TWI620997B - 藉由重建之度量衡 - Google Patents

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TWI620997B
TWI620997B TW105144087A TW105144087A TWI620997B TW I620997 B TWI620997 B TW I620997B TW 105144087 A TW105144087 A TW 105144087A TW 105144087 A TW105144087 A TW 105144087A TW I620997 B TWI620997 B TW I620997B
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羅伯特 約翰 蘇洽
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/7015—Details of optical elements
    • G03F7/70158—Diffractive optical elements

Abstract

本文中揭示一種方法，其包含：分別使用複數個基板量測配方而自一基板上之一圖案獲得複數個量測結果，該基板藉由一微影製程處理；使用一電腦，使用該複數個量測結果來重建該圖案，以獲得一經重建圖案。

Description

藉由重建之度量衡
本文中之描述係關於微影設備及製程，且更特定言之係關於一種用以檢測或量測由該等微影設備及製程產生之基板的工具及方法。
微影設備可用於(例如)積體電路(IC)或其他裝置之製造中。在此情況下，圖案化裝置(例如，光罩)可含有或提供對應於裝置之個別層的電路圖案(「設計佈局」)，且可藉由諸如經由圖案化裝置上之電路圖案而輻照已塗佈有輻射敏感材料(「抗蝕劑」)層之基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)的方法將此電路圖案轉印至該目標部分上。一般而言，單一基板含有複數個鄰近目標部分，電路圖案係由微影設備連續地轉印至該複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影設備中，將整個圖案化裝置上之電路圖案一次性轉印至一個目標部分上；此設備通常被稱作晶圓步進器。在通常被稱作步進-掃描設備之替代設備中，投影光束在給定參考方向(「掃描」方向)上跨越圖案化裝置掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。圖案化裝置上之電路圖案之不同部分被漸進地轉印至一個目標部分。
在將電路圖案自圖案化裝置轉印至基板之前，基板可經歷各種程序，諸如，上底漆、抗蝕劑塗佈及軟烘烤。在曝光之後，基板可經受其他 程序，諸如，曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經轉印電路圖案之量測/檢測。此程序陣列係用作製造裝置(例如，IC)之個別層的基礎。基板可隨後經歷各種程序，諸如，蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學-機械拋光等，該等程序皆意欲精整裝置之個別層。若在裝置中需要若干層，則針對每一層重複此等程序中之一些或全部或其變體。最終，裝置將存在於基板上之每一目標部分中。若存在複數個裝置，則接著藉由諸如切割或鋸切之技術將此等裝置彼此分離，由此，可將個別裝置安裝於載體上、連接至接腳等。
本文中揭示一種方法，其包含：分別使用複數個基板量測配方而自一基板上之一圖案獲得複數個量測結果，該基板藉由一微影製程處理；使用一電腦，使用該複數個量測結果來重建該圖案，以獲得一經重建圖案。
根據一實施例，藉由使用代數重建技術、雷冬變換(Radon transform)或投影切片(projection-slice)定理來重建該圖案。
根據一實施例，重建該圖案並不使用該複數個量測結果中之每一者的全部。
根據一實施例，該複數個量測結果包含繞射影像。
根據一實施例，該複數個基板量測配方中之至少兩者在獲得該等量測結果時所使用之一度量衡工具之一光瞳平面處的強度分佈方面不同。
根據一實施例，該複數個基板量測配方中之至少兩者在獲得該等量測結果時所使用之光的一波長或一偏振方面不同。
根據一實施例，該方法進一步包含使用該經重建圖案來判定一邊緣置放誤差或一尺寸。
根據一實施例，該方法進一步包含使用該經重建圖案將一圖案化裝置對準至該圖案。
根據一實施例，該方法進一步包含判定該圖案之兩個子圖案之間的對準，其中該兩個子圖案係在該基板之不同層上。
根據一實施例，獲得複數個量測結果包含藉由紫外線光或X射線照明該圖案。
根據一實施例，該方法進一步包含使用該經重建圖案來判定該圖案之一經量測特性之一真值。
根據一實施例，該方法進一步包含使用該經重建圖案來判定該圖案之一經量測特性之一系統誤差。
根據一實施例，該圖案具有一不對稱性。
根據一實施例，該圖案具有一傾斜底部。
根據一實施例，該圖案具有一傾斜側壁。
本文中揭示一種電腦程式產品，其包含記錄有指令之一電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施以上方法中之任一者。
10A‧‧‧微影設備
11‧‧‧輸出
12‧‧‧透鏡
12A‧‧‧輻射源
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
14A‧‧‧光學件/組件
15‧‧‧稜鏡
16‧‧‧物鏡/透鏡
16Aa‧‧‧光學件/組件
16Ab‧‧‧光學件/組件
16Ac‧‧‧光學件/組件
17‧‧‧光束分光器
18‧‧‧光學系統
18A‧‧‧圖案化裝置
19‧‧‧感測器
20‧‧‧光學系統
20A‧‧‧孔隙
21‧‧‧孔徑光闌/輻射光束
22‧‧‧光學系統/琢面化場鏡面裝置
22A‧‧‧基板平面
23‧‧‧感測器
24‧‧‧琢面化光瞳鏡面裝置
26‧‧‧經圖案化光束
28‧‧‧反射元件
30‧‧‧反射元件
31‧‧‧量測光點
32‧‧‧週期性結構
33‧‧‧週期性結構
34‧‧‧週期性結構
35‧‧‧週期性結構
41‧‧‧圓形區域
42‧‧‧矩形區域/影像
43‧‧‧矩形區域/影像
44‧‧‧矩形區域/影像
45‧‧‧矩形區域/影像
100‧‧‧電腦系統
102‧‧‧匯流排
104‧‧‧處理器
105‧‧‧處理器
106‧‧‧主記憶體
108‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
110‧‧‧儲存裝置
112‧‧‧顯示器
114‧‧‧輸入裝置
116‧‧‧游標控制件
118‧‧‧通信介面
120‧‧‧網路鏈路
122‧‧‧網路
124‧‧‧主機電腦
126‧‧‧網際網路服務業者(ISP)
128‧‧‧網際網路
130‧‧‧伺服器
210‧‧‧極紫外線(EUV)輻射發射電漿
211‧‧‧源腔室
212‧‧‧收集器腔室
220‧‧‧圍封結構
221‧‧‧開口
230‧‧‧污染物截留器/污染物障壁
240‧‧‧光柵光譜濾光器
251‧‧‧上游輻射收集器側
252‧‧‧下游輻射收集器側
253‧‧‧掠入射反射器
254‧‧‧掠入射反射器
255‧‧‧掠入射反射器
310‧‧‧目標
311‧‧‧上部結構
312‧‧‧溝槽
313‧‧‧底部
314‧‧‧光束
315‧‧‧光束
320‧‧‧目標
321‧‧‧上部結構
322‧‧‧溝槽
323‧‧‧側壁
324‧‧‧光束
325‧‧‧光束
510‧‧‧強度分佈
520‧‧‧強度分佈
610‧‧‧圖案
620-1‧‧‧基板量測配方
620-2‧‧‧基板量測配方
620-n‧‧‧基板量測配方
630-1‧‧‧量測結果
630-2‧‧‧量測結果
630-n‧‧‧量測結果
640‧‧‧重建演算法
650‧‧‧結構
810‧‧‧圖案
820‧‧‧強度分佈
830‧‧‧影像
840‧‧‧經重建圖案
1000‧‧‧微影設備
-1‧‧‧一階射線/繞射射線
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
0‧‧‧零階射線/繞射射線
+1‧‧‧一階射線/繞射射線
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧導引鏡面
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器/輻射收集器/收集器光學件
DE‧‧‧顯影器
DF‧‧‧影像
I‧‧‧入射射線/照明射線
IL‧‧‧繞射影像
IR‧‧‧繞射影像
I/O1‧‧‧輸入/輸出通口
I/O2‧‧‧輸入/輸出通口
IF‧‧‧干涉計/虛擬源點/中間焦點
IL‧‧‧照明系統/照明光學件單元
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
M1‧‧‧光罩對準標記/圖案化裝置對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記/圖案化裝置對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置
MT‧‧‧第一物件台/圖案化裝置台/支撐結構
O‧‧‧光軸
P‧‧‧目標
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統/物品
PS1‧‧‧位置感測器
PS2‧‧‧位置感測器
PU‧‧‧處理單元/影像處理器及控制器
PW‧‧‧第二定位器
Q‧‧‧目標
RO‧‧‧基板處置器或機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源/源收集器模組
T‧‧‧目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WT‧‧‧第二物件台/基板台
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
圖1為微影系統之各種子系統的方塊圖。
圖2A示意性地描繪在微影製程中預測缺陷之方法。
圖2B為供用於使用提供某些照明模式之第一對照明孔隙來量測根據本發明之實施例之目標的暗場量測設備之示意圖。
圖2C為給定照明方向之目標之繞射光譜的示意性細節。
圖2D為在使用量測設備以用於基於繞射之疊對量測時提供其他照明模式之第二對照明孔隙的示意性說明。
圖2E為在使用量測設備以用於基於繞射之疊對量測時組合第一對孔隙與第二對孔隙從而提供其他照明模式之第三對照明孔隙的示意性說明。
圖2F描繪基板上之多週期性結構(例如，多光柵)目標的形式及基板上之量測光點的輪廓。
圖2G描繪在圖2B之設備中獲得的圖2F之目標之影像。
圖3示意性地展示具有兩個不同目標P及Q之基板，其中每一目標之複本置放於基板之四個不同區域中。
圖4A及圖4B表明同一目標可如何將不同系統誤差引入於不同基板量測配方中。
圖5A展示使用在度量衡工具之光瞳平面處具有兩種不同強度分佈的基板量測配方而獲得之兩個繞射影像。
圖5B展示供獲得圖5A之兩個繞射影像的圖案。
圖5C、圖5D及圖5E各自展示作為位置(橫軸)之函數的圖5A之兩個繞射影像之間的平均差(縱軸)，平均差分別具有零至不對稱性之增加量。
圖6示意性地展示重建之流程。
圖7A至圖7D各自展示光瞳平面處之不同強度分佈、光瞳平面導向之影像及由重建演算法使用的影像之部分。
圖8示意性地展示圖案之重建之一實例。
圖9A至圖9C示意性地展示經重建圖案之若干用途。
圖10為實例電腦系統之方塊圖。
圖11為微影設備之示意圖。
圖12為另一微影投影設備之示意圖。
圖13為圖12中之設備的更詳細視圖。
儘管在本文中可特定地參考IC製造，但應明確理解，本文中之描述具有許多其他可能應用。舉例而言，其可用於整合式光學系統之製造、磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之內容背景中，本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被視為分別與更一般術語「光罩」、「基板」及「目標部分」可互換。
在本文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如，具有365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)，及EUV(極紫外線輻射，例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內的波長)。
如本文中所使用之術語「最佳化」意謂調整設備(例如，微影設備)以使得(例如微影之)裝置製造結果及/或製程具有一或多個所要特性，諸如基板上之設計佈局之投影的較高準確度、較大製程窗等。
作為簡要介紹，圖1說明例示性微影設備10A。主要組件包括照明光學件，其定義部分相干性(表示為σ)，且可包括：塑形來自輻射源12A之輻射的光學件14A、16Aa及16Ab，輻射源12A可為深紫外線準分子雷射源或包括極紫外線(EUV)源的其他類型之源(如本文中所論述，微影設備自身無需具有輻射源)；及光學件16Ac，其將圖案化裝置18A之圖案化裝置圖案之影像投影至基板平面22A上。投影光學件之光瞳平面處的可調整濾光器或孔隙20A可限制照射於基板平面22A上之光束角度的範圍，其中最大可能角度定義投影光學件之數值孔徑NA=sin(Θmax)。
在微影設備中，投影光學件經由圖案化裝置導引來自源之照明且將 該照明導引至基板上且塑形該照明。此處，術語「投影光學件」被廣泛地定義為包括可變更輻射束之波前的任何光學組件。舉例而言，投影光學件可包括組件14A、16Aa、16Ab及16Ac中之至少一些。空中影像(AI)為基板位階處之輻射強度分佈。曝光基板上之抗蝕劑層，且將空中影像轉印至抗蝕劑層以在其中作為潛伏「抗蝕劑影像」(RI)。可將抗蝕劑影像(RI)定義為抗蝕劑層中之抗蝕劑的溶解度之空間分佈。可使用抗蝕劑模型以自空中影像計算抗蝕劑影像，可在全部揭示內容特此以引用之方式併入的美國專利申請公開案第US 2009-0157630號中發現此情形之實例。抗蝕劑模型僅與抗蝕劑層之性質(例如，在曝光、曝光後烘烤(PEB)及顯影期間發生的化學製程之效應)有關。微影設備之光學性質(例如，源、圖案化裝置及投影光學件之性質)規定空中影像。由於可改變微影設備中所使用之圖案化裝置，所以需要使圖案化裝置之光學性質與至少包括源及投影光學件的微影設備之其餘部分之光學性質分離。
如圖2A中所展示，微影設備LA可形成微影製造單元LC(有時亦被稱作微影單元或微影叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個曝光前製程及曝光後製程之設備。習知地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH及一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出通口I/O1、I/O2拾取基板，在不同製程裝置之間移動基板，且將基板遞送至微影設備之裝載匣LB。通常統稱為塗佈顯影系統(track)之此等裝置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控制微影設備。因此，不同設備可經操作以使處理量 及處理效率最大化。微影製造單元LC可進一步包含用以蝕刻基板之一或多個蝕刻器，及經組態以量測基板之參數的一或多個量測裝置。量測裝置可包含經組態以量測基板之實體參數的光學量測裝置，諸如散射計、掃描電子顯微鏡等。
在半導體裝置製造程序(例如，微影製程)中，基板可在製程期間或之後經受各種類型之量測。量測可判定特定基板是否有缺陷、可建立對製程及製程中所使用之裝置的調整(例如，對準基板上之兩個層或將光罩對準至基板)、可量測製程及設備之效能，或可用於其他目的。基板量測之實例包括光學成像(例如，光學顯微鏡)、非成像光學量測(例如，基於繞射之量測，諸如ASML YieldStar、ASML SMASH GridAlign)、機械量測(例如，使用觸控筆之剖面探測、原子力顯微法(AFM))、非光學成像(例如，掃描電子顯微法(SEM))。如全文以引用之方式併入本文中之美國專利第6,961,116號中所描述的SMASH(智慧型對準感測器混合式)系統使用自參考干涉計，該自參考干涉計產生對準標記之兩個重疊且相對旋轉之影像、偵測在致使影像之傅立葉變換進行干涉的光瞳平面中之強度，且自兩個影像之繞射階之間的相位差提取位置資訊，該相位差顯現為經干涉階中之強度變化。
術語「基板量測配方」可包括量測自身之參數、經量測之圖案之參數，或兩者皆包括。舉例而言，若基板量測配方中所使用之量測為非成像基於繞射之光學量測，則量測之參數可包括繞射之光的波長、偏振、相對於基板之入射角度、相對於基板上之圖案的相對定向。量測之參數可包括量測中所使用之度量衡裝置之參數。經量測之圖案可為繞射經量測之圖案。經量測之圖案可為出於量測目的而特殊設計之圖案(亦被稱為「目 標」或「目標結構」)。可將目標之多個複本置放於基板上之許多地點上。經量測之圖案之參數可包括此等圖案之形狀、定向及大小。基板量測配方可用於對照基板上之現有圖案而對準所成像的圖案之層。基板量測配方可用於藉由量測基板之相對位置而將圖案化裝置對準至基板。
可以數學形式表達基板量測配方：(r 1,r 2,r 3,...r n ；t 1,t 2,t 3,...t n )，其中r i 為量測之參數且t j 為經量測之圖案之參數。圖3示意性地展示具有兩個不同目標P及Q之基板，其中每一目標之複本置放於基板之四個不同區域中。該等目標可包括具有(例如)相互垂直方向之光柵。目標可包括量測可偵測圖案之邊緣之位移或圖案之尺寸的圖案上之位置。圖3之基板可經受使用兩個基板量測配方A及B之量測。基板量測配方A及B至少在經量測之目標方面不同(例如，A量測目標P且B量測目標Q)。基板量測配方A及B亦可在其量測之參數方面不同。基板量測配方A及B可甚至不基於同一量測技術。舉例而言，配方A可基於SEM量測且配方B可基於AFM量測。
由散射計使用之目標可包含相對大的週期性結構佈局(例如，包含一或多個光柵)，例如40微米乘40微米。在彼情況下，量測光束通常具有小於週期性結構佈局之光點大小(亦即，佈局填充不足，使得週期性結構中之一或多者並未完全由光點覆蓋)。此簡化目標之數學重建，此係因為可將目標視為無限的。然而，舉例而言，當可將目標定位於產品特徵當中而非切割道中時，目標之大小可減小(例如)至20微米乘20微米或更小，或減小至10微米乘10微米或更小。在此情況下，可使週期性結構佈局小於量測光點(亦即，週期性結構佈局填充過度)。通常使用暗場散射量測來量測此目標，在暗場散射量測中阻擋零繞射階(對應於鏡面反射)，且僅處理較高階。可在PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中發現暗場度量衡之實例，該等專利申請公開案之全文特此以引用之方式併入。美國專利申請公開案US2011/0027704、US2011/0043791及US2012/0242970中已描述技術之進一步開發，該等美國專利申請公開案之全文特此以引用之方式併入。使用繞射階之暗場偵測的基於繞射之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構環繞。在一實施例中，可在一個影像中量測多個目標。
在一實施例中，基板上之目標可包含一或多個1-D週期性光柵，該一或多個1-D週期性光柵經印刷以使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。在一實施例中，目標可包含一或多個2-D週期性光柵，該一或多個2-D週期性光柵經印刷以使得在顯影之後，該一或多個光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或介層孔形成。長條、導柱或介層孔可替代地被蝕刻至基板中。光柵之圖案對微影投影設備(特別是投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此類像差之存在將使其自身顯現為經印刷光柵之變化。因此，經印刷光柵之經量測資料可用於重建光柵。自印刷步驟及/或其他量測製程之知識，可將1-D光柵之參數(諸如，線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如，導柱或介層孔寬度或長度或形狀)輸入至由處理單元PU執行之重建製程。
圖2B中展示暗場度量衡裝置。圖2C中更詳細地說明目標T(包含諸如光柵之週期性結構)及繞射射線。暗場度量衡裝置可為獨立裝置或(例如)在量測站處併入於微影設備LA中，或併入於微影製造單元LC中。具有貫穿設備之若干分支的光軸係由點線O表示。在此設備中，由輸出11(例如，諸如雷射或氙氣燈之源，或連接至源之開口)發射之輻射由包含透鏡 12、14及物鏡16之光學系統經由稜鏡15導引至基板W上。輻射可為紫外光或X射線。此等透鏡係以4F配置之雙重序列配置。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。
透鏡配置可允許進入中間光瞳平面以用於空間頻率濾波。因此，可藉由定義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)中的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，此可(例如)藉由在透鏡12與14之間在為物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中插入合適形式之孔徑板13來完成。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提供來自僅出於描述起見指定為「北」之方向的離軸照明。在第二照明模式中，孔徑板13S用於提供類似照明，但類似照明來自被標註為「南」之相反方向。藉由使用不同孔隙，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分合乎需要地暗，此係因為所要照明模式以外之任何不必要輻射可能干擾所要量測信號。基板量測配方之量測之參數可包括光瞳平面處之強度分佈。可使用在光瞳平面處之強度分佈方面不同的多個基板量測配方來量測目標。
如圖2C中所展示，目標T經置放成使得基板W實質上垂直於物鏡16之光軸O。與軸線O偏離一角度而照射於目標T上之照明射線I產生零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。藉由填充過度之小目標T，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。由於板13中之孔隙具有有限寬度(為導納有用量之輻射所必要)，所以入射射線I實際上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微擴散開。根據小目標之點擴散函數，每一階+1及-1將跨越角 度範圍進一步擴散，而非如所展示之單一理想射線。應注意，可設計或調整週期性結構間距及照明角度，使得進入物鏡之一階射線與中心光軸緊密對準。圖2B及圖2C中所說明之射線被展示為稍微離軸，此純粹為了使其能夠在圖中較容易地被區分。
由基板W上之目標繞射的至少0階及+1階係由物鏡16收集，且被導引回並穿過稜鏡15。返回至圖2B，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相反孔隙來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當入射射線I係來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡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。因此，在一實施例中，藉由在某些條件下量測目標兩次(例如，在使目標旋轉或改變照明模式或改變成像模式以分別獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度之後)來獲得量測結果。比較給定目標結構之此等強度提供目標不對稱性之量測值，且目標之不對稱性可用作之微影製程之參數(例如，疊對誤差)的指示符。在上文所描述之情況下，改變照明模式。
光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束在第一感測器19(例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之不同點，使得影像處理可比較及對比階。由感測器19俘獲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值。光瞳平面影像亦可用於諸如重建之許多量測目的，其未在此處詳細描述。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23(例如，CCD或 CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標的影像DF自-1或+1一階光束形成。由感測器19及23俘獲之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於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」。若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成如此的週期性結構特徵(例如，光柵線)之影像。
圖2D及圖2E中所展示之孔徑板13及光闌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，且使用具有離軸孔隙之孔徑光闌以將實質上僅一種一階繞射輻射傳遞至感測器。在其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，二階、三階及高階光束(未圖示)亦可用於量測中。
為了使照明可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔隙圖案，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用於量測在一個方向(取決於設定而為X或Y)上定向之目標之週期性結構。為了量測正交週期性結構，可能實施目標之90°及270°旋轉。圖2D及圖2E中展示不同孔徑板。圖2D說明離軸照明模式之另外兩種類型。在圖2D之第一照明模式中，孔徑板13E提供來自僅出於描述起見相對於先前所描述之「北」而指定為「東」之方向的離軸照明。在圖2E之第二照明模式中，孔徑板13W用於提供類似照明，但類似照明來自被標註為「西」之相反方向。圖2E說明離軸照明模式之另外兩種類型。在圖2E之第一照明模式中，孔徑板13NW提供來自被指定為如先前所描述之「北」及「西」之方向的離軸照明。在第二照明模式中，孔徑板13SE 用於提供類似照明，但類似照明來自被標註為如先前所描述之「南」及「東」之相反方向。舉例而言，上文所提及之先前公開專利申請公開案中描述設備之此等及眾多其他變化及應用的用途。
圖2F描繪形成於基板上之實例複合度量衡目標。複合目標包含緊密定位在一起之四個週期性結構(在此情況下為光柵)32、33、34、35。在一實施例中，該等週期性結構足夠緊密地定位在一起，使得其皆在由度量衡設備之照明光束形成的量測光點31內。在彼情況下，該四個週期性結構因此皆被同時照明且同時成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之一實例中，週期性結構32、33、34、35自身為由上覆週期性結構形成之複合週期性結構(例如，複合光柵)，亦即，週期性結構在形成於基板W上之裝置的不同層中經圖案化，且使得一個層中之至少一個週期性結構與不同層中之至少一個週期性結構疊對。此類目標可具有在20微米×20微米內或在16微米×16微米內之外部尺寸。另外，所有週期性結構係用於量測一特定對之層之間的疊對。為了促進目標能夠量測多於單一對之層，週期性結構32、33、34、35可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進形成有複合週期性結構之不同部分之不同層之間的疊對之量測。因此，基板上之目標的所有週期性結構將用於量測一對層，且基板上之另一相同目標的所有週期性結構將用於量測另一對層，其中不同偏置促進區分該等層對。
圖2G展示在使用來自圖2E之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖2B之設備中使用圖2F之目標而可形成於感測器23上且由感測器23偵測的影像之一實例。雖然感測器19無法解析不同個別週期性結構32至35，但感測器23可解析不同個別週期性結構32至35。暗矩形表示感測器上之影像之場，在該場內，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表示週期性結構32至35之影像。若週期性結構位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可看見產品特徵。影像處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像，以識別週期性結構32至35之分離影像42至45。以此方式，影像並非必須在感測器框架內之特定位置處極精確地對準，此極大地改良量測設備整體上之處理量。
在半導體裝置製造程序之內容背景中，判定基板量測配方是否準確且自量測結果獲得真值可具有挑戰性，此係因為真值及系統誤差兩者在量測結果中顯現。即，真值及系統誤差兩者影響結果，且因此，結果可具有來自真值之貢獻及來自系統誤差之貢獻。若可判定系統誤差之貢獻，則在隨機誤差(亦即，不精確性)之條件下，可自量測結果判定真值。量測之隨機誤差(亦即，不精確性)可歸於量測之性質、用於量測之設備、環境或甚至包括於量測中之物理學。隨機誤差或不精確性可藉由重複量測而減小，此係因為重複量測中之隨機誤差平均為零。圖4A及圖4B表明同一目標可如何將不同系統誤差引入於不同基板量測配方中。圖4A示意性地展示包括溝槽312上方之上部結構311之目標310的橫截面圖，目標310適合於量測上部結構311與溝槽312之間的疊對誤差。由於製程(例如，蝕刻、CMP或製程中之其他步驟)，溝槽312之底部313傾斜(不平行於基板)。舉例而言，除了光束314及315自不同方向導引至基板上之外，兩個另外相同基板量測配方將處於相同入射角之光束314及315用於基板量測。儘管光束314及315具有相對於基板之相同入射角，但其並不具有相對於溝槽312之底部313的相同入射角，此係因為底部313相對於基板傾斜。因此，由目標散射光束314及315之特性不同。
圖4B示意性地展示包括溝槽322上方之上部結構321之另一目標320 的橫截面圖，該目標適合於量測上部結構321與溝槽322之間的疊對誤差。由於製程(例如，蝕刻、CMP或製程中之其他步驟)，溝槽322之側壁323傾斜(不垂直於基板)。舉例而言，除了光束324及325自不同方向導引至基板上之外，兩個另外相同基板量測配方將處於相同入射角之光束324及325用於基板量測。儘管光束324及325具有相對於基板之相同入射角，但光束324偏斜側壁323，而光束325幾乎垂直於側壁323。因此，光束324幾乎不由側壁323散射，但光束325由側壁323強散射。因此，由目標散射光束324及325之特性不同。
一種用以判定系統誤差之貢獻的方式為模型化。若可量測系統誤差之原因且已知系統誤差之原因與系統誤差之貢獻之間的關係，則可自經量測原因及關係判定系統誤差之貢獻。
圖5A展示兩個繞射影像I R 及I L 。I R 為使用在光瞳平面處具有強度分佈510之基板量測配方的量測結果，I R 在左半部具有均一非零值，且在右半部為零；I L 為使用在光瞳平面處具有強度分佈520之基板量測配方的量測結果，I L 在左半部具有均一非零值，且在右半部為零。圖5B展示供獲得兩個繞射影像的圖案。可使用兩個繞射影像I R 與I L 之間的平均差以藉由模型化而導出由圖案之不對稱性(例如，傾斜底部，傾斜側壁)產生的系統誤差，此係因為平均差與不對稱性具有明確關係。圖5C、圖5D及圖5E各自展示作為位置(橫軸)之函數的兩個繞射影像I R 與I L 之間的平均差(縱軸)，平均差分別具有零至不對稱性之增加量。圖5C、圖5D及圖5E指示較高不對稱性導致兩個繞射影像之間的平均差較高。兩個繞射影像I R 與I L 之間的平均差可呈(I L -I R )/(I L +I R )之形式。
用以判定系統誤差之貢獻及真值的另一方式為重建經量測之圖案。 如本文中所使用之重建意謂對經量測圖案之三維或二維結構的判定。在已知圖案之結構之後，可僅自彼結構判定系統誤差。舉例而言，若已知目標310之結構，則可僅自目標310之結構而在幾何形狀上判定上部結構311相對於溝槽312之位置的真值。
重建可使用使用多個不同基板量測配方而獲得之量測結果。舉例而言，可使用在度量衡工具之光瞳平面處具有不同強度分佈的基板量測配方來量測圖案。
圖6示意性地展示重建之流程。使用多個不同基板量測配方620-1、620-2、…、620-n來量測圖案610。使用此等基板量測配方來分別獲得量測結果630-1、630-2、…、630-n。量測結果630-1、630-2、…、630-n用作至重建演算法640之輸入。重建演算法640輸出圖案610之結構650。所使用之重建演算法640可取決於基板量測配方620-1、620-2、…、620-n之性質。重建演算法之實例包括代數重建技術(ART)及雷冬變換(包括反雷冬變換)。代數重建技術為電腦斷層攝影術中所使用的一類迭代演算法，且自一系列角投影重建影像(正弦圖)。雷冬變換為包括沿路徑l之函數之積分的積分變換。影像之雷冬變換為。路徑l可為直線或曲線。重建演算法之其他實例包括投影切片定理。投影切片定理陳述N維函數至m維線性子流形上之投影的傅里葉變換等於由穿過傅里葉空間中之原點的m維線性子流形(其平行於投影子流形)組成之彼函數之N維傅里葉變換之m維切片。
重建演算法640可不必使用全部量測結果630-1、630-2、…、630-n中之每一者。舉例而言，圖7A至圖7D各自展示光瞳平面處之不同強度分佈、光瞳平面導向之影像及由重建演算法640使用的影像之部分。在此實 例中，僅使用每一影像之四分之一。
圖8示意性地展示圖案810之重建之一實例。使用在光瞳平面處具有一系列不同強度分佈820之基板量測配而自圖案810獲得一系列影像830。使用影像830來導出類似於圖案810之經重建圖案840。
圖9A至圖9C示意性地展示經重建圖案之若干用途。在圖9A中，圖案包括同一層上之至少兩個子圖案。可自經重建圖案判定子圖案相對於另一子圖案之邊緣的位置。邊緣之位置可用於判定邊緣置放誤差(EPE)。邊緣之位置亦可用於將圖案化裝置對準至圖案。在圖9B中，可自經重建圖案判定圖案之尺寸。尺寸可為臨界尺寸(CD)。在圖9C中，圖案包括不同層上之至少兩個子圖案。可自經重建圖案判定子圖案相對於另一子圖案之位置。此位置可用於判定不同層之間的對準。
圖10為說明可輔助實施本文中所揭示之方法及流程之電腦系統100的方塊圖。電腦系統100包括用以傳達資訊之匯流排102或其他通信機構，及與匯流排102耦接以處理資訊之處理器104(或多個處理器104及105)。電腦系統100亦可包括耦接至匯流排102以儲存及/或供應待由處理器104執行之資訊及指令的主記憶體106，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體106可用於在執行待由處理器104執行之指令期間儲存及/或供應臨時變數或其他中間資訊。電腦系統100可進一步包括耦接至匯流排102以儲存及/或供應用於處理器104之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM)108或其他靜態儲存裝置。可提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置110，且儲存裝置110可耦接至匯流排102以儲存及/或供應資訊及指令。
電腦系統100可經由匯流排102耦接至用以向電腦使用者顯示資訊之顯示器112，諸如陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包 括文數字及其他鍵之輸入裝置114可耦接至匯流排102以將資訊及命令選擇傳達至處理器104。另一類型之使用者輸入裝置可為用以將方向資訊及命令選擇傳達至處理器104且控制顯示器112上之游標移動的游標控制件116，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向鍵。此輸入裝置通常具有在兩個軸線(第一軸線(例如，x)及第二軸線(例如，y))中之兩個自由度，其允許該裝置指定在平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入裝置。
根據一個實施例，最佳化製程之部分可回應於處理器104執行主記憶體106中所含有之一或多個指令之一或多個序列而由電腦系統100執行。可自諸如儲存裝置110之另一電腦可讀媒體將此類指令讀取至主記憶體106中。主記憶體106中所含有之指令序列的執行致使處理器104執行本文中所描述之製程步驟。可使用多處理配置中之一或多個處理器來執行主記憶體106中所含有之指令序列。在一替代實施例中，可使用硬佈線電路來替代軟體指令或結合軟體指令來使用。因此，本文中之描述不限於硬體電路及軟體之任何特定組合。
如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」指參與將指令提供至處理器104以供執行之任何媒體。此媒體可呈許多形式，包括(但不限於)非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括(例如)光碟或磁碟，諸如儲存裝置110。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體106。傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，包括包含匯流排102的線。傳輸媒體亦可呈聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外(IR)資料通信期間所產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括(例如)軟性磁碟、可撓性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、 RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
各種形式之電腦可讀媒體可涉及將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器104以供執行。舉例而言，指令可最初承載於遠端電腦之磁碟或記憶體上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體中，且經由通信路徑發送指令。電腦系統100可自路徑接收資料且將資料置放於匯流排102上。匯流排102將資料攜載至主記憶體106，處理器104自主記憶體106擷取並執行指令。由主記憶體106接收之指令可視情況在由處理器104執行之前或之後儲存於儲存裝置110上。
電腦系統100可包括耦接至匯流排102之通信介面118。通信介面118提供對網路鏈路120之雙向資料通信耦合，網路鏈路120連接至網路122。舉例而言，通信介面118可提供有線或無線資料通信連接。在任何此類實施中，通信介面118發送及接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光學信號。
網路鏈路120通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料裝置。舉例而言，網路鏈路120可經由網路122而將連接提供至主機電腦124或由網際網路服務業者(ISP)126操作之資料設備。ISP 126又經由全球封包資料通信網路(現通常被稱作「網際網路」128)而提供資料通信服務。網路122及網際網路128兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路120上且經由通信介面118之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統100且自電腦系統100攜載數位資料)為輸送資訊的例示性形式之載波。
電腦系統100可經由網路、網路鏈路120及通信介面118發送訊息且接 收包括程式碼之資料。在網際網路實例中，伺服器130可經由網際網路128、ISP 126、網路122及通信介面118傳輸應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一個此類經下載應用程式可提供用以實施本文中之方法的程式碼。經接收程式碼可在其被接收時由處理器104執行，及/或儲存於儲存裝置110或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統100可獲得呈載波形式之應用程式碼。
圖11示意性地描繪例示性微影設備。該設備包含：-照明系統IL，其用以調節輻射光束B。在此特定情況下，照明系統亦包含輻射源SO；-第一物件台(例如，光罩台)MT，其具備用以固持圖案化裝置MA(例如，倍縮光罩)之圖案化裝置固持器，且連接至用以相對於物品PS準確地定位該圖案化裝置之第一定位器PM；-第二物件台(基板台)WT，其具備用以固持基板W(例如，抗蝕劑塗佈矽晶圓)之基板固持器，且連接至用以相對於物品PS準確地定位基板之第二定位器PW；-投影系統PS(例如，折射、反射或反射折射光學系統)，其用以將圖案化裝置MA之經輻照部分成像至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
如本文中所描繪，設備屬於透射類型(亦即，具有透射光罩)。然而，一般而言，其亦可屬於(例如)反射類型(具有反射光罩)。或者，設備可使用另一種圖案化裝置作為經典光罩之使用的替代；實例包括可程式化鏡面陣列或LCD矩陣。
源SO(例如，水銀燈或準分子雷射)產生輻射光束。此光束直接地或 在已橫穿諸如擴束器之調節器之後饋入至照明系統(照明器)IL中。照明器IL可包含經組態以設定光束中之強度分佈之外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ-外部及σ-內部)的調整器AD。另外，照明器IL通常將包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。以此方式，照射於圖案化裝置MA上之光束B在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
關於圖11應注意，源SO可在微影設備之外殼內(此通常為當源SO為(例如)水銀燈時之情況)，但其亦可遠離微影設備，其產生之輻射光束被導向至該設備中(例如，藉助於合適導引鏡面BD)；此後一情境通常為當源SO為準分子雷射(例如，基於KrF、ArF或F2雷射作用)時之情況。
光束B隨後截取被固持於圖案化裝置台MT上之圖案化裝置MA。在已橫穿圖案化裝置MA的情況下，光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將光束B聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW(及干涉計IF)，可準確地移動基板台WT，例如，以便將不同目標部分C定位於光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM可用於(例如)在自圖案化裝置庫之機械擷取圖案化裝置MA之後或在掃描期間相對於光束B之路徑而準確地定位圖案化裝置MA。一般而言，將藉助於圖11中未明確描繪之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現物件台MT、WT之移動。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(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)。類似地，在多於一個晶粒被提供於圖案化裝置(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於晶粒內、裝置特徵當中，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製程條件。
圖12示意性地描繪另一例示性微影設備1000。微影設備1000包括：-源收集器模組SO-照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，EUV輻射)；-支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩或倍縮光罩)MA，且連接至經組態以準確地定位該圖案化裝置之第一定位器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，且連接至經組態以準確地定位該基板之第二定位器PW；及-投影系統(例如，反射投影系統)PS，其經組態以將由圖案化裝置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，包含一或多個晶粒)上。
如此處所描繪，設備1000屬於反射類型(例如，使用反射光罩)。應注意，因為大多數材料在EUV波長範圍內具吸收性，所以圖案化裝置可具有包含(例如)鉬與矽之多堆疊的多層反射器。在一個實例中，多堆疊反射器具有鉬及矽之40層對。可藉由X射線微影產生甚至更小的波長。由於大多數材料在EUV及x射線波長下具吸收性，所以圖案化裝置構形上之經圖案化吸收材料薄件(例如，多層反射器之頂部上之TaN吸收器)定義特徵將印刷(正型抗蝕劑)或不印刷(負型抗蝕劑)之處。
參看圖12，照明器IL自源收集器模組SO接收極紫外線(EUV)輻射光束。用以產生EUV輻射之方法包括但未必限於藉由EUV範圍內之一或多個發射譜線將具有至少一種元素(例如，氙、鋰或錫)之材料轉換成電漿狀 態。在一種此類方法(通常被稱為雷射產生電漿(「LPP」))中，可透過藉由雷射束輻照燃料(諸如，具有譜線發射元素之材料的小滴、串流或叢集)而產生電漿。源收集器模組SO可為包括雷射(圖12中未展示)之EUV輻射系統之部分，該雷射用以提供用以激發燃料之雷射光束。所得電漿發射輸出輻射，例如，EUV輻射，該輸出輻射係使用安置於源收集器模組中之輻射收集器來收集。舉例而言，當使用CO2雷射來提供用於燃料激發之雷射光束時，雷射與源收集器模組可為分離實體。
在此類情況下，雷射不被視為形成微影設備之部分，且輻射光束係藉助於包含(例如)適合導引鏡面及/或擴束器之光束遞送系統而自雷射傳遞至源收集器模組。在其他情況下，舉例而言，當源為放電產生電漿EUV產生器(通常被稱為DPP源)時，源可為源收集器模組之整體部分。
照明器IL可包含經組態以調整輻射光束之角強度分佈的調整器。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部及/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可包含各種其他組件，諸如琢面化場鏡面裝置及琢面化光瞳鏡面裝置。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入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化裝置(例如，光罩)MA上，且由該圖案化裝置圖案化。在自圖案化裝置(例如，光罩)MA反射之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器PS2(例如，干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器)，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。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器PS1可用於相對於輻射光 束B之路徑準確地定位圖案化裝置(例如，光罩)MA。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如，光罩)MA及基板W。
所描繪之設備可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，在給定方向(所謂「掃描方向」)上同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，光罩台)MT之速度及方向。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間之連續輻射脈衝之間視需要更新可程式化圖案化裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如，上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
另外，微影設備可屬於具有兩個或多於兩個台(例如，兩個或多於兩個基板台、兩個或多於兩個圖案化裝置台，及/或一基板台及不具有基板之台)之類型。在此等「多載物台」裝置中，可並行地使用額外台，或可 在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言，在全文以引用之方式併入本文中的美國專利第5,969,441號中描述雙載物台微影設備。
圖13更詳細地展示設備1000，其包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構及配置以使得可將真空環境維持於源收集器模組SO之圍封結構220中。可藉由放電產生電漿源形成EUV輻射發射電漿210。可由氣體或蒸氣(例如，氙氣體、鋰蒸氣或錫蒸氣)產生EUV輻射，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內的輻射。舉例而言，藉由產生至少部分地離子化電漿之放電而產生極熱電漿210。為了輻射之高效產生，可需要(例如)10Pa分壓之Xe、Li、Sn蒸氣或任何其他合適氣體或蒸氣。在一實施例中，提供經激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。
由熱電漿210發射之輻射係經由定位於源腔室211中之開口中或後方的視情況選用之氣體障壁或污染物截留器230(在一些情況下，亦被稱作污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染物截留器230亦可包括氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。如在此項技術中已知，本文所進一步指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室212可包括可為所謂掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可反射離開光柵光譜濾光器240，光柵光譜濾光器240待沿由點虛線「O」指示之光軸而聚焦在虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器模組經配置以使得中間焦點IF位於圍封結構220 中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，照明系統IL可包括琢面化場鏡面裝置22及琢面化光瞳鏡面裝置24，琢面化場鏡面裝置22及琢面化光瞳鏡面裝置24經配置以提供在圖案化裝置MA處的輻射光束21之所要角分佈，以及在圖案化裝置MA處的輻射強度之所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化裝置MA處的輻射光束21之反射後，形成經圖案化光束26，且由投影系統PS經由反射元件28、30將經圖案化光束26成像至由基板台WT固持之基板W上。
比所展示之元件多的元件通常可存在於照明光學件單元IL及投影系統PS中。取決於微影設備之類型，可視情況存在光柵光譜濾光器240。另外，可存在比諸圖所展示之鏡面多的鏡面，例如，在投影系統PS中可存在比圖13中所展示之反射元件多1至6個的額外反射元件。
如圖13中所說明，收集器光學件CO被描繪為具有掠入射反射器253、254及255之巢套式收集器，僅作為收集器(或收集器鏡面)之一實例。掠入射反射器253、254及255被安置成圍繞光軸O軸向地對稱，且此類型之收集器光學件CO理想地結合放電產生電漿源(通常被稱為DPP源)予以使用。或者，源收集器模組SO可為LPP輻射系統之部分。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。
微影設備亦可屬於以下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。 亦可將浸潤液體施加於微影設備中之其他空間，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大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。
本文中所揭示之概念可用於模擬或在數學上模型化涉及微影設備之任何裝置製造程序，且可在使用能夠產生大小愈來愈小之波長之新興成像技術的情況下尤其有用。已經在使用中之新興技術包括深紫外線(DUV)微影，其能夠藉由使用ArF雷射來產生193奈米波長且甚至能夠藉由使用氟雷射來產生157奈米波長。此外，EUV微影能夠產生在5奈米至20奈米之範圍內的波長。
雖然本文中所揭示之概念可用於在諸如矽晶圓之基板上的裝置製造，但應理解，所揭示概念可與任何類型之微影成像系統一起使用，例如，用於在除了矽晶圓以外之基板上之成像的微影成像系統。
上文所提及之圖案化裝置包含或可形成設計佈局。可利用CAD(電腦輔助設計)程式來產生設計佈局。此製程通常被稱作EDA(電子設計自動化)。大多數CAD程式遵循預定設計規則集合，以便產生功能設計佈局/圖案化裝置。藉由處理及設計限制來設定此等規則。舉例而言，設計規則定義電路裝置(諸如，閘、電容器等)或互連線之間的空間容許度，以便確保電路裝置或線不以不合乎需要的方式彼此相互作用。設計規則限制通常被稱作「臨界尺寸」(CD)。電路之臨界尺寸可定義為線或孔之最小寬度，或兩條線或兩個孔之間的最小空間。因此，CD判定經設計電路之總大小及密度。當然，積體電路製造中之目標中之一者為在基板上如實地再生原始電路設計(經由圖案化裝置)。
如本文中所使用之術語「光罩」或「圖案化裝置」可被廣泛地解譯為指可用於向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中創製之圖案；術語「光閥」亦可用於此內容背景中。除了經典光罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化裝置之實例亦包括：
-可程式化鏡面陣列。此類裝置之一實例為具有黏彈性控制層及反射表面之矩陣可定址表面。此設備所隱含之基本原理為(例如)：反射表面之經定址區域將入射輻射作為繞射輻射反射，而未經定址區域將入射輻射作為非繞射輻射反射。在使用適當濾光器的情況下，可自經反射光束濾出該非繞射輻射，從而僅留下繞射輻射；以此方式，光束根據矩陣可定址表面之定址圖案而變得圖案化。可使用合適電子構件來執行所需矩陣定址。可(例如)自以引用之方式併入本文中的美國專利第5,296,891號及第5,523,193號搜集關於此類鏡面陣列之更多資訊。
-可程式化LCD陣列。以引用之方式併入本文中的美國專利第5,229,872號給出此類構造之一實例。
如所提及，微影蝕刻術(microlithography)為在諸如IC之裝置之製造中的重要步驟，在微影蝕刻術中形成於基板上之圖案界定IC之功能元件，諸如，微處理器、記憶體晶片等。類似微影技術亦用於形成平板顯示器、微機電系統(MEMS)及其他裝置。
根據解析度公式CD=k1×λ/NA，供印刷尺寸小於微影設備之經典解析度極限之特徵的製程通常被稱作低k1微影，其中λ為所使用輻射之波長(當前在大多數情況下為248奈米或193奈米)，NA為微影設備中之投影光學件之數值孔徑，CD為「臨界尺寸」(通常為所印刷之最小特徵大小)，且k1為 經驗解析度因數。一般而言，k1愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，將複雜微調步驟應用於微影設備及/或設計佈局。此等微調步驟包括(例如，但不限於)NA及光學相干設定之最佳化、定製照明方案、相移圖案化裝置之使用、設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及製程校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。
作為一實例，OPC解決以下事實：投影於基板上之設計佈局之影像的最終大小及置放將不相同於或簡單地僅取決於該設計佈局在圖案化裝置上之大小及置放。熟習此項技術者將認識到，尤其在微影模擬/最佳化之內容背景中，術語「光罩」/「圖案化裝置」及「設計佈局」可互換地使用，此係因為在微影模擬/最佳化中，未必使用實體圖案化裝置，而可使用設計佈局來表示實體圖案化裝置。對於存在於某一設計佈局上之小特徵大小及高特徵密度，給定特徵之特定邊緣之位置將在某種程度上受其他鄰近特徵之存在或不存在影響。此等近接效應起因於自一個特徵耦接至另一特徵的微量輻射及/或諸如繞射及干擾之非幾何光學效應。類似地，近接效應可起因於在通常在微影之後的曝光後烘烤(PEB)、抗蝕劑顯影及蝕刻期間之擴散及其他化學效應。
為了幫助確保設計佈局之經投影影像係根據給定目標電路設計之要求，可使用設計佈局之複雜數值模型、校正或預失真來預測及補償近接效應。論文「全晶片微影模擬及設計分析-OPC如何改變IC設計(Full-Chip Lithography Simulation and Design Analysis-How OPC Is Changing IC Design)」(C.Spence,Proc.SPIE，第5751卷，第1至14頁(2005年))提供對 當前「以模型為基礎」之光學近接校正製程的概述。在典型的高端設計中，設計佈局之幾乎每一特徵皆具有某種修改，以便達成經投影影像至目標設計之高保真度。此等修改可包括邊緣位置或線寬之移位或偏置，以及意欲輔助其他特徵之投影的「輔助」特徵之應用。
應用OPC通常並非「精密科學(exact science)」，而為並不始終補償所有可能近接效應之經驗迭代過程。因此，應藉由設計檢測(亦即，使用經校準數值製程模型之密集型全晶片模擬)來驗證OPC之效應(例如，在應用OPC及任何其他RET之後的設計佈局)，以便使將設計缺陷建置至圖案化裝置圖案中的可能性最小化。
OPC及全晶片RET驗證兩者可基於如(例如)美國專利申請公開案第US 2005-0076322號及Y.Cao等人之標題為「用於快速、全晶片模擬之經最佳化硬體及軟體(Optimized Hardware and Software For Fast,Full Chip Simulation)」(Proc.SPIE，第5754卷，405(2005年))之論文中所描述的數值模型化系統及方法。
一個RET係關於設計佈局之全域偏置之調整。全域偏置為設計佈局中之圖案與意欲印刷於基板上之圖案之間的差。舉例而言，25奈米直徑之圓形圖案可藉由設計佈局中之50奈米直徑圖案或藉由設計佈局中之20奈米直徑圖案但以高劑量印刷於基板上。
除了對設計佈局或圖案化裝置之最佳化(例如，OPC)以外，亦可與圖案化裝置最佳化聯合地抑或分離地最佳化照明源，以致力於改良總微影保真度。術語「照明源」及「源」在此文件中可互換使用。如所已知，諸如環形、四極及偶極之離軸照明為用以解析圖案化裝置中所含有之精細結構(亦即，目標特徵)之經論證方式。然而，當與傳統照明源相比時，離軸照 明源通常提供針對空中影像(AI)之較小輻射強度。因此，變得需要試圖最佳化照明源以在較精細解析度與減小之輻射強度之間達成最佳平衡。
舉例而言，可在Rosenbluth等人之標題為「用以印刷給定形狀之最佳光罩及源圖案(Optimum Mask and Source Patterns to Print A Given Shape)」(Journal of Microlithography,Microfabrication,Microsystems 1(1)，第13至20頁(2002年))之論文中發現眾多照明源最佳化途徑。將光源分割成若干區，該等區中之每一者對應於光瞳光譜之某一區。接著，將源分佈假定為在每一源區中均一，且針對製程窗最佳化每一區之亮度。在Granik之標題為「影像保真度及處理量之源最佳化(Source Optimization for Image Fidelity and Throughput)」(Journal of Microlithography,Microfabrication,Microsystems 3(4)，第509至522頁(2004年))之論文中闡述的另一實例中，概述若干現有源最佳化途徑，且提議將源最佳化問題轉換成一系列非負最小平方最佳化的基於照明器像素之方法。
對於低k1光微影，源及圖案化裝置兩者之最佳化有用於確保用於臨界電路圖案之投影的可行製程窗。一些演算法在空間頻域中將照明離散化成獨立源點且將圖案化裝置圖案離散化成繞射階，且基於可藉由光學成像模型自源點強度及圖案化裝置繞射階預測之製程窗度量(諸如，曝光寬容度)而分離地公式化成本函數(其被定義為所選設計變數之函數)。如本文中所使用之術語「設計變數」包含設備或裝置製造程序之參數集合，例如，微影設備之使用者可調整之參數，或使用者可藉由調整彼等參數而調整之影像特性。應瞭解，裝置製造程序之任何特性(包括源、圖案化裝置、投影光學件之特性及/或抗蝕劑特性)可在最佳化中之設計變數當中。成本函數通常為設計變數之非線性函數。接著使用標準最佳化技術來使成 本函數最小化。
全文特此以引用之方式併入之共同讓與的PCT專利申請公開案第WO2010/059954號中描述允許在無約束之情況下且在可實行時間量內使用成本函數來同時最佳化源及圖案化裝置(設計佈局)之源及圖案化裝置最佳化方法及系統。
全文特此以引用之方式併入本文中的美國專利申請公開案第2010/0315614號中描述涉及藉由調整源之像素而最佳化源的另一源及光罩最佳化方法及系統。
如本文中所使用之術語「投影光學件」應被廣泛地解譯為涵蓋各種類型之光學系統，包括(例如)折射光學件、反射光學件、孔隙及反射折射光學件。術語「投影光學件」亦可包括用於集體地或單個地導引、塑形或控制投影輻射光束的根據此等設計類型中之任一者而操作之組件。術語「投影光學件」可包括微影設備中之任何光學組件，而無論該光學組件在微影設備之光學路徑上位於何處。投影光學件可包括用於在來自源之輻射通過圖案化裝置之前塑形、調整及/或投影該輻射的光學組件，及/或用於在輻射通過圖案化裝置之後塑形、調整及/或投影該輻射的光學組件。投影光學件通常不包括源及圖案化裝置。
可使用以下條項進一步描述本發明：
1.一種方法，其包含：分別使用複數個基板量測配方而自一基板上之一圖案獲得複數個量測結果，該基板藉由一微影製程處理；使用一電腦，使用該複數個量測結果來重建該圖案，以獲得一經重建圖案。
2.如條項1之方法，其中藉由使用代數重建技術、雷冬變換或投影切片定理來重建該圖案。
3.如條項1至2中任一項之方法，其中重建該圖案並不使用該複數個量測結果中之每一者的全部。
4.如條項1至3中任一項之方法，其中該複數個量測結果包含繞射影像。
5.如條項1至4中任一項之方法，其中該複數個基板量測配方中之至少兩者在獲得該等量測結果時所使用之一度量衡工具之一光瞳平面處的強度分佈方面不同。
6.如條項1至5中任一項之方法，其中該複數個基板量測配方中之至少兩者在獲得該等量測結果時所使用之光的一波長或一偏振方面不同。
7.如條項1至6中任一項之方法，其中該圖案具有一不對稱性。
8.如條項1至7中任一項之方法，其中該圖案具有一傾斜底部。
9.如條項1至8中任一項之方法，其中該圖案具有一傾斜側壁。
10.如條項1至9中任一項之方法，其中獲得複數個量測結果包含藉由紫外線光或X射線照明該圖案。
11.如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含使用該經重建圖案來判定一邊緣置放誤差或一尺寸。
12.如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含使用該經重建圖案將一圖案化裝置對準至該圖案。
13.如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含判定該圖案之兩個子圖案之間的對準，其中該兩個子圖案係在該基板之不同層上。
14.如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含使用該經重建圖案 來判定該圖案之一經量測特性之一真值。
15.如條項1至10中任一項之方法，其進一步包含使用該經重建圖案來判定該圖案之一經量測特性之一系統誤差。
16.一種電腦程式產品，其包含記錄有指令之一電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施如條項1至15中任一項之方法。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(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，圖案化裝置中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化抗蝕劑。在抗蝕劑固化之後，將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。因此，使用壓印技術之微影設備通常包括用以固持壓印模板之模板固持器、用以固持基板之基板台，及用以產生基板與壓印模板之間的相對移動以使得壓印模板之圖案可壓印至基板之層上的一或多個致動器。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。

Claims (13)

  1. 一種方法，其包含：分別使用複數個基板量測配方(substrate measurement recipes)而自一基板上之一圖案獲得複數個量測結果，該基板藉由一微影製程處理；使用一電腦，使用該複數個量測結果來重建該圖案，以獲得一經重建圖案，其中重建該圖案並不使用該複數個量測結果中之每一者的全部，且該複數個量測結果中之每一者之一部分之一選擇係取決於其各別基板量測配方。
  2. 如請求項1之方法，其中藉由使用代數重建技術、雷冬變換或投影切片定理來重建該圖案。
  3. 如請求項1之方法，其中該複數個量測結果包含繞射影像。
  4. 如請求項1之方法，其中該複數個基板量測配方中之至少兩者在獲得該等量測結果時所使用之一度量衡工具之一光瞳平面處的強度分佈方面不同。
  5. 如請求項1之方法，其中該複數個基板量測配方中之至少兩者在獲得該等量測結果時所使用之光的一波長或一偏振方面不同。
  6. 如請求項1之方法，其中該圖案具有一不對稱性，及/或其中該圖案具 有一傾斜底部，及/或其中該圖案具有一傾斜側壁。
  7. 如請求項1之方法，其中獲得複數個量測結果包含藉由紫外線光或X射線照明該圖案。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該經重建圖案來判定一邊緣置放誤差或一尺寸。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該經重建圖案將一圖案化裝置對準至該圖案。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含判定該圖案之兩個子圖案之間的對準，其中該兩個子圖案係在該基板之不同層上。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該經重建圖案來判定該圖案之一經量測特性之一真值。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該經重建圖案來判定該圖案之一經量測特性之一系統誤差。
  13. 一種電腦程式產品，其包含記錄有指令之一電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施如請求項1之方法。
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