TWI620978B - 基板、量測及形成組合式目標於該基板上之方法、微影設備、度量衡設備、微影製造單元及電腦程式 - Google Patents

基板、量測及形成組合式目標於該基板上之方法、微影設備、度量衡設備、微影製造單元及電腦程式 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種基板，其包含用於疊對及焦點之量測之一組合式目標。該目標包含：一第一層，其包含一第一週期性結構；及一第二層，其包含疊對於該第一週期性結構之一第二週期性結構。該目標具有結構不對稱性，該結構不對稱性包含由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的一結構不對稱性分量、由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一故意位置偏移引起的一結構不對稱性分量，及取決於在該基板上之該組合式目標之曝光期間之一焦點設定的一焦點相依結構不對稱性分量。本發明亦揭示一種用於形成此目標之方法，以及關聯微影及度量衡設備。

Description

基板、量測及形成組合式目標於該基板上之方法、微影設備、度量衡設備、微影製造單元及電腦程式
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倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測(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1奈米之情形。
最近，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將 輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性-例如，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)因此該等目標可定位於產品特徵當中而非切割道中，已提議使光柵小於量測光點(亦即，光柵填充過度)之度量衡。通常使用暗場散射量測來量測此等目標，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，該等專利申請案之文件之全文據此係以引用方式併入。專利公開案US20110027704A、US20110043791A及US20120242970A中已描述技術之進一步開發。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疊對目標兩次，同時旋轉疊對目標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。關於給定疊對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。疊對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。
其他已知度量衡技術使能夠自焦點目標量測焦點。此等技術可包含曝光採取通過焦點變化的形式之結構。當隨後量測該等結構時，可自該等結構之形式推斷用以曝光該等結構之聚焦。
然而，疊對量測及焦點量測之目標要求不同，且因此，需要曝光分離之疊對目標及焦點目標，且接著分離地經量測該等疊對目標及焦點目標。
在一第一態樣中，本發明提供一種基板，其包含用於疊對及焦點之量測之一組合式目標，該目標包含：一第一層，其包含一第一週期性結構；及一第二層，其包含疊對於該第一週期性結構之一第二週期性結構；其中該目標包含結構不對稱性，該結構不對稱性包含由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的一結構不對稱性分量、由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一故意位置偏移引起的一結構不對稱性分量，及取決於在該基板上之該組合式目標之曝光期間之一焦點設定的一焦點相依結構不對稱性分量。
在一另外態樣中，本發明提供一種形成一組合式目標之方法，該方法包含：曝光一基板上之一第一層中之一第一週期性結構；在該基板上之一第二層中使第二週期性結構疊對於該第一週期性結構；其中該第二週期性結構疊對於該第一週期性結構，其中在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有一故意位置偏移；及自一圖案曝光該第二週期性結構，此 引起一經曝光抗蝕劑結構種之一焦點相依結構不對稱性。
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經執行於合適處理器控制設備上時致使該處理器控制設備執行該第一態樣或該第二態樣之該方法。
下文參看隨附圖式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
13E‧‧‧孔徑板
13N‧‧‧孔徑板
13NW‧‧‧孔徑板
13S‧‧‧孔徑板
13SE‧‧‧孔徑板
13W‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光束分裂器
16‧‧‧接物鏡/透鏡
17‧‧‧第二光束分裂器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器/光瞳平面影像感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌/場光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧影像感測器
31‧‧‧量測光點/經照明光點
32‧‧‧子疊對目標/疊對目標光柵/組件疊對目標
33‧‧‧子疊對目標/疊對目標光柵/組件疊對目標
34‧‧‧子疊對目標/疊對目標光柵/組件疊對目標
35‧‧‧子疊對目標/疊對目標光柵/組件疊對目標
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
815‧‧‧以繞射為基礎之焦點(DBF)目標成形設計
820‧‧‧以繞射為基礎之焦點(DBF)結構
825‧‧‧高解析度子結構
900‧‧‧底部光柵
910‧‧‧不對稱抗蝕劑結構
910'‧‧‧鏡像不對稱抗蝕劑結構
920‧‧‧第二光柵
920'‧‧‧第二光柵
1000‧‧‧底部光柵
1010‧‧‧不對稱抗蝕劑結構
1010'‧‧‧不對稱抗蝕劑結構
1100‧‧‧組合式目標
1110‧‧‧子目標
1120‧‧‧子目標
1130‧‧‧子目標
1140‧‧‧子目標
1150‧‧‧子目標
1160‧‧‧子目標
1170‧‧‧子目標
1180‧‧‧子目標
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/輸出通口
I/O2‧‧‧輸入/輸出通口
L1‧‧‧第一層
L2‧‧‧第二層
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
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/疊對目標
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(lithographic cell)或叢集(cluster)；圖3包含：(a)用於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)用於照明之給定方向之目標光柵之繞射光譜的細節；(c)在使用散射計以用於以繞射為基礎之疊對量測時提供另外照明模式之第二對照明孔徑；及(d)組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對照明孔徑；圖4描繪基板上的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之散射計之疊對量測方法之步驟的流程圖且可經調適以形成本發明之實施例；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8說明適合於在基板上形成具有焦點相依不對稱性之光柵的倍縮光罩上之目標成形元件；圖9展示(a)在蝕刻之前的根據本發明之一實施例之目標結構及(b)在蝕刻之後的根據本發明之一實施例之目標結構，其說明在蝕刻之後不對稱抗蝕劑剖面之圖案移位之效應；及(c)展示圖9之(b)之目標結構之鏡像版本；圖10展示根據本發明之一實施例的(a)標稱目標結構及(b)具有不對稱抗蝕劑剖面之鏡像目標結構；及圖11展示根據本發明之一實施例之組合式目標。
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)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可視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「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「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的輔助特徵，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，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。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影設備可為分離的實體。在此等狀況下，不認為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的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器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、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，在多於一個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設備特徵當中之晶粒內，在此情況下，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處理條件。下文中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屬於所謂的雙載物台類型，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個基板的同時，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。此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，且為理解本發明而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。通常，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/輸出通口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)展示度量衡設備。圖3之(b)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。貫穿該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的平面(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。在所說明之實例中，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。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供相似照明，但提供自被標註為「南」之相對方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖3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)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，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。相比而言，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的特定類型。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中所展示之孔徑板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，亦在量測中使用二階光束、三階光束及高階光束(圖3中未繪示)。
為了使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中描述此等孔徑板之使用以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的疊對目標或複合疊對目標。此實例中之疊對目標包含四個子疊對目標(例如，光柵)32至35，該等子疊對目標緊密定位在一起，使得其將全部在度量衡設備之由度量衡輻射照明光束形成的量測光點31內。因此，該四個子疊對目標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可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進經形成有複合光柵之不同部分之層之間的疊對之量測。下文中將參考圖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。在一個實例中，光柵32及34為分別具有為+d、-d之偏置的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。此僅為疊對目標之一個實例。疊對目標可包含多於或少於4個光柵，或僅包含單一光柵。
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之疊對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可進行此解析。暗矩形表示感測器上之影像之場，在該場內，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表示小疊對目標光柵32至35之影像。若疊對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。
一旦已識別疊對目標之分離影像，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重要實例。
圖6說明如何使用(例如)申請案WO 2011/012624中所描述之方法來量測含有組件疊對目標32至35之兩個層之間的疊對誤差(亦即，不當且非故意之疊對未對準)。此方法可被稱作以微繞射為基礎之疊對(micro diffraction based overlay；μDBO)。經由如藉由比較疊對目標在+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疊對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)而處理基板(例如，半導體晶圓)一或多次，以產生包括光柵32至35之疊對目標。在S2處，在使用圖3或圖9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)來獲得疊對目標32至35之影像。在步驟S3處，無論藉由改變照明模式或改變成像模式，抑或藉由在度量衡設備之視場中使基板W旋轉達180º，皆可使用另一一階繞射光束(+1)來獲得疊對目標之第二影像。因此，在第二影像中捕捉+1繞射輻射。
應注意，藉由使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。疊對目標之個別疊對目標線將不被解析。每一疊對目標將簡單地由某一強度位準之區域表示。在步驟S4 中，在每一組件疊對目標之影像內識別所關注區(ROI)，將自該所關注區量測強度位準。
在已識別用於每一個別疊對目標之ROI且已量測其強度的情況下，可接著判定疊對目標之不對稱性且因此判定疊對誤差。此判定在步驟S5中(例如藉由處理器PU)比較針對每一疊對目標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)而進行。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，使用用於數個疊對目標之經量測強度不對稱性，連同彼等疊對目標之任何已知經強加疊對偏置之知識，以計算疊對目標T附近之微影程序之一或多個效能參數。在本文中所描述之申請案中，將包括使用兩個或多於兩個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的各種技術。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疊對目標(疊對光柵)的示意性橫截面。此等疊對目標可用作如圖3及圖4中所看到的基板W上之疊對目標T。僅為實例起見而展示在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。疊對目標可代替地包含交錯之頂部光柵及底部光柵使得每一特徵608可確切地處於空間604上方(相對於所說明之線上線目標為渠溝上線目標)。
在圖7之(b)處，展示具有第一已知經強加偏置+d之相同疊對目標，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，使得為608之特徵向左移位。(a)至(c)處所展示的此類型之經偏置目標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。對於渠溝上線目標，原理幾乎相同，其中在(例如)特徵608之間相對於空間604具有偏移。
除了量測疊對以外，亦需要量測基板上之微影光束之焦點。自經印刷結構判定焦點設定之一種已知方法係藉由量測該經印刷結構之臨界尺寸(CD)而進行。CD為最小特徵(例如，元件之線寬)之量度。經印刷結構可為出於焦點監視而特定地形成之焦點目標，諸如線空間光柵。已知的是，CD通常顯示對焦點之二階回應，從而在CD(y軸)相對於焦點(x軸)之標繪圖上形成所謂的「Bossung曲線」。Bossung曲線為圍繞表示最佳焦點之峰值實質上對稱的實質上對稱曲線。Bossung曲線可為實質上拋物線形 狀。此途徑存在若干缺點。一個缺點為：該方法展示歸因於曲線之拋物線形狀的最佳焦點附近之低敏感度。另一缺點為：該方法對任何散焦之正負號不敏感，此係因為該曲線主要圍繞最佳焦點對稱。
為了處理此等問題，設計出以繞射為基礎之焦點(DBF)。以繞射為基礎之焦點可使用倍縮光罩上之目標成形特徵，目標成型特徵印刷具有取決於在印刷期間之焦點設定的不對稱度之焦點目標。可接著使用以散射量測術為基礎之檢測方法(例如)藉由量測自目標繞射之+1階輻射與-1階輻射之強度之間的強度不對稱性來量測此不對稱度，以獲得焦點設定之量度。
圖8說明經組態以用以繞射為基礎之焦點量測之DBF目標成形設計815。其包含複數個DBF結構820，複數個DBF結構820中之每一者包含高解析度子結構825。基節距(base pitch)之頂部上之高解析度子結構825產生用於每一DBF結構820之不對稱抗蝕劑剖面，其中不對稱度取決於焦點。因此，度量衡工具可自使用DBF目標成形設計815而形成之目標量測不對稱度，且將此不對稱度轉譯成掃描器焦點。
對於基板而言典型的是已在其上曝光分離疊對目標及焦點目標以用於疊對及焦點之量測。另外，可需要用於臨界尺寸之量測之分離目標。此等不同類型之目標各自需要分離量測步驟，每一量測步驟需要預先其之自有定位/對準步驟。因此，疊對及焦點之緻密量測可花費相當大時間，其中對生產率有相對應的影響。又，基板上之為分離目標所需之區域縮減可用於實際產品之區域。為了減輕此等問題，常見的是，基板上之經曝光及/或經量測之焦點目標顯著少於基板上之經曝光及/或經量測之疊對目標，可能焦點目標少於疊對目標之一半數目。然而，此情形相比於可得到較多量測點之情形縮減所獲得之焦點量測之準確度。
本文中提議故意將焦點相依結構不對稱性引入至如上文所描述之疊對類型目標中，使得該目標可用於疊對及焦點之同時量測。詳言之，組合式目標將能夠用以使用單一量測輻射配方(例如，量測輻射之波長、角度分佈及偏振)獲得疊對及焦點之同時量測。另外，在一實施例中，亦可自此組合式目標量測臨界尺寸(CD)。
下文中揭示可用於疊對及焦點(及視情況CD)之同時量測之組合式目標。根據一項實施例，組合式目標可經設計為在該目標之蝕刻之後被量測。在另一實施例中，組合式目標可經設計為在該目標之顯影之後(但在蝕刻之前)被量測，亦即，在抗蝕劑中被量測。在兩種狀況下，基本概念應為提供包含與第二光柵疊對之第一光柵之複式目標；其中第一光柵及/或第二光柵為相依光柵。較佳地，第一光柵可包含於第一層中(底部光柵)且焦點相依光柵可包含於任何後續層中。然而，有可能的是將焦點相依光柵待實施為第一層中之第一光柵，從而在蝕刻之後利用圖案移位。亦可行的是，第一光柵及第二光柵兩者為焦點相依的；(例如)使得可判定兩個層之間的焦點差。
對焦點相依結構或光柵之參考應被理解為意謂故意誘發之焦點相依性。當然，在任何特徵之形成中將總是存在某一焦點相依性(例如，該特徵之剖面將依據焦點而改變)，此情形精確地為焦點控制在微影程序中如此重要之原因。
焦點相依光柵可包含顯示通過焦點之不對稱剖面之任何焦點相依光柵。一個可能的候選者為圖8之以繞射為基礎之焦點目標。其他候選者尤其包括兩者以引用方式併入本文中之WO2015/090839及US2011249247中所揭示之目標中的任一者。舉例而言，WO2015/090839揭示具有交替之 第一結構及第二結構之目標，該第一結構及該第二結構兩者包含一低解析度子結構；且至少該第二結構包含一或多個高解析度子結構，包含於該第一目標中之高解析度子結構之數目及/或大小已藉由用以形成該第一目標之經圖案化光束之焦點予以判定。在一實施例中，第二結構中之每一者可包含具有不同線寬且經配置成平行於該等低解析度子結構的複數個伸長高解析度子結構(例如，以便減低來自該低解析度子結構之線寬)。第一子結構可僅包含一低解析度子結構或在該低解析度子結構之相比於第二子結構之相對側上具有高解析度子結構。焦點相依目標之其他實例可基於焦點相依側壁角度或抗蝕劑損耗。亦應瞭解，本文中所揭示之方法適合於由負型抗蝕劑製造之目標。
蝕刻後量測
提議在執行蝕刻步驟之後量測本文中所描述之組合式目標。此情形利用如下觀測內容：抗蝕劑剖面中之任何不對稱性將在蝕刻之後造成圖案移位。可看到圖案移位隨著焦點單調地(例如線性地)變化遍及一足夠焦點範圍。圖9中說明此情形，其展示(a)在蝕刻之前及(b)在蝕刻之後的目標結構。在圖9之(a)中，目標結構包含第一層L1中之底部光柵900、第二層L2(或任何後續層)及界定第二光柵之不對稱抗蝕劑結構910。在圖9之(b)中，展示所得第二光柵920，其相對於不對稱抗蝕劑結構910(被展示為點線，此係因為其已作為蝕刻步驟之部分被移除)已移位△s，且因此已相對於底部光柵900移位△s。
圖9之(c)展示：對於界定第二光柵之鏡像不對稱抗蝕劑結構910'，所得第二光柵920'之移位-△s與圖9之(b)中之(標稱)組合式目標之移位在量值上相等但在方向上相反。利用此情形以將來自如本文中所教示之組合式目 標之疊對量測及焦點量測分離。
藉由使用具有焦點相依不對稱性之抗蝕劑結構以在底部光柵上方形成第二光柵而形成組合式目標而將此圖案移位用於組合式目標中。因此，焦點相依抗蝕劑結構將具有取決於焦點之不對稱性。在蝕刻之後之此不對稱性將造成第二光柵之位置相對於底部光柵移位，或換言之，造成焦點誘發之疊對移位。此焦點誘發之疊對移位單調地變化遍及足以進行微影程序之焦點監視之一焦點範圍。因此，此目標之不對稱性之任何量測可包含由焦點誘發之移位引起的不對稱性分量、由層之非故意未對準造成的疊對誤差引起的不對稱性分量，及由如用於標準疊對量測之故意偏移引起的不對稱性分量，如上文所描述。因而，組合式目標可用於藉由由疊對誤差引起的不對稱性分量之量測而進行疊對之量測，且用於藉由可供推斷所使用之焦點的焦點誘發之不對稱性分量之量測而進行焦點之量測。應注意，組合式目標可經實施為線上線目標或渠溝上線目標。
下文將描述區分由疊對誤差引起的不對稱性分量與焦點誘發之不對稱性分量以便使能夠同時量測此等分量兩者之方法。
顯影後量測
在一些情況下，可較佳的是在顯影之後但在任何蝕刻步驟之前量測抗蝕劑中之組合式目標。圖10說明在顯影之後(但在蝕刻之前)使能夠同時量測抗蝕劑中之疊對及焦點的組合式目標之量測。在第一層L1中之底部光柵1000上方曝光包含形成第二光柵之不對稱抗蝕劑結構1010之抗蝕劑剖面，接著使該抗蝕劑剖面顯影。就此而言，圖10之(a)中所展示之結構相同於圖9之(a)中所展示之結構。然而，在此實施例中，以此形式量測目標。
目標結構中之結構不對稱性在目標不對稱性之量測(諸如使用圖6之方法執行之量測)中引起除了疊對分量以外的不對稱性分量。因此，已描述用以區分疊對分量與結構不對稱性分量及/或用以縮減存在於目標中之結構不對稱性之許多方法。通常為如下狀況：此不理想結構不對稱性歸因於底部光柵之製造方法而在該底部光柵中，而後續層中之光柵可被製造成充分對稱使得可忽略所存在之任何不對稱性，此係因為該不對稱性不具有顯著影響。然而，後續層中之不對稱性亦藉由將結構不對稱性分量添加至經量測不對稱性而影響疊對量測。在此實施例中藉由故意將焦點相依不對稱性引入至第二(抗蝕劑)光柵中之不對稱抗蝕劑結構1010來利用此情形。此情形除了由層之非故意未對準造成的疊對誤差引起的不對稱性分量及由如用於標準疊對量測之故意偏移引起的不對稱性分量以外，亦將焦點誘發之不對稱性分量引入至組合式目標之任何不對稱性量測。此焦點誘發之不對稱性分量取決於不對稱抗蝕劑結構1010之側壁角度，且因而，可被展示為通過焦點單調地變化(遍及足夠焦點範圍)。
圖10之(b)展示圖10之(a)之(標稱)組合式目標之鏡像版本，其中不對稱抗蝕劑結構1010'相對於圖10之(a)之目標成鏡像。因為第二光柵為鏡像的，所以其不對稱性亦為鏡像的。由於此情形，標稱目標及鏡像目標之焦點誘發之不對稱性分量將在量值上相等但在方向上相反。
區分疊對量測及焦點量測
圖11展示用於疊對量測及焦點量測之組合式目標1100。該組合式目標包含具有不同特性之8個不同子目標1110至1180，4個子目標在X方向及Y方向中之每一者上具有週期性。在不同方向上提供子目標為選用的，且設想具有在僅單一方向上具有週期性的僅4個子目標之組合式目標。亦應 注意，子目標之配置之特定次序基本上為任意的，且可不同於所展示次序。該等子目標未必需要經配置以形成正方形(或相似四邊形形狀)，但此配置有利於輔助運用量測光點31進行同時量測。
在組合式目標1100中，子目標1110至1180中之每一者包含與一第二光柵疊對之一底部光柵，該底部光柵及該第二光柵包含結構不對稱性，該結構不對稱性包含由底部光柵與第二光柵之位置之間的故意偏移引起的結構不對稱性分量、由疊對誤差引起的結構不對稱性分量，及焦點相依結構不對稱性分量。因而，子目標1110至1180中之每一者可經蝕刻(如圖9之(b)及圖9之(c)中所展示)或處於抗蝕劑中(如圖10中所展示)，如上文所描述。
在所展示之配置中，對於每一週期性方向，存在具有在第一(標稱)方向n上由第一故意偏移(+d)引起的結構不對稱性分量及焦點相依結構不對稱性分量之子目標1110、1150、具有在第二(鏡像)方向m上由第一故意偏移(+d)引起的結構不對稱性分量以及焦點相依結構不對稱性分量之子目標1120、1160、具有在第一(標稱)方向n上由第二故意偏移(-d)引起的結構不對稱性分量及焦點相依結構不對稱性分量之子目標1130、1170，以及具有在第二(鏡像)方向m上由第二故意偏移(-d)引起的結構不對稱性分量及焦點相依結構不對稱性分量之子目標1140、1180。
在組合式目標1100為蝕刻後的情況下，正常子目標及鏡像子目標可包含第二層相對於底部層之相對且相等的焦點相依圖案移位且如在圖9之(b)及圖9之(c)中所說明。在組合式目標1100為蝕刻前(在抗蝕劑中)的情況下，正常子目標及鏡像子目標可包含具有標稱及鏡像抗蝕劑剖面而形成第二層之子目標，如圖10之(a)及圖10之(b)中所說明。歸因於焦點相依不對 稱性之效應，按照使用經偏置目標量測疊對時之已知技術，沒有可能簡單地自倍縮光罩偏移(圖7之(b)及圖7之(c))直接強加在量值上相等且在方向上相反的第一故意偏移+d、第二故意偏移-d。因此，不可假定故意強加之偏移為強加於倍縮光罩上之偏移。因而，應執行校準以校準故意偏移值，如下文將描述。
子目標1110至1180中之每一者對應於使用諸如圖3中所說明之度量衡設備而獲得的目標之影像中之所關注區(ROI)(但亦可分離地量測該等子目標1110至1180)。來自每一ROI之(例如強度)量測之不同組合使能夠分離地判定焦點及/或疊對。舉例而言，為了執行疊對量測，自對應於具有強加之+d疊對偏移分量之子目標的兩個ROI(在單一方向上)作出判定，接著組合(例如平均化)該等判定。相似地，自對應於具有強加之-d疊對偏移分量之子目標的兩個ROI(在同一方向上)作出判定，該等判定亦經平均化。在使用所展示之特定配置的情況下，對於X方向子目標，平均化來自子目標1150及子目標1160之量測，且平均化來自子目標1130及子目標1140之量測。此等平均值接著被視為與如圖6中所描述之習知偏置疊對光柵之量測相同。因此，將強度不對稱性(繞射輻射之相對應高階之強度差)計算為此等平均值之差。因而，第一強度不對稱性量測包含1)來自目標1150及1160之+1階繞射輻射之平均值與2)來自目標1150及1160之-1階繞射輻射之平均值之差；且第二強度不對稱性量測包含3)來自目標1130及1140之+1階繞射輻射之平均值與4)來自目標1130及1140之-1階繞射輻射之平均值之差。此等第一及第二強度不對稱性量測連同偏置+d及-d之知識可用以判定由疊對誤差引起的(例如由此等第一強度不對稱性量測與第二強度不對稱性量測之差引起的)結構不對稱性分量。針對Y定向之子目標，可執行 相似處理。
如先前所解釋，形成子片段之部分之標稱光柵及鏡像光柵引起各別子目標中之相等及相對的焦點相依結構不對稱性分量。因此，藉由使用遍及標稱第二光柵及鏡像第二光柵而平均化之子目標之強度量測來執行疊對量測，使焦點相依結構不對稱性分量相消，從而使能夠使用已知技術計算疊對誤差分量。
為了進行焦點量測，根據定向來平均化具有相對強加之偏移+d及-d的子目標，藉此抵消由第一故意偏移+d、第二故意偏移-d引起的不對稱性分量。再次，將強度不對稱性(繞射輻射之相對應高階之強度差)計算為此等平均值之差。
舉例而言，為了執行焦點量測，自對應於具有標稱第二光柵之子目標的兩個ROI(在單一方向上)作出判定，接著組合(例如平均化)該等判定。相似地，自對應於具有鏡像第二光柵之子目標的兩個ROI(在單一方向上)作出判定，該等判定亦經組合。在使用所展示之特定配置的情況下，對於X方向子目標，平均化來自子目標1150及子目標1140之量測，且平均化來自子目標1130及子目標1160之量測。在此平均化之後，第一強度不對稱性量測可包含1)來自目標1150及1140之+1階繞射輻射之平均值與2)來自目標1150及1140之-1階繞射輻射之平均值之差；且第二強度不對稱性量測可包含3)來自目標1160及1130之+1階繞射輻射之平均值與4)來自目標1160及1130之-1階繞射輻射之平均值之差。此等第一及第二強度不對稱性量測中之任一者或兩者可用以判定焦點相依結構不對稱性分量，自該焦點相依結構不對稱性分量可推斷用於形成組合式目標之原始焦點。第一強度不對稱性量測與第二強度不對稱性量測之組合(例如差)可提供相 對於目標中之不對稱性之其他原因(例如奇數像差)之穩固性。針對Y定向之子目標，可執行相似處理。明顯地，任何焦點量測將得到在僅包含焦點相依特徵之層之曝光期間的用於焦點設定之值。
可以光學方式(用於經組合之子目標之組合之所關注區)或以數學方式(以數學方式組合來自用於每一子目標之分離所關注區之強度)進行該等組合(例如平均化)。
為了概述用於具有相同定向之子目標之疊對量測及焦點量測的分離：對具有相同強加之疊對偏移但相對焦點誘發之不對稱性(標稱或鏡像第二光柵)的子目標之經平均化量測執行疊對量測，且對具有相同焦點誘發之不對稱性(標稱或鏡像第二光柵)但相對強加之疊對偏移的子目標之經平均化量測執行焦點量測。
所展示實例中之組合式目標1100具有在兩個正交方向上之子目標。此組合式目標之益處在於：當通常僅在一個方向上量測焦點時，可在此等方向兩者(水平的及垂直的)上量測焦點。此意謂可獨立於散光來判定總焦點量測，亦即，不再需要假定散光漂移/變化為零。
在可能之情況下，如所揭示之組合式目標可包含用以使能夠進行進一步量測之其他特徵。舉例而言，為了量測較粗略對準光柵特徵與產品特徵之間的誤差失配(在本文中被稱作「標記印刷誤差」)，已開發對準目標，對準目標允許量測標記印刷誤差且因此校正該標記印刷誤差。此等對準目標可被稱作差動子分段目標(DSM目標)且在以引用方式併入本文中之WO2014/014906中加以描述。本文中所描述之組合式目標亦可包含較小(依解析度)子結構以使能夠量測標記空間誤差。
在上文中，當量測疊對時，藉由使來自標稱子目標及鏡像子目標之 量測達到平均數而使焦點相依不對稱性分量相消。然而，偏置移位為未定義的。為了具有適當定義之強加之偏置(+d及-d)，標稱子目標與鏡像子目標之間的焦點相依不對稱性之對稱性點應為已知的。若此對稱性點為未知的，則可執行校準步驟。
針對在單一方向上之疊對，校準步驟可包含曝光校準基板使得在彼方向上具有複數個不同偏移(例如，以0奈米為中心的偏移，及(作為特定實例)介於+20奈米與-20奈米之間的偏移)。接著量測校準基板以獲得疊對不對稱性之量測，且判定偏移與經量測疊對不對稱性之間的關係。此可藉由標繪相對於不對稱性之偏移且經由所標繪資料擬合(例如)一階或三階曲線來完成。可自該曲線之係數(例如斜率)獲得有效偏置d。可代替上文所描述之疊對量測中之強加之偏置來使用此有效偏置。校準基板可包含在另一正交方向上具有偏移之額外場(亦即，校準基板具有在X及Y兩者上具有偏移之場)。亦設想在兩個方向上具有移位之場，以校準可存在之任何串擾。
為了使強加之偏置接近預期值，針對第二光柵估計有效印刷大小(CD)。在使用諸如圖6中所說明之結構的結構來形成第二光柵的情況下，可將有效CD估計為主結構之寬度與高解析度子結構825之寬度的一半之總和(亦即，W1+0.5W2)。
本文中所描述之組合式目標可用以量測有效劑量。有效劑量可接著用以推斷CD，此係因為一旦焦點為已知的，有效劑量就判定出CD。可自ROI藉由組合(例如求和)來自具有一特定定向及針對兩個基板定向之子目標的四個ROI之量測而判定有效劑量。此將允許僅使用單一量測配方而自目標量測有效劑量。因而，使用本文中所描述之組合式目標，疊對、焦點 及有效劑量/CD之同時量測係可能的。如在此項技術中為吾人所知，亦可自組合式目標經由重新建構方法量測CD。
子目標之配置可以與所說明之方式(其中所有四個象限被展示為水平地劃分成子目標)不同之方式而配置。舉例而言，兩個鄰近象限中之子目標可具有垂直地劃分成兩個子目標之一個象限及水平地劃分成兩個子目標之一個象限。此配置可使得對角象限具有在兩個子目標之間劃分的相同定向。替代地，所有四個象限可垂直地劃分成若干子目標。
如本文中所描述之組合式目標提供在程序窗最佳化方法(諸如以引用方式併入本文中之WO2015/120996中所揭示之程序窗最佳化方法)中在設置時間及基板面積要求方面的顯著益處。本文件揭示一種用於一器件製造程序之缺陷預測方法，該器件製造程序涉及將一圖案處理至一基板上，該方法包含：自該圖案識別一處理窗限制圖案(PWLP)；判定供處理該PWLP所根據之一處理參數；及使用該處理參數判定或預測運用該器件製造程序自該PWLP而產生的一缺陷之存在、存在機率、一特性或其一組合。為了達成此情形，需要量測諸如(例如)焦點、疊對及/或CD之多個參數。組合式目標允許待使用僅單一量測配方及僅單一目標來量測此等參數，因此縮減設置時間及目標所需之基板面積。亦極大地縮減量測時間，此係因為在焦點及疊對(及可能CD)之量測之前僅需要單一定位步驟。
雖然上文所描述之目標為出於量測之目的而特定地設計及形成之度量衡目標，但在其他實施例中，可量測關於為形成於基板上之器件之功能部件的目標之屬性。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」無需已特定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，可使目標內之疊對光柵之線及/或空間包括在尺寸上相似於產品特徵之較小結構。
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生產中及/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致使處理器執行經修改步驟S6且因此在對結構不對稱性之敏感度縮減的情況下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以用於量測合適複數個目標上之不對稱性。
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。
在以下經編號條項中提供根據本發明之另外實施例：
1.一種基板，其包含用於疊對及焦點之量測之一組合式目標，該目標包含： 一第一層，其包含一第一週期性結構；及一第二層，其包含疊對於該第一週期性結構之一第二週期性結構；其中該目標包含結構不對稱性，該結構不對稱性包含由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的一結構不對稱性分量、由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一故意位置偏移引起的一結構不對稱性分量，及取決於在該基板上之該組合式目標之曝光期間之一焦點設定的一焦點相依結構不對稱性分量。
2.如條項1之基板，其中該第二週期性結構包含該基板上之一週期性抗蝕劑結構，該焦點相依結構不對稱性分量起因於該週期性抗蝕劑結構之形式中之不對稱性。
3.如條項1之基板，其中該焦點相依結構不對稱性分量起因於該第二週期性結構相對於該第一週期性結構之一焦點相依位置偏移，該焦點相依位置偏移為該第二週期性結構在一蝕刻步驟之後相對於供形成該第二週期性結構的一經曝光週期性抗蝕劑結構之一位置移位的一結果，該位置移位取決於該週期性抗蝕劑結構之一焦點相依不對稱性。
4.如前述條項中任一項之基板，其中該組合式目標在任何維度上皆不大於20微米。
5.如前述條項中任一項之基板，其中該組合式目標至少包含四個子目標之一第一集合，每一子目標包含由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的該結構不對稱性分量，該四個子目標包含：一第一子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一第一故意位置偏移以及一第一焦點相依結構不對稱性分量； 一第二子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第一故意位置偏移以及一第二焦點相依結構不對稱性分量，該第二焦點相依結構不對稱性分量與該第一焦點相依結構不對稱性分量在量值上相等且在方向上相反；一第三子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一第二故意位置偏移以及該第一焦點相依結構不對稱性分量，該第二故意位置偏移與該第一故意位置偏移在量值上相等且在方向上相反；及一第四子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第二故意位置偏移以及該第二焦點相依結構不對稱性分量。
6.如條項5之基板，其另外包含四個子目標之一第二集合，四個子目標之該第一集合包含組件週期性結構經定向成正交於四個子目標之該第二集合之組件週期性結構的子目標。
7.如條項5或6之基板，其中包含該第一焦點相依結構不對稱性的該等子目標之該等第二週期性結構係由一標稱抗蝕劑剖面形成，且包含該第二焦點相依結構不對稱性的該等子目標之該等第二週期性結構係由一鏡像抗蝕劑剖面形成，該鏡像抗蝕劑剖面相對於該標稱抗蝕劑剖面成鏡像。
8.一種量測一如條項5、6或7之基板上之一組合式目標之方法，該方法包含：自該第一子目標與該第二子目標之一第一量測組合及自該第三子目標與該第四子目標之一第二量測組合判定由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的該結構不對稱性分量，其中該第一量測組合及該第二量測組合各自使該第一焦點相依結構不對稱性分量及該第二焦點相依結構不對稱性分量相消。
9.如條項8之方法，其中該第一量測組合及該第二量測組合中之每一者各自包含該等量測之一平均值。
10.如條項8或9之方法，其包含執行如下操作中之一者或兩者：自該第一子目標與該第四子目標之一第三量測組合判定該第一焦點相依結構不對稱性分量；及/或自該第二子目標與該第三子目標之一第四量測組合判定該第二焦點相依結構不對稱性分量，其中該第三量測組合及該第四量測組合各自使該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第一故意位置偏移及該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第二故意位置偏移相消。
11.如條項10之方法，其中該第三量測組合及該第四量測組合中之每一者各自包含該等量測之一平均值。
12.如條項10或11之方法，其包含自該第一焦點相依結構不對稱性分量之該判定及/或該第二焦點相依結構不對稱性分量之該判定而判定表示在該組合式目標之該第一層或該第二層中的一者之曝光期間之一焦點設定之一焦點值。
13.如條項10、11或12之方法，其包含：同時地量測所有該等子目標；及自該等子目標之該等同時量測判定由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的該結構不對稱性分量以及該第一焦點相依結構不對稱性分量及該第二焦點相依結構不對稱性分量中之任一者或兩者。
14.如條項8至13中任一項之方法，其包含自該組合式目標量測臨 界尺寸及/或有效劑量之步驟。
15.如條項14之方法，其中量測臨界尺寸及/或有效劑量包含對來自該第一子目標、該第二子目標、該第三子目標及該第四子目標中之每一者之量測進行求和。
16.如條項14之方法，其中根據該組合式目標之一重新建構來執行量測臨界尺寸。
17.如條項8至16中任一項之方法，其包含執行一初始校準步驟，該初始校準步驟包含判定由該故意位置偏移與一額外偏移分量之一組合引起的一有效位置偏移，該額外偏移分量係由用以形成包含該第一焦點相依結構不對稱性的該等子目標之該第二週期性結構之標稱抗蝕劑結構與用以形成包含該第二焦點相依結構不對稱性的該等子目標之該第二週期性結構之鏡像抗蝕劑結構之間的對稱性點未定義而引起。
18.如條項17之方法，其中該初始校準步驟包含：針對一校準基板上之不同場在該基板平面中之一個或兩個正交方向上曝光該校準基板，其中在一第一層與一第二層之間具有複數個不同位置偏移；量測該校準基板以獲得不對稱性量測；及判定該等位置偏移與該等不對稱性量測之間的關係。
19.一種形成一組合式目標之方法，該方法包含：曝光一基板上之一第一層中之一第一週期性結構；在該基板上之一第二層中使第二週期性結構疊對於該第一週期性結構；其中該第二週期性結構疊對於該第一週期性結構，其中在該第一週 期性結構與該第二週期性結構之間具有一故意位置偏移；及自一圖案曝光該第二週期性結構，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之一焦點相依結構不對稱性。
20.如條項19之方法，其包含對該組合式目標執行一蝕刻步驟，該蝕刻步驟導致該第二週期性結構經歷相對於該經曝光抗蝕劑結構之一位置移位，該位置移位係取決於該經曝光抗蝕劑結構中之該結構不對稱性。
21.如條項19或20之方法，其中該組合式目標在任何維度上皆不大於10微米。
22.如條項19、20或21之方法，其中該方法包含形成複數個子目標，該組合式目標包含該複數個子目標，該方法包含：形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有一第一故意位置偏移之一第一子目標，該第一子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之一第一焦點相依結構不對稱性；形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有該第一故意位置偏移之一第二子目標，該第二子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之一第二焦點相依結構不對稱性，該第二焦點相依結構不對稱性與該第一焦點相依結構不對稱性在量值上相等且在方向上相反；形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有一第二故意位置偏移之一第三子目標，該第三子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之該第一焦點相依結構不對稱性，該第二故意位置偏移與該第一故意位置偏移在量值上相等且在方向上相反；及 形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有該第二故意位置偏移之一第四子目標，該第四子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之該第二焦點相依結構不對稱性。
23.如條項22之方法，其中使供曝光該第一子目標及該第三子目標之該等第二週期性結構之該圖案相對於供曝光該第二子目標及該第四子目標之該等第二週期性結構之該圖案成鏡像。
24.如條項22或23之方法，其中該形成複數個子目標包含形成該第一子目標、該第二子目標、該第三子目標及該第四子目標之第一集合及第二集合，該第一集合包含組件週期性結構經定向成正交於該第二集合之組件週期性結構的子目標。
25.如條項19至24中任一項之方法，其中用以曝光該等第二週期性結構之該圖案包含週期性特徵，該等週期性特徵中之每一者包含高解析度子結構，該等高解析度子結構引起一經曝光抗蝕劑結構中之該焦點相依結構不對稱性。
26.如條項25之方法，其中該等週期性特徵中之每一者包含沿著該週期性特徵之一主要子結構之一個邊緣的該等高解析度子結構。
27.一種微影設備，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；其中該微影設備可操作以執行如條項19至26中任一項之方法。
28.一種度量衡設備，其包含：一照明系統，其經組態以運用輻射來照明基板上之使用微影程序而產生的一組合式目標； 一偵測系統，其經組態以偵測起因於該組合式目標之照明之散射輻射；其中該度量衡設備可操作以執行如條項8至18中任一項之方法。
29.一種微影製造單元，其包含如條項27之微影設備及如條項28之度量衡設備。
30.一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經執行於合適處理器控制設備上時致使該處理器控制設備執行如條項8至18中任一項之方法。
31.一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經執行於合適處理器控制設備上時致使該處理器控制設備執行如條項19至26中任一項之方法。
32.一種電腦程式載體，其包含如條項30之電腦程式及/或如條項31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，且在內容背景允許的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。
本文中所使用之術語「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」在內容背景允許之情況下可指各種類型之光學組件(包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件)中之任一者或其組合。
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易於修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。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，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。

Claims (15)

  1. 一種基板，其包含用於疊對(overlay)及焦點(focus)之量測之一組合式目標(combined target)，該目標包含：一第一層，其包含一第一週期性結構(first periodic structure)；及一第二層，其包含疊對於該第一週期性結構之一第二週期性結構；其中該目標包含結構不對稱性(structural asymmetry)，該結構不對稱性包含由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配(unintentional mismatch)引起的一結構不對稱性分量(structural asymmetry component)、由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一故意位置偏移(intentional positional offset)引起的一結構不對稱性分量，及取決於在該基板上之該組合式目標之曝光期間之一焦點設定的一焦點相依結構不對稱性分量(focus dependent structural asymmetry component)。
  2. 如請求項1之基板，其中該組合式目標至少包含四個子目標之一第一集合，每一子目標包含由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的該結構不對稱性分量，該四個子目標包含：一第一子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一第一故意位置偏移以及一第一焦點相依結構不對稱性分量；一第二子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第一故意位置偏移以及一第二焦點相依結構不對稱性分量，該第二焦點相依結構不對稱性分量與該第一焦點相依結構不對稱性分量在量值上相 等且在方向上相反；一第三子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的一第二故意位置偏移以及該第一焦點相依結構不對稱性分量，該第二故意位置偏移與該第一故意位置偏移在量值上相等且在方向上相反；及一第四子目標，其包含該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第二故意位置偏移以及該第二焦點相依結構不對稱性分量。
  3. 一種量測一如請求項2之基板上之一組合式目標之方法，該方法包含：自該第一子目標與該第二子目標之一第一量測組合及自該第三子目標與該第四子目標之一第二量測組合判定(determining)由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的該結構不對稱性分量，其中該第一量測組合及該第二量測組合各自使該第一焦點相依結構不對稱性分量及該第二焦點相依結構不對稱性分量相消(cancel)。
  4. 如請求項3之方法，其包含執行如下操作中之一者或兩者：自該第一子目標與該第四子目標之一第三量測組合判定該第一焦點相依結構不對稱性分量；及/或自該第二子目標與該第三子目標之一第四量測組合判定該第二焦點相依結構不對稱性分量，其中該第三量測組合及該第四量測組合各自使該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第一故意位置偏移及該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的該第二故意位置偏移相消。
  5. 如請求項4之方法，其包含：同時地量測所有該等子目標；及自該等子目標之該等同時量測判定由該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的非故意失配引起的該結構不對稱性分量以及該第一焦點相依結構不對稱性分量及該第二焦點相依結構不對稱性分量中之任一者或兩者。
  6. 如請求項3至5中任一項之方法，其包含自該組合式目標量測臨界尺寸及/或有效劑量之步驟。
  7. 如請求項3至5中任一項之方法，其包含執行一初始校準步驟，該初始校準步驟包含判定由該故意位置偏移與一額外偏移分量之一組合引起的一有效位置偏移，該額外偏移分量係由用以形成包含該第一焦點相依結構不對稱性的該等子目標之該第二週期性結構之標稱抗蝕劑結構與用以形成包含該第二焦點相依結構不對稱性的該等子目標之該第二週期性結構之鏡像抗蝕劑結構之間的對稱性點未定義而引起。
  8. 一種形成一組合式目標之方法，該方法包含：曝光(exposing)一基板上之一第一層中之一第一週期性結構；在該基板上之一第二層中使第二週期性結構疊對於該第一週期性結構；其中該第二週期性結構疊對於該第一週期性結構，其中在該第一週 期性結構與該第二週期性結構之間具有一故意位置偏移；及自一圖案曝光該第二週期性結構，此引起一經曝光抗蝕劑結構(exposed resist structure)中之一焦點相依結構不對稱性。
  9. 如請求項8之方法，其中該方法包含形成複數個子目標，該組合式目標包含該複數個子目標，該方法包含：形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有一第一故意位置偏移之一第一子目標，該第一子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之一第一焦點相依結構不對稱性；形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有該第一故意位置偏移之一第二子目標，該第二子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之一第二焦點相依結構不對稱性，該第二焦點相依結構不對稱性與該第一焦點相依結構不對稱性在量值上相等且在方向上相反；形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有一第二故意位置偏移之一第三子目標，該第三子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之該第一焦點相依結構不對稱性，該第二故意位置偏移與該第一故意位置偏移在量值上相等且在方向上相反；及形成在該第一週期性結構與該第二週期性結構之間具有該第二故意位置偏移之一第四子目標，該第四子目標之該第二週期性結構係自一圖案而曝光，此引起一經曝光抗蝕劑結構中之該第二焦點相依結構不對稱性。
  10. 如請求項8或9中任一項之方法，其中用以曝光該等第二週期性結構之該圖案包含週期性特徵，該等週期性特徵中之每一者包含高解析度子結構，該等高解析度子結構引起一經曝光抗蝕劑結構中之該焦點相依結構不對稱性。
  11. 一種微影設備(lithographic apparatus)，其包含：一照明光學系統(illumination optical system)，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統(projection optical system)，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；其中該微影設備可操作(operable)以執行如請求項8至10中任一項之方法。
  12. 一種度量衡設備(metrology apparatus)，其包含：一照明系統，其經組態以運用輻射(radiation)來照明基板上之使用微影程序而產生的一組合式目標；一偵測系統，其經組態以偵測起因於該組合式目標之照明之散射輻射；其中該度量衡設備可操作以執行如請求項3至7中任一項之方法。
  13. 一種微影製造單元(lithographic cell)，其包含如請求項11之微影設備及如請求項12之度量衡設備。
  14. 一種包含處理器可讀指令之電腦程式(computer program)，該等處理器可讀指令在經執行(run)於合適處理器控制設備(processor controlled apparatus)上時致使該處理器控制設備執行如請求項3至7中任一項之方法。
  15. 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經執行於合適處理器控制設備上時致使該處理器控制設備執行如請求項8至10中任一項之方法。
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