TWI706486B - 用於圖案安置及圖案之大小的量測之裝置及方法及其電腦程式 - Google Patents

用於圖案安置及圖案之大小的量測之裝置及方法及其電腦程式 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或邊緣安置及/或一圖案之大小的量測之裝置及方法。至少一個偵測源及至少一個經指派偵測器用來量測一基板上之一圖案之位置。在進行偵測時使用一可移動載台移動該基板。一位移量測系統判定該可移動載台在該移動期間之位置。使用一電腦使該至少一個偵測器沿導出軌跡線之經偵測信號與該載台在其移動期間之該等實際位置相互關聯。

Description

用於圖案安置及圖案之大小的量測之裝置及方法及其電腦程式
本發明係關於一種用於一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或一圖案之一大小的量測之裝置。 此外，本發明係關於一種用於量測一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或一圖案之一大小之方法。 另外，本發明係關於一種電腦程式產品，其放置於一非暫時性電腦可讀媒體上以用於一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或一圖案之一大小的量測。 此外，更一般言之，本發明之裝置、方法及電腦程式產品經提供用於量測一半導體產業基板之一表面上之邊緣安置；量測邊緣安置包含量測圖案安置及圖案大小，此係因為一圖案之兩個邊緣之間的距離與該圖案之一大小相關，且一圖案之該等邊緣之位置界定該圖案之一位置。
存在以個別使用案例作為目標之若干先前技術方法(例如，疊對度量衡、圖案安置度量衡及臨界尺寸(CD)度量衡)。 疊對度量衡主要係基於光學成像或散射量測。KLA-Tencor公司之ARCHER系列可用於光學疊對控制。ARCHER系列之產品之機械、電及光學設定全文以其引用方式併入本文中。 通常圖案安置度量衡僅用在倍縮光罩上，藉此組合準確載台位置度量衡與光學成像。可由KLA-Tencor公司之IPRO系列進行圖案安置度量衡。IPRO系列之產品之機械、電及光學設定全文以引用方式併入本文中。 可(例如)在目標上及器件上圖案掃描電子顯微鏡(SEM)成像中使用一SEM進行CD度量衡。亦可(例如)使用KLA-Tencor之IPRO度量衡工具實行CD度量衡。 KLA-Tencor公司之TERON系列提供193 nm波長之倍縮光罩檢測系統。TERON系列經設計用於在開發及生產兩者期間對光學及EUV倍縮光罩進行光罩缺陷檢測。TERON系列之產品全文以引用方式併入本文中。 國際申請日期為2013年9月24日之國際專利申請案PCT/US13/69138描述一種用於實行基於模型之疊合(registration)及臨界尺寸量測之方法及系統。產生量測位點之至少一個模擬影像。電腦模型之至少一個參數經調整以最小化模擬影像與光學影像之間的相異性。當模擬影像與光學影像之間的相異性經最小化時，報告電腦模型之圖案疊合參數或臨界尺寸參數。 2012年8月21日發佈且以引用方式併入本文中之美國專利US 8,248,618描述用於圖案安置度量衡之一個實例。該方法僅適用於倍縮光罩且組合準確載台位置度量衡與光學成像。在包括可在X座標方向及Y座標方向上移動之一量測台之一度量衡工具中實施該方法。沿平行於X座標方向之一第一量測方向記錄一第一強度量變曲線。沿平行於Y座標方向之一第二量測方向記錄一第二強度量變曲線。由第一強度量變曲線及第二強度量變曲線判定一重心(center of gravity)相對於度量衡工具之座標系統之二維位置。 2010年3月9日發佈且以引用方式併入本文中之美國專利US 7,675,633描述用於CD度量衡之一種可行方法。量測方法用於量測基板上之至少一個結構，其中量測包含結構之位置及/或寬度。 另外，類似US 8,582,113、US 8,352,886或US 7,823,295之若干其他美國專利揭示用於判定一遮罩上之結構之位置之器件或方法。 先前技術方法使用相當靜態之做法。光學成像在解析度方面受限。歸因於在特定小特徵大小處缺少對比度，器件上圖案CD及疊合度量衡係一很大挑戰。CD-SEM度量衡使用指向一待量測位置之一電子束。可發生充電及損壞效應，此可實體上影響該圖案或導致不準確度量衡。
本發明之一目的係提供一種經設計以量測一半導體產業基板之一表面上之圖案之位置及大小或一圖案之至少一個邊緣之位置之裝置，其中以一十分快速方式以高精確度及準確度進行此量測。 由用於一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或一圖案之一大小及/或一圖案之至少一個邊緣之一位置的量測之一裝置達成上文目的。該裝置具有至少一個偵測源及指派給該至少一個偵測源之至少一個偵測器。一可移動載台固持該基板且提供沿一選定軌道曲線之一相對移動。該相對移動在該至少一個偵測源與(一方面)該經指派偵測器及(另一方面)該基板之該表面之間。一位移量測系統經組態以判定該可移動載台在其移動期間相對於該偵測源及該經指派偵測器之實際位置。自此資訊導出一軌跡線。最後，至少一個資料處理器件經指派用於使該至少一個偵測器沿該導出軌跡線之經偵測信號與該載台在其移動期間之該等實際位置相互關聯。該資料處理器件可係(例如)定位於(例如，但不限於)一或若干個印刷電路板上之積體電路(IC)或其他專用硬體之一專屬配置，或可係(例如)一或複數個場可程式化閘陣列(FPGA)或任何進一步合適資料處理器件，其等包含一或複數個個人電腦、工作站、主機電腦、所有此等現場資料處理系統或遠端資料處理系統或基於雲端之資料處理系統。在複數個電腦之案例中，此等電腦可分擔待由與本發明之方法、裝置及電腦程式產品相關之一電腦實行之任務，且可定位於一個位點處或分散於複數個位點之間。在下文中，所有此等類型之資料處理器件將被稱為術語電腦。 本發明之一進一步目的係提供一種用於量測一半導體產業基板之一表面上之一圖案之一位置及/或一大小及/或一圖案之至少一個邊緣之一位置之方法，其中以一十分快速方式以高精確度及準確度進行圖案安置之量測。 由用於量測一半導體產業基板之一表面上之圖案(或邊緣)安置及/或一圖案之一大小之一方法達成上文目的，該方法包括以下步驟： a. 進行一資料準備以產生至少一個所欲軌道曲線，沿該軌道曲線引導至少一個偵測源與至少一個經指派偵測器及該基板之該表面之間的一相對移動； b. 在一可移動載台之移動期間重複評估來自該基板之該圖案化表面之偵測器信號之量測資料且並行監測該可移動載台之該移動； c. 自沿一軌跡線之該量測資料產生一經量測量變曲線，其中該經量測量變曲線表示該基板之該表面上之該圖案之經量測安置； d. 評估該經量測量變曲線，以便判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一CD。 在該方法之一實施例中，評估該經量測量變曲線以便判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一CD係藉由實行進一步步驟而進行： e. 自沿該軌跡線之設計資料庫之設計資料產生一設計量變曲線；及 f. 比較沿該相同軌跡線之該經量測量變曲線與該設計量變曲線，以便沿該相同軌跡線判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一CD，及/或沿該相同軌跡線偵測該圖案化表面上之安置誤差或CD誤差。 此處之重複評估量測資料包含以下兩者：在該可移動載台之該移動期間對量測資料進行之一連續或擬連續評估，類似(例如，但不限於)該偵測器之一敏感元件(例如，在該源發射光之案例中之CCD)經操作以按其能夠達到之最高速率產生輸出資料；及一「步進及抓取(step and grab)」做法，其中該源定位於沿該軌道曲線之離散界定位置處且針對此等位置之各者連續評估量測資料。 吾人亦注意，一旦已判定 (一邊緣或一圖案之)一位置或一CD，則與各自位置或CD之預期設計值之比較分別相當於偵測定位或CD誤差。 本發明之一進一步目的係提供一種用來量測一半導體產業基板之一表面上之一圖案之一位置及一大小之電腦程式產品，其中以一十分快速方式以高精確度及準確度進行圖案安置之量測及分析。 由一電腦程式產品達成上文目的，該電腦程式產品放置於一非暫時性電腦可讀媒體上以用於一半導體產業基板之一表面上之圖案及/或邊緣安置及/或圖案之一大小的量測，該電腦程式產品包括可經操作以控制指派給本發明裝置之一電腦之電腦可執行程序步驟。使用該電腦進行一資料準備，以便產生至少一個所欲軌道曲線，沿該軌道曲線引導至少一個偵測源與(一方面)一經指派偵測器及(另一方面)該基板之該表面之間的一相對移動。在一可移動載台之移動期間，重複評估偵測器信號之量測資料。該等偵測器信號源自在該可移動載台之該移動期間通過該基板之該圖案化表面之偵測源。與該量測資料之該評估並行監測該可移動載台之該移動。雖然該可移動載台經控制以使得該源沿該選定軌道曲線移動，但僅可以有限精確度達成此控制。然而，可以一更高精確度監測該載台之該移動。因此，該源之實際移動可偏離該選定軌道曲線。該源之該實際移動界定該基板上之一曲線，其在本文中被稱為軌跡線。自沿該軌跡線之該量測資料產生一經量測量變曲線，其中該經量測量變曲線表示該基板之該表面上之該圖案(或邊緣)之經量測安置。接著，可評估該經量測量變曲線以判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一CD。在實施例中，在此一評估之前，該量變曲線可經適當預處理以(例如)針對該量測程序中之非線性效應校正該量變曲線；而且，可使用各種演算法使該量變曲線經受變換。 另外，在一實施例中，自取自沿該軌跡線之一設計資料庫之設計資料產生一設計量變曲線；即，該設計量變曲線係一經計算量變曲線，其表示將由如用來獲得沿該相同軌跡線之該經量測量變曲線之量測導致之一量變曲線，但針對對應於該設計資料之一圖案(即，一理想、無誤差圖案)。最後，該電腦比較沿該相同軌跡線之該經量測量變曲線與該設計量變曲線，以便判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一CD，及/或沿該相同軌跡線偵測該圖案化表面上之安置誤差或CD誤差。 本發明係基於可嚴格監測該源及/或該偵測器相對於該基板之該圖案化表面之位置之事實。以此方式，熟知關於該軌跡線之資訊，該軌跡線亦可被視為連結該基板上之該組實際位置之一線，由該偵測器自該線取得資料。在一實施例中，可(例如，在一帶電粒子束之案例中，由偏轉板)稍微調整該偵測源或該偵測器，以便補償該載台與該所欲軌道曲線之小偏差。藉由此做法，該軌跡線可更靠近該軌道曲線。 根據本發明之一實施例，該至少一個偵測源係一光束。根據該基板之該表面上之所需解析度及圖案結構選擇該光束之波長或波長範圍。例如，結合一掃描近場光學顯微鏡(SNOM)使用該光束。根據本發明之另一實施例，該至少一個偵測源係一粒子束，較佳地係一電子束。該至少一個偵測源之一進一步實施例係一原子力顯微鏡(AFM)。此處，一AFM包含於用於描述本發明之該源/偵測器措詞中。該AFM可被視為一分子間力/原子間力之一源，此係因為其尖端提供針對待量測之該基板上之該圖案的一對應物，力作用於該對應物與該圖案之間，且用來判定該力及/或調節該尖端與該圖案之間的距離之組件可被視為該偵測器。 該偵測源可具有複數個偵測源之二維配置。較佳地，該等偵測源之配置可呈一線性陣列或一類似矩陣配置之形式。 本發明裝置之該電腦可經組態以：監測該可移動載台之一移動，使得該偵測源及該經指派偵測器在相對於該基板之一移動中沿該軌跡線行進；及收集該至少一個偵測器沿該軌跡線之量測資料。經由一網路將該電腦至少連接至該位置或位移量測系統、該可移動載台、該偵測源及該偵測器。 根據本發明方法，自與該所欲軌道曲線之偏差導出該軌跡線。為得到關於該軌跡線之資訊，在該可移動載台之該移動期間沿該所欲軌道曲線連續監測該載台之該移動。該軌跡線對應於該偵測器與該基板之該表面之間的該相對移動。自沿該軌跡線之該設計資料導出該設計量變曲線。本文中，在較佳實施例中，考量該偵測器之性質、該源之性質以及該源與該基板之該表面上之該圖案之間的互動特性。更一般言之，該設計量變曲線係一經計算量變曲線，其對應於將由使用該源及該偵測器對一無誤差圖案(即，對應於該設計資料之一圖案)進行之一量測導致之一經量測量變曲線。在實施例中，亦模型化本文中之該源及該偵測器。 根據一較佳實施例，藉由調整該偵測源或該偵測器而進行該可移動載台之位置誤差之一校正。即時進行該偵測源或該偵測器之該調整。 自該經量測量變曲線與該設計量變曲線之一比較導出該基板上之該圖案(或至少一個邊緣，通常複數個邊緣)之位置或CD。此使用在該電腦中實施之一演算法而完成。所應用演算法本質上包括邊緣偵測演算法、基於臨限值之技術或基於相關性之技術。 在根據本發明之該方法之一特定實施例中，可在一第一位置處獲得該經量測量變曲線，且可在一第二位置處實行與該設計量變曲線之該比較，或更一般言之實行該經量測量變曲線之該評估。該第一位置及該第二位置可在地理上相異。例如，可將獲得該經量測量變曲線作為一服務提供給一客戶；將該經量測量變曲線(可連同描述相關軌跡線之資料一起)轉遞給該客戶，且由該客戶進行該設計量變曲線之該產生及該經量測量變曲線與該設計量變曲線之該比較。在此一案例中，通常，在獲得該經量測量變曲線及比較該經量測量變曲線與該設計量變曲線方面將涉及不同電腦。 本發明方法之一有利實施方案係使該經量測量變曲線與藉由追蹤沿該軌跡線之該設計資料而建立之一設計量變曲線匹配。此設計量變曲線甚至可經調整以模型化偵測方案之實體性質。 為達成合理精確度及準確度，可將沿該軌跡線產生之資訊分段成(例如) 1 mm長度之區塊，或使得一片段含有特定類型之圖案。在一片段內產生之所有位置、CD或任何其他類型之經量測資訊可經平均化且報告為結果。許多片段(平均位置、CD或其他結果)之報告形成一映射。此映射可用來導出關於該基板之品質資訊，諸如：疊合、CD、疊對、側壁角度等。 本發明之優點係多方面的。該可移動載台可始終沿該所欲軌道曲線移動。以此方式，可以一十分高處理能力取樣該表面。另外，可平均化沿該軌跡線之該等可移動載台度量衡誤差。再者，已知該可移動載台相對於(該圖案化表面上之)一些明確界定對準位置之確切位置。歸因於即時資料取樣，沈積於該基板之該表面上之強度/能量局部地低於最新技術方法。此事實提供一更佳量測準確度。使用根據本發明之該方法，可在一給定時間間隔內取得之樣品數目比先前技術方法高若干數量級。當使用具有該偵測源之粒子束時，(在一給定區域中之)沈積能量與習知技術相比低得多。 本發明之一般目的係量測一表面上之圖案之位置及大小且與該等圖案之預期設計相比較。在半導體產業中，確切圖案安置及大小(CD)及關於該表面上之該等器件圖案位置之知識係至關重要的。使用本發明，可以一十分快速方式以高精確度及準確度偵測該圖案安置。 藉由十分密集地量測該基板之該表面上之該圖案安置及該CD，可揭露使用最新技術工具「不可見」之誤差驅動器。本發明提供一種可十分快速地量測一圖案化基板(器件上及目標上)之裝置。因此，可偵測通常將引起良率損失之關鍵結構內部之圖案安置及CD誤差。歸因於使用一多束技術時之可擴縮性，可提供一線內高解析度器件上(及目標上)疊合、CD及疊對技術。 應理解，前述發明內容及下列實施方式兩者皆僅為例示性及說明性的且未必限制本發明。併入說明書中且構成說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之標的物。描述及圖式一起用於說明本發明之原理。
在圖中，相同元件符號用於相同元件或具有相同功能之元件。此外，為明確起見，圖中僅展示論述各自圖所必需之該等元件符號。 本發明產品經設計以疊合(但不限於疊合)光刻遮罩(photolithographic mask)或半導體晶圓上之圖案位置。在下文中，僅採用此等系統，但該程序適用於其他系統類型。 圖1係一先前技術方法之一示意性流程圖。一可移動載台用來將圖案化表面(基板)定位於一偵測源下方。偵測源採用一偵測器來量測基板上之圖案(位置或寬度)。先前技術方法之一個典型實例在資料準備期間自一設計資料庫10提取待量測圖案之量測座標11。量測座標11表示一待量測圖案之設計資料。設計資料庫10保持一基板(參見圖2)上之圖案之設計座標。接著，起始可移動載台(參見圖2)之一載台定位12。可移動載台經定位儘可能靠近所欲設計(圖案)。此外，可移動載台經控制以避免載台之非意欲移動。接著，進行一量測步驟13，以便判定圖案之設計資料(位置或寬度)與圖案之經量測資料(位置或寬度)之間的一偏差。報告量測步驟13之結果14，以便看到圖案之設計資料與圖案之經量測資料之間的偏差。 一般言之，載台控制之準確度及精確度比偵測器準確度及精確度更差。因而，量測13受限於載台定位系統。 圖2展示用於一半導體產業基板2之一表面4上之一圖案3之安置及/或大小的量測之一裝置1之一項選定實施例之一示意圖。裝置1具有：至少一個偵測源5；至少一個偵測器6，其被指派給至少一個偵測源5。此等偵測源5可被指派給在偵測源5與基板2之表面4之間進行一相對掃描移動之任何器件。一偵測源5可係(例如)基於一掃描近場光學顯微鏡、一電子束系統或一原子力顯微鏡(AFM)。偵測源5亦可包括多個偵測源5，根據一項可行實施例，將多個偵測源5配置成一線性陣列(參見圖3)。偵測源5之配置之一進一步實施例(未展示)係呈任意形狀矩陣形式之一配置。為量測設定之調整目的，在此處所展示之實施例中，可視需要沿一Z座標方向Z移動偵測源5。替代性地或另外，為調整目的，亦可沿Z座標方向Z移動基板2。在此處所展示之實施例中，用於一掃描近場光學顯微鏡之照明束8源自偵測源5。照明束8沿一檢測軸9聚焦至基板2之表面4上。需要沿Z座標方向Z移動之調整目的在此處包含偵測器尖端6A之調整。在不同實施例中，尤其在使用粒子束時，當然可由不同構件達成聚焦，該等構件包含無需源或基板沿Z座標方向Z移動之構件。 注意，在下列描述中，採用一單一偵測源5，但本發明不限於此。與偵測器6組合之偵測源5用來量測基板2 (例如，光刻遮罩、半導體晶圓)之表面4上之圖案3之位置及/或寬度(CD)。為獲得沿一X座標方向X及一Y座標方向Y之一相對移動，將基板2安置於一可移動載台20上。為允許可容易控制之移動，可移動載台20使用具有一十分低摩擦之軸承21。可移動載台20用於一台塊25之頂部上。台塊25之表面25A係高度平坦的。為穩定裝置1以防外部振動，台塊25及所有其他必要組件位於一振動隔離系統26上。此外，尤其取決於所使用之源及偵測器，整個裝置或(視情況而定)僅源及偵測器可定位於一真空腔室中。 使用一精確且準確位置或位移量測系統24 (例如，基於使用至少一個光束23之干涉儀)監測可移動載台20相對於偵測源5及偵測器6之確切位置。在位置或位移量測系統24係一基於干涉儀之系統之案例中，干涉儀量測可移動載台20之位置。作為干涉儀之參考，將一固定鏡7安裝至偵測源5及偵測器6。因此，可偵測介於偵測源5、偵測器6與可移動載台20之間的相對移動。在一些實施例中，位移量測系統24 (例如，一干涉儀)除量測可移動載台20之位置以外，亦量測可移動載台20之速度。接著，速度值用來改良可移動載台20之位置量測之準確度。在不同實施例中，位移量測系統24亦可包含至少一個編碼器。此一編碼器可用來量測可移動載台20之位置及/或速度。 將一電腦22連接至位置或位移量測系統24、用於移動可移動載台20之一控制器件(未展示)、偵測源5及偵測器6。在偵測源5與基板2之圖案化表面4之間的相對移動期間，沿一軌跡線42 (參見圖6)取得來自偵測源5之偵測器6之信號。使用電腦22評估該信號。對於熟習此項技術者顯而易見的係，電腦可經組態為一遠端電腦且可經由一網路(無線或有線)將資料發送至裝置及自裝置發送資料。圖案3沿軌跡線42之確切位置建立一特定經量測量變曲線45 (參見圖7)。自經量測量變曲線45導出圖案3之位置。為完成此，於電腦22中可應用各種演算法。此等演算法之實例係邊緣偵測、基於臨限值之技術或基於相關性之技術。然而，本發明不限於此處列出之演算法。 一掃描偵測器6 (可沿軌道曲線50移動)與一高度準確位置或位移量測系統24之組合係本發明之發明構想。高度準確位置或位移量測系統24允許沿圖案化基板2之表面4疊合沿軌跡線42之經量測量變曲線45 (經偵測量變曲線)。 圖3展示偵測源5之一實施例之一示意圖。此處，複數個個別偵測源51 、52 、…、5N 經配置成一線性陣列30之形式。在此處所展示之實施例中，將個別偵測源51 、52 、…、5N 安裝於一共同載體31上。個別偵測源51 、52 、…、5N 之各者具有一經指派偵測器6。圖3中所展示之配置允許沿一個以上軌跡線42判定圖案3之位置。自個別軌跡線42之經量測量變曲線45偵測圖案3在各種軌跡線42中之位置。在不同實施例中，可結合一共同偵測器使用複數個源，或複數個偵測器可被指派給一單一源。亦可設想展現複數個源之實施例，且其中至少兩個源關於分別指派給其等之偵測器數目而不同。 由圖4之流程圖繪示本發明方法。本發明放寬可移動載台20之控制需求且藉由嚴格監測可移動載台20之移動而改良量測效能。由複數個步驟實施本發明方法。在開始量測基板2之表面4上之圖案3之位置之前，進行一資料準備。進行至少一個所欲軌道曲線之一產生步驟40。例如，自基板2之設計資料產生所欲軌道曲線。此產生步驟40亦可包含一些預計算，以便在稍後加速評估程序。在產生步驟40之後，本發明方法並行進行一量測步驟13及一載台監測步驟41。憑藉量測步驟13，藉由沿所欲軌道曲線50移動可移動載台20而進行一連續量測程序，同時憑藉載台監測步驟41監測與所欲軌道曲線之偏差，以建立實際軌跡線42。在掃描(至少一個偵測源5與可移動載台20之間的相對移動)之一追蹤步驟43中，產生一預期信號。在此處所展示之本發明方法之實施例中，(例如，藉由模型化偵測器6之性質而)自沿軌跡線42之設計資料(設計資料庫10)提取一設計量變曲線44。自量測步驟13獲得一經量測量變曲線45，其表示基板2之表面4上之圖案3之經量測安置。結果14提供關於設計量變曲線44與經量測量變曲線45之偏差之資訊(例如，CD或位置)。由一比較步驟46獲得結果14。此處，使用各種演算法(例如，邊緣偵測或相關性)比較經量測量變曲線45與設計量變曲線44 (預期量變曲線)。 本發明使用比起可控制可移動載台20之位置可更好地監測其位置之事實。以此方式，軌跡線之準確度及精確度僅受限於可移動載台20之位置或位移量測系統24之效能。 先前技術方法之概念與本發明方法(類似上文所描述之方法)之一些實施例之間的一個額外差異係使用設計資料庫10來建立一設計量變曲線44。先前技術方法在量測之準備期間使用設計資料庫10。本發明之此等實施例使用設計資料庫10來進行資料準備(此係可選的)，且在實際量測之後提取設計量變曲線44 (預期信號)。 基於沿軌跡線42之設計資料比較經量測量變曲線45與設計量變曲線44，以便在圖案化表面2之一十分大區域上方偵測安置誤差(疊合度量衡)或CD誤差(CD度量衡)。 藉由調整偵測源5或偵測器6而進行機械可移動載台20之位置誤差之一校正。可藉由即時調整偵測源5或偵測器6而使用高度準確位置量測來補償機械可移動載台20之位置誤差。 在不同實施例中，未產生一設計量變曲線44。代替性地，如上文所描述般使用一量測步驟13及一載台監測步驟41來獲得一軌跡線42及沿軌跡線42之一經量測量變曲線45。接著，評估經量測量變曲線45，以便作為一結果14判定圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一圖案之一大小或一CD。圖4A中亦繪示此一實施例。 圖5係一遮罩之一示意性俯視圖，其展示跨基板2 (其係一遮罩)之表面4之軌道曲線50。跨基板2 (遮罩)之表面4一起移動偵測源5及偵測器6。 圖6係圖5中所展示之矩形51之一放大視圖。沿軌道曲線50取樣來自圖案化表面4之信號。以取樣將覆蓋錨點(類似用於其他度量衡工具之特定圖案或目標)及相關器件圖案3之此一方式選擇軌道曲線50。另外，可以針對任何角度(例如，在X座標方向X上之量測及在Y座標方向Y上之量測)覆蓋一足夠大信號之一方式設定軌道曲線50。本發明係基於可嚴格監測偵測器6相對於基板2之圖案化表面4之位置之事實。以此方式，熟知關於沿表面4之實際軌道曲線50 (其係軌跡線42)之資訊。在一替代實施方案中，可(例如，在源自偵測源5之一帶電粒子束8之案例中由偏轉板，參見圖2)稍微調整偵測源5或偵測器6，以便補償可移動載台20與所欲軌道曲線50之小偏差。 圖7A係由偵測器6沿其跨基板2之表面4之路徑界定之一軌跡線42之一示意圖。在圖7B中展示經量測量變曲線45，其在偵測器6跨基板2之表面4之移動期間自偵測器6之信號導出。使用電腦22評估此信號。圖案3沿軌跡線42之確切位置建立經量測量變曲線45。自經量測量變曲線45導出圖案3之位置。為完成此，可應用各種演算法。此等演算法之實例係邊緣偵測、基於臨限值之技術或基於相關性之技術。然而，本發明不限於此處列出之演算法。 圖8A係軌跡線42之一示意圖，自沿軌跡線42跨基板2之表面4之路徑之設計資料庫10之設計資料評估軌跡線42。自設計資料導出之軌跡線42通過圖案3之位置，該等位置具有在針對經量測量變曲線45之資料取樣期間軌跡線42已通過之圖案之相同位置。在圖8B中展示一設計量變曲線44，其已藉由追蹤沿軌跡線42 (切割線)之設計資料而建立。 在一有利實施方案中，經量測量變曲線45與設計量變曲線44匹配。此設計量變曲線44甚至可經調整以模型化偵測方案之實體性質。 為達成合理精確度及準確度，可將沿軌跡線42產生之資訊分段成(例如) 1 mm長度之區塊，或使得一片段含有特定類型之圖案3。在一片段內產生之所有位置、CD或任何其他類型之經量測資訊可經平均化且報告為比較步驟46之結果。許多片段之報告(平均位置、CD或其他結果)形成一映射。此映射可用來導出關於基板2之品質資訊，諸如：疊合、CD、疊對、側壁角度等。 在上文描述中，給出數個特定細節以提供對本發明之實施例之一透徹瞭解。然而，本發明之經繪示實施例之上文描述不意欲為窮盡性的或將本發明限制於所揭示之精確形式。熟習相關技術者將認識到，可在不具有特定細節之一或多者之案例下或憑藉其他方法、組件等實踐本發明。在其他案例中，未詳細展示或描述熟知結構或操作以避免使本發明之態樣模糊。如熟習相關技術者將認識到，雖然為闡釋性目的在本文中描述本發明之特定實施例及實例，但在本發明之範疇內，各種等效修改係可能的。 可按照上文詳細描述對本發明進行此等修改。在以下發明申請專利範圍中使用之術語不應被理解為將本發明限制於本說明書及發明申請專利範圍中所揭示之特定實施例。實情係，將由根據發明申請專利範圍解釋之所建立原則理解之以下發明申請專利範圍判定本發明之範疇。
1‧‧‧裝置2‧‧‧基板3‧‧‧圖案4‧‧‧表面5‧‧‧偵測源51 至5N‧‧‧ 偵測源6‧‧‧偵測器6A‧‧‧偵測器尖端7‧‧‧固定鏡8‧‧‧照明束/帶電粒子束9‧‧‧檢測軸10‧‧‧設計資料庫11‧‧‧量測座標12‧‧‧載台定位13‧‧‧量測步驟/量測14‧‧‧結果20‧‧‧可移動載台21‧‧‧軸承22‧‧‧電腦23‧‧‧光束24‧‧‧位置或位移量測系統25‧‧‧台塊25A‧‧‧表面26‧‧‧振動隔離系統30‧‧‧線性陣列31‧‧‧共同載體40‧‧‧產生步驟41‧‧‧載台監測步驟42‧‧‧軌跡線43‧‧‧追蹤步驟44‧‧‧設計量變曲線45‧‧‧經量測量變曲線46‧‧‧比較步驟50‧‧‧軌道曲線51‧‧‧矩形X‧‧‧X座標方向Y‧‧‧Y座標方向Z‧‧‧Z座標方向
在下文，將參考附圖進一步描述本發明及其優點，其中： 圖1係判定一基板上之一圖案之位置及/或寬度(CD)之一先前技術方法之一示意性流程圖。 圖2係用於一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或一圖案之大小的量測之一裝置之一項選定實施例之一示意圖。 圖3係將複數個偵測源配置成一陣列之一實施例之一示意圖。 圖4係以一高效率且較不耗時方式判定一基板上之一圖案之位置及/或寬度(CD)之本發明方法之一實施例之一示意性流程圖。 圖4A係以一高效率且較不耗時方式判定一基板上之一圖案之位置及/或寬度(CD)之本發明方法之一進一步實施例之一示意性流程圖。 圖5係一遮罩之一示意性俯視圖，其展示跨該遮罩之表面之軌道曲線。 圖6係圖5中展示之矩形之一放大視圖。 圖7A係由偵測器沿其跨表面之路徑界定之一軌跡線之一示意圖。 圖7B係自由偵測器在其跨基板之表面之移動期間擷取之信號導出之經量測量變曲線。 圖8A係一軌跡線之一示意圖，自沿該軌跡線跨表面之路徑之設計資料評估該軌跡線。 圖8B係藉由追蹤沿軌跡線之設計資料而建立之一設計量變曲線。
1‧‧‧裝置
2‧‧‧基板
3‧‧‧圖案
4‧‧‧表面
5‧‧‧偵測源
6‧‧‧偵測器
6A‧‧‧偵測器尖端
7‧‧‧固定鏡
8‧‧‧照明束/帶電粒子束
9‧‧‧檢測軸
20‧‧‧可移動載台
21‧‧‧軸承
22‧‧‧電腦
23‧‧‧光束
24‧‧‧位置或位移量測系統
25‧‧‧台塊
25A‧‧‧表面
26‧‧‧振動隔離系統
X‧‧‧X座標方向
Y‧‧‧Y座標方向
Z‧‧‧Z座標方向

Claims (19)

  1. 一種用於一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或邊緣安置及/或一圖案之大小的量測之裝置，該裝置包括：至少一個偵測源；至少一個偵測器，其被指派給該至少一個偵測源；一可移動載台，其用於固持該基板且提供介於該至少一個偵測源與該經指派偵測器及該基板之該表面之間沿一選定軌道曲線之一相對移動；一位移量測系統，其用於在該可移動載台之該移動期間判定該可移動載台相對於該偵測源及該經指派偵測器之實際位置且用於基於該軌道曲線之誤差導出一軌跡線；及一電腦，其用於使該至少一個偵測器沿該導出軌跡線之經偵測信號與該載台在其移動期間之該等實際位置相互關聯，且用於自沿該軌跡線之一設計資料庫之設計資料產生一設計量變曲線(design profile)，其中該偵測器、該源或該源與該基板之一表面上之圖案之一互動之一或多個性質被考量，且其中該設計量變曲線係一經計算量變曲線，該經計算量變曲線對應於將由一無誤差圖案之一量測導致之一經量測量變曲線。
  2. 如請求項1之裝置，其中該至少一個偵測源係結合一掃描近場光學顯微鏡(SNOM)使用之一光束。
  3. 如請求項1之裝置，其中該至少一個偵測源係一原子力顯微鏡(AFM)。
  4. 如請求項1之裝置，其中該至少一個偵測源係一粒子束。
  5. 如請求項4之裝置，其中該粒子束係一電子束。
  6. 如請求項1之裝置，其中該至少一個偵測源係複數個偵測源之一線性陣列或一矩陣配置。
  7. 如請求項1之裝置，其中該電腦經組態以：監測該可移動載台之移動，使得該偵測源及該經指派偵測器沿該軌跡線行進；及收集該至少一個偵測器沿該軌跡線之量測資料。
  8. 如請求項7之裝置，其中經由一網路將該電腦至少連接至該位置或位移量測系統、該可移動載台、該偵測源及該偵測器。
  9. 一種用於量測一半導體產業基板之一表面上之圖案安置及/或邊緣安置及/或一圖案之一大小之方法，該方法包括以下步驟：a.進行一資料準備以產生至少一個所欲軌道曲線，沿該軌道曲線引導至少一個偵測源與一經指派偵測器及該基板之該表面之間的一相對移動；b.在一可移動載台之移動期間重複評估來自該基板之該圖案化表面之偵測器信號之量測資料且並行監測該可移動載台之該移動；c.自沿一軌跡線之該量測資料產生一經量測量變曲線，其中該經 量測量變曲線表示該基板之該表面上之該圖案之經量測安置；及d.評估該經量測量變曲線，以便判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一臨界尺寸(CD)，及/或沿該相同軌跡線偵測該圖案化表面上之安置誤差或CD誤差，其中藉由以下步驟而進行該步驟d：自沿該軌跡線之一設計資料庫之設計資料產生一設計量變曲線，其中該軌跡線對應於該偵測器及該基板之該表面之間之該相對移動，且藉由模型化以下之至少一者之性質而自沿該軌跡線之該設計資料提取該設計量變曲線：該源、該偵測器、該源與該圖案之間的互動，且其中該設計量變曲線係一經計算量變曲線，該經計算量變曲線對應於將由一無誤差圖案之一量測導致之一經量測量變曲線；及比較沿該相同軌跡線之該經量測量變曲線與該設計量變曲線，以便沿該相同軌跡線判定該圖案化表面上之一邊緣或一圖案之一位置或一CD，及/或沿該相同軌跡線偵測該圖案化表面上之安置誤差或CD誤差。
  10. 如請求項9之方法，其中自與該所欲軌道曲線之偏差導出該軌跡線，其中在該可移動載台之該移動期間連續監測該載台沿該所欲軌道曲線之該移動。
  11. 如請求項9之方法，其中藉由調整該偵測源或該偵測器而進行該可移動載台之位置誤差之一校正，其中即時進行該偵測源或該偵測器之該調 整。
  12. 如請求項9之方法，其中在該步驟d中使用在一電腦中實施之一演算法導出該基板上之該邊緣或該圖案之一位置或該CD，其中該演算法包括邊緣偵測演算法、基於臨限值之技術或基於相關性之技術。
  13. 如請求項9之方法，其中在一第一位置處進行該等步驟b及c，且在一第二位置處進行該步驟d，該第一位置及該第二位置在地理上相異。
  14. 如請求項9之方法，其中在一第一位置處進行該等步驟b及c，且在一第二位置處進行該等步驟e及f，該第一位置及該第二位置在地理上相異。
  15. 一種電腦程式產品，其設置於一非暫時性電腦可讀媒體上，該非暫時性電腦可讀媒體可經操作以控制至少一個電腦來實行請求項9之方法。
  16. 一種電腦程式產品，其設置於一非暫時性電腦可讀媒體上以用於一半導體產業基板之一表面上之邊緣及/或圖案安置及/或一圖案之大小的量測，該電腦程式產品包括電腦可執行程序步驟，其等可經操作以控制至少一個電腦以：進行一資料準備以產生至少一個所欲軌道曲線，沿該軌道曲線引導至少一個偵測源與一經指派偵測器及該基板之該表面之間的一相對移動；在一可移動載台之移動期間連續評估來自該基板之該圖案化表面 之偵測器信號之量測資料且並行監測該可移動載台之該移動；自沿一軌跡線之該量測資料產生一經量測量變曲線，其中該經量測量變曲線表示該基板之該表面上之該圖案之經量測安置，其中自與該所欲軌道曲線之偏差導出該軌跡線，其中該軌跡線對應於該偵測器及該基板之該表面之間之該相對移動，且藉由模型化以下之至少一者之性質而自沿該軌跡線之該設計資料提取該設計量變曲線：該源、該偵測器、該源與該圖案之間的互動；自沿該軌跡線之一設計資料庫之設計資料產生一設計量變曲線，其中該設計量變曲線係一經計算量變曲線，該經計算量變曲線對應於將由一無誤差圖案之一量測導致之一經量測量變曲線；及比較沿該相同軌跡線之該經量測量變曲線與該設計量變曲線，以便沿該相同軌跡線偵測該圖案化表面上之安置誤差或CD誤差。
  17. 如請求項16之電腦程式產品，其中在該可移動載台之該移動期間連續監測該載台沿該所欲軌道曲線之該移動。
  18. 如請求項16之電腦程式產品，其中藉由調整該偵測源或該偵測器而進行該可移動載台之位置誤差之一校正，其中即時進行該偵測源或該偵測器之該調整。
  19. 如請求項16之電腦程式產品，其中使用在一電腦中實施之一演算法自該經量測量變曲線與該設計量變曲線之一比較導出該基板上之該圖案之位置或CD，其中該演算法包括邊緣偵測演算法、基於臨限值之技術或基於相關性之技術。
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