CN114846411A - 量测方法 - Google Patents

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Abstract

一种量测方法，包括：在衬底上执行第一次曝光，以形成包括多个第一目标单位的第一图案化层，每个第一目标单位包括第一目标特征；在衬底上执行第二次曝光，以形成第二图案化层，该第二图案化层包括与相应一些第一目标单位套刻的多个第二目标单位，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征：对套刻在第一目标单位上的第二目标单位进行成像；以及基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于在下面的第一目标单位的第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置误差。

Description

量测方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月24日提交的欧洲专利申请19219624.4的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及量测方法和目标，特别是用于使用光刻装置制造的器件。
背景技术
光刻装置是一种将期望图案施加到衬底上的机器，通常施加到衬底的目标部分上。可以在例如集成电路(IC)的制造中使用光刻装置。在这种情况下，替代地被称为掩模或掩模版的图案形成装置可以被用来生成要在IC的个体层上形成的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分的、一个或若干管芯)上。图案的转印通常经由成像到衬底上所提供的辐射敏感材料层(抗蚀剂)上。一般来说，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。
大多数半导体器件需要将被形成并被转印到衬底中的多个图案层。为了器件的正常运行，在边缘的定位中可容忍误差通常有一个限制，称为边缘放置误差或EPE。EPE可能是因为连续层的相对定位误差(被称为套刻)、或由于特征尺寸(特别是临界尺寸或CD)的误差而产生的。随着光刻技术不断希望减小可以形成(收缩)的特征大小，对EPE的限制也变得越来越严格。
套刻可能由光刻工艺中的多种原因引起，例如由在曝光期间衬底的定位中的误差和投射图像中的像差引起。在用于将图案转印到衬底中的工艺步骤(诸如蚀刻)期间也可能引起套刻。一些这样的工艺步骤在衬底内产生应力，其导致衬底的局部或整体变形。在衬底上形成三维结构，诸如最近开发的存储器类型和MEMS所需的，也可能导致衬底的显著变形。CD变化也可能源于多种原因，包括剂量或焦点误差。
发明内容
本公开旨在提供改进的量测方法，例如用于光刻装置制造工艺。
根据一个实施例，提供了一种检查工具，包括：
成像***，被配置为对形成在衬底上的目标进行成像，该目标包括形成在第一图案化层中的多个第一目标单位以及形成在第二图案化层中的多个第二目标单位，多个第二目标单位与相应一些第一目标单位套刻，每个第一目标单位包括第一目标特征，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征；和
图像分析***，被配置为：基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于在下面的第一目标单位的第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置。
根据一个实施例，提供了一种量测方法，包括：
在衬底上执行第一次曝光，以形成包括多个第一目标单位的第一图案化层，每个第一目标单位包括第一目标特征；
在衬底上执行第二次曝光，以形成第二图案化层，该第二图案化层包括与相应一些第一目标单位套刻的多个第二目标单位，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征；
对套刻在第一目标单位上的第二目标单位进行成像；以及
基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于在下面的第一目标单位的第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置误差。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述实施例，其中：
图1描绘了与其他装置一起形成用于半导体器件的生产设施的光刻装置；
图2A到图2C描绘了形成切割线的工艺中的步骤；
图3A到图3F描绘了目标和器件特征中的切割特征的位置变化的影响；
图4A到图4C描绘了切割特征的位置的相反偏移的影响；
图5描绘了在旋转下的反向偏差特征的等效性；
图6描绘了在实施例中的目标特征的SEM图像的示例；
图7描绘了包括不同偏差的子目标的复合目标的示例布置；
图8A到图8C描绘了接触孔相对于平面图和横截面图中的线的位置变化的影响；
图9A到图9C描绘了垂直对准的通道孔的布置和位置误差的影响；和
图10描绘了根据实施例的方法的流程图。
具体实施方式
电子器件由在被称为衬底的硅片上形成的电路构成。许多电路可以一起形成在同一硅片上，并且被称为集成电路或IC。这些电路的大小已显著减小，以使得更多的电路可以被适配在衬底上。例如，智能手机中的IC芯片可以和拇指甲一样小，但可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的大小不到人类头发大小的1/1000。
制造这些极小的IC是一个复杂、耗时且昂贵的工艺，通常涉及数百个个体步骤。即使在一个步骤中的误差，也有可能导致成品IC出现缺陷，致使其无法使用。因此，制造工艺的一个目标是避免此类缺陷，以将工艺中制造的功能IC的数量最大化；也就是说，提高工艺的整体良率。
提高良率的一个组成部分是监控芯片制造工艺，以确保它生产足够数量的功能集成电路。对工艺进行监控的一种方法是在形成芯片电路结构的各个阶段检查芯片电路结构。可以使用扫描电子显微镜(SEM)、光学检查***等进行检查。此类***可以被用来对这些结构进行成像，实际上是拍摄晶片结构的“照片”，其中SEM能够对这些结构中的最小结构进行成像。图像可以被用来确定结构是否正确形成在正确的位置。如果结构有缺陷，那么可以对工艺进行调整，以使缺陷不太可能再次发生。
为了控制光刻制造工艺中的误差，诸如不同层中的特征的相对位置(称为套刻)和特征大小(称为CD变化)的误差，在施加校正之前，有必要诸如通过使用SEM、光学检查***等等来测量误差。很难直接测量通过光刻所形成的器件的特征。因此，与器件特征同时形成特殊目标。目标被设计成更容易成像，例如通过扫描电子显微镜，并以与器件特征相同的方式表现，例如如果器件特征遭受套刻误差，则目标也将遭受同样的误差。然而，尽管目标比器件特征更容易成像，但是仍然难以准确测量那些图像中的绝对距离，尤其是在使用不同的成像设备的情况下或者是在制造工艺的不同阶段测量特征的情况下。除其他外，下文公开了目标的新方法和布置，其使得能够确定诸如套刻之类的误差的绝对值而无需在SEM图像中进行直接测量。
在新目标的示例中，每个目标具有多个目标子单元，所有这些子单元都具有相同的两个特征，但是在不同的目标子单元中，特征之一相对于另一个特征位于不同的位置处。由于两个特征的相对位置范围，位置误差将引起在至少一个目标中的两个特征的边缘的套刻。知道初始位置变化后，位置误差的大小可以通过识别两个特征的边缘套刻在哪个目标中来确定。在其他示例中，可以通过比较不同子单元的图像来确定位置误差，可能是在一个图像的裁剪、旋转和/或反射之后。因此，不再需要直接测量两个特征的位置，并且可以更准确地确定误差的大小。
在详细描述实施例之前，呈现在其中可以实现本文公开的技术的示例环境是有益的。
图1图示了半导体生产设施的典型布局。光刻装置100将期望图案施加到衬底上。光刻装置例如被用于集成电路(IC)的制造中。在这种情形中，替代地被称为掩模或掩模版的图案形成装置MA包括要在IC的个体层上形成的特征(通常被称为“产品特征”)的电路图案。经由图案形成装置在提供在衬底上的辐射敏感材料层(抗蚀剂)上的曝光104，该图案被转印到衬底“W”(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分的、一个或若干管芯)上。一般来说，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。
已知的光刻装置通过照射图案形成装置来辐照每个目标部分，同时将衬底的目标部分同步地定位在图案形成装置的图像位置处。衬底的辐照目标部分被称为“曝光场”或简称为“场”。衬底上的场的布局通常是根据笛卡尔二维坐标系(例如，沿X和Y轴对准，两个轴相互正交)对准的相邻矩形或其他形状的网络。
对光刻装置的要求是将期望图案准确地复制到衬底上。所施加的产品特征的位置和尺寸需要在一定的公差范围内。位置误差可能会导致套刻误差(通常被称为“套刻”)。套刻是相对于第二层内的第二产品特征而放置第一层内的第一产品特征时的误差。光刻装置通过在图案化之前将每个晶片准确地对准参考，减少套刻误差。这是通过测量施加到衬底上的对准标记的位置来完成的。基于对准测量，在图案化工艺期间控制衬底位置，以防止出现超出公差的套刻误差。对准标记通常作为产品图像的一部分而被创建，从而形成测量套刻的参考。替代地，可以使用先前形成的层的对准标记。
当与曝光104相关联施加的剂量不在规格范围内时，可能会出现产品特征的临界尺寸(CD)的误差。为此，光刻装置100必须能够准确地控制施加到衬底的辐射的剂量。当关于与图案图像相关联的焦平面未正确定位衬底时，也可能发生CD误差。焦点位置误差通常与衬底表面的非平面性相关联。光刻装置通过在图案化之前使用水平传感器测量衬底表面形貌，减少这些焦点位置误差。在随后的图案化工艺中施加衬底高度校正，以确保将图案形成装置正确成像(聚焦)到衬底上。
为了验证与光刻工艺相关联的套刻和CD误差，通过量测装置140来检查图案化衬底。量测装置的常见示例是散射仪和扫描电子显微镜。散射仪传统上测量专用量测目标的特性。这些量测目标代表产品特征，除了它们的尺寸通常更大以允许准确测量。散射仪通过检测与套刻量测目标相关联的衍射图案的不对称性，测量套刻。通过分析与临界尺寸量测目标相关联的衍射图案，测量临界尺寸。CD量测目标被用于测量最近曝光层的结果。套刻目标被用于测量先前层和最近层的位置之间的差异。基于电子束(e-beam)的检查工具，诸如扫描电子显微镜(SEM)，常常可以在测量小套刻和CD值时提供出色的结果。
在半导体生产设施内，光刻装置100和量测装置140形成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分。光刻簇还包括用于将光敏抗蚀剂施加到衬底W的涂覆装置108、烘烤装置110、用于将曝光的图案显影成物理抗蚀剂图案的显影装置112、蚀刻站122、执行蚀刻后退火步骤的装置124和可能的其他处理装置126等。量测装置被配置为在显影112之后或在其他处理(例如蚀刻)之后检查衬底。光刻单元内的各种装置由监督控制***SCS控制，其发出控制信号166以经由光刻装置控制单元LACU 106控制光刻装置以执行配置方案R。SCS允许操作不同的装置以给出最大吞吐量和产品良率。一个重要的控制机制是量测装置140(经由SCS)对各种装置的反馈146，特别是对光刻装置100的反馈。基于量测反馈的特性，确定校正动作以提高后续衬底的处理质量。SCS可以是一台计算机或多台计算机，它们可以进行通信，也可以不进行通信。配置方案R可以被实现为一个配置方案或多个独立的配置方案。例如，用于诸如蚀刻之类的工艺步骤的配置方案可能完全独立于用于检查该工艺步骤(例如蚀刻)的结果的配置方案。例如，用于个体步骤的两个或更多配置方案可以相互关联，以使得调整一个配置方案以考虑另一配置方案在相同或不同衬底上的执行结果。
光刻装置的性能通常通过诸如例如在US2012008127A1中描述的高级工艺控制(APC)之类的方法来控制和校正。高级工艺控制技术使用施加到衬底的量测目标的测量。制造执行***(MES)调度APC测量并将测量结果传送到数据处理单元。数据处理单元将测量数据的特性转换为包括用于光刻装置的指令的配置方案。这种方法在抑制与光刻装置相关联的漂移现象方面非常有效。
由处理装置执行将量测数据处理为校正动作对于半导体制造来说是重要的。除了量测数据之外，还可能需要个体图案形成装置、衬底、处理装置的特性和其他上下文数据来进一步优化制造工艺。其中可用的量测和上下文数据被用来整体优化光刻工艺的框架通常被称为整体光刻的一部分。例如，与掩模版上的CD误差相关的上下文数据可以被用来控制各种装置(光刻装置、蚀刻站)，以使得所述CD误差将不会影响制造工艺的良率。随后的量测数据可以被用来验证控制策略的有效性，并且可以确定进一步的校正动作。
为了使工艺窗口合格，用一个或多个现有工具来执行单独的CD和套刻测量，并将单独的CD和套刻测量组合成边缘放置误差(EPE)预算。通常，一个量测步骤可能在显影之后(ADI)执行，另一个在蚀刻步骤之后(AEI)执行，并且在校准两个这样的不同测量以给出等效结果时存在固有的困难。
EPE对于确保半导体器件正常工作是非常重要的，例如它可能影响线模块的后端是否存在足够的电接触。这使得EPE测量对于确保工艺窗口适应足够的EPE预算、并且控制工艺保持在窗口内是非常有价值的。
建议了促进EPE确定的目标设计，例如蚀刻后。蚀刻后的测量可能是期望的，因为它更好地表示了最终的图案化结构。此外，蚀刻后测量可以看到蚀刻机和其他工具(诸如沉积和CMP)对最终图案的贡献。显影后(图案转移前)的测量也是期望的，因为它可能使有缺陷的曝光得以返工而不是报废。
目标对应于感兴趣图案，但是图案的一部分具有位移偏移或偏差。为了测量套刻，目标在与感兴趣图案相同的两层中具有分量(特征)，并且每一层中的目标特征对应于在对应层中的器件特征。器件特征也可以被称为产品特征或图案特征。在一个实施例中，目标的一个或两个特征完全对应于感兴趣的器件特征。如果将光学邻近校正(OPC)特征施加到器件特征，则它们理想地也被施加到目标特征。理想地，目标特征具有与器件特征(例如密集、半密集或孤立的)相同的节距。理想地，目标特征具有与器件特征相同的CD。特别地，如果器件特征是细长的(诸如线特征)，则目标特征不必与器件特征一样长，但是目标特征理想地足够长以与器件特征表现相似。如果器件具有特征阵列，例如平行线或接触孔网格，则目标不必具有与器件特征阵列相同的范围，但是理想地具有阵列的至少两个单位单元。
目标具有多个部分，在本文中被称为目标单位。各种目标单位在两个特征之间提供了一系列不同偏移。这可以通过在掩模版水平面上设计多个位移偏移来实现量测的自校准，这从而允许直接确定配置方案准确度。理想地，目标的所有子单位都适配在要被用来测量目标的量测工具的视场内。例如，目标可以小于40μm x 40μm。各种目标单位不需要按结构划分。例如，如果第一目标特征包括细长线并且第二目标特征是切割特征，则若干目标单位可以由沿着连续线集而被定位的切割特征来形成。
现在将参照图2A到图2C、图3A到图3F以及图4A到图4C描述用于测量线层和切割层中的边缘放置误差(EPE)的示例性目标。
器件布局在图2A到图2C中被示出：图2A示出了线层中的三条线DL1-3，并且图2B示出了形成在硬掩模HM或光刻叠层(例如抗蚀剂、粘附层、BARC等等)中的切割特征C1。图2C示出了蚀刻后的线层：线DL2被分为两条线DL2A和DL2B。然而，在蚀刻后的检查中很难检测到CD-y和套刻-y中的微小变化。CD-y意指y方向上的临界尺寸，套刻-y意指y方向上的套刻。这在图3A到图3C中进行了图示，其中顶部部分示出了显影后的情况，底部部分示出了蚀刻后的情况。可以看出，在显影后的检查中可检测到的切割特征位置的微小变化没有导致蚀刻后的检查结果中的任何可检测差异，因为切割特征大于线。
根据一个实施例的目标单位在图3D中被示出，其中顶部部分示出了显影后的情况，而底部部分示出了蚀刻后的情况。可以看出，目标单位对应于器件特征，只是切割层原点在y方向上位移了线节距/2。这意味着目标切割特征CT1与两个目标线特征TL1、TL2对称地但不完全地套刻，因此每条目标线都是半切割的。目标切割特征CT1的边缘落在目标线特征TL1、TL2内。这具有如下影响：在蚀刻后的目标布局中清晰可检测到切割CD-y。目标特征被定位以使得其相关边缘在处理后是可检测的。
图3E和图3F分别示出了+y和-y方向上的套刻误差的影响，顶部部分再次示出了显影后的情况，而底部部分示出了蚀刻后的情况。套刻误差的影响是其中一条目标线的半切割增加而另一条减少。因此，只需通过考虑目标在哪个方向上是不对称的，就可以在不需要测量目标图像的情况下确定套刻误差的方向(正或负)。这也可以在图4A到图4C中看到，图4A到图4C在左侧示出了切割特征的蚀刻后的情况的平面图并且在右侧示出了切割特征的蚀刻后的横截面。在图4A中，中心线TL2被完全切割，而在图4B和图4C中留下了残余物，其位置取决于切割特征偏移的方向。可以了解，实际的SEM图像(其示例在图6中示出)与此处呈现的理想化示意图有很大不同，但是切割特征的位置仍然很容易辨别。
为了确定位置误差(诸如套刻、CD或边缘放置误差)的量值，可以利用目标中的任何对称性。在图5中所示的目标的情况下，具有–A nm的套刻-y的目标图像旋转180°后看起来就像具有+A nm的套刻-y的目标的图像。在此示例中，通过反射其中一个图像可以实现相同的影响。因此，通过提供具有不同偏差的多个目标(第二目标特征在掩模水平面处的位移)并检查对称对，可以确定实际套刻的量值。例如，如果印刷具有±n nm偏差的目标阵列，其中n＝1、2、3等，并且具有+1nm偏差的目标的旋转的蚀刻后图像与具有-3nm偏差的目标的蚀刻后图像相匹配，则存在套刻+1nm。这是因为第二特征在+1nm偏差的目标中的实际位置是+2nm(偏差+实际套刻＝1+1＝2)，并且第二特征在-3nm偏差的目标中的实际位置是-2nm(偏差+实际套刻＝-3+1＝-2)。可以应用类似的技术来确定CD或边缘放置误差(CD和套刻的组合)，可选地通过仅考虑目标特征的一个边缘。在其他目标模式中，可以在比较目标单位之前使用不同的对称操作或对称操作的组合。在一些情况下，可以只对目标单位的一部分图像进行图像变换和比较过程。
上述方法不需要测量由量测工具提供的图像中的绝对距离，并且因此可以被认为是自校准的。这种方法也可以被应用于非成像量测工具，诸如散射仪。可以通过适当地选择目标数量和偏差变化的大小(例如，±n*0.5nm，±n*1nm，±n*2nm)来设置所期望的测量范围和分辨率。
在目标包括线和切割特征的示例中，在每个目标单位中，切割特征偏移距离D，其中D＝±n*1nm，其中n＝1、2、3等。理想地，n的值使得每个方向上的偏移范围与两个目标特征的相邻边缘的标称位置之间的距离(理想地，其对应于两个器件特征的边缘的标称位置之间的距离)相当。换言之，|Dmax|≥|图案1边缘–图案2边缘|。如果被正确成像，特征或边缘的标称位置就是它的位置，并且也可以被称为设计位置。
图7示出了目标单位TU1、TU2、…TUn的阵列的示例。每个目标单位可以具有小于大约5μm x 5μm的尺寸，例如2μm x 2μm。一个由9个或更多目标单位组成的阵列可以很容易地适配在量测工具的视场内，从而使得能够通过单次测量来确定套刻和/或CD。如果合适的话，目标单位阵列可以很容易地适配在划道内或产品区域内。
虽然已经图示了具有在x方向上延伸的线以用于测量在y方向上的CD和套刻的目标，但是应当了解，整个布置可以旋转90°以测量在x方向上的套刻和CD。复合目标可包括两个取向的目标单位。然而，在仅具有或主要具有沿着x或y延伸的线的器件层中，仅在一个方向上测量套刻和CD可能就足够了。
图8A到图8C中示出了另一组目标单位，用于与要接触线的接触孔(通孔)的图案一起使用。在每种情况下，顶部部分是平面图，并且底部部分是对应的横截面。在第一目标单位(图8A)中，接触孔CH与目标线特征TL(其在该示例中在y方向上延伸)的中心对准。在第二目标单位(图8B)中，接触孔特征CH在-ve x方向上具有预定偏移，而在第三目标单位(图8C)中，接触孔特征CH在+ve x方向上具有预定偏移。选择接触孔的大小以及在第二目标单位和第三目标单位中的偏移，以使得在完全正确的成像和图案化(即，在工艺窗口内套刻和CD良好)的情况下，在第一目标单位中看不到下面的线的边缘，但是在第二目标单位和第三目标单位中可见该边缘。如果存在足够量值的套刻误差，使接触孔目标特征相对于线特征在+vex方向上偏移，那么线特征的边缘将在第一目标单位的接触孔中变得可见并从第二目标单位的接触孔目标特征中消失。相反，在-x方向上的套刻误差将导致线特征的边缘出现在第一目标单位中，并且在第三目标单位中消失。足够量值的-ve CD误差将导致边缘出现在第一目标单位中并在第二目标单位和第三目标单位中移动。+ve CD误差将导致线特征的边缘从第二目标单位和第三目标单位两者中消失。因此，可以通过考虑边缘在哪些目标单位中可见来区分不同类型的误差。提供具有不同偏移的附加目标单位使得能够在更宽的范围内和/或以更高的分辨率检测不同类型的误差和不同量值的误差。
在另一个实施例中，印刷具有偏差±n nm的目标阵列，其中n＝1、2、3等。有利地，根据这样的阵列，可以在不需要任何精确测量的情况下确定EPE。在一些情况下，EPE是第一目标的边缘与第二目标的边缘的位置误差。在说明此概念的示例中，切割孔的目标将被放置在金属线上，该切割的外边缘位于距金属线的边缘3nm处。在一种情况下，金属线尺寸过大1nm，并且切割孔被放置在离线边缘过近的1nm处。在这种情况下，EPE为零，因为这两个误差彼此抵消掉。在另一种情况下，金属线尺寸过大1nm，并且切割孔距离线边缘过远1nm。在这种情况下，EPE为2nm，因为这两个误差是相加的。在无需任何精确测量即可确定EPE的示例中，印刷具有上述偏差的目标阵列。在其中一个目标中，切割的边缘与金属的边缘对准(包括套刻误差和CD误差)。这通过检查目标阵列来确定，其中可以看到切割越来越靠近金属线的边缘，如其中CT1的上边缘位于TL1的中间的图3D与其中CT1的上边缘更靠近TL1的上边缘的图3E之间可见。在这样的目标阵列中，CD1的上边缘将更靠近TL1的上边缘，并且在其中一个偏差处，两个边缘将对准。随着目标阵列的继续，CT1的上边缘将超出TL1的顶部。基于CT1切割通过TL1的目标阵列中的第一个，仅通过知晓该特定目标的偏差即可确定EPE。
图9A到图9C图示了应用于如图9A中所示的要被放置在下通道孔CH1上方的上通道孔CH2(例如，3D-NAND器件中的存储器通道孔)的图案的实施例。两层通道孔的准确对准对于确保良好的电连接是所期望的。图9B是在具有良好对准的情况下在蚀刻后的状态下的包括通道孔特征阵列的目标单位的示意图。图9C示出了未对准示例中的对应视图：仅下接触孔的边缘的一部分是可见的。与这种图案一起使用的目标包括上层中的多个目标孔，这些目标孔相对于下层中的通道孔具有各种偏移。偏移可以包括在x方向、y方向和/或x和y方向两者上的偏移。
在图10中描绘了示例性方法，其是流程图。曝光S1第一层L1，然后显影和处理(例如通过蚀刻)S2第一层L1。在图3D到图3F以及图8A到图8C的示例中，在这些步骤中形成线特征。在图9A到图9C的示例中，形成了下通道孔。曝光S2第二层L2，然后被显影和处理(例如通过蚀刻)S4第二层L2。在图3D到图3F的示例中，在这些步骤中形成切割特征。在图8A到图8C的示例中，在这些步骤中形成接触孔特征。在图9A到图9C的示例中，形成上接触孔。因此，第一层L1包括多个目标单位的第一目标特征，并且第二层L2包括多个目标单位的第二目标特征。
然后例如使用扫描电子显微镜，测量S5目标单位。理想地，所有目标单位都被成像在由量测工具所生成的单个图像中。基于测量结果，例如通过检测目标单位的(多个)图像中的边缘的存在和/或位置，或者通过考虑不同目标单位的经处理(例如裁剪、旋转和/或反射的)图像和正常图像的对称性，检测和表征任何边缘放置误差(EPE)。在检测到超出预算的边缘放置误差的情况下，确定S7适当的工艺校正并将适当的工艺校正反馈到曝光和显影/工艺步骤S1-S4。
因此可以看出，本文公开的技术可以提供自校准目标，例如用于使用扫描电子显微镜或基于散射测量的量测工具来检测边缘放置误差。这些自校准目标可以提供更高的准确性并避免对参考工具的需要。
本文公开的技术可以使得能够在一个量测步骤中提取多个EPE参数，这改进了处理循环时间。
本文公开的技术可以减少对非常高电压SEM的需要，因此测量的破坏性较小。
本文公开的技术可以降低SEM工艺的复杂性。
电压对比方法需要可用于测量EPE的金属，本文公开的技术不需要可用于测量EPE的金属，增加了灵活性。
本文公开的技术可以在控制回路和晶片布置的在线测量中被使用。
本文所公开的技术尤其可以被应用于：
·FEOL(前端生产线)、MOL(中间生产线)和BEOL(后端生产线)中的1D和2D图案
·BEOL中的块层
·光刻蚀刻-光刻蚀刻(LELE)
虽然上面已经描述了具体技术，但是应当了解，本公开可以以不同于所描述的方式来实践。
实施例可以包括计算机程序，该计算机程序包含一个或多个机器可读指令序列，其被配置为指令如图1中所描绘的各种装置执行测量和优化步骤并控制如上所述的后续曝光工艺。例如，该计算机程序可以在图1的控制单元LACU或监督控制***SCS或两者的组合内执行。还可以提供其中存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
尽管上面可能已经对光学光刻进行了具体参考，但是应当了解，本文公开的技术可以被用于其他应用例如压印光刻中。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌定义了在衬底上产生的图案。可以将图案形成装置的形貌压入供应给衬底的抗蚀剂层，然后通过应用电磁辐射、热、压力或它们的组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化后，将图案形成装置移出抗蚀剂，在其中留下图案。
本文使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或大约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有1-100nm范围内的波长)，以及诸如离子束或电子束之类的粒子束。散射仪和其他检查装置的实现可以使用合适的源在UV和EUV波长中进行，并且本公开决不限于使用IR和可见辐射的***。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学元件中的任何一种或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学元件。反射组件很可能被使用在操作在UV和/或EUV范围内的装置中。
如本文中所使用的，除非另有明确说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明一个组件可以包括A或B，那么除非另有明确说明或不可行，否则该组件可以包括A、或B、或A和B。作为第二个示例，如果声明一个组件可以包括A、B或C，那么除非另有明确说明或不可行，否则该组件可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。
本公开的各方面在以下编号的条款中阐述：
1.一种量测方法，包括：
在衬底上执行第一次曝光，以形成包括多个第一目标单位的第一图案化层，每个第一目标单位包括第一目标特征；
在衬底上执行第二次曝光，以形成第二图案化层，该第二图案化层包括与相应一些第一目标单位套刻的多个第二目标单位，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中多个第二目标单位中的第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征；
对套刻在第一目标单位上的第二目标单位进行成像；以及
基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于在下面的第一目标单位的第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置误差。
2.根据条款1所述的方法，其中使用扫描电子显微镜执行成像。
3.根据条款1或2所述的方法，其中不同的偏移在大于或等于第一目标特征的边缘的标称位置与第二目标特征的边缘的标称位置之间的距离的范围内变化。
4.根据前述条款中任一项所述的方法，其中第二目标单位包括至少一对第二目标单位，至少一对第二目标单位中的相应第二目标特征具有相反偏移。
5.根据前述条款中任一项所述的方法，其中第二目标单位中的第二目标特征的偏移被定向在一个方向上。
6.根据条款1至4中任一项所述的方法，其中第二目标单位中的第二目标特征的偏移包括被定向在多于一个方向上的偏移。
7.根据前述条款中任一项所述的方法，其中存在至少5个、至少7个或至少9个第一目标单位和第二目标单位。
8.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，成像获得套刻在第一目标单位上的多个第二目标单位的单个图像。
9.根据前述条款中任一项所述的方法，其中第一图案化层包括多个第一器件特征；第二图案化层包括多个第二器件特征；第一目标特征对应于第一器件特征；并且第二目标特征对应于第二器件特征。
10.根据条款9所述的方法，其中第二目标特征相对于第一目标特征的位置不同于第二器件特征相对于第一器件特征的位置。
11.根据前述条款中任一项所述的方法，其中第一目标单位和第二目标单位被配置为使得能够通过检测在哪个目标单位中存在特征边缘的预定位置关系来确定位置误差的量值。
12.根据前述条款中任一项所述的方法，其中第一器件特征和第二器件特征分别选自由线、切割特征、块特征和孔组成的群组中。
13.根据条款1至12中任一项所述的方法，其中第一器件特征和第二器件特征是光刻-蚀刻-光刻-蚀刻图案的连续曝光的特征。
14.根据前述条款中任一项所述的方法，其中第一和第二目标单位形成在划道中。
15.根据前述条款中任一项所述的方法，其中在第二图案化层的显影之后执行成像。
16.根据前述条款中任一项所述的方法，其中在第二图案化层的图案转印步骤之后执行成像。
17.一种器件制造方法，包括执行根据前述条款中任一项所述的量测方法；至少部分地基于边缘放置误差来确定工艺校正；并在应用工艺校正的同时重复第一次曝光和第二次曝光。
18.一种用于在光刻装置中使用的掩模组，以形成包括多个第一目标单位的第一图案化层，每个第一目标单位包括第一目标特征；以及包括与相应一些第一目标单位套刻的多个第二目标单位的第二图案化层，每个第二目标单位中具有第二目标特征，其中多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征。
19.根据条款18所述的掩模组，其中不同的偏移在大于或等于第一目标特征的边缘的标称位置与第二目标特征的边缘的标称位置之间的距离的范围内变化。
20.根据条款18或19中任一项所述的掩模组，其中第二目标单位包括至少一对第二目标单位，至少一对第二目标单位中的相应第二目标特征具有相反偏移。
21.根据条款18至19中任一项所述的掩模组，其中套刻在第一目标单位上的多个第二目标单位被定位成在单个图像中被捕获。
22.根据条款18至21中任一项所述的掩模组，其中第一图案化层包括多个第一器件特征；第二图案化层包括多个第二器件特征；第一目标特征对应于第一器件特征；并且第二目标特征对应于第二器件特征。
23.根据条款22所述的掩模组，其中第二目标特征相对于第一目标特征的位置不同于第二器件特征相对于第一器件特征的位置。
24.根据条款18至23中任一项所述的掩模组，其中第一器件特征和第二器件特征分别选自由线、切割特征、块特征和孔组成的群组中。
25.根据条款18至23中任一项所述的掩模组，其中第一器件特征和第二器件特征是光刻-蚀刻-光刻-蚀刻图案的连续曝光的特征。
26.根据条款18至25中任一项所述的掩模组，其中第一目标单元和第二目标单位形成在划道中。
27.根据条款18至26中任一项所述的掩模组，其中第一目标单位和第二目标单位被配置为使得能够通过检测在哪个目标单位中存在特征边缘的预定位置关系来确定位置误差的量值。
28.一种衬底，具有：包括多个第一目标单位的第一图案化层，每个第一目标单位包括第一目标特征；包括与相应一些第一目标单位套刻的多个第二目标单位的第二图案化层，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中第二目标单位中的第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征。
29.根据条款28所述的衬底，其中第一和第二目标单位被配置为使得能够通过检测在哪个目标单位中存在特征边缘的预定位置关系来确定位置误差的量值。
30.一种包括代码部件的计算机程序，所述代码部件当由监督控制***执行时指令一个或多个光刻工具执行根据条款1至17中任一项的方法。
31.一种检查方法，包括：
对形成在衬底上的目标进行成像，该目标包括形成在第一图案化层中的多个第一目标单位以及形成第二图案化层中的多个第二目标单位，多个第二目标单位与相应一些第一目标单位套刻，每个第一目标单位包括第一目标特征，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征；以及
基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于在下面的第一目标单位的第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置误差。
32.一种检查工具，包括：
成像***，被配置为对形成在衬底上的目标进行成像，该目标包括形成在第一图案化层中的多个第一目标单位以及形成在第二图案化层中的与相应第一目标单位套刻的多个第二目标单位，每个第一目标单位包括第一目标特征，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中第二目标单位中的第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征；和
图像分析***，被配置为基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于下面的第一目标单位的第一目标特征的边缘的位置来确定边缘放置。
33.根据条款32所述的检查工具，其中图像分析***被配置为：通过检测在哪个目标单位中存在特征边缘的预定位置关系，确定位置误差的量值。
34.根据条款32或33所述的检查工具，其中成像***包括扫描电子显微镜。
35.根据条款32、33或34所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中不同的偏移在大于或等于第一目标特征的边缘的标称位置与第二目标特征的边缘的标称位置之间的距离的范围内变化。
36.根据条款32至35中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中第二目标单位包括至少一对第二目标单位，至少一对第二目标单位中的相应第二目标特征具有相反偏移。
37.根据条款32至36中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中第二目标单位中的第二目标特征的偏移被定向在一个方向上。
38.根据条款32至37中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中第二目标单位中的第二目标特征的偏移包括被定向在多于一个方向上的偏移。
39.根据条款32至38中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中存在至少5个、至少7个或至少9个第一目标单位和第二目标单位。
40.根据条款32至39中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为获得套刻在第一目标单位上的多个第二目标单位的单个图像。
41.根据条款32至40中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中第一图案化层包括多个第一器件特征；第二图案化层包括多个第二器件特征；第一目标特征对应于第一器件特征；并且第二目标特征对应于第二器件特征。
42.根据条款41所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中第二目标特征相对于第一目标特征的位置不同于第二器件特征相对于第一器件特征的位置。
43.根据条款32至42中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标成像，其中第一器件特征和第二器件特征分别选自由线、切割特征、块特征和孔组成的群组中。
44.根据条款32至42中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对目标进行成像，其中第一器件特征和第二器件特征是光刻-蚀刻-光刻-蚀刻图案的连续曝光的特征。
45.根据条款32至44中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为对形成在划道中的目标进行成像。
46.根据条款32至45中任一项所述的检查工具，其中成像***被配置为在第二图案化层的显影之后执行成像。
本文公开的技术的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物来定义。

Claims (15)

1.一种检查工具，包括：
成像***，所述成像***被配置为对形成在衬底上的目标进行成像，所述目标包括形成在第一图案化层中的多个第一目标单位以及形成在第二图案化层中的多个第二目标单位，所述多个第二目标单位与相应一些第一目标单位套刻，每个第一目标单位包括第一目标特征，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中所述多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的所述第二目标特征；和
图像分析***，所述图像分析***被配置为：基于所述第二目标单位中的所述第二目标特征的边缘相对于在下面的所述第一目标单位的所述第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置。
2.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述图像分析***被配置为：通过检测在哪个目标单位中存在特征边缘的预定位置关系，确定位置误差的量值。
3.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***包括扫描电子显微镜。
4.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述不同的偏移在大于或等于所述第一目标特征的边缘的标称位置与所述第二目标特征的边缘的标称位置之间的距离的范围内变化。
5.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第二目标单位包括至少一对第二目标单位，所述至少一对第二目标单位中的相应第二目标特征具有相反偏移。
6.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第二目标单位中的所述第二目标特征的所述偏移被定向在一个方向上。
7.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第二目标单位中的所述第二目标特征的所述偏移包括被定向在多于一个方向上的偏移。
8.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中存在至少5个、至少7个或至少9个第一目标单位和第二目标单位。
9.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为获得套刻在所述第一目标单位上的多个第二目标单位的单个图像。
10.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第一图案化层包括多个第一器件特征；所述第二图案化层包括多个第二器件特征；所述第一目标特征对应于所述第一器件特征；并且所述第二目标特征对应于所述第二器件特征。
11.根据权利要求10所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第二目标特征相对于所述第一目标特征的位置不同于所述第二器件特征相对于所述第一器件特征的位置。
12.根据权利要求10所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第一器件特征和所述第二器件特征分别选自由线、切割特征、块特征和孔组成的群组中。
13.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对目标进行成像，其中所述第一器件特征和所述第二器件特征是光刻-蚀刻-光刻-蚀刻图案的连续曝光的特征。
14.根据权利要求1所述的检查工具，其中所述成像***被配置为对形成在划道中的目标进行成像。
15.一种量测方法，包括：
在衬底上执行第一次曝光，以形成包括多个第一目标单位的第一图案化层，每个第一目标单位包括第一目标特征；
在所述衬底上执行第二次曝光，以形成第二图案化层，所述第二图案化层包括与相应一些第一目标单位套刻的多个第二目标单位，每个第二目标单位具有第二目标特征，其中所述多个第二目标单位中的一些第二目标单位具有相对于参考位置分别以不同的偏移被定位的第二目标特征；
对套刻在所述第一目标单位上的所述第二目标单位进行成像；以及
基于第二目标单位中的第二目标特征的边缘相对于在下面的所述第一目标单位的所述第一目标特征的边缘的位置，确定边缘放置误差。
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