定疊對誤差之方法的流程圖。在步驟5010中，判定表觀疊對誤差。舉例而言，可自自經量測疊對誤差之值(例如，藉由諸如掃描電子顯微鏡(SEM)之度量衡工具)擬合至在一或多個已知未對準值下之繞射階之特性的曲線將表觀疊對誤差內插或外插至此等已知未對準值。在步驟5020中，判定疊對誤差之系統性誤差。系統性誤差為由除了不同層上之圖案之未對準以外之一或多個因素造成的表觀疊對誤差中之誤差。可在完全製作不同層上之圖案之前或之後判定系統性誤差。舉例而言，若圖案包括兩個不同層上之兩個圖案，則可在製作下部層上之圖案之後但在製作上部層上之圖案之前判定系統性誤差。替代地，可在製作圖案兩者之後使用圖14及圖15A中所描繪之程序來判定系統性誤差。在步驟5030中，藉由自表觀疊對誤差減去系統性誤差而判定疊對誤差。
替代地，可藉由自繞射階之一或多個表觀特性(例如，峰值強度、方向或此兩者)…,I -2,I -1,I 0,I +1,I +2,…減去除了不同層上之圖案之未對準以外之一或多個因素的貢獻而移除系統性誤差。舉例而言，在系統性誤差被移除的情況下之疊對誤差亦可被表達為OV=f(…,,,,,,…)，其中…,,,,,,…為繞射階之經校正峰值強度(亦即，不具有除了不同層上之圖案之未對準以外之一或多個因素的貢獻之峰值強度)。如本文所使用之術語「經校正特性」意謂不具有除了不同層上之圖案之未對準以外之因素的貢獻之繞射階特性(例如，峰值強度、方向)。
圖13展示用於判定疊對誤差之方法的流程圖。在步驟6010中，判定繞射階之一或多個表觀特性(例如，峰值強度、方向或此兩者)。舉例而言，可藉由光學地量測繞射圖案而判定繞射階之表觀特性。在步驟6020中，判定繞射階之經校正特性。舉例而言，可藉由減去除了不同層上之圖案之未對準以外之因素的貢獻而判定經校正特性。可(例如)自每一層上之圖案(其中該等圖案並不與其他層上之圖案重疊)實體地量測貢獻，或自每一層上之圖案(例如)藉由諸如圖案之傅立葉變換之任何合適模型來演算貢獻。可在完全製作不同層上之圖案之前或之後判定經校正特性。舉例而言，若圖案包括兩個不同層上之兩個圖案，則可在製作下部層上之圖案之後但在製作上部層上之圖案之前判定下部層上之圖案之貢獻。替代地，可在製作圖案兩者之後使用圖14及圖15B中所描繪之程序來判定經校正特性。在步驟6030中，自經校正特性判定疊對誤差。
圖14展示可用以判定系統性誤差及經校正特性之結構。此結構可包括不同層上之兩個圖案(例如，光柵)7010及7020。僅圖案7010而非圖案7020係在區域7015中。僅圖案7020而非圖案7010係在區域7025中。圖案7010及7020兩者係在區域7050中-圖案7010與7020在區域 7050中重疊。區域7015、7025及7050可彼此鄰近。在一實例中，區域7015及7050中之圖案7010可呈延伸至此等區域兩者中之週期性結構(例如，光柵)之形式。在一實例中，區域7025及7050中之圖案7020可呈延伸至此等區域兩者中之週期性結構之形式。
圖15A展示使用圖14之結構來判定系統性誤差的方法。在步驟8010中，在區域7050中(其中圖案7010與7020重疊)量測繞射階之一或多個表觀特性。在步驟8020中，在區域7015中(其中圖案7010不與圖案7020重疊)量測圖案7010之一或多個特性。該一或多個特性可為區域7015中之圖案7010之繞射階之一或多個特性，或圖案7010之諸如週期性、形狀、大小等等之一或多個幾何特性。在步驟8030中，在區域7025中(其中圖案7020不與圖案7010重疊)量測圖案7020之一或多個特性。該一或多個特性可為區域7025中之圖案7020之繞射階之一或多個特性，或圖案7020之諸如週期性、形狀、大小等等之一或多個幾何特性。在步驟8040中，至少自區域7015中量測之圖案7010之一或多個特性及區域7025中量測之圖案7020之一或多個特性判定圖案7010及7020之系統性誤差。在步驟8050中，使用系統性誤差來判定疊對誤差。
圖15B展示使用圖14之結構來判定經校正特性的方法。在步驟8010中，在區域7050中(其中圖案7010與7020重疊)量測繞射階之一或多個表觀特性。在步驟8020中，在區域7015中(其中圖案7010不與圖案7020重疊)量測圖案7010之一或多個特性。該一或多個特性可為區域7015中之圖案7010之繞射階之一或多個特性，或圖案7010之諸如週期性、形狀、大小等等之一或多個幾何特性。在步驟8030中，在區域7025中(其中圖案7020不與圖案7010重疊)量測圖案7020之一或多個特性。該一或多個特性可為區域7025中之圖案7020之繞射階之一或多個特性，或圖案7020之諸如週期性、形狀、大小等等之一或多個幾何特性。在步驟8060中，至少自區域7015中量測之圖案7010之一或多個特 性、區域7025中量測之圖案7020之一或多個特性及區域7050中(其中圖案7010與7020重疊)量測之繞射階之一或多個表觀特性判定一或多個經校正特性。在步驟8050中，使用經校正特性來判定疊對誤差。
因此，當使用偏置時，假定不對稱性給出與獨立於偏置之強度讀取相同之誤差。因此，在具有+d及-d偏置之週期性結構兩者中強度I+1-I-1=I+1-I-1+△I，其中△I為由目標變形誘發之強度不對稱性假影。另外，因為蝕刻最有可能將不對稱性引入至底部結構且較難以校正，所以假定△t係由底部週期性結構引入。因此，疊對變成：OVmeasured=OVreal+d[2△I]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]，其中第二項為由底部週期性結構變形誘發之等效疊對誤差，且分母係由獨立於不對稱性假影之經量測數量構成。
因此，方法之實施例可包括：
1.針對下部週期性結構(例如，區域7025中之週期性結構7020)量測+d與-d目標區域上之+1階與-1階之強度及強度差。此量測將得到經量測強度不對稱性△Ibottom=[(N+-N-)+d+(N+-N-)-d]/2，其中N用以表示經量測下部週期性強度。理論上，可預期(N+-N-)+d=(N+-N-)-d。如以上所論述，可在印刷上部層週期性結構之前及之後對相同疊對目標進行下部週期性結構不對稱性量測，而作為分離量測步驟(亦即，多個度量衡步驟)。或，可將下部週期性結構在層中置放成接近於疊對目標(參見圖14)。在此狀況下，可在與度量衡疊對量測同一步驟中進行不對稱性量測。量測時間可增加，但將在度量衡檢測中無需具有額外步驟。在一實施例中，可在同時量測多個目標。在此狀況下，可在同一步驟中進行底部/頂部不對稱性量測以及疊對量測。
2.替代地或另外，針對上部層週期性結構(例如，區域7015中之週期性結構7010)量測+d與-d目標區域上之+1階與-1階之強度及強度差。此情形將得到經量測強度不對稱性△Itop=[(M+-M-)+d+(M+-M-)-d]/2， 其中M用以表示經量測頂部層光柵強度。理論上，可預期(M+-M-)+d=(M+-M-)-d。
3.針對疊對目標量測疊對誤差，疊對誤差包括週期性結構之不對稱性量測之同一部位或接近同一部位上之強度及強度不對稱性(I+-I-)+d及(I+-I-)-d。
4.在運用步驟3之量測結果的情況下，可將表觀疊對值演算為OV=d[(I+-I-)+d+(I+-I-)-d]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]。
5.在使用步驟1及/或2之量測結果的情況下，可將由週期性結構不對稱性造成之等效疊對誤差演算為：S．d[2△I]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]，其中S為可計算上或經由量測判定之比例因數(例如，作為不對稱性與疊對量測之間的強度比率)。
6.在使用步驟4及5中演算之結果的情況下，可演算「真實」疊對。換言之，可「校正」由週期性結構變形造成之不對稱性：OVtrue=OV-Sbottom．d[2△Ibottom]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]，OVtrue=OV-Stop．d[2△Itop]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]或OVtrue=OV-Sbottom．d[2△Ibottom]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]-Stop．d[2△Itop]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]。
可以各種方式實施結果。舉例而言，在前饋途徑中，不對稱性量測用以演算疊對度量衡量測中之誤差。在彼狀況下，基於全堆疊疊對目標之疊對量測而判定方程式OVmeasured=OVreal+d[2△I]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]中之分母。自目標之不對稱性量測獲得分子，例如，在蝕刻之後抑或在沈積全微影層堆疊之後。接著，計算上判定關於疊對之不對稱性誤差。儘管針對兩個步驟使用不同量測配方(例如，量測光束之波長、偏振等等)，但此方法仍可提供良好縮放，此係因為堆疊資訊用以演算對疊對之不對稱性效應。另外，因為層堆疊資訊可用，所以可藉由計算校正信號失真問題。在此途徑中，可在程序流程之任何時間量測下部層不對稱性。有利的是，可無需額外目標設計且可在 與目標相同部位中進行量測。但額外量測可延遲程序循環時間且可僅能夠校正下部層不對稱性。
舉例而言，在回饋途徑中，在底部層及頂部層中產生週期性結構之匹配對(參見(例如)圖14)。接著將進行分離量測。產生對作為正常之完全顯影之疊對目標之一種量測及對僅具有底部及/或頂部層週期性結構的伴隨目標之額外量測(參見(例如)圖14)。可經由分離量測獲取OVmeasured=OVreal+d[2△I]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]之分母及分子，且因此可使用OVtrue=OV-Sbottom．d[2△Ibottom]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]、OVtrue=OV-Stop．d[2△Itop]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]或OVtrue=OV-Sbottom．d[2△Ibottom]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]-Stop．d[2△Itop]/[(I+-I-)+d-(I+-I-)-d]來導出「真實疊對」。有利的是，此實施可無需額外度量衡步驟。另外，考量傳播通過上部層之下部層不對稱性信號之失真使得可無需額外處理。此情形允許校正底部層不對稱性誤差。相似地，考量上部層不對稱性信號之失真。此情形可允許校正上部層不對稱性誤差，諸如：ADI-AEI差(頂部層處理)、度量衡工具匹配(對ADI週期性結構之額外經量測不對稱性)，及像差誤差(歸因於像差而受損之抗蝕劑輪廓)。但此實施可需要額外量測且可需要用於伴隨目標之額外區域。
圖16A展示在不移除除了不同層上之疊對誤差圖案之未對準以外之因素的系統性誤差或貢獻的情況下藉由度量衡工具(例如，SEM)判定之此等圖案(垂直軸線)與使用繞射階之一或多個特性來判定之相同圖案之疊對誤差(水平軸線)的相關性。圖16B展示與在圖16A中一樣之相關性，惟移除除了此等圖案之未對準以外之因素的系統性誤差或貢獻除外。圖16B中之擬合比圖16A中之擬合好得多，如由較接近於一之R2及較接近於一之斜率所指示。圖16A與圖16B之間的對比度示範出：移除除了此等圖案之未對準以外之因素的系統性誤差或貢獻會改 良使用繞射階之特性之準確度疊對誤差量測。
圖17為說明可輔助實施本文所揭示之方法及流程之電腦系統100的方塊圖。電腦系統100包括經組態以傳達資訊之匯流排102或其他通信機構，及與匯流排102耦接之經組態以處理資訊的處理器104(或多個處理器104及105)。電腦系統100亦包括耦接至匯流排102以儲存待由處理器104執行之資訊及指令的主記憶體106，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存器件。主記憶體106亦可用以在待由處理器104執行之指令之執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統100進一步包括耦接至匯流排102以儲存用於處理器104之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM)108或其他靜態儲存器件。提供諸如磁碟或光碟之儲存器件110，且儲存器件110耦接至匯流排102以儲存資訊及指令。
電腦系統100可經由匯流排102而耦接至用以向電腦使用者顯示資訊之顯示器112，諸如陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包括文數字及其他按鍵之輸入器件114耦接至匯流排102以將資訊及命令選擇傳達至處理器104。另一類型之使用者輸入器件為用以將方向資訊及命令選擇傳達至處理器104且控制顯示器112上之游標移動的游標控制件116，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。亦可將觸控面板(螢幕)顯示器用作輸入器件。
根據一項實施例，可由電腦系統100回應於處理器104執行主記憶體106中含有之一或多個指令之一或多個序列而執行程序之部分。可將此等指令自另一電腦可讀媒體(諸如，儲存器件110)讀取至主記憶體106中。主記憶體106中所含有之指令序列之執行使處理器104執行本文所描述之程序步驟。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用以執行主記憶體106中含有之指令序列。在替代實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路。因此，實施例不限於硬體電路及軟體 之任何特定組合。
本文所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器104以供執行之任何媒體。此媒體可採取許多形式，包括(但不限於)非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括(例如)光碟或磁碟，諸如儲存器件110。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體106。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排102之電線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括(例如)軟碟、可撓性碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器104以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，最初可將指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體中，且使用數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統100本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器以將資料轉換成紅外線信號。耦接至匯流排102之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排102上。匯流排102將資料攜載至主記憶體106，處理器104自該主記憶體106擷取並執行指令。由主記憶體106接收之指令可視情況在供處理器104執行之前或之後儲存於儲存器件110上。
電腦系統100亦可包括耦接至匯流排102之通信介面118。通信介面118提供對網路鏈路120之雙向資料通信耦合，網路鏈路120連接至區域網路122。舉例而言，通信介面118可為整合式服務數位網路 (ISDN)卡或數據機以提供對對應類型之電話線之資料通信連接。作為另一實例，通信介面118可為區域網路(LAN)卡以提供對相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施中，通信介面118發送及接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光學信號。
網路鏈路120通常經由一或多個網路而向其他資料器件提供資料通信。舉例而言，網路鏈路120可經由區域網路122而向主機電腦124或向由網際網路服務提供者(ISP)126操作之資料設備提供連接。ISP 126又經由全球封包資料通信網路(現在通常被稱作「網際網路」)128而提供資料通信服務。區域網路122及網際網路128兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路120上且經由通信介面118之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統100及自電腦系統100攜載數位資料)為輸送資訊的載波之形式。
電腦系統100可經由該(該等)網路、網路鏈路120及通信介面118而發送訊息且接收資料(包括程式碼)。在網際網路實例中，伺服器130可能經由網際網路128、ISP 126、區域網路122及通信介面118而傳輸用於應用程式之所請求程式碼。根據一或多個實施例，一個此類經下載應用程式提供(例如)實施例之照明最佳化。經接收程式碼可在其被接收時由處理器104執行，及/或儲存於儲存器件110或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統100可獲得呈載波之形式之應用程式碼。
雖然本文之實施例已聚焦於用以量測疊對之度量衡目標，但此處之描述亦可應用於(在適當時具有修改)(例如)微影裝置中使用對準標記進行之基板及/或圖案化器件對準。
另外，已在本文中描述關於以繞射為基礎之度量衡之實施例， 該以繞射為基礎之度量衡(例如)自來自繞射階之強度量測重疊週期性結構之相對位置。然而，本文中之實施例可應用於(在需要時具有適當修改)以影像為基礎之度量衡，該以影像為基礎之度量衡(例如)使用目標之高品質影像來量測自層1中之目標1至層2中之目標2之相對位置。通常此等目標為週期性結構或「盒」(盒中盒(BiB))。
雖然本文所揭示之概念可用於在諸如矽晶圓之基板上之成像，但應理解，所揭示概念可與任何類型之微影成像系統一起使用，例如，用於在除了矽晶圓以外之基板上之成像之微影成像系統。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中之實施例之使用，但應明確理解，該等實施例具有許多其他可能應用。舉例而言，其可用於整合式光學系統之製造中、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、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，本文中對術語「比例光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別可與更一般之術語「光罩」、「基板」及「目標部分」互換。
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。
如本文所使用之術語「最佳化」意謂：調整微影裝置，使得微影之結果及/或程序具有更理想特性，諸如設計佈局在基板上之投影之較高準確度、較大程序窗等等。
可以任何方便形式來實施本發明之態樣。舉例而言，一實施例 可由一或多個適當電腦程式實施，該一或多個適當電腦程式可攜載於可為有形載體媒體(例如，磁碟)或無形載體媒體(例如，通信信號)之適當載體媒體上。可使用合適裝置來實施實施例，該合適裝置可具體言之採取可程式化電腦之形式，該可程式化電腦執行經配置以實施如本文所描述之方法之電腦程式。
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。
可使用以下條項來進一步描述本發明：
1.一種用以判定一第一結構與一第二結構之間的一疊對誤差之方法，其中該第一結構與該第二結構係在一基板上之不同層上且藉由一微影程序而成像至該基板上，該方法包含：獲得一表觀疊對誤差；獲得由除了該第一結構與該第二結構之未對準以外之一因素造成的一系統性誤差；及藉由自該表觀疊對誤差移除該系統性誤差而判定該疊對誤差。
2.如條項1之方法，其中獲得該系統性誤差包含在製作該第一結構之後且在製作該第二結構之前判定該系統性誤差。
3.如條項1之方法，其中獲得該系統性誤差包含在製作該第一結構及該第二結構兩者之後判定該系統性誤差。
4.如條項1之方法，其中該第一結構之部分而非該第二結構之部分係在一第一區域中，其中該第一結構及該第二結構兩者之部分係在 一第三區域中。
5. 如條項4之方法，其中該第二結構之部分而非該第一結構之部分係在一第二區域中。
6. 如條項4之方法，其中獲得該系統性誤差包含獲得該第三區域中之該第一結構及該第二結構兩者之繞射階之一表觀特性，及該第一區域中之該第一結構之一特性。
7. 如條項5之方法，其中獲得該系統性誤差包含獲得該第三區域中之該第一結構及該第二結構兩者之繞射階之一表觀特性、該第一區域中之該第一結構之一特性，及該第二區域中之該第二結構之一特性。
8. 如條項6或7之方法，其中該第一結構之該特性包含該第一結構之週期性、形狀、大小或其一組合；或其中該第二結構之該特性包含該第二結構之週期性、形狀、大小或其一組合。
9. 如條項1至8中任一項之方法，其中該第一結構為與該第二結構至少部分地重疊之一第一光柵，及/或其中該第二結構為由該第一結構至少部分地重疊之一第二光柵。
10. 如條項1至9中任一項之方法，其中獲得該表觀疊對誤差包含自一經擬合曲線內插或外插。
11. 如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含基於該疊對誤差而調整該微影程序之一特性。
12. 一種用以判定一第一結構與一第二結構之間的一疊對誤差之方法，其中該第一結構與該第二結構係在一基板上之不同層上且藉由一微影程序而成像至該基板上，該方法包含：獲得由該第一結構與該第二結構之一重疊部分進行之繞射之繞射階的一表觀特性；獲得該繞射階之一經校正特性；及 自該經校正特性判定該疊對誤差。
13.如條項12之方法，其中獲得該經校正特性包含自該表觀特性減去除了該第一結構與該第二結構之未對準以外之一因素的一貢獻。
14.如條項12之方法，其中獲得該經校正特性包含在製作該第一結構之後且在製作該第二結構之前判定該貢獻。
15.如條項12之方法，其中獲得該經校正特性包含在製作該第一結構及該第二結構兩者之後判定該貢獻。
16.如條項12之方法，其中該第一結構之部分而非該第二結構之部分係在一第一區域中，其中該第一結構及該第二結構兩者之部分係在一第三區域中。
17.如條項16之方法，其中該第二結構之部分而非該第一結構之部分係在一第二區域中。
18.如條項17之方法，其中獲得該經校正特性進一步包含量測在該第一區域、該第二區域或此兩者中之該貢獻。
19.如條項12至18中任一項之方法，其中該第一結構為與該第二結構至少部分地重疊之一第一光柵，及/或其中該第二結構為由該第一結構至少部分地重疊之一第二光柵。
20.如條項12至19中任一項之方法，其中獲得該表觀特性包含光學地量測繞射。
21.如條項12至20中任一項之方法，其進一步包含基於該疊對誤差而調整該微影程序之一特性。
22.一種電腦程式產品，其包含上面記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施前述條項中任一項之方法。
對特定實施例之前述描述揭露本發明之一般性質使得在不脫離 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，而無需進行不當實驗。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。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。本發明之廣度及範圍不應由上述例示性具體實例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。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實施例進行修改。
600‧‧‧複合疊對目標
602‧‧‧特徵/線
604‧‧‧空間
606‧‧‧基板
608‧‧‧特徵/線
610‧‧‧空間
L1‧‧‧底部層
L2‧‧‧層

Claims (14)

  1. 一種用以判定(determine)一第一結構與一第二結構之間的一疊對誤差(overlay error)之方法，其中該第一結構與該第二結構係在一基板之不同層中且藉由一微影程序(lithographic process)成像至該基板上，該方法包含：獲得一表觀(apparent)疊對誤差；獲得由除了該第一結構與該第二結構之未對準以外之一因素造成的一系統性誤差；及藉由自該表觀疊對誤差移除該系統性誤差而判定該疊對誤差，其中該第一結構之部分而非該第二結構之部分係在一第一區域中，該第一結構及該第二結構兩者之部分係在一第三區域中，該第二結構之部分而非該第一結構之部分係在一第二區域中。
  2. 如請求項1之方法，其中獲得該系統性誤差包含：在製作該第一結構之後且在製作該第二結構之前判定該系統性誤差。
  3. 如請求項1之方法，其中獲得該系統性誤差包含：在製作該第一結構及該第二結構兩者之後判定該系統性誤差。
  4. 如請求項1之方法，其中該第一結構之部分而非該第二結構之部分係在一第一區域中，其中該第一結構及該第二結構兩者之部分係在一第三區域中，其中獲得該系統性誤差包含獲得該第三區域中之該第一結構及該第二結構兩者之繞射階之一表觀特性，及該第一區域中之該第一結構之一特性。
  5. 如請求項1之方法，其中獲得該系統性誤差包含：獲得該第三區域中之該第一結構及該第二結構兩者之繞射階之一表觀特性、 該第一區域中之該第一結構之一特性，及該第二區域中之該第二結構之一特性。
  6. 如請求項4或5之方法，其中該第一結構之該特性包含該第一結構之週期性、形狀、大小或其一組合；或其中該第二結構之該特性包含該第二結構之週期性、形狀、大小或其一組合。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一結構為與該第二結構至少部分地重疊之一第一光柵，及/或其中該第二結構為由該第一結構至少部分地重疊之一第二光柵。
  8. 如請求項1之方法，其中獲得該表觀疊對誤差包含：自一經擬合曲線內插或外插。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含：基於該疊對誤差而調整該微影程序之一特性。
  10. 一種用以判定一第一結構與一第二結構之間的一疊對誤差之方法，其中該第一結構與該第二結構係在一基板之不同層中且藉由一微影程序成像至該基板上，該方法包含：獲得由該第一結構與該第二結構之一重疊部分進行之繞射之繞射階(diffraction orders)的一表觀特性；獲得該繞射階之一經校正特性；及自該經校正特性判定該疊對誤差，其中該第一結構之部分而非該第二結構之部分係在一第一區域中，該第一結構及該第二結構兩者之部分係在一第三區域中。
  11. 如請求項10之方法，其中獲得該經校正特性包含自該表觀特性減去除了該第一結構與該第二結構之未對準以外之一因素的一貢獻。
  12. 如請求項10之方法，其中獲得該經校正特性包含：在製作該第 一結構之後且在製作該第二結構之前判定該貢獻。
  13. 如請求項10之方法，其中獲得該經校正特性包含：在製作該第一結構及該第二結構兩者之後判定該貢獻。
  14. 一種電腦程式產品，其包含上面記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施如請求項1至13中任一項之方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781312B (zh) * 2018-04-09 2022-10-21 美商克萊譚克公司 重疊計量學系統及方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014062972A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Kla-Tencor Corporation Symmetric target design in scatterometry overlay metrology
NL2011816A (en) * 2012-11-30 2014-06-04 Asml Netherlands Bv Method of determining dose and focus, inspection apparatus, patterning device, substrate and device manufacturing method.
NL2014938A (en) 2014-06-30 2016-03-31 Asml Netherlands Bv Method of determining dose, inspection apparatus, patterning device, substrate and device manufacturing method.
CN106154765B (zh) * 2015-04-23 2018-12-21 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 套刻测量装置
NL2017300A (en) * 2015-08-27 2017-03-01 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for measuring a parameter of a lithographic process, substrate and patterning devices for use in the method
WO2018089190A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-17 Kla-Tencor Corporation Target location in semiconductor manufacturing
WO2018089217A1 (en) 2016-11-11 2018-05-17 Applied Materials, Inc. Hybrid laser and implant treatment for overlay error correction
US10824079B2 (en) * 2017-01-03 2020-11-03 Kla-Tencor Corporation Diffraction based overlay scatterometry
US20180342063A1 (en) * 2017-01-03 2018-11-29 Kla-Tencor Corporation Diffraction Based Overlay Scatterometry
US10732516B2 (en) 2017-03-01 2020-08-04 Kla Tencor Corporation Process robust overlay metrology based on optical scatterometry
IL273145B2 (en) * 2017-09-11 2024-03-01 Asml Netherlands Bv Lithographic processes in meteorology
EP3470926A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-17 ASML Netherlands B.V. Metrology apparatus, lithographic system, and method of measuring a structure
US10962888B2 (en) * 2017-11-29 2021-03-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Structures for acoustic wave overlay error determination using periodic structures
US10705435B2 (en) 2018-01-12 2020-07-07 Globalfoundries Inc. Self-referencing and self-calibrating interference pattern overlay measurement
IL277294B2 (en) * 2018-03-19 2024-05-01 Kla Corp Spread measurement using multiple wavelengths
CN110349874B (zh) * 2018-04-04 2021-06-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种套刻对准的检测方法
US11164307B1 (en) * 2020-07-21 2021-11-02 Kla Corporation Misregistration metrology by using fringe Moiré and optical Moiré effects
TW202223555A (zh) * 2020-08-17 2022-06-16 日商東京威力科創股份有限公司 針對半導體製造利用絕對參考產生疊對結果的方法
US11378394B1 (en) * 2020-12-11 2022-07-05 Kla Corporation On-the-fly scatterometry overlay metrology target

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
CN104864818B (zh) 2008-07-24 2018-09-11 麻省理工学院 用于使用吸收来成像的系统和方法
NL2004815A (en) * 2009-06-17 2010-12-20 Asml Netherlands Bv Method of overlay measurement, lithographic apparatus, inspection apparatus, processing apparatus and lithographic processing cell.
KR101461457B1 (ko) 2009-07-31 2014-11-13 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 리소그래피 처리 셀
WO2011023517A1 (en) 2009-08-24 2011-03-03 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and substrate comprising metrology targets
NL2005459A (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, and corresponding lithographic apparatus.
JP6008851B2 (ja) * 2010-07-19 2016-10-19 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． オーバレイ誤差を決定する方法及び装置
NL2007425A (en) 2010-11-12 2012-05-15 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
US20120244461A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-27 Toshiba America Electronic Components, Inc. Overlay control method and a semiconductor manufacturing method and apparatus employing the same
KR101761735B1 (ko) * 2012-03-27 2017-07-26 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781312B (zh) * 2018-04-09 2022-10-21 美商克萊譚克公司 重疊計量學系統及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016078862A1 (en) 2016-05-26
US9903823B2 (en) 2018-02-27
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TW201626110A (zh) 2016-07-16

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