TWI823315B - 用於經驗疊對測量之多層校準 - Google Patents

用於經驗疊對測量之多層校準 Download PDF

Info

Publication number
TWI823315B
TWI823315B TW111112293A TW111112293A TWI823315B TW I823315 B TWI823315 B TW I823315B TW 111112293 A TW111112293 A TW 111112293A TW 111112293 A TW111112293 A TW 111112293A TW I823315 B TWI823315 B TW I823315B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
overlay
calibration
under test
device under
signals
Prior art date
Application number
TW111112293A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202303291A (zh
Inventor
奈傑爾 Ｐ 史密斯
法蘭西斯 史考特 胡佛
尼可拉斯 詹姆士 凱勒
凱文 愛德華 海德里希
Original Assignee
美商昂圖創新公司
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 美商昂圖創新公司 filed Critical 美商昂圖創新公司
Publication of TW202303291A publication Critical patent/TW202303291A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI823315B publication Critical patent/TWI823315B/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/70—Adapting basic layout or design of masks to lithographic process requirements, e.g., second iteration correction of mask patterns for imaging
    • 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
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/70516—Calibration of components of the microlithographic apparatus, e.g. light sources, addressable masks or detectors
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

使用自裝置測量之信號及自複數個校準標的所判定之對疊對的信號回應而對裝置判定疊對。各校準標的具有與該裝置相同的設計，但包括一已知疊對偏移。該等校準標的可位於一切割線中、在該晶圓上的一產品區中、或在一分開的校準晶圓上。各校準標的可具有不同的疊對偏移，包括零疊對偏移。該裝置可作用為具有零疊對偏移的校準標的。該疊對偏移可在兩個正交方向上。對疊對之信號回應可基於自該等校準標的獲得之一組信號來判定。接著可從該裝置獲得第二組信號，且基於該第二組信號及所判定的對疊對之信號回應而判定疊對。

Description

用於經驗疊對測量之多層校準
本文所述之標的之實施例大致上係關於光學計量，且更具體而言係關於對準計量。 ［相關申請案之交互參照］
本申請案主張2021年3月30日申請之美國臨時專利申請案第63/168,181號，且標題為「MULTI-LAYER CALIBRATION FOR EMPIRICAL OVERLAY MEASUREMENT」、以及2022年3月29日申請之美國非臨時專利申請案第17/707,776號，且標題為「MULTI-LAYER CALIBRATION FOR EMPIRICAL OVERLAY MEASUREMENT」之優先權，兩者均已讓與給本文之受讓人，並以引用的方式整體併入本文。
用於形成積體電路之半導體處理需要一系列處理步驟。該等處理步驟包括材料層之沉積及圖案化，該等材料層諸如絕緣層、多晶矽層及金屬層。該等材料層一般係使用一光阻層圖案化，該光阻層係使用一光罩或標線片來圖案化於該材料層上方。一般而言，該等光罩具有與形成於該基材上之前層中的基準標記(fiduciary mark)對準標的或對準鍵。然而，因為積體電路特徵的大小繼續降低，因此測量一遮罩位準對先前位準的疊對準確度變得愈來愈困難。此疊對計量問題在其中疊對對準公差降低以提供可靠的半導體裝置之次微米特徵大小處變得特別困難。
當使用多個圖案形成一或多個材料層形成時疊對測量問題係複合的，從而產生具有多個潛在疊對誤差之結構。例如，單一層可包括藉由不同標線片產生的兩個或三個或更多個圖案，其具有一或多個疊對圖案化層，其中各圖案必須與所有其他圖案準確地對準。替代地，多層圖案（例如，多於兩個層）可以分開的標線片形成，其中再次地，各圖案必須與前述圖案準確地對準。當存在三個或更多個圖案時，必須測量各圖案之間的對準，其導致兩個或更多個疊對誤差測量。習知地，為了測量多個疊對誤差，針對各個別疊對誤差產生分開的標的集合，且分開地測量疊對誤差。結果，大量標的需要大的佔用區域，並且由於所需之分開測量的數目而降低產出量。
一受測裝置的該疊對可使用自該裝置擷取之信號以及使用複數個校準標的判定之對疊對的一信號回應來判定。各校準標的具有與該受測裝置的相同設計，但包括一已知疊對偏移。該等校準標的之該等疊對偏移不同，且可包括一零疊對偏移。在一些實施方案中，該受測裝置可作用為該等校準標的中之一者，例如，具有一零疊對偏移。該疊對偏移可在兩個正交方向上。此外，可存在多個層之疊對偏移。該等校準標的可位於一切割線中、在該晶圓上的一產品區中、或在一分開的校準晶圓上。對疊對之信號回應可基於自該等校準標的擷取之一組信號來判定。可從該受測裝置獲得一第二組信號，且可基於該第二組信號及所判定的對該疊對之信號回應而判定該裝置之該疊對。
在一個實施方案中，一裝置之疊對控制之一方法包括自複數個校準標的獲得一第一組信號，其中各校準標的具有與該裝置相同的一圖案，各校準標的在該圖案中具有一已知疊對偏移。基於該第一組信號判定對疊對的信號回應。一第二組信號係獲得自該裝置。基於該第二組信號及該等信號回應判定該裝置中之一疊對誤差。
在一個實施方案中，一光學計量裝置經組態以用於一裝置之疊對控制。該計量裝置包括：一光源，其產生入射於一樣本上及藉由該樣本反射的光；及至少一偵測器，其在該光由該樣本反射之後接收該光。該計量裝置進一步包括至少一處理器，該處理器耦接至該至少一偵測器。該至少一個處理器經組態以自複數個校準標的獲得一第一組信號，其中各校準標的具有與該裝置相同的一圖案，各校準標的在該圖案中具有一已知疊對偏移。該至少一處理器進一步經組態以基於該第一組信號而判定對疊對的信號回應。該至少一處理器進一步經組態以自該裝置獲得一第二組信號。該至少一處理器進一步經組態以基於該第二組信號及該等信號回應判定該裝置中之一疊對誤差。
在一個實施方案中，一光學計量裝置經組態以用於一裝置之疊對控制。該計量裝置包括：一光源，其產生入射於一樣本上及藉由該樣本反射的光；及至少一偵測器，其在該光由該樣本反射之後接收該光。該計量裝置進一步包括：用於自複數個校準標的獲得一第一組信號的一構件，其中各校準標的具有與該裝置相同的一圖案，各校準標的在該圖案中具有一已知疊對偏移。該計量裝置進一步包括：用於基於該第一組信號判定對疊對的信號回應的一構件。該計量裝置進一步包括：用於自該裝置獲得一第二組信號的一構件。該計量裝置進一步包括：用於基於該第二組信號及該信號回應判定在該裝置中之一疊對誤差的一構件。
在半導體及類似裝置製造期間，有時需要藉由非破壞性地測量該裝置來監測製造程序。光學計量有時用於處理期間樣本的非接觸評估而採用。疊對係一種測量類型，其係採用以確保諸如絕緣層、多晶矽層、及金屬層的材料層之沉積及圖案化經適當地對準。有時使用以半導體的切割線中建構之疊對標的來測量疊對。例如，該等疊對標的可係經成像之盒中盒(box-in-box)或盒中交叉(cross-in-box)型標的，其中可基於疊對標的中之組件的相對位置來偵測標的中之圖案之間的對準（或錯位）。另一類型之疊對標的經設計以用於基於繞射之疊對計量。基於繞射的疊對標的係經設計以使光繞射的週期性圖案，其可經測量以判定標的之圖案間的對準（或錯位）。推測疊對標的中之圖案之間的測量對準（或錯位），以對應於在所製造之半導體裝置的結構中之圖案之間的對準（或錯位）。
然而，使用特別建構在半導體之切割線中的標的之疊對測量不再足以在目前最佳技術程序中達成圖案對準控制。此對於在圖案化後（顯影後檢視(After Develop Inspection)，稱為ADI）及在進一步處理後（在此統稱為清潔後檢視(After Clean Inspection)，ACI）兩者的測量而言都是如此。例如，在目前最佳技術之DRAM及邏輯程序中之程序疊對公差約2nm。在測量工具允許之此誤差預算的標準10%部分，需要0.2nm的總測量不確定度(total measurement uncertainty, TMU)。在裝置間基於切割區中的測試標的所測量的疊對與裝置本身的疊對之間有差異，且該等誤差在達到0.2nm之TMU目標方面係顯著的問題。例如，該差異可能由許多來源產生，包括但不限於因為圖案密度不同的局部應力差異，以及對掃描器像差的不同反應。類似問題對其他裝置（諸如3D NAND結構）產生。儘管在3D NAND中的疊對預算一般係DRAM的20倍或更多倍，但在3D NAND裝置中見到的更加高的結構增加切割對晶粒(scribe-to-die)的差異。據此，所欲的是直接在裝置上執行的測量。
直接在裝置上執行疊對測量的額外優點在於測量可在更多個位置處進行。例如，切割線測量受限於已印刷之客製化標的，且在各照射(shot)中很少存在超過三十個此類圖案。疊對標的位置習知侷限於切割區，且這限制測量密度，且因此限制可偵測到疊對誤差之複雜圖案的程度。自然地，主要擔憂係所製造之裝置中有疊對誤差，且據此，直接從裝置圖案測量疊對將係對使用定位於裝置外之特殊測試結構方面的改善。
特殊疊對測試標的一般僅針對所關注的層印刷圖案。大致上（但非必然），該等所關注的層係對準是關鍵的最近圖案化的薄膜及一個先前圖案。經常，測試標的之圖案經選擇以輔助測量技術，並且不複製裝置佈局，這係在這些測試標的上測量的疊對與實際上的裝置上之疊對之間的差異的另一原因。
其中存在多於兩個圖案，例如在單一層上或多個層上方，可存在多個疊對誤差，該等多個疊對誤差必須分開來以層為基礎提取疊對，其係若該等結果通過回授使用於程序控制中則是必要的。一種高解析度成像工具（諸如掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)）可在一些情況下提供不同層可藉由影像處理技術分開之影像，且因此可直接測量一些疊對誤差。然而，此方法之有用性係受限於層圖案如何良好地在影像中被分開、電子束如何良好地穿透至所關注之下方圖案、及由該束對裝置之損壞的可能性。
光學方法（例如，在近UV至中紅外線的範圍中）可用以非破壞性方式測量裝置。諸如橢圓偏振光譜(Spectroscopic Ellipsometry, SE)之技術用以產生裝置之許多性質的測量，諸如光學臨界尺寸(Optical Critical Dimension, OCD)測量，且可收集關於埋於表面下之圖案的資訊。此能力使OCD成為用於對裝置上疊對測量的一適當基礎，該裝置上疊對測量包括在裝置內之多個圖案對圖案疊對誤差。一般用語基於散射術之疊對(Scatterometry Based Overlay, SBO)有時用於此能力。亦可使用替代光學計量技術，諸如使用繞射（基於繞射之疊對(Diffraction Based Overlay, DBO)）者，其大致測量一階繞射之強度、或鏡面反射（零階繞射）之強度。
使用諸如SBO或DBO之技術，一般採用散射自裝置圖案之光的模型。例如，使用模型化時，該等疊對誤差可包括在散射自裝置圖案之光的模型中，並且對於疊對誤差連同其他程序性質執行迴歸擬合，以判定疊對誤差的測量。然而，雖然OCD對臨界尺寸及薄膜測量運作良好，但由於由疊對誤差所產生之對信號的貢獻相對微弱，該等疊對誤差被其他性質（諸如臨界尺寸及膜厚度）的回應隱藏，所以此方法對疊對測量係不實際的。
額外地，機器學習(machine learning, ML)方法可用以訓練疊對的信號回應，其係判定自參考測量。這些被稱為經驗法，且有時使用縮寫eSBO或eDBO來與基於模型之測量區分。若在訓練中僅使用目前層的參考資料，則ML所採用之方法受到限制，此係因為（如已注意到的）偵測到的信號在大部分情況中受在下方層中疊對影響。進一步的限制出現在此等貢獻對信號之影響係相關的且工具沒有分開此等貢獻的手段時，在參考資料來自不準確的切割線測量、或依賴於諸如一些基於SEM之方法所使用者的破壞性方法時。
上述限制可透過下列來解決：使用裝置上疊對測量（如本文所描述），使用疊對信號回應之多層校準，其考慮所有圖案化步驟並且不需要來自用於校準目的之不同工具的資料。
例如，對於裝置上疊對測量，可獲得來自複數個校準標的之第一組信號。各校準標的可具有相同設計，例如層及圖案之組合作為受測裝置之結構。例如，各層可係單一膜，且各圖案可係單一微影操作之結果。校準標的上之各圖案與受測裝置之結構上之圖案相同，但各校準標的上之圖案具有加諸在該圖案上的已知疊對偏移（有時稱為經程式化疊對偏移）。例如，校準標的可在與裝置相同的晶圓上的切割線中、或位於包括裝置之晶圓上的產品區內、或可在分開的校準晶圓上。使用多個校準標的，各者可具有不同的經程式化疊對偏移。在一些實施方案中，受測裝置本身（其可被視為具有為零的經程式化疊對偏移）可用作為校準標的中之一者。此外，校準標的中之疊對偏移可在兩個正交方向上。可基於獲得自校準標的之第一組信號來判定對疊對之信號回應。接著可從受測裝置獲得第二組信號。接著可基於第二組信號及對判定自校準標的之疊對的信號回應來判定受測裝置的疊對誤差。
舉實例而言，圖1A繪示裝置100的一結構的等角視圖，可對該裝置判定裝置上之疊對測量。裝置100係繪示為在基材102上包括數個圖案化線110及下方圖案化線120。線110可包括數個不同層112、114、及116，其經圖案化以產生所得之線110。例如可測量圖案化線110相對於下方圖案化線120之對準。
裝置100之疊對測量可使用自複數個校準標的之疊對信號回應之多層校準來執行，各具有與裝置100相同的設計。然而，各校準標的將在圖案化線110相對於下方圖案化線120之間具有已知的疊對偏移，如箭頭118所繪示沿Y軸偏移。校準標的之疊對偏移可係零，且非零偏移可在方向及量值不同。
舉實例而言，圖1B繪示另一裝置150的製造的等角視圖，可對該裝置判定裝置上之疊對測量。例如，結構160繪示矽基材152之淺溝槽隔離(shallow trench isolation, STI)蝕刻，之後STI化學機械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)。結構170繪示在字線(word line, WL)蝕刻及氧化物154沉積及圖案化之後的裝置。結構180繪示WL凹槽與鎢156沉積及圖案化之後的裝置。
在裝置150之製造期間，可能所欲的是在多個點執行裝置150之檢視。例如，裝置150之疊對檢視可在結構160中所繪示之STI蝕刻之後（例如STI ACI）、以及在WL蝕刻之圖案顯影後（例如，WL蝕刻ADI）之前、及在結構180中所繪示之WL蝕刻（例如WL蝕刻ACI）之後執行。類似地，裝置150之疊對檢視可在WL凹槽之圖案顯影之後（例如WL凹槽ADI）、及在結構180中所繪示之WL凹槽之後（例如WL凹槽ACI）執行。
裝置150之疊對測量可在製造期間在任何檢視點處使用自複數個校準標的之疊對信號回應之多層校準來執行，在製造中之該點處各校準標的具有與裝置150相同的設計（例如層與圖案之組合）。然而，各校準標的將具有加諸在圖案之間的已知疊對偏移。此外，校準標的中之各層將相對於其他層具有已知的疊對偏移。例如，在結構170所繪示的製造中之該點處針對裝置150所產生之校準標的可包括在圖案化氧化物層154及圖案化基材152之間的疊對偏移，如箭頭172所繪示沿X軸及Y軸兩者偏移。進一步，在結構180所繪示的製造中之該點處針對裝置150所產生之校準標的可包括在圖案化鎢層156與圖案化基材152與圖案化氧化物層154之間的疊對偏移，如箭頭174所繪示沿X軸及Y軸兩者偏移。若需要，疊對偏移可沿著單一軸，但可能需要沿著正交軸具有一偏移的額外校準標的。校準標的之疊對偏移可係零，且非零偏移可在方向及量值不同。
如本文所論述，經驗疊對計量方法使用校準以判定受測裝置上之偵測信號與疊對之間的關係。兩種方法可用於執行校準：使用機器學習方法以訓練將測量信號連結到參考疊加測量的模型，以及使用校準標的，其係使用具有與受測裝置相同設計但具有藉由在圖案中施加一已知偏移（有時稱為程式化偏移、疊對偏移、程式化疊對偏移、或類似者）而移動之圖案的相對位置之標的產生，例如，如參考圖1A及圖1B所論述，這允許隨疊加之信號變化的實驗性判定。
可假設測量信號及疊對之間的線性關係，但線性關係對於在本文中所描述之程序不是必要的。然而，線性關係對於圖案節距的一小部分的總疊對偏移（例如，程式化疊對偏移加上疊對誤差）大致是正確的。
圖2繪示一流程圖200，其繪示使用來自複數個校準標的之疊對信號回應之多層校準測量裝置的疊對之程序的實例。如所繪示，在裝載具有校準標的之晶圓或其他基材至該計量系統上（例如，諸如圖8所繪示的計量裝置800或任何其他適當計量裝置）之後，校準標的係相對於該計量系統定位(202)。針對校準標的擷取信號(204)，且額外校準標的與計量系統及擷取之信號（206、202、及204）對準直至已測量所有校準標的(206)。如下文所描述，校準標的在與受測裝置相同的晶圓上，例如在晶圓的切割線中或產品區中、及/或在分開的校準晶圓上。
例如，在一些實施方案中，可使用程式化遮罩偏移來引入校準標的中之程式化偏移，其可侷限於遠離裝置區（例如在切割線中）的校準標的，此係因為程式化遮罩偏移不相容於所製造之裝置的適當功能。例如，圖3A繪示一晶圓的一部分300的俯視平面圖，該晶圓包括其疊對待測量的裝置302、及複數個校準標的304，其各者具有與裝置302的相同設計但包括圖案間的程式化偏移，其可使用程式化遮罩偏移產生。如所繪示，校準標的304位於晶圓之產品區308及310之間的切割線306中。
在一些實施方案中，若該裝置在遮罩偏移與在製造期間的正常疊對變化組合時保持在正常處理公差內，則校準標的可在晶圓之產品區中的區域內（例如，包括受測裝置）。例如，圖3B繪示一晶圓的一部分320的俯視平面圖，該晶圓包括其疊對待測量的裝置322、及複數個校準標的324，其各者具有與裝置322（且實際上，可係製造中之裝置）相同的設計。如所繪示，校準標的324位於包括裝置322之晶圓的產品區328中，而不是切割線326中。
在另一實施方案中，校準標的中的程式化圖案偏移可由微影工具引入。在此情況下，可使用校準晶圓，且據此不需要放置校準標的於晶圓之切割線中。例如，圖3C繪示一晶圓的一部分330的俯視平面圖，該晶圓包括其疊對待測量的裝置332（例如在該晶圓之產品區338中）、及包括複數個校準標的344之校準晶圓340，其各者具有與裝置322（且實際上，可係製造中之裝置）相同的設計。然而，晶圓340上的校準標的344係使用由微影工具引入的圖案偏移產生。藉由使用微影工具在校準晶圓340上之該裝置中產生程式化圖案偏移以產生校準標的344消除校準方法受在切割中之疊對及該裝置之間的差異影響的疑慮。若程式化偏移係由微影工具而非在遮罩中引入，則該等程式化偏移的不確定度可能更高，但由於目的是提供微影工具之調整，假定微影工具能夠製造所需的小調整以產生具有足夠的準確度的程式化偏移是合理的。微影工具應能夠在足夠小的距離上進行足夠大的疊對改變，使得疊對誤差的其他來源可假設係恆定的。
雖然校準晶圓的使用移除該切割區中的校準標的之需求，但可只使用已施加疊對偏移的晶片來學習校準。據此，如圖3C所繪示，為了驗證每個晶圓上之校準的目的，可有利地定位在切割線336中之一些校準標的334，雖然所需之此類標的比將其用於校準的情況下更少。
若校準標的緊密複製裝置結構，亦即，若切割線中之校準標的圖案之設計及處理與該裝置之設計及處理相同，則產品區及/或校準晶圓中之校準標的（例如，圖3B及圖3C中各別繪示）可與該切割線中之校準標的（圖3A所繪示）組合。此類校準標的可稱為類裝置(device-like)。接著可將校準標的中之經程式化疊對偏移的測量信號回應施加至從與裝置區中有相同圖案設計的區（如，從受測裝置）所測量的信號。為了準確校準，所欲的是所有其他程序條件針對校準及裝置區均相同，例如校準標的及裝置應具有相同的圖案臨界尺寸(CD)及膜厚度。因此，類裝置校準標的可不僅使用與裝置區相同的設計，但在製造時僅可在局部疊對及程式化偏移中不同。此限制延伸至基於由微影工具引入之程式化遮罩偏移或程式化偏移所產生的程式化偏移，其亦必須不引起校準標的形狀以任何其他方式與產品圖案不同。應理解，針對校準標的及受測裝置之間相同性的條件不是絕對的（亦即不需要CD的確切等值等），但應該在合理公差內（例如在正常處理變化內）相同。若其較不具容許度，則可能需要支援針對其具有容許度之各程序範圍的多個校準。使用切割線中的校準標的，可執行局部校準，前提是處理改變在校準施加之區內係小的，且代價是花費額外的時間來執行頻繁的重新校準。大致上，校準及裝置圖案之間的差異增加將退化測量準確度。
如果校準標的在產品區內（例如，如圖3B所繪示）而非在切割線（例如，如圖3A所繪示）中，以及如果程式化偏移係以微影工具產生（例如，如圖3C所繪示），則校準標的及裝置相同的條件係自動符合的。
若校準標的結構不足夠地類裝置，則其等可用作參考資料之來源，以在裝置區內之附近位置處訓練信號回應，例如藉由使用機器學習(ML)技術。在此情況下，在校準標的中複製裝置結構的優點減少，但仍存在。此係因為，這麼做解決許多切割對裝置(scribe-to-device)疊對差的來源（諸如回應於微影工具像差的較大保真度），以及因為其他圖案特定處理影響（諸如由CMP或其他程序步驟引入的失真，其引起基於圖案密度負載的局部變化）。
校準可基於疊對誤差的模型，其係測量信號的函數。需要一組已知參考測量及對應的一組信號，使得該函數之性質及參數可被學習。校準可找出固定模型中之最佳係數，或從一選項範圍選擇最佳模型及其係數。選擇該最佳模型及係數正常需要最大化擬合度(goodness-of-fit)指標、或（等效地）最小化誤差指標。ML係校準形式，但可用諸如迴歸的其他方法。然而，若在校準步驟中僅考慮單一層，則校準方法受到貢獻自多層的不利影響。在第二圖案化步驟之後，裝置結構可包括對測量信號有貢獻的多個不對稱來源，除非其等係在對於測量技術不透明的薄膜下方。此限制同樣施加至由非微影節距分割方法產生的圖案乃至於微影單圖案化及多圖案化步驟，此係因為所有圖案不對稱性的來源將對在計量工具中的信號有貢獻。如本文所論述之多層校準程序並未遭遇相同限制。
習知地，疊對測量標的並非類裝置，且僅以所關注之兩層中的圖案製造，其大致係用於目前圖案化步驟的抗蝕膜，以及任何前一步驟對目前層對準係最關鍵的。進一步，對於此類疊對測量標的中之圖案具有與該裝置相同之佈局及節距而言，這不是必要的（及非常罕見），並且替代地，針對測量工具最佳化該等圖案。若目前圖案化步驟對多於一個先前圖案具有臨界對準，則需要多組疊對測量標的（例如，針對各圖案對準一組疊對標的），除非該計量工具能夠使來自多圖案的信號同時分開（例如使用一成像技術）。此類非類裝置的疊對標的用於測量存在於疊對標的本身的疊對誤差，該疊對誤差被推測針對所製造之裝置是有效的。此外，來自此等疊對測量標的之信號將不會受除了其疊對誤差係所欲者之外的層的不對稱性所修改，且據此，由習知疊對測量標的判定之疊對誤差的測量信號回應無法與直接從製造中之裝置獲得的測量使用。
另一方面，類裝置校準標的根據定義包括所有有貢獻的圖案層，且同時經程式化疊對偏移可施加在一或多個層處，該測量信號（且因此，該校準）將回應於在所有圖案層處未經程式化的疊對偏移。對於使用類裝置校準標的達成之準確測量而言，兩個條件係重要的：應能區分來自多個不對稱來源之信號貢獻、以及應自校準標的提供足夠資訊以允許至少針對所關注之（多個）層的疊對之計算。
大部分經驗疊對方法無法自多個層分開信號貢獻。例如，反射量測術僅具有單一信號性質：反射強度。光譜反射量測術測量根據波長而變動的樣品反射性，且因此若多個不對稱來源之影響根據波長而變動的貢獻不同則可將其等區分，但反射率信號係總不對稱性之弱指標，且多層的貢獻可能難以分開。此外，裝置中之圖案節距小且據此基於繞射之工具減少到反射率工具，此係因為沒有繞射階係消散的，且據此相同的問題存在於基於繞射之工具。
可使用一種技術以測量來自校準標的之疊對靈敏信號（例如，在圖2之方塊204）且該受測裝置使用穆勒矩陣。穆勒矩陣形式化適用於所有光學計量系統，但不同的系統在如何對其回應方面不同。例如，DBO系統取決於穆勒矩陣，因為其描述信號強度如何隨波長及隨裝置性質變化。這同樣適用於反射儀。橢圓偏振光譜儀可對完整的穆勒矩陣靈敏，或可回應於穆勒矩陣之子集，一般以一些穆勒矩陣元素之技術特定組合表示。雖然在本文中有時提及使用橢圓偏振光譜儀的測量，但應清楚的是，信號形成不取決於使用一種特定類型的計量系統來偵測樣本穆勒矩陣，且可使用橢圓偏振光譜儀以外的系統。
穆勒矩陣 M係描述所測量之樣本的4×4矩陣，且與瓊斯矩陣(Jones matrix) J相關如下（其中T定義於方程式4中，且瓊斯矩陣J描述於方程式2中）： 方程式1
瓊斯矩陣描述樣本-光交互作用如下： 方程式2 方程式3
瓊斯矩陣取決於入射角、方位角、波長以及樣本之結構細節。對角線元素描述極化正交(r ss)及平行(r pp)於入射平面之複數反射率（振幅及相位），該入射平面由照明及收集臂界定。非對角線項r sp及r ps係關於在樣本各向異性存在下s與p偏振狀態之間的偏振轉換。然而，瓊斯矩陣 J元素不易於經實驗獲得。然而，4×4穆勒矩陣M之元素可經實驗導出。
方程式1中之矩陣T係用以自瓊斯矩陣J建構4×4穆勒矩陣，且由下列方程式給出： 方程式4
穆勒矩陣 M可以斯托克斯形式(Stokes formalism)所寫如下： 方程式5
斯托克斯向量 S描述如下： .     方程式6
穆勒矩陣（且具體而言，非對角線的穆勒矩陣元素）對不對稱性及疊對靈敏。疊對靈敏信號是非對角線樣本穆勒矩陣元素的四個組合，其具有來自各層處之疊對的強大貢獻，且可透過適當的信號分析來區分。
舉實例而言，圖4A繪示一完整4×4穆勒矩陣陣列400，其中元素m11用以歸一化剩餘的元素，且各元素係諸如波長之變數的函數。該等交叉極化項（亦即，在該穆勒矩陣中的非對角線元素）對不對稱性（且因此，對疊對）靈敏。例如，若所測量之裝置係對稱的（亦即不存在疊對誤差），則非對角線樣本穆勒矩陣元素之組合理想上將係零。隨著不對稱性增加（亦即疊對誤差增加），非對角線樣本穆勒矩陣元素之組合將增加。舉實例而言，圖4B繪示非對角線樣本穆勒矩陣元素之組合的陣列450（m13+m31、m14-41、m23+m32、及m24-m42），其對於疊對而靈敏。
穆勒矩陣可藉由例如橢圓偏振儀或橢圓偏振光譜儀（諸如以下圖8中所述）來測量，且瓊斯矩陣由給定樣本之第一原理計算。應理解，用於如本文所論述之疊對測量，並非穆勒矩陣 M之所有元素都是需要的。例如，可使用交叉極化項，亦即非對角線方塊光譜。雖然部分或完整的穆勒矩陣可由橢圓偏振光譜儀(MMSE)獲取，但其他裝置（諸如DBO系統、反射儀、或基於影像(image-based, IBO)之工具）可能並不直接判定穆勒矩陣元素，但將由穆勒矩陣中之不對稱元素所產生之信號特徵來測量疊對。
除非可施加疊對偏移以建立裝置之區域中（例如，如圖3B所繪示）或在校準晶圓上（如圖3C所繪示）的校準標的，否則需要用於切割區域內（如圖3A所示）之校準標的之空間。所欲的是最小化此校準區之大小。MMSE可使用兩個校準標的，因為當不存在不對稱（疊對係零）時所測量的信號係零。另一方面，反射率方法可使用三個校準標的，因為當不存在不對稱（疊對係零）時所測量的信號係零。當在兩個方向上（例如在X及Y方向上）測量疊對時，則所不欲的是針對各方向使用分開的校準標的，此係因為這需要兩倍面積。若待將校準直接施加至裝置中之疊對測量，則亦須考慮在沿著兩個軸之疊對所產生之信號之間的交叉相關性影響。
圖5繪示用於受測裝置的二維層對之二維校準標的500的校準標的佈局。例如，校準標的500可位於切割線中，如圖3A所繪示。各盒（例如，A、B、及C）代表用以在校準期間提取信號的分開校準標的。各校準標的A、B、C係類裝置的，亦即，具有與受測裝置相同的圖案，但具有程式化疊對偏移。各校準標的A、B、及C之寬度W及高度H經選擇以匹配測量工具之探針大小。亦選擇盒之間的間隔G以適應計量工具，並且相對於寬度W大致係小的。不同的圖案偏置係基於對標的A、B、及C中之各者的遮罩佈局中之設計而產生。
圖5所示的校準標的佈局可在（對計量工具而言）不透明薄膜上方（或等效地，於未圖案化基材（其係相關於疊對測量的第一層）上方）之第二圖案化層處使用。三個校準標的A、B、及C中之各者在兩個正交方向上（例如沿著X軸及Y軸）具有程式化疊對偏移，其中經程式化的疊加偏移係識別為X i、Y i，其中 i代表校準標的，並且係A、B、或C中之一者。可在任何層處程式化疊對偏移，但可在抗蝕膜中圖案化。可將在類似設計之校準標的A、B、及C之間的間隙(G)有效地減少到零以將探測光束之邊緣效應對結構的影響最小化，進一步將標的大小最小化。額外地，當環繞該標的之圖案亦具有與裝置一致的佈局密度時，切割校準標的表現得最像產品。理想地，圍繞物(S)係所關注層之標的對位及臨界尺寸的標準裝置結構。雖然簡單起見圖5顯示在切割線中之校準標的500，但亦可使用在裝置區中（如圖3B所繪示）或在校準晶圓上（如圖3C所繪示）具有在遮罩中程式化或由微影工具程式化之偏移的區域。
在校準標的之測量期間（例如在圖2之方塊202、204、及206處），兩個信號係自各校準標的獲得，例如，各方向上（例如沿著X軸及Y軸）之疊對偏移一個信號。此等信號可同時或在不同時間獲得。例如，可獲得平行於X軸之信號，及平行於Y軸之另一信號。在一些計量工具中，可同時獲得此等信號，例如，若其等來自處理XY影像，而在諸如一些橢圓偏振光譜儀的其他計量工具中，則需要取得兩個獨立信號。來自標的i之X軸疊對之信號可稱為S xi，而來自標的i之Y軸疊對之信號可稱為S yi。可假設信號係相加的，其中X軸信號以疊對的函數f xx(X)及f xy(Y)，Y軸疊對以等效函數f yx(X)及f yy(Y)，接著「真」疊對誤差(ε x, ε y)： 方程式7 方程式8
針對緊密間隔之校準標的，通常且合理的是假設(ε x, ε y)係恆定的。
參考圖2，一旦在方塊202、204、及206處從校準標的擷取該等信號，則從擷取之校準信號判定對疊對的信號回應(208)。
若方程式7及方程式8中之函數係在X軸及Y軸疊對上係線性的，則其等具有下列形式 方程式9
其中g αβ及c αβ針對各校準標的設計及程序性質（例如，CD、厚度、側壁角）係常數，α表示測量方向（X或Y）且β係疊對誤差之方向（亦係X或Y），且Z β表示沿著軸β的組合疊對偏移及疊對誤差。注意到，方程式9不適用於信號不能係負的之反射性工具。一等效處理針對反射性工具存在，其中針對 f之適當形式係 方程式10
將討論限制在基於對稱的工具（使用信號差異、繞射、或MMSE者，其中信號可係負的）， 方程式11 方程式12 方程式13 方程式14
用於其他基於非對稱之計量工具（諸如反射儀）之擴展係直接的，且可藉由所屬技術領域中具有通常知識者按照上述來判定。自方程式11至14，其遵循理想上所有X i偏移、及所有Y i偏移係不同的。應注意，在方程式11至14中，校準標的A作用為參考標的，其他校準標的之測量信號及程式化疊對偏移與校準標的A比較。
g xy及g yx項係允許以對疊對方向90°建立之信號的交叉相關項。在正交圖案之情況下，此等項預期為零（或至少非常小），但校準機制不假設這是上述情況，因此更好地支援對角線圖案常見的DRAM圖案。
若疊對偏移僅在一個方向上施加（例如，在X軸上），則所有正交偏移項係零。在此情況下，g xx可僅使用兩個標的A及B來判定： 方程式15 但隨後沒有交叉項的評估。
當方程式7或方程式8使用方程式9展開時，兩個常數項之總和，c αx+ c αy可寫為單一常數項c α： 方程式16 其中α係測量方向X或Y。
一旦比例係數g αβ已判定，可能計算校準標的處之真實局部疊對誤差，及常數項c α（若將來自類裝置校準標的之資料用於裝置上測量）兩者。 方程式17 方程式18
方程式17及方程式18可藉由設定X i=Y i=0施加至裝置上測量。
如果將樣本旋轉180°並重新測量，則程式化疊對偏移及真實疊對誤差僅簡單地改變符號，此係因為其等不取決於測量定向。旋轉該信號時以上撇號指示該信號， 方程式19 接著 方程式20
亦即，常數項係在傳統疊對測量中之工具誘發偏移(tool induced shift, TIS)的光譜當量(spectral equivalent)，且可藉由以校準標的之180°旋轉來執行額外測量而在校準程序期間易於判定。施加方程式20至三個校準標的A、B、及C全部，在各情況下應產生c α之相同結果，而允許獲取誤差及不確定度位準之偵測、或僅需要在180°下之單一取得。因此，在無需關於在各軸中的信號之間串擾、或當疊對係零時的信號值做假設的情況下，可使用方程式17及方程式18。
此方法使用用於校準一維（單軸）疊對之兩個校準標的及用於校準二維（X及Y兩者）疊對之三個校準標的。
假設疊對誤差ε x及ε y對於所有校準標的均相同。由切割線中的N個校準標的所佔據的線性距離係大約N(W+G)。若疊對程序公差係T且掃描器場寬度係Ω，則對於受控制之程序，在最外校準標的之間程序疊對(δε)中的最大變化係 方程式21
施用Ω = 20 mm、W = 50 µm的最差狀況值，其可視為給定切割線寬度的上限，且G=10 µm、及N=3，最大程序疊對變化係0.01T。此係標的最大測量不確定度10%的顯著比例，但應注意，此係最差狀況評估，其可藉由將參考標的A放置在校準標的陣列中間且由外而內建立來減輕，使得沒有單一標的距參考標的之距離超過陣列寬度的一半。
校準標的近區的影響可藉由將所測量之疊對結果適配至針對微影工具照射內位置的疊對變化之標準模型而移除。模型預測在校準標的位置之間ε x及ε y之變化，其可接著在分析中校正。可能需要迭代方法，其中首先假設ε x及ε y係恆定的，且接著在後續步驟中使用適配至先前階段中所測量之疊對的模型校正。對於緊密間隔之標的，不太可能將需要多於兩個迭代，但若需要，可使用更多的迭代。
據此，在圖2之方塊208中，基於所擷取的校準信號，對疊對的信號回應可判定為比例係數g αβ及常數項c α。然而，上述描述係僅基於兩個層中之疊對。針對兩層及上文參考圖5所描述之之概念可延伸至多層，其中將一個校準標的添加至待測量之各疊對向量。
圖6繪示用於二維多層受測裝置之一組多層校準標的600。類似於圖5所示的校準標的500，校準標的600可位於切割線中（如圖3A所繪示），但可替代地位於產品區中（如圖3B中所繪示）或在校準晶圓上（如圖3C所繪示）。各盒（例如，A、B、C、D、E、及F）代表用以在校準期間提取信號的分開校準標的。應理解，分開校準標的之數目取決於層數，且因此，可使用比圖6所示額外的或更少的校準標的。各校準標的A、B、C、D、E、及F係類裝置的，亦即，具有與受測裝置相同的圖案，但具有程式化疊對偏移。
各校準標的A、B、C、D、E、及F接受與裝置區相同的處理、及相同的圖案化。如先前所提及，若所欲的程式化疊對偏移可在產品區中施加，而非在切割線中的校準標的。若程式化疊加偏移係由微影工具產生，則一或多個相同校準晶圓應係用於各圖案化步驟，且將程式化疊對偏移施加至不同區域，以產生等效於圖6所示之佈局的校準標的之陣列，雖然該等標的不需要配置成一線。二維佈局將更緊湊且將減少真實疊對隨位置變化的影響。
在各圖案化步驟中，在所欲般多的校準標的中施加程式化偏置。對於圖案化步驟 L之校準標的 i，沿著軸α（α=X或Y）之信號由方程式22給定，經受相同的線性假設。此處X ij及Y ji係施加至層j處之標的i的疊對偏移，j ≤ L。ε xj及ε yj項係在層j處各別在X及Y方向之疊對誤差。g αX、g αX、及c α項對在陣列中各標的均相同，因為各標的除了針對疊對偏移外均相同。 方程式22
假設校準目標的數目至少與g αX、g αX及c α項之組合數目一樣多，則可解出方程式22。以矩陣形式重寫方程式22，形成方程式23： 方程式23
遵循先前使用之方法並從所有其他者減去參考校準標的r的信號，給出方程式24： 方程式24 或 方程式25
矩陣大小減一，且雖然非必要，但使用校準標的A作為參考標的並且指定指數r=0是方便的。若g αX、g αX及c α項之總數係N，且存在N個信號，則 Z係正方形且 方程式26
從方程式26可看出，當選擇疊對偏移X ij及Y ji時需要反矩陣 Z -1在層L處針對N個所欲測量而存在。不需要存在多於一組N個滿足此條件之標的，此係因為正確組係已知且可經選擇以用於資料收集。
方程式11至14係N=3之方程式26的特殊情況。方程式23中常數項c α可藉由在校準標的之180°旋轉之後收集信號並使用方程式20來再次判定。
若測量多於N個標的，則可使用方程式25的最佳適配解，雖然代價是在收集資料的費時更長。
為了說明該程序，可使用簡化。校準標的A係用作為參考標的且以零疊對偏移設計。除了在各一維圖案層處之一者並且在各二維圖案層處之兩者之外，所有其他校準標的具有零疊對偏移。針對來自校準標的A（亦即，參考標的）之信號使用指數0，且針對二維的情況具有圖案化層L之標的i及j中之疊對偏移，接著針對層L之比例分量g αβL之結果與其中X A=0及Y A=0之方程式11至14相同： 方程式27 方程式28 方程式29 方程式30
自方程式27至30，用於用以校準相同圖案層中之疊對的信號回應的程式化疊對偏移之條件係 方程式31
此條件等效於要求方程式25及方程式26中之 Z具有有效的反矩陣。根據方程式31，即使具有符號變化，施加至兩個校準標的之疊對偏移不能係相同的值，否則其可能被視為明顯的配置。例如，若一個校準標的經圖案化成具有X=10nm及Y=10nm之疊對偏移，則其他校準標的不應設計成具有X=-10nm、Y=-10nm之疊對偏移。
經受方程式31中之條件，可取決於應用來選擇疊對偏移範圍以給出最佳結果。例如，藉由選擇其係圖案節距之一小部分的疊對偏移，可假設測量信號及疊對之間的線性關係。在一些情況下，已知對疊對之信號回應在大的數值會變成非線性。例如，在接觸孔之兩層對準的情況下，當疊對誤差係圖案節距之一半時發生測量不定性，且在較低的數值處可能發生非線性。當選擇用於疊對偏移之一上值時，所欲的是考慮由正常程序變化引入的額外疊對，以及可為了實驗及驗證之目的添加任何額外的疊對，例如由程式化該掃描器以刻意偏移所印刷之圖案。
亦所欲的是方程式27至30中之分母儘可能大，此係因為這將減少所測量g αβj係數之不確定度。應考慮到程式化偏移以不引起缺陷模態（諸如在雙圖案程序或其他潛在模態中的非常薄的裂片），此係因為非中心的對位窗並非設計標的的部分。
合適的範圍之實例將係對於所測量之層基於在疊對程序公差T α之疊對偏移。在一般情況下，公差隨定向而變化，但簡單方法可設定X i=T x、X j=-T x/2、Y i= T y/2、及Y j=-T y的疊對偏移。接著 方程式32 方程式33
以零疊對偏移圖案化之任何校準標的（諸如用以導出方程式27至30之參考標的）可係晶圓之產品區的一部分（例如受測裝置），例如若合適區域足夠靠近切割線。此條件一般符合記憶體產品（DRAM及3DNAND）。「足夠靠近」的條件可使用用以導出方程式21的方法判定。
額外地，用以導出方程式24之方法不需要用作為參考標的之相同校準標的。減去的目的係從分析消除未知的疊對誤差。因此，可能從校準陣列或從裝置（例如受測裝置）之附近區域中選擇不同參考標的，以用於處理各校準標的處之信號。這允許自所選之標的對選擇信號以最小化間隔，且因此減少由兩個校準標的中疊對誤差相同的假設而產生的任何誤差。
這在校準標的是接收由微影工具程式化之疊對偏移的裝置之區域時係特別有用。例如，微影工具需要能夠將疊對偏移自經程式化量Z改變至參考值（在非程式化之疊對誤差可以被認為是恆定的足夠小的距離下，其可能係零）。若各偏移區域具有其自身的參考區域，則此條件更容易滿足。
若程序疊對公差T係大的，且一般的晶圓內疊對變化顯著較小（例如T的50%或更少），則可使用裝置區中之遮罩偏置（例如，如圖3B所繪示）而製作所有校準標的，且在切割線中不需要標的。可使用X i=T x/2、X j=-T x/4、Y i= T y/4、及Y j=-T y/2的遮罩偏置。接著校準標的不需要以一排放置以適配於切割線內，而是可更方便地配置在矩形圖案中以最小化它們之間的總疊對變化。此情形比起DRAM更可能在3DNAND程序中發生，其中程序公差T較小。
據此，參考圖2，方塊208，基於所擷取的校準信號，對多層內之疊對的信號回應可被判定為比例係數g αXj、g αYj、及常數項c α。受測裝置可定位在計量系統中(210)，且信號係以與校準標的相同的方式從受測裝置擷取(212)。接著可基於所擷取之信號及對疊對的經校準信號回應而判定受測裝置的疊對(214)。
校準標的允許判定在圖案層 L處對在各圖案化層中之疊對偏移的信號回應，但不允許自受測裝置中取得一對信號S x及S y來測量個別的疊對誤差。為了疊對控制之目的，最重要的是知道所印刷之最新層的疊對誤差。若在顯影步驟下進行測量，則該等結果可用以使用標準半導體程序控制技術來調整微影工具。
若相同晶圓上之相同位置係在每一圖案化步驟下測量（包括間節距分割步驟），直到目前層，則該等測量可以用作為針對該等先前層之疊對向量，該等先前層使用方程式22，其中針對裝置上測量所有X ij及Y ij項設定成零： 方程式34
在一個實施方案中，g αXj、g αYj、及c α項係從校準標的得知，且對於j ＜ L之疊對誤差ε αj係由先前測量前饋。若交叉項g xyj及g yxj係零或足夠接近零，則沿軸α之信號擷取足以測量在層L沿著該軸之疊對。若交叉項不夠接近零，則即使僅所欲的是在一個軸中控制疊對仍需要沿著兩個軸的擷取。進一步，若將此等結果針對交叉項不係零之後續層測量前饋，則即使在目前層處不需要疊對控制，為了準確測量，仍需要兩個軸之結果。上述程序假設在微影步驟中疊對並未由後續處理修改。然而，此假設已知為不真實的。例如，在蝕刻程序期間，可藉由不對稱性及其他效應在顯影及蝕刻後測量之間修改疊對。
在一個實施方案中，係數g αX、g αY、及c α係另一變數的函數，諸如波長、入射角(angle of incidence, AOI)、偏振狀態、或其任何組合。來自橢圓偏振光譜儀之信號係光譜。反射率工具（例如反射儀）可與光譜儀匹配，且因此其信號亦可係波長的函數。其他計量工具（例如基於繞射者），即使在不存在漸逝繞射階的情況下作為反射儀操作，亦可在光徑中使用濾色器來擷取多個離散波長的信號。擴展以變成變數函數之g αX、g αY、及c α之並不限於波長，但可係入射角或偏振狀態的函數。在所有情況下，在該變數之離散值下的少數信號的收集（例如藉由使用濾色器）與對變數數值之廣泛範圍的快速收集相比之下較不係所欲的。
圖7A繪示用於受測裝置的疊對信號回應700，其中X軸繪示波長，且Y軸係任意單位。疊對信號回應700係來自半導體晶片之裝置區中之一個位置的實驗資料，其針對從基於穆勒矩陣的SE (Mueller-Matrix based SE, MMSE)工具的一個軸中之信號隨波長的變化。穆勒矩陣中非對角線元素之所有四個組合係不對稱的指示，且因此對應於信號S α(λ)，其中為了清楚起見，信號的波長相依性已變得明確。在晶圓上的不同位置處執行多個測量，並針對目前層的參考疊對測量（例如，ε αL）計算該迴歸斜率產生圖7B。圖7B係繪示圖7A中所示之信號的疊對靈敏度的圖750，其計算自相對於參考疊對測量的線性迴歸之斜率絕對值。當信號大部分回應於該目前層疊對時，最強的反應發生，即g αbL(λ)比任何其他項更強。對於所有穆勒矩陣信號元素，靈敏度最強的波長不相同，這顯示此信號比一個基於單一參數（諸如反射性）者更豐富。
在光譜工具中所測量之g αβj(λ)係數中的不確定度可藉由執行局部平滑化而減少。存取全光譜允許平滑化程序調整至g αβj(λ)曲線之形狀，且因此提供比離散情況更大的彈性。在以少數離散波長下操作的一計量工具中，多波長平均係由各濾波器之通帶寬度執行，且不可能進一步平滑化。
當表示為一組變數 k之向量時，其可係波長且亦可係多維的，且以 k的離散值取樣，方程式34變成 方程式35 其中已添加下標k以指示在間隔k處的S取樣以及在相同間隔處之係數g αβkj及c α的計算。以單一變數k的矩陣形式，方程式35變成 方程式36 方程式37
接著，因為值 G及 C自校準得知，所以所有層之疊對可由以下計算 方程式38 假設 G -1存在。計算疊對值 E的其他手段是可行的。 G的反矩陣存在的要求至少需要與未知疊對值一樣多的變量k樣本，且使用濾色器以提供光譜取樣的計量工具不太可能滿足此條件。若需要， C可藉由使用方程式20在0及180°定向測量來判定，而非使用校準期間所判定的值來判定。
在一個實施方案中，產品結構的足夠準確模型可用以產生在計量工具中的信號的準確模擬，從而允許預測g αβj(λ)係數的值及程序變化之影響（例如CD或膜厚度）之效應被建模
雖然完全準確模型可消除對經驗校準之需要，但除了最簡單的情況外，模型可能不夠詳細，無法替代實驗方法。
模擬可藉由使g αβj(λ)曲線之基本形狀已知而幫助平滑實驗結果。
實驗確定係數g αβj(λ)可不對所有程序條件有效。對臨界尺寸、膜厚、邊緣形狀及其他性質之變化可修改反應，且引起測量誤差增加，且隨著程序偏移增加，該方法充分地判定疊對。該等變化將在所有情形中發生，但與程序條件相對穩定且變化不頻繁的產品線相比，在程序變化頻繁的研發中尤其明顯。
模擬可幫助指示給定解法之穩固性，但如上所述，模型在實際程序環境中通常並不足夠準確以取代實驗方法。
若在校準標的中使用疊對偏移，則在各掃描器場內至少印一組校準標的。對於所測量之各校準標的組，在一或多個晶圓上，得到一組g αβj(λ)係數。然後可能判定g αβj(λ)結果的可變性，其具有如所測量之晶圓上所發現之程序變化。若需要，故意的程序變化可將判定擴展至整個程序範圍。
若該工具基於亦能執行OCD測量之技術，則該收集光譜可用於該目的以及疊對測量。雖然OCD測量可能可能對其他目的有用，但對測量程序性質並不是必需的。而是，機器學習方法可用以將自所收集之光譜的資料連結至係數中之測量變化。此方法可在測量期間適用，且可用以偵測超出目前校準之安全操作區域的偏移、或可用以修改校準以適應程序改變。
如果校準標的係由程式化遮罩偏移產生，則校準標的將存在於所有產生晶圓上，在這種情況下，另一種方法係在執行配方常規地（或如所需的以較少的頻率）在每一晶圓上進行校準。如果需要，完成此操作的頻率和假設校準有效的區域，可以從係數隨程序條件變化的實驗研究中判定。另一種方法將在固定的時間或空間間隔中執行校準，例如每場一次或甚至更頻繁，若每個場中存在超過一個校準集合，且自最接近距離點對任何測量位置施加校準。所選擇校準區可限於相同的掃描器場作為裝置內測量，或所使用的不同條件。
在以此方式測量之期間執行校準步驟將增加測量各晶圓的總時間。然而，校準標的數目為10的數目級，而現代的產品疊對取樣為每個照野100個位置或更多。在測量的時間增加至多10%應根據測量能力或配方對程序變化的穩健性的任何改善來判斷。
若佈局需求及空間限制是必要的，則在個別校準標的（例如，圖6中所繪示）可局部分布，只要維持個別程式化疊對誤差，整個陣列的總疊對變化仍小，且重要的是個別元素周圍的局部圖案密度一致。
藉由程式化微影工具疊對產生校準標的可為有利的，因為其消除該切割道中之特殊校準標的的需求。在此情況下，可選擇特殊校準晶圓，且在處理期間在各圖案化步驟上可施加程式化疊對偏移。例如，如圖3C所示，可有利地將類裝置驗證標的置於具有經程式化二維遮罩偏移的切割線中。將來自該驗證標的之信號與來自裝置區之附近區域的信號進行比較，允許驗證所校準之斜坡 G保持有效，或替代地，從一組用於不同程序條件之值中選擇 G。沒有必要為每個圖案化步驟提供驗證標的，但至少對具有最小公差的步驟這樣做以處理引起的疊對變化是有利的。
如本文所述，多層校準方法之使用允許施加相同分析於該等係數g αβj(λ)中之各者且對各基於穆勒矩陣之不對稱性元件進行相同分析。分析可選擇與每一層之疊對誤差最接近的特定信號分量的波長範圍，且施加結果以減少除了所關注之一層之外的諜對誤差之貢獻，如所提及的是，其通常但不一定為最近之經圖案化之層。若需要，代替波長或除了波長之外，可使用一或多個其他變數（諸如AOI或偏振狀態）。亦可能從裝置結構的單一對（X及Y軸）信號擷取來確定多層之疊對貢獻，其為該技術之另一優點。
來自校準標的及受測裝置之信號的測量可使用反射儀、橢圓偏振儀、散射儀或任何其他適當的儀器來執行。舉實例而言，圖8繪示光學計量裝置800，其可為橢圓偏振光譜儀，其可用於使用來自基於穆勒矩陣之至少一部分的來自複數個校準標的疊對的經校準反應來執行裝置之疊對測量，例如非對角線元素。樣本801包括受測裝置及/或校準標的，例如，如圖3A、圖3B、及圖3C所繪示。樣本801可為例如半導體晶圓或平板顯示器或任何其他基材，且由平台803支撐，平台803可為極座標（亦即，R-θ）平台或x-y轉譯平台，其可受控制以將校準標的及受測裝置放置在計量設備的光軸內以獲取信號。
光學計量裝置800係繪示為旋轉補償器橢圓器800，其在樣本801上執行校準標的及裝置的測量（且在本文中有時稱為橢圓偏振儀800）。橢圓偏振儀800包括偏振狀態產生器(polarization state generator, PSG) 802及偏振狀態偵測器(polarization state detector, PSD) 812。PSG 802產生具有已知偏振狀態的光，且係繪示為包括兩個寬頻光源804及806，例如分別為氙弧燈和氘燈，以產生具有200-3100nm之範圍的光。分光器808結合來自光源804、806的光，而偏振器810產生已知偏振狀態。應理解，若需要，可使用額外的、不同的、或更少的光源。另外，若需要，橢圓偏振儀800可係單色的，具有可變入射角度以提供角度解析測量。
PSD 812包括偏振元件（其稱為分析器814）、光譜儀816、及偵測器818（其可係例如冷卻CCD陣列）。分析器814係繪示為經由光纖纜線820而耦接至光譜儀816及偵測器818。應理解，其他配置係可行的，諸如從分析器814直接照射光譜儀816而無光纖纜線820。
橢圓偏振儀800係繪示在PSG 802與PSD 812之間具有兩個旋轉補償器822及824。若需要，橢圓偏振儀800可使用單一旋轉補償器822或824，例如，在PSG 802與樣本801之間或在樣本801與PSD 812之間。橢圓偏振儀800可進一步包括在樣本801之前及之後的聚焦元件826及828，如圖8中所繪示。聚焦元件可係（例如）折射透鏡、或反射透鏡。
在橢圓偏振儀800傾斜地照射樣本801，例如，以相對於表面法線801 normal的非零值θ處。例如，橢圓偏振儀800可以介於50°至85°之間的角度（例如，以65°）照射樣本801，但若需要則可使用其他角度。如上文所討論，若使用單色光，可變化入射角以導出角度解析測量。
如圖8中所繪示，偵測器818耦接至至少一個處理器830，諸如工作站、個人電腦、中央處理單元或其他適當電腦系統、或多個系統。應理解，可以使用一個處理器、多個單獨的處理器或多個鏈接的處理器，所有在本文中可互換地稱為處理器830、至少一個處理器830、一或多個處理器830。處理器830較佳地包括在光學計量裝置800中、或連結至該光學計量裝置、或以其他方式與該光學計量裝置相關聯。例如，處理器830可控制樣本801的定位，例如藉由控制耦接至夾盤的平台803的移動。例如，平台803可能夠在笛卡爾（亦即X和Y）座標或極座標（亦即，R和θ）座標或兩者的某種組合中水平運動。平台亦可能夠沿著Z座標垂直運動。處理器830可進一步控制夾盤的操作以保持或釋放樣本801。處理器830亦可收集及分析得自偵測器818之資料。處理器830可分析資料以判定一受測裝置之一或多個物理疊對，如本文所述，使用對由校準標的判定之對疊對的信號回應。
處理器830包括含記憶體834的至少一個處理單元832以及包括例如顯示器838及輸入裝置840的使用者介面。使電腦可讀的程式碼體現的非暫時性電腦可使用之儲存媒體842可由處理器830使用，用於引起該至少一個處理器控制光學計量裝置800，及執行包括本文所述之分析的功能。用於自動實施本實施方式中所描述之一或多個動作的資料結構及軟體碼可由所屬技術領域中具有通常知識者按照本揭露予以實作，並儲存在例如一電腦可使用之儲存媒體842上，該儲存媒體可係可儲存碼及/或資料以供電腦系統（諸如處理單元832）使用的任何裝置或媒體。電腦可使用之儲存媒體842可係但不限於磁性及光學儲存裝置，快閃驅動，諸如磁碟機、磁帶、光碟、及DVD（數位多功能光碟或數位視訊光碟）。通訊埠844亦可用以接收用以程式處理器830之指令，以執行本文所述之功能之任何一或多者，且可表示諸如至網際網路或任何其他電腦網路之任何類型的通訊連結。通訊埠844可進一步在前饋或反饋程序中匯出信號（例如具有測量結果及/或指令）至另一系統（諸如外部處理工具），以基於該等測量結果來調整與樣本之製造程序步驟相關聯的一程序參數。此外，本文所述之功能可整體或部分地體現於特定應用積體電路(application specific integrated circuit, ASIC)或可程式化邏輯裝置(programmable logic device, PLD)之電路系統內，且該等功能可以電腦可理解之描述符語言予以體現，該電腦可理解之描述符語言可用來建立如本文所述般操作的ASIC或PLD。來自資料分析之結果可存儲在例如與樣本801相關聯的記憶體834中及/或提供至使用者（例如，經由顯示器838、警報器或其他輸出裝置）。此外，分析之結果可回饋至程序設備，以調整適當的圖案化步驟以補償任何偵測到的疊對變化。
橢圓偏光儀通常檢查由樣品反射或透射引起的光p-及s-分量的變化。例如，將具有來自PSG 802之已知偏振狀態之光產生且入射於樣本上，且藉由PSD 812測量偏振狀態之所得變化。偏振狀態之變化通常描寫如下： 方程式39
在方程式39中，E p及E s分別為橢圓偏振入射光的平行分量和垂直分量、E’ p及E’ s分別是橢圓偏振反射光的平行分量和垂直分量、而R p及R s為樣品對平行和垂直光分量的反射係數。橢圓偏振樣本參數ψ及Δ接著習知地如下判定： .       方程式40
至少使用橢圓偏振儀800產生之穆勒矩陣的非對角線元素，在圖案層 L處對各圖案化層中的疊對偏移之信號回應的判定可自校準標的判定且可施加至來自受測裝置的測量信號以判定如上文所論述之疊對。
圖9係一流程圖900，其繪示，如本文所論述，一種裝置之疊對控制的方法。該方法可使用光學計量裝置來執行，諸如橢圓偏振光譜儀（諸如圖8所繪示）、光譜反射儀、散射儀、旋光儀等。在方塊902，光學計量裝置取得來自複數個校準標的之第一組信號，其中各校準標的具有與裝置相同的圖案，其中各校準標在圖案中具有已知疊對偏移，例如，如參考圖2之方塊202、204、及206中所論述。例如，圖案中之已知疊對偏移可藉由微影遮罩中之程式化偏置引入，或可使用調整微影工具引入。例如，複數個校準標的可位於切割線（例如，如圖3A中所繪示），或在具有受測裝置之晶圓的產品區中（例如，如圖3B所示）。複數個校準標的可產生於一校準晶圓上，該校準晶圓與具有受測裝置之晶圓分離（例如，如圖3C所示）。在一些實施方案中，校準標的中之一或多者可具有零疊對偏移。例如，受測裝置可作用為具有零疊對偏移之校準標的的一者，或具有零疊對偏移之校準標的可接近受測裝置。已知的疊對偏移可包括在兩個方向中的疊對偏移。此外，複數個校準標的可包括對於裝置上之各圖案步驟的兩個校準標的。可選擇各校準標的中之疊對偏移，使得複數個校準標的中使用的校準標的數目大於在裝置中待測量之分開疊對誤差的數目。一種用於自複數個校準標的獲得第一組信號的方法，其中各校準標的具有與裝置相同的圖案，例如，在圖案中具有已知疊對偏移之各校準標的可包括光源及偵測器、及可選的光學元件（諸如PSG 802及PSD 812（諸如在圖8中所繪示））、及處理器830，其具有專用硬體或在光學計量裝置800中的記憶體834或及/或媒體842中實現可執行碼或軟體指令。
在方塊904，基於來自複數個校準標的之第一組信號判定待疊對的信號回應，例如，如參考圖2之方塊208所論述。例如，從複數個校準標的獲得第一組信號可包括自第一校準標的獲得第一信號與第二校準標的獲得的第二信號，且信號回應可藉由判定基於第一信號與第二信號之差值信號而判定，且接著基於差值信號判定信號回應。例如，第二校準標的可具有零疊對偏移，例如，作為參考校準標的操作，且可接近第一校準標的及/或可為受測裝置。在已知的疊對偏移包括在兩個方向上的疊對偏移且複數個校準標的包括對於裝置上之各圖案步驟的兩個校準標的的情況下，該信號回應係在兩個方向兩者上測定。例如，複數個校準標的可係足以允許信號回應於在該裝置之各圖案步驟中在兩個方向中待判定之疊對的數個校準標的。此外，第一組信號可為一或多個變數的函數，諸如光譜、偏振狀態、入射角或其組合的一或多者，其可被分析以從裝置之各圖案步驟中分離貢獻。在一些實施例中，可針對不同程序條件判定對疊對之多個信號回應。一種用於判定對基於自複數個校準標的之第一組信號的疊對的信號回應的方法，例如，可包括處理器830，具有專用硬體或在光學計量裝置800中的記憶體834或及/或媒體842中實現可執行碼或軟體指令。
在方塊906，光學計量裝置獲得來自裝置之第二組信號，例如，如參考圖2之方塊210及212所論述。一種用於自裝置獲得第二組信號的方法，例如，可包括光源及偵測器、及可選的光學元件，諸如PSG 802及PSD 812（諸如在圖8中所繪示），及處理器830，具有專用硬體或在光學計量裝置800中的記憶體834或及/或媒體842中實現可執行碼或軟體指令。
在方塊908，基於第二組信號及信號回應判定裝置中之疊對誤差，例如，如參考圖2之方塊214所論述。在第一組信號為一或多個變數的函數，諸如光譜、偏振狀態、入射角或其組合的一或多者，該等變數經分析以從裝置之各圖案步驟中分離貢獻的情況下，可使用至少兩個信號回應以判定對各圖案化步驟在一個方向上之疊對誤差。在一些實施方案中，例如，可自在相同位置且在兩個方向處之複數個校準標的收集至少三對信號回應，且可用於確定對各圖案步驟及各方向的疊對誤差。一種用於基於第二組信號及信號回應來判定疊對誤差的方法，例如，可包括處理器830，具有專用硬體或在光學計量裝置800中的記憶體834或及/或媒體842中實現可執行碼或軟體指令。
另外，在一些實施方案中，可基於來自第一組信號的信號回應判定複數個校準標的中的疊對誤差。
在一些實施方案中，例如，在複數個校準標的在與有受測裝置之晶圓分離的校準晶圓上的情況下，光學計量裝置可自接近裝置之切割線中之第二校準標的獲得第三組信號（例如，如圖3C所繪示），且使用第三組信號驗證基於第一組信號所判定之對疊對的信號回應。
在一些實施方案中，經判定的疊對誤差可發送至處理工具以調整裝置的進一步處理。該光學計量裝置可自該裝置獲得第三組信號，且可基於該第三組信號來判定用於疊對的該信號回應。
雖然本發明係為了教導之目的而關聯於具體實施例來說明，但本發明不限於此。可在不悖離本發明之範疇下進行各種調適及修改。因此，隨附申請專利範圍之精神及範疇不應限於前述說明。
100:裝置 102:基材 110:線 112,114,116:層 118:箭頭 120:線 150:裝置 152:基材 154:氧化物/圖案化氧化物層 156:鎢/圖案化鎢層 160,170:結構 172,174:箭頭 180:結構 200:流程圖 202:方塊 204:方塊 206:方塊 208:方塊 210:方塊 212:方塊 214:方塊 300:部分 302:裝置 304:校準標的 306:切割線 308,310:產品區 320:部分 322:裝置 324:校準標的 326:切割線 328:產品區 330:部分 332:裝置 336:切割線 338:產品區 340:晶圓 344:校準標的 400,450:陣列 500,600:校準標的 700:疊對信號回應 750:圖 800:光學計量裝置/橢圓偏振儀 801:樣本 801normal:表面法線 802:產生器/PSG 803:平台 804,806:光源 808:分光器 810:偏振器 812:偏振狀態偵測器/PSD 814:分析器 816:光譜儀 818:偵測器 820:光纖纜線 822,824:旋轉補償器 826,828:聚焦元件 830:處理器 832:處理單元 834:記憶體 838:顯示器 840:輸入裝置 842:儲存媒體/媒體 844:通訊埠 900:流程圖 902:方塊 904:方塊 906:方塊 908:方塊 A:校準標的/標的 B:校準標的/標的 C:校準標的/標的 D:校準標的 E:校準標的 Ep:平行分量 Ep’:平行分量 Es:垂直分量 Es’:垂直分量 F:校準標的 G:間隔/間隙 H:高度 S:圍繞物 W:寬度
[圖1A]繪示一裝置的一結構的等角視圖，可針對該裝置判定裝置上之疊對測量。 [圖1B]繪示另一裝置之製造的等角視圖，可針對該裝置判定裝置上之疊對測量。 [圖2]繪示一流程圖，其繪示使用來自複數個校準標的之疊對信號回應之多層校準測量裝置的疊對之程序的實例。 [圖3A]繪示一晶圓之一部分的俯視平面圖，其包括待測量疊對的裝置、及在切割線中的複數個校準標的。 [圖3B]繪示一晶圓之一部分的俯視平面圖，其包括待測量疊對的裝置、及在具有該裝置之晶圓的一產品區中的複數個校準標的。 [圖3C]繪示一晶圓之一部分的俯視平面圖，其包括待測量疊對的裝置、及包括複數個校準標的之分開校準晶圓。 [圖4A]繪示完整4×4穆勒矩陣(Mueller Matrix)陣列的實例。 [圖4B]繪示對於疊對靈敏之非對角線樣本穆勒矩陣元素之組合的陣列。 [圖5]繪示用於受測裝置的二維層對之二維校準標的的校準標的佈局。 [圖6]繪示用於二維多層受測裝置之一組多層校準標的。 [圖7A]繪示一受測裝置的疊對信號回應。 [圖7B]係繪示圖7A中所示之信號的疊對靈敏度的圖，其計算自相對於參考疊對測量的線性迴歸之斜率。 [圖8]繪示一橢圓偏振光譜儀之形式的光學計量裝置，其可用於使用對來自複數個校準標的之疊對的經校準回應來執行裝置之疊對測量。 [圖9]係一流程圖，其繪示使用對來自複數個校準標的之疊對的經校準回應之裝置的疊對控制的方法。
900:流程圖
902:方塊
904:方塊
906:方塊
908:方塊

Claims (20)

  1. 一種用於對受測裝置進行裝置上疊對測量的方法，該方法包含：自複數個校準標的獲得第一組信號，其中各校準標的具有與該受測裝置相同的圖案，各校準標的在該圖案中具有已知疊對偏移；基於該第一組信號判定對於疊對的信號回應；自該受測裝置獲得第二組信號；及基於該第二組信號及該信號回應判定在該受測裝置中之疊對誤差。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含將所判定的該疊對誤差發送至處理工具以調整該受測裝置之進一步處理。
  3. 如請求項1之方法，其中該複數個校準標的中之一或多者具有零疊對偏移。
  4. 如請求項1之方法，其中自該複數個校準標的獲得該第一組信號包含自第一校準標的獲得第一信號及自第二校準標的獲得第二信號，且其中判定該信號回應包含：基於該第一信號與該第二信號判定差值信號；及基於該差值信號判定該信號回應。
  5. 如請求項1之方法，其中一或多個校準標的係在具有該受測裝置之晶圓的產品區中。
  6. 如請求項1之方法，其中該已知疊對偏移包含在兩個方向上的疊對偏移，且其中該複數個校準標的對於該受測裝置上之各圖案步驟包含兩個校準標的，其中該信號回應係在該兩個方向的兩者上所判定。
  7. 如請求項1之方法，其中各校準標的中之該已知疊對偏移經選擇，使得在該複數個校準標的中使用的校準標的數目比在該受測裝置中之分開的疊對誤差的數目大一。
  8. 如請求項1之方法，其中該圖案中之該已知疊對偏移係藉由微影遮罩中之程式化偏置或藉由對微影工具之調整而引入。
  9. 如請求項1之方法，其中該複數個校準標的係在切割線中或在校準晶圓上。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含：自接近該受測裝置之第二校準標的獲得第三組信號；及使用該第三組信號驗證對於疊對的該信號回應，對於疊對的該信號回應係基於該第一組信號所判定。
  11. 一種光學計量受測裝置，其經組態用於對受測裝置進行裝置上疊對測量，該光學計量受測裝置包含：光源，其產生入射於樣本上及藉由該樣本反射的光；至少一偵測器，其在該光由該樣本反射之後接收該光；至少一處理器，其經耦接至該至少一偵測器，其中該至少一處理器經組態以：自複數個校準標的獲得第一組信號，其中各校準標的具有與該受測裝置相同的圖案，各校準標的在該圖案中具有已知疊對偏移；基於該第一組信號判定對於疊對的信號回應；自該受測裝置獲得第二組信號；及基於該第二組信號及該信號回應判定在該受測裝置中之疊對誤差。
  12. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中該複數個校準標的中之一或多者具有零疊對偏移。
  13. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中該至少一處理器係經組態以藉由經組態以自第一校準標的獲得第一信號及自第二校準標的獲得第二信號而自該複數個校準標的獲得該第一組信號，且其中該至少一處理器經組態 以藉由經組態以進行下列來判定該信號回應：基於該第一信號與該第二信號判定差值信號；及基於該差值信號判定該信號回應。
  14. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中一或多個校準標的係在具有該受測裝置之晶圓的產品區中。
  15. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中該已知疊對偏移包含在兩個方向上的疊對偏移，且其中該複數個校準標的對於該受測裝置上之各圖案步驟包含兩個校準標的，其中該信號回應係在該兩個方向的兩者上所判定。
  16. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中各校準標的中之該已知疊對偏移經選擇，使得在該複數個校準標的中使用的校準標的數目比在該受測裝置中之分開的疊對誤差的數目大一。
  17. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中該圖案中之該已知疊對偏移係藉由微影遮罩中之程式化偏置或藉由對微影工具之調整而引入。
  18. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中該複數個校準標的係在切割線中或在校準晶圓上。
  19. 如請求項11之光學計量受測裝置，其中該至少一處理器進一步經組態以：自接近該受測裝置之第二校準標的獲得第三組信號；及使用該第三組信號驗證對於疊對的該信號回應，對於疊對的該信號回應係基於該第一組信號所判定。
  20. 一種光學計量受測裝置，其經組態用於對受測裝置進行裝置上疊對測量，該光學計量受測裝置包含：光源，其產生入射於樣本上及藉由該樣本反射的光；至少一偵測器，其在該光由該樣本反射之後接收該光； 用於自複數個校準標的獲得第一組信號的構件，其中各校準標的具有與該受測裝置相同的圖案，各校準標的在該圖案中具有已知疊對偏移；用於基於該第一組信號判定對於疊對的信號回應的構件；用於自該受測裝置獲得第二組信號的構件；及用於基於該第二組信號及該信號回應判定在該受測裝置中之疊對誤差的構件。
TW111112293A 2021-03-30 2022-03-30 用於經驗疊對測量之多層校準 TWI823315B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163168181P 2021-03-30 2021-03-30
US63/168,181 2021-03-30
US17/707,776 US20220326626A1 (en) 2021-03-30 2022-03-29 Multi-layer calibration for empirical overlay measurement
US17/707,776 2022-03-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202303291A TW202303291A (zh) 2023-01-16
TWI823315B true TWI823315B (zh) 2023-11-21

Family

ID=83459893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111112293A TWI823315B (zh) 2021-03-30 2022-03-30 用於經驗疊對測量之多層校準

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220326626A1 (zh)
KR (1) KR20230152145A (zh)
TW (1) TWI823315B (zh)
WO (1) WO2022212474A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030169423A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-11 Nova Measuring Instruments Ltd. Method and system for overlay measurement
US20030223630A1 (en) * 2002-02-15 2003-12-04 Kla-Tencor Corporation Overlay metrology and control method
US20190004438A1 (en) * 2015-01-30 2019-01-03 Kla-Tencor Corporation Device metrology targets and methods
TW201925910A (zh) * 2017-11-23 2019-07-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於判定圖案化製程參數的方法及裝置
US20200159129A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-21 Kla-Tencor Corporation Single Cell Grey Scatterometry Overlay Targets and Their Measurement Using Varying Illumination Parameter(s)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9390492B2 (en) * 2013-03-14 2016-07-12 Kla-Tencor Corporation Method and system for reference-based overlay measurement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030223630A1 (en) * 2002-02-15 2003-12-04 Kla-Tencor Corporation Overlay metrology and control method
US20030169423A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-11 Nova Measuring Instruments Ltd. Method and system for overlay measurement
US20190004438A1 (en) * 2015-01-30 2019-01-03 Kla-Tencor Corporation Device metrology targets and methods
TW201925910A (zh) * 2017-11-23 2019-07-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於判定圖案化製程參數的方法及裝置
US20200159129A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-21 Kla-Tencor Corporation Single Cell Grey Scatterometry Overlay Targets and Their Measurement Using Varying Illumination Parameter(s)

Also Published As

Publication number Publication date
US20220326626A1 (en) 2022-10-13
TW202303291A (zh) 2023-01-16
WO2022212474A1 (en) 2022-10-06
KR20230152145A (ko) 2023-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4196319B2 (ja) 重ね合わせ測定方法
US11320745B2 (en) Measuring a process parameter for a manufacturing process involving lithography
KR101457030B1 (ko) 오버레이 오차를 결정하는 장치 및 방법
US7333200B2 (en) Overlay metrology method and apparatus using more than one grating per measurement direction
US8692994B2 (en) Inspection method and apparatus, and associated computer readable product
JP5280555B2 (ja) 検査装置および方法、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セル、およびデバイス製造方法
IL268861A (en) The robust coverage metrology process is based on optical spectrometry
US11429029B2 (en) Method and apparatus for illumination adjustment
US20130245985A1 (en) Calibration Of An Optical Metrology System For Critical Dimension Application Matching
KR20160041973A (ko) 패턴화된 웨이퍼 특성화를 위한 방법 및 장치
NL2004815A (en) Method of overlay measurement, lithographic apparatus, inspection apparatus, processing apparatus and lithographic processing cell.
WO2010069757A1 (en) Calibration method, inspection method and apparatus, lithographic apparatus, and lithographic processing cell
KR20190070992A (ko) 리소그래피 프로세스의 파라미터를 측정하는 방법 및 장치, 그 방법 및 장치를 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품
JP4875685B2 (ja) ターゲットパターンのパラメータを割り出す方法、ライブラリを生成する方法、検査装置、リソグラフィ装置、リソグラフィセル、及びコンピュータプログラム
KR20150092228A (ko) 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 장치 및 방법
KR102336379B1 (ko) 측정 방법
Thony et al. Review of CD measurement and scatterometry
TWI823315B (zh) 用於經驗疊對測量之多層校準
CN117120803A (zh) 用于经验套刻测量的多层校准