TWI786359B - 用於疊對度量衡之方法及其設備、及用於一度量衡設備之孔徑 - Google Patents

用於疊對度量衡之方法及其設備、及用於一度量衡設備之孔徑 Download PDF

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Abstract

一種方法包括：接收在一度量衡設備中形成之一影像，其中該影像至少包含至少兩個繞射階之所得效應；及處理該影像，其中該處理至少包含一濾波步驟，例如一傅立葉濾波器。應用一濾波器之程序亦可藉由在該度量衡設備之偵測分支中置放一孔徑來獲得。

Description

用於疊對度量衡之方法及其設備、及用於一度量衡設備之孔徑
本發明係關於一種度量衡設備，且更特定言之，係關於一種疊對度量衡設備及其方法。
微影設備為將所要圖案塗佈至基板上(通常塗佈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)之製造中。在彼情況下，圖案化裝置(其替代地稱為遮罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至設置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。
實現圖案化程序(亦即，涉及圖案化(諸如微影曝光或壓印)之產生裝置或其他結構的程序，其通常可包括諸如使抗蝕劑顯影、蝕刻等之一或多個相關聯處理步驟)之重要態樣包括：開發程序本身；設置程序以用於監視及控制且隨後實際上監視及控制程序本身。假設圖案化程序之原理的組態，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、刻蝕等)，則期望在圖案化程序中設置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視程序，設置度量衡程序以量測度量衡目標且隨後基於量測實施程序監視及/或控制程序。
因此，在圖案化程序中，期望判定(例如，量測、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模擬等)一或多個所關注參數，諸如結構之臨界尺寸(CD)、形成於基板中或上之順次層之間的疊對誤差(亦即，順次層之不當的且無意的未對準)等。
期望判定藉由圖案化程序產生之結構的此類一或多個所關注參數，且將該一或多個所關注參數用於與圖案化程序有關之設計、控制及/或監視，例如，用於程序設計、控制及/或驗證。可將經圖案化結構之經判定的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，期望頻繁地對所產生結構進行量測例如以用於程序控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括常常用於量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(量測裝置中之兩個層的對準準確度)之特殊化工具。可就兩個層之間的未對準程度而言描述疊對，例如對1nm之經量測疊對的參考可描述兩個層未對準1nm之情形。
100:元件
101:元件
102:元件
103:元件
104:元件
105:元件
106:元件
201:元件
202:元件
300:元件
301:步驟
302:元件
併入本文中且形成本說明書之一部分之隨附圖式說明本發明，且連同實施方式一起進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠進行及使用本發明。
圖1描繪根據本發明的一實施例之暗場散射計的示意圖。
圖2描繪用於根據本發明的一實施例之度量衡設備的孔徑。
圖3描繪根據本發明的一實施例之方法。
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。舉例而言，散射量測裝置將輻射光束導向至目標上且量測經重新導向(例如，經散射)輻射之一或多個屬性以獲得可供判定目標之所關注屬性之「光譜」，該一或多個屬性例如隨波長而變的在單一反射角下之強度，隨反射角而變的在一或多個波長下之強度，或隨反射角而變的偏振。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素法之反覆方法而進行的目標之重建構；庫檢索；及主分量分析。
另一技術涉及使零繞射階(對應於鏡面反射)經阻擋，且僅處理高階。可在以全文引用之方式併入本文中之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。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號中描述了技術之進一步開發，該等美國專利申請公開案中之每一者以全文引用之方式併入本文中。通常使用此類基於繞射之技術來量測疊對。技術之目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構包圍。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。在此度量衡技術之特定形式中，藉由在某些條件下量測目標兩次而獲得疊對量測結果，同時旋轉目標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。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，目標中的不對稱性)之量測。可將目標中之此不對稱性用作疊對誤差之指示符。
因此，如所描述，在製造程序期間，需要檢測製造結構及/或量測製造結構之一或多個特性。合適的檢測及度量衡設備為此項技術中已知的。已知度量衡設備中之一者為散射計及例如暗場散射計。美國專利申請公開案US 2016/0161864、美國專利申請公開案US 2010/0328655及美國專利申請公開案US 2006/0066855論述微影設備之實施例及散射計之實施例。所引用之文獻以全文引用之方式併入本文中。
諸如積體電路之電子裝置常常藉助於製造程序製造，製造程序中藉助於若干程序步驟在基板上之彼此頂部上形成層。程序步驟中之一者可為微影，其可在深紫外線(DUV)光譜範圍內或極紫外線(EUV)光譜範圍內使用電磁輻射。基板常常為矽晶圓。製造結構之最小尺寸在奈米範圍內。
圖1描繪如上文所提及之暗場散射計及在成像感測器置放於影像平面中或散射計之光瞳平面中的情況下形成之影像之示意圖。形成於影像平面中之影像描繪於元件100中，其中影像平面為元件102。形成於光瞳平面中之影像描繪於元件101中。元件103為重疊光柵，其中形成頂部光柵與底部光柵之間的相對移位，亦即存在兩個層之間存在的疊對。元件104描繪照射在光柵上之輻射及所得0階或鏡面經散射輻射。在暗場散射計中，此輻射藉由設備之設計阻擋，例如藉由使用照明分支中之孔徑阻擋，如在先前所引用之先前技術中所描述。元件105及106描繪由104輻射之照射分支在目標103上之散射產生的繞射階。105描繪負階且106描繪正階。
在基於繞射之度量衡方法及設備中，存在光之波長、晶圓上的光柵之間距以及光學系統(在此情況下，度量衡工具或散射計)之數值孔徑(NA)之間的關係。若波長與間距之間的比率小於光學系統之NA、NA乘以常數，則影像不解析目標上之結構。然而，若該比率大於NA乘以常數(大部分情況下，常數為1)，則經量測影像解析存在於晶圓上之結構，結構變得可見。在典型操作模式中，暗場散射計不解析晶圓上之結構/目標，且度量衡方法依賴於量測經獲得影像之平均強度。此方法在此項技術中及先前所引用之專利申請案中較好地描述。在此典型操作模式中，結構之間距與光之波長相當。
隨著諸如圖1中之元件103之下伏目標的間距變得比照射輻射之波長大得多，問題出現。在此情況下，如元件100中所描繪，多個繞射階可用於光瞳平面中，且皆有助於影像平面中之影像形成，如圖1之元件100中所描繪。此類較大間距目標(與相對於用於度量衡設備中之光的波長所定義一樣大)例如在3D-NAND結構之度量衡中出現，其中歸因於由特定處理條件強加之限制，度量衡目標的間距介於微米範圍內，其中光之波長保持在光學波段(optical regime)中。繞射階之此豐度產生複雜干涉圖案，如元件100中所描繪，當使用的目前最先進水平的疊對提取方法(如依賴於平滑影像之方法，如在波長與光柵之間距相當時所獲得平滑影像)時，難以消除複雜干涉圖案。
本發明之目標為提供允許在波段中使用目前最先進水平之疊對量測的方法，其中輻射之波長小於度量衡目標之間距。方法包含例如在成像感測器置放於該影像平面中時獲得度量衡偵測分支之影像平面中之影像，及歸因於多個非零繞射階之複雜干涉圖案對貢獻之影像進行濾波。 在一實施例中，濾波器為數位濾波器。在一實施例中，數位濾波器為傅立葉(Fourier)濾波器，其中僅獲得影像中之低頻分量。在一實施例中，濾波器為傅立葉濾波器，該傅立葉濾波器應用於作為由正階及負階形成之影像之間的差異而獲得的合成影像。在一實施例中，在獲得作為由負階及正階形成之影像之間的差異之不對稱性影像之前，在自負階及正階獲得的影像之間執行對準步驟。目前最先進水平之暗場度量衡方法可進一步應用於在數位濾波之後獲得的不對稱性影像。
在一實施例中，方法包含如圖3中所描繪之步驟。元件300為如圖1中所描述而獲得的影像。元件300可為在正階形成的影像與負階形成之影像之間的對準步驟及對準影像之進一步減除之後所獲得的不對稱性影像。步驟301描繪應用於元件300之濾波步驟。元件302為所得影像之草圖表示。元件302為所獲得信號之理想表示，如在實踐應用中吾人預期尖銳拐角可為圓形的，且可能的有礙信號仍存在於所得經濾波影像中。
在另一實施例中，藉由將孔徑置放於度量衡設備之偵測分支中來獲得高繞射階之濾波。由於已知光之波長與光柵之間距之間的比率，且具有系統之NA的其他知識，因此孔徑可設計成具有僅允許單一繞射階之光透射部分。在一實施例中，繞射階為+1及-1繞射階。在另一實施例中，繞射階為+2及-2繞射階。取決於度量衡程序之類型及度量衡應用，可進一步想像單一階之其他組合。圖2描繪元件201及202中之此孔徑。
雖然大量論述已集中於作為經特定設計且出於量測之目的而形成之度量衡目標的目標結構，但在其他實施例中，目標可為形成於基板上之裝置的功能性部分。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」不需要 已針對正執行之量測特定地提供適用結構。
在一實施例中，目標可使用經設計以在基板上產生目標之圖案化裝置(諸如倍縮光罩或遮罩)來實現(例如，產生用於投影至抗蝕劑層上之圖案影像，圖案化抗蝕劑層用於使用諸如沈積、蝕刻等的後續處理步驟來形成目標)。
結合如在基板及圖案化裝置(諸如倍縮光罩或遮罩)上實現之目標的實體結構，實施例可包括含有描述目標設計、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(例如，微影程序、蝕刻程序等)之資訊之方法的機器可讀指令之一或多個序列及/或功能資料的電腦程式。此電腦程式可在例如微影設備或微影單元之處理設備或度量衡或檢測設備內或獨立式電腦上執行。亦可提供資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其中儲存有此電腦程式。若現有度量衡或檢測設備已經在生產及/或處於使用中，則實施例可藉由提供經更新之電腦程式產品來實施以用於使處理器執行本文中所描述的方法中之一或多者。可視情況配置程式以控制設備及其類似者以執行如本文中所描述的方法。程式可更新微影及/或度量衡配方以用於基板之量測。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基板。
本發明之一實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如本文中所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其中儲存有此電腦程式。另外，可以兩個或多於兩個電腦程式來體現機器可讀指令。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。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電腦程式之一或多個處理器，該等電腦程式包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令。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來操作。
儘管可在上文特定地參考實施例在光學微影之內容背景中的使用，但將瞭解，本發明之實施例可用於其他應用中。舉例而言，實施例可關於壓印微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來固化。在抗蝕劑固化之後將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。另外，本文中之實施例可與產生結構之任何程序一起使用且因此可與例如其他材料移除程序或與添加程序一起使用。
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126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有介於5至20nm範圍內的波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
除非另外特定陳述，否則如自論述顯而易見，應瞭解，貫穿本說明書，利用諸如「處理」、「計算(computing)」、「運算 (calculating)」、「判定」或其類似者之術語的論述可能係指諸如專用電腦或類似的專用電子處理/計算裝置之特定設備的動作或程序。
應理解，實施方式及圖式並不意欲將本發明限於所揭示之特定形式，而正相反，本發明意欲涵蓋落入如由所附申請專利範圍所定義的本發明之精神及範疇內的所有修改、等效物及替代方案。
鑒於實施方式，本發明之各種態樣之修改及替代實施例將對於熟習此項技術者而言顯而易見。因此，實施方式及圖式應理解為僅為說明性的且係出於教示熟習此項技術者進行本發明之一般方式之目的。應理解，本文中所展示及描述之本發明之形式應視為實施例的實例。元件及材料可替代本文中所說明及描述之元件及材料，部分及程序可經反轉或省略，可獨立利用某些特徵，且可組合實施例或實施例之特徵，此皆如對熟習此項技術者在獲得本發明的實施方式之益處之後將顯而易見的。可在不脫離如在以下申請專利範圍中所描述之本發明之精神及範疇的情況下對本文中所描述之元件作出改變。本文中所使用之標題僅出於組織性目的，且不意欲用以限制實施方式之範疇。
如貫穿本申請案所使用，詞「可」以許可之意義(亦即，意謂有可能)而非必選之意義(亦即，意謂必須)來使用。詞「包括(include、including及includes)」及其類似者意謂包括但不限於。如貫穿本申請案所使用，除非內容另外明確指示，否則單數形式「一(a、an)」及「該(the)」包括複數個指示物。因此，舉例而言，對「元件(an element或a element)」之參考包括兩個或多於兩個元件之組合，儘管會針對一或多個元件使用其他術語及片語，諸如「一或多個」。除非另外指示，否則術語「或」係非獨占式的，亦即，涵蓋「及」與「或」兩者。描述條件關係之 術語，例如「回應於X，而Y」、「在X後，即Y」、「若X，則Y」、「當X時，Y」及其類似者涵蓋因果關係，其中前提為必要的因果條件，前提為充分的因果條件，或前提為結果的貢獻因果條件，例如「在條件Y獲得後，即出現狀態X」對於「僅在Y後，才出現X」及「在Y及Z後，即出現X」為通用的。此類條件關係不限於即刻遵循前提而獲得之結果，此係因為可延遲一些結果，且在條件陳述中，前提連接至其結果，例如，前提與出現結果的可能性相關。另外，除非另有指示，否則一個值或動作係「基於」另一條件或值之陳述涵蓋條件或值為唯一因數的情況與條件或值為複數個因數當中之一個因數之情況兩者。除非另有指示，否則某一集合之「每一」個例具有某一屬性的陳述不應解讀為排除較大集合之一些以其他方式相同或類似成員不具有該屬性(亦即，每一者未必意謂每個都)之狀況。
在某些美國專利、美國專利申請案或其他材料(例如論文)已經以引用之方式併入之情況下，此類美國專利、美國專利申請案及其他材料的文字僅在此材料與本文中所闡述之陳述及圖式之間不存在衝突的情況下以引用之方式併入。在存在此衝突之情況下，在此類以引用之方式併入的美國專利、美國專利申請案及其他材料中之任何此衝突文字並不特定地以引用之方式併入本文中。
對特定實施例之前述描述揭露本發明之實施例的一般性質，以使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用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/或調適此類特定實施例，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，此類調適及修改意欲在所揭示的實施例之等效物的含義及範圍內。應理 解，本文中之片語或術語係出於例如描述而非限制之目的，以使得本說明書的術語或片語待由熟習此項技術者鑒於教示及導引進行解譯。
上文描述意欲為說明性，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如所描述之本發明進行修改，且本發明的廣度及範疇不應受到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物進行定義。
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Claims (4)

  1. 一種用於疊對度量衡之方法，其包含：接收在一度量衡設備中形成之一影像，其中該影像至少包含至少兩個繞射階(diffraction order)之所得(resulting)效應，其在形成影像及對準影像之間的一對準步驟之後所獲得，及處理該影像，其中該處理至少包含一濾波(filtering)步驟。
  2. 如請求項1之方法，其中：該濾波步驟為一數位濾波步驟。
  3. 一種用於一度量衡設備之孔徑，其包含：一元件，其包含一輻射透射部分，其中該輻射透射部分透射一單一繞射階(diffraction order)，並且該孔徑經組態以獲得高於一第一繞射階之繞射階之濾波。
  4. 一種度量衡設備，其包含：一孔徑，其定位在該度量衡設備之偵測分支中；其中該孔徑為如請求項3之孔徑。
TW108148293A 2018-12-31 2019-12-30 用於疊對度量衡之方法及其設備、及用於一度量衡設備之孔徑 TWI786359B (zh)

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