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TWI452441B - 測量方法、裝置及基板 - Google Patents

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TWI452441B
TWI452441B TW100142433A TW100142433A TWI452441B TW I452441 B TWI452441 B TW I452441B TW 100142433 A TW100142433 A TW 100142433A TW 100142433 A TW100142433 A TW 100142433A TW I452441 B TWI452441 B TW I452441B
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periodicity
lithography
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大衛 戴克司
法蘭西斯科 哥登法蘭德斯 凱司柏 班捷恩
山米 慕沙
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Publication date
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Publication of TW201232193A publication Critical patent/TW201232193A/zh
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Description

測量方法、裝置及基板
本發明係關於一種測量方法、一種微影裝置，及一種基板。該方法可應用於微影程序之效能測量，例如，應用於測量臨界尺寸或疊對效能。
微影裝置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)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
為了監控微影程序，測量經圖案化基板之參數。參數可包括(例如)形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差，及臨界線寬(通常縮寫成CD之臨界尺寸)。可在感光性抗蝕劑中(在曝光之後及在顯影之前或之後)測量疊對及CD，或在藉由蝕刻、沈積及其類似者形成之實際產品特徵中測量疊對及CD。可對產品基板及/或對專用度量衡目標執行此等測量。存在用於進行在微影程序中所形成之顯微結構之直接測量(包括使用掃描電子顯微鏡及各種專門工具)的各種技術。快速且非侵入性之形式的專門檢測工具為散射計，其中將輻射光束引導至基板之表面上之目標上且測量散射或反射光束之屬性。藉由比較光束在其已藉由基板反射或散射之前與之後的屬性，可判定基板之屬性。舉例而言，可藉由比較反射光束與儲存於相關聯於已知基板屬性之已知測量庫中的資料進行此判定。
相比於電子顯微法，散射測量正使能夠在緊密地整合於微影產品製造單元(cell)或叢集(cluster)內之器具中執行CD及疊對之相對快速測量。可將此等測量之結果回饋至或前饋至微影裝置或其他處理工具之控制系統中，以便更相互作用地調整效能。然而，散射測量通常使用緊接於微影裝置自身而提供的複雜且計算上費力之器具。儘管微影裝置含有用於定位及映射基板及圖案化器件以將經施加圖案之所有部分置放於其所要位置的極準確度量衡系統，但微影裝置通常不直接地測量疊對或CD。
取決於應用，疊對及CD之控制對於已製造器件之良好效能可為決定性的。在如今藉由雙重圖案化技術製造之最高密度結構中，可重要的是不僅使CD保持於某一範圍內，而且使在不同程序步驟中所達成之CD匹配。
提供一種度量衡方法，該度量衡方法尤其可使用通常用於微影裝置自身中之位置測量之類型的感測器來測量CD及疊對。現有器具可藉由修改形成於基板上之標記且藉由修改感測器之輸出信號之資料處理而用於此等新目的。
根據本發明之一第一態樣，提供一種測量一微影程序之一效能參數之方法，該方法包含：
(a)使用至少一微影步驟在一基板上形成一圖案，該圖案包括在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案；
(b)進行該等鄰近之第一子圖案及第二子圖案之觀測以獲得包括一拍頻分量之一組合式信號，該拍頻分量具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率的一第三週期性；及
(c)自該組合式信號演算該微影程序之一效能測量，該經演算測量係至少部分地藉由該拍頻分量之一相位而判定。
取決於如何形成該等子圖案，該效能參數可能為(例如)臨界尺寸(CD)或疊對。對於CD測量，該等子圖案中之一者可包含各自具有藉由類產品特徵再分之一部分的標記。對於疊對測量，在分離微影步驟中形成該等子圖案。
可使用一微影裝置之一現有對準感測器進行該測量，且可使用該測量以控制一將臨微影步驟。可藉由選擇該第一週期性及該第二週期性且因此選擇該第三週期性來調整該測量之敏感性及準確性。
本發明之另一態樣提供一種用於測量一微影程序之一效能參數之裝置，該裝置包含：一感測器，其可操作以觀測使用該微影程序而形成於一基板上之一圖案，該圖案包括在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案；一組合配置，其用於組合該等鄰近之第一子圖案及第二子圖案之觀測以獲得包括一拍頻分量之一組合式信號，該拍頻分量具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性；及一處理器，其用於自該組合式信號演算該微影程序之一效能測量，該經演算測量係至少部分地藉由該拍頻分量之一相位而判定。
在一實施例中，本發明進一步提供一種經配置以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之微影裝置，該裝置包含經建構以固持一基板之一基板台，及如上文所闡述的本發明之一測量裝置，該測量裝置經配置以用於測量一微影程序之一效能參數，在該基板被支撐於該微影裝置之該基板台上時，該基板已經受該微影程序。
該測量裝置之該感測器亦可用以測量該基板之一位置，且該微影裝置可包括用於至少部分地藉由參考該經測量位置來控制一後續圖案至該基板上之該轉印的一控制器。
在另一態樣中，一實施例又進一步提供一種基板，一標記已藉由一微影程序而形成於該基板上，該標記經調適成用於測量該微影程序之一效能參數，且包含在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案，其中該等子圖案經形成為使得一子圖案相對於另一子圖案之一視在位置取決於該效能參數，且其中該第一週期性及該第二週期性係使得產生一拍頻圖案，該拍頻圖案具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率的一第三週期性，藉以，可自該拍頻圖案之位置之一變化推斷該效能參數之變化。
在另一態樣中，一實施例又進一步提供一種包含機器可執行指令之有形電腦程式產品，該等機器可執行指令用於使一測量裝置執行如上文所闡述的本發明之一方法之步驟(b)及(c)。
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置LA。該裝置包含：
-照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或EUV輻射)；
-支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；
-基板台(例如，晶圓台)WTa/WTb，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及
-投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化器件。支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所創製之器件(諸如，積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸沒液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。下文將參看圖10來描述一實例。可以單獨方式使用本文中所揭示之本發明，但詳言之，本發明可在單載物台裝置或多載物台裝置之曝光前測量階段中提供額外功能。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，在光罩與投影系統之間的空間。浸沒技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩MA)上，且藉由圖案化器件而圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉測量器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WTa/WTb可準確地移動，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部件的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa/WTb之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使光罩台MT及基板台WTa/WTb保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa/WTb在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描光罩台MT及基板台WTa/WTb(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WTa/WTb相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩台MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WTa/WTb。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa/WTb之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
微影裝置LA為所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa及WTb及兩個站(曝光站及測量站)，在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在測量站處將另一基板裝載至另一基板台上且可進行各種預備步驟。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面，及使用對準感測器AS來測量基板上對準標記之位置。此情形實現裝置之產出率的實質增加。若位置感測器IF在基板台處於測量站以及處於曝光站時不能夠測量基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。
裝置進一步包括控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及測量的微影裝置控制單元LACU。LACU亦包括實施與裝置之操作有關之所要演算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實行為許多子單元之系統，該等子單元各自處置裝置內之子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於基板定位器PW之伺服控制。分離單元可甚至處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸線。另一單元可能專用於位置感測器IF之讀出。可藉由中央處理單元來控制裝置之總控制，該中央處理單元與此等子系統處理單元通信、與操作者通信，且與微影製造程序中所涉及之其他裝置通信。
圖2展示提供於基板W上以用於分別測量X位置及Y位置的對準標記202、204之實例。此實例中之每一標記包含形成於經施加至基板或經蝕刻至基板中之產品層或其他層中之一系列條(bar)。X方向標記202上之條平行於Y軸，而Y方向標記204之條平行於X軸。對準感測器AS(圖1所示)用輻射光點206、208光學地掃描每一標記，以測量基板W相對於裝置之位置。對準圖案中之條之間距通常比待形成於基板上之產品特徵之間距大得多，且對準感測器AS使用比待用於將圖案施加至基板之曝光輻射長得多的輻射波長(或通常為複數個波長)。然而，因為大數目個條允許準確地測量重複圖案之相位，所以可獲得精細位置資訊。
可提供粗略標記及精細標記，使得對準感測器可演算圖案之哪一循環處於給定位置，以及在該循環內之確切位置(相位)。出於此目的，亦可使用不同間距之標記。此等技術再次為熟習此項技術者所熟知，且在本文中將不予以詳述。此等感測器之設計及操作在此項技術中為吾人所熟知，且每一微影裝置具有其自己的感測器設計。出於本發明之描述之目的，將假定對準感測器AS包含US 6961116(den Boef)中所描述之形式的對準系統。圖2(b)展示供類似對準系統使用之經修改標記，其X位置及Y位置可經由單一掃描而獲得。標記210具有經配置成與X軸及Y軸兩者成45度之條。可使用公開專利申請案US 2009195768 A(Bijnen等人)中所描述之技術來執行此組合式X及Y測量，該申請案之內容以引用的方式併入本文中。可注意到，US'768揭示X-Y對準標記具有不同間距之部分(略微類似於本申請案中新近呈現之標記)的一些實施例。然而，圖2(b)所示之較簡單標記為通常用於商業實施例中之形式，且在US'768之實施例中可在不同間距之間觀測的任何波紋(moir)效應係固定的且不提供程序效能之測量。
圖3為對準感測器AS的示意性方塊圖。照明源220提供一或多個波長之輻射光束222，其係通過接物鏡224而轉向至位於基板W上之標記(諸如，標記202)上。如圖2示意性地所指示，在基於上文所提及之US 6961116的本發明之對準感測器之實例中，供照明標記202之照明光點206之直徑可稍微小於該標記自身之寬度。
藉由接物鏡224拾取藉由標記202散射之輻射且將其準直成資訊攜載光束226。光學分析器228處理光束226且將分離光束輸出至感測器陣列230上。將來自感測器柵格230中之個別感測器之強度信號232提供至處理單元PU。藉由區塊228中之光學處理與單元PU中之計算處理的組合，輸出相對於感測器的基板上之X位置及Y位置之值。根據下文進一步所描述的本發明之實施例，本文中所揭示之新穎裝置中之處理單元PU亦可輸出來自同一基板W之臨界尺寸(CD)及/或疊對(OV)測量。此情形係藉由使用經修改標記及經修改信號/資料處理而達成。處理單元PU可與圖1所示之控制單元LACU分離，或為了設計選擇及方便起見，處理單元PU及控制單元LACU可共用同一處理硬體。在單元PU分離時，可在單元PU中執行信號處理之部分，且在單元LACU中執行信號處理之另一部分。
圖4示意性地說明一些信號及藉由已知裝置中之對準感測器AS執行以用於測量X、Y位置之信號處理。左側處之曲線圖為當隨著使光點206沿著標記202進行掃描而藉由感測器230拾取輻射時強度I相對於掃描位置POS之取樣值的跡線240。掃描位置POS可為X位置、Y位置，或根據掃描方向之任何方向。若以某線性速度執行掃描，則掃描位置之變化對應於在時間上電信號之變化。信號可以類比形式表示類比強度值，但為了便於處理起見而將信號轉譯成數位形式。在此跡線中，中心部分包含大數目個峰值242，峰值242之間隔對應於目標圖案202中之個別條之間隔。在244處跡線之平穩部分指示在標記外部之區域之掃描，而中間部分246對應於光點206逐漸地橫過標記且週期性信號達到其峰值振幅之時間。歸因於標記之長度及光點之相對較小的大小，跡線之大中心部分展示相對穩定振幅之峰值242及谷值。圖4之右側處之擴大細節展示在中心部分中跡線240之部分，其中峰值242被醒目顯示。此部分中之跡線具有大致正弦波形。指示正弦波之週期P，其對應於對準標記202中之線圖案之間距。標記之間距為吾人所熟知。因此，藉由遍及大數目個所提供循環而數學上使適當頻率之正弦波擬合於跡線240，可進行極準確的相位測量，此情形又實現準確位置測量。為了增加準確性且為了標記之穩固偵測，可在不同波長下重複同一程序，而不管供製造標記之材料。可光學地多工及解多工波長，以便同時地處理波長，及/或可藉由分時來多工波長。
如已經提及，所說明之特定測量僅使標記之位置固定於對應於標記之一個間距的某一範圍內。結合此測量來使用較粗略測量技術，以識別正弦波之哪一週期為含有經標記位置之週期。
圖5(a)說明已知類型之標記300，出於比較起見，標記300可(例如)為圖2及圖3所示之標記202或204。標記300包含經配置成垂直於該標記之縱向軸線304之數個條302，而條302經排列成圍繞橫向軸線306對稱且平行於橫向軸線306。標記圍繞此等軸線304、306之對稱性對於US 6961116中所描述的特定類型之感測器的運行係重要的，其中光學分析器228形成相對於彼此旋轉180度的標記之一對影像。在使用其他類型之感測器的實施例中，對稱性可能為不重要，從而在標記之設計方面給出更多自由。再次，藉由點線圓圈指示掃描光點206，其在掃描操作期間橫越標記而前進。
圖5(b)展示根據本發明之一實施例的新穎標記，該新穎標記係基於已知標記300，但併入修改以允許其用來測量CD。在習知標記300包含橫越其全寬而延伸之條302時，新標記中之條被再分成三個區段。在平行於縱向軸線304而延行的標記310之外部區段中，提供數個條312及314，其與習知標記中之條302之外部部分相同。在沿著縱向軸線304對稱地延行之中心部分中，形成數個條316。該數個條316具有不同於該數個條312及314之間距的間距。在下文將看出，此情形引起掃描光點206接收「拍頻」信號，從而有效地形成波紋圖案，此係因為來自兩個不同間距之信號在感測器AS之光學系統中建設性地及破壞性地干涉。提供具有不同重複間距的標記圖案之不同部分以便在組合時形成波紋圖案為區別標記310與已知標記300之第一特徵。
圖5(c)展示區別標記300與已知標記之另外特徵。以擴大細節展示標記310之中心部分之條316中之一者，且可看到標記310之中心部分之條316中之一者包含固體部分320及包含數個較精細條322之再分部分。出於比較起見，將標記之間的空間標註為324。將圖案中之下一條標註為320'。經修改條316之再分部分中之個別條322被稱作類產品特徵，此係因為其經形成有類似於產品特徵尺寸之尺寸，而非對準條302、312等等之較大尺寸。舉例而言，在現代微影程序中，最小產品特徵可有50奈米寬。因此，此等較小特徵經形成為具有經設計成進行測量之臨界尺寸(與橫越基板之產品特徵被共用)。應注意，標記300及310中條之數目及每一條316內再分特徵322之數目將比圖式所示之數目大得多，該等圖式已為了便於說明而簡化。在本發明之實例展示具有再分條的標記310之中心部分時，亦將有可能將再分條放於標記310之外部部分中(亦即，在條312及314中)，或甚至放於標記310之外部部分312及314以及內部部分316兩者中(限制條件為其位置被反轉，以便增強(不抵消)所要效應(下文所解釋))。再分條中之標記-空間比率可遠離所說明之50:50而變化。一選項將係將短切部分略微進一步延伸至空間部分324中，以便在CD處於其標稱值(較接近零值)時帶來內部標記之有效位置。然而，此情形不為決定性的，且在任何狀況下，同一標記圖案之有效位置將根據層厚度及供形成該標記圖案之材料而變化。
圖5(d)以橫截面展示部分再分條316。為了實例起見，展示三種不同材料。下層340；產品層342，其中將測量CD；及上層344。熟習此項技術者應瞭解，對於此等層之構成存在許多不同可能性。事實上，材料340及342可為同一材料之經不同蝕刻部分，其可為特定層或僅僅為基板材料。層344可為(例如)抗蝕劑層。在圖5(d)所說明之經修改條316之形式中，固體部分320係藉由材料342中之間隙形成，且再分條322係藉由材料342中之較窄間隙類似地形成。346指示再分條之間的空間。此情形僅為了實例及說明起見，且可在不影響待描述的本發明之原理的情況下用相反方式來定義該等空間。為了選擇起見，可將臨界尺寸CD定義為此等特徵346之寬度，或該等特徵之間的間隙322之寬度。自然地，取決於所選擇之定義，同一實體變化將被報告為正CD變化或負CD變化。
圖5(e)為展示圖5(d)所示之材料之有效折射率neff 相對於X位置的曲線圖，其對應於其上方之圖5(d)所示的經修改條316之不同部分。在被標註為360的曲線圖之部分中，有效折射率相對高，其廣泛地對應於材料344之折射率。被標註為362的曲線圖之部分相反地展示在固體部分324中材料342之折射率，或材料342與上層材料344之組合之折射率。因為測量光點206中光之波長比較小標記之臨界尺寸長若干倍，所以此等波長未經解析成個別部分。因此，在找到再分條322及空間346的中間部分中，位階364處之有效折射率取決於形成標記之材料之組合，且在此實例中為介於360處之位階與362處之位階之間的中間位階。
部分364處之實線指示當CD處於標稱值時之此平均位階。然而，若實際樣本之CD變化，則再分標記322與空間346之相對寬度將自其標稱比率變化。因此，經修改條316之此部分中之有效折射率將向上或向下變化，如藉由雙頭箭頭所指示。為了此說明起見，且在將位階364標註成「CD=」以表示標稱CD值的情況下，被標註為「CD-」之點虛線指示由自標稱值之CD縮減造成的有效折射率之向上移位。類似地，被標註為「CD+」之雙重點虛線指示由高於標稱值之CD值造成的有效折射率之縮減。
熟習此項技術者應瞭解，存在用以定義標記及標記中之空間以及條圖案312、314、316中之空間的許多替代方式，且實務上，標記及空間之命名係略微任意的。類似地，可能的是，標記之折射率高於空間之折射率，或空間之折射率高於標記之折射率。經修改條圖案之再分部分可提供於較大圖案之標記部分或空間部分中。取決於所有此等設計選擇及材料之配置，在305(e)中所標繪之曲線圖可變化。然而，所有變體中之共同特徵將為具有實質上獨立於CD之有效折射率之區帶的重複圖案，其鄰近於由類產品特徵形成之部分，使得有效折射率變得可在測量上取決於CD。
鄰近於具有不同間距以便產生波紋圖案之標記312、314而提供此等經修改條316會允許極大地放大由待測量之CD變化造成的折射率之相對微小變化，以允許使用對準感測器來執行CD之極敏感測量，如現在將予以描述。該技術依賴於如下現象：其已用於使用再分或「短切」標記之聚焦測量，藉以，小特徵之寬度之縮減造成標記自身之位置之視在移位。以此方式，特殊短切目標可與對準(X-Y位置)感測器一起用以測量聚焦變化(Z)。公開專利申請案US 2009135389 A1中描述此技術之實例。
圖6說明視覺上如何可使用經修改標記310來識別及測量CD變化。每一線中之加陰影條表示在藉由裝置掃描標記期間所測量的強度波形中之峰值。在對應於習知目標300的圖6之頂部線中，觀測間距對應於標記300中條302之間距的簡單重複圖案。此圖案對應於吾人已在圖4之跡線之中間部分中看到的簡單正弦波。在該圖案下方，說明在掃描具有不同CD值之經修改標記310時所觀測的圖案。波紋圖案(包含藉由內部條集合與外部條集合之空間頻率之間的拍頻效應定義的慢得多之變化)具有其藉由光點指示之最亮點。由於條316之再分部分之有效折射率隨著CD而上升及下降，因此，彼等條之有效位置(如藉由對準感測器感知)相對於未經修改條312、314而自標稱位置朝向左側或朝向右側移位。儘管此自身移位可極小，但標記310之不同部分中之條圖案之間的間距差係使得藉由圖6中之每一線中之光點指示的波紋圖案之峰值移動大得多之距離。此情形為具有經修改標記之對準感測器可用以進行CD之極敏感測量的原理。
圖7(a)說明自經修改標記310所獲得之跡線，以與圖4所示之習知跡線進行對比。事實上，在圖7(a)中，在不同波長下所採取之四個跡線彼此疊置。此等波長可(例如)為綠色、紅色、近紅外線(NIR)及遠紅外線(FIR)波長。所有跡線皆展示精細週期性行為(對應於圖4所示之週期性行為)，但用較低頻率波封(frequency envelope)予以修改，從而指示波紋圖案。如(a)中之跡線所指示，標記中條之長度及數目連同其間距(空間頻率)差係使得存在待在橫穿標記時觀測的波紋圖案之若干循環。如圖7(b)所示，此情形允許正弦波波封ENV以高準確性擬合於所觀測跡線。因為標記310內之個別間距準確地為吾人所知，所以其拍頻頻率亦為吾人所熟知，且擬合運算(fitting operation)可提供波紋圖案(波封)之相位之準確指示。波紋圖案之視在位置變化為由在測試下之基板之CD變化造成的位置變化之放大版本。放大因數可被演算為m=(p1+p2)/2(p1-p2)，其中p1及p2分別為如圖5(b)所指示的條結構312/314及316之間距。
間距及放大因數之選擇取決於設計者對測量裝置之認識，且亦涉及可被觀測的波紋圖案中之循環數目與所要放大因數之間的折衷。用以演算供使用之良好間距之一方式將為用共同間距(例如，22微米)開始，接著判定所要放大因數(例如，10)。由此，待組合之兩個間距得出為間距1：22/10=2.2微米及間距2:22/(10+1)=2微米。應注意，自實體標記中之22微米間距，11微米可偵測正弦圖案將引起圖3所示的自干涉類型之感測器。
參看圖8，條316之再分部分不需要為平行於條312、316等等之一般方向的條322。再分部分可經設計成模仿臨界尺寸需要被測量的任何種類之產品特徵。在被說明為316'之實例中，條316'之實體部分被標註為380。此條316'具備對應於在X維度及Y維度兩者上再分之小正方形特徵的圖案，而非被再分成如圖5中之數個較小平行條322。此等類產品特徵382可對應於(例如)產品層中之通孔，藉由通孔在形成於基板上之不同器件層中之導體或半導體材料之間進行電接觸。此等特徵之CD及CD均一性可總體上具有對微影程序之效能及可靠性的極大重要性。類似地，在另一實例標記中，條316"具有包含被標註為384之離散小正方形的再分部分，其對應於抗蝕劑或產品層中之柱。
圖9為展示用於使用位置對準系統來測量基板上之CD之完整程序的流程圖及說明性材料。在400處，在基板上且以標記310或類似者之形式形成標記。在402處，使用對準感測器來掃描標記。可自同一標記獲得位置資訊X及/或Y，或可能的是，在分離步驟中獲得此資訊。在測量位置時，此可為位置測量之粗略階段或精細階段。藉由使用粗略測量來測量CD。標記310可為針對經提供用於位置感測及晶圓柵格映射之「正常」標記中之一者的替換物，或其可為專用於CD測量之額外標記。在標記提供於基板上以用於粗略位置測量及精細位置測量兩者時，經修改標記可取代粗略標記中之一者，以便不使精細測量步驟中之效能降級。在此描述中假定所使用之測量裝置為微影裝置之現有對準感測器(如上文及下文所描述)，但其可為分離感測器。若其為分離感測器，則其亦可具有其他功能或專用於此目的。其可整合於微影裝置中，或整合於某一其他測試裝置中，或其可為完全地分離的。
步驟402之輸出(如藉由跡線403所說明)指示藉由標記310(或類似標記)之內部條及外部條提供的個別週期性信號之間的拍頻效應。因此，在較低頻率波封內觀測相對高頻率變化。在404處，將波封-擬合函數應用於跡線403以獲得及測量在405處所說明之波封跡線。如所提及，可根據選擇以習知方式同時獲得關於標記之位置資訊。合適的波封-擬合變換為希爾伯特(Hilbert)變換，但當然，可使用(例如)基於合適開窗運算及傅立葉(Fourier)變換之任何合適方法。在406處，自經擬合波封曲線，相對於CD變化之校準表來測量及映射該曲線之相位，以輸出CD測量。
用 以改良程序步驟之間的CD匹配之應用
圖10說明在圖1之雙載物台裝置中執行以將晶粒曝光於基板W上之步驟序列。同一序列可適應於單載物台裝置。在左側於點線方框內的是在測量站MEA處所執行之步驟，而右側展示在曝光站EXP處所執行之步驟。如上文關於圖1所描述，測量站表示當前經安放有基板台WTb的感測器AS、LS之一般部位，而曝光站EXP為當前經定位有基板台WTa的在投影系統PS下方之部位。
裝置之操作序列係重複性的，以處理一連串實質上相同基板。當基板W已經裝載至曝光站中(亦如圖1所示)時，吾人應開始吾人對程序之描述。在500處，藉由圖中未繪示之機構將新基板W'裝載至裝置。並行地處理此兩個基板W及W'，以便總體上增加微影程序之產出率。最初參考新近裝載之基板W'，此基板可為先前未經處理之基板，其係藉由用於在裝置中之第一次曝光的新光阻而製備。然而，一般而言，所描述之微影程序將僅僅為一系列曝光步驟及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已經通過此裝置及/或其他微影達若干次，且亦可具有待經歷之後續程序。在本發明之特定內容背景中，基板W'可在其上具有CD待測量之特徵。在502處，執行使用基板標記P1等等及對準感測器AS之對準測量以測量及記錄基板相對於基板台WT之對準。實務上，將測量橫越基板W'之若干標記，以建立「晶圓柵格」，其極準確地映射橫越該基板之標記分佈(包括相對於標稱規則柵格之任何失真)。藉由使用上文已經描述之方法，亦在使用圖5所說明之形式之一或若干經修改標記的情況下使用同一對準感測器AS進行CD測量。在步驟504處，亦測量相對於X-Y位置之晶圓高度圖，以供準確地聚焦經曝光圖案。
當裝載基板W'時，接收配方資料506，配方資料506定義待執行之曝光，且亦定義晶圓之屬性以及先前製造於晶圓上及待製造於晶圓上之圖案之屬性。將在502、504處所進行之測量添加至此等配方資料，使得可將配方及測量資料508之完整集合傳遞至曝光站。在510處，調換晶圓W'與晶圓W，使得經測量基板W'變成進入曝光站之基板W。藉由如下方式執行此調換：交換裝置內之支撐件WTa與支撐件WTb，使得基板W、W'保持被準確地夾持及定位於該等支撐件上，以保持該等支撐件與該等基板自身之間的相對對準。因此，一旦已調換台，判定投影系統PS與基板台WTa(以前為WTb)之間的相對位置隨即成為使用針對基板W(以前為W')之測量資訊502、504以控制曝光步驟所必要的動作。在步驟512處，使用光罩對準標記M1、M2(圖1)來執行光罩對準。在步驟514、516、518中，在橫越基板W之順次晶粒部位處施加掃描運動及輻射，以便完成數個圖案之曝光。由於對準資料及位階圖資料，此等圖案相對於所要部位準確地對準，且尤其相對於先前在同一基板上放下之特徵準確地對準。由於CD資料，可設定曝光及/或處理之參數，以旨在使經施加圖案之CD適當地匹配於現有特徵中之CD，而非旨在CD之任意值或理想值。在步驟520處自裝置卸載經曝光基板(現在被標註為W")，以根據經曝光圖案而經歷蝕刻或其他程序。
無論何處需要CD測量皆可應用剛才所描述之CD技術，且可將合適標記施加於CD待測量之層(器件層或抗蝕劑層)中。該方法之特定益處為：可使用位置感測器(諸如，通常可用於微影裝置中且用以測量已經具備一些特徵且將要被曝光以形成額外特徵之基板之位置的對準感測器)快速地執行測量。對CD之認識將特別有用的此類型之情形係在存在各種子類型的所謂雙重圖案化技術中。在雙重圖案化中，第一圖案提供界定具有臨界(最小可製造)尺寸之產品特徵的線之「第一群體」。為了增加產品特徵之密度，使用同一或類似微影裝置在線之「第一群體」之間儘可能精確地交錯線之第二群體。
在第一線之間以均勻間隔準確地置放此等第二線會假定微影裝置程序之極良好的疊對效能。然而，若第一群體及第二群體中之特徵之尺寸在給定基板或基板部分上適當地匹配，則該準確置放通常對於微影程序之令人滿意的效能且最終對於器件之令人滿意的效能亦極重要。亦即，該準確置放對於第一群體及第二群體中之CD彼此適當地匹配之給定應用相比於該等CD適當地匹配於理想值之應用更重要。通常，許多努力及技術已致力於達成雙重圖案化及微影之可預測CD效能。本文中所描述之新穎測量技術提供測量包含第一群體之現有產品層中之實際CD而為針對第二群體之圖案化作準備的機會。使用此測量之結果會允許已在第一群體之CD中發生的任何偏差可藉由第二群體之所要CD之調整(偏移)予以匹配。
用 以測量疊對之替代實施例
圖11及圖12說明類似於上文所描述之技術的技術針對疊對之測量的應用，疊對為在同一基板上於不同時間所執行之兩個層(圖案化步驟)之間的定位誤差。圖11(a)展示與上文針對CD之測量所描述之標記310表面上相同的標記610。此標記之特徵被標註有與標記310中之元件符號類似的元件符號，但以6代替3加字首。如上文所論述，圍繞軸線604、606對稱之此特定配置特別適於一種類型之對準感測器。亦可設想可包括條(612、616)之僅兩個陣列之其他佈局。
圖11(b)展示標記610之中心部分中之條616的細節。與用於CD測量之標記316對比，此實例中之條616之中心陣列包含簡單標記620及空間624，而無再分。中心部分中之條616與外部部分中之條612、614之間的主要差異為：中心部分中之條616係在分離程序步驟中形成，例如，形成於分離產品層中。由於分別在條612/614與條616之不同集合之間的間距差，故當藉由兩個條集合散射之輻射組合於對準感測器中時，將再次出現波紋圖案。在疊對誤差為零的情況下，條616相對於條612、614之位置可確切地如圖11(a)所示。另一方面，在縱向軸線604之方向上存在疊對誤差的情況下，中心條616將稍微向左或向右移位。波紋圖案將以誇示方式向左及向右移動，從而以可易於藉由微影裝置之對準感測器測量之方式醒目顯示疊對誤差。
因此，正如由標記310中之CD變化造成的條之中心圖案之視在移位允許經由波紋圖案而觀測CD之極敏感測量，由疊對誤差造成的標記610中之中心條616之實際移動因此將允許經由波紋圖案之移動而對疊對效能之敏感觀測。
圖12為用於疊對測量之程序的流程圖。程序步驟700等等緊密地對應於圖9之步驟400等等，且施加相似數字。然而，在創製標記之初始程序中存在差異。在700處，在第一微影步驟期間，將具有第一間距之條612及614印刷為自微影裝置中之圖案化器件M施加至基板W之圖案之部分。在第二微影程序步驟701中，將不同圖案化器件M(圖案化器件M之部分)用於微影裝置(或另一類似裝置)中以將第二圖案施加於同一基板W上，從而上覆第一圖案。此第二圖案包括相比於條612及614具有不同間距的標記610之條616，以完成標記610。
在702處，使用對準感測器來掃描標記。可自同一標記獲得位置資訊X及/或Y，或可能的是，在分離步驟中獲得此資訊。在測量位置時，此可為位置測量之粗略階段或精細階段。藉由使用粗略測量來測量疊對，吾人可確保精細測量不會受到修改損害。
步驟702之輸出(如藉由跡線703所說明)指示藉由內部條及外部條提供之個別週期性信號之間的拍頻效應。如在圖7中，在較低頻率波封內觀測相對高頻率變化。在704處，將波封-擬合函數應用於跡線703以獲得及測量在705處所說明之波封跡線。如所提及，可以習知方式同時獲得關於標記之位置資訊。合適的波封-擬合變換為上文所提及之希爾伯特變換，但當然，可使用任何合適方法。在706處，自經擬合波封曲線，測量所觀測曲線之相位，且將其演算回成疊對測量(考量波紋放大因數)。
清楚地，在此實施例內，許多變化係可能的，包括與關於先前所描述之CD測量方法所論述之變化相同的許多變化。可以不同次序創製標記610之不同部分，例如，中心條616被印刷於外部條612、614之前。可將多個標記形成於同一基板上以用於測量疊對及CD，且用於測量不同產品層處之疊對及/或CD。
在數值實例中，條616之內部陣列具有2.2微米之間距，而外部條612、614之間距為2.6微米。起因於波紋圖案之理論放大因數為(2.6+2.2)/(2(2.6-2.2))=6。因此，若兩個條集合之間的移位將為1奈米，則在步驟704中所偵測之波封之移位將為6奈米。類似地，3奈米之移位將引起18奈米的波封之移位。因此，藉由波紋標記提供之放大因數可允許比可獨自地使用對準感測器AS以測量不同標記而獲得之疊對誤差測量敏感得多的疊對誤差測量，且亦可允許使用單一測量步驟。此外，為了藉由僅僅測量形成於不同層中之兩個標記之位置來測量疊對，將使結果經受為個別位置測量之測量不確定性之兩倍的不確定性。上文所提議之波紋方法不會以此方式累積誤差。間距及放大因數之選擇取決於設計者對測量裝置之認識，且亦涉及可被觀測的波紋圖案中之循環數目與放大因數之間的折衷。可應用與在上文所描述之CD測量方法中之原理相同的原理。
所說明之方法相比於替代疊對測量技術具有一額外優點，其在於：在兩個程序步驟700、701中所獲得之圖案在其位置方面相當，而不彼此實體地疊對。雖然疊對準確性重要之實際產品特徵當然將形成於彼此頂部，但條612/614及616針對本發明之測量技術並列地形成的事實意謂疊對測量無由層之間的晶圓位階相互作用造成的其他影響。
由於疊對為兩個位置之差之判定，故亦可需能要疊對以界定用於測量之參考位置。若干解決方案可用於此情形。第一選項係使用組合式標記之部分之間距中之一者，亦即，條612或614或616之陣列之位置。在假定可使用器具來識別此間距的情況下，則此意謂可使用單一掃描步驟702以判定疊對及絕對位置。舉例而言，可使用希爾伯特變換以識別拍頻圖案內之個別間距之位置，以及拍頻圖案自身之波封。或者，可與疊對測量標記610並排地印刷看起來像標記610但具有在層中之一者中之所有條的額外標記。在該狀況下，可比較兩個標記之波紋圖案，一圖案具有已知零疊對誤差(且因此具有可測量位置)，且另一圖案具有起因於步驟700與步驟701中所施加之圖案之間的位移之移位。作為另外替代例，可在步驟700或701中之一者中印刷具有對應於組合式標記之所得波封之間距的標記。
在所說明之實例中，兩個條集合經設計成具有更多或更少相等加權，使得波紋圖案儘可能地強。然而，若同一標記待用於位置測量，則可在CD或疊對信號強度(波紋信號)與位置信號強度之間進行取捨。因此，可修整不同條集合之大小之比率以提供足夠波紋信號，而不壓制基本週期性信號。
替代實施
本發明可經調適成供除了上文所提及之US 6961116及US 2009195768 A中所描述之感測器以外的其他類型之感測器使用。舉例而言，US 6297876中描述另一類型之感測器，且存在許多替代設計。雖然在上述實例中波紋圖案形成於組合來自標記之不同部分之輻射的光學系統中，但其他感測器係基於影像俘獲，繼之以像素化影像之數位處理。在該等狀況下，經偵測影像由於其離散條而看起來很像標記310或610。波紋圖案將不以其被偵測之形式存在於影像中，但其可藉由僅僅整合橫越圖案之像素值之影像處理步驟而形成。可以快照來執行影像俘獲，而非藉由以圖3所示之感測器之方式用照明光點進行掃描來執行影像俘獲。無論週期信號是被立刻記錄於影像中或是被記錄為來自掃描之時變信號，根據所描述原理之後續處理可易於由熟習此項技術者調適以達成所要結果。
應理解，用於演算所描述之CD及疊對測量之信號處理可使用如圖13所示之電腦總成。電腦總成可為在裝置外部之專用電腦，或其可為在對準感測器中之單元PU，或者，為總體上控制微影裝置之中央控制單元LACU。電腦總成可經配置以用於載入包含電腦可執行碼之電腦程式產品。當下載電腦程式產品時，此電腦程式產品可使電腦總成能夠控制具有對準感測器AS之微影裝置之前述使用。由於上文所描述之技術可實施於無硬體修改之現有裝置中，故本發明可有效地體現於此電腦程式產品中，此電腦程式產品攜載指令以控制來自特殊標記310、610或其類似者之信號之讀出及分析。
連接至處理器1227之記憶體1229可包含數個記憶體組件，比如，硬碟1261、唯讀記憶體(ROM)1262、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)1263及隨機存取記憶體(RAM)1264。並非所有前述記憶體組件皆需要存在。此外，前述記憶體組件不必實體地緊鄰於處理器1227或彼此緊鄰。其可經定位成相隔一距離。
處理器1227亦可連接至某種類之使用者介面(例如，鍵盤1265或滑鼠1266)。亦可使用為熟習此項技術者所知之觸控式螢幕、軌跡球、語音轉換器或其他介面。
處理器1227可連接至讀取單元1267，讀取單元1267經配置以自資料載體(比如，抽取式磁碟1268或CDROM 1269)讀取(例如)呈電腦可執行碼之形式的資料且在一些情況下將資料儲存於資料載體(比如，抽取式磁碟1268或CDROM 1269)上。又，可使用為熟習此項技術者所知之DVD或其他資料載體。
處理器1227亦可連接至印表機1270以在紙張上印出輸出資料，以及連接至顯示器1271。處理器1227可藉由負責輸入/輸出(I/O)之傳輸器/接收器1273而連接至通信網路1272，例如，公眾交換電話網路(PSTN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)，等等。處理器1227可經配置以經由通信網路1272而與其他通信系統通信。在本發明之一實施例中，外部電腦(圖中未繪示)(例如，操作者之個人電腦)可經由通信網路1272而登入至處理器1227中。
處理器1227可實施為獨立系統或實施為並行地操作之數個處理單元，其中每一處理單元經配置以執行較大程式之子任務。亦可將處理單元劃分成一或多個主處理單元與若干子處理單元。處理器1227之一些處理單元甚至可經定位成與其他處理單元相隔一距離且經由通信網路1272而通信。
據觀測，儘管圖1中之所有連接皆被展示為實體連接，但可使此等連接中之一或多者為無線的。其僅意欲展示出「經連接」單元經配置成以某一方式彼此通信。電腦系統可為經配置以執行此處所論述之功能的具有類比及/或數位及/或軟體技術之任何信號處理系統。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
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的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。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」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365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，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，該電腦程式含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，該資料儲存媒體具有儲存於其中之此電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之條項之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
1.一種測量一微影程序之一效能參數之方法，該方法包含：(a)使用至少一微影步驟在一基板上形成一圖案，該圖案包括在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案；(b)進行該等鄰近之第一子圖案及第二子圖案之觀測以獲得包括一拍頻分量之一組合式信號，該拍頻分量具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性；及(c)自該組合式信號演算該微影程序之一效能測量，該經演算測量係至少部分地藉由該拍頻分量之一相位而判定。
2.如實施例1之方法，其中該第一子圖案及該第二子圖案兩者係在同一微影步驟中形成，且其中該等子圖案中至少一者經形成為相對於另一子圖案具有一視在位置，該視在位置取決於該效能參數。
3.如實施例2之方法，其中該效能參數為在該微影步驟中形成於該基板上之某一特徵類型之尺寸。
4.如實施例1、2或3之方法，其中該等子圖案中至少一者包含一週期性標記陣列，且其中該等標記中每一者具有一固體部分及一再分部分，在步驟(b)中觀測時每一標記之該視在位置取決於該微影程序之該效能參數。
5.如實施例1之方法，其中該第一子圖案及該第二子圖案係在分離微影步驟中形成。
6.如實施例5之方法，其中該效能參數為疊對。
7.如前述實施例中任一項之方法，其中在該步驟(b)中，光學地組合該第一子圖案及該第二子圖案之觀測，且將該等觀測轉換成已經包括該拍頻分量之一電子信號。
8.如實施例7之方法，其中藉由用一感測器來掃描該圖案以產生該電子信號，使得該拍頻分量在該掃描期間表現為該電子信號中之一時變分量，而觀測該圖案。
9.如實施例1至6之方法，其中在步驟(b)中，同時地進行該第一圖案及該第二圖案之觀測，且將該等觀測轉換成第一電子信號及第二電子信號，接著電子地組合該第一電子信號及該第二電子信號以獲得該組合式信號。
10.如實施例9之方法，其中該第一電子信號及該第二電子信號包含該圖案之一影像之不同部分。
11.如前述實施例中任一項之方法，其進一步包含執行一另外微影步驟以將一另外圖案施加至該基板，該另外微影步驟程序係部分地藉由參考該經測量參數予以控制。
12.如實施例11之方法，其中該微影步驟及該另外微影步驟包含在一雙重圖案化程序中之步驟。
13.一種用於測量一微影程序之一效能參數之裝置，該裝置包含：一感測器，其可操作以觀測使用該微影程序而形成於一基板上之一圖案，該圖案包括在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案；一組合配置，其用於組合該等鄰近之第一子圖案及第二子圖案之觀測以獲得包括一拍頻分量之一組合式信號，該拍頻分量具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性；及一處理器，其用於自該組合式信號演算該微影程序之一效能測量，該經演算測量係至少部分地藉由該拍頻分量之一相位而判定。
14.如實施例13之裝置，其中在操作中，該第一子圖案及該第二子圖案之該等觀測在經轉換成已經包括該拍頻分量之一電子信號之前被光學地組合。
15.如實施例14之裝置，其中該感測器經配置以藉由掃描該圖案以產生該電子信號，使得該拍頻分量在該掃描期間表現為該電子信號中之一時變分量，而進行該等觀測。
16.如實施例13之裝置，其中該組合配置經配置以獲得呈第一電子信號及第二電子信號之形式的該第一圖案及該第二圖案之觀測，且組合該第一電子信號及該第二電子信號以獲得該組合式信號。
17.如實施例16之裝置，其中該第一電子信號及該第二電子信號包含該圖案之一影像之不同部分。
18.一種經配置以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之微影裝置，該裝置包含經建構以固持一基板之一基板台，及如實施例中任一項之一裝置，該裝置經配置以用於測量一微影程序之一效能參數，在該基板被支撐於該微影裝置之該基板台上時，該基板已經受該微影程序。
19.如實施例18之微影裝置，其中該測量裝置之該感測器亦經配置以測量該基板之一位置，且該微影裝置包括用於至少部分地藉由參考該經測量位置來控制一後續圖案至該基板上之該轉印的一控制器。
20.如實施例19之微影裝置，其中該測量裝置之該處理器經配置以自在觀測該拍頻圖案的同時所觀測的信號判定該基板之該位置。
21.如實施例18、19或20之微影裝置，其中該控制器經配置以至少部分地藉由參考該經測量效能參數來控制一另外圖案至該基板上之該轉印。
22.一種基板，一標記已藉由一微影程序而形成於該基板上，該標記經調適成用於測量該微影程序之一效能參數，且包含在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案，其中該等子圖案經形成為使得一子圖案相對於另一子圖案之一視在位置取決於該效能參數，且其中該第一週期性及該第二週期性係使得產生一拍頻圖案，該拍頻圖案具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性，藉以，可自該拍頻圖案之位置之一變化推斷該效能參數之變化。
23.如實施例22之基板，其中該第一子圖案及該第二子圖案兩者係在同一微影步驟中形成，且其中該等子圖案中至少一者經形成為相對於另一子圖案具有一視在位置，該視在位置取決於該效能參數。
24.如實施例23之基板，其中該效能參數為在該微影程序中形成於該基板上之某一特徵類型之尺寸。
25.如實施例22、23或24之基板，其中該等子圖案中至少一者包含一週期性條陣列，且其中該等條中每一者具有一固體部分及一再分部分，在觀測時每一條之該視在位置取決於該微影程序之該效能參數。
26.如實施例22或24之基板，其中該第一子圖案及該第二子圖案已在分離微影步驟中形成，且該效能參數為疊對。
27.如實施例22至26中任一項之基板，其中該第一子圖案及該第二子圖案在該圖案之一縱向方向上並列地延伸。
28.如實施例27之基板，其中該第一子圖案及該第二子圖案中之一第一子圖案沿著該圖案之一中心線而延伸，而該第一子圖案及該第二子圖案中之另一子圖案沿著兩側而延伸，使得該圖案總體上圍繞該中心線對稱。
29.如實施例22至28中任一項之基板，其中作為一雙重圖案化程序之部分，將該等標記形成於特徵之一第一群體中，而為以與特徵之該第一群體交錯之一配置形成特徵之一第二群體作準備。
30.一種包含機器可執行指令之有形電腦可讀媒體，該等機器可執行指令用於使一測量裝置執行如實施例1至12中任一項之一方法之步驟(b)及(c)。
202．．．對準標記/X方向標記/目標圖案
204．．．對準標記/Y方向標記
206．．．輻射光點/掃描光點/測量光點
208．．．輻射光點
210．．．標記
220．．．照明源
222．．．輻射光束
224．．．接物鏡
226．．．資訊攜載光束
228．．．光學分析器
230．．．感測器陣列/感測器柵格
232．．．強度信號
240．．．跡線
242．．．峰值
244．．．跡線之平穩部分
246．．．中間部分
300．．．標記/目標
302．．．條
304．．．縱向軸線
306．．．橫向軸線
310．．．標記/圖案
312．．．條/條圖案/條結構
314．．．條/條圖案/條結構
316．．．經修改條/條圖案/條結構
316'．．．條
316"．．．條
320．．．固體部分
320'．．．條
322．．．再分條/再分特徵/間隙
324．．．標記之間的空間/空間部分/固體部分
340．．．下層/材料
342．．．產品層/材料
344．．．上層/上層材料
346．．．再分條之間的空間
360．．．曲線圖之部分
362．．．曲線圖之部分
364．．．位階/部分
380．．．條之實體部分
382．．．類產品特徵
384．．．離散小正方形
403．．．跡線
405．．．波封跡線/拍頻分量
604．．．縱向軸線
606．．．軸線
610．．．疊對測量標記/圖案
612．．．外部條
614．．．外部條
616．．．中心條
620．．．標記
624．．．空間
703．．．跡線
705．．．波封跡線
1227．．．處理器
1229．．．記憶體
1261．．．硬碟
1262．．．唯讀記憶體(ROM)
1263．．．電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)
1264．．．隨機存取記憶體(RAM)
1265．．．鍵盤
1266．．．滑鼠
1267．．．讀取單元
1268．．．抽取式磁碟
1269．．．CDROM
1270．．．印表機
1271．．．顯示器
1272．．．通信網路
1273．．．傳輸器/接收器
AD．．．調整器
AS．．．對準感測器
B．．．輻射光束
BD．．．光束遞送系統
C．．．目標部分
CO．．．聚光器
EXP．．．曝光站
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
IN．．．積光器
LA．．．微影裝置
LACU．．．微影裝置控制單元
LS．．．位階感測器
M1 ．．．光罩對準標記
M2 ．．．光罩對準標記
MA．．．圖案化器件/光罩
MEA．．．測量站
MT．．．支撐結構/光罩台
P1 ．．．基板對準標記
P2 ．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PU．．．處理單元
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．基板
W'．．．基板
W"．．．經曝光基板
WTa．．．基板台/支撐件
WTb．．．基板台/支撐件
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2(包括圖2(a)至圖2(b))說明可提供於圖1之裝置中之基板上的對準標記之各種形式；
圖3為圖1之裝置中之對準感測器的示意性方塊圖；
圖4說明藉由圖3之對準感測器獲得及處理之信號；
圖5以擴大細節說明(a)圖2所示之標記中之一者的形式、(b)在本發明之一實施例中用於測量CD之經修改標記的形式、(c)標記之部分的擴大細節、(d)在(c)處所示之部分的另外擴大橫截面細節，及(e)在(d)處所示之標記細節之有效折射率的曲線圖；
圖6示意性地展示在觀測經修改標記時藉由對準感測器偵測之CD敏感波紋圖案；
圖7(包括圖7(a)至圖7(c))說明信號及經執行以使用圖3之對準感測器而自經修改標記獲得CD測量之信號處理。
圖8展示有用於測量不同類型之CD的經修改標記之替代形式之細節；
圖9為具有說明使用圖5之標記來測量CD之程序之附圖的流程圖；
圖10示意性地說明在圖1之裝置中之測量程序及曝光程序中的階段；
圖11(包括圖11(a)至圖11(b))說明有用於使用圖3之對準感測器來測量疊對的標記之第二經修改形式；
圖12為使用圖11之標記及圖3之對準感測器來測量疊對之方法的流程圖；及
圖13為適於供上文所描述之方法中使用的控制單元之實施例的方塊圖。
206．．．輻射光點/掃描光點/測量光點
304．．．縱向軸線
306．．．橫向軸線
310．．．標記/圖案
312．．．條/條圖案/條結構
314．．．條/條圖案/條結構
316．．．經修改條/條圖案/條結構

Claims (15)

  1. 一種測量一微影程序之一效能參數之方法，該方法包含：(a)使用至少一微影步驟在一基板上形成一圖案，該圖案包括在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案；(b)進行該等鄰近之第一子圖案及第二子圖案之觀測以獲得包括一拍頻分量之一組合式信號，該拍頻分量具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性；及(c)自該組合式信號演算該微影程序之一效能測量，該經演算測量係至少部分地藉由該拍頻分量之一相位而判定。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一子圖案及該第二子圖案兩者係在同一微影步驟中形成，且其中該等子圖案中至少一者經形成為相對於另一子圖案具有一視在位置，該視在位置取決於該效能參數。
  3. 如請求項2之方法，其中該效能參數為在該微影步驟中形成於該基板上之某一特徵類型之尺寸。
  4. 2或3之方法，其中該等子圖案中至少一者包含一週期性標記陣列，且其中該等標記中每一者具有一固體部分及一再分部分，在步驟(b)中觀測時每一標記之該視在位置取決於該微影程序之該效能參數。
  5. 如請求項1之方法，其中該第一子圖案及該第二子圖案係在分離微影步驟中形成。
  6. 如請求項5之方法，其中該效能參數為疊對。
  7. 2或3之方法，其中在該步驟(b)中，光學地組合該第一子圖案及該第二子圖案之觀測，且將該等觀測轉換成已經包括該拍頻分量之一電子信號。
  8. 如請求項7之方法，其中藉由用一感測器來掃描該圖案以產生該電子信號，使得該拍頻分量在該掃描期間表現為該電子信號中之一時變分量，而觀測該圖案。
  9. 2或3之方法，其中在步驟(b)中，同時地進行該第一圖案及該第二圖案之觀測，且將該等觀測轉換成第一電子信號及第二電子信號，接著電子地組合該第一電子信號及該第二電子信號以獲得該組合式信號。
  10. 一種用於測量一微影程序之一效能參數之裝置，該裝置包含：一感測器，其可操作以觀測使用該微影程序而形成於一基板上之一圖案，該圖案包括在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案；一組合配置，其用於組合該等鄰近之第一子圖案及第二子圖案之觀測以獲得包括一拍頻分量之一組合式信號，該拍頻分量具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性；及一處理器，其用於自該組合式信號演算該微影程序之一效能測量，該經演算測量係至少部分地藉由該拍頻分量之一相位而判定。
  11. 如請求項10之裝置，其中在操作中，該第一子圖案及該第二子圖案之該等觀測在經轉換成已經包括該拍頻分量之一電子信號之前被光學地組合。
  12. 如請求項11之裝置，其中該感測器經配置以藉由掃描該圖案以產生該電子信號，使得該拍頻分量在該掃描期間表現為該電子信號中之一時變分量，而進行該等觀測。
  13. 如請求項10之裝置，其中該組合配置經配置以獲得呈第一電子信號及第二電子信號之形式的該第一圖案及該第二圖案之觀測，且組合該第一電子信號及該第二電子信號以獲得該組合式信號。
  14. 一種基板，一標記已藉由一微影程序而形成於該基板上，該標記經調適成用於測量該微影程序之一效能參數，且包含在該基板上經定位成彼此鄰近且具有各別第一週期性及第二週期性之第一子圖案及第二子圖案，其中該等子圖案經形成為使得一子圖案相對於另一子圖案之一視在位置取決於該效能參數，且其中該第一週期性及該第二週期性係使得產生一拍頻圖案，該拍頻圖案具有在低於該第一週期性及該第二週期性之一頻率的一頻率下的一第三週期性，藉以，可自該拍頻圖案之位置之一變化推斷該效能參數之變化。
  15. 如請求項14之基板，其中該等子圖案中至少一者包含一週期性條陣列，且其中該等條中每一者具有一固體部分及一再分部分，在觀測時每一條之該視在位置取決於該微影程序之該效能參數。
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