TWI623818B - 用於製程參數量測之目標元件類型 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示量測目標、目標設計方法及量測方法。量測目標包括屬於兩個或兩個以上目標元件類型之目標元件。各目標元件類型包括將指定生產參數偏移至一指定範圍之未分解特徵，且因此提供製程參數(諸如焦點及劑量)之敏感度監測及最優化工具。

Description

用於製程參數量測之目標元件類型 [相關申請案之交叉參考]
此申請案主張於2013年12月1日申請之美國臨時專利申請案第61/910,355號之權益，該案之全文以引用之方式併入本文中。
本發明係關於量測領域，且更特定言之，係關於製程參數量測。
當前目標設計方法使用隔離線及具有用於敏感度增強之輔助特徵之隔離線。軟體使用材料性質(光阻劑之n及k、抗反射塗層、平坦化薄膜等等)、標稱測試目標結構(線寬、側壁角度及高度)、合理預期之目標結構變化範圍及散射量測工具之光學參數(波長範圍、方位角範圍、入射角範圍、偏振等等)來產生模擬光譜之一程式庫。接著，曝露在此基礎上產生之FEM(焦點曝光矩陣)測試晶圓，且針對FEM中焦點及曝光之所有組合(若可能)，自測試目標收集光譜。在程式庫中找到各光譜之最接近匹配。程式庫匹配之對應結構參數(線寬、側壁角度、線高等等)係與自FEM之經程式化焦點及曝光組合相匹配。所得目標敏感度並不足以甚至為最近節點提供所需準確度及精確度。印刷圖案對歸因於使用如(例如)在T.A.Brunner、C.P.Ausschnitt之Process Monitor Gratings(2007年SPIE會議記錄第6518卷)中及在美國 專利第7,916,284號中闡述之輔助特徵而達成之掃描器焦點改變之敏感度增強可由在掃描器參數之整個範圍中及在製程參數之可容許範圍中之圖案之一可印刷性限制。
由成像工具(Christopher P.Ausschnitt、Mark E.Lagus之Seeing the forest for the trees：a new approach to CD control(1998年SPIE第3332卷))測量之線端縮短效應尤其在最佳掃描器焦點位置周圍遭受一低敏感度，其中所測量之目標參數之行為根據掃描器焦點改變而係拋物線的。
使用相移遮罩(見作為實例之T.A.Brunner等人之「Quantitative stepper metrology using the focus monitor test mask」(1994年SPIE會議記錄第2197卷)及美國專利案第7,545,520號)容許藉由將焦點改變轉換為可用一覆蓋測量工具測量之對準誤差而達成對掃描器焦點改變之一極高之敏感度。然而，相移遮罩並不用於生產中，因為其將導致標線價格之一明顯上升。
當前目標設計需要目標敏感度與目標可印刷性之間的一些折衷，此最終具有印刷圖案對掃描器焦點改變之一相對低敏感度，因此當前方法或具有低精確度或具有低準確度或具有「長產生期」。
美國專利公開案第2014/0141536號(該案之全部內容以引用之方式併入本文中)揭示一分段遮罩，該分段遮罩包含一組單元結構，其中各單元結構包含一組特徵，該等特徵具有沿一第一方向之一不可分解分段間距，其中沿第一方向之不可分解分段間距係小於微影印刷工具之照明，其中複數個單元結構具有沿垂直於第一方向之一第二方向之一間距，且其中不可分解分段間距適合於產生一印刷圖案以用於將微影工具之最佳焦點位置移位一選定量以達成焦點敏感度之一選定位準。
本發明之一個態樣提供包括屬於至少兩個目標元件類型之複數個目標元件之一量測目標，其中各目標元件類型包括將至少一個指定生產參數偏移至一指定範圍之未分解特徵。
本發明之此等、額外及/或其他態樣及/或優點在下列實施方式中陳述；可能可自實施方式推導；及/或可藉由本發明之實踐學習。
80‧‧‧照明圖案/偶極、四元或環形照明圖案/照明/四元照明/
85‧‧‧例示性掃描器照明方案/偏振方案/XY偏振方案
90‧‧‧先前技術目標結構/目標結構/先前技術目標
100‧‧‧目標元件類型/類型/基本目標設計(原型)/額外類型/原型/不同目標元件類型/不同類型/目標原型
100A‧‧‧目標元件類型/所圖解說明類型/類型
100B‧‧‧不同目標元件類型/所圖解說明類型/類型/目標元件類型
100C‧‧‧中間類型/類型/目標元件類型
100D‧‧‧中間類型/類型/目標元件類型
101‧‧‧目標元件/目標結構/所揭示目標結構
102‧‧‧未分解特徵/平行未分解特徵/平行與垂直未分解元件(段)/未分解分段
102A‧‧‧未分解特徵/平行未分解特徵/垂直未分解特徵/特徵
102B‧‧‧未分解特徵/平行未分解特徵/垂直未分解特徵/特徵
102C‧‧‧垂直未分解特徵/特徵
110‧‧‧所產生圖案
111‧‧‧元件/所產生元件
120‧‧‧所產生圖案/圖案
120A‧‧‧不同圖案
130‧‧‧光瞳平面影像/光瞳影像
140‧‧‧目標元件/目標設計
141‧‧‧信號導數(S/f)/分析
142‧‧‧Bossung曲線/分析
150‧‧‧量測目標/目標
P‧‧‧間距
P1‧‧‧參數/距離/目標元件間距
P2‧‧‧參數/距離
P3‧‧‧參數/距離
為更佳地理解本發明之實施例且展示可如何實行該等實施例，現將純粹藉由實例方式參考隨附圖示，其中相同數字指定貫穿全文之對應元件或部分。
在隨附圖示中：圖1A至圖1D係根據本發明之一些實施例之一目標元件類型及其產生之生產及焦點敏感度之高階示意性圖解說明。
圖2A至圖2C示意性圖解說明根據本發明之一些實施例藉由未分解特徵之設計而達成生產參數敏感度。
圖3示意性例示根據本發明之一些實施例之包括偏移(若干)生產參數且促成其目標生產敏感度之未分解特徵之目標元件類型之非限制性實例。
圖4係根據本發明之一些實施例之擁有具有不同目標元件類型之多個單元之量測目標之一高階示意性圖解說明。
圖5A及圖5B係根據本發明之一些實施例使用目標元件類型之照明考量之高階示意性圖解說明。
圖6係根據先前技術方法之一信號導數對焦點之相依性之一實例及根據本發明之一些實施例自先前技術目標至具有未分解元件之所揭示目標元件之一改變之一高階示意性圖解說明。
圖7係根據本發明之一些實施例圖解說明一方法之一高階流程圖。
在陳述實施方式前，陳述將在下文中使用之特定術語之定義可係有幫助的。
如在此申請案中使用之術語「目標元件」係指一量測目標之任何部分。
如在此申請案中使用之術語「目標結構」係指以在微影製程期間被分解之一方式經設計且產生之一目標之一部分，即，所產生之結構類似於所設計之結構。
如在此申請案中使用之術語「未分解特徵」係指經設計但並不如由微影工具所設計而產生之一目標元件之一特徵，即，各別所產生之特徵係不同於所設計之特徵。舉例而言，目標設計可包括遠小於目標結構之未分解特徵，且因此並不由微影工具產生。
如在此申請案中使用之術語「分段」係指將一目標結構細分為未分解特徵，該等未分解特徵在此申請案中由術語「段」指代。
注意，術語「分解」及「未分解」係關於特定方向。舉例而言，可相對於一細線之長度分解該細線，但相對於其寬度不可分解該細線。因此，具有細縱向分段之一條可經產生為具有一經分解之長尺寸但具有未分解之橫向分段特徵之一完整條。
如在此申請案中使用之術語「目標元件類型」或「原型」係指如下文闡述之目標元件之特定類型，其等藉由設計而通常組合在指定幾何圖案處之未分解特徵或段。
如在此申請案中使用之術語「平行」及「垂直」係指在目標元件或目標元件類型內之未分解特徵或段之相對定向。在特定實施例中，平行特徵在由微影工具分解之一方向上，而垂直特徵在未分解之方向上。相對於各別圖之定向，如在此申請案中使用之術語「水平」及「垂直」以一非限制性方式係指特定圖解說明之實例之特徵。
現詳細地特定參考圖式，強調，展示之細節係藉由實例方式且僅出於對本發明之較佳實施例之說明性論述之目的，且係為提供據信為本發明之原理及概念性態樣之最有用及容易理解之闡述而呈現。就此而言，並不嘗試比對本發明之一基礎理解所需更詳細地展示本發明之結構細節，結合圖式之闡述使熟習此項技術者明了可如何在實踐中實施本發明之若干形式。
在詳細解釋本發明之至少一個實施例前，應理解本發明並不將其應用限制於在下列闡述中陳述或在圖式中圖解說明之構造細節及組件配置。本發明可應用於其他實施例或以各種方式實踐或實行。同樣地，應理解本文中採用之措辭及術語係出於闡述之目的且不應被視為限制性的。
美國專利公開索第2014/0141536號揭示遮罩設計之一新概念，從而形成印刷圖案之最佳焦點位置之位移。此方法既提供所關注之一整個焦點範圍內之敏感度增強，又解決圍繞裝置之最佳焦點位置(產品晶圓上之標稱焦點位置)之標準線間隔目標之極其低敏感度之特定問題。然而，美國專利公開案第2014/0141536號基於對掃描器照明條件、遮罩材料及形貌以及光阻劑性質及顯影製程參數之初步知識而包含完整微影模擬。此資訊幾乎無法用於大多數製程，該等製程基於對微影及製程參數之減少之知識需要開發焦點偏移目標設計之新原理。
提供量測目標、目標設計方法及量測方法。量測目標包括屬於兩個或兩個以上目標元件類型之目標元件。各目標元件類型包括將指定生產參數偏移至一指定範圍之未分解特徵，且因此提供製程參數(諸如焦點及劑量)之敏感度監測及最優化工具。
本發明之特定實施例(i)呈現用於掃描器參數測量(舉例而言，焦點及劑量測量)之目標設計的新方法，其等提供對掃描器參數改變之一高敏感度而不會使印刷圖案的穩健性退化；(ii)展示所建議之目標 容許將掃描器焦點位移之測量與掃描器像差之效應分離，其容許對具有不同像差組之不同掃描器使用一個校準處方；且(iii)圖解說明用於FEM晶圓上之最佳焦點位置測量之焦點/劑量偏移目標的應用。
圖1A至圖1D係根據本發明之一些實施例之一目標元件類型100及其產生之生產及焦點敏感度的高階示意性圖解說明。圖1A示意性圖解說明在類型100之目標元件101內之未分解特徵102A、102B之一實例。目標元件類型100係由參數p1、p2、p3表徵，該等參數界定未分解特徵102A、102B如所設計或如在一遮罩上產生之指定幾何圖案。舉例而言，p1可在100nm與150nm之範圍中，p2可在50nm與100nm之範圍中，且p3可在10nm與50nm之範圍中。圖1B示意性圖解說明具有自目標元件101產生之元件111之各別所產生圖案110之一晶圓俯視圖。雖然元件111之間距p可類似於p1，但未分解特徵102A、102B並非被直接產生為元件111之任何特徵，因此其等被稱為未分解特徵。圖1C示意性圖解說明自目標元件101產生之各別所產生圖案120之一晶圓橫截面視圖。雖然圖案(元件111)之間距p可類似於p1，但未分解特徵102A、102B並非被直接產生為圖案的任何特徵。然而，如在圖1D中圖解說明，未分解特徵102A、102B經設計以將圖案120中之所產生元件111之一敏感度傳遞至生產參數(諸如掃描器焦點或劑量)。在圖解說明之實例中，歸因於目標元件101中之未分解特徵102A、102B的基礎設計，將掃描器焦點變化至一指定範圍產生不同圖案120A。特定言之，在-10nm至ca.30nm之範圍內偏移焦點導致所產生元件111中的差異，該等差異係可明顯識別的。因此，包括屬於至少兩個目標元件類型100之複數個目標元件101之揭示的量測目標(其中，各目標元件類型100包括將至少一個指定生產參數偏移至一指定範圍之未分解特徵102)提供對各別生產參數的敏感度，且容許監測該等設定。
圖2A至圖2C示意性圖解說明根據本發明之一些實施例藉由未分解特徵之設計而達成生產參數敏感度。圖2A示意性圖解說明增強各種照明圖案80中之敏感度之一例示性掃描器照明方案85(見下文之細節)。針對典型掃描器照明條件，可在甚至不具有以上列出之大多數資訊的情況下提供基本目標設計(原型)100。焦點偏移目標設計之照明條件之最顯著性質係偏振方案85。作為一實例，在圖2A中展示通常與偶極、四元或環形照明圖案80一起使用之XY偏振方案85。如在圖解說明一空中影像性質對焦点位置之相依性之圖表中例示，圖2B示意性圖解說明不具有對生產參數偏移相對不敏感之未分解特徵102之一先前技術目標結構90。特定言之，當目標結構90在空中影像性質對焦點位置之函數相依性之最小值處產生時，目標結構90產生空中影像性質對焦點位置之一低敏感度。相比之下，圖2C示意性圖解說明根據展現未分解特徵102之類型100中之一者之目標結構101之敏感度(針對例示性細節見圖3及圖4)。由於併入未分解特徵102，空中影像性質對焦點位置之相依性並不在一最小值(或最大值)處，且因此展現對各別生產參數(諸如掃描器焦點)中之偏移(偏差)之高敏感度。換言之，雖然先前技術目標結構90產生接近於零偏移(例如，在圖2B中之ca.5nm)之各別生產參數(例如，焦點)之最佳值，但所揭示目標結構101產生遠離零偏移(例如，在圖2C中之ca.-60nm)之各別生產參數(例如，焦點)之最佳值。
在特定實施例中，對生產參數之敏感度經移位至圍繞微影工具之經聚焦位置之區域，一位移能夠修正焦點偏差同時保持微影工具聚焦。雖然使用先前技術目標，圍繞微影工具之經聚焦位置之區域之特徵為對焦點偏差之低敏感度(如圖2B之敏感度函數之最小值係在零焦點位置附近)，但是使用所揭示目標之特定實施例，圍繞微影工具之經聚焦位置之區域之特徵為對焦點偏差之高敏感度(如圖2C之敏感度 函數之最小值係遠離零焦點位置，後者具有一傾斜敏感度函數)。發明者已發現，設計具有所揭示類型之未分解特徵之目標促成參數之生產敏感度移位至圍繞工具焦點位置之區域(或等效地促成焦點位置遠離敏感度最小區域之移位)。
針對具有位於最小設計規則間距與最小設計規則間距之兩倍之間的間距之目標，由於由照明系統之左一半形成之零與+1繞射級之間的干擾及由照明系統之右一半產生之零與-1繞射級之間的干擾而構造空中影像。因此，空中影像強度可如在方程式1中闡述。
其中Φ取決於遮罩設計，且對應於零與+1或-1繞射級之間的相位差。基於在方程式1中闡述之空中影像之最佳焦點位置定義係在方程式2中界定。
Φ+α．△F BEST =π 方程式2
通常選擇遮罩形貌及遮罩材料來提供線間隔目標之相移π(經衰減且交替之相移遮罩)，且在此情況下之最佳焦點位置係在零附近(圖2B)。由於X偏振光僅促成一常數A(針對所考量範圍之間距，X偏振照明源未形成傳播及由物鏡±1繞射級之捕獲)，故由Y偏振照明源判定空中影像對焦點之相依。針對垂直偏振光源，在垂直方向上具有電容率ε1之線分割提供針對有效電容率之下列表達式(表達式3)： 其中ε2係空氣電容率且η係在垂直方向上分段之工作週期。因此，垂直方向上之未分解特徵102改變零與第一繞射級之間的相位差，且藉此誘導對圍繞裝置生產之工作焦點位置之生產參數之敏感度。
圖3示意性例示根據本發明之一些實施例之包括偏移(若干)生產參數且促成其目標生產敏感度之未分解特徵102之目標元件類型100之 非限制性實例。舉例而言，目標元件類型100A表示具有在垂直方向(垂直於分段條之方向)上之線分割之一目標設計，其導致根據表達式3之電容率改變。
遮罩光學性質之此改變致使最佳焦點向上移位(由在所圖解說明類型100A下方之箭頭表示)，從而指示焦點偏移介於(例如)-100nm與-40nm之間。一不同目標元件類型100B(其中線在水平方向(平行於分段條之方向)上分割)提供在表達式4中表達之有效電容率改變：
其致使最佳焦點向下移位(如由在所圖解說明類型100B下方之箭頭例示)，從而指示焦點偏移介於(例如)+10nm與+60nm之間。在兩種類型100A、100B中，未分解特徵102相互平行(在一不同方向上之各類型對應於照明偏振方向)。
在圖3之頂部示意性圖解說明中間類型100C、100D。在此等類型100中，未分解特徵102包括目標結構之垂直分段及目標結構之平行分段中之至少一者，其中該等段可互連。目標元件類型100之未分解特徵102可經組態以根據一目標結構之平行分段與垂直分段之一比率來判定指定範圍。在圖解說明之實例中，類型100C提供在-70nm與0nm之間的一參數偏移範圍，而類型100D提供在-10nm與+30nm之間的一參數偏移範圍。類型100A至100D之組合將能夠量化各別參數之準確度之多個敏感度位準提供至一或多個生產參數。
注意，在製程窗之一部分處(在圖解說明之非限制性情況中，焦點參數中之-100nm至50nm)，所有四種類型100對生產參數高度敏感；在製程窗之大多數部分中，至少兩種類型100展現高敏感度；且可選擇三種經正確選定之類型100以在整個製程窗內提供良好敏感度(亦見圖4中之額外類型100)。
在特定實施例中，五種目標元件類型100係用來達成下列焦點敏感度組：特徵為敏感度分佈之中心中70nm之一範圍之0±130nm、70±70nm、10±140nm、10±140nm及0±90nm及所有分佈共同跨過之90nm之一共同範圍，而五種目標元件類型100之另外群組係用來達成下列焦點敏感度組：特徵為敏感度分佈之中心中30nm之一範圍之0±130nm、30±70nm、0±130nm、10±140nm及20±70nm及所有分佈共同跨過之130nm之一共同範圍。在此等組態中，達成製程參數相關誤差之一實驗性減少。注意，類型100可經選定且經組態以提供與各種製程參數相關之複數個分佈。
(除在圖2A中圖解說明之一個偏振組態外)可對任何其他偏振組態應用類似考量。實際上，由於在不瞭解微影製程之所有細節(照明方案、光阻劑性質、BARC、TARC(分別為底部及頂部抗反射塗層)層參數)的情況下，可能無法判定精確之遮罩參數，故可藉由下列方式使用以上原型100：在一測試FEM晶圓上印刷具有一選定間距(在最小設計規則與最小設計規則之兩倍之間)及組成各原型之不同規模之特徵之一組目標，使得可選擇良好印刷且在所需焦點及劑量範圍內敏感之各原型100之一代表。各原型100之選定代表可包括四個單元目標，其等可用於一產品晶圓上之焦點及劑量測量。亦可使用一標準線間隔目標來取代原型100中之一者。
圖4係根據本發明之一些實施例之擁有具有不同目標元件類型100之多個單元之量測目標150之一高階示意性圖解說明。在圖4之中心中示意性表示量測目標150，而在圖4之周边處例示具有各種未分解特徵102之目標元件類型。目標元件類型100A、100C及100D圖解說明未分解特徵102之不同組合，諸如目標元件類型100A包括具有不同大小之未連接之平行未分解特徵102A、102B，目標元件類型100D包括藉由垂直未分解特徵102B互連之平行未分解特徵102A(或類似地，藉 由垂直未分解特徵102A互連之平行未分解特徵102B)及目標元件類型100C包括藉由垂直未分解特徵102C互連之平行未分解特徵102A、102B。雖然類型100D中之所有特徵皆互連，但類型100C中之互連係部分的。顯而易見，未分解特徵102之任何其他組合可用於產生特定生產參數之指定位移。三種所圖解說明之類型100A、100D、100C之特徵為經設計之距離p1、p2、p3。目標元件類型100B圖解說明平行未分解特徵102之一實例，其可用作目標150中之類裝置分段。平行與垂直未分解元件(段)102之比率可經設計以判定生產參數偏移。可在一FEM晶圓上用不同類型100之數十或數百個目標元件印刷目標150以產生製程敏感度分析。
在特定實施例中，未分解特徵102之非限制性例示相對尺寸可包括在p2/4與p1-p2/4之間的類型100A、100C中之特徵102A、102B之水平特徵長度、等於p2/4之垂直特徵長度及等於p2/3之類型100C中之特徵102C之寬度；類型100D中之特徵102B(b)之長度及特徵102A(a)之寬度可分別涉及在p2/4與p1/2-a之間及在p2/4與p1/2-p2/8-b/2之間，其中特徵102B之寬度係ca.p2/3。在類型100B中，特徵寬度及特徵間距可根據類似考量或模擬判定。
瞭解關於照明條件之額外資訊(照明光瞳中之精確光分佈及遮罩參數)容許必須在測試晶圓上印刷之目標量的顯著減少。當然，在此情況中，可針對各特定目標設計模擬由方程式1闡述之空中影像。可針對具有不同掃描器焦點位置之原型100中之任何一者來計算空中影像，且可界定一空中影像臨限值以將印刷線之寬度判定為空中影像符合臨限值(見圖1B)之點之間之一距離。針對任何特定設計規則目標，在瞭解照明條件及遮罩CD(臨界尺寸)及印刷線CD之值的情況下，可計算空中影像臨限值之一近似值。對應於在所需生產參數(例如，焦點及劑量)範圍內之任何特定遮罩設計之圖案的可印刷性可使用針對 空中影像模擬之麥克斯威爾(Maxwell)解算器檢查。此顯著減小應搜索以找到最佳遮罩選擇的遮罩參數變化範圍。
圖5A及圖5B係根據本發明之一些實施例使用目標元件類型100之照明考量的高階示意性圖解說明。連同針對對焦點偏差之目標敏感度的要求，一成功之F/D(焦點劑量)量測可經組態以滿足以下要求：F/D量測反映掃描器焦點相對於裝置最佳焦點之偏差，及F/D量測穩健地在掃描器像差中漂移，且在不需要FEM重新校準之情況下達成掃描器之間的轉移。為分析提出之目標原型100如何對應於上述要求，可將一偶極照明組態視為一實例(圖5A)。在左圖表中用L(左)及R(右)照明極展示照明80，自左至右用L0、R-1、L+1與R0(0及±1指定極之各別繞射級)展示光瞳平面影像130。在最小設計規則間距與多達最小設計規則間距之幾乎兩倍之一間距範圍中，投射於晶圓上之影像針對右照明極R形成為零與+1繞射級之間之一干擾，且針對左照明極L形成為零與-1繞射級之間之一干擾(針對其中最小設計規則間距係128nm且遮罩上之光柵間距係200nm之情況，圖5A以一例示非限制性方式闡述照明光瞳中之光分佈)。
為簡明起見，若照明極用位於照明極中心處的點光源替換，則設計目標之對稱空中影像可以方程式5闡述為 其中Ws係對應於零與±1繞射級之光瞳點中之對稱像差之間的差，Wa係對應於零與±1繞射級之光瞳點中之反對稱像差之間的差，Φ係由遮罩結構之一特定選擇(在下文進一步討論)提供之零與±1繞射級之間的相位差，且α(z-Z P )係由自掃描器焦點位置之焦點位移造成之零與±1 繞射級之間的相移。，其中θ 0及θ 1係對應於零及第一 繞射級之照明平面波的極角。在點狀照明源框架中，參數α、W s 及W a 僅取決於極中心的位置及間距，且因此對於具有相同間距之任何類型的遮罩(其中將原型100作為一實例)皆係相同的。再者，由於對於一遮罩上之一給定照明極位置及目標間距，α及W s 對於任何目標設計係相同數字，故對稱像差之現象等效於一些焦點位移△Z F =W s /α，任何目標設計亦係如此。
至圖5A之右側，針對一有限照明極之具有間距P至1.5．Pmin(Pmin係最小設計規則間距)之四個原型100，計算且呈現最佳焦點位置隨對稱像差振幅(初級球面像差)之增大而改變之PROLITH模擬結果。所模擬結果基於上文討論之點光源近似法證明所有結論之正確性。圖5B示意性圖解說明具有各別光瞳影像130之四元照明80及展示上文呈現之考量對於四元照明亦係正確之模擬結果。將環形照明之一截斷部分納入考量，對環形照明組態實行類似分析且得出相同結論。模擬結果進一步提供針對不同照明圖案最佳焦點位置位移隨球面像差振幅之增加之對應速率。
在特定實施例中，目標元件類型經組態為對稱的，且目標元件間距p1經選定於最小設計規則間距Pmin與最小設計規則間距之兩倍之間的範圍中(Pmin<P1<2．Pmin)。由於下列原因，此選擇可有利於焦點量測：
1. 印刷圖案間距未由量測工具分解(零級量測)，使得造成印刷圖案之一橫向位移之不對稱像差並不影響焦點及劑量之測量。
2. 除最佳焦點之一位移外，印刷結構之形狀不受掃描器像差改變影響。
3. 歸因於掃描器像差改變之印刷結構之最佳焦點之位移對於包含裝置之具有相同間距之所有對稱結構係相同的(但其確實取決於間距)。
4. 在此等結構上實行之F/D量測對掃描器像差改變係穩健的，且 反映相對於具有相同間距之任何裝置結構之最佳焦點之真實焦點位移。並不需要針對掃描器或當掃描器像差漂移時之重新校準。
因此，有利地，具有有相同間距(其中P1<2．Pmin)之多個對稱目標之焦點量測自動報告相對於(具有相同間距之)裝置之最佳焦點之掃描器焦點，當掃描器像差漂移時不需要FEM重新校準且在不需要FEM重新校準之情況下達成掃描器之間的轉移。
其中可應用所揭示焦點偏移目標之一額外區域係最佳焦點位置測量。一般言之，最佳焦點位置測量之無模型方法之應用係極有問題的。當然，最佳焦點位置經界定為其中印刷圖案之中間臨界尺寸(MCD)接近其極值(取決於其他微影製程參數(諸如作為一實例之劑量)之最小值或最大值)之一焦點位置。因此，MCD僅在圍繞最佳焦點位置之一焦點範圍中經歷微小改變，且因此在此焦點範圍中之所測量信號之行為受其他圖案參數(諸如側壁角度(或更一般言之由輪廓變化)、光阻劑損失變化及等等)之強烈影響。舉例而言，通常在此範圍中單調改變之SWA可導致所測量信號極值位置與所需最佳焦點位置之間的一顯著失配。
圖6係根據先前技術方法之一信號導數對焦點之相依性之一實例之一高階示意性圖解說明。在實例中，信號導數係相對於(作為一非限制性實例)作為一製程參數之焦點，在沒有製程變化之情況下自FEM晶圓計算信號導數(S/f)141(左)，且對於相同目標經圖解說明為一各別Bossung曲線142(隨焦點而變之焦點曝光矩陣、ADI(顯影後檢視)CD)(右)。圖6之底部部分圖解說明自先前技術目標90至具有未分解元件102之目標元件140之改變(見下文)。
對使用兩種類型之分析141、142之最佳焦點位置之比較導致不同焦點位置，根據Bossung曲線142，最佳焦點位置係約+5nm，然而經計算為相對於焦點(S/f)之信號導數141之零值之一位置之最佳焦 點位置係約-35nm至-40nm。換言之，針對最佳焦點位置定義，需要瞭解的並非相對於掃描器焦點位置之信號之導數(其可使用印刷FEM晶圓計算)，而是相對於焦點之MCD之導數(其無法直接測量)。
在其中可僅由MCD及SWA(側壁角度)參數闡述印刷圖案之非限制性情況中(此係具有接近於最小設計規則間距之間距之線間隔遮罩之情況)，信號導數可在方程式6中表達為：
此處，向量針對偵測器像素陳述(其可係光譜工具之波長或角度 散射量測工具之入射角)。信號對MCD改變向量之敏感度可藉由 比較對應於相同焦點位置之不同劑量之信號而計算。在此情況中，圖案輪廓之變化很小，且若不存在光阻劑損失，則信號改變之主要部分可與MCF改變相關聯。使用該事實：對MCD之敏感度與對SWA向量之敏感度之間的交叉相關係小的~0.1，相對於焦點之MCD之導數可在方程式7中近似計算為：
表達式7之零值之位置應更接近於自Bossung曲線142所界定之真實最佳焦點位置。
相對於劑量之信號導數可藉由減去對應於相同掃描器焦點位置之不同劑量之信號而自FEM晶圓計算。可針對掃描器焦點位置完成此程序，且相對於劑量之信號導數可根據焦點位置而計算。然而，基於FEM晶圓方法，與不同地點之間的製程變化相關聯之誤差被引入。為提供最佳焦點位置之更準確測量，可使用局部曝光矩陣(針對地點)。出於此目的，兩個目標可在各側處印刷，其中目標中之一者係基本線間隔目標，其之最佳焦點位置需要測量，而第二目標對應於提供一印 刷圖案之特殊遮罩設計，針對第一目標可獲得該印刷圖案，但其具有不同劑量。當然，針對具有小於最小設計規則間距之兩倍之間距之目標，由方程式1闡述空中影像，其中A、B及Φ由照明條件、遮罩參數及目標設計判定。劑量改變對應於係數A及B之成比例改變，使得AA．(1+δ)及BB．(1+δ)。使得為模擬劑量改變，可使用提供係數A及B之類似成比例改變之目標設計。在圖6之底部展示此等目標設計之一實例，圖6圖解說明藉由使用未分解分段102(舉例而言在垂直於光柵方向之方向上)來模擬劑量改變之目標設計140。
在特定實施例中，可印刷一完整局部焦點及曝光矩陣。舉例而言，一六個單元之目標包括模擬不同焦點位置處之劑量改變之三對。舉例而言，六個單元可對應於下列空中影像：
1. A．(1+δ),B．(1+δ),-Φ1.
2. A,B,-Φ1.
3. A．(1+δ),B．(1+δ),0.
4. A,B,0.
5. A．(1+δ),B．(1+δ),Φ2.
6. A,B,Φ2.
針對各對，根據表達式7可計算參數。此外，使用拋物線近 似法，可計算對應於上述參數之零值之焦點位置。
同根據所揭示原理之任何設計變更形式一樣，用於產生具有目標元件類型100之目標之目標設計檔案同樣被視為本發明之部分。
圖7係根據本發明之一些實施例圖解說明一方法200之一高階流程圖。方法200之任何階段可藉由各別軟體及/或硬體實行，且可能至少部分地被實施為一電腦程式產品，其包括具有隨其體現之電腦可讀程式之一非暫時性電腦可讀儲存媒體，該電腦可讀程式經組態以實行 方法階段中之至少一者之至少部分。方法200可包括產生針對具有所揭示目標元件類型之目標之目標設計檔案以及根據所揭示原理之設計變更形式。
方法200包括使用屬於(例如)兩個至五個目標元件類型之目標元件來設計一量測目標，各類型包括將(若干)生產參數偏移至一指定範圍之未分解特徵(階段205)及/或將參數之生產敏感度移位至工具焦點位置附近(階段210)。
方法200可包括使用相互平行之未分解特徵(階段212)，使用相互垂直之未分解特徵(階段214)及/或使用一目標結構之平行段及垂直段之組合(階段215)及可能地互連該等段中之至少一些段(階段217)。
方法200可包括組態目標結構之平行段與垂直段之比率以判定偏移或位移之指定範圍(階段220)。
方法200可包括將目標元件間距選定為介於最小設計規則間距之一倍與兩倍之間(階段225)及最終使用目標元件類型來修改掃描器焦點及/或劑量(階段230)。
資料處理階段及控制階段可藉由各別處理器實施，且演算法可藉由包括一電腦可用媒體之(若干)各別電腦程式產品實施，電腦可用媒體具有在其上有形體現之電腦可用程式碼，該電腦可用程式碼經組態以實行各別階段中之至少部分階段。
有利地，揭示之新目標設計概念容許在不瞭解關於微影及製程條件之完整資訊的情況下設計焦點偏移目標。建議之目標自動報告相對於(具有相同間距之)裝置之最佳焦點之掃描器焦點或其他製程參數，而不需要在掃描器像差漂移時之FEM重新校準。新目標在不需要FEM重新校準之情況下達成掃描器之間的轉移且提供在各地點上之局部FEM。
在特定實施例中，建議之方法容許在不瞭解關於微影及製程參 數之任何資訊卻瞭解光源偏振方案或在僅瞭解關於掃描器照明方案之完整資訊的情況下設計對掃描器焦點改變敏感之目標。在最小設計規則間距(MDRP)與MDPR之兩倍之間的目標間距之特定選擇容許焦點測量與掃描器像差效應之間的分離。新目標設計進一步容許在各地點上印刷局部FEM，此(例如)減小製程變化對最佳焦點位置之測量之影響。新敏感目標設計以及焦點及劑量測量之新方法可為下一節點之道路圖提供一良好基礎。
在特定實施例中，各別測量演算法及程序可在硬體及/或軟體中實施，經整合於量測工具中及/或作為用於在焦點及劑量控制中使用之(若干)獨立模組而提供。歸因於所揭示目標對掃描器焦點改變之一高敏感度，在不需要全模型化僅基於FEM晶圓及/或部分模型化方法之情況下達成準確的掃描器焦點測量。
在上文闡述中，一實施例係本發明之一實例或實施方案。「一項實施例」、「一實施例」、「特定實施例」或「一些實施例」之各種出現未必皆係指相同實施例。
儘管本發明之各個特徵可在一單一實施例之內容脈絡中闡述，但該等特徵亦可單獨提供或以任何適合組合提供。相反地，儘管為明確起見本文中可在單獨實施例之內容脈絡中闡述本發明，但本發明亦可在一單一實施例中實施。
本發明之特定實施例可包含來自上文所揭示之不同實施例之特徵，且特定實施例可併入來自上文所揭示之其他實施例之元件。在一特定實施例之內容脈絡中之本發明之元件之揭示內容並不應視為僅將其用途限制於該特定實施例中。
此外，應理解，可以各種方式實行或實踐本發明且可在除在以上闡述中概述之實施例外之特定實施例中實施本發明。
本發明不限於彼等圖表或對應闡述。舉例而言，流程不必移動 穿過各圖解說明之方框或狀態，或不必按與所圖解說明及闡述之完全相同之次序移動。
除非另有界定，否則本文中使用之技術及科學術語之含義應如熟習本發明所屬技術者通常所理解。
雖然已關於有限數目個實施例闡述本發明，但此等實施例不應被解釋為對本發明之範疇之限制，而應解釋為較佳實施例中之一些實施例之例示。其他可能的變化、修改及應用亦在本發明之範疇內。因此，本發明之範疇不應由迄今已闡述之內容限制，而應由隨附申請專利範圍及其等合法等效物限制。

Claims (22)

  1. 一種量測目標，其包括：複數個印刷元件，其中該複數個印刷元件之至少一個印刷元件之一輪廓(profile)對一製程窗中之至少一個生產參數之偏差敏感，其中該複數個印刷元件對應至一圖案遮罩上之至少兩個目標元件類型，其中該至少兩個目標元件類型之每一者包括一或多個未分解特徵，該一或多個未分解特徵判定該複數個印刷元件之一部分對於該製程窗中之一指定範圍之該至少一個生產參數之該等偏差的一敏感度。
  2. 如請求項1之量測目標，其中該一或多個未分解特徵相互平行。
  3. 如請求項1之量測目標，其中該一或多個未分解特徵相互垂直。
  4. 如請求項1之量測目標，其中該一或多個未分解特徵包括：該至少兩個目標元件類型之一目標元件類型之垂直分段或該至少兩個目標元件類型之一目標元件類型之平行分段中的至少一者。
  5. 如請求項4之量測目標，其中該等垂直分段及該等平行分段互連。
  6. 如請求項1之量測目標，其中該等未分解特徵經組態以根據該至少兩個目標元件類型之一目標元件類型之平行分段與垂直分段之一比率來判定該敏感度。
  7. 如請求項1之量測目標，其中該至少一個生產參數包括：掃描器焦點及劑量。
  8. 如請求項1之量測目標，其中該至少一個生產參數包括：掃描器焦點或劑量中的至少一者。
  9. 如請求項1之量測目標，其中該複數個印刷元件經設計處於一最小設計規則間距與該最小設計規則間距的兩倍之間之一間距。
  10. 如請求項1之量測目標之一目標設計檔案。
  11. 如請求項1之量測目標，其中該複數個印刷元件之該至少一個印刷元件之該輪廓包含一側壁角度或一臨界尺寸中的至少一者。
  12. 一種方法，其包括：針對一量測目標之複數個印刷元件之生產而設計一圖案遮罩，其中該複數個印刷元件之至少一個印刷元件之一輪廓對一製程窗中之至少一個生產參數之偏差敏感，其中該圖案遮罩包含至少兩個目標元件類型，其中該至少兩個目標元件類型之每一者包括一或多個未分解特徵，該一或多個未分解特徵判定該複數個印刷元件之一部分對於該製程窗中之一指定範圍之該至少一個生產參數之該等偏差的一敏感度。
  13. 如請求項12之方法，其中該至少兩個目標元件類型包含相互平行之未分解特徵。
  14. 如請求項12之方法，其中該至少兩個目標元件類型包含相互垂直之未分解特徵。
  15. 如請求項12之方法，其中該至少兩個目標元件類型包含平行段及垂直段之組合。
  16. 如請求項15之方法，其中該等平行段及垂直段之組合之至少一些互連。
  17. 如請求項15之方法，其進一步包括：組態該等平行段與該等垂直段之一比率以判定該製程窗中之該指定範圍。
  18. 如請求項12之方法，其中該至少一個生產參數包括：掃描器焦點及劑量。
  19. 如請求項12之方法，其中該至少一個生產參數包括：掃描器焦點或劑量中的至少一者。
  20. 如請求項12之方法，其進一步包括：將一目標元件類型間距選擇為介於一最小設計規則間距與該最小設計規則間距的兩倍之間。
  21. 一種圖案遮罩，其包括：針對一量測目標之複數個印刷元件之生產的至少兩個目標元件類型，其中該複數個印刷元件之至少一個印刷元件之一輪廓對一製程窗中之至少一個生產參數之偏差敏感，其中該至少兩個目標元件類型之每一者包括一或多個未分解特徵，該一或多個未分解特徵判定該複數個印刷元件之一部分對於該製程窗中之一指定範圍之該至少一個生產參數之該等偏差的一敏感度。
  22. 一種微影系統，其包含：一照明源；一或多個投影光學元件；及一圖案遮罩，其中該一或多個投影光學元件經組態以該圖案遮罩之一影像曝露一樣本，其中與該圖案遮罩之該影像相關聯之該樣本上之複數個印刷元件之至少一個印刷元件之一輪廓對一製程窗中之至少一個生產參數之偏差敏感，其中該圖案遮罩包含至少兩個目標元件類型，其中該至少兩個目標元件類型之每一者包括一或多個未分解特徵，該一或多個未分解特徵判定該複數個印刷元件之一部分對於該製程窗中之一指定範圍之該至少一個生產參數之該等偏差的一敏感度。
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