[go: up one dir, main page]

TW201907245A - 量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法 - Google Patents

量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201907245A
TW201907245A TW107115414A TW107115414A TW201907245A TW 201907245 A TW201907245 A TW 201907245A TW 107115414 A TW107115414 A TW 107115414A TW 107115414 A TW107115414 A TW 107115414A TW 201907245 A TW201907245 A TW 201907245A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
target
diffraction
target structures
asymmetry
subset
Prior art date
Application number
TW107115414A
Other languages
English (en)
Inventor
慕拉特 波斯肯特
德 斯加 毛瑞斯 凡
派翠克 華那爾
馬丁 賈庫柏斯 喬漢 賈克
莫哈瑪德瑞薩 哈吉阿瑪迪
葛澤高爾茲 葛澤拉
拉卡茲 傑西 馬屈特
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
Priority claimed from EP17169918.4A external-priority patent/EP3401733A1/en
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Publication of TW201907245A publication Critical patent/TW201907245A/zh

Links

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
    • G03F7/70633—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
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788—Diffraction
    • 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
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • 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
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • 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
    • G03F7/70681—Metrology strategies
    • G03F7/70683—Mark designs
    • 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
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706851—Detection branch, e.g. detector arrangements, polarisation control, wavelength control or dark/bright field detection
    • 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
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

一種疊對度量衡目標(600、900、1000)，其含有藉由微影形成之複數個疊對光柵(932至935)。自該目標獲得第一繞射信號(740(1))，且導出用於該等目標結構之第一不對稱性值(As)。自該目標獲得第二繞射信號(740(2))，且導出第二不對稱性值(As')。使用目標結構之不同捕捉條件及/或不同設計及/或偏置值獲得該等第一及第二繞射信號。該等第一不對稱性信號及該等第二不對稱性信號用以對方程式求解且獲得疊對誤差之一量測。該計算疊對誤差不假設是否一給定目標結構中之不對稱性起因於在第一方向上、在一第二方向上抑或在該兩個方向上之疊對。運用一合適偏置方案，該方法允許準確地量測疊對及其他不對稱性相關屬性，即使在存在二維疊對結構的情況下亦如此。

Description

量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之度量衡之方法及設備，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
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(被稱作「場」)之網路。
在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測,例如以用於製程控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中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肢強度；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繞射「光譜」。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述的類型之角度解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對大的光柵(例如40微米乘40微米)，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。除了藉由重新建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此設備來量測以繞射為基礎之疊對，如已公佈專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像進行的以繞射為基礎之疊對度量衡使得能夠對較小目標之疊對及其他參數進行量測。此等目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構環繞。來自環境產品結構之強度可藉由影像平面中之暗場偵測與來自疊對目標之強度有效地分離。
可在專利申請案US20100328655A1及US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等專利申請案之文件之全文據此係以引用方式併入。已公佈專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20120242970A1、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。通常，在此等方法中，需要量測作為目標之屬性的不對稱性。目標可經設計成使得不對稱性之量測可用以獲得諸如疊對、焦點或劑量之各種效能參數之量測。藉由使用散射計偵測繞射光譜之相對部分之間的強度差來量測目標之不對稱性。舉例而言，可比較+1繞射階與-1繞射階之強度以獲得不對稱性之量度。
為了減小量測時間，用於暗場度量衡之已知設備具有經組態以在X方向及Y方向兩者上同時偵測自組件光柵繞射之輻射及獨立地偵測此等不同繞射方向之孔徑及偵測系統。因此，避免對在X及Y定向上之單獨偵測步驟之需要。此等技術之實例包括於上文所提及之先前專利公開案中，且亦例如包括於未公佈的專利申請案EP16157503.0中。
常常需要將所描述類型之度量衡目標中之光柵結構在除了其主週期性方向之外的方向上進行分段。此分段之原因可能會誘發不對稱性相關效應以允許藉由相同技術量測除疊對之外之屬性。此分段之其他原因可能會使光柵結構較「類似產品」，使得其經印刷成使得圖案化效能較類似於主要受關注之產品結構。光柵結構可在佈局中僅僅完全為二維的，例如以類似於接觸孔或導柱之陣列。然而，圖案化製程之疊對或其他效能參數通常在兩個或多於兩個方向(通常為相對於基板而界定之X方向及Y方向)上分別地被控制及量測。
當目標結構在兩組特徵中(在兩個層中)具有分段或其他二維性質時，會出現特定問題。令人遺憾的是，在度量衡目標中之光柵結構經二維結構化之情況下，其或者成為完全二維的光柵抑或具有在正交於其主要週期性方向之某種分段，藉由結構在正交方向上之繞射變得與在主要方向上之繞射混合，且單獨量測變得易受雜訊或串擾影響。此外，在此等目標中，在兩個不同方向上之疊對誤差將影響由檢測設備捕捉之繞射信號。已知方法往往假設各目標結構具有僅在主方向上之不對稱性。當此假設不再有效時，已知技術不可避免地變得較不準確。使此問題加劇的是，一般而言，度量衡設備之操作者甚至可能不知曉所研究的度量衡目標是否具有所描述類型之二維屬性。
在一第一態樣中，本發明旨在允許諸如疊對之效能參數之高效量測，即使目標結構本質上可為二維的。在另一態樣中，本發明旨在允許辨識度量衡目標中之二維性質，而不依賴於提前資訊。
在一第一態樣中，本發明提供一種判定一微影製程之疊對效能之方法，該方法包括以下步驟： (a)獲得已藉由該微影製程而形成之複數個目標結構，各目標結構包含在至少一第一方向上週期性地配置之一組第一特徵及在至少該第一方向上週期性地配置之一組第二特徵，且在該等第二特徵相對於該等第一特徵之置放時經受疊對誤差； (b)使用一偵測系統以捕捉包含由該等目標結構之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第一繞射信號； (c)使用該偵測系統以捕捉包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第二繞射信號；(d)處理自該等第一繞射信號及該等第二繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之至少一量測， 其中該等目標結構已經形成為除了具有該疊對誤差以外亦在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時具有經程式化偏移，各子集內之該等經程式化偏移在該第一方向上與在一第二方向上不同，該第一方向與該第二方向非平行， 且其中在步驟(d)中該計算疊對誤差組合該不對稱性資訊與該等經程式化偏移之知識，同時不假設是否一給定目標結構中之不對稱性起因於該等第二特徵在該第一方向上、在該第二方向上抑或在該兩個方向上之相對位移。
運用合適偏置方案，該方法允許準確地量測疊對及其他不對稱性相關屬性，即使在存在(可能未知的)二維結構及在兩個方向上之未知的疊對的情況下亦如此。可視需要添加額外組繞射信號，以進一步增強準確度。
在一第一實施例中，在不同捕捉條件下捕捉該等第一及第二繞射信號。捕捉條件之不同之處可在於例如該等目標結構之照明及/或偵測的輻射之一個波長、偏振及/或角度分佈。
在一第二實施例中，第一繞射信號包含由目標結構之一第一子集繞射之輻射，且該等第二繞射信號包含由不同於目標結構之該第一子集的目標結構之一第二子集繞射之輻射。該第一子集之該等目標結構與該第二子集之該等目標結構之不同之處可在於例如在該第二方向上之間距、特徵大小、相對置放及分段中之一或多者。
在一第三實施例中，在一個步驟中印刷具有相似設計之目標結構之該第一子集及該第二子集，其具有經程式化偏移之多於四個不同組合。可在一複合度量衡目標中包括七個或八個不同經程式化偏移。
可視需要組合該第一實施例、該第二實施例及該第三實施例。
本發明進一步提供一種用於判定一微影製程之疊對效能之檢測設備，該檢測設備包含： 用於一基板之一支撐件，在該基板上提供已藉由該微影製程而形成之複數個目標結構，各目標結構包含在至少一第一方向上週期性地配置之一組第一特徵及在至少該第一方向上週期性地配置之一組第二特徵，且在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時經受疊對誤差； 一照明系統及一偵測系統，其可一起操作以捕捉包含由該等目標結構之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第一繞射信號及包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第二繞射信號；一處理器，其用於處理自該等第一繞射信號及該等第二繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之至少一量測， 其中該處理器可基於以下情形而操作：該等目標結構已經形成為除了具有該疊對誤差以外亦在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時具有經程式化偏移，各子集內之該等經程式化偏移在該第一方向上與在一第二方向上不同，該第一方向與該第二方向非平行， 且該處理器經配置以藉由以下操作來計算疊對誤差：組合該不對稱性資訊與該等經程式化偏移之知識，同時不假設是否一給定目標結構中之不對稱性起因於該等第二特徵在該第一方向上、在該第二方向上抑或在該兩個方向上之相對位移。
該檢測設備可應用自先前技術已知之光學系統及技術或使用新設備來實施。舉例而言，可使用以上提及之暗場成像技術來實施該檢測設備，藉此獲得用於單一影像中之複數個目標結構之第一及/或第二繞射信號。
在另一態樣中，本發明提供一種用於根據如上文所闡述之本發明之該第一態樣之一方法中的度量衡目標，其中該度量衡目標包括至少四個目標結構，各目標結構包含在一第一方向及一第二方向兩者上週期性的第一特徵及在該第一方向及該第二方向兩者上週期性的第二特徵，該第一方向與該第二方向非平行，且其中該等目標結構在該等第二特徵相對於該等第一特徵在該第一方向及該第二方向兩者上之置放時具有經程式化偏移，該至少四個目標結構內之各目標結構具有在該第一方向及該第二方向上之經程式化偏移的一不同組合。
在一另外獨立態樣中，本發明提供一種用於疊對度量衡之度量衡目標，該度量衡目標包括複數個目標結構，各目標結構包含在一第一方向及一第二方向兩者上週期性的第一特徵及在該第一方向及該第二方向兩者上週期性的第二特徵，該第一方向與該第二方向非平行，且其中該等目標結構中之不同目標結構在該等第二特徵相對於該等第一特徵在該第一方向及該第二方向兩者上之置放時具有不同的經程式化偏移，且其中該等目標結構經配置成該度量衡目標使得毗鄰兩個相鄰目標結構之任何目標結構具有介於彼兩個相鄰目標結構之經程式化偏移中間的一經程式化偏移。
在一另外態樣中，本發明提供一種用於一微影製程中之圖案化器件集合，等圖案化器件至少包括經組態以界定根據如上文所闡述之本發明之任何態樣的一度量衡目標之該等第一特徵的一第一圖案化器件及經組態以用於界定該度量衡目標之該等第二特徵的一第二圖案化器件。
在另一態樣中，本發明提供一種處理器件，其經配置以接收自複數個目標結構捕捉之至少第一及第二繞射信號，且藉由在根據如上文所闡述之本發明之該第一態樣的該方法中執行該步驟(d)來導出在至少一第一方向上之疊對誤差之一量測。
本發明進一步提供一或多個電腦程式產品，其包含用於致使一可程式化處理器件實施如上文所闡述之本發明之一或多個態樣的機器可讀指令。該等機器可讀指令可例如體現於一非暫時性儲存媒體中。
該等機器可讀指令可經進一步配置以致使該可程式化處理器件自動控制一檢測設備之操作，以致使藉由該方法之步驟(b)及(c)捕捉該等第一及第二繞射信號。
本發明進一步提供一種微影系統，其包括一微影設備及根據如上文所闡述之本發明之該第二態樣之一檢測設備。
本發明進一步提供一種製造器件之方法，其中使用一微影製程將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用根據如上文所闡述之本發明之一方法使用作為該等基板中之至少一者上之該器件圖案之部分或除了該器件圖案之外而形成的複數個目標結構來量測一或多個效能參數；及根據該量測之結果針對稍後基板而控制該微影製程。
下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
在詳細地描述本發明之實施例之前，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在100處將微影設備LA展示為實施大容量微影製造製程之工業設施之部分。在本實例中，製造製程適用於在諸如半導體晶圓之基板上製造半導體產品(積體電路)。熟習此項技術者將瞭解，可藉由以此製程之變體處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有大商業意義之實例。
在微影設備(或簡言之，「微影工具」100)內，在102處展示量測站MEA且在104處展示曝光站EXP。在106處展示控制單元LACU。在此實例中，各基板訪問量測站及曝光站以被施加圖案。舉例而言，在光學微影設備中，投影系統用以使用經調節輻射及投影系統而將產品圖案自圖案化器件MA轉印至基板上。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。
本文所使用之術語「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。圖案化MA器件可為將圖案賦予至由圖案化器件透射或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化器件之支撐件及定位系統合作，以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。可使用可程式化圖案化器件來替代具有固定圖案之倍縮光罩。輻射例如可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於其他類型之微影製程，例如(例如)藉由電子束之壓印微影及直寫微影。
微影設備控制單元LACU控制各種致動器及感測器之移動及量測，從而致使設備LA收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與設備之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，各子單元處置設備內之一子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。
在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記之位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記時之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵格。因此，在設備應以極高準確度在正確部位處印刷產品特徵的情況下，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記之位置。設備可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，各基板台具有受到控制單元LACU控制之定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現設備之產出率的相當大增加。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。微影設備LA例如屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa及WTb以及兩個站-曝光站及量測站，在該兩個站之間可交換基板台。
在生產設施內，設備100形成「微影製造單元」或「微影叢集」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈設備108以用於將感光抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供設備100圖案化。在設備100之輸出側處，提供烘烤設備110及顯影設備112以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等設備之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台設備轉移至下一台設備。常常被集體地稱作「塗佈顯影系統(track)」之此等設備係在塗佈顯影系統控制單元之控制下，塗佈顯影系統控制單元自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影設備控制單元LACU而控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，該配方資訊R極詳細地提供待執行以產生各經圖案化基板之步驟的定義。
一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板120轉移至諸如在122、124、126處所說明之其他處理設備。廣泛範圍之處理步驟係由典型製造設施中之各種設備來實施。出於實例起見，此實施例中之設備122為蝕刻站，且設備124執行蝕刻後退火步驟。在另外設備126等中應用另外物理及/或化學處理步驟。可需要眾多類型之操作以製造實際器件，諸如材料沈積、表面材料特性改質(氧化、摻雜、離子植入等)、化學機械拋光(CMP)等等。實務上，設備126可表示在一或多個設備中執行之一系列不同處理步驟。
眾所周知，半導體器件之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之器件結構。因此，到達微影叢集之基板130可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或完全地在另一設備中被處理之基板。相似地，取決於所需處理，基板132在離開設備126時可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經預定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以用於切塊及封裝之成品。
產品結構之各層需要不同組製程步驟，且在各層處所使用之設備126可在類型方面完全不同。另外，即使在待由設備126應用之處理步驟標稱地相同的情況下，在大設施中亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟126之若干假設相同機器。此等機器之間的小設置差異或疵點可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於各層相對而言為共同的步驟，諸如蝕刻(設備122)亦可由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻設備來實施。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料的細節需要不同蝕刻製程，例如化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特定要求，諸如各向異性蝕刻。
可在如剛才所提及之其他微影設備中執行先前及/或後續製程，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續製程。舉例而言，器件製造製程中之在諸如解析度及疊對之參數上要求極高的一些層相比於要求較不高之其他層可在更進階微影工具中來執行。因此，一些層可曝光於浸潤類型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。
為了正確地且一致地曝光由微影設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET收納已在微影製造單元中處理之基板W中的一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統(SCS) 138。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成度量衡以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良產率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
圖1中亦展示度量衡設備140，該度量衡設備140經提供以用於在製造製程中之所要階段對產品之參數進行量測。現代微影生產設施中之度量衡設備之常見實例為散射計，例如角度解析散射計或光譜散射計，且其可經應用以在設備122中之蝕刻之前量測在120處之經顯影基板之屬性。在使用度量衡設備140的情況下，可判定例如諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板120的機會。亦眾所周知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 106隨著時間推移進行小幅度調整，可使用來自設備140之度量衡結果142以維持微影叢集中之圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且需要重工之風險。當然，度量衡設備140及/或其他度量衡設備(圖中未繪示)可經應用以量測經處理基板132、134及傳入基板130之屬性。 實例檢測設備
圖2之(a)示意性地展示實施所謂的暗場成像度量衡之檢測設備之關鍵元件。該設備可為單機器件或併入(例如)量測站處之微影設備LA中或微影製造單元LC中。由點線O表示貫穿設備具有若干分支之光軸。圖2之(b)中更詳細地說明目標光柵結構T及繞射射線。
如引言中所引用之先前申請案中所描述，圖2之(a)之暗場成像設備可為可替代光譜散射計或除了光譜散射計以外而使用的多用途角度解析散射計之部分。在此類型之檢測設備中，由輻射源11發射之輻射係由照明系統12調節。舉例而言，照明系統12可包括準直透鏡系統12a、彩色濾光片12b、偏振器12c及孔徑器件13。經調節輻射遵循照明路徑IP，在該照明路徑IP中，經調節輻射係由部分反射表面15反射且經由物鏡16而聚焦成基板W上之光點S。度量衡目標T可形成於基板W上。物鏡16可在形式上與顯微鏡物鏡相似，但具有高數值孔徑(NA)，較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。可視需要使用浸潤流體以獲得超過1之數值孔徑。
在此實例中，物鏡16亦用以收集已由目標散射之輻射。示意性地，展示用於此返回輻射之收集路徑CP。多用途散射計可在收集路徑中具有兩個或多於兩個量測分支。所說明實例具有包含光瞳成像光學系統18及光瞳影像感測器19之光瞳成像分支。亦展示成像分支，下文將更詳細地描述該成像分支。另外，其他光學系統及分支將包括於實務設備中，例如以收集參考輻射以用於強度正規化、用於捕捉目標之粗略成像、用於聚焦等等。可在上文所提及之先前公開案中發現此等光學系統及分支之細節。
在度量衡目標T提供於基板W上的情況下，此可為1-D光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2-D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。此等光柵中之各者為屬性可使用檢測設備來研究之目標結構之一實例。在光柵之狀況下，結構為週期性的。在疊對度量衡目標之狀況下，光柵經印刷於已藉由先前圖案化步驟而形成之另一光柵之頂部上或與該光柵交錯。
可調整照明系統12之各種組件以在同一設備內實施不同度量衡「配方」。除了選擇波長(顏色)及偏振作為照明輻射之特性以外，照明系統12亦可經調整以實施不同照明剖面。孔徑器件13之平面與物鏡16之光瞳平面及光瞳影像偵測器19之平面共軛。因此，由孔徑器件13界定之照明剖面界定以光點S入射於基板W上之光的角度分佈。為了實施不同照明剖面，孔徑器件13可提供於照明路徑中。孔徑器件可包含安裝於可移動滑桿或輪上之不同孔徑13a、13b、13c等。孔徑器件可替代地包含固定或可程式化空間光調變器(SLM)。作為另一替代方案，光纖可安置於照明光瞳平面中之不同部位處，且可選擇性地用以在其各別部位處遞送光或不遞送光。此等變體皆在上文所引用之文件中加以論述及例示。孔徑器件可具有反射形式，而非透射的。舉例而言，可能使用反射SLM。實際上，在UV或EUV波帶中工作之檢測設備中，大多數或全部光學元件可為反射的。
取決於照明模式，實例射線30a可經提供使得入射角係如在圖2之(b)中之「I」處所展示。由目標T反射之零階射線之路徑經標註為「0」(不應與光軸「O」混淆)。相似地，在同一照明模式中或在第二照明模式中，可提供射線30b，在此狀況下，與第一模式相比，入射角與反射角將調換。在圖2之(a)中，第一及第二實例照明模式之零階射線分別被標註為0a及0b。
如圖2之(b)中更詳細地展示，作為目標結構之一實例的目標光柵T經置放成使得基板W垂直於物鏡16之光軸O。在離軸照明剖面之狀況下，與軸線O成一角度而照射於光柵T上的照明I之射線30a引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度的小目標光柵之情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵之基板之區域的許多平行射線中之一者。由於照明射線30a之光束具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，故入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，各階+1及-1之繞射輻射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。
若目標具有多個週期性組件，則彼等週期性組件中之各者將引起一階及高階繞射射線，其可在至頁面中或在頁面外之方向上。為簡單起見，圖2之(b)之實例僅僅描述一維光柵。
在用於暗場成像之收集路徑之分支中，成像光學系統20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T'。孔徑光闌21提供於收集路徑CP之成像分支中之平面中，該平面與物鏡16之光瞳平面共軛。孔徑光闌21亦可被稱為光瞳光闌。孔徑光闌21可採取不同形式，正如照明孔徑可採取不同形式一樣。與透鏡16之有效孔徑結合的孔徑光闌21判定使用散射輻射之何部分將影像產生於感測器23上。通常，孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅自一階光束形成。在一階光束兩者經組合以形成影像之實例中，此影像將為所謂的暗場影像，其等效於暗場顯微法。
將由感測器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。出於本目的，執行對目標結構之不對稱性的量測。可組合不對稱性量測與目標結構之知識，以獲得用以形成該等目標結構之微影製程之效能參數的量測。可以此方式量測之效能參數包括例如疊對、焦點及劑量。提供目標之專門設計以允許經由同一基本不對稱性量測方法進行不同效能參數之此等量測。
處理器及控制器PU亦產生諸如λ及AP之控制信號，其用於控制照明特性(偏振、波長)且用於使用孔徑器件13或可程式化空間光調變器來選擇孔徑。亦可以相同方式控制孔徑光闌21。照明及偵測之此等參數的各組合被認為係用於待進行之量測之「配方」。
再次參看圖2之(b)及照明射線30a，來自目標光柵之+1階繞射射線將進入物鏡16且貢獻於在感測器23處記錄之影像。射線30b以與射線30a相對之角度入射，且因此，-1階繞射射線進入該物鏡且貢獻於該影像。當使用離軸照明時，孔徑光闌21阻擋零階輻射。如先前公開案中所描述，照明模式可運用在X及Y方向上之離軸照明予以界定。
圖2之(a)之孔徑器件13中之孔徑13c、13e及13f包括在X方向及Y方向兩者上之離軸照明，且對於本發明而言備受關注。孔徑13c產生可被稱作經分段照明剖面之內容，且可例如與例如由下文所描述之經分段稜鏡22界定之經分段孔徑組合地使用。孔徑13e及13f可例如以上文所提及之一些先前公佈專利申請案中所描述之方式與同軸孔徑光闌21組合地使用。
藉由比較在此等不同照明模式下之目標光柵之影像，可獲得不對稱性量測。替代地，可藉由保持同一照明模式但旋轉目標來獲得不對稱性量測。雖然展示離軸照明，但可替代地使用目標之同軸照明，且可使用經修改之離軸孔徑光闌21以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在另一實例中，組合同軸照明模式來使用經分段稜鏡22。經分段稜鏡22可被視為個別離軸稜鏡之組合，且視需要可經實施為安裝在一起之一組稜鏡。此等稜鏡界定經分段孔徑，其中各象限中之射線稍微偏轉一角度。光瞳平面中之此偏轉具有在影像平面中在各方向上使+1階與-1階在空間上分離之效應。換言之，各繞射階及方向之輻射形成至感測器23上之不同部位之影像，使得可偵測及比較該等影像，而無需兩個依序影像捕捉步驟。實際上，在影像感測器23上之經分離部位處形成單獨影像。在圖2之(a)中，舉例而言，使用來自照明射線30a之+1階繞射產生之影像T'(+1a)係與使用來自照明射線30b之-1階繞射產生之影像T'(-1b)空間上分離。上文所提及之公開專利申請案US20110102753A1中揭示此技術，該公開專利申請案之全部內容特此係以引用方式併入。替代一階光束或除了一階光束以外，二階、三階及高階光束(圖2中未繪示)亦可用於量測中。作為另一變化，可使離軸照明模式保持恆定，而使目標自身在物鏡16下方旋轉180度以使用相對繞射階來捕捉影像。
無論使用此等技術中之哪一技術，本發明皆適用於同時地捕捉在兩個方向(例如被稱為X及Y之正交方向)上繞射的輻射之方法。
雖然說明習知的以透鏡為基礎之成像系統，但本文中所揭示之技術可同樣適用於全光攝影機，且亦適用於所謂的「無透鏡」或「數位」成像系統。因此，存在關於用於繞射輻射之處理系統之哪些部分經實施於光學域中且哪些部分經實施於電子域及軟體域中之大的設計選擇度。 以影像為基礎之不對稱性量測
參看圖3之(a)且檢視孔徑器件13附近之照明系統之光瞳平面P(IP)，孔徑13c已經選擇以界定902處所說明之照明之特定空間剖面。在照明系統之此所要空間剖面中，被標註為a及b的兩個完全相對象限係亮的，而另外兩個象限係暗的(不透明)。經聚焦以在目標T上形成光點S時，此空間照明剖面界定對應的照明角度分佈，其中射線僅在此兩個象限中形成角度。此分段類型之孔徑係自已公佈專利申請案US 2010/201963在散射量測設備中為吾人所知。下文中將進一步描述此經修改照明孔徑之價值。
當來自照明剖面902之亮片段之射線係由目標結構中之週期性特徵繞射時，其將成對應於光瞳平面中之移位之角度。圖3之(a)中之箭頭「x」指示由在X方向上為週期性之結構造成的照明之繞射方向，而箭頭「y」指示由在Y方向上為週期性的結構造成的照明之繞射方向。箭頭「0」指示直接反射，換言之零階繞射。孔徑之此分段類型之特徵為，關於由預期繞射方向(在此實例中為X及Y)界定之對稱線，照明剖面之經照明區為對稱地相對之暗區。因此，有可能將高階繞射輻射隔離，同時收集同時在兩個方向上導向之輻射。
圖3之(b)說明在檢測設備之收集路徑中在共軛光瞳平面P(CP)中的照明分佈。首先假設目標T為一維繞射光柵，其在作為第一方向之X方向上具有週期性。雖然照明之空間剖面902具有被標註為a及b之亮象限，但由目標光柵之線繞射引起的繞射圖案在圖3之(b)中係由904處之圖案表示。在此圖案中，除了被標註為a0 及b0 之零階反射以外，亦可看到一階繞射信號，其被標註為a+ x 、b- x 。因為照明孔徑之其他象限係暗的且更一般而言因為照明圖案具有180°旋轉對稱性，所以繞射階a+ x 及b- x 係「自由的」，意謂其不與來自照明孔徑之其他部分的零階或高階信號重疊(在此階段僅考慮X方向)。可利用經分段照明圖案之此屬性以自間距為可在使用習知圓形對稱之照明孔徑的情況下成像之最小間距之一半的繞射光柵(對準標記)獲得清晰一階信號。
現在，假設目標在例如Y方向之第二方向上具有週期性特徵，Y方向正交於第一方向。在第二方向上之此等特徵可由標稱一維光柵中之分段產生。此等特徵亦可由可存在於光點S之區域內及檢測設備之視場內的具有Y定向之其他一維光柵產生。此等特徵亦可由此等情況之混合產生。進一步假設在Y方向上為週期性的特徵與在X方向上為週期性之特徵具有相同週期，且因此具有相同繞射角。結果為可在收集路徑之光瞳904中看到之繞射信號a+ y 及b- y 。此等信號包含在Y方向上之一階繞射信號。為了本發明圖式中之說明簡單起見，在Y方向及X方向上之繞射信號被展示為彼此自由的。實務上，X繞射信號與Y繞射可在光瞳904中重疊。熟習此項技術之讀者應理解，此取決於目標在X及Y上之間距及所選擇波長。
零階信號a0 及b0 亦存在於如所說明之收集系統之光瞳中。取決於是否想要此等零階信號，該等信號可被在形式上與孔徑13d相似之經分段孔徑光闌21阻擋。對於以不對稱性為基礎之量測，通常關注高階信號，例如+1階信號及-1階信號。
在所說明之簡單實例中，Y方向繞射信號在收集路徑之光瞳中不與X方向繞射信號重疊，但在其他情形中，其可能重疊，此取決於光柵之間距及照明之波長。在任何狀況下，在存在某一種類之二維特徵之情況下，來自兩個方向之繞射信號可變得在收集路徑中之光瞳之相同象限中混合。在經分段光柵之狀況下，在一個或兩個方向上之分段可比在另一方向上之光柵之間距精細得多。在存在極精細分段的情況下，高階繞射信號可完全落在收集路徑之孔徑之外部，但本發明人已認識到，在第二方向上之繞射仍可造成來自第一方向之信號之改變，其屬於圖3之(b)中之左上方及右下方之象限。
圖3之(c)示意性地展示經分段稜鏡22在圖2之檢測設備之成像分支中的佈局。圓形光瞳P(CP)係由點線圓圈表示。在光瞳之各象限中，提供成不同角度之稜鏡，其使輻射偏轉某一角度。光瞳平面中之此角度偏轉轉譯成偵測器23之平面中之影像的空間分離度，如上文已經參考圖2之(a)所說明。現在將進一步描述呈此類型之組態的設備之操作以及一些實務益處及挑戰。然而，本發明之原理在其他組態中適用。
圖4描繪根據已知實務形成於基板W上之複合度量衡目標。複合目標包含光柵32至35之形式的四個目標結構，該等光柵接近地定位在一起，使得其將皆在由度量衡設備之照明光束形成之量測光點S內。圓圈31指示基板W上之光點S之範圍。該四個目標結構因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至35自身為由在不同微影步驟中圖案化之第一特徵與第二特徵形成的疊對光柵。為了易於描述，將假設第一特徵及第二特徵形成於在基板W上形成的半導體器件之不同層中，但其可替代地例如作為多重圖案化製程之部分而形成於一個層中。光柵32至35可經不同地偏置，此意謂其除了由圖案化製程引入之任何未知疊對誤差以外亦具有經設計好的疊對偏移。偏置之知識促進其中形成疊對光柵之不同部分的層之間的疊對之量測。光柵32至35亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。
在一個已知實例中，光柵32及34為在將一光柵相對於另一光柵置放時分別具有偏置+d、-d的X方向光柵。此意謂光柵32使其上覆組件經配置成使得若其兩者確切地印刷於其標稱部位處，則該等組件中之一者將相對於另一者偏移距離d。光柵34使其組件經配置成使得若被完美地印刷於其標稱部位處，則將存在為d但在與第一光柵等相對之方向上的偏移。光柵33及35為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等光柵之單獨影像。雖然說明四個光柵，但另一實施例可能需要更大矩陣以獲得所要準確度。
圖5展示可在圖2至3之設備中使用圖4之目標、使用經分段照明剖面及使用經分段稜鏡22而在感測器23上形成且由感測器23偵測到的影像之實例。此組態同時提供在X及Y兩個定向上之離軸照明，且准許同時偵測來自圖3之(b)中之光瞳904之左上方及右下方之象限的在X及Y上之繞射階。
暗矩形40表示感測器上之影像之場，在該場內，基板上之經照明光點31經成像至四個對應圓形區域中，該等圓形區域各自使用僅來自收集路徑CP中之光瞳904之一個象限的輻射。目標之四個影像被標註為502至508。在影像502內，使用光瞳904之左上方象限之輻射的經照明光點31之影像被標註為41。在此影像內，矩形區域42至45表示小目標光柵32至35之影像。若該等光柵位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可看見產品特徵。影像處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別光柵32至35之單獨影像42至45。以此方式，影像並不必須在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此情形極大地改良量測設備整體上之產出率。
如所提及且如圖5中所說明，由於經分段稜鏡22對收集路徑之光瞳904中之信號的動作且由於經分段照明剖面902及其相對於目標T之X方向及Y方向之定向，四個影像502至508中之各者使用各目標之繞射光譜之僅某些部分。因此，分別在左下方及右上方之影像504及508係分別由零階輻射a0 及b0 形成。影像502係由高階繞射輻射形成，具體言之係由在來自亮象限b在負X方向上繞射之輻射及來自亮象限a在正Y方向上繞射之輻射(繞射信號a+ y 及b- x )形成。相對而言，影像506係由高階繞射輻射形成，具體言之係由來自亮象限b在正X方向上繞射之輻射及來自亮象限a在負Y方向上繞射之輻射(繞射信號a- y 及b+ x )形成。
根據僅包含一維光柵之目標，在X方向上繞射之信號與在Y方向上繞射之信號之間不存在串擾。此係因為各組件光柵31至35使輻射僅在兩個方向中之一者上繞射，且各光柵之影像藉由光學系統之成像動作在影像502至508內在空間上分離。一旦已識別光柵之單獨影像，就可例如藉由平均化或求和經識別區域(ROI)內之經選擇像素強度值來量測彼等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較以針對四個或多於四個光柵同時獲得不對稱性之量測。可可組合此等結果與目標結構及偏置方案之知識，以量測微影製程之不同參數。疊對效能為此參數之重要實例，且為兩個微影層之側向對準之量度。更具體言之，可將疊對界定為例如底部光柵之頂部的中心與對應頂部光柵之底部的中心之間的側向位差。為了獲得微影製程之其他參數之量測，可使用不同目標設計。再次，可可組合目標設計及偏置方案之知識與不對稱性量測以獲得所要效能參數之量測。舉例而言，目標設計已知用於自以此方式獲得之不對稱性量測獲得劑量或焦點之量測。 關於二維目標之問題
現在參看圖4之(b)，如上文所提及，一些目標將使輻射在影像之同一部分內在兩個方向上散射或繞射。圖4之(b)之目標在四個組件光柵432至435中之各者中具有二維結構。該等二維結構可由一或多個層中之一維光柵中之分段產生。該等二維結構可替代地由例如為完全2維的表示接觸孔或通孔陣列之光柵產生。
儘管因此繞射將在各光柵影像42至45內在兩個方向X及Y上出現，但度量衡目標之目的應為量測諸如分別地在X方向及Y方向中之一者或兩者上之疊對之參數。在影像之同一部分中來自另一方向的繞射之貢獻表示想要的繞射信號中之「污染」或雜訊。在疊對量測中，吾人自在X方向上之不對稱性(+1階繞射與-1階繞射之間的差)導出X疊對。即使在過分簡單化程度下，可瞭解，來自在Y方向上之繞射之添加之輻射亦會導致較差信號雜訊比。若分段存在於兩個層中(或具有不對稱形狀)，則經添加繞射將不僅添加光，且亦添加不對稱性。此外，由於疊對誤差可在兩個方向上產生，故假設與一個方向有關之不對稱性信號之變化可為對在另一方向上之疊對誤差之敏感度。不管在第二方向上之繞射信號是否處於偵測光瞳904內，此問題皆會發生。除信號雜訊比降級之外，此亦將導致量測錯誤。 用於二維疊對量測之疊對目標
圖6展示根據本發明之第一實施例的形成於基板上且適用於疊對量測的度量衡目標600之放大示意圖(a)、(b)及(c)。此實例中之度量衡目標包含四個目標結構632、633、634、635，該四個目標結構之大小及佈局相似於圖4之(a)之目標中的光柵32至35之大小及佈局。視圖(a)為自基板上方之平面圖。視圖(b)為沿著視圖(a)中之線B之橫截面，且視圖(c)為沿著線C之橫截面。如可看到，每個目標結構632至635包括在至少第一方向上週期性地配置之一組第一特徵662。第一方向在此實例中為Y方向，且每個第一特徵662包含在第二(X)方向上分段之長條。在第二方向上之分段週期Px及分段之作用區間循環不同於在第一方向上之週期Py及作用區間循環，但其在另一實例中可相同。
每個目標結構632至635進一步包括在至少第一方向上週期性地配置之一組第二特徵664。此實例中之第二特徵664亦為在第二方向上分段之長條，其具有相同的在第一方向上之週期Py及相同的在第二方向上之分段週期Px。如橫截面圖(b)及(c)中所展示，此實例中之第一特徵形成於目標結構之第一層L1中且第二特徵形成於第二層L2中。在其他實例中，例如藉由多重圖案化製程而形成的第一特徵與第二特徵可能形成於單層中。
疊對效能係關於用以相對於現有第一特徵之位置來精確地置放第二特徵的微影製造製程之能力。假設目標設計係使得標稱地每個第二特徵確切地置放於對應第一特徵之頂部上。在存在疊對誤差的情況下，第二特徵相對於其對應第一特徵變得在X方向上位移量OVx且在Y方向上位移量OVy。假設在兩個方向上之疊對誤差遍及度量衡目標600之小區域而恆定，但其可在橫越基板之度量衡目標之間且在諸基板之間發生變化。疊對誤差可起因於第二特徵自身之不準確置放，或其可起因於例如在藉以形成第一特徵之圖案化步驟中或在後續化學及/或物理處理步驟中引起的第一特徵之失真。
如所已知，用於疊對度量衡之目標結構可經形成為除了具有(未知的)疊對誤差以外亦具有經程式化偏移(亦被稱為「偏置」)。此等偏置值藉由用以界定基板之不同層L1及L2中之第一特徵及第二特徵的圖案化器件MA之適當設計而經程式化至目標結構中。在圖4之(a)之已知目標中，各目標結構具有在僅一個方向上之偏置，以供量測在彼方向上之疊對。假設在另一方向上之疊對誤差不影響量測，但事實並非如此。本發明人已認識到，即使在第二方向上之繞射階並不處於偵測系統之光瞳內的狀況下，在兩組特徵中為二維的目標結構亦會遭受在第一方向上之疊對與在第二方向上之疊對之間的串擾。本發明人已進一步認識到，包括在第一方向及第二方向兩者上之偏置值之適當組合的偏置方案可用以獲得在第一方向上之疊對量測，其針對在第二方向上之週期性特徵及疊對變化之效應予以校正。
在實例目標600中，相對於第一方向(Y)，正偏置值+dy經程式化至目標結構632及635中，從而使圖6之(a)中之第二特徵向上位移，而負偏置值-dy經程式化至目標結構633及634中。相對於第二方向(X)，正偏置值+dx經程式化至目標結構632及633中，從而使圖6之(a)中之第二特徵向右位移，而負偏置值-dx經程式化至目標結構634及635中。如視圖(b)及(c)中所說明，第二特徵相對於第一特徵之實際置放為在各方向上之經程式化偏置值與在彼方向上之未知的疊對誤差之組合。
因此，圖6中所說明之度量衡目標包括具有在兩個週期性方向上之四個不同偏置組合的目標結構。此實例中之目標明確地使Y方向作為其主方向，且在X方向上之分段將造成較弱繞射。因此，此目標經設計為主要量測在Y方向上之疊對。可視需要提供經配置使得主週期性方向為X方向，從而允許較準確量測在X方向上之疊對的相似度量衡目標。在兩個方向上之週期性效應同樣強的目標可用以同樣準確地量測在兩個方向上之疊對。 數學模型
現在吾人考慮通常如何使用影像內之個別光柵區域之強度以自一對(一維)偏置光柵(圖4之(a))計算(一維)疊對誤差Ov。在簡化線性近似式中，藉由使用來自個別目標結構(光柵32至35)之強度來計算疊對OV：其中表示來自具有偏置值+d之目標結構之+1階繞射信號與-1階繞射信號之間的強度差，且表示來自具有偏置-d之目標結構之+1階繞射信號與-1階繞射信號之間的強度差。
方程式(1)可被重新書寫為：其中為自具有偏置+d之目標結構之繞射信號導出的不對稱性值，且為自具有偏置-d之目標結構之繞射信號導出的不對稱性值。
根據在不對稱性As與疊對誤差Ov之間存在線性關係的假設導出以上方程式(1)：其中K為簡單係數。實務上，實施方案可使用該關係之不同模型。舉例而言，常常使用該關係之正弦模型，在此狀況下方程式(2)變成：在方程式(2')中，將偏移d表達為相對於表示光柵之週期的2π弧度之一角度。出於本發明之描述之目的，將假設簡單的線性模型。熟習此項技術者可易於使用正弦模型或其他較佳模型來實施相同原理，從而視需要調適另一方程式(3)。
在所有以上方程式中，為了簡單起見而省略一些比例因子及正規化因子。舉例而言，如在上文所提及之先前已公開申請案中之一些中所描述，可方便的是使用彼等強度之平均值作為分母來正規化強度之間的差。因此，舉例而言，在將以上方程式書寫為下式的情況下：完整表達式可能為：
在本發明中出於方便起見將使用較短表達式，而熟習此項技術者可運用常規技能及知識併入正規化及其他實務細節。
若各目標結構僅為一維的(如在圖4之(a)中)，則如圖5中所展示之單一經捕捉影像40具有獲得關於X方向及Y方向之疊對Ov之獨立量測所需的完整資訊。然而，在目標中之光柵具有二維結構之狀況下，針對不同方向之繞射信號變得混合及相互相依的，如以上所描述。
就以上所引入之數學模型而言，額外正交繞射階之存在對方程組添加額外未知數，該等額外未知數必須被求解以計算Ov。現在維持線性模型之簡單性，不對稱性值As對過度誤差之相依性併有額外項，其在以下之方程式(4)中加以說明。此處吾人看到，在來自給定目標結構之繞射信號中觀測到的不對稱性係由在x方向上之疊對之效應及在y方向上之疊對之效應，以及另外取決於在兩個方向上之疊對之「交叉項」引起。係數及表達不對稱性對在每個各別方向上之疊對之敏感度。第三係數表示對交叉項之敏感度(對此解釋，假設額外項亦線性地取決於乘積)。雖然以數學模型表示此等係數，但與在一維實例中之係數K相似，該等係數之值預先並不已知。當應用方程式(2)或(2')以計算疊對之量測時，計算係數K (至少隱式地)。
在考慮圖6之實例度量衡目標600的情況下，目標結構之數目及在兩個方向上之經程式化偏移之組合會導致以下四個方程式，其表示分別針對四個目標結構632、633、635及634之不對稱性值：
不對稱性值自身可自繞射信號獲得，例如自圖5中所展示之類型之影像提取。然而，此組四個方程式具有五個未知數：Kx 、Ky 、Kxy 、Ovx 及Ovy ，且因此運用標準技術未可解決。
本發明人已認識到，藉由在不同條件下獲得第二組繞射信號，可添加額外方程組。此第二組繞射信號導致額外方程組：其中主符號'指示適用於二階繞射信號的(觀測到之)不對稱性值及(未知)係數。對於兩組繞射信號，在各方向上之疊對值相同。因此，二階繞射信號引起四個額外方程式，但僅引起三個額外未知數。當可組合該等方程式與先前方程組(其具有5個未知數)時，可對其之Ovx 及Ovy 進行求解。
圖7展示在根據本發明之第一實施例之方法中藉由兩個影像捕捉步驟獲得的兩個影像740(1)及740(2)。各影像捕捉來自圖6中所說明之目標之繞射信號，但使用不同捕捉條件。各影像740(1)及740(2)之形式與圖5中所展示之影像之形式相同，其具有目標之四個空間分離度之影像702(1/2)至708(1/2)。如已經針對圖5所描述，各影像702(1/2)係由在負X方向及正Y方向(被標註為-x/+y)上由目標繞射之輻射形成。各影像706(1/2)係由在正X方向及負Y方向(+x/-y)上繞射之輻射形成。光點指示表示在各狀況下個別目標結構632之繞射信號的區。其之間的差異在於：影像702(1)及706(1)為在第一捕捉條件下捕捉之第一繞射信號之記錄，而影像702(2)及706(2)為在不同於第一照明條件之第二照明條件下捕捉之第二繞射信號之記錄。
第一捕捉條件與第二捕捉條件之不同之處可在於選自檢測設備及其操作之廣泛多種操作參數之一或多個參數。舉例而言，差異可在用於繞射信號之捕捉的照明條件方面，使得第一照明條件與第二照明條件之不同之處在於照明之輻射波長、輻射偏振及角度分佈中之一或多者。差異可能不在照明條件方面，或者不僅在照明條件方面，而且在偵測側上之條件方面亦可存在差異。舉例而言，波長濾光、孔徑之差及/或偏振之差皆可由例如合適濾光片應用於偵測側處。因此，對捕捉條件之差異之參考應被理解為包括該等條件之任何差異，範圍為自源自身、通過照明路徑及收集路徑且到達偵測器以及信號處理。
歸因於用於捕捉影像740(1)及740(2)之不同捕捉條件，自該等影像之繞射信號計算之不對稱性值將具有對在不同方向上之疊對之不同敏感度。自影像740(1)中所表示之第一繞射信號所計算的第一不對稱性值可用作輸入至以上方程式(5)之不對稱性值As，而針對相同目標結構之第二不對稱性值As'可自影像740(2)中之第二繞射信號計算且用作至以上方程式(6)之輸入。伴隨總共8個方程式，可計算8個未知數。此等未知數包括在兩個方向上之疊對誤差Ovx 及Ovy ，使得可獲得所要疊對量測。
所獲得之疊對量測(例如在圖6中所展示之目標之狀況下的OVy )將經受對在第二方向上之疊對變化之減小之敏感度，儘管該等目標結構具有強二維特徵。亦應注意，計算及計算所隱含之數學模型並不假設是否特定目標結構或繞射信號或不對稱性值表示在特定方向上之不對稱性及疊對。因此，即使當在兩個方向上之疊對之效應完全混合於所捕捉之繞射信號中時，計算亦有效。藉由適當選擇偏置方案及足夠數目個聯立方程式之解，可計算對於各方向特定的疊對誤差以獲得所要量測。目標結構之設計當然可經最佳化使得特定目標提供在一個方向上比在另一方向上之疊對之更可靠(準確)量測。在引言及申請專利範圍之語言中，主週期性通常將為第一方向，且可為X方向、Y方向或任何任意方向。 應用實例
圖8說明使用上文所概述之設備及方法來量測微影製程之效能的方法。在步驟S20中，處理一或多個基板以產生包括複數個目標結構之度量衡目標。目標之設計可例如為圖6中所展示及上文所描述之設計。其他設計當然係可能的，包括下文所描述之實例。目標可為大目標或小目標設計，此取決於是使用設備之第一量測分支抑或第二量測分支。目標可包含相異區域中之複數個目標結構。出於本發明描述之目的，假設疊對作為微影製造製程之效能參數受到關注。
在步驟S20處，將基板裝載至檢測設備(諸如圖2之檢測設備)中。基板為已使用圖1之微影製造系統來產生目標結構(且視情況亦產生功能器件結構)的基板。出於此目的，將提供一組圖案化器件，以經由與化學及物理處理步驟交錯之一系列圖案化操作界定器件結構及度量衡目標之特徵。此等圖案化器件中之一者將直接地或間接地界定實施本發明之原理的複數個目標結構之第一特徵。另一圖案化器件將直接地或間接地界定第二特徵。圖案化器件中之第一特徵及第二特徵之位置包括針對二維偏置方案之經程式化偏移。若用於圖案化步驟中之一些或全部之微影工具使用可程式化圖案化器件，則該組圖案化器件可包括一或多組圖案化資料，而非實體倍縮光罩。
在步驟S21中，界定度量衡配方，包括用於使用兩組或多於兩組繞射資料(諸如上文參看圖7所描述之影像中所捕捉之繞射資料)進行之疊對量測之配方。界定此配方之全部常見參數，包括照明輻射之波長偏振、角度分佈等等。
根據本發明之原理，該配方界定從中獲得第一及第二繞射信號之不同的兩組(或多於兩組)參數。在第一實例中，第一繞射信號與第二繞射信號之間的差異為照明輻射之波長。在其他實施例中，可界定不同偏振，或可界定照明輻射之不同角度分佈(照明剖面)。如上文所提及，吾人亦使用不同偵測參數，例如偵測路徑中之孔徑或波長或偏振濾光。在下文參看圖10及圖11所描述之其他實施例中，配方可指定待用於在單一組捕捉條件下獲得第一及第二繞射信號之目標結構之不同子集。
在步驟S22中，操作檢測設備以自複數個目標結構捕捉兩組或多於兩組繞射信號。此等繞射信號可針對使用指定捕捉條件/子集之暗場影像(諸如圖7中之影像740(1)及740(2))。
如由點線框所說明，可使用又其他不同捕捉條件及/或目標子集獲得第三組及另外組繞射信號。以上之數學論述已展示：藉由切換至不同捕捉條件，在引入其他新未知數的同時，變數Ovx 及Ovy 保持恆定。此意謂隨著捕捉條件之每次額外改變且因此引入新方程組，未知數之數目變得較接近於方程式之數目。在一起使用第一及第二繞射信號之狀況下，存在比方程式更多的未知數使得可藉由第三繞射信號、第四繞射信號直至任何數目繞射信號重複製程。在具有足夠改變的情況下，方程式之數目變得等於未知數之數目且因此可對方程式求解。因此，此方法可經應用至具有任何數目個未知數之任何數學模型：只要可用波長之數目准許額外項，就可產生足夠方程式。
不同模型可暗示較大數目個係數，從而需要額外繞射信號以對具有多於八個未知數之體系進行求解。即使在以係數Kx 、Ky 及Kxy 為特徵的藉由兩組之四個不對稱性值進行求解之線性模型之狀況下，經量測疊對值之額外準確度亦可起因於捕捉額外繞射信號及對較大方程組之所關注參數進行求解。舉例而言，使用三個或四個目標結構以獲得第三組繞射信號，吾人可以11個未知數建構方程式體系：上文所提及之8個未知數加三個新K值。假設藉由僅三個新額外係數獲得三個、四個或多於四個新不對稱性值。添加運用第三繞射信號之另一捕捉因此將引起對所關注參數(諸如疊對)之量測之額外準確度。
不言而喻，實務上可執行此等捕捉中之任一者多次，結果經平均化以減小隨機雜訊。亦應理解，可針對橫越基板之多個目標重複捕捉。
在步驟S23處，自各種目標結構之所捕捉繞射信號計算不對稱性值As及As'。在使用暗場成像及經分段照明及偵測光學件之實例中，可藉由自一或多個暗場影像內之不同所關注區選擇及組合像素強度來導出此等不對稱性值。可自影像740(1)中所捕捉之第一繞射信號計算第一不對稱性值As，而可自影像740(2)中所捕捉之第二繞射信號導出第二不對稱性值As'。
在步驟S24處，一旦已針對數個未知數獲得足夠不對稱性值，就可對完整方程組進行求解以計算關於目標結構及/或關於已藉以形成目標結構的微影製程之效能之一或多個所關注參數。所關注參數尤其包括定向疊對值Ovx 及Ovy 。所關注參數可僅僅為目標結構之影像是否含有在兩個方向上繞射之輻射之混合。可使用相對於Kx 及/或Ky 之交叉係數Kxy 之值，例如作為顯著二維性質之指示符。
應注意，前述方法中之任一者中的任何所得方程組可藉由使用數值技術予以求解，且無需分析解法。對全部變數之求解可僅僅為隱含步驟，而僅計算且明確輸出所關注參數(例如在一個或兩個方向上之疊對Ov)。
在步驟S25處，可回應於所獲得量測及輔助資料而更新度量衡配方。舉例而言，用於新產品或目標佈局之度量衡技術可處於開發中。關於二維特性之資訊可用以選擇較適當配方。
在步驟S26中，在操作圖1之微影生產設施之開發及/或生產階段中，可更新用於微影製程之配方，例如以改良未來基板中之疊對。在一個或兩個不同方向上更準確地量測疊對之能力允許開發及應用更有效校正。本文中所揭示之技術與使用經分段照明及經分段偵測系統進行之高效量測技術(包括當目標結構具有顯著二維結構時)完全相容。檢測設備可在覆蓋全目標範圍時與固定、經分段偵測系統一起使用，從而減小成本及設備之大小。
為了獲得量測且為了控制波長及其他配方參數之選擇之計算可在檢測設備之影像處理器及控制器PU內予以執行。在替代實施例中，可自檢測設備硬體及控制器PU遠端地執行不對稱性及其他所關注參數之計算。舉例而言，可在監督控制系統SCS內之處理器中或在經配置以自檢測設備之處理器及控制器PU接收量測資料之任何電腦設備中執行該等計算。可在與使用所獲得之校正值執行大容量計算之處理器分離的處理器中執行校準量測之控制及處理。所有此等選項對於實施者而言為一種選擇問題，且並不變更所應用之原理或所獲得之益處。術語「處理器」在本說明書及申請專利範圍中之使用亦應被理解為涵蓋處理器之系統。 第一實施例之額外實例
圖9說明(a)相似於圖6之目標600的目標900，及(b)使用此目標來實施圖8之方法之部分。目標900包含四個目標結構932、933、934、935。在此實例中各目標結構使X方向作為其主週期性方向，且意欲準確量測在X方向上之疊對Ovx 。在Y方向上之分段可存在，但在圖式比例上並不可見。在各目標結構中之第一特徵與第二特徵之相對置放中包括在X方向及Y方向上之經程式化偏移。如由標籤「+dx+dy」等所展示，此等偏移實施與圖6中所展示之偏置方案相同的具有四個偏移組合之偏置方案。
如圖9之(b)中所展示，在步驟S22中，自四個目標結構捕捉兩組繞射信號。當使用圖2之檢測設備時，在照明光點931內同時照明全部四個目標結構933至935。檢測設備捕捉兩個暗場影像740(λ1)及740(λ2)中之第一及第二繞射信號。在此實例中之暗場影像為圖7中所展示之影像740(1)及740(2)之實例。索引標籤λ1及λ2指示用以捕捉第一及第二繞射信號之輻射之波長不同。可預測地，結果將為自由第一及第二特徵形成之光柵之繞射階的散佈角度之差。然而，重要的是，輻射與界定目標結構之層堆疊之相互作用可以未必可預測或已知的數種方式而不同。相互作用之特定差異可起因於目標結構之三維性質，其中層L1及L2以及介入層之厚度及材料屬性皆影響檢測輻射之傳播。各組繞射信號將以不同方式對疊對敏感且對不同參數中之製程變化敏感。依據以上所呈現之數學模型，在使用第二波長時之係數K'將不同於在使用第一波長時之係數K。
在步驟S23中，針對各目標結構導出第一不對稱性值As及第二不對稱性值As'。在步驟S24中組合此等不對稱性值以獲得在至少第一方向上之疊對之量測，第一方向在此實例中為X方向。
取決於檢測設備之構造，可依序或同時捕捉第一及第二繞射信號。波長之選擇可經由彩色濾光片12b或藉由可調諧或可切換源11進行。可使用具有多個波長之照明，其中在偵測側處進行濾光。波長之選擇可基於藉由目標結構之設計之計算及/或實驗，其目的在於確保第一係數K與第二係數K'之間的顯著差，藉此當不對稱性值組合在一起時最大化不對稱性值之資訊內容。可藉由切換其他參數，諸如照明系統之偏振(濾光片12c)或角度分佈(孔徑器件13)來產生第一實施例之其他實例。如所提及，除了照明系統以外或作為對照明系統之替代方案，亦可在偵測系統中切換參數。 第二實施例
圖10說明(a)目標之不同形式及(b)在第二實施例中使用此目標來實施圖8之方法之部分。目標1000包含八個而非四個目標結構。將八個目標結構劃分成兩個相異子集，其由字尾「a」及「b」指示。與在圖9中一樣，在此實例中各目標結構使X方向作為其主週期性方向，且意欲準確量測在X方向上之疊對Ovx 。在Y方向上之分段可存在，但在圖式比例上並不可見。目標結構之第一子集包含四個目標結構1032a、1033a、1034a及1035a。目標結構之第二子集包含四個目標結構1032b、1033b、1034b及1035b。在各子集內，在各目標結構中之第一特徵與第二特徵之相對置放中包括在X方向及Y方向上之經程式化偏移。如由標籤「+dx+dy」等所展示，此等偏移在各子集中實施與圖6中所展示之偏置方案相同的具有四個偏移組合之偏置方案。
如圖10之(b)結合圖11中所展示，在步驟S22中，捕捉兩組繞射信號740(a)及740(b)。假設在此實施例中針對第一繞射信號與第二繞射信號兩者之捕捉條件相同。此可減少量測時間。第一繞射信號與第二繞射信號之間的差係藉由目標結構之第一子集與第二子集之間的設計差異來達成。將看到，使八個目標結構在第二方向上較小，使得其可皆配合於設備之同一照明光點1031及視場內。以此方式，可自單一暗場影像740(a/b)內之區捕捉兩組繞射信號。若偏好，則可將目標結構保持處於與目標600及900相同的大小，但接著將需要額外捕捉步驟以獲得繞射信號之全集，且可經由捕捉條件之不一致性引入額外誤差。
在此實例中檢測設備捕捉第一繞射信號740(a)及第二繞射信號740(b)，且索引標籤a及b指示用以捕捉第一及第二繞射信號之目標結構設計不同。可考慮可在微影製程中可靠地產生之任何種類之差異。目標結構可具有在方向中之一者或兩者上之不同間距及/或作用區間循環。作為另一簡單差異，目標結構之一個子集可具有「線疊線」佈局，而另一子集具有「渠溝疊線」佈局。在線疊線佈局中，第二特徵處於對應第一特徵正上方，如圖6之(b)橫截面中所展示。在渠溝疊線佈局中，第二特徵處於第一特徵之間的空間上方。在任何狀況下，輻射與界定目標結構之層堆疊之相互作用可在目標結構之兩個子集之間以數種方式而不同，其方式未必可預測或已知。各組繞射信號將以不同方式對疊對敏感且對不同參數中之製程變化敏感。依據以上所呈現之數學模型，用於第二子集之係數K'將不同於用於第一子集之係數K。
在步驟S23中，針對第一子集內之各目標結構1032a至1035a導出第一不對稱性值As，且針對第二子集內之各目標結構導出第二不對稱性值As'。在步驟S24中組合此四個值As及四個值As'以獲得在至少第一方向上之疊對之量測，第一方向在此實例中為X方向。
應理解，若需要第三組、第四組繞射信號等，則可包括具有另外不同設計之第三子集、第四子集及另外子集。另外，可組合第一及第二實施例之技術，使得例如使用兩個不同捕捉條件以自目標結構之兩個不同子集獲得繞射信號。緊接著，此得到四組繞射信號。藉由適當設計不同子集且藉由適當及選擇捕捉條件，可對額外未知數進行求解。替代地，可一起使用(比如)第一及第二繞射信號且一起使用第三及第四繞射信號而進行疊對誤差之獨立計算，而非對單一大方程組進行求解。以此方式，在並不使數學模型及其求解變複雜的情況下，可以多種方式量測相同Ov值，且組合該等Ov值以增大檢測設備之疊對準確度效能。
最後，如上文所提及，雖然上述技術可用以量測獨立在兩個方向上之目標之屬性，但其亦可用作簡單檢查來查看兩組特徵中之顯著二維結構是否存在。若否，則單組繞射信號可足夠用於另外目標之量測，此節省時間。若例如由兩組繞射信號中之一者中的有效值Kxy 所指示之顯著兩個維度存在，則可應用本發明之技術以獲得在一個或兩個方向上之疊對之準確量測。 經修改實施例
圖12說明(a)在功能方面與圖6之目標1200相似的目標1200，但具有現在將進行描述之修改。該目標1200包含四個目標結構1232、1233、1234、1235。在此實例中各目標結構使X方向及Y方向兩者作為主週期性方向。作為簡單實例，每個第一特徵1262可包含基板上之正方形結構，其具有X-Y尺寸200奈米乘200奈米，且在兩個方向上之間距Px及Py可為800奈米。第一特徵中之各者及第二特徵中之各者因此在X方向及Y方向兩者上具有相同的尺寸。在替代實施中，可使在兩個方向上之尺寸及/或間距不同。應理解，特徵及其間隔係示意性地表示且未按比例展示，亦未按其真實數目展示。如在先前實例中一樣，可將每個第一特徵及/或每個第二特徵在一個或兩個方向上子分段成較小特徵，此子分段在圖式比例上不可見。在以下實例中，純粹出於簡單起見而將第一及第二特徵說明及描述為好像其為整體特徵。在各目標結構中之第一特徵1262與第二特徵1264之相對置放中包括在X方向及Y方向上之經程式化偏移。如由標籤「+dx+dy」等所展示，此等偏移實施具有四個偏移組合之偏置方案。該等組合係與圖6中所展示之組合相同，但以彼此不同之關係而配置。圖6之偏置方案同樣合適，如自以下所解釋之原理之考慮因素應理解。又，此目標經設計為具有高對稱度，以減小對光學系統之像差之敏感度，且使其與現有度量衡方法及設備相容。
圖12目標與上文所描述之目標之間的主要差異在於：目標結構係以一個連續陣列形成。圖12之(b)展示目標1200之一個層，其僅包含第一特徵1262。舉例而言，此層可為過度度量衡目標1200之底部層。如可看到，第一特徵1262係以連續週期性陣列而形成，其中在相異目標結構之間無間隙。圖12之(c)為目標1200之中心部分的放大視圖，其對應於圖12之(a)及(b)中之虛線圓圈。此處可看到，四個目標結構1232、1233、1234、1235僅僅為此較大連續陣列之四個區，其中一個區中之經程式化位置偏移(疊對偏置)不同於下一區中之經程式化位置偏移(疊對偏置)。各區中之經程式化位置偏移可方便地藉由偏置向量表示，偏置向量展示於圖12之(c)之各區中。
在所說明實例中，假設第一特徵界定疊對度量衡目標之底部層，且第二特徵處於隨後施加之頂部層中。經程式化偏移係處於各區中之第二特徵1264之置放中，而第一特徵陣列係完全規則的。然而，此僅為一個可能的實例，且經程式化偏移可處於底部層中、處於頂部層中或處於該兩個層中。提供連續陣列中之底部層之特徵的一個益處為減小影響此結構之製程效應。此外，可遍及完整目標模型化待校正之任何製程變化。然而，在某些製程及設計中，將經程式化偏移置於第一層中且將規則陣列置於頂部層中可能為有益的。
原則上，存在繞射信號將包括歸因於不同目標結構之間的邊緣效應之串擾的風險。在目標結構之間不存在間隙及在兩個方向上之陣列之均一性為可有助於減小邊緣效應之因素。此外，亦可作出在度量衡目標中將哪些目標結構置放成緊接於彼此之選擇，以便減小歸因於邊緣效應之雜訊。如由例如圖12之(c)中之向量所見，該配置係使得各目標結構具有兩個緊接相鄰者。偏置方案經設計為使得各目標結構之經程式化偏移在其緊接相鄰者之經程式化偏移中間。就偏置向量而言，偏置向量自各目標結構至下一目標結構僅旋轉90度。目標結構可被認為以環之形式配置，其可順時針方向或反時針方向橫穿，其中偏置向量始終步進至多90度。該配置避免在例如具有在指向相對方向上的偏置向量之兩個目標結構之間具有共同邊界。雖然在有限結構繞射輻射時邊緣效應不可避免的，但謹慎的設計可最小化邊緣效應。藉由最小化邊緣效應，可減小信號雜訊，或可放寬其他約束。舉例而言，度量衡目標之總體大小可能夠減小，及/或目標及所關注區(ROI)之位置準確度可得以放寬。 圖13僅說明來自為圖12之度量衡目標之另一修改的度量衡目標1300之中心細節。在此實例中，窄過渡區帶1302提供於相鄰目標結構之間，其中偏置向量係介於任一側的目標結構之偏置向量中間。此過渡區帶儘管自一個視點而言其為「廢棄空間」，但可藉由減小邊緣效應而有助於改良準確度。原則上，在不偏離本發明之原理的情況下，偏置之變化自各特徵至下一特徵可為連續的。然而，在此狀況下，信號可變得對於所關注區ROI之置放誤差過於敏感。 第三實施例
圖14之(a)展示根據本發明之第三實施例之度量衡目標1400。詳言之，該目標之基本結構與上文所描述之目標1200及1300之基本結構相同。亦即，複數個目標結構形成為較大連續陣列之相鄰區。然而，在此目標中，區之數目大於四個且包含以圍繞中心區之環之形式配置的八個外部區。自左上開始編號且反時針方向地進行，該八個外部區形成各別目標結構1432-1至1432-8。與在先前實例中一樣，經程式化位置偏移(疊對偏置)在一個區與下一區之間不同。在此實例中經程式化位置偏移方便地由偏置向量表示，偏置向量展示於圖14之(a)之各區中。中心區視情況提供形成中心目標結構1432-0。如下文所描述，可出於不同目的而使用中心目標結構。對於本發明，可假設中心目標結構具有零偏置，其由簡單圓點表示。
可假設第一特徵及第二特徵之形式與在圖12及圖13之實例中相同(特徵大小200×200奈米且間距Px = Py = 800奈米)。若各連續陣列之總體大小與在圖12中相同，則各目標結構當然將較小。替代地，可增大目標之總體大小以達成個別目標結構之所要大小。在一項實例中總體大小為16×16微米。
在引言及申請專利範圍之術語中，八個目標結構1432-1至1432-8一起提供一個度量衡目標中的目標結構之第一子集及目標結構之第二子集兩者。可視需要在單次捕捉步驟中使全部八個目標結構成像，且可將來自全部該等目標結構之繞射信號處理為一個大的集合。在此實施例中劃分成若干子集在某種程度上係任意的，此係由於其之間的唯一差異在於所施加之疊對偏置。然而，出於本發明描述之目的，方便的是考慮奇數編號目標結構(1432-1、1432-3、1432-5、1432-7)形成第一子集且偶數編號目標結構(1432-2、1432-4、1432-6、1432-8)形成第二子集。應看到，目標結構之第一子集之偏置方案與圖12中之目標1200之偏置方案相同。
目標結構之第二子集(1432-2、1432-4、1432-6、1432-8)經定位成使得每個目標結構在第一子集之兩個目標結構之間。第二子集之偏置方案係使得各目標結構在X方向及Y方向上具有介於其在任一側上之相鄰者中間的經程式化偏移。結果，毗鄰兩個相鄰目標結構之任何目標結構具有介於彼兩個相鄰目標結構之經程式化偏移中間的經程式化偏移(忽略出於此目的並非目標結構中之一者的中心區)。就偏置向量而言，應看到，偏置向量現在在相鄰目標結構之間旋轉不到90度。更特定言之，在此實例中，表示該經程式化偏移之偏置向量在相鄰目標結構之間旋轉45度。
以與關於圖12及圖13之實例已經描述之方式相同的方式，漸進地改變在不同相鄰者之間之經程式化偏移連同使用單一連續特徵陣列具有減小邊緣效應之益處。如已經解釋，此情形減輕通常將藉由擬合待擬合至較小總面積中之較大數目個目標而招致的所允許信號品質之損失。有效地，目標1400之詳細結構與圖13中所展示相同，但其中過渡區帶1310足夠寬以使得其自身形成目標結構。窄過渡區帶(圖中未繪示)可以與在圖13中相同的方式提供於度量衡目標1400中之該等區之間。過渡區帶將具有自任一側上的目標結構旋轉不到45度之偏置角度。
現在參看圖14之(b)，此展示由圖4之設備在繞射階之空間分離度下捕捉的目標之多重影像1440之部分。為了節省空間，僅展示+1及-1繞射階影像，且其分別被標註為1440(+1)及1440(-1)。以與在第一及第二實施例中基本上相同的方式處理信號，惟自複合度量衡目標1400之單次捕捉獲得用於疊對量測之足夠繞射信號除外。此並不排除藉由使用不同輻射特性獲得額外繞射信號而增大準確度的可能性。此亦不排除提供具有不同設計參數之額外目標的可能性。此僅意謂可自信號繞射影像1440獲得足夠信號來對所需方程式體系求解。
圖14之(b)為為了自八個目標結構獲得不對稱性值As與信號處理之示意性表示的疊對圖。藉由比較來自對應於右上方目標結構1432-7的所關注區(ROI)之相對階繞射信號而獲得第一不對稱性值As1 。作為另一實例，藉由比較來自對應於左下方目標結構1432-3的所關注區(ROI)之相對階繞射信號而獲得第四不對稱性值As4 。在給出來自單個繞射影像之總共八個不對稱性值的情況下，圓圈中之數字識別各目標結構與各別不對稱性值Asi 之間的對應性。
在給出如圖14之(b)中所展示所獲得的此八個不對稱性值As1 至As8 的情況下，可藉由對與上文所描述之方程式體系相似的方程式體系進行求解來判定疊對。對於本實例，方程式實施不對稱性值與疊對之間的關係之正弦模型，而非簡單線性近似式。用於目標1400之方程組因此為：
若吾人假設第九區提供具有零偏置之目標結構1432-0，則用於不對稱性值As0 之方程式將為以上八個方程式之線性組合且並不添加資訊。在矩陣符號中，矩陣秩保持為8，而具有或不具有「無偏置」狀況。此提昇出於其他目的使用中心區的可能性，如下文將描述。
圖15說明使用根據本發明之第三實施例的此目標來實施圖8之方法之部分。在步驟S23中，自所捕捉繞射信號獲得用於目標結構之第一子集及目標結構之第二子集兩者之不對稱性值As。該說明展示此等不對稱性值被視為單組不對稱性值以供進一步計算。而不需要單獨捕捉。
因為全部目標結構具有相同的目標設計參數且在相同輻射特性下捕捉全部繞射信號，所以在不同目標結構之間在係數K或週期P方面不存在差異。換言之，僅存在五個未知數，且原則上此等方程式中之僅五個方程式應足以對全部未知數求解。然而，可預期可藉由使用六個、七個或八個方程式來獲得增加之準確度。若使用少於八個方程式，則將推薦選擇具有在兩個方向上之經程式化偏移之良好平衡的目標結構。若吾人使用多於5個值，則此情形易於達成。然而，在其他實施例中，遍及第一子集及第二子集之目標結構之數目在任何狀況下皆可少於八個。
可在不脫離上文所闡述之原理的情況下設想度量衡目標1400之許多變化。由不同經程式化偏移界定之區並不必須在大小方面皆相等。一些區可較大，從而得到較高信號品質，而其他區較小。舉例而言，可決定向具有混合(X及Y)偏置之目標結構提供較小面積，且提供較大面積從而更多地強調單方向偏置。(中心區亦可較小)。該等區無需為正方形。取決於目標結構是具有混合(X及Y)位置偏移抑或單一方向偏移(僅X或僅Y)，所展示之實例具有具不同長度的偏置向量。作為另一修改，在不同目標結構之間在各方向上之偏移之量值可不同，例如以使偏置向量在長度上更加相等。舉例而言，為了具有為20奈米的偏置向量之均一長度，目標結構1432-8中之偏置可為例如(0, 20)，而目標結構1432-7中之偏置向量將為(20/√2, 20/√2)，或大致(14, 14)。作為另一變化，單偏置目標結構可配置於目標之隅角處，其中在其之間具有混合之偏置區。
另外，如所提及，並不用於疊對量測目標結構之中心區可出於額外目的而使用。作為此情形之一個實例，代替零偏置疊對目標，可完全省略第二特徵(頂部光柵)。此實現第一層自身之量測，使得不對稱性值AS0 提供底部光柵不對稱性之量測作為有用效能參數。在替代實施例中，可不考慮底部光柵，或不考慮底部光柵與頂部光柵兩者。 經修改第三實施例
圖16之(a)說明根據本發明之經修改第三實施例的放大度量衡目標。圖16之(b)展示由圖4之設備捕捉的目標之多重影像之部分。詳言之，目標之基本結構與上文所描述之目標1200、1300及1400之基本結構相同。亦即，複數個目標結構1632-1等形成為較大連續陣列之相鄰區。然而，在此目標中，區之數目為49，其以7×7區之正方形陣列而配置。經程式化位置偏移再次方便地由偏置向量表示，其展示於各區中。偏置方案再次使得毗鄰兩個相鄰目標結構之任何目標結構具有介於彼兩個相鄰目標結構之經程式化偏移中間的經程式化偏移(忽略出於此目的並非目標結構中之一者的具有零偏置之區)。就偏置向量而言，應看到，偏置向量再次在相鄰目標結構之間旋轉不到90度。再次，在此實例中，表示該經程式化偏移之偏置向量在相鄰目標結構之間旋轉45度。同樣，此目標經設計為具有180度旋轉對稱性，以減小對光學系統之像差之敏感度且與其他度量衡方法相容。
可假設第一特徵及第二特徵之形式與在圖12及圖13之實例中相同(特徵大小200×200奈米且間距Px = Py = 800奈米)。若各連續陣列之總體大小與在圖12中相同，則各目標結構當然將較小。替代地，可增大目標之總體大小以達成個別目標結構之所要大小。在一項實例中總體大小為16×16微米。
在圖16之(b)中，再次將繞射影像之對應部分編號，以展示哪些繞射信號得到以上方程式中的哪些不對稱性值As1 至As8 。各不同的經程式化偏移在橫越陣列之不同目標結構中出現至少四次。該等經程式化偏移中的四個經程式化偏移出現更多次。此提供為了對八個方程式進行求解之信號之冗餘。可以數種不同方式利用此冗餘，該等方式現在將加以描述。
可在不同群組中檢視到44個目標結構(具有非零經程式化偏移之區)。此等不同群組可在器件製造製程中用作不同層對之疊對目標。舉例而言，可在第一層中以連續陣列之形式產生第一特徵，且接著可在該陣列之第一部分上方之第二層中添加第二特徵以界定目標結構之第一群組。可在該陣列之第二部分上方添加第二特徵以界定目標結構之第二群組，等等。倘若各群組具有一組五個或多於五個不同的經程式化偏移，例如七個或八個不同的經程式化偏移，則目標結構之第一群組可用以量測針對第一層上方之第二層之疊對，而目標結構之第二群組可用以量測針對第一層上方之第三層之過度。
現在參看圖17，說明在給出目標1600之基本設計的情況下為選擇此類群組之兩個不同的選項。參看圖17之(a)，應注意到，目標結構中之一些與其相鄰者一起界定封閉環，各目標結構之佈局與目標1400之佈局相似。可如所展示由被標註為1700-1至1700-4之邊界界定四個群組。此等群組中之各者含有八個經程式化偏移之全集。圖17之(b)展示將相同基本目標設計另外細分成若干群組。如由被標註為1702-1至1702-4之方框所展示，第一列、第三列、第五列及第七列之區可用以提供目標結構之四個群組，其中各群組之目標結構係以一線而配置。該等線中之各者含有八個不同經程式化偏移之集合中的七個不同經程式化偏移。如上文所提及，來自五個至八個不同經程式化偏移之任何經程式化偏移將足以對疊對量測所必需之方程式體系進行求解。
在各群組內，毗鄰兩個相鄰目標結構之任何目標結構具有介於彼兩個相鄰目標結構之經程式化偏移中間的經程式化偏移。因此，目標結構之各群組實際上可用作獨立度量衡目標且可被指派給不同的頂部或底部光柵(多層目標)。如已經提及，若其適合於特定製程，則頂部光柵可形成為無位置偏移的連續陣列，而在頂部層之前形成的較低層中包括經程式化偏移。
代替使用用於不同層之不同群組，圖16之目標中之冗餘可用以獲得關於單層對之額外資訊。舉例而言，來自在目標上之不同部位處量測的單一偏置值之結果可用於校正可遍及目標區域出現的製程變化，或檢測工具自身之變化，諸如輻射光點之均質性之變化。雖然群組在圖17中被展示為相鄰目標結構之正方形或線，但群組包含橫越較大目標廣泛甚至隨機地分佈之目標結構之其他方案係可能的。
上文關於第三實施例所描述之眾多變化可同樣適用於經修改之第三實施例中。
中心無偏置區可再次用以量測底部光柵不對稱性或其他參數。在較大目標提供多個此類區的情況下，可橫越該目標量測此等參數之變化。中心無偏置區當然可用作對疊對計算之額外輸入，以改良相對於諸如光柵不對稱性之效應之穩固性。 結論
以上所揭示之原理允許在目標結構在第一特徵及第二特徵兩者中具有二維特性時維持量測準確度。該技術適於應用於待藉由使用經分段偵測系統之暗場成像方法以及其他方法進行之不對稱性量測。使用兩組或多於兩組捕捉條件及/或兩個或多於兩個不同的目標結構設計會允許簡單及高效檢測設備基於經分段偵測系統以較寬目標設計範圍(包括在兩個層中在第二方向上具有顯著繞射的目標設計)進行操作。
另外，所揭示方法及設備可遞送關於目標結構之二維性質之資訊。實務上，此資訊在檢測之前可未知。
關於第三實施例，自複合度量衡目標之單個獲取可判定2D疊對。此第三實施例可為對多層目標設計之可擴展性。
基於連續陣列結構之實施例可減小雜訊及製程相依性，以及實現製程效應之目標內/光柵間校正。
具有漸進之偏置差的目標結構之配置有助於減小光柵之間的邊緣效應，從而實現較大ROI選擇及/或減小總體目標大小。
諸如底部光柵不對稱性之參數之額外量測可經整合至目標設計中。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。
雖然實施例中所說明之檢測設備或工具包含具有用於藉由平行影像感測器使光瞳平面及基板平面同時成像之第一分支及第二分支的特定形式之散射計，但替代配置係可能的。兩個分支可由諸如鏡面之可移動光學元件選擇性地耦接，而非提供由光束分裂器17永久地耦接至物鏡16之兩個分支。可使光學系統具有單個影像感測器，至感測器之光學路徑藉由可移動元件重新組態以充當光瞳平面影像感測器且接著充當基板平面影像感測器。
雖然圖2中所說明之光學系統包含折射元件，但可替代地使用反射光學件。舉例而言，使用反射光學件可使得能夠使用較短波長之輻射。
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，可在為形成於基板上之器件之功能部件的目標上量測屬性。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」並不要求已特定地針對正被執行之量測來提供該結構。
與實現於圖案化器件上及經圖案化基板上之檢測設備硬體及合適目標結構相關聯地，實施例可包括電腦程式，該電腦程式含有實施上文所說明的類型之量測方法以獲得關於目標結構及/或關於微影製程之資訊的機器可讀指令之一或多個序列。此電腦程式可經執行於例如圖2之設備及/或圖1之控制單元LACU中之影像處理器及控制器PU內。亦可提供其中儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)。
在以下編號條項中描述根據本發明之另外實施例： 1. 一種判定一微影製程之疊對效能之方法，該方法包括以下步驟： (a)獲得已藉由該微影製程而形成之複數個目標結構，各目標結構包含在至少一第一方向上週期性地配置之一組第一特徵及在至少該第一方向上週期性地配置之一組第二特徵，且在該等第二特徵相對於該等第一特徵之置放時經受疊對誤差； (b)使用一偵測系統以捕捉包含由該等目標結構之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第一繞射信號； (c)使用該偵測系統以捕捉包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第二繞射信號； (d)處理自該等第一繞射信號及該等第二繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之至少一量測， 其中該等目標結構已經形成為除了具有該疊對誤差以外亦在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時具有經程式化偏移，各子集內之該等經程式化偏移在該第一方向上與在一第二方向上不同，該第一方向與該第二方向非平行， 且其中在步驟(d)中該計算疊對誤差組合該不對稱性資訊與該等經程式化偏移之知識，同時不假設是否一給定目標結構中之不對稱性起因於該等第二特徵在該第一方向上、在該第二方向上抑或在該兩個方向上之相對位移。 2. 如條項1之方法，其中在步驟(b)中在第一捕捉條件下捕捉該等第一繞射信號，且在步驟(c)中在不同於該等第一捕捉條件之第二捕捉條件下捕捉該等第二繞射信號。 3. 如條項2之方法，其中該等第一捕捉條件與該等第二捕捉條件之不同之處在於用於該等目標結構之照明及/或偵測的輻射之波長、偏振及角度分佈中之一或多者。4. 如條項1、2或3之方法，其中在步驟(b)中捕捉之該等第一繞射信號包含由目標結構之一第一子集繞射之輻射，且在步驟(c)中捕捉之該等第二繞射信號包含由不同於目標結構之該第一子集的目標結構之一第二子集繞射之輻射。 5. 如條項4之方法，其中該第一子集之該等目標結構與該第二子集之該等目標結構之不同之處在於在該第二方向上之間距、特徵大小、相對置放及分段中之一或多者。 6. 如條項4之方法，其中該第一子集之該等目標結構與該第二子集之該等目標結構之不同之處僅在於在該第一方向及該第二方向兩者上之經程式化偏移之該等組合，遍及兩個子集可得到之經程式化偏移之組合之數目大於四。 7. 如條項6之方法，其中該第一子集及該第二子集之目標結構一起配置為一複合度量衡目標，目標結構之佈局係使得由在該第一方向及該第二方向上之該等經程式化偏移界定的一偏置向量自各目標結構至其相鄰者漸進地變化。 8. 如條項1至7中任一項之方法，其中該等第一特徵及該等第二特徵中之各者包含在該第一方向上之尺寸與在該第二方向上之尺寸相同的一特徵。 9. 如任一前述條項之方法，其中該等第一特徵及該等第二特徵中之各者包含橫向於該第一方向延伸且在該第二方向上週期性地分段之一伸長特徵。 10. 如條項9之方法，其中該等伸長第一及第二特徵之該分段之一週期不同於該等第一及第二特徵之間隔之一週期。 11. 如任一前述條項之方法，其中目標結構之至少該第一子集之該等第一特徵係以一第一連續陣列而形成，且目標結構之該第一子集之該等第二特徵係以一第二連續特徵陣列而形成，該等不同目標結構係由遍及該等連續陣列中之一者或另一者的該等位置偏移之變化界定。 12. 如任一前述條項之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差係自該等第一繞射信號導出用於至少四個目標結構中之各者的一第一不對稱性值，且自等該第二繞射信號導出用於至少四個目標結構中之各者的一第二不對稱性值，且使用至少該等導出之第一及第二不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。 13. 如任一前述條項之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差係自該等第一及第二繞射信號導出用於五個或多於五個目標結構之一不對稱性值，且使用至少該等導出之不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。 14. 如條項13之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差係自該等第一及第二繞射信號導出用於七個或多於七個目標結構之一不對稱性值，且使用至少該等導出之第一及第二不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。 15. 如任一前述條項之方法，其進一步包含以下一步驟： (c2)使用該偵測系統以捕捉包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第三繞射信號， 且其中該步驟(d)包括處理自該等第一繞射信號、該等第二繞射信號及該等第三繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之一量測。 16. 如條項15之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差使用該等第一繞射信號以導出用於至少四個目標結構中之各者的一不對稱性值、使用該等第二繞射信號以導出用於至少四個目標結構中之各者的一不對稱性值，且使用該等第三繞射信號以導出用於至少三個目標結構中之各者的一不對稱性值，且使用多於八個該等經導出不對稱性值以對方程式之多於八個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。17. 如條項12至16中任一項之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差會計算在該第二方向上之疊對誤差之一量測。 18. 如任一前述條項之方法，其中在步驟(b)中，使用一偵測系統來捕捉用於該複數個目標結構之該等第一繞射信號以形成該複數個目標結構之一或多個第一影像，在步驟(c)中，使用該偵測系統來捕捉用於該複數個目標結構之該等第二繞射信號以形成該複數個目標結構之一或多個第二影像，且在步驟(d)中，自該或該等第一影像之各別部分中的強度值導出用於各目標結構之一第一不對稱性值，且自該或該等第二影像之各別部分中的強度值導出一第二不對稱性值。 19. 如條項18之方法，其中該等第一及第二影像中之各者含有互補部分，該等互補部分為使用在該第一方向及該第二方向上繞射的輻射之相對繞射階而形成的相同複數個目標結構之影像。 20. 如任一前述條項之方法，其中在步驟(b)及(c)中，在使用具有經照明區及暗區之一經分段照明剖面照明該等目標結構的同時，捕捉該等繞射信號，各經照明區在該第一方向上反射時及在該第二方向上反射時與一暗區對稱地相對。 21. 如條項20之方法，其中該經分段照明剖面具有四個象限，該等經照明區僅屬於彼此完全相對之兩個象限。 22. 如條項20或21之方法，其中該偵測系統為一經分段偵測系統，藉以該或各第一影像及該或各第二影像包括互補部分，該等互補部分為使用由該目標結構繞射的該輻射之相對繞射階而形成的該等目標結構之影像。 23. 如任一前述條項之方法，其中該等目標結構中之各者形成於兩個或多於兩個層中，該等第一特徵與該等第二特徵形成於該等層中之不同層中。 24. 如任一前述條項之方法，其中該複數個目標結構包含以劃分成相似四等分之一矩形佈局配置在一起的四個目標結構。 25. 如任一前述條項之方法，其進一步包含使用該經判定屬性來修改一度量衡配方以量測另外目標結構。 26. 如任一前述條項之方法，其進一步包含使用該經判定屬性來控制一微影設備將圖案施加至基板。 27. 一種用於判定一微影製程之疊對效能之檢測設備，該檢測設備包含： 用於一基板之一支撐件，在該基板上提供已藉由該微影製程而形成之複數個目標結構，各目標結構包含在至少一第一方向上週期性地配置之一組第一特徵及在至少該第一方向上週期性地配置之一組第二特徵，且在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時經受疊對誤差； 一照明系統及一偵測系統，其可一起操作以捕捉包含由該等目標結構之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第一繞射信號及包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第二繞射信號； 一處理器，其用於處理自該等第一繞射信號及該等第二繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之至少一量測， 其中該處理器可基於以下情形而操作：該等目標結構已經形成為除了具有該疊對誤差以外亦在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時具有經程式化偏移，各子集內之該等經程式化偏移在該第一方向上與在一第二方向上不同，該第一方向與該第二方向非平行， 且該處理器經配置以藉由以下操作來計算疊對誤差：組合該不對稱性資訊與該等經程式化偏移之知識，同時不假設是否一給定目標結構中之不對稱性起因於該等第二特徵在該第一方向上、在該第二方向上抑或在該兩個方向上之相對位移。 28. 如條項27之檢測設備，其中該照明系統及該偵測系統經組態使得在第一捕捉條件下捕捉該等第一繞射信號且在不同於該等第一捕捉條件之第二捕捉條件下捕捉該等第二繞射信號。 29. 如條項28之檢測設備，其中該等第一捕捉條件與該等第二捕捉條件之不同之處在於用於該等目標結構之照明及/或偵測的輻射之波長、偏振及角度分佈中之一或多者。30. 如條項27、28或29之檢測設備，其中該等第一繞射信號包含由目標結構之一第一子集繞射之輻射，且該等第二繞射信號包含由不同於目標結構之該第一子集的目標結構之一第二子集繞射之輻射。 31. 如條項27至30中任一項之檢測設備，其中該處理器經配置以藉由以下操作來計算疊對誤差：藉由自該等第一繞射信號導出用於至少四個目標結構中之各者的一第一不對稱性值，藉由自等該第二繞射信號導出用於至少四個目標結構中之各者的一第二不對稱性值，及藉由使用至少該等導出之第一及第二不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。 32. 如條項27至30中任一項之檢測設備，其中該處理器經配置以藉由以下操作來計算疊對誤差：自該等第一及第二繞射信號導出用於五個或多於五個目標結構之一不對稱性值，且使用至少該等導出之不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。 33. 如條項32之檢測設備，其中該處理器經配置以藉由以下操作來計算疊對誤差：自該等第一及第二繞射信號導出用於七個或多於七個目標結構之一不對稱性值，且使用至少該等導出之第一及第二不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。 34. 如條項27至33中任一項之檢測設備，其中該照明系統及該偵測系統可一起進一步操作以捕捉包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第三繞射信號，且其中該處理器經配置以處理自該等第一繞射信號、該等第二繞射信號以及該等第三繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之一量測。 35. 如條項34之檢測設備，其中該處理器經配置以藉由以下操作來計算疊對誤差：藉由使用該等第一繞射信號以導出用於至少四個目標結構中之各者的一不對稱性值、藉由使用該等第二繞射信號以導出用於至少四個目標結構中之各者的一不對稱性值，及藉由使用該等第三繞射信號以導出至少三個目標結構中之各者的一不對稱性值，及藉由使用多於八個該等經導出不對稱性值以對方程式之多於八個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。36. 如條項31至35中任一項之檢測設備，其中該處理器亦經配置以計算在該第二方向上之疊對誤差之一量測。 37. 如條項27至35中任一項之檢測設備，其中該照明系統及該偵測系統可操作以捕捉呈該複數個目標結構之一或多個第一影像之形式的用於該複數個目標結構之該等第一繞射信號，且亦可操作以捕捉呈該複數個目標結構之一或多個第二影像之形式的用於該複數個目標結構之該等第二繞射信號，且其中該處理器經配置以自該或該等第一影像之各別部分中的強度值導出用於各目標結構之一第一不對稱性值，且自該或該等第二影像之各別部分中的強度值導出一第二不對稱性值。 38. 如條項37之檢測設備，其中該等第一及第二影像中之各者含有互補部分，該等互補部分為使用在該第一方向及該第二方向上繞射的輻射之相對繞射階而形成的相同複數個目標結構之影像。 39. 如條項27至38中任一項之檢測設備，其中該照明系統可操作以使用具有經照明區及暗區之一經分段照明剖面來照明該等目標結構，各經照明區在該第一方向上反射時及在該第二方向上反射時與一暗區對稱地相對。 40. 如條項39之檢測設備，其中該經分段照明剖面具有四個象限，該等經照明區僅屬於彼此完全相對之兩個象限。 41. 如條項39或40之檢測設備，其中該偵測系統為一經分段偵測系統，藉以該或各第一影像及該或各第二影像包括互補部分，該等互補部分為使用由該目標結構繞射的輻射之相對繞射階而形成的該等目標結構之影像。42. 一種在如條項1至26中任一項之方法中使用的度量衡目標，其中該度量衡目標包括至少四個目標結構，各目標結構包含在一第一方向及一第二方向兩者上週期性的第一特徵及在該第一方向及該第二方向兩者上週期性的第二特徵，該第一方向與該第二方向非平行，且其中該等目標結構在該等第二特徵相對於該等第一特徵在該第一方向及該第二方向兩者上之置放時具有經程式化偏移，該至少四個目標結構內之各目標結構具有在該第一方向及該第二方向上之經程式化偏移的一不同組合。 43. 如條項42之度量衡目標，其中該等目標結構中之各者形成於兩個或多於兩個層中，該等第一特徵與該等第二特徵形成於該等層中之不同層中。 44. 如條項42或43之度量衡目標，其中該至少四個目標結構以劃分成相似四等分之一矩形佈局配置在一起。 45. 如條項42、43或44之度量衡目標，其中該度量衡目標包括該等目標結構之一第一子集及該等目標結構之一第二子集，各子集包含具有在該第一方向及該第二方向上之經程式化偏移之一不同組合的至少四個目標結構，目標結構之該第二子集不同於目標結構之該第一子集。 46. 如條項45之度量衡目標，其中該第一子集之該等目標結構與該第二子集之該等目標結構之不同之處在於在該第二方向上之間距、特徵大小、相對置放及分段中之一或多者。 47. 如條項45之度量衡目標，其中該第一子集之該等目標結構與該第二子集之該等目標結構之不同之處僅在於在該第一方向及該第二方向兩者上之經程式化偏移之該等組合，遍及兩個子集可得到之經程式化偏移之組合之數目大於四。 48. 如條項47之度量衡目標，其中該第一子集及該第二子集之目標結構一起配置為一複合度量衡目標，目標結構之佈局係使得由在該第一方向及該第二方向上之該等經程式化偏移界定的一偏置向量自各目標結構至其相鄰者漸進地變化。 49. 如條項42至48中任一項之度量衡目標，其中該等第一特徵及該等第二特徵中之各者包含在該第一方向上之尺寸與在該第二方向上之尺寸相同的一特徵。 50. 如條項42至49中任一項之度量衡目標，其中目標結構之至少該第一子集之該等第一特徵係以一第一連續陣列而形成，且目標結構之該第一子集之該等第二特徵係以一第二連續特徵陣列而形成，該等不同目標結構係由遍及該等連續陣列中之一者或另一者的該等位置偏移之變化界定。 51. 一種處理器件，其經配置以接收自複數個目標結構捕捉之至少第一及第二繞射信號，且藉由執行如條項1至26中任一項之方法中的該步驟(d)來導出在至少一第一方向上之疊對誤差之一量測。 52. 如條項51之處理器件，其經配置以接收呈該複數個目標結構之一或多個第一影像之形式的該等第一繞射信號且接收呈該複數個目標結構之一或多個第二影像之形式的該等第二繞射信號。 53. 一種電腦程式產品，其包含用於致使一可程式化處理器件接收自複數個目標結構捕捉之至少第一及第二繞射信號且藉由執行如條項1至26中任一項之方法中的該步驟(d)來導出在至少一第一方向上之疊對誤差之一量測的機器可讀指令。 54. 如條項42之電腦程式產品，其中該等機器可讀指令經進一步配置以致使該可程式化處理器件自動控制一檢測設備之操作以致使藉由該方法之步驟(b)及(c)捕捉該等第一及第二繞射信號。 55. 一種微影系統，其包含： 一微影設備，其用於將一圖案施加至一或多個基板上； 一如條項27至41中任一項之檢測設備；及 一控制系統，其用於在將該圖案施加至另外基板時使用來自該檢測設備之量測結果來控制該微影設備。 56. 一種製造器件之方法，其中使用一微影製程將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括使用一如條項1至26中任一項之方法使用作為該等基板中之至少一者上之該器件圖案之部分或除了該器件圖案之外而形成的複數個目標結構之疊對誤差；及根據該量測之結果針對稍後基板而控制該微影製程。 57. 一種用於疊對度量衡之度量衡目標，該度量衡目標包括複數個目標結構，各目標結構包含在一第一方向及一第二方向兩者上週期性的第一特徵及在該第一方向及該第二方向兩者上週期性的第二特徵，該第一方向與該第二方向非平行，且其中該等目標結構中之不同目標結構在該等第二特徵相對於該等第一特徵在該第一方向及該第二方向兩者上之置放時具有不同的經程式化偏移，且其中該等目標結構經配置成該度量衡目標使得毗鄰兩個相鄰目標結構之任何目標結構具有介於彼兩個相鄰目標結構之經程式化偏移中間的一經程式化偏移。 58. 如條項57之度量衡目標，其中表示該經程式化偏移之一偏置向量在相鄰目標結構之間旋轉不到九十度。 59. 如條項58之度量衡目標，其中表示該經程式化偏移之一偏置向量在相鄰目標結構之間旋轉45度。 60. 如條項57至59中任一項之度量衡目標，其中該等目標結構中之五個或超過五個目標結構以一封閉環而配置。 61. 如條項57至60中任一項之度量衡目標，其中該等目標結構中之八個或超過八個目標結構以該封閉環而配置。 62. 如條項57至61中任一項之度量衡目標，其中該等目標結構中之五個或超過五個目標結構以一線而配置。 63. 如條項57至62中任一項之度量衡目標，其中該等目標結構中之七個或超過七個目標結構以一線而配置。 64 一種用於一微影製程中之圖案化器件集合，該等圖案化器件至少包括經組態以界定一如條項57至63中任一項之度量衡目標之該等第一特徵的一第一圖案化器件及經組態以用於界定該度量衡目標之該等第二特徵的一第二圖案化器件。 65. 如條項64之圖案化器件集合，其中該等目標結構之該等第一特徵係以一第一連續陣列而形成，且目標結構之該第一子集之該等第二特徵係以一第二連續特徵陣列而形成，該等不同目標結構係由遍及該等連續陣列中之一者或另一者的該等位置偏移之變化界定。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋全部類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如具有為或約為365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在1奈米至100奈米之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。可使用合適源在UV及EUV波長內進行散射計及其他檢測設備之實施，且本發明決不限於使用IR及可見光輻射之系統。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。反射組件很可能用於在UV及/或EUV範圍內操作之設備中。
本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
0‧‧‧零階射線/繞射射線/零階繞射
+1‧‧‧一階射線/繞射射線
-1‧‧‧ 一階射線/繞射射線
0a‧‧‧零階射線
0b‧‧‧零階射線
11‧‧‧輻射源
12‧‧‧照明系統
12a‧‧‧準直透鏡系統
12b‧‧‧彩色濾光片
12c‧‧‧偏振器
13‧‧‧孔徑器件
13a‧‧‧孔徑
13b‧‧‧孔徑
13c‧‧‧孔徑
13d‧‧‧孔徑
13e‧‧‧孔徑
13f‧‧‧孔徑
15‧‧‧部分反射表面
16‧‧‧物鏡/透鏡
17‧‧‧光束分裂器
18‧‧‧光瞳成像光學系統
19‧‧‧光瞳影像感測器
20‧‧‧成像光學系統
21‧‧‧同軸孔徑光闌
22‧‧‧經分段稜鏡
23‧‧‧影像感測器
30a‧‧‧照明射線
30b‧‧‧照明射線
31‧‧‧經照明光點
32‧‧‧目標光柵
33‧‧‧目標光柵
34‧‧‧目標光柵
35‧‧‧目標光柵
40‧‧‧暗矩形
41‧‧‧影像
42‧‧‧影像
43‧‧‧影像
44‧‧‧影像
45‧‧‧影像
100‧‧‧微影設備LA/微影工具
102‧‧‧量測站MEA
104‧‧‧曝光站EXP
106‧‧‧微影設備控制單元LACU
108‧‧‧塗佈設備
110‧‧‧烘烤設備
112‧‧‧顯影設備
120‧‧‧經圖案化基板
122‧‧‧處理設備
124‧‧‧處理設備
126‧‧‧處理設備/步驟
130‧‧‧基板
132‧‧‧基板
134‧‧‧基板
140‧‧‧度量衡設備
142‧‧‧度量衡結果
432‧‧‧組件光柵
433‧‧‧組件光柵
434‧‧‧組件光柵
435‧‧‧組件光柵
502‧‧‧影像
504‧‧‧影像
506‧‧‧影像
508‧‧‧影像
600‧‧‧度量衡目標
632‧‧‧目標結構
633‧‧‧目標結構
634‧‧‧目標結構
635‧‧‧目標結構
662‧‧‧第一特徵
664‧‧‧第二特徵
702(1)‧‧‧影像
702(2)‧‧‧影像
704(1)‧‧‧影像
704(2)‧‧‧影像
706(1)‧‧‧影像
706(2)‧‧‧影像
708(1)‧‧‧影像
708(2)‧‧‧影像
740(1)‧‧‧影像
740(2)‧‧‧影像
740(λ1)‧‧‧暗場影像
740(λ2)‧‧‧暗場影像
740(a)‧‧‧第一繞射信號
740(b)‧‧‧第二繞射信號
740(a/b)‧‧‧暗場影像
900‧‧‧目標
902‧‧‧照明之特定空間剖面
904‧‧‧光瞳
931‧‧‧照明光點
932‧‧‧目標結構
933‧‧‧目標結構
934‧‧‧目標結構
935‧‧‧目標結構
1000‧‧‧目標
1031‧‧‧照明光點
1032a‧‧‧目標結構
1032b‧‧‧目標結構
1033a‧‧‧目標結構
1033b‧‧‧目標結構
1034a‧‧‧目標結構
1034b‧‧‧目標結構
1035a‧‧‧目標結構
1035b‧‧‧目標結構
1200‧‧‧度量衡目標
1232‧‧‧目標結構
1233‧‧‧目標結構
1234‧‧‧目標結構
1235‧‧‧目標結構
1262‧‧‧第一特徵
1264‧‧‧第二特徵
1300‧‧‧度量衡目標
1302‧‧‧過渡區帶
1400‧‧‧度量衡目標
1432-0‧‧‧中心目標結構
1432-1‧‧‧目標結構
1432-2‧‧‧目標結構
1432-3‧‧‧目標結構
1432-4‧‧‧目標結構
1432-5‧‧‧目標結構
1432-6‧‧‧目標結構
1432-7‧‧‧目標結構
1432-8‧‧‧目標結構
1440‧‧‧信號繞射影像
1600‧‧‧目標
1632-1‧‧‧目標結構
1700-1‧‧‧群組
1700-2‧‧‧群組
1700-3‧‧‧群組
1700-4‧‧‧群組
1702-1‧‧‧目標結構之群組
1702-2‧‧‧目標結構之群組
1702-3‧‧‧目標結構之群組
1702-4‧‧‧目標結構之群組
a‧‧‧亮象限
a0‧‧‧零階反射/零階信號/零階輻射
a+x‧‧‧一階繞射信號
a+y‧‧‧繞射信號
As‧‧‧第一不對稱性值
As1‧‧‧第一不對稱性值
As4‧‧‧第四不對稱性值
As'‧‧‧第二不對稱性值
AP‧‧‧控制信號
b‧‧‧亮象限
b0‧‧‧零階反射/零階信號/零階輻射
b-x‧‧‧一階繞射信號
b-y‧‧‧ 繞射信號
B‧‧‧線
C‧‧‧線
CP‧‧‧收集路徑
+dx‧‧‧正偏置值
+dy‧‧‧正偏置值
-dx‧‧‧負偏置值
-dy‧‧‧負偏置值
I‧‧‧ 照明/入射射線
IP‧‧‧照明路徑
L1‧‧‧第一層
L2‧‧‧第二層
MA‧‧‧圖案化器件/倍縮光罩
O‧‧‧ 光軸
P(CP)‧‧‧共軛光瞳平面/圓形光瞳
P(IP)‧‧‧照明系統之光瞳平面
Px‧‧‧分段週期
Py‧‧‧週期
PU‧‧‧影像處理器及控制器
R‧‧‧ 配方資訊
ROI‧‧‧經識別區域/所關注區
S‧‧‧量測光點
SCS‧‧‧監督控制系統
S20‧‧‧步驟
S21‧‧‧步驟
S22‧‧‧步驟
S23‧‧‧步驟
S24‧‧‧步驟
S25‧‧‧步驟
S26‧‧‧步驟
T‧‧‧目標光柵結構/度量衡目標/度量衡目標光柵
T'‧‧‧影像
T'(+1a)‧‧‧影像
T'(-1b)‧‧‧影像
W‧‧‧基板
x‧‧‧照明之繞射方向
y‧‧‧照明之繞射方向
λ‧‧‧控制信號
現在將參看隨附圖式作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 圖1描繪微影設備連同形成用於半導體器件之生產設施的其他設備； 圖2示意性地說明(a)根據本發明之一些實施例的經調適以執行角度解析散射量測及暗場成像檢測方法之檢測設備，及(b)由圖2之(a)之設備中之目標光柵進行入射輻射之繞射的放大細節； 圖3說明(a)經分段照明剖面，(b)在經分段照明剖面下方在不同方向上的繞射信號之產生，及(c)稜鏡器件在經分段偵測系統中之佈局，以上各者皆在圖2之檢測設備之一個實施例的操作中； 圖4說明(a)在各組件光柵僅在一個方向上係週期性的狀況下及(b)在各組件光柵在兩個方向上為或可能為週期性的狀況下的包括數個組件光柵之複合度量衡目標； 圖5說明由圖4之設備在繞射階之空間分離度下捕捉的圖4之目標之多重影像； 圖6(包含圖6之(a)、圖6之(b)及圖6之(c))在平面圖中且運用沿著線B及C之橫截面說明根據本發明之第一實施例的實例目標佈局； 圖7說明在根據本發明之第一實施例之方法中使用第一及第二量測條件而獲得的圖6之目標之暗場影像； 圖8為使用本發明之原理量測目標結構之屬性之方法及控制微影製程之方法的流程圖；及 圖9說明(a)與圖6之目標佈局相似的目標佈局，及(b)使用根據本發明之第一實施例的此目標來實施圖8之方法之部分； 圖10說明(a)根據本發明之第二實施例的目標佈局及(b)使用根據本發明之第二實施例的此目標來實施圖8之方法之部分； 圖11說明在根據本發明之第二實施例之方法中使用第一及第二目標類型而獲得的圖6之目標之暗場影像； 圖12說明(a)根據本發明之經修改第一實施例的度量衡目標、(b)目標佈局中所界定之一組特徵及(c)(a)中成圓圈之目標佈局的中心部分之細節； 圖13說明圖12之目標之變體，其包括過渡區帶； 圖14說明(a)根據本發明之第三實施例的度量衡目標，及(b)由圖4之設備在繞射階之空間分離度下捕捉的目標之多重影像之部分，其具有為了自複數個目標結構獲得不對稱性信號的信號處理之示意性表示； 圖15說明使用根據本發明之第三實施例的此目標來實施圖8之方法之部分； 圖16說明(a)根據本發明之經修改第三實施例的放大度量衡目標，及(b)由圖4之設備在繞射階之空間分離度下捕捉的目標之多重影像之部分，其具有為了自複數個目標結構獲得不對稱性信號的信號處理之示意性表示；及 圖17說明圖16之實施例中之目標結構的替代分組(a)及(b)。

Claims (15)

  1. 一種判定一微影製程之疊對效能之方法，該方法包括以下步驟： (a)獲得已藉由該微影製程而形成之複數個目標結構，各目標結構包含在至少一第一方向上週期性地配置之一組第一特徵及在至少該第一方向上週期性地配置之一組第二特徵，且在該等第二特徵相對於該等第一特徵之置放時經受疊對誤差； (b)使用一偵測系統以捕捉包含由該等目標結構之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第一繞射信號； (c)使用該偵測系統以捕捉包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第二繞射信號；(d)處理自該等第一繞射信號及該等第二繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之至少一量測， 其中該等目標結構已經形成為除了具有該疊對誤差以外亦在該等第二特徵相對於該等第一特徵之該置放時具有經程式化偏移，各子集內之該等經程式化偏移在該第一方向上與在一第二方向上不同，該第一方向與該第二方向非平行， 且其中在步驟(d)中該計算疊對誤差組合該不對稱性資訊與該等經程式化偏移之知識，同時不假設是否一給定目標結構中之不對稱性起因於該等第二特徵在該第一方向上、在該第二方向上抑或在該兩個方向上之相對位移。
  2. 如請求項1之方法，其中在步驟(b)中在第一捕捉條件下捕捉該等第一繞射信號，且在步驟(c)中在不同於該等第一捕捉條件之第二捕捉條件下捕捉該等第二繞射信號。
  3. 如請求項2之方法，其中該等第一捕捉條件與該等第二捕捉條件之不同之處在於用於該等目標結構之照明及/或偵測的輻射之波長、偏振及角度分佈中之一或多者。
  4. 2或3之方法，其中在步驟(b)中捕捉之該等第一繞射信號包含由目標結構之一第一子集繞射之輻射，且在步驟(c)中捕捉之該等第二繞射信號包含由不同於目標結構之該第一子集的目標結構之一第二子集繞射之輻射。
  5. 如請求項4之方法，其中該第一子集之該等目標結構與該第二子集之該等目標結構之不同之處在於在該第二方向上之間距、特徵大小、相對置放及分段中之一或多者。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等第一特徵及該等第二特徵中之各者包含橫向於該第一方向延伸且在該第二方向上週期性地分段之一伸長特徵。
  7. 如請求項6之方法，其中該等伸長第一及第二特徵之該分段之一週期不同於等第一及第二特徵之間隔之一週期。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差自該等第一繞射信號導出用於至少四個目標結構中之各者的一第一不對稱性值，且自等該第二繞射信號導出用於至少四個目標結構中之各者的一第二不對稱性值，且使用至少該等導出之第一及第二不對稱性值以對方程式之多於四個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其進一步包含以下一步驟： (c2)使用該偵測系統以捕捉包含由該等疊對目標之至少一子集繞射的輻射之選定部分之第三繞射信號， 且其中該步驟(d)包括處理自該等第一繞射信號、該等第二繞射信號及該等第三繞射信號導出之不對稱性資訊，以計算在至少該第一方向上之該疊對誤差之一量測。
  10. 如請求項9之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差使用該等第一繞射信號以導出用於至少四個目標結構中之各者的一不對稱性值、使用該等第二繞射信號以導出用於至少四個目標結構中之各者的一不對稱性值，且使用該等第三繞射信號以導出用於至少三個目標結構中之各者的一不對稱性值，且使用多於八個該等經導出不對稱性值以對方程式之多於八個未知數進行求解，該等未知數中之一者為在該第一方向上之疊對誤差之該量測。
  11. 如請求項8之方法，其中在步驟(d)中該計算疊對誤差會計算在該第二方向上之疊對誤差之一量測。
  12. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在步驟(b)中，使用一偵測系統來捕捉用於該複數個目標結構之該等第一繞射信號以形成該複數個目標結構之一或多個第一影像，在步驟(c)中，使用該偵測系統來捕捉用於該複數個目標結構之該等第二繞射信號以形成該複數個目標結構之一或多個第二影像，且在步驟(d)中，自該或該等第一影像之各別部分中的強度值導出用於各目標結構之一第一不對稱性值，且自該或該等第二影像之各別部分中的強度值導出一第二不對稱性值。
  13. 如請求項12之方法，其中該等第一及第二影像中之各者含有互補部分，該等互補部分為使用在該第一方向及該第二方向上繞射的輻射之相對繞射階而形成的相同複數個目標結構之影像。
  14. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在步驟(b)及(c)中，在使用具有經照明區及暗區之一經分段照明剖面照明該等目標結構的同時，捕捉該等繞射信號，各經照明區在該第一方向上反射時及在該第二方向上反射時與一暗區對稱地相對。
  15. 如請求項14之方法，其中該經分段照明剖面具有四個象限，該等經照明區僅屬於彼此完全相對之兩個象限。
TW107115414A 2017-05-08 2018-05-07 量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法 TW201907245A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??EP17169918 2017-05-08
EP17169918.4A EP3401733A1 (en) 2017-05-08 2017-05-08 Method of measuring a structure, inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method
EP17202806 2017-11-21
??EP17202806 2017-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201907245A true TW201907245A (zh) 2019-02-16

Family

ID=62044686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107115414A TW201907245A (zh) 2017-05-08 2018-05-07 量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10481506B2 (zh)
JP (1) JP2020519928A (zh)
KR (1) KR20200004381A (zh)
CN (1) CN110612481A (zh)
TW (1) TW201907245A (zh)
WO (1) WO2018206227A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI720891B (zh) * 2020-05-18 2021-03-01 聯詠科技股份有限公司 晶片封裝的檢測系統以及晶片封裝的檢測方法
TWI751676B (zh) * 2019-08-29 2022-01-01 日商湯淺系統機器股份有限公司 變形試驗機
TWI755770B (zh) * 2019-07-02 2022-02-21 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於帶電粒子束成像系統之可程式化相位板、使帶電粒子束成像之系統及方法
CN114616597A (zh) * 2019-11-15 2022-06-10 应用材料公司 保持设计文档内的分层结构信息
TWI795732B (zh) * 2020-02-27 2023-03-11 台灣積體電路製造股份有限公司 判斷疊對誤差的方法及系統
TWI881013B (zh) * 2020-02-07 2025-04-21 美商科磊股份有限公司 非正交目標及在測量半導體裝置偏移中使用其之方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201923332A (zh) 2017-10-10 2019-06-16 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 度量衡方法和設備、電腦程式及微影系統
IL282017B2 (en) 2018-10-08 2025-11-01 Asml Netherlands Bv Metrology method, patterning device, apparatus and computer program
WO2020115125A1 (en) * 2018-12-04 2020-06-11 Asml Netherlands B.V. A target for measuring a parameter of a lithographic process
CN113093475A (zh) * 2020-01-08 2021-07-09 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 套刻精度检测方法及套刻偏差补偿方法
US11809090B2 (en) * 2020-01-30 2023-11-07 Kla Corporation Composite overlay metrology target
US12276921B2 (en) 2020-05-07 2025-04-15 Asml Netherlands B.V. Substrate comprising a target arrangement, and associated at least one patterning device, lithographic method and metrology method
US12002698B2 (en) * 2020-07-06 2024-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Metrology apparatus and method based on diffraction using oblique illumination and method of manufacturing semiconductor device using the metrology method
US11355375B2 (en) * 2020-07-09 2022-06-07 Kla Corporation Device-like overlay metrology targets displaying Moiré effects
JP2022068832A (ja) * 2020-10-22 2022-05-10 キヤノン株式会社 処理装置、計測装置、リソグラフィ装置、物品製造方法、モデル、処理方法、計測方法、生成方法、およびコンピュータ
CN114690584A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 上海微电子装备（集团）股份有限公司 套刻误差测量的不对称性校准的方法
US11556062B2 (en) 2021-03-18 2023-01-17 Kla Corporation Sub-resolution imaging target
US11592755B2 (en) * 2021-03-31 2023-02-28 Kla Corporation Enhancing performance of overlay metrology
JP2023000112A (ja) 2021-06-17 2023-01-04 キオクシア株式会社 計測装置および計測プログラム
KR102750923B1 (ko) * 2021-06-30 2025-01-09 (주) 오로스테크놀로지 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법
KR102750914B1 (ko) * 2021-06-30 2025-01-09 (주) 오로스테크놀로지 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법
US11531275B1 (en) * 2021-08-25 2022-12-20 Kla Corporation Parallel scatterometry overlay metrology
JP7703055B2 (ja) * 2021-10-21 2025-07-04 ケーエルエー コーポレイション 改善されたオーバーレイ誤差計測のための誘起変位
US12105414B2 (en) * 2021-11-27 2024-10-01 Kla Corporation Targets for diffraction-based overlay error metrology
US20240167813A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-23 Kla Corporation System and method for suppression of tool induced shift in scanning overlay metrology
WO2025201716A1 (en) * 2024-03-27 2025-10-02 Asml Netherlands B.V. Signal processing for overlay metrology based on a fringe pattern
EP4600737A3 (en) * 2025-03-26 2025-12-10 ASML Netherlands B.V. A substrate, lithographic method and metrology method

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7317531B2 (en) * 2002-12-05 2008-01-08 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
US7046361B1 (en) * 2002-04-04 2006-05-16 Nanometrics Incorporated Positioning two elements using an alignment target with a designed offset
SG152898A1 (en) * 2002-09-20 2009-06-29 Asml Netherlands Bv Alignment systems and methods for lithographic systems
US7791727B2 (en) 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7898662B2 (en) * 2006-06-20 2011-03-01 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
NL1036857A1 (nl) 2008-04-21 2009-10-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
NL2004094A (en) 2009-02-11 2010-08-12 Asml Netherlands Bv Inspection apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and inspection method.
JP5545782B2 (ja) * 2009-07-31 2014-07-09 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置の焦点測定方法、散乱計、リソグラフィシステム、およびリソグラフィセル
NL2005192A (en) 2009-08-24 2011-02-28 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, device manufacturing method and substrate.
NL2007176A (en) 2010-08-18 2012-02-21 Asml Netherlands Bv Substrate for use in metrology, metrology method and device manufacturing method.
WO2012062501A1 (en) 2010-11-12 2012-05-18 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, and device manufacturing method
KR101492205B1 (ko) 2010-11-12 2015-02-10 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 디바이스 제조 방법
US9007584B2 (en) * 2010-12-27 2015-04-14 Nanometrics Incorporated Simultaneous measurement of multiple overlay errors using diffraction based overlay
WO2013143814A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, lithographic system and device manufacturing method
NL2010458A (en) 2012-04-16 2013-10-17 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, substrate and device manufacturing method background.
US8817273B2 (en) * 2012-04-24 2014-08-26 Nanometrics Incorporated Dark field diffraction based overlay
NL2010734A (en) 2012-05-29 2013-12-02 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, substrate, lithographic system and device manufacturing method.
CN103777467B (zh) * 2012-10-19 2016-07-06 上海微电子装备有限公司 一种套刻误差测量装置及方法
NL2013625A (en) * 2013-10-30 2015-05-04 Asml Netherlands Bv Inspection apparatus and methods, substrates having metrology targets, lithographic system and device manufacturing method.
US10042268B2 (en) * 2013-11-26 2018-08-07 Asml Netherlands B.V. Method, apparatus and substrates for lithographic metrology
WO2016124393A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-11 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, computer program and lithographic system
CN108700829B (zh) 2016-02-26 2021-05-18 Asml荷兰有限公司 测量结构的方法、检查设备、光刻系统、器件制造方法
EP3336605A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-20 ASML Netherlands B.V. Method of measuring a structure, inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI755770B (zh) * 2019-07-02 2022-02-21 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於帶電粒子束成像系統之可程式化相位板、使帶電粒子束成像之系統及方法
US12230469B2 (en) 2019-07-02 2025-02-18 Asml Netherlands B.V. Apparatus for and method of local control of a charged particle beam
TWI751676B (zh) * 2019-08-29 2022-01-01 日商湯淺系統機器股份有限公司 變形試驗機
CN114616597A (zh) * 2019-11-15 2022-06-10 应用材料公司 保持设计文档内的分层结构信息
TWI881013B (zh) * 2020-02-07 2025-04-21 美商科磊股份有限公司 非正交目標及在測量半導體裝置偏移中使用其之方法
TWI795732B (zh) * 2020-02-27 2023-03-11 台灣積體電路製造股份有限公司 判斷疊對誤差的方法及系統
US11841622B2 (en) 2020-02-27 2023-12-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for diffraction-based overlay measurement
TWI720891B (zh) * 2020-05-18 2021-03-01 聯詠科技股份有限公司 晶片封裝的檢測系統以及晶片封裝的檢測方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180321599A1 (en) 2018-11-08
CN110612481A (zh) 2019-12-24
KR20200004381A (ko) 2020-01-13
JP2020519928A (ja) 2020-07-02
WO2018206227A1 (en) 2018-11-15
US10481506B2 (en) 2019-11-19
US20200050114A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201907245A (zh) 量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法
KR101994385B1 (ko) 비대칭 측정 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
TWI597583B (zh) 判定劑量與聚焦之方法、檢驗裝置、圖案化元件、基板及元件製造方法
TWI497233B (zh) 度量方法與裝置、基板、微影系統及元件製造方法
TWI632432B (zh) 目標配置最佳化及相關聯的目標
TWI618988B (zh) 決定臨界尺寸相關特性之方法、檢測裝置及器件製造方法
TWI671603B (zh) 測量結構的方法，檢測裝置，微影系統以及器件製造方法
TWI706231B (zh) 量測結構之方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法
TW201730683A (zh) 用於量測微影製程的參數之方法與設備，及用於該方法之基板與圖案化裝置
TWI569108B (zh) 檢測方法、具有度量衡目標之基板、微影系統及器件製造方法
TW201728991A (zh) 度量衡目標、方法和設備、電腦程式及微影系統
CN108700829A (zh) 测量结构的方法、检查设备、光刻系统、器件制造方法
TWI664504B (zh) 度量衡方法及裝置、基板、微影方法及相關之電腦產品
TWI666713B (zh) 量測關注參數的方法、檢測設備、微影系統及器件製造方法
EP3401733A1 (en) Method of measuring a structure, inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method