TWI756417B - 度量衡參數判定及度量衡配方選擇 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種自一度量衡目標判定一圖案化程序參數之方法,該方法包括:自該度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之照明輻射之複數個照明條件中之一不同照明條件;以及使用值之組合以判定用於該目標之該圖案化程序參數之一相同值。
Description
本發明係關於可用於例如藉由微影技術進行裝置製造之檢測(例如,度量衡)之方法及設備,且係關於使用微影技術來製造裝置之方法。
微影設備為將所要之圖案塗覆至基板上(通常塗覆至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)製造中。在彼情況下,圖案化裝置(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。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。 用以實現圖案化程序(亦即,涉及圖案化之形成裝置或其他結構之程序(諸如,微影曝光或壓印),其通常可包括一或多個相關聯處理步驟,諸如抗蝕劑顯影、蝕刻等等)之重要態樣包括發展程序本身,設定該程序以供監測及控制且接著實際上監測且控制該程序本身。假定圖案化程序之原理之組態,諸如圖案化裝置圖案、抗蝕劑類型、後微影程序步驟(諸如,顯影、蝕刻等等),需要在圖案化程序中設定設備以用於將圖案轉印至基板上;顯影一或多個度量衡目標以監測該程序;設定度量衡程序以量測度量衡目標;且接著基於量測結果實施監測及/或控制程序之程序。 因此,在圖案化程序中,需要判定(例如,使用模型化圖案化程序之一或多個態樣的一或多個模型來量測、模擬等等)所關注一或多個參數,諸如結構之臨界尺寸(CD)、形成於基板中或基板上之連續層之間的疊對誤差(亦即,連續層之不當的且無意的未對準)等等。 需要判定藉由圖案化程序形成的結構的此類所關注一或多個參數且使用該等參數以供關於圖案化程序之設計、控制及/或監測,例如以供程序設計、控制及/或驗證。可將圖案化結構之經判定一或多個所關注參數用於圖案化程序設計、校正及/或驗證、缺陷偵測或分類、良率估計及/或程序控制。 因此,在圖案化程序中,需要頻繁地對所形成結構進行量測例如以用於程序控制及驗證。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(裝置中兩個層之對準準確度之量度)之特殊化工具。可依據兩個層之間的未對準程度來描述疊對,例如,對為1奈米之經量測疊對之參考可描述兩個層未對準達1奈米之情形。 已開發各種形式之檢測設備(例如,度量衡設備)以供微影領域中使用。此等裝置將輻射光束導向至目標上且量測經重導向(例如,經散射)輻射之一或多個性質-例如隨波長而變之在單個反射角下之強度;隨反射角而變之在一或多個波長下之強度;或隨反射角而變之偏振-以獲得「光譜」,可根據該光譜判定該目標之所關注性質。可藉由各種技術來執行對所關注性質之判定:例如,藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標之重新建構;庫搜尋;以及主成份分析。 另一技術涉及使零繞射階(對應於鏡面反射)被阻擋,且僅處理較高階。可在PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中找到此度量衡之實例,該等專利申請公開案之全文特此以引用之方式併入。已在美國專利申請公開案第US 2011-0027704號、第US 2011-0043791號及第US 2012-0242940號中描述技術之進一步開發,該等美國專利申請公開案中之每一者的全文係併入本文中。通常使用此類以繞射為基礎之技術來量測疊對。用於技術之目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構環繞。目標可包含多個週期性結構,可在一個影像中量測該等週期性結構。在特定形式之此類度量衡技術中,藉由在某些條件下量測目標兩次獲得疊對量測結果,同時旋轉該目標或改變照明模式或成像模式以分別獲得正常(例如,+1)及互補(例如,-1)繞射階強度。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。可將目標中之此不對稱性用作疊對誤差之指示符。
在疊對量測之實例中,上述技術依賴於疊對(亦即,疊對誤差及故意偏置)為目標中之目標不對稱性之唯一原因的假定。該目標中之任何其他不對稱性或量測,諸如上部及/或下部層中週期性結構內之特徵之結構不對稱性、使用感測器之量測中之不對稱性等等亦可引起第一(或其他較高)階中之經量測強度不對稱性。可歸因於目標中之此類其他不對稱性及/或量測且不與疊對(包括故意偏置)相關的此強度不對稱性會干擾疊對量測,從而得到不準確的疊對量測。 在實施例中,提供有一種自度量衡目標判定圖案化程序參數之方法,該方法包含:自度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之照明輻射之複數個照明條件中之不同照明條件;以及使用值之組合以判定用於該目標之圖案化程序參數之同一值。 在實施例中,提供有一種方法,其包含:使用第一圖案化程序參數判定技術以自由量測輻射照明之度量衡目標判定圖案化程序參數之第一值;使用不同於第一圖案化程序參數判定技術之第二圖案化程序參數判定技術以得出用於度量衡目標之圖案化程序參數之複數個第二值,在量測輻射之不同照明條件下判定每個第二值;以及基於第一值及第二值識別用於度量衡配方之量測輻射照明條件以用於量測度量衡目標。 在實施例中,提供有一種量測方法,包含根據如本文中所描述之度量衡配方量測基板上之度量衡目標。 在實施例中,提供有一種用於量測微影程序之參數之度量衡設備,該度量衡設備可操作以執行如本文中所描述之方法。 在實施例中,提供有一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,該等機器可讀指令用於使處理器執行如本文所描述之方法。 在實施例中,提供有一種系統,其包含:檢測設備,其經組態以將輻射光束提供於基板上之兩個鄰近週期性結構或量測目標上且偵測由該等目標繞射之輻射以判定圖案化程序之參數;以及如本文中所描述之非暫時性電腦程式。在實施例中,該系統進一步包含微影設備,該微影設備包含:支撐結構,其經組態以固持用以調變輻射光束之圖案化裝置;及投影光學系統,其經配置以將該經調變輻射光束投影至輻射敏感基板上。 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。基於本文所含有之教示,額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
在詳細地描述實施例之前,有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。 圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包括經組態以調節輻射光束B(例如,UV輻射或DUV輻射)之照明光學系統(照明器)IL;圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如,光罩台)MT,其經建構以支撐圖案化裝置(例如,光罩)MA且連接至經組態以根據某些參數準確地定位圖案化裝置之第一定位器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準確地定位基板之第二定位器PW;以及投影光學系統(例如,折射投影透鏡系統)PS,其經組態以將藉由圖案化裝置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。 照明光學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。 圖案化裝置支撐件以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如,圖案化裝置是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可為例如框架或台,其可根據需要而固定或可移動。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。 本文所使用之術語「圖案化裝置」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創製圖案的任何裝置。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裝置(諸如,積體電路)中的特定功能層。 圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知,且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型,以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之實例使用小鏡面之矩陣配置,該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜,以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。 如此處所描繪,設備屬於透射類型(例如,使用透射性光罩)。替代地,該設備可屬於反射類型(例如,使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列,或使用反射性光罩)。 微影設備亦可屬於基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體,例如水覆蓋以便填充投影系統與基板之間的空間的類型。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間,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。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中,而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。 參考圖1,照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言,當輻射源為準分子雷射時,輻射源與微影設備可為分離實體。在此等狀況下,不認為源形成微影設備之部分,且輻射光束係憑藉包括例如合適導向鏡面及/或擴束器之光束遞送系統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,源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束傳遞系統BD (在需要時)可被稱作輻射系統。 照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常,可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外,照明器IL可包括各種其他組件,諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束,以在其橫截面中具有所要之均一性及強度分佈。 將輻射光束B入射於圖案化裝置(例如,光罩) MA上且藉由圖案化裝置圖案化,將該圖案化裝置固持於圖案化裝置支撐件(例如,光罩台) MT上。在橫穿圖案化裝置(例如,光罩) MA之情況下,輻射光束B通過投影光學系統PS,其將該束聚焦至基板W之目標部分C上,由此將圖案之影像投影於目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如,干涉量測裝置、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,例如以便將不同目標部分C定位在輻射光束B之路徑中。類似地,第一定位器PM及另一位置感測器(其在圖1中並未明確地描繪)可用於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之路徑準確地定位圖案化裝置(例如,光罩) MA。 可使用圖案化裝置對準標記M1
、M2
及基板對準標記P1
、P2
來對準圖案化裝置(例如,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,但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地,在多於一個晶粒被提供於圖案化裝置(例如,光罩) MA上之情形中,圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。小的對準標記亦可包括於裝置特徵當中之晶粒內,在此狀況下,需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。 此實例中之微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型,其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站-曝光站及量測站-在該等兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時,可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制,及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。此情形實現設備之產出率之相當大提高。 所描繪設備可在多種模式下使用,包括例如步進模式或掃描模式。微影設備之建構及操作為熟習此項技術者所熟知,且無需對其進一步描述以供理解本發明之實施例。 如圖2中所展示,微影設備LA形成微影系統之部分,其被稱作微影製造單元(lithographic cell/lithocell) LC或叢集。微影單元LC亦可包括用以對基板執行曝光前及曝光後程序之設備。通常,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、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,在不同程序設備之間移動基板,且接著將基板遞送至微影設備之裝載匣LB。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來控制微影設備。因此,不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。 為了設計、監測、控制等等包括至少一個圖案化步驟(例如,光學微影步驟)之圖案化程序(例如,裝置製造程序),可檢測圖案化之基板且量測圖案化之基板之一或多個參數。舉例而言,該一或多個參數可包括:形成於經圖案化基板中或上之連續層之間的疊對、例如形成於經圖案化基板中或上之特徵之臨界尺寸(CD) (例如,臨界線寬)、光學微影步驟之聚焦或聚焦誤差、光學微影步驟之劑量或劑量誤差、光學微影步驟之光學像差等等。可對產品基板自身之目標及/或對提供於基板上之專用度量衡目標執行此量測。存在用於對在圖案化程序中形成之結構進行量測的各種技術,包括使用掃描電子顯微鏡、以影像為基礎之量測或檢測工具及/或各種特殊化工具。特殊化度量衡及/或檢測工具之相對快速且非侵入形式為輻射光束經導向至基板之表面上之目標上且量測散射(繞射/反射)光束之性質之形式。藉由比較光束在其已由基板散射之前及之後的一或多個性質,可判定基板之一或多個性質。此可被稱為以繞射為基礎之度量衡或檢測。 圖3描繪實例檢測設備(例如,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。將經重導向輻射傳遞至光譜儀偵測器4,其量測鏡面反射輻射之光譜10 (隨波長而變之強度),如例如在左下方之圖中所示。根據此資料,可藉由例如嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與如圖3之右下方所展示之模擬光譜庫的比較由處理器PU重建構導致偵測到之光譜的結構或分佈。一般而言,對於重建構,結構之一般形式為吾人所知,且根據供製造結構之程序之知識來假定一些變數,從而僅留下結構之幾個變數以自量測資料予以判定。此檢測設備可經組態為正入射檢測設備或斜入射檢測設備。 圖4中展示可使用之另一檢測設備。在此裝置中,由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統120進行準直且透射通過干涉濾光器130及偏光器170,由部分反射表面160反射且經由物鏡150而聚焦至基板W上之光點S中,該物鏡具有高數值孔徑(NA),理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤檢測設備(使用相對高折射率之流體,諸如水)甚至可具有大於1之數值孔徑。 如在微影設備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與圖1之基板台WT類似或相同。在檢測設備與微影設備整合之實例中,該等基板台可甚至為相同基板台。可將粗略定位器及精細定位器提供至第二定位器PW,該第二定位器PW經組態以相對於量測光學系統準確地定位基板。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150下方之位置中。通常,將對跨越基板W之不同位置處之目標進行許多量測。可在X及Y方向上移動基板支撐件以獲取不同目標,且可在Z方向上移動基板支撐件以獲得目標相對於光學系統之焦點之所要位置。舉例而言,當實務上光學系統可保持實質上靜止(通常在X及Y方向上,但可能亦在Z方向上)且僅基板移動時,方便地將操作考慮並描述為如同物鏡被帶入至相對於基板之不同位置。倘若基板與光學系統之相對位置為正確的,則原則上彼等者中之哪一者在真實世界中移動無關緊要,或在兩者皆移動,或光學系統之一部分的組合移動(例如,在Z及/或傾斜方向上)而光學系統之其餘部分靜止且基板移動(例如,在X及Y方向上,且亦視情況在Z及/或傾斜方向上)之情況下亦如此。 由基板W重導向之輻射接著通過部分反射表面160傳遞至偵測器180中以便使光譜被偵測。偵測器180可定位在背向投影式焦平面110處(亦即,定位在透鏡系統150之焦距處)或平面110可藉由輔助光學件(未展示)再成像至偵測器180上。該偵測器可為二維偵測器,以使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜。偵測器180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。 參考光束可用以例如量測入射輻射之強度。為了進行此量測,當輻射光束入射於部分反射表面160上時,將輻射光束之部分通過部分反射表面160作為參考光束而朝向參考鏡面140透射。參考光束接著投影至同一偵測器180之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(未展示)上。 一或多個干涉濾光器130可用以選擇在為比如405奈米至790奈米或甚至更低(諸如,200奈米至300奈米)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的,而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵代替干涉濾光器。孔徑光闌或空間光調變器(未展示)可提供於照明路徑中以控制輻射在目標上之入射角之範圍。 偵測器180可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之經重導向輻射之強度、分別在多個波長下之經重導向輻射之強度,或遍及一波長範圍而積分之經重導向輻射之強度。此外,偵測器可分別量測橫向磁偏振輻射及橫向電偏振輻射之強度,及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。 基板W上之目標30可為1-D光柵,其經印刷成使得在顯影之後,長條係由固體抗蝕劑線形成。目標30可為2-D光柵,其經印刷成使得在顯影之後,光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可經蝕刻至基板中或基板上(例如,經蝕刻至基板上之一或多個層中)。(例如,長條、導柱或通孔之)圖案對在圖案化程序中進行處理時之改變(例如,微影投影設備(尤其投影系統PS)中之光學像差、聚焦改變、劑量改變等等)敏感且將顯示印刷光柵中之變化。因此,印刷光柵之量測資料被用於重建構光柵。可根據印刷步驟及/或其他檢測程序之知識,可將1-D光柵之一或多個參數(諸如,線寬及/或形狀)或2-D光柵之一或多個參數(諸如,導柱或通孔寬度或長度或形狀)輸入至由處理器PU執行之重建構程序。 除了藉由重建構進行參數之量測以外,以繞射為基礎之度量衡或檢測亦可用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性量測中。不對稱性量測之一特定應用係用於例如疊對之量測,但其他應用亦為吾人所知。在此狀況下,目標30通常包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言,可藉由比較來自目標30之繞射光譜之相對部分(例如,比較週期性光柵之繞射光譜中之-1階與+1階)而量測不對稱性。舉例而言,在全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案US2006-066855中描述使用圖3或圖4之器具進行之不對稱性量測之概念。簡單地陳述,儘管目標之繞射光譜中之繞射階的位置僅藉由目標之週期性而判定,但繞射光譜中之不對稱性指示構成目標之個別特徵中的不對稱性。在圖4之器具中(其中偵測器180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180記錄之光瞳影像中的不對稱性。可藉由單元PU中之數位影像處理來量測此不對稱性,且相對於已知疊對值來校準此不對稱性。 圖5說明典型目標30之平面視圖,及圖4之設備中之照明光點S之範圍。為了獲得無來自周圍結構之干涉之繞射光譜,在實施例中,目標30為寬度(例如,直徑)大於照明光點S之週期性結構(例如,光柵)。光點S之寬度可小於目標之寬度及長度。換言之,目標被照明「填充不足」,且繞射信號基本上不含來自目標自身外部之產品特徵及其類似者之任何信號。照明配置2、120、130、170可經組態以提供跨越物鏡150之背焦平面之均一強度的照明。替代地,藉由例如在照明路徑中包括孔徑,照明可限於同軸方向或離軸方向。 圖6示意性地描繪基於使用度量衡所獲得之量測資料而進行目標圖案30'之一或多個所關注變數之值之判定的實例程序。由偵測器180偵測到之輻射提供用於目標30'之經量測輻射分佈108。 對於給定目標30',可使用例如數值馬克士威求解程序210自經參數化模型206計算/模擬輻射分佈208。經參數化模型206展示構成目標及與該目標相關聯的各種材料之實例層。經參數化模型206可包括用於在考慮中的目標之部分之特徵及層之變數中之一或多者,其可變化且被導出。如圖6中所展示,變數中之一或多者可包括一或多個層之厚度t、一或多個特徵之寬度w(例如,CD)、一或多個特徵之高度h及/或一或多個特徵之側壁角α。儘管未展示,但變數中之一或多者可進一步包括但不限於:層中之一或多者之折射率(例如,真折射率或複折射率、折射率張量等等)、一或多個層之消光係數、一或多個層之吸收率、在顯影期間之抗蝕劑損失、一或多個特徵之基腳及/或一或多個特徵之線邊緣粗糙度。該等變數之初始值可為針對經量測之目標所預期的值。接著在212處比較經量測輻射分佈108與經計算輻射分佈208以判定兩者之間的差。若存在差,則可改變經參數化模型206之變數中之一或多者之值,計算新的所計算輻射分佈208且將其與經量測輻射分佈108比較直至在經量測輻射分佈108與所計算輻射分佈208之間存在足夠匹配為止。彼時,經參數化模型206之變數之值提供實際目標30'之幾何形狀的良好或最佳匹配。在實施例中,當經量測輻射分佈108與所計算輻射分佈208之間的差在容許臨限值內時存在足夠匹配。 圖7A中展示適用於實施例之另一檢測設備。圖7B中更詳細地說明目標T及用以照明該目標之量測輻射之繞射射線。所說明之檢測設備屬於被稱為暗場度量衡設備之類型。檢測設備可為獨立裝置,或併入於例如量測站處之微影設備LA中抑或微影製造單元LC中。遍及設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中,將藉由源11 (例如,氙氣燈)發射之輻射藉由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光學元件15導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列進行配置。可使用不同透鏡配置,其條件為其例如將基板影像提供至偵測器上且同時允許對中間光瞳平面之存取以供空間頻率過濾。因此,可藉由定義在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之,可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中在透鏡12與透鏡14之間插入適合形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明之實例中,孔徑板13具有不同形式(被標註為13N及13S),從而允許選擇不同照明模式。當前實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中,孔徑板13N提供自僅出於描述起見被指明為「北」之方向之離軸輻射。在第二照明模式中,孔徑板13S用於提供類似照明,但類似照明來自被標註為「南」之相對方向。藉由使用不同孔徑,其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗,此係因為所要照明模式之外之任何不必要輻射將干涉所要量測信號。 如圖7B中所展示,在基板W垂直於物鏡16之光軸O之情況下置放目標T。基板W可藉由支撐件(未展示)支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住,在運用填充過度之小目標之情況下,此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板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(為接納有用量之輻射所必要),因此入射射線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(point spread function),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。應注意,目標之週期性結構節距及照明角度可經設計或經調整成使得進入物鏡之一階射線與中心光軸緊密地對準。圖7A及圖7B中所說明之射線被展示為稍微離軸,以純粹地使其能夠在圖中被更容易地區分。 由基板W上之目標T繞射之至少0階及+1階係由物鏡16收集,且被返回導向通過光學元件15。返回至圖7A,藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一及第二照明模式兩者。在量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時,亦即在使用孔徑板13N應用第一照明模式時,標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相比之下,在使用孔徑板13S應用第二照明模式時,-1繞射射線(標註為-1(S))為進入透鏡16之射線。 分束器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中,光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束而在第一感測器19 (例如,CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之不同點,使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕獲之光瞳平面影像可用於聚焦檢測設備及/或正規化一階光束之強度量測。亦可出於諸如重建構之許多量測目的使用光瞳平面影像。 在第二量測分支中,光學系統20、22在感測器23 (例如,CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中,在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束,使得形成於感測器23上之目標之影像僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕獲之影像經輸出至處理影像之處理器PU,處理器PU之功能將取決於所執行之量測的特定類型。應注意,此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而,在僅僅-1階及+1階中之一者存在之情況下,將不會形成週期性結構特徵之影像。 圖7A、圖7C及圖7D中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹為實例。在實施例中,使用目標之同軸照明,且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射輻射傳遞至感測器。在又其他實施例中,代替一階光束或除了一階光束以外,亦可在量測中使用二階、三階及較高階光束(圖7A、圖7B、圖7C或圖7D中未展示)。 為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測,孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案,該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意,孔徑板13N或13S可僅用以量測在一個方向(取決於設置之X或Y)上定向之週期性結構。為了量測正交週期性結構,可能實施達90°及270°之目標旋轉。圖7C及圖7D中展示不同孔徑板。在上文所提及之專利申請公開案中描述了對此等孔徑板及眾多其他變化形式之使用,以及對設備之應用。 圖8描繪根據已知實務形成於基板上之(複合)目標。在此實例中,目標包含緊密地定位在一起之四個週期性結構(例如,光柵)32至35以使得其將均在由檢測設備之度量衡輻射照明光束形成之量測光點31內。因此,該等四個週期性結構皆被同時地照明且同時地成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中,週期性結構32至35自身係複合週期性結構,其藉由上覆於在例如形成於基板W上之半導體裝置的不同層中經圖案化之週期性結構而形成。週期性結構32至35可具有以不同方式偏置之疊對偏移,以便促進量測經形成有複合週期性結構之不同部分的層之間的疊對。下文將參考圖8來解釋疊對偏置之涵義。週期性結構32至35亦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。在一個實例中,週期性結構32及34為分別具有+d、-d之偏置偏移的X方向週期性結構。週期性結構33及35為分別具有+d、-d之偏置偏移的Y方向週期性結構。可在藉由感測器23捕獲之影像中識別此等週期性結構之分離影像。此為目標之僅一個實例。目標可包含多於4個或少於4個週期性結構,或僅僅單個週期性結構。 圖9展示在使用來自圖7D之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖7之設備中使用圖8之目標而可形成於感測器23上且由感測器23偵測到的影像之實例。儘管光瞳平面影像感測器19不可解析不同個別週期性結構32至35,但影像感測器23可進行此解析。暗矩形表示感測器上之影像之場,在此場內,基板上之經照明光點31成像至對應圓形區域41中。在此場內,矩形區域42至45表示小目標週期性結構32至35之影像。若目標位於產品區域中,則在此影像場之周邊中亦可見產品特徵。影像處理器及控制系統PU使用圖案辨識來處理此等影像,以識別週期性結構32至35之分離影像42至45。以此方式,影像並不必須在感測器框架內之特定位置處極精確地對準,此極大地改良量測設備整體上之產出率。 一旦已經識別週期性結構之分離影像,可例如藉由對識別區域內之所選像素強度值求平均值或求和量測彼等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他性質彼此進行比較。可組合此等結果以量測圖案化程序之不同參數。疊對效能係此參數之重要實例。 圖10說明使用例如PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號(以全文引用的方式併入本文中)中所描述之方法,如何量測含有組件週期性結構32至35之兩個層之間的疊對誤差(亦即,不當及無意的疊對未對準)。經由識別目標不對稱性而進行此量測,如藉由比較目標週期性結構之正常及互補繞射階影像中之強度以獲得強度不對稱性之量度所揭露。在實施例中,正常繞射階為+1階輻射且互補繞射階為-1階輻射。儘管本文中之論述將正常繞射階聚焦為+1階輻射且將互補繞射階聚焦為-1階輻射,但可比較其他對應較高階,例如+2階及-2階之強度。 在步驟S1處,經由諸如圖2之微影製造單元的微影設備來處理基板(例如,半導體晶圓)一或多次,以形成包括週期性結構32至35之目標。在S2處,在使用圖7之檢測設備的情況下,僅使用一階繞射光束中之一者(比如+1階)來獲得週期性結構32至35之影像。在步驟S3處,無論藉由改變照明模式或改變成像模式抑或藉由使基板W在檢測設備之視場中旋轉180º,皆可使用另一一階繞射光束(-1階)來獲得週期性結構之第二影像。因此,在第二影像中捕獲-1階繞射輻射。 應注意,藉由使在每一影像中包括一階繞射輻射之僅一半,此處所提及之「影像」並非習知暗場顯微法影像。將不解析目標週期性結構之個別目標特徵。每一目標週期性結構將簡單地由某一強度位準之區域表示。在步驟S4中,在每一組件目標週期性結構之影像內識別所關注區(ROI),將自該所關注區量測強度位準。 在已識別用於每一個別目標週期性結構之ROI且已量測其強度之情況下,可接著判定目標之不對稱性且因此判定疊對誤差。在步驟S5中,(例如,藉由處理器PU)進行比較針對用於每一目標週期性結構32至35之正常及互補繞射階輻射獲得之強度值以識別其強度不對稱性,例如其強度之任何差異。術語「差」並不意欲僅指減法。可以比率形式計算差。在步驟S6中,使用用於數個目標週期性結構之經量測強度不對稱性,連同彼等目標週期性結構之任何已知經強加疊對偏置之知識,以計算目標T附近之圖案化程序之一或多個效能參數。 圖11A至圖11D展示具有不同偏置偏移之目標週期性結構(疊對週期性結構)的示意性橫截面。可將此等週期性結構用作基板W上之目標T,如在圖7至9中所見。僅出於實例起見而展示在X方向上具有週期性之週期性結構。可分離地提供或作為目標之部分來提供具有不同偏置且具有不同定向的此等週期性結構之不同組合。 以圖11A開始,展示形成於被標註為L1及L2之至少兩個層中的目標600。在下部或底部層L1中,第一週期性結構(下部或底部週期性結構),例如光柵由基板606上之特徵602及空間604形成。在層L2中,第二週期性結構,例如光柵由特徵608及空間610形成。(繪製橫截面使得特徵602、608(例如,線)延伸至頁面中。)週期性結構圖案在兩個層中具有節距P的情況下重複。特徵602及608可採取線、點、區塊及通孔之形式。在圖11A處所展示之情形中,不存在歸因於未對準之疊對貢獻,例如,不存在疊對誤差且不存在強加偏置,使得第二結構之每一特徵608精確地位於第一結構中之特徵602上方。 在圖11B處,展示具有第一已知經強加偏置+d之相同目標,使得將第一結構之特徵608相對於第二結構之特徵向右移位達距離d。偏置距離d實務上可能為幾奈米,例如,10奈米至20奈米,而節距P例如在300奈米至1000奈米之範圍內,例如500奈米或600奈米。在圖11C處,描繪具有第二已知經強加偏置-d之另一特徵,使得為608之特徵向左移位。針對每一結構之d之值無需相同。上文所提及之先前專利申請公開案中描述圖11A至圖11C處所展示的此類型之經偏置週期性結構。 圖11E自頂部示意性地描繪在諸如圖11A至圖11C中所描繪之上部及下部層中具有包含週期性結構之子目標612、614、616及618的實例目標600。圖11E中並未展示下部層。在實施例中,子目標612、614、616及618經設計以量測兩個垂直方向(例如,X及Y)上之疊對且具有強加偏置d以促進該疊對(如上文關於圖11B及11C所描述)。儘管圖11E之實施例展示四個子目標,但可存在不同的數目且其可均用於量測1個方向上之疊對或量測多於2個方向上之疊對。 在實施例中,子目標612及614經設計以共同量測在X方向上之疊對。在實施例中,子目標612具有偏置+d,而子目標614具有偏置-d。在實施例中,子目標616及618經設計以共同量測在Y方向上之疊對。在實施例中,子目標616具有偏置+d,而子目標618具有偏置-d。 圖11F描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標600之步驟S2的正常(例如,+1)階輻射之偵測到之繞射信號之實例。圖11G描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標600之步驟S3的互補(例如,-1)階輻射之偵測到之繞射信號之實例。對於每個週期性結構方向(X及Y),存在具有圖11F及11G中所示之相對的故意偏置方向「+」(對於+d偏置)及「-」(對於-d偏置)之兩個週期性結構。因此,X+表示來自子目標612之偵測到之繞射信號,X-表示來自子目標614之偵測到之繞射信號,Y+表示來自子目標618之偵測到之繞射信號且Y-表示來自子目標616之偵測到之繞射信號。因此,每個週期性結構週期性方向偵測到四個繞射強度信號。 圖11H為用於描述來自具有兩層週期性結構(諸如,圖11A至11C中所示)之目標(諸如,子目標612、614、616或618)之輻射之繞射的簡單模型之示意性描繪。展示來自上部層及下部層之繞射輻射之複振幅。來自下部層之繞射輻射包括來自疊對之相位貢獻。 在圖12中,曲線702說明針對在形成目標之個別週期性結構內(且尤其在第一結構之個別週期性結構內)具有零偏移且不具有結構不對稱性的「理想」目標之疊對OV與強度不對稱性A之間的關係。因此,此理想目標之目標不對稱性僅包含歸因於由已知經強加偏置及疊對誤差OVE
引起的第一結構與第二結構之未對準之疊對貢獻。此曲線圖及圖13之曲線圖僅說明本發明所隱含之原理,且在每一曲線圖中,強度不對稱性A及疊對OV之單位係任意的。下文將進一步給出實際尺寸之實例。 在圖12之「理想」情形中,曲線702指示強度不對稱性A與疊對具有非線性週期性關係(例如,正弦關係)。正弦變化之週期P對應於週期性結構之週期或節距P,其當然經轉換成適當尺度。正弦形式在此實例中係純粹的,但在真實情況下可包括諧波。 如上文所提及,經偏置週期性結構(具有已知經強加疊對偏置)可用以量測疊對,而非依賴於單一量測。此偏置具有界定於圖案化裝置(例如,倍縮光罩)中之已知值,自該圖案化裝置進行此偏置,將該值用作對應於經量測強度不對稱性之疊對之基板上校準。在該圖式中,以圖形方式說明計算。在步驟S1至S5中,針對分別具有經強加偏置+d及-d之週期性結構(例如,如圖11B及圖11C中所展示)獲得強度不對稱性量測A+ d
及A- d
。將此等量測擬合至正弦曲線會給出如所展示之點704及706。在已知偏置之情況下,可計算真實疊對誤差OVE
。根據目標之設計,正弦曲線之節距P係已知的。曲線702之垂直尺度開始時未為吾人所知,而是可被稱作一階諧波比例常數K之未知因數。因此,疊對敏感度K係強度不對稱性量測對疊對之敏感度的量度。在實施例中,疊對敏感度K係所量測強度相對於疊對之比例。因此,其幫助偵測疊對之程序相依性。 就方程式而言,假定疊對誤差OVE
與強度不對稱性A之間的關係為:(1) 其中在使得目標節距P對應於角度2π弧度之尺度上表達疊對誤差OVE
。使用具有不同已知偏置(例如,+d及-d)之週期性結構之兩種量測,可使用以下方程式來計算疊對誤差OVE
:(2) 返回參考圖11H,亦可如下評估疊對OV (亦被稱為疊對誤差OVE
)。特定言之,基於圖11H中所表示之模型,+1及-1階繞射輻射之強度可計算如下:(3) 其中為歸因於疊對及偏置之相位差且為來自上部及下部層之繞射輻射之間的相位差之餘數,其與上部週期性結構與下部週期性結構之間的層之厚度T成比例且與入射輻射之波長成反比。 為方便起見,一個週期性結構方向(例如,X)之四個強度可指定如下: - PBN(來自正偏置週期性結構之+1繞射階) - PBC(來自正偏置週期性結構之-1繞射階) - NBN(來自負偏置週期性結構之+1繞射階) - NBC(來自負偏置週期性結構之-1繞射階) 因此,可將ΔIPB
指定為PBN-PBC且可將ΔINB
指定為NBN-NBC。接著,在假定來自+1及-1階輻射以及來自正偏置及負偏置週期性結構之繞射波之振幅及相位(不包含疊對相位)相等且度量衡裝置之光學件自身對稱之情況下,將+1階輻射與-1階輻射之強度之間的差導出為,其中K為疊對比例,等於。因此,該疊對可計算如下:(4) 現在,圖11D示意性地展示結構不對稱性(在此狀況下為第一結構中之結構不對稱性(下部或底部結構不對稱性))之現象。圖11A至圖11C處之週期性結構中之特徵被展示為完全正方形側,但真實特徵將在該側上具有某斜率且具有某粗糙度。然而,其意欲在輪廓方面至少對稱。在圖11D處第一結構中之特徵602及/或空間604不再具有對稱形式,而是已由於一或多個處理步驟變得失真。因此,舉例而言,每一空間之底部表面已變得傾斜(底部壁傾斜)。舉例而言,特徵及空間之側壁角度已變得不對稱。由於此不對稱性,一目標之總體目標不對稱性將包含:獨立於結構不對稱性之疊對貢獻(亦即,歸因於第一結構與第二結構之未對準之疊對貢獻;第一結構及第二結構自身包含疊對誤差及任何已知經強加偏置);及歸因於目標中之此結構不對稱性之結構貢獻。 當藉由圖10之方法僅使用兩個經偏置週期性結構來量測疊對時,不能區別程序誘發之結構不對稱性與歸因於未對準之疊對貢獻,且結果疊對量測(尤其關於量測不當疊對誤差)變得不可靠。目標之第一結構(底部週期性結構)中之結構不對稱性為結構不對稱性之常見形式。其可起源於例如在最初形成第一結構之後執行的基板處理步驟,諸如化學機械拋光(CMP)。 圖13展示引入結構不對稱性,例如圖11D中所說明之底部週期性結構不對稱性的第一效應。「理想」正弦曲線702不再適用。然而,至少大致地,底部週期性結構不對稱性或其他結構不對稱性具有將強度移位項K0
及相移項ϕ加至強度不對稱性之效應。所得曲線在該圖中被展示為712,其中標籤K0
指示強度移位項,且標籤指示相位偏移項。強度移位項K0
及相移項ϕ取決於目標及量測輻射之經選擇特性(諸如量測輻射之波長及/或偏振)之組合,且對程序變化敏感。以方程式項,用於步驟S6中之計算之關係變成:(5) 在存在結構不對稱性之情況下,由方程式(2)描述之疊對模型將提供受到強度移位項K0
及相移項ϕ影響且因此將不準確的疊對誤差值。在映射疊對誤差時,由於強度及相移例如取決於波長及/或偏振,結構不對稱性亦將使用一或多個不同量測參數(例如,量測光束之波長、量測光束之偏振等等)導致相同目標之量測結果之差異。 經修改步驟S6之疊對計算依賴於某些假定。首先,假定強度不對稱性表現為疊對之正弦函數,其中週期P對應於光柵節距。此等假定對當前疊對範圍有效。諧波之數目可經設計為較小,此係因為小節距-波長比率僅允許來自光柵之小數目個傳播繞射階。然而,實務上,對歸因於未對準之強度不對稱性之疊對貢獻可未必真正地正弦,且可未必圍繞OV = 0完全對稱。 因此,結構不對稱性之效應大體可公式化為:(6)(7) 其中ΔI-
(亦與A-
同義)及ΔI+
(亦與A+
同義)表示所量測之強度不對稱性,且ΔIBG
係結構不對稱性對強度不對稱性之貢獻。且因此,可將疊對誤差ΔOV視為ΔIBG
/K之函數。 現在,已進一步發現,除了目標中之結構不對稱性以外或替代地,目標之鄰近週期性結構之間的堆疊差異或鄰近目標之間的堆疊差異亦可為不利地影響量測(諸如疊對量測)準確性的因素。堆疊差異可被理解為鄰近週期性結構或目標之間的實體組態之非設計差異。堆疊差異致使歸因於除疊對誤差之外、除故意偏置之外及除鄰近週期性結構或目標共同之結構不對稱性之外的鄰近週期性結構或目標之間的量測輻射之光學性質(例如,強度、偏振等等)之差異。堆疊差異包括但不限於:鄰近週期性結構或目標之間的厚度差異(例如,一或多個層之厚度差異,使得一個週期性結構或目標高於或低於經設計成在實質上相同水平面之另一週期性結構或目標);鄰近週期性結構或目標之間的折射率差異(例如,一或多個層之折射率差異,使得用於一個週期性結構或目標之一或多個層的組合折射率不同於用於即使經設計成具有實質上相同組合折射率之另一週期性結構或目標之一或多個層的組合折射率);鄰近週期性結構或目標之間的材料差異(例如,一或多個層之材料類型、材料均一性等等的差異,使得用於一個週期性結構或目標與用於經設計成具有實質上相同材料之另一週期性結構或目標的材料存在差異);鄰近週期性結構或目標之結構的光柵週期差異(例如,一個週期性結構或目標與經設計成具有實質上相同光柵週期之另一週期性結構或目標的光柵週期差異);鄰近週期性結構或目標之結構的深度差異(例如,歸因於蝕刻的一個週期性結構或目標與經設計成具有實質上相同深度之另一週期性結構或目標之結構的深度差異);鄰近週期性結構或目標之特徵的寬度(CD)差異(例如,一個週期性結構或目標與經設計成具有實質上相同特徵寬度之另一週期性結構或目標之特徵寬度差異)等等。在一些實例中,藉由圖案化程序中之諸如CMP、層沈積、蝕刻等等之處理步驟引入堆疊差異。在實施例中,週期性結構或目標在彼此相隔200微米內、彼此相隔150微米內、彼此相隔100微米內、彼此相隔75微米內、彼此相隔50微米內、彼此相隔40微米內、彼此相隔30微米內、彼此相隔20微米內或彼此相隔10微米內之情況下係鄰近的。 堆疊差異(其可被稱作光柵之間的光柵不平衡性)之效應可大體公式化為:(8)(9) 其中ΔK
表示可歸因於堆疊差異之疊對敏感度的差異。且因此,疊對誤差ΔOV可與成比例。 因此,為了特性化堆疊差異,可界定一或多個堆疊差異參數。如上文所提及,堆疊差異參數係鄰近週期性結構或目標之未經設計的不同實體組態的量度。在實施例中,可根據評估鄰近週期性結構或目標之橫截面判定堆疊差異參數。 在實施例中,可針對複合光柵之下部鄰近光柵藉由在施加上部光柵之前評估該等下部鄰近光柵而判定堆疊差異參數。在實施例中,可根據鄰近週期性結構或目標之光學量測或根據鄰近週期性結構或目標之橫截面而自鄰近週期性結構或目標之重建構導出堆疊差異參數。亦即,重建構實體尺寸、特性、材料性質等等且判定鄰近週期性結構或目標之間的差異以得出堆疊差異參數。 堆疊差異參數之實施例為週期性結構強度不平衡性(GI),其可被定義為:(8) 其中係由具有+d偏置之第一週期性結構繞射之+1繞射階強度信號與由具有+d偏置之第一週期性結構繞射之-1繞射階強度信號的平均值。類似地,係由具有-d
偏置之第二週期性結構繞射之+1繞射階強度信號與由具有- d
偏置之第二週期性結構繞射之-1繞射階強度信號的平均值。在實施例中,週期性結構強度不平衡性(GI)可為經導出版本,諸如、等等。 關於上文所描述之疊對計算之方法之問題為針對其導出進行之假定常常可能不成立。舉例而言,輻射之光學路徑性質及/或源在正常輻射與互補輻射之間可不完全對稱;可將此與實際繞射強度混合。另外或替代地,度量衡目標在結構上並不對稱。如上文所提及,通常歸因於圖案化程序中之處理步驟發生此情況。舉例而言,可歸因於目標之下部週期性結構之結構不對稱性(BGA)及/或歸因於正偏置與負偏置週期性結構之間的堆疊差異(其可藉由週期性結構強度不平衡性(GI)表徵)在正常與互補強度之間出現不對稱行為。 為了有助於解析由此類不對稱性產生之誤差中之一或多者,校準可用於例如在一定程度上處置輻射之光學路徑性質及/或源中之不對稱性。並且,對於目標之實體差異(例如,下部週期性結構結構不對稱性(BGA)及/或堆疊差異),一或多個量度(諸如,針對堆疊差異之週期性結構強度不平衡性(GI))可用於識別例如出現問題之可能性較低的波長。舉例而言,可基於試圖預測波長光譜之良好區域之間接量度而選擇「最佳」波長。對「最佳」波長之此識別為具有挑戰性的任務,儘管考慮到該等量度有時並不一致。此外,可不始終認為疊對之準確度甚至在「最佳」所選波長下亦最佳。 因此,需要能夠使用新的疊對判定技術解決及/或校正此等誤差。可在各種應用中使用此疊對判定技術。第一實例應用為以大容量或在生產期間導出所要疊對值,例如導出疊對值作為圖案化程序之執行之部分以供用於圖案化程序之例如控制、設計等等。另一實例應用為導出疊對值以供用於度量衡程序之設計、控制等等,例如選擇度量衡程序之條件,諸如用於量測之輻射波長(且該度量衡程序可使用不同疊對計算技術,諸如上文相對於方程式(1)至(4)所描述之技術)。 在新疊對判定技術之實施例中,使用考慮除由疊對誤差引起之不對稱性以外的輻射之若干不對稱性之數學模型且該數學模型經設計以量測準確疊對,其例如對目標不對稱性及/或感測器不對稱性係穩固的。在實施例中,該模型涉及係基於複數個不同波長之方程式。在實施例中,16個方程式之方程式組具備4個不同波長作為其變數。因此,在此實施例中,為了導出疊對值,針對4個不同波長獲得量測結果且求解16個方程式之方程式組,其中方程式具有例如16個未知數。 下文呈現係基於4個不同波長且針對諸如圖11E中所描繪之目標的方程式組之實例。詳言之,該方程式組係針對特定疊對方向(例如,X或Y方向)及與該疊對方向相關聯之子目標。舉例而言,其可針對用於量測在X方向上之疊對之子目標612及614之組合,其中子目標612具有偏置+d,而子目標614具有偏置-d。或,其可針對用於量測在Y方向上之疊對之子目標616及618之組合,其中子目標616具有偏置+d,而子目標618具有偏置-d。該方程式組包含:(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24) 其中為用於最佳化(例如,使其絕對值最小化)之函數,OV為疊對,λ1
…λ4
為用於照明目標以供量測之照明量測輻射之不同波長,A
為來自子目標之上部週期性結構之繞射波之振幅,B 1
…B 4
為來自子目標之下部週期性結構之繞射波之振幅(在此狀況下,存在4個變數B,一個與子目標之每個組合及繞射階相關聯且可以如下文進一步所描述之某些方式彼此不同(例如,非相依) (例如,具有不同值)),β1
…β4
為入射於下部週期性結構上之輻射與入射於上部週期性結構上之輻射之間產生的相位差(在此實例中,存在4個變數β,一個與子目標之每個組合及繞射階相關聯且可以如下文進一步所描述之某些方式彼此不同(例如,具有不同值)),P為目標之節距,d為目標之偏置,α1
及α2
為考慮感測器不對稱性誤差之因數(在此實例中,存在2個變數α,一個與每個繞射階相關聯且可以如下文進一步所描述之某些方式彼此不同(例如,具有不同值)),γ1
…γ4
為考慮照明量測輻射強度以及不同波長量測結果之改變的因數(特定地,強度可在不同波長下進行量測時由於通常將在不同時間進行量測而改變及/或強度可改變以獲得不同波長且在數目上與波長之數目相等),以及IPBN
、IPBC
、INBN
及INBC
為使用在分別識別之波長λ1
…λ4
下之輻射進行量測且分別對應於來自正偏置週期性結構(例如,子目標612)之+1繞射階輻射(PBN)、來自正偏置週期性結構(例如,子目標612)之-1繞射階輻射(PBC)、來自負偏置週期性結構(例如,子目標614)之+1繞射階輻射(NBN)及來自負偏置週期性結構(例如,子目標614)之-1繞射階輻射(NBC)的經提取平均強度。 儘管在此實例中使用4個不同波長,但可使用不同數目個波長。舉例而言,倘若進行各種假定,可使用2個波長。作為另一實例,可使用多於4個波長。添加來自多於4個(或多於2個)波長之資訊可用於提高模型對於變化之穩固性。另外或替代地,多於4個波長可用於判定額外未知參數,諸如光點不均勻性(特定言之,在正偏置強度與負偏置強度之間有所不同的來自感測器之不對稱性)。 在實施例中,在方程式組中可考慮不同誤差來源。舉例而言,在實施例中,正(例如,+1)階輻射與負(例如,-1)階輻射之間的感測器不對稱性、目標之結構不對稱性及/或目標內之堆疊差異。 在實施例中,因具有不同變數α1
及α2
而解釋正(例如,+1)階輻射與負(例如,-1)階輻射之間的感測器不對稱性。在實施例中,α1
對應於正(例如,+1)階輻射且α2
對應於負(例如,-1)階輻射。通常,α1
及α2
在評估方程式以判定疊對時將具有不同值。 在實施例中,因具有某些不同振幅變數B及某些不同變數β而解釋目標之結構不對稱性。詳言之,在實施例中,針對量測輻射之某一繞射階之正值(例如,+1)的輻射之振幅變數(例如,B 1
及/或B 3
)不同於針對量測輻射之某一繞射階之負值(例如,-1)的輻射之振幅變數(例如,分別針對B 1
及/或B 3
之B 2
及/或B 4
),且針對量測輻射之某一繞射階之正值的輻射之至少一相位變數(例如,β1
及/或β3
)不同於針對量測輻射之某一繞射階之負值的輻射之相位變數(例如,分別針對β1
及/或β3
之β2
及/或β4
)。在實施例中,B 1
、B 3
、β1
及/或β3
對應於+1階輻射且B 2
、B 4
、β2
及/或β4
對應於-1階輻射。由於通常存在一定目標不對稱性,因此B 1
與B 2
,B 3
與B 4
,β1
與β2
,且β3
與β4
在評估方程式以判定疊對時將具有不同值。 在實施例中,因具有某些不同振幅變數B及某些不同變數β而解釋目標內之堆疊差異。詳言之,在實施例中,針對具有正偏置(例如,+d)之目標之子目標的輻射之振幅變數(例如,B 1
及/或B 2
)不同於針對具有負偏置(例如,-d)之目標之子目標的輻射之振幅變數(例如,分別針對B 1
及/或B 2
之B 3
及/或B 4
),且針對具有正偏置(例如,+d)之目標之子目標的輻射之至少一相位變數(例如,β1
及/或β2
)不同於針對具有負偏置(例如,-d)之目標之子目標的輻射之相位變數(例如,分別針對β1
及/或β2
之β3
及/或β4
)。在實施例中,B 1
、B 2
、β1
及/或β2
對應於具有正偏置之目標之子目標且B 3
、B 4
、β3
及/或β4
對應於具有負偏置之目標之子目標。由於通常存在一定堆疊差異,因此B 1
與B 3
,B 2
與B 4
,β1
與β3
及β2
與β4
在評估方程式以判定疊對時將具有不同值。 在另一實施例中,可形成方程式(9)至(24)之方程式組使得對應於振幅之變數(諸如,A、B)取決於照明條件,例如波長,且對應於校正參數之變數(諸如,α1
及α2
)未必取決於照明條件,例如波長。方程式(9)至(24)之方程式組可包含添加至方程式(9)至(24)之右手側項中之每一者的額外偏移常數。 因此,為了評估方程式(9)-(24),如上文關於圖10所描述(例如,藉由圖案辨識方法)針對四個不同波長提取目標之平均強度。詳言之,在實施例中,針對λ1
…λ4
中之每一者獲得IPBN
、IPBC
、INBN
及INBC
,從而產生16個強度值。另外,節距P、偏置d及波長值λ1
…λ4
在方程式中已知。因此,存在16個未知數-疊對OV、振幅A、振幅B 1
…B 4
、相位差β1
…β4
、感測器不對稱性誤差因數α1
及α2
以及照明量測輻射強度因數γ1
…γ4
。接著,使用用以求解非線性方程式以得出至少疊對OV之值之技術來求解方程式(9)-(24)。 因此,在實施例中,為了獲得模型之參數(且導出疊對OV之值),方程式之最佳化問題可經公式化且使用一或多個已知非線性方程式求解技術求解。一或多個各種演算法可用於求解最佳化問題,諸如內部點及信任域反射演算法。此外,目標函數之梯度之分析計算及供應具有計算梯度之最佳化演算法可明顯地提高收斂速度及結果之準確度。 現在論述用以求解方程式之技術之特定非限制性實例。對於最終最佳化問題之較清楚呈現,界定若干輔助變數,亦即:, ,因此,可將最佳化問題寫成以下目標函數:經歷:其中 且lb
及ub
分別為變數之下界及上界,經界定以便緊縮最佳化演算法之搜尋空間。基於變數之實體解譯預定界限,例如A
、表示繞射波之振幅且表示兩個層之間的繞射波之相位差。 為了高效求解此經約束之非線性最佳化問題,在實施例中,組合非線性最佳化演算法與一些數學技術以避免僅達至局部最佳值且提高收斂速度。下文提供對演算法及用以求解問題之步驟之概述: 1.基於參數值之物理知識界定界限lb
、ub
。2.在目標函數中藉由替代。所得最佳化問題(基於新變數)因此不受限。3.計算F '
之亞可比行列式:4.當n<N時:4.1.自提取最初點。4.2.對於使用經修改雷文柏格-馬括特迭代演算法計算:計算目標函數之梯度:且若梯度向量之最大絕對值非常接近於零,則將其用作停止準則。否則,將x之值或目標函數之相對改變用作停止準則。4.3.儲存對應於循環迭代n之局部最佳解x *
及J *
。並且,報告滿足之對應停止準則。將外部循環計數器(用於最佳化之多點開始)增加為n+1。5.計算最佳目標函數J *
之最小值(針對前一步驟中之隨機最初點獲得)。對於最佳值中之最小值,檢查對應停止準則是否與梯度相關(亦即,梯度非常接近於零)。在此狀況下,報告此目標值及對應最佳點作為可能之全局解。上述揭示內容描述藉由在多個波長(例如,前述方程式中之λ1
…λ4
)情況下執行對目標之多個量測而獲得方程式組(例如,方程式(9)至(24))。然而,波長僅為照明條件之一個實例,可改變照明條件以獲得方程式組。由此,更一般而言,本文中所描述之概念可應用於照明輻射之不同照明條件。舉例而言,可改變之其他照明條件包括偏振或入射角。 組合不同波長下之影像之原因有利地在於許多模型參數取決於波長(相依性,在所謂的擺動曲線中被分組在一起,如稍後將更詳細地描述)。因此,不同波長下之影像可被視為一起採用之感測器及目標之非相依取樣(因此其中所有誤差來源與疊對經組合)。此非相依性為重要的:每個影像提供獨特資訊,其可經組合及藉由良好選擇模型分離。不同偏振下之量測結果亦突出顯示光與堆疊之不同相互作用,且因此(至少部分地)為非相依的。關於不同入射角之量測結果可需要進一步考量,如現將解釋。 在許多度量衡裝置,諸如圖7A中所描繪之裝置中,孔徑13判定照明輪廓且因此判定哪些入射角透射至目標。如同波長,入射角為對擺動曲線之大貢獻因素(其由堆疊中波及材料性質之干涉引起),且因此不同入射角(亦即,光瞳中之不同點)可提供系統之非相依取樣。將在下文更詳細地描述擺動曲線之概念。理想地,應獨立地(亦即,藉由跨越不同角度掃描雷射)取樣每個波。然而,典型度量衡照明源同時以不同角度發射連續波(由於其為部分相干源)。因此當前藉由孔徑控管光瞳之取樣。許多可用孔徑具有相對於彼此重疊之照明輪廓,且因此並不提供完全非相依樣本。此根本上不同於在不同波長下獲得之影像,其中波長不具有光譜重疊或可忽略。 因此,將描述經改變照明條件擴展至入射角之多個方法。此類方法可明顯地增加可饋送至多影像疊對提取演算法,諸如由方程式(9)至(24)所述之演算法中之非相依影像之數目。中心思想為使用光瞳之可能的最小獨特區段執行獨立獲取。此可以許多不同方式實施,將說明其中幾個方式。 不需要硬體改變之第一方法包含使用目前可用孔徑獲取影像且進行所獲取強度之線性組合,由此形成基本上非相依光瞳取樣。此為有效途徑,由於影像由所有參與波之非相干總和形成。舉例而言,吾人可使用界定第一照明輪廓之第一孔徑板獲取影像A,且使用界定第二照明輪廓之第二孔徑板獲取影像B,其中第一照明輪廓與第二照明輪廓重疊使得第一照明輪廓(在空間上)完全包含在第二照明輪廓內。一旦已經適當地對準影像,就可判定所獲取影像B與所獲取影像A之差異以便獲得經導出新影像C (例如,在仔細的正規化之後,藉由例如能量感測器讀取)。由此,影像C(主要)將含有來自在第一孔徑分佈之外但在第二孔徑分佈內部之波之資訊。因此,所獲取影像A與經導出影像C實質上應為非相依的且可在由方程式(9)至(24)所述之演算法中使用,其中項λn
現將表示不同影像且因此表示不同入射角。由此,由可用之不同孔徑板,可建構非相依光瞳取樣之不同基礎。應注意,儘管以上線性組合實例包含2個影像之間的差異,但該概念亦適用於使用多於2個影像之線性組合,以便獲得更好地匹配目標之實際擺動曲線之不同基礎。 此方法之一優點為用於每個量測之孔徑板可經選擇大於取樣區域,意謂在影像中將模糊及邊緣效應保持為最小值,且其不需要硬體改變。 在另一方法中,可選擇孔徑分佈以界定非重疊之多個分佈。舉例而言,一或多個孔徑分佈可添加至照明模式選擇器(Illumination Mode Selector,IMS),其可藉由在較少步驟中旋轉IMS輪持續地跨越光瞳移動。以此方式,可持續地取樣光瞳,且可識別最佳取樣。此相較於第一解決方案提供較高靈活性,由於經取樣孔徑分佈之區域並不固定。並且,歸因於此等較小孔徑分佈之任何影像模糊跨取樣將為相同的。可以與第一途徑中所描述之相同方式組合具有不同長度之若干此類孔徑分佈,從而得到較精細均勻基礎。應注意,孔徑不應變得如此小以使過多暗場影像模糊。 以上解決方案需要依序獲取,這需要額外時間,由於其阻擋物鏡之前的較大光瞳區域。然而,可藉由使用將光瞳之不同部分投影至感測相機之不同區域(例如,以單發來進行量測之4個四分體)之楔形稜鏡而獲得以不同角度行進之波之並行獲取。另外,採取此楔形件想法,藉由將光瞳四分體之較小區域投影至感測相機之獨立區域,「超角度」量測為可能的,與以「超光譜」設定來進行量測之並行波長同義。此系統可使用精細分段式楔形件或空間光調變器(spatial light modulator,SLM)實施,其在每一像素基礎上更改光之相位。該SLM可替代該楔形件,從而實現同時取樣之光瞳區域之動態選擇(此可需要相較於當前用於感測相機之在相等像素密度下之較大總體CCD區域以維持適當解析度)。 已發現,基板上之不同目標之參數值之行為相當且似乎穩定。因此,有可能使用來自幾個目標之結果以限制用於參數最佳化之搜尋空間之範圍,這可明顯地提高最佳化演算法之收斂速度。 因此,參考圖14,示意性地描繪涉及上文所描述之多波長技術之方法之一實施例。在1400處,如本文中所描述提供一方程式組。舉例而言,該方程式組可具有16個或更多個方程式且取決於疊對及量測輻射波長。在1410處,獲得輻射值以供用於求解該方程式組。在實施例中,可自實體基板上之實體目標量測輻射值。在實施例中,可藉由模擬照明度量衡目標及偵測藉由度量衡目標重導向之輻射之模擬器判定輻射值。在1420處,將輻射值用於方程式組以求解方程式之一或多個參數。在實施例中,所求解參數為疊對。在實施例中,可使用上文所描述之一或多個最佳化技術。在1430處,應用程式由所求解一或多個參數組成。舉例而言,所求解參數可為在大容量下或作為生產之部分判定之疊對且可用以例如圖案化程序之態樣之控制、設計等等。作為另一實例,所求解參數可為經判定疊對以供用於度量衡程序之設計、控制等等,例如選擇度量衡程序之條件,諸如用於量測之輻射波長(且該度量衡程序可使用不同疊對計算技術,諸如上文關於方程式(1)至(4)所描述之技術)。下文關於圖15描述使用經判定疊對以供用於度量衡程序之設計、控制等等之實例。 總之,提供有用於判定基於考慮到來自繞射度量衡目標之輻射散射問題之若干參數之準確疊對的新物理模型。此方法可提供疊對之更準確判定及/或提供疊對之穩固計算。在實施例中,此係基於散射問題之數學描述而實現,其中對於複數個週期性結構中之每個週期性結構且對於波形成之兩個繞射階,形成非線性方程式之方程式組之參數集,包含複數個波長及疊對作為此類參數中之至少一些。藉由此描述,該方法可足以在複數個不同波長(例如,4個不同波長)下量測至少2個週期性結構之2個繞射階(其中2個週期性結構分別具有正偏置及負偏置)以獲得複數個輻射值(例如,16個量測或模擬強度值)。在至少將該複數個輻射值及波長作為已知值之情況下,可求解非線性方程式之方程式組,其中散射問題之多個參數,包括疊對為未知數。 此外,該方程式組可在計算疊對時獨特地考慮結構不對稱性、堆疊差異及/或感測器不對稱性之效應。亦即,如本文中所描述組態方程式組之一或多個參數以便在判定疊對值時併入結構不對稱性、堆疊差異及/或感測器不對稱性之效應。因此,此方法可提供疊對之更準確估計。此外,對於感測器不對稱性,此方法在經組態有與如本文中所描述之感測器不對稱性有關之一或多個參數時可避免對來自用於排除感測器不對稱性之180度基板旋轉之額外資訊之需求。此係由於疊對判定可直接藉由在方程式組中具有與感測器不對稱性有關之一或多個參數而考慮感測器不對稱性。 如上文所提及,本文中所描述之技術可用作用於度量衡設備之預設疊對計算方法(例如,替代使用方程式(2)或方程式(4))。在產出率方面,若例如在波長之間的切換足夠快及/或方程式組之求解足夠快,則有可能使用此技術。隨著硬體之發展,使用在不同波長之間切換之快速硬體開關在多個波長下之實際量測為可能的。另外,本文中所描述之求解技術可在求解非線性方程式組方面實現速度改良以獲得例如疊對值。因此,此技術有希望作為預設疊對計算方法。 另外,目標之量測準確性及/或敏感度可相對於目標自身之一或多個屬性及/或被提供至目標上之量測輻射之一或多個屬性(例如,輻射之波長、輻射之偏振及/或輻射之強度分佈(亦即,角度或空間強度分佈))而變化。在實施例中,將輻射之波長範圍限於自範圍選擇(例如,自約400 nm至900 nm之範圍選擇)之一或多個波長。另外,可提供輻射光束之一系列不同偏振,且可使用例如複數個不同孔徑來提供各種照明形狀。 因此,為了實現此選擇及量測,可使用使用量測系統指定量測之一或多個參數之度量衡配方。在實施例中,術語「度量衡配方」包括量測自身之一或多個參數、經量測目標之圖案之一或多個參數,或此兩者。 在此上下文中,經量測目標(亦被稱作「目標」或「目標結構」)之圖案可為以光學方式量測,例如量測其繞射之圖案。經量測目標圖案可為出於量測目的而經特殊設計或選擇的圖案。可將一目標之多個複本置放於基板上之許多地點上。 在實施例中,若度量衡配方包含量測自身之一或多個參數,則量測自身之該一或多個參數可包括與量測光束及/或用以進行量測之量測設備相關的一或多個參數。舉例而言,若在度量衡配方中所使用的量測係以繞射為基礎之光學量測,則量測自身之一或多個參數可包括:量測輻射之波長;及/或量測輻射之偏振;及/或量測輻射強度分佈;及/或量測輻射相對於基板之照明角度(例如,入射角度、方位角度等等);及/或相對於繞射量測輻射在基板上之圖案的相對定向;及/或目標之量測點或例項之數目;及/或經量測目標之例項在基板上的位置。量測自身之一或多個參數可包括在量測中所使用的度量衡設備之一或多個參數,其可包括偵測器敏感度、數值孔徑等。 在實施例中,若度量衡配方包含經量測圖案之一或多個參數,則經量測圖案之一或多個參數可包括:一或多個幾何特性(諸如圖案之至少部分的形狀,及/或圖案之至少部分的定向,及/或圖案之至少部分的節距(例如,週期性結構之節距,包括在下部週期性結構之層上方的層中之上部週期性結構的節距及/或下部週期性結構之節距),及/或圖案之至少部分的大小(例如,CD) (例如,週期性結構之特徵的CD,包括上部週期性結構及/或下部週期性結構之特徵的CD),及/或圖案之特徵的分段(例如,將週期性結構之特徵劃分成諸多子結構),及/或週期性結構或週期性結構之特徵的長度);及/或圖案之至少部分的材料性質(例如,折射率、消光係數、材料類型等等);及/或圖案識別(例如,區分一圖案與另一圖案)等等。 度量衡配方可以如之形式表達,其中為量測之一或多個參數且為經量測之一或多個圖案之一或多個參數。如應瞭解。n
及m
可為1。另外,度量衡配方無需具有量測之一或多個參數及一或多個經量測圖案之一或多個參數兩者;其可僅具有量測之一或多個參數或僅具有一或多個經量測圖案之一或多個參數。 可使用兩個度量衡配方A及B使目標經受量測,該等兩個度量衡配方A及B例如在量測目標所處之階段方面不同(例如,A在目標包含潛影結構時量測目標,且B在目標不包含潛影結構時量測目標),及/或在其量測參數方面不同。度量衡配方A及B可至少在經量測目標方面不同(例如,A量測第一目標且B量測第二不同目標)。度量衡配方A及B可在其量測及目標量測之參數方面不同。度量衡配方A及B甚至可不基於相同量測技術。舉例而言,配方A可基於以繞射為基礎之量測,且配方B可基於掃描電子顯微鏡(SEM)或原子力顯微法(AFM)量測。 因此,本文中所描述之多波長技術之另一可能應用為用於在例如大容量或生產量測之前執行的度量衡配方選擇。因此,該技術可用於提供準確疊對作為用於度量衡配方選擇之參考。亦即,將需要例如獲得度量衡配方(目標-量測參數組合)之理想地最佳選擇,以便獲得較準確程序參數量測及/或產生對程序可變性而言係穩固的所要程序參數的量測值。 因此,在實施例中,為了判定將產生所要程序參數(例如,疊對)之準確量測及/或產生對程序可變性而言係穩固的所要程序參數之量測值的一或多個度量衡配方,上文所描述之多波長技術之結果可用於識別此類一或多個準確及/或穩固的度量衡配方。 參考圖15,示意性地呈現度量衡配方選擇之方法之一實施例。本質上,該方法涉及使用第一圖案化程序參數判定技術(諸如,上文所描述之多波長技術)以自由量測輻射照明之度量衡目標判定圖案化程序參數(諸如,疊對)之第一值;使用不同於第一圖案化程序參數判定技術之第二圖案化程序參數判定技術(諸如,上文關於方程式(1)至(4)所描述之技術或另外由例如度量衡設備提供之另一技術)以針對度量衡目標得出圖案化程序參數(諸如,疊對)之複數個第二值,在量測輻射之不同波長下判定每個第二值;及基於第一值及第二值識別用於度量衡配方之量測輻射波長以供量測度量衡目標。現將關於圖15描述使用上文所描述之多波長技術作為第一圖案化程序參數判定技術之此方法之更為詳細實例。 在1450處,視情況,執行預選擇以自量測輻射波長之較大集合選擇量測輻射之複數個波長。下文將描述此類預選擇之實例。 在1460處,將複數個波長(例如,來自1450之經預先選擇波長或另外提供之複數個波長)與如上文所描述之多波長方程式組(例如,第一疊對判定技術)組合使用以得出疊對之第一值。如應瞭解,波長之數目應匹配所設置之方程式組之數目。且若存在較多波長,則可選擇來自匹配方程式組所需之數目之該複數個波長的一系列最佳波長。在實施例中,預選擇技術為每個波長提供量度以使得能夠選擇最佳波長。或,可選擇方程式組中所使用之多個波長之各種子組合及針對其所計算之疊對之第一值以得出疊對之複數個第一值(該等值接著可分別使用或在統計學上組合,例如平均化以獲得疊對之第一平均值)。用於方程式組之輻射值可為經模擬值或實體上量測值。 在1470處,對於例如度量衡設備提供某些特定波長之情況,上文關於方程式(1)至(4)所描述之疊對判定技術或由例如度量衡設備提供之另一疊對判定技術(例如,第二疊對判定技術)用於在複數個波長中之每一者下針對度量衡目標導出疊對之第二值。在實施例中,彼等波長均為或為由度量衡設備提供之波長之子集,針對波長選擇度量衡配方。在實施例中,彼等波長均為或為在1460處所使用之波長之子集。用於第二疊對判定技術之輻射值可為經模擬值或實體上量測值。 接著在第二值之情況下,選擇疊對之第二值最接近於疊對之第一值的波長。因此,在實施例中,識別量測配方波長包含識別使用第二疊對判定技術(例如,上文關於方程式(1)至(4)所描述之疊對判定技術或由例如度量衡設備提供之另一疊對判定技術)判定的該等第二值中之哪一者最接近於使用第一疊對判定技術(諸如,上文所描述之多波長技術)判定的第一值,且針對度量衡配方識別之量測波長接著為與最接近之第二值相關聯的量測輻射波長。在實施例中,可識別多於一個波長。 在1480處,對於例如度量衡設備可靈活地提供波長範圍內之波長(例如,調諧在波長之連續範圍之外的特定波長)的情況,上文關於方程式(1)至(4)所描述之疊對判定技術或由例如度量衡設備提供之另一疊對判定技術(例如,第二疊對判定技術)用於在複數個波長中之每一者下針對度量衡目標導出疊對之第二值。在實施例中,彼等波長為由度量衡設備提供的跨越波長範圍對波長之取樣(例如,均勻取樣),針對波長選擇度量衡配方。在實施例中,彼等波長均為或為在1460處所使用之波長之子集。用於第二疊對判定技術之輻射值可為經模擬值或實體上量測值。 接著在該等第二值之情況下,該等第二值經擬合隨波長而變。接著,根據此擬合外插或內插具有等於或最接近於疊對之第一值之第二值的最佳波長。因此,在實施例中,識別量測配方波長包含擬合隨量測輻射波長而變的使用第二疊對判定技術(例如,上文關於方程式(1)至(4)所描述之疊對判定技術或由例如度量衡設備提供之另一疊對判定技術)判定的該等第二值及根據該擬合外插或內插經識別量測波長,其具有最接近於或等於使用第一疊對判定技術(諸如,上文所描述之多波長技術)判定的第一值之疊對值。在實施例中,可識別多於一個波長。 在1490處,輸出一或多個度量衡配方以用於度量衡目標之度量衡程序,其中該一或多個度量衡配方各自具有來自1460、1470或1480之識別波長。在實施例中,一或多個度量衡配方具有來自1470或1480之經識別波長且用於使用第二疊對判定技術(例如,上文關於方程式(1)至(4)所描述之疊對判定技術或由例如度量衡設備提供之另一疊對判定技術)判定疊對的度量衡程序。在實施例中,複數個度量衡配方經提供,具有來自1460、1470或1480之識別波長,且用於使用第一疊對判定技術(例如,上文所描述之多波長技術)判定疊對的度量衡程序。 圖16展示說明一程序之流程圖,在該程序中度量衡配方用以監測效能,且用作控制度量衡、設計及/或生產程序之基礎。在步驟D1中,根據適用度量衡配方處理基板以產生如本文中所描述之產品特徵及一或多個度量衡目標。在步驟D2處,若適用,則使用度量衡配方之一或多個量測參數來量測圖案化程序參數(例如,疊對)值且使用例如圖6或10之方法計算圖案化程序參數(例如,疊對)值。在視情況存在之步驟D3處,可使用經量測圖案化程序參數(例如,疊對)值(以及可用之其他資訊)以更新度量衡配方(例如,使用如本文中所描述之方法改變波長)。經更新之度量衡配方用於重新量測圖案化程序參數及/或用於量測關於隨後經處理基板之圖案化程序參數。以此方式,所計算之圖案化程序參數之準確性得以改良。可視需要自動化更新程序。在步驟D4中,使用圖案化程序參數值以更新控制裝置製造程序中之微影圖案化步驟及/或其他程序步驟之配方以用於重工及/或用於處理另外基板。同樣,可視需要使此更新自動化。 如上文所提及,預選擇可用於得出某些波長。儘管下文針對此預選擇依序描述各種步驟,但無需一定以該順序執行該等步驟。此外,無需執行所有步驟。舉例而言,可執行步驟中之一或多者。因此,可執行選自步驟之任何組合。 預選擇可涉及相對於複數個不同波長對度量衡目標之疊對資料之分析。可以實驗方式獲得資料或自使用目標之生產量測獲得資料。舉例而言,可使用將使用目標之圖案化程序跨越基板列印考慮中之目標之複數個例項且接著在複數個不同設置(例如,不同波長)下藉由適用度量衡設備量測每一例項。另外或替代地,可模擬由使用量測目標之度量衡配方產生之疊對量測。在模擬中,使用度量衡配方之參數及/或判定(例如,由該等參數提供或自該等參數判定)量測之一或多個參數。舉例而言, 可藉由使用例如馬克士威求解程序及嚴密耦合波分析(RCWA)或藉由其他數學模型化由度量衡配方之彼等參數判定輻射與對應於度量衡配方之目標之間的相互作用。因此,可根據該相互作用判定使用目標及相關聯度量衡配方進行預期的量測。因此,在某些情形下,例如為了判定產生強信號之目標,可使用量測程序之模擬器獲得資料;模擬器可在數學上導出將如何藉由例如計算將以例如圖7之設備之偵測器來進行量測之強度根據檢測設備之量測技術(例如,基於繞射之疊對量測)使用度量衡設備來量測具有特定特性之特定目標(例如,在節距、特徵寬度、材料類型等等方面經指定之目標)。為了獲得穩固性資料,模擬器可在某範圍內(例如,至多10%改變、至多5%改變、至多2%改變、至多1%改變或至多0.5%改變)引入擾動以模仿程序變化(其可跨越基板擴展)。 因此,實驗方法或模擬可使用例如上文所描述之公式來產生諸如OV、K
等等之特定參數或指示符的值。 一種此類指示符係堆疊敏感度(SS) (亦被視為信號對比度)。堆疊敏感度可被理解為信號之強度隨著由於目標(例如,光柵)層之間的繞射之疊對改變而改變多少之量度。亦即,在疊對內容背景中,堆疊敏感度偵測疊對目標之上部週期性結構與下部週期性結構之間的對比度,且因此表示上部週期性結構與下部週期性結構之間的繞射效率之間的平衡。因此,其為量測之敏感度之實例量度。在實施例中,堆疊敏感度係強度不對稱性與平均強度之間的比率。在實施例中,堆疊敏感度可經公式化為SS=K
L/IM
,其中L為使用者界定之常數(例如,在實施例中,值L為20 nm及/或偏置d
之值)且IM
為藉由目標繞射之量測光束之平均強度。在實施例中,應使用於度量衡配方之堆疊靈敏度最大化。然而,已發現,使用具有最大堆疊敏感度之度量衡配方可並非最佳的。舉例而言,堆疊敏感度最大之量測光束波長可對應於較低疊對敏感度及較差程序穩固性。 在圖17及18中呈現度量衡配方資料之實例。資料可表示隨一或多個度量衡配方參數而變之量測資料之相依性,該等參數詳言之為量測自身之一或多個參數,諸如量測光束之波長。在實施例中,資料可表示量測資料(例如,經獲得以作為場資料(影像平面處)或光瞳資料(光瞳平面處)之強度)依據量測輻射波長而變化之振盪相依性。圖17為用於在單一偏振(在此狀況下,為線性X偏振)之各個波長下進行量測的目標之資料的實例曲線圖。曲線已擬合資料,且因此,此表示可被稱為擺動曲線。如應瞭解,無需產生曲線圖,此係因為僅可處理資料。圖18為用於在不同單一偏振(在此狀況下,為線性Y偏振)之各個波長下進行量測的同一目標之資料的曲線圖。 在圖17及圖18兩者中,用圖表示各種量測光束波長之堆疊敏感度及疊對敏感度。此外,儘管此處偏振為線性X及Y偏振,但其可為不同或額外的偏振(諸如,左手側橢圓偏振輻射、右手側橢圓偏振輻射等等)。 在使用此資料之情況下,移除一或多個特定度量衡配方(例如,波長)而不加以考慮,從而引起選擇度量衡配方之集合以供進一步可能的考慮。在此狀況下,度量衡配方共用同一目標但在量測輻射波長方面發生改變。 現在,可消除某些波長,此係因為其超出特定目標之節距/波長限值。亦即,目標特徵之節距及量測輻射波長使得此組合處之量測將為低效的。在區1500中排除此等一或多個度量衡配方。 此選擇之可能態樣為藉由符合或超出臨限值(亦即,在堆疊敏感度值之某一範圍內)之堆疊敏感度(例如,自跨越基板之目標之複數個例項獲得之平均堆疊敏感度(其接著可針對複數個基板判定))選擇彼等一或多個度量衡配方。在實施例中,應最大化堆疊敏感度(但如上文所論述,不以其他指示符或參數為代價,且此外,可存在可影響程序變化之穩固性的堆疊敏感度的上限)。舉例而言,可選擇堆疊敏感度之絕對值大於或等於0.05的一或多個度量衡配方以供進一步考慮。當然,無需使用0.05。若在此狀況下數值較高,則將排除較多量測配方。因此,在此狀況下,堆疊敏感度數值相對較低。因此,將由此選擇態樣排除之彼等一或多個度量衡配方標記為區1510 (其中該等區大致對應於在此情形中檢測設備可獲得的波長;在連續波長範圍係可獲得的且檢測設備可精確地且穩定地調諧至該範圍內之任何波長的情況下,適用於圖17及圖18中之曲線的分析將較精確)。 此選擇之可能態樣為對目標均方偏差之考量。可將目標均方偏差(TS)理解為跨越目標所量測之複數個像素的經量測參數(例如,疊對)的統計變化。理論上,應藉由偵測器來量測每一像素以針對特定目標讀取相同參數值。然而,實務上,該等像素當中可存在變化。在實施例中,目標均方偏差呈標準偏差形式或呈方差形式。因此,目標均方偏差之低值意謂跨越目標所量測之參數的所要低變化。目標均方偏差(TS)之高值可用信號發送印刷目標問題(例如,畸形光柵線)、污染物問題(例如,目標上之顯著粒子)、量測光束光點定位問題及/或跨越目標之量測光束強度變化問題。 因此,此選擇之另一態樣可為藉由目標均方偏差(例如,自跨越基板之目標之複數個例項獲得的平均目標均方偏差(其接著可針對複數個基板判定))選擇彼等一或多個度量衡配方,該目標均方偏差符合或超出臨限值(亦即,在目標均方偏差值之某一範圍內)。在實施例中,應最小化目標均方偏差。舉例而言,可選擇目標均方偏差小於或等於10奈米的一或多個度量衡配方以供進一步考量。當然,無需使用10奈米。若該數目在此狀況下較低,則將排除更多度量衡配方。因此,在此狀況下,目標均方偏差數值相對較高。因此,將藉由選擇之此態樣排除的彼等一或多個度量衡配方標記為區1515 (其中該區大致對應於在此情形下檢測設備可用之波長)。 為了例如減小疊對之量測誤差,可在較大疊對敏感度K
情況下選擇一組量測條件(例如,目標選擇、量測光束波長、量測光束偏振等等)。因此,此選擇之可能態樣為藉由疊對敏感度(例如,自跨越基板之目標之複數個例項獲得的平均疊對敏感度(其接著可針對複數個基板判定))選擇彼等一或多個度量衡配方,該疊對敏感度符合或超出臨限值(亦即,在疊對敏感度值之某一範圍內)。在實施例中,應針對度量衡配方最大化疊對敏感度。舉例而言,可選擇疊對敏感度之絕對值在最高疊對敏感度之絕對值範圍內之一或多個度量衡配方以供進一步考量。舉例而言,範圍可在最高疊對敏感度值之35%內、30%內、25%內、20%內、15%內或10%內。舉例而言,可選擇在疊對敏感度值之局部最小值或最大值之範圍內的一或多個度量衡配方。舉例而言,範圍可在局部最小值或最大值之35%內、30%內、25%內、20%內、15%內或10%內。當然,可使用不同範圍。範圍愈大,保留愈多度量衡配方。因此,將藉由選擇之此態樣排除的彼等一或多個度量衡配方標記為區1520 (其中該區大致對應於在此情形下檢測設備可用之波長)。 此選擇之可能態樣為相對於臨限值對堆疊差參數之考量。在實施例中,堆疊差異參數包含光柵不平衡性(GI)。因此,舉例而言,可藉由對照臨限值評估光柵不平衡性(GI) (例如,自跨越基板之目標的複數個例項獲得的平均光柵不平衡性或光柵不平衡性之變化(例如,方差、標準偏差等等) (可接著針對複數個基板進行判定))來選擇一或多個度量衡配方之子集。舉例而言,可選擇光柵不平衡性小於或等於0.05或5%的一或多個度量衡配方以供進一步考量。當然,無需使用0.05或5%。在實施例中,最小化堆疊差異參數。 此選擇之可能態樣為相對於臨限值評估自參考指示符(自跨越基板之目標之複數個例項獲得(接著可針對複數個基板進行判定))。在實施例中,自參考指示符為或涉及使用PCT專利申請公開案第WO 2015/018625號中所描述的A+
對比A-
分析獲得的自參考效能參數(例如,疊對),該專利申請公開案以全文引用的方式併入本文中。 本上下文中之A+
對比A-
分析將意謂針對具有正偏置(A+
)之週期性結構及具有負偏置(A-
)之週期性結構之目標的複數個例項評估度量衡配方。因此,對於作為效能參數之疊對,針對度量衡配方中之每一者及目標之每一例項判定A+
及A-
且相對於A-
之判定值評估A+
之判定值以得到貫穿此資料之擬合且與該擬合相關之值對應於目標之一例項的實際疊對之更準確值。將針對目標之每一例項重複此操作以產生複數個自參考效能參數值。在實施例中,使彼等複數個值平均化以得到跨越基板之實際疊對之更準確的平均(例如,均)值(在此情況下假定目標之每一例項意欲具有相同疊對)。 圖19為不具有特徵不對稱性之疊對光柵之A+
相對於A-
的實例標繪圖,使得存在的僅有不對稱性係歸因於偏置及疊對之用以展示擬合的不對稱性。在此狀況下,A+
與A-
之間的關係位於通過原點之直線上(此係因為未假定特徵不對稱性)。所有度量衡配方的對應A+
對比A-
資料點位於此線上。此線之斜率(其為擬合)係關於實際疊對之更準確值。圖19展示:被標註為OV=0之點線,其為指示零疊對且斜率為-1之線;被標註為OV∞
之點線,其為斜率為+1且指示疊對接近無窮大之線;被標註為OV<0之實線,其為斜率小於-1且指示疊對小於零之線;及被標註為OV>0之實線,其為斜率大於-1且指示疊對大於零之線。另外,可看出,疊對等於+d (其中d為光柵偏置)將引起沿著y軸之標繪線;且疊對等於-d將引起沿著x軸之標繪線。 因此,A+
對比A-
回歸可產生疊對之更準確值,此係因為藉由判定資料集之擬合線的斜率(該線未必擬合原點),A+
對比A-
回歸將不具有可歸因於特徵不對稱性之貢獻。視情況,可經由擬合線自原點之偏移(例如,截距項)而判定特徵不對稱性。 另外,可針對目標之例項中之每一者以及每個度量衡配方判定疊對之實際量測值(在此情況下假定目標之每一例項意欲具有相同疊對)。可以統計方式處理此等值以產生特定度量衡配方之疊對的平均值及統計變化(例如,標準偏差)。 接著,自參考指示符可為針對特定度量衡配方的疊對之更準確判定值與疊對之量測值之間的比較。在實施例中,自參考指示符為實際疊對之更準確判定平均值與疊對之平均量測值之間的差加上標準差3,其可相對於臨限值進行評估(例如,若該自參考指示符在此狀況下小於或等於3 nm,則將選擇度量衡配方,但可使用不同於3 nm的值)。因此,此自參考指示符有效地為跨越基板之殘留指紋。在實施例中,應最小化自參考指示符。 因此,實際上,此技術涉及跨越基板擬合使用多個不同度量衡配方偵測到之週期性結構(例如,偏置疊對光柵)之不對稱性以產生程序參數(例如,疊對)之更準確值之自參考指紋。接著將更準確的自參考程序參數值(例如,疊對)與一或多個度量衡配方之程序參數(例如,疊對)之量測值進行比較以識別一或多個度量衡配方中之哪一者產生接近於自參考指紋之結果以有助於確保使用彼等一或多個度量衡配方之量測準確度。 因此,應在前述評估中之一或多者之後保持一或多個度量衡配方(例如,量測波長) (當然,若不保持度量衡配方,則可能需要修改一或多個其他度量衡配方參數,例如目標自身之一或多個參數)。此時,該一或多個所選度量衡配方可經輸出以供預選擇且在步驟1460中經使用。 因此,在實施例中,提供有使用例如上文所描述之多波長技術準確地計算疊對之方法,且因此,將該準確疊對用於導引最佳度量衡配方之選擇使得使用度量衡配方之經量測疊對較準確或最準確。因此,如本文中所描述之方法將上文所描述之多波長技術應用於配方選擇,因此提供使用在分析上較接地形式之度量衡配方選擇,而非基於估算及啟發式步驟針對準確疊對得出「最佳」度量衡配方之配方選擇演算法。 進一步應注意,即使一種方法受約束束縛以在非最佳波長情況下起作用,對於大部分狀況,只要堆疊敏感度不太低(亦即,該等輸入不太有雜訊),上文所描述之多波長技術仍可判定準確疊對(以用於任何應用,諸如用於度量衡配方選擇或用於大容量或生產量測)。對於在非最佳波長情況下起作用之不利之處在該等輸入過於有雜訊(例如,低堆疊敏感度)及/或波長彼此相距太遠且度量衡目標之材料很大程度上取決於波長之情況下可為較不準確疊對。但,在大多數狀況下,此等情況不可能產生具有經適當設計之度量衡目標之經適當設計之度量衡程序。 在實施例中,提供有自度量衡目標判定圖案化程序參數之方法,該方法包含:自度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於目標之照明輻射之複數個波長中之不同波長;以及使用值之組合以針對目標判定圖案化程序參數之同一值。 在實施例中,針對該複數個波長中之至少四個波長中之每一者獲得繞射輻射之值。在實施例中,該目標包含至少兩個子目標,每個子目標具有不同偏置且該等值中之每一者對應於來自特定子目標之繞射輻射。在實施例中,該等值分別對應於具有繞射輻射之某一繞射階之正值之輻射及具有繞射輻射之該某一繞射階之負值之輻射。在實施例中,使用值之組合以判定圖案化程序參數之相同值包含使用方程式組,包含該複數個波長中之每一者作為方程式組中之至少一個方程式之變數。在實施例中,該方程式組包含至少16個方程式。在實施例中,該方程式組包含至多16個未知數。在實施例中,該目標包含上部週期性結構及下部週期性結構,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示來自該目標之該下部週期性結構之輻射之振幅之變數及表示來自該目標之輻射之相位之變數的函數,且其中針對該繞射輻射之某一繞射階之正值的輻射之至少一振幅變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之負值的輻射之振幅變數,且針對該繞射輻射之該某一繞射階之該正值的輻射之至少一相位變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之該負值的輻射之相位變數。在實施例中,該目標包含具有週期性結構之正偏置的該目標之子目標及具有週期性結構之負偏置的該目標之子目標,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示來自該目標之輻射之振幅之變數及表示來自該目標之輻射之相位之變數的函數,且其中針對具有該正偏置之該子目標的輻射之至少一振幅變數不同於針對具有該負偏置之該子目標的輻射之振幅變數,且針對具有該正偏置之該子目標的輻射之至少一相位變數不同於針對具有該負偏置之該子目標的輻射之相位變數。在實施例中,方程式組中之每個方程式包含為具有表示感測器不對稱性誤差之變數之函數的一或多個項。在實施例中,針對該繞射輻射之某一繞射階之正值的輻射之至少一感測器不對稱性誤差變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之負值的輻射之感測器不對稱性誤差變數。在實施例中,使用該方程式組包含求解非線性方程式組以得出圖案化程序參數之值。在實施例中,該圖案化程序參數為疊對。在實施例中,繞射輻射之該等值為自使用圖案化程序處理的基板上之度量衡目標之量測獲得的繞射值。在實施例中,繞射輻射之該等值為自度量衡目標之量測之模擬獲得的繞射值。 在實施例中,提供有一種方法,其包含:使用第一圖案化程序參數判定技術以自由量測輻射照明之度量衡目標判定圖案化程序參數之第一值;使用不同於第一圖案化程序參數判定技術之第二圖案化程序參數判定技術以得出用於度量衡目標之圖案化程序參數之複數個第二值,在量測輻射之不同波長下判定每個第二值;以及基於第一值及第二值識別用於度量衡配方之量測輻射波長以用於量測度量衡目標。 在實施例中,該識別包含識別該等第二值中之哪一者最接近於第一值且經識別量測波長為與最接近之第二值相關聯的量測輻射波長。在實施例中,該識別包含擬合隨量測輻射波長而變之該等第二值且根據該擬合外插或內插具有最接近於或等於第一值之圖案化程序參數之值的經識別量測波長。在實施例中,第一圖案化程序參數判定技術包含:自度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於目標之量測輻射之複數個波長中之不同波長;以及使用值之組合以針對目標判定圖案化程序參數之同一值。在實施例中,該方法進一步包含基於量度執行該複數個波長自波長之較大集合之預選擇。在實施例中,該量度包含處於或低於某一臨限值之堆疊敏感度。在實施例中,針對該複數個波長中之至少四個波長中之每一者獲得繞射輻射之值。在實施例中,該目標包含至少兩個子目標,每個子目標具有不同偏置且該等值中之每一者對應於來自特定子目標之繞射輻射。在實施例中,該等值分別對應於具有繞射輻射之某一繞射階之正值之輻射及具有繞射輻射之該某一繞射階之負值之輻射。在實施例中,使用值之組合以判定圖案化程序參數之相同值包含使用方程式組,其包含該複數個波長中之每一者作為方程式組中之至少一個方程式之變數。在實施例中,該方程式組包含至少16個方程式。在實施例中,該方程式組包含至多16個未知數。在實施例中,使用該方程式組包含求解非線性方程式組以得出圖案化程序參數之值。在實施例中,該圖案化程序參數為疊對。在實施例中,自對使用圖案化程序處理的基板上之度量衡目標之量測獲得該等值。在實施例中,自對度量衡目標之量測之模擬獲得該等值。 儘管上文所揭示之實施例在場平面中之以繞射為基礎之疊對量測(例如,使用圖7A中所展示之設備之第二量測分支進行的量測)方面予以描述,但原則上同一模型可用於以光瞳為基礎之疊對量測(例如,使用圖7A中所展示之設備之第一量測分支進行的量測)。因此,應瞭解,本文中所描述之概念同樣適用於場平面及光瞳平面中之以繞射為基礎之疊對量測。 儘管主要已在用以量測疊對之疊對目標方面描述了本文中所描述之度量衡目標及程序參數的實施例,但可使用本文中所描述之度量衡目標的實施例來量測一或多個額外或替代圖案化程序參數。舉例而言,度量衡目標可用於量測曝光劑量變化、量測曝光焦點/散焦、量測邊緣置放誤差、量測CD等等。另外,亦可在適當時進行修改之情況下將此處之描述應用於例如使用對準標記之微影設備中之基板及/或圖案化裝置對準。類似地,可判定用於對準量測之適當配方。 因此,儘管所關注效能參數為疊對,但可在例如對多個波長方程式進行適合修改之情況下使用本文中所描述之方法判定圖案化程序之其他效能參數(例如,劑量、焦點、CD等等)。效能參數(例如,疊對、CD、焦點、劑量等等)可經反饋(或前饋)以供圖案化程序之改良、目標之改良及/或用於改良本文中所描述之模型化、量測及計算程序。 儘管上文所描述之目標結構為出於量測之目的而特定地設計及形成之度量衡目標,但在其他實施例中,可量測關於為形成於基板上之裝置之功能部分的目標之性質。許多裝置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,度量衡目標之節距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中藉由圖案化程序製得的典型產品特徵之尺寸大得多。實務上,可使週期性結構之特徵及/或空間包括在尺寸方面類似於產品特徵之較小結構。 與如在基板及圖案化裝置上實現的目標之實體結構相關聯地,一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列及/或函數資料之電腦程式,函數資料描述目標設計、描述設計用於基板之目標之方法、描述在基板上產生目標之方法、描述量測基板上之目標之方法及/或描述分析量測以獲得關於圖案化程序之資訊之方法。可例如在圖7之設備中之單元PU內及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供其中儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如,半導體記憶體、磁碟或光碟)。在例如屬於圖7中所展示之類型的現有檢測設備已經在生產中及/或在使用中之情況下,一實施例可藉由提供經更新電腦程式產品以致使處理器執行本文中所描述之方法中之一或多者來實施。程式可視需要經配置以控制光學系統、基板支撐件及其類似者以執行量測對合適複數個目標之圖案化程序之參數的方法。程式可更新微影及/或度量衡配方以用於量測其他基板。該程式可經配置以控制(直接或間接地)微影設備以用於圖案化及處理其他基板。 另外,已在本文中關於以繞射為基礎之度量衡描述實施例,該以繞射為基礎之度量衡例如自來自繞射階之強度量測重疊週期性結構之相對位置。然而,本文中之實施例可應用於(在需要時具有適當修改)以影像為基礎之度量衡,該以影像為基礎之度量衡例如使用目標之高品質影像來量測自層1中之目標1至層2中之目標2之相對位置。通常,此等目標為週期性結構或「盒」(盒中盒(BiB))。 如本文中所使用之術語「最佳化(optimizing/optimization)」指代或意謂調整圖案化程序之設備及/或程序,其可包括調整微影程序或設備或調整度量衡程序或設備(例如,目標、量測工具等等),使得優值具有更為合乎需要的值,諸如量測、圖案化及/或裝置製造結果及/或程序具有一或多個合乎需要的特性,基板上之設計佈局之投影更準確、程序窗更大等等。因此,最佳化(optimizing/optimization)係指或意謂識別用於一或多個設計變數之一或多個值之程序提供相比於設計變數之值之初始集合的優值之改良,例如局部最佳。應相應地解釋「最佳」及其他相關術語。在實施例中,可反覆地應用最佳化步驟,以提供一或多個優值之進一步改良。 本發明之實施例可呈含有描述如本文中所揭示之方法之機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式形式,或呈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)形式。此外,可在兩個或多於兩個電腦程式中體現機器可讀指令。該等兩個或多於兩個電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。 可在控制系統中實施本文中所揭示之一或多個態樣。本文中所描述之任何控制系統可在一或多個電腦程式由位於設備之至少一個組件內之一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。該等控制系統可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與控制系統中之至少一者通信。舉例而言,每一控制系統可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。控制系統可包括用於儲存此類電腦程式之資料儲存媒體,及/或用以收納此媒體之硬體。因此,控制系統可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。 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,且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中,圖案化裝置中之構形界定形成於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至被供應至基板之抗蝕劑層中,在基板上,抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑被固化之後,將圖案化裝置移出抗蝕劑,從而在其中留下圖案。 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、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如,具有在5至20 nm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之情況下,其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內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導引,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,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導引進行解譯。 在以下編號條項中描繪根據本發明之另外實施例: 1. 一種自一度量衡目標判定一圖案化程序參數之方法,該方法包含: 自該度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之照明輻射之複數個照明條件中之一不同照明條件;以及 使用值之組合以判定用於該目標之該圖案化程序參數之一相同值。 2. 如條項1之方法,其中針對該複數個照明條件中之至少四個照明條件中之每一者獲得繞射輻射之該等值。 3. 如條項1或條項2之方法,其中該目標包含至少兩個子目標,每個子目標具有一不同偏置且該等值中之每一者對應於來自一特定子目標之繞射輻射。 4. 如條項1至3中任一項之方法,其中該等值分別對應於具有該繞射輻射之某一繞射階之一正值之輻射及具有該繞射輻射之該某一繞射階之一負值之輻射。 5. 如條項1至4中任一項之方法,其中使用值之組合以判定該圖案化程序參數之該相同值包含使用一方程式組,該方程式組包含該複數個照明條件中之每一者作為該方程式組中之至少一個方程式之一變數。 6. 如條項5之方法,其中該方程式組包含至少16個方程式。 7. 如條項5或條項6之方法,其中該方程式組包含至多16個未知數。 8. 如條項5至7中任一項之方法,其中該目標包含一上部週期性結構及一下部週期性結構,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示來自該目標之該下部週期性結構之輻射之振幅之一變數及表示來自該目標之輻射之相位之一變數的一函數,且其中針對該繞射輻射之某一繞射階之一正值的輻射之至少一振幅變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之一負值的輻射之一振幅變數,且針對該繞射輻射之該某一繞射階之該正值的輻射之至少一相位變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之該負值的輻射之一相位變數。 9. 如條項5至8中任一項之方法,其中該目標包含具有一週期性結構之一正偏置的該目標之一子目標及具有一週期性結構之一負偏置的該目標之一子目標,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示來自該目標之輻射之振幅之一變數及表示來自該目標之輻射之相位之一變數的一函數,且其中針對具有該正偏置之該子目標的輻射之至少一振幅變數不同於針對具有該負偏置之該子目標的輻射之一振幅變數,且針對具有該正偏置之該子目標的輻射之至少一相位變數不同於針對具有該負偏置之該子目標的輻射之一相位變數。 10. 如條項5至9中任一項之方法,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示感測器不對稱性誤差之一變數之一函數。 11. 如條項10之方法,其中針對該繞射輻射之某一繞射階之一正值的輻射之至少一感測器不對稱性誤差變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之一負值的輻射之一感測器不對稱性誤差變數。 12. 如條項5至11中任一項之方法,其中使用該方程式組包含求解一非線性方程式組以得出該圖案化程序參數之該值。 13. 如條項1至12中任一項之方法,其中該圖案化程序參數為疊對。 14. 如條項1至13中任一項之方法,其中繞射輻射之該等值為自使用一圖案化程序處理之一基板上之該度量衡目標之量測獲得的繞射值。 15. 如條項1至14中任一項之方法,其中繞射輻射之該等值為自該度量衡目標之該量測之模擬獲得的繞射值。 16. 如條項1至15中任一項之方法,其中該照明條件包含波長及/或偏振。 17. 如條項1至15中任一項之方法,其中該照明條件包含相對於該目標之入射角。 18. 如條項17之方法,其中繞射輻射之該複數個值包括各自係關於一對應影像之彼等值,該等影像中之每一者對應於該照明輻射之一不同非重疊照明輪廓。 19. 如條項18之方法,其中該等影像包括導出影像,該等導出影像中之每一者自兩個或多於兩個所獲取影像之一線性組合獲得以便移除關於一獲取照明輪廓之各部分之資訊,該照明輪廓與關於該等影像中之另一者之一獲取照明輪廓重疊,該等獲取照明輪廓包含在獲取該等影像時所使用之實際照明輪廓。 20. 一種方法,其包含: 使用一第一圖案化程序參數判定技術以自由量測輻射照明之一度量衡目標判定一圖案化程序參數之一第一值; 使用不同於該第一圖案化程序參數判定技術之一第二圖案化程序參數判定技術以得出用於該度量衡目標之該圖案化程序參數之複數個第二值,在量測輻射之一不同照明條件下判定每個第二值;以及 基於該第一值及該等第二值識別用於一度量衡配方之一量測輻射照明條件以用於量測該度量衡目標。 21. 如條項20之方法,其中該識別包含識別該等第二值中之哪一者最接近於該第一值且該經識別量測照明條件為與最接近第二值相關聯之該量測輻射照明條件。 22. 如條項20之方法,其中該識別包含使隨量測輻射照明條件而變之該等第二值擬合及自該擬合外插或內插具有最接近於或等於該第一值之該圖案化程序參數之一值的該經識別量測照明條件。 23. 如條項20至22中任一項之方法,其中該第一圖案化程序參數判定技術包含: 自該度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之量測輻射之複數個照明條件中之一不同照明條件;且 使用值之組合以判定用於該目標之該圖案化程序參數之一相同值。 24. 如條項23之方法,其進一步包含基於一量度執行自照明條件之一較大集合之該複數個照明條件之一預選擇。 25. 如條項24之方法,其中該量度包含處於或低於某一臨限值之堆疊敏感度。 26. 如條項23至25中任一項之方法,其中針對該複數個照明條件中之至少四個照明條件中之每一者獲得繞射輻射之該等值。 27. 如條項23至26中任一項之方法,其中該目標包含至少兩個子目標,每個子目標具有一不同偏置且該等值中之每一者對應於來自一特定子目標之繞射輻射。 28. 如條項23至27中任一項之方法,其中該等值分別對應於具有該繞射輻射之某一繞射階之一正值之輻射及具有該繞射輻射之該某一繞射階之一負值之輻射。 29. 如條項23至28中任一項之方法,其中使用值之組合以判定該圖案化程序參數之該相同值包含使用一方程式組,該方程式組包含該複數個照明條件中之每一者作為該方程式組中之至少一個方程式之一變數。 30. 如條項29之方法,其中該方程式組包含至少20個方程式。 31. 如條項29或條項30之方法,其中該方程式組包含至多20個未知數。 32. 如條項29至31中任一項之方法,其中使用該方程式組包含求解一非線性方程式組以得出該圖案化程序參數之該值。 33. 如條項20至32中任一項之方法,其中該圖案化程序參數為疊對。 34. 如條項20至33中任一項之方法,其中自使用一圖案化程序處理之一基板上之該度量衡目標之量測獲得該等值。 35. 如條項20至34中任一項之方法,其中自該度量衡目標之該量測之模擬獲得該等值。 36. 如條項1至35中任一項之方法,其中該照明條件包含波長及/或偏振。 37. 如條項1至35中任一項之方法,其中該照明條件包含相對於該目標之入射角。 38. 一種量測方法,包含根據如條項20至37中任一項之該度量衡配方量測一基板上之一度量衡目標。 39. 一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡設備,該度量衡設備可操作以執行如條項1至38中任一項之方法。 40. 一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,該等機器可讀指令用於使一處理器執行如條項1至38中任一項之方法。 41. 一種系統,其包含: 一檢測設備,其經組態以在一基板上之一度量衡目標上提供一輻射光束且偵測藉由該目標繞射之輻射;及 如條項40之非暫時性電腦程式產品。 42. 如條項41之系統,其進一步包含一微影設備,該微影設備包含:一支撐結構,其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化裝置;及一投影光學系統,其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。 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來界定。
2‧‧‧寬頻帶(白光)輻射投影儀/輻射源4‧‧‧光譜儀偵測器10‧‧‧光譜11‧‧‧源12‧‧‧透鏡13‧‧‧孔徑板13N‧‧‧孔徑板13S‧‧‧孔徑板13E‧‧‧孔徑板13W‧‧‧孔徑板13NW‧‧‧孔徑板13SE‧‧‧孔徑板14‧‧‧透鏡15‧‧‧光學元件16‧‧‧物鏡17‧‧‧分束器18‧‧‧光學系統19‧‧‧第一感測器20‧‧‧光學系統21‧‧‧孔徑光闌22‧‧‧光學系統23‧‧‧感測器30‧‧‧基板目標30'‧‧‧給定目標31‧‧‧量測光點32‧‧‧週期性結構33‧‧‧週期性結構34‧‧‧週期性結構35‧‧‧週期性結構41‧‧‧對應圓形區域42‧‧‧矩形區域43‧‧‧矩形區域44‧‧‧矩形區域45‧‧‧矩形區域108‧‧‧經量測輻射分佈110‧‧‧背向投影式焦平面120‧‧‧透鏡系統130‧‧‧干涉濾光器140‧‧‧參考鏡面150‧‧‧物鏡160‧‧‧部分反射表面170‧‧‧偏光器180‧‧‧偵測器206‧‧‧經參數化模型208‧‧‧輻射分佈210‧‧‧數值馬克士威求解程序600‧‧‧目標602‧‧‧特徵604‧‧‧空間606‧‧‧基板608‧‧‧特徵610‧‧‧空間612‧‧‧子目標614‧‧‧子目標616‧‧‧子目標618‧‧‧子目標702‧‧‧曲線704‧‧‧點706‧‧‧點712‧‧‧曲線1400~1430 步驟1450~1490 步驟1500‧‧‧區1510‧‧‧區1515‧‧‧區1520‧‧‧區AD‧‧‧調整器AS‧‧‧對準感測器B‧‧‧輻射光束BD‧‧‧光束遞送系統BK‧‧‧烘烤板C‧‧‧目標部分CH‧‧‧冷卻板CO‧‧‧聚光器D1‧‧‧步驟D2‧‧‧步驟D3‧‧‧步驟D4‧‧‧步驟DE‧‧‧顯影器IF‧‧‧位置感測器IL‧‧‧照明器/照明光學系統IN‧‧‧積光器I/O1‧‧‧輸入/輸出埠I/O2‧‧‧輸入/輸出埠L1‧‧‧層L2‧‧‧層LA‧‧‧微影設備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‧‧‧圖案化裝置對準標記M2‧‧‧圖案化裝置對準標記MA‧‧‧圖案化裝置MT‧‧‧圖案化裝置支撐件或支撐結構O‧‧‧光軸P‧‧‧節距/週期P1‧‧‧基板對準標記P2‧‧‧基板對準標記PM‧‧‧第一定位器PS‧‧‧投影光學系統PU‧‧‧處理器PW‧‧‧第二定位器RO‧‧‧機器人S‧‧‧光點S1~S6‧‧‧步驟SC‧‧‧旋塗器SCS‧‧‧監督控制系統SO‧‧‧輻射源T‧‧‧目標TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元W‧‧‧基板WTa‧‧‧基板台WTb‧‧‧基板台
現將參看附圖而僅藉助於實例來描述實施例,在該等圖式中: 圖1描繪微影設備之實施例; 圖2描繪微影製造單元或叢集之實施例; 圖3示意性地描繪實例檢測設備及度量衡技術; 圖4示意性地描繪實例檢測設備; 圖5說明檢測設備之照明光點與度量衡目標之間的關係; 圖6示意性地描繪基於量測資料導出複數個所關注變數之程序; 圖7A描繪經組態以使用第一對照明孔徑量測目標之檢測設備(例如,在此狀況下為暗場散射計)之示意圖; 圖7B示意性地描繪用於給定照明方向之目標週期性結構之繞射光譜的細節; 圖7C示意性地描繪在將圖7A之檢測設備用於以繞射為基礎之疊對量測時提供另外照明模式的第二對照明孔徑; 圖7D示意性地描繪組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對照明孔徑; 圖8描繪基板上的多重週期性結構目標之形式及量測光點之輪廓; 圖9描繪在圖7A之檢測設備中獲得的圖8之目標之影像; 圖10為展示使用圖3之檢測設備之疊對量測方法之步驟的流程圖; 圖11A、圖11B及圖11C分別展示具有為大約零之不同疊對值之疊對週期性結構的示意性橫截面; 圖11D為歸因於處理效應而在底部週期性結構中具有結構不對稱性之疊對週期性結構的示意性橫截面; 圖11E為具有具有故意偏置之週期性結構之疊對目標之示意性俯視圖; 圖11F描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標之特定階數輻射之偵測到之繞射信號之實例; 圖11G描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標之另一特定階數輻射之偵測到之繞射信號之實例; 圖11H為用於描述來自具有兩層週期性結構之目標之輻射繞射之簡單模型之示意性描繪; 圖12說明未經歷結構不對稱性之理想目標中之疊對量測的原理; 圖13說明非理想目標中之疊對量測的原理,其具有如本文中之實施例中所揭示之結構不對稱性的校正; 圖14為一方法之實施例的流程圖; 圖15為一方法之實施例的流程圖; 圖16為說明一程序之流程圖,在該程序中度量衡目標用以監測效能,且用作控制度量衡、設計及/或生產程序之基礎; 圖17為用於在各個波長下針對單一偏振(在此狀況下,為線性X偏振)進行量測之目標之疊對敏感度的曲線圖; 圖18為用於在各個波長下針對單一偏振(在此狀況下,為線性Y偏振)進行量測之目標之疊對敏感度的曲線圖;以及 圖19為不具有特徵不對稱性之疊對光柵之A+
相對於A-
的標繪圖。
11‧‧‧源
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧孔徑板
13N‧‧‧孔徑板
13S‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光學元件
16‧‧‧物鏡
17‧‧‧分束器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧感測器
O‧‧‧光軸
PU‧‧‧處理器
W‧‧‧基板
Claims (23)
- 一種自一度量衡(metrology)目標判定一圖案化程序參數之方法,該方法包含:自該度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之照明輻射之複數個照明條件中之一不同照明條件;及藉由求解一方程式組(system of equations),該方程式組包含該複數個照明條件中之每一者作為該方程式組中之至少一個方程式之一變數,及由一硬體電腦系統使用值之組合以判定用於該目標之該圖案化程序參數之一值。
- 如請求項1之方法,其中針對該複數個照明條件中之至少四個照明條件中之每一者獲得繞射輻射之該等值。
- 如請求項1之方法,其中該目標包含至少兩個子目標,每個子目標具有一不同偏置且該等值中之每一者對應於來自一特定子目標之繞射輻射。
- 如請求項1之方法,其中該等值分別對應於具有該繞射輻射之某一繞射階之一正值之輻射及具有該繞射輻射之該某一繞射階之一負值之輻射。
- 如請求項1之方法,其中該方程式組包含至少16個方程式。
- 如請求項1之方法,其中該方程式組包含至多16個未知數。
- 如請求項1之方法,其中該目標包含一上部週期性結構及一下部週期性結構,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示來自該目標之該下部週期性結構之輻射之振幅之一變數及表示來自該目標之輻射之相位之一變數的一函數,且其中針對該繞射輻射之某一繞射階之一正值的輻射之至少一振幅變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之一負值的輻射之一振幅變數,且針對該繞射輻射之該某一繞射階之該正值的輻射之至少一相位變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之該負值的輻射之一相位變數。
- 如請求項1之方法,其中該目標包含具有一週期性結構之一正偏置的該目標之一子目標及具有一週期性結構之一負偏置的該目標之一子目標,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示來自該目標之輻射之振幅之一變數及表示來自該目標之輻射之相位之一變數的一函數,且其中針對具有該正偏置之該子目標的輻射之至少一振幅變數不同於針對具有該負偏置之該子目標的輻射之一振幅變數,且針對具有該正偏置之該子目標的輻射之至少一相位變數不同於針對具有該負偏置之該子目標的輻射之一相位變數。
- 如請求項1之方法,其中該方程式組中之每個方程式包含一或多個項,該一或多個項係具有表示感測器不對稱性誤差之一變數之一函數。
- 如請求項9之方法,其中針對該繞射輻射之某一繞射階之一正值的輻 射之至少一感測器不對稱性誤差變數不同於針對該繞射輻射之該某一繞射階之一負值的輻射之一感測器不對稱性誤差變數。
- 如請求項1之方法,其中求解該方程式組包含:求解一非線性方程式組以得出該圖案化程序參數之該值。
- 如請求項1之方法,其中該圖案化程序參數為疊對。
- 如請求項1之方法,其中繞射輻射之該等值為自使用一圖案化程序處理之一基板上之該度量衡目標之量測獲得的繞射值。
- 如請求項1之方法,其中繞射輻射之該等值為自該度量衡目標之該量測之模擬獲得的繞射值。
- 如請求項1之方法,其中該照明條件包含波長及/或偏振。
- 如請求項1之方法,其中該照明條件包含相對於該目標之入射角。
- 如請求項16之方法,其中繞射輻射之該複數個值包括各自係關於一對應影像之彼等值,該等影像中之每一者對應於該照明輻射之一不同非重疊照明輪廓。
- 如請求項17之方法,其中該等影像包括一或多個導出影像,該一或 多個導出影像中之每一者自兩個或多於兩個所獲取影像之一線性組合獲得以便移除關於該等所獲取影像之至少一者之一獲取照明輪廓之各部分之資訊,該獲取照明輪廓與關於該等所獲取影像中之另一者之一獲取照明輪廓重疊,該等獲取照明輪廓包含在獲取該等所獲取影像時所使用之實際照明輪廓。
- 一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,當該等機器可讀指令由一處理器系統執行時經組態使該處理器系統至少:自一度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之照明輻射之複數個照明條件中之一不同照明條件;及藉由求解一方程式組(system of equations),該方程式組包含該複數個照明條件中之每一者作為該方程式組中之至少一個方程式之一變數,及由一硬體電腦系統使用值之組合以判定用於該目標之該圖案化程序參數之一相同值。
- 一種半導體裝置製造系統,其包含:一檢測設備,其經組態以在一基板上之一度量衡目標上提供一輻射光束且偵測藉由該目標繞射之輻射;及如請求項19之非暫時性電腦程式產品。
- 如請求項20之系統,其進一步包含一微影設備,該微影設備包含:一支撐結構,其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化裝置;及一投影光學系統,其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板 上。
- 一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,當該等機器可讀指令由一處理器系統執行時經組態使該處理器系統至少:自該度量衡目標獲得繞射輻射之複數個值,該複數個值中之每個值對應於對於該目標之照明輻射之至少四個不同照明條件之每一者,該至少四個不同照明條件之每一者屬於相同照明參數類型;及使用值之組合以判定用於該目標之一圖案化程序參數之一相同值。
- 如請求項22之電腦程式產品,其進一步包含求解一方程式組,該方程式組包含該至少四個不同照明條件之每一者作為該方程式組中之至少一個方程式之一變數。
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