TWI613528B - 度量衡方法及設備、電腦程式及微影系統 - Google Patents

度量衡方法及設備、電腦程式及微影系統 Download PDF

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TWI613528B
TWI613528B TW105112484A TW105112484A TWI613528B TW I613528 B TWI613528 B TW I613528B TW 105112484 A TW105112484 A TW 105112484A TW 105112484 A TW105112484 A TW 105112484A TW I613528 B TWI613528 B TW I613528B
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包伊夫 亞歷 傑福瑞 丹
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本發明揭示一種用於量測一微影程序之一參數之方法、電腦程式及關聯設備。該方法包含如下步驟：獲得第一量測，該等第一量測包含關於複數個第一結構之結構不對稱性之量測，結構不對稱性之該複數個量測中之每一者對應於量測輻射及用於至少一第一參數之一值之一不同量測組合；獲得關於複數個目標之目標不對稱性之複數個第二量測，目標不對稱性之該複數個量測中之每一者對應於該等不同量測組合中之一者，針對該等量測組合中之每一者判定描述該等第一量測與該等第二量測之間的關係之一關係函數；自該關係函數判定一經校正疊對值，該經校正疊對值針對歸因於至少該第一結構中之結構不對稱性之結構貢獻予以校正。

Description

度量衡方法及設備、電腦程式及微影系統
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之度量衡方法及設備，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
微影設備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。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用於產生待形成於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)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之相鄰目標部分之網路。在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(例如)以用於程序控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中兩個層之對準準確度之量度)之特殊化工具。可依據兩個層之間的未對準程度來描述疊對，例如，對為1奈米之經量測疊對之參考可描述兩個層未對準達1奈米之情形。
近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。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，依 據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振--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)使得其可定位於產品特徵當中而非定位於切割道中，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，其中阻擋零階繞射(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據此以引用方式併入。專利公開案US20110027704A、US20110043791A及US20120242940A中已描述該技術之進一步開發。所有此等申請案之內容亦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。目標可包含可在一個影像中量測之多個光柵。
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。關於給定目標之強度不對稱性(此等繞射階強度之比較)提供目標不對稱性(亦即，目標中之不對稱性)之量測。目標中之此不對稱性可用作疊對誤差(兩個層之不當未對準)之指示符。
儘管已知以暗場影像為基礎之疊對量測快速且計算上極簡單(一 旦經校準)，但其依賴於疊對(亦即，疊對誤差及故意偏置)係目標中之目標不對稱性之唯一原因的假定。目標中之任何其他不對稱性(諸如經疊對光柵中之一者或兩者內的特徵之結構不對稱性)亦造成一階(或其他高階)中之強度不對稱性。可歸因於結構不對稱性且與疊對無關之此強度不對稱性明確擾動疊對量測，從而給出不準確疊對量測。目標之最低或底部光柵中之不對稱性為結構不對稱性之常見形式。其可起源於(例如)在最初形成底部光柵之後所執行的晶圓處理步驟，諸如化學-機械拋光(CMP)。
因此，需要以更直接且準確方式區分對由疊對誤差及其他效應造成的目標不對稱性之貢獻。亦需要分離地或結合不同量測配方識別較佳目標設計。
在一第一態樣中，本發明提供一種量測一微影程序之一參數之方法，該方法包含如下步驟：獲得複數個第一量測，該等第一量測包含關於複數個第一結構之結構不對稱性之量測，該複數個第一量測包含對應於不同量測組合之量測，該等量測組合至少在量測輻射方面不同；獲得複數個第二量測，該等第二量測包含關於複數個目標之目標不對稱性之量測，該複數個第二量測中之每一者對應於依據該量測組合之該複數個第一量測中之一者，該等目標中之每一者包含該等第一結構中之一者及疊對於其上之一第二結構，該目標不對稱性包含獨立於結構不對稱性之一疊對貢獻及歸因於至少該第一結構中之結構不對稱性之一結構貢獻；針對該等量測組合中之每一者判定描述該等第一量測與該等第二量測之間的關係之一關係函數；自該關係函數判定一經校正疊對值，該經校正疊對值針對歸因於 至少該第一結構中之結構不對稱性之該結構貢獻予以校正。
在一第二態樣中，本發明提供一種自複數個候選目標選擇一目標之方法，該方法包含：獲得對於複數個候選量測輻射組合及複數個候選目標之複數個量測集合，每一候選目標包含與一第二結構疊對之一第一結構，每一量測集合係關於該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者之一不同組合；對於該候選目標之多個樣本，每一量測集合包含：複數個第一量測，其包含分別使用該候選量測輻射組合之每一量測輻射進行的該候選目標之該第一結構中之結構不對稱性之量測；複數個第二量測，其包含分別使用該候選量測輻射組合之每一量測輻射進行的該候選目標中之目標不對稱性之量測；對於每一量測集合，判定該等第一量測與該等第二量測之間的一相關程度；基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而自該等候選目標中之一者選擇一較佳目標。
在一第三態樣中，本發明提供一種度量衡設備，該度量衡設備可操作以執行該第一態樣或該第二態樣之該方法。在一第四態樣中，本發明提供一種微影系統，其包含該第三態樣之一度量衡設備。
本發明進一步提供一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令在執行於合適處理器控制之設備上時致使該處理器控制之設備執行該第一態樣或該第二態樣之該方法；及一種包含此電腦程式之電腦程式載體。該處理器控制之設備可包含該第三態樣之該度量衡設備或該第四態樣之該微影系統。
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，本發明不限於本文中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。
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‧‧‧源
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧孔徑板
13N‧‧‧孔徑板
13NW‧‧‧孔徑板
13S‧‧‧孔徑板
13SE‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光束分裂器
16‧‧‧接物鏡
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
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧感測器
31‧‧‧量測光點/經照明光點
32‧‧‧小目標光柵/組件光柵
33‧‧‧小目標光柵/組件光柵
34‧‧‧小目標光柵/組件光柵
35‧‧‧小目標光柵/組件光柵
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
600‧‧‧目標
602‧‧‧特徵
604‧‧‧空間
606‧‧‧基板
608‧‧‧特徵
610‧‧‧空間
702‧‧‧理想正弦曲線
704‧‧‧點
706‧‧‧點
712‧‧‧曲線
800‧‧‧入射量測輻射光束
810+‧‧‧+1繞射階
810-‧‧‧-1繞射階
810'-‧‧‧-1繞射階
820+‧‧‧+1繞射階
820-‧‧‧-1繞射階
900‧‧‧步驟
910‧‧‧步驟
920‧‧‧步驟
930‧‧‧步驟
940‧‧‧步驟
945‧‧‧步驟
950‧‧‧步驟
955‧‧‧步驟
960‧‧‧步驟
965‧‧‧步驟
970‧‧‧步驟
1000‧‧‧步驟(圖12)/扁平平面(圖13)
1010‧‧‧步驟
1020‧‧‧步驟
1030‧‧‧步驟
1040‧‧‧步驟
1300‧‧‧步驟
1310‧‧‧步驟
1320‧‧‧步驟
1330‧‧‧步驟
1340‧‧‧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
I‧‧‧量測輻射射線/入射射線
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明光學系統/照明器
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
L1‧‧‧最低或底部層/第一結構
L2‧‧‧層/第二結構
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/軸線
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧處理器/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
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
S5‧‧‧步驟
S6‧‧‧步驟
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
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設備；圖2描繪根據本發明之一實施例之微影製造單元或叢集；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)將第一對孔徑及第二對孔徑組合之第三對照明孔徑；圖4描繪基板上之多重光柵目標之已知形式及量測光點之輪廓；圖5描繪圖3之散射計中獲得的圖4之目標之影像；圖6為展示使用圖3之散射計且可適應於形成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(c)展示具有大約為零之不同疊對值之疊對光柵的示意性橫截面；圖7之(d)為在底部光柵中具有歸因於處理效應之結構不對稱性之疊對光柵的示意性橫截面；圖8說明未經受結構不對稱性之理想目標中之疊對量測的已知原理；圖9說明非理想目標中之疊對量測的原理，其具有如本發明之實施例中所揭示之結構不對稱性之校正；圖10說明遵循由包含第一經疊對結構及第二經疊對結構之目標(a)在第一層中不具有結構不對稱性的情況下及(b)在第一層中具有結 構不對稱性的情況下之折射的繞射信號；圖11為根據本發明之第一例示性實施例之方法之步驟的流程圖；圖12為根據本發明之第一例示性實施例之方法之步驟的流程圖；圖13說明在圖12之方法之步驟期間建構之3維標繪圖的實例；及圖14為根據本發明之第三例示性實施例之方法之步驟的流程圖。
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示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：照明光學系統(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；及投影光學系統(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。
照明光學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、微影設備之設計及其他條件(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。一般而言，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、交替相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之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，設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，設備可屬於反射類型(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)。
微影設備亦可屬於如下類型：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設備中之其他空間，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。如本文中所使用之術語「浸潤」並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。
參考圖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，輻射源與微影設備可為分離實體。在此等狀況 下，不認為輻射源形成微影設備之部件，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，當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部件。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。照明器可用於調節輻射光束，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之情況下，輻射光束B傳遞通過投影光學系統PS，投影光學系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上，藉此將圖案之影像投影於目標部分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、2-D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。儘管如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。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
此實例中之微影設備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。此情形實現設備之產出率之相當大增加。
所描繪設備可用於多種模式中，包括(例如)步進模式或掃描模式。微影設備之構造及操作為熟習此項技術者所熟知，且為理解本發明，無需對其進行進一步描述。
如圖2中所展示，微影設備LA形成微影系統之部件，其被稱作微影製造單元LC或叢集。微影製造單元LC亦可包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，此等設備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、在不同程序設備之間移動基板，且接著將基板遞送至微影設備之裝載匣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而控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。
圖3之(a)中展示適合用於本發明之實施例中的度量衡設備。圖3之(b)中更詳細地說明目標T及用以照明該目標之量測輻射之繞射射線。 所說明之度量衡設備屬於被稱為暗場度量衡設備之類型。度量衡設備可為單機器件，或併入於(例如)量測站處之微影設備LA中抑或微影製造單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中，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被指明為「北」之方向之離軸。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暗，此係因為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之(b)所展示，目標T經置放為基板W垂直於接物鏡16之光軸O。基板W可由支撐件(圖中未繪示)來支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線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，目標之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T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之(a)，藉由指明被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I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。
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設備及/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。
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)上形成目標T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用於阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，處理器PU之功能將取決於所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。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，二階光束、三階光束及高階光束(圖3中未繪示)亦可用於量測中。
為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞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，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。圖3之(c)及(d)中展示不同孔徑板。上文所提及之先前已公開申請案描述此等孔徑板之使用及設備之眾多其他變化及應用。
圖4描繪根據已知實務形成於基板上之(複合)目標。此實例中之目標包含四個光柵32至35，該等光柵32至35緊密地定位在一起，使得其將皆在由度量衡設備之度量衡輻射照明光束形成之量測光點31內。該四個光柵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，以便促進量測經形成有複合光柵之不同部分之層之間的疊對。下文中將參看圖7來解釋疊對偏置之涵義。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。光柵33及35為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等光柵之分離影像。此僅為目標之一個實例。目標可包含多於或少於4個光柵，或僅單一光柵。
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之設備中使用圖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不可解析不同個別光柵32至35，但影像感測器23可解析不同個別光柵32至35。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表示小目標光柵32至35之影像。若目標位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可見產品特徵。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，此情形極大地改良整體上之量測設備之產出率。
一旦已識別光柵之分離影像，就可(例如)藉由對經識別區域內之選定像素強度值進行平均化或求和而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重要實例。
圖6說明在使用(例如)申請案WO 2011/012624所描述之方法的情況下如何量測含有組件光柵32至35之兩個層之間的疊對誤差(亦即，不當及無意疊對未對準)。經由如藉由比較其在+1階及-1階暗場影像中之強度(可比較其他對應高階之強度，例如，+2階與-2階)以獲得強度不對稱性之量度而揭露的目標不對稱性來進行此量測。在步驟S1處，經由微影設備(諸如圖2之微影製造單元)來處理基板(例如，半導體晶圓)一或多次，以產生包括光柵32至35之目標。在S2處，在使用圖3之度量衡設備的情況下，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。在步驟S3處，不管是藉由改變照明模式或改變成像模式抑或藉由在度量衡設備之視場中旋轉基板W達180°，皆可使用另一一階繞射光束(+1)來獲得光柵之第二影像。因此，在第二影像中捕捉+1繞射輻射。
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。將不解析目標之個別目標線。每一目標將簡單地由某一強度位準之區域表示。在步驟S4中，在每一組件目標之影像內識別所關注區(ROI)，將自該ROI量測強度位準。
在已識別用於每一個別目標之ROI且已量測其強度的情況下，可接著判定目標之不對稱性且因此判定疊對誤差。在步驟S5中(例如，藉由處理器PU)比較針對每一光柵32至35之+1階及-1階所獲得之強度值以識別其強度不對稱性(例如，其強度之任何差)來進行此判定。術語「差」並不意欲僅指減法。可以比率形式計算差。在步驟S6中，連同數個目標之任何已知強加之疊對偏置之知識使用針對彼等目標之經量測強度不對稱性，以計算在目標T附近之微影程序之一或多個效能參數。在本文所描述之應用中，將包括使用兩個或兩個以上不同量測配方之量測。極大關注之效能參數為疊對。如稍後將描述，新穎方法亦允許計算微影程序之效能之其他參數。此等參數可經回饋以改良微影程序，及/或用以改良圖6自身之量測及計算程序。
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。此處將不進一步詳細地解釋此等技術。該等技術可結合本申請案中新近所揭示之技術而使用，現在將描述該等新近所揭示之技術。
圖7展示具有不同偏置之目標(疊對光柵)的示意性橫截面。此等目標可用作基板W上之目標T，如在圖3及圖4中所見。僅出於實例起見而展示在X方向上具有週期性之光柵。可分離地提供或作為目標之部分來提供具有不同偏置且具有不同定向的此等光柵之不同組合。
以圖7之(a)開始，展示形成於被標註為L1及L2之兩個層中的目標600。在最低或底部層L1中，第一結構(最低或底部結構)(例如，光柵)由基板606上之特徵602及空間604形成。在層L2中，第二結構(例如， 光柵)係由特徵608及空間610形成。(橫截面經繪製成使得特徵602、608(例如，線)延伸至頁面中)。光柵圖案在兩個層中具有間距P的情況下重複。特徵602及608可採取線、圓點、區塊及通孔之形式。在(a)處所展示之情形中，不存在歸因於未對準之疊對貢獻，例如，不存在疊對誤差且不存在強加之偏置，使得每一特徵608確切地處於第一結構中之特徵602上方。
在圖7之(b)處，展示具有第一已知經強加偏置+d之相同目標，使得將第一結構之特徵608相對於第二結構之特徵向右移位達距離d。偏置距離d實務上可能為幾奈米，例如，10奈米至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(c)處，吾人看到具有第二已知經強加偏置-d之另一特徵，使得608之特徵向左移位。(a)至(c)處所展示的此類型之經偏置光柵在此項技術中為吾人所熟知，且用於上文所提及之先前申請案中。
圖7之(d)示意性地展示結構不對稱性(在此狀況下為第一結構中之結構不對稱性(底部光柵不對稱性))之現象。結構不對稱性包含兩個不同不對稱性效應。一個此類不對稱性效應為底部光柵變形誤差。(a)至(c)處之光柵中之特徵在實際特徵將在側上具有某斜率且具有某一粗糙度時被展示為極佳地成正方形側。然而，其意欲在剖面方面至少對稱。第一結構中之(d)處之特徵602及/或空間604根本不再具有對稱形式，而是已藉由處理步驟而變得失真，從而引起第一結構失真。因此，舉例而言，每一空間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。其他不對稱性效應為幾何中心移位誤差，其引起第一結構之取決於量測輻射配方(例如，波長及/或偏振)的所感知之中心移位。
由於此結構不對稱性，一目標之總目標不對稱性將包含獨立於結構不對稱性之疊對貢獻(亦即，歸因於第一結構及第二結構之未對準之 疊對貢獻；第一結構及第二結構自身包含疊對誤差及任何已知經強加偏置)及歸因於目標中之此結構不對稱性之結構貢獻。
當藉由圖6之方法僅使用兩個經偏置光柵來量測疊對時，不能區別程序誘發之結構不對稱性與歸因於未對準之疊對貢獻，且結果疊對量測(尤其關於量測不當疊對誤差)變得不可靠。目標之第一結構(底部光柵)中之結構不對稱性為結構不對稱性之常見形式。其可起源於(例如)在最初形成第一結構之後執行的基板處理步驟，諸如化學機械拋光(CMP)。
在WO 2013143814 A1中，提議使用三個或三個以上組件光柵以藉由圖6之方法之經修改版本來量測疊對。使用圖7之(a)至(c)中所展示的類型之三個或三個以上光柵係用以獲得疊對量測，該等疊對量測在一定程度上經校正以用於目標光柵中之諸如在實務微影程序中藉由底部光柵不對稱性造成的結構不對稱性。然而，此方法需要新目標設計(例如，不同於圖4中所說明之目標設計)，且因此，將需要新光罩。此外，目標面積較大，且因此消耗較多基板面積。另外，在此方法及其他先前技術方法中忽略由結構不對稱性引起之疊對貢獻之相位元件，其意謂校正並不與其可在相位元件亦經校正的情況下之準確度一樣準確。
在圖8中，曲線702說明關於「理想」目標之疊對OV與強度不對稱性A之間的關係，該理想目標具有零偏移且在形成該目標之個別光柵內且尤其在第一結構之個別光柵內不具有結構不對稱性。因此，此理想目標之目標不對稱性僅包含歸因於第一結構及第二結構之由已知經強加偏置及疊對誤差OVE引起之未對準的疊對貢獻。此曲線圖及圖9之曲線圖係僅用以說明本發明所隱含之原理，且在每一曲線圖中，強度不對稱性A及疊對OV之單位係任意的。下文中將進一步給出實際尺寸之實例。
在圖8之「理想」情形中，曲線702指示強度不對稱性A與疊對有 非線性週期性關係(例如，正弦關係)。正弦變化之週期P對應於光柵之週期或間距P，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。
如上文所提及，經偏置光柵(其具有已知經強加疊對偏置)可用於量測疊對，而非依賴於單一量測。此偏置具有供產生其之圖案化器件(例如，光罩)中所定義之已知值，該已知值用作對應於經量測強度不對稱性之疊對的晶圓上校準。在該圖式中，以圖形方式說明計算。在步驟S1至S5中，獲得用於分別具有經強加偏置+d及-d之光柵(例如，如圖7之(b)及(c)中所展示)之強度不對稱性量測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，可計算真實疊對誤差OVE。正弦曲線之間距P係自目標之設計而為吾人所知。曲線702之垂直尺度開始時未為吾人所知，而是為可被稱作一階諧波比例常數K1之未知因數。此常數K1為對目標之強度不對稱性量測之敏感度的量度。
以方程式項，假定疊對誤差OVE與強度不對稱性A之間的關係如下：A± d =K 1sin(OV E ±d) (1)
其中在使得目標間距P對應於角度2π弧度之尺度上表達疊對誤差OVE。在使用具有不同已知偏置(例如，+d及-d)之光柵之兩種量測的情況下，可使用以下方程式來計算疊對誤差OVE：
Figure TWI613528BD00001
圖9展示引入結構不對稱性(例如，圖7之(d)中所說明之底部光柵不對稱性)之第一效應。「理想」正弦曲線702不再適用。然而，至少近似地，底部光柵不對稱性或其他結構不對稱性具有將強度移位項K0及相移項Φ添加至強度不對稱性A+d之效應。所得曲線在該圖解中被展示為712，其中標籤K0指示強度移位項，且標籤Φ指示相位偏移項。強度 移位項K0及相移項Φ係取決於目標與量測輻射之選定特性(諸如量測輻射之波長及偏振(量測配方))之組合，且對程序變化敏感。以方程式項，用於步驟S6中之計算之關係變成：
Figure TWI613528BD00002
在存在結構不對稱性的情況下，藉由方程式(2)描述之疊對模型將提供受到強度移位項K0及相移項Φ影響且因此將不準確的疊對誤差值。結構不對稱性亦將在映射疊對誤差時引起使用不同量測配方進行之同一目標之量測之差，此係因為強度及相移係波長相依的。目前，不存在能夠最佳化目標量測配方組合之選擇以便獲得較準確疊對誤差量測之方法，亦不存在用以有效地移除歸因於結構不對稱性之疊對貢獻，藉此校正疊對誤差量測之方法。因此，基板處理之稍微改變或量測配方中之改變將導致疊對變化，藉此影響疊對控制迴路自動程序控制(Automatic Process Control,APC)及器件良率。
經修改步驟S6之疊對計算依賴於某些假定。首先，假定強度不對稱性表現為疊對之正弦函數，其中週期P對應於光柵間距。此等假定對當前疊對範圍有效。諧波之數目可經設計為小，此係因為小間距-波長比率僅允許來自光柵之小數目個傳播繞射階。然而，實務上對歸因於未對準之強度不對稱性之疊對貢獻可未必真正地正弦，且可未必圍繞OV=0完全對稱。
提議量測目標之目標不對稱性，且因此量測未忽視結構不對稱性之效應之疊對，同時允許使用當前目標設計(諸如圖4中所說明之目標設計)。此模型化可經執行為對圖6中所說明之方法中之步驟S6的修改。所提議方法可使用實際基板量測資料準確地計算疊對誤差，且可判定目標及量測配方之最佳或較佳組合。無需模擬或重新建構。
所提議方法依賴於本發明人之如下觀測：對於所關注之疊對範圍，歸因於結構不對稱性之疊對貢獻之強度項及相位項兩者係與歸因 於未對準之疊對貢獻無關。
圖10之(a)展示至包含第一結構L1及第二結構L2之目標上的入射量測輻射光束800，其係針對如下狀況：其中該第二結構不包含結構不對稱性。來自第一結構之所得+1繞射階810+具有強度Be jβ ，且來自第二結構之+1繞射階820+具有強度Ce jα 。此等強度組合以產生用於目標之+1繞射階之強度I+1：
Figure TWI613528BD00003
其中：B及C為強度縮放因數、
Figure TWI613528BD00004
、OV為疊對、P為目標間距、T為目標厚度且λ為量測輻射波長。
相似地，來自第一結構之所得-1繞射階810-具有強度Be jβ ，且來自第二結構之-1繞射階820-具有強度Ce -jα 。此等強度組合以產生用於目標之-1繞射階之強度I-1：
Figure TWI613528BD00005
圖10之(b)展示至包含第一結構L1及第二結構L2之目標上的入射輻射光束800，其係針對如下狀況：其中該第一結構包含結構不對稱性(結構不對稱性傾向於在底部結構中被發現)。由於第一結構中之結構不對稱性，來自該第一結構之+1繞射階與-1繞射階不同。在此處所展示之特定實例中，來自第一結構之+1繞射階810+具有強度Be jβ ，而來自第一結構之-1繞射階810'-具有強度B'e jβ' ，其中B'不同於B且β'不同於β。因此，在此實例中，該等強度組合以產生用於目標之-1繞射階之強度I-1(強度I+1相同於方程式(4))：
Figure TWI613528BD00006
如已經論述之總結構不對稱性包含第一結構變形誤差及幾何中心移位誤差△α。已判定出：第一結構變形誤差包含第一結構強度差△B及底部光柵相位差△β。第一結構強度差△B貢獻於強度項誤差，且底部 光柵相位差△β及幾何中心移位誤差△α兩者貢獻於相位項誤差。因此，當使用具有已知經強加偏置+d及-d之目標來執行疊對量測時，自方程式(4)及(6)導出之強度不對稱性可依據相位項及強度項而公式化(+及-上標表示量測輻射光束之階，且+d及-d下標表示目標偏置)：
Figure TWI613528BD00007
Figure TWI613528BD00008
其中：
Figure TWI613528BD00009
在方程式(7)及方程式(8)中之每一者中，不對稱性信號A±d之「強度項」(影響強度移位項之項)包含方程式之最後兩項(B 2-B '2)。不對稱性信號A± d 之「相位項」(影響相移項之項)包含此等方程式之剩餘項。藉由將此等方程式應用至用於歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA之方程式中，獲得以下方程式：
Figure TWI613528BD00010
假定cos(d)
Figure TWI613528BD00011
1,sin(d)
Figure TWI613528BD00012
d
加下劃線項為歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA之強度項，且剩餘部分為歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA之相位項。
倘若β≠0且β'≠0(或不接近0)且疊對範圍小(例如，在+/-20奈米內)使得α極小且sinα
Figure TWI613528BD00013
α，則：
Figure TWI613528BD00014
再次加下劃線項為強度項且剩餘部分為相位項。k為常數。
為獲得方程式(10)所作出之假定對大多數狀況有效。若β
Figure TWI613528BD00015
0或β'
Figure TWI613528BD00016
0，則堆疊敏感度將極小且量測配方將在配方最佳化期間被濾出。又，疊對範圍將不被預期超過+/-20奈米。因此，在大多數狀況下，歸 因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA恆定且與疊對無關。因而，具有及不具有歸因於結構不對稱性之疊對貢獻之疊對的標繪圖將包含在小疊對之疊對範圍內之基本上平行線。可在圖9上圍繞OV=0看到此情形。
可依據歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA及獨立於結構不對稱性之疊對貢獻OVNSA來表示總疊對OV(亦即，經量測疊對)：OV=OV NSA +OV SA (11)
獨立於結構不對稱性之疊對貢獻OVNSA可包含疊對誤差OVE(層之任何無意未對準)及/或任何已知經強加偏置d。將歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA分離至構成強度項OV SAI 及相位項OV SA
Figure TWI613528BD00017
中會得到：
Figure TWI613528BD00018
如自方程式(10)可導出，歸因於結構不對稱性之疊對貢獻之構成強度項OV SAI 係與最低光柵中之結構不對稱性BGA成比例(其中γ為比例常數)：OV SAI =γ×BGA (13)
在假定在強度項OV SAI 與相位項OV SA
Figure TWI613528BD00019
之間存在關係G(其可被稱作程序穩固性指數)的情況下：
Figure TWI613528BD00020
因此，可將方程式(12)重寫為：OV=OV NSA +γ×BGA+G×OV SAI =OV NSA +γ×BGA+G×γ×BGA=OV NSA +ξ×BGA，其中ξ=γ+G×γ (15)
在使用方程式(11)的情況下，可看到，歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA係等於關係函數ξ與最低光柵中之結構不對稱性BGA之乘積：OV SA =ξ×BGA (16)
關係函數ξ可被描述為常數或依據任意參數p而變化。舉例而言， 任意參數可包括基板上之量測位置(更具體言之，依據x、y、半徑(r)及/或角度(θ)之量測位置)、堆疊敏感度K中之一或多者。可藉由使用複數個(m個)不同量測配方量測基板上之處於該基板上之n個量測位置的目標來判定關係函數ξ。不同量測配方可依據量測輻射之不同波長及/或偏振而不同。在任意參數為基板上之位置的情況下，接著可將方程式(16)書寫為：OV SA i,j =ξ i (p k,j )×BGA i,j (17)
其中指數i為自量測配方1至量測配方m之量測配方指數、指數j為自量測位置1至量測位置n之基板位置指數，且指數k為自任意參數1至任意參數x之參數指數(例如，在使用量測位置且量測位置係依據x及y而分離的情況下為兩個參數)。
可針對基板上之所有量測位置將方程式(11)重寫至方程式(17)中：OV i,j =OV NSA j +OV SA i,j =OV NSA j +ξ i (p k,j )×BGA i,j (18)
倘若可判定出對關係函數ξ i (p k,j )之解，就可校正歸因於結構不對稱性之疊對貢獻OVSA。在關係函數為使用m個量測配方而量測的針對n個量測位置之x個參數之函數的情況下，則可獲得包含總共n+x*m個未知數的m*n個聯立方程式。該等聯立方程式可為用於n個量測位置中之每一者及m個量測配方中之每一者之方程式(18)的版本。倘若m>1且m*n足夠使得聯立方程式之數目大於未知數之數目，則用於關係函數ξ i (p k,j )之解可藉由解析聯立方程式之集合予以判定。
在關係函數為x個參數(k=1至X)之線性函數的情況下，則可將該關係函數ξ i (p k,j )重寫為：ξ i (p k,j )=ξ 0,i +ξ 1,i ×p 1,j +ξ 2,i ×p 2,j +…+ξ x，i ×p x,j (19)
可將此方程式代入至方程式(18)中，使得聯立方程式(一個方程式用於量測配方i及量測位置j之每一組合)採取如下形式： OV i , j =OV NSA j +(ξ 0,i +ξ 1,i ×p 1,j +ξ 2,i ×p 2,j +…+ξ x,i ×p x,j )×BGA i,j (20)
可將此等聯立方程式書寫成矩陣式：A=B×X (21)
其中A為總(經量測)疊對矩陣OV i,j (例如，1×(m*n)矩陣)、B為包含關係函數項之係數及OVNSA j項之係數之矩陣係數。關係函數項之係數包含經量測底部光柵不對稱性BGA i,j 與關係函數之參數p x,j 之乘積。矩陣X為填入有關係函數項ξ k,i 及獨立於結構不對稱性之疊對貢獻OV NSA j 之未知項矩陣。
倘若矩陣B之秩大於矩陣X中之未知數之數目，則聯立方程式可藉由對用於該等未知數之矩陣方程式進行求解予以解析。對聯立方程式進行求解之此方法在本文中被稱作矩陣法。
一旦解析出聯立方程式，就可藉由如下方程式找到特定用於每一量測點及每一量測配方之經校正疊對OV COR i,j ：OV COR i,j =OV i,j -ξ i (p k,j )×BGA i,j (22)
其中OVi,j,為經量測疊對且BGAi,j為經量測底部光柵不對稱性。
應為如下情形：所計算之經校正疊對OV COR i,j 針對每一量測配方相同，且因此，亦等於在解析聯立方程式時所求解的獨立於結構不對稱性之疊對貢獻OV NSA j 。然而，歸因於量測準確度之變化及其他影響，實際上未必為此狀況。在存在如所計算之經校正疊對OV COR i,j 之變化的情況下，可判定出聯立方程式如何良好地描述歸因於結構不對稱性之疊對貢獻之量化。此外，可評估對應於不同量測配方之經校正疊對結果之集合，且可識別較佳量測配方。
為了量化聯立方程式之集合如何良好地描述歸因於結構不對稱性之疊對貢獻，可判定m+1個疊對映像。此將包含：用於m個量測配方中之每一者之一個經校正疊對映像，其描述橫越基板之經校正疊對(例如，使用方程式(19)予以判定)；及配方獨立疊對映像，其描述橫越基 板之獨立於結構不對稱性之疊對貢獻OV NSA j (例如，在對聯立方程式進行求解時予以判定)。
在運用此等疊對映像的情況下，對於基板上之n個量測位置中之每一者，可計算描述在配方獨立疊對映像與不同對之經校正疊對映像之每一組合中在對應量測位置處之疊對值之差的差度量。此差度量可用作聯立方程式如何良好地描述歸因於結構不對稱性之疊對貢獻之量化。理想地，此差度量應小，此係因為疊對值之間的差應小(實際上為零)。
在一實施例中，差度量可包含在配方獨立疊對映像與不同對之經校正疊對映像之每一組合中在對應量測位置處之疊對值之差的均方根R：
Figure TWI613528BD00021
其中指數r指示m個量測配方之除了由指數i指示之量測配方以外的量測配方。
差度量(例如，以上之均方根R量度)可用作為了判定較佳量測配方之指示符。此方法可包含計算用於出自m個量測配方之m-1個量測配方之每一組合之差度量。可接著評估所得m-1個差度量值；該m-1個差度量值之最小值指示m-1個量測配方之對應組合最佳，且因此，未包括於彼組合中之量測配方為引起對疊對之最差校正之配方。可接著捨棄此量測配方，且運用剩餘量測配方來執行該方法。可重複此等步驟直至m=2(或其他低數目)為止。差度量之值應隨著減低量測配方之數目而減低。可判定出差臨限值，使得較佳量測配方組合包含使對應差度量低於此差臨限值之最大數目個量測配方。可接著在後續疊對量測中使用此較佳量測配方組合。
捨棄量測配方之次序亦可用作用於量測配方之分級，使得在上述 方法中最早捨棄之量測配方被分級成低於稍後捨棄之量測配方，且未捨棄之量測配方被分級為最高。
圖11為根據例示性實施例的用於量測疊對之方法之步驟的流程圖。對包含數個目標之基板執行該方法。步驟如下，且接著此後對其進行更詳細地描述：900-獲得使用m個量測輻射(i=1至m)對處於第一參數(例如，量測部位(j=1至n))之n個不同值之目標之複數個第一量測，該等第一量測包含關於複數個第一結構之結構不對稱性之量測(且更具體言之，底部光柵不對稱性BGAi之量測)；910-獲得使用該m個量測輻射(i=1至m)對具有第一參數(例如，量測部位(j=1至n))之該n個不同值之目標之複數個第二量測，該等第二量測包含關於複數個目標之目標不對稱性之量測(且更具體言之，疊對OVi,j之量測)；920-將經量測底部光柵不對稱性值BGAi,j及疊對OVi,j值配置至依據關係函數ξ i (p k,j )與此等值相關之聯立方程式中；930-對聯立方程式進行求解以獲得用於關係函數ξ i (p k,j )之值；940-找到經校正疊對；且視情況：945-判定包含用於每一量測配方之校正疊對映像及用於獨立於結構不對稱性之疊對貢獻之量測配方獨立疊對映像的疊對映像；950-判定用於出自m個量測配方之m-1個量測配方之每一組合之差度量；955-捨棄最差量測配方(m=m-1)；960-是否m=2(或是否其他低值>1)？
965-判定較佳量測配方；及970-將量測配方分級。
在步驟900處，在第一參數之n個不同值下使用m個不同量測輻射 (m>1)來量測每一目標之第一結構中之結構不對稱性BGAi,j，藉此獲得複數(m*n)個第一量測，該等第一量測中之每一者係關於第一參數值及量測輻射之不同組合。第一參數可為基板上之位置。不同量測輻射可依據量測配方(波長及/或偏振)而彼此不同。
可在與第一結構一起構成目標的第二結構之曝光之前執行第一量測。在一實施例中，可藉由單一量測獲得結構不對稱性之量測及疊對之量測。此可藉由一起量測包含兩個相鄰結構之目標結構來達成，一結構僅包含第一結構(不具有在其上曝光之第二結構)且另一結構包含完整目標(包含運用第二結構疊對之第一結構)。
在步驟910處，在第一參數之n個不同值下使用該m個不同量測輻射(m>1)來量測每一目標之疊對OVi,j(目標不對稱性之量測)，藉此獲得複數(m*n)個第二量測，該等第二量測中之每一者係關於第一參數值及量測輻射之不同組合。
在步驟920處，第一量測及第二量測經配置至依據關係函數ξ i (p k,j )與此等值相關之聯立方程式之集合中。聯立方程式可各自採取方程式(18)或方程式(20)之形式。
在步驟930處，對聯立方程式進行求解以找到用於關係函數ξ i (p k,j )之值。可在可能時使用上文所描述之矩陣法或任何其他合適方法來執行此求解。
在步驟940處，可找到經校正疊對值。此可包含：使用方程式(22)或使用在解析聯立方程式時進行求解的獨立於結構不對稱性之疊對貢獻OV NSA j 找到每第一參數值(例如，每位置)及每量測輻射之經校正疊對值。
在步驟945處，判定用於每一量測輻射之經校正疊對值之集合(校正疊對映像)，且判定量測配方獨立疊對值之集合(量測配方獨立疊對映像)。
在步驟950處，可使用(例如)方程式(23)獲得用於m-1個量測輻射之每一組合之差度量。在步驟955處，捨棄最差執行量測輻射。此量測輻射可為在計算最佳執行差度量時被排除的量測輻射。重複此操作直至m=2為止(步驟960)。
在步驟965處，可識別較佳量測輻射組合。此可包含使對應差度量低於差臨限值之最大數目個量測配方。
在步驟970處，可根據量測配方在步驟955處被捨棄之次序而將量測輻射分級。
在關係函數ξ橫越基板恆定的情況下，接著藉由判定恆定關係函數ξ，有可能使用兩個不同量測配方來判定獨立於結構不對稱性OV NSA 之疊對。在此狀況下：OV A =OV NSAA +ξ A *BGA A OV B =OV NSAB +ξ B *BGA B △OV=ξ A *BGA A -ξ B *BGA B +C (24)
其中下標A及B表示可歸因於分別使用量測配方A(第一量測配方)及量測配方B(第二量測配方)進行之量測之項；其中OVA及OVB為分別運用量測配方A及量測配方B之量測之疊對。△OV為使用量測配方A之量測之疊對OVA與使用量測配方B之量測之疊對OVB之間的差。方程式(24)進一步係基於如下假定：OVNSAA=OVNSAB=OVNSA。換言之，假定獨立於結構不對稱性之疊對獨立於量測配方。僅結構不對稱性信號BGA取決於量測配方。
在一項實施例中，可藉由判定使用量測配方A進行之最低光柵中之經量測結構不對稱性BGAA、使用量測配方B進行之最低光柵中之經量測結構不對稱性BGAB及量測配方A與B之間的疊對量測之差△OV之間的關係而找到恆定關係函數ξ。用於找到此關係之一種方法涉及建構BGAA、BGAB及△OV之3D標繪圖，且在本文中被稱作3D標繪圖方法。 當所有目標之量測展示如下文所描述之線性/平面相關性時，假定(例如，擬合)恆定關係函數之有效性。
圖12為根據例示性實施例的用於量測疊對之方法之步驟的流程圖。對包含數個目標之基板執行該方法。步驟如下，且接著此後對其進行更詳細地描述：1000-分別運用配方A及配方B來量測關於目標之BGAA及BGAB；1010-分別運用配方A及配方B來量測關於目標之OVA及OVB；1020-在3D標繪圖上標繪BGAA、BGAB及△OV；1030-找到關係函數ξA及ξB；及1040-找到經校正疊對。
在步驟1000處，使用第一量測配方A來量測每一目標(或其子集)之第一結構中之結構不對稱性BGAA，藉此獲得該等第一結構中之結構不對稱性之第一量測。又，使用第二量測配方B來量測每一目標(或其子集)之第一結構中之結構不對稱性BGAB，藉此獲得該等第一結構中之結構不對稱性之第二量測。
在步驟1010處，使用第一量測配方A來量測每一目標(或其子集)之疊對OVA，藉此獲得該等目標中之目標不對稱性之第一量測。又，使用第二量測配方B來量測每一目標(或其子集)之疊對OVB，藉此獲得該等目標中之目標不對稱性之第二量測。
在步驟1020處，可建構3D標繪圖，其在一軸線上標繪相對於該等第一結構中之結構不對稱性BGAA之第一量測的△OV(經量測疊對OVA與經量測疊對OVB之差)且在另一軸線上標繪相對於該等第一結構中之結構不對稱性BGAB之第二量測的△OV(經量測疊對OVA與經量測疊對OVB之差)。
圖13展示此3D標繪圖之實例。其包含z軸上之量測配方△OV之間的疊對差，及分別在x軸及y軸上之該等第一結構BGAA及BGAB中之結 構不對稱性之量測。如可看到，在所有目標之△OV與結構不對稱性量測BGAA及BGAB之間存在良好扁平平面相關性，該關係界定扁平平面1000。此良好相關性指示關係函數ξA及ξB各自為一常數，且因此可被準確地判定。
在步驟1030處，判定關係函數ξA及ξB。可使用方程式(24)或考慮平面1000在x及y兩個方向上之斜率來判定關係函數ξA及ξB。疊對量測準確度係關於△OV與結構不對稱性量測BGAA及BGAB之間的相關性。理論上，當相關性展示完美扁平平面時，可完全消除由結構不對稱性造成之誤差且可獲得無誤差疊對指紋。在平面並非完美扁平的情況下，可判定斜率誤差(非相關性之量度)且將斜率誤差用作疊對量測中之不確定度之量度。
在步驟1040處，可藉由如下方程式找到為獨立於結構不對稱性之疊對貢獻之經校正疊對OV NSA ：OV NSA =OV A -ξ A *BGA A OV NSA =OV B -ξ B *BGA B (25)
對聯立方程式進行求解之矩陣法及關於圖12所描述之3D標繪圖方法兩者需要針對不同量測輻射組合之疊對與結構不對稱性之間的良好相關性。對於矩陣法，此相關性無需恆定，但可採取函數之形式。然而，3D標繪圖方法應展示△OV與結構不對稱性量測BGAA及BGAB之間的良好扁平平面相關性。因此，亦揭示用於識別較佳目標設計且亦識別目標設計及量測配方對之較佳組合之方法。
在一實施例中，可識別出較佳目標設計與對應較佳量測配方組合。一旦經識別，較佳目標/配方組合就可用於使用本文所揭示之方法中之一者來執行疊對量測，如上文所描述。應注意，較佳量測配方組合將傾向於對應於特定目標設計，使得識別目標設計及量測配方對之較佳目標/配方組合。一特定目標設計將未必向所有量測配方組合提供 良好結果，且一特定量測配方組合將未必向所有目標設計提供良好結果。然而，亦描述獨立於量測配方之目標設計選擇最佳化之方法。
可以數個方式變化目標設計。可存在諸如臨界尺寸、側壁角或間距之一或多個參數之變化。可評估數個候選目標設計，每一候選目標設計展示此等參數中之一或多者之變化。
可依據諸如波長及/或偏振之參數而變化量測配方。可評估不同候選量測配方組合，每一候選量測配方組合展示針對包含於該組合內之量測配方中之一者、一些或全部之此等參數中之一或多者的變化。
圖14為根據例示性實施例的用於最佳化目標設計選擇之方法之步驟的流程圖。步驟如下，且接著此後對其進行更詳細地描述：1300-運用複數個候選量測配方組合來量測複數個候選目標設計；1310-建構用於候選目標設計及候選量測配方組合之每一目標/配方組合之3D標繪圖、聯立方程式或矩陣；1320-識別具有良好相關性之目標/配方組合；1330-視情況，自用於每一經識別目標/配方組合之扁平平面及/或斜率不確定度識別較佳目標/配方組合；及1340-自較佳目標/配方組合識別較佳量測配方。
在步驟1300處，設計複數個候選目標設計且量測每一候選目標設計之多個樣本(包括單獨第一結構之量測)。可自單一基板或數個基板量測複數個候選目標設計之此等多個樣本。可接著獲取用於數個候選量測配方組合之每一候選目標設計之每一樣本集合之量測，其中每一候選量測配方組合包含兩個或兩個以上候選量測配方。在使用3D標繪圖方法的情況下，此等候選量測配方組合將為候選量測配方對(亦即，不同配方A及/或配方B)。
在步驟1310處，針對候選目標設計及候選量測配方組合之每一組 合產生形式相似於方程式(18)之形式的聯立方程式、形式相似於方程式(21)之形式的矩陣方程式或相似於圖12中所說明且步驟920處所描述之標繪圖的標繪圖。
在步驟1320處，識別出展示疊對與結構不對稱性量測之間的最高相關性之目標/配方組合。具體言之，對於3D標繪圖方法，識別出展示△OV與結構不對稱性量測BGAA及/或BGAB之間的最高相關性之目標/配方組合。此識別可藉由針對每一目標/配方組合判定用於疊對(或用於3D標繪圖方法之△OV)及結構不對稱性量測(用於3D標繪圖方法之BGAA及BGAB)之相關性係數且選擇使該相關性係數最高之目標/配方組合來達成。相關性計算可為R2相關性。在關係函數ξ為常數的情況下，R2相關性為擬合之良好指數。若關係函數ξ不為常數而為函數，則擬合之後之殘差可為擬合品質之較佳指示。可基於臨限值(例如，相關性係數高於一臨限值的所有目標/配方組合)或基於待選擇之預定數目個目標/配方組合(例如，選擇具有最高相關性之10個或20個目標/配方組合)而進行目標/配方組合之識別。若僅一個目標/配方組合展示良好相關性，則可選擇此目標/配方組合，而不執行下一步驟1330。相似地，若使用矩陣法且扁平平面相關性並不如此重要，則可在此步驟處選擇展示最佳相關性之目標/配方組合，而不執行步驟1330。然而，對於3D標繪圖方法，步驟1330之效能較佳，此係因為此步驟可判定此一個目標/配方組合是否具有合適扁平平面相關性。若否，則可較佳的是再次以不同候選目標設計及/或候選量測配方對開始。
步驟1320可視情況包含識別可看到在相關性判定方面遍及候選量測配方組合之範圍勝過其他目標設計的目標設計。舉例而言，可識別相比於其他目標設計，展示針對較大數目個量測配方組合之良好相關性或遍及候選量測配方對範圍之較佳平均相關性的一較佳目標設計。
在選用步驟1330處，可進一步評估在步驟1320處選擇之目標/配方組合。詳言之，關於其中關係函數ξ為常數之3D標繪圖方法，應瞭解，高相關性係數自身並不指示理想目標/配方組合。即使在△OV與BGAA及BGAB之間存在高相關性係數的情況下，在結構不對稱性量測BGAA與BGAB之間亦可存在強相互相依性。在此狀況下，3D標繪圖將傾向於形成線，而非平面。此情形引起歸因於圍繞線軸線之旋轉自由度之大斜率不確定度(其為非相關性之量度)。因此，較佳地，識別不展示針對兩個配方之結構不對稱性量測BGAA與BGAB之間的此相互相依性(或使此相互相依性最小)之目標/配方組合。在使用兩個以上量測配方(例如，矩陣法)的情況下，此相互相依性並不為問題；使所有量測配方組合具有展示獨立性之結構不對稱性量測並不重要。因此，可省略此步驟。
因此，在步驟1330處，選擇展示最佳相關性之目標/配方組合。在使用3D標繪圖方法的情況下，此目標/配方組合可為展示最佳扁平平面相關性之目標/配方組合；此等目標/配方組合可藉由考慮展示高相關性之目標/配方組合之3D標繪圖且判定該標繪圖上之點是否界定扁平平面(而非線)予以識別。可接著選擇使對應標繪圖較佳界定扁平平面之目標/配方組合。若此選擇得到示範清楚較佳之扁平平面相關性之目標/配方組合，則可選擇此候選量測配方目標/配方組合作為較佳目標/配方組合。若仍存在使經判定扁平平面相關性相似或處於可接受位準之數個目標/配方組合，則可使用另一評估度量。此評估度量可為每一標繪圖之斜率不確定度。斜率不確定度為疊對不確定度之量度。有可能在疊對量測中使用此不確定度，作為量測配方選擇之指數。此方法可包含將3D標繪圖之平面擬合至包含信賴界限之資料點(藉此界定用於每一點之信賴範圍)。純粹作為實例，可假定每一資料點具有95%的信賴界限。其將提供斜率不確定度之量度且因此提供疊對不確定度之量 度。使結構不對稱性量測BGA乘以信賴範圍將得到校正之不確定度。
步驟1320或步驟1330應識別經最佳化以用於疊對量測的目標設計及量測配方組合(或對)之組合。因此，此方法可用以最佳化用於本文所描述之方法之目標設計及量測配方組合之選擇。
在選用步驟1340處，步驟1330處所識別之量測配方組合之量測配方中之一者可經選擇為用於疊對量測之較佳量測配方，其中僅運用一個量測配方之量測係可能的或理想的(例如，以最大化產出率)。此較佳量測配方可為組合之使結構不對稱性之對應量測最小之配方。較低經量測結構不對稱性將引起較小校正，因此，經量測疊對應更接近實際疊對。較佳配方將對應於較佳目標設計。
當存在用於兩個配方之恆定關係函數ξ時，使用3D標繪圖方法之結果將與使用矩陣法之結果相同。矩陣法之原理基本上相似於3D方法之原理，惟矩陣可同時處置多個量測配方除外。理想地，較佳配方及/或較佳目標之分級針對方法兩者應相同。然而，藉由使用具有較多量測配方之矩陣法，相比於使用3D標繪圖方法，可縮減所計算之獨立於結構不對稱性之疊對貢獻中的雜訊。
在對上文所描述實施例替代之實施例中，代替建構步驟1020及1310之3維標繪圖，可建構2維標繪圖。2維標繪圖將為△OV相對於△BGA之標繪圖，其中△BGA為所有目標之結構不對稱性量測BGAA與BGAB之間的差。可接著自該標繪圖判定△OV與△BGA之間的相關性，且若存在足夠相關性，則可判定經校正疊對OV NSA 。對於在△OV與△BGA之間存在直線相關性而言，必須為如下狀況：恆定關係函數ξA及ξB相同(亦即，ξA=ξB=ξ)。在此狀況下，線之斜率提供恆定關係函數ξ=ξA=ξB。如前所述，可接著如已經使用方程式(25)所描述來計算經校正疊對。如同3D標繪圖方法，可藉由識別展示(線之)最佳相關性或最小斜率不確定度之彼等標繪圖來識別較佳目標設計以及目標設計及量測配方之 組合之識別。
在一例示性實施例中，為了直接量測結構不對稱性BGA，在第二層之曝光之前且因此在第二結構之形成之前對第一結構(底部光柵)執行如圖6中所描繪之相似於標準疊對量測之方法(為了獲得強度不對稱性)。當然，因為僅存在正被量測之單一層，所以不能存在任何疊對且目標之+d及-d「偏置」並非實際(不具有第二層，+d「偏置」目標與-d「偏置」目標事實上將相同)。可接著使用如下方程式來計算(每目標)底部光柵不對稱性：
Figure TWI613528BD00022
其中I為經量測強度，+及-上標表示量測輻射光束之階，且+d及-d下標表示目標「偏置」(例如，I
Figure TWI613528BD00023
為在使用+1階量測照明來量測正偏置目標時之經量測強度，且I
Figure TWI613528BD00024
為在使用-1階量測照明來量測正偏置目標時之經量測強度)。
在以上實施例中，設想到，在校準步驟中(尤其歸因於需要之量測之數目及此情形將花費之時間)判定關係函數ξ i (p k,j )。在此校準步驟中，量測一或多個基板(其可為生產基板或特殊曝光之校準基板)且判定關係函數ξ i (p k,j )。接著假定此關係函數ξ i (p k,j )為非變化的，且因而，將此關係函數用於判定在生產期間在所有後續基板中之疊對校正。然而，此途徑不考量此關係函數ξ i (p k,j )隨著時間推移之變化(例如，基板間變化)。
因此，在選用實施例中提議週期性地更新關係函數ξ i (p k,j )之值。可藉由執行生產基板之在線度量衡且自此等生產基板作出關係函數ξ i (p k,j )之判定(或校正)來進行此更新。在線度量衡可包含僅量測在校準階段期間量測之目標部位(疊對目標)之子集。
沒有可能僅基於單一目標之量測而對上文關於關係函數ξ i (p k,j )所 描述之聯立方程式(方程式(18)至(21))進行求解。然而，有可能藉由求解以參數化實際基板模型而找到合適近似解。此基板模型可採取相似於目前用於橫越基板之疊對模型化之模型的形式，例如：10參數模型，或場內高階程序校正(i-HOPC)模型(例如，3階)。然而，應瞭解，用於此實施例中之實際模型可自亦使用之任何疊對模型解耦(例如，此處之模型可依據相比於所使用之疊對模型不同之參數)。在此實施例中，聯立方程式(例如，方程式(18))將適應於包括模型項。
在上文提及，可未必對相同目標執行結構不對稱性量測及疊對量測。此將清楚地為在線執行量測之狀況。在一實施例中，取決於疊對目標與對應結構不對稱性目標之間的場內之距離，可調適模型之解析度。此係因為歸因於遍及一場之堆疊/程序變化，兩個目標之間的結果之相關性將隨著其之間的距離而減低。因此，可更適當的是，僅在此等目標彼此接近(例如，鄰近或至少在場大小之四分之一內)時使用較詳細(較高解析度)模型。在該兩個目標較大地分離的情況下，可使用較基本模型。在一實施例中，可使關係函數ξ i (p k,j )之在線判定隨著時間推移而平滑(例如，平均化)。
關係函數ξ i (p k,i )之此在線判定且詳言之其隨著時間推移之變動(例如，基板間)可用作用於所使用之程序條件及/或量測配方之監視度量。僅隨著時間推移之極小變動為程序條件及/或量測配方穩固之指示。然而，相當大變化可指示程序條件及/或量測配方並不足夠穩固且可能應改變該等程序條件及/或量測配方。
總之，以下為藉由本文所描述之概念可能製造之特徵：‧前饋(底部光柵)結構不對稱性特性化以用於校正線內量測中之疊對誤差量測；‧可使用兩個(或兩個以上)配方經由簡單且直接方法自疊對及底部光柵不對稱性量測獲得更準確疊對量測； ‧可使用在底部光柵不對稱性與經量測疊對誤差之差之間具有強線性相關性之兩個配方來識別程序穩固目標及量測配方組合；及‧可自經量測底部光柵不對稱性及疊對誤差不確定度判定較佳配方。
理論上，本文所描述之方法可完全移除由結構不對稱性造成之誤差，包括由疊對誤差之相位項引起的誤差。量測配方程序穩固性亦提供線性ξ A 因數之良好指示。本文所描述之方法無需新光罩設計、無需度量衡設計改變且無需度量衡目標面積增加。該等方法亦能夠具有較寬應用，例如，結構不對稱性可用於程序穩定性監視。
雖然以上所描述之目標為出於量測之目的而具體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。如本文中所使用之術語「目標光柵」及「目標」無需已具體地針對正被執行之量測來提供結構。另外，度量衡目標之間距P接近於散射計之光學系統之解析度極限，但可比藉由微影程序在目標部分C中製造之典型產品特徵之尺寸大得多。實務上，可將目標內之疊對光柵之線及/或空間製造為包括尺寸上與產品特徵相似之較小結構。
與如實現於基板及圖案化器件上之目標之實體光柵結構相關聯地，一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令描述量測基板上之目標之方法及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊。可(例如)在圖3之設備中之單元PU內及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供經儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟)。在例如屬於圖3中所展示的類型之現有度量衡設備已經在產生中及/或在使用中的情況下，可藉由供應經更新之電腦程式產品來實施本發明，該等電腦程式產品用於使處理器執行經修改步驟S6且因此以對結構不對稱性之縮 減之敏感度計算疊對誤差或其他參數。
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以用於量測關於合適複數個目標之不對稱性。
雖然上文所揭示之實施例依據以繞射為基礎之疊對量測(例如，使用圖3之(a)中所展示之設備之第二量測分支進行的量測)進行描述，但原則上相同模型可用於以光瞳為基礎之疊對量測(例如，使用圖3之(a)中所展示之設備之第一量測分支進行的量測)。因此，應瞭解，本文中所描述之概念同樣適用於以繞射為基礎之疊對量測及以光瞳為基礎之疊對量測。
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的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。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。
在以下經編號條項中提供根據本發明之另外實施例：
1.一種量測一微影程序之一參數之方法，該方法包含如下步驟：獲得複數個第一量測，該等第一量測包含關於複數個第一結構之結構不對稱性之量測，該複數個第一量測包含對應於不同量測組合之量測，該等量測組合至少在量測輻射方面不同；獲得複數個第二量測，該等第二量測包含關於複數個目標之目標不對稱性之量測，該複數個第二量測中之每一者對應於依據該量測組合之該複數個第一量測中之一者，該等目標中之每一者包含該等第一結構中之一者及疊對於其上之一第二結構，該目標不對稱性包含獨立於結構不對稱性之一疊對貢獻及歸因於至少該第一結構中之結構不對 稱性之一結構貢獻；針對該等量測組合中之每一者判定描述該等第一量測與該等第二量測之間的關係之一關係函數；自該關係函數判定一經校正疊對值，該經校正疊對值針對歸因於至少該第一結構中之結構不對稱性之該結構貢獻予以校正。
2.如條項1之方法，其中該等量測組合另外在用於至少一第一參數之一值方面不同。
3.如條項2之方法，其中該至少一個第一參數係關於一基板之一表面上之位置。
4.如條項2或3之方法，其中該方法包含：依據一對應關係函數判定關於對應對之該等第一量測及該等第二量測之聯立方程式；及 對該等聯立方程式進行求解以獲得用於該關係函數之解，用於該關係函數之每一解對應於一特定量測輻射。
5.如條項4之方法，其中該等聯立方程式中之每一者另外依據獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻與對應對之該等第一量測及該等第二量測相關。
6.如條項5之方法，其中對該等聯立方程式進行求解包含獲得用於獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻之值。
7.如條項4至6中任一項之方法，其中該等量測組合具有足夠數目使得聯立方程式之數目大於被求解之未知數之數目，該等未知數包括用於該關係函數之解。
8.如條項4至7中任一項之方法，其中關係函數為參數之一線性函數，且經由一矩陣法對該等聯立方程式進行求解。
9.如條項8之方法，其中該矩陣法包含建構該等第二量測之一第一矩陣、建構包含該等第一量測之一矩陣係數，及對包含用於每一聯立方程式之一關係函數之一未知數矩陣進行求解。
10.如條項9之方法，其中該未知數矩陣包含關於獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻之一參數，關於獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻之該參數係獨立於該量測輻射且取決於該至少該第一參數。
11.如條項9或10之方法，其中該矩陣係數之秩大於正被求解之未知數之該數目。
12.如前述條項中任一項之方法，其中獲得用於該等量測組合中之每一者之一經校正疊對值。
13.如前述條項中任一項之方法，其包含判定較佳量測輻射，該方法進一步包含：判定用於用以獲得該等第一量測及該等第二量測之每一量測輻射之一經校正疊對值集合；判定描述獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻之一量測配方獨立疊對值集合；判定複數個差度量，每一差度量係關於該等量測輻射之一不同子集，該差度量描述關於該量測配方獨立疊對值集合之對應疊對值與包含於該等量測輻射之彼子集內之不同對之該等經校正疊對值集合的該等疊對值之一差。
14.如條項13之方法，其中對應疊對值包含對應於一基板上之同一部位之疊對值。
15.如條項13或14之方法，其中量測輻射之該等不同子集中之每一者包含用以獲得小於一之該等第一及第二量測之所有該等量測輻射，使得自該等子集中之每一者省略一不同量測輻射且針對小於一之該等量測輻射之每一組合判定一差度量。
16.如條項15之方法，其中該方法包含識別最差執行量測輻射，該量測輻射不包含於使該對應差度量指示對應疊對值之間的最小差之該量測輻射子集內。
17.如條項16之方法，其中反覆重複判定複數個差度量且識別該最差執行量測 輻射之該等步驟，每一反覆包含判定複數個差度量且識別小於已在先前反覆中被識別為該等最差執行量測輻射的量測輻射之剩餘量測輻射之最差執行量測輻射。
18.如條項17之方法，其中重複該等反覆直至僅保持兩個量測輻射為止。
19.如條項17或18之方法，其中判定一差臨限值，該差臨限值指示用於該差度量之一臨限值，該等較佳量測輻射為具有出自使該對應差度量符合該差臨限值之該等子集之最大數目個量測輻射的量測輻射之該子集。
20.如條項16至19中任一項之方法，其中根據該等量測輻射被識別為該最差執行量測輻射之次序而將該等量測輻射分級。
21.如條項1之方法，其中該關係函數包含一常數，且該等第一量測及該等第二量測各自包含運用包含不同對之量測輻射之量測組合而執行之量測；且該關係函數描述如運用該對量測輻射中之一者執行之該等第一量測與如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射及該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第二量測的差之間的該關係。
22.如條項21之方法，其中判定至少一個關係函數之該步驟包含產生下列項目之一3維標繪圖：如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射執行之該等第一量測；如運用該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第一量測；如運用該對量測輻射中之該第一量測輻射執行的該等第二量測與該對量測輻射中之該第二量測輻射執行的該等第二量測之一差。
23.如條項22之方法，其中該3維標繪圖上之資料點實質上相關以界定一扁平平面，且其中一第一關係函數係藉由該平面相對於如運用 該對量測輻射中之該第一量測輻射執行的該等第一量測之一軸線之斜率予以描述，且一第二關係函數係藉由該平面相對於如運用該對量測輻射中之該第二量測輻射執行的該等第一量測之一軸線之斜率予以描述。
24.如條項21之方法，其中判定一關係函數之該步驟包含判定描述如下兩項之間的一實質上線性關係之一關係函數：一第一差，其包含如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射執行之該等第一量測與如運用該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第一量測的差；及一第二差，其包含如運用該對量測輻射中之該第一量測輻射執行之該等第二量測與如運用該對量測輻射中之該第二量測輻射執行之該等第二量測的差。
25.如條項24之方法，其中判定至少一個關係函數之該步驟包含產生該第一差相對於該第二差之一標繪圖，該關係函數係藉由擬合至該標繪圖之一線之斜率予以描述。
26如條項21至25中任一項之方法，其包含如下步驟：判定至少1)如運用該對量測輻射之該第一量測輻射及/或該第二量測輻射執行的該等第一量測與2)如運用該對量測輻射之該第一量測輻射執行之該等第二量測與該對量測輻射之該第二量測輻射執行的該等第二量測的該差之相關程度。
27.如條項26之方法，其包含用以自複數個候選目標判定一較佳目標之一初始最佳化，該初始最佳化包含：針對複數個候選目標及複數個候選量測輻射對之多個樣本獲得包含該等第一量測及該等第二量測之複數個量測集合，每一量測集合係關於該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射對中之一者的一不同組合；判定關於該複數個量測集合中之每一者之該相關程度；及 基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而自該等候選目標中之一者選擇一較佳目標。
28.如條項27之方法，其中選擇一較佳目標之該步驟包含基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而選擇該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射對中之一者的一較佳組合。
29.如條項28之方法，其包含自組合之該子集選擇一組合作為該較佳組合，對於該組合，量測之該對應集合在如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射執行之該等第一量測相對於如運用該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第一量測相對於如運用該對量測輻射中之該第一量測輻射執行的該等第二量測與該對量測輻射中之一第二量測輻射執行的該等第二量測之該差之一對應標繪圖上最佳界定一扁平平面。
30.如條項29之方法，其中在存在使量測之該對應集合在該標繪圖上界定一扁平平面達一可接受程度之一個以上組合的情況下，該方法進一步包含：判定關於界定一扁平平面之量測之此等集合中之每一者的不確定度；及選擇使量測之該對應集合具有最小經判定不確定度之組合作為該較佳組合。
31.如條項1至20中任一項之方法，其包含用以自複數個候選目標判定一較佳目標之一初始最佳化，該初始最佳化包含：獲得對於複數個候選目標及複數個候選量測輻射組合之多個樣本之第一量測及第二量測之複數個集合，每一量測集合係關於該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者之一不同組合；判定對於該複數個量測集合中之每一者之該第一量測與該等第二量測之間的一相關程度；及 基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而自該等候選目標中之一者選擇一較佳目標。
32.如條項31之方法，其中選擇一較佳目標之該步驟包含基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而選擇該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者的一較佳組合。
33.如前述條項中任一項之方法，其中獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻包含歸因於一已知經強加偏置之一貢獻及歸因於一疊對誤差之一貢獻。
34.如前述條項中任一項之方法，其中不同量測輻射包含不同波長及/或偏振。
35.如前述條項中任一項之方法，其包含：量測該等第一結構以獲得該等第一量測；及量測該等目標以獲得該等第二量測。
36.如條項35之方法，其中該第一結構及/或該目標之該量測包含：運用該量測輻射照明該第一結構或該等目標且偵測由每一第一結構或目標散射之該量測輻射；及量測該散射量測輻射之對應高階中之強度不對稱性。
37.如條項36之方法，其中判定該目標不對稱性之該疊對貢獻之該步驟包含：在假定在強度不對稱性與該目標不對稱性之該疊對貢獻之間存在一非線性週期性關係的情況下，該非線性週期性關係包括一強度偏移項及一相位偏移項，每一偏移項係關於至少該第一結構中之該結構不對稱性。
38.如條項35、36或37之方法，其中在該第二結構之形成之前執行該等第一結構之該量測。
39.如條項35、36或37之方法，其中使用對相鄰結構之一單一量 測來執行該等第一結構及該等目標之量測，相鄰結構包含在一第二結構之形成之前之一第一結構及在一第二結構之形成之後之一目標。
40.如前述條項中任一項之方法，其包含在一基板上提供該複數個第一結構；及在該基板上提供該複數個第二結構，其中該等第二結構經疊對至該等第一結構上，藉此形成該複數個目標。
41.如前述條項中任一項之方法，其中獲得複數個第一量測、獲得複數個第二量測及判定一關係函數之至少該等步驟皆在一校準常式中經執行以判定用於後續基板之該關係函數；且其中該方法進一步包含在一生產程序期間自一生產基板判定用於該關係函數之一經更新值。
42.一種自複數個候選目標選擇一目標之方法，該方法包含：獲得對於複數個候選量測輻射組合及複數個候選目標之複數個量測集合，每一候選目標包含與一第二結構疊對之一第一結構，每一量測集合係關於該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者之一不同組合；對於該候選目標之多個樣本，每一量測集合包含：複數個第一量測，其包含分別使用該候選量測輻射組合之每一量測輻射進行的該候選目標之該第一結構中之結構不對稱性之量測；複數個第二量測，其包含分別使用該候選量測輻射組合之每一量測輻射進行的該候選目標中之目標不對稱性之量測；對於每一量測集合，判定該等第一量測與該等第二量測之間的一相關程度；基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而自該等候選目標中之一者選擇一較佳目標。
43.如條項42之方法，其中選擇一較佳目標之該步驟包含基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而選擇該等候選目標中之一者及 該等候選量測輻射組合中之一者的一較佳組合。
44.如條項43之方法，其中該等候選量測輻射組合包含候選量測輻射對，且該方法包含：自組合之該子集選擇一組合作為該較佳組合，對於該組合，量測之一對應集合在如運用該等候選量測輻射對中之一第一候選量測輻射對執行之該等第一量測相對於如運用該等候選量測輻射對中之一第二候選量測輻射對執行之該等第一量測相對於如運用該等候選量測輻射對中之該第一候選量測輻射對執行的該等第二量測與該等候選量測輻射對中之一第二候選量測輻射對執行的該等第二量測之差之一對應標繪圖上最佳界定一扁平平面。
45.如條項44之方法，其中在存在使量測之該對應集合在該標繪圖上最佳界定一扁平平面達一可接受程度之一個以上組合的情況下，該方法進一步包含：判定關於界定一扁平平面之量測之此等集合中之每一者的不確定度；及選擇使量測之該對應集合具有最小經判定不確定度之組合作為該較佳組合。
46.如條項43至45中任一項之方法，其包含如下步驟：選擇該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者之該較佳組合的該量測輻射組合之量測輻射中之一者作為一較佳量測輻射，該選擇係基於此等量測輻射中之哪一者引起用於結構不對稱性之量測之最小值。
47.如條項46之方法，其包含使用該較佳量測輻射對該較佳組合之該較佳目標執行一疊對量測。
48.如條項43至46中任一項之方法，其包含使用該較佳組合之該量測輻射組合對該較佳組合之該較佳目標執行一疊對量測。
49.一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡設備，該度量衡 設備可操作以執行如條項1至48中任一項之方法。
50.如條項49之度量衡設備，其包含：用於該基板之一支撐件，該基板上具有複數個目標；一光學系統，其用於量測每一目標；及一處理器，其經配置以執行判定每一目標之該目標不對稱性之該疊對貢獻的該步驟。
51.一種微影系統，其包含：一微影設備，該微影設備包含：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49或50中任一項之度量衡設備，其中該微影設備經配置以在將該圖案施加至另外基板時使用藉由該度量衡設備計算之該經判定疊對貢獻。
52.一種電腦程式，其包含處理器可讀指令，該等處理器可讀指令在執行於合適之處理器控制之設備上時致使該處理器控制之設備執行如條項1至48中任一項之方法。
53.一種電腦程式載體，其包含如條項52之電腦程式。
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，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中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，本文中之措詞或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於該等教示及該指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應受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來界定。
1000‧‧‧扁平平面

Claims (15)

  1. 一種量測一微影程序之一參數之方法，該方法包含如下步驟：獲得複數個第一量測，該等第一量測包含關於複數個第一結構之結構不對稱性之量測，該複數個第一量測包含對應於不同量測組合之量測，該等量測組合至少在量測輻射方面不同；獲得複數個第二量測，該等第二量測包含關於複數個目標之目標不對稱性之量測，該複數個第二量測中之每一者對應於依據該量測組合之該複數個第一量測中之一者，該等目標中之每一者包含該等第一結構中之一者及疊對於其上之一第二結構，該目標不對稱性包含獨立於結構不對稱性之一疊對貢獻及歸因於至少該第一結構中之結構不對稱性之一結構貢獻；針對該等量測組合中之每一者判定描述該等第一量測與該等第二量測之間的關係之一關係函數；自該關係函數判定一經校正疊對值，該經校正疊對值針對歸因於至少該第一結構中之結構不對稱性之該結構貢獻予以校正。
  2. 如請求項1之方法，其中該等量測組合另外在用於至少一第一參數之一值方面不同。
  3. 如請求項1或2之方法，其包含判定較佳量測輻射，該方法進一步包含：判定用於用以獲得該等第一量測及該等第二量測之每一量測輻射之一經校正疊對值集合；判定描述獨立於結構不對稱性之該疊對貢獻之一量測配方獨立疊對值集合；判定複數個差度量，每一差度量係關於該等量測輻射之一不同子集，該差度量描述關於該量測配方獨立疊對值集合之對應疊對 值與包含於該等量測輻射之彼子集內之不同對之該等經校正疊對值集合的該等疊對值之一差。
  4. 如請求項1之方法，其中該關係函數包含一常數，且該等第一量測及該等第二量測各自包含運用包含不同對之量測輻射之量測組合而執行之量測；且該關係函數描述如運用該對量測輻射中之一者執行之該等第一量測與如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射及該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第二量測的差之間的關係。
  5. 如請求項4之方法，其中判定至少一個關係函數之該步驟包含：產生下列項目之一3維標繪圖：如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射執行之該等第一量測；如運用該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第一量測；如運用該對量測輻射中之該第一量測輻射執行的該等第二量測與該對量測輻射中之該第二量測輻射執行的該等第二量測之一差。
  6. 如請求項5之方法，其中該3維標繪圖上之資料點實質上相關以界定一扁平平面，且其中一第一關係函數係藉由該平面相對於如運用該對量測輻射中之該第一量測輻射執行的該等第一量測之一軸線之斜率予以描述，且一第二關係函數係藉由該平面相對於如運用該對量測輻射中之該第二量測輻射執行的該等第一量測之一軸線之斜率予以描述。
  7. 如請求項4之方法，其中判定一關係函數之該步驟包含判定描述如下兩項之間的一實質上線性關係之一關係函數：一第一差，其包含如運用該對量測輻射中之一第一量測輻射執行之該等第一量測與如運用該對量測輻射中之一第二量測輻射執行之該等第一量測的差；及一第二差，其包含如運用該對量測輻射中之該第一量測輻射執 行之該等第二量測與如運用該對量測輻射中之該第二量測輻射執行之該等第二量測的差。
  8. 如請求項1或2之方法，其包含用以自複數個候選目標判定一較佳目標之一初始最佳化，該初始最佳化包含：獲得對於複數個候選目標及複數個候選量測輻射組合之多個樣本之第一量測及第二量測之複數個集合，每一量測集合係關於該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者之一不同組合；判定對於該複數個量測集合中之每一者之該第一量測與該等第二量測之間的一相關程度；及基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而自該等候選目標中之一者選擇一較佳目標。
  9. 如請求項1或2之方法，其中獲得複數個第一量測、獲得複數個第二量測及判定一關係函數之至少該等步驟皆在一校準常式中經執行以判定用於後續基板之該關係函數；且其中該方法進一步包含在一生產程序期間自一生產基板判定用於該關係函數之一經更新值。
  10. 一種自複數個候選目標選擇一目標之方法，該方法包含：獲得對於複數個候選量測輻射組合及複數個候選目標之複數個量測集合，每一候選目標包含與一第二結構疊對之一第一結構，每一量測集合係關於該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者之一不同組合；對於該候選目標之多個樣本，每一量測集合包含：複數個第一量測，其包含分別使用該候選量測輻射組合之每一量測輻射進行的該候選目標之該第一結構中之結構不對稱性之量測； 複數個第二量測，其包含分別使用該候選量測輻射組合之每一量測輻射進行的該候選目標中之目標不對稱性之量測；對於每一量測集合，判定該等第一量測與該等第二量測之間的一相關程度；基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而自該等候選目標中之一者選擇一較佳目標。
  11. 如請求項10之方法，其中選擇一較佳目標之該步驟包含：基於對於每一量測集合之該經判定相關程度而選擇該等候選目標中之一者及該等候選量測輻射組合中之一者的一較佳組合。
  12. 如請求項11之方法，其中該等候選量測輻射組合包含候選量測輻射對，且該方法包含：自組合之該子集選擇一組合作為該較佳組合，對於該組合，量測之一對應集合在下列項目之一對應標繪圖上最佳界定一扁平平面：如運用該等候選量測輻射對中之一第一候選量測輻射對執行之該等第一量測；如運用該等候選量測輻射對中之一第二候選量測輻射對執行之該等第一量測；如運用該等候選量測輻射對中之該第一候選量測輻射對執行的該等第二量測與該等候選量測輻射對中之一第二候選量測輻射對執行的該等第二量測之差。
  13. 一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡設備，該度量衡設備可操作以執行如請求項1至12中任一項之方法。
  14. 一種微影系統，其包含：一微影設備，該微影設備包含：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；及一如請求項13之度量衡設備， 其中該微影設備經配置以在將該圖案施加至另外基板時使用藉由該度量衡設備計算之該經判定疊對貢獻。
  15. 一種電腦程式，其包含處理器可讀指令，該等處理器可讀指令在執行於合適之處理器控制之設備上時致使該處理器控制之設備執行如請求項1至12中任一項之方法。
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