TWI683998B - 用於調整度量衡設備及量測一目標之方法 - Google Patents

用於調整度量衡設備及量測一目標之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI683998B
TWI683998B TW107118596A TW107118596A TWI683998B TW I683998 B TWI683998 B TW I683998B TW 107118596 A TW107118596 A TW 107118596A TW 107118596 A TW107118596 A TW 107118596A TW I683998 B TWI683998 B TW I683998B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
target
measurement
pupil
parameter
metrology
Prior art date
Application number
TW107118596A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201830007A (zh
Inventor
約翰 蘇洽羅伯特
包伊夫亞歷 傑福瑞 丹
帕迪尼特許
Original Assignee
荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Publication of TW201830007A publication Critical patent/TW201830007A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI683998B publication Critical patent/TWI683998B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591—Testing optical components
    • G03F7/706—Aberration measurement
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8848—Polarisation of light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本文中揭示一種調整一度量衡設備之方法，該方法包含：將該度量衡設備之一光瞳平面中之一強度分佈在空間上劃分成複數個像素；藉由使用一電腦調整該複數個像素之強度而縮減一目標中之一結構不對稱性對由該度量衡設備對該目標進行的一量測之一效應。

Description

用於調整度量衡設備及量測一目標之方法
本發明係關於基於經量測目標之特性而在電子器件處理中進行之度量衡之調整。
微影設備為將所要圖案施加至基板上(通常施加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，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。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)層上而進行圖案之轉印。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。已知微影設備包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化 器件轉印至基板。
在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，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係已知的，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡(SEM)，及用以量測微影設備之疊對(器件中之兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性-例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振-以獲得可供判定目標之所關注屬性之「光譜(spectrum)」。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(RWCA)或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標結構之重新建構；庫搜尋；及主成份分析。
由習知散射計使用之目標為相對大(例如，40微米乘40微米)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，為了將目標之大小縮減(例如)至10微米乘10微米或更小使得可將其定位於產品特徵當中而非定位於切割道中，已提議使光柵小於量測光點(亦即，光柵填充過度)之度量衡。通常使用暗場散射量測來量測此等目標，其中阻擋零階繞射(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。
使用一階繞射階之暗場偵測進行的以繞射為基礎之疊對(DBO)實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。可在一個影像中量測多個目標。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 離地獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度，來獲得疊對量測結果。針對給定光柵而比較此等強度會提供該光柵中之不對稱性之量測。
一種用以改良度量衡準確度之途徑係在與已知照明模式及其他程序約束相容的疊對度量衡目標之設計階段處之較佳控制，使得藉由設計而最小化該目標中之結構不對稱性。本發明處理一替代途徑，其中即使在目標中存在結構不對稱性，照明亦受控制以抵消疊對量測中之不對稱性之效應。換言之，藉由利用在根據本發明之實施例而重新組態照明而非改變目標設計時的靈活性來改良量測準確度。
本文中揭示一種調整一度量衡設備之方法，該方法包含：將該度量衡設備之一光瞳平面中之一強度分佈在空間上劃分成複數個像素；藉由使用一電腦調整該複數個像素之強度而縮減一目標中之一結構不對稱性對由該度量衡設備對該目標進行的一量測之一效應。
本文中揭示一種調整一度量衡設備之方法，該方法包含：基於一目標之一特性而調整該度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數。
本文中揭示一種方法，其包含：將一度量衡設備或由該度量衡設備對一目標進行之一量測之一參數設定為基於該目標之一特性而調整的一值；運用該度量衡設備來量測該目標。
本文中揭示一種方法，其包含：將一目標之一特性設定為一值，基於該值調整一度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數；在一基板上製造該目標。
本文中揭示一種電腦程式產品，其包含上面具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上文之該等方法中之任一者。
0‧‧‧照明之零階分量
+1‧‧‧照明之一階分量
-1‧‧‧照明之一階分量
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
11‧‧‧源
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧照明孔徑板
13N‧‧‧孔徑板
13S‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光束分光器
16‧‧‧接物鏡
17‧‧‧第二光束分光器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌/場光闌/光瞳光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧感測器
500‧‧‧器件結構
502‧‧‧頂部金屬層
504‧‧‧抗蝕劑層
506‧‧‧抗反射塗層
508‧‧‧碳層
512‧‧‧基板層
514‧‧‧內埋式儲存節點層/底部鎢層
601‧‧‧壁
602‧‧‧壁
610‧‧‧地板
1510‧‧‧步驟
1520‧‧‧步驟
1530‧‧‧步驟
1540‧‧‧步驟
1610‧‧‧步驟
1620‧‧‧步驟
1630‧‧‧步驟
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
G1‧‧‧第一光柵/頂部光柵層
G2‧‧‧第二光柵/底部光柵層
I‧‧‧照明射線/入射射線
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影設備
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧圖案化器件支撐件或支撐結構/光罩台
O‧‧‧光軸/軸線
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
Pd‧‧‧光柵週期
PM‧‧‧第一***
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧影像處理器及控制器/單元
PW‧‧‧第二***
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧度量衡目標光柵
t‧‧‧垂直厚度
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
w1‧‧‧水平線寬
△SWA‧‧‧側壁角差
在結合附圖檢視對本發明之特定實施例的以下描述後，本發明之此等以及其他態樣及特徵對於一般熟習此項技術者而言將變得顯而易見，在該等圖中：圖1描繪根據本發明之一實施例之微影設備；圖2A展示使用第一對照明孔徑的供用於量測根據本發明之實施例之目標之暗場散射計的示意圖；圖2B展示針對給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節；圖3A描繪光柵之橫截面圖；圖3B至3D描繪在使用以繞射為基礎之散射量測的情況下在光柵之兩個垂直層之間的疊對量測之原理；圖4A至圖4F各自展示根據本發明之一實施例的藉由孔徑及光瞳濾光器進行之照明塑形的各種階段；圖5展示根據一實施例的具有用以評估照明最佳化之功效之多層記憶體器件結構的目標；圖6A至6B展示目標結構中之微影程序誘發之不對稱性的實例；圖7展示列出針對各種照明偏振之疊對敏感度計算的結果之表(表I)；圖8至圖10展示根據本文中所揭示之最佳化演算法之照明形狀的改變；圖11至圖14展示相對於用於本文中所揭示之最佳化演算法中之反覆次數而標繪的各種數學函數； 圖15示意性地展示用於根據一實施例之方法的流程；圖16示意性地展示用於根據一實施例之方法的流程。
本說明書揭示併有本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示實施例僅僅例示本發明之概念。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明係由此處附加之專利申請範圍界定。所描述實施例及本說明書中對「一項實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必係指同一實施例。此外，在結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確描述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等等)及其他者。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此等描述係僅僅出於方便起見，且此等動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他器件引起。
然而，在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例之實例環境。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，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之第一***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***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，包括一或多個晶粒)上。
照明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。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」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產生圖案的任何器件。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器件(諸如，積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、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一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。
本文中所使用之術語「投影系統」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任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、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」同義。
如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台(及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，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曝光。
微影設備亦可屬於如下類型：其中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。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加投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」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，當源為準分子雷射時，源及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件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統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連同光束遞送系統BD在需要時可被稱為輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的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)。光瞳平面中之強度分佈在本說明書中之別處被稱作「照明光瞳」。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。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，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***PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2D編碼器或電容性感測器)，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***PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(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之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。
一般而言，可憑藉形成第一***PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二***PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管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)。相似地，在多於一個晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於該等器件特徵當中之晶粒內，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。下文中進一步描述偵測對準標記之對準系統。
所描繪設備可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上 時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
圖2A中展示適合用於本發明之實施例中之暗場度量衡設備，但本發明並不僅限於暗場散射量測。在圖2A所展示之實例中，目標光柵T經照明且自該光柵繞射之射線經收集以供量測。此情形在圖2B中更詳細地予以說明。暗場度量衡設備可為單機器件或(例如)在量測站處併入圖1所展示之微影設備LA中，或併入微影製造單元中。貫穿設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中，由源11(例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由光束分光器15而導向至基板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 限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由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)中界定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，可藉由在為接物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中在透鏡12與14之間***合適形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明實例中，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。本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。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供相似照明，但提供來自被標註為「南」之相對方向之照明。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，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖2B所展示，將目標光柵T置放成使得基板W垂直於接物鏡16之光軸O。與軸線O偏離一角度而照射於光柵T上的照明射線I產生照明之零階分量(實線0)及照明之兩個一階分量(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標光柵的情況下，此等照明射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標光柵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(為接納有用量之光所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且0階及+1/-1階之繞射射線將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，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，光柵間距及照明角度可經設計或調整成使得進入接物鏡之一階射線與中心光軸緊密地對準。圖2A及圖2B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上之目標繞射之至少0階及+1或-1階係由接物鏡16收集，且被返回導向通過光束分光器15。返回至圖2A，藉由指明被標註為北(N)及南(S)之完全相反孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。在其他實施例中，可取決於孔徑之位置而使用東(E)及西(W)標籤。當入射射線I係來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入接物鏡16。與此對比，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器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捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或正規化一階光束之強度量測。
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)上形成基板W上之目標之影像。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上的目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。將由感測器19及23捕捉之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。
圖2A所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹為實例。在本發明之另一實施例中，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光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，亦在量測中使用二階光束、三階光束及高階光束(圖2B中未繪示)。
為了使照明可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞一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。替代地或另外，可提供及調換板13之集合，以達成相同效應。亦可使用諸如可變形鏡面陣列或透射空間視線調變器(SLM)之可程式化照明器件。可使用移動鏡面或稜鏡作為用以調整照明模式之另一方式。
如關於孔徑板13所解釋，供成像之繞射階之選擇可替代地藉由變更光瞳光闌21或藉由取代具有不同圖案之光瞳光闌或藉由運用可程式化SLM替換固定場光闌來達成。在彼狀況下，量測光學系統之照明側可保持恆定，而成像側具有第一模式及第二模式。因此，在本發明中，實際上存在三種類型之量測方法，每一量測方法具有其自有優點及缺點。在一方法中，改變照明模式以量測不同階。在另一方法中，改變成像模式。在第三方法中，照明模式及成像模式保持不變，但使目標旋轉達180度。在每一狀況下，所要效應相同，即，用以選擇在目標之繞射光譜中彼此對稱地相反的非零階繞射輻射之第一部分及第二部分。原則上，可藉由同時地改變照明模式及成像模式而獲得階之所要選擇，但此情形很可能由於無優點而帶來缺點，因此，將不對其進行進一步論述。
雖然在本實例中用於成像之光學系統具有受到場光闌21限定之寬入口光瞳，但在其他實施例或應用中，成像系統自身之入口光瞳大小可足夠 小以限定至所要階，且因此亦用作場光闌。
通常，目標光柵將與其向南北或東西延行之光柵線對準。亦即，光柵將在基板W之X方向或Y方向上對準。應注意，孔徑板13N或13S可僅用以量測在一個方向(取決於設置而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可能實施達90°及270°之目標旋轉。如已經提及，可在場光闌21中而非在照明孔徑板13中提供離軸孔徑。在彼狀況下，照明將為同軸的。
額外孔徑板可用以組合上文所描述之照明模式。倘若此等不同繞射信號之間的串擾不太大，可在不改變照明模式的情況下執行X光柵及Y光柵兩者之量測。
如之前所提及，度量衡目標常常採取一或多個光柵之形式。可將該等光柵置放於切割道中或產品區域中。若光柵位於產品區域中，則在影像場之周邊中亦可看到產品特徵。影像處理器及控制器PU在使用複數個光柵的情況下使用圖案辨識來處理此等影像以識別分離影像。
雖然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，可量測為形成於基板上之器件之功能部件的目標之屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語「目標光柵」及「目標結構」無需已特定地針對正被執行之量測來提供結構。
與在基板及圖案化器件上實現的目標之實體光柵結構相關聯地，一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令描述在基板上產生目標、量測基板上之目標及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊的方法。可例如在圖2之設備中之單元PU內及/或在微影設備中之控制單元內執行此電腦程式。亦可提供經儲存有此電腦程式 之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟)。在屬於(例如)圖2A所展示之類型之現有度量衡設備已經在生產中及/或在使用中的情況下，可藉由提供經更新電腦程式產品來實施本發明，該等經更新電腦程式產品用於使處理器執行本文所描述之方法且因此計算曝光劑量。該程式可視情況經配置以控制光學系統、基板支撐件及其類似者以執行用於量測複數個合適目標結構之步驟。
圖3A說明標準單層光柵圖案之橫截面圖。在圖3A中，展示光柵之僅五個週期之有限區段。光柵週期為Pd，個別光柵線之水平線寬為w1，且每一光柵線之垂直厚度為t。在完整光柵中，圖案可在垂直方向(z軸)及水平方向(x軸)或橫向方向(y軸)上重複。圖3A中之光柵圖案可包含(例如)倍縮光罩上之鉻圖案。參數Pd、w1及t連同其他參數可用以描述光柵之態樣。
雖然光柵區段可處於同一器件層上且用於同一層對準及/或影像縫合之目的，但圖3B至3D展示以光柵為基礎之度量衡結構如何可用以量測電子器件中之兩個不同層之間的疊對及/或對準。第一光柵G1在層1上，且第二光柵G2在層2上，其中該兩個層模仿待製造之實際器件(亦被稱作「產品」)中之器件層。該器件可在層1中具有第一圖案且在層2中具有第二圖案，且關注彼等兩個圖案之間的疊對及/或對準。圖3B展示在負方向上(沿著水平x軸)具有偏置之疊對，且圖3D展示在正方向上(沿著x軸)具有偏置之疊對。x軸亦被稱作疊對方向。圖3C展示G1與G2之間不存在疊對誤差之理想狀況，此係因為其(沿著垂直z方向)完美地對準。熟習此項技術者將瞭解，設計者可出於量測及影像匹配之目的而有意添加沿著x方向之正偏置或負偏置，且藉由量測繞射光束之強度(I)變化來量測偏置之效 應。此處，為簡單起見僅展示零階、+1階及-1階繞射光束，且並不展示高階光束。
在以繞射為基礎之度量衡設備(諸如艾司莫耳(ASML)之YieldStar)中，可藉由在照明中添加空間光調變器(SLM)來調整照明強度分佈。SLM對輻射光束強加空間變化強度及/或調變之某種形式。SLM可包含實體機構，諸如，可程式化鏡面陣列、可程式化LCD面板等等，或其電腦表示。添加SLM實現自由形式之照明。照明之光瞳平面中之強度分佈係在模擬域中由空間像素陣列表示，其中取決於所要微影成像效能，可獨立調整每一像素或像素之群組以達成照明之各種組態。添加SLM會幫助縮減系統中之雜散光，且可能縮減標記不對稱性對疊對量測之影響。此處使用術語「標記」以使在用作度量衡目標之設計佈局中包括圖案。標記可為電路之部分，或為置放於晶圓之切割道中之特定度量衡標記。本發明假定不變更標記，但變更照明組態以抵消標記中之程序誘發之結構不對稱性之效應。藉由適當地選擇照明光瞳中之像素，有可能在不影響標記之對比度(亦即，可偵測性)的情況下縮減標記不對稱性之效應。
特定言之，本發明聚焦於調整度量衡設備之參數(例如，控制照明)以改良量測之品質(例如，疊對可偵測性及量測準確度)之可行性。有可能最佳化照明(亦即，「源」)及疊對度量衡目標(亦即，「標記」)兩者以改良量測準確度(「源-標記最佳化」)。此處，術語「源」廣泛地包括包括於輻射系統中之輻射源及照明調整光學件兩者。本發明提供針對給定疊對度量衡目標之照明最佳化演算法，包括自由形式照明最佳化。具體言之，本發明描述尤其用以消除雜散光、產生足夠強度之光學信號以供偵測及分析、提供標記之改良之對比度及減低對程序變化之敏感度的照明點之選 擇。源並非可基於目標之特性而調整之唯一參數。可調整度量衡設備或量測之任何其他參數。
存在不產生±1階資訊之照明光瞳之區域。彼等區域僅添加零階。儘管對零階進行濾光，但光瞳之區域確實藉由光學件中之反射「溢出」至±1階區域中而產生雜散光。使用簡單幾何形狀，消除照明之此等0階區域。此0階區域之部位係間距及波長相依的。因此，需要空間光調變器(SLM)或相似器件改變照明。
可使微影設備中之成像條件相似於現有以繞射為基礎之度量衡設備(諸如由艾司莫耳製造之YieldStar)之成像條件。在非限制性實例組態中，照明可具有為0.95之數值孔徑(NA)。圖4A展示微影設備中之具有標準象限孔徑之照明光瞳。在度量衡設備中，通常不存在象限孔徑。物鏡之光瞳係經由四個楔狀物而成像以將零階信號重導向遠離感測器。與此對比，微影設備使用具有各種形狀之光瞳濾光器。本發明之優點中之一者為：當在模擬域中執行照明最佳化時，可假定孔徑及光瞳濾光器之任何形狀模仿微影設備之照明光瞳之實際組態。
圖4B展示度量衡設備中之接物鏡之入射光瞳處的實例照明形狀。零階照明傳遞通過光瞳之右上方象限及左下方象限，如圖4B所展示。藉由使用諸如圖4C所展示之光瞳濾光器的光瞳濾光器，有可能阻擋大多數零階照明，而使+1及-1階照明傳遞通過至接物鏡。圖4D展示接物鏡之出射光瞳處的照明之形狀。圖4E展示照明之非利用區域。圖4F展示照明光瞳形狀之較佳選擇(相比於圖4A所展示之標準象限孔徑)，其中物鏡之出射光瞳將經最佳化以產生抵消目標中之結構不對稱性之負效應之較佳結果，此為本發明之主要目標。
為了達成對微影程序變化之敏感度減低，對模仿實際器件之各種目標設計執行模擬。實例器件包括但不限於：動態隨機存取記憶體(DRAM)內埋式字線(bWL)層、DRAM位元線(BL)層、邏輯金屬層(M1)，及DRAM儲存節點(SN)層。
在一實施例中，在使用用於DRAM儲存節點(SN)之例示性電路圖案的情況下，判定出哪些光瞳像素將減低對藉由程序變化誘發之不對稱性之敏感度。使度量衡目標(「標記」)複寫DRAM SN層圖案(如圖5中所展示)，此係因為已知此圖案具有對程序誘發之結構不對稱性之疊對敏感度。在圖5所展示之結構中，光柵間距為500奈米，頂部層之臨界尺寸為250奈米。照明波長為550奈米。圖4F所展示之照明光瞳形狀係用作用於照明最佳化之起始條件。在實例器件結構500中，使用抗蝕劑層504來圖案化頂部金屬層502。抗反射塗層506、碳層508、層間介電質(ILD)使頂部層與由鎢製成之內埋式儲存節點層514分離。基板層512係由矽製成。熟習此項技術者將瞭解，本發明之範疇不受用於該器件結構中之材料限制。
除了減低對程序變化之敏感度以外，標記亦需要具有足夠繞射效率(DE)及堆疊敏感度(SS)，因此需要足夠照明光瞳像素以重新組態照明形狀以研究特定不對稱性之效應。DE為表示平均強度之目標設計參數，且SS係與DE有關。將DE表達為：
Figure 107118596-A0305-02-0019-1
在此方程式中，I指示強度、字尾中之p指示+1階繞射分量、字尾中之m指示-1階繞射分量、字尾中之pb指示正偏置，字尾中之nb指示負偏置。舉例而言，I p-pb 意謂具有正偏置之+1階繞射分量之強度。
本途徑首先檢查強度之梯度以驗證某種照明組態可最小化不對稱性之效應。定義不對稱性參數q。以下方程式建立參數q與疊對之相關程度。
將疊對OV定義為：
Figure 107118596-A0305-02-0020-2
其中
Figure 107118596-A0305-02-0020-4
此處，A為不對稱性回應，且K為表示疊對誤差之數學常數。其中
Figure 107118596-A0305-02-0020-5
在此方程式中，d為疊對偏置。K表示歸因於疊對誤差之目標影像中之對比度。疊對偏置d可在正方向或負方向上，如分別在圖3B及圖3D中所展示。堆疊敏感度(SS)被定義為K/DE，且為用於目標設計之關鍵效能指示符(KPI)。目標設計之目標中的一者應為最大化SS。當A變成零時，歸因於不對稱性之疊對誤差變成零。
用以針對目標中之已知不對稱性而逐像素最佳化照明之演算法係基於計算出在何處疊對對不對稱性參數q最敏感。將OV梯度相對於不對稱性參數q表達為：
Figure 107118596-A0305-02-0020-6
在一像素處，一般可將強度表達為Ix(其中x交替地為p_pb、m_pb、p_nb及m_nb)：
Figure 107118596-A0305-02-0020-7
此處，σ指示照明光瞳之座標，且ρ指示卷積核ε之卷積座標。卷積核為與度量衡之有限光點有關或與度量衡標記之有限大小有關的函數。Palign指示對準攝影機之光瞳，且Pobj指示接物鏡之出射光瞳中之光瞳濾光器。IS指示照明之強度(為了對程序不對稱性之最小敏感度或為了最大值K而最佳化之參數)。IRCWA指示如藉由嚴密耦合波分析(RCWA)而計算之強度， 該RCWA為經應用以對自具有諸如此處所描述的週期性結構之度量衡目標之繞射散射進行求解的計算電磁學中的半分析方法。將強度梯度相對於不對稱性參數q表達為：
Figure 107118596-A0305-02-0021-8
(方程式7)
來自RCWA之強度梯度係與照明強度Is無關。因此，可為了快速最佳化而預計算強度梯度。為了最佳化照明以最小化對參數q之疊對敏感度，使用以下二階導數方程式以表達相對於照明之梯度：
Figure 107118596-A0305-02-0021-9
相比於近似出
Figure 107118596-A0305-02-0021-10
之狀況，使用以上關於
Figure 107118596-A0305-02-0021-11
之完整方程式並不引起較多計算時間。
下一步驟應為定義用於照明之成本函數(CF)。CF為為了得到最佳化照明而待最佳化之數學函數。該成本函數具有作為變數之不對稱性參數q。最佳化問題之目標應為最小化成本函數，其被表達為以下方程式：
Figure 107118596-A0305-02-0021-12
Figure 107118596-A0305-02-0021-13
為用於以上最小化方程式之約束，其中β為固定(非浮動)參 數，且α為浮動參數。在以上方程式中，最小化疊對敏感度
Figure 107118596-A0305-02-0021-19
之範數(被指示為方程式中之n)。為了最佳化全部照明之參數之數目為m(亦即，i=1、2，…，m)。不對稱性參數之實例為側壁角之不對稱性(aSWA)、地板傾角、蝕刻深度等等。圖6A至6B展示具有頂部光柵層G1及底部光柵層G2之目標結構，其中出於說明性目的而以誇示方式展示結構不對稱性。圖6A示意性地展示在關於壁601之側壁角與壁602之側壁角之間存在差。側壁角差(△SWA)引起aSWA參數。圖6B示意性地展示地板610在底部光柵層中傾斜。此不對稱性引起地板傾角參數。對於圖5所展示之DRAM SN層器件，研究針對底部鎢層514針對如下三個照明偏振的歸因於程序變化之疊對敏感度：橫向電(TE)偏振、橫向磁(TM)偏振及兩個偏振(BP)之組合。將結果製成表於圖7中之表I中。熟習此項技術者將瞭解，除了偏振以外，亦可改變照明源之波長，但此處在實例實施例中未對其進行具體描述。
在成本函數最小化問題中，根據以下方程式，α為為了利用歸因於TE及TM偏振之敏感度之偏振混合參數：
Figure 107118596-A0305-02-0022-14
在以上方程式中，針對BP之α=0.5，針對TE偏振之α=1，且針對TM偏振之α=0。α亦可經最佳化以最小化對程序不對稱性之敏感度。將最佳化約束重新計算為一般被表達為x-b之障礙函數(barrier function)。障礙函數係與特定器件結構之堆疊敏感度(SS)有關。障礙函數在最佳化中用以表示小於(或大於)亥維賽德(Heaviside)函數約束。障礙函數具有連續梯度，而亥維賽德函數不具有連續梯度。舉例而言，在由艾司莫耳提供的標準源-光罩最佳化(SMO)程式超光速粒子(Tachyon)中，障礙函數使用對x-3之硬約束，亦即，b=3。一般而言，將障礙函數表達為：
Figure 107118596-A0305-02-0022-15
此處，μ為相比於方程式9中之無約束最小化的方程式11中之障礙函數之權重之固定參數。若m大，則障礙函數相比於無約束最小化具有較小權重(由於負號)。在非限制性實例中，α、μ及b之值可分別等於0.5、1及1。
以下方程式表示待最小化之輔助成本函數，其為藉由方程式11中之障礙函數修改的方程式9中之原始成本函數：
Figure 107118596-A0305-02-0023-16
為了最小化輔助成本函數，輔助成本函數之梯度需要為零。
Figure 107118596-A0305-02-0023-17
由於在所研究之三個程序變化(蝕刻深度、aSWA及地板傾角)之外，針對蝕刻深度未觀測到疊對敏感度(如圖7中之結果表中所看到)，故依據兩個不對稱性參數aSWA及地板傾角而簡化歸因於程序變化之均方根(rms)不對稱性：
Figure 107118596-A0305-02-0023-18
CF為方程式9中之無約束成本函數，或藉由障礙函數約束之方程式11之輔助成本函數。模擬已展示：不對稱性CF之值自針對照明之初始組態之1.56縮減至針對結構不對稱性而最佳化之照明之1.22，亦即，藉由本發明之實施例達成12%的改良。百分比改良取決於目標結構而變化，但常規地在實驗結果中看到至少5%至50%的改良。圖8展示當使用本發明之演算法來最小化無約束成本函數CF時用於圖5中所展示之器件DRAM SN層結構之最終照明組態的標繪圖。圖9展示障礙函數B之空間分佈，其中堆疊敏感度SS>0.1。圖10展示在最佳化演算法之最終反覆之後的最終照明組態。
圖11展示疊對敏感度相對於不對稱性參數aSWA之標繪圖，其展示隨著反覆次數增加且相應地照明形狀改變，對aSWA之敏感度減低。
在圖12中，標繪一階導數函數(1/K) *
Figure 107118596-A0305-02-0023-38
A/
Figure 107118596-A0305-02-0023-39
aSWA相對於反覆次數，且結果係由圓圈展示。圖12亦展示二階導數(A/K2) *
Figure 107118596-A0305-02-0023-40
|A|/
Figure 107118596-A0305-02-0023-41
aSWA，其被標繪為三角形。由於二階導數(A/K2) *
Figure 107118596-A0305-02-0023-43
|A|/
Figure 107118596-A0305-02-0023-25
aSWA之值幾乎為零，亦即，一階導數之梯度數學上並不隨著反覆次數而改變，故可僅藉由一階導 數(1/K) *
Figure 107118596-A0305-02-0024-26
|A|/
Figure 107118596-A0305-02-0024-27
aSWA近似疊對敏感度
Figure 107118596-A0305-02-0024-28
OV/
Figure 107118596-A0305-02-0024-29
aSWA。
圖13標繪K之值相對於反覆次數，且圖14標繪
Figure 107118596-A0305-02-0024-30
|A|/
Figure 107118596-A0305-02-0024-31
aSWA相對於反覆次數。照明像素經調整使得不對稱性A減低。K隨著反覆次數減低而減低，且
Figure 107118596-A0305-02-0024-33
|A|/
Figure 107118596-A0305-02-0024-34
aSWA之減低程度快於1/K之增加程度。因此，疊對敏感度
Figure 107118596-A0305-02-0024-35
OV|/
Figure 107118596-A0305-02-0024-36
aSWA減低。結果證明：藉由逐像素調整照明形狀，可縮減疊對量測對程序誘發之結構不對稱性之敏感度。
本最佳化技術之特徵及優點中之一些尤其為：可經由簡單幾何形狀約束而迅速完成移除零階光；且大多數器件結構不受最小堆疊敏感度障礙函數B限定。在一項實施例中，照明最佳化係基於K之最大化而非在一項實施例中縮減A。不對稱性回應A係與對準攝影機中之角度無關。在一替代實施例中，照明最佳化可基於A中之敏感度縮減，而非K之增加。此外，在一實施例中，除了影像平面以外亦可檢查在光瞳平面中之回應，此係因為光瞳平面具有關於不對稱性之更多資訊。
圖15示意性地展示用於根據一實施例之方法的流程。在1510中，將度量衡設備之光瞳平面中之強度分佈在空間上劃分成複數個像素。在1520中，藉由使用電腦調整複數個像素之強度而縮減目標中之結構不對稱性對由度量衡設備對該目標進行的量測之效應。光瞳平面可為照明光瞳或偵測光瞳。該量測可量測疊對、聚焦、像差或其組合。結構不對稱性可包括以下各者中之一或多者：側壁角(SWA)之差、地板傾角及蝕刻深度。調整強度可包括計算表示效應且為強度之函數的成本函數。成本函數可表示目標之影像之對比度。調整強度可包括尋找局域地或全域地最小化或最大化成本函數之強度之值。成本函數可受約束。在選用1530中，自複數個像素識別一或多個像素，其中該一或多個像素並不貢獻於由度量衡設備 在量測中使用之信號，或其中該一或多個像素對該信號之貢獻低於臨限值。在選用1540中，調整一或多個經識別像素處之強度。量測可為疊對量測，且該一或多個像素並不貢獻於用於疊對量測中之繞射階。繞射階可為+1繞射階或-1繞射階。縮減結構不對稱性之效應可包括調整像素處之偏振。縮減結構不對稱性之效應可包括調整像素處之頻寬。縮減結構不對稱性之效應可包括調整像素處之波長。
圖16示意性地展示用於根據一實施例之方法的流程。在1610中，基於目標之特性而調整度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之量測之參數。量測可選自由以下各者組成的群組：疊對之量測、聚焦之量測、像差之量測及其組合。參數可選自由以下各者組成的群組：度量衡設備之照明光瞳處之強度、度量衡設備之照明光瞳處之偏振、度量衡設備之照明光瞳處之波長、度量衡設備之照明光瞳處之頻寬、度量衡設備之偵測光瞳處之強度、度量衡設備之偵測光瞳處之偏振、度量衡設備之偵測光瞳處之波長、度量衡設備之偵測光瞳處之頻寬及其組合。舉例而言，可使用光學路徑上之孔徑來調整偵測光瞳或源光瞳處之強度。參數可為度量衡設備之投影光學件之特性或度量衡設備之源之特性。調整參數可影響量測之品質。品質可為目標之可偵測性、量測之準確度或量測之穩固性。調整參數可包括計算表示品質且為參數之函數的成本函數。成本函數可表示目標之影像之對比度。調整參數可包括尋找局域地或全域地最小化或最大化成本函數之參數之值。成本函數受約束。調整參數可包括反覆計算成本函數且調整參數直至符合終止準則為止。成本函數可為目標之特性之函數。在選用1620中，調整目標之特性。在選用1630中，儲存與目標之特性相關聯之經調整參數。目標之特性可包括基板上之目標之部位。
可使用以下條項來進一步描述本發明：
1.一種調整一度量衡設備之方法，該方法包含：將該度量衡設備之一光瞳平面中之一強度分佈在空間上劃分成複數個像素；藉由使用一電腦調整該複數個像素之強度而縮減一目標中之一結構不對稱性對由該度量衡設備對該目標進行的一量測之一效應。
2.如條項1之方法，其中該光瞳平面為一照明光瞳或一偵測光瞳。
3.如條項1至2中任一項之方法，其中該量測量測疊對、聚焦、像差或其一組合。
4.如條項1至3中任一項之方法，其中該結構不對稱性包含以下各者中之一或多者：側壁角(SWA)之一差、地板傾角及蝕刻深度。
5.如條項1至4中任一項之方法，其中調整該等強度包含計算表示該效應且為該等強度之一函數的一成本函數。
6.如條項5之方法，其中該成本函數表示該目標之一影像之對比度。
7.如條項5之方法，其中調整該等強度進一步包含尋找局域地或全域地最小化或最大化該成本函數之該等強度之值。
8.如條項5之方法，其中約束該成本函數。
9.如條款1至8中任一者之方法，其進一步包含：自該複數個像素識別一或多個像素，其中該一或多個像素並不貢獻於由該度量衡設備在該量測中使用之一信號，或其中該一或多個像素對該信號之貢獻低於一臨限值；及 調整該一或多個經識別像素處之該等強度。
10.如條項9之方法，其中該量測為一疊對量測，且該一或多個像素並不貢獻於用於該疊對量測中之一繞射階。
11.如條項10之方法，其中該繞射階為一+1繞射階或-1繞射階。
12.如條項1至11中任一項之方法，其中縮減該結構不對稱性之該效應進一步包含調整該等像素處之偏振。
13.如條項1至12中任一項之方法，其中縮減該結構不對稱性之該效應進一步包含調整該等像素處之頻寬。
14.如條項1至13中任一項之方法，其中縮減該結構不對稱性之該效應進一步包含調整該等像素處之波長。
15.一種電腦程式產品，其包含上面具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方法，該方法包含：將度量衡設備之一光瞳平面中之一強度分佈在空間上劃分成複數個像素；藉由使用一電腦調整該複數個像素之強度而縮減一目標中之一結構不對稱性對由該度量衡設備對該目標進行的一量測之一效應。
16.如條項15之電腦程式產品，其中該光瞳平面為一照明光瞳或一偵測光瞳。
17.如條項15至16中任一項之電腦程式產品，其中該量測量測疊對、聚焦、像差或其一組合。
18.如條項15至17中任一項之電腦程式產品，其中該結構不對稱性包含以下各者中之一或多者：側壁角(SWA)之一差、地板傾角及蝕刻深度。
19.如條項15至18中任一項之電腦程式產品，其中調整該等強度包含計算表示該效應且為該等強度之一函數的一成本函數。
20.如條項19之電腦程式產品，其中該成本函數表示該目標之一影像之對比度。
21.如條項19之電腦程式產品，其中調整該等強度進一步包含尋找局域地或全域地最小化或最大化該成本函數之該等強度之值。
22.如條項19之電腦程式產品，其中該成本函數受約束。
23.如條項15至22中任一項之電腦程式產品，其進一步包含：自該複數個像素識別一或多個像素，其中該一或多個像素並不貢獻於由該度量衡設備在該量測中使用之一信號，或其中該一或多個像素對該信號之貢獻低於一臨限值；及調整該一或多個經識別像素處之該等強度。
24.如條項23之電腦程式產品，其中該量測為一疊對量測，且該一或多個像素並不貢獻於用於該疊對量測中之一繞射階。
25.如條項24之電腦程式產品，其中該繞射階為一+1繞射階或-1繞射階。
26.如條項15至25中任一項之電腦程式產品，其中縮減該結構不對稱性之該效應進一步包含調整該等像素處之偏振。
27.如條項15至26中任一項之電腦程式產品，其中縮減該結構不對稱性之該效應進一步包含調整該等像素處之頻寬。
28.如條項15至27中任一項之電腦程式產品，其中縮減該結構不對稱性之該效應進一步包含調整該等像素處之波長。
29.一種調整一度量衡設備之方法，該方法包含： 基於一目標之一特性而調整該度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數。
30.如條項29之方法，其中該量測係選自由疊對之一量測、聚焦之一量測、像差之一量測及其一組合組成的一群組。
31.如條項29至30中任一項之方法，其中該參數係選自由該度量衡設備之一照明光瞳處之一強度、該度量衡設備之一照明光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一照明光瞳處之一波長、該度量衡設備之一照明光瞳處之一頻寬、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一強度、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一波長、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一頻寬及其一組合組成的一群組。
32.如條項29至31中任一項之方法，其中該參數為該度量衡設備之投影光學件之一特性或該度量衡設備之一源之一特性。
33.如條項29至32中任一項之方法，其中調整該參數影響該量測之一品質。
34.如條項33之方法，其中該品質為該目標之可偵測性、該量測之準確度，或該量測之穩固性。
35.如條項33之方法，其中調整該參數包含計算表示該品質且為該參數之一函數的一成本函數。
36.如條項35之方法，其中該成本函數表示該目標之一影像之對比度。
37.如條項35之方法，其中調整該參數進一步包含尋找局域地或全域地最小化或最大化該成本函數之該參數之一值。
38.如條項35之方法，其中約束該成本函數。
39.如條項35之方法，其中調整該參數包含反覆計算該成本函數且調整該參數直至符合一終止準則為止。
40.如條項35之方法，其中該成本函數為該目標之該特性之一函數。
41.如條項29至40中任一項之方法，其進一步包含調整該目標之該特性。
42.如條項29至41中任一項之方法，其進一步包含儲存與該目標之該特性相關聯之該經調整參數。
43.如條項29至42中任一項之方法，其中該目標之該特性包含一基板上之該目標之一部位。
44.一種方法，其包含：將一度量衡設備或由該度量衡設備對一目標進行之一量測之一參數設定為基於該目標之一特性而調整的一值；運用該度量衡設備來量測該目標。
45.一種方法，其包含：將一目標之一特性設定為一值，基於該值調整一度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數；在一基板上製造該目標。
46.一種電腦程式產品，其包含上面具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方法，該方法包含：基於一目標之一特性而調整該度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數。
47.如條項46之電腦程式產品，其中該量測係選自由疊對之一量 測、聚焦之一量測、像差之一量測及其一組合組成的一群組。
48.如條項46至47中任一項之電腦程式產品，其中該參數係選自由該度量衡設備之一照明光瞳處之一強度、該度量衡設備之一照明光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一照明光瞳處之一波長、該度量衡設備之一照明光瞳處之一頻寬、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一強度、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一波長、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一頻寬及其一組合組成的一群組。
49.如條項46至48中任一項之電腦程式產品，其中該參數為該度量衡設備之投影光學件之一特性或該度量衡設備之一源之一特性。
50.如條項46至49中任一項之電腦程式產品，其中調整該參數影響該量測之一品質。
51.如條項50之電腦程式產品，其中該品質為該目標之可偵測性、該量測之準確度，或該量測之穩固性。
52.如條項50之電腦程式產品，其中調整該參數包含計算表示該品質且為該參數之一函數的一成本函數。
53.如條項50之電腦程式產品，其中該成本函數表示該目標之一影像之對比度。
54.如條項50之電腦程式產品，其中調整該參數進一步包含尋找局域地或全域地最小化或最大化該成本函數之該參數之一值。
55.如條項50之電腦程式產品，其中該成本函數受約束。
56.如條項50之電腦程式產品，其中調整該參數包含反覆計算該成本函數且調整該參數直至符合一終止準則為止。
57.如條項50之電腦程式產品，其中該成本函數為該目標之該特性 之一函數。
58.如條項46至57中任一項之電腦程式產品，其中該方法進一步包含調整該目標之該特性。
59.如條項46至58中任一項之電腦程式產品，其中該方法進一步包含儲存與該目標之該特性相關聯之該經調整參數。
60.如條項46至59中任一項之電腦程式產品，其中該目標之該特性包含一基板上之該目標之一部位。
61.一種電腦程式產品，其包含上面具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方法，該方法包含：將一度量衡設備或由該度量衡設備對一目標進行之一量測之一參數設定為基於該目標之一特性而調整的一值；運用該度量衡設備來量測該目標。
62.一種電腦程式產品，其包含上面具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方法，該方法包含：將一目標之一特性設定為一值，基於該值調整一度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數；在一基板上製造該目標。
熟習此項技術者將瞭解，在不脫離本發明之範疇的情況下，可在程序流程中添加額外步驟，及/或流程圖中所展示之一些步驟可由特定用於某一微影程序之步驟取代。以上之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而言將顯而易見，可在不脫離下文所闡明的申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之實施例作出修改。

Claims (15)

  1. 一種調整一度量衡設備(metrology apparatus)之方法，該方法包含：基於一目標之一特性而調整該度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數，其中該參數係選自由該度量衡設備之一照明光瞳(illumination pupil)處之一強度、該度量衡設備之一照明光瞳處之一偏振(polarization)、該度量衡設備之一照明光瞳處之一波長、該度量衡設備之一照明光瞳處之一頻寬、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一強度、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一波長、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一頻寬及其一組合組成的一群組。
  2. 如請求項1之方法，其中該量測係選自由疊對之一量測、聚焦之一量測、像差之一量測及其一組合組成的一群組。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該參數為該度量衡設備之投影光學件之一特性或該度量衡設備之一源之一特性。
  4. 如請求項1或2之方法，其中調整該參數影響該量測之一品質。
  5. 如請求項4之方法，其中該品質為該目標之可偵測性、該量測之準確度，或該量測之穩固性。
  6. 如請求項4之方法，其中調整該參數包含計算表示該品質且為該參數之一函數的一成本函數。
  7. 如請求項6之方法，其中該成本函數表示該目標之一影像之對比度。
  8. 如請求項6之方法，其中調整該參數進一步包含尋找局域地或全域地最小化或最大化該成本函數之該參數之一值。
  9. 如請求項6之方法，其中該成本函數係被約束。
  10. 如請求項6之方法，其中調整該參數包含反覆計算該成本函數且調整該參數直至符合一終止準則為止。
  11. 如請求項6之方法，其中該成本函數為該目標之該特性之一函數。
  12. 如請求項1或2之方法，其進一步包含調整該目標之該特性。
  13. 如請求項1或2之方法，其進一步包含儲存與該目標之該特性相關聯之該經調整參數。
  14. 如請求項1或2之方法，其中該目標之該特性包含一基板上之該目標之一部位。
  15. 一種量測一目標之方法，其包含：將一度量衡設備或由該度量衡設備對該目標進行之一量測之一參數設定為基於該目標之一特性而調整的一值；運用該度量衡設備來量測該目標，其中該參數係選自由該度量衡設備之一照明光瞳處之一強度、該度量衡設備之一照明光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一照明光瞳處之一波長、該度量衡設備之一照明光瞳處之一頻寬、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一強度、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一偏振、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一波長、該度量衡設備之一偵測光瞳處之一頻寬及其一組合組成的一群組。
TW107118596A 2015-12-17 2016-12-15 用於調整度量衡設備及量測一目標之方法 TWI683998B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562268974P 2015-12-17 2015-12-17
US62/268,974 2015-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201830007A TW201830007A (zh) 2018-08-16
TWI683998B true TWI683998B (zh) 2020-02-01

Family

ID=57442681

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105141584A TWI629472B (zh) 2015-12-17 2016-12-15 用於調整度量衡設備、量測一目標與製造一目標之方法及電腦程式產品
TW107118596A TWI683998B (zh) 2015-12-17 2016-12-15 用於調整度量衡設備及量測一目標之方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105141584A TWI629472B (zh) 2015-12-17 2016-12-15 用於調整度量衡設備、量測一目標與製造一目標之方法及電腦程式產品

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10670975B2 (zh)
KR (2) KR102477933B1 (zh)
CN (2) CN109073980B (zh)
TW (2) TWI629472B (zh)
WO (1) WO2017102304A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180123156A (ko) * 2016-04-04 2018-11-14 케이엘에이-텐코 코포레이션 필 팩터 변조에 의한 공정 호환성 개선
EP3457212A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-20 ASML Netherlands B.V. Method of controlling a patterning process, device manufacturing method
US11373018B2 (en) * 2018-01-25 2022-06-28 Kioxia Corporation Method of displaying model and designing pattern, and storage medium
CN110320764B (zh) * 2019-06-24 2020-09-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 光刻机匹配方法
US11360398B2 (en) * 2019-11-14 2022-06-14 Kla Corporation System and method for tilt calculation based on overlay metrology measurements
US11512948B2 (en) * 2020-05-26 2022-11-29 Kla Corporation Imaging system for buried metrology targets

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200532774A (en) * 2004-03-17 2005-10-01 Promos Technologies Inc Method of correcting lithography process and method of forming overlay mark
CN103201682A (zh) * 2010-11-12 2013-07-10 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、光刻***和器件制造方法
JP2013535819A (ja) * 2010-07-19 2013-09-12 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
US20150346605A1 (en) * 2014-06-02 2015-12-03 Asml Netherlands B.V. Method of Designing Metrology Targets, Substrates Having Metrology Targets, Method of Measuring Overlay, and Device Manufacturing Method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200951428A (en) 2008-04-28 2009-12-16 Nikon Corp Inspection device
NL2002962A1 (nl) * 2008-06-11 2009-12-14 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
CN101364048B (zh) * 2008-08-27 2010-11-10 上海微电子装备有限公司 光刻照明装置及照明方法
KR101976152B1 (ko) 2011-02-10 2019-05-09 케이엘에이-텐코 코포레이션 오버레이 계측의 콘트라스트 증강을 위한 구조화 조명
US8681413B2 (en) 2011-06-27 2014-03-25 Kla-Tencor Corporation Illumination control
NL2008936A (en) 2011-07-28 2013-01-29 Asml Netherlands Bv Illumination source for use in inspection methods and/or lithography inspection and lithographic apparatus and inspection method.
US20130245985A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Kla-Tencor Corporation Calibration Of An Optical Metrology System For Critical Dimension Application Matching
WO2016015987A1 (en) 2014-07-28 2016-02-04 Asml Netherlands B.V. Illumination system, inspection apparatus including such an illumination system, inspection method and manufacturing method
WO2016086056A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-02 Kla-Tencor Corporation Analyzing and utilizing landscapes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200532774A (en) * 2004-03-17 2005-10-01 Promos Technologies Inc Method of correcting lithography process and method of forming overlay mark
JP2013535819A (ja) * 2010-07-19 2013-09-12 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
CN103201682A (zh) * 2010-11-12 2013-07-10 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、光刻***和器件制造方法
US20150346605A1 (en) * 2014-06-02 2015-12-03 Asml Netherlands B.V. Method of Designing Metrology Targets, Substrates Having Metrology Targets, Method of Measuring Overlay, and Device Manufacturing Method

Also Published As

Publication number Publication date
US20200249584A1 (en) 2020-08-06
TWI629472B (zh) 2018-07-11
CN109073980A (zh) 2018-12-21
CN113376973A (zh) 2021-09-10
US20180364591A1 (en) 2018-12-20
TW201732278A (zh) 2017-09-16
WO2017102304A1 (en) 2017-06-22
KR102477933B1 (ko) 2022-12-15
TW201830007A (zh) 2018-08-16
KR20210018973A (ko) 2021-02-18
KR102217209B1 (ko) 2021-02-19
US10670975B2 (en) 2020-06-02
CN109073980B (zh) 2021-06-18
KR20180095604A (ko) 2018-08-27
US10996571B2 (en) 2021-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102104843B1 (ko) 계측 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램 및 리소그래피 시스템
US9563131B2 (en) Lithographic apparatus, substrate and device manufacturing method
US9535342B2 (en) Metrology method and apparatus, and device manufacturing method
TWI683998B (zh) 用於調整度量衡設備及量測一目標之方法
KR101826651B1 (ko) 임계 치수 관련 특성을 결정하는 방법, 검사 장치, 및 디바이스 제조 방법
US20150293458A1 (en) Method of Determining Dose and Focus, Inspection Apparatus, Patterning Device, Substrate and Device Manufacturing Method
KR102170147B1 (ko) 모듈레이션 기술을 이용한 메트롤로지를 위한 대체 타겟 디자인
KR20120058572A (ko) 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 메트롤로지 타겟들을 포함하는 기판
TWI643030B (zh) 基於通過波長相似性之度量衡堅固性
US11042100B2 (en) Measurement apparatus and method of measuring a target
JP2017521709A (ja) 線量測定方法、検査装置、パターニングデバイス、基板、およびデバイス製造方法
US11150563B2 (en) Method of measuring a parameter of a patterning process, metrology apparatus, target
EP3671346A1 (en) Method of measuring a parameter of a patterning process, metrology apparatus, target