[go: up one dir, main page]

TWI699565B - 計量學方法、工具、與系統以及散射量測計量學目標 - Google Patents

計量學方法、工具、與系統以及散射量測計量學目標 Download PDF

Info

Publication number
TWI699565B
TWI699565B TW105140627A TW105140627A TWI699565B TW I699565 B TWI699565 B TW I699565B TW 105140627 A TW105140627 A TW 105140627A TW 105140627 A TW105140627 A TW 105140627A TW I699565 B TWI699565 B TW I699565B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
target
metrology
phase shift
zero
polarization
Prior art date
Application number
TW105140627A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201727288A (zh
Inventor
維拉得摩 朗維司基
Original Assignee
美商克萊譚克公司
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 美商克萊譚克公司 filed Critical 美商克萊譚克公司
Publication of TW201727288A publication Critical patent/TW201727288A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI699565B publication Critical patent/TWI699565B/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
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • 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
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • 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
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2536—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object using several gratings with variable grating pitch, projected on the object with the same angle of incidence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • 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
    • 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
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4792—Polarisation of scatter light
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

提供計量學散射量測目標、光學系統及對應計量學工具及量測方法。目標及/或光學系統經設計以藉由在對該等散射量測目標之光照後旋即建立零級繞射信號之間之一180°相移而相對於來自該散射量測目標之該零級繞射信號增強第一級繞射信號。例如，該等目標可經設計以藉由在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第一相移而回應於偏振光照，及光學系統可經設計以藉由偏振光照來照明該目標且分析一所得繞射信號以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第二相移。該等相移累加達180°以抵消該等零級繞射信號，其中各相移介於0°與180°之間。

Description

計量學方法、工具、與系統以及散射量測計量學目標
本發明係關於計量學之領域，且更特定言之係關於在計量學工具之光學系統中之偏振目標及對應偏振控制。
針對光學疊對量測之當前方法依靠兩個主要技術：成像及散射量測。在成像中，在光學系統之視域中量測週期性目標之位置且自列印於不同層中的目標之位置推斷疊對(OVL)。散射量測利用藉由列印於不同層處之週期性疊對標記(具有週期結構之目標)散射的電磁(EM)波之間之干擾以推斷該等層之相對位移。在兩種情況中，對該等經散射EM波之該等繞射級之振幅及相位的一控制可提供疊對對量測之準確度及精確度之一關鍵影響。
以下係提供對本發明之一初始理解之一簡化概述。概述不一定識別本發明之關鍵元件或限制本發明之範疇，而僅充當對以下說明之一引入。
本發明之一個態樣提供一種方法，其包括藉由設計散射量測目標及/或藉由組態一計量學工具之光學系統以在該散射量測目標之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一180°相移而相對於來自具有一粗略間距之該散射量測目標的該零級繞射信號增強第一級繞射信號。
本發明之此等、另外及/或其他態樣及/或優點闡釋於下列[實施方式]中：可自[實施方式]推論；及/或可藉由實踐本發明而習得。
60:晶圓
70:物體
75:光照源
80:(偏振或非偏振)光束分離器
85:偵測器
90:初始非偏振結構
100:散射量測計量學目標/目標
101:目標單元胞
102:目標單元胞
103:垂直偏振元件
105:計量學系統
110:粗略間距區域之一部分
115:粗略間距區域之另一部分
121:第一相移
122:第二相移
122A:收集偏振角度
122B:收集偏振角度
145:額外目標層
146:偏振結構
150:光學系統
160:偏振器
161:光照臂/光學路徑/光照路徑
165:波片
170:分析器
171:集光臂/光學路徑/收集路徑
175:波片
200:方法
201:階段
202:階段
205:階段
210:階段
220:階段
221:階段
222:階段
225:階段
230:階段
235:階段
240:階段
242:階段
245:階段
250:階段
255:階段
260:階段
265:階段
270:階段
275:階段
280:階段
282:階段
P1:粗略間距
P2:未解析間距
P3:間距
X:方向
Y:方向
為更加理解本發明之實施例且以展示如何實現之，現將純粹經由實例方式參考附圖，其中在整個說明書中相同參考符號指定對應元件或區段。
在附圖中：
圖1A係實施根據本發明之一些實施例之對偏振相位之控制以抵消零級繞射信號的一計量學系統之一高階示意性圖解。
圖1B、圖1C、圖2A及圖2B係根據本發明之一些實施例之散射量測目標之高階示意性圖解。
圖3係根據本發明之一些實施例之一光學系統的一高階示意性圖解。
圖4係繪示根據本發明之一些實施例之一方法的一高階流程圖。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2015年12月8日申請之美國臨時專利申請案第62/264,514號之權利，該案係以引用方式全部併入本文。
在以下描述中，描述本發明之各種態樣。出於解釋之目的，闡述特定組態及細節以提供對本發明之一徹底理解。然而，熟習此項技術者亦將明白可在無本文中所呈現之此等特定細節之情況下實踐本發明。此外，可已省略或簡化所熟知特徵以不致使本發明不清楚。特定參考圖式，應強調，展示之細節係藉由實例之方式且僅出於本發明之各種實施例之闡釋性討論之目的，且為了提供確信為本發明之原理及概念性樣態之最有用且容易理解之描述而呈現。就此而言，並未試圖比本發明之一基礎理解所必需之描 述更詳細地展示本發明之結構細節，圖式之該描述使熟習此項技術者容易明白如何在實踐中體現本發明之若干形式。
在詳細闡釋本發明之至少一項實施例之前，應理解，本發明之應用不限於以下描述中闡述或圖式中所繪示之組件之構造及配置之細節。本發明適用於可以各種方式實踐或執行之其他實施例以及適用於所揭示實施例之組合。同樣地，應理解，本文所採用之措詞及術語係出於描述用途且不應被視為限制性。
除非以其他方式明確陳述(如下文之論述明白)，否則應理解，在整個說明書描述中利用術語(諸如，「處理」或「計算(computing)」或「計算(calculating)」或「判定」或「增強」或類似術語)之論述指代一電腦或運算系統或類似電子計算裝置(其操縱及/或將表示為電腦系統之暫存器及/或記憶體內之物理(諸如，電子)量之資料變換成類似地表示為運算系統之記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示裝置內之物理量之其他資料)之動作及/或程序。
發明者已發現，當存在目標不對稱時，在散射量測OVL(自上部光柵及底部光柵，+1及-1)之情況中，目標不對稱放大之機制連接至在該等第一繞射級之間之構形相位中的差異之值；且在成像OVL(自上部光柵及底部光柵，±1及0)之情況中，目標不對稱放大之機制連接至在第一繞射級與零繞射級之間之該等構形相位中的差異之值。針對構形相位控制之任何硬體(HW)可能性可顯著改良OVL量測之準確度。
此外，發明者已發現當零繞射級與其他繞射級之間之振幅存在導致一極低影像對比度的一大差異時發生另一相對常見量測問題。當來自兩個經量測層之第一繞射級之振幅相差一個以上數量級時，散射量測OVL中出現 相同問題。在此等情況中，降低適當繞射級之振幅可顯著改良量測之精確度及準確度兩者。
以引用方式全部併入本文中之以下相關檔案可與本發明整合以實現準確度之互相增強，且此等組合可被視為本發明之部分：(i)WIPO專利公開案第PCT/US15/62523號揭示：導出(若干)計量學度量對(若干)配方參數之一部分連續相依性；分析該經導出之相依性；根據該分析來判定一計量學配方；及根據該經判定配方來進行(若干)計量學量測。(ii)美國專利申請案第62/222724號揭示用於構形相位控制之不同方法(主要HW選項)且提供用於選擇最適當配方設置之一實際準則。(iii)一內部檔案揭示控制零繞射級之振幅及相位用於改良疊對量測之精確度及準確度。例如，檔案揭示針對零繞射級控制之HW選項之實施方案，其包含有漏洞的阻斷物、適應性光學元件之使用及干擾控制。本發明集中於使用偏振目標及偏振控制HW以提供在該等繞射級參數上內一額外控制位準。此外，本發明使用與該等目標設計程序相關聯之相對簡單HW，且同時以一非限制性方式經例示至第一繞射級信號之該相對簡單HW適用於任何繞射級。
提供計量學散射量測目標、光學系統及對應計量學工具及量測方法。目標及/或光學系統經設計以藉由在該等散射量測目標之光照後旋即建立零級繞射信號之間之一180°相移而相對於來自該散射量測目標之該零級繞射信號增強第一級繞射信號。例如，該等目標可經設計以藉由在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第一相移而回應於偏振光照，且光學系統可經設計以藉由偏振光照來照明該目標且分析一所得繞射信號以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第二相移。該等相移累加達180°以抵消該等零級繞射信號，其中相移介於0°及180°之間。
圖1A係實施根據本發明之一些實施例之偏振相位控制以抵消零級繞射信號的一計量學系統105之一高階示意性圖解。計量學系統105包括一散射量測計量學目標100(亦稱為目標100)及具有一光學系統150之一計量學工具。散射量測計量學目標100具有一粗略間距且經組態以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第一相移121。光學系統150經組態以藉由兩個垂直偏振光照組件來照明目標100，且分析在互補兩個垂直偏振光照組件之兩個垂直偏振方向上的一所得繞射信號以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第二相移122。第一相移121與第二相移122之間之總和係180°以抵消該等零級繞射信號。圖1A示意性地繪示繞射級之偏振，零級分量藉由該180°相位之添加而被抵消，而第一繞射級藉由將具有添加之180°相位的-1級添加至+1級而被增強。計量學系統105可經組態以單獨藉由目標設計、單獨藉由光學系統設計或藉由對目標設計及對光學系統設計之綜合調整而抵消該等零級繞射信號，如下文所解釋。
圖1B係根據本發明之一些實施例之散射量測目標100之一高階示意性圖解。目標100經組態以相對於光照改變該等繞射信號之偏振，且因此稱作一偏振目標。目標100可經量測以提供與經組態以提供健全硬體偏振控制的一光學系統相關聯之繞射信號(參見下文作為一例示性非限制選項之系統150)。目標100具有一粗略間距P1，其藉由計量學工具而被良好地解析(例如，1000nm-2000nm)。目標100經組態以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一180°相移，(例如)藉由使垂直偏振元件103以粗略間距之一半產生180°相移。粗略間距區域之一部分110(例如，其之一半)係藉由一更精細、未解析間距P2在一個方向(例如，X)上被分段，而另一部分115(例如，該粗略間距區域之另一半)係藉由相同精細分段間距P2在垂直於該第一 方向之一方向上(例如，Y)被分段。因此，來自偏振光照之第一繞射級信號在X及Y方向上具有180°(π)之一相位差，此係因為目標單元胞101、102係藉由間距(P1)之一半移位。因此，來自胞101、102之零級信號彼此抵消而來自胞101、102之第一級信號歸因於+1及-1繞射級信號之間之180°(π)之固有相位而累加。針對大於2λ之間距，其可包含第二及更高繞射級，且相位差亦可用以移除/增強該等繞射級(例如，180°相位差移除奇數繞射級且增強偶數繞射級)。
圖1C係根據本發明之一些實施例之散射量測目標100之一高階示意性圖解。目標100可在兩個方向上經分段以增強其之程序兼容性。可使用一精細間距分段垂直偏振元件103。在圖1C中，具有間距P3之一附加分段添加至圖1B中繪示之目標設計。兩個精細間距分段皆可使用相同間距在X及Y方向上被執行，以避免第二級偏振效應及破壞目標子胞101、102之間之對稱性。
可藉由選擇目標間距(例如，P1、P2、P3之任一者)、場填充因數(工作循環)、分段類型等而組態目標100。在並排成像目標之情況中，額外特徵可經組態以(例如)使用用於量測另一層中之週期結構的一層中之未解析週期結構(例如，使用用於底部光柵量測的上層中之未解析週期結構)而最佳化目標設計。
圖2A及圖2B係根據本發明之一些實施例之散射量測目標100之高階示意性圖解。目標100包括：初始非偏振結構90(亦稱為初始層90、層90、初始非偏振結構90、或非偏振目標90)(其具有一解析間距P1)；及至少一個額外目標層145(亦稱為層145)，其具有經組態以在其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之180°相移的至少一個偏振結構146(其具有一更精細、未 解析間距P2<P1，亦稱為虛設結構146、虛設結構元件146、或未解析週期結構146)。例如，(若干)額外目標層145可在初始層90上方或下方(分別在圖2A及圖2B中繪示)。未解析間距P2可(例如)係解析間距P1之一半。未解析間距P2及相對於層90之層145之位置及距離可經選擇以產生特定第一相移121(其可為180°)，但其亦可具有由光學系統150之第二相移122互補之另一值以產生180°總體相移來抵消該等零繞射級。以所繪示之方式，在任何中間物或底層中之該等未解析週期結構可用於針對並排及光柵疊光柵目標之目標設計最佳化。
在層145中之未解析週期結構146改變層(其中放置該等週期型結構146)之有效介電常數，且因此影響在整個堆疊內之繞射級之建立及傳播。未解析虛設結構以及以接近設計規則間距之間距的分段可因此增強該等經量測目標對偏振之靈敏度。未解析虛設結構146之場填充因數亦可經修改或設計以控制目標對光照偏振之回應。為避免目標(層90)與互補層中之虛設結構(層145)之間之可能串擾，虛設結構元件146可經設計具有在正交於經量測目標週期性方向之方向上的片段。偏振結構146可沿垂直於初始非偏振結構90之一分段方向的一方向被分段。因此，額外目標層145可沿Y方向而非沿圖2A及圖2B中繪示之X方向分段被分段。
所揭示散射量測計量學目標100之目標設計檔案被視為本發明之部分。
圖3係根據本發明之一些實施例之一光學系統之一高階示意圖。光學系統150包括：一光照臂161(亦稱為光學路徑161或光照路徑161)，其具有一光照源75；一偏振器160，其經配置以偏振光照(例如，線性地)；及一第一波片165，其經配置以使用該等波片參數(角度及延遲)判定兩個正交偏振 方向之間之一相移122A。光學系統150進一步包括一(非偏振或偏振)光束分離器80，其經組態以引導光照穿過一物體70於一晶圓60上之目標100上，且引導該等繞射信號自目標100穿過物體70至一集光臂171(亦稱為光學路徑171或收集路徑171)。集光臂171包括成一收集偏振角度122B之一第二波片175、一分析器170及一偵測器85。光照及收集偏振角度122A、122B可經組態以提供根據目標及系統組態之該等類型之第二相移122。
例如，如上文所解釋，由於藉由目標提供180°全部相移，故使用圖1B及圖1C中繪示之偏振目標100及半波片165、175，其滿足：角度122A、角度122B相等(例如，45°)。在另一實例中，使用圖2A及圖2B中繪示之偏振目標100，角度122A、122B可不同以將待添加至藉由額外層145提供之第一相移121的第二相移122提供至非偏振目標90。
可使用偏振光束分離器80替代波片165、175或除波片165、175之外，且替代地或互補地，可使用任何光學元件以提供一可控制相移。例如，光學系統150可經組態以使用偏振光束分離器80分離兩個垂直偏振之光學路徑，且藉由添加一相位延遲器或提供該兩個偏振之間之一光學路徑差值的任何其他光學元件且進一步將兩個偏振組合在一起且使用一額外光束分離器，可實現對繞射級之相位之控制。
光學系統150可包括在光學路徑161、171之一者中之一ND(中性密度)濾光器，且經組態以控制該等偏振之該等相對振幅。
在特定實施例中，僅波片165、175之一者可用以提供第二相移122。在特定實施例中，偏振器160及分析器170可經組態以在不使用任何波片165、175之情況下分別提供及接收線性偏振光照及繞射信號。例如，偏振器160及分析器170可相應地經設定成45°及135°用於量測諸如圖1B、圖1C 中繪示之目標。因此，光學系統150可經組態以提供一完全零繞射級消除及一第一繞射級振幅加倍。圖3繪示容許零繞射級之完全抑制連同歸因於有限目標大小之所有其之裂片的一極為一般且健全光學方案，從而相對於使用在如先前技術中之光瞳平面處之一阻斷物使得系統有利。在特定實施例中，發明者已發現從準確度及精確度兩者之觀點看，完全零級抑制連同準垂直光照提供最佳量測條件。
光照路徑161中之偏振器165及收集路徑171中之分析器170可經組態以控制在經組合信號中之各偏振之一加權因數。目標100可經組態以回應於偏振差異而提供該目標之一大靈敏度，以增強第一級繞射信號以及改良不同繞射級之間之差異。此外，如本文中所說明，光學系統150及目標100可經組態以控制零繞射級之振幅而對該等第一繞射級之振幅無一顯著影響及/或以控制零繞射級與第一繞射級之間之相位。發明者已發現，在前者情況中實現增強成像對比，而在後者情況中實現增強成像準確度。在散射量測(例如，SCOL散射量測疊對)中，光學系統150及目標100可經組態以控制該等第一繞射級之間之相位而增強靈敏度及準確度兩者。在散射量測目標之情況中，不同層中之目標設計可經設計以提供對偏振方向之改變之一不同回應。
計量學系統組合實施例之任一項之光學系統150及散射量測目標100被視為本發明之部分。特定言之，提供計量學系統，其包括：散射量測計量學目標100，其具有一粗略間距且經組態以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第一相移；及計量學工具，其具有光學系統150，該光學系統150經組態以藉由兩個垂直偏振光照組件來照明目標且分析在互補該兩個垂直偏振光照組件之兩個垂直偏振方向上的一所得繞射信號以在對其 之照明後旋即產生零級繞射信號之間的一第二相移，其中該第一相移與該第二相移之間之一總和係180°以抵消該等零級繞射信號。
圖5係繪示根據本發明之一些實施例的一方法200之一高階流程圖。可藉由至少一個電腦處理器(例如，在一計量學模組中)至少部分實施方法200。特定實施例包括一電腦程式產品，該電腦程式產品包括具有與其一起體現之電腦可讀程式之一電腦可讀儲存媒體，該電腦可讀程式經組態以實施方法200之該等相關階段。特定實施例包括藉由方法200之實施例設計之各自目標的目標設計檔案。
方法200包括藉由設計散射量測目標及/或藉由組態一計量學工具之光學系統以在該散射量測目標之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一180°相移而相對於來自具有一粗略間距之該散射量測目標的該零級繞射信號增強第一級繞射信號(階段201)。例如，方法200可包括組合藉由目標設計之一第一相移與藉由光學系統組態之一第二相移，該第一相移及該第二相移累加達180°(階段202)。
方法200可包括設計散射量測及/或成像目標以及用於量測該等經設計目標之對應光學系統。方法200可包括：藉由該等散射量測目標對偏振光照之回應而設計增強第一級繞射信號的偏振敏感散射量測目標(階段205)；及組合偏振控制硬體與偏振目標以提供額外繞射級參數(階段210)。方法200可進一步包括產生(若干)經設計目標(階段230)及/或散射量測(若干)經設計目標(階段235)。方法200可進一步包括組態光學系統以在來自該等正交分段區域之信號之間分離(階段240)且控制在光照中及/或在偵測光學路徑中之偏振相位(階段245)。方法200可包括組態計量學工具之光學系統以在來自該等正交分段區域之信號之間使用光照偏振分離(階段242)。
方法200可包括使用未由一對應計量學工具解析之至少一個精細間距分段具有由該對應散射量測計量學工具解析之至少一個粗略間距的至少一個週期結構之複數個目標元件，其中該精細分段相對於至少一些該等元件內之至少兩個方向且該精細分段在該至少兩個方向中維持相同零級繞射參數(階段220)。藉此，方法200可包括在該等不同方向中維持該等相同零級繞射參數(階段222)。方法200可設計散射量測目標以使垂直偏振元件以粗略間距之一半差生180°相移(階段221)。
此外，方法200可進一步包括藉由至少一個仍更精細間距垂直分段該等精細分段(階段225)。
方法200可包括使用對應於至少兩個精細分段方向之至少兩個偏振光照實施量測235(階段240)，且進一步包括相對於至少兩個方向干涉地抑制零級繞射信號且自其增強第一級繞射信號(階段250)。方法200可進一步包括相對於至少兩個方向干涉地抵消該等零級繞射信號且充分添加該等第一級繞射信號(階段255)。
方法200可進一步包括使用對應波片控制該等偏振光照及該等繞射信號(階段260)且可分配及控制該等偏振信號之權重以最佳化經收集資料(階段265)。
方法200可包括組態計量學工具之光學系統以藉由兩個垂直偏振之光照組件來照明散射量測目標(階段270)且在互補該兩個垂直偏振之光照組件的兩個垂直偏振方向處分析繞射信號以抵消該等零級繞射信號(階段275)。
方法200可包括：設計具有非偏振結構之散射量測目標以使具有至少一個偏振結構的至少一個額外目標層經組態以產生180°相移(階段280)；且 設計(若干)額外目標層在該等非偏振結構上方及/或在該等非偏振結構下方(階段282)。
有利的係組合偏振控制硬體(光學系統150)與偏振目標(目標100)提供了繞射級參數之一額外控制位準。在目標100中，出於控制或增強該等經量測目標之該等偏振性質的目的，互補層或任何可用中間層可用來引入經分段虛設結構。發現組合偏振控制HW與偏振目標來增強疊對量測中之準確度及精確度。光學系統150及目標100可在各種計量學平台中被實施且改良產生裝置類目標之能力。
應強調本文中揭示之該等設計原則實現控制該等繞射信號之任一者之相位及/或振幅，且因此提供超出零級消除之額外優點。
根據本發明之實施例，上文參考方法、設備(系統)及電腦程式產品之流程圖繪示圖及/或部分圖描述本發明之態樣。應瞭解可藉由電腦程式指令實施流程圖繪示圖及/或部分圖之部分及流程圖繪示圖及/或部分圖中之方塊之組合。可將此等電腦程式指令提供至一通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理設備之一處理器以產生一機器，使得經由電腦或其他可程式化資料處理設備之處理器執行之指令產生方法以用於實施在流程圖及/或圖中(多個)部分規定之功能/動作。
此等電腦程式指令亦可儲存在一電腦可讀媒體中，其可指導一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置以一特定方式起作用，使得儲存在電腦可讀媒體中之指令產生一製品，該製品包含實施在流程圖及/或圖中(多個)部分規定之功能/動作之指令。
電腦程式指令亦可被載入一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置中，以致使一系列操作步驟在該(等)電腦、其他可程式化設備或其他 裝置上執行，以產生一電腦實施程序使得在該(等)電腦或其他可程式化設備上執行之指令提供程序以用於實施在流程圖及/或圖中(多個)部分規定之功能/動作。
前述流程圖及圖式繪示根據本發明之各種實施例之系統、方法及電腦程式產品之可行實施方案之架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或部分圖中之各部分可表示包括用於實施(若干)指定邏輯函數之一或多個可執行指令的代碼之一模組、片段或部分。亦應注意在一些替代實施方案中，部分中所註明之功能可不按圖式所註明之順序發生。例如，取決於所涉及之功能性，連續繪示之兩個部分實際上可實質上同時執行，或部分有時可按相反順序執行。亦將注意，可藉由執行該等指定功能或動作之專用基於硬體之系統或專用硬體及電腦指令之組合來實施該等部分圖之部分及/或流程圖圖解及該等部分圖中之部分及/或流程圖圖解之組合。
在上文描述中，一實施例係本發明之一實例或實施方案。「一項實施例」、「一實施例」、「特定實施例」或之各種「一些實施例」之各種呈現方式不一定全部指相同實施例。儘管可在一單一實施例之環境中描述本發明之各種特徵，但是亦可個別地或以任何適合組合提供特徵。相反，儘管為簡潔，本發明可在分離實施例之環境中描述，但本發明亦可實施於一單一實施例中。本發明之特定實施例可包含來自上文所揭示之不同實施例之特徵且某些實施例可併入來自上文所揭示之其他實施例之元件。本發明之元件於一特定實施例之環境中之揭示不應被視為限制其等單獨用於該特定實施例中。此外，應理解，可依各種方式執行或實踐本發明且本發明可實施於除上文在描述中概述之實施例以外之特定實施例中。
本發明不限於彼等圖式或對應描述。例如，流程無需進行各個所繪示 之方塊或狀態，或以與繪示及描述完全相同之順序進行。除非另外定義，本文所使用之技術術語及科學術語之含義應為本發明所屬之一般技術者所常理解的含義。儘管本發明已相對於有限數量之實施例而予以描述，但此等不應被解讀為對本發明之範疇之限制，而是作為一些較佳實施例之例證。其他可能變更、修改及應用亦在本發明之範疇內。相應地，本發明之範疇不應被迄今已描述之而限制，但受限於隨附申請專利範圍及其等法律等效物。
100:散射量測計量學目標
105:計量學系統
121:第一相移
122:第二相移
150:光學系統

Claims (23)

  1. 一種計量學方法，其包括：藉由設計一散射量測目標及/或藉由組態一計量學工具之光學系統以在對該散射量測目標之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一180°相移而相對於來自具有一粗略間距之該散射量測目標的一零級繞射信號增強第一級繞射信號；及組態該計量學工具之光學系統以藉由兩個垂直偏振之光照組件來照明該散射量測目標，且分析在互補該兩個垂直偏振光照組件之兩個垂直偏振方向上的該繞射信號以抵消該等零級繞射信號。
  2. 如請求項1之計量學方法，其進一步包括設計該散射量測目標以使偏振器以該粗略間距之一半產生該180°相移，其中該等偏振器經組態以垂直偏振。
  3. 如請求項1之計量學方法，其進一步包括組合由目標設計之一第一相移與由光學系統組態之一第二相移，其中該第一相移與第二相移之一總和係180°。
  4. 如請求項1之計量學方法，其進一步包括設計具有非偏振結構之散射量測目標以使具有至少一個偏振結構之至少一個額外目標層經組態以產生180°相移。
  5. 如請求項4之計量學方法，其中該至少一個額外目標層係在該等非偏振結構上方。
  6. 如請求項4之計量學方法，其中該至少一個額外目標層係在該等非偏振結構下方。
  7. 一種散射量測計量學目標，其具有一粗略間距且經組態以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一180°相移，其中具有該粗略間距之一區域之一第一部分在一方向上被分段且具有該粗略間距之該區域之一第二部分在垂直於該第一區域之一方向上被分段，且其中該目標具有初始非偏振結構，且具有至少一個偏振結構之至少一個額外目標層經組態以產生180°相移。
  8. 如請求項7之散射量測計量學目標，其經設計以使偏振器以該粗略間距之一半產生該180°相移，其中該等偏振器經組態以垂直偏振。
  9. 如請求項8之散射量測計量學目標，其中該等偏振器被分段成一精細間距。
  10. 如請求項7之散射量測計量學目標，其中該至少一個偏振結構被分段成一精細、未解析間距。
  11. 如請求項10之散射量測計量學目標，其中該至少一個偏振結構沿垂直 於該等初始非偏振結構之一分段方向的一方向被分段。
  12. 如請求項7之散射量測計量學目標，其中該額外目標層係在該等非偏振結構上方。
  13. 如請求項7之散射量測計量學目標，其中該額外目標層係在該等非偏振結構下方。
  14. 一種具有一光學系統之計量學工具，該光學系統經組態以藉由兩個垂直偏振光照組件來照明一非偏振散射量測目標，且分析在互補該垂直偏振光照組件之兩個垂直偏振方向上的一所得繞射信號以藉由組態該光照及該分析以產生來自該散射量測目標之相同零級繞射信號之間之一180°相移而抵消該等零級繞射信號。
  15. 如請求項14之計量學工具，其中該光學系統包括用於控制該光照及該等繞射信號之一偏振的以下至少一者：一偏振器及一分析器、至少一個波片、至少一個偏振光束分離器及至少一個中性密度濾光器。
  16. 一種計量學系統，其包括：一散射量測計量學目標，其具有一粗略間距且經組態以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第一相移；及一計量學工具，其具有一光學系統，該光學系統經組態以藉由兩個垂直偏振光照組件來照明該目標，且分析在互補該兩個垂直偏振光照組件的 兩個垂直偏振方向上之一所得繞射信號以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一第二相移，其中該第一相移與該第二相移之一總和係180°以抵消該等零級繞射信號。
  17. 如請求項16之計量學系統，其中該光學系統包括用於控制該光照及該等繞射信號之一偏振的以下至少一者：一偏振器及一分析器、至少一個波片、至少一個偏振光束分離器及至少一個中性密度濾光器。
  18. 如請求項16之計量學系統，其中該第一相移係180°且該第二相移係零。
  19. 如請求項18之計量學系統，其中該散射量測計量學目標經組態以在對其之光照後旋即差生零級繞射信號之間之一180°相移。
  20. 如請求項19之計量學系統，其經設計以使偏振器以該目標之一粗略間距的一半產生該180°相移，其中該等偏振器經組態以垂直偏振。
  21. 如請求項16之計量學系統，其中該目標具有初始非偏振結構，且具有至少一個偏振結構之至少一個額外目標層經組態以產生該第一相移。
  22. 一種散射量測計量學目標，其具有一粗略間距且經組態以在對其之光照後旋即產生零級繞射信號之間之一180°相移，其中具有該粗略間距之一 區域之一第一部分在一方向上被分段且具有該粗略間距之該區域之一第二部分在垂直於該第一區域之一方向上被分段，其中該散射量測計量學目標經設計以使偏振器以該粗略間距之一半產生該180°相移，且其中該等偏振器經組態以垂直偏振。
  23. 如請求項22之散射量測計量學目標，其中該等偏振器被分段成一精細間距。
TW105140627A 2015-12-08 2016-12-08 計量學方法、工具、與系統以及散射量測計量學目標 TWI699565B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562264514P 2015-12-08 2015-12-08
US62/264,514 2015-12-08
PCT/US2016/035190 WO2017099843A1 (en) 2015-12-08 2016-06-01 Control of amplitude and phase of diffraction orders using polarizing targets and polarized illumination
WOPCT/US16/35190 2016-06-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201727288A TW201727288A (zh) 2017-08-01
TWI699565B true TWI699565B (zh) 2020-07-21

Family

ID=59012916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105140627A TWI699565B (zh) 2015-12-08 2016-12-08 計量學方法、工具、與系統以及散射量測計量學目標

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10337991B2 (zh)
EP (1) EP3387371B1 (zh)
JP (1) JP6789295B2 (zh)
KR (1) KR102393740B1 (zh)
CN (1) CN108369087B (zh)
TW (1) TWI699565B (zh)
WO (1) WO2017099843A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201703585RA (en) * 2014-11-25 2017-06-29 Kla Tencor Corp Analyzing and utilizing landscapes
WO2018147938A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Kla-Tencor Corporation Mitigation of inaccuracies related to grating asymmetries in scatterometry measurements
EP3454123A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-13 ASML Netherlands B.V. Metrology method and apparatus
CN111610586B (zh) * 2020-06-24 2022-04-29 中国科学院微电子研究所 一种衍射光栅的设计方法及系统
US20240077711A1 (en) * 2021-12-22 2024-03-07 Christopher B. Raub Apparatus, Optical system, and Method for digital holographic and polarization microscopy
DE102022110476B4 (de) 2022-04-29 2024-08-08 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Beleuchtungsmodul und Koordinatenmessgerät
US12253805B2 (en) * 2022-08-11 2025-03-18 Kla Corporation Scatterometry overlay metrology with orthogonal fine-pitch segmentation
US12411420B2 (en) 2023-09-29 2025-09-09 Kla Corporation Small in-die target design for overlay measurement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050088744A1 (en) * 2003-01-06 2005-04-28 Polychromix Corporation Diffraction grating having high throughput efficiency
TWI327679B (en) * 2005-06-30 2010-07-21 Asml Netherlands Bv Metrology apparatus, lithographic apparatus, process apparatus metrology method and device manufacturing method
CN101903832A (zh) * 2007-12-17 2010-12-01 Asml荷兰有限公司 基于衍射的重叠量测工具和方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4779024A (en) 1986-08-26 1988-10-18 General Electric Company Deflection system for light valve projectors of the schlieren dark field type
US5274420A (en) * 1992-04-20 1993-12-28 International Business Machines Corporation Beamsplitter type lens elements with pupil-plane stops for lithographic systems
US5486923A (en) * 1992-05-05 1996-01-23 Microe Apparatus for detecting relative movement wherein a detecting means is positioned in the region of natural interference
IL112395A (en) * 1995-01-19 1998-09-24 Rotlex 1994 Ltd Optical device and a method of utilizing such device for optically examining objects
JPH08316124A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Hitachi Ltd 投影露光方法及び露光装置
WO2001084236A2 (en) * 2000-04-27 2001-11-08 Petersen Advanced Lithography, Inc. Method for phase shift mask design, fabrication, and use
US6433878B1 (en) * 2001-01-29 2002-08-13 Timbre Technology, Inc. Method and apparatus for the determination of mask rules using scatterometry
US7218403B2 (en) * 2002-06-26 2007-05-15 Zygo Corporation Scanning interferometer for aspheric surfaces and wavefronts
US6992764B1 (en) * 2002-09-30 2006-01-31 Nanometrics Incorporated Measuring an alignment target with a single polarization state
US7608468B1 (en) * 2003-07-02 2009-10-27 Kla-Tencor Technologies, Corp. Apparatus and methods for determining overlay and uses of same
EP1896899A2 (en) * 2005-06-24 2008-03-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Methods and devices for characterizing polarization of illumination system
US8116002B2 (en) 2007-08-27 2012-02-14 Lumella Inc. Grating device with adjusting layer
WO2009072319A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Sharp Kabushiki Kaisha 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置
SG195527A1 (en) * 2008-06-26 2013-12-30 Asml Netherlands Bv Overlay measurement apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method using such overlay measurement apparatus
US8913237B2 (en) * 2012-06-26 2014-12-16 Kla-Tencor Corporation Device-like scatterometry overlay targets
JP6602755B2 (ja) * 2013-06-27 2019-11-06 ケーエルエー コーポレイション 計測標的の偏光測定及び対応する標的設計
SG11201703585RA (en) 2014-11-25 2017-06-29 Kla Tencor Corp Analyzing and utilizing landscapes
TWI755987B (zh) * 2015-05-19 2022-02-21 美商克萊譚克公司 具有用於疊對測量之形貌相位控制之光學系統

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050088744A1 (en) * 2003-01-06 2005-04-28 Polychromix Corporation Diffraction grating having high throughput efficiency
TWI327679B (en) * 2005-06-30 2010-07-21 Asml Netherlands Bv Metrology apparatus, lithographic apparatus, process apparatus metrology method and device manufacturing method
CN101903832A (zh) * 2007-12-17 2010-12-01 Asml荷兰有限公司 基于衍射的重叠量测工具和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108369087B (zh) 2021-04-30
EP3387371B1 (en) 2023-04-19
EP3387371A4 (en) 2019-08-07
TW201727288A (zh) 2017-08-01
JP2018538533A (ja) 2018-12-27
US20180031470A1 (en) 2018-02-01
CN108369087A (zh) 2018-08-03
US10337991B2 (en) 2019-07-02
KR102393740B1 (ko) 2022-05-02
EP3387371A1 (en) 2018-10-17
JP6789295B2 (ja) 2020-11-25
WO2017099843A1 (en) 2017-06-15
KR20180082625A (ko) 2018-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI699565B (zh) 計量學方法、工具、與系統以及散射量測計量學目標
TWI752764B (zh) 用於疊對測量之形貌相位控制
TWI767989B (zh) 散射術疊對目標，量測組態方法，以及目標設計檔案
KR102333504B1 (ko) 계측 타겟의 편광 측정 및 대응 타겟 설계
WO2014194095A1 (en) Combined imaging and scatterometry metrology
EP3507653A1 (en) Diffraction-based focus metrology
JP2018538533A5 (zh)
CN110870052B (zh) 在成像技术中估计振幅及相位不对称性以在叠加计量中达到高精准度
WO2015200315A1 (en) Rotated boundaries of stops and targets
TW202036166A (zh) 非對稱像差之估計