TWI631432B - 度量衡目標、方法與裝置、目標設計方法、電腦程式及微影系統 - Google Patents

度量衡目標、方法與裝置、目標設計方法、電腦程式及微影系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI631432B
TWI631432B TW106112007A TW106112007A TWI631432B TW I631432 B TWI631432 B TW I631432B TW 106112007 A TW106112007 A TW 106112007A TW 106112007 A TW106112007 A TW 106112007A TW I631432 B TWI631432 B TW I631432B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
periodic structure
target
diffraction
radiation
grating
Prior art date
Application number
TW106112007A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201802613A (zh
Inventor
德 斯加 毛瑞斯 凡
哈倫 理查 喬哈奈 法蘭西卡斯 凡
艾佛哈德斯 柯奈利斯 摩斯
幼平 張
Original Assignee
荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Publication of TW201802613A publication Critical patent/TW201802613A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI631432B publication Critical patent/TWI631432B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/70516—Calibration of components of the microlithographic apparatus, e.g. light sources, addressable masks or detectors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70681—Metrology strategies
    • G03F7/70683—Mark designs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps

Abstract

本文中揭示一種量測一目標之方法、包含一目標之關聯基板，及電腦程式。該目標包含重疊之第一週期性結構及第二週期性結構。該方法包含運用量測輻射來照明該目標且偵測所得散射輻射。該第二週期性結構之節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在該第二週期性結構處不存在由該量測輻射最初入射於該第二週期性結構上引起的傳播性非零繞射。在該第二週期性結構處可存在傳播性非零繞射，該傳播性非零繞射包含由該第一週期性結構進行繞射引起的一或多個非零繞射階之進一步繞射。替代地，該偵測到之散射輻射可包含自該週期性結構處之繞射獲得之非零繞射階，該等非零繞射階已在近場中受到該第二週期性結構干擾。

Description

度量衡目標、方法與裝置、目標設計方法、電腦程式及微影系統
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裝置，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
微影裝置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。微影裝置可用於(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之網路。在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(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係已知的，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達1奈米之情形。
近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。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)因此其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，其中阻擋零繞射階(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中發現暗場度量衡之實例，該等專利申請案之文件的全文特此以引用方式併入。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別獲得-1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。
當量測厚堆疊(其中在經量測之兩個層之間可存在相當大距離)時，由目標之下部光柵繞射之輻射與由目標之上部光柵繞射之輻射之間的路徑長度之差可引起歸因於振盪之量測不穩定性。將需要最小化此路徑長度差。另外或替代地，可需要量測構成光柵中之一者之節距小於傳播非零繞射階所需之節距的目標。
在一第一態樣中，本發明提供一種量測一目標之方法，該目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；該方法包含：運用量測輻射來照明該目標且偵測所得散射輻射；其中該第二週期性結構之一節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在由該量測輻射最初入射於該第二週期性結構上引起的在該第二週期性結構處之反射中不存在傳播性非零繞射。
在一第二態樣中，本發明提供一種基板，其包含用於疊對之量測之一疊對目標，該疊對目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；其中該第二週期性結構包含小於該第一週期性結構之一節距。
在一第三態樣中，本發明提供一種用於疊對之量測之疊對目標，該疊對目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；其中該第二週期性結構之一節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在由該量測輻射最初入射於 該第二週期性結構上引起的在該第二週期性結構處之反射中不存在傳播性非零繞射。
在一第四態樣中，本發明提供一種用於設計該第三態樣之該疊對目標之目標設計方法。
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經執行於合適處理器控制裝置上時致使該處理器控制裝置執行該第一態樣或該第四態樣之該方法；及一種包含此電腦程式之電腦程式載體。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優點，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‧‧‧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
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
700‧‧‧第一光柵
705‧‧‧基板
710‧‧‧第二光柵
720‧‧‧量測輻射
730‧‧‧非零繞射階
740‧‧‧層材料
750‧‧‧非零繞射階
800‧‧‧第一光柵
805‧‧‧基板
810‧‧‧第二光柵
820‧‧‧量測輻射
850'‧‧‧+1階/傳播繞射階/輻射/第一繞射階
850"‧‧‧-1階/傳播繞射階/輻射/第一繞射階
860'‧‧‧傳播繞射階/+1繞射階
860"‧‧‧傳播繞射階/-1繞射階
870‧‧‧零繞射階
1000‧‧‧第一光柵
1005‧‧‧基板
1010‧‧‧第二光柵
1110‧‧‧階段
1120‧‧‧階段
1130‧‧‧階段
1140‧‧‧階段
1150‧‧‧階段
1152‧‧‧區塊
1154‧‧‧區塊
1156‧‧‧區塊
1158‧‧‧區塊
1160‧‧‧材料標繪圖
1175‧‧‧模型檢視器工具
1180‧‧‧設計佈局檢視器工具
1185‧‧‧抗蝕劑剖面檢視器工具
1190‧‧‧幾何形狀檢視器工具
1195‧‧‧光瞳檢視器工具
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
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出通口
I/O2‧‧‧輸入/輸出通口
LA‧‧‧微影裝置
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
現在將參考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裝置；圖2描繪根據本發明之一實施例之微影製造單元或叢集；圖3(a)至圖3(d)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)用於給定照明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之散射計且可適於形成本發明之實施例之疊對量測方法之步驟的流程圖；圖7說明以已知方式由疊對目標進行之繞射引起的主要繞射模式中的一些；圖8說明根據本發明之第一實施例之疊對量測方法的由疊對目標進行之繞射；圖9(a)至圖9(e)分離地說明圖8中所說明之繞射之5個主要繞射模式；圖10展示可使用本發明之第一實施例之疊對量測方法而量測的蝕刻後目標；及圖11(a)至圖11(c)包含可用於設計本文中所揭示之目標的例示性目標設計方法之不同態樣的流程圖。
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示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：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定位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定位基板之第二定位器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、微影裝置之設計及其他條件(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，其可根據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的所要圖案。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)中的特定功能層。
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，該裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代 地，該裝置可屬於反射類型(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)。
微影裝置亦可屬於如下類型：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裝置中之其他空間，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」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，源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影裝置之部分，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，源可為微影裝置之整體部分。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，但該等基板對準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，在多於一個晶粒被提供於圖案化器件(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器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，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程序條件。下文中進一步描述偵測對準標記之對準系統。
此實例中之微影裝置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基板台上之一基板的同時，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。此實現裝置之產出率之相當大增加。
所描繪裝置可用於多種模式中，包括(例如)步進模式或掃描模式。微影裝置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，微影裝置LA形成微影系統之部分，其被稱作微影製造單元LC(lithographic cell LC/lithocell)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裝置。通常，此等裝置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、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣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來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
圖3(a)中展示度量衡裝置。圖3(b)中更詳細地說明目標T及用以照明該目標之量測輻射之繞射射線。所說明之度量衡裝置屬於被稱為暗場度量衡裝置之類型。度量衡裝置可為單機器件，或併入於(例如)量測站處之微影裝置LA中抑或微影製造單元LC中。貫穿裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此裝置中，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，且同時地允許接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之平面(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。本發明之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，但提供來自被標註為「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。其餘光瞳平面理想地暗，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3(b)中所展示，目標T經置放成使得基板W垂直於物鏡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產生一個零階射線(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。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)，故入射射線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(point spread function)，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，目標之光柵節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3(a)及圖3(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階係由物鏡16收集，且被返回導向通過光束分裂器15。返回至圖3(a)，藉由指明被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑來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繞射射線進入物鏡16。與此對比，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裝置及/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，亦可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(c)及圖3(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裝置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裝置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可具有經不同偏置疊對偏移，以便促進對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)，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在一項實例中，光柵32及34為分別具有+d、-d之偏置之X方向光柵。光柵33及35可為分別具有偏移+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單獨影像。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(d)之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖3之裝置中使用圖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，在此場內，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之單獨影像42至45。以此方式，影像不必在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此極大地改良量測裝置整體上之產出率。
一旦已識別疊對目標之單獨影像，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)。此方法可被稱為以微繞射為基礎之疊對(micro diffraction based overlay；μ DBO)。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，經由微影裝置(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之度量衡裝置的情況下，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，抑或藉由在度量衡裝置之視場中使基板W旋轉達180°，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。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)來進行此判定。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。在本文中所描述之應用中，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。
圖7說明包含重疊週期性結構之疊對目標的典型繞射組態。重疊週期性結構包含第一週期性結構(或第一光柵)及第二週期性結構(或第二光柵)。在所展示之特定實例中，存在第一層中之第一(下部)光柵700及第二層中之第二(上部)光柵710，該等光柵皆形成於基板705上。層材料740在第一光柵700與第二光柵710之間，該層材料(在此示意性實例中)可包括第二層結構將經蝕刻至之材料。量測輻射720入射於第二光柵710上，從而引起形成非零(例如，一)繞射階730之繞射。另外，量測輻射720中之一些(零階)傳遞通過第二光柵710及層材料740以入射於第一光柵700上，其中再次存在形成非零(例如，一)繞射階750之繞射。來自第二光柵710之非零繞射階730及來自第一光柵700之非零繞射階750最終進行干涉(例如，在 遠場中)以形成疊對信號，該疊對信號可由感測器(例如，圖3(a)中所描繪之裝置之感測器19或感測器23)捕捉。應注意，此圖解經提供僅用以說明產生疊對信號之相關原理，且為了簡單起見並不展示所有繞射模式(例如，未展示透射繞射模式)。如已經所描述，可存在第一光柵700與第二光柵710之間的故意偏移(圖中未繪示)。
對於經量測之兩個層之間的距離(在垂直於基板平面之z方向上)並不過大的較薄堆疊，使用諸如上文所描述之繞射度量衡方法的繞射度量衡方法進行疊對目標之量測較準確。較厚堆疊之量測呈現較大困難。此係因為對於較厚堆疊，在自第一(下部)光柵繞射之量測輻射與自第二(上部)光柵繞射之輻射之間可存在相當大路徑長度差(相對於所使用之量測輻射之波長)。此路徑長度差被展示為圖7上之額外距離n。另外，堆疊中之改變(例如，層中之一者中之厚度改變)進一步貢獻於此困難。此路徑長度差可引起光瞳平面中之不對稱性信號之眾多零交叉(振盪)。此情形使得所得不對稱性量測不穩定且極高度取決於量測輻射波長。
為了處理此問題，提議新目標設計。目標經設計為最小化自第一(下部)光柵繞射之輻射與自第二(上部)光柵繞射之輻射之間的任何路徑長度差(在堆疊內)。為了達成此情形，目標經設計為使得第二(上部)光柵處之反射中之任何繞射將僅包含漸消型階，因此其將未被偵測到。代替地，第二(上部)光柵處之繞射將為間接繞射，亦即，自第一(下部)光柵繞射之輻射之透射中的繞射。以此方式，避免了第二光柵處之反射中的繞射，但仍存在來自第一光柵之反射繞射階在第二光柵處的透射中之繞射(歸因於折射率改變)。更具體言之，此間接繞射可包含由第一光柵處之反射中之繞射引起的非零(例如，一)繞射階之繞射，該間接繞射形成由第二光柵處之 透射中之繞射引起的另外非零(例如，一)繞射階。可藉由修改第二光柵使得其之節距小於或等於所使用之量測輻射之波長來獲得此效應。
圖8說明此目標設計，其中類似特徵具備等效元件符號(例如，基板705與基板805)。圖8展示(例如，通常)入射於第二(上部)光柵810上的具有波長λ之量測輻射820。第二光柵810具有等於或小於量測輻射820之波長λ的節距P。量測輻射820之零階將傳遞通過第二光柵810，而任何其他繞射階將僅包含漸消型繞射階，其快速耗散且因此將未被偵測到。第一(下部)光柵800具有大於量測輻射820之波長λ的節距。因此，傳遞通過第二光柵810的(零階)量測輻射820將由第一光柵800繞射，從而引起(非漸消型或傳播性)高繞射階(反射的)。在所展示之實例中，僅展示+1階850'及-1階850"。此等繞射階850'、850"中之每一者接著入射於第二光柵810上(自下方)，其中將存在次級繞射(透射的)。由於次級繞射，針對自第一光柵800處之繞射獲得的繞射階850'、850"中之每一者，高(例如，一階)繞射階860'、860"將自第二光柵810繞射。另外，第一繞射階850'、850"將作為零階輻射傳遞通過第二光柵810。自第二光柵繞射之輻射860'、860"及自第一光柵繞射之輻射850'、850"將接著干涉以提供疊對信號。
雖然頂部光柵之節距P應小於或等於波長λ，但應瞭解，其不應過小，或在第二光柵810處可能不存在引起繞射階860'、860"之傳播性次級繞射。因而，應瞭解，應針對給定量測輻射波長λ(及針對給定孔徑形狀)而選擇第二光柵810之節距P(及第一光柵800之節距)以確保當量測輻射首先入射於第二光柵810上時不產生傳播性非零繞射階，但當由第一光柵800處之繞射產生之繞射階850'、850"入射於第二光柵810上時產生傳播性非零繞射階。如熟習此項技術者應瞭解，數學地及/或以實驗方式判定此 問題相對簡單。替代地，諸如D4C(稍後更詳細地描述)之度量衡目標設計平台可用於進行此判定。應注意，為了簡單起見，通過第二光柵810之主透射繞射(在朝向第一光柵800之方向上)未被展示-當然亦有可能藉由將節距P縮減為低於λ/n而消除此等繞射階，但此情形並非總是必需的。
較佳地，第一光柵800之節距為第二光柵810之節距的整數倍，以消除波紋(Moiré)效應。在一實施例中，第一光柵800之節距為第二光柵810之節距P的兩倍。
圖9展示貢獻於疊對信號之個別模式。圖9(a)展示包含來自第一光柵800之-1繞射階850'的繞射輻射。圖9(b)展示包含來自第一光柵800之+1繞射階850"的繞射輻射。圖9(c)展示包含第二光柵810之+1繞射階860'(及來自第一光柵800之在第二光柵810處繞射的-1繞射階850')的繞射輻射。圖9(d)展示包含第二光柵810之-1繞射階860"(及來自第一光柵800之在第二光柵810處繞射的+1繞射階850")的繞射輻射。圖9(e)展示包含來自第一光柵800及第二光柵810之零繞射階870的繞射輻射。可看到，在貢獻於圖8(a)至圖8(d)中所說明之疊對信號的此等模式(亦即，非零階)中之每一者中，路徑長度皆相等。
以上實例已主要在量測厚堆疊中所包含之目標時縮減堆疊內的路徑長度差之內容背景中加以論述。然而，為何其可有利於量測除包含引起傳播非零繞射階的兩個相等節距光柵之目標之外的目標亦存在其他的原因。通常，獲得傳播非零繞射階所需之光柵節距極不同於產品特徵解析度。此可能引起對用於光柵及產品特徵之掃描器透鏡像差之回應極不同。又，大節距結構之蝕刻特性可極不同於小節距結構之蝕刻特性。另外，當使用攻擊性照明(例如，強偶極照明)時大節距結構之可印刷性可嚴重受妨礙。下 文中描述當第一光柵與第二光柵之間的距離極小時可使用的另外實施例。在此內容背景中極小顯著地小於量測輻射之波長及/或目標之(較小)光柵節距。
圖10展示基板1005上之包含第一(下部)光柵1000及第二(上部)光柵1010的蝕刻後目標。第二光柵1010已一直經蝕刻至或非常接近於第一光柵。因而，與迄今為止之實例形成對比，在第一光柵1000與第二光柵1010之間存在極小(或無)距離。如同先前實例一樣，第二光柵1010之節距P係使得(相對於量測輻射之波長及其於目標上之入射角)在第二光柵1010處不產生傳播繞射階。如前所述，數學地或以實驗方式判定此節距係簡單的；否則可使用諸如D4C之度量衡目標設計平台。
第一光柵1000之節距應足夠大(再次相對於量測輻射之波長及至目標上之入射角)以產生傳播非零繞射階。第一光柵1000之節距應為節距P的整數倍(例如，為2P)。然而，在此實例中，因而在第二光柵1010處不存在次級繞射。取而代之，兩個光柵1000、1010之緊鄰性造成底部光柵之(例如，非零)繞射階受到頂部光柵干擾，此干擾取決於光柵1000、1010之間的疊對偏移(不對稱性)。此干擾係由第二光柵1010處之漸消型繞射引起。以此方式，疊對信號形成僅處於近場中(歸因於在第二光柵1010處無傳播性階)。應注意，因為不存在傳播繞射，所以路徑長度差將為零。作為對比，在圖8之實例中，歸因於來自兩個光柵之傳播繞射階860'、860"、850'、850"之干涉而在遠場中產生疊對信號。
在圖10中所描繪之此後一實施例中，應注意，具有較小節距之光柵可為第一(下部)光柵或第二(上部)光柵。因此，可在圖10中所說明之配置中調換光柵節距；例如，第一光柵可具有節距P且第二光柵可具有節距2P (或更大)。可較佳的是使最厚層具有最小節距。此外，蝕刻及可印刷性係取決於節距及均一性，使得此兩者皆得以改良：目標節距愈接近於產品解析度，目標圖案愈均一。因而，舉例而言，相比於大的線短切成較小線的「分段」光柵，均一光柵係較佳的。
在一實施例中，入射量測輻射之角度分佈極小。舉例而言，量測輻射可包含雷射輻射。替代地，可使用經由具有極小數值孔徑NA的光學件而聚焦之習知照明。
與7圖中所說明之標準疊對量測很大程度上一樣地執行疊對信號之量測。所揭示之概念同樣適用於在光瞳平面或影像平面中進行之量測(例如，使用圖3(a)之裝置之任一量測分支)。應注意，對於圖8中所說明之「厚堆疊」實施例，量測輻射較佳地正入射於經量測之目標上，而當執行較習知疊對量測時通常量測輻射傾斜地入射於目標上(且通常針對圖10中所說明之「蝕刻後」實施例可保持傾斜地入射)。
在以上揭示內容中，已簡要地提及：可在設計度量衡(疊對)目標時使用諸如D4C之度量衡目標設計平台。D4C致使使用者在不干預D4C程式之建立者的情況下能夠執行設計度量衡目標之所有所需步驟。使適當圖形使用者介面(GUI)可用以設置、執行、檢閱及使用D4C程式之特徵。通常，無需與製作工具之特殊介接，此係因為度量衡目標設計主要被限於模擬域中而非被限於實際器件製造域中。
諸如多物理學3-D模型化軟體之習知目標設計工具通常使用純粹為圖形之面積或體積元件來「拖曳」或「建置」幾何結構。向彼等圖形元件指派多物理學參數特性。D4C方法與習知方法之基本差異在於：微影程序自身驅使度量衡目標之3D結構之呈現，因此，設計者並不必須逐元件建置 模型。
圖11(a)展示列出D4C方法之主要階段的流程圖。在階段1110中，選擇待用於微影程序中之材料。該等材料可選自經由適當GUI而與D4C介接之材料庫。在階段1120中，藉由輸入程序步驟中之每一者且建置用於整個程序序列之電腦模擬模型來界定微影程序。在階段1130中，界定度量衡目標，亦即，將包括於目標中之各種特徵之尺寸及其他特性輸入至D4C程式中。舉例而言，若在一結構中包括光柵，則必須界定光柵元件之數目、個別光柵元件之寬度、兩個光柵元件之間的間隔等等。在階段1140中，產生3D幾何形狀。此步驟亦考量是否存在與多層目標設計相關之任何資訊，例如，不同層之間的相對移位。此特徵啟用多層目標設計。在階段1150中，觀測經設計目標之最終幾何形狀。如下文將更詳細地解釋，不僅觀測最終設計，而且隨著設計者應用微影程序之各種步驟，其可觀測到如何形成3D幾何形狀且3D幾何形狀由於程序誘發性效應而如何變化。舉例而言，在抗蝕劑圖案化之後之3D幾何形狀不同於在抗蝕劑移除及蝕刻之後之3D幾何形狀。
本發明之一重要態樣為：使目標設計者能夠觀測方法之階段以促進其在模型化及模擬期間之感知及控制。被稱作「檢視器」之不同觀測工具經建置至D4C軟體中。舉例而言，如圖11(b)中所展示，設計者可取決於所界定微影程序及目標而檢視材料標繪圖1160(且亦可獲得執行時間估計標繪圖)。一旦產生微影模型，設計者就可經由模型檢視器工具1175來檢視模型參數。設計佈局檢視器工具1180可用以檢視設計佈局(例如，GDS檔案之視覺呈現)。抗蝕劑剖面檢視器工具1185可用以檢視抗蝕劑中之圖案剖面。幾何形狀檢視器工具1190可用以檢視晶圓上之3D結構。光瞳檢 視器工具1195可用以檢視對度量衡工具之經模擬回應。熟習此項技術者將理解，此等檢視工具可用以增強在設計及模擬期間設計者之理解。在D4C軟體之一些實施例中可不存在此等工具中之一或多者，且在一些其他實施例中可存在額外檢視工具。
D4C使得設計者能夠設計數千或甚至數百萬個設計。並非所有此等設計皆將產生所需疊對信號。如已經所論述，圖8之「厚堆疊」實施例要求在上部光柵處之反射中不存在傳播性繞射，但在自下部光柵反射之繞射階在上部光柵處的透射中存在傳播性繞射。由圖10說明之「蝕刻後」實施例要求在光柵中之第一者(上部或下部)處之反射中存在傳播性繞射，但在光柵中之第二者處不存在傳播性繞射；且該等光柵足夠接近於彼此使得來自第二光柵之漸消型繞射階干擾來自第一光柵之繞射階。為了判定產生疊對信號之此等目標設計中之一者或子集，D4C方法允許評估及觀測許多設計。因此，有可能識別哪些目標產生所需疊對信號(且此等目標中之哪些提供最佳疊對回應，及/或哪些目標對程序變化最穩固等等)。
圖11(c)展示說明D4C程序如何藉由縮減為了微影程序之實際模擬而選擇之度量衡目標之數目而增加總體模擬程序中之效率的流程圖。如之前所提及，D4C使得設計者能夠設計數千或甚至數百萬設計。並非所有此等設計相對於程序步驟中之變化皆可穩固。為了選擇可耐受程序變化之目標設計之子集，微影工可有意干擾所界定微影程序之一或多個步驟，如區塊1152中所展示。擾動之引入在最初如何界定整個程序序列方面變更整個程序序列。因此，應用經擾動程序序列(區塊1154)亦會變更經設計目標之3D幾何形狀。微影工僅選擇展示原始設計目標中之非零變更之擾動且產生選定程序擾動之子集(區塊1156)。接著運用程序擾動之此子集來模擬微 影程序(區塊1158)。
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，度量衡目標之節距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之裝置中之單元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裝置已經在生產中及/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)中所展示之裝置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)中所展示之裝置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描述根據本發明之其他實施例：
1.一種量測一目標之方法，該目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；該方法包含運用量測輻射來照明該目標且偵測所得散射輻射；其中該第二週期性結構之一節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在由該量測輻射最初入射於該第二週期性結構上引起的在該第二週期性結構處之反射中不存在傳播性非零繞射。
2.如條項1之方法，其中該第一週期性結構之節距大於該量測輻射之該波長。
3.如條項1或2之方法，其中該第一週期性結構之該節距實質上為該第二週期性結構之該節距的一整數倍。
4.如條項3之方法，其中該第一週期性結構之該節距實質上為該第二週期性結構之該節距的兩倍。
5.如前述條項中任一項之方法，其中該第二週期性結構之該節距實質上等於或小於該量測輻射之該波長。
6.如前述條項中任一項之方法，其中該第二週期性結構處之唯一傳播性非零繞射包含由該第一週期性結構進行繞射引起的一或多個非零繞射階在透射中之進一步繞射。
7.如條項6之方法，其中該偵測到之散射輻射包含來自該第一週期性結構之兩個非零繞射階及來自該第二週期性結構之該兩個非零繞射階。
8.如條項7之方法，其中來自該第一週期性結構之兩個非零繞射階及來自該第二週期性結構之該兩個非零繞射階包含第一繞射階。
9.如條項6至8中任一項之方法，其中該第二週期性結構尚未經蝕刻。
10.如條項6至9中任一項之方法，其中該第二週期性結構為該等重疊週期性結構之最上部週期性結構。
11.如條項6至10中任一項之方法，其中該量測輻射在照明該目標之步驟期間正入射於該目標上。
12.如條項6至11中任一項之方法，其中該第二週期性結構之該節距足夠大以使得發生由該第二週期性結構進行之該進一步繞射。
13.如條項1至5中任一項之方法，其中該第二週期性結構已經蝕刻使得該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的距離小於該量測輻射之該波長。
14.如條項13之方法，其中該偵測到之散射輻射包含自該第一週期性結構處之繞射獲得之非零繞射階，該等非零繞射階已在近場中受到該第二週期性結構干擾。
15.如條項13或14之方法，其中該偵測到之散射輻射不包含由該第二週期性結構處之繞射引起的傳播性繞射階。
16.如條項13至15中任一項之方法，其中該第二週期性結構為該等重疊週期性結構中之最厚週期性結構。
17.如前述條項中任一項之方法，其包含量測該偵測到之散射輻射之強度之不對稱性；及自該經量測不對稱性量測疊對。
18.一種基板，其包含用於疊對之量測之一疊對目標，該疊對目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；其中該第二週期性結構包含小於該第一週期性結構之一節距。
19.如條項18之基板，其中該第一週期性結構之該節距為該第二週期性結構之節距的一整數倍。
20.如條項18或19之基板，其中該第一週期性結構之該節距為該第二週期性結構之該節距的兩倍。
21.如條項18、19或20之基板，其中該第二週期性結構尚未經蝕刻且為該等重疊週期性結構之最上部週期性結構。
22.如條項18、19或20之基板，其中該第二週期性結構已經蝕刻。
23.一種用於疊對之量測之疊對目標，該疊對目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；其中該第二週期性結構之一節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在由該量測輻射最初入射於該第二週期性結構上引起的在該第二週期性結構處之反射中不存在傳播性非零繞射。
24.如條項23之疊對目標，其中該第二週期性結構之該節距及該第一週期性結構之一節距係使得該第二週期性結構處之唯一傳播性非零繞射包含由該第一週期性結構進行繞射引起的一或多個非零繞射階在透射中之進一步繞射。
25.如條項23之疊對目標，其中該第二週期性結構之該節距及該第一週期性結構之一節距係使得自該第一週期性結構處之繞射獲得之非零繞射階在近場中受到該第二週期性結構干擾以產生一疊對信號。
26.一種目標設計方法，其用以設計如條項23至25中任一項之疊對目標。
27.如條項26之目標設計方法，其包含以下步驟：界定一微影程序；界定如條項23至25中任一項之一或多個疊對目標，該等疊對目標各自依據一或多個參數而變化；在該微影程序之內容背景中模型化該等疊對目標中之每一者；在該疊對目標之一量測期間模型化每一疊對目標之回應；及判定每一疊對目標之回應是否產生一疊對信號。
28.一種度量衡裝置，其包含：一照明系統，其經組態以運用輻射來照明該基板上之使用微影程序而產生的一疊對目標；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；其中該度量衡裝置可操作以執行如條項1至17中任一項之方法。
29.一種微影裝置，其經組態以藉由在該基板上形成該疊對目標而生產如條項18至22中任一項之基板。
30.一種微影製造單元，其包含如條項28之度量衡裝置及/或如條項29之微影裝置。
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裝置上時致使該處理器控制裝置執行如條項1至17中任一項之方法。
32.一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裝置上時致使該處理器控制裝置執行如條項26或27中任一項之方法。
33.一種電腦程式載體，其包含如條項31或32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之使用，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界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至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」在內容背景允許的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。
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，而無需不當實驗。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，使得本說明書之術語或措辭待由熟習 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由上文所描述之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 (13)

  1. 一種量測一目標之方法，該目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；該方法包含運用量測輻射來照明該目標且偵測所得散射輻射；其中該第二週期性結構之一節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在由該量測輻射最初入射於該第二週期性結構上引起的在該第二週期性結構處之反射中不存在傳播性非零繞射，其中該第二週期性結構處之唯一傳播性非零繞射包含由該第一週期性結構進行繞射引起的一或多個非零繞射階在透射中之進一步繞射。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一週期性結構之節距大於該量測輻射之該波長。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該第二週期性結構之該節距實質上等於或小於該量測輻射之該波長。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該第二週期性結構已經蝕刻使得該第一週期性結構與該第二週期性結構之間的距離小於該量測輻射之該波長。
  5. 如請求項4之方法，其中該偵測到之散射輻射包含自該第一週期性結構處之繞射獲得之非零繞射階，該等非零繞射階已在近場中受到該第二週期性結構干擾。
  6. 如請求項4之方法，其中該偵測到之散射輻射不包含由該第二週期性結構處之繞射引起的傳播性繞射階。
  7. 一種用於疊對之量測之疊對目標，該疊對目標包含重疊週期性結構，該等重疊週期性結構包含一第一週期性結構及一第二週期性結構；其中該第二週期性結構之一節距係使得相對於該量測輻射之一波長及其於該目標上之入射角，在由該量測輻射最初入射於該第二週期性結構上引起的在該第二週期性結構處之反射中不存在傳播性非零繞射，其中該第二週期性結構之該節距及該第一週期性結構之一節距係使得該第二週期性結構處之唯一傳播性非零繞射包含由該第一週期性結構進行繞射引起的一或多個非零繞射階在透射中之進一步繞射。
  8. 如請求項7之疊對目標，其中該第二週期性結構之該節距及該第一週期性結構之一節距係使得自該第一週期性結構處之繞射獲得之非零繞射階在近場中受到該第二週期性結構干擾以產生一疊對信號。
  9. 一種目標設計方法，其用以設計如請求項7或8之疊對目標。
  10. 一種度量衡裝置，其包含：一照明系統，其經組態以運用輻射來照明該基板上之使用微影程序而產生的一疊對目標；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；其中該度量衡裝置可操作以執行如請求項1至6中任一項之方法。
  11. 一種微影裝置，其經組態以藉由在該基板上形成該疊對目標而生產如請求項7或8之基板。
  12. 一種微影製造單元，其包含如請求項10之度量衡裝置及/或如請求項11之微影裝置。
  13. 一種包含處理器可讀指令之電腦程式產品，該等處理器可讀指令在經執行於合適處理器控制裝置上時致使該處理器控制裝置執行如請求項1至6中任一項之方法。
TW106112007A 2016-04-11 2017-04-11 度量衡目標、方法與裝置、目標設計方法、電腦程式及微影系統 TWI631432B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662320780P 2016-04-11 2016-04-11
US62/320,780 2016-04-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201802613A TW201802613A (zh) 2018-01-16
TWI631432B true TWI631432B (zh) 2018-08-01

Family

ID=58428279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106112007A TWI631432B (zh) 2016-04-11 2017-04-11 度量衡目標、方法與裝置、目標設計方法、電腦程式及微影系統

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10061212B2 (zh)
TW (1) TWI631432B (zh)
WO (1) WO2017178220A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014062972A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Kla-Tencor Corporation Symmetric target design in scatterometry overlay metrology
EP3514628A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-24 ASML Netherlands B.V. Method of measuring a target, and metrology apparatus
CN111615667A (zh) * 2018-01-17 2020-09-01 Asml荷兰有限公司 测量目标的方法和量测设备
EP3629086A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-01 ASML Netherlands B.V. Method and apparatus for determining a radiation beam intensity profile
WO2020115125A1 (en) * 2018-12-04 2020-06-11 Asml Netherlands B.V. A target for measuring a parameter of a lithographic process
KR20210091803A (ko) * 2018-12-31 2021-07-22 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 오버레이 계측을 위한 방법 및 그 장치
US10921721B1 (en) * 2019-09-13 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Measurement system and grating pattern array
US10990023B1 (en) 2020-02-27 2021-04-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and apparatus for diffraction-based overlay measurement
EP4020084A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-29 ASML Netherlands B.V. Metrology method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030160163A1 (en) * 2002-02-25 2003-08-28 Alan Wong Optical metrology target design for simultaneous measurement of multiple periodic structures
US20100265506A1 (en) * 2009-04-07 2010-10-21 Asml Netherlands B.V. Inspection Method and Apparatus, Lithographic Apparatus, Lithographic Processing Cell and Device Manufacturing Method
US20100328655A1 (en) * 2007-12-17 2010-12-30 Asml, Netherlands B.V. Diffraction Based Overlay Metrology Tool and Method
US20110027704A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Asml Netherlands B.V. Methods and Scatterometers, Lithographic Systems, and Lithographic Processing Cells

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819426B2 (en) 2001-02-12 2004-11-16 Therma-Wave, Inc. Overlay alignment metrology using diffraction gratings
EP1400855A3 (en) * 2002-09-20 2009-04-08 ASML Netherlands B.V. Device inspection
EP1759826B1 (en) 2004-06-10 2013-12-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hot runner device and injection molding device
US7616313B2 (en) 2006-03-31 2009-11-10 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
NL2003179A1 (nl) * 2008-07-18 2010-01-19 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method and scatterometry method and measurement system used therein.
JP2013502592A (ja) 2009-08-24 2013-01-24 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． メトロロジ方法および装置、リソグラフィ装置、リソグラフィプロセシングセル、およびメトロロジターゲットを備える基板
WO2012062501A1 (en) 2010-11-12 2012-05-18 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, and device manufacturing method
TWI598972B (zh) 2012-11-09 2017-09-11 克萊譚克公司 減少散射量測疊對量測技術中演算法之不準確

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030160163A1 (en) * 2002-02-25 2003-08-28 Alan Wong Optical metrology target design for simultaneous measurement of multiple periodic structures
US20100328655A1 (en) * 2007-12-17 2010-12-30 Asml, Netherlands B.V. Diffraction Based Overlay Metrology Tool and Method
US20100265506A1 (en) * 2009-04-07 2010-10-21 Asml Netherlands B.V. Inspection Method and Apparatus, Lithographic Apparatus, Lithographic Processing Cell and Device Manufacturing Method
US20110027704A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Asml Netherlands B.V. Methods and Scatterometers, Lithographic Systems, and Lithographic Processing Cells

Also Published As

Publication number Publication date
TW201802613A (zh) 2018-01-16
US20170293233A1 (en) 2017-10-12
US10061212B2 (en) 2018-08-28
WO2017178220A1 (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI631432B (zh) 度量衡目標、方法與裝置、目標設計方法、電腦程式及微影系統
KR102104843B1 (ko) 계측 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램 및 리소그래피 시스템
TWI576675B (zh) 度量衡方法、電腦產品及系統
TWI597583B (zh) 判定劑量與聚焦之方法、檢驗裝置、圖案化元件、基板及元件製造方法
TWI497233B (zh) 度量方法與裝置、基板、微影系統及元件製造方法
TWI558998B (zh) 用於設計度量目標之方法、具有度量目標之基板、用於度量疊對之方法、用於微影程序中之一對圖案化器件、量測微影程序之一效能參數之方法、電腦程式產品及器件製造方法
TWI632432B (zh) 目標配置最佳化及相關聯的目標
KR102238466B1 (ko) 스택 차이의 결정 및 스택 차이를 사용한 정정 기술
TWI712772B (zh) 度量衡方法、裝置及電腦程式
TWI641917B (zh) 度量衡方法及設備、電腦程式及微影系統
TW202014672A (zh) 度量衡方法、目標及基板
IL265585B (en) Choosing a metrological recipe
JP2019523449A (ja) ターゲットの測定方法、基板、計測装置およびリソグラフィ装置
TW201531810A (zh) 用於設計度量衡目標之方法及裝置
TW201934986A (zh) 量測目標之方法及度量衡設備
TW201728991A (zh) 度量衡目標、方法和設備、電腦程式及微影系統
TWI569108B (zh) 檢測方法、具有度量衡目標之基板、微影系統及器件製造方法
TWI597580B (zh) 判定劑量之方法、檢測裝置、圖案化器件、基板及器件製造方法
TW201830160A (zh) 量測器件製程參數的方法、度量衡設備、基板、目標、器件製造系統及器件製造方法
TWI796535B (zh) 測量圖案化製程之參數的方法、度量衡裝置與目標
TW201907236A (zh) 度量衡方法及裝置、基板、微影方法及相關之電腦產品
TWI792789B (zh) 量測基板上之目標之方法