TWI685722B - 判定週期性結構的邊緣粗糙度參數 - Google Patents

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Abstract

在一種判定一週期性結構之一邊緣粗糙度參數之方法中，在一檢測裝置中照明(602)該週期性結構。照明輻射光束可包含具有在1奈米至100奈米之範圍內之一波長的輻射。自一輻射光束獲得一散射信號(604)，該輻射光束係自該週期性結構散射。該散射信號包含一散射強度信號，其係藉由偵測該檢測裝置中之一遠場繞射圖案之一影像而獲得。基於圍繞一非鏡面繞射階之該散射強度信號之一分佈而判定(606)一邊緣粗糙度參數，諸如線邊緣粗糙度及/或線寬粗糙度。此判定可例如使用一峰加寬模型來完成。

Description

判定週期性結構的邊緣粗糙度參數
本發明係關於判定週期性結構之邊緣粗糙度參數之方法，及可用於例如藉由微影技術進行器件製造中之檢測裝置。本發明亦關於相關聯目標、基板、電腦程式及電腦程式產品。
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。此等目標部分通常被稱作「場」。
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(器件中兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。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繞射「光譜」。
同時，已知檢測技術使用在可見光或紫外線波帶中之輻射。此限制可量測之最小特徵，使得該技術可不再直接量測在現代微影製程中製得之最小特徵。為了允許量測較小結構，已提議使用具有例如相似於用於EUV微影中之極紫外線(EUV)波長之較短波長的輻射。舉例而言，此等波長可在1奈米至100奈米，或1奈米至125奈米之範圍內。此波長範圍之部分或全部亦可被稱作軟x射線(SXR)波長。一些作者可使用SXR以指較窄波長範圍，例如在1奈米至10奈米或1奈米至20奈米之範圍內。出於本發明之目的，將使用此等術語SXR及EUV，而不意指任何硬性區別。亦預期使用例如在0.1奈米至1奈米之範圍內的較硬x射線之度量衡。已公開專利申請案WO2015172963A1中揭示在透射及/或反射散射模式中使用此等波長之透射及反射度量衡技術之實例。已公開專利申請案US2016282282A1、US2017045823A1、WO2017025392A1及WO2017108404A1中揭示在透射及/或反射散射模式中使用此等波長之度量衡技術及裝置之另外實例。所有此等申請案之內容係以引用方式併入本文中。
SXR輻射之合宜的源包括高階諧波產生(HHG)源，其中來自雷射之紅外線泵浦輻射藉由與氣態介質之相互作用而轉換為較短波長輻射。HHG源可購自例如美國科羅拉多州博爾德市(Boulder Colorado)之KMLabs (http://www.kmlabs.com/)。亦考慮HHG源之各種修改用於微影檢測裝置之應用。舉例而言，日期為2016年11月11日之歐洲專利申請案第16198346.5號揭示此等修改中之一些，該歐洲專利申請案未在本申請案之優先權日期公開。已公開專利申請案US20170184511A1及WO2017108410A1中揭示其他修改。日期為2016年9月14日之未在本優先權日公開之歐洲專利申請案第16188816.9號描述HHG輻射源中之波前校正，以最小化檢測裝置中量測光點之模糊。所有此等申請案之內容係以引用方式併入本文中。
新一代積體電路(IC)之最小特徵大小(所謂的臨界尺寸(CD))持續縮小。微影製程之每下一代(所謂的節點)面對比前一代更困難的挑戰，一重要實例為線邊緣粗糙度(LER)。對於低於100奈米之節點，可不再假定微影製造之IC結構之邊緣為直線，此係由於其奈米尺度隨機變化變成總結構之尺寸之不可忽略的部分，從而致使該等邊緣「粗糙」。變化之3σ均方根(RMS)值被稱為線邊緣粗糙度。當兩個粗糙邊緣形成例如線時，其寬度亦在統計上變化，此被稱為線寬粗糙度(LWR)。LER及LWR導致局部CD變化，局部CD變化可由局部CD均一性(LCDU)值量化。
當前，通常使用臨界尺寸掃描電子顯微法(CD-SEM)來特性化線圖案之LER、LWR及LCDU。舉例而言，運用CD-SEM之LER量測可基於遍及線之多個長度之CD量測且自此導出粗糙度功率譜密度(PSD)。PSD描述連續信號之功率如何遍及頻率而分佈。在邊緣粗糙度之內容背景中，Bunday等人之「Influence of metrology error in measurement of line edge roughness power spectral density」(Proc. SPIE 9050，Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVIII，90500G (2014年4月14日))中描述此情形。彼公開案之內容係以引用方式併入本文中。
關於CD-SEM量測之問題在於其為極慢製程。必須運用足夠樣本點量測多條線以獲得足夠代表性的LER參數估計。歸因於有限視場而對低頻LER變化之不敏感度通常導致低估LER。
量測LER之另一途徑為使用通常運用硬x射線之小角度x射線散射，其中透射小角度X射線散射(SAXS)或反射掠入射SAXS (GI-SAXS)x射線光束係由線之(材料)晶格繞射。繞射光束含有關於線之材料分佈且因此含有LER之資訊。
硬X射線散射量測具有以下缺點：緻密亮源並不可用，且貫穿整個晶圓/晶圓台或在極小掠入射角(GI-SAXS；導致極大光點大小)下之透射量測(SAXS)在諸如關於半導體器件製造之容量製造環境中難以實現。
對於寬間隔之線(具有許多傳播繞射階)，亦已知的是結合在一起的許多階之繞射強度對該等線之LER敏感。此方法已用於DUV/EUV (SXR)波長範圍內。
自許多繞射階之強度判定LER具有以下缺點：此等階僅針對大間距/波長比率而傳播，此使得該方法不可用於小產品上間距(即使在SXR/EUV波長範圍內)。
本發明旨在改良邊緣粗糙度參數之判定。
在一第一態樣中，本發明提供一種判定一週期性結構之一邊緣粗糙度參數之方法，該方法包含： 自一輻射光束獲得一散射信號，該輻射光束係自該週期性結構散射；及 基於圍繞一非鏡面繞射階之該散射信號之一分佈而判定一邊緣粗糙度參數。
本發明在一第二態樣中提供一種目標，其包含在多於一個方向上係週期性的且經最佳化以用於根據該第一態樣之該方法而判定一邊緣粗糙度參數之一週期性結構。
本發明在一第三態樣中提供一種基板，其包含根據該第二態樣之一目標。
本發明在一第四態樣中提供一種用於檢測一基板上之一週期性結構之檢測裝置，該檢測裝置包含： (a)一輻射源，其經配置以運用一輻射光束照明該基板之一區； (b)一偵測器，其經配置以偵測自該週期性結構反射之一散射輻射光束以便提供一散射信號； (c)一處理器，其可操作以控制該檢測裝置以便進行該第一態樣之該方法。
本發明在一第五態樣中提供一種電腦程式，其包含在經執行於合適電腦裝置上時致使該電腦裝置執行該第一態樣之該方法的電腦可讀指令。
本發明進一步提供一種電腦程式產品，其包含該第五態樣之該電腦程式。
下文中參考隨附圖式來詳細地描述另外特徵及優點以及各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。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100處將微影裝置LA展示為實施大容量微影製造製程之工業設施之部分。在本實例中，製造製程經調適以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)。熟習此項技術者將瞭解，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大商業意義之實例。
在微影裝置(或簡言之，「微影工具」100)內，在102處展示量測站MEA且在104處展示曝光站EXP。在106處展示控制單元LACU。在此實例中，每一基板造訪量測站及曝光站以被施加圖案。舉例而言，在光學微影裝置中，投影系統用以使用經調節輻射及投影系統而將產品圖案自圖案化器件MA轉印至基板上。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。
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。圖案化MA器件可為將圖案賦予至由圖案化器件透射或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化器件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器件來替代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(例如)藉由電子束之壓印微影及直寫微影。
微影裝置控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測，從而致使裝置收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與裝置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，每一子單元處置裝置內之一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處處理基板使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記之位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記時之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵格。因此，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記之位置(在裝置將以極高準確度印刷正確部位處之產品特徵的情況下)。
微影裝置LA可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，每一基板台具有藉由控制單元LACU控制之定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現裝置之產出率的相當大增加。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。當微影裝置LA屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型時，曝光站及量測站可為相異部位，在其之間可交換基板台。然而，此僅為一個可能的配置，且量測站及曝光站無需相異的。舉例而言，已知具有單一基板台，在曝光前量測階段期間量測載物台暫時耦接至該單一基板台。本發明不限於任一類型之系統。
在生產設施內，裝置100形成「微影製造單元」或「微影叢集」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈裝置108以用於將感光抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供裝置100圖案化。在裝置100之輸出側處，提供烘烤裝置110及顯影裝置112以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等裝置之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台裝置轉移至下一台裝置。常常被集體地稱作「塗佈顯影系統(track)」之此等裝置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亦經由微影裝置控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，該配方資訊R極詳細地提供待執行以產生每一經圖案化基板之步驟的定義。
一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板120轉移至諸如在122、124及126處所說明之其他處理裝置。廣泛範圍之處理步驟係由典型製造設施中之各種裝置來實施。出於實例起見，此實施例中之裝置122為蝕刻站，且裝置124執行蝕刻後退火步驟。在另外裝置126等中應用另外物理及/或化學處理步驟。可需要眾多類型之操作以製造實際器件，諸如材料沈積、表面材料特性改質(氧化、摻雜、離子植入等)、化學機械拋光(CMP)等等。實務上，裝置126可表示在一或多個裝置中執行之一系列不同處理步驟。
眾所周知，半導體器件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器件結構。因此，到達微影叢集之基板130可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或完全地在另一裝置中被處理之基板。相似地，取決於所需處理，基板132在離開裝置126時可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經預定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以用於切塊及封裝之成品。
產品結構之每一層需要一組不同製程步驟，且用於每一層處之裝置126可在類型方面完全地不同。另外，即使在待由裝置126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126之若干假設相同的機器。此等機器之間的小設置差異或疵點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(裝置122)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裝置來實施。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。
可在如剛才所提及之其他微影裝置中執行先前及/或後續製程，且可甚至在不同類型之微影裝置中執行先前及/或後續製程。舉例而言，器件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進階微影工具中來執行。因此，一些層可曝光於浸潤類型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。
為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。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MET，度量衡系統MET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) 138。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成度量衡以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的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
圖1中亦展示度量衡裝置140，該度量衡裝置經提供以用於在製造製程中之所要階段對產品之參數進行量測。現代微影生產設施中之度量衡裝置之常見實例為散射計，例如角度解析散射計或光譜散射計，且其可經應用以在裝置122中之蝕刻之前量測在120處之經顯影基板之屬性。在使用度量衡裝置140的情況下，可判定例如諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板120的機會。亦眾所周知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 106隨著時間推移進行小幅度調整，可使用來自裝置140之度量衡結果142以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。當然，度量衡裝置140及/或其他度量衡裝置(圖中未繪示)可經應用以量測經處理基板132、134及傳入基板130之屬性。
度量衡裝置140可視需要實施混合度量衡系統。現代微影生產設施中之度量衡裝置之常見實例為散射計，例如角度解析散射計或光譜散射計，且其可經應用以在裝置122中之蝕刻之前量測在120處之經顯影基板之屬性。
每一代微影製造技術(通常被稱作技術「節點」)具有對諸如CD之效能參數之較嚴厲規格。度量衡中之主要挑戰中之一者為產品內之特徵之大小變得愈來愈小，且此較小特徵大小亦應反映於度量衡目標之設計中。因此，度量衡裝置140可包括經設計以運用波長短於習知可見光或UV波長之輻射操作的檢測裝置。作為一特定實例，可使用具有在1奈米至10奈米或1奈米至20奈米範圍內之波長的軟x射線(SXR)輻射，或可使用具有在1奈米至100奈米範圍內之波長之更一般極紫外線EUV輻射。
實務上，可使用多種檢測裝置，而非出於所有目的依賴於單一檢測裝置。混合度量衡系統可包括在不同波長下工作之散射計，及額外類型之檢測裝置，使得可在混合度量衡系統內執行多種類型之量測以獲得給定目標結構上之參數或所關注參數之較佳總體量測。
混合度量衡系統內之檢測裝置中之每一者可具有用於具有特定特性之輻射的特定照明系統。上文所提及之公開專利申請案WO2017108404A1中提供可組合之裝置之類型的較詳細實例。出於本發明之目的，假定度量衡裝置140為使用短於100奈米的波帶中之軟x射線(SXR或EUV)輻射之檢測裝置。此SXR檢測裝置可作為檢測裝置中之一者應用於混合度量衡系統中，但亦可視需要單獨地應用。
圖2說明純粹作為實例的檢測裝置302之示意性實體配置，該檢測裝置302包含使用EUV/SXR輻射之光譜散射計。檢測裝置之替代形式可以角度解析散射計之形式提供，該角度解析散射計相似於在更長波長下操作之習知散射計使用正入射或近正入射中之輻射。檢測裝置302包含輻射源310、照明系統312、基板支撐件316、偵測系統318及度量衡處理單元(MPU) 320。在此實例中，源310包含基於高階諧波產生(HHG)技術之EUV或軟x射線輻射之產生器。此等源可購自例如美國科羅拉多州博爾德市(Boulder Colorado)之KMLabs (http://www.kmlabs.com/)。輻射源之主要組件為驅動雷射330及HHG氣胞332。氣體供應件334將合適氣體供應至氣胞，在該氣胞中，該合適氣體視情況由電源336離子化。驅動雷射可例如為具有光學放大器之以光纖為基礎之雷射，從而產生每脈衝可持續例如小於1奈秒(1 ns)的紅外線輻射之脈衝，其中脈衝重複率視需要達至幾兆赫茲。紅外線輻射之波長可為例如大約1微米 (1 μm)。將雷射脈衝作為第一輻射光束340遞送至HHG氣胞332，其中在氣體中，輻射之一部分轉換為比第一輻射高的頻率，成為包括具有所要波長之相干第二輻射之光束342。
第二輻射可含有多個波長。若該輻射為單色的，則可簡化量測計算(例如重建構)，但在運用HHG的情況下較易於產生具有若干波長之輻射。氣胞332內之氣體體積界定HHG空間，但該空間無需被完全圍封且可使用氣體流代替靜態體積。舉例而言，氣體可為惰性氣體，諸如氖氣(Ne)或氬氣(Ar)。N2 、O2 、He、Ar、Kr、Xe氣體皆可被考慮。此等情形為設計選擇問題，且甚至可為同一裝置內之可選擇選項。不同波長將例如在對不同材料之結構成像時提供不同等級之對比度。舉例而言，為了檢測金屬結構或矽結構，可將不同波長選擇為用於成像(碳基)抗蝕劑之特徵或用於偵測此等不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光器件344。舉例而言，諸如鋁(Al)薄膜之濾光器可用以切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測裝置中。可提供光柵(圖中未繪示)以自氣胞中產生之波長當中選擇一或多個特定諧波波長。在真空環境內可含有光束路徑中之一些或全部，應記住，SXR輻射在空氣中行進時會被吸收。輻射源310及照明光學件312之各種組件可為可調整的以在同一裝置內實施不同度量衡「配方」。舉例而言，可使不同波長及/或偏振為可選擇的。
取決於在檢測中之結構之材料，不同波長可提供至下部層中之所要程度之穿透。為了解析最小器件特徵以及最小器件特徵當中之缺陷，則短波長很可能為較佳的。舉例而言，可選擇在1奈米至20奈米或1奈米至10奈米之範圍內之一或多個波長。短於5奈米之波長在自半導體製造中通常所關注之材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5奈米之波長將會在較高入射角下提供較強信號。另一方面，若檢測任務係偵測某一材料之存在例如以偵測污染，則高達50奈米之波長可為有用的。
經濾光光束342自輻射源310進入檢測腔室350，在該檢測腔室中，包括所關注結構之基板W由基板支撐件316固持以用於檢測。所關注結構被標註為T。檢測腔室350內之氛圍係由真空泵352維持為接近真空，使得EUV輻射可在無不當衰減的情況下傳遞通過該氛圍。照明系統312具有將輻射聚焦成經聚焦光束356之功能，且可包含例如如上文所提及之公開專利申請案WO2017108404A1中所描述之二維彎曲鏡面或一系列一維彎曲鏡面。執行聚焦以在投影至所關注結構上時達成直徑低於10微米之圓形或橢圓形光點S。基板支撐316包含例如X-Y平移載物台及旋轉載物台，藉由X-Y平移載物台及旋轉載物台，可使基板W之任何部分在所要定向上到達光束之焦點。因此，輻射光點S形成於所關注結構上。
散射輻射360係由偵測器318捕捉且光譜被提供至處理器320以用於計算目標結構T之屬性。照明系統312及偵測系統318因此形成檢測裝置。此檢測裝置可包含US2016282282A1中所描述之種類的SXR光譜反射計。亦可提供基板在一或多個維度上之傾斜。
為輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，檢測裝置300亦可提供在度量衡處理器320之控制下使用輔助輻射之輔助光學件。度量衡處理器320亦可與位置控制器372通信，該位置控制器操作平移載物台及旋轉載物台。處理器320經由感測器接收關於基板之位置及定向之高度準確之回饋。感測器374可包括例如干涉計，其可給出大約皮米之準確度。在檢測裝置300之操作中，由偵測系統318捕捉之光譜資料382經遞送至度量衡處理單元320。
如所提及，一替代形式之檢測裝置使用處於正入射或近正入射之SXR輻射。兩種類型之檢測裝置可提供於混合度量衡系統中。待量測之效能參數可包括疊對(OVL)、臨界尺寸(CD)、相干繞射成像(CDI)及依解析度疊對(ARO)度量衡。SXR輻射可例如具有小於100奈米之波長，例如使用在5奈米至30奈米之範圍內之輻射。該輻射在特性上可為窄頻帶或寬頻帶。
類似於用於當今生產設施中之光學散射計，檢測裝置140可用以量測在微影製造單元內處理之抗蝕劑材料內之結構(顯影後檢測或ADI)，及/或用以在結構已以較硬材料形成之後量測該等結構(蝕刻後檢測或AEI)。舉例而言，可在基板已由顯影裝置112、蝕刻裝置122、退火裝置124及/或其他裝置126處理之後使用度量衡裝置140來檢測該等基板。
圖2之檢測裝置可用於本發明之實施例中以判定作為效能參數之類型的邊緣粗糙度參數。
邊緣粗糙度參數可包含線邊緣粗糙度(LER)、線寬粗糙度(LWR)，及自身可導自LER及LWR之局部CD均一性(LCDU)。邊緣粗糙度參數可表示粗糙度之「振幅」，且亦可表示粗糙度之「頻率」(或頻率分佈)。頻率可不同於圍繞標稱繞射階輻射之散射輻射之角度分佈。離散粗糙度頻率將呈現為離散繞射峰，其在角度上正交於平滑週期性結構之繞射圖案而定向。將自光柵目標判定之邊緣粗糙度參數遍及目標之線之多個邊緣予以平均化。
當在基板W之區S中存在週期性結構(諸如目標T之部分)時運用輻射光束356照明該區會導致具有繞射階之散射輻射360。偵測器318產生散射信號382，該散射信號編碼表示散射輻射360之繞射階之光譜資料。可將繞射階表示為光譜資料中之波峰。舉例而言，當散射信號為強度信號時，依據波長而變化的強度之波峰為繞射階。散射信號可為類比的或經數位編碼。通常其為電信號。
自週期性結構之週期性之偏差被解譯為邊緣粗糙度。週期性結構中之個別週期性特徵(諸如線)之粗糙度導致散射輻射360及散射信號382圍繞繞射階之分佈的改變。因此，粗糙度資訊經編碼於散射信號中之繞射階中。可自圍繞繞射階之散射信號強度分佈判定諸如LER及/或LWR之邊緣粗糙度參數。
實施例量測圍繞非鏡面繞射階之散射強度之分佈以判定LER。由於僅需要(至少)一個繞射階，故此方法可經應用至產品間距(例如18奈米至90奈米)且使用軟x射線或極紫外線(EUV)波長體系(約1奈米至100奈米，或視情況約5奈米至50奈米，或視情況約10奈米至20奈米)。為此波長體系，合適的緻密源(雷射產生電漿/放電產生電漿/HHG)存在或經開發。適度或近正入射角可用於此感測器中，從而因此允許小光點支援使用小目標。此外，用於繞射階之成像之光學路徑無需額外光柵或聚焦光學件來實施寬頻帶光譜偵測。
運用硬X射線之標準SAXS/GI-SAXS圍繞鏡面/反射光束進行操作。與此對比，在本發明之使用軟X射線體系之實施例中，自光柵週期性之廣角散射導致繞射峰，其自歸因於粗糙度之額外散射回旋。
吾人現在將描述可如何自圍繞繞射峰之強度分佈量測LER/LWR。當電磁波照射於1D週期性結構(亦即光柵或線結構)上時，其將取決於該結構之間距而繞射。完美的1D週期性線將在週期性方向上無限重複且沿著線之長度不變。此1D週期性結構將僅展現可運用單階指數識別之繞射階，吾人將把該單階指數標註為h。然而實務上，線將展現在非週期性方向上之波動(LER或LWR)。針對週期性寬度變化，此將導致可運用額外階指數k識別之離散繞射階。因此，將存在由hk標註之繞射階之2D晶格。沿著k方向之此等階之強度在某種程度上對應於週期性線變化之振幅，且此等階之位置對應於週期性-相似於h方向，其給出關於在光柵週期之方向上之週期性之資訊。
針對實際的LER或LWR (被描述為連續光譜密度函數)，在k方向上將不會呈現離散階。替代地，寬廣連續強度分佈將圍繞在h方向上之繞射階在k方向上形成。接近於繞射階之強度將對應於LER/LWR中之低頻波動，而與該階相隔大距離之強度將對應於LER/LWR中之快速波動。圍繞此繞射階之經量測強度分佈可以此方式與線粗糙度之光譜密度分佈有關。
應注意，此解釋適用於任何繞射階，包括鏡面(0階)。可看到圍繞鏡面光束之強度分佈源自「小角度散射」，因此為技術給出名稱SAXS。相比於波長，藉由自大的週期性/結構散射而形成小角度。
圖3A至圖3C說明使用具有qx 軸及qy 軸之倒晶格空間或k空間之概念的原理。圖3A至圖3C示意性地展示分別針對不具有粗糙度、具有週期性粗糙度及具有隨機粗糙度之1-D週期性結構在k空間中的繞射階，其全部具有單色照明。
圖3A係關於理想1D週期性光柵。黑色圓點表示繞射階，其係運用自-2至+2之指數h來標註。大圓圈為伊瓦(Ewald)球至qz =0平面上之投影。此圓圈內之繞射階傳播且可被偵測。由於光柵被推測為理想的，故繞射階為無限窄的△波峰。每一波峰中之強度編碼關於精確光柵幾何形狀之資訊。
參看圖3B，在y方向上添加具有單頻之理想週期性線寬變化，而作為週期性線寬變化之簡單實例。在此狀況下，其中對應於單頻之所添加週期大於光柵週期。所添加變化可藉由調變理想光柵中之每一線的一個或兩個邊緣之寬度來達成。可添加LER及LWR兩者。當LER及LWR兩者具有相同頻率時，其將具有不同繞射「指紋」，此係由於LER具有不對稱性質且LWR具有對稱性質。不對稱LER在奇數繞射指數k中將最明顯。此導致倒晶格空間中之波峰之2D晶格，其中qy 方向通常係由整數k標註。僅展示自-2至+2之k值，但晶格會無限地延伸，然而通常強度隨著k量值增大而降低。
參看圖3C而非沿著光柵線之真實週期性，吾人現在引入較實際的粗糙度變化。此導致繞射峰沿著qy 方向擴展。因此在彼方向上之波峰之寬度會增大。波峰內之強度分佈可與粗糙度之功率譜密度(PSD)有關。一般而言，PSD為粗糙度剖面之自相關函數之傅立葉變換。其提供依據粗糙度之空間頻率而變化的表面之粗糙度之振幅之表示。在此狀況下，空間頻率係與沿著qy 軸之位置線性地相關，且沿著qy 軸之繞射強度係與粗糙度PSD成比例。虛線矩形展示在習知SAXS或GI-SAXS實驗中偵測到之倒晶格空間之部分，其依賴於僅對硬x射線有效之弱散射(波恩近似法)。點線矩形展示在本發明之實施例中為了偵測非鏡面階(h=-1、h=-1、h=+1、h=+2)之k空間中之範圍。
實施例針對小散射角度可容易實施，因此具有比波長大得多的週期性。在彼狀況下，實施例對LER/LWR中之長程分量最敏感。長程分量將引起相對較小散射角度且可容易由可具有有限數值孔徑(NA)之光學系統捕捉。
圖3A至圖3C展示關於單色照明之情形。然而，對於提供寬頻帶照明之檢測裝置，繞射圖案係較複雜的。此在圖4A至圖5B中再次以具有qx 軸及qy 軸之倒晶格空間或k空間加以說明。在圖4A至圖5B中，大圓圈為伊瓦球至qz =0平面上之投影。原理同樣適用於單色狀況，但每波長之LER/LWR敏感度將根據波長稍微不同(圖4B及圖5B中未繪示)。
圖4A及圖4B示意性地展示分別針對不具有粗糙度及具有隨機粗糙度之1-D週期性結構在k空間中的繞射階，其兩者具有寬頻帶照明。圖4A展示不具有粗糙度(在x方向上具有週期性)之1-D理想週期性目標之繞射階。具有不同灰度之小圓點對應於寬頻帶照明中之不同離散波長之繞射階。圖4B展示LER/LWR沿著qy 得到加寬，其中強度變得圍繞繞射階分佈，其被展示為具有與圖4A之圓點相同之寬度之卵形。
圖5A及圖5B示意性地展示分別針對不具有粗糙度及具有隨機粗糙度之2-D週期性結構在k空間中的繞射階，其兩者具有寬頻帶照明。2-D週期性結構之實例為接觸孔陣列。圖5A說明不具有粗糙度之2-D週期性目標之繞射階。關於圖4A，具有不同灰度之小圓點對應於寬頻帶照明中之不同離散波長之繞射階。圖5B展示隨著沿著qx 及qy 之不同加寬對粗糙度之x及y貢獻的不同量值。與圖5A之圓點形成對比，強度變得圍繞繞射階分佈，其被展示為卵形。
圖6為判定週期性結構之邊緣粗糙度參數之方法的流程圖。在此實例中，週期性結構在基板上之目標中。週期性結構包含經微影圖案化之層或堆疊。週期性結構可為光阻結構或製造於晶圓上之堆疊之層中之一或多者中的另一材料。實施例因此可用於「蝕刻後檢測」處，在蝕刻後檢測時，將週期性結構蝕刻至積體電路目標層中。週期性結構可為在一個方向上週期性的結構(諸如1-D光柵)，或在多於一個方向上週期性的結構(諸如2-D陣列)。
在諸如參看圖2所描述之檢測裝置中照明(602)週期性結構。照明輻射光束可包含具有在1奈米至100奈米之範圍內、視情況在5奈米至50奈米之範圍內或視情況在10奈米至20奈米之範圍內之波長的輻射。舉例而言，其可具有通常用於EUV微影中的13.5奈米之波長。在其他實施例中，照明輻射光束可包含具有較長波長，包括高達可見波長之輻射。
可自入射於週期性結構上之單色或非單色輻射光束獲得散射信號。非單色輻射光束可由高階諧波產生(HHG)照明源產生。入射於週期性結構上之非單色輻射光束可接著具有複數個離散波長。
較佳自以相對於包含週期性結構之基板之垂直於其平面的軸線成小於70度之入射角入射於該基板上的輻射光束獲得散射信號。此不同於作為用以在運用硬x射線之反射中執行SAXS之唯一方式的掠入射SAXS (GI-SAXS)。典型GI-SAXS角度與掠入射相距幾度。本發明之實施例使用近正入射而非掠入射，諸如小於70度、小於45度或小於20度。進入較近正入射之原因在於：存在較多傳播繞射階。此最大化在2-D週期性結構之狀況下偵測到的光之分集及資訊內容。遠離正入射會在一個方向上給出較低「k1 」值，而在另一方向上以「k1 」為代價(「k1 」為微影術方程式中之前因子，線寬=k1 *波長/NA )。
該方法接著具有以下兩個步驟：
在步驟604處，自輻射光束獲得散射信號，該輻射光束係自週期性結構散射。在此實例中，散射信號包含散射強度信號。其係藉由偵測檢測裝置中之遠場繞射圖案之影像來獲得。
在步驟606處，基於圍繞非鏡面繞射階之散射信號之分佈而判定邊緣粗糙度參數，諸如LER及/或LWR。舉例而言，此判定可使用如下文參看圖7所進一步描述之峰加寬模型來完成。
判定LER及/或LWR可涉及比較散射信號之分佈與校準資料。校準資料可為經驗的，諸如自亦已運用SEM而量測之校準樣本所獲得的散射資料之分佈。校準資料可經模擬，諸如自週期性結構及照明及偵測之全模擬所獲得的散射資料之分佈。在經模擬校準資料之另一實例中，可基於實體假定自簡單模型獲得散射資料之分佈。
判定LER及/或LWR可涉及比較散射信號之分佈與估計資料。估計資料可為由模型產生之散射資料之分佈。可藉由反覆最佳化該模型來最佳化散射信號之分佈與估計資料之間的誤差。LER及/或LWR參數可為模型中之經最佳化變數或可導自模型中之經最佳化變數。
判定邊緣粗糙度參數可包含基於散射信號之分佈判定邊緣粗糙度參數之功率譜密度。
可基於經判定LER及/或LWR而判定臨界尺寸均一性(CDU)值。
邊緣粗糙度參數之計算可基於散射信號中之非鏡面繞射階之形狀。該計算可基於在垂直於與週期性目標之週期性相關聯的方向之倒晶格空間方向上圍繞非鏡面繞射階之散射信號之分佈。在圖3C中，此垂直倒晶格空間方向為qy ，且階及(因此)散射信號之分佈被展示為在彼方向上較長地延伸之卵形。散射信號中之非鏡面繞射階在qy 方向上之寬度因此可用以判定LER及/或LWR。
在2-D週期性結構之狀況下，針對週期性結構之第一週期性方向(例如qy )圍繞第一非鏡面繞射階(例如一階)之散射信號的第一分佈可用以判定LER及/或LWR。亦可使用針對週期性結構之第二週期性方向(例如qx )圍繞指數與第一非鏡面繞射階不同的第二非鏡面繞射階(例如二階)之散射信號的第二分佈。
該方法可實施於檢測裝置中以用於檢測基板上之週期性結構。諸如參看圖2所描述之檢測裝置具有： (a)輻射源310，其經配置以運用輻射光束356照明基板W之區； (b)偵測器318，其經配置以偵測自週期性結構散射之散射輻射光束360以便提供散射信號382； (c)處理器320，其可操作以控制檢測裝置以便進行參看圖6所描述之方法。
檢測裝置之不同實施例可具有用以執行方法之不同實施例之動作/步驟。
如參看圖6所描述，週期性結構係在基板上之目標中。檢測裝置之實施例可用於「顯影後檢測」或「蝕刻後檢測」處之實例。
週期性結構可由輻射源310照明，但可使用其他輻射源來提供具有合適波長之輻射。輻射源可經組態以提供具有在1奈米至100奈米之範圍內、視情況在5奈米至50奈米之範圍內或視情況在10奈米至20奈米之範圍內之波長的照明輻射。舉例而言，其可具有通常用於EUV微影中的13.5奈米之波長。在其他實施例中，照明輻射光束可包含具有較長波長，包括高達可見波長之輻射。
可自入射於週期性結構上之單色或非單色輻射356光束獲得散射信號。非單色輻射光束可由高階諧波產生(HHG)照明源310產生。入射於週期性結構上之非單色輻射光束可接著具有複數個離散波長。
較佳自以相對於包含週期性結構之基板之垂直於其平面的軸線成小於70度之入射角入射於該基板上的輻射光束獲得散射信號。檢測裝置之實施例使用較近正入射而非掠入射，諸如小於70度(如圖2中所展示)、小於45度或小於20度。
偵測器318因此自輻射光束360獲得散射信號382，該輻射光束360係自週期性結構散射。在此實例中，散射信號382包含散射強度信號。其係藉由偵測檢測裝置中之遠場繞射圖案之影像來獲得。
MPU 320或另一處理器(其可遍及多於一個處理單元而分佈)基於圍繞非鏡面繞射階之散射信號之分佈而判定邊緣粗糙度參數，諸如LER及/或LWR。舉例而言，此判定可使用如下文參看圖7所進一步描述之峰加寬模型來完成。
以與參看圖6所描述相同之方式，MPU可藉由比較散射信號之分佈與校準資料或估計資料來判定LER及/或LWR。
MPU可藉由基於散射信號之分佈判定邊緣粗糙度參數之功率譜密度從而判定邊緣粗糙度參數。
MPU可基於經判定LER及/或LWR而判定臨界尺寸均一性(CDU)值。
以與參看圖6所描述相同之方式，邊緣粗糙度參數之MPU之計算可基於散射信號中之非鏡面繞射階之形狀。
圖7示意性地展示根據本發明之一實施例之判定邊緣粗糙度參數的資料流。
自如以上所描述之檢測裝置獲得原始散射信號資料702。通常基於目標之幾何模型704且使用用於週期性單位胞元之嚴密電磁求解程序而重建構幾何參數706，諸如CD、高度(h)、側壁角(SWA)及疊對(OVL)。粗糙度參數較難以嚴密地求解(因為不存在週期性)。
基於圍繞非鏡面繞射階之散射信號之分佈而判定諸如LER及/或LWR及LCDU之邊緣粗糙度參數710可使用峰加寬模型708來執行。在此實例中，此判定涉及例如藉由曲線擬合而判定峰寬。舉例而言，可使用供識別繞射峰之單位胞元間距運用來自幾何模型704之輸入來判定峰寬。
峰寬與粗糙度參數之間的關係可藉由例如使用設定/獲取實驗對參考工具(例如CD-SEM)進行校準予以判定。峰寬與粗糙度參數之間的關係可使用嚴密電磁求解程序(例如有限元素模型化)予以判定。可使用策略，例如藉由僅使用標稱幾何參數來約束計算時間。
峰寬與粗糙度參數之間的關係可使用機器學習以尋找對任何相關可觀測量(例如良率)加一或多個控制參數(例如蝕刻時間)之最佳控制策略予以判定。
本發明之實施例使用光譜解析之小角度散射且具有對LER/LWR之良好敏感度。因為繞射峰之形狀可容易由2-D攝影機解析，所以無需額外硬體或複合光學件。
本發明之實施例可使用電腦程式來實施，該電腦程式含有描述如以上所描述的判定週期性結構之邊緣粗糙度參數之方法的電腦可讀指令之一或多個序列。此電腦程式可經執行於合適計算裝置上。舉例而言，其可經執行於圖1之監督控制系統(SCS)或圖2之度量衡處理單元(MPU)或某其他控制器內。亦可提供其中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)。
此控制單元MPU可包括如圖8中所展示之電腦總成。該電腦總成可為在根據本發明之總成之實施例中呈控制單元之形式的專用電腦，或替代地為控制微影投影裝置之中央電腦。該電腦總成可經配置以用於載入包含電腦可執行碼之電腦程式產品。此可使得電腦總成能夠在下載電腦程式產品時藉由位階感測器AS及對準感測器LS之實施例控制對微影裝置之前述使用。
連接至處理器827之記憶體829可包含多個記憶體組件，比如硬碟861、唯讀記憶體(ROM) 862、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM) 863及隨機存取記憶體(RAM) 864。並不需要皆存在所有前述記憶體組件。此外，前述記憶體組件並非必需實體地緊鄰處理器827或彼此緊鄰。其可經定位成相隔一距離。
處理器827亦可連接至某種類之使用者介面，例如鍵盤865或滑鼠866。亦可使用為熟習此項技術者所知之觸控螢幕、軌跡球、語音轉換器或其他介面。
處理器827可連接至讀取單元867，該讀取單元經配置以自資料載體讀取例如呈電腦可執行碼之形式的資料且在一些情形下將資料儲存於資料載體上，該資料載體比如固態機868或CD-ROM 869。亦可使用DVD或為熟習此項技術者所知之其他資料載體。
處理器827亦可連接至印表機870以在紙張上印出輸出資料，以及連接至為熟習此項技術者所知的任何其他類型之顯示器的顯示器871，例如監視器或液晶顯示器(LCD)。
處理器827可藉助於負責輸入/輸出(I/O)之傳輸器/接收器873而連接至通信網路872，例如公眾交換式電話網路(PSTN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)等。處理器827可經配置以經由通信網路872而與其他通信系統通信。在本發明之一實施例中，外部電腦(圖中未繪示) (例如操作者之個人電腦)可經由通信網路872而登入至處理器827中。
處理器827可被實施為獨立系統或被實施為並行地操作之多個處理單元，其中每一處理單元經配置以執行較大程式之子任務。亦可將處理單元劃分成一或多個主處理單元與若干子處理單元。處理器827之一些處理單元可甚至經定位成與其他處理單元相隔一距離且經由通信網路872而通信。可使模組之間的連接為有線的或無線的。
計算裝置可為經配置以執行本文中所論述之功能的具有類比及/或數位及/或軟體技術之任何信號處理系統。
上文所描述之目標結構可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。許多器件具有類似於光柵的規則週期性結構。如本文中所使用之術語「目標」、「光柵」或目標之「週期性結構」無需使已針對正被執行之量測特定提供適用結構。另外，度量衡目標之間距P 接近於量測工具之光學系統之解析度極限，但可比目標部分C中藉由圖案化製程製得的典型產品特徵之尺寸大得多。實務上，光柵之特徵及/或空間可經製造成包括在尺寸方面相似於產品特徵的較小結構。
在以下經編號條項中定義另外實施例： 1.一種判定一週期性結構之一邊緣粗糙度參數之方法，該方法包含： 自一輻射光束獲得一散射信號，該輻射光束係自該週期性結構散射；及 基於圍繞一非鏡面繞射階之該散射信號之一分佈而判定一邊緣粗糙度參數。 2.如條項1之方法，其中該判定一邊緣粗糙度參數之步驟包含比較該散射信號之該分佈與校準資料或估計資料。 3.如條項1或條項2之方法，其中判定該邊緣粗糙度參數包含基於該散射信號之該分佈而判定該邊緣粗糙度參數之功率譜密度。 4.如任一前述條項之方法，其進一步包含基於該週期性結構之該經判定邊緣粗糙度參數而判定一臨界尺寸均一性值的步驟。 5.如任一前述條項之方法，其中判定該邊緣粗糙度參數係基於該散射信號中之該非鏡面繞射階之一形狀。 6.如任一前述條項之方法，其中判定一邊緣粗糙度參數係基於在垂直於與該週期性目標之週期性相關聯的一方向之一倒晶格空間方向上圍繞該非鏡面繞射階之該散射信號的一分佈。 7.如條項6之方法，其中判定該邊緣粗糙度參數係基於在垂直於與該週期性目標之週期性相關聯的該方向之該倒晶格空間方向上該散射信號中之該非鏡面繞射階的寬度。 8.如任一前述條項之方法，其中該輻射光束包含具有在1奈米至100奈米之範圍內、視情況在5奈米至50奈米之範圍內或視情況在10奈米至20奈米之範圍內之一波長的輻射。 9.如任一前述條項之方法，其中該輻射光束包含具有為13.5奈米之一波長之輻射。 10.如任一前述條項之方法，其中自入射於該週期性結構上之一非單色輻射光束獲得該散射信號。 11.如條項10之方法，其中該非單色輻射光束係由一高階諧波產生源產生。 12.如條項10或條項11之方法，其中入射於該週期性結構上之非單色輻射光束包含複數個離散波長。 13.如任一前述條項之方法，其中自以相對於包含該週期性結構之一基板之垂直於其平面的一軸線成小於70度之一入射角入射於該基板上的一輻射光束獲得該散射信號。 14.如任一前述條項之方法，其中該散射信號包含一散射強度信號。 15.如任一前述條項之方法，其中獲得一散射信號包含偵測一遠場繞射圖案之一影像。 16.如任一前述條項之方法，其中該週期性結構包含一光柵。 17.如任一前述條項之方法，其中該週期性結構包含在多於一個方向上係週期性的一結構。 18.如條項17之方法，其包含基於以下各項判定一邊緣粗糙度參數： 針對該週期性結構之一第一週期性方向圍繞一第一非鏡面繞射階之該散射信號的一第一分佈；及 針對該週期性結構之一第二週期性方向圍繞一第二非鏡面繞射階之該散射信號的一第二分佈，該第二非鏡面繞射階具有與該第一非鏡面繞射階不同的一指數。 19.如任一前述條項之方法，其中該週期性結構包含一經微影圖案化之層或堆疊。 20.一種用於檢測一基板之一週期性結構之檢測裝置，該檢測裝置包含： (a)一輻射源，其經配置以運用一輻射光束照明該基板之一區； (b)一偵測器，其經配置以偵測自該週期性結構散射之一散射輻射光束以便提供一散射信號； (c)一處理器，其可操作以控制該檢測裝置以便進行如條項1至19中任一項之方法。 21.一種電腦程式，其包含在經執行於合適電腦裝置上時致使該電腦裝置執行如條項1至19中任一項之方法的電腦可讀指令。 22.一種電腦程式產品，其包含如條項21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。
對特定實施例之前述描述揭露本發明之實施例之一般性質使得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受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
100‧‧‧微影裝置LA/微影工具102‧‧‧量測站MEA104‧‧‧曝光站EXP106‧‧‧微影裝置控制單元LACU108‧‧‧塗佈裝置110‧‧‧烘烤裝置112‧‧‧顯影裝置120‧‧‧經圖案化基板122‧‧‧處理裝置/蝕刻裝置124‧‧‧處理裝置/退火裝置126‧‧‧處理裝置/步驟130‧‧‧基板132‧‧‧基板134‧‧‧基板138‧‧‧監督控制系統(SCS)140‧‧‧度量衡裝置142‧‧‧度量衡結果302‧‧‧檢測裝置310‧‧‧高階諧波產生(HHG)輻射源312‧‧‧照明系統/照明光學件316‧‧‧基板支撐件318‧‧‧偵測系統/偵測器320‧‧‧度量衡處理單元(MPU)/度量衡處理器330‧‧‧驅動雷射332‧‧‧高階諧波產生(HHG)氣胞334‧‧‧氣體供應件336‧‧‧電源340‧‧‧第一輻射光束342‧‧‧光束344‧‧‧濾光器件350‧‧‧檢測腔室352‧‧‧真空泵356‧‧‧經聚焦光束/輻射光束360‧‧‧散射輻射/散射輻射光束372‧‧‧位置控制器374‧‧‧感測器382‧‧‧光譜資料/散射信號602‧‧‧步驟604‧‧‧步驟606‧‧‧步驟702‧‧‧原始散射信號資料704‧‧‧幾何模型706‧‧‧幾何參數708‧‧‧峰加寬模型710‧‧‧邊緣粗糙度參數827‧‧‧處理器829‧‧‧記憶體861‧‧‧硬碟862‧‧‧唯讀記憶體(ROM)863‧‧‧電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)864‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)865‧‧‧鍵盤866‧‧‧滑鼠867‧‧‧讀取單元868‧‧‧固態機869‧‧‧CD-ROM870‧‧‧印表機871‧‧‧顯示器872‧‧‧通信網路873‧‧‧傳輸器/接收器MA‧‧‧圖案化器件/倍縮光罩R‧‧‧配方資訊S‧‧‧圓形或橢圓形光點/輻射光點/區T‧‧‧所關注結構/目標結構W‧‧‧基板
現在將參看隨附圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中： 圖1描繪微影裝置以及形成用於半導體器件之生產設施且包括度量衡裝置之其他裝置，該度量衡裝置包括根據本發明之一實施例之檢測裝置； 圖2示意性地展示可供應用本發明之檢測裝置之實施例中的組件之配置； 圖3A至圖3C示意性地展示分別針對不具有粗糙度、具有週期性粗糙度及具有隨機粗糙度之1-D週期性結構在k空間中的繞射階，其全部具有單色照明。 圖4A及圖4B示意性地展示分別針對不具有粗糙度及具有隨機粗糙度之1-D週期性結構在k空間中的繞射階，其兩者具有寬頻帶照明。 圖5A及圖5B示意性地展示分別針對不具有粗糙度及具有隨機粗糙度之2-D週期性結構在k空間中的繞射階，其兩者具有寬頻帶照明。 圖6為根據本發明之一實施例之方法的流程圖。 圖7示意性地展示根據本發明之一實施例之判定邊緣粗糙度參數的資料流。 圖8展示有用於實施本文中所揭示之方法的電腦裝置。
602‧‧‧步驟
604‧‧‧步驟
606‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種判定一週期性結構之一邊緣粗糙度參數之方法，該方法包含：自一輻射光束獲得一散射信號，該輻射光束係自該週期性結構散射；及基於圍繞一非鏡面(non-specular)繞射階之該散射信號之一分佈而判定一邊緣粗糙度參數，其中判定一邊緣粗糙度參數係基於在垂直於與該週期性目標之週期性相關聯的一方向之一倒晶格空間(reciprocal-space)方向上圍繞該非鏡面繞射階之該散射信號的一分佈。
  2. 如請求項1之方法，其中該判定一邊緣粗糙度參數之步驟包含：比較該散射信號之該分佈與校準資料或估計資料。
  3. 如請求項1或請求項2之方法，其中判定該邊緣粗糙度參數包含：基於該散射信號之該分佈而判定該邊緣粗糙度參數之功率譜密度。
  4. 如請求項1或請求項2之方法，其進一步包含：基於該週期性結構之該經判定邊緣粗糙度參數而判定一臨界尺寸均一性值的步驟。
  5. 如請求項1或請求項2之方法，其中判定該邊緣粗糙度參數係基於該散射信號中之該非鏡面繞射階之一形狀。
  6. 如請求項1之方法，其中判定該邊緣粗糙度參數係基於在垂直於與該週期性目標之週期性相關聯的該方向之該倒晶格空間方向上該散射信號中之該非鏡面繞射階的寬度。
  7. 如請求項1或請求項2之方法，其中該輻射光束包含具有在1奈米至100奈米之範圍內、視情況在5奈米至50奈米之範圍內或視情況在10奈米至20奈米之範圍內之一波長的輻射。
  8. 如請求項1或請求項2之方法，其中該輻射光束包含具有為13.5奈米之一波長之輻射。
  9. 如請求項1或請求項2之方法，其中自入射於該週期性結構上之一非單色輻射光束獲得該散射信號。
  10. 如請求項9之方法，其中該非單色輻射光束係由一高階諧波產生源產生。
  11. 如請求項9之方法，其中入射於該週期性結構上之非單色輻射光束包含複數個離散波長。
  12. 如請求項1或請求項2之方法，其中該散射信號包含一散射強度信號。
  13. 如請求項1或請求項2之方法，其中自以相對於包含該週期性結構之一基板之垂直於其平面的一軸線成小於70度之一入射角入射於該基板上的一輻射光束獲得該散射信號。
  14. 一種用於檢測一基板之一週期性結構之檢測裝置，該檢測裝置包含：(a)一輻射源，其經配置以運用一輻射光束照明該基板之一區；(b)一偵測器，其經配置以偵測自該週期性結構散射之一散射輻射光束以便提供一散射信號；(c)一處理器，其可操作以控制該檢測裝置以便進行如請求項1至13中任一項之方法。
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