台湾专利TW201312285A 度量衡方法、裝置及元件製造方法

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专利摘要:
藉由一微影程序在一基板上形成包括一或多個週期性結構之一目標結構。偵測該目標結構之一影像，同時用一輻射光束來照明該目標結構，該影像係使用非零階繞射輻射之一第一部分同時排除零階繞射輻射而形成。使用自該影像內之至少一所關注區所提取的強度值以判定該週期性結構之一屬性，例如，不對稱性或疊對。為了定位該ROI，一處理單元辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位。在每一方向上之邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍。定位該ROI之準確度大於僅辨識該(該等)週期性結構之該等邊界之準確度。可藉由在該週期性結構之一邊界區中提供中斷來創製該等邊界特徵。所關注區可同時地位於X方向及Y方向上，且同時地具有在X方向及Y方向上之繞射。
公开号:TW201312285A
申请号:TW101125918
申请日:2012-07-18
公开日:2013-03-16
发明作者:Patrick Warnaar；Schijndel Mark Van；Michael Kubis
申请人:Asml Netherlands Bv；
IPC主号:G03F7-00

专利说明:
度量衡方法、裝置及元件製造方法
本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術來製造元件之度量衡方法及裝置，且係關於使用微影技術來製造元件之方法。
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)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化元件(其或者被稱為光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：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元件轉印至基板。
在微影程序中，頻繁地需要量測所創製之結構，例如，用於程序控制及驗證。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，及用以量測元件中兩個層之疊對(對準準確度)之專門工具。近來，已開發各種形式之散射計以供微影領域中使用。此等元件將輻射光束引導至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性(例如，作為波長之函數的在單一反射角下之強度；作為反射角之函數的在一或多個波長下之強度；或作為反射角之函數的偏振)，以獲得可供判定目標之所關注屬性的「光譜(spectrum)」。可藉由各種技術執行所關注屬性之判定：例如，藉由反覆方法(諸如，嚴密耦合波分析或有限元素法；庫搜尋；及主成份分析)進行目標結構之重新建構。
習知散射計所使用之目標為相對大(例如，40微米乘40微米)光柵，且量測光束產生小於該光柵之光點(亦即，該光柵係填充不足的)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為目標可被看作無限的。然而，為了將目標之大小縮減至(例如)10微米乘10微米或更小(例如，因此，目標可定位於產品特徵之中，而非定位於切割道中)，已提議度量衡，其中使光柵小於量測光點(亦即，光柵係填充過度的)。通常，使用暗場散射量測來量測此等目標，在暗場散射量測中，阻擋第零繞射階(對應於鏡面反射)，且僅處理較高階。
在已知暗場度量衡技術中，藉由如下操作來獲得疊對量測結果：在某些條件下量測目標達兩次，同時旋轉目標或改變照明模式或成像模式以分離地獲得負第一繞射階強度及正第一繞射階強度。應放寬針對將目標定位於裝置之影像場內的要求，以允許較大產出率。在影像平面中使用藉由暗場偵測進行之圖案辨識的情況下，無論環境產品結構在影像場內位於何處，皆可高效地使來自疊對目標之強度與來自環境產品結構之強度分離。另一方面，為了消除邊緣效應及程序相依性，本發明之發明人希望，應不僅僅近似地識別而是以高精確度及可重複性來識別影像場內之每一所關注區。藉由當前目標進行之圖案辨識的準確度受到限制。
需要提供一種使用目標光柵之度量衡方法及裝置，其中可優於先前公開技術而改良產出率及準確度。
在一第一態樣中，本發明之一實施例提供一種量測藉由一微影程序形成於一基板上之一或多個週期性結構之一屬性的方法，該方法包含：(a)使用該微影程序以在該基板上形成一目標結構，該目標結構包括該基板上之一或多個週期性結構；(b)形成及偵測該目標結構之至少一影像，同時用一輻射光束來照明該目標結構，該影像係使用非零階繞射輻射之一第一部分同時排除零階繞射輻射而形成；(c)使用自該目標結構之該影像內之至少一所關注區所提取的強度值以判定該等週期性結構之一對應週期性結構之該屬性。為了執行步驟(c)，藉由辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位且自該等經辨識部位特徵演算該所關注區之一部位而在該經偵測影像中識別該所關注區，且在至少一方向上，該等邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍。
該目標結構可為一複合光柵，該複合光柵包含形成該等週期性結構之複數個較小光柵。舉例而言，該等光柵可為藉由至少兩個微影程序之一序列形成之疊對光柵。該週期性結構之該屬性可為指示疊對誤差之不對稱性。
在一第二態樣中，本發明之一實施例提供一種經組態用於量測一基板上之一週期性結構之一屬性的檢測裝置，該檢測裝置包含：一照明配置，其可操作以將一輻射光束遞送至該基板以便照明該基板上之一目標結構，該目標結構包括一或多個週期性結構；一偵測配置，其可操作以使用自該基板所繞射之輻射來形成及偵測該目標結構之一影像；及一計算配置，其可操作以自該目標結構之該影像內之至少一所關注區提取強度值，且使用該等經提取值以判定該週期性結構之該屬性。該計算配置經配置以辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位且自該等經辨識部位特徵演算該所關注區之一部位，且在至少一方向上，該等邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍。
本發明之一實施例進一步提供一種製造元件之方法，使用一微影程序將一元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的本發明之第一態樣的一檢測方法來檢測作為該元件圖案之部分形成於或除了該元件圖案以外亦形成於該等基板中至少一者上之至少一週期性結構；及根據該檢測方法之結果來控制該微影程序以用於後面的基板。
本發明之一實施例進一步提供一種微影系統，該微影系統包括一微影裝置，及根據如上文所闡述的本發明之第二態樣的一檢測裝置。該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。
本發明之一實施例又進一步提供一種供如上文所闡述的本發明之第一態樣之一方法中使用的圖案化元件，該圖案化元件在用於該方法之步驟(a)中時向該目標結構提供適於在步驟(c)中所偵測之該影像中產生該等邊界特徵的特徵。
該圖案化元件可結合一第二圖案化元件予以提供，該兩個圖案化元件一起經調適用於形成具有疊對光柵之該目標結構作為該等週期性結構。
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，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將係顯而易見的。
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，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將係顯而易見的。
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明，且連同[實施方式]進一步用以解釋本發明之原理，且使熟習相關技術者能夠製造及使用本發明。
本說明書揭示併入本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明之實施例係藉由附加於此處之申請專利範圍界定。
所描述實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述實施例可能包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必指代同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確地描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性皆係在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可藉由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可藉由機器(例如，計算元件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體元件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號，等等)；及其他者。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由計算元件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他元件引起。
然而，在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化元件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(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元件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器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元件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、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。
圖案化元件支撐件以取決於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化元件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化元件。圖案化元件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化元件。圖案化元件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化元件支撐件可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更通用之術語「圖案化元件」同義。
本文所使用之術語「圖案化元件」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元件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所創製之元件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化元件可為透射的或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、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。傾斜鏡面在藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「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潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文對術語「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，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)之類型。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。
微影裝置亦可為如下類型：該類型係使得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，以便填充在投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤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。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖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括(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，舉例而言，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可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化元件支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化元件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化元件而圖案化。在已橫穿圖案化元件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器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之路徑來準確地定位圖案化元件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化元件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。在元件特徵之中，小對準標記亦可包括於晶粒內，在該狀況下，需要使該等標記儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
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，使圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化元件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用上述使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA為所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站(曝光站及量測站)，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，可在量測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來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。此情形實現裝置之產出率之實質增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，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。
如圖2所示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱為叢集)之部件，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統之此等元件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場度量衡之實例，該等文件之全文據此以引用之方式併入。在專利公開案US 20110027704A、US 20110043791A及US 20120123581中已描述該技術之進一步開發。所有此等申請案之內容亦以引用之方式併入本文中。使用繞射階之暗場偵測的以繞射為基礎之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點，且可被晶圓上之產品結構環繞。在一個影像中可量測多個目標。
圖3(a)中展示適合供本發明之實施例中使用之暗場度量衡裝置。圖3(b)中更詳細地說明目標光柵T及繞射射線。暗場度量衡裝置可為單獨元件，或併入於微影裝置LA中(例如，在量測站處)或併入於微影製造單元LC中。貫穿該裝置具有若干分支之光軸係藉由點線O表示。在此裝置中，藉由源11(例如，氙氣燈)發射之光係藉由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由光束分裂器15而引導至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上的角程。詳言之，可藉由在為接物鏡光瞳平面之背部投影式影像之平面中將合適形式之孔徑板13插入於透鏡12與透鏡14之間來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板13具有被標註為13N及13S之不同形式，從而允許選擇不同照明模式。本發明之實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N提供來自僅出於描述起見而被標明為「北」之方向之離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供相似照明，但提供來自被標註為「南」之相對方向之相似照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地係暗的，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光皆將干擾所要量測信號。
如圖3(b)所示，在基板W垂直於接物鏡16之光軸O的情況下置放目標光柵T。與軸線O成一角度照射於光柵T上之照明射線I引起第零階射線(實線0)及兩個第一階射線(點劃線+1及雙點劃線-1)。應記住，就填充過度之小目標光柵而言，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵的基板之區域的許多平行射線中之一者。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，故入射射線I實際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，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而不為如圖所示之單一理想射線。應注意，可設計或調整光柵間距及照明角度，使得進入接物鏡之第一階射線與中心光軸緊密地對準。圖3(a)及圖3(b)所說明之射線經展示為稍微離軸，以純粹地使該等射線能夠在圖解中被更容易地區分。
藉由基板W上之目標繞射之至少0階及+1階係藉由接物鏡16收集，且通過光束分裂器15被引導回。返回至圖3(a)，藉由標明被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當入射射線I係來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入接物鏡16。與此對比，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分裂器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用第零階繞射光束及第一階繞射光束在第一感測器19(例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階命中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比諸階。藉由感測器19俘獲之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡裝置及/或正規化第一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於不為本發明之主題之許多量測目的，諸如，重新建構。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23(例如，CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。在第二量測分支中，孔徑光闌21提供於與光瞳平面共軛之平面中。孔徑光闌21用以阻擋第零階繞射光束，使得形成於感測器23上的目標之影像係僅由-1或+1第一階光束形成。藉由感測器19及23俘獲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之功能將取決於所執行之量測之特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而，若存在-1階及+1階中之僅一者，則將不形成光柵線之影像。
圖3所示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹地為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個第一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替第一階光束或除了第一階光束以外，第二階光束、第三階光束及較高階光束(圖3中未繪示)亦可用於量測中。
為了使照明可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞一圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案達到適當位置中。或者或另外，可提供及調換板13之集合，以達成相同效應。亦可使用諸如可變形鏡面陣列或透射空間視線調變器(transmissive spatial sight modulator)之可程式化照明元件。可使用移動鏡面或稜鏡作為調整照明模式之另一方式。
如剛才關於孔徑板13所解釋，或者，可藉由變更場光闌21或藉由取代具有不同圖案之場光闌或藉由用可程式化空間光調變器來替換固定場光闌而達成用於成像之繞射階之選擇。在彼狀況下，量測光學系統之照明側可保持恆定，而正是成像側具有第一模式及第二模式。因此，在本發明中，有效地存在三種類型之量測方法，插入描述具有其自己之優點及缺點的每一方法。在一方法中，改變照明模式以量測不同階。在另一方法中，改變成像模式。在第三方法中，照明模式及成像模式維持不變，但使目標旋轉達180度。在每一狀況下，所要效應皆相同，即，用以選擇在目標之繞射光譜中彼此對稱地相對的非零階繞射輻射之第一部分及第二部分。原則上，可藉由同時地改變照明模式與改變成像模式之組合而獲得諸階之所要選擇，但彼情形很可能由於無優點而帶來缺點，因此，將不對其進行進一步論述。
雖然在本發明之實例中用於成像之光學系統具有受到場光闌21限定之寬入口光瞳，但在其他實施例或應用中，成像系統自身之入口光瞳大小可足夠小以限定於所要階，且因此亦用作場光闌。圖3(c)及圖3(d)中展示不同孔徑板，該等孔徑板可如下文進一步所描述予以使用。
通常，目標光柵將與其向南北或東西延行之光柵線對準。亦即，光柵將在基板W之X方向或Y方向上對準。應注意，孔徑板13N或13S可僅用以量測在一個方向(取決於設置之X或Y)上所定向之光柵。為了量測正交光柵，可能實施達90°及270°的目標之旋轉。然而，更方便地，在使用圖3(c)所示之孔徑板13E或13W的情況下，將來自東或西之照明提供於照明光學件中。可分離地形成及互換孔徑板13N至13W，或孔徑板13N至13W可為可旋轉達90度、180度或270度之單一孔徑板。如已經提及，圖3(c)所說明之離軸孔徑可提供於場光闌21中，而非提供於照明孔徑板13中。在彼狀況下，照明將係同軸的。
圖3(d)展示可用以組合第一對之照明模式與第二對之照明模式的第三對孔徑板。孔徑板13NW具有處於北及東之孔徑，而孔徑板13SE具有處於南及西之孔徑。倘若此等不同繞射信號之間的串擾不太大，則可在不改變照明模式的情況下執行X光柵及Y光柵兩者之量測。
圖4描繪根據已知實務而形成於基板上之複合目標。複合目標包含四個光柵32至35，該等光柵緊密地定位在一起，使得該等光柵皆將在藉由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點31內。因此，四個目標皆被同時地照明，且同時地被成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至35自身為藉由在形成於基板W上之半導體元件之不同層中被圖案化之上覆光柵形成的複合光柵。光柵32至35被不同地偏置，以便促進經形成有複合光柵之不同部件之層之間的疊對量測。如圖所示，光柵32至35亦可在其定向上不同，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在一實例中，光柵32及34分別為具有為+d、-d之偏置之X方向光柵。此意謂，光柵32使其上覆組件經配置成使得若該等組件兩者皆被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達距離d。光柵34使其組件經配置成使得若該等組件被完美地印刷，則將存在為d之偏移，但在與第一光柵相對之方向上，等等。光柵33及35分別為具有為+d及-d之偏置之Y方向光柵。雖然說明四個光柵，但另一實施例可能需要較大矩陣來獲得所要準確度。舉例而言，九個複合光柵之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在藉由感測器23俘獲之影像中識別此等光柵之分離影像。
圖5展示在使用來自圖3(d)之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖3之裝置中使用圖4之目標而可形成於感測器23上且藉由感測器23偵測之影像之實例。雖然光瞳平面影像感測器19不能解析不同個別光柵32至35，但影像感測器23可解析不同個別光柵32至35。暗矩形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被成像至對應圓形區域41中。在此圓形區域41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之分離影像42至45。以此方式，該等影像並非必須在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此情形總體上極大地改良量測裝置之產出率。然而，若成像程序經受橫越影像場之非均一性，則仍需要準確對準。在本發明之一實施例中，識別四個位置P1至P4，且使光柵與此等已知位置儘可能地對準。
一旦已識別光柵之分離影像，就可(例如)藉由對經識別區域內之選定像素強度值進行平均化或求和來量測彼等個別影像之強度。可彼此比較該等影像之強度及/或其他屬性。可組合此等結果以量測微影程序之不同參數。疊對效能為此參數之重要實例。
圖6說明在使用(例如)全文以引用之方式併入本文中之申請案PCT/EP2010/060894所描述之方法的情況下如何經由組件光柵32至35之不對稱性(如藉由比較該等光柵在+1階暗場影像與-1階暗場影像中之強度所揭露)而量測含有該等光柵之兩個層之間的疊對誤差。在步驟S1處，經由圖2之微影製造單元而處理基板(例如，半導體晶圓)達一次或多次，以創製包括疊對目標32至35之結構。在S2處，在使用圖3之度量衡裝置的情況下，使用第一階繞射光束中之僅一者(比如，-1)來獲得光柵32至35之影像。接著，無論藉由改變照明模式或改變成像模式，抑或藉由使基板W在度量衡裝置之視場中旋轉達180°，皆可獲得使用其他第一階繞射光束的光柵之第二影像(步驟S3)。因此，在第二影像中俘獲+1繞射輻射。
應注意，藉由在每一影像中包括第一階繞射輻射之僅一半，此處所提及之「影像」不為習知暗場顯微術影像。將不解析個別光柵線。將僅僅藉由具有某一灰階之區域表示每一光柵。在步驟S4中，在每一組件光柵之影像內仔細地識別所關注區(ROI)，強度位準將係自該ROI予以量測。之所以進行此步驟係因為：特別是在個別光柵影像之邊緣周圍，強度值可高度地取決於諸如抗蝕劑厚度、組合物、線形之程序變數，以及通常取決於邊緣效應。本發明之發明人已發現，為了達成最佳量測準確度，應以高可重複性且或許以遠大於光柵自身之間距之準確度來識別ROI。本申請案揭示用以改良識別ROI之準確度的技術，此將在下文予以描述。
在已識別每一個別光柵之ROI且量測其強度的情況下，接著可判定光柵結構之不對稱性且因此判定疊對誤差。此判定係藉由如下操作而進行：影像處理器及控制器PU在步驟S5中比較針對每一光柵32至35之+1階及-1階所獲得之強度值以識別其任何強度差，且(S6)根據對光柵之疊對偏置之認識來判定目標T附近之疊對誤差。
在上文所提及之先前申請案中，揭示用於使用上文所提及之基本方法來改良疊對量測之品質的各種技術。舉例而言，影像之間的強度差可歸因於用於不同量測之光學路徑之差，而不純粹地歸因於目標中之不對稱性。照明源11可使得照明光點31之強度及/或相位不均一。藉由參考(例如)感測器23之影像場中目標影像之位置，可判定及應用校正以最小化此等誤差。此等技術在先前申請案中得以解釋，且此處將不予以進一步詳細地解釋。
圖7(a)展示複合光柵目標700之放大細節，複合光柵目標700包含圖4所示之四個個別光柵32至35。在此放大尺度下可更清楚地看到每一目標之個別光柵線。每一光柵中之線之數目並非關鍵，且該數目可(例如)在5至100之範圍內。此實例中之光柵皆為正方形；若矩形光柵較佳，則亦可使用矩形光柵。圖7(b)展示在圖3之裝置之暗場影像感測器23上複合光柵700之影像702之放大細節。如在圖5中一樣，在使用特定照明模式的情況下，分別藉由對應灰色區域42至45在感測器23之影像場中表示每一光柵32至35。
為了在圖之方法之步驟S4中正確地識別所關注區(ROI)，處理單元PU必須使用諸如可在每一光柵影像42至45中得到之邊緣特徵的邊緣特徵來識別該影像之區域。在圖7(a)之目標中的四個正方形之簡單陣列中，可在X方向上之三個位置處及在Y方向上之三個位置處得到邊緣特徵。此等邊緣特徵之部位在圖解中被標註為EX及EY。已發現，甚至在使用諸如熟知Cognex軟體之複雜圖案匹配技術的情況下，在每一方向上存在僅三個邊緣特徵之事實仍極大地限制其ROI可被定位的準確度。
現在參看圖8(a)，展示經修改光柵目標800。在圖8(b)中，展示對應影像802，其以單一繞射階來表示暗場影像，如藉由感測器23所見。可看出，光柵800之邊界部分經修改以引入週期大於光柵之主要區域之週期的邊界特徵。在所示實例中，藉由在邊緣區上中斷X方向光柵來產生此等邊界特徵。中斷804可藉由簡單的空白區域(blank area)形成。然而，在此實例中，使用經定向成正交於光柵線之短條形物(short bar)以填充間隙。此情形具有如下優點：光柵之線將不藉由程序效應失真，且橫越目標之特徵之總密度相對均一。在所說明實例中，此等短條形物之間隔與光柵線之間隔相同。無需為此狀況，此將在下文予以進一步解釋。
在比較暗場影像802與習知光柵之影像702的情況下，可看到中斷804在包括所關注區ROI之灰色區域之邊緣周圍如何引起顯著特徵。在所說明之簡單實例中，沿著正方形光柵之每一邊緣，現在存在此等「邊界特徵」中之五者，其可藉由步驟S4之圖案辨識程序使用。藉由統計地組合此五個特徵之經識別位置，相比於僅使用正方形光柵32之邊緣，該裝置可以實質上較大準確度來識別ROI之位置。若邊界係以相等距離而定位，則週期性擬合可應用於該資料。例如，最小平方正弦擬合，諸如，在掃描器中用於對準之擬合。
藉由提供數目上為目標光柵32至35之邊界之兩倍、三倍或三倍以上的可辨識邊界特徵，可增加辨識ROI之準確度。又，特徵之外觀可根據設計予以控制以使對比度(例如)較不取決於程序及照明條件。在所示之實例圖案中，中斷之配置係週期性的，且因此，在影像802中所觀測之邊界特徵係週期性的。邊界特徵之間距為光柵之主體中之條形物之間距的四倍。在其他實施例中，邊界特徵之間距可能為(例如)諸如2倍、3倍、4倍或5倍之整數倍數。雖然此情形並非必需的，但其使圖案之設計更簡單且使邊界特徵之外觀更一致。邊界特徵之週期性結構使能夠使用週期性擬合，然而，可使任何已知結構擬合。舉例而言，亦可使用成奇數隔開之附加特徵。當知道邊界特徵之選定組態時，可偵測該組態。
參看圖9，展示複合光柵目標900，複合光柵目標900包括呈正方形陣列的經修改光柵800中之四者，其形成圖7之複合光柵700之經修改型式。在此實例中，每一個別光柵沿著其四個邊緣具備呈週期性圖案之中斷。在個別光柵彼此鄰近的情況下，在光柵之間共用經中斷部分，以最大化空間使用。如一個個別光柵935所示，對應所關注區ROI之大小可需要縮減，以避免在經修改光柵中將更顯著之邊緣效應。
圖10說明經修改光柵目標1000之另外實例，經修改光柵目標1000再次包含四個較小個別光柵1032至1035之正方形陣列。在此實例中，週期性中斷僅提供於光柵之內部邊緣中，在該等內部邊緣中該等光柵彼此會合。複合光柵之外部邊緣包含垂直於目標之邊緣的法向光柵線。因此，可使ROI稍大於目標900中之ROI，從而最大化基板上之空間使用且改良用以量測疊對之強度信號之品質。目標1000中之週期性中斷提供「十字絲(crosshairs)」目標，該目標可易於藉由圖案辨識步驟S4辨識，以定位四個目標1032至1035中任一者之ROI。
如已經提及，在圖8、圖9及圖10之實例中，每一光柵中之中斷804、904、1004經填充有相對(正交)定向之短條形物。若正用單一極之照明(其為成角度以量測僅在X方向或僅在Y方向上之繞射之照明)來檢測目標，則正填充中斷之正交條形物將不造成繞射信號，且顯得暗，如在圖8(b)之影像802中一樣。另一方面，若正用來自正交極之照明(例如，使用孔徑13NW或13SE)來檢測複合目標，則正交條形物將產生潛在地與光柵之條形物一樣強的繞射信號，且若中斷804完全出現，則該等中斷不會清楚地出現於影像中。
圖11展示具有中斷之光柵之另外修改，其可用於同時地在X方向光柵及Y方向光柵中辨識ROI。複合光柵目標1100相似於圖10之目標1000，惟中斷1104中之短條形物之間距P2極不同於主要光柵中之條形物之間距P1除外。以此方式，可確保來自短條形物之繞射信號以極不同於目標光柵1132至1135之繞射信號的角度而顯露。因此，儘管目標中之特徵之總密度相對均一，但經選擇用於成像於感測器23上之繞射階中之一者中的輻射強度將清楚地展示經定位有短條形物之中斷。可在圖8、圖9或圖10所示之圖案中任一者中使用具有縮減間距之短條形物。亦可在「短條形物」沿著與主要條形物相同之方向而定位的情況下使用此縮減間距，其限制條件為：對於該等間距中之一者，在量測影像中偵測到繞射光，且對於另一者，在量測影像中未偵測到繞射光。在頂層與底層之間僅具有偏置差的情況下可使用甚至相同之間距及方向。此後一實例可給予低對比度，但取決於程序限制而可較佳。
以上實施例說明光柵目標(例如，疊對光柵)經修改以在繞射影像中產生邊界特徵的各種圖案。可經週期性地配置之邊界特徵具有大於光柵之間距但遠小於光柵自身之尺寸的間隔。在暗場度量衡中使用繞射光之選定階來部署此等圖案作為目標的情況下，可在暗場影像中辨識眾多邊界特徵，而光柵自身產生橫越所關注區之強度信號。相比於用已知目標的情況，可更準確地且一致地識別ROI位置。定位誤差可比光柵之間距小兩倍、三倍或三倍以上。就量測影像之解析度而言，定位精確度可為子像素。
如上文已經提及，可組合不同實施例之特徵。所說明之實例圖案決不意欲限制熟習此項技術者可能選取之變化。如下各者皆為可經自由地變化以達成所要效能之參數之實例：光柵中之條形物之數目；沿著光柵之邊緣的中斷之數目；中斷之寬度、間距及作用區間；光柵之經部署有中斷的頁之數目。中斷之數目可為奇數或偶數，且在X方向及Y方向上無需相同。在僅重要的是在一個方向上準確地識別ROI的狀況下，中斷或其他修改可僅配置於一個方向上，而非配置於X方向及Y方向上。
雖然添加至光柵之週期性特徵已被特性化為「中斷」，但應瞭解，中斷之間的光柵條形物可同樣被特性化為光柵線之「延伸」。雖然方便的是藉由簡單地修改光柵線之長度來創製週期性特徵，但可設想已應用某一其他類型之修改的圖案。
在疊對目標之狀況下，當程序限制允許時，僅需要可在一個層(及在上方/下方之清晰區域)中得到中斷。此情形可用以最佳化相對於光柵區域之對比度。相鄰對準標記(若可用暗場照明予以偵測)亦可用以產生邊界特徵，但此相鄰對準標記應緊密以使得其可連同目標被成像(因此在25微米之光點內)。
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。以上實例以使用暗場成像技術之多個量測為特徵，其中自至影像感測器23之光學路徑排除零階繞射輻射。上文所描述之技術亦可用以將校正應用於其他類型之量測中。舉例而言，在其他技術中，可使用零階輻射以形成影像而進行來自目標之強度量測。在目標小於照明光點且目標組件之影像小於量測光學系統之視場的情況下，可在單一步驟中藉由將若干目標組件配置於複合目標中、使用所要輻射來形成影像且藉由偵測由感測器所感測的影像之不同部分中之強度來分離量測結果而執行若干強度量測。由於接著通過不同光學路徑而量測在彼狀況下之每一目標組件，故除了表示待量測之程序參數之想要變化以外，量測亦將包括位置相依誤差。
雖然上文所描述之目標結構為出於量測目的而被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元件之功能部件的目標上量測屬性。許多元件具有規則的類光柵結構。本文所使用之術語「目標光柵」及「目標結構」不要求已針對所執行之量測特定地提供該結構。
與如在基板及圖案化元件上所實現的目標之實體光柵結構相關聯地，一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式，該等機器可讀指令描述在基板上產生目標、在基板上量測目標及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊的方法。可(例如)在圖3之裝置中之單元PU及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供經儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟)。
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，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。可將圖案化元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，將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文所使用之術語「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、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5奈米至20奈米之範圍內之波長)，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。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者之認識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲係在所揭示實施例之等效物的意義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解釋。
本發明之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及該等申請專利範圍之等效物進行界定。
應瞭解，[實施方式]章節而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節意欲用以解釋申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述如由本發明之發明人所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及附加申請專利範圍。
上文已憑藉說明指定功能及其關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及該等功能之關係，便可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者之認識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲係在所揭示實施例之等效物的意義及範圍內。應理解，本文之措辭或術語係出於描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解釋。
本發明之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及該等申請專利範圍之等效物進行界定。
0‧‧‧繞射射線
+1‧‧‧繞射射線
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
13E‧‧‧孔徑板
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
-1‧‧‧繞射射線
11‧‧‧照明源
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧孔徑板
13N‧‧‧孔徑板
13NW‧‧‧孔徑板
13S‧‧‧孔徑板
13SE‧‧‧孔徑板
13W‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光束分裂器
16‧‧‧接物鏡/透鏡
17‧‧‧第二光束分裂器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧影像感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌/場光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧影像感測器
31‧‧‧量測光點/經照明光點/照明光點
32‧‧‧光柵
33‧‧‧光柵
34‧‧‧光柵
35‧‧‧光柵
41‧‧‧圓形區域
42‧‧‧光柵影像/灰色區域/矩形區域
43‧‧‧光柵影像/灰色區域/矩形區域
44‧‧‧光柵影像/灰色區域/矩形區域
45‧‧‧光柵影像/灰色區域/矩形區域
700‧‧‧複合光柵目標/複合光柵
702‧‧‧影像
800‧‧‧經修改光柵目標/經修改光柵
802‧‧‧影像
804‧‧‧中斷
900‧‧‧複合光柵目標
904‧‧‧中斷
935‧‧‧光柵
1000‧‧‧經修改光柵目標
1004‧‧‧中斷
1032‧‧‧光柵/目標
1033‧‧‧光柵/目標
1034‧‧‧光柵/目標
1035‧‧‧光柵/目標
1100‧‧‧複合光柵目標
1104‧‧‧中斷
1132‧‧‧目標光柵
1133‧‧‧目標光柵
1134‧‧‧目標光柵
1135‧‧‧目標光柵
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
DE‧‧‧顯影器
EX‧‧‧邊緣特徵之部位
EY‧‧‧邊緣特徵之部位
I‧‧‧照明射線/入射射線
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化元件
MT‧‧‧圖案化元件支撐件/支撐結構/光罩台
N‧‧‧北
O‧‧‧光軸
P1‧‧‧基板對準標記(圖1)/位置(圖5)/間距(圖11)
P2‧‧‧基板對準標記(圖1)/位置(圖5)/間距(圖11)
P3‧‧‧位置
P4‧‧‧位置
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理單元/影像處理器及控制器
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器/機器人
ROI‧‧‧所關注區
S‧‧‧南
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧目標光柵
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。
圖2描繪根據本發明之一實施例的微影製造單元或叢集。
圖3包含(a)用於使用第一對照明孔徑來量測根據本發明之實施例之目標之暗場散射計的示意圖、(b)針對給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節、(c)在使用該散射計用於以繞射為基礎之疊對量測時提供另外照明模式之第二對照明孔徑，及(d)組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對照明孔徑。
圖4描繪基板上多重光柵目標之已知形式及量測光點之輪廓。
圖5描繪在圖3之散射計中所獲得的圖4之目標之影像。
圖6為展示使用圖3之散射計之疊對量測之步驟的流程圖。
圖7描繪(a)圖4之目標之放大型式，及(b)辨識藉由散射計獲得之影像中之所關注區的問題。
圖8描繪(a)根據本發明之第一實施例的經修改光柵目標，及(b)在圖3之散射計中經修改光柵之影像。
圖9描繪併入圖8(a)之經修改光柵之多重光柵目標。
圖10描繪根據本發明之第二實施例的替代多重光柵目標。及圖11描繪根據本發明之第三實施例的另外替代多重光柵目標。
本發明之特徵及優點已自上文在結合圖式時所闡述之[實施方式]變得更顯而易見，在該等圖式中，類似元件符號始終識別對應器件。在該等圖式中，類似元件符號通常指示等同、功能上相似及/或結構上相似之器件。一器件第一次出現時之圖式係藉由對應元件符號中之最左側數位指示。
800‧‧‧經修改光柵目標/經修改光柵
802‧‧‧影像
804‧‧‧中斷
ROI‧‧‧所關注區

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種量測藉由一微影程序形成於一基板上之一或多個週期性結構之一屬性的方法，該方法包含以下步驟：(a)使用該微影程序以在該基板上形成一目標結構，該目標結構包括該基板上之一或多個週期性結構；(b)形成及偵測該目標結構之至少一影像，同時用一輻射光束來照明該目標結構，該影像係使用非零階繞射輻射之一第一部分同時排除零階繞射輻射而形成；(c)使用自該目標結構之該影像內之至少一所關注區所提取的強度值以判定該等週期性結構之一對應週期性結構之該屬性，其中為了執行步驟(c)，藉由辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位且自該等經辨識部位特徵演算該所關注區之一部位而在該經偵測影像中識別該所關注區，且其中在至少一方向上，該等邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍。
[2] 如請求項1之方法，其中該等週期性結構中之一或多者在一邊界區中經形成有中斷，該邊界區中之該等中斷引起該目標結構之該經偵測影像中之該等邊界特徵。
[3] 如請求項2之方法，其中該等中斷中每一者含有形式上相似於該週期性結構但經不同地定向之特徵。
[4] 如請求項2或3之方法，其中該等中斷中每一者含有形式上相似於該週期性結構但經隔開以便具有一間距之特徵，該間距實質上不同於該週期性結構之間距。
[5] 如請求項1、2或3之方法，其中該等邊界特徵係藉由形成於該等週期性結構中至少一者之一邊界區中之週期性特徵形成，該等週期性特徵具有為該週期性結構自身之一間距之一整數倍數的一間距。
[6] 如請求項1、2或3之方法，其中該等邊界特徵係藉由形成於一邊界區中之特徵形成，該邊界區劃分該目標結構內之該等週期性結構中至少兩者。
[7] 如請求項1、2或3之方法，其中該目標結構含有至少兩個週期性結構，且其中使用邊界特徵之經辨識部位之一共同集合來演算分別對應於該兩個週期性結構之所關注區之該等部位。
[8] 如請求項1、2或3之方法，其中在步驟(a)中所形成之該目標結構含有在正交方向上具有週期性之至少兩個週期性結構，其中在步驟(b)中，使用在兩個正交方向上所繞射之輻射來形成一單一影像，且其中執行步驟(c)以自該單一影像提取來自對應於該兩個週期性結構之分離所關注區的強度。
[9] 如請求項1、2或3之方法，其中該週期性結構之該屬性為不對稱性，且其中重複該等步驟(b)及(c)以分別使用該非零階繞射輻射之第一部分及第二部分來形成第一影像及第二影像，該方法進一步包含(d)比較自該第一影像及該第二影像中之對應所關注區所提取的該等強度，以獲得該等週期性結構中之一或多者中之一不對稱性量測。
[10] 如請求項1、2或3之方法，其中以比該週期性結構之該間距精細得多的一精確度來判定該等經偵測影像中之該或每一所關注區之該部位。
[11] 一種經組態用於量測一基板上之一週期性結構之一屬性的檢測裝置，該檢測裝置包含：一照明配置，其可操作以將一輻射光束遞送至該基板以便照明該基板上之一目標結構，該目標結構包括一或多個週期性結構；一偵測配置，其可操作以使用自該基板所繞射之輻射來形成及偵測該目標結構之一影像；及一計算配置，其可操作以自該目標結構之該影像內之至少一所關注區提取強度值，且使用該等經提取值以判定該週期性結構之該屬性，其中該計算配置經配置以辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位且自該等經辨識部位特徵演算該所關注區之一部位，且其中在至少一方向上，該等邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍。
[12] 如請求項11之裝置，其中該計算配置經配置以辨識週期性地配置於該等週期性結構中至少一者之一邊界區中之邊界特徵。
[13] 如請求項11或12之裝置，其中該計算配置經配置以藉由辨識配置於一邊界區中之邊界特徵之部位來演算該經偵測影像中至少兩個所關注區之該等部位，該邊界區劃分該等所關注區中至少兩者。
[14] 如請求項11或12之裝置，其中該計算配置經配置以使用邊界特徵之經辨識部位之一共同集合來演算該經偵測影像中至少兩個所關注區之該等部位。
[15] 如請求項11或12之裝置，其中該週期性結構之該屬性為不對稱性，且其中該照明配置及該偵測配置可操作以分別使用非零階繞射輻射之第一部分及第二部分來形成該同一目標結構之第一影像及第二影像，且其中該計算配置經進一步配置以比較自該第一影像及該第二影像中之對應所關注區所提取的該等強度，以獲得該等週期性結構中之一或多者中之一不對稱性量測。
[16] 一種微影系統，其包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一如請求項11至15中任一項之檢測裝置，其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。
[17] 一種製造元件之方法，其中使用一微影程序將一元件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用一如請求項1至10中任一項之檢測方法來檢測作為該元件圖案之部分形成於或除了該元件圖案以外亦形成於該等基板中至少一者上之至少一週期性結構；及根據該檢測方法之結果來控制該微影程序以用於後面的基板。
[18] 一種供一如請求項1至10中任一項之方法中使用的圖案化元件，該圖案化元件在用於該方法之步驟(a)中時向該目標結構提供適於在步驟(c)中所偵測之該影像中產生該等邊界特徵的特徵。
[19] 一種微影系統，其包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一檢測裝置，其包含：一照明配置，其可操作以將一輻射光束遞送至該基板以便照明該基板上之一目標結構，該目標結構包括一或多個週期性結構；一偵測配置，其可操作以使用自該基板所繞射之輻射來形成及偵測該目標結構之一影像；及一計算配置，其可操作以自該目標結構之該影像內之至少一所關注區提取強度值，且使用該等經提取值以判定該週期性結構之該屬性，其中該計算配置經配置以辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位且自該等經辨識部位特徵演算該所關注區之一部位，且其中在至少一方向上，該等邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍，其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。
[20] 一種製造元件之方法，其中使用一微影程序將一元件圖案施加至一系列基板，該方法包括使用一檢測方法來檢測作為該元件圖案之部分形成於或除了該元件圖案以外亦形成於該等基板中至少一者上之至少一週期性結構，該檢測方法包含：(a)使用該微影程序以在該基板上形成一目標結構，該目標結構包括該基板上之一或多個週期性結構；(b)形成及偵測該目標結構之至少一影像，同時用一輻射光束來照明該目標結構，該影像係使用非零階繞射輻射之一第一部分同時排除零階繞射輻射而形成；(c)使用自該目標結構之該影像內之至少一所關注區所提取的強度值以判定該等週期性結構之一對應週期性結構之該屬性，其中為了執行步驟(c)，藉由辨識該目標結構之該影像中複數個邊界特徵之部位且自該等經辨識部位特徵演算該所關注區之一部位而在該經偵測影像中識別該所關注區，且其中在至少一方向上，該等邊界特徵之數目為該目標結構內週期性結構之邊界之一數目的至少兩倍；及根據該檢測方法之結果來控制該微影程序以用於後面的基板。

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优先权:

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