TWI689791B - 用於校準一對互補繞射圖案之方法和相關度量衡方法及設備 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種校準包含一第一互補繞射圖案及一第二互補繞射圖案之一對互補繞射圖案之方法，該對互補繞射圖案係自對藉由一微影製程而形成之一結構執行一度量衡製程來獲得。該方法包含執行至少一精細校準階段以校準該對互補繞射圖案。該校準階段包含：遍及偵測器區域之至少一部分內插該第一互補繞射圖案之量測值；及藉由使該第二互補繞射圖案平移及旋轉中之一個或兩個操作而最小化該第二互補繞射圖案中之量測值與自該第一互補繞射圖案之該內插之對應內插值之間的一殘差。亦揭示一種使用該校準方法量測一結構之一所關注參數的方法，及一種相關度量衡設備。

Description

用於校準一對互補繞射圖案之方法和相關度量衡方法及設備
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之度量衡方法及設備，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
微影設備為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影設備可例如將圖案化器件(例如光罩)處之圖案(亦常常被稱作「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵之最小大小。當前在使用中之典型波長為365奈米(i線)、248奈米、193奈米及13.5奈米。相比於使用例如具有193奈米之波長之輻射的微影設備，使用具有在4奈米至20奈米之範圍內之波長(例如6.7奈米或13.5奈米)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用以在基板上形成較小特徵。
低k1 微影可用以處理尺寸小於微影設備之經典解析度極限的特徵。在此製程中，可將解析度公式表達為CD = k1 ×λ/NA，其中λ為所使用輻射之波長、NA為微影設備中之投影光學件之數值孔徑、CD為「臨界尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此狀況下為半間距)且k1 為經驗解析度因數。一般而言，k1 愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用至微影投影設備及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於：NA之最佳化、自訂照明方案、使用相移圖案化器件、設計佈局之各種最佳化，諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及製程校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影設備之穩定性之嚴格控制迴路可用以改良在低k1 下之圖案之再生。
在已知度量衡技術中，藉由在某些條件下量測目標兩次，同時使目標旋轉或改變照明模式或成像模式以分別獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度，來獲得疊對量測結果。關於給定目標之強度不對稱性(此等繞射階強度之比較)提供目標不對稱性(亦即目標中之不對稱性)之量測。目標中之此不對稱性可用作疊對(兩個層之不當未校準)之指示符。
在使用可見光量測輻射產生目標之暗場影像的一些度量衡器件中，通常自遍及所關注區而平均化之強度值判定強度不對稱性。然而，此對於使用EUV量測輻射及具有低數值孔徑之投影光學件的更為新近度量衡器件並非實用的，尤其在量測輻射包含多於一個波長時。對諸如此等度量衡工具之度量衡工具上的經量測信號求平均值意謂使繞射階中所含有之資訊達到平均數且因此丟失。量測多個波長以增大對所關注參數之敏感度，且此敏感度藉由對所有波長求平均值而顯著地減小。然而，對於諸如此等度量衡器件之度量衡器件，橫越偵測器趨向於存在相當大的強度梯度。相當大強度梯度意謂經量測繞射圖案之校準(例如子像素校準)係具決定性的，使得可以子像素為基礎比較強度值。
本發明揭示一種校準繞射圖案以用於子像素比較之改良之方法。
在本發明之一第一態樣中，提供一種校準包含一第一互補繞射圖案及一第二互補繞射圖案之一對互補繞射圖案之方法，該對互補繞射圖案係自對藉由一微影製程而形成之一結構執行一度量衡製程來獲得；該方法包含執行至少一精細校準階段以校準該對互補繞射圖案，其中該精細校準階段包含：遍及偵測器區域之至少一部分內插該第一互補繞射圖案之量測值；及藉由使該第二互補繞射圖案平移及旋轉中之一個或兩個操作而最小化該第二互補繞射圖案中之量測值與自該第一互補繞射圖案之該內插之對應內插值之間的一殘差。
在本發明之一第二態樣中，提供一種量測在一微影製程中形成於一基板上之一結構之一關注參數的方法，其包含：運用量測輻射照明該結構；在由該結構進行之該量測輻射之繞射之後偵測一互補對之繞射階，以獲得包含一第一互補繞射圖案及一第二互補繞射圖案的一對互補繞射圖案；藉由執行該第一態樣之該方法來校準該對互補繞射圖案；及藉由一或多個校準對之量測值之一比較而判定用於該所關注參數之一值，每一對量測值包含該第一互補繞射圖案之該等量測值中之一者及該第二互補繞射圖案之該等量測值中之一者。
在本發明之一第三態樣中，提供一種度量衡設備，其包含：用於一基板之一支撐件，該基板具有使用一微影製程形成於其上之一結構；一光學系統，其用於運用量測輻射照明該結構；一偵測器，其用於偵測由該結構散射之該量測輻射；及一處理器，其經組態以執行該第一態樣之該方法，及/或控制該度量衡設備以執行該第二態樣之該方法。
在本文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如具有為365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線輻射(EUV，例如具有在約5奈米至100奈米之範圍內之波長)。
如本文中所使用之術語「光罩」或「圖案化器件」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案；術語「光閥」亦可用於此內容背景中。除了經典光罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此等圖案化器件之實例亦包括： -可程式化鏡面陣列。以引用方式併入本文中之美國專利第5,296,891號及第5,523,193號中給出關於此等鏡面陣列之更多資訊。 -可程式化LCD陣列。以引用方式併入本文中之美國專利第5,229,872號中給出此構造之實例。
圖1示意性地描繪微影設備LA。微影設備LA包括：照明系統(亦被稱作照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；支撐結構(例如光罩台) T，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MA之第一定位器PM；基板台(例如晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確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。
在操作中，照明器IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL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。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化器件MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS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各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、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」PS同義。
微影設備可屬於以下類型：其中基板之至少一部分可由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-其亦被稱作浸潤微影。以引用方式併入本文中之美國專利第6,952,253號及PCT公開案第WO99-49504號中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影設備LA亦可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台WT及例如兩個或多於兩個支撐結構T (圖中未繪示)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台/結構，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將圖案化器件MA之設計佈局曝光至基板W上。
在操作中，輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如光罩台T)上之圖案化器件(例如光罩MA)上，且係由該圖案化器件MA而圖案化。在已橫穿光罩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WT，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM且有可能另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑準確地定位光罩MA。可使用光罩校準標記M1、M2及基板校準標記P1、P2來校準光罩MA及基板W。儘管如所說明之基板校準標記佔據專用目標部分，但該等基板校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校準標記)。
如圖2所展示，微影設備LA可形成微影製造單元LC (有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或(微影)叢集)之部分，微影製造單元LC常常亦包括用以對基板W執行曝光前製程及曝光後製程之設備。習知地，此等設備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、例如用於調節基板W之溫度(例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)之冷卻板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W、在不同製程設備之間移動基板W且將基板W遞送至微影設備LA之裝載匣LB。微影製造單元中常常亦被集體地稱作塗佈顯影系統之器件通常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自身可受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU而控制微影設備LA。
為了正確且一致地曝光由微影設備LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。出於此目的，可在微影製造單元LC中包括檢測工具(圖中未繪示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行例如調整，尤其是在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下。
亦可被稱作度量衡設備之檢測設備係用以判定基板W之屬性，且尤其判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在層與層間如何變化。檢測設備可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影製造單元LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為單機器件。檢測設備可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分已被移除)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。
通常微影設備LA中之圖案化製程為在處理中之最具決定性步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放之高準確度。為了確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3示意性地所描繪。此等系統中之一者為微影設備LA，其(實際上)連接至度量衡工具MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的合作以增強總體製程窗且提供嚴格控制迴路，從而確保由微影設備LA執行之圖案化保持在製程窗內。製程窗界定製程參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該製程參數範圍內特定製造製程得到所界定結果(例如功能半導體器件)-通常在該製程參數範圍內，微影製程或圖案化製程中之製程參數被允許變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行演算微影模擬及計算以判定哪種光罩佈局及微影設備設定達成圖案化製程之最大總體製程窗(在圖3中由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。通常，解析度增強技術經配置以匹配於微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用以偵測在製程窗內何處微影設備LA當前正操作(例如使用來自度量衡工具MT之輸入)以預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖3中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
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。用以進行此類量測之工具通常被稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡工具MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之接物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影製程之參數(量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測)，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影製程之參數，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。全文係以引用方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可使用來自軟x射線及可見光至近IR波長範圍之光來量測光柵。
在第一實施例中，散射計MT為角度解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之屬性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果引起。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生相似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經導向至目標上且自目標反射或散射之輻射經導向至光譜儀偵測器上，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生經所偵測之光譜的目標之結構或剖面。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對每一偏振狀態之散射輻射來判定微影製程之參數。此度量衡設備藉由在度量衡設備之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110 及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。EUV 光譜反射量測術
圖4說明EUV度量衡方法，而圖5說明EUV度量衡設備300。該設備可用作用於量測圖1之製造系統中處理的基板W之參數的EUV度量衡設備244之實例。由EUV度量衡設備使用之量測輻射可包含在0.1奈米至100奈米之波長範圍之輻射，或視情況在1奈米至100奈米之波長範圍之輻射，或視情況在1奈米至50奈米之波長範圍內之輻射，或視情況在10至20奈米之波長範圍內之輻射。
在圖4中，將目標T示意性地表示為包含球形參考座標系之原點處之一維光柵結構。相對於該目標來定義軸X、Y及Z。(當然，原則上可定義任何任意座標系統，且每一組件可具有其自有的可相對於所展示之參考座標系統而定義的局域參考座標系統)。將目標結構之週期性方向D與X軸校準。該圖式並非真實透視圖，而僅為示意性說明。X-Y平面為目標及基板之平面，且為了清楚起見被展示為朝向檢視者傾斜，其由圓圈302之傾斜圖表示。Z方向定義垂直於基板之方向N。在圖4中，入射射線中之一者被標註為304且具有掠入射角α。在此實例中，入射射線304 (及形成輻射光點S之所有入射射線)實質上處於平行於X-Z平面之平面中，該平面為界定方向D及N且由圓圈306表示之平面。並未由目標T之週期性結構散射之反射射線308在圖解中朝向目標之右側以仰角α出射。
為了執行光譜反射量測術，使射線308及其他反射射線分解成包含不同波長之射線的光譜310。舉例而言，可使用掠入射繞射光柵312來產生光譜。該光譜係由光譜偵測器313偵測。可(例如)為具有像素陣列之CCD影像偵測器的此光譜偵測器313係用以將光譜變換成電氣信號且最終變換成數位資料以供分析。
除了光譜310以外，使用繞射階偵測器350亦可偵測高(非零)繞射階352 (例如至少+1及-1階，及可能其他高階)。雖然此處展示一個繞射階偵測器350，但可使用多於一個高階偵測器；舉例而言，第一高階偵測器用於+1階，且第二高階偵測器用於-1階。繞射階偵測器350可例如為具有像素陣列之CCD影像偵測器。
在實務系統中，輻射304之光譜可經受時間變化，此將干擾分析。為了相對於此等變化正規化所偵測之光譜310及/或高繞射階352，藉由參考光譜偵測器314捕捉參考光譜。為了產生參考光譜，使源輻射316由另一繞射光柵318繞射。光柵318之零階反射射線形成入射射線304，而光柵318之一階繞射射線320形成由參考光譜偵測器314偵測之參考光譜。獲得表示參考光譜之電信號及資料以用於分析。
自針對入射角α之一或多個值所獲得的經量測光譜310及/或高繞射階352，可以下文進一步所描述之方式計算目標結構T之屬性之量測值。
轉向圖5，提供用於藉由圖4之方法量測形成於基板W上之度量衡目標T之屬性的EUV度量衡設備300。各種硬體組件被示意性地表示。可由熟習相關技術者根據熟知設計原理應用現有組件及經特殊設計組件之混合來執行此等組件之實務實施。提供支撐件(未詳細地展示)以用於將基板固持於相對於待描述之其他組件之所要位置及定向處。輻射源330將輻射提供至照明系統332。照明系統332提供由射線304表示之EUV量測輻射光束，該射線304在目標T上形成經聚焦輻照光點。照明系統332亦將參考光譜320提供至參考光譜偵測器314。可方便地將組件312、313等認為是光譜偵測系統333。
此實例中之基板W被安裝於具有定位系統334之可移動支撐件上，使得可調整射線304之入射角α及/或可調整基板W之x, y, z位置。在此實例中，按照在源330及照明系統332保持靜止的同時傾斜基板W以改變入射角之便利性來選擇該可移動支撐件。為了捕獲反射射線308，偵測系統333具備一另外可移動支撐件336，使得該可移動支撐件相對於靜止照明系統移動達角度2α，或相對於基板移動達角度α。在反射量測術之掠入射體系中，方便的是藉由參考基板之平面而界定入射角α，如所展示。當然，入射角可同樣被定義為入射射線I之入射方向與垂直於基板之方向N之間的角度。
提供額外致動器(圖中未繪示)以將每一目標T帶入至經定位有經聚焦輻射光點S之位置中。(從另一方面看，將光點帶至經定位有目標之位置)。在實務應用中，在單一基板上可存在待量測之一連串個別目標或目標部位，且在一連串基板上亦可存在待量測之一連串個別目標或目標部位。原則上，當照明系統及偵測器313、350保持靜止時基板及目標是否移動及再定向、或當照明系統及偵測器313、350移動時基板是否保持靜止，或具有相對移動之不同組件藉由此等技術之組合是否達成係不重要的。本發明涵蓋所有此等變化形式。
如已經參看圖4所描述，由目標T及基板W反射之輻射在其照射於光譜偵測器313上之前分裂成不同波長之射線之光譜310。光譜偵測器313及/或繞射階偵測器350包含例如位置敏感EUV偵測器，通常為偵測器元件陣列。在每一狀況下，該陣列可為線性陣列，但實務上可提供元件(像素)之2維陣列。光譜偵測器313及/或繞射階偵測器350可例如為電荷耦合器件(charge coupled device; CCD)影像感測器。
處理器340自偵測器350、313及314接收信號。詳言之，來自光譜偵測器313之信號ST表示目標光譜、來自繞射階偵測器350之信號SF表示高階繞射圖案，且來自偵測器314之信號SR表示參考光譜。處理器340可自目標光譜減去參考光譜，以獲得目標之反射光譜，該反射光譜相對於源光譜中之變化而正規化。在處理器中使用用於一或多個入射角之所得反射光譜，以計算目標之屬性，例如CD或疊對之量測。相似地，處理器340可自高繞射階圖案(光譜) 352減去參考光譜以獲得高階繞射圖案，該等高階繞射圖案相對於源光譜中之變化而正規化。可在強度不對稱性量測中比較此等高繞射階圖案352，以計算目標之屬性，例如疊對或焦點之量測。
實務上，可以一系列短脈衝提供來自源330之輻射，且可針對每一脈衝一起捕捉信號SR及ST。在每一個別脈衝聚集成在此入射角下用於此目標的總反射光譜之前，計算用於該每一個別脈衝之差信號。以此方式，脈衝之間的源光譜之不穩定性得以校正。脈衝速率可為每秒數千或甚至數萬(赫茲)。經聚集以量測一個反射光譜之脈衝之數目可為例如數十個或數百個。即使在具有如此多脈衝的情況下，實體量測亦只花費幾分之一秒。
在將此EUV光譜反射量測術應用至半導體製造中之度量衡的情況下，可使用小光柵度量衡目標。使用偵測器350、313及314來捕捉多個繞射光譜，同時將掠入射角α設定成各種不同值。在使用由光譜偵測器313偵測之光譜及目標結構之數學模型的情況下，可執行重建構計算以獲得CD及/或其他所關注參數之量測。替代地或另外，可將由繞射階偵測器350偵測之互補高繞射階進行比較以判定目標結構中之不對稱性，且因此判定取決於目標屬性的一或多個相關所關注參數，諸如疊對、焦點或劑量。
在散射計MT之一項實施例中，散射計MT經調適以藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性係與疊對之範圍有關)來量測兩個未校準光柵或週期性結構之疊對。可將兩個(通常重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成為處於晶圓上大體上相同的位置。散射計可具有如例如共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性可明確區分的。此提供用以量測光柵中之未校準之直接了當的方式。可在全文係以引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差經由該等週期性結構之不對稱性予以量測的另外實例。
圖6展示基板W上之諸如可用以量測疊對的例示性度量衡目標T。該目標T可包含藉由微影製程而主要在抗蝕劑中且亦在例如蝕刻製程之後形成的複合光柵或子目標32、33、34、35之總體。針對疊對應用，子目標32、33、34、35可為在晶圓上之相同位置上在不同但未必連續的層中形成的一對相似光柵(間距間距、CD、SWA等)。度量衡設備將量測此兩個重疊光柵之間的未校準，此被稱為疊對量測。在一實施例中，目標T可經設計為用於使用合適散射計進行暗場量測。通常將使暗場目標小於可用照明光點31 (典型目標為5×5平方微米，而照明光點具有35微米之直徑)。因而，將存在足夠的空間來使用多個疊對子目標32、33、34、35，該等疊對子目標可被同時量測，從而允許量測多個功能。子目標32、33、34、35可在其定向方面不同(如所展示)，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在所說明之特定實例中，子目標32及34為分別具有偏置+d、-d之X方向子目標，且子目標33及35為分別具有偏移+d及-d的Y方向子目標。替代地，僅在一個方向上進行量測將僅需要一半的子目標，亦即僅需要對應於彼方向之子目標。雖然說明了四個子目標，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，九個複合子目標之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在由偵測系統捕捉之影像中識別此等子目標之單獨影像。
在一實施例中，可接著判定目標之不對稱性，且因此判定例如疊對。此判定可使用影像處理器及控制器藉由比較針對每一週期性結構32至35針對+1及-1階(或其他互補高階)所獲得的強度值以識別其強度之任何差(亦即強度不對稱性)來完成。術語「差」不意欲係僅指減法。差可以比率形式或以總和形式來計算。使用用於數個週期性結構之經量測強度不對稱性，連同彼等週期性結構之疊對偏置之知識(在適用時)，以計算目標T附近之微影製程之一或多個效能參數。所關注之效能參數為疊對。可計算微影製程之其他效能參數，諸如焦點及/或劑量。舉例而言，可回饋該一或多個效能參數以用於改良微影製程、用以改良散射計自身之量測及計算製程且用以改良目標T之設計。
更具體言之，使用例如全文係以引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案US 20160161863中所描述之方法的情況下，含有子目標32至35之兩個層之間的疊對可藉由包含以下步驟之方法予以量測。在初始步驟中，經由圖2之微影製造單元處理基板(例如半導體晶圓)一或多次，以產生包括包含週期性結構32至35之目標的結構。在下一步驟中，使用一階繞射光束中之一者(比如-1)來獲得來自週期性結構32至35之第一繞射圖案。在一實施例中，使用第一照明模式。接著，無論是藉由例如改變照明模式或改變成像模式抑或藉由使基板W在度量衡設備之視場中旋轉180°，使用另一一階繞射光束+1皆獲得來自週期性結構之第二繞射圖案。因此，在第二影像中捕捉+1繞射輻射。在一實施例中，改變經照明模式且使用第二照明模式。在一實施例中，可藉由在0°及180°基板定向下進行量測而移除工具誘發假影，比如工具誘發移位(Tool Induced Shift; TIS)。接著例如藉由計算每一子目標之繞射圖案內之強度位準之差來比較第一繞射圖案與第二繞射圖案。
疊對度量衡之重要的考慮因素為：自目標散射之光不僅含有疊對資訊，而且含有關於製程誘發之結構不對稱度之資訊。製程誘發之結構不對稱性之貢獻常常被視為對所關注準確量測(諸如疊對)有害。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案15/133,866、14/906,896、13/799,673、13/181,932、62/420,375包含將對經量測強度之製程誘發之不對稱性貢獻進行區分的方法。
以方程式而言，在不存在製程誘發之不對稱性貢獻的情況下，將疊對OVE 與強度不對稱性A之間的關係假定為：
Figure 107131403-A0304-0001
 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OVE 。藉由使用具有如已經描述的不同已知偏置(例如+d及-d)之光柵之兩種量測，可使用以下方程式來計算疊對誤差OVE ：
Figure 107131403-A0304-0002
引入製程誘發之不對稱性貢獻，例如底部光柵不對稱性之第一效應為：方程式(1)之「理想」正弦曲線不再適用。然而，至少大致地，底部光柵不對稱性或其他製程誘發之不對稱性具有將強度移位項K0 及相移項ϕ加至強度不對稱性
Figure 02_image005
之效應。此強度移位項K0 及相移項ϕ係取決於目標與量測輻射之選定特性(諸如量測輻射之波長及/或偏振及/或入射角)之組合，且對製程變化敏感。以方程式而言，用於計算疊對之關係變成：
Figure 107131403-A0304-0003
 其他方法可發現足以忽略相移項ϕ且僅校正強度移位項K0 。在任何狀況下，計算疊對OVE 現在將需要例如對具有例如不同偏置之額外子目標及/或使用不同特性之量測輻射來進行額外量測，使得此等額外項可被消除或校正。使用額外子目標不具有吸引力，此係因為其需要用於額外子目標之較多倍縮光罩/基板面積。因此，諸如已經關於圖6所描述的度量衡設備可經調適以使用具有多於一個特性，例如具有不同波長及/或偏振及/或入射角之量測輻射來量測目標。此設備可能夠運用具有不同特性之量測輻射，例如使用寬頻帶或多波長量測輻射來進行同時多個量測，藉此減少量測時間。
在諸如前述較早專利申請案中所描述之暗場度量衡器件的暗場度量衡器件中，使用遍及用於每一子目標之所關注區之經平均化強度值來執行強度不對稱性量測。此對於非EUV (例如可見光)波長量測輻射係實務的，尤其在每次使用單一波長之此類輻射執行量測時。然而，將遍及所關注區之強度平均化在使用EUV量測輻射時，尤其使用多個波長之EUV量測輻射時會變得不切實際。EUV度量衡器件內之投影光學件將具有低數值孔徑(NA)，此趨向於導致所偵測之影像上之較大強度梯度且因此導致大的像素間強度變化。另外，用於不同波長之繞射階將僅以小量分離且因此將重疊(例如具有重疊高斯(Gaussian)尾部)。
由於此，所比較之兩個互補繞射圖案(來自對應高階)應例如在子像素準確度內極準確地校準。理想地，校準應在像素之第100個數量級內準確。可接著以子像素為基礎對兩個影像中之對應像素進行比較。因而，提議校準影像之方法。
揭示了一種校準包含第一互補影像或第一互補繞射圖案(例如具有正繞射階，例如由繞射階偵測器350所量測)及第二互補影像或第二互補繞射圖案(例如具有負繞射階，例如由繞射階偵測器350所量測)的一對互補影像或繞射圖案之方法，其中該對互補繞射圖案係自在微影製程中形成之結構執行度量衡製程來獲得。該方法包含：執行粗略校準階段以判定該對互補繞射圖案之定向軸(例如藉由主成份分析(PCA))且在一像素或更大之準確度內校準該對互補繞射圖案；及執行精細校準階段以在一子像素準確度內校準該對互補繞射圖案。
精細校準階段可包含：針對互補繞射圖案中之一者(例如第一互補繞射圖案)遍及偵測器內插強度變化；計算在第二互補繞射圖案之樣本點中的每一者處之兩個互補繞射圖案之間的校準誤差；及使用非線性求解程序以藉由旋轉及/或平移第二互補繞射圖案來最小化此誤差。現在將結合圖7、圖8及圖9更詳細地描述所提議方法。
圖7為所提議方法之流程圖，而圖8在概念上說明該方法之粗略校準階段。首先參看圖7，粗略校準階段700開始於步驟705：例如藉由照明結構且偵測互補高繞射階而對結構執行量測，從而獲取兩個互補繞射圖案。圖8之(a)展示作為在偵測器上所偵測之兩個互補繞射圖案800a、800b的步驟705之結果。在此實例中，第一互補繞射圖案800a對應於-1繞射階圖案之繞射圖案，且第二互補繞射圖案800b對應於+1繞射階圖案之繞射圖案。互補繞射圖案800a、800b中之每一者包含遍及所關注區(由每一陰影橢圓表示)內之偵測器區域的複數個所偵測之強度值。
在步驟710處，使互補繞射圖案中之一者(在此實例中第二互補繞射圖案800b)相對於像素柵格成鏡像(此係因為互補繞射圖案800a、800b來自相反階且因此彼此成鏡像)。在此之後，在步驟715處，判定兩個互補繞射圖案800a、800b之定向軸。可使用PCA來執行步驟715。更具體言之，對於每一繞射圖案800a、800b，可計算其質心，且基於繞射圖案力矩(例如二階中心力矩)建構協方差矩陣。此協方差矩陣之特徵向量將對應於繞射圖案強度之長軸及短軸，且因此可判定每一繞射圖案之定向軸。圖8之(b)說明此步驟之結果，該圖展示第二互補繞射圖案800b已成鏡像且展示每一互補繞射圖案800a、800b之定向軸。
步驟720及725分別包含使互補繞射圖案800a、800b中之一者旋轉及平移至另一者上。步驟720及725之次序並不重要。在已知定向軸的情況下，在大致單一像素準確度下直接執行步驟720及725。圖8之(c)在概念上說明此等步驟720、725，其中互補繞射圖案800b已經旋轉至與互補繞射圖案800a相同的定向，且箭頭表示平移步驟725。
為了達成必需子像素準確度，方法接著繼續進行至精細校準階段730，其將結合圖9加以描述。在步驟735處，執行遍及互補繞射圖案中之一者之強度值的內插，互補繞射圖案中之一者在此實例中為第一互補繞射圖案800a。圖9之(a)表示此情形，該圖包含針對第一互補繞射圖案800a之強度相對於偵測器上之像素部位的第一標繪圖(被標註為-1)，其中內插值被展示為線910。亦展示針對第二互補繞射圖案800b之強度相對於偵測器上之像素部位的第二標繪圖(被標註為+1)。當然，將存在比此處所說明之少數樣本點更多的樣本點。
在步驟740處，演算非內插之繞射圖案(第二互補繞射圖案800b)之每一樣本點相對於第一互補繞射圖案800a之內插值910之間的校準誤差Er。因而，校準誤差Er可包含樣本點處之第二互補繞射圖案800b之經量測強度與根據第一互補繞射圖案800a之內插值910而在對應點處之所估計強度之間的殘差。圖9之(b)說明步驟740，該圖展示圖9之(a)在相同軸線上之標繪圖，且展示針對第二互補繞射圖案800b之樣本點中之一者的校準誤差Er。第一互補繞射圖案800a之樣本點無陰影地展示，且第二互補繞射圖案800b之樣本點以陰影展示。
在步驟745處，使用非線性求解程序以僅使用非內插繞射圖案(亦即第二互補繞射圖案800b)之平移及/或旋轉而(例如反覆地)最小化此校準誤差。圖9之(c)說明步驟745之結果，該圖展示處於同一內插曲線910上的兩個互補繞射圖案800a、800b之樣本點。當然，強度不對稱性量測(此以繞射為基礎之疊對)之量測原理依賴於以下事實：在互補繞射圖案800a、800b之間將存在可量測的強度差，自該可量測的強度差可判定疊對(或其他所關注參數)。因而，在互補繞射圖案800a、800b之間將始終存在殘差。然而，當此殘差(校準誤差)處於最小值時，繞射圖案校準將最佳。
雖然上文依據校準來自+1及-1繞射階之繞射圖案來描述該方法，但不限於此。可使用其他互補高繞射階(例如+2/-2階、+3/-3階等)。基本繞射圖案校準方法亦可用以將由繞射階偵測器350或光譜偵測器313量測的所偵測之繞射圖案或影像(例如零階或高階)與對應參考所偵測之繞射圖案(例如如使用圖4及圖5之參考偵測器314所偵測)校準。在此應用中，方法可在許多實施細節方面不同(例如可能沒有必要使所偵測之繞射圖案或光譜中之一者成鏡像)。然而，以此方式來校準參考光譜與經量測光譜可較不準確，此係因為歸因於目標T上之散射而將預期到波長強度中之較高變化。
應瞭解，雖然圖9中所說明之實例展示在1維中之內插，但本文所描述之方法亦適用於2維實例。舉例而言，可針對繞射圖案800a、800b中之一者獲得內插強度表面，而非如所說明之1維標繪圖。接著將針對強度表面之每一對應x,y座標藉由以所描述之方式使用非線性求解程序使另一繞射圖案旋轉及/或平移(最可能沿著子像素距離)來最小化誤差。
一旦校準互補繞射圖案800a、800b，其就可用以判定所關注參數(例如疊對、焦點或劑量)。在使用多波長量測輻射的情況下，可自單個對繞射圖案(例如單次量測或獲取)獲得複數個強度不對稱性量測。在此實施例中，自繞射圖案計算不同對之校準像素(或子像素)中之每一者的強度差，每一對之校準像素對應於不同波長。以此方式，舉例而言，可自單次獲取判定疊對，同時消除、抑制及/或計算製程誘發之不對稱性對量測之影響。
在後續經編號條項中揭示更多實施例： 1. 一種校準包含一第一互補繞射圖案及一第二互補繞射圖案之一對互補繞射圖案之方法，該對互補繞射圖案係自對藉由一微影製程而形成之一結構執行一度量衡製程來獲得； 該方法包含執行至少一精細校準階段以校準該對互補繞射圖案， 其中該精細校準階段包含： - 遍及偵測器區域之至少一部分內插該第一互補繞射圖案之量測值；及 - 藉由使該第二互補繞射圖案平移及旋轉中之一個或兩個操作而最小化該第二互補繞射圖案中之量測值與自該第一互補繞射圖案之該內插之對應內插值之間的一殘差。 2. 如條項1之方法，其中該精細校準階段將該對互補繞射圖案在一子像素準確度內校準。 3. 如條項1或2之方法，其包含使用一非線性求解程序以最小化該殘差。 4. 如任一前述條項之方法，其中該最小化一殘差之步驟包含計算該第二互補繞射圖案中之量測值與來自該第一互補繞射圖案之該內插的對應內插值之間的該殘差。 5. 如任一前述條項之方法，其中反覆執行該最小化一殘差之步驟。 6. 如任一前述條項之方法，其包含在執行該精細校準階段之前執行一粗略校準階段。 7. 如條項6之方法，其中該粗略校準階段包含判定該對互補繞射圖案中之每一者之定向軸。 8. 如條項7之方法，其中該判定該等定向軸係使用主成份分析來執行。 9. 如條項6、7或8之方法，其中該粗略校準階段進一步包含一旋轉及/或平移步驟，其校準該第一互補繞射圖案與該第二互補繞射圖案。 10. 如條項9之方法，其包含以下一初始步驟：使自該度量衡製程偵測之一繞射圖案成鏡像使得該第一互補繞射圖案或第二互補繞射圖案中之一者為最初所偵測之該繞射圖案的一鏡像繞射圖案。 11. 如條項9或10之方法，其包含藉由一或多個校準對之量測值的一比較而判定藉由該微影製程而形成之該結構之一所關注參數的一值，每個校準對之量測值包含該第一互補繞射圖案之該等量測值中之一者及該第二互補繞射圖案之該等量測值中之一者。 12. 如條項11之方法，其中該所關注參數包含疊對、焦點或劑量中之一者。 13. 如條項1至12中任一項之方法，其中該對互補繞射圖案包含在該度量衡製程中由該結構進行之量測輻射之繞射之後的一所偵測之繞射圖案，及用於正規化該所偵測之繞射圖案之一參考繞射圖案。 14. 如任一前述條項之方法，其中該第一互補繞射圖案之該等量測值及該第二互補繞射圖案之該等量測值各自包含強度值。 15. 如任一前述條項之方法，其中該第一互補繞射圖案及該第二互補繞射圖案各自係自在該度量衡製程中由該結構進行量測輻射之繞射之後的互補高繞射階而獲得。 16. 一種量測在一微影製程中形成於一基板上之一結構之一關注參數的方法，其包含： 運用量測輻射照明該結構； 在由該結構進行之該量測輻射之繞射之後偵測一互補對之繞射階，以獲得包含一第一互補繞射圖案及一第二互補繞射圖案的一對互補繞射圖案； 藉由執行如條項1至15中任一項之方法來校準該對互補繞射圖案；及 藉由一或多個校準對之量測值之一比較而判定用於該所關注參數之一值，每一對量測值包含該第一互補繞射圖案之該等量測值中之一者及該第二互補繞射圖案之該等量測值中之一者。 17. 如條項16之方法，其中該所關注參數包含疊對、焦點或劑量中之一者。 18. 如條項16或17之方法，其中該量測輻射包含在1奈米至50奈米之波長範圍內之輻射。 19. 如條項16、17或18之方法，其中該量測輻射包含不同波長之輻射。 20. 一種度量衡設備，其包含： 用於一基板之一支撐件，該基板具有使用一微影製程形成於其上之一結構； 一光學系統，其用於運用量測輻射照明該結構； 一偵測器，其用於偵測由該結構散射之該量測輻射；及 一處理器，其經組態以執行如條項1至15中任一項之方法，及/或控制該度量衡設備以執行如條項16至19中任一項之方法。 21. 如條項20之度量衡設備，其中該量測輻射包含在1奈米至50奈米之波長範圍內之輻射。 22. 如條項20或21之度量衡設備，其中該量測輻射包含不同波長之輻射。 23. 一種電腦程式產品，其包含其上經記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施一如條項1至19中任一項之方法。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能之其他應用包括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。
儘管可在本文中特定地參考在微影設備之內容背景中之本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他設備中。本發明之實施例可形成光罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化器件)之物件之任何設備的部件。此等設備通常可被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於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所描述之本發明進行修改。
+1‧‧‧一階繞射光束-1‧‧‧ 一階繞射光束31‧‧‧照明光點32‧‧‧子目標/週期性結構33‧‧‧子目標/週期性結構34‧‧‧子目標/週期性結構35‧‧‧子目標/週期性結構300‧‧‧極紫外線(EUV)度量衡設備302‧‧‧X-Y平面304‧‧‧入射射線/輻射306‧‧‧平面308‧‧‧反射射線310‧‧‧光譜312‧‧‧掠入射繞射光柵/組件313‧‧‧光譜偵測器/組件314‧‧‧參考光譜偵測器316‧‧‧源輻射318‧‧‧繞射光柵320‧‧‧一階繞射射線/參考光譜330‧‧‧輻射源332‧‧‧照明系統333‧‧‧光譜偵測系統334‧‧‧定位系統336‧‧‧可移動支撐件340‧‧‧處理器350‧‧‧繞射階偵測器352‧‧‧高繞射階/高繞射階圖案700‧‧‧粗略校準階段705‧‧‧步驟710‧‧‧步驟715‧‧‧步驟720‧‧‧步驟725‧‧‧平移步驟730‧‧‧精細校準階段735‧‧‧步驟740‧‧‧步驟745‧‧‧步驟800a‧‧‧第一互補繞射圖案800b‧‧‧第二互補繞射圖案910‧‧‧線/內插值/內插曲線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D‧‧‧方向CL‧‧‧電腦系統DE‧‧‧顯影器IF‧‧‧位置感測器IL‧‧‧照明系統/照明器I/O1‧‧‧輸入/輸出埠I/O2‧‧‧輸入/輸出埠LA‧‧‧微影設備LACU‧‧‧微影控制單元LB‧‧‧裝載匣LC‧‧‧微影製造單元M1‧‧‧光罩校準標記M2‧‧‧光罩校準標記MA‧‧‧圖案化器件/光罩MT‧‧‧支撐結構/光罩台/度量衡工具N‧‧‧方向P1‧‧‧基板校準標記P2‧‧‧基板校準標記PM‧‧‧第一定位器PS‧‧‧投影系統PW‧‧‧第二定位器RO‧‧‧基板處置器或機器人S‧‧‧輻射光點SC‧‧‧旋塗器SC1‧‧‧第一標度SC2‧‧‧第二標度SC3‧‧‧第三標度SCS‧‧‧監督控制系統SF‧‧‧信號SO‧‧‧輻射源SR‧‧‧信號ST‧‧‧信號T‧‧‧支撐結構/度量衡目標TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元W‧‧‧基板WT‧‧‧基板台α‧‧‧掠入射角/仰角
現在將僅作為實例參看隨附示意性圖式來描述本發明之實施例，在該等圖式中： - 圖1描繪微影設備之示意性綜述； - 圖2描繪微影製造單元之示意性綜述； - 圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示用以最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； - 圖4示意性地描繪使用EUV輻射之度量衡方法； - 圖5示意性地描繪根據本發明之一實施例之EUV度量衡器件； - 圖6描繪基板上的已知形式之多重光柵目標及量測光點之輪廓； - 圖7為描述根據本發明之一實施例的校準互補影像之方法的流程圖，該等互補影像係自對在微影製程中形成之結構執行度量衡製程來獲得； - 圖8之(a)至圖8之(c)在概念上說明圖7之流程圖中所描繪的粗略校準階段之步驟；及 - 圖9之(a)至圖9之(c)在概念上說明圖7之流程圖中所描繪的精細校準階段之步驟。
+1‧‧‧一階繞射光束
-1‧‧‧一階繞射光束
800a‧‧‧第一互補繞射圖案
800b‧‧‧第二互補繞射圖案

Claims (15)

  1. 一種校準(aligning)包含一第一互補(complementary)繞射圖案及一第二互補繞射圖案之一對互補繞射圖案之方法，該對互補繞射圖案係自對藉由一微影製程而形成之一結構執行一度量衡程序來獲得；該方法包含執行至少一精細(fine)校準階段以校準該對互補繞射圖案，其中該精細校準階段包含：遍及(over)偵測器區域之至少一部分內插該第一互補繞射圖案之量測值；及藉由使該第二互補繞射圖案平移(translation)及旋轉中之一個或兩個操作而最小化該第二互補繞射圖案中之量測值與自該第一互補繞射圖案之該內插之對應內插值之間的一殘差(residual)。
  2. 如請求項1之方法，其中該精細校準階段將該對互補繞射圖案在一子像素準確度內校準。
  3. 如請求項1或2之方法，其包含使用一非線性求解程序以最小化該殘差。
  4. 如請求項1或2之方法，其中最小化該殘差包含：計算該第二互補繞射圖案中之量測值與自該第一互補繞射圖案之該內插的對應內插值之間的該殘差。
  5. 如請求項1或2之方法，其中反覆執行最小化該殘差。
  6. 如請求項1或2之方法，其包含在執行該精細校準階段之前執行一粗略校準階段。
  7. 如請求項6之方法，其中該粗略校準階段包含判定該對互補繞射圖案中之每一者之定向軸。
  8. 如請求項6之方法，其中該粗略校準階段進一步包含一旋轉及/或平移步驟，其校準該第一互補繞射圖案與該第二互補繞射圖案。
  9. 如請求項8之方法，其包含以下一初始步驟：使自該度量衡製程所偵測之一繞射圖案成鏡像，使得該第一互補繞射圖案或第二互補繞射圖案中之一者為最初所偵測之該繞射圖案的一鏡像繞射圖案。
  10. 如請求項8之方法，其包含藉由一或多個校準對之量測值的一比較而判定藉由該微影製程而形成之該結構之一所關注參數的一值，每個校準對之量測值包含該第一互補繞射圖案之該等量測值中之一者及該第二互補繞射圖案之該等量測值中之一者。
  11. 如請求項1或2之方法，其中該對互補繞射圖案包含：在該度量衡製程中由該結構進行之量測輻射之繞射之後的一所偵測之繞射圖案；及用於 正規化該所偵測之繞射圖案之一參考繞射圖案。
  12. 如請求項1或2之方法，其中該第一互補繞射圖案之該等量測值及該第二互補繞射圖案之該等量測值各自包含強度值。
  13. 如請求項1或2之方法，其中該第一互補繞射圖案及該第二互補繞射圖案各自係自在該度量衡製程中由該結構進行量測輻射之繞射之後的互補高繞射階而獲得。
  14. 一種量測在一微影製程中形成於一基板上之一結構之一關注參數的方法，其包含：運用量測輻射照明該結構；在該量測輻射經由該結構繞射之後，偵測一互補對之繞射階(order)，以獲得包含一第一互補繞射圖案及一第二互補繞射圖案的一對互補繞射圖案；藉由執行如請求項1至13中任一項之方法來校準該對互補繞射圖案；及藉由一或多個校準對之量測值之一比較而判定用於該所關注參數之一值，每一對量測值包含該第一互補繞射圖案之該等量測值中之一者及該第二互補繞射圖案之該等量測值中之一者。
  15. 一種度量衡設備，其包含：用於一基板之一支撐件，該基板具有使用一微影製程形成於其上之 一結構；一光學系統，其用於運用量測輻射照明該結構；一偵測器，其用於偵測由該結構散射之該量測輻射；及一處理器，其經組態以執行如請求項1至13中任一項之方法，及/或控制該度量衡設備以執行如請求項14之方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3113104B1 (en) * 2015-06-30 2018-02-21 Softkinetic Software Method for signal processing
CN113196176A (zh) * 2018-12-21 2021-07-30 Asml荷兰有限公司 用于计量的方法和装置
EP3786712A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-03 ASML Netherlands B.V. Light sources and methods of controlling; devices and methods for use in measurement applications
CN114008530B (zh) * 2019-07-16 2024-05-31 Asml荷兰有限公司 光源及控制方法；用于测量应用的装置和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110043791A1 (en) * 2009-08-24 2011-02-24 Asml Netherlands B.V. Metrology Method and Apparatus, Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method and Substrate
US20160161864A1 (en) * 2013-08-07 2016-06-09 Asml Netherlands B.V. Metrology Method and Apparatus, Lithographic System and Device Manufacturing Method
US20160282282A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Asml Netherlands B.V. Metrology Methods, Metrology Apparatus and Device Manufacturing Method
US20170082536A1 (en) * 2015-08-12 2017-03-23 Industrial Technology Research Institute Scattering measurement system and method

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523193A (en) 1988-05-31 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for patterning and imaging member
JP2938568B2 (ja) 1990-05-02 1999-08-23 フラウンホファー・ゲゼルシャフト・ツール・フォルデルング・デル・アンゲバンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン 照明装置
US5229872A (en) 1992-01-21 1993-07-20 Hughes Aircraft Company Exposure device including an electrically aligned electronic mask for micropatterning
AU2747999A (en) 1998-03-26 1999-10-18 Nikon Corporation Projection exposure method and system
US6947135B2 (en) * 2002-07-01 2005-09-20 Therma-Wave, Inc. Reduced multicubic database interpolation method for optical measurement of diffractive microstructures
SG2010050110A (en) 2002-11-12 2014-06-27 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7791727B2 (en) * 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7791724B2 (en) 2006-06-13 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Characterization of transmission losses in an optical system
US7701577B2 (en) 2007-02-21 2010-04-20 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
IL194839A0 (en) 2007-10-25 2009-08-03 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
NL1036123A1 (nl) 2007-11-13 2009-05-14 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036684A1 (nl) 2008-03-20 2009-09-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL1036685A1 (nl) 2008-03-24 2009-09-25 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL1036734A1 (nl) 2008-04-09 2009-10-12 Asml Netherlands Bv A method of assessing a model, an inspection apparatus and a lithographic apparatus.
NL1036857A1 (nl) 2008-04-21 2009-10-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
CN102067040B (zh) 2008-06-26 2013-05-08 Asml荷兰有限公司 重叠测量设备、光刻设备和使用这种重叠测量设备的器件制造方法
JP2010025809A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Shimadzu Corp モアレ縞測定装置
US8891061B2 (en) 2008-10-06 2014-11-18 Asml Netherlands B.V. Lithographic focus and dose measurement using a 2-D target
KR101461457B1 (ko) 2009-07-31 2014-11-13 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 리소그래피 처리 셀
NL2006229A (en) 2010-03-18 2011-09-20 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, and associated computer readable product.
NL2006700A (en) * 2010-06-04 2011-12-06 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for measuring a structure on a substrate, computer program products for implementing such methods & apparatus.
JP6008851B2 (ja) 2010-07-19 2016-10-19 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． オーバレイ誤差を決定する方法及び装置
WO2012022584A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Asml Netherlands B.V. Substrate for use in metrology, metrology method and device manufacturing method
US9140998B2 (en) * 2010-11-12 2015-09-22 Asml Netherlands B.V. Metrology method and inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method
EP2515168B1 (en) * 2011-03-23 2021-01-20 ASML Netherlands B.V. Methods and apparatus for calculating electromagnetic scattering properties of a structure and for reconstruction of approximate structures
NL2009004A (en) 2011-07-20 2013-01-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, and lithographic apparatus.
NL2009508A (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
KR101761735B1 (ko) * 2012-03-27 2017-07-26 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
NL2010717A (en) 2012-05-21 2013-11-25 Asml Netherlands Bv Determining a structural parameter and correcting an asymmetry property.
US9939742B2 (en) * 2012-11-05 2018-04-10 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for measuring asymmetry of a microstructure, position measuring method, position measuring apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method
IL297220B2 (en) 2014-11-26 2024-06-01 Asml Netherlands Bv Metrological method, computer product and system
CN107771271B (zh) 2015-04-21 2020-11-06 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、计算机程序及光刻系统
IL266447B2 (en) 2016-11-10 2023-11-01 Asml Netherlands Bv Design and repair using stack diff
EP3333632A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-13 ASML Netherlands B.V. Metrology apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110043791A1 (en) * 2009-08-24 2011-02-24 Asml Netherlands B.V. Metrology Method and Apparatus, Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method and Substrate
US20160161864A1 (en) * 2013-08-07 2016-06-09 Asml Netherlands B.V. Metrology Method and Apparatus, Lithographic System and Device Manufacturing Method
US20160282282A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Asml Netherlands B.V. Metrology Methods, Metrology Apparatus and Device Manufacturing Method
US20170082536A1 (en) * 2015-08-12 2017-03-23 Industrial Technology Research Institute Scattering measurement system and method

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