TWI607488B - 成像重疊計量目標及用於量測成像重疊之裝置與方法 - Google Patents

成像重疊計量目標及用於量測成像重疊之裝置與方法 Download PDF

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Description

成像重疊計量目標及互補重疊計量之量測系統
本發明大體上係關於一種用於成像重疊計量之重疊目標，且更特定言之，本發明係關於一種具有重疊目標結構之重疊目標及互補計量之量測系統。
在各種製造及生產設置中，需要控制各種層之間或一給定樣品之特定層內之對準。例如，在半導體處理之內文中，可藉由在一基板上製造一系列層而生產基於半導體之器件，該等層之部分或全部包含各種結構。此等結構在一單一層內及相對於其他層中之結構之相對位置對該等器件之效能而言很關鍵。各種結構之間之失準被稱為重疊誤差。
一晶圓上之連續圖案化層之間之重疊誤差之量測為在製造積體電路及器件時所使用之最關鍵程序控制技術之一者。重疊精確度一般針對一第一圖案化層相對於安置於其上方或下方之一第二圖案化層之精確對準程度之判定及一第一圖案相對於安置於相同層上之一第二圖案之精確對準程度之判定。目前，經由與該晶圓之層一起印刷之測試圖案而執行重疊量測。經由一成像工具而捕獲此等測試圖案之影像，且一分析演算法用於計算該等圖案與所捕獲影像之相對位移。此等重 疊計量目標(或「標記」)一般包括形成於兩個或兩個以上層中之特徵，該等特徵經組態以能夠量測該等層之特徵之間之空間位移(即，層之間之重疊或位移)。
在一標準計量目標設計中，各目標層被指派具有一單一對稱中心之至少兩個圖案元素(例如正方形、矩形及類似物)。一第一層之一目標結構及一第二層之一目標結構之對稱中心經設計使得當重疊為零時(即，各層之目標結構對準)該等對稱中心處於相同位置。在其中存在非零重疊之設置中，一層之對稱中心相對於第二層之對稱中心移位。通常，為判定各層之對稱點，產生圍繞各層之各目標結構之各圖案元素之一所關注區域(ROI)。因此，整個目標包含由特徵化目標之目標結構之組成圖案元素所需之各種ROI組成之多個目標結構，藉此目標之總面積取決於目標之各種結構之尺寸。
此外，在一些情況中，樣品(例如晶圓)之製程設計規則需要使用目標之目標結構之分段圖案元素。就包含分段圖案元素之一目標而言，沿唯一方向之重疊係可靠的，該方向垂直於圖案元素之分段線(例如「薄」矩形平行對準線)。因此，為充分量測沿X方向及Y方向兩者之重疊，目標面積必須增加一倍以導致所需額外目標結構。
圖1A繪示分別具有圍繞一對稱中心110之90度旋轉對稱性之一已知重疊目標100。圖1A之目標結構之各者包含對90度旋轉保持個別不變之圖案元素(例如102a至104b)。歸因於個別圖案元素之90度不變性，圖1A之目標100之圖案元素適宜於X重疊量測及Y重疊量測兩者。
圖1B繪示對一90度旋轉顯示不變性之目標150。相比於圖1A，個別圖案元素(例如202a至204d)顯示僅180度旋轉對稱性。因而，必須使用至少兩個分開之正交定向圖案元素以量測沿X方向及Y方向兩者之重疊。例如，圖案元素202a、204a、202d及204d可用於量測沿一第一方向之重疊，而元素202b、204b、204c及202c可用於量測沿正交於 該第一方向之一第二方向之重疊。歸因於執行多方向重疊量測所需之增加目標結構，在一給定樣品(例如晶圓)上需要額外空間以容納額外目標結構。因此，有利地提供一計量目標及用於實施此一計量目標之一系統及方法以消除先前技術之缺陷。
本發明揭示一種成像重疊計量目標。在一態樣中，該重疊計量目標可包含(但不限於)：一自對稱目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素；至少一額外目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之各者含於由該自對稱目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之一者界定之一邊界內；其中該自對稱目標結構之特徵為一複合外部所關注區域，其中藉由從包圍該自對稱目標結構之一外部所關注區域移除與該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素對應之兩個或兩個以上排除區而形成該複合外部所關注區域，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之特徵為兩個或兩個以上內部所關注區域，其中該至少一額外目標結構之該等圖案元素之各者之特徵為一內部所關注區域，其中該兩個或兩個以上內部所關注區域含於該外部所關注區域內，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構與該至少一額外目標結構對準之後具有一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該至少一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變。
在另一態樣中，成像重疊計量目標可包含(但不限於)：一自對稱目標結構，其包含一單一圖案元素；至少一額外目標結構，其包含一或多個圖案元素，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由該自對稱目標結構之該單一圖案元素界定之一邊界內，其中該 自對稱目標結構之特徵為一複合外部所關注區域，其中藉由從包圍該自對稱目標結構之一外部所關注區域移除與該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區而形成該複合外部所關注區域，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素之特徵為一或多個內部所關注區域，其中該一或多個內部所關注區域含於該外部所關注區域內，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構與該至少一額外目標結構對準之後共用一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該至少一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變。
在另一態樣中，成像重疊目標可包含(但不限於)：一自對稱目標結構，其包含一或多個圖案元素；一第一額外目標結構，其包含一或多個圖案元素；至少一第二額外目標結構，其包含一或多個圖案元素，其中該第一額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由該自對稱目標結構界定之一邊界內，其中該至少一第二額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由第一額外目標結構界定之一邊界內，其中該自對稱目標結構之特徵為一複合外部所關注區域，其中藉由從包圍該自對稱目標結構之一外部所關注區域移除與該第一額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區而形成該複合外部所關注區域，其中該第一額外目標結構之特徵為一額外複合所關注區域，其中藉由從包圍該第一額外目標結構之一額外所關注區域移除與該至少一第二額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區而形成該額外複合所關注區域，其中該第一額外目標結構之該一或多個圖案元素之特徵為一或多個第一內部所關注區域，其中該至少一第二額外目標結構之該一或多個圖案元素之特徵為一或多個至少一第二內部所關注區域，其中該一或多個第一內部所關注區域及該一或多個至少一第 二內部所關注區域含於該外部所關注區域內，其中該自對稱目標結構、該第一額外結構及該至少一第二額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構、該第一額外結構及該至少一第二額外目標結構對準之後共用一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該第一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變，其中該至少一第二額外目標結構對圍繞個別對稱中心之L度旋轉保持不變。
本發明揭示一種適宜於從一基於排除之重疊計量目標量測成像重疊之裝置。在一態樣中，該裝置可包含(但不限於)：一照明源，其經組態以產生光；一或多個光學元件，其等經組態以沿著一物件路徑將來自該照明源之光之一第一部分導引至安置於一或多個樣本上之一或多個基於排除之重疊計量目標及沿著一參考路徑導引來自一照明源之光之一第二部分；一偵測器，其經組態以收集從該一或多個樣本之該基於排除之計量目標反射之光之一部分；及一電腦控制器，其以通信方式耦合至該偵測器，其中該電腦控制器經組態以從該偵測器接收該基於排除之重疊計量目標之一或多個影像、界定在該基於排除之重疊計量目標之一自對稱目標結構周圍之一外部所關注區域、界定在該基於排除之重疊計量目標之一額外目標結構之一或多個圖案元素周圍之一或多個內部所關注區域、界定與該基於排除之重疊計量目標之該額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區及藉由從該外部所關注區域移除該一或多個排除區而產生一複合外部所關注區域。
本發明揭示一種用於從一基於排除之重疊計量目標量測成像重疊之方法。在一態樣中，該方法可包含(但不限於)：接收安置於一樣品上之一基於排除之重疊計量目標之一或多個影像；界定在該基於排除之重疊計量目標之一自對稱目標結構周圍之一外部所關注區域；界 定在該基於排除之重疊計量目標之一額外目標結構之一或多個圖案元素周圍之一或多個內部所關注區域；界定與該基於排除之重疊計量目標之該額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區；及藉由從該外部所關注區域移除該一或多個排除區而產生一複合外部所關注區域。在一進一步態樣中，該方法可包含(但不限於)使用該所產生之複合外部區域來計算該自對稱目標結構之一或多個計量參數。在一進一步態樣中，該方法可包含(但不限於)使用該所界定之一或多個內部所關注區域來計算該額外目標結構之一或多個計量參數。
應瞭解，前述一般描述及下文詳細描述兩者僅具例示性及說明性且未必限制如所主張之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例，且與一般描述一起用來解釋本發明之原理。
100‧‧‧目標
102a‧‧‧圖案元素
102b‧‧‧圖案元素
104a‧‧‧圖案元素
104b‧‧‧圖案元素
110‧‧‧對稱中心
150‧‧‧目標
200‧‧‧基於排除之重疊目標
202‧‧‧自對稱目標結構
202a‧‧‧圖案元素
202b‧‧‧圖案元素
202c‧‧‧圖案元素
202d‧‧‧圖案元素
204‧‧‧額外目標結構
204a‧‧‧圖案元素
204b‧‧‧圖案元素
204c‧‧‧圖案元素
204d‧‧‧圖案元素
206a‧‧‧圖案元素
206b‧‧‧圖案元素
206c‧‧‧圖案元素
206d‧‧‧圖案元素
208a‧‧‧圖案元素
208b‧‧‧圖案元素
208c‧‧‧圖案元素
208d‧‧‧圖案元素
209‧‧‧圖案子元素
210‧‧‧共同對稱中心
212‧‧‧外部所關注區域(ROI)
214‧‧‧內部ROI
216‧‧‧排除區
218‧‧‧複合外部ROI/複合外部結構
240‧‧‧基於排除之重疊目標
260‧‧‧基於排除之重疊目標
280‧‧‧基於排除之重疊目標
290‧‧‧基於排除之重疊目標/多層重疊目標
292‧‧‧第二額外目標結構
294‧‧‧額外內部ROI/第二內部ROI
296‧‧‧排除區
300‧‧‧系統/基於排除ROI之計量工具
302‧‧‧照明源
304‧‧‧主光軸
306‧‧‧分束器
308‧‧‧主物鏡
310‧‧‧偵測器/相機
312‧‧‧物件路徑
314‧‧‧參考路徑
316‧‧‧樣本
317‧‧‧基於排除之重疊計量目標
318‧‧‧樣本平台
320‧‧‧光束/照明路徑
324‧‧‧電腦控制器
325‧‧‧處理器
326‧‧‧記憶媒體
328‧‧‧排除ROI演算法
熟習技術者可藉由參考附圖而更佳地理解本發明之諸多優點，其中：圖1A係一成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖1B係一成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2A係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2B係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2C係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2D係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2E係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之 一俯視平面圖。
圖2F係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2G係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖2H係根據本發明之一實施例之一基於排除之成像重疊目標之一俯視平面圖。
圖3係根據本發明之一實施例之適宜於從一基於排除之重疊計量目標量測成像重疊之一系統之一方塊圖。
圖4係描繪根據本發明之一實施例之用於從一基於排除之重疊計量目標量測成像重疊之一方法之流程圖。
現將詳細參考附圖中繪示之所揭示標的。
大體上參考圖2A至圖4，描述根據本發明之適宜於基於成像之重疊計量之一重疊目標。本發明係針對組態有重疊目標結構之一基於成像之重疊計量目標。本發明之目標之目標結構之重疊有助於減少專用於計量目標結構之一器件上之空間量。為管理一內部目標結構之光學資訊污染一包圍型外部結構之光學資訊之可能性，本發明之重疊目標進一步經組態以使用一「有孔」複合所關注區域來加以分析，藉此從與該外部結構關聯之所關注區域否定該內部目標結構之結構(及其光學貢獻)。此外，本發明之計量目標進一步針對與器件處理相容之目標組態。
一般而言，本發明之重疊目標可用於判定一半導體晶圓之兩個連續處理層之間之重疊誤差。例如，一重疊目標可利用於量測一第一半導體層相對於一第二半導體層之對準，其中該第二層與該第一層經連續安置。此外，一重疊目標可用於判定經由兩個或兩個以上不同程 序(例如微影曝光)而形成於一共同半導體層上之兩個結構之間之對準誤差。例如，一重疊目標可用於量測一第一圖案相對於一第二圖案之對準，其中該第一圖案及該第二圖案為形成於相同半導體層上之連續圖案。
例如，在利用兩個或兩個以上重疊目標之一量測中，可在一第一晶圓層及一第二晶圓層上之一特定位置處印刷一重疊目標，使得當該等第一與第二層經適當對準時，該重疊目標之第一結構及第二結構之圖案元素亦對準。然而，當該等第一與第二層「對位不正」時，一給定重疊標記之一第一結構與一第二結構之圖案元素之間存在一相對移位，即，可透過各種技術量測之一移位。
可使用適宜於半導體晶圓處理之此項技術中已知之任何程序(諸如(但不限於)光微影、蝕刻及沈積技術)來製造本文中所描述之結構及圖案元素。2006年2月23日申請且全文以引用方式併入本文中之美國申請案第11/179,819號中大體上描述用於印刷重疊目標及其所含結構、圖案元素及圖案子元素之方法。
圖2A繪示根據本發明之一實施例之適宜於基於成像之計量之一基於排除之重疊目標200之一俯視平面圖。在一態樣中，重疊目標200可包含形成於一第一處理層上之一自對稱目標結構202及形成於一第二處理層上之一額外目標結構204。在目標結構200之另一態樣中，自對稱結構202與額外目標結構204重疊。應注意，在本文中，目標結構202、204之重疊減少目標200所需之空間量。
在目標200之另一態樣中，重疊目標200之目標結構202、204之各者包含兩個或兩個以上圖案元素。在目標200之一進一步態樣中，至少一額外目標結構204之圖案元素之各者含於由自對稱目標結構202之圖案元素之一者界定之一邊界內。就此而言，額外目標結構204之圖案元素之各者可經配置以與對稱結構之一圖案元素重疊，如圖2A 中所繪示。
在本發明之目標200之另一態樣中，自對稱目標結構202及額外目標結構204經設計使得其等之各者對圍繞一共同對稱中心210之一選定旋轉保持不變。在一實施例中，如圖2A中所展示，在使自對稱目標結構202及/或額外目標結構204圍繞共同對稱中心210旋轉90度之後，該等結構之俯視圖影像與旋轉之前之該等結構之俯視圖影像保持相同。因此，熟習技術者將認識到，由多個個別結構組成之總體目標在經適當對準時對圍繞共同對稱中心210之一90度旋轉保持不變。
在另一實施例中，如本文中進一步所討論及如圖2E中所展示，在使自對稱目標結構202及/或額外目標結構204圍繞共同對稱中心210旋轉180度之後，該等結構之俯視圖影像與旋轉之前之該等結構之俯視圖影像保持相同。因此，熟習技術者將認識到，由多個個別結構組成之總體目標當適當對準時圍繞共同對稱中心210係180度旋轉不變的。
應認識到，雖然在對應層經適當對準時自對稱結構202及額外結構204有意地共用一共同對稱中心，但在層之間失準之後，自對稱結構202與額外結構204可相對於彼此移位。由於此失準，自對稱結構202之對稱中心及額外結構204之對稱中心將移位且自對稱結構202及額外結構204之對稱中心將不再重合。應認識到，此概念可擴展至本發明之一給定目標內之全部結構。量測一目標200之各種結構之對稱中心之間之此移位以實現重疊量測。
在本發明之另一態樣中，自對稱目標結構202之特徵為一複合外部所關注區域(ROI)218。在一實施例中，藉由從包圍自對稱目標結構202之一外部ROI 212移除與至少一額外目標結構204之兩個或兩個以上圖案元素對應之兩個或兩個以上排除區216而形成複合外部ROI 218。例如，就目標200而言，藉由從外部ROI 212移除包圍額外目標 結構204之圖案元素208a至208d之四個排除區216(黑色矩形)而形成複合外部ROI 218。應注意，在本文中，(由對應計量工具電腦控制器)移除由額外目標結構204佔據之目標200之區域以形成複合外部結構218以避免來自額外結構204之光學資訊與關聯於自對稱結構202之光學資訊混合。就此而言，複合外部ROI 218可用於自對稱目標結構202之一或多個ROI計算，如本文中進一步更詳細所描述。例如，所產生之複合外部ROI 218可接著用於找尋自對稱目標結構202之對稱點。
在本發明之另一態樣中，額外目標結構204之圖案元素之特徵為一組內部ROI 214。就此而言，額外目標結構204之各圖案元素之特徵為具有一單一ROI 214。在另一實施例中，內部ROI組214含於外部所關注區域212內。在一進一步態樣中，內部ROI 214可用於額外目標結構204之一或多個ROI計算。例如，內部ROI 214可用於找尋額外目標結構204之對稱點。應認識到，此項技術中已知之任何ROI計算方法可擴展至額外目標結構204之內部ROI 214之ROI計算。
在一實施例中，所界定之內部所關注區域214可與所界定之排除區216共同延伸。就此而言，所界定之內部所關注區域214可有效用作排除區216(參閱圖2E至圖2G)。在另一實施例中，所界定之內部所關注區域214可經定尺寸及經配置使得其等不與所界定之排除區216共同延伸(參閱圖2A至圖2D)。
應注意，為了本揭示之目的，圖2A(及本發明之全部圖)中之紋理圖案及/或陰影圖案用於表示一目標之不同目標結構，其中屬於相同目標結構之圖案元素具有相同紋理及/或陰影。本發明之各種圖中所顯示之紋理圖案不應被解譯為限制，此係因為選定紋理圖案不表示關聯圖案元素之一結構態樣，而是僅用於表示相同目標結構之圖案元素。
在一實施例中，如圖2A中所展示，自對稱目標結構202包含一組 圖案元素。例如，自對稱目標結構202可包含一組圖案元素206a、206b、206c及206d(交叉線陰影)。在一實施例中，如圖2A中所展示，圖案元素206a至206d之各者可包含一組圖案子元素。在一進一步實施例中，圖案子元素組209可形成一週期性圖案。就此而言，圖案元素206a至206d之各者可經分段。例如，自對稱目標結構202之分段圖案元素可包含一系列平行對準之「薄」矩形子元素209。應認識到，在本文中，自對稱目標結構202之一圖案元素之分段允許沿著該給定圖案元素之分段方向進行可靠重疊量測。因而，為量測沿著兩個正交方向(例如X方向及Y方向)之重疊，需要分段圖案元素用於兩個正交方向。例如，如圖2A中所展示，分段圖案元素206a及206c可用於量測沿一第一方向之重疊，而分段圖案元素206b及206d可用於量測沿正交於該第一方向之一第二方向之重疊。
在另一實施例中，圖案元素206a至206d之各者可不被分段，如本文中進一步所討論(參閱圖2F)。
在另一實施例中，如圖2A中所展示，額外目標結構204包含一組圖案元素。例如，額外目標結構204可包含一組圖案元素208a、208b、208c及208d(純色陰影)。在一態樣中，圖案元素208a至208d各經配置以與自對稱結構202之圖案元素206a至206d之一者重疊。例如，圖案元素208a與206a重疊，圖案元素208b與206b重疊，圖案元素208c與206c重疊，及圖案元素208d與206d重疊。
應注意，在本文中，自對稱結構202及額外結構204中所描繪之圖案元素之數目不具限制性。相反，圖2A僅供說明。更一般而言，目標200之自對稱結構202及額外結構204可各含有兩個至高達N個之圖案元素。
在另一實施例中，自對稱目標結構202之一第一圖案元素適宜於沿一第一方向之重疊量測，而自對稱目標結構202之至少一第二圖案 元素適宜於沿一第二方向之重疊量測。在一進一步實施例中，該第一方向包含X方向，而該第二方向包含Y方向。在另一實施例中，額外目標結構204之一第一圖案元素適宜於沿一第一方向之重疊量測，而額外目標結構204之至少一第二圖案元素適宜於沿一第二方向之重疊量測。在一進一步實施例中，該第一方向包含X方向，而該第二方向包含Y方向。應認識到，如此之一設計允許在一單一「影像擷取」中同時獲取X重疊及Y重疊資料。此外，應進一步認識到，圖2A中所描繪之設計可允許與目前既有計量工具程序及架構相容。
在另一實施例中，雖然圖中未展示，但可以類似於自對稱結構202之圖案元素206a至206d之分段之一方式將額外目標結構204之圖案元素208a至208d之一或多者分段(圖中未展示)。例如，圖案元素208a至208d之各者可包含一組圖案子元素(圖中未展示)。在一進一步實施例中，該圖案子元素組(圖中未展示)可形成一週期性圖案。就此而言，圖案元素208a至208d之各者應被分段。例如，額外目標結構204之分段圖案元素可包含一系列平行對準之「薄」矩形子元素。
圖2B至圖2D繪示根據本發明之一替代實施例之適宜於基於成像之計量之一基於排除之重疊目標200之俯視平面圖。例如，圖2B及圖2C描繪基於排除之重疊目標，其具有不同於圖2A之圖案元素206a至206d之配置之自對稱結構202之圖案元素206a至206d之一空間配置。進一步舉例而言，圖2D描繪一基於排除之重疊目標，其具有比圖2A至圖2C之圖案元素206a至206d大之自對稱結構202之圖案元素206a至206d。應認識到，在本文中，圖2A至圖2D中提供之所描繪空間配置不具限制性且僅供說明。
圖2E繪示根據本發明之一替代實施例之適宜於基於成像之計量之一基於排除之重疊目標240之一俯視平面圖。本發明中相對於圖2A至圖2D、圖2F至圖2H及圖3而描述之實施例、組態及應用應被解譯為 擴展至圖2E之實施例及類似實施例。在一實施例中，本發明之基於排除之重疊目標240可包含具有多個子元素209(例如週期性子元素209)之一單一圖案自對稱結構202。在另一實施例中，本發明之基於排除之重疊目標240可包含具有多個圖案元素(例如圖2E中之黑色水平條)之一額外目標結構204。
圖2F繪示根據本發明之一替代實施例之適宜於基於成像之計量之一基於排除之重疊目標240之一俯視平面圖。本發明中相對於圖2A至圖2E、圖2G至圖2H及圖3而描述之實施例、組態及應用應被解譯為擴展至圖2F之實施例及類似實施例。在一實施例中，本發明之基於排除之重疊目標260可包含一單一圖案元素自對稱結構202(例如圖2F中之陰影線正方形)。在另一實施例中，本發明之基於排除之重疊目標260可包含一單一圖案元素額外目標結構204(例如圖2F中之黑色正方形)。
圖2G繪示根據本發明之一替代實施例之適宜於基於成像之計量之一基於排除之重疊目標240之一俯視平面圖。本發明中相對於圖2A至圖2F、圖2H及圖3而描述之實施例、組態及應用應被解譯為擴展至圖2G之實施例及類似實施例。在一實施例中，本發明之基於排除之重疊目標280可包含具有多個子元素209(例如週期性子元素209)之一單一圖案自對稱結構202。在另一實施例中，本發明之基於排除之重疊目標280可包含一單一圖案元素額外目標結構204(例如圖2F中之黑色正方形)。
圖2H繪示根據本發明之一替代實施例之適宜於基於成像之計量之一基於排除之重疊目標290之一俯視平面圖。本發明中相對於圖2A至圖2G及圖3而描述之實施例、組態及應用應被解譯為擴展至圖2H之實施例及類似實施例。在一態樣中，重疊目標290係一重疊之多層重疊目標290。多層重疊目標290由本文中先前所描述實施例之三個或三 個以上目標結構之一擴展物組成。
在一實施例中，重疊目標290包含一自對稱目標結構202、一第一額外目標結構204及一第二額外目標結構292。應注意，在本文中，重疊之多層重疊目標290可包含任何數目之目標結構，且圖2H中所描繪之三個目標結構之數目不具限制性，而應被解譯為僅具說明性。應認識到，高達N個之層疊目標結構可含於重疊之多層重疊目標結構290中。
在另一實施例中，目標290之目標結構之各者(即，自對稱目標結構202、第一額外目標結構204及至少第二額外目標結構292)可形成於給定半導體器件/晶圓之不同處理層上。就此而言，自對稱目標結構202可形成於一第一層上，第一額外目標結構204可形成於一第二層上，且一第二額外目標結構292可形成於給定器件之一第三層上。
在目標290之另一態樣中，重疊目標292之目標結構202、204及292之各者包含一或多個圖案元素(圖2H中展示一圖案元素實施例)。在目標290之一進一步態樣中，第一額外目標結構204之圖案元素含於由自對稱目標結構202之圖案元素之一者界定之一邊界內。此外，第一額外目標結構204之圖案元素之各者可經配置以與自對稱結構202之一圖案元素重疊。如圖2H中所繪示，單一元素之第一額外目標結構204可與單一元素之自對稱結構202重疊。在另一實施例中，至少一第二目標結構292之圖案元素之各者可經配置以與第一額外目標結構204之一圖案元素重疊。如圖2H中所繪示，單一元素之至少一第二目標結構292與單一元素之第一額外目標結構204(其繼而與自對稱目標結構202重疊)重疊。雖然圖2H中所展示之實施例描繪單一圖案元素之目標結構(就結構202、204及292而言)，但應注意，在本文中，本發明可擴展至其中目標結構202、204及292之一者或全部(及包含高達N個目標結構之目標結構)可包含多個圖案元素(圖2H中未展示)之情況。 因而，圖2H之單一圖案元素實施例不應被解譯為限制，而是僅供說明。就此而言，第一額外目標結構204之組成圖案元素可與自對稱目標結構202之圖案元素重疊(如本文中先前所描述)，至少一第二目標結構292之組成圖案元素可與第一額外目標結構204之圖案元素重疊等等。
在本發明之目標290之另一態樣中，自對稱目標結構202、第一額外目標結構204及至少一第二額外目標結構292經設計使得其等之各者對圍繞一共同對稱中心210之一選定旋轉保持不變。在一實施例中，如圖2H中所展示，在使自對稱目標結構202、第一額外目標結構204及/或至少一第二額外目標結構292圍繞共同對稱中心旋轉90度之後，該等結構之俯視圖影像與旋轉之前之該等結構之俯視圖影像保持相同。因此，熟習技術者應認識到，由多個個別結構組成之總體目標在經適當對準時對圍繞共同對稱中心之一90度旋轉保持不變。
在本發明之另一態樣中，自對稱目標結構202之特徵為一複合外部所關注區域(ROI)218。在一實施例中，藉由從包圍自對稱目標結構202之一外部ROI 212移除與第一額外目標結構204之一或多個圖案元素對應之一或多個排除區216而形成複合外部ROI 218，如本文中先前所描述。就此而言，複合外部ROI 218可用於自對稱目標結構202之一或多個ROI計算，如本文中進一步更詳細所描述。例如，所產生之複合外部ROI 218可接著用於找尋自對稱目標結構202之對稱點。
在另一實施例中，藉由從包圍自對稱目標結構202之一外部ROI 212移除與第一額外目標結構204之一或多個圖案元素對應之一或多個排除區216而形成複合外部ROI 218，如本文中先前所描述。就此而言，複合外部ROI 218可用於自對稱目標結構202之一或多個ROI計算，如本文中進一步更詳細所描述。例如，所產生之複合外部ROI 218可接著用於找尋自對稱目標結構202之對稱點。
在本發明之另一態樣中，第一額外目標結構204之圖案元素之特徵為一或多個第一內部ROI 214。就此而言，額外目標結構204之各圖案元素(圖2H中之一單一圖案元素)之特徵為具有一單一ROI 214。
在一實施例中，所界定之第一內部所關注區域214可與所界定之排除區216共同延伸。就此而言，所界定之第一內部所關注區域214可有效用作排除區216(參閱圖2E至圖2H)。
在本發明之另一態樣中，第一額外目標結構204之特徵為一額外複合所關注區域。在一實施例中，藉由從包圍第一額外目標結構204之一額外ROI移除與至少一第二額外目標結構292之一或多個圖案元素對應之一或多個排除區296(其等可與額外內部所關注區域294共同延伸)而形成額外複合所關注區域。例如，就圖2H之一單一圖案而言，包圍第二額外目標結構292之額外ROI可由第一內部所關注區域214組成。然而，應注意，額外所關注ROI可以類似於針對自對稱目標結構202及外部所關注區域212所描述之方式之一方式包圍多個圖案元素。就此而言，額外複合ROI(例如，就一單一圖案元素結構204而言之ROI 214)可以類似於自對稱結構202之計算之一方式用於第一額外目標結構204之一或多個ROI計算，如本文中進一步更詳細所描述。
在另一實施例中，藉由從包圍第一額外結構204之額外ROI(例如就一單一圖案元素結構而言之ROI 214)移除與至少一第二額外目標結構2292之一或多個圖案元素對應之一或多個排除區296而形成與第一額外結構204關聯之複合額外ROI。就此而言，額外複合所關注區域可用於第一額外目標結構204之一或多個ROI計算。例如，所產生之額外複合所關注區域可接著用於找尋第一額外目標結構204之對稱點。應認識到，在本文中，可以類似於在找尋自對稱目標結構202之對稱點時所執行之方式之一方式實施此程序。
在本發明之另一態樣中，至少一第二額外目標結構292之圖案元素之特徵為一或多個第二內部ROI 294。在一進一步態樣中，一或多個至少一第二內部ROI 294可用於至少一第二額外目標結構294之一或多個ROI計算。例如，第二內部ROI 294可用於找尋第二額外目標結構294之對稱點。應認識到，此項技術中已知之任何ROI計算方法可擴展至至少一第二額外目標結構294之內部ROI 294之ROI計算。
大體上參考圖3，描述根據本發明之適宜於基於排除ROI之成像重疊計量之系統300。可預期，在本文中，本發明之系統300能夠實施本文中先前所描述之各種基於排除之重疊計量目標。就此而言，系統300適宜於實施本文中先前所描述之目標200、240、260、280及290。可預期，在本文中，本發明之系統300可(但不限於)由可調適或重組態之目前既有光學計量系統(例如KLA-Tencor Archer 100重疊控制系統)組成。此外，可預期，本發明可擴展至各種顯微法及重疊計量系統。
2007年7月30日申請之美國申請案第11/830,782號及2005年7月11日申請之美國申請案第11/179,819號中描述可擴展至本文中所描述之目標200、240、260、280及290之量測及計算技術，該等案以引用之方式併入本文中。
在本發明之一態樣中，適宜於基於排除ROI之成像重疊計量之系統300可包含：一照明源302，其經組態以產生光；一偵測器310，其經組態以收集從一或多個樣本316(例如一批晶圓之一或多個晶圓)之一基於排除之計量目標317(例如本文中先前所描述之目標200、目標240、目標260、目標280及目標290)反射之光；及一或多個光學元件(例如分束器306)。在一實施例中，該一或多個光學元件(例如分束器306及類似物)經組態以沿著一物件路徑312將來自照明源302之光之一第一部分導引至安置於樣本316之一或多個處理層上之一或多個基於 排除之重疊計量目標317及沿著一參考路徑314導引來自一照明源302之光之一第二部分。
在本發明之另一態樣中，系統300可包含以通信方式耦合至偵測器310之一電腦控制器324。在一實施例中，電腦控制器324可包含一或多個處理器325。電腦控制器324可進一步包含一非暫時性記憶媒體326(即，儲存媒體)，其含有經組態以導致控制器324之一或多個處理器實施透過本發明而描述之各種步驟之程式指令。在另一實施例中，控制器324之一或多個處理器325可耦合至一使用者介面(圖中未展示)。
一般而言，術語「處理器」可廣義地涵蓋具有一或多個處理器之任何器件，該一或多個處理器執行來自一記憶媒體之指令。就此而言，一或多個處理器325可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器型器件。在一實施例中，一或多個處理器325可由經組態以執行一程式之一桌上型電腦或其他電腦系統(例如網路電腦)組成，該程式經組態以實施系統300之基於排除之演算法328，如本發明中所描述。應認識到，可由一單一電腦系統或多個電腦系統實施本發明中所描述之步驟。此外，系統300之不同子系統(諸如一使用者介面(圖中未展示))可包含適宜於實施上文所描述步驟之至少一部分之處理器或邏輯元件。因此，上文之描述不應被解譯為限制本發明，而是僅為一說明。
在本發明之一進一步態樣中，電腦控制器324之一或多個處理器325經組態以執行一記憶媒體326中所維持之一基於排除之ROI演算法328。在一實施例中，電腦控制器324之一或多個處理器325可經組態以從偵測器310接收基於排除之重疊計量目標之一或多個影像。在另一實施例中，電腦控制器324之一或多個處理器325可經組態以界定在基於排除之重疊計量目標317(諸如目標200、240、260、280及290)之 一自對稱目標結構202周圍之一外部所關注區域312。在另一實施例中，電腦控制器324之一或多個處理器325可經組態以界定在基於排除之重疊計量目標317之一額外目標結構204之一或多個圖案元素(諸如圖案元素208a至208d)周圍之一或多個內部所關注區域214。在另一實施例中，電腦控制器324之一或多個處理器325可經組態以界定與基於排除之重疊計量目標317之額外目標結構204之一或多個圖案元素對應之一或多個排除區216。在一些實施例中，所界定之內部所關注區域214可與所界定之排除區216共同延伸。就此而言，所界定之內部所關注區域214可有效用作排除區216(如圖2E至圖2G中所展示)。在其他實施例中，所界定之內部所關注區域214可經定尺寸及經配置使得其等不與所界定之排除區216共同延伸(如圖2A至圖2D中所展示)。
在另一實施例中，電腦控制器324之一或多個處理器325可經組態以藉由從外部所關注區域212移除一或多個排除區216而產生一複合外部所關注區域218。就此而言，控制器324之一或多個處理器325可經組態以從外部所關注區域212「切除」與額外目標204(即，內部目標)關聯之所關注區域以形成一「有孔」複合外部所關注區域218。
在本發明之一進一步態樣中，電腦控制器324之一或多個處理器325經組態以使用所產生之複合外部區域218來計算自對稱目標結構202之一或多個計量參數。例如，電腦控制器324之一或多個處理器325可使用所產生之複合外部區域218來計算自對稱目標結構202之對稱點。
在本發明之另一態樣中，電腦控制器324之一或多個處理器325經組態以使用所界定之一或多個內部所關注區域214來計算額外目標結構204之一或多個計量參數。例如，電腦控制器324之一或多個處理器325可使用所界定之一或多個內部所關注區域214來計算額外目標結構204之對稱點。
應注意，在本文中，可擴展上文所描述之系統300以使用具有三個或三個以上目標結構之成像重疊目標(諸如本文中先前所描述之重疊目標290)來量測重疊。就此而言，電腦控制器324之一或多個處理器325經組態以使用本發明中所描述之「有孔」概念來計算對稱結構202、第一額外結構204及/或至少一第二對稱結構292之一或多個計量參數(參閱圖2H)。
系統300之照明源302可包含此項技術中已知之任何照明源。在一實施例中，照明源302可包含一寬頻光源(例如白光源)。例如，照明源302可包含(但不限於)一鹵素光源(HLS)。例如，該鹵素光源可包含(但不限於)一基於鎢之鹵素燈。在另一實例中，照明源302可包含一氙弧燈。在另一實施例中，照明源302可包含一窄頻光源。例如，照明源302可包含(但不限於)一或多個雷射。
在一實施例中，系統300之一或多個光學元件可包含(但不限於)一或多個分束器306。例如，系統300之分束器306可將從一照明源302發出之光束320分成兩個路徑：一物件路徑312及一參考路徑314。就此而言，系統300之物件路徑312及參考路徑314可形成一雙光束干涉光學系統之一部分。例如，分束器306可沿著物件路徑312導引來自照明路徑320之光束之一第一部分，同時允許沿著參考路徑314傳輸來自照明路徑320之光束之一第二部分。更明確而言，分束器306可將從照明源302發出之光之一部分(例如經由物件路徑312)導引至安置於樣本平台318上之樣本316之一或多個基於排除之目標317。此外，分束器306可將從照明源302發出之光之一第二部分傳輸至參考路徑314之組分。例如，分束器306可沿著參考路徑314將光之一部分從照明路徑320傳輸至一參考鏡(圖中未展示)。熟習技術者應認識到，此項技術中已知之任何分束器適宜於實施為本發明之分束器306。
熟習技術者應瞭解，參考路徑314可包含(但不限於)一參考鏡、 一參考物鏡及經組態以選擇性阻擋參考路徑314之一光閘。一般而言，一雙光束干涉光學系統可組態為一Linnik干涉儀。1989年4月4日發佈之美國專利第4,818,110號及2001年1月9日發佈之美國專利第6,172,349號中大體上描述Linnik干涉量測，該等專利之全文以引用之方式併入本文中。
在另一實施例中，系統300可包含一主物鏡308。主物鏡308可有助於沿著物件路徑312將光導引至安置於樣本平台318上之樣本316之表面。例如，分束器306可導引從照明源302發出之光束320之一部分。在分束器306之分束程序之後，主物鏡308可將來自物件路徑312(其與主光軸304共線)之光聚焦至樣本316之(若干)基於排除之目標317上。一般而言，此項技術中已知之任何物鏡可適宜於實施為本發明之主物鏡308。
此外，照射至樣本316之表面上之光之一部分可由樣本316之(若干)基於排除之目標317反射，且沿著主光軸304經由物鏡308及分束器306而導引向偵測器310。應進一步認識到，中間光學器件(諸如中間透鏡、額外分束器(例如經組態以使至一聚焦系統之光之一部分分裂之一分束器)、濾波器、偏振器、成像透鏡305及類似物)可被放置於物鏡308與偵測器310之成像平面之間。
在另一實施例中，可沿著系統300之主光軸304安置系統300之偵測器310。就此而言，偵測器300可經配置以從樣本316之表面收集影像資料。例如，一般而言，在從樣本316之表面反射之後，光可沿著主光軸304經由主物鏡308及分束器306而行進至偵測器310之影像平面。應認識到，此項技術中已知之任何偵測器系統適宜於在本發明中實施。例如，偵測器310可包含一基於電荷耦合器件(CCD)之相機系統。作為另一實例，偵測器310可包含一基於時間延遲積分(TDI)-CCD之相機系統。在一進一步態樣中，偵測器310可以通信方式與電 腦控制器324耦合。就此而言，數位化影像資料可經由一信號(諸如一有線信號(例如銅線、光纖纜線及類似物)或一無線信號(例如無線RF信號))而從偵測器310傳輸至電腦控制器324。
雖然上文之描述將偵測器310描述為沿著系統300之主光軸304定位，但此特性不應被解譯為一必要條件。可預期，在本文中，偵測器310可沿著系統300之一額外光軸駐留。例如，一般而言，一或多個額外光學元件(例如鏡子、分束器及類似物)可用於使從樣本316之表面反射且沿著物件路徑312行進至不平行於物件路徑312之一額外光軸上之光之一部分轉向。相機310可經配置使得沿著該額外光軸行進之光照射相機310之影像平面。
圖4繪示根據本發明之一實施例之基於排除之所關注區域成像重疊計量之一方法400。應注意，在本文中，可利用本文中先前所描述之基於排除ROI之計量目標200、240、260及280之一或多者以及基於排除ROI之計量工具300來實施本發明之方法400。本文中先前所描述之目標及計量工具不應被解譯為方法400之限制，此係因為可預期使用其他目標及計量工具來實施方法400。
在步驟402中，接收安置於一樣品上之一基於排除之重疊計量目標之一或多個影像。例如，可將來自偵測器310之影像資料傳輸至電腦控制器324之一個或多個處理器325且由電腦控制器324之一或多個處理器325接收來自偵測器310之影像資料。
在步驟404中，界定在基於排除之重疊計量目標之一自對稱目標結構周圍之一外部所關注區域。例如，利用儲存於記憶媒體326中之排除ROI演算法328，電腦控制器324之一或多個處理器325可界定在一基於排除之目標(例如200、240、260及280)之自對稱目標結構202周圍之一外部所關注區域212。在一進一步實施例中，電腦控制器324可將該外部所關注區域及該目標顯示於以通信方式耦合至電腦控制器 324之一使用者介面器件之一顯示部分上以允許檢查與該目標有關之該外部所關注區域。
在步驟406中，界定在基於排除之重疊計量目標之一額外目標結構之一或多個圖案元素周圍之一或多個內部所關注區域。例如，利用儲存於記憶媒體326中之排除ROI演算法328，電腦控制器324之一或多個處理器325可界定在一基於排除之目標(例如200、240、260及280)之額外目標結構204之一或多個圖案元素(例如208a至208d)周圍之一或多個內部所關注區域214。在一進一步實施例中，電腦控制器324可將該等內部所關注區域及該目標顯示於以通信方式耦合至電腦控制器324之一使用者介面器件之一顯示部分上以允許檢查與該目標有關之該等內部所關注區域。
在步驟408中，界定與基於排除之重疊計量目標之一額外目標結構之一或多個圖案元素對應之一或多個排除區。例如，利用儲存於記憶媒體326中之排除ROI演算法328，電腦控制器324之一或多個處理器325可界定在一基於排除之目標(例如200、240、260及280)之額外目標結構204之一或多個圖案元素(例如208a至208d)周圍之一或多個排除區214。在一進一步實施例中，電腦控制器324可將該等排除區及該目標顯示於以通信方式耦合至電腦控制器324之一使用者介面器件之一顯示部分上以允許檢查與該目標有關之該等排除區。
在步驟410中，藉由從外部所關注區域移除一或多個排除區而產生一複合外部所關注區域。例如，利用儲存於記憶媒體326中之排除ROI演算法328，電腦控制器325之一或多個處理器325可產生一複合外部所關注區域218。例如，可藉由從外部所關注區域212移除或減去排除區214而產生複合外部所關注區域218。此移除程序導致一「有孔」複合外部所關注區域218。
在步驟412中，使用所產生之複合外部區域來計算自對稱目標結 構之一或多個計量參數。例如，利用儲存於記憶媒體326中之排除ROI演算法328，電腦控制器325之一或多個處理器325可基於所產生之複合外部所關注區域218而計算自對稱目標結構之一或多個計量參數。例如，電腦控制器325可使用所產生之複合外部所關注區域218來計算自對稱結構202之對稱中心。應認識到，在本文中，用於計算計量參數(諸如對稱中心)之此項技術中已知之任何演算法或演算法集合可擴展至與複合外部所關注區域218關聯之一或多個計量參數之計算。
在步驟414中，使用一或多個內部所關注區域來計算額外目標結構之一或多個計量參數。例如，利用儲存於記憶媒體326中之排除ROI演算法328，電腦控制器325之一或多個處理器325可基於所界定之一或多個內部所關注區域214而計算額外目標結構204之一或多個計量參數。例如，電腦控制器325可使用所界定之一或多個內部所關注區域214來計算額外目標結構204之對稱中心。應注意，在本文中，在其中內部所關注區域214與排除區216共同延伸之情況中，演算法328可利用所界定之排除區216來計算額外結構204之一或多個計量參數。應認識到，本文中，用於計算計量參數(諸如對稱中心)之此項技術中已知之任何演算法或演算法集合可擴展至與一或多個內部區域關聯之一或多個計量參數之計算。
應進一步注意，在本文中，可擴展方法400以計算含有三個或三個以上重疊目標結構之一目標(諸如圖2H中所描繪之目標290)之各目標結構之一或多個計量參數。
本文中所描述之全部系統及方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於一儲存媒體中。該等結果可包含本文中所描述之任何結果且可以此項技術中已知之任何方式儲存該等結果。該儲存媒體可包含本文中所描述之任何儲存媒體或此項技術中已知之任何其他 適宜儲存媒體。在已儲存該等結果之後，該等結果可存取於該儲存媒體中，且由本文中所描述之方法或系統實施例之任何者使用，經格式化以對一使用者顯示，由另一軟體模組、方法或系統使用等等。此外，可「永久地」、「半永久地」、暫時地或一段時間地儲存該等結果。例如，該儲存媒體可為隨機存取記憶體(RAM)，且該等結果未必無限期地存留於該儲存媒體中。
熟習技術者應認識到，如此項技術中所共知，以本文中所闡述之方式描述器件及/或程序，其後，使用工程實踐來將此等所描述之器件及/或程序整合至資料處理系統中。即，本文中所描述之器件及/或程序之至少一部分可經由合理數量之實驗而整合至一資料處理系統中。熟習技術者應認識到，一典型資料處理系統一般包含下列項之一或多者：一系統單元外殼、一視訊顯示器件、一記憶體(諸如揮發性記憶體及非揮發性記憶體)、處理器(諸如微處理器及數位信號處理器)、計算實體(諸如作業系統、驅動程式、圖形使用者介面及應用程式)、一或多個互動器件(諸如一觸摸墊或螢幕)及/或控制系統(其包含回饋迴路及控制馬達(例如，用於感測位置及/或速度之回饋；用於移動組件及/或調整數量之控制馬達))。可利用任何適宜之市售組件(諸如通常發現於資料計算/通信及/或網路計算/通信系統中之組件)來實施一典型資料處理系統。
據信，將藉由先前描述而理解本發明及其諸多附屬優點，且應瞭解，可在不脫離所揭示標的或不犧牲本發明之全部材料優點之情況下對組件之形式、建構及配置作出各種改變。所描述之形式僅具說明性，且以下申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。
300‧‧‧系統/基於排除所關組區域(ROI)之計量工具
302‧‧‧照明源
304‧‧‧主光軸
306‧‧‧分束器
308‧‧‧主物鏡
310‧‧‧偵測器/相機
312‧‧‧物件路徑
314‧‧‧參考路徑
316‧‧‧樣本
317‧‧‧基於排除之重疊計量目標
318‧‧‧樣本平台
320‧‧‧光束/照明路徑
324‧‧‧電腦控制器
325‧‧‧處理器
326‧‧‧記憶媒體
328‧‧‧排除ROI演算法

Claims (48)

  1. 一種成像重疊計量目標，其包括：一自對稱目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素；及至少一額外目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之各者含於由該自對稱目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之一者界定之一邊界內，其中該自對稱目標結構之特徵為一複合外部所關注區域，其中藉由從包圍該自對稱目標結構之一外部所關注區域移除與該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素對應之兩個或兩個以上排除區而形成該複合外部所關注區域，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之特徵為兩個或兩個以上內部所關注區域，其中該至少一額外目標結構之該等圖案元素之各者之特徵為一內部所關注區域，其中該兩個或兩個以上內部所關注區域含於該外部所關注區域內，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構與該至少一額外目標結構對準之後具有一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該至少一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變。
  2. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該兩個或兩個以上內部所關注區域與該兩個或兩個以上排除區實質上共同延伸。
  3. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之一第一圖案元素適宜於沿一第一方向之重疊計量量測且該兩個或兩個以上圖案元素之一第二圖案元素適宜於沿不同於該第一方向之一第二方向之重疊計量量測。
  4. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之一第一圖案元素適宜於沿一第一方向之重疊計量量測且該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之一第二圖案元素適宜於沿不同於該第一方向之一第二方向之重疊計量量測。
  5. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之至少一者包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素。
  6. 如請求項5之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元素之圖案元素包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素，其中該兩個或兩個以上子元素配置成一週期性圖案。
  7. 如請求項5之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元素之圖案元素包括：一分段圖案元素。
  8. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之至少一者包括：一非分段圖案元素。
  9. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之至少一者包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素。
  10. 如請求項9之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元 素之圖案元素包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素，其中該兩個或兩個以上子元素配置成一週期性圖案。
  11. 如請求項9之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元素之圖案元素包括：一分段圖案元素。
  12. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之至少一者包括：一非分段圖案元素。
  13. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構係安置於不同處理層處。
  14. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構安置於相同層內，在不同微影程序中曝光該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構。
  15. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中N及M之至少一者等於或大於90度。
  16. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中N及M之至少一者等於或大於180度。
  17. 如請求項1之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以形成一AlMid計量目標之至少一部分。
  18. 一種成像重疊計量目標，其包括：一自對稱目標結構，其包含一單一圖案元素；至少一額外目標結構，其包含一或多個圖案元素，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由該自對稱目標結構之該單一圖案元素界定之一邊界內， 其中該自對稱目標結構之特徵為一複合外部所關注區域，其中藉由從包圍該自對稱目標結構之一外部所關注區域移除與該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區而形成該複合外部所關注區域，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素之特徵為一或多個內部所關注區域，其中該一或多個內部所關注區域含於該外部所關注區域內，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構與該至少一額外目標結構對準之後共用一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該至少一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變。
  19. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中包含一或多個圖案元素之該至少一額外目標結構包括：至少一額外目標結構，其包含一單一圖案元素。
  20. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中包含一或多個圖案元素之該至少一額外目標結構包括：至少一額外目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素。
  21. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該一或多個內部所關注區域與該一或多個排除區實質上共同延伸。
  22. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構之該單一圖案元素包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素。
  23. 如請求項22之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子 元素之該圖案元素包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素，其中該兩個或兩個以上子元素配置成一週期性圖案。
  24. 如請求項22之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元素之該圖案元素包括：一分段圖案元素。
  25. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構之該單一圖案元素包括：一非分段圖案元素。
  26. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素。
  27. 如請求項26之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元素之圖案元素包括：一圖案元素，其具有兩個或兩個以上子元素，其中該兩個或兩個以上子元素配置成一週期性圖案。
  28. 如請求項26之成像重疊計量目標，其中具有兩個或兩個以上子元素之圖案元素包括：一分段圖案元素。
  29. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素包括：一非分段圖案元素。
  30. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構係安置於不同處理層處。
  31. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構安置於相同層內，在不同微影程序中曝光 該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構。
  32. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中N及M之至少一者等於或大於90度及180度之至少一者。
  33. 如請求項18之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以形成一AlMid計量目標之至少一部分。
  34. 一種成像重疊計量目標，其包括：一自對稱目標結構，其包含一或多個圖案元素；一第一額外目標結構，其包含一或多個圖案元素；至少一第二額外目標結構，其包含一或多個圖案元素，其中該第一額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由該自對稱目標結構界定之一邊界內，其中該至少一第二額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由該第一額外目標結構界定之一邊界內，其中該自對稱目標結構之特徵為一複合外部所關注區域，其中藉由從包圍該自對稱目標結構之一外部所關注區域移除與該第一額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區而形成該複合外部所關注區域，其中該第一額外目標結構之特徵為一額外複合所關注區域，其中藉由從包圍該第一額外目標結構之一額外所關注區域移除與該至少一第二額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區而形成該額外複合所關注區域，其中該第一額外目標結構之該一或多個圖案元素之特徵為一或多個第一內部所關注區域，其中該至少一第二額外目標結構之該一或多個圖案元素之特徵為一或多個至少一第二內部所關注區域，其中該一或多個第一內部所關注區域及該一或多個至 少一第二內部所關注區域含於該外部所關注區域內，其中該自對稱目標結構、該第一額外目標結構及該至少一第二額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構、該第一額外結構及該至少一第二額外目標結構對準之後共用一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該第一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變，其中該至少一第二額外目標結構對圍繞個別對稱中心之L度旋轉保持不變。
  35. 如請求項34之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構、該第一額外目標結構及該至少一第二額外目標結構係安置於不同處理層處。
  36. 如請求項34之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構、該第一額外目標結構及該至少一第二額外目標結構之至少一者包含一單一圖案元素。
  37. 如請求項34之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構、該第一額外目標結構及該至少一第二額外目標結構之至少一者包含兩個或兩個以上圖案元素。
  38. 如請求項34之成像重疊計量目標，其中N、M及L之至少一者等於或大於90度及180度之至少一者。
  39. 如請求項34之成像重疊計量目標，其中該自對稱目標結構、該第一額外目標結構及該至少一第二額外目標結構經組態以形成一AlMid計量目標之至少一部分。
  40. 一種適宜於從一基於排除之一重疊計量目標量測成像重疊之裝 置，其包括：一照明源，其經組態以產生光；一或多個光學元件，其等經組態以沿著一物件路徑將來自該照明源之光之一第一部分導引至安置於一或多個樣本上之一或多個基於排除之重疊計量目標及沿著一參考路徑導引來自一照明源之光之一第二部分；一偵測器，其經組態以收集從該一或多個樣本之該基於排除之計量目標反射之光之一部分；及一電腦控制器，其以通信方式耦合至該偵測器，其中該電腦控制器經組態以：從該偵測器接收該基於排除之重疊計量目標之一或多個影像；界定在該基於排除之重疊計量目標之一自對稱目標結構周圍之一外部所關注區域；界定在該基於排除之重疊計量目標之一額外目標結構之一或多個圖案元素周圍之一或多個內部所關注區域；界定與該基於排除之重疊計量目標之該額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區；及藉由從該外部所關注區域移除該一或多個排除區而產生一複合外部所關注區域。
  41. 如請求項40之裝置，其中該電腦控制器進一步經組態以使用該所產生之複合外部區域來計算該自對稱目標結構之一或多個計量參數。
  42. 如請求項40之裝置，其中該電腦控制器進一步經組態以使用該所界定之一或多個內部所關注區域來計算該額外目標結構之一或多個計量參數。
  43. 如請求項40之裝置，其中該照明源包括：一寬頻源及一窄頻源之至少一者。
  44. 如請求項40之裝置，其中該基於排除之計量目標包括：一自對稱目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素；及至少一額外目標結構，其包含兩個或兩個以上圖案元素，其中該至少一額外目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之各者含於由該自對稱目標結構之該兩個或兩個以上圖案元素之一者界定之一邊界內；其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構與該至少一額外目標結構對準之後具有一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該至少一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保持不變。
  45. 如請求項40之裝置，其中該基於排除之計量目標包括：一自對稱目標結構，其包含一單一圖案元素；及至少一額外目標結構，其包含一或多個圖案元素，其中該至少一額外目標結構之該一或多個圖案元素含於由該自對稱目標結構之該單一圖案元素界定之一邊界內，其中該自對稱目標結構及該至少一額外目標結構經組態以在該自對稱目標結構與該至少一額外目標結構對準之後共用一共同對稱中心，其中該自對稱結構對圍繞該共同對稱中心之N度旋轉保持不變，其中該至少一額外目標結構對圍繞個別對稱中心之M度旋轉保 持不變。
  46. 一種用於從一基於排除之重疊計量目標量測成像重疊之方法，其包括：接收安置於一樣品上之一基於排除之重疊計量目標之一或多個影像；界定在該基於排除之重疊計量目標之一自對稱目標結構周圍之一外部所關注區域；界定在該基於排除之重疊計量目標之一額外目標結構之一或多個圖案元素周圍之一或多個內部所關注區域；界定與該基於排除之重疊計量目標之該額外目標結構之該一或多個圖案元素對應之一或多個排除區；及藉由從該外部所關注區域移除該一或多個排除區而產生一複合外部所關注區域。
  47. 如請求項46之方法，其進一步包括：使用該所產生之複合外部區域來計算該自對稱目標結構之一或多個計量參數。
  48. 如請求項46之方法，其進一步包括：使用該所界定之一或多個內部所關注區域來計算該額外目標結構之一或多個計量參數。
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US13/783,903 US9007585B2 (en) 2012-03-07 2013-03-04 Imaging overlay metrology target and complimentary overlay metrology measurement system

Publications (2)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760606B (zh) * 2018-05-22 2022-04-11 美商科磊股份有限公司 用於重疊量測之非對稱重疊標記

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102312241B1 (ko) * 2012-11-21 2021-10-13 케이엘에이 코포레이션 프로세스 호환 세그먼팅된 타겟들 및 설계 방법들
KR102199324B1 (ko) * 2014-06-21 2021-01-07 케이엘에이 코포레이션 복합 이미징 계측 타겟들
KR101986258B1 (ko) 2014-08-29 2019-06-07 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법, 타겟 및 기판
WO2016092506A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Nova Measuring Instruments Ltd. Test structure for use in metrology measurements of patterns
JP6843764B2 (ja) * 2015-04-21 2021-03-17 ケーエルエー コーポレイション 計測ターゲット設計の方法、計測モジュール、及び計測ターゲットの製造方法
US10062543B2 (en) * 2015-06-23 2018-08-28 Kla-Tencor Corp. Determining multi-patterning step overlay error
US9530199B1 (en) * 2015-07-13 2016-12-27 Applied Materials Israel Ltd Technique for measuring overlay between layers of a multilayer structure
US9972547B2 (en) * 2016-03-10 2018-05-15 Toshiba Memory Corporation Measurement method, manufacturing method of device, and measurement system
US11112369B2 (en) * 2017-06-19 2021-09-07 Kla-Tencor Corporation Hybrid overlay target design for imaging-based overlay and scatterometry-based overlay
US11914290B2 (en) * 2019-07-24 2024-02-27 Kla Corporation Overlay measurement targets design
US11809090B2 (en) * 2020-01-30 2023-11-07 Kla Corporation Composite overlay metrology target
US11676909B2 (en) * 2020-05-05 2023-06-13 Kla Corporation Metrology targets for high topography semiconductor stacks
WO2021228725A1 (en) * 2020-05-09 2021-11-18 Asml Netherlands B.V. Determining metrics for a portion of a pattern on a substrate
US11862524B2 (en) * 2021-06-28 2024-01-02 Kla Corporation Overlay mark design for electron beam overlay

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030021466A1 (en) * 2000-08-30 2003-01-30 Michael Adel Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20040233441A1 (en) * 2003-02-22 2004-11-25 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
US20050012928A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-20 Abdurrahman Sezginer Apparatus and method for measuring overlay by diffraction gratings
US20110003256A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-06 Asml Netherlands B.V. Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7541201B2 (en) 2000-08-30 2009-06-02 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for determining overlay of structures having rotational or mirror symmetry
US7440105B2 (en) * 2002-12-05 2008-10-21 Kla-Tencor Technologies Corporation Continuously varying offset mark and methods of determining overlay
US7526749B2 (en) 2005-10-31 2009-04-28 Kla-Tencor Technologies Corporation Methods and apparatus for designing and using micro-targets in overlay metrology

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030021466A1 (en) * 2000-08-30 2003-01-30 Michael Adel Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20060177120A1 (en) * 2000-08-30 2006-08-10 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20060204073A1 (en) * 2000-08-30 2006-09-14 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20080023855A1 (en) * 2000-08-30 2008-01-31 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20090291513A1 (en) * 2000-08-30 2009-11-26 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20040233441A1 (en) * 2003-02-22 2004-11-25 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
US20050012928A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-20 Abdurrahman Sezginer Apparatus and method for measuring overlay by diffraction gratings
US20110003256A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-06 Asml Netherlands B.V. Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760606B (zh) * 2018-05-22 2022-04-11 美商科磊股份有限公司 用於重疊量測之非對稱重疊標記

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