TWI643032B - 用於度量衡目標場之設計之方法與裝置 - Google Patents

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德 斯加 毛瑞斯 凡
慕拉特 波斯肯特
派翠克 華那爾
德 山登 史帝芬 柯尼里斯 李歐朵魯斯 凡
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荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

本發明描述用於提供一微影特性或度量衡參數之一準確及穩固量測的方法及裝置。該方法包括：提供用於一度量衡目標之複數個度量衡參數中之每一者的一值範圍或複數個值；提供對該複數個度量衡參數中之每一者之一約束；及藉由一處理器進行計算以最佳化/修改該複數個值之該範圍內的此等參數，從而產生度量衡參數滿足該等約束的複數個度量衡目標設計。

Description

用於度量衡目標場之設計之方法與裝置
本描述係關於用以判定可用於(例如)藉由微影技術之器件製造中之度量衡目標之一或多個結構參數的方法及裝置，且係關於使用微影技術之製造方法。
微影裝置為將所要之圖案施加至基板上(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。在彼例項中，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。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
在微影程序中，頻繁地需要對所產生結構進行量測，例如，用於程序控制及驗證。通常量測或判定結構之一或多個參數，例如，形成於基板中或基板上之順次層之間的疊對誤差。存在用於對在微影程序中形成之微觀結構進行量測之各種技術。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(器件中兩個層之對準準確度)之特殊化工具。此工具之一實例為經開發供微影領域中使用之散射計。此器件將輻射光束導向至基板之表面上之目標上且量測重新導向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；依據經反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據經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」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由反覆途徑對目標結構之重新建構，反覆途徑諸如，嚴密耦合波分析或有限元素方法；庫搜尋；及主成份分析。
本發明係關於一種設計度量衡目標之方法及一種使用度量衡目標及度量衡裝置來量測微影特性之方法。
光學度量衡使用自一目標散射之光以提供關於一微影程序之資訊。在諸如散射計之光學器具中執行該等量測。散射計適合於量測之資訊為疊對，其為在平行於兩個重疊光柵之平面中在該兩個重疊光柵之間的相對距離。
在以繞射為基礎之疊對量測中，自針對正一繞射階與負一繞射階之光強度之差提取疊對。堆疊敏感度被定義為疊對敏感度K(其為連結經量測光強度與疊對OV的比例因數)與經平均化光強度Im之比率(比率乘以20 奈米)。
已知散射計之實例包括US2006033921A1、US2010201963A1、US2006066855A1、US2014192338、US2011069292A1、US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2016083076A1中所描述之彼等散射計。所有此等申請案之內容具體且完全地以引用方式併入本文中。
另外，需要能夠使用經選擇使得當用於度量衡量測中時提供最佳及穩固結果(其又導致準確疊對量測)的度量衡目標。關於目標設計之更多資訊係在附件中，該附件具體且完全地以引用方式併入本文中。
由以繞射為基礎之疊對之度量衡應用面對的問題中之一者為：堆疊敏感度(度量衡量測程序之參數中之一者，亦即，度量衡參數)係與當照明目標時所使用的光之波長成比例。
堆疊敏感度與波長之該比例亦展示當用以形成目標之光柵之間的垂直距離(厚度)變大時依據波長而變化的週期性減低。
此外，選擇及/或調整用於度量衡程序中之光之程序係困難的，此係因為其對提供光以照明目標之源之類型施加約束且其亦對用於此度量衡裝置中之波長選擇方式施加約束。
需要(例如)提供用於設計度量衡目標之方法及裝置。此外，儘管不限於此，但若該等方法及裝置可經準確地應用以量測及最小化微影程序中之疊對誤差，則其將具有優點。
本發明之一目標應為提供一種用於一微影特性之準確及穩固量測的方法。
根據本發明，提供一種度量衡目標設計之方法，該方法包含：接收一照明參數以量測一度量衡目標；及選擇及/或調整與該度量衡目標設計相關聯之一度量衡參數以用於增強使用該照明參數對該度量衡目標設計之該量測的一準確度及/或一穩固性。
另外，根據本發明，提供一種用以判定一微影程序之一參數之方法，其包含：接收自包含至少兩個度量衡目標之一區散射之光，該至少兩個度量衡目標經最佳化以提供一穩固及最佳的度量衡量測，及自每一個別度量衡目標之一加權貢獻判定該微影程序之該參數。
照明參數為(例如)度量衡裝置之照明光束之波長或偏振。
度量衡參數為(例如)用以形成度量衡目標之光柵之間距。另一度量衡參數為CD、形成光柵之線之角度、形成光柵之線及空間之作用區間循環。
在本發明之一項實施例中，目標之間距在度量衡模擬封裝(諸如，控制封裝設計)中經選擇及/或經調整以在運用自使用者接收或在度量衡目標設計中選擇的輻射來照明該目標時具有疊對敏感度之大的K值。
在本發明之另一實施例中，藉由選擇及/或調整間距、CD、形成線之光柵之角度、線及空間之作用區間循環而設計N個目標之叢集。
當運用具有在度量衡目標之設計中所接收及使用的波長及/或用作設計階段中之約束之照明輻射來照明目標之叢集時，目標之該叢集將提供至少N個疊對敏感度值K i 。
該模擬封裝選擇及/或調整度量衡參數使得K i 之加權和為最大值。
每一K i 之權重為參數α i 。用於設計之另一條件在於α i =1與-1<α i <1之和。
微影程序之參數(諸如疊對)經判定(例如)為自每一目標量測之疊對值之加權和，其中權重為係數α i 。
在本發明之另一實施例中，藉由選擇及/或調整間距、CD、形成線之光柵之角度、線及空間之作用區間循環而設計N個目標之叢集。
當運用具有在度量衡目標之設計中所接收及使用的波長之照明輻射來照明目標之叢集時，目標之該叢集將提供至少N個疊對數目OV i 。
模擬封裝選擇及/或調整度量衡參數使得OV i 之加權和為最大值。
每一Ki之權重為參數。
最終疊對數目則為用於不同目標之個別疊對數目之(例如線性的)組合。
參考疊對數目(其為要接近的目標)係藉由自參考度量衡方法提供或其係自CD-SEM量測提供。
權重並不必須為[-1,1]區間的值。
參數(例如)係自相關性分析予以判定。相關性分析之實例為主成份分析(Principal Component Analysis；PCA)。
微影程序之參數(諸如疊對)經判定(例如)為自每一目標量測之疊對值之加權和，其中權重為係數。
在本發明之一態樣中，提供用於一度量衡目標之複數個度量衡參數中之每一者的一值範圍或複數個值；提供對該複數個度量衡參數中之每一者之一約束；及藉由一處理器進行計算以最佳化該複數個值之該範圍內的此等參數，從而產生度量衡參數滿足該等約束的複數個度量衡目標設計。
在本發明之一態樣中，提供一種方法，其包含量測用於複數個度量衡目標之每一度量衡目標之一修改值及一微影程序參數，該複數個度量衡 目標已藉由度量衡參數及一製造程序而產生。該方法進一步包含基於每一度量衡目標之對應修改值而判定用於每一度量衡目標之一倍增因數，及使用該修改值及該等經判定倍增因數而判定用於該複數個度量衡目標之一總體微影程序參數。
在本發明之一態樣中，提供一種方法，其包含量測用於複數個度量衡目標之每一度量衡目標之一修改值及一微影程序參數，該複數個度量衡目標已藉由度量衡參數及一製造程序而產生。該方法進一步包含基於用於每一度量衡目標之對應修改值以及一參考微影程序參數而判定用於每一度量衡目標之一倍增因數，及使用該等經判定倍增因數而判定用於該複數個度量衡目標之一總體微影程序參數。
2‧‧‧寬頻帶輻射投影儀/寬頻帶輻射源
4‧‧‧光譜儀偵測器/感測器
6‧‧‧基板
10‧‧‧光譜
11‧‧‧背向投影式光瞳平面
12‧‧‧透鏡系統
13‧‧‧干涉濾光器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧顯微鏡物鏡/透鏡
16‧‧‧部分反射表面
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器/感測器
31‧‧‧量測光點
32‧‧‧光柵
33‧‧‧光柵
34‧‧‧光柵
35‧‧‧光柵
500‧‧‧底部光柵
502‧‧‧地板
504‧‧‧底部抗反射塗層(BARC)層
506‧‧‧頂部光柵
508‧‧‧側壁
510‧‧‧側壁
600‧‧‧目標
602‧‧‧特徵
604‧‧‧空間
606‧‧‧基板
608‧‧‧特徵
610‧‧‧空間
702‧‧‧曲線
704‧‧‧點
706‧‧‧點
1010‧‧‧曲線
1012‧‧‧曲線
1101‧‧‧第一週期性結構
1103‧‧‧第二結構
1105‧‧‧第一結構
1106‧‧‧第二週期性結構
1107‧‧‧第二結構
1109‧‧‧第一結構
1110‧‧‧第一入射量測輻射光束
1115‧‧‧第二入射量測輻射光束
1120‧‧‧-1繞射階信號
1125‧‧‧-1繞射階信號
1130‧‧‧-1繞射階信號
1135‧‧‧-1繞射階信號
1140‧‧‧+1繞射階信號
1145‧‧‧+1繞射階信號
1150‧‧‧+1繞射階信號
1155‧‧‧+1繞射階信號
1160‧‧‧跡線
1170‧‧‧跡線
1180‧‧‧跡線
1190‧‧‧跡線
1201‧‧‧第一週期性結構
1203‧‧‧第二結構
1205‧‧‧第一結構
1206‧‧‧第二週期性結構
1207‧‧‧第二結構
1209‧‧‧第一結構
1210‧‧‧第一入射量測輻射光束
1215‧‧‧第二入射量測輻射光束
1220‧‧‧-1繞射階信號
1225‧‧‧-1繞射階信號
1230‧‧‧-1繞射階信號
1235‧‧‧-1繞射階信號
1240‧‧‧+1繞射階信號
1245‧‧‧+1繞射階信號
1250‧‧‧+1繞射階信號
1255‧‧‧+1繞射階信號
1501‧‧‧曲線
1503‧‧‧曲線
1505‧‧‧曲線
1600‧‧‧方法
1602‧‧‧步驟
1604‧‧‧步驟
1606‧‧‧步驟
1608‧‧‧步驟
1700‧‧‧方法
1702‧‧‧步驟
1704‧‧‧步驟
1706‧‧‧步驟
1708‧‧‧步驟
1710‧‧‧步驟
1711‧‧‧K值
1713‧‧‧K值
1715‧‧‧K值
1717‧‧‧K值
1800‧‧‧方法
1802‧‧‧步驟
1804‧‧‧步驟
1806‧‧‧步驟
1808‧‧‧步驟
1810‧‧‧步驟
1811‧‧‧疊對值
1812‧‧‧步驟
1813‧‧‧疊對值
1815‧‧‧疊對值
1817‧‧‧疊對值
1819‧‧‧外部參考疊對值/外部參考敏感度值
1900‧‧‧方法
1902‧‧‧步驟
1904‧‧‧步驟
2000‧‧‧方法
2002‧‧‧步驟
2004‧‧‧步驟
2006‧‧‧步驟
2100‧‧‧方法
2102‧‧‧步驟
2104‧‧‧步驟
2106‧‧‧步驟
2202‧‧‧多重光柵度量衡目標
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
+d‧‧‧偏置
-d‧‧‧偏置
DE‧‧‧顯影器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
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
L1‧‧‧下部或底部層
L2‧‧‧層
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構/光罩台/圖案化器件支撐件
OV‧‧‧疊對
P‧‧‧間距
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理單元
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SM1‧‧‧散射計
SM2‧‧‧散射計
SO‧‧‧輻射源
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而僅借助於實例來描述實施例，在該等圖式中：圖1示意性地描繪微影裝置之實施例；圖2示意性地描繪微影製造單元或叢集之實施例；圖3示意性地描繪散射計之實施例；圖4示意性地描繪散射計之另一實施例；圖5示意性地描繪基板上的多重光柵目標之形式及量測光點之輪廓；圖6A及圖6B示意性地描繪疊對目標之一個週期之模型結構，其展示目標自理想(例如)兩種類型之程序誘發之不對稱性變化的實例；圖7A、圖7B及圖7C分別展示具有為大約零之不同疊對值之疊對週期性結構的示意性橫截面；圖7D為歸因於處理效應而在底部週期性結構中具有結構不對稱性的 疊對週期性結構之示意性橫截面；圖8說明未經受結構不對稱性之理想目標中之疊對量測的原理；圖9說明非理想目標中之疊對量測的原理，其具有如本文中之實施例中所揭示的結構不對稱性之校正；圖10說明針對不同入射照明偏振之依據入射輻射波長而變化的堆疊敏感度之實例曲線圖；圖11示意性地說明其中在具有偏置+d之第一目標週期性結構與具有偏置-d之第二目標週期性結構之間不存在堆疊差異之情形，且說明在由第一及第二目標週期性結構繞射之後的繞射信號；圖12示意性地說明由第一目標週期性結構繞射之經組合+1繞射階信號及經組合-1繞射階信號的強度變化；圖13示意性地說明由第二目標週期性結構繞射之經組合+1繞射階信號及經組合-1繞射階信號的強度變化；圖14示意性地說明其中在具有偏置+d之第一目標週期性結構與具有偏置-d之第二目標週期性結構之間存在堆疊差異之情形，且說明在由第一及第二目標週期性結構繞射之後的繞射信號；圖15說明根據一實施例的針對不同度量衡目標設計依據入射輻射波長而變化的堆疊敏感度之實例曲線圖；圖16為根據一實施例的用於改良度量衡目標堆疊之穩固性及可量測性之方法之步驟的流程圖；圖17A為根據另一實施例的用於改良度量衡目標堆疊之穩固性及可量測性之方法之步驟的流程圖；圖17B為根據一實施例的針對不同度量衡目標設計之依據度量衡目標 部位而變化的K值之實例曲線圖；圖18A為根據另一實施例的用於改良度量衡目標堆疊之穩固性及可量測性之方法之步驟的流程圖；圖18B為根據一實施例的針對不同度量衡目標設計之依據度量衡目標部位而變化的疊對值之實例曲線圖；圖19為根據一實施例的用於使用度量衡目標量測微影程序參數之方法之步驟的流程圖；圖20為根據一實施例的用於使用度量衡目標進行度量衡系統校準之方法之步驟的流程圖；圖21為根據一實施例的用於設計度量衡目標之方法之步驟的流程圖；圖22為根據一實施例的多重光柵度量衡目標之形式的示意性說明。
在詳細地描述實施例之前，有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包含：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，DUV輻射或EUV輻射)；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地定位該圖案化器件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WTa，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地定位該基板之第二 定位器PW；及投影系統(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，包含一或多個晶粒)上。
照明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。
圖案化器件支撐結構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)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐結構可確保圖案化器件(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之所要圖案。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，以及各種混合光罩類型。 可程式化鏡面陣列之一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。
本文所使用之術語「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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，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的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個台(例如，兩個或多於兩個基板台、兩個或多於兩個圖案化器件支撐結構，或基板台及度量衡台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
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。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
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，源及微影裝置可為單獨實體。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的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。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WTa，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)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。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固 定。
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。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在多於一個晶粒提供於圖案化器件(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相鄰特徵不同的任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WTa相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C 上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WTa。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個台WTa、WTb(例如，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台。舉例而言，在曝光站處曝光一個台上之基板的同時，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，以及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置，該等感測器兩者係由參考框架RF支撐。若位置感測器IF在台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤台之位置。作為另一實例，在曝光站處曝光一個台上之基板時，不具有基板之另一台在量測站處等待(其中視情況可發生量測活動)。此另一台具有一或多個量測器件且視情況可具有其他工具(例如，清潔裝置)。當基板已完成曝光時，不具有基板之台移動至曝光站以執行(例如)量測，且具有基板之台移動至卸載該基板且裝載另一基板之部位(例如，量測站)。此等多台配置實現裝置之產出量之相當大增加。
如圖2中所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作 微影製造單元(lithocell)或微影叢集(lithocluster))之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個曝光前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一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH及一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出通口I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序器件之間移動基板且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而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出量及處理效率。
圖3描繪散射計SM1之實施例。散射計SM1包含將輻射投影至基板6上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。反射輻射經傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜10(亦即，依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可由處理單元PU重新建構引起經偵測光譜之結構或量變曲線，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重新建構，結構之一般形式係已知的，且根據用來製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以待根據散射量測資料予以判定。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。
圖4中展示散射計SM2之另一實施例。在此器件中，由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統12而聚焦通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡物鏡15而聚焦至基板W上，顯微鏡物鏡具有高數值孔徑(NA)，理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤散射計可甚至具有 數值孔徑高於1之透鏡。反射輻射接著通過部分反射表面16而透射至偵測器18中，以便使散射光譜被偵測。偵測器可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於透鏡15之焦距處，然而，光瞳平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至偵測器18上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角度位置界定輻射之方位角的平面。偵測器理想地為二維偵測器使得可量測基板目標之二維角度散射光譜(亦即，依據散射角而變化的強度之量測)。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可具有為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
常常使用參考光束來(例如)量測入射輻射之強度。為了進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面16上時，輻射光束之部分朝向參考鏡面14作為參考光束而透射通過該表面。參考光束接著投影至同一偵測器18之不同部分上。
一或多個干涉濾光器13可用以選擇在為(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。代替一或多個干涉濾光器或除了一或多個干涉濾光器以外，亦可使用光柵。
偵測器18可量測散射輻射在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度，或遍及波長範圍而積分之強度。另外，偵測器可分離地量測橫向磁(TM)偏振輻射及橫向電(TE)偏振輻射之強度，及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。
使用寬頻帶輻射源2(亦即，具有廣泛範圍之輻射頻率或波長，且因此具有廣泛範圍之顏色之輻射源)係可能的，其給出大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長理想地各自具有為δλ之 頻寬及為至少2δλ(亦即，波長頻寬的兩倍)之間隔。若干輻射「源」可為已使用(例如)光纖束而分裂之延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可並行地在多個波長下量測角度解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其相比於2-D光譜含有更多資訊。此允許量測更多資訊，此情形增加度量衡程序穩固性。文件之全文特此以引用方式併入之美國專利申請公開案第US 2006-0066855號中更詳細地描述此情形。
藉由比較光束在其已由目標重新導向之前與之後的一或多個屬性，可判定基板之一或多個屬性。舉例而言，可藉由比較經重新導向光束與使用基板之模型而計算的理論經重新導向光束且搜尋給出經量測經重新導向光束與所計算經重新導向光束之間的最佳擬合之模型來進行此判定。通常，使用參數化通用模型，且變化該模型之參數(例如，圖案之寬度、高度及側壁角)直至獲得最佳匹配為止。
使用兩種主要類型之散射計。光譜散射計將寬頻帶輻射光束導向至基板上且量測散射至特定窄角度範圍中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。角度解析散射計使用單色輻射光束且量測依據角度而變化的散射輻射之強度(或在橢圓量測組態之狀況下之強度比率及相位差)。替代地，可在分析階段分離地量測具有不同波長之量測信號且組合該等量測信號。偏振輻射可用以自同一基板產生多於一個光譜。
為了判定基板之一或多個參數，通常在自基板之模型產生之理論光譜與由經重新導向光束產生之依據波長(光譜散射計)或角度(角度解析散射計)而變化的經量測光譜之間找到最佳匹配。為了找到最佳匹配，存在可組合之各種方法。舉例而言，第一方法為反覆搜尋方法，其中使用模型參數之第一集合以計算第一光譜，將第一光譜與經量測光譜進行比較。接 著，選擇模型參數之第二集合，計算第二光譜，且比較該第二光譜與經量測光譜。重複此等步驟，其目標為找到給出最佳匹配光譜之參數集合。通常，來自比較之資訊用以操控後續參數集合之選擇。此程序被稱為反覆搜尋技術。具有給出最佳匹配之參數集合之模型被認為是經量測基板之最佳描述。
第二方法為產生光譜庫，每一光譜對應於模型參數之特定集合。通常，模型參數之集合經選擇為涵蓋基板屬性之所有或幾乎所有可能的變化。比較經量測光譜與庫中之光譜。與反覆搜尋方法類似地，具有對應於給出最佳匹配之光譜之參數集合之模型被認為是經量測基板之最佳描述。內插技術可用以更準確地判定此庫搜尋技術中之最佳參數集合。
在任何方法中，應使用所計算光譜中之足夠資料點(波長及/或角度)以便實現準確匹配，通常針對每一光譜使用介於80個直至800個之間的資料點或更多資料點。使用反覆方法，用於每一參數值之每一反覆將涉及在80個或多於80個之資料點處之計算。將此計算乘以獲得正確量變曲線參數所需之反覆之數目。因此，可需要許多計算。實務上，此情形導致處理之準確度與速度之間的折衷。在庫途徑中，在設置庫所需要之準確度與時間之間存在類似折衷。
在上文所描述之散射計中之任一者中，基板W上之目標可為經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成之光柵。該等長條可替代地經蝕刻至基板中。目標圖案經選擇成對諸如微影投影裝置中之焦點、劑量、疊對、色像差等之所關注參數敏感，使得相關參數之變化將顯現為經印刷目標之變化。舉例而言，目標圖案可對微影投影裝置(特別是投影系統PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此像差之存在將使其自身表現為 經印刷目標圖案之變化。因此，經印刷目標圖案之散射量測資料係用以重新建構目標圖案。根據對印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識，可將目標圖案之參數(諸如線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重新建構程序。
雖然本文已描述散射計之實施例，但在一實施例中可使用其他類型之度量衡裝置。舉例而言，可使用諸如全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案第2013-0308142號中描述之暗場度量衡裝置。另外，彼等其他類型之度量衡裝置可使用與散射量測完全不同的技術。
圖5描繪根據已知實務形成於基板上之實例複合度量衡目標。該複合目標包含四個光柵32、33、34、35，該等光柵緊密地定位在一起，使得其將皆在由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點31內。因此，該四個目標皆被同時地照明且同時地成像於感測器4、18上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32、33、34、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。可存在置放於基板W上之不同部位處之複數個複合目標，使得可獲得關於整個基板W之量測及資訊。光柵32、33、34、35可具有經不同偏置疊對偏移，以便促進經形成有複合光柵之不同部分之層之間的疊對之量測。光柵32、33、34、35亦可在其定向方面不同，如所展示，以便在X方向及Y方向上繞射入射輻射。在一項實例中，光柵32及34為分別具有為+d、-d之偏置之X方向光柵。此意謂光柵32使其上覆組件經配置成使得若該等上覆組件兩者確切地印刷於其標稱部位處，則該等組件中之一者將相對於另一者偏移達距離d。光柵34使其組件經配置成使得若被極佳地印刷，則將存在為d但在與第一光柵等相對的方向上之偏移。光柵33及35可為分別具有偏移+d及-d 之Y方向光柵。雖然說明四個光柵，但另一實施例可包括更大矩陣以獲得所要準確度。舉例而言，九個複合光柵之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在由感測器4、18捕捉之影像中識別此等光柵之單獨影像。
如本文所描述之度量衡目標可為(例如)疊對目標，其經設計以供諸如Yieldstar單機或整合式度量衡工具之度量衡工具使用；及/或為對準目標，諸如，通常供TwinScan微影系統使用之對準目標，疊對目標及對準目標兩者可購自ASML。
一般而言，供此等系統使用之度量衡目標應經印刷於基板上，其中尺寸滿足用於待成像於彼基板上之特定微電子器件之設計規格。隨著程序繼續推斥進階程序節點中之微影器件成像解析度之限制，設計規則及程序相容性要求著重於適當目標之選擇。隨著目標自身變得更進階，而常常需要使用解析度增強技術(諸如，相移圖案化器件)及光學近接校正，程序設計規則內之目標之可印刷性變得較不確定。結果，自可印刷性及可偵測性觀點兩者，所提議度量衡目標設計可經受測試及/或模擬以便確認其適合性及/或生存力。在商用環境中，良好疊對標記可偵測性可被認為低總量測不確定度以及短移動-獲取-移動時間之組合，此係由於慢獲取對生產線之總產出量不利。現代以微繞射為基礎之疊對目標(μDBO)可在一側上為大約10微米，此相比於40×160平方微米之目標(諸如用於監視基板之內容背景中之目標)提供本質上低偵測信號。
另外，一旦已選擇滿足上述準則之度量衡目標，就存在可偵測性將相對於程序變化而改變的可能性，程序變化諸如，膜厚度變化、各種蝕刻偏置，及藉由蝕刻及/或拋光程序誘發之幾何形狀不對稱性。因此，可有 用的是選擇相對於各種程序變化具有低可偵測性變化及低疊對/對準變化之目標。同樣地，待用以產生待成像之微電子器件之特定機器之指紋(印刷特性，包括(例如)透鏡像差)一般而言將影響度量衡目標之成像及生產。因此，可有用的是確保度量衡目標抵抗指紋效應，此係因為一些圖案或多或少將受到特定微影指紋影響。
圖6A及圖6B示意性地展示疊對目標之一個週期之模型結構，其展示目標自理想(例如)兩種類型之程序誘發之不對稱性之變化的實例。參看圖6A，運用經蝕刻至基板層中之底部光柵500來圖案化基板W。用於底部光柵之蝕刻程序引起經蝕刻渠溝之地板502之傾斜。可將此地板傾角FT表示為結構參數，例如，表示為橫越地板502之高度下降之量度(以奈米為單位)。底部抗反射塗層(bottom anti-reflective coating；BARC)層504支撐頂部光柵506之經圖案化抗蝕劑特徵。在此實例中，頂部光柵與底部光柵之間的對準疊對誤差為零，此係因為頂部光柵特徵之中心與底部光柵特徵之中心處於同一側向位置。然而，底部層程序誘發之不對稱性(亦即，地板傾角)導致經量測疊對偏移中之誤差，在此狀況下給出非零疊對偏移。圖6B展示可導致經量測疊對偏移中之誤差的另一類型之底部層程序誘發之不對稱性。此為側壁角(SWA)不平衡性SWAun。與圖6A之特徵共同的特徵被相同地標註。此處，底部光柵之一側壁508具有與另一側壁510不同的斜率。可將此不平衡性表示為結構參數，例如，表示為兩個側壁角相對於基板之平面之比率。不對稱性參數地板傾角及SWA不平衡性兩者引起頂部光柵與底部光柵之間的「表觀」疊對誤差。在頂部光柵與底部光柵之間待量測之「實際」疊對誤差之頂部出現此表觀疊對誤差。
因此，在一實施例中，需要模擬各種度量衡目標設計以便確認所提 議目標設計中之一或多者之適合性及/或生存力。
在上文所提及之專利申請公開案中，揭示用於使用上文所提及之基本方法來改良疊對量測之品質的各種技術。此處將不進一步詳細地解釋此等技術。該等技術可結合本申請案新近所揭示的技術而使用。
圖7A至圖7D展示具有不同偏置偏移的目標週期性結構(疊對週期性結構)之示意性橫截面。此等目標週期性結構可用作基板W上之目標T。僅出於實例起見而展示在X方向上具有週期性之週期性結構。可分離地提供或作為目標之部分來提供具有不同偏置且具有不同定向的此等週期性結構之不同組合。美國專利公開案US 20150186582中描述此等週期性目標結構之設計之另外細節，該專利公開案之全文特此以引用方式併入。
以圖7A開始，展示形成於被標註為L1及L2之至少兩個層中的目標600。在下部或底部層L1中，第一週期性結構(下部或底部週期性結構)(例如，光柵)係由基板606上之特徵602及空間604形成。在層L2中，第二週期性結構(例如，光柵)係由特徵608及空間610形成。(橫截面經繪製成使得特徵602、608(例如，線)延伸至頁面中)。週期性結構圖案在兩個層中具有間距P的情況下重複。特徵602及608可採取線、圓點、區塊及通孔之形式。在圖7A處所展示之情形中，不存在歸因於未對準之疊對貢獻，例如，不存在疊對誤差且不存在強加偏置，使得第二結構之每一特徵608確切地處於第一結構中之特徵602上方。
在圖7B處，展示具有第一已知經強加偏置+d之相同目標，使得將第一結構之特徵608相對於第二結構之特徵向右移位達距離d。偏置距離d實務上可能為幾奈米，例如，10奈米至20奈米，而間距P係(例如)在300奈米至1000奈米之範圍內，例如，500奈米或600奈米。在圖7C處，描繪具有 第二已知經強加偏置-d之另一特徵，使得為608之特徵向左移位。d之值無需針對每一結構皆相同。上文所提及之先前專利申請公開案中描述圖7A至圖7C處所展示的此類型之經偏置週期性結構。
圖7D示意性地展示結構不對稱性(在此狀況下為第一結構中之結構不對稱性(底部結構不對稱性))之現象。圖7A至圖7C處之週期性結構中之特徵被展示為成完全正方形側，但實際特徵將在側上具有某斜率且具有某粗糙度。然而，週期性結構意欲在剖面方面至少對稱。在圖7D處第一結構中之特徵602及/或空間604不再具有對稱形式，而是已由於一或多個處理步驟變得失真。因此，舉例而言，每一空間之底部表面已變得傾斜(底部壁傾斜)。舉例而言，特徵及空間之側壁角已變得不對稱。由於此不對稱性，一目標之總體目標不對稱性將包含：獨立於結構不對稱性之疊對貢獻(亦即，歸因於第一結構與第二結構之未對準之疊對貢獻；第一結構及第二結構自身包含疊對誤差及任何已知經強加偏置)；及歸因於目標中之此結構不對稱性之結構貢獻。
當藉由圖6之方法僅使用兩個經偏置週期性結構來量測疊對時，不能區別程序誘發之結構不對稱性與歸因於未對準之疊對貢獻，且結果疊對量測(尤其關於量測不當疊對誤差)變得不可靠。目標之第一結構(底部週期性結構)中之結構不對稱性為結構不對稱性之常見形式，其可起源於(例如)在最初形成第一結構之後執行的基板處理步驟，諸如化學機械拋光(CMP)。
在PCT專利申請公開案第WO 2013-143814號中，提議使用三個或多於三個組件週期性結構以藉由圖6之方法之經修改版本量測疊對。使用圖7A至圖7C中所展示的類型之三個或多於三個週期性結構以獲得疊對量 測，該等疊對量測在一定程度上針對諸如在實務圖案化程序中由底部結構不對稱性造成的該等目標週期性結構中之結構不對稱性予以校正。然而，此方法需要新目標設計(例如，不同於圖4中所說明之目標設計)，且因此將需要新圖案化器件或圖案化器件圖案。此外，目標面積較大，且因此消耗較多基板面積。另外，在此方法及其他先前方法中忽略了由結構不對稱性引起的疊對貢獻之相位元件，其意謂校正並不與其在相位元件亦經校正的情況下可達成的準確度一樣準確。
在圖8中，曲線702說明針對在形成目標之個別週期性結構內(且尤其在第一結構之個別週期性結構內)具有零偏移且不具有結構不對稱性的「理想」目標之疊對OV與強度不對稱性A之間的關係。因此，此理想目標之目標不對稱性僅包含歸因於由已知經強加偏置及疊對誤差OV引起的第一結構與第二結構之未對準之疊對貢獻。此曲線圖及圖9之曲線圖係僅說明本發明所隱含之原理，且在每一曲線圖中，強度不對稱性A及疊對OV之單位係任意的。下文將進一步給出實際尺寸之實例。
在圖8之「理想」情形中，曲線702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P對應於週期性結構之週期或間距P，其當然經轉換成適當尺度。在此實例中，正弦形式係純粹的，但在真實情況下可包括諧波。
如上文所提及，經偏置週期性結構(具有已知經強加疊對偏置)可用以量測疊對，而非依賴於單一量測。此偏置具有在供得到其之圖案化器件(例如，倍縮光罩)中所定義的已知值，其充當對應於經量測強度不對稱性之疊對之基板上校準。在圖式中，以圖形方式說明計算。在步驟S1至S5中，針對分別具有經強加偏置+d及-d之週期性結構(例如，如圖7B及圖7C 中所展示)獲得強度不對稱性量測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704及706。在已知偏置的情況下，可計算真實疊對誤差OV。根據目標之設計，正弦曲線之間距P係已知的。曲線702之垂直尺度或振幅開始時未為吾人所知，而是為可被稱作K值之未知因數。此K值為對目標之強度不對稱性量測之堆疊敏感度的量度。若該經判定K值不準確，則經判定疊對亦將不準確。此外，K值可為目標特定的且歸因於橫越基板之程序變化而橫越基板而變化。舉例而言，每一目標之間的K值可歸因於化學機械拋光或堆疊厚度而變化。
就方程式而言，假定疊對誤差OV、K值與強度不對稱性A之間的關係為：A±d=K sin(OV±d) (1)
其中在使得目標間距P對應於角度2π弧度之尺度上表達疊對誤差OV。在使用具有不同已知偏置(例如，+d及-d)之光柵之兩個量測的情況下，可使用以下方程式來計算疊對誤差OV：
圖10描繪依據入射輻射波長而變化的堆疊敏感度之實例曲線圖。堆疊敏感度可被理解為強度不對稱性量測之敏感度隨著入射輻射波長變化如何改變的量測。堆疊敏感度或K值在不同目標堆疊之間變化且亦高度取決於入射輻射之波長。在較高K值處採取之量測較可靠，因此，堆疊敏感度或K值指示目標可量測性。在圖10中所展示之實例中，運用入射輻射來照明呈複合光柵之形式的具有(例如)625奈米間距之度量衡目標，該入射輻射包含具有波長及正交偏振之光譜；且堆疊敏感度之值形成隨著波長改變在(例如)0與±0.3(任意單位)之間振盪的擺動曲線。曲線1010及1012為分 別針對(例如)0度及90度之正交偏振相對於入射輻射波長之平均堆疊敏感度的標繪圖。應注意，此處所呈現之堆疊敏感度或K值係僅出於例示性目的，且可在不同輻射條件下或針對不同目標而變化。
如圖10中所展示，需要選擇堆疊敏感度達到最大值以便達成較穩固及可靠量測之特定波長。然而，波長選擇可必須準確以便滿足此條件，且任何程序變化或入射輻射之改變皆可造成擺動曲線之移位且堆疊敏感度在先前選定輻射條件下可不再處於其最大值。舉例而言，針對厚堆疊器件之堆疊屬性之變化可導致擺動曲線之移位。堆疊敏感度與波長之比例展示當用以形成目標之光柵之間的垂直距離變得較大時依據波長而變化的週期性減低。此情形對於諸如3D NAND器件之現代高密度電路系統係明顯的，此係由於事實上可存在相當大的高度梯階。一目標之鄰近週期性結構之間的堆疊差異或鄰近目標之間的堆疊差異可為不利地影響量測(尤其是疊對量測)之準確度的因數。可在歐洲專利申請案FP16166614.4中找到關於堆疊差異及量測準確度之另外細節，該專利申請案之全文特此係以引用方式併入本文中。
堆疊差異可被理解為鄰近週期性結構或目標之間的實體組態之非設計差異。堆疊差異造成鄰近週期性結構或目標之間的量測輻射之光學屬性(例如，強度、偏振等)之差異，其係歸因於除為鄰近週期性結構或目標所共有的疊對誤差之外、除為鄰近週期性結構或目標所共有的故意偏置之外及除為鄰近週期性結構或目標所共有的結構不對稱性之外的因素。堆疊差異包括(但不限於)：鄰近週期性結構或目標之間的厚度差(例如，一或多個層之厚度之差，使得一個週期性結構或目標高於或低於經設計為處於實質上相等位階的另一週期性結構或目標)、鄰近週期性結構或目標之間的 折射率差(例如，一或多個層之折射率之差，使得用於一個週期性結構或目標之一或多個層之經組合折射率不同於用於另一週期性結構或目標之一或多個層之經組合折射率，即使該另一週期性結構或目標經設計為具有實質上相等的經組合折射率亦如此)、鄰近週期性結構或目標之間的材料之差異(例如，一或多個層之材料類型、材料均一性等之差異，使得在用於一個週期性結構或目標之材料與用於經設計為具有實質上相同材料的另一週期性結構或目標之材料方面存在差異)、鄰近週期性結構或目標之結構之光柵週期之差異(例如，用於一個週期性結構或目標之光柵週期與用於經設計為具有實質上相同光柵週期的另一週期性結構或目標之光柵週期的差異)、a鄰近週期性結構或目標之結構之深度之差(例如，歸因於一個週期性結構或目標之結構深度之蝕刻而與經設計為具有實質上相同深度的另一週期性結構或目標之結構深度之蝕刻之差異)、鄰近週期性結構或目標之特徵之寬度(CD)之差異(例如，一個週期性結構或目標之特徵之寬度與經設計為具有實質上相同特徵寬度的另一週期性結構或目標之特徵寬度之差異)等。在一些實例中，藉由圖案化程序中之諸如CMP、層沈積、蝕刻等之處理步驟引入堆疊差異。
如上文所提及，堆疊差異造成鄰近週期性結構或目標之間的量測輻射之光學屬性之改變，因此，可藉由變化目標設計參數(諸如，光柵間距、CD或目標剖面)而調諧堆疊敏感度量測，如下文參看圖11進一步所解釋。
圖11展示一目標之呈複合光柵之形式的具有偏置+d之第一週期性結構1101，及該目標之呈複合光柵之形式的具有偏置-d之鄰近第二週期性結構1106。第一入射量測輻射光束1110照明於第一週期性結構1101之第一 結構1105及第二結構1103上，其中在該第一結構1105與該第二結構1103之間存在偏置+d。結果，-1繞射階信號1130及1120係分別由第一結構1105及第二結構1103繞射。由第一週期性結構1101繞射之-1繞射階信號可被理解為-1繞射階信號1130及1120之組合。另外，+1繞射階信號1150及1140係分別由第一結構1105及第二結構1103繞射。由第一週期性結構1101繞射之+1繞射階信號可被理解為+1繞射階信號1150及1140之組合。因此，由第一週期性結構1101繞射之-1繞射階信號及由第一週期性結構1101繞射之+1繞射階信號可由以下方程式集體地表達：
其中C指示信號之對比度(其依據週期性結構設計、量測波長等而變化)、、T為第一週期性結構之厚度、λ為量測輻射波長、相位項、OV為實際疊對(歸因於層之任何非故意之未對準)，且P為第一週期性結構1101之第一結構1105與第二結構1103之間距。在圖12中，根據方程式(3)，分別以跡線1160及1170描繪由第一週期性結構1101繞射之-1繞射階信號之強度量變曲線及由第一週期性結構1101繞射之+1繞射階信號之強度量變曲線。
類似地，第二入射量測輻射光束1115被照明於第二週期性結構1106之第一結構1109及第二結構1107上，其中在該第一結構1109與該第二結構1106之間存在偏置-d。結果，-1繞射階信號1135及1125係分別由第二週期性結構1106之第一結構1109及第二結構1107繞射。由第二週期性結構1106繞射之-1繞射階信號可被理解為-1繞射階信號1135及1125之組合。另外，+1繞射階信號1155及1145係分別由第一結構1109及第二結構1107繞射。由第二週期性結構1106繞射之+1繞射階信號可被理解為+1 繞射階信號1155及1145之組合。因此，由第二週期性結構1106繞射之-1繞射階信號及由第二週期性結構1106繞射之+1繞射階信號可由以下方程式集體地表達：
其中C指示各別信號之對比度、、T為第二週期性結構之厚度、λ為量測輻射波長、相位項、OV為實際疊對(歸因於層之任何非故意之未對準)，且P為第二週期性結構1106之第一結構1109與第二結構1107之間距。在圖13中，根據方程式(4)，分別以跡線1180及1190描繪由第二週期性結構1106繞射之-1繞射階信號之強度量變曲線及由第二週期性結構1106繞射之+1繞射階信號之強度量變曲線。
現在，圖14說明其中在具有偏置+d之第一週期性結構1201與具有偏置-d之鄰近第二週期性結構1206之間存在堆疊差異之情形。在此狀況下，堆疊差異為如在圖14中所展示及在下文所描述的厚度之差異。類似於圖11，第一入射量測輻射光束1210分別被照明於第一週期性結構1201之第一結構1205及第一週期性結構1201之第二結構1203上。結果，-1繞射階信號1230及1220係分別由第一結構1205及第二結構1203繞射。因此，由第一週期性結構1201繞射之-1繞射階信號可被理解為-1繞射階信號1230及1220之組合。另外，+1繞射階信號1250及1240係分別由第一結構1205及第二結構1203繞射。因此，由第一週期性結構1201繞射之+1繞射階信號可被理解為+1繞射階信號1250及1240之組合。
類似地，第二入射量測輻射光束1215分別被照明於第二週期性結構1206之第一結構1209及第二結構1207上。結果，-1繞射階信號1235及1225係分別由第一結構1209及第二結構1207繞射。因此，由第二週期性 結構1206繞射之-1繞射階信號可被理解為-1繞射階信號1225及1235之組合。另外，+1繞射階信號1255及1245係分別由第一結構1209及第二結構1207繞射。因此，由第二週期性結構1206繞射之+1繞射階信號可被理解為+1繞射階信號1255及1245之組合。
作為堆疊差異之實例，第一週期性結構1201與第二週期性結構1206可具有厚度之差異，如圖14中所展示。然而，在另一實例中，可由允許第一週期性結構1201與第二週期性結構1206之間的非設計實體組態之額外或替代差異之一或多個其他因素產生堆疊差異。舉例而言，可在第一週期性結構1201相比於第二週期性結構1206對第一量測輻射光束1210更不透明時產生堆疊差異。舉例而言，在第一週期性結構1201與第二週期性結構1206之間可存在材料差異(例如，具有不同折射率之相同類型之材料、不同類型之材料等)。作為另一實例，可在第一週期性結構1201相對於第二週期性結構1206之間距方面存在差異，即使該第二週期性結構經設計為具有實質上相同的間距亦如此。堆疊差異之此等實例並非可存在堆疊差異之僅有方式，且因此不應被認為是限制性的。
返回參看方程式(3)及(4)，堆疊差異可在方程式(3)及(4)中之每一者中引入三個額外項。第一項△IN指示各別信號之強度之實際改變。第二項△CN指示各別信號之對比度之實際改變。第三項△β指示各別信號之相位之實際改變。該三個項係取決於量測輻射光束1210及1215之波長及/或偏振。因此，在存在堆疊差異的情況下，由第一週期性結構1201繞射之-1繞射階信號及由第一週期性結構1201繞射之+1繞射階信號可由以下方程式集體地表達：
如上文所提及，關於堆疊差異或目標設計之實例為間距之差，亦即，第一週期性結構1201相對於第二週期性結構1206之間的間距差。根據方程式(1)至(5)，堆疊敏感度之擺動曲線係依據目標設計而變化。可針對諸如間距、CD、側壁角、目標剖面等之不同目標設計參數進行適當調整，且可同時地調整多個設計參數。
圖15展示根據一實施例的相對於經修改目標間距之各種擺動曲線，而其他目標設計參數在此實例中僅出於簡單起見而保持恆定。使用類似於圖4、圖13及圖14中所描述之彼等目標之目標，已在目標間距在600奈米與740奈米之範圍內變化的情況下製造目標之叢集。曲線1501、1503及1505經選擇為在此處展示於複數個標繪圖當中，其中每一曲線係分別針對為600奈米、620奈米及640奈米之目標間距針對相對於入射輻射波長之堆疊敏感度來標繪。應注意，此等間距、波長及所得擺動曲線僅作為實例予以選擇且不應被認為係限制性的。隨著目標間距變化，擺動曲線之振幅會改變且峰值(最大堆疊敏感度)亦沿著x軸(入射輻射波長)水平地移位。結果，針對特定入射輻射波長，可存在具有最大堆疊敏感度之所要目標設計。替代地，可針對每一目標設計判定堆疊敏感度達到最大值所處的所要入射輻射波長。類似地，針對特定入射輻射偏振，可存在具有最大堆疊敏感度之所要目標設計。替代地，可針對每一目標設計判定堆疊敏感度達到最大值所處的所要入射輻射偏振。
上文所描述之度量衡目標亦經設計以用於與特定程序堆疊相關聯之一或多個特定層(亦即，程序堆疊為用以建構用於該層之特定器件或其部分之程序及材料，例如，所涉及之一個或材料層(例如，其厚度及/或材料類型)、微影曝光程序、抗蝕劑顯影程序、烘烤程序、蝕刻程序等)，其具 有度量衡目標將針對程序堆疊中之標稱改變提供量測穩固性的靈活性。亦即，使用程序層之知識(例如，其材料、厚度等)、程序變化或應用於該等層之處理步驟等來設計度量衡目標以獲得將針對經量測之微影程序參數給出最佳量測結果的度量衡目標。
如上文所提及，當堆疊敏感度之絕對值或K值針對特定入射輻射波長、偏振或程序堆疊處於最大值時度量衡目標量測最穩固及最可靠。
圖16為根據本發明之一實施例的改良度量衡目標堆疊之穩固性及可量測性之說明性方法1600的流程圖。可在方法1600之各種步驟之間執行其他方法步驟，且僅為了清楚起見而省略該等方法步驟。可能並不需要下文所描述之方法1600之所有步驟，且在某些情況下，可能不按所展示之次序執行該等步驟。
方法1600以步驟1602開始，其中在用於任何適當微影/度量衡設備中之晶圓上製造數目為N個多層目標。目標設計及構造之實例係在上文參看圖3或圖7A至圖7B加以描述。多層目標之數目N不限於四個(如圖3中所展示)，且可基於量測需要予以選擇。多層目標可叢集於晶圓上之一個部位處，或可置放於不同部位處以調查橫越晶圓上之較大區域之目標屬性。多層目標之設計可在每一目標之間藉由修改一或多個幾何或製造參數而發生變化，該一或多個幾何或製造參數包括但不限於：間距、CD、子分段、側壁角、線及空間之作用區間循環、高度、寬度、材料等。
方法1600繼續進行步驟1604，其中運用入射照明輻射來照明多層目標。入射照明輻射可包含波長、偏振或光束剖面等之變化。可基於度量衡目標設計而判定照明剖面。用於度量衡目標中之每一者之疊對量測係自用於自度量衡目標反射的正一繞射階與負一繞射階之光強度之差提取。
方法1600繼續進行步驟1606，在該步驟處，基於疊對量測而自多層目標之叢集判定至少數目為N個堆疊敏感度值K i ，其中i [1,N]。堆疊敏感度值K i 之判定可藉由電腦處理器使用電腦實施方法予以執行。如上文所描述，堆疊敏感度或K值可橫越晶圓歸因於程序擾動而變化，且可在多層目標中之每一者之間不同。因此，每一多層目標T i 具有為K i 之K值，其中i [1,N]。
方法1600繼續進行步驟1608，其中選擇或調整多層目標之度量衡參數以達成大的K值。度量衡參數之判定可藉由電腦處理器使用電腦實施方法予以執行。度量衡參數可包括且不限於幾何或製造參數，例如，間距、CD、子分段、側壁角、線及空間之作用區間循環、高度、寬度、折射率等。模擬封裝可用以選擇或調整多層目標設計之度量衡參數使得達成最大K值以提供最穩固及最可靠的量測。模擬封裝之實例可包括被稱作「用於控制之設計」(被縮寫為D4C)之高度概括方法。可在美國專利公開案U.S.20160140267中找到D4C之另外細節，該專利公開案之全文特此係以引用方式併入。
基於上文關於方法1600所描述之判定程序，亦可校準度量衡系統之處理參數以達成最穩固及最可靠的量測。舉例而言，可調整諸如用於目標之度量衡系統中之輻射之波長、用於度量衡系統中之輻射之偏振、度量衡系統之數值孔徑之處理參數。
圖17A為根據本發明之另一實施例的改良度量衡目標堆疊之穩固性及可量測性之說明性方法1700的流程圖。可在方法1700之各種步驟之間執行其他方法步驟，且僅為了清楚起見而省略該等方法步驟。可能並不需要下文所描述之方法1700之所有步驟，且在一些情況下，可按不同次序執 行該等步驟。
圖17B為根據一實施例的針對不同度量衡目標設計之依據度量衡目標部位而變化的K值之例示性曲線圖。
方法1700以步驟1702開始，其中藉由任何適當微影/度量衡設備而在晶圓上製造數目為N個多層目標。類似於上文於步驟1602中所描述之度量衡目標設計，多層目標之度量衡參數可包括且不限於幾何或製造參數，例如，間距、CD、子分段、側壁角、線及空間之作用區間循環、高度、寬度、折射率等。多層目標之叢集可形成於橫越晶圓之不同區域上，而每一區域可包含具有不同設計之多個目標。因此，有可能同時地使經類似設計目標橫越晶圓表面被置放，同時亦使具有不同設計之目標被緊密接近地置放在晶圓上之特定區處。
方法1700繼續進行步驟1704，其中運用入射照明輻射來照明多層目標。入射照明輻射可包含波長、偏振或光束剖面等之變化，且可基於度量衡目標設計而判定照明剖面。用於度量衡目標中之每一者之疊對量測係自用於自度量衡目標反射的正一繞射階與負一繞射階之光強度之差提取。
方法1700繼續進行步驟1706，在該步驟處，基於疊對量測而自多層目標之叢集判定至少數目為N個堆疊敏感度值K i ，其中i [1,N]。堆疊敏感度值K i 之判定可藉由電腦處理器使用電腦實施方法予以執行。如上文所描述，堆疊敏感度或K值可橫越晶圓歸因於程序擾動而變化，且可在多層目標中之每一者之間不同。因此，每一多層目標T i 具有為K i 之K值且被指派倍增因數α i ，其中i [1,N]。應注意，敏感度值特此呈現為例示性修改(或最佳化)參數，且可使用任何適當修改參數與任何參考值，例如(但不限於)目標係數或疊對誤差。倍增因數α i 為可基於處理條件而修改的係數且可為任 何相關性分析(諸如主成份分析(PCA))之結果。可使用不同的相關性分析方法，且PCA分析在本文中純粹地作為一個實例被提及。PCA為此項技術中熟知的數學工序且此處無需對其詳細論述。
方法1700繼續進行步驟1708，其中調整K i 之加權和以達到最大值。堆疊敏感度值K i 之判定及最佳化可藉由電腦處理器使用電腦實施方法予以執行。根據本發明之實施例，度量衡目標量測在 α i ＊K i 達到最大值時(同時 α i =1且α i [-1,1])最穩固及最可靠。舉例而言，可向具有較高敏感度值之目標量測指派諸如α i =1之較大倍增因數，使得其在所計算和中被給出較大權重，而可向具有較低敏感度值之目標量測指派諸如α i =-1之較低倍增因數，使得其在所計算和中被給出較小權重。參看圖17B作為實例，針對橫越晶圓之各種部位處之各種目標設計來量測K值。在特定部位處，分別針對度量衡目標1711'、1713'、1715'及1717'(圖中未繪示)判定K值1711、1713、1715及1717。應理解，本文中之K值或度量衡目標係出於(例如)描述而非限制之目的，且可存在形成於晶圓上之具有不同設計的複數個度量衡目標。大的倍增因數α i =1被指派K值1711，此係由於其具有高敏感度值。類似地，低倍增因數α i =-1被指派K值1717，此係由於其具有低敏感度值。倍增因數之判定亦可取決於最佳化因數與任何目標屬性之間的相關性，該等目標屬性諸如，部位、堆疊指示符、間距、CD、子分段、側壁角、線及空間之作用區間循環、高度、寬度、材料等。如上文所提及，可使用不同相關性分析方法。
方法1700繼續進行步驟1710，其中可計算多層目標之度量衡參數。用於N個多層目標之叢集之最終度量衡參數值為針對每一多層目標所量測之度量衡參數P i 的線性組合，如以下之方程式中所展示：
其中i [1,N]。因此，可基於自每一多層目標計算之個別度量衡參數P i 之線性組合以及倍增因數α i 來修改(或最佳化)最終度量衡參數P。
基於上文關於方法1700所描述之判定程序，諸如光柵設計之度量衡目標設計可經進一步修改以適應多種微影程序及程序擾動，且達成最大化之穩固性及可量測性。舉例而言，用於自動產生穩固度量衡目標之方法及系統包括D4C。
基於上文關於方法1700所描述之判定程序，可校準微影系統之處理參數以達成最穩固及最可靠的量測。舉例而言，可基於自度量衡目標之堆疊敏感度量測而調整處理參數，諸如，用於目標之度量衡系統中之輻射之波長、用於度量衡系統中之輻射之偏振、度量衡系統之數值孔徑。
圖18A為根據本發明之另一實施例的改良度量衡目標堆疊中之穩固性及可量測性之說明性方法1800的流程圖。可在方法1800之各種步驟之間執行其他方法步驟，且僅為了清楚起見而省略該等方法步驟。可能並不需要下文所描述之方法1800之所有步驟，且在一些情況下，可按不同次序執行該等步驟。
圖18B為根據一實施例的針對不同度量衡目標設計之依據度量衡目標部位而變化的疊對值之實例曲線圖。
方法1800以步驟1802開始，其中藉由圖3之檢測裝置或藉由任何適當微影/度量衡設備而在供疊對量測方法中使用的晶圓上製造數目為N個多層目標。類似於上文在步驟1602中所描述之度量衡目標設計，設計可在每一多層目標之間藉由修改一或多個幾何或製造參數而發生變化，該一或多個幾何或製造參數包括但不限於：間距、CD、子分段、側壁角、線及空 間之作用區間循環、高度、寬度、折射率等。如上文所提及，多層目標之叢集可形成於橫越晶圓之不同區域上，而每一區域可包含具有不同設計之多個目標。
方法1800繼續進行步驟1804，其中運用入射照明輻射來照明多層目標。入射照明輻射可包含波長、偏振或光束剖面等之變化。可基於度量衡目標設計而判定照明剖面。用於度量衡目標中之每一者之疊對量測係自用於自度量衡目標散射之光的正一繞射階與負一繞射階之光強度之差提取。
方法1800繼續進行步驟1806，在該步驟處，基於疊對量測而自多層目標之叢集判定至少數目為N個堆疊敏感度值K i ，其中i [1,N]。堆疊敏感度值K i 之判定可藉由電腦處理器使用電腦實施方法予以執行。如上文所描述，堆疊敏感度或K值可橫越晶圓歸因於程序擾動而變化，且可在多層目標中之每一者之間不同。因此，每一多層目標T i 具有為K i 之K值。如上文所提及，堆疊敏感度值特此呈現為例示性修改值，且可使用任何適當修改參數與任何參考值。
方法1800繼續進行步驟1808，其中藉由使用上述方程式(2)以及計算用於每一多層目標T i 之疊對值OV i 。向每一敏感度值K i 指派一倍增因數，其中i [1,N]。倍增因數為可基於處理條件及外部參考疊對值而修改的係數且亦可為任何相關性分析(諸如主成份分析(PCA))之結果。如上文所提及，可使用不同相關性分析方法，且PCA分析在本文中僅作為一個實例被提及。
方法1800繼續進行步驟1810，其中調整堆疊敏感度值之加權和。堆疊敏感度值之判定及最佳化可藉由電腦處理器使用電腦實施方法予以執行。根據本發明之實施例，度量衡目標量測在＊K i 達到最大值時最穩 固及最可靠。
可基於外部參考疊對值進一步調整倍增因數，以提供對最終疊對值之較準確量測。特此參看圖18B來描述使用外部參考疊對值來最佳化(或修改)最終疊對值OV之例示性方法。應理解，本文中之疊對值或度量衡目標係出於(例如)描述而非限制之目的，且可存在形成於晶圓上之具有不同設計的複數個度量衡目標。針對橫越晶圓之各個部位處之各種目標設計來量測疊對值。在特定部位處，分別針對目標1811'、1813'、1815'及1817'(圖中未繪示)判定疊對值1811、1813、1815及1817。舉例而言，若數個多層目標T i 之疊對值系統地偏離外部參考疊對值1819，則亦可基於對應疊對值與該外部參考疊對值之間的差而調整每一個別倍增因數。結果，具有較接近於外部參考疊對值1819的疊對值之多層目標可具有相對較高倍增因數，使得其在所計算和中被給出較大權重，而具有偏離外部參考疊對值的疊對值之多層目標可具有相對較低倍增因數，使得其在所計算和中被給出較小權重。舉例而言，低倍增因數將被指派疊對值1811，此係由於其在外部參考敏感度值1819之間具有相對較大差。類似地，高倍增因數將被指派疊對值1815，此係由於其在外部參考敏感度值1819之間具有相對較小差。因此，可基於自每個多層目標之個別疊對值計算的線性組合而進一步最佳化(或修改)最終疊對值OV，從而提供比使用單一目標更穩固的量測程序。
方法1800繼續進行步驟1812，其中經由以下方程式經由每一疊對值OV i 之線性組合來計算用於N個多層目標之叢集之最終疊對值OV：
其中i [1,N]。因此，可基於自每個多層目標之個別疊對值計算之線性 組合而最佳化(或修改)最終疊對值OV。
類似地，亦可基於倍增因數α i 及自外部源(諸如，CD-SEM量測或整體度量衡檢核(HMQ)估計)獲得之外部參考疊對值而最佳化(或修改)最終疊對值OV。可在PCT申請案WO 2015/018625 A1中找到HMQ之另外細節，該申請案之全文特此係以引用方式併入本文中。
基於上文所描述之最終疊對值OV之判定程序，適當度量衡目標設計可經選擇或經進一步修改以適應多種微影程序及程序擾動，且達成最大化之穩固性及可量測性。舉例而言，用於自動產生穩固度量衡目標之方法及系統包括D4C。
基於上文關於方法1800所描述之判定程序，可校準微影系統之處理參數以達成最穩固及最可靠的量測。舉例而言，可調整諸如用於目標之度量衡系統中之輻射之波長、用於度量衡系統中之輻射之偏振、度量衡系統之數值孔徑之處理參數。
圖19為根據本發明之一實施例的使用度量衡目標量測微影程序參數之說明性方法1900的流程圖。可在方法1900之各種步驟之間執行其他方法步驟，且僅為了清楚起見而省略該等方法步驟。可能並不需要下文所描述之方法1900之所有步驟，且在某些情況下，可能不按所展示之次序執行該等步驟。
方法1900以步驟1902開始，其中量測由複數個度量衡目標散射之光。可運用入射輻射照明該複數個度量衡目標，該入射輻射具有諸如波長或偏振之照明剖面。在諸如散射計之光學器具或其他度量衡工具中執行散射光之量測。使用度量衡參數設計複數個度量衡目標且藉由製造程序產生該複數個度量衡目標。度量衡參數之實例為(但不限於)：用以形成度量衡 目標之光柵之間距、CD、形成光柵之線之角度、形成光柵之線及空間之作用區間循環。製造程序之實例為(但不限於)：使用微影投影裝置進行之微影製造程序。使(例如，光罩中之)圖案成像至由輻射敏感材料(抗蝕劑)層至少部分地覆蓋之基板上。在此成像步驟之前，基板可經歷各種工序，諸如上底漆、抗蝕劑塗佈及軟烘烤。在曝光之後，可使基板經受其他工序，諸如曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經成像特徵之量測/檢測。此工序陣列係用作圖案化器件(例如，度量衡目標或IC)之個別層之基礎。此經圖案化層可接著經歷各種程序，諸如蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學機械拋光等，所有程序皆意欲精整個別層。
方法1900繼續進行步驟1904，其中使用來自每一度量衡目標之加權貢獻判定用於複數個度量衡目標之微影程序參數。
來自每一度量衡目標之加權貢獻可使用類似於方法1700的方法來判定，其中針對每一度量衡目標基於其各別散射光量測而判定修改值，且針對每一修改值判定倍增值。倍增因數係藉由計算及最大化倍增因數乘以其對應修改值之和予以判定。舉例而言，可向具有較高修改值之目標量測指派較大倍增因數，使得其在所計算和中被給出較大權重，而可向具有較低修改值之目標量測指派較低倍增因數，使得其在所計算和中被給出較小權重。亦判定用於每一度量衡目標之個別微影程序參數，且使用此等個別微影程序參數以藉由計算經判定倍增因數乘以其對應個別微影程序參數之和而判定用於複數個度量衡目標之微影程序參數。
替代地，來自每一度量衡目標之加權貢獻可使用類似於方法1800的方法來判定，其中使用參考微影程序參數來進一步判定倍增值。首先，針對複數個度量衡目標之每一度量衡目標基於其散射光量測而判定修改值， 且針對每一修改值藉由最大化倍增因數乘以其對應修改值之和而判定倍增值。接著，藉由以下操作進一步調整倍增因數：判定用於每一度量衡目標之個別微影程序參數，且基於參考微影程序參數與其對應個別微影程序參數之間的差而調整倍增因數。接著藉由判定倍增因數乘以其對應個別微影程序參數之和來判定微影程序參數。
圖20為根據本發明之一實施例的用於使用度量衡目標進行度量衡系統校準之說明性方法2000的流程圖。可在方法2000之各種步驟之間執行其他方法步驟，且僅為了清楚起見而省略該等方法步驟。可能並不需要下文所描述之方法2000之所有步驟，且在某些情況下，可能不按所展示之次序執行該等步驟。
方法2000以步驟2002開始，其中量測由複數個度量衡目標散射之光。類似於方法1900，可運用具有諸如波長或偏振之照明剖面的入射輻射照明複數個度量衡目標。在諸如散射計之光學器具或其他度量衡工具中執行散射光之量測。使用度量衡參數設計複數個度量衡目標且藉由製造程序產生該複數個度量衡目標。
方法2000繼續進行步驟2004，其中針對每一度量衡目標使用其散射光量測來判定修改值。因此，每一多層目標具有一經判定修改值及一倍增因數。修改值之實例包括(但不限於)堆疊敏感度、目標係數或疊對誤差。
方法2000繼續進行步驟2006，其中藉由計算及最大化倍增因數乘以其對應修改值之和來判定倍增因數。類似於方法1700，藉由計算及最大化倍增因數乘以其對應修改值之和來判定倍增因數。舉例而言，可向具有較高修改值之目標量測指派較大倍增因數，使得其在所計算和中被給出較大權重，而可向具有較低修改值之目標量測指派較低倍增因數，使得其在 所計算和中被給出較小權重。可藉由使用經判定倍增因數及其對應度量衡目標來校準量測程序。
使用提供較高修改值之度量衡目標，亦可校準度量衡系統之處理參數以達成最穩固及最可靠的量測。舉例而言，具有高修改值之度量衡目標所依據之處理參數經設計為提供可針對後續量測而選擇的最穩固量測。處理參數包括(但不限於)：用於度量衡目標量測之度量衡系統中的入射輻射之波長或偏振、程序堆疊組態或度量衡系統之數值孔徑。
圖21為根據本發明之一實施例的用於度量衡目標設計之說明性方法2100的流程圖。可在方法2100之各種步驟之間執行其他方法步驟，且僅為了清楚起見而省略該等方法步驟。可能並不需要下文所描述之方法2100之所有步驟，且在某些情況下，可能不按所展示之次序執行該等步驟。
方法2100以步驟2102開始，其中將複數個度量衡參數提供至電腦裝置以用於產生對應於複數個度量衡目標之複數個度量衡目標設計。類似於方法1700中所描述之度量衡目標，度量衡參數為用於度量衡目標之幾何或製造參數且實例為(但不限於)：間距、CD、子分段、側壁角、線及空間之作用區間循環、高度、寬度、折射率等。每一度量衡目標經設計為分別安置於基板上之不同部位處。如上文參看圖5所描述，存在置放於基板W上之不同部位處之複數個複合目標使得可獲得關於基板W上之所要區域之量測及資訊。因此，多層目標之叢集可形成於橫越晶圓之不同區域上，而每一區域可包含具有不同設計之多個子目標。有可能同時地使經類似設計目標橫越晶圓表面被置放，同時亦使具有不同設計之目標被緊密接近地置放在晶圓上之特定區處。
方法2100繼續進行步驟2104，其中在電腦裝置中接收用於用以量測複數個度量衡目標之入射輻射之照明參數。照明參數可包含波長、偏振或光束剖面等之變化。
方法2100繼續進行步驟2106，其中電腦裝置使用照明參數或基板之程序堆疊資訊而判定用於每一度量衡目標之度量衡參數。度量衡參數經判定為使得不同度量衡目標之選擇將依據入射輻射或程序堆疊組態提供不同量測結果。如上文參看圖15所描述，可存在針對特定照明參數或程序堆疊提供最大堆疊敏感度的所要目標設計。舉例而言，目標設計可經判定為使得針對使用所要入射輻射波長或偏振之量測的堆疊敏感度達到最大值。類似地，目標設計可經判定為使得針對所要入射程序堆疊的堆疊敏感度達到最大值。
圖22示意性地描繪根據本發明之一實施例的藉由製造程序而安置於基板上的多重光柵度量衡目標之形式。類似於參看圖5所描述之複合目標，多重光柵度量衡目標2202包含至少兩個子目標，該至少兩個子目標緊密定位在一起使得其將皆在由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點內。該兩個子目標具有不同幾何或製造參數，例如，間距、CD、子分段、側壁角、線及空間之作用區間循環、高度、寬度、折射率等。此可藉由調整用以設計度量衡目標之度量衡參數來達成。子目標之設計經判定為使得針對所要入射輻射波長或偏振的子目標之堆疊敏感度達到最大值。類似地，子目標設計可經判定為使得針對所要入射程序堆疊的堆疊敏感度達到最大值。因此，度量衡目標依據各種入射輻射或程序堆疊組態提供不同量測敏感度。
將複數個多重光柵度量衡目標2202置放於基板W上之不同部位處。 部位選擇係基於量測需要而判定，量測需要諸如(但不限於)：量測資訊是否為基板W之彼部位所需，或是否消除對度量衡量測之程序變化效應，諸如堆疊深度變化效應。因此，有可能同時地使經類似設計之度量衡目標(其各自具有複數個子目標)橫越晶圓表面被置放，同時亦使具有不同設計之目標被緊密接近地置放在晶圓上之特定區處。
雖然本文中所描述之目標結構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，可在為形成於基板上之器件之功能部件的目標上量測屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。本文中所使用之術語「目標」、「目標光柵」及「目標結構」無需已特定地針對所執行之量測來提供結構。
雖然已描述呈光柵之形式之疊對目標，但在一實施例中，可使用其他目標類型，諸如，以盒中盒影像為基礎之疊對目標。
雖然已主要描述用以判定疊對之度量衡目標，但在替代例中或另外，度量衡目標可用以判定較多其他特性中之一者，諸如，焦點、劑量等。
可使用資料結構(諸如，以像素為基礎之資料結構或以多邊形為基礎之資料結構)來界定根據一實施例之度量衡目標。以多邊形為基礎之資料結構可(例如)使用在晶片製造行業中相當常見的GDSII資料格式予以描述。又，可在不脫離實施例之範疇的情況下使用任何合適資料結構或資料格式。度量衡目標可儲存於資料庫中，使用者可自該資料庫選擇供特定半導體處理步驟中使用之所需度量衡目標。此資料庫可包含根據實施例而選擇或識別之單一度量衡目標或複數個度量衡目標。資料庫亦可包含複數個度量衡目標，其中資料庫包含用於該複數個度量衡目標中之每一者之額外 資訊。舉例而言，此額外資訊可包含與用於特定微影程序步驟之度量衡目標之適合性及/或品質有關的資訊，且甚至可包括單一度量衡目標對不同微影程序步驟之適合性及/或品質。可分別以適合性值及/或品質值或在自待用於特定微影程序步驟之資料庫選擇一個度量衡目標之選擇程序期間可使用的任何其他值來表達度量衡目標之適合性及/或品質。
在一實施例中，電腦可讀媒體可包含用於使用自遠端電腦或自遠端系統至電腦可讀媒體之連接而啟動方法步驟中之至少一些之指令。可(例如)在安全網路上方或經由全球資訊網(網際網路)上方之(安全)連接而產生此連接。在此實施例中，使用者可(例如)自遠端部位登入以使用電腦可讀媒體以用於判定度量衡目標設計之適合性及/或品質。所提議度量衡目標設計可由遠端電腦提供(或由使用遠端電腦以將度量衡目標設計提供至用於判定度量衡目標設計之適合性的系統的操作員提供)。因此，待使用模型而模擬之所提議度量衡目標設計相比於在模擬程序期間使用之模型可由不同的實體或公司擁有。隨後，可將用以評估度量衡目標品質之所得經判定適合性返回提供至(例如)遠端電腦，而不留下任何殘餘細節超過所提議度量衡目標設計或所使用模擬參數。在此實施例中，客戶可獲取執行個別所提議度量衡目標設計之評估之選項，而在其遠端部位處不擁有軟體或具有軟體之複本。此選項可藉由(例如)使用者協議獲得。此使用者協議之益處可為：用於模擬中之模型可始終最近的及/或為可用之最詳細模型，而無需局域地更新任何軟體。此外，藉由將模型模擬與所提議度量衡目標提議分離，用於處理之經設計標記或不同層之細節無需由兩個公司共用。
與在基板及圖案化器件上實現的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 讀指令描述設計目標、在基板上產生目標、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的方法。可(例如)在圖3及圖4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(例如)屬於圖1至圖4所展示之類型之現有裝置已經在生產中及/或在使用中的情況下，可藉由供應經更新電腦程式產品以使裝置之處理器執行如本文所描述之方法來實施實施例。
本發明之實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如本文中所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。另外，可以兩個或多於兩個電腦程式體現機器可讀指令。該兩個或多於兩個電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
本文中所描述之任何控制器可在一或多個電腦程式由位於微影裝置之至少一個組件內之一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。控制器可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與控制器中之至少一者通信。舉例而言，每一控制器可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。控制器可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，控制器可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。
可使用以下條項進一步描述本發明：
I.一種度量衡目標設計之方法，該方法包含：接收一照明參數以用於量測一度量衡目標，及 選擇及/或調整與該度量衡目標設計相關聯之一度量衡參數以用於增強使用該照明參數對該度量衡目標設計之該量測的一準確度及/或一穩固性。
II.一種用以判定一微影程序之一參數之方法，其包含：接收自包含至少兩個度量衡目標之一區散射之光，該至少兩個度量衡目標經最佳化以提供一穩固及最佳的度量衡量測，及自每一個別度量衡目標之一加權貢獻判定該微影程序之該參數。
在以下編號條項中進一步描述根據本發明之另外實施例：
1.一種方法，其包含：量測由複數個度量衡目標散射之光，該複數個度量衡目標已使用度量衡參數而設計且藉由一製造程序而產生；及使用來自每一度量衡目標之一加權貢獻判定用於該複數個度量衡目標之一微影程序參數。
2.如條項1之方法，其中藉由判定用於每一度量衡目標之一修改值及一倍增因數來計算該加權貢獻。
3.如條項2之方法，其中判定該等倍增因數進一步包含判定該等倍增因數乘以其對應修改值之一和。
4.如條項3之方法，其中判定該微影程序參數包含調整該等倍增因數使得最大化該和。
5.如條項4之方法，其中判定該微影程序參數進一步包含判定用於每一度量衡目標之一個別微影程序參數，及判定該等倍增因數乘以其對應個別微影程序參數之一和。
6.如條項1之方法，其中該等修改值為該複數個度量衡目標之目 標係數或疊對誤差。
7.如條項1之方法，其中該等修改值為該複數個度量衡目標之堆疊敏感度值。
8.如條項1之方法，其中該等微影程序參數為疊對值。
9.如條項1之方法，其中該等度量衡參數包含材料選擇、臨界尺寸、子分段或側壁角。
10.如條項1之方法，其中該複數個度量衡目標包含多層週期性結構。
11.如條項10之方法，其中該等多層週期性結構之該等度量衡參數包含間距、線及空間之作用區間循環、高度或寬度。
12.如條項1之方法，其中針對一入射輻射之不同波長或偏振抑或程序堆疊來設計該複數個度量衡目標。
13.如條項1之方法，其中判定該微影程序參數進一步包含使用一參考微影程序參數。
14.如條項13之方法，其中藉由判定用於每一度量衡目標之一修改值及一倍增因數來計算該加權貢獻。
15.如條項14之方法，其中使用該等倍增因數乘以其對應修改值之一和來判定該等倍增因數。
16.如條項15之方法，其中藉由以下操作進一步判定該等倍增因數：判定用於每一度量衡目標之一個別微影程序參數，且基於該參考微影程序參數與其對應個別微影程序參數之間的差而調整該等倍增因數。
17.如條項16之方法，其中判定該微影程序參數進一步包含判定該等倍增因數乘以其對應個別微影程序參數之一和。
18.一種方法，其包含：量測由複數個度量衡目標散射之光，該複數個度量衡目標已使用度量衡參數而設計且藉由一製造程序而產生；判定用於每一度量衡目標之一修改值；及基於每一度量衡目標之對應修改值而判定用於每一度量衡目標之一倍增因數。
19.如條項18之方法，其中判定該等倍增因數包含判定該等倍增因數乘以其對應修改值之一和。
20.如條項19之方法，其中判定該等倍增因數進一步包含調整該等倍增因數使得最大化該和。
21.如條項18之方法，其中該等修改值為該複數個度量衡目標之目標係數或疊對誤差。
22.如條項18之方法，其中該等修改值為該複數個度量衡目標之堆疊敏感度值。
23.如條項18之方法，其中該等微影程序參數為疊對值。
24.如條項18之方法，其中該等度量衡參數包含材料選擇、臨界尺寸、子分段或側壁角。
25.如條項18之方法，其中該複數個度量衡目標包含多層週期性結構。
26.如條項25之方法，其中該等多層週期性結構之該等度量衡參數包含間距、線及空間之作用區間循環、高度或寬度。
27.如條項18之方法，其中針對一入射輻射之不同波長或偏振抑或程序堆疊來設計該複數個度量衡目標。
28.一種度量衡目標設計之方法，該方法包含：提供複數個度量衡參數以用於產生對應於複數個度量衡目標之複數個度量衡目標設計，其中每一度量衡目標經設計為分別安置於一基板上之一不同部位處；接收照明參數以用於量測該複數個度量衡目標；及藉由一電腦裝置使用該等照明參數或該基板之程序堆疊資訊來判定用於每一度量衡目標之該複數個度量衡參數。
29.如條項28之方法，其中該等照明參數包含一入射輻射之波長值或偏振。
30.如條項28之方法，其中至少一個度量衡目標係針對一不同照明參數而設計。
31.如條項28之方法，其中至少一個度量衡目標係針對一不同程序堆疊而設計。
32.如條項28之方法，其中至少一個度量衡目標係針對一入射輻射之不同波長或偏振而設計。
33.一種度量衡目標，其包含：複數個度量衡目標，其藉由一製造程序而安置於一基板上之不同部位處，其中每一度量衡目標包含在設計上不同的至少第一及第二度量衡子目標。
34.如條項33之度量衡目標，其中該等第一及第二度量衡子目標係針對不同程序堆疊而設計。
35.如條項33之度量衡目標，其中該等第一及第二度量衡子目標係針對不同照明參數而設計。
36.如條項35之度量衡目標，其中該等照明參數包含一入射輻射之波長值或偏振。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許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(topography)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。
另外，儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理多於一次，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
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(ENV)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其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
上文之描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。舉例而言，一或多個實施例之一或多個態樣可在適當時與一或多個其他實施例之一或多個態樣組合或由一或多個其他實施例之一或多個態樣取代。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 (15)

  1. 一種方法，其包含：量測由複數個度量衡目標散射之光，該複數個度量衡目標已使用度量衡參數而設計且藉由一製造程序而產生；判定用於每一度量衡目標之一修改值(modification value)；及基於每一度量衡目標之對應修改值而判定用於每一度量衡目標之一倍增因數(multiplication factor)。
  2. 如請求項1之方法，其中判定該等倍增因數包含：判定該等倍增因數乘以其對應修改值之一和。
  3. 如請求項2之方法，其中判定該等倍增因數進一步包含：調整該等倍增因數使得最大化該和。
  4. 如請求項1之方法，其中該等修改值為該複數個度量衡目標之目標係數或疊對誤差。
  5. 如請求項1之方法，其中該等修改值為該複數個度量衡目標之堆疊敏感度值。
  6. 如請求項1之方法，其中該等度量衡參數為疊對值。
  7. 如請求項1之方法，其中該等度量衡參數包含材料選擇、臨界尺寸、子分段或側壁角。
  8. 如請求項1之方法，其中該複數個度量衡目標包含多層週期性結構。
  9. 如請求項1之方法，其中該複數個度量衡目標係針對一入射輻射之不同波長或偏振抑或程序堆疊而設計。
  10. 一種度量衡目標設計之方法，該方法包含：提供複數個度量衡參數以用於產生對應於複數個度量衡目標之複數個度量衡目標設計，其中每一度量衡目標經設計為分別安置於一基板上之一不同部位處；接收照明參數以用於量測該複數個度量衡目標；及藉由一電腦裝置使用該等照明參數或該基板之程序堆疊資訊來判定用於每一度量衡目標之該複數個度量衡參數。
  11. 如請求項10之方法，其中該等照明參數包含一入射輻射之波長值或偏振。
  12. 如請求項10之方法，其中至少一個度量衡目標係針對一不同照明參數而設計。
  13. 一種度量衡目標，其包含：複數個度量衡目標，其藉由一製造程序而安置於一基板上之不同部位處，其中每一度量衡目標包含在設計上不同的至少第一及第二度量衡子目標，其中該等第一及第二度量衡子目標係針對不同照明參數而設計，該等照明參數包含一入射輻射之波長值或偏振。
  14. 如請求項13之度量衡目標，其中該等第一及第二度量衡子目標係針對不同程序堆疊而設計。
  15. 如請求項13之度量衡目標，其中該等第一及第二度量衡子目標係針對不同照明參數而設計。
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