TWI626514B - 度量衡方法及微影方法、微影單元及電腦程式 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種量測一目標之方法、相關聯微影方法及微影單元。該方法包含在藉由一微影程序曝光結構之後量測一或多個先前層上方之一基板上之一當前層中的該目標，其中該一或多個先前層各自已經歷一蝕刻步驟，該目標僅包含在該一或多個先前層中之至少一者中。以此方式，獲得對該目標之一蝕刻後量測。

Description

度量衡方法及微影方法、微影單元及電腦程式
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行裝置製造之度量衡方法及設備，且係關於使用微影技術來製造裝置之方法。
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，圖案化裝置(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。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鄰近目標部分的網路。在微影程序中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如，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(裝置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的各種形式之散射計。此等裝置將輻射光束引導至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性—例如，依據波長變化之在單一反射角下之強度；依據反射角變化之在一或多個波長下之強度；或依據反射角變化之偏振—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，藉由諸如嚴格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相對較大(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，該等專利申請案之文獻之全文特此以引用之方式併入。專利公開案US20110027704A、US20110043791A及US20120242970A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之方式併入本文中。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單獨地獲得-1st 及+1st 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。 近年來，已設計整合式度量衡。此包含在微影程序期間對基板上之參數(例如，疊對、焦點或臨界尺寸)進行線內量測。對此等量測之準確度進行改良將為合乎需要的。
在一第一態樣中，本發明提供一種量測一目標之方法，其包含：在藉由一微影程序曝光結構之後量測一或多個先前層上方之一基板上之一當前層中之該目標，其中該一或多個先前層各自已經歷一蝕刻步驟，且其中該目標僅包含在該一或多個先前層中之至少一者中，藉此獲得對該目標之一蝕刻後量測。 在一第二態樣中，本發明提供一種執行一微影程序之方法，其包含：執行微影步驟以在一基板上之一或多個先前層中形成結構，該等先前層中之至少一者包含一目標；對該一或多個先前層執行一蝕刻步驟；曝光一或多個先前層上方之一當前層；以及在此等步驟之後：量測該目標以獲得對該目標之一蝕刻後量測。 在一第三態樣中，本發明提供一種微影單元，其包含一微影設備及一度量衡設備，該微影單元可經操作以執行該第一態樣或該第二態樣之該方法。 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合適處理器控制之設備上運行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微影單元。 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。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將為顯而易見的。
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在200處將微影設備LA展示為實施高容量微影製造程序之工業設施之部分。在本實例中，製造程序經調適以用於在諸如半導體晶圓之基板上進行半導體產品(積體電路)之製造。熟習此項技術者將瞭解，可藉由以此程序之變體處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有大商業意義之實例。 在微影設備(或簡稱為「微影工具」200)內，量測站MEA展示在202處且曝光站EXP展示在204處。控制單元LACU展示在206處。在此實例中，每一基板到訪量測站及曝光站以具有經施加圖案。舉例而言，在光學微影設備中，投影系統用於使用經調節輻射及投影系統將產品圖案自圖案化裝置MA轉印至基板上。此轉印藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像而完成。
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。圖案化裝置MA可為將圖案賦予至由圖案化裝置透射或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化裝置之支撐件及定位系統合作，以跨越基板將所要圖案施加至許多目標部分。可使用可程式化圖案化裝置而非具有固定圖案之倍縮光罩。輻射(例如)可包括深紫外線(DUV)或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於(例如)藉由電子束進行之其他類型的微影程序，例如，壓印微影及直寫微影。
微影設備控制單元LACU控制用以收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作的各種致動器及感測器之所有移動及量測。LACU亦包括用以實施與設備之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實際上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，該等子單元各自處置設備內之子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。
在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板以使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記的位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵格。因此，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實際上亦必須詳細地量測跨越基板區域之許多標記的位置(在設備將以極高準確度印刷處於正確部位之產品特徵的情況下)。設備可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，每一基板台具有由控制單元LACU控制之定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現設備之產出率的實質性增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。微影設備LA可(例如)屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台以及兩個站—曝光站及量測站—在該兩個站之間可交換該等基板台。 在生產設施內，設備200形成「微影單元」或「微影叢集」之部分，該「微影單元」或「微影叢集」亦含有塗佈設備208以用於將感光性抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以用於藉由設備200進行圖案化。在設備200之輸出側處，提供烘烤設備210及顯影設備212以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等設備之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一件設備轉移至下一件設備。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等設備係在塗佈顯影系統控制單元之控制下，塗佈顯影系統控制單元自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影設備控制單元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。監督控制系統SCS接收配方資訊R，配方資訊R極詳細地提供待執行以產生每一經圖案化基板之步驟的定義。 一旦已在微影單元中施加並顯影圖案，就將經圖案化基板220轉移至其他處理設備(諸如在222、224、226處說明之處理設備)。廣泛範圍之處理步驟係藉由典型製造設施中之各種設備來實施。出於實例起見，此實施例中之設備222為蝕刻站，且設備224執行蝕刻後退火步驟。將進一步物理及/或化學處理步驟施加於另外設備226等等中。可需要眾多類型之操作以製造實際裝置，諸如，材料之沈積、表面材料特性之改質(氧化、摻雜、離子植入等等)、化學機械拋光(CMP)等等。實際上，設備226可表示在一或多個設備中執行之一系列不同處理步驟。 眾所周知，半導體裝置之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之裝置結構。因此，到達微影叢集之基板230可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或在另一設備中完全地被處理之基板。類似地，取決於所需處理，離開設備226上之基板232可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經指定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以用於切割及封裝之成品。 產品結構之每一層需要不同程序步驟集合，且用於每一層處之設備226可在類型方面完全不同。此外，即使在待由設備226應用之處理步驟在較大設施中標稱地相同的情況下，亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟226之若干假定相同的機器。此等機器之間的設定之小差異或故障可意謂其以不同方式影響不同基板。即使針對每一層相對共同之步驟，諸如蝕刻(設備222)亦可藉由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻設備實施。此外，實際上，不同層根據待蝕刻之材料的細節需要不同蝕刻程序，例如，化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特殊要求，諸如，各向異性蝕刻。 可在其他微影設備中執行先前及/或後續程序(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續程序。舉例而言，裝置製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數上要求極高的一些層相比於要求較不高之其他層可在更先進微影工具中予以執行。因此，一些層可曝光於浸潤類型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。 為了正確且一致地曝光由微影設備所曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如，後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)，等等。因此，經定位有微影單元LC之製造設施亦可包括一或多個度量衡系統。度量衡系統可包括單機度量衡設備MET 240及/或整合式度量衡設備IM 207。單機度量衡設備MET 240收納已在微影單元中處理之基板W中之一些或全部以用於離線執行量測。整合式度量衡設備IM 207執行線內量測且整合至塗佈顯影系統中以緊接在曝光之後收納及量測基板W中之一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統(SCS) 238。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在度量衡可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批次之其他基板仍待曝光的情況下。 現代微影生產設施中之度量衡設備的常見實例為散射計，例如，角解析散射計或光譜散射計，且其可通常應用於在設備222中之蝕刻之前量測220處之經顯影基板之屬性。在使用單機度量衡設備240及/或整合式度量衡設備207的情況下，可判定(例如)諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板220之機會。如亦所熟知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 206隨著時間推移進行小調整，可使用來自設備240之度量衡結果242在微影叢集中維持圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且要求重工之風險。當然，度量衡設備240及/或其他度量衡設備(未展示)可應用於量測經處理基板232、234及引入基板230之屬性。
圖2之(a)中展示度量衡設備。單機度量衡設備240及/或整合式度量衡設備207可包含(例如)此度量衡設備或任何其他合適度量衡設備。圖2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的繞射射線。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裝置或可併入(例如)量測站處之微影設備LA中或微影單元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及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而引導至基板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，且同時允許接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。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，可藉由在為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自僅出於描述起見而經指定為「北」之方向提供離軸照明。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供類似照明，但自被標註為「南」之相反方向提供照明。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2之(b)中所展示，目標T係在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下被置放。基板W可由支撐件(未展示)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。由於板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實際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，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物鏡之一階射線與中心光軸緊密地對準。圖2之(a)及圖3(b)中所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖中較容易地被區分。 由基板W上之目標T繞射之至少0階及+1階係由物鏡16收集，且被引導回並穿過光束分光器15。返回至圖2之(a)，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相反孔徑而說明第一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)，經標註為+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(標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。 第二光束分光器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而在第一感測器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一不同點，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用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-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」。由此，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。 圖2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，可在量測中使用二階光束、三階光束及較高階光束(圖2中未展示)。 為了使量測輻射可適於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞盤碟而形成之數個孔徑圖案，該盤碟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，可實施達90°及270°之目標旋轉。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及設備之眾多其他變化及應用。 在上文中，提及通常緊接在顯影步驟之後及在蝕刻之前執行度量衡，其中在抗蝕劑中量測疊對目標(「顯影後」疊對量測)，尤其在使用整合式度量衡設備執行線內量測時。此係因為蝕刻後量測(「蝕刻後」疊對量測)將需要額外獨立量測步驟，其就時間而言為費時的。由此，微影程序之回饋控制迴路係基於顯影後疊對量測而非蝕刻後疊對量測。此外，可展示對同一目標之蝕刻後量測及顯影後量測可不同。實際相關疊對為蝕刻後疊對，此係由於在蝕刻步驟中移除抗蝕劑。蝕刻後量測與顯影後量測之間的此不一致很大程度上係由於對目標之蝕刻步驟之效應或歸因於在藉由蝕刻程序移除硬式光罩之後的應力釋放。 另外，相較於蝕刻後(此可在圖3中觀測到)，在形成未經蝕刻疊對目標之相關光柵之間存在明顯較大距離(顯影後所量測)。蝕刻後較接近在一起之光柵之效應為藉由量測品質之所得改良而改良來自光柵之信號耦合。 圖3示意性地說明執行並不需要額外獨立量測步驟之蝕刻後度量衡之方法的三個步驟。在實施例中，該方法包含在當前微影層形成期間量測蝕刻後前一層疊對及(視情況) (顯影後)當前層疊對兩者；即在層Ln 及層Ln - 1 上方形成層Ln + 1 期間量測： (a) 來自內埋式目標之疊對(層Ln 與層Ln - 1 之間的前一層之疊對) (b) 來自當前層之疊對(層Ln + 1 與層Ln 之間)。 此方法使用整合式度量衡(例如，整合於微影單元之塗佈顯影系統內之度量衡設備)執行量測。在處理基板期間，通常緊接在顯影步驟之後但在蝕刻步驟之前線內執行此類量測。可在微影程序期間與預處理後續基板(例如，抗蝕劑塗等)同時來執行此類量測且因此佔用極少額外時間或不佔用額外時間。 圖3展示微影程序之三個步驟(單獨地作為之較長程序之部分)。第一區塊展示在第一微影步驟Lin 之後基板之一部分，其中層Ln 經曝光至已經形成及處理(經顯影及蝕刻)之前一層Ln-1上。展示顯影後(亦即，預蝕刻)層Ln作為光罩層M1n及材料層M2n上方之抗蝕劑結構，在蝕刻步驟之後層Ln最終將被蝕刻至材料層M2n中。在此特定實例中，層Ln-1包含疊對光柵OVn-1及產品解析度疊對光柵DOVn-1。在此特定實例中，層Ln包含第一疊對光柵OVn,1(其直接曝光於層Ln-1中之疊對光柵OVn-1上方，藉此形成疊對目標)、第二疊對光柵OVn,2、產品解析度疊對光柵DOVn(其直接曝光於層Ln-1中之產品解析度疊對光柵DOVn-1上方，藉此形成產品解析度疊對目標)及臨界尺寸目標CDn。第二區塊展示在蝕刻步驟Ein之後的基板。第三區塊展示在第二微影步驟Lin+1之後的基板，其中層Ln+1經曝光至層Ln及層Ln+1上。展示顯影後(亦即，預蝕刻)層Ln+1作為光罩層M1n+1及材料層M2n+1上方之抗蝕劑結構，在蝕刻步驟之後層Ln+1最終將被蝕刻至材料層M2n+1中。在此特定實例中，層Ln+1經展示以包含第一疊對光柵OVn+1,1(其直接曝光於層Ln中之疊對光柵OVn,2上方，藉此形成疊對目標)及第二疊對光柵OVn+1,2。形成第二疊對光柵OVn+1,2以提供疊對目標之較低組成光柵以用於量測層Ln+1與後續層之間的疊對且因此在不存在後續層之情況下該第二疊對光柵為不必要的。
第一微影步驟Lin示意性地指示量測由疊對光柵OVn-1、OVn,1形成之顯影後疊對目標以獲得層Ln與層Ln-1之間的顯影後疊對量測OVDn,n-1。亦量測CD目標CDn以獲得顯影後CD量測CDDn。在控制迴路FBDn中使用此等顯影後疊對及/或CD量測以用於控制對後續基板之微影步驟Lin。此顯影後控制迴路FBDn在整合式度量衡系統中為習知的。此層中亦可包括其他類型之目標，諸如用於量測焦點之焦點目標。在層Ln中包括焦點目標的情況下，該焦點目標亦可在顯影後予以量測及在控制迴路中使用以用於控制對後續基板之微影步驟Lin ，如所描述。 第二微影步驟Lin + 1 示意性地指示量測由疊對光柵OVn - 1 、OVn , 1 形成之蝕刻後疊對目標以獲得層Ln 與層Ln - 1 之間的蝕刻後疊對量測OVE n,n-1。本發明者已設計出可在微影步驟Lin + 1 期間在針對此微影步驟之預處理步驟之後執行此蝕刻後量測。因而，在層Ln + 1 之形成期間(亦即，緊接在顯影層Ln + 1 之後)，經由薄膜光罩層M1n + 1 及此薄膜光罩層下方之材料層M2n + 1 執行兩個先前層之蝕刻後疊對量測OVE n,n-1，層Ln + 1 將被蝕刻至材料層M2n + 1 中。類似地，可在此步驟期間進行層Ln 之蝕刻後CD量測CDE n及層Ln 與層Ln - 1 之間的蝕刻後產品解析度疊對量測DOVE n,n-1，與在存在層Ln 中之焦點目標之情況下可對其進行蝕刻後焦點量測一樣。下文中將更詳細地描述產品解析度疊對度量衡。另外，如所展示，可執行層Ln + 1 與層Ln 之間的較習知顯影後疊對量測OVD n+1,n。 蝕刻後疊對量測OVE n,n-1、蝕刻後產品解析度疊對量測DOVE n,n-1及/或蝕刻後CD量測CDE n接著可用於控制迴路FBE n中以用於控制對後續基板之微影步驟Lin 中的疊對及/或CD。顯影後疊對量測OVD n+1,n可用於控制迴路FBD n+1中以用於控制對後續基板之微影步驟Lin + 1 。 已知對典型疊對目標(包含具有大約500奈米之間距之光柵)執行之疊對量測與在產品解析度下之產品結構之實際疊對之間可存在不一致。此不一致可導致來自疊對目標之經量測疊對值與產品結構之實際疊對之間的偏移。疊對光柵具有較大間距之原因為此使得能夠在抗蝕劑中量測疊對目標(亦即，顯影後量測)。對產品解析度疊對光柵執行顯影後量測為不可能的，此係由於此小間距(當上部光柵處於抗蝕劑中時與光柵之間的距離耦合)意謂不存在可量測一階信號，而零階信號在此距離內不穩定。本文中所揭示之方法產生產品解析度疊對光柵DOVn、DOVn-1，其可經量測以獲得產品解析度疊對之量度。舉例而言，產品解析度光柵可為具有小於100奈米(例如，在40奈米至80奈米之間)之間距之光柵。此係因為疊對目標可在蝕刻後予以量測且因此現將僅包含組成光柵DOVn、DOVn-1之間的小距離。此使得能夠以足夠準確度量測零階信號。應注意，可直接對產品結構執行此等蝕刻後量測，而非對專用疊對光柵(此亦適用於CD量測)。因而，術語「目標」應理解為包括產品結構。
有可能使用產品解析度疊對目標替代較習知、較大間距疊對目標，但此將意謂產品解析度疊對目標不可用於顯影後量測及控制迴路。或者，產品解析度疊對目標可結合較大間距疊對目標使用。舉例而言，來自較大間距疊對目標與來自產品解析度疊對目標之疊對之量測之間的偏移有可能經判定且用以校正較大間距疊對目標之後續量測。在此實施例中，可量測產品解析度疊對目標(在整合式度量衡設備上線內量測或在單機度量衡設備上單獨量測)且該偏移可經判定並用以改良如本文中所描述而形成及量測之較標準疊對目標之量測準確度。舉例而言，可在適當時在每一層組合、每一基板或每一批次之基礎上判定此偏移。
應瞭解，此處所描述之概念不限於量測之類型(例如，疊對或CD)或目標之類型中之任一者或其組合。在形成後續層之該等微影程序期間所執行的對形成於一或多個先前層中之目標之蝕刻後量測之原理至關重要。目標可包括疊對目標、產品解析度疊對目標、焦點目標及/或CD目標中之一者或任何組合。一或多個目標可為可用於對單一目標之不同類型之量測的雙或多個量測類型目標。此類目標可用於疊對量測、產品解析度疊對量測、焦點量測及/或CD量測中之任兩者或多於兩者。
不同層可包含不同類型的目標(或其組成結構)之不同組合。舉例而言，在實施例中，蝕刻後量測與顯影後量測之間的偏移可經判定且用以校正後續顯影後量測，藉此去除在每一狀況下執行蝕刻後量測之需要。舉例而言，可在適當時在每一層(或層組合)、每一基板或每一批次之基礎上判定此偏移。 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，可對為形成於基板上之裝置之功能部分的目標進行屬性量測。許多裝置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」無需已特定地針對所執行之量測來提供結構。此外，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。實際上，可將目標內之疊對光柵之線及/或空間製造為包括在尺寸上與產品特徵類似之較小結構。 與如實現於基板及圖案化裝置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及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊之方法。此電腦程式可執行於(例如)圖3之設備中之單元PU及/或圖2之控制單元LACU內。亦可提供其中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)。在現有度量衡設備(例如，圖3中所展示之類型的度量衡設備)已在生產及/或在使用的情況下，可藉由供應經更新電腦程式產品以用於致使處理器執行經修改步驟S6且因此計算對結構不對稱性敏感度降低之疊對誤差或其他參數來實施本發明。 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(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(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，且在內容背景允許的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(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置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，將圖案化裝置移出抗蝕劑，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。 可使用以下條項來進一步描述實施例： 1. 一種量測一目標之方法，其包含： 在藉由一微影程序曝光結構之後量測一或多個先前層上方之一基板上之一當前層中的該目標，其中該一或多個先前層各自已經歷一蝕刻步驟，且其中該目標僅包含在該一或多個先前層中之至少一者中，藉此獲得對該目標之一蝕刻後量測。
2.如條項1之方法，其中在該當前層之一顯影步驟之後執行該量測步驟。
3.如條項1或2之方法，其中在蝕刻該當前層之前，貫穿該當前層將經蝕刻至之該層及/或一光罩層執行該量測步驟。
4.如任何前述條項之方法，其中該目標包含用於量測該等先前層中之一第一層與該等先前層中之一第二層之間的疊對之一疊對目標，該疊對目標包含該第一層中之一第一結構及該第二層中之上覆於該第一結構之一第二結構。
5.如條項4之方法，其中該第一結構及該第二結構各自具有小於100奈米之一解析度。
6.如條項5之方法，其中該方法包含另外量測包含具有大於100奈米之一解析度之結構以及亦包含在該第一層及該第二層內之一疊對目標；判定對包含具有小於100奈米之一解析度之結構的該疊對目標之該量測與對包含具有大於100奈米之一解析度之結構的該疊對目標之該量測之間的一偏移；以及使用該偏移以校正對包含具有大於100奈米之一解析度之結構的疊對目標之後續蝕刻後量測。
7.如任何前述條項之方法，其中該目標包含該等先前層之一者中之一臨界尺寸目標以用於量測該層中之臨界尺寸。
8.如任何前述條項之方法，其中該方法包含在對其中形成有該目 標之最上部層執行一蝕刻步驟之前執行對該目標之一初始量測；判定對該目標之該初始量測與對該目標之該蝕刻後量測之間的一偏移；及使用該偏移以校正在對其中形成有目標之該最上部層執行一蝕刻步驟之前所執行之對該等目標之後續量測。
9.如任何前述條項之方法，其包含使用該蝕刻後量測以控制形成對應於後續基板上之該目標形成於其中之該(等)層的該適當一或多個先前層之一微影程序。
10.如任何前述條項之方法，其包含在一或多個後續基板之預處理期間執行該蝕刻後量測。
11.如任何前述條項之方法，其包含：在具有該蝕刻後量測之一單一量測循環中量測至少部分地形成於該當前層中之一未經處理目標，以獲得對該未經處理目標之一量測；及使用對該未經處理目標之該量測以控制在後續基板上形成該當前層之一微影程序。
12.如任何前述條項之方法，其中該目標包含該等先前層之一者中之一焦點目標以用於量測該層中之焦點。
13.一種執行一微影程序之方法，其包含：執行微影步驟以在一基板上之一或多個先前層中形成結構，該等先前層中之至少一者包含一目標；對該一或多個先前層執行一蝕刻步驟；曝光該一或多個先前層上方之一當前層；及在此等步驟之後：量測該目標以獲得對該目標之一蝕刻後量測。
14.如條項13之方法，其包含在該曝光步驟與該量測步驟之間對該基板執行一顯影步驟以對該當前層進行顯影。
15.如條項13或14之方法，其中在蝕刻該當前層之前，貫穿該當前層將經蝕刻至之該層及/或一光罩層執行該量測步驟。
16.如條項13至15中任一項之方法，其中該目標包含用於量測該等先前層中之一第一層與該等先前層中之一第二層之間的疊對之一疊對目標，該疊對目標包含該第一層中之一第一結構及該第二層中之上覆於該第一結構之一第二結構。
17.如條項16之方法，其中該第一結構及該第二結構各自具有小於100奈米之一解析度。
18.如條項17之方法，其中該方法包含另外量測包含具有大於100奈米之一解析度之結構以及亦包含在該第一層及該第二層內之一疊對目標；判定對包含具有小於100奈米之一解析度之結構的該疊對目標之該量測與對包含具有大於100奈米之一解析度之結構的該疊對目標之該量測之間的一偏移；及使用該偏移以校正對包含具有大於100奈米之一解析度之結構的疊對目標之後續蝕刻後量測。
19.如條項13至18中任一項之方法，其中該目標包含該等先前層之一者中之一臨界尺寸目標以用於量測該層中之臨界尺寸。
20.如條項13至19中任一項之方法，其中該目標包含該等先前層之一者中之一焦點目標以用於量測該層中之焦點。
21.如條項13至20中任一項之方法，其中該方法包含在該目標之形成期間及在對其中形成有該目標之該最上部層執行一蝕刻步驟之前執行對該目標之一初始量測； 判定對該目標之該初始量測與對該目標之該蝕刻後量測之間的一偏移；及 使用該偏移以校正在對其中形成有目標之該最上部層執行一蝕刻步驟之前所執行之對該等目標之後續量測。 22. 如條項13至21中任一項之方法，使用該蝕刻後量測以在形成對應於後續基板上之該目標形成於其中之該(等)層的該適當一或多個先前層時控制該微影程序。 23. 如條項13至22中任一項之方法，其包含在一或多個後續基板之預處理期間執行該蝕刻後量測。 24. 如條項13至23中任一項之方法，其包含與對形成於一或多個先前層中之該目標之該等蝕刻後量測並行地進行對至少部分地形成於該當前層中之一未經處理目標之量測；及 使用對該未經處理目標之該等量測以在於後續基板上形成該當前層時控制該微影程序。 25. 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合適處理器控制之設備上運行時致使該處理器控制之設備執行如任何前述條項之方法。 26. 一種電腦程式載體，其包含如條項25之電腦程式。 27. 一種包含一微影設備及一度量衡設備之微影單元，該微影單元可經操作以執行如條項1至24中任一項之方法。 28. 如條項27之微影單元，其中該度量衡設備包含： 一照明系統，其經組態以運用輻射來照明該基板上之使用該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。 29. 如條項27或28之微影單元，其中該微影設備包含： 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。 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，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內之知識，針對各種應用而容易修改及/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導引，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導引進行解譯。 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。
0‧‧‧繞射射線/零階射線
+1‧‧‧繞射射線/一階射線
-1‧‧‧繞射射線/一階射線
+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
13S‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光束分光器
16‧‧‧物鏡/透鏡
17‧‧‧第二光束分光器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌/場光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧感測器
200‧‧‧微影工具/設備
202‧‧‧量測站
204‧‧‧曝光站
206‧‧‧控制單元
207‧‧‧整合式度量衡設備
208‧‧‧塗佈設備
210‧‧‧烘烤設備
212‧‧‧顯影設備
220‧‧‧經圖案化基板/基板
222‧‧‧設備/蝕刻站
224‧‧‧設備
226‧‧‧設備/步驟
230‧‧‧基板/引入基板
232‧‧‧經處理基板
234‧‧‧經處理基板
240‧‧‧單機度量衡設備
242‧‧‧度量衡結果
CDDn‧‧‧顯影後臨界尺寸(CD)量測
CDEn‧‧‧蝕刻後臨界尺寸(CD)量測
CDn‧‧‧臨界尺寸(CD)目標
DOVEn,n-1‧‧‧蝕刻後產品解析度疊對量測
DOVn‧‧‧產品解析度疊對光柵
DOVn - 1‧‧‧產品解析度疊對光柵
Ein‧‧‧蝕刻步驟
FBDn‧‧‧控制迴路
FBDn+1‧‧‧控制迴路
FBEn‧‧‧控制迴路
I‧‧‧量測輻射射線/入射射線
Ln - 1‧‧‧層
Ln‧‧‧層
Ln + 1‧‧‧層
Lin‧‧‧第一微影步驟
Lin + 1‧‧‧第二微影步驟
MA‧‧‧圖案化裝置/倍縮光罩
M1n‧‧‧光罩層
M1n + 1‧‧‧光罩層
M2n‧‧‧材料層
M2n + 1‧‧‧材料層
OVDn,n-1‧‧‧顯影後疊對量測
OVDn+1,n‧‧‧顯影後疊對量測
OVEn,n-1‧‧‧蝕刻後疊對量測
OVn - 1‧‧‧疊對光柵
OVn , 1‧‧‧第一疊對光柵
OVn , 2‧‧‧第二疊對光柵
OVn + 1 , 1‧‧‧第一疊對光柵
OVn + 1 , 2‧‧‧第二疊對光柵
O‧‧‧光軸
PU‧‧‧處理器/單元
R‧‧‧配方資訊
SCS‧‧‧監督控制系統
T‧‧‧度量衡目標
W‧‧‧基板
現將僅藉助於實例參看隨附圖式來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 圖1描繪微影設備連同形成用於半導體裝置之生產設施的其他設備； 圖2包含(a)供用於使用第一對照明孔徑量測目標之暗場散射計之示意圖、(b)給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節； 圖3示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影程序之三個步驟。

Claims (15)

  1. 一種量測一目標之方法，其包含：在藉由一微影程序曝光一基板上之一當前層之後量測該目標，其中該基板更進一步包含一或多個先前層(preceding layers)，其各自已經歷一蝕刻步驟，且其中該目標僅包含在該一或多個先前層中，藉此獲得對該目標之一蝕刻後量測。
  2. 如請求項1之方法，其中在該當前層之一顯影步驟之後執行該量測步驟。
  3. 如請求項1之方法，其中在蝕刻該當前層之前，貫穿該當前層將經蝕刻至之該層及/或一光罩層執行該量測步驟。
  4. 如請求項1之方法，其中該目標包含用於量測該等先前層中之一第一層與該等先前層中之一第二層之間的疊對之一疊對目標，該疊對目標包含該第一層中之一第一結構及該第二層中之上覆於該第一結構之一第二結構。
  5. 如請求項4之方法，其中該第一結構及該第二結構各自具有小於100奈米之一解析度，且其中該方法包含另外量測包含具有大於100奈米之一解析度之結構以及亦包含在該第一層及該第二層內之一疊對目標；判定對包含具有小於100奈米之一解析度之結構的該疊對目標之該量 測與對包含具有大於100奈米之一解析度之結構的該疊對目標之該量測之間的一偏移；及使用該偏移以校正對包含具有大於100奈米之一解析度之結構的疊對目標之後續蝕刻後量測。
  6. 如請求項1之方法，其中該目標包含該等先前層之一者中之一臨界尺寸目標以用於量測該層中之臨界尺寸。
  7. 如請求項1之方法，其中該方法包含在對其中形成有該目標之最上部層執行一蝕刻步驟之前執行對該目標之一初始量測；判定對該目標之該初始量測與對該目標之該蝕刻後量測之間的一偏移；及使用該偏移以校正在對其中形成有目標之該最上部層執行一蝕刻步驟之前所執行之對該等目標之後續量測。
  8. 如請求項1之方法，其包含使用該蝕刻後量測以控制形成對應於後續基板上之該目標形成於其中之該(等)層的該適當一或多個先前層之一微影程序。
  9. 如請求項1之方法，其包含在一或多個後續基板之預處理期間執行該蝕刻後量測。
  10. 如請求項1之方法，其包含： 在具有該蝕刻後量測之一單一量測循環中量測至少部分地形成於該當前層中之一未經處理目標，以獲得對該未經處理目標之一量測；及使用對該未經處理目標之該量測以控制在後續基板上形成該當前層之一微影程序。
  11. 如請求項1之方法，其中該目標包含該等先前層之一者中之一焦點目標以用於量測該層中之焦點。
  12. 一種執行一微影程序之方法，其包含：執行微影步驟以在一基板上之一或多個先前層中形成結構，該等先前層中之至少一者包含一目標；對該一或多個先前層執行一蝕刻步驟；曝光該一或多個先前層上方之一當前層；及在此等步驟之後：量測該目標以獲得對該目標之一蝕刻後量測。
  13. 如請求項12之方法，其包含與對形成在一或多個先前層中之該目標之該等蝕刻後量測並行地進行對至少部分地形成在該當前層中之一未經處理目標之量測；及使用對該未經處理目標之該等量測以在於後續基板上形成該當前層時控制該微影程序。
  14. 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合適處理器控制之設備上運行時致使該處理器控制之設備執行如請求項1之方 法。
  15. 一種包含一微影設備及一度量衡設備之微影單元，該微影單元可經操作以執行如請求項1之方法。
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