TWI631429B - 用於量測微影製程的參數之方法與設備，及用於該方法之基板與圖案化裝置 - Google Patents

Abstract

一基板具有藉由一微影製程而形成於其上之第一目標結構及第二目標結構。每一目標結構具有使用第一微影步驟及第二微影步驟而在一基板上之一單一材料層中形成的二維週期性結構，其中，在該第一目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第一偏誤量，該第一偏誤量接近於在該第一微影步驟中形成之該等特徵之一空間週期的一半，且在該第二目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第二偏誤量，該第二偏誤量接近於該空間週期的一半且不同於該第一偏誤量。獲得該第一目標結構之一角度解析散射光譜及該第二目標結構之一角度解析散射光譜，且自使用在該第一目標結構及該第二目標結構之該等散射光譜中所發現的不對稱性之量測來導出一微影製程之一參數之一量測。

Description

用於量測微影製程的參數之方法與設備，及用於該方法之基板與圖案化裝置

本發明係關於使用微影技術進行諸如半導體裝置之產品之製造的方法。

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。各自具有特定圖案及材料組合物之多個層經應用以界定功能裝置及成品之互連。 當前及下一代製程常常依賴於所謂的多重圖案化技術以產生尺寸遠小於可藉由微影設備直接印刷之裝置特徵之尺寸的裝置特徵。各自具有自有光罩或倍縮光罩之多重圖案化步驟經執行以界定基板上之單一層中之所要裝置圖案。多重圖案化之許多不同實例為吾人所知。在一些製程中，規則柵格結構形成為所要裝置圖案之基底。接著在使用電路特定光罩圖案的情況下，在特定部位處切割形成柵格結構之線以使該等線分離成個別區段。柵格結構在尺寸方面可為格外精細，其中間距以幾十奈米或甚至十幾奈米為單位。 在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(例如)以用於製程控制及驗證。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(基板之兩個層之對準準確度)之特殊化工具。所製造裝置之最終效能關鍵取決於經切割光罩相對於柵格結構之定位及尺寸標定之準確度。(在此內容背景下之經切割光罩為界定柵格結構經修改以形成功能電路所在之電路特定部位的光罩。) 疊對誤差可造成在錯誤地點發生切割或其他修改。尺寸(CD)誤差可造成切割過大或過小(在極端狀況下，錯誤地切割相鄰柵格線，或未能完全地切割所欲柵格線)。 微影製程之其他效能參數亦可受關注，例如，在光學微影中，焦點及曝光劑量之參數亦可需要量測。 然而，現代產品結構之尺寸如此小使得其無法藉由光學度量衡技術而成像。舉例而言，小特徵包括藉由多重圖案化製程及間距倍增而形成之特徵。(下文中進一步解釋此等術語)。實際上，結構對於傳統度量衡技術而言過小，傳統度量衡技術無法「看到」該等結構。因此，用於大容量度量衡之目標常常使用比疊對誤差或臨界尺寸為所關注屬性之產品大得多的特徵。 雖然掃描電子顯微鏡能夠解析現代產品結構，但運用掃描電子顯微鏡執行之量測比光學量測耗時得多以及更昂貴。

本發明人已認識到，有可能藉由使用由尺寸及處理相似於產品結構的結構散射之零階光而對此等結構執行度量衡量測。 在本發明之一第一態樣中，提供一種量測一微影製程之一參數之方法，該微影製程用於使用兩個或多於兩個微影步驟而在一單一材料層中形成一個二維週期性產品結構，該方法包含： 提供第一目標結構及第二目標結構，每一目標結構包含使用第一微影步驟及第二微影步驟而在一基板上之一單一材料層中形成的一個二維週期性結構，其中，在該第一目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第一偏誤量，該第一偏誤量接近於在該第一微影步驟中形成之該等特徵之一空間週期的一半，且在該第二目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第二偏誤量，該第二偏誤量接近於該空間週期的一半且不同於該第一偏誤量； 獲得該第一目標結構之一角度解析散射光譜及該第二目標結構之一角度解析散射光譜；及 使用在該第一目標結構之該散射光譜中所發現的不對稱性及在該第二目標結構之該散射光譜中所發現的不對稱性來導出該參數之一量測。 在一些實施例中，獲得每一目標結構之該角度解析散射光譜包含： 運用輻射來照明該目標結構；及 使用由該目標結構散射之零階輻射來偵測該角度解析散射光譜。 每一目標結構之該空間週期顯著短於用以照明該等目標結構之該輻射之一波長。 該方法可進一步包含自可用波長之一範圍選擇輻射之該波長，以便最佳化該等目標結構之該等角度解析散射光譜中的不對稱性之強度及線性。 在一些實施例中，導出該參數之該步驟包含：使用在該第一目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性、在該第二目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性以及該第一偏誤量及該第二偏誤量之知識來計算關於該等產品結構之疊對誤差之一量測。 在該第一微影步驟中界定的該等目標結構之特徵可包含在一第一方向上界定該空間週期之一柵格結構，且在該第二微影步驟中界定的該等目標結構之特徵可包含在一個二維週期性配置中週期性地間隔之部位處之該柵格結構之修改。 在該第一微影步驟中界定的該等目標結構之該等特徵可進一步包含在一第一方向上界定該空間週期之一柵格結構，且在該第二微影步驟中界定的該等目標結構之特徵可進一步包含該柵格結構之元件中之切口。 在一些實施例中，該第一目標結構及該第二目標結構可在該第一微影步驟及該第二微影步驟已用以界定其特徵之後藉由蝕刻及/或沈積製程而形成。 在一些實施例中，可使用該第一微影步驟及該第二微影步驟在該同一基板上之別處之該同一材料層中形成一產品結構，其中，在該產品結構中，在該第二微影步驟中所界定之特徵相對於在該第一微影步驟中所界定之特徵並不位移任何偏誤量。 本發明進一步提供一種用於量測一微影製程之一參數之基板，該基板包含第一目標結構及第二目標結構，每一目標結構包含使用該第一微影步驟及該第二微影步驟而在一單一材料層中形成的一個二維週期性結構，其中， 在該第一目標結構中，在該第二微影步驟中所界定之特徵相對於在該第一微影步驟中所界定之特徵位移一第一偏誤量，該第一偏誤量接近於在該第一微影步驟中形成之該等特徵之一空間週期的一半，且 在該第二目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第二偏誤量，該第二偏誤量接近於該空間週期的一半且不同於該第一偏誤量。 本發明又進一步提供一種度量衡設備，其供根據如上文所闡述之本發明之一方法中使用。 在一些實施例中，該度量衡設備可包含： 用於一基板之一支撐件，在該基板上已形成有一第一目標結構及一第二目標結構； 一光學系統，其用於運用輻射選擇性地照明每一目標結構且收集由該目標結構散射之至少零階輻射； 一偵測器，其用於使用該零階輻射來偵測每一目標結構之一角度解析散射光譜；及 一處理器，其經配置以使用該第一目標結構之該角度解析散射光譜之不對稱性及該第二目標結構之該角度解析散射光譜之不對稱性來導出一微影製程之一參數。 本發明又進一步提供一種微影系統，其包含： 一微影設備，其用於一微影製程中；及 根據如上文所闡述之本發明之一度量衡設備，其用於使用至少部分地使用該微影設備而形成之第一目標結構及第二目標結構來量測該微影製程之一參數。 本發明又進一步提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令在經執行於一合適處理器上時使該處理器執行根據如上文所闡述之本發明之該方法之該導出步驟。 本發明又進一步提供一種用以判定已形成有產品結構之一基板上之一疊對誤差之方法，該等產品結構包括已藉由一第一微影製程而界定之第一產品特徵及已藉由一第二微影製程而界定之第二產品特徵，該疊對誤差包含該等第一產品特徵與該等第二產品特徵之間的一位置偏差，該方法包含： 在該基板上提供一第一目標結構，該第一目標結構包含藉由該第一微影製程而界定之第一目標特徵及藉由該第二微影步驟而界定之第二目標特徵，該等第一目標特徵與該等第二目標特徵之間的一位置關係取決於一第一偏置值及該疊對誤差；及 在該基板上提供一第二目標結構，該第二目標結構包含藉由該第一微影製程而界定之第三目標特徵及藉由該第二微影步驟而界定之第四目標特徵，該等第三目標特徵與該等第四目標特徵之間的一位置關係取決於一第二偏置值及該疊對誤差； 使用自該第一目標結構繞射之零階輻射來偵測一第一角度解析散射光譜； 使用自該第二目標結構繞射之零階輻射來偵測一第二角度解析散射光譜； 基於在該第一角度解析散射光譜及該第二角度解析散射光譜上觀測到的不對稱性及基於該第一偏置值及該第二偏置值之知識計算該疊對誤差之一量測。 下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外態樣、特徵及優點，以及本發明之各種實施例的結構及操作。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。

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展示為實施大容量微影製造製程之工業生產設施之部件。在本實例中，製造製程適用於在諸如半導體晶圓之基板上製造半導體產品(積體電路)。熟習此項技術者應瞭解，可藉由以此製程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巨大商業意義之實例。 在微影設備(或簡言之「微影工具」200)內，量測站MEA在202處被展示且曝光站EXP在204處被展示。控制單元LACU在206處被展示。在此實例中，每一基板訪問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，投影系統用以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MA裝置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。熟知的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，以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。可使用可程式化圖案化裝置來代替具有固定圖案之倍縮光罩。輻射(例如)可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於其他類型之微影製程，例如藉由電子束之壓印微影及直寫微影。 微影設備控制單元LACU控制各種致動器及感測器的所有移動及量測以收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。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。實務上，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。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之位置。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貫穿基板之處理而發生的基板之變形，標記偏離理想柵格。因此，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記的位置(在設備將以極高準確度在正確部位處印刷產品特徵的情況下)。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控制之一定位系統。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之相當大的增加。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得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¾曝光站及量測站¾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「微影製造單元」或「微影叢集」之部件，該「微影製造單元」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塗覆至基板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至實體抗蝕劑圖案中。在所有此等設備之間，基板處置系統關注支撐基板及將基板自設備之一個片件轉移至下一片件。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非常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。 一旦已在微影製造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)。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。將其他物理及/或化學處理步驟應用於其他設備226等。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)、化學機械拋光(CMP)等等。實務上，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。作為另一實例，可提供用於實施自對準多重圖案化之設備及處理步驟，以基於藉由微影設備敷設之前驅圖案而產生多個較小特徵。 如所熟知，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。相似地，取決於所需處理，離開設備226之基板232可返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可被預定用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為成品而待發送用於切塊及封裝。 產品結構之每一層需要製程步驟之不同集合，且用於每一層處之設備226可在類型方面完全不同。另外，即使在待由設備226應用之處理步驟在大型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之若干假設相同的機器。此等機器之間的設置或故障之小差異可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於每一層相對而言為共同的步驟，諸如蝕刻(設備222)亦可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來實施。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料的細節需要不同蝕刻製程，例如，化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特定要求，諸如，各向異性蝕刻。 可在其他微影設備中執行先前及/或後續製程(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/或後續製程。舉例而言，裝置製造製程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曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等之屬性。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統，度量衡系統收納已在微影製造單元中處理之基板W中的一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。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量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。 圖1中亦展示度量衡設備240，度量衡設備240經提供以用於在製造製程中之所要階段處進行產品之參數的量測。現代微影生產設施中之度量衡站之常見實例為散射計(例如，角度解析散射計或光譜散射計)，且其可經應用以量測在設備222中之蝕刻之前在220處之經顯影基板的屬性。在使用度量衡設備240之情況下，可判定出(例如)諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不符合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的機會。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來維持微影叢集中之圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且需要重工之風險。 另外，度量衡設備240及/或其他度量衡設備(圖中未繪示)可經應用以量測經處理基板232、234及傳入基板230之屬性。可在經處理基板上使用度量衡設備以判定諸如疊對或CD之重要參數。根據本發明之實施例，度量衡設備用以量測材料及尺寸與功能產品結構相同的結構之屬性，該等結構已在微影曝光之後使用一或多個微影步驟、蝕刻及其他製程而形成。 圖2展示可用作本發明之實施例中之度量衡設備的已知角度解析散射計之基本元件。在此類型之度量衡設備中，由輻射源11發射之輻射係由照明系統12調節。舉例而言，照明系統12可包括準直使用透鏡系統12a、彩色濾光片12b、偏光器12c及孔徑裝置13。經調節輻射遵循照明路徑IP，在該照明路徑IP中，經調節輻射係由部分反射表面15反射且經由顯微鏡接物鏡16而聚焦至基板W上之光點S中。度量衡目標T可形成於基板W上。透鏡16具有高數值孔徑(NA)，例如至少0.9或至少0.95。可視需要使用浸潤流體以獲得大於1之數值孔徑。 如在微影設備LA中，可在量測期間提供一或多個基板台以固持基板W。粗略定位器及精細定位器可經組態以相對於量測光學系統準確地定位基板。提供各種感測器及致動器(例如)以獲取所關注目標之位置，且將所關注目標帶入至接物鏡16下方之位置中。通常將對橫越基板W之不同部位處之目標進行許多量測。基板支撐件可在X及/或Y方向上移動以獲取不同目標，且在Z方向上移動以獲得光學系統在目標上之所要聚焦。當光學系統實務上可保持實質上靜止且僅基板移動時，方便地將操作考慮並描述為好像接物鏡及光學系統被帶入至基板上之不同部位。在其他設備中，在一個方向上之相對移動係藉由基板之實體移動予以實施，而在正交方向上之相對移動係藉由光學系統之實體移動予以實施。倘若基板及光學系統之相對位置正確，彼等基板及光學系統中之一者或兩者在真實世界中是否移動原則上不重要。 當輻射光束入射於光束分裂器16上時，該輻射光束之部分透射通過該光束分裂器(部分反射表面15)且遵循朝向參考鏡面14之參考路徑RP。 由基板反射之輻射(包括由任何度量衡目標T繞射之輻射)係由透鏡16收集且遵循收集路徑CP，在收集路徑CP中，輻射通過部分反射表面15而傳遞至偵測器19中。該偵測器可位於處於透鏡16之焦距F的背向投影式光瞳平面P中。實務上，光瞳平面自身可為不可近接的，且可替代地藉由輔助光學件(圖中未繪示)重新成像至位於所謂的共軛光瞳平面P'中之偵測器上。該偵測器可為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜或繞射光譜。在光瞳平面或共軛光瞳平面中，輻射之徑向位置定義輻射在經聚焦光點S之平面中之入射角/出射角，且圍繞光軸O之角度位置定義輻射之方位角。偵測器19可為(例如) CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。 參考路徑RP中之輻射被投影至同一偵測器19之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。參考光束常常用於(例如)量測入射輻射之強度，以允許使在散射光譜中量測之強度值正規化。 可調整照明系統12之各種組件以在同一設備內實施不同度量衡「配方」。可(例如)由干涉濾光片之集合實施彩色濾光片12b以選擇在(比如) 405奈米至790奈米或甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內的不同所關注波長。干涉濾光片可為可調諧的，而非包含不同濾光片之集合。可使用光柵以代替干涉濾光片。偏光器12c可為可旋轉的或可調換的以便在輻射光點S中實施不同偏振狀態。孔徑裝置13可經調整以實施不同照明剖面。孔徑裝置13位於與接物鏡16之光瞳平面P及偵測器19之平面共軛的平面P''中。以此方式，由孔徑裝置界定之照明剖面界定傳遞通過孔徑裝置13上之不同部位的入射於基板輻射上之光之角度分佈。 偵測器19可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之散射光之強度，或其可量測分離地在多個波長下之強度，或遍及一波長範圍而積分之強度。此外，偵測器可分離地量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。 在圖2中示意性地表示之已知角度解析散射計中，度量衡目標T提供於基板W上。對於量測，此目標可包含1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，其為固體抗蝕劑線陣列。替代地，目標可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔(接觸孔)形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。自印刷步驟及/或其他散射量測製程之知識，可藉由處理單元PU執行的反覆重新建構製程來獲得諸如線寬及形狀之參數之量測。 除了藉由重新建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性之量測。不對稱性量測之一特定應用係針對疊對之量測，其中目標包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，在上文所引證之已公佈專利申請案US2006066855A1中描述使用圖2之器具進行不對稱性量測的概念。簡言之，雖然僅藉由週期性目標之週期性判定該目標之繞射光譜中之較高繞射階(一階及更高階)之位置，但繞射光譜中之強度位準之不對稱性指示構成該目標之個別特徵中的不對稱性。在圖2之器具中(其中偵測器19可為影像感測器)，較高繞射階中之此不對稱性直接呈現為藉由偵測器19記錄之光瞳影像中之不對稱性。可藉由單元PU中之數位影像處理來量測此不對稱性，且相對於已知疊對值來校準此不對稱性。 然而，對於具有比照明輻射之波長小許多倍的特徵之極精細產品，高階繞射信號並未由光學系統之收集路徑CP捕捉。因此，以繞射為基礎之疊對量測之習知方法不能夠揭露可在藉由現代多重圖案化製程而形成之極精細產品結構中造成效能問題的疊對誤差之類型。 圖3展示根據本發明之一實施例的形成於基板W上之量測目標30。量測目標包含第一目標結構31及第二目標結構32。下文中將參看圖6更詳細地描述此等目標結構之實例。第一目標結構及第二目標結構兩者包含尺寸相似於產品特徵之尺寸的特徵。第一目標結構及第二目標結構可形成於與形成於同一基板上之產品特徵相同的材料層中，且可藉由與產品特徵相同之製程而形成。舉例而言，第一目標結構及第二目標結構可藉由多重圖案化步驟而形成於單一層中。在另一實例中，第一目標結構及第二目標結構係藉由與基板上之產品結構相同之蝕刻步驟而形成。此等產品結構可在同一基板上之別處形成，或其可為專用於僅攜載度量衡目標之基板。就此而言，此實例中之基板W可為圖1中所說明之製程中之基板232或234中的一者，而非尚未蝕刻之基板220中之一者。 在該實例中，第一目標結構及第二目標結構兩者為二維結構，其中在沿著X方向或Y方向中之一者或兩者之至少一些特徵中具有週期性。無論作為整體之結構之週期性如何，該結構內之特徵在第一方向(例如，X方向)上成陣列，其之間距(空間週期)相似於在調查中待藉由微影製程而形成的產品特徵之間距。作為整體之每一目標結構可在一或多個方向上為週期性的。 無論作為整體之結構之週期性如何，該結構在其具有在X方向及Y方向兩者上變化之特徵之意義上為二維結構。藉由比較，「一維」光柵結構可在兩個維度上在基板之區域上延伸，但(至少在度量衡設備之照明光點S內)僅在一個方向上變化。換言之，對本發明中之二維結構之參考可被解譯為使得每一目標結構包含在k_x 及k_y 兩個方向(k為波數)上在互補傅立葉空間中具有非零分量之特徵。 如可看到，此實例中之量測目標30具有大於度量衡設備之輻照光點S之尺寸集合的尺寸集合。此亦被稱為將目標「填充不足」，且避免其他結構對所獲得信號之干涉。舉例而言，目標可為40微米×40微米或更大。在運用適當照明系統的情況下，有可能縮減輻照光點之大小。此情形將實現目標大小之相匹配縮減，例如，小至10微米×10微米。縮減量測目標之大小係重要的，此係因為其使能夠將目標置放於基板上之產品區域內，而不使用過量基板佔據面積(其可另外用於產品結構)。 在此實例中，目標結構31、32在第一(X)方向及第二(Y)方向兩者上各自為週期性的。第一目標結構31及第二目標結構32在一項實施例中係由第一特徵集合及第二特徵集合界定。在圖3中示意性地表示之一項實施例中，第一特徵包含藉由第一微影步驟而界定之複數個線性元件，該等線性元件以週期性配置而配置。在此實施例中，該複數個線性元件藉由第二特徵集合而修改以形成二維週期性結構。具體言之，第二特徵集合包含線性元件之部分已被移除之部位之週期性配置。此等「切口」之部位係藉由第二微影製程而界定，且具有二維週期性配置。通常，所有空間頻率分量之最短間距(最高空間頻率)將為使用第一微影步驟而形成之柵格之間距。柵格可為一維的或二維的。包含線性元件柵格與切口之二維結構在其空間頻率分量方面相似於待使用相同微影製程而在同一或另一基板上產生的產品結構。 圖4示意性地展示諸如倍縮光罩之第一圖案化裝置MA1之總佈局。圖案化裝置MA1可包含界定數個度量衡目標之特徵400，及功能產品圖案區域402。眾所周知，圖案化裝置M可含有單一產品圖案或產品圖案陣列(若微影設備之場足夠大以容納該產品圖案陣列)。圖4中之實例展示被標註為D1至D4之四個產品區域。目標特徵400被置放於鄰近於此等裝置圖案區域且在此等裝置圖案區域之間的切割道區域中。基板W最終將藉由沿著此等切割道切割而切塊成個別產品，使得目標之存在並不縮減可用於功能產品結構之區域。在目標足夠小的情況下，其亦可部署於產品區域402內，以允許更密切監視橫越基板之微影及製程效能。此類型之一些晶粒內目標特徵404被展示於產品區域D1至D4中。 雖然圖4展示圖案化裝置MA1，但在第一微影步驟之後相同圖案再生於基板W上，且因此，以上描述應用於基板W以及圖案化裝置。常常，基板上之特徵將由圖案化裝置上之對應特徵直接界定。然而，亦為吾人所知，圖案化裝置上之圖案與基板上之成品特徵之間的關係較複雜。當將諸如間距倍增及多重圖案化之技術應用於此處所描述之製程時尤其可為此情形。 另外，圖4中展示第二圖案化裝置MA2。針對微影製程之每一微影步驟，需要一分離圖案化裝置。此等圖案化裝置剛好為將用於微影步驟序列中以藉由圖1中所說明之製程而製造成品的圖案化裝置之較大集合當中的兩個圖案化裝置。在此實例中，圖案化裝置MA1及MA2經設計為在多重圖案化製程中一起使用，以便在單一材料層內界定目標結構及產品結構。 與第一圖案化裝置相似地，第二圖案化裝置包含數個度量衡目標特徵400'及數個功能產品區域402'。該佈局在宏觀位準下在兩個圖案化裝置之間極相似，但在微觀位準下，該等圖案可極不同。因此，第二圖案化裝置可界定目標結構及/或功能產品圖案之新特徵，該等新特徵被添加至第一微影步驟中所界定之特徵。替代地或另外，第二圖案化裝置可界定修改第一微影步驟中所界定之特徵的特徵。作為一實例，第一圖案化裝置MA1可界定(直接地或間接地)使用第一微影製程而形成於基板上之特徵之柵格。第二圖案化裝置MA2可界定在第二微影製程期間修改柵格結構之元件之數個特徵。 現在參看圖5，說明用以在基板上形成產品結構之多重圖案化之實例。在(a)處，可看到包含在第一方向上以週期性配置而配置的複數個柵格元件510、512、514、516、518、520之第一柵格結構。第一柵格結構之特徵已在第一微影步驟中藉由第一圖案化裝置MA1界定。然而，在一實例中，柵格結構並非藉由對第一圖案化裝置之圖案化而直接界定，而是已藉由使用間距倍增(例如，雙倍、四倍)而形成。間距倍增允許生產相比於可使用微影設備LA而直接形成之任何結構具有更精細間距的結構。當然應注意，間距倍增僅僅為用於形成柵格結構之一個例示性方法。 用以藉由多重圖案化形成功能裝置圖案之接下來的製程步驟涉及柵格結構之一些或全部元件之局域修改。在本實例中，修改涉及在沿著第一柵格結構之元件之選定部位處移除材料，以便將每一柵格元件切割成數個個別元件。在成品中，該等元件可(例如)執行金屬導體，從而連接功能裝置及形成於所展示之層上方及/或下方的層中之其他導體。原則上可設想其他類型之修改，且切割將在以下描述中用作說明，此僅因為其為修改之最常見實例。又，元件之修改大體上應被理解為第一柵格結構之修改的一個實例。第一柵格結構之修改可(例如)包括局域地橋接元件之間的間隙，而非修改該等元件自身。以此方式，元件之間的間隙變得劃分成斷開間隙，此可有用於在後續製程步驟中形成功能裝置結構。 為了達成柵格元件510、512、514、516、518、520之局域切割，使用第二圖案化裝置MA2來執行第二微影製程以界定經切割光罩522，該經切割光罩係由視圖(b)中之虛線說明。經切割光罩522可由實質上覆蓋惟小孔徑524除外的第一柵格結構之感光性抗蝕劑材料形成。圖案化裝置(圖1中之MA)可具備適當圖案以藉由在抗蝕劑中成像而直接地形成經切割光罩孔徑，或以某種方式間接地形成經切割光罩孔徑。如在視圖(b)中可看到，柵格元件之小部分526曝光於孔徑524中。在本實例中，孔徑524在第一方向及正交於第一方向之第二方向兩者上以週期性方式而配置。經切割光罩圖案之週期性比具有間距Λ之柵格結構更低(更長週期；更低空間頻率)。亦可設想孔徑在第一方向及第二方向中之僅一者上以週期性方式而配置之實施例。藉由合適蝕刻製程，移除柵格元件510、512、514、516、518、520之所有經曝光部分。在移除經切割光罩522之後，吾人在(c)處看到包含由切口或間隙分離之若干柵格元件的功能裝置圖案。此裝置圖案可為成品結構，或基於此圖案應用另外步驟以產生成品之某中間結構。 出於此實例之目的，已在圖5中展示僅一個處理步驟。實務上，可根據特定圖案進行另外製程(包括另外柵格元件之應用)以形成功能裝置結構。 參看圖6，展示用於藉由參看圖5所描述之製程而形成圖3中所展示之度量衡目標30的方法。如以上所描述，目標結構係由第一目標結構31及第二目標結構32形成。每一目標結構包含藉由第一微影步驟而界定之特徵及藉由第二微影步驟而界定之特徵。在本實例中，第一目標結構之形成在(a)處以第一柵格結構610開始，且第二目標結構以第二柵格結構612開始。此等特徵包含柵格結構，柵格結構包含在第一(例如，X)方向上以間距Λ而間隔的柵格元件614之週期性陣列。該等柵格元件在第一方向上以週期性配置而配置，其具有相似於或相同於同一基板上之對應產品結構之間距的間距Λ。此實例中之每一柵格元件包含在第二(Y)方向上延伸之一線性元件。 純粹出於解釋起見，柵格結構610及612被展示及標註為相異結構。在實務實施例中，單一柵格結構可貫穿兩個度量衡目標區域且亦貫穿產品區域(402) (在存在之情況下)均一地延伸。(在第二微影步驟中獲得在此狀況下產品區域與度量衡目標區域之間的差異，如下文所描述)。當然應注意，此值僅為例示性的，且可選擇用於間距Λ之任何合適值。通常，該間距應與產品特徵之間距匹配，使得最終任何經量測參數與在實際產品中達成之參數準確地有關。在一項實例中，間距為Λ = 40奈米。該間距比用於典型散射計中之輻射波長小若干倍，該輻射波長可在(例如) 400奈米至700奈米之範圍內。可在底層週期性結構之間距小於用於量測中之輻射波長的五分之一、或小於用於量測中之輻射波長的十分之一的情況下使用本文中所描述之技術。 隨後，在第二微影步驟及合適處理期間，作出對柵格結構之修改以形成產品結構(若存在於同一基板上)以及第一目標結構31及第二目標結構32。 為了形成第一目標結構31，在第二微影步驟中使用第二圖案化裝置MA2來形成第一經切割光罩616，如在(b)處所展示。此經切割光罩包含複數個孔徑620，該等孔徑在此實例中在第一方向及第二方向兩者上以週期性方式而配置。在本實例中，孔徑被說明為矩形，但當然應瞭解，孔徑可呈任何合適形狀，且在實際製程中產生時可失真。第一經切割光罩616之孔徑620配置於該經切割光罩上以便自柵格元件偏移已知量(亦被稱作「偏置」)。在本實例中，第一經切割光罩之孔徑偏置Λ/2+d，(d＜＜Λ)，亦即，接近於柵格結構之間距的一半之量。因此，孔徑620經定位成使得每一孔徑引起產生至鄰近柵格元件614中之一者或兩者之部分切口，而非整齊地切割一個柵格元件(如其在圖5之產品結構中進行)。在具有(例如)Λ = 40奈米之實例中，吾人可能選擇d = 5奈米。應注意，用於d之特定值僅為例示性的，且可選擇用於d之任何合適值。 藉由將偏置值設定為接近於Λ/2，使目標結構31中之不對稱性較明顯，且對諸如將由疊對誤差造成的經切割光罩孔徑之任何進一步錯位較敏感。此情形又增加由第一目標結構散射之輻射之不對稱性，及彼不對稱性對由疊對誤差造成之錯位之敏感度。 相似地，為了形成第二目標結構32，使用第二圖案化裝置MA2及第二微影步驟以形成第二經切割光罩618。第二經切割光罩包含呈與第一經切割光罩之配置相似之配置的複數個孔徑620。使第二經切割光罩618之孔徑620偏置一不同量，該量相比於該等孔徑在產品區域中之位置(圖5)仍接近於一半間距。在一實例中，第二目標結構經形成而具有為Λ/2-d之偏誤量。用於間距Λ及d之值相同於第一經切割光罩之間距之值，使得兩個目標結構中之偏誤量在一半間距之任一側等距間隔。 在完成蝕刻步驟及其他製程步驟之後，藉由孔徑曝光之柵格元件614之部分已被移除，此情形引起在(c)處所展示之結構。如可看到，此實例中之第二目標結構為第一目標結構之鏡像。僅在偏誤量在一半間距Λ/2之任一側等距間隔之狀況下且在第一微影步驟與第二微影步驟之間的疊對誤差為零之狀況下為此情形。在不具有非零疊對誤差之實際目標中，第一目標結構及第二目標結構將不為彼此之鏡像，且將展現自身內之不同不對稱度。應注意，雖然目標結構31、32極不同於產品結構且對所關注參數(諸如疊對)更敏感，但其係藉由與產品結構相同之步驟及處理而形成，且藉由圖案化裝置MA1、MA2中之與產品結構相同之圖案而形成。僅改變該等目標結構31、32相對於底層柵格元件614之位置之偏置。以此方式，當形成度量衡目標結構時之微影設備及其他製程步驟之效能應與當形成產品結構時的微影設備及其他製程步驟之效能相同。 現在參看圖7，現在將描述根據本發明之一實施例的量測微影製程700之參數之方法。在步驟701中，將第一目標結構及第二目標結構提供於基板上。在本實施例中，目標結構兩者係藉由如以上參看圖6所描述之製程而形成。當然，該等目標結構可藉由在調查中之無論何種微影製程而形成。 在步驟702中，獲得第一角度解析散射光譜輻射。在本實施例中，使用角度解析散射計，如上文參看圖2所描述。運用具有選定偏振及波長之光源來照明第一目標結構。藉由散射計之光學系統收集由第一目標結構散射之零階光。如上文所解釋，偵測器位於背向投影式光瞳平面P中(或替代地位於共軛光瞳平面P'中)。偵測器19接著捕捉表示由第一目標結構散射之零階光之角度分佈的第一散射光譜。在本實例中，獲得2-D散射光譜。原則上，可藉由偵測器僅捕捉1-D散射光譜，但2-D散射光譜實務上含有更多資訊，特別是因為吾人在本發明中關注藉由多重圖案化而形成之二維結構。 在步驟703中，藉由偵測器以相似方式收集第二角度解析散射光譜。運用光源來照明第二目標結構。藉由散射計之光學系統收集由第二目標結構散射之零階光。偵測器接著捕捉表示由第二目標結構散射之零階光之角度分佈的第二散射光譜。 作為對步驟702及704之預備步驟，可執行選擇適合於特定目標結構之照明條件之製程。 在步驟704中，自第一角度解析散射光譜之不對稱性及自第二角度解析散射光譜之不對稱性導出所關注參數之量測。在本實例中，待導出之參數為疊對誤差，其係如在下文中所描述予以判定。在其他實例中，所關注參數可為曝光劑量、焦點或不對稱透鏡像差。 為了量測散射光譜之不對稱性，在一項實例中，處理單元藉由自第一散射光譜減去自身之180度旋轉複本而產生第一差動散射光譜。處理單元接著藉由自第二散射光譜減去自身之反向複本而產生第二差動散射光譜。接著基於第一差動散射光譜及第二差動散射光譜而判定針對第一目標結構之不對稱性A_{Λ / 2 + d} 及針對第二目標結構之不對稱性A_{Λ / 2 - d} 。在簡單實例中，簡單地藉由自差動散射光譜右半側之所有像素值之平均值減去差動散射光譜左半側之所有像素值之平均值來計算平均光瞳不對稱性。可設想替代或更複雜的不對稱性量測，(例如)以便最大化可用信號之使用。視情況，平均光瞳不對稱性可經正規化至總平均強度，此係因為經正規化不對稱性量測彼此較相當。 在圖8中，曲線802說明在習知以繞射為基礎之疊對量測中之疊對OV與不對稱性A之間的關係。該習知疊對量測將在此處純粹作為背景來描述。曲線法線表示+1階繞射信號與-1階繞射信號之間的不對稱性。理想化曲線亦假定在形成目標結構之個別結構內不具有偏移且不具有結構不對稱性之「理想的」一維目標結構。因此，此理想目標結構之不對稱性僅包含歸因於第一特徵與第二特徵之未對準之疊對貢獻。此疊對貢獻起因於已知強加偏誤量及(未知)疊對誤差之組合。此曲線圖僅用以說明本發明所隱含的原理，且不對稱性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「理想化」情形下，曲線802指示強度不對稱性A具有與疊對之非線性週期性關係(例如，正弦關係)。正弦變化之週期Λ對應於目標結構之柵格元件之週期或間距Λ，其當然經轉換成適當尺度。正弦形式在此理想化實例中係純粹的，但在實際情況下可包括諧波。 使用經偏置結構(諸如光柵(具有已知強加疊對偏置))以量測疊對而非依靠於單一量測為熟習此項技術者所熟知。此偏置具有供產生其之圖案化裝置(例如，倍縮光罩)中所定義之已知值，其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。僅作為一實例，獲得針對分別具有經強加偏置+d及-d之目標的不對稱性量測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804及806。在已知偏置的情況下，可計算真實疊對誤差OV_E 。根據目標結構之設計，正弦曲線之間距Λ為吾人所知。曲線802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 為對目標結構之強度不對稱性量測之敏感度的量度。 以數學術語，假定疊對誤差OV_E 與強度不對稱性A之間的關係如下：(1) 其中在使得目標間距Λ對應於角度2π弧度之尺度上表達疊對誤差OV_E 。A_{+ d} 及A_{- d} 分別表示具有偏置+d及-d之目標結構的不對稱性。在使用具有不同已知偏置(例如，+d及-d)之目標之兩個量測的情況下，可在不知曉K₁ 的情況下使用如下關係計算疊對誤差OV_E ：(2) 在本發明中，提議使用接近於一半間距之偏誤量，例如，偏誤量Λ/2+d及Λ/2-d。與方程式(1)及(2)中相同之原理適用，惟正弦函數之斜率將相對除外。另一方面，在本發明中，亦提議僅使用零階散射光譜。在調查中之結構為週期性的，其具有比照明輻射之波長λ短得多之週期。舉例而言，週期Λ可小於0.2λ或小於0.1λ，且收集高階繞射輻射可對於可用光學系統係不可能的。因此，並不預期具有圖8中所展示的正弦形式之強不對稱性信號。本發明人已認識到，對於藉由在單一材料層中之多重圖案化而形成之2-D產品結構，使用接近於Λ/2之偏誤量來代替接近於零之偏誤量可給出有用不對稱性信號(即使在零階散射光譜的情況下)。 應注意，在此內容背景下之間距Λ未必為成品2-D目標結構之週期性，而是依據在第一微影步驟中形成之柵格之間距。此間距將為在第二微影步驟之後存在於整體2-D週期性結構中的若干週期性組件之最短週期。雖然出於各種原因使用Λ/2之任一側之兩個偏置值且使該兩個偏置值在Λ/2之任一側等距間隔係合理的，但此並非必需要求。視需要，偏誤量中之一者可確切為Λ/2；偏誤量兩者可均等地處於Λ/2之同一側。計算可適合於接近於Λ/2之任何對偏置值。在考慮何偏置值「接近於」一半間距的情況下，此對於每一目標為選擇及實驗問題。在實務實施中，可需要在方程式(1)中之正弦函數之相對窄區中操作，使得不對稱性隨著疊對之變化可被認為是線性的。在識別操作區時不僅應考慮偏誤量，而且將疊對誤差之所預料範圍加至實際目標結構中之經程式化偏置。(例如)偏誤量Λ/2±d可處於0.3Λ與0.7Λ之間，或處於0.4Λ與0.6Λ之間。在一特定實例中，參數d經選擇為d＜Λ/4。一般而言，可取決於情形要求及情況而最佳化d之確切大小。d之較大值可用以改良信雜比，且d之較小值可用以增加疊對計算準確度。 實務上，強度不對稱性量測不僅取決於目標結構之屬性，而且取決於入射於目標結構上之光之屬性。 圖9展示針對例示性目標結構之數個例示性經模擬結果，每一模擬已使用具有一特定波長之光予以執行。每一曲線圖展示針對具有如參看圖6所描述之目標結構之量測目標的經正規化平均不對稱性。在水平軸線上標繪疊對，而在垂直軸線上標繪不對稱性信號之振幅。在每一狀況下，平均光瞳不對稱性已經正規化至整體平均強度。用於每一量測中之輻射之波長係由一標籤展示，其在左上側425奈米至底部700奈米的範圍內。該此處所模擬之實例中，第一目標結構之第一特徵及第二目標結構之第三特徵兩者具有間距Λ=40奈米。第一目標結構之第三特徵可偏置(例如)Λ/2+d，其中d=5奈米。第二目標結構之第四特徵偏置Λ/2-d。 在本實例中，不對稱性取決於用於量測中之波長而變化。藉由選擇所使用之光之波長，有可能最大化量測之準確度。對於不同製程及不同目標設計，不同波長及偏振可較成功。在圖9之說明中，針對所有曲線圖選擇TM偏振，但偏振為可視需要而變化之照明參數。 可視需要在多於一個波長及/或偏振下採取量測，以進一步改良量測準確度。可在轉換成疊對值之前或之後以任何合適方式組合來自不同波長之結果。應注意，可需要不僅最佳化不對稱性信號之振幅(圖9曲線圖中之垂直尺度)，而且最佳化曲線之線性。所選擇之波長應為使獲得強信號之遍及針對疊對(或其他所關注參數)預期之值範圍或多或少線性的一個波長(或多個一個波長)。在圖9中所說明之實例中，可使用簡單檢測以選擇用於給定目標結構之最佳波長。 圖10展示針對圖9中所展示之輻射波長中之一者的數個例示性經模擬光瞳影像。每一影像展示針對給定疊對值之經模擬光瞳影像。輻射波長及疊對量係藉由每一影像上方之標籤展示。如可看到，所使用之輻射之波長為425奈米，且疊對值在-6奈米至+6奈米之範圍內。 現代產品結構之尺寸如此小使得其無法藉由光學度量衡技術而成像。小特徵包括(例如)藉由多重圖案化製程及間距倍增(上文進一步解釋之術語)而形成之特徵。實際上，結構對於傳統度量衡技術而言過小，傳統度量衡技術無法「看到」該等結構。因此，用於大容量度量衡之目標常常使用比疊對誤差或臨界尺寸為所關注屬性之產品大得多的特徵。 雖然掃描電子顯微鏡能夠解析現代產品結構，但運用掃描電子顯微鏡執行之量測相比於光學量測耗時得多以及更昂貴，且導致經量測晶圓毀壞。 本發明人已認識到，有可能對尺寸及處理相似於產品結構的結構或對由產品結構形成之結構藉由使用由此等結構散射之零階光來執行度量衡量測。此外，已認識到，在使用藉由加權係數之謹慎選擇而加權之經量測光譜之不對稱貢獻的情況下，有可能判定(例如)多重圖案化製程之兩個步驟之間的疊對誤差。 在一態樣中，提供一種量測微影製程之參數之方法，其包含：運用輻射來照明目標結構，其中該目標結構係藉由該微影製程而形成；獲得目標結構之角度解析散射光譜；及使用在目標結構之散射光譜中所發現的不對稱性來導出該參數之量測。 在一些實施例中，使用在目標結構之散射光譜中所發現的不對稱性包含使用與基準等距間隔的散射光譜之區。 在一些實施例中，藉由加權係數而修改在目標結構之散射光譜中所發現的用於導出微影製程之參數的不對稱性之貢獻。 另外，可將描述於圖2中之度量衡設備之照明導向朝向含有形成產品結構之圖案之晶圓W的區。在通常實驗條件下，當由於至少兩個圖案化裝置之曝光而形成產品時，吾人預期將呈現疊對誤差(該等所形成圖案結構之間的疊對誤差)。作為實例，可藉由對應於週期性線結構之圖案化裝置及對應於經切割光罩之圖案化裝置而形成該兩個圖案。 由如以上段中所描述之產品結構形成或由相似於產品結構的結構形成之目標結構運用具有選定偏振及波長之光源予以照明。由目標結構散射之零階光係由散射計之光學系統收集。如上文所解釋，偵測器位於背向投影式光瞳平面P (或替代地位於共軛光瞳平面P')中。偵測器19接著捕捉表示由第一目標結構散射之零階光之角度分佈的第一散射光譜。在本實例中，獲得2-D散射光譜。原則上，可藉由偵測器僅捕捉1-D散射光譜，但2-D散射光譜實務上含有更多資訊，特別是因為吾人在本發明中關注藉由多重圖案化而形成之二維結構。因此，運用一方法來量測微影製程之參數，該方法包含：運用輻射來照明目標結構，其中該目標結構係藉由該微影製程而形成；獲得目標結構之角度解析散射光譜；及使用在目標結構之散射光譜中所發現的不對稱性來導出該參數之量測。 另外，該方法使用當使用在目標結構之散射光譜中所發現的不對稱性時與一基準等距間隔的散射光譜之區。舉例而言，當經量測光譜為光瞳平面P中所量測之2-D散射光譜時，基準可為2-D座標系統之兩個軸線中之一者。在此狀況下，基準可為x軸或y軸。應認識到，x軸及y軸作為線形成對稱性基準。另外，在同一2-D座標系統中，座標系統之原點亦可被認為基準。在此狀況下，基準將為點。 導出微影製程之參數之量測之步驟使用如在光瞳P中發現的2-D經量測光譜之區(相對於基準對稱之區)。藉由減去光瞳之該對稱貢獻，吾人能夠發現存在於經量測2-D光譜中之不對稱度之指示。減去光瞳之該等對稱部分之步驟形成特性SS。使2-D光譜之不對稱性與(例如)在不同微影步驟中形成之經圖案化結構之間的疊對誤差相關。用於導出疊對誤差之區可為單像素或可為像素群組，該等群組具有內部對稱性，或該等群組根本不具有對稱性。 另外，藉由加權係數而修改在目標結構之散射光譜中所發現的用於導出微影製程之參數的不對稱性之貢獻。每一特性SS將表示如在光瞳中量測之2-D光譜之不對稱性之指示，及如存在於2-D散射光譜中之不對稱性之對稱性之指示。應認識到，吾人可量測多個SS特性，該等SS特性中之每一者為來自經量測2-D光譜之不同區之貢獻或藉由使用不同加權係數而獲得的貢獻。藉由針對每一特性SS引入一加權因數，有可能增強疊對誤差之偵測。 在一實施例中，自對稱位置之不對稱亞可比(Jacobian)部分獲得加權係數。可藉由使用分析型或計算方法(諸如RCWA)計算用於目標結構之標稱目標模型之亞可比而獲得對疊對誤差敏感的2-D光譜中之區。自此亞可比之不對稱部分得出加權係數。 在一實施例中，自不同疊對誤差下計算之不對稱亞可比獲得加權係數。歸因於非線性2-D光譜回應，可在目標結構歸因於製程變化而改變時改變亞可比。自對應於不同製程變化之目標結構之模型而獲得的(加權)亞可比平均值之不對稱部分可用以使疊對量測對製程變化較穩固。 在一實施例中，自實驗設計(DoE)獲得加權係數。DoE可用以藉由(例如)將主成份分析(principal component analysis, PCA)應用於此等經量測2-D光譜之不對稱性而判定對疊對誤差敏感的經量測2-D光譜中之區。直接自一或多個所獲得之主成份得出加權方案。 儘管已描述呈實體倍縮光罩之形式的圖案化裝置，但本申請案中之術語「圖案化裝置」亦包括傳送呈數位形式之圖案的(例如)結合可程式化圖案化裝置而使用之資料產品。 在以下編號條項中提供根據本發明之另外實施例： 1. 一種量測一微影製程之一參數之方法，該微影製程用於使用兩個或多於兩個微影步驟而在一單一材料層中形成一個二維週期性產品結構，該方法包含： 提供第一目標結構及第二目標結構，每一目標結構包含使用第一微影步驟及第二微影步驟而在一基板上之一單一材料層中形成的一個二維週期性結構，其中，在該第一目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第一偏誤量，該第一偏誤量接近於在該第一微影步驟中形成之該等特徵之一空間週期的一半，且在該第二目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第二偏誤量，該第二偏誤量接近於該空間週期的一半且不同於該第一偏誤量； 獲得該第一目標結構之一角度解析散射光譜及該第二目標結構之一角度解析散射光譜；及 使用在該第一目標結構之該散射光譜中所發現的不對稱性及在該第二目標結構之該散射光譜中所發現的不對稱性來導出該參數之一量測。 2. 如條項1之方法，其中獲得每一目標結構之該角度解析散射光譜包含： 運用輻射來照明該目標結構；及 使用由該目標結構散射之零階輻射來偵測該角度解析散射光譜。 3. 如條項1或2之方法，其中每一目標結構之該空間週期顯著短於用以照明該等目標結構之該輻射之一波長。 4. 如條項2或3之方法，其進一步包含自可用波長之一範圍選擇輻射之該波長，以便最佳化該等目標結構之該等角度解析散射光譜中的不對稱性之強度及線性。 5. 如前述條項中任一項之方法，其中導出該參數之該步驟包含：使用在該第一目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性、在該第二目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性以及該第一偏誤量及該第二偏誤量之知識來計算關於該等產品結構之疊對誤差之一量測。 6. 如前述條項中任一項之方法，其中在該第一微影步驟中界定的該等目標結構之特徵包含在一第一方向上界定該空間週期之一柵格結構，且在該第二微影步驟中界定的該等目標結構之特徵包含在一個二維週期性配置中週期性地間隔之部位處之該柵格結構之修改。 7. 如前述條項中任一項之方法，其中在該第一微影步驟中界定的該等目標結構之該等特徵包含在一第一方向上界定該空間週期之一柵格結構，且在該第二微影步驟中界定的該等目標結構之特徵包含該柵格結構之元件中之切口。 8. 如前述條項中任一項之方法，其中該第一目標結構及該第二目標結構已在該第一微影步驟及該第二微影步驟已用以界定其特徵之後藉由蝕刻及/或沈積製程而形成。 9. 如前述條項中任一項之方法，其中已使用該第一微影步驟及該第二微影步驟在該同一基板上之別處之該同一材料層中形成一產品結構，且其中，在該產品結構中，在該第二微影步驟中所界定之特徵相對於在該第一微影步驟中所界定之特徵並不位移任何偏誤量。 10. 一種用於量測一微影製程之一參數之基板，該基板包含第一目標結構及第二目標結構，每一目標結構包含使用該第一微影步驟及該第二微影步驟而在一單一材料層中形成的一個二維週期性結構，其中， 在該第一目標結構中，在該第二微影步驟中所界定之特徵相對於在該第一微影步驟中所界定之特徵位移一第一偏誤量，該第一偏誤量接近於在該第一微影步驟中形成之該等特徵之一空間週期的一半，且 在該第二目標結構中，在該第二微影步驟中界定之特徵相對於在該第一微影步驟中界定之特徵位移一第二偏誤量，該第二偏誤量接近於該空間週期的一半且不同於該第一偏誤量。 11. 如前述條項中任一項之基板，其中在該第一微影步驟中界定之該等目標結構之特徵包含在一第一方向上界定該空間週期之一柵格結構，且在該第二微影步驟中界定之該等目標結構之特徵包含在一個二維週期性配置中週期性地間隔之部位處之該柵格結構之修改。 12. 如前述條項中任一項之基板，其中在該第一微影步驟中界定的該等目標結構之該等特徵包含在一第一方向上界定該空間週期之一柵格結構，且在該第二微影步驟中界定的該等目標結構之特徵包含該柵格結構之元件中之切口。 13. 如前述條項中任一項之基板，其中該第一目標結構及該第二目標結構已在該第一微影步驟及該第二微影步驟已用以界定其特徵之後藉由蝕刻及/或沈積製程而形成。 14. 如條項10至13中任一項之基板，其中一產品結構已使用該第一微影步驟及該第二微影步驟在該同一基板上之別處之該同一材料層中而形成，且其中，在該產品結構中，在該第二微影步驟中所界定之特徵相對於在該第一微影步驟中所界定之特徵並不位移任何偏誤量。 15. 一種圖案化裝置集合，其經調適以用於在用於製造一如條項10至14中任一項之基板之一微影製程中界定該第一目標結構及該第二目標結構之特徵，該圖案化裝置集合包括為了在該材料層中形成該第一目標結構及該第二目標結構的用於該第一微影步驟中之一第一圖案化裝置及用於該第二微影步驟中之一第二圖案化裝置。 16. 如條項15之圖案化裝置集合，其中該等圖案化裝置經進一步調適以用於使用該第一微影步驟及該第二微影步驟而在該同一基板上之別處之該同一材料層中界定一產品結構之特徵，且其中，在該產品結構中，在該第二微影步驟中所界定之特徵相對於在該第一微影步驟中所界定之特徵並不位移任何偏誤量。 17. 一種度量衡設備，其經配置以執行如條項1至9中任一項之方法。 18. 如條項17之度量衡設備，其進一步包含： 用於一基板之一支撐件，在該基板上已形成有一第一目標結構及一第二目標結構； 一光學系統，其用於運用輻射選擇性地照明每一目標結構且收集由該目標結構散射之至少零階輻射； 一偵測器，其用於使用該零階輻射來偵測每一目標結構之一角度解析散射光譜；及 一處理器，其經配置以使用該第一目標結構之該角度解析散射光譜之不對稱性及該第二目標結構之該角度解析散射光譜之不對稱性來導出一微影製程之一參數。 19. 一種微影系統，其包含： 一微影設備，其用於一微影製程中；及 一如條項17或18之度量衡設備，其用於使用至少部分地使用該微影設備而形成之第一目標結構及第二目標結構來量測該微影製程之一參數。 20. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令在經執行於一合適處理器上時使該處理器執行如條項1至9中任一項之方法之該導出步驟。 21. 如條項20之電腦程式產品，其進一步包含用於控制一度量衡設備以運用輻射來照明該第一目標結構及該第二目標結構且偵測該等角度解析散射光譜以供該導出步驟中使用之機器可讀指令。 22. 一種用以判定已形成有產品結構之一基板上之一疊對誤差之方法，該等產品結構包括已藉由一第一微影製程而界定之第一產品特徵及已藉由一第二微影製程而界定之第二產品特徵，該疊對誤差包含該等第一產品特徵與該等第二產品特徵之間的一位置偏差，該方法包含： 在該基板上提供一第一目標結構，該第一目標結構包含藉由該第一微影製程而界定之第一目標特徵及藉由該第二微影步驟而界定之第二目標特徵，該等第一目標特徵與該等第二目標特徵之間的一位置關係取決於一第一偏置值及該疊對誤差；及 在該基板上提供一第二目標結構，該第二目標結構包含藉由該第一微影製程而界定之第三目標特徵及藉由該第二微影步驟而界定之第四目標特徵，該等第三目標特徵與該等第四目標特徵之間的一位置關係取決於一第二偏置值及該疊對誤差； 使用自該第一目標結構繞射之零階輻射來偵測一第一角度解析散射光譜； 使用自該第二目標結構繞射之零階輻射來偵測一第二角度解析散射光譜； 基於在該第一角度解析散射光譜及該第二角度解析散射光譜上觀測到的不對稱性及基於該第一偏置值及該第二偏置值之知識計算該疊對誤差之一量測。 23. 一種量測一微影製程之一參數之方法，其包含： 運用輻射來照明一目標結構，其中該目標結構係藉由該微影製程而形成； 獲得該目標結構之一角度解析散射光譜；及 使用在該目標結構之該散射光譜中所發現的不對稱性來導出該參數之一量測。 24. 如條項23之方法，其中獲得該目標結構之該角度解析散射光譜包含偵測由該目標結構散射之零階輻射。 25. 如條項23之方法，其中每一目標結構包含形成一個二維陣列之特徵。 26. 如條項23之方法，其中該目標結構包含在一互補二維傅立葉空間中具有非零分量之特徵。 27. 如前述條項中任一項之方法，其中導出該參數之該步驟包含使用在該目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性來計算關於該等產品結構之疊對誤差之一量測。 28. 如條項24之方法，其中使用在該目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性包含使用與一基準等距間隔的該散射光譜之區。 29. 如條項28之方法，其中該基準為一線。 30. 如條項28之方法，其中該基準為一點。 31. 如條項28之方法，其中用於導出該微影製程之該參數的該不對稱性之貢獻係藉由加權係數予以修改。 32. 如條項31之方法，其中自對稱位置之不對稱亞可比部分獲得該等加權係數。 33. 如條項31之方法，其中自不同疊對誤差下所計算的不對稱亞可比獲得該加權係數。 34. 如條項31之方法，其中自一實驗設計獲得該加權係數。 35. 一種度量衡設備，其經配置以執行如條項23至34中任一項之方法。 36. 如條項35之度量衡設備，其進一步包含： 用於一基板之一支撐件，在該基板上已形成有該目標結構； 一光學系統，其用於運用輻射選擇性地照明每一目標結構且收集由該目標結構散射之至少零階輻射； 一偵測器，其用於使用該零階輻射來偵測每一目標結構之一角度解析散射光譜；及 一處理器，其經配置以使用該目標結構之該角度解析散射光譜之不對稱性來導出一微影製程之一參數。 37. 一種微影系統，其包含： 一微影設備，其用於一微影製程中；及 一如條項35或36之度量衡設備，其用於使用至少部分地使用該微影設備而形成之目標結構來量測該微影製程之一參數。 38. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令在經執行於一合適處理器上時使該處理器執行如條項23至34中任一項之方法之該導出步驟。 39. 如條項38之電腦程式產品，其進一步包含用於控制一度量衡設備以運用輻射來照明該第一目標結構及該第二目標結構且偵測該等角度解析散射光譜以供該導出步驟中使用之機器可讀指令。 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，但將瞭解，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。 關於微影設備所使用之術語「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說明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、根據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指導，此等調適及修改意欲在所揭示之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到上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。

11‧‧‧輻射源
12‧‧‧照明系統
12a‧‧‧準直使用透鏡系統
12b‧‧‧彩色濾光片
12c‧‧‧偏光器
13‧‧‧孔徑裝置
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧部分反射表面
16‧‧‧顯微鏡接物鏡/透鏡/光束分裂器
19‧‧‧偵測器
30‧‧‧基板目標/量測目標/度量衡目標
31‧‧‧第一目標結構
32‧‧‧第二目標結構
200‧‧‧微影設備LA/微影工具
202‧‧‧量測站MEA
204‧‧‧曝光站EXP
206‧‧‧控制單元LACU
208‧‧‧塗佈設備
210‧‧‧烘烤設備
212‧‧‧顯影設備
220‧‧‧經圖案化基板
222‧‧‧處理設備
224‧‧‧處理設備
226‧‧‧處理設備/步驟
230‧‧‧基板
232‧‧‧基板
234‧‧‧基板
240‧‧‧度量衡設備
242‧‧‧度量衡結果
400‧‧‧目標特徵
400'‧‧‧度量衡目標特徵
402‧‧‧功能產品圖案區域
402'‧‧‧功能產品區域
404‧‧‧晶粒內目標特徵
510‧‧‧柵格元件
512‧‧‧柵格元件
514‧‧‧柵格元件
516‧‧‧柵格元件
518‧‧‧柵格元件
520‧‧‧柵格元件
522‧‧‧經切割光罩
524‧‧‧孔徑
526‧‧‧柵格元件部分
610‧‧‧第一柵格結構
612‧‧‧第二柵格結構
614‧‧‧柵格元件
616‧‧‧第一經切割光罩
618‧‧‧第二經切割光罩
620‧‧‧孔徑
700‧‧‧微影製程
701‧‧‧步驟
702‧‧‧步驟
703‧‧‧步驟
704‧‧‧步驟
802‧‧‧曲線
804‧‧‧點
806‧‧‧點
CP‧‧‧收集路徑
D1‧‧‧產品區域
D2‧‧‧產品區域
D3‧‧‧產品區域
D4‧‧‧產品區域
IP‧‧‧照明路徑
MA‧‧‧圖案化裝置/倍縮光罩
MA1‧‧‧第一圖案化裝置
MA2‧‧‧第二圖案化裝置
O‧‧‧光軸
P‧‧‧背向投影式光瞳平面/光瞳
P'‧‧‧共軛光瞳平面
P''‧‧‧平面
PU‧‧‧處理單元
R‧‧‧配方資訊
RP‧‧‧參考路徑
S‧‧‧輻射光點/照明光點/輻照光點
SCS‧‧‧監督控制系統
T‧‧‧度量衡目標
W‧‧‧基板/晶圓

現在將參看隨附圖式作為實例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描繪根據本發明之一實施例的經組態以捕捉角度解析散射光譜之散射計； 圖3說明根據本發明之第一實施例之目標結構； 圖4示意性說明在圖3之目標結構之形成時所使用的將圖案施加至基板之圖案化裝置之集合的部分； 圖5(a)至圖5(c)示意性地說明已知多重圖案化製程中之階段； 圖6(a)至圖6(c)說明根據本發明之一實施例的在多重圖案化製程中形成第一目標結構及第二目標結構時的階段； 圖7為根據本發明之一實施例的用於量測微影製程之參數之方法的流程圖； 圖8示意性地說明量測疊對之習知方法之原理； 圖9說明針對自實例目標結構散射之輻射之不同波長的不對稱性相對於疊對之經模擬變化；及 圖10展示實例目標結構之具有不同疊對值的散射光譜中之不對稱性之經模擬光瞳影像。

Claims (15)

1. 一種量測一微影製程之一參數之方法，其包含：運用輻射來照明一目標，其中該目標包含第一及第二目標結構，每一目標結構包含使用該微影製程之第一及第二微影步驟而在一基板上之一單一材料層中形成之一二維週期性結構；獲得每一目標結構之一角度解析(angle-resolved)散射光譜；及使用在每一目標結構之該散射光譜中所發現的不對稱性來導出該參數之一量測。
2. 如請求項1之方法，其中獲得每一目標結構之該角度解析散射光譜包含：偵測由每一目標結構散射之零階輻射。
3. 如請求項1之方法，其中每一目標結構包含形成一個二維陣列之特徵。
4. 如請求項1之方法，其中每一目標結構包含在一互補二維傅立葉空間中具有非零分量之特徵。
5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中導出該參數之該步驟包含：使用在每一目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性來計算關於該等產品結構之疊對誤差之一量測。
6. 如請求項2之方法，其中使用在每一目標結構之該散射光譜中所發現的該不對稱性包含：使用與一基準等距間隔的該散射光譜之區。
7. 如請求項6之方法，其中該基準為一線。
8. 如請求項6之方法，其中該基準為一點。
9. 如請求項6之方法，其中用於導出該微影製程之該參數的該不對稱性之貢獻係藉由加權係數予以修改。
10. 如請求項9之方法，其中自對稱位置之不對稱亞可比(Jacobian)部分獲得該等加權係數。
11. 如請求項9之方法，其中自不同疊對誤差下所計算的不對稱亞可比獲得該加權係數。
12. 如請求項9之方法，其中自一實驗設計獲得該加權係數。
13. 一種度量衡設備，其經配置以執行如請求項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，其用於一微影製程中；及一如請求項13之度量衡設備，其用於使用至少部分地使用該微影設備而形成之目標結構來量測該微影製程之一參數。
15. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令在經執行於一合適處理器上時使該處理器執行如請求項1至12中任一項之方法之該導出步驟。