TWI686682B - 量測方法、檢測裝置、圖案化器件、微影系統及器件製造方法 - Google Patents

Abstract

一種聚焦度量衡目標包括特徵(TH、TV、T)之一或多個週期性陣列。一微影裝置之聚焦效能之一量測係至少部分基於自該聚焦度量衡目標獲得之繞射信號。特徵之每一週期性陣列包含與第二區帶交錯的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同。每一第一區帶包括第一特徵(806、906、1106、1108、1206、1208、1210、1406、1408、1506、1508、1510)之一重複配置。每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於藉由該微影裝置進行之印刷的一解析度極限，以便遵照在一給定製程環境中之一設計規則。具有高特徵密度之一區可進一步包括較大特徵(1420、1520)之一重複配置。

Description

量測方法、檢測裝置、圖案化器件、微影系統及器件製造方法

本發明在第一態樣中係關於可用以(例如)在藉由微影技術進行器件製造中執行度量衡的方法及裝置。本發明進一步係關於用於此等方法中之目標結構及圖案化器件。本發明進一步係關於用於監視微影製程中之聚焦參數之方法及製造器件之方法。

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)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通常感材料(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」。

已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述的類型之角度解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對較大(例如，40微米乘40微米)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。可將角度解析散射量測與例如國際專利申請案US20100328655A1及US2011069292A1中所描述之暗場成像度量衡組合，該等專利申請案之文件之全文特此係以引用方式併入。已公佈專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。暗場成像使能夠使用小於照明光點之目標且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用方式併入本文中。

需要監視之微影製程之一個重要參數為焦點。需要將不斷增長數目個電子組件整合於IC中。為了實現此整合，有必要減小組件之大小且因此增加投影系統之解析度，使得可將愈來愈小的細節或線寬投影於基板之目標部分上。隨著微影中之臨界尺寸(CD)收縮，橫越基板及在基板之間之聚焦之一致性變得愈來愈重要。CD為變化將造成一或若干特徵之物理屬性之非所要變化的該特徵之尺寸(諸如電晶體之閘極寬度)。傳統 地，最佳設定係藉由「預先發送晶圓」予以判定，亦即，在生產運作時間之前曝光、顯影及量測之基板。在預先發送晶圓中，在所謂的焦點能量矩陣(focus-energy matrix；FEM)中曝光測試結構，且根據彼等測試結構之檢查來判定最佳聚焦及能量設定。

當前測試結構設計及聚焦量測方法具有若干缺點。經設計以用於聚焦度量衡之許多測試結構需要次解析度特徵(倍縮光罩上之過小而不能印刷於抗蝕劑中之特徵)，或具有大節距之光柵結構。此等結構可能違反微影裝置之使用者的設計規則，且因此被排除用於真實產品倍縮光罩上。以繞射為基礎之聚焦量測技術係已知的，其包含量測由特別的聚焦相依目標結構散射之相對高階(例如一階)輻射之不對稱性，且自此不對稱性判定聚焦。對於EUV微影，抗蝕劑厚度及(因此)目標結構之厚度較小(例如，厚度的一半)。因此，聚焦敏感度及信號強度可不足以將此類不對稱性方法用於EUV微影中。另外，基於不對稱性之技術可需要謹慎地選擇目標幾何形狀以確保不對稱性與聚焦之間的所要關係(例如，線性)。此選擇製程可為複雜的且可需要相當大努力以找到合適的目標幾何形狀。狀況甚至可能為：不存在合適的目標幾何形狀。

在US2016363871A1中，提議使用已形成為在一對目標之間具有「最佳聚焦偏移」的一或多對目標。可接著導出依據在第一目標上所量測之繞射信號及在第二目標上所量測之對應繞射信號而變化的聚焦量測。並不需要特別的次解析度特徵。用以引入最佳聚焦偏移之特定方式為在使用投影系統中之散光之非零設定的同時，印刷具有不同定向之光柵。此以散光為基礎之聚焦量測方法(被稱為ABF)已變成對EUV微影中之聚焦度量衡之選擇方法。ABF亦可用於習知微影中。在本優先權日期尚未公佈 的日期為2017年8月21日之歐洲專利申請案EP17187069.4中揭示了對該ABF方法之各種改良及替代方案。

在一第一態樣中，本發明旨在改良可用於微影製造製程中之聚焦度量衡的目標及技術之範圍。詳言之，本發明旨在提供使能夠藉由散射量測以高容量執行聚焦量測，同時亦與產品設計規則相容的目標。

在一第一態樣中，本發明提供一種量測一微影裝置之聚焦效能之方法，該方法包含：(a)使用該微影裝置以印刷至少一第一聚焦度量衡目標在一基板上，該經印刷聚焦度量衡目標包括特徵之至少一第一週期性陣列；(b)使用檢測輻射以自該經印刷聚焦度量衡目標中之該第一週期性陣列獲得一或多個繞射信號；及(c)至少部分地基於步驟(b)中所獲得之該等繞射信號而導出聚焦效能之一量測，其中該第一週期性陣列包含在至少一第一週期性方向上與第二區帶交錯的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同，其中該等第一區帶中之每一者包括第一特徵之一重複配置，每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限。

接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限的每一第一特徵之最小尺寸使能夠遵照一設計規則之一常見實例。步驟(a)至(c)可適於執行以散光為基礎之聚焦度量衡，或先前申請案中所描述之替代方法。可根據所選擇方法來調適聚焦度量衡目標之設計。可針對不同製程環境來最 佳化聚焦度量衡目標之設計，包括額外設計規則。

在該第一態樣中，本發明進一步提供一種用於一微影裝置中之圖案化器件，該圖案化器件包含當由該微影裝置印刷時界定一或多個器件圖案及一或多個度量衡圖案之特徵的對比部分，該等度量衡圖案包括至少一第一聚焦度量衡目標，該聚焦度量衡目標包括特徵之至少一第一週期性陣列，其中該第一週期性陣列包含在至少一第一週期性方向上與第二區帶交錯的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同，其中該等第一區帶中之每一者包括第一特徵之一重複配置，每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於由該微影裝置進行之該印刷的一解析度極限。

在一第二獨立態樣中，本發明提供一種檢測一目標結構之方法，該方法包括以下步驟：(a)使用一照明系統以運用檢測輻射照明該目標結構；(b)使用一偵測系統以捕捉繞射信號，該等繞射信號包含由該目標結構在兩個或多於兩個繞射方向上繞射的輻射之選定部分；及(c)處理自該等繞射信號導出之資訊以判定該目標結構之一屬性，其中該照明系統提供具有經照明區及暗區之一分段照明剖面，每一經照明區在該等繞射方向中之任一者上反射時與一暗區對稱地相對，該等經照明區在該等繞射方向上之一徑向範圍比其在該等繞射方向之間的中間方向上之徑向範圍更大。

藉由減少經照明區在中間方向上之徑向範圍，降低了不同 繞射信號之間的重疊風險。在該第二態樣中，本發明因此允許遍及比之前更寬的操作條件範圍而在兩個方向上同時量測繞射信號。本發明之該第二態樣之方法可用於聚焦度量衡方法中，諸如由本發明之第一態樣提供之聚焦度量衡方法。可出於其他多個檢測目的來使用本發明之該第二態樣之方法。

下文參考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。

0:零階射線/繞射射線

2:寬頻帶輻射投影儀

4:光譜儀

6:光譜

8:結構或剖面

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:偏振器

13:孔徑器件

13':場光闌

13B:分段孔徑

13N:單極孔徑

13S:單極孔徑

14:參考鏡面

15:部分反射表面

16:顯微鏡物鏡/透鏡/光束分裂器

17:第二光束分裂器

19:偵測器

21:孔徑光闌

21a:孔徑光闌

21b:稜鏡

22:成像光學系統

23:暗場成像感測器

615:以繞射為基礎之聚焦(DBF)目標成形設計

620:以繞射為基礎之聚焦(DBF)結構

625:高解析度子結構

700:第一柏桑曲線

710:第二柏桑曲線

720:聚焦範圍

740:曲線/關係

750:關係

802:在照明路徑IP之光瞳平面中的檢測照明分佈/分段照明剖面

804(H):收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈

804(V):收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈

806:第一特徵/短切線特徵

810':胞元圖案

810:緻密區帶胞元圖案

812':胞元圖案

812:稀疏區帶胞元圖案

850:曲線

1106:線/第一特徵

1108:短切線/第一特徵

1206:第一特徵

1208:第一特徵

1210:第一特徵

1406:第一特徵

1408:第一特徵

1420:第二特徵

1422:第二特徵

1506:第一特徵

1508:第一特徵

1510:第一特徵

1520:第二特徵

1522:第二特徵

1524:第二特徵

1630:空間

2000:步驟

2010:步驟

2020:步驟

2030:步驟

2040:步驟

2050:步驟

2060:步驟

2200:步驟

2210:步驟

2220:步驟

2230:步驟

2240:步驟

2250:步驟

2270:步驟

2280:步驟

2290:步驟

2302:在照明路徑IP之光瞳平面中的檢測照明分佈/經分段照明剖面

2304:收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈

2306:第一特徵

2310:緻密區帶胞元圖案

2312:稀疏區帶胞元圖案

2320:圓圈

2322:隅角

2324:隅角

2326:點

2328:圓形區段之輪廓

2330:區

2332:點線白色輪廓

2402:經修改照明剖面

2403:徑向範圍

2404:繞射圖案

2602:經分段照明剖面

2604:收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈

2622:亮區段之徑向範圍

2630:亮區

2632:中心區

2634:外部區

a:亮區段/亮區

a_+1y:一階繞射信號

a_+2x:二階信號

a_+2y:二階信號

a₀:亮區

AD:調整器

AS:對準感測器

b:亮區段/亮區

B:輻射光束

b₀:亮區

BD:光束遞送系統

BK:烘烤板

C:目標部分

c:亮區段

c₀:亮區

CH:冷卻板

CO:聚光器

CP:收集路徑

DE:顯影器

dF:相對最佳聚焦偏移/距離

EX1:第一曝光步驟

EX2:第二曝光

EXP:曝光站

H₊₁:區

H_-1:區

Ha₀:亮區

Hb₀:亮區

I:照明射線/入射射線

I/O1:輸入/輸出埠

I/O2:輸入/輸出埠

IF:位置感測器

IL:照明系統/照明器

IN:積光器

IP:照明路徑

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/倍縮光罩

MEA:量測站

MET:度量衡系統

MT:圖案化器件支撐件或支撐結構/光罩支撐件

O:光軸

P:背向投影式光瞳平面

P':共軛光瞳平面

P":平面

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/影像處理器及控制器

PW:第二定位器

Px:週期

Py:週期

RF:參考框架

RO:基板處置器或機器人

RP:參考路徑

S:光點

SC:旋塗器

SCS:監督控制系統

SO:輻射源

T-:目標

T:度量衡目標/度量衡目標光柵

T+:目標

TCU:塗佈顯影系統控制單元

TH:水平光柵

TH-:第二目標

TH+:第一目標

TH1:水平光柵

TH1-:目標

TH1+:目標

TH2:水平光柵

TH2-:目標

TH2+:目標

TV-:第二目標

TV:豎直光柵

TV+:第二目標

TV1-:目標

TV1:豎直光柵

TV1+:目標

TV2-:目標

TV2:豎直光柵

TV2+:目標

V₊₁:區

V_-1:區

Va₀:亮區

Vb₀:亮區

W:基板

W1:第一基板

W2:基板

WTa:基板台

WTb:基板台

+1:一階射線/繞射射線

+1(13N):+1繞射射線

+AST:第一設定/正像差設定

+F:正聚焦誤差

-1:一階射線/繞射射線

-1(13S):-1繞射射線

-AST:第二設定/負像差設定

-F:負聚焦偏移

現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分，且在該等圖式中：圖1描繪微影裝置；圖2描繪其中可使用根據本發明之檢測裝置的微影製造單元或叢集；圖3說明作為檢測裝置之第一實例的光譜散射計之操作原理；圖4以示意形式說明作為檢測裝置之另一實例的角度解析散射計；圖5(包含圖5之(a)及圖5之(b))示意性地說明經調適以執行角度解析散射量測及暗場成像檢測方法的檢測裝置；圖6說明根據已知DBF技術適合於在具有聚焦相依不對稱性之基板上形成光柵的倍縮光罩上之目標成形元件；圖7展示(a)針對具有相對最佳聚焦偏移之兩個目標之目標屬性之量測值(y軸)相對於聚焦的標繪圖；及(b)針對自第一目標及第二目標之目標參 數之量測值(y軸)相對於聚焦(x軸)之間的差的標繪圖，此等標繪圖說明自上文所提及之US2016363871A1已知的ABF聚焦量測方法；圖8說明(a)作為本發明之第一實施例之部分的使用圖3或圖5之散射計自一對目標獲得繞射信號之製程，及(b)可針對該對目標在變化之聚焦下獲得的繞射信號的標繪圖，及(c)自圖8之(b)之繞射信號獲得的用於計算聚焦量測之差度量；圖9說明用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的胞元圖案之實例；圖10說明用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的胞元圖案之另外實例；圖11說明用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的極端胞元圖案；圖12說明用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的胞元圖案之又另外實例；圖13說明用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的胞元圖案之又另外實例；圖14說明用於目標結構之緻密區中的胞元圖案之又另外實例；圖15說明用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的胞元圖案之又另外實例；圖16說明(a)在本發明之第二實施例中使用兩個基板及(b)在本發明之第三實施例中使用單一基板上之兩次曝光而在具有正及負像差設定之ABF方法之改良之版本中使用的額外目標對之形成；圖17說明可應用於根據本發明之各種實施例之方法中的額外改良； 圖18為在本發明之第三及第三實施例中實施聚焦量測之方法的流程圖；圖19說明在單一基板上之兩次曝光中所形成的目標對之形成，其(a)根據本發明之第四實施例使用兩對目標及(b)根據本發明之第五實施例使用四對目標來實施聚焦量測方法及/或像差量測方法；圖20為在本發明之第四及第五實施例中實施聚焦量測及像差量測方法之方法的流程圖；圖21說明作為本發明之第六實施例之部分的使用圖3或圖5之散射計在兩個方向上同時獲得繞射信號的方法，圖21之製程包括根據本發明之第二態樣之方法；圖22說明根據本發明之第六實施例之變體的經修改照明剖面；圖23說明根據本發明之第二態樣適合的用於圖16至圖18之方法中的目標對之形成；圖24說明根據本發明之第二態樣適合的用於圖19及圖20之方法中的目標對之形成；圖25說明可用於本發明之第二態樣之方法中的不同目標設計(a)至(e)；及圖26說明圖21之方法之變體，其中在三個方向上同時獲得繞射信號。

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地定位該圖案化器件之第一定位器PM；兩個基板台(例如晶圓台)WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓)W且各自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(例如包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化器件及基板之位置以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考。

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)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可採取許多形式。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。

本文所使用之術語「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。

如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射圖案化器件)。替代地，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)。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。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。術語「圖案化器件」亦可被解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化器件之圖案資訊的器件。

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。

微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可可具有相對較高折射率之液體(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大投影系統之數值孔徑。

在操作中，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件，且輻射光束係憑藉包括例如合適導向鏡及/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可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、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MT上之圖案化器件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之情況下，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(例如干涉器件、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，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(例如倍縮光罩/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(例如倍縮光罩/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。小對準標記亦可在器件特徵當中包括於晶粒內，在此狀況下，需要使該等標記儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或製程條件。下文進一步描述偵測對準標記物之對準系統。

可在多種模式中使用所描繪裝置。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WT(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WT相對於可圖案化器件支撐件(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)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影裝置及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式係已知的。在所謂的「無光罩」微影中，使可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。

亦可使用上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。

微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站-曝光站EXP及量測站MEA-在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個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。此情形實現裝置之產出率之相當大增加。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記物之位置。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測該基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知及可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影裝置為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。

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)或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括 用以對基板執行曝光前製程及曝光後製程之裝置。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/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同製程裝置之間移動基板，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。

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中之一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。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檢測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。

在度量衡系統MET內，使用檢測裝置以判定基板之屬性，且尤其是判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在不同層間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單機器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度-在已曝光至輻射之 抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射之抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差-且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度以對潛影進行有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後進行量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測-此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除-或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。

圖3描繪可用作上文所描述的類型之度量衡系統中之檢測裝置的已知光譜散射計。該散射計包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。反射輻射傳遞至光譜儀4，光譜儀4量測鏡面反射輻射之光譜6(依據波長而變化的強度)。自此資料，可藉由在處理單元PU內計算而重建構引起偵測到之光譜的結構或剖面8。舉例而言，可藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸抑或與經預量測光譜或經預計算經模擬光譜庫比較來執行重建構。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且自供製造結構之製程之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料予以判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。

圖4展示代替光譜散射計或除了光譜散射計以外亦可使用的已知角度解析散射計之基本元件。在此類型之檢測裝置中，由照明系統12調節由輻射源11發射之輻射。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、偏振器12c及孔徑器件13。經調節輻射遵 循照明路徑IP，在照明路徑IP中，經調節輻射係由部分反射表面15反射且經由顯微鏡物鏡16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)，較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。可視需要使用浸潤流體以獲得大於1的數值孔徑。

如在微影裝置LA中一樣，可在量測操作期間提供一或多個基板台以固持基板W。該等基板台可在形式上相似於或相同於圖1之基板台WTa、WTb。(在檢測裝置與微影裝置整合之實例中，該等基板台可甚至為同一基板台)。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來準確地定位基板。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。當實務上光學系統保持大體上靜止且僅基板移動時，方便地將操作考慮並描述為好像物鏡及光學系統被帶入至基板上之不同部位。倘若基板及光學系統之相對位置正確，原則上彼等基板及光學系統中之一或兩者在真實世界中是否移動就不重要。

當輻射光束入射於光束分裂器16上時，輻射光束之部分透射通過光束分裂器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。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。偵測器較佳為二維偵測器，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中之輻射投影至同一偵測器19之一不同部分上或替代地投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。參考光束常常用以例如量測入射輻射之強度，以允許正規化在散射光譜中量測之強度值。

可調整照明系統12之各種組件以在同一裝置內實施不同度量衡「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，而非包含一組不同濾光片。可使用光柵來代替干涉濾光片。偏振器12c可旋轉或可調換以便在輻射光點S中實施不同偏振狀態。孔徑器件13可經調整以實施不同照明剖面。孔徑器件13位於與物鏡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，由孔徑器件界定之照明剖面界定傳遞通過孔徑器件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、分別地在多個波長下之散射光之強度，或遍及一波長範圍而整合之散射光之強度。此外，偵測器可分別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。

在度量衡目標T提供於基板W上的情況下，此可為1-D光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2- D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(特別是投影系統PS)中之色像差敏感。照明對稱性及此類像差之存在將顯現於經印刷光柵之變化中。因此，經印刷光柵之散射量測資料用以重建構光柵。1-D光柵之參數(諸如線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如導柱或通孔寬度或長度或形狀)可經輸入至藉由處理單元PU自印刷步驟及/或其他散射量測製程之知識而執行之重建構製程。

除了藉由重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為用於自以聚焦相依不對稱性而印刷之目標進行之聚焦參數(例如，在目標之曝光期間之聚焦設定)之量測。舉例而言，在上文所引用之已公佈專利申請案US2006066855A1中描述使用圖3或圖4之器具進行不對稱性量測的概念。簡單而言，雖然目標之繞射光譜中之繞射階之位置係僅由目標之週期性予以判定，但繞射光譜中之強度位準之不對稱性指示構成該目標的個別特徵中之不對稱性。在圖4之器具中(其中偵測器19可為影像感測器)，繞射階之此不對稱性直接呈現為由偵測器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，且自此不對稱性可判定聚焦。

圖5之(a)更詳細地展示藉由相同於圖4之裝置的原理來實施角度解析散射量測的檢測裝置，其具有額外調適以執行所謂暗場成像。該裝置可為單機器件或併入例如量測站處之微影裝置LA中或微影製造單元LC中。由點線O表示貫穿裝置具有若干分支之光軸。圖5之(b)中更詳細地說明目標光柵T及繞射射線。

相同元件符號係用於已經在圖4之裝置中描述的組件。照明路徑被標註為如前所述之IP。為了清楚起見，省略參考路徑RP。相比於彼裝置，第二光束分裂器17將收集路徑劃分成兩個分支。在第一量測分支中，偵測器19確切地記錄如上文所描述之目標之散射光譜或繞射光譜。此偵測器19可被稱作光瞳影像偵測器。

在第二量測分支中，成像光學系統22在感測器23(例如CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。孔徑光闌21提供於在收集路徑中在與光瞳平面共軛之平面中的平面中(其亦可被稱為光瞳光闌)。孔徑光闌21可採取不同形式，正如照明孔徑可採取不同形式一樣。通常，孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅自一階光束形成。此影像為所謂暗場影像，其等效於暗場顯微法。將由感測器19及23捕捉之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測的特定類型。

在此實例中之照明路徑中，展示額外光學件使得場光闌13'可置放於與目標及影像感測器23之平面共軛之平面中。此平面可被稱作場平面或共軛影像平面，且具有以下屬性：橫越場平面之每一空間位置對應於橫越目標之一位置。此場光闌可用以(例如)出於特定目的而塑形照明光點，或簡單地用以避免照明在裝置之視場內但不為所關注目標之部分的特徵。作為實例，以下圖式及論述涉及用於實施孔徑器件13之功能的技術，但本發明亦涵蓋使用相同技術以實施場光闌13'之功能。

如圖5之(b)更詳細所展示，目標光柵T經置放為基板W垂直於物鏡16之光軸O。在離軸照明剖面之狀況下，與軸線O偏離一角度而照射於光柵T上的照明射線I產生一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈 線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度的小目標光柵之情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵之基板之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事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，每一階+1及-1將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。

藉由使用不同孔徑，不同照明模式係可能的。孔徑13N(「北」)及13S(「南」)各自提供僅自特定窄角度範圍之離軸照明。返回至圖5之(a)，藉由將環形孔徑之完全相反部分指定為北(N)及南(S)來說明此情形。來自照明錐體之北部分的+1繞射射線(其被標註為+1(13N))進入物鏡16，且來自錐體之南部分的-1繞射射線(標註為-1(13S))亦如此。如在引言中所提及之先前申請案中所描述，在於此類型之孔徑13N、13S之間切換時使用暗場成像感測器23為自多個小目標獲得不對稱性量測之一種方式。孔徑光闌21a可用以在使用離軸照明時阻擋零階輻射。

雖然展示了離軸照明，但可代替地使用目標之同軸照明，而使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將大體上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在一實例中，使用稜鏡21b來代替孔徑光闌21，該等稜鏡21b具有使+1階及-1階轉向至感測器23上之不同部位使得其可被偵測且被比較而不會產生兩個影像之效應。上文所提及之公開專利申請案US2011102753A1中揭示了此技術，該專利申請案之內容特此係以引用方式併入。代替一階光束或除了一階光束以外，亦可將二階、三階及高階光束(圖5中未繪示)用於量測中。

13B處所展示之替代的分段孔徑設計亦可用以同時捕捉多 個繞射階。專利申請案US2010201963A1中揭示了使用此分段孔徑之原理。

當監視微影製程時，需要監視微影光束在基板上之聚焦。自經印刷結構判定聚焦設定之一種已知方法係藉由量測該經印刷結構之臨界尺寸(CD)而進行。CD為最小特徵(例如元件之線寬)之量度。經印刷結構可為特定為了聚焦監視而形成之目標，諸如，線-空間光柵。已知的是，CD通常顯示對聚焦之二階回應，從而在CD(y軸)相對於聚焦(x軸)之標繪圖上形成所謂的「柏桑(Bossung)曲線」。柏桑曲線為圍繞表示最佳聚焦之峰值大體上對稱的大體上對稱曲線。柏桑曲線在形狀上可為大體上拋物線的。此途徑存在幾個缺點。一個缺點為：該方法展示最佳聚焦附近之低敏感度(歸因於曲線之拋物線形狀)。另一缺點為：該方法對任何散焦之正負號不敏感(此係因為該曲線主要圍繞最佳聚焦對稱)。又，此方法尤其對劑量及製程變化(串擾)敏感。

為了解決此等問題，設計出以繞射為基礎之聚焦(DBF)。以繞射為基礎之聚焦可使用倍縮光罩上之目標成形特徵，目標成形特徵印刷具有取決於在印刷期間之聚焦設定的不對稱度之目標。可接著使用以散射量測為基礎之檢測方法(例如)藉由量測自目標繞射之+1階輻射與-1階輻射之強度之間的強度不對稱性來量測此不對稱度，以獲得聚焦設定之量度。

圖6說明經組態以用於以繞射為基礎之聚焦量測之DBF目標成形設計615。其包含複數個DBF結構620，該複數個DBF結構中之每一者包含高解析度子結構625。基節距(base pitch)之頂部上之高解析度子結構625產生用於每一DBF結構620之不對稱抗蝕劑剖面，其中不對稱度 取決於聚焦。因此，度量衡工具可自使用DBF目標成形設計615而形成之目標量測不對稱度，且將此不對稱度轉譯成掃描器聚焦。

雖然DBF目標成型設計615實現以繞射為基礎之聚焦量測，但其並不適合於在所有情形中使用。EUV抗蝕劑膜厚度顯著地低於用於浸潤微影中之EUV抗蝕劑膜厚度，此情形使難以自形成目標之部分之結構的不對稱剖面提取準確的不對稱性資訊。另外，此等結構可能不遵照適用於某些產品結構之嚴格設計約束。在晶片製造製程期間，倍縮光罩上之所有特徵必須印刷且經受後續處理步驟。半導體製造商將設計規則用作限定特徵設計之方式，以確保經印刷特徵符合其製程要求。此設計規則之實例與結構或節距之可允許大小有關。舉例而言，一種設計規則可禁止具有低於微影印刷步驟之解析度極限之尺寸的特徵。另一類型之設計規則可與圖案密度有關，圖案密度可將所得抗蝕劑圖案之密度限定為處於特定範圍內。一個此類設計規則可禁止大於某一尺寸之固體特徵。另一此類設計規則可禁止特徵之間的空間大於某一尺寸。

因此，提議使用並不依賴於可能破壞設計規則的非印刷特徵之目標來監視聚焦。在上文所提及之US2016363871A1中，提議使用已形成為在兩個目標之間具有「最佳聚焦偏移」dF的一或多對目標。如前所述，針對第一目標及第二目標中之每一者，對用於目標參數(例如，CD或如下文將描述之其他量測)之量測值之聚焦回應採取柏桑曲線之形式。然而，最佳聚焦偏移意謂兩個柏桑曲線彼此偏移。可接著導出依據如對第一目標所量測之目標屬性及如對第二目標所量測之目標屬性而變化的聚焦量測。下文參看圖7描述可如何導出聚焦之特定實例。然而，熟習此項技術者將認識到，存在允許自第一及第二目標獲得之經量測值提取聚焦之許多 替代方法。雖然以下之描述特定論述使用兩個量測值(無論其為強度值或其他值)之差，但亦可使用其他數學運算及方法以提取聚焦值。舉例而言，有可能將量測值中之一者(來自第一目標及第二目標中之一者)除以另一量測值(來自第一目標及第二目標中之另一者)。

圖7之(a)展示針對第一目標及第二目標兩者之目標屬性P_t相對於聚焦f的標繪圖。目標參數可為可藉由量測獲得之目標的任何屬性。第一柏桑曲線700對應於第一目標且第二柏桑曲線710對應於第二目標。亦展示最佳聚焦偏移dF(柏桑曲線700、710之兩個峰值之間的聚焦偏移)。第一目標之目標屬性P_t1及第二目標之目標屬性P_t2可藉由具有以下方程式之柏桑曲線而模型化：P _t1=a(F-½ dF)² P _t2=a(F+½ dF)²

在圖7之(b)中，曲線740為第一目標之目標屬性與第二目標之目標屬性之間的差P_t2-P_t1相對於聚焦而變化的標繪圖。其中目標重疊之柏桑曲線為聚焦範圍720，通過該聚焦範圍，第一目標之目標屬性與第二目標之目標屬性之差與聚焦有單調的大致線性關係。如可看到，關係740係線性的。P_t2-P_t1度量可對(例如)由於劑量及/或製程之串擾敏感。較穩固度量可為(P_t2-P_t1)/P_tAV，其中P_tAV為P_t2與P_t1之平均值。圖7之(b)中亦展示(P_t2-P_t1)/P_tAV與聚焦之關係750(點線)。此關係亦為單調且足夠線性的，同時對抗串擾較穩固。

在所說明之特定實例中，關係740或關係750之斜率可由2*dF*a來描述，其中dF為最佳聚焦偏移且a為柏桑曲率。因此，可自以下方程式(方程式1)獲得聚焦F：

其中分母中之P_tAV係選用的。

在用於本發明之一些所關注實施例中，藉由使用微影裝置之故意像差印刷兩個目標而在彼等目標之間引入最佳聚焦偏移。可應用像差參數之故意非零設定，其與一對目標之間的設計之差異組合以誘發最佳聚焦偏移。如US2016363871A1中所描述，第一目標與第二目標之間的最佳聚焦偏移可在一項實施中藉由使用作為此像差參數之實例的故意受控制之散光來印刷該對目標從而引入。正常操作中之散光將被控制為儘可能接近於零。然而，可經由包括於投影光學件內之若干操控器將故意非零散光引入至投影光學件。許多微影裝置中之投影透鏡實現足夠大的散光偏移以產生最佳聚焦偏移，而不會引入其他非想要的像差。此散光將引入處於不同定向之特徵之焦距差。在一實施例中，散光可在水平特徵與豎直特徵之間引入最佳聚焦偏移。為了利用此情形，第一目標及第二目標可分別包含水平光柵及豎直光柵(或反之亦然)。應理解，在此內容背景中之術語「水平」及「豎直」僅指在基板之平面中正交於彼此而定向之特徵。並不暗示參考相對於任何外部參考座標系或重力之任何特定定向。

再次參看圖7，曲線700可表示水平光柵之屬性P_t，而曲線710表示豎直光柵之相同屬性。該兩個光柵之間的相對最佳聚焦偏移dF接著取決於散光之量。為了增加聚焦敏感度，有可能藉由增加散光設定而增加最佳聚焦偏移，藉此增大關係740或關係750之斜率。

在以上論述中，應瞭解，可使用任何目標參數P_t，其限制條件為：其具有對聚焦之柏桑曲線回應。US2016363871A1之方法使用自由第一目標及第二目標散射之輻射之繞射階獲得的強度信號以判定聚焦。詳言之，提議使用來自第一目標及第二目標中之每一者的單一繞射階之強 度值以判定聚焦。所提議方法可使用來自第一目標及第二目標之對應繞射階之強度值。舉例而言，強度值可為來自第一目標及第二目標之+1(或-1)繞射階的強度值。替代地或組合地，強度值可為來自第一目標及第二目標之零繞射階的強度值。

在此方法之特定實例中，提議使用由第一目標散射之輻射之繞射階之經量測強度與由第二目標散射之輻射之對應繞射階之經量測強度的差dI。此差在下文被稱作「dI度量」，且為上文所提及之更通用不同的P_t2-P_t1之實例。然而，dI度量可為具有將來自第一目標與第二目標之繞射強度進行比較(例如藉由將該等強度值中之一者除以另一者，而非相減)之效應的任何度量。此方法極不同於已知DBF方法，在已知DBF方法中，將來自同一目標之相對繞射階進行比較以獲得彼目標之不對稱性之量測。

以此方式使用dI度量會以良好的信號強度及信號對雜訊回應提供聚焦量測，即使當目標包含淺光柵(例如用於EUV微影中)時亦如此。

如上文所提及，dI度量可包含由第一目標與第二目標散射之輻射之零階的差。以此方式，可使用具有較小節距之目標。因此，用於第一目標及第二目標之目標節距可經選擇為與任何設計規則一致。又，較小目標節距意謂可減小總體目標大小。多個節距亦係可能的。

在使用一階繞射輻射的情況下且由於每量測僅需要單個一階，故使用一階輻射光所需之節距在數值孔徑NA=1之極限中減小至λ/2(其中λ為偵測波長)。此將意謂線性目標尺寸可減小為原先的二分之一且佔據面積縮減為原先的四分之一。特別在檢測裝置允許同時捕捉+及-繞射 階兩者之實施例中，為了額外信賴，計算可組合使用兩個階進行之量測。

第一實施例

圖8之(a)說明此實施例，其中圖5中所說明之類型之散射計用以自水平光柵TH及豎直光柵TV捕捉正及負繞射階。此等光柵可例如為已使用散光設定而印刷於基板上的目標，該散光設定誘發其之間之相對最佳聚焦偏移dF。根據上述引言中所提及之本發明之原理，目標具有特定設計，將在下文中對該特定設計進行進一步描述。在802處說明在照明路徑IP之光瞳平面中的檢測照明分佈(簡言之被稱作照明剖面)。使用分段孔徑器件13B來代替圖5中所展示之單極孔徑13S及13N。專利申請案US2010201963A1中揭示了使用此分段孔徑之原理，且此處僅將簡要地描述該等原理。如所看到，此分段照明剖面具有被標註為a及b的兩個亮區段，其彼此成180度對稱。在自每一亮區段之X方向及Y方向上，分佈係暗的。此等方向X及Y分別對應於豎直光柵TV及水平光柵TH之週期性方向。

當分段照明剖面802用以在水平光柵TH上形成光點檢測輻射之光點時，收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈變得如804(H)處所展示。亮區Ha₀及Hb₀表示來自目標之零階繞射信號，而區H₊₁及H_-1表示已在Y方向上繞射的+1及-1階繞射信號，Y方向為水平光柵TH之週期性方向。當相同分段照明剖面802用以在豎直光柵TV上形成檢測輻射之光點時，收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈變得如804(V)處所展示。亮區Va₀及Vb₀表示來自目標之零階繞射信號，而區V₊₁及V_-1表示已在X方向上繞射的+1及-1階繞射信號，X方向為豎直光柵TV之週期性方向。

光柵TH及TV各自包含特徵之週期性陣列。根據本發明之 第一態樣，特徵之每一週期性陣列包含與具有相對較低密度之特徵之區帶(由較淺影線指示之「稀疏區帶」)交錯的具有相對較高密度之特徵之區帶(由較深影線指示之「緻密區帶」)之重複配置。在引言及申請專利範圍之語言中，「第一區帶」可為緻密區帶，而稀疏區帶為「第二區帶」。在緻密區帶中之每一者內，存在第一特徵806之重複配置，每個第一特徵之最小尺寸接近於但不小於印刷步驟之解析度極限。如圖8之(a)中的插圖細節所說明，緻密區帶中之第一特徵之重複配置係由諸如810處所說明之實例的胞元圖案界定。相似地，在此實例中，稀疏區帶中之第一特徵之重複配置係由諸如812處所說明之實例的胞元圖案界定。不同區帶連同其中之特徵之重複配置因此界定在至少一個方向上週期性的目標結構。

如所說明，「水平」光柵TH之形式與「豎直」光柵TV之形式相似。為了使用以散光為基礎之方法(astigmatism based method；ABF)進行聚焦之量測，水平光柵為豎直光柵之旋轉版本。因此，水平光柵內之胞元圖案810'及812'為豎直光柵內之胞元圖案810及812之旋轉版本，使得該兩個光柵在給定散光設定下受到不同地影響，且結果展現最佳聚焦偏移。第一特徵806具有最小尺寸之方向可與在區帶配置(光柵)中之週期性方向相同，或與其不同。在所說明之實例中，每一胞元圖案中之短切線特徵806之最小尺寸橫向於光柵整體之週期性方向。在其他實例中，彼等方向可能與其對準。此為設計選擇及實驗的問題，以適應每一狀況。對於以非散光為基礎之方法，可無需使窄特徵之定向旋轉。

在此第一所說明之實例中，第一特徵806個別地在緻密區帶胞元圖案810與稀疏區帶胞元圖案812之間係相同的，只是數目較少。如自下文之另外實例將看到，第一特徵在不同密度之區帶中無需相同。此 外，不同密度之區帶中的一者或另一者可完全不具有第一特徵。

在此第一所說明之實例中，緻密區帶與稀疏區帶之寬度相等，且胞元圖案之寬度/高度亦相等。緻密區帶與稀疏區帶之寬度無需相等，如其所展示。

圖8之(b)說明在特定散光設定下針對一對目標TH及TV的特定繞射信號(在此狀況下為+1階)之回應所隱含的柏桑曲線。圖8之(c)說明由遍及某一聚焦量測範圍之兩個柏桑曲線之間的差引起的dI度量，更特定言之經正規化dI度量或dI/I。此dI度量曲線850對應於圖7之曲線750。曲線850之斜率係向下的而非向上的，但只要其為單調的，此情形就無關緊要。最佳聚焦偏移dF之正負號及(因此)曲線750/850之斜率方向在某種程度上任意地取決於對繞射階之選擇、散光設定之正負號及為獲得dI度量執行減法或除法之次序。

在使用圖7及圖8之方法以在給定情形下量測聚焦之前，將曝光一或若干校準晶圓，其中許多相同的目標圖案係在聚焦誤差及劑量誤差之不同的已知值下經印刷。此類型之晶圓係熟知的且被稱為焦點曝光矩陣(focus-exposure matrix；FEM)晶圓，例如描述於專利US 5,856,052(Leroux)中。標繪藉由量測已在此已知聚焦誤差範圍內印刷的若干對目標所獲得的dI度量會產生曲線850，該曲線接著被儲存為校準曲線以用於對並非FEM晶圓但在標稱最佳聚焦下經印刷的晶圓進行未來聚焦度量衡。可在經隨機化聚焦及劑量變化下曝光FEM晶圓，此有助於自校準移除系統誤差。可使用任何所希望的方案。以下實例假定「全場隨機」FEM(FFRFEM)方案，其中完整倍縮光罩影像完全曝光於場中。替代地，可使用小的場隨機FEM，其中倍縮光罩影像部分地曝光於場中。

取決於方法及目標設計，給定聚焦度量衡方法可適用於產品晶圓，或僅適用於經獨佔地處理以用於效能量測及進階製程控制之監視晶圓。聚焦度量衡技術另外可適用於「預先發送」晶圓，其為經選擇以用於在處理整個批次之晶圓之前圖案化的產品晶圓。在曝光之後顯影並量測預先發送晶圓，接著將其剝離且用新鮮抗蝕劑塗佈以供與該批次之其他晶圓一起處理。雖然可與印刷產品特徵同時地執行圖6之DBF方法，但圖8之以散光為基礎之方法(簡稱為ABF)依賴於通常不適合於印刷產品晶圓之像差設定。因此，ABF方法為較佳適合於專用監視晶圓或適合於預先發送晶圓之技術。

以此方式，已知的是使用如公開專利申請案US2016363871A1中所呈現之ABF方法來量測掃描器類型微影裝置之聚焦誤差。散光不同地影響兩個光柵TH及VH。理論上，如藉由來自散射計之一階繞射信號及/或其他信號量測的光柵之柏桑將移動遠離彼此，如圖8之(b)中所展示，且柏桑頂部之間的距離dF與散光之設定值成比例。散光控制參數係用以在自包含具有相同節距之水平光柵及豎直光柵兩者之倍縮光罩MA印刷目標圖案的同時應用像差設定。在本優先權日期尚未公佈的日期為2017年8月21日之歐洲專利申請案EP17187069.4中揭示了對該ABF方法之各種改良及替代方案。此等改良中之一些係關於方法之校準，例如以校正聚焦及散光隨著時間推移之漂移。彼專利申請案之內容係以引用方式併入本文中，且其中所描述之方法可結合本發明之教示一起應用。

使用圖5之裝置及圖8之ABF方法進行之散射量測允許以高精度及產出率進行聚焦量測。當前，ABF方法用以在以EUV為基礎之微影製造中量測聚焦以監視效能且應用進階製程控制校正。然而，如已經提 及，亦可應用並不取決於散光的其他量測方法。

基於上述原理，可設計將以圖8中所說明之方式提供聚焦敏感繞射信號的許多不同聚焦度量衡目標及目標對。結合適當照明及信號處理使用此等目標設計的方法可經應用以準確地量測、監視及控制微影裝置之聚焦指紋。可視需要分別地量測及報告場間及/或場內聚焦指紋。改良之聚焦指紋可用以將諸如ABF技術之技術的潛力用於高容量的高密度聚焦量測，且因此實現進階製程控制及演算度量衡技術。目標不限於應用於ABF技術，如下文將進一步解釋。

設計變化

圖9至圖15呈現關於可部署於圖8中所展示之一般類型的聚焦度量衡目標之緻密區帶及/或稀疏區帶中之胞元圖案的若干變化。不同設計可適合於不同量測技術及不同製程環境。出於此目的之不同製程環境可包括物理上不同的製程及/或不同的設計規則。在每一圖中，胞元圖案(a)經設計以用於緻密區帶中，而胞元圖案(b)更適合於稀疏區帶。應理解，術語「緻密」及「稀疏」係相對術語，且此等術語並不暗示密度或稀疏性之絕對位準。話雖如此，但緻密區帶與稀疏區帶之間的一定程度之對比度為獲得用於高階(+1、-1等)之足夠強繞射信號之重要參數。

在所有此等圖式中，每一胞元圖案中之特徵之尺寸及數目被示意性地表示，且並不意欲按比例。為了給出可在實踐中使用的尺寸之構思，每一目標結構(光柵TH、TV或T)在每一側上可為幾十微米，例如40微米。此允許目標填充不足，且允許使用圖5之散射計中之光瞳影像感測器19進行量測。如上文所解釋，當藉由使用散射計之場影像感測器23進行之暗場成像捕捉不同繞射階時，可使用較小目標使得整個複合目標填 充過度。此等小目標結構在每一側上可例如為幾微米，例如4微米或5微米。

區帶之重複配置之節距(週期)可大於350奈米，例如600奈米。若緻密區帶與稀疏區帶之寬度相等，則每一區帶之寬度可比如為300奈米。用於每一區帶之胞元圖案可經界定為具有與如圖8之(a)示意性地所展示之區帶相同的寬度，或其可為該區帶之寬度之分數。舉例而言，胞元圖案之大小可為100奈米，使得胞元圖案之三次重複將適用於300奈米寬的區帶。用於緻密區帶及稀疏區帶之胞元圖案之尺寸無需相同。胞元圖案無需為正方形或矩形。胞元圖案之定向在一對目標結構(例如TH、TV)之間可改變。

在圖9之(a)中，緻密區帶中之第一特徵為線1106或短切線1108。第一特徵1106或1108包含寬度對應於第一特徵之最小尺寸且長度長於該最小尺寸的線。在短切線1108之狀況下，每一特徵之寬度對應於該最小尺寸，且長度長於該最小尺寸但小於比如由緻密及稀疏區帶(T、TH、TV)之配置形成的週期性陣列之週期的四分之一。在短切線之狀況下，區段可對準(在左側所看到)或交錯(在右側所看到)。

在圖9之(b)中，稀疏區帶中之第一特徵亦為線1106或短切線1108，但數目(密度)比在緻密區帶中少。如所提及，在給定目標之緻密區帶與稀疏區帶之間，第一特徵之形式不需要相同。若設計規則將准許緻密區帶為實或稀疏區帶為空，則該兩個區帶亦不需要具有第一特徵。亦即，若重複配置內之第一區帶具有第一特徵，則第二區帶是否亦具有具不同密度的第一特徵係可選的。

在圖9之實例中，胞元圖案具有主週期性方向(豎直的，如 所說明)。在水平光柵TH及豎直光柵TV兩者中是否將以此定向使用此等圖案，或是否將旋轉使胞元圖案之定向使得每一目標TH及TV為胞元圖案內之其他胞元圖案之旋轉版本或僅在緻密區帶及稀疏區帶之配置中係可選的。

在圖10之(a)中，呈現具有具更多二維性質之第一特徵的不同胞元圖案。緻密區帶中之第一特徵1206在兩個方向上具有相同的最小尺寸。再次，特徵可對準(在左上方看到)或交錯(在右上方看到)。在具有更全面二維性質之另一實例中，第一特徵1208及1210包括具有對應於該最小尺寸之寬度且具有不同定向的兩個或多於兩個線段。在該特定實例中，具有不同定向之線段彼此形成接面特徵，其形式與基板上之別處的功能產品特徵之形式相似。在說明之實例中，一些第一特徵1208包含與T接面接合之不同線段，而其他第一特徵1210包含接合以形成彎頭之不同線段。可形成十字形特徵，且亦可形成U形及S形特徵。胞元圖案可經設計為模仿相同基板上之特定產品圖案之部分，或可使用通用「類產品」特徵。

在圖10之(b)中，稀疏區帶中之第一特徵亦為與特徵1206、1208及1210相同的類產品特徵，但數目(密度)比在緻密區帶中少。如所提及，在給定目標之緻密區帶與稀疏區帶之間，第一特徵之形式不需要相同。若設計規則將准許緻密區帶為實的或稀疏區帶為空的，則該兩個區帶亦不需要具有第一特徵。

圖11之(a)說明在設計規則准許的情況下可用以填充緻密區帶之實胞元圖案。圖11之(b)說明在設計規則准許的情況下可用以填充稀疏區帶之空胞元圖案。此等胞元圖案中之任一者可代替圖9及圖10中所說 明之彼等胞元圖案用於對應區帶中。另一方面，在緻密區帶中完全為實且在稀疏區帶中完全為空的目標將僅為習知光柵，且將在本發明之第一態樣之範疇之外。

圖12之(a)說明可用於根據以上所描述之本發明之第一實施例的聚焦度量衡目標之緻密區帶中的胞元圖案之另一類別。此等胞元圖案包括與圖9之線1106相似的第一特徵1406，或與圖9之短切線1108相似的第一特徵1408。然而，另外，藉由添加第二特徵1420、1422而增加了緻密區帶中之總體特徵密度，該等第二特徵1420、1422顯著較大，例如其最小尺寸比第一特徵之最小尺寸寬兩倍或三倍或多於三倍。結果，在基於此等胞元圖案之目標中，緻密區帶包括第二特徵之重複配置，每一第二特徵之最小尺寸至少為第一特徵之最小尺寸的兩倍。在圖12之(a)中所說明之不同實例中，被標註為1420之第二特徵為橫向於作為第一特徵之線或短切線而定向的較寬線。被標註為1422之第二特徵為平行於作為第一特徵之線或短切線而定向的較寬線。在短切線之狀況下，參看胞元圖案之中間列，此等短切線可與第二特徵分離(左側胞元圖案)，或與其接合(右側胞元圖案)。

第二特徵之目的為增加緻密區帶中之密度。此繼而可增加可由散射計偵測到之繞射信號之強度，而未必增加聚焦敏感度。在光柵之繞射效率方面考慮此等信號強度，第一特徵為導致繞射效率隨聚焦變化的原因。可添加第二特徵以使基線繞射效率轉變，在該基線繞射效率上添加彼變化。由於可在一定程度上獨立於第一特徵之密度來控制第二特徵之密度，故此類型之實施例為設計者提供額外自由度參數，以獲得給定處理環境中之信號強度及聚焦敏感度之所希望的組合。藉由遵守製程之最小可印 刷尺寸，可在設計規則內達成目標設計。(亦回想到，散射計無法解析第一特徵之最小尺寸，僅能解析緻密區帶及稀疏區帶之配置之總節距)。

圖12之(b)說明可與圖12之(a)之胞元圖案組合使用的稀疏區帶之一些胞元圖案。將看到，稀疏區帶胞元圖案之實例已自緻密區帶胞元圖案之對應者導出，但刪除了第二特徵且減小了第一特徵之密度。然而，此純粹係作為實例，且沒有什麼能夠防止在緻密區帶及稀疏區帶中使用完全不相關的胞元圖案。

圖13之(a)說明可用於根據以上所描述之本發明之第一實施例的聚焦度量衡目標之緻密區帶中的胞元圖案之另一類別。此等胞元圖案組合具有全面二維性質之第一特徵(與在圖10中一樣)與存在之第二特徵1520、1522，該等第二特徵1520、1522之最小尺寸顯著地比第一特徵之最小尺寸寬若干倍(與在圖12中一樣)。結果，在基於此等胞元圖案之目標中，緻密區帶包括第二特徵之重複配置，每一第二特徵之最小尺寸至少為第一特徵之最小尺寸的兩倍。在圖13之(a)所說明之不同實例中，被標註為1520之第二特徵為居中地或在胞元圖案之一側配置至作為第一特徵之類產品特徵的較寬線。被標註為1522及1524之第二特徵為自身之性質係二維的較寬特徵。

與在圖10中一樣，具有二維性質之第一特徵可在兩個方向上具有其最小尺寸，諸如被標註為1506之第一特徵。替代地或另外，具有二維性質之第一特徵可包括具有對應於該最小尺寸之寬度且具有不同定向的兩個或多於兩個線段。具有不同定向之線段彼此可形成接面特徵，其形式與基板上之別處的功能產品特徵之形式相似。在說明之實例中，一些第一特徵1508包含與T接面接合之不同線段，而其他第一特徵1510包含接 合以形成彎頭之不同線段。十字形將為可包括的接面特徵之另一類型。

如關於圖12之實例所解釋，第二特徵之目的為增加緻密區帶中之密度。此繼而可增加可由散射計偵測到之繞射信號之強度，而未必增加聚焦敏感度。由於可在一定程度上獨立於第一特徵之密度來控制第二特徵之密度，故此類型之實施例為設計者提供額外自由度參數，以獲得給定處理環境中之信號強度及聚焦敏感度之所希望的組合。藉由遵守製程之最小可印刷尺寸，可在設計規則內達成目標設計。

圖13之(b)說明可與圖13之(a)之胞元圖案組合使用的稀疏區帶之一些胞元圖案。空區帶為一種選項，而其他胞元圖案具有形式與緻密區帶中之第一特徵之形式相同的第一特徵，但每單位面積之數目較少。

圖14說明在圖8及圖9之製程中用於目標結構之緻密區中的胞元圖案之又另外實例。此等胞元圖案具有與圖13之胞元圖案相似的特性，但在胞元圖案內具有空間1630之區域。該等胞元圖案亦具有不對稱性，其可引起目標結構整體上之聚焦敏感不對稱性。在使用ABF技術及下文所描述之其他技術的情況下，此聚焦敏感不對稱性並不用作聚焦量測之主要基礎。

圖15說明在圖8及圖9之製程中用於(a)目標結構之緻密區及(b)目標結構之稀疏區中的胞元圖案之又另外實例。此等胞元圖案具有與圖12之胞元圖案相似的特性，但第一特徵與較寬第二特徵不對稱地接合。

圖14及圖15中之胞元圖案皆具有不對稱性，其可引起目標結構整體上之聚焦敏感不對稱性，其在圖9至圖13之實例中並不會引起目標結構整體上之聚焦敏感不對稱性。在使用ABF技術及下文所描述之其他技術的情況下，此聚焦敏感不對稱性並不用作聚焦量測之主要基礎。

如所提及，在所有以上實例中，可使用處於所展示之定向或處於不同定向，例如旋轉90度、180度或270度之胞元圖案。

增強之聚焦度量衡方法

如上文所提及，本發明之原理可結合在本優先權日期未公佈的日期為2017年8月21日之歐洲專利申請案EP17187069.4中已揭示的ABF方法之一些改良及替代方案加以應用。彼專利申請案之內容係以引用方式併入本文中。將提供該等增強之方法的一些簡要描述作為其他實施例。視需要，亦將本發明之原理應用於基本ABF方法中。

圖16說明用於具有正及負像差設定之ABF方法之改良之版本的額外目標對之形成。圖16之(a)說明使用兩個基板之本發明之第二實施例，圖16之(b)說明使用單一基板上之兩次曝光的本發明之第三實施例。基於歐洲專利申請案中更全面呈現之分析，提議藉由組合來自已經印刷為具有像差設定(例如散光)之相對值的目標對之量測從而改良ABF量測相對於像差漂移及其他效應之穩固性。

圖16之(a)展示兩個基板W1、W2，其中各者已運用在藉由ABF方法進行之聚焦度量衡中用作目標的水平與豎直光柵對予以印刷。在第一基板W1上，第一目標TH+及第二目標TV+已使用第一像差設定予以印刷，該第一像差設定在該等目標之間誘發相對最佳聚焦偏移。標籤+AST指示此第一設定，其例如為正散光設定。在第二基板W2上，第二目標TH-及第二目標TV-已使用第二像差設定予以印刷，該第二像差設定在該等目標之間誘發相對最佳聚焦偏移。標籤-AST指示此第二設定，其例如為負散光設定。

該兩個目標對TH+、TV+及TH-、TV-之設計相同，且在 除了相反的像差設定之外儘可能幾乎相同的條件下自相同圖案化器件予以印刷。根據本發明之原理，目標中之每一者包含由緻密區帶及稀疏區帶之重複配置形成的特徵之週期性陣列。

圖16之(b)展示另一實施方案，其中兩對目標TH+、TV+及TH-、TV-被並排印刷於單一基板W上。在同一抗蝕劑層中，使用第一曝光步驟EX1來印刷第一對目標TH+、TV+，且接著使用第二曝光EX2來印刷第二對目標TH-、TV-。在兩次曝光之間應用小位置偏移，使得目標在抗蝕劑中並排地呈現，且未經疊對。僅在兩次曝光之後自微影裝置移除基板，且使抗蝕劑材料中之圖案顯影且運用散射計來量測抗蝕劑材料中之圖案。此方法具有速度優點且使用比圖16之(a)之實例少的基板，且確保投影系統之效能在目標對之間儘可能不變。在其他方面，該兩個實施方案係等效的。

正像差設定+AST與負像差設定-AST可能量值相等且正負號相反。雖然相等並相反像差設定係有利的，但可藉由選擇在量值不等的情況下至少正負號不同的像差設定來獲得某種益處。正負號之差將在大多數實施方案中涉及正號及負號，但原則上像差設定中之一者可為零且另一者為正或負。

除了改良相對於以上所描述之效應之穩固性以外，組合來自運用正及負像差設定兩者印刷的目標之量測亦可減輕微影裝置之像差效能漂移之效應。上述方法提供相對於散光漂移穩固，但本身不提供散光漂移之量度的量測方法。若想要散光漂移之量測，則方法被描述於所提及之歐洲專利申請案中。

可在另外不同條件下印刷額外目標對且將其量測與以上所 描述之彼等量測組合，以進一步改良總體方法之穩固性。額外印刷及量測額外負擔是否藉由可獲得之額外準確度及/或額外診斷資訊來論證係實施者的問題。舉例而言，該方法可包括在諸如(例如)照明剖面中之極不平衡性之不同設定下印刷額外目標對，或在掃描操作中引入X/Y對比度差(可引入掃描偏斜或掃描按比例調整)。另外，可藉由在不同旋轉下量測相同目標多於一次來捕捉及校正散射計光學系統中的一些類型之誤差。

一些誤差源將為相當靜態的，使得僅需要額外曝光及量測來改進校準資訊，而不是每次進行量測時皆需要額外曝光及量測。在其他狀況下，可能希望每次印刷多對目標。

圖17展示包括多於一對目標之另一目標設計。第一對目標包含水平光柵TH1及豎直光柵TV1。第二對目標包含水平光柵TH2及豎直光柵TV2。根據本發明之原理，每一光柵為由緻密區帶及稀疏區帶之重複配置形成的特徵之週期性陣列。第一對目標之光柵具有與第二對目標之光柵不同的設計參數。差異可在於緻密區帶及稀疏區帶之尺寸方面，及/或差異可在於區帶內之特徵之詳細形式及/或彼等特徵之配置方面。

在所提及之歐洲專利申請案中，提及各種設計差異連同其益處。量測額外目標當然將會增加(但不會加倍)量測時間。若可使用例如圖3中所展示之檢測裝置之暗場成像模式同時進行不同目標之量測，則根本無需增加量測時間。

可使用四對目標來組合圖16及圖17之技術。所提及之歐洲專利申請案提供如何組合來自四個目標對之強度以獲得平均dI/I度量的實例。

圖18為根據剛剛參看圖16及圖17所描述之技術的例示性實 施例在微影製程期間監視聚焦參數之方法之步驟的流程圖。該等步驟係如下：

2000-開始。

2010-運用正像差設定印刷至少第一對(H/V)目標且運用負像差設定印刷至少第二對目標，以印刷如圖16之(a)或(b)中所說明之至少兩對目標。視情況運用不同設計參數印刷兩對或多於兩對目標，如參看圖16所描述；

2020-藉由檢測每一對目標之第一目標(例如水平光柵)來執行量測以獲得第一量測值；

2030-藉由檢測第二對目標之第二目標(例如豎直光柵)來執行量測以獲得第二量測值；

2040-藉由組合來自第一與第二對目標之差以獲得組合之差度量且接著使用校準資訊來計算聚焦；

2050-將所計算聚焦量測用於後續曝光之聚焦設定中。

2060-結束。

所提及之歐洲專利申請案中給出了此等步驟內之更多細節。

使用聚焦偏移及多重曝光之聚焦度量衡

本發明之第三實施例應用可作為對以散光為基礎之聚焦度量衡(ABF)之替代方案之技術。如上文所描述，ABF依賴於在印刷特徵具有不同定向(簡言之H及V)的一對目標時之差，該等差可藉由觀測該等目標之繞射信號中之差予以量測。當在散射計中量測此等目標時，來自一對之兩個目標之繞射信號實際上沿著相當不同路徑行進通過散射計光學件。 此造成可在個別散射計之間變化的信號差。若此情形發生，則ABF聚焦校準將在個別散射計之間變化。高度需要具有針對所有散射計之單一校準。為了解決此問題，當前量測一些目標對兩次，其中具有相對90度晶圓旋度。組合兩個量測，以消除散射計光學件之H回應與V回應之間的差。對額外量測及晶圓旋轉步驟之需要不當地增加了聚焦度量衡額外負擔。

圖19之(a)說明第三實施例之原理，其係基於多個聚焦偏移及多重曝光技術。在同一抗蝕劑中印刷界定特徵之一或多個週期性陣列之圖案兩次(雙重曝光)。在此實例中，圖案界定水平光柵TH及豎直光柵TV，與在ABF技術中一樣。根據本發明之第一態樣，光柵係由緻密區帶及稀疏區帶之重複配置界定。在此實施例中，在單一基板W上並排地印刷兩對目標TH+、TV+及TH-、TV-。在同一抗蝕劑層中，使用第一曝光步驟EX1來印刷第一對目標TH+、TV+，且接著使用第二曝光EX2來印刷第二對目標TH-、TV-。該方法無需應用諸如散光之任何像差設定。該方法無需在一對目標之間誘發任何最佳聚焦偏移(但此未被排除)。原則上，該方法在每次曝光時根本不需要若干目標對，但如所提及之歐洲專利申請案中所描述，供應單獨的H及V光柵會提供額外益處。

代替像差設定，當在曝光EX1中印刷圖案以形成第一對目標TH+、TV+時應用第一聚焦偏移，例如正聚焦誤差+F。當在曝光EX2中印刷圖案以形成第二對目標TH-、TV-時應用第二聚焦偏移，例如負聚焦偏移F-。在兩次曝光之間應用小位置偏移，使得目標在抗蝕劑中並排地呈現，且未經疊對。僅在兩次曝光之後自微影裝置移除基板，且使抗蝕劑材料中之圖案顯影。可使用散射計使用類似於上文所描述之方法的方法個別地量測以此方式產生之目標。

如所提及，兩次曝光因經程式化聚焦偏移而不同。此聚焦偏移可直接藉由在控制微影裝置時注入某一散焦來實現。注入散焦通常將導致基板處於比針對最佳聚焦更高或更低的位置。亦可視需要以其他方式誘發聚焦偏移，包括藉由散光誘發聚焦偏移。所提及之歐洲專利申請案中描述了另外實施細節。可使用聚焦偏移之任何合適組合，但相等且相反的聚焦偏移F+與F-為良好選擇。每目標聚焦偏移之量值為待定義於度量衡配方中的問題，但其可例如約為當前ABF技術中所應用之散光偏移的一半。

散射計用以在每一目標運用輻射光點予以照明時量測某些繞射信號，例如一階繞射信號。自此等繞射信號遍及校準晶圓(例如如上文所描述之FFRFEM晶圓)之差及平均值，以與以上所描述之方式相似之方式建構聚焦校準曲線。此允許推斷在未來印刷之目標中之聚焦誤差。

因為每一對內之目標係自倍縮光罩上之相同圖案印刷且在散射計中經由大體上相同的路徑予以量測，所以上述差度量之校準對可影響ABF方法的許多誤差源不敏感。由於需要非零聚焦偏移，故該方法很可能並不適合於對產品晶圓進行量測，但其可有用地適合於監視晶圓及預先發送晶圓。

作為附帶的優點，藉由提供具有H及V定向之兩對目標，可藉由以不同方式組合繞射信號來提取額外資訊，尤其是關於散光效能之資訊。因此，儘管與具有僅一次曝光之已知ABF方法相比，圖19之方法需要具有不同聚焦偏移之兩次曝光，但其具有提供對散光之相對直接量測的附加益處。所提及之歐洲專利申請案中給出了此等方法之細節。

如圖19之(b)中所展示，可將原理擴展至多於一對或兩對目 標。展示具有四對目標之目標佈局，其中在每次曝光EX1、EX2中印刷具有不同設計參數之目標。與在圖17中一樣，印刷全部八個目標，且將其標註為TH1+、TV1+、TH1-、TV1-、TH2+、TV2+、TH2-、TV2-。每一標籤中之字母「H」或「V」指示光柵線之水平或豎直定向。字尾「1」或「2」指示第一或第二設計參數，例如不同CD及/或節距。標籤中之字尾「+」或「-」指示在彼光柵之印刷中施加哪一曝光且因此施加哪一聚焦偏移。根據本發明之第一態樣，目標中之至少一些包含由緻密區帶及稀疏區帶形成的特徵之週期性陣列。

圖20為用於根據剛剛參看圖19之(a)及(b)所描述之技術的例示性實施例在微影製程期間監視聚焦參數之方法之步驟的流程圖。該等步驟係如下：

2200-開始。

2210-在同一抗蝕劑中藉由兩個曝光序列來印刷至少第一對目標，在該兩個曝光中使用不同聚焦偏移，例如正聚焦偏移F+及相等且相反之負聚焦偏移F-；視情況在每次曝光中印刷兩個或多於兩個目標；

2220-藉由檢測每一對目標之第一目標(例如F+目標)來執行量測以獲得第一量測值；

2230-藉由檢測每對目標之第二目標(例如F-目標)來執行量測以獲得第二量測值；

2240-藉由組合來自一對目標之第一目標及第二目標之繞射信號以獲得差度量且接著使用校準資訊來計算聚焦之量測；視情況組合來自兩對或多於兩對目標之繞射信號以獲得組合之差度量及/或多個差度量；

2250-將所計算聚焦量測用於後續曝光之聚焦設定中。

2270-藉由組合來自一對目標之第一目標及第二目標之繞射信號以獲得差度量且接著使用校準資訊來計算散光之量測；視情況組合來自兩對或多於兩對目標之繞射信號以獲得組合之差度量及/或多個差度量使得散光之量度較穩固；

2280-將所計算聚焦量測用於後續曝光之校準及/或散光設定中。

2290-結束。

所提及之歐洲專利申請案中給出了此等步驟內之更多細節。

第六實施例

圖21呈現第六實施例，其中圖5中所說明的類型之散射計用以自一或多個聚焦度量衡目標捕捉正及負繞射階。在此實施例中，使用組合在第一方向(比如X)及第二方向(Y)兩者上係週期性的特徵之二維光柵T。根據本發明之第一態樣，光柵T包含與具有相對較低密度之特徵之區帶(由較淺影線及字母S指示之「稀疏區帶」)交錯的具有相對較高密度之特徵之區帶(由較深影線及字母D指示之「緻密區帶」)之重複配置。在引言及申請專利範圍之語言中，「第一區帶」可為緻密區帶，而稀疏區帶為「第二區帶」。在緻密區帶中之每一者內，存在第一特徵2306之重複配置，每個第一特徵之最小尺寸接近於但不小於印刷步驟之解析度極限。如圖21中的插圖細節所說明，緻密區帶中之第一特徵2306之重複配置係由諸如2310處所說明之實例的胞元圖案界定。相似地，在此實例中，稀疏區帶中之第一特徵之重複配置係由諸如2312處所說明之實例的胞元圖案界定。不同區帶連同其中之特徵之重複配置因此界定在第一方向(例如X)及第二方向(Y)兩者上係週期性的目標結構。

僅僅出於實例起見，圖21中之胞元圖案2310及2312不同於用於圖8中之胞元圖案。可在不同設計中使用多種胞元圖案，以獲得適合製程範圍之單一目標設計，或獲得針對特定處理環境及特定聚焦量測方法而特定最佳化的目標設計。上文已參看圖9至圖20解釋並說明了另外設計實例及原理。其取決於待使用之量測方法以及設計選擇：具有二維性質之第一特徵是否有利於在具有區帶之二維配置的目標區帶中使用。

在2302處說明在照明路徑IP之光瞳平面中的檢測照明分佈(簡言之被稱作照明剖面)。與在第一實施例中一樣，使用分段孔徑器件13來代替圖5中所展示之單極孔徑13S及13N。使用此分段孔徑之原理與在第一實施例中大體上相同。然而，根據引言中所提及之本發明之第二態樣，照明剖面中之區段之形式與在第一實施例中的照明剖面中之區段之形式不同。如前所述，此分段照明剖面具有被標註為a及b的兩個亮區段，其彼此成180度對稱。在自每一亮區段之X方向及Y方向上，分佈係暗的。此等方向X及Y對應於二維光柵T之週期性方向，其在運用檢測輻射光點照明目標時為繞射方向。該等方向在此實例中係正交的，但原則上其無需正交，且原則上可存在多於兩個週期性方向。

此實施例中之分段照明與第一實施例之不同之處在於：經照明區(亮區段a及b一起)之徑向範圍在週期性方向上比其在週期性方向之間中間的方向上更大。在此特定實例中，亮區段為三角形，而非圓圈區段。假設圓圈2320表示照明系統光瞳之極限(NA=1)，則將看到，例如三角形b之隅角2322及2324在X方向及Y方向上完全延伸至此圓圈。另一方面，在此等方向之間中間的點2326處，亮區段在圓圈2320之半徑內的一點處終止。為進行比較，以點線2328展示圓形區段之輪廓。雖然經照明 區中之每一者在此實例中具有三角形之形式，但符合此準則之其他形狀亦係可能的。作為一項實例，雖然照明剖面中之亮三角形區被說明為具有尖隅角，但可提供直邊緣、圓化隅角及/或弧形邊緣，以減小非想要的散射效應。

現在，此不同照明剖面之益處為減少(理想地避免)由在第一方向及第二方向兩者上之輻射之同時繞射引起的繞射信號之間的串擾。當經分段照明剖面2302用以在二維光柵T上形成檢測輻射光點時，收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈變為如2304處所展示。亮區a₀及b₀表示來自目標之零階繞射信號。以字尾「+1y」及「-1y」標註之區表示已在Y方向上繞射的+1及-1階繞射信號，該Y方向為光柵T之一個週期性方向。同時，以字尾「+1x」及「-1x」標註之亮區表示已在X方向上繞射的+1及-1階繞射信號，該X方向為光柵T之另一週期性方向。

歸因於照明剖面中之亮區段a及b在週期性方向之間中間的方向上之經限定徑向範圍，亦限定高階繞射信號之範圍，使得其在區2330中並不重疊。如由點線白色輪廓2332所說明，在圖8之(a)中所展示之圓化區段的狀況下，相同繞射角將造成不同階重疊且且因此造成不同繞射信號之間的干涉。三角形區段並不以相同方式重疊的事實說明此經修改照明剖面允許在較寬波長及光柵節距條件範圍下，甚至在存在二維光柵的情況下獲得所希望的繞射信號。

圖22說明在收集路徑之光瞳中的另一經修改照明剖面2402及所得繞射圖案2404。假設與圖21中所說明之情形相比，輻射之波長較短，及/或光柵T之週期較長。繞射角變得較小，使得一階繞射信號a_+1y等在偵測到之繞射圖案2404中在每一方向上移動為更接近零階信號。二階 信號a_+2y及a_+2x亦開始處於偵測系統之孔徑內。即使在圖21之三角形分段照明剖面的情況下，不同繞射階亦將在光瞳中重疊，從而導致不同繞射信號之間的干涉。對於此情形，可將照明之分佈進一步限定於如由圓圈2403所展示之徑向範圍內。與亮區段在週期性方向之間的方向上之減小之徑向範圍組合，照明剖面允許在無干涉的情況下，甚至在較短輻射波長及/或較長光柵節距下獲得針對兩個方向之繞射信號。

返回至圖21及此第六實施例中之光柵T之設計，此實例中之第一特徵2306在X方向及Y方向兩者上具有相同的最小範圍。其在形式上相似於接觸孔特徵，該等特徵可在同一基板上之別處被發現為產品特徵。第一特徵無需在兩個方向上具有相同的尺寸。第一特徵2306個別地被展示為在緻密區帶胞元圖案2310與稀疏區帶胞元圖案2312之間係相同的，僅數目較少。如自上文之另外實例將看到，第一特徵在不同密度之區帶中無需相同。此外，不同密度之區帶中的一者或另一者可完全不具有第一特徵。

在此第六所說明之實例中，緻密區帶與稀疏區帶之寬度相等，且重複胞元圖案之寬度/高度亦相等。緻密區帶與稀疏區帶之寬度無需相等，如其所展示。重複胞元圖案之寬度/高度亦無需相等。目標之週期Px及Py被展示為在兩個方向上相等，但其無需相同。

可以不同方式利用用以在兩個或多於兩個不同方向上自特徵之同一週期性陣列同時獲得繞射信號之設施。一個益處在於：來自不同繞射方向之繞射信號行進通過檢測裝置(散射計)中之不同路徑。藉由將此等不同繞射信號組合在一起，可獲得相對於檢測裝置內之缺陷較穩固的聚焦或其他參數之量測。雖然第六實施例之二維目標光柵T具有可同時自單 一光柵獲取用於兩個方向之繞射信號的優點，但第一實施例之一維目標TH及TV通常將針對相似設計及製程環境提供更強的繞射信號。因此，其將取決於每一情形，使用哪個目標更佳。

基於上述原理，可設計將以圖21中所說明之方式提供聚焦敏感繞射信號的許多不同聚焦度量衡目標及目標對。結合適當照明及信號處理使用此等目標設計的方法可經應用以準確地量測、監視及控制微影裝置之聚焦指紋。可視需要分別地量測及報告場間及/或場內聚焦指紋。改良之聚焦指紋可用以將諸如ABF技術之技術的潛力用於高容量的高密度聚焦量測，且因此實現進階製程控制及演算度量衡技術。

具有具不同密度之區帶的二維配置之目標不限於應用於ABF技術。圖23說明一對目標T+及T-，其各自具有圖21中之目標T之形式，其係藉由圖16至圖18之+AST/-AST方法之變化中的不同像差設定來印刷。相似地，圖24說明一對目標T+及T-，其各自具有圖21中之目標T之形式，其係藉由圖16至圖18之+F/-F方法之變化中的不同聚焦設定來印刷。

雖然圖21、圖23及圖24展示橫越整個目標的性質為二維的區帶之配置，但性質為二維的目標亦可藉由提供在給定目標區中在第一週期性方向上性質為一維的且在另一區中在第二週期性方向上性質為一維的區帶之配置來產生。

圖25說明此類型之目標之一些變化(a)至(e)。每一目標T具有：一或多個區，其具有在與X軸對準之第一週期性方向上配置的區帶；及一個或多個其他區，其具有在與y軸對準之第二週期性方向上配置的區帶。圓圈S表示檢測裝置(例如圖5之散射計裝置)之光點。如可看到，在散 射計之光瞳內，將在兩個方向上獲得繞射信號。在引言及申請專利範圍之術語中，可看到，圖25之目標T包含：特徵之一或多個第一週期性陣列，其包含如在較早實施例中所界定之第一區帶及第二區帶；加特徵之一或多個第二週期性陣列，其包含第三區帶及第四區帶。與較早實施例相比之差異在於：第一週期性陣列及第二週期性陣列足夠小且足夠接近在一起，以在檢測裝置之光點S內被讀取為單一目標。光點S可具有例如20奈米或30或40奈米之直徑。圖25之(d)及(e)之配置相比於配置(a)至(c)可為有益的，且其最大化光點區域之使用。

參看圖25，應注意，光點S不必小於目標。在特定實施例中，光點S可大於目標。亦應注意，不必在散射計之光瞳平面中進行量測，亦可在影像平面中進行量測。詳言之，為了進行疊對之量測，可使用在不同層中具有光柵的相似目標，且可使用並不與目標部分重疊之光點S以藉由記錄散射計之影像平面中之信號來量測疊對。舉例而言，文件之全文特此以引用方式併入的公開專利申請案US 20160334715 A1中揭示了此等疊對量測之實例。為了根據所引用之專利申請案進行疊對之量測，可在不同層中之光柵之間引入偏置。替代地，單一目標之不同區域可具有不同偏置，從而根據上文所描述專利申請案中所描述的方法量測疊對。舉例而言，對於例如圖25之(e)之目標，目標之左側三角形象限層之光柵具有相對於該目標之另一層之偏置，且同時，彼目標之右側三角形象限層之光柵具有相對於該另一層之相反偏置。藉此可防止邊緣效應增大。基於上方所引用之專利申請案之教示，熟習此項技術者能夠進一步修改目標以進一步減小邊緣效應。

現在參看圖26，上文提及了在本發明之第二態樣之實施例 中原則上可存在多於兩個週期性方向，且該等週期性方向無需正交。圖21呈現使用二維光柵T的第六實施例之變化，該二維光柵T組合在三個方向上係週期性的特徵。該光柵T在每一區中包含具有不同密度之區帶或簡單長條及空間的重複配置。在三個區中的週期性方向不同，其對應於被標註為D、E、F之三個方向。該等方向相隔120度。

在2602處說明在照明路徑IP之光瞳平面中的檢測照明分佈(簡言之被稱作照明剖面)。與在第一實施例中一樣，使用分段孔徑器件13來代替圖5中所展示之單極孔徑13S及13N。使用此分段孔徑之原理與在第一實施例中大體上相同。為了與三方向目標一起使用，此分段照明剖面具有被標註為a、b及c之三個亮區段，其彼此成120度對稱。在自每一亮區段之三個方向D、E、F上，分佈係暗的。此等方向對應於二維光柵T之週期性方向，其在運用檢測輻射光點照明目標時為繞射方向。

此變體中之分段照明再次具有以下特性：經照明區(亮區段a、b及c一起)之徑向範圍在週期性方向上比其在週期性方向之間中間的方向上更大。如已經提及，可向亮區段提供圓化隅角及/或弧形邊緣，以減小非想要的散射效應。亦參看與圖22之比較，亮區段之徑向範圍可被限於比半徑NA=1小的半徑，其由圓圈2622表示。

當經分段照明剖面2602用以在二維光柵T上形成檢測輻射光點時，收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈變為如2604處所展示。被標註為a₀、b₀及c₀之亮區2630表示來自目標之零階繞射信號。在光瞳之中心被標註為a_-1d、b_-1e及c_-1f的區2632表示已分別自區段a、b及c在D、E及F方向上繞射的-1階繞射信號。在光瞳之外部區中，+1階繞射信號2634至少部分地落在光瞳內，在零階信號之間的空間中。其他+1及-1繞射階被說 明但未被標註。

歸因於照明剖面中之亮區段a、b及c在週期性方向D、E及F之間中間的方向上之經限定徑向範圍，亦限定高階繞射信號之範圍，使得其在中心區2632中或在外部區2634中並不與其他繞射信號重疊。繞射區段並不以相同方式重疊的事實說明此經修改照明剖面允許在較寬波長及光柵節距條件範圍下，甚至在存在二維光柵的情況下獲得所希望的繞射信號。

具有三個週期性方向之目標T可包含具有不同密度之區帶之配置，其包括包含如本發明之第一態樣中所界定的第一特徵及/或第二特徵之區帶。第一及第二特徵以及胞元圖案可視需要適合於三個週期性方向。具有三個週期性方向之目標可由簡單長條或分段長條形成，以用於量測疊對及與聚焦或像差不相關的其他屬性。

結論

上述技術解決在微影製造設施中之聚焦及/或像差效能之量測時的多個問題。

本發明之第一態樣提供與典型設計規則相容且因此適合於高容量製造中之聚焦監視的聚焦度量衡目標。聚焦度量衡目標可由圖案化器件(倍縮光罩)上之圖案或以以數位形式儲存之無光罩圖案界定。

度量衡目標之某些特徵具有接近於但不小於印刷步驟之解析度極限的要求不應被視為排除以下可能性：所謂的「輔助特徵」提供於圖案化器件上，其自身並不印刷，但其增強了大到足以被印刷之特徵的印刷。

本發明之第二態樣提供用於檢測目標結構之方法及裝置， 其具有在不同方向上在繞射信號之間的干涉減小之風險。

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(例如具有為或約為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容易地修改及/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。

下文之經編號實施例清單中揭示本發明之其他實施例：

1.一種量測一微影裝置之聚焦效能之方法，該方法包含：(a)使用該微影裝置以印刷至少一第一聚焦度量衡目標在一基板上，該經印刷聚焦度量衡目標包括特徵之至少一第一週期性陣列；(b)使用檢測輻射以自該經印刷聚焦度量衡目標中之該第一週期性陣列獲得一或多個繞射信號；及(c)至少部分地基於步驟(b)中所獲得之該等繞射信號而導出聚焦效能之一量測， 其中該第一週期性陣列包含在至少一第一週期性方向上與第二區帶交錯的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同，其中該等第一區帶中之每一者包括第一特徵之一重複配置，每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限。

2.如實施例1之方法，其中該等第一區帶與該等第二區帶僅在該第一週期性方向上交錯。

3.如實施例1或2之方法，其中該聚焦度量衡目標進一步包括特徵之一第二週期性陣列，其中該第二週期性陣列包含與第四區帶交錯的第三區帶之一重複配置，該等第三區帶與該等第四區帶中之一特徵密度不同，其中該等第三區帶中之每一者包括第三特徵之一重複配置，每一第三特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限，且其中步驟(b)進一步包括自該經印刷聚焦度量衡目標中之該第二週期性陣列獲得一或多個繞射信號。

4.如實施例3之方法，其中該等第三區帶在正交於該第一週期性方向之一第二週期性方向上與該等第四區帶交錯。

5.如實施例3或4之方法，其中該等第一區帶與該等第三區帶中之該特徵密度相同，且該等第二區帶與該等第四區帶中之該特徵密度相同。

6.如實施例5之方法，其中該第二週期性陣列與該第一週期性陣列相同，但旋轉九十度。

7.如實施例3之方法，其中該等第三區帶在該第一週期性方向上與該等第四區帶交錯，特徵之該第一週期性配置與特徵之該第二週期性配置在 一或多個設計參數方面不同。

8.如實施例1或2之方法，其中該等第一區帶與該等第二區帶在該第一週期性方向上及在正交於該第一週期性方向之一第二週期性方向上交錯。

9.如任一前述實施例之方法，其中該等第一區帶中之該等第一特徵包含具有對應於該最小尺寸之一寬度且具有長於該最小方向之一長度的線。

10.如實施例9之方法，其中該等第一區帶中之該等第一特徵包含短切線，每一特徵具有對應於該最小尺寸之一寬度及長於該最小方向但小於該第一週期性陣列之一週期之四分之一的一長度。

11.如任一前述實施例之方法，其中該等第一特徵包括具有對應於該最小尺寸之一寬度且具有不同定向的線段。

12.如實施例11之方法，其中具有不同定向之該等線段中的該至少一些彼此形成接面特徵。

13.如實施例1至8中任一項之方法，其中該等第一特徵包含在兩個維度中具有該最小尺寸的特徵。

14.如任一前述實施例之方法，其中該等第二區帶中之每一者亦包括最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之該解析度極限的特徵之一重複配置。

15.如實施例14之方法，其中該等第二區帶中之該等特徵在形式上與該等第一區帶中之該等第一特徵相似，但以一不同密度被提供。

16.如任一前述實施例之方法，其中該等第一區帶中之該特徵密度大於該等第二區帶中之該特徵密度。

17.如實施例16之方法，其中該等第一區帶中之每一者進一步包括第二特徵之一重複配置，每一第二特徵之一最小尺寸至少為該等第一特徵之該最小尺寸的兩倍。

18.如任一前述實施例之方法，其中在步驟(b)中，在該等第一特徵之該最小尺寸小於40奈米時使用具有長於150奈米之一波長的輻射來獲得該等繞射信號。

19.如任一前述實施例之方法，其中步驟(b)中之該檢測輻射具有長於150奈米之一波長，而在步驟(a)中用以印刷該聚焦度量衡圖案的輻射之一波長小於20奈米。

20.如任一前述實施例之方法，其中該聚焦度量衡圖案中之特徵之該第一週期性陣列的該週期大於350奈米。

21.如實施例2之方法，其中該聚焦度量衡目標進一步包括特徵之一第二週期性陣列，其中該第二週期性陣列包含與第四區帶交錯的第三區帶之一重複配置，該等第三區帶與該等第四區帶中之一特徵密度不同，其中該等第三區帶中之每一者包括第三特徵之一重複配置，每一第三特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限，其中在步驟(a)中，藉由該微影裝置在一像差設定下予以印刷該第一聚焦度量衡目標，該像差設定誘發該第一週期性陣列與該第二週期性陣列之間的一相對最佳聚焦偏移。

22.如實施例21之方法，其中在步驟(b)中，該等繞射信號包括表示自該第一週期性陣列散射之輻射之一繞射階之一強度的信號及表示自該第二週期性陣列散射之輻射之一對應繞射階之一強度的信號。

22a.如實施例22之方法，其中在步驟(b)中，同時照明作為單一目標 的該第一週期性陣列及該第二週期性陣列，且同時捕捉自該第一週期性陣列散射之該等繞射信號及自該第二週期性陣列散射之該等繞射信號。

23.如實施例8或附屬於實施例8之實施例9至20中任一項之方法，其中在步驟(a)中，藉由該微影裝置在至少一第一像差設定下印刷該第一聚焦度量衡目標，該第一像差設定誘發具有該第一週期性方向之特徵與具有該第二週期性方向之特徵之間的一相對最佳聚焦偏移。

24.如實施例23之方法，其中在步驟(b)中，該等繞射信號包括表示在該第一週期性方向上自該週期性陣列散射之輻射之一繞射階之一強度的信號，及表示在該第二週期性方向上自該第二週期性陣列散射之輻射之一繞射階之一強度的信號。

24a.如實施例24之方法，其中在步驟(b)中，同時照明作為單一目標的該第一週期性陣列及該第二週期性陣列，且同時捕捉自該第一週期性陣列散射之該等繞射信號及自該第二週期性陣列散射之該等繞射信號。

25.如實施例1至20中任一項之方法，其中在步驟(b)中，使用該微影裝置之一第二像差設定將一第二聚焦度量衡目標印刷於該相同或一不同基板上，該第二像差設定具有與該第一像差設定不同的一正負號，且其中在步驟(c)中組合來自該等第一及第二度量衡圖案之繞射信號，以便以對該微影裝置之像差效能之一漂移不敏感的一方式判定該聚焦參數。

26.如實施例1至20中任一項之方法，其中在步驟(b)中，該第一聚焦度量衡目標及一第二聚焦度量衡目標係藉由印刷一目標圖案兩次在一基板上之同一抗蝕劑層中予以印刷，從而改變一聚焦偏移且添加一位置偏移使得該第二聚焦度量衡目標鄰近於該第一聚焦度量衡目標但自該第一聚焦度量衡目標偏移。

27.如任一前述實施例之方法，其中在橫越一基板之多個部位處重複該方法，藉此以量測橫越該基板之該微影裝置之聚焦效能的變化。

28.如任一前述實施例之方法，其中對監視基板執行該方法，使用聚焦效能之該等量測以在產品基板之處理時應用聚焦校正。

29.如任一前述實施例之方法，其中界定該(該等)聚焦度量衡目標之圖案並不包含在步驟(b)中引入來自該第一週期性陣列之該等繞射信號之聚焦相依不對稱性的特徵。

30.一種製造器件之方法，其中使用一微影製程將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：- 使用如任一前述技術方案之方法以監視該聚焦參數，及- 根據該經判定聚焦參數針對稍後基板而控制該微影製程。

31.一種用於一微影裝置中之圖案化器件，該圖案化器件包含當由該微影裝置印刷時界定一或多個器件圖案及一或多個度量衡圖案之特徵的對比部分，該等度量衡圖案包括至少一第一聚焦度量衡目標，該聚焦度量衡目標包括特徵之至少一第一週期性陣列，其中該第一週期性陣列包含在至少一第一週期性方向上與第二區帶交錯的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同，其中該等第一區帶中之每一者包括第一特徵之一重複配置，每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於由該微影裝置進行之該印刷的一解析度極限。

32.如實施例31之圖案化器件，其中該等第一區帶與該等第二區帶僅在該第一週期性方向上交錯。

33.如實施例31或32之圖案化器件，其中該聚焦度量衡目標進一步包括特徵之一第二週期性陣列，其中該第二週期性陣列包含與第四區帶交錯的第三區帶之一重複配置，該等第三區帶與該等第四區帶中之一特徵密度不同，且其中該等第三區帶中之每一者包括第三特徵之一重複配置，每一第三特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限。

34.如實施例33之圖案化器件，其中該等第三區帶在正交於該第一週期性方向之一第二週期性方向上與該等第四區帶交錯。

35.如實施例33或34之圖案化器件，其中該等第一區帶與該等第三區帶中之該特徵密度相同，且該等第二區帶與該等第四區帶中之該特徵密度相同。

36.如實施例35之圖案化器件，其中該第二週期性陣列與該第一週期性陣列相同，但旋轉九十度。

37.如實施例33之圖案化器件，其中該等第三區帶在該第一週期性方向上與該等第四區帶交錯，特徵之該第一週期性配置與特徵之該第二週期性配置在一或多個設計參數方面不同。

37a.如技術方案31或32之圖案化器件，其中該等第一區帶與該等第二區帶在該第一週期性方向上及在正交於該第一週期性方向之一第二週期性方向上交錯。

38.如實施例31至37或37a中任一項之圖案化器件，其中該等第一區帶中之該等第一特徵包含具有對應於該最小尺寸之一寬度且具有長於該最小方向之一長度的線。

39.如實施例38之圖案化器件，其中該等第一區帶中之該等第一特徵 包含短切線，每一特徵具有對應於該最小尺寸之一寬度及長於該最小方向但小於該第一週期性陣列之一週期之四分之一的一長度。

40.如實施例31至39中任一項之圖案化器件，其中該等第一特徵包括具有對應於該最小尺寸之一寬度且具有不同定向的線段。

41.如實施例40之圖案化器件，其中具有不同定向之該等線段中的該至少一些彼此形成接面特徵。

42.如實施例31至37中任一項之圖案化器件，其中該等第一特徵包含在兩個維度中具有該最小尺寸的特徵。

43.如實施例31至42中任一項之圖案化器件，其中該等第二區帶中之每一者亦包括最小尺寸接近於但不小於由該微影裝置進行之該印刷之該解析度極限的特徵之一重複配置。

44.如實施例43之圖案化器件，其中該等第二區帶中之該等特徵在形式上與該等第一區帶中之該等第一特徵相似，但以一不同密度被提供。

45.如實施例1至44中任一項之圖案化器件，其中該等第一區帶中之該特徵密度大於該等第二區帶中之該特徵密度。

46.如實施例45之圖案化器件，其中該等第一區帶中之每一者進一步包括第二特徵之一重複配置，每一第二特徵之一最小尺寸至少為該等第一特徵之該最小尺寸的兩倍。

47.如實施例31至46中任一項之圖案化器件，其中該聚焦度量衡圖案中之特徵之該第一週期性陣列的該週期大於350奈米。

48.如實施例32之圖案化器件，其中該聚焦度量衡目標進一步包括特徵之一第二週期性陣列，其中該第二週期性陣列包含與第四區帶交錯的第三區帶之一重複配置，該等第三區帶與該等第四區帶中之一特徵密度不 同，其中該等第三區帶中之每一者包括第三特徵之一重複配置，每一第三特徵之一最小尺寸接近於但不小於由該微影裝置進行之該印刷的一解析度極限。

48a.如實施例48之圖案化器件，其中該第一週期性陣列及該第二週期性陣列提供於單一目標區域內，以供具有例如20奈米或30或40奈米之一直徑的一輻射光點檢測。

49.如實施例31至48中任一項之圖案化器件，其中界定該(該等)聚焦度量衡目標之圖案並不包含在由該微影裝置進行之該印刷中引入該第一週期性陣列中之聚焦相依不對稱性的特徵。

50.如實施例31至49中任一項之圖案化器件，其中該等對比部分相對於在5奈米至20奈米之範圍內之一波長之輻射係反射的及非反射的部分。

51.一種製造器件之方法，其中使用一微影製程將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：- 使用如任一前述技術方案之方法以監視該微影製程之一效能參數，及- 根據該經判定效能參數針對稍後基板而控制該微影製程。

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界定。

13B‧‧‧分段孔徑

802‧‧‧在照明路徑IP之光瞳平面中的檢測照明分佈/分段照明剖面

804(H)‧‧‧收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈

804(V)‧‧‧收集路徑CP之光瞳平面中的輻射分佈

806‧‧‧第一特徵/短切線特徵

810'‧‧‧胞元圖案

810‧‧‧緻密區帶胞元圖案

812'‧‧‧胞元圖案

812‧‧‧稀疏區帶胞元圖案

850‧‧‧曲線

a‧‧‧亮區段/亮區

b‧‧‧亮區段/亮區

CP‧‧‧收集路徑

dF‧‧‧相對最佳聚焦偏移/距離

H₊₁‧‧‧區

H_-1‧‧‧區

Ha₀‧‧‧亮區

Hb₀‧‧‧亮區

IP‧‧‧照明路徑

P‧‧‧背向投影式光瞳平面

TH‧‧‧水平光柵

TV‧‧‧豎直光柵

V₊₁‧‧‧區

V_-1‧‧‧區

Va₀‧‧‧亮區

Vb₀‧‧‧亮區

Claims (14)

1. 一種量測一微影裝置之聚焦效能之方法，該方法包含：(a)使用該微影裝置以印刷至少一第一聚焦度量衡目標在一基板上，該經印刷聚焦度量衡目標包括特徵之至少一第一週期性陣列；(b)使用檢測輻射以自該經印刷聚焦度量衡目標中之該第一週期性陣列獲得一或多個繞射信號；及(c)至少部分地基於步驟(b)中所獲得之該等繞射信號而導出聚焦效能之一量測，其中該第一週期性陣列包含在至少一第一週期性方向上與第二區帶(zones)交錯(interleaved with)的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同，其中該等第一區帶中之每一者包括第一特徵之一重複配置，每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限。
2. 如請求項1之方法，其中該等第一區帶與該等第二區帶僅在該第一週期性方向上交錯。
3. 如請求項1或2之方法，其中該聚焦度量衡目標進一步包括特徵之一第二週期性陣列，其中該第二週期性陣列包含與第四區帶交錯的第三區帶之一重複配置，該等第三區帶與該等第四區帶中之一特徵密度不同，其中該等第三區帶中之每一者包括第三特徵之一重複配置，每一第 三特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限，且其中步驟(b)進一步包括自該經印刷聚焦度量衡目標中之該第二週期性陣列獲得一或多個繞射信號。
4. 如請求項3之方法，其中該等第三區帶在正交於該第一週期性方向之一第二週期性方向上與該等第四區帶交錯。
5. 如請求項3之方法，其中該等第一區帶與該等第三區帶中之該特徵密度相同，且該等第二區帶與該等第四區帶中之該特徵密度相同。
6. 如請求項5之方法，其中該第二週期性陣列與該第一週期性陣列相同，但旋轉九十度。
7. 如請求項3之方法，其中該等第三區帶在該第一週期性方向上與該等第四區帶交錯，特徵之該第一週期性配置與特徵之該第二週期性配置在一或多個設計參數方面不同。
8. 如請求項1或2之方法，其中該等第一區帶中之該等第一特徵包含具有對應於該最小尺寸之一寬度且具有長於該最小方向之一長度的線。
9. 如請求項8之方法，其中該等第一區帶中之該等第一特徵包含短切線，每一特徵具有對應於該最小尺寸之一寬度及長於該最小方向但小於該第一週期性陣列之一週期之四分之一的一長度。
10. 如請求項1或2之方法，其中該等第一特徵包括具有對應於該最小尺寸之一寬度且具有不同定向的線段。
11. 一種製造器件之方法，其中使用一微影製程將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用如請求項1至10中任一項之方法以監視該微影製程之一效能參數，及根據該經判定效能參數針對稍後基板而控制該微影製程。
12. 一種用於一微影裝置中之圖案化器件，該圖案化器件包含當由該微影裝置印刷時界定一或多個器件圖案及一或多個度量衡圖案之特徵的對比部分，該等度量衡圖案包括至少一第一聚焦度量衡目標，該聚焦度量衡目標包括特徵之至少一第一週期性陣列，其中該第一週期性陣列包含在至少一第一週期性方向上與第二區帶交錯的第一區帶之一重複配置，該等第一區帶與該等第二區帶中之一特徵密度不同，其中該等第一區帶中之每一者包括第一特徵之一重複配置，每一第一特徵之一最小尺寸接近於但不小於由該微影裝置進行之該印刷的一解析度極限。
13. 如請求項12之圖案化器件，其中該聚焦度量衡目標進一步包括特徵之一第二週期性陣列， 其中該第二週期性陣列包含與第四區帶交錯的第三區帶之一重複配置，該等第三區帶與該等第四區帶中之一特徵密度不同，且其中該等第三區帶中之每一者包括第三特徵之一重複配置，每一第三特徵之一最小尺寸接近於但不小於該印刷步驟之一解析度極限。
14. 如請求項13之圖案化器件，其中該等第三區帶在正交於該第一週期性方向之一第二週期性方向上與該等第四區帶交錯。

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