相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年11月26日提交的ep申請(qǐng)14195009.7的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及一種用于例如在通過光刻技術(shù)制造器件時(shí)可用的度量的方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，并且涉及一種使用光刻技術(shù)制造器件的方法。

背景技術(shù)：

光刻設(shè)備是將期望的圖案施加至襯底上、通常至襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。光刻設(shè)備可以用于例如集成電路(ic)的制造。在該情形下，通常替代地稱作掩?；蜓谀０宓膱D案化裝置可以用于產(chǎn)生將要形成在ic的單個(gè)層上的電路圖案。該圖案可以被轉(zhuǎn)移至襯底(例如硅晶片)上的目標(biāo)位置(例如包括一個(gè)或若干裸片的一部分)上。圖案的轉(zhuǎn)移通常是經(jīng)由成像至設(shè)置在襯底上的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上。通常，單個(gè)襯底將包含被連續(xù)地圖案化的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。

在光刻過程中(也即對(duì)器件或其他結(jié)構(gòu)顯影的過程，包括光刻曝光，其可以通常包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的處理步驟，諸如抗蝕劑的顯影、刻蝕等)，期望頻繁地對(duì)所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，例如用于工藝控制和驗(yàn)證。用于進(jìn)行這些測(cè)量的各種工具是已知的，包括通常用于測(cè)量臨界尺寸(cd)的掃描電子顯微鏡，以及用于測(cè)量套刻、襯底的兩層的對(duì)準(zhǔn)精確度的專用工具。近期，已經(jīng)研發(fā)了各種形式的散射儀以用于光刻領(lǐng)域。這些裝置將輻射光束引導(dǎo)至目標(biāo)上并且測(cè)量散射的輻射的一個(gè)或多個(gè)屬性，例如作為波長(zhǎng)的函數(shù)的在單個(gè)反射角度下的強(qiáng)度；作為反射角度的函數(shù)的在一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)下的強(qiáng)度；或者作為反射角度的函數(shù)的偏振，從而獲得“頻譜”，從該頻譜可以確定目標(biāo)的感興趣屬性。感興趣屬性的確定可以通過各種技術(shù)來執(zhí)行：例如通過迭代方案(諸如嚴(yán)格耦合波形分析或有限元方法)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)；庫搜索；以及主成分分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

器件制造商使用存在于襯底上的目標(biāo)(標(biāo)記)來對(duì)準(zhǔn)襯底。對(duì)準(zhǔn)傳感器通過亞納米重復(fù)性來測(cè)量標(biāo)記的位置。制造商還使用目標(biāo)的重疊周期性結(jié)構(gòu)來測(cè)量例如產(chǎn)品上的套刻。這里，也可以實(shí)現(xiàn)亞納米總測(cè)量不確定度(tmu)數(shù)。然而，目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的橫向輪廓可能具有影響測(cè)量屬性的不對(duì)稱性或形狀。度量設(shè)備和對(duì)準(zhǔn)傳感器對(duì)由例如像蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)、沉積等的處理步驟引起的目標(biāo)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性敏感。這種不對(duì)稱性導(dǎo)致了幾納米量級(jí)的測(cè)量誤差。這種效應(yīng)可能開始占據(jù)位置和/或套刻預(yù)算，并且因此需要解決方案。

測(cè)量配方選擇(例如，每個(gè)配方具有一個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)和/或一個(gè)或多個(gè)照射偏振)可以使用諸如平均值工具誘導(dǎo)偏移(tis)和/或tis可變性(也稱為tis3西格瑪)來執(zhí)行。但是，當(dāng)參考層呈現(xiàn)不對(duì)稱輪廓時(shí)存在問題。

目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的形狀的不對(duì)稱性通常會(huì)對(duì)測(cè)量的套刻、對(duì)準(zhǔn)等產(chǎn)生影響。這種影響可以根據(jù)用于測(cè)量的照射設(shè)置而變化。

在沒有對(duì)處理和成像之后的目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的形狀的實(shí)際知識(shí)的情況下進(jìn)行目標(biāo)配方選擇。此外，當(dāng)前工藝的上下文不用于配方選擇的決策。使用基于tis和/或tmu的修飾語并不總是導(dǎo)致針對(duì)目標(biāo)不對(duì)稱性最魯棒的測(cè)量配方。

期望提供一種使用目標(biāo)的用于度量的方法和設(shè)備，其中可以提高生產(chǎn)量、靈活性和/或精度。此外，盡管本發(fā)明不限于此，但是如果這可以應(yīng)用于可以用暗場(chǎng)技術(shù)讀出的小目標(biāo)結(jié)構(gòu)，則將是非常有利的。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法，其包括根據(jù)目標(biāo)的測(cè)量值來確定目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型，以及執(zhí)行目標(biāo)的光學(xué)測(cè)量的模擬以確定與不對(duì)稱類型相關(guān)聯(lián)的不對(duì)稱參數(shù)的值。

因此，根據(jù)目標(biāo)的測(cè)量值(例如，光學(xué)測(cè)量)來確定目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型(例如，側(cè)壁角度不對(duì)稱、間隔物不平衡等)。執(zhí)行目標(biāo)的光學(xué)測(cè)量的模擬。該模擬用于確定與不對(duì)稱類型相關(guān)聯(lián)的不對(duì)稱參數(shù)的值。這種不對(duì)稱參數(shù)可以是使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的位置偏移(例如，如本文中描述的xos)，和/或比例因子(如本文中描述的g)，比例因子將使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的位置偏移與使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的取決于工藝的比例因子偏移相關(guān)。確定的不對(duì)稱參數(shù)可以用于例如校正與目標(biāo)的套刻測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的套刻的計(jì)算。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法，其包括執(zhí)行目標(biāo)的光學(xué)測(cè)量的模擬以確定與根據(jù)目標(biāo)的測(cè)量值確定的目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型相關(guān)聯(lián)的不對(duì)稱參數(shù)的值，以及分析不對(duì)稱參數(shù)對(duì)于與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)形成參數(shù)的變化的敏感度。

因此，執(zhí)行目標(biāo)的光學(xué)測(cè)量的模擬。該模擬用于確定與根據(jù)目標(biāo)的測(cè)量值(例如光學(xué)測(cè)量)確定的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱類型(例如側(cè)壁角度不對(duì)稱、間隔物不平衡等)相關(guān)聯(lián)的不對(duì)稱參數(shù)(例如xos和/或g)的值。此外，分析不對(duì)稱參數(shù)對(duì)于與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)形成參數(shù)的變化(例如堆疊折射率的變化、堆疊厚度的變化等)的敏感度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以針對(duì)一個(gè)或多個(gè)光學(xué)測(cè)量設(shè)置(例如波長(zhǎng)、偏振等)分析敏感度，以找到敏感度低或最小值的光學(xué)測(cè)量設(shè)置。光學(xué)測(cè)量設(shè)置可以用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行套刻測(cè)量。此外，不對(duì)稱參數(shù)可以用于例如校正根據(jù)套刻測(cè)量的對(duì)套刻的計(jì)算。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法，包括使用被目標(biāo)衍射的輻射的測(cè)量參數(shù)來確定目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)，以及基于對(duì)于與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)形成參數(shù)的變化最不敏感的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)來確定目標(biāo)的測(cè)量光束的屬性。

結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)(例如xos和/或g)的值可以根據(jù)被目標(biāo)衍射的輻射的測(cè)量參數(shù)來確定?？梢酝ㄟ^例如使用測(cè)量參數(shù)確定不對(duì)稱類型并且執(zhí)行目標(biāo)的光學(xué)測(cè)量的模擬以計(jì)算不對(duì)稱類型的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)來確定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)的值。此外，基于對(duì)于與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)形成參數(shù)的變化(例如堆疊折射率的變化、堆疊厚度的變化等)最不敏感的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)來確定目標(biāo)的測(cè)量光束的屬性(例如波長(zhǎng)、偏振等)。確定的測(cè)量光束屬性可以用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行套刻測(cè)量。此外，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)可以用于例如校正根據(jù)套刻測(cè)量的對(duì)套刻的計(jì)算。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種制造器件的方法，其中使用光刻工藝將器件圖案應(yīng)用于一系列襯底，該方法包括使用本文中描述的方法來評(píng)估至少一個(gè)衍射測(cè)量目標(biāo)，并且根據(jù)該方法的結(jié)果來控制用于一個(gè)或多個(gè)襯底的光刻工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)衍射測(cè)量目標(biāo)被形成為至少一個(gè)襯底上的器件圖案的一部分或在至少一個(gè)襯底上的器件圖案旁邊，并且控制光刻工藝包括根據(jù)該方法的結(jié)果來控制用于隨后的襯底的光刻工藝。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于使處理器引起如本文中描述的方法的執(zhí)行的機(jī)器可讀指令。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種系統(tǒng)，其包括：被配置為在襯底上的衍射測(cè)量目標(biāo)上提供光束并且檢測(cè)被目標(biāo)衍射的輻射以確定光刻工藝的參數(shù)的檢查裝置；以及如本文中描述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

本發(fā)明的實(shí)施例的特征和/或優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作在本文中參照附圖被詳細(xì)描述。注意，本發(fā)明不限于本文中描述的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例在本文中僅為了說明的目的而呈現(xiàn)?；诒疚姆N包含的教導(dǎo)，附加實(shí)施例對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。

附圖說明

現(xiàn)在將通過僅示例的方式參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；

圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻單元或簇；

圖3(a)是使用提供某些照射模式的第一對(duì)照射孔的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測(cè)量目標(biāo)的暗場(chǎng)測(cè)量設(shè)備的示意圖；

圖3(b)是對(duì)于給定的照射方向的目標(biāo)的衍射光譜的示意性細(xì)節(jié)；

圖3(c)是在使用用于基于衍射的套刻測(cè)量的測(cè)量設(shè)備時(shí)提供另外的照射模式的第二對(duì)照射孔的示意圖；

圖3(d)是在使用用于基于衍射的套刻測(cè)量的測(cè)量設(shè)備時(shí)提供另外的照射模式的組合第一對(duì)孔和第二對(duì)孔的第三對(duì)照射孔的示意圖；

圖4描繪了多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(例如多個(gè)光柵)目標(biāo)的形式和襯底上的測(cè)量光斑的輪廓；

圖5描繪了在圖3的設(shè)備中獲得的圖4的目標(biāo)的圖像；

圖6是示出使用圖3的設(shè)備并且適用于本發(fā)明的實(shí)施例的套刻測(cè)量方法的步驟的流程圖；

圖7(a)至圖7(d)示出了在零點(diǎn)區(qū)域中具有不同套刻值的套刻周期性結(jié)構(gòu)(例如光柵)的示意性截面；

圖8示出了理想目標(biāo)結(jié)構(gòu)中的套刻測(cè)量的原理；

圖9示出了套刻測(cè)量的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱對(duì)于目標(biāo)結(jié)構(gòu)的套刻測(cè)量的影響；

圖10(a)是描繪針對(duì)兩種不同類型的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(側(cè)壁角度結(jié)構(gòu)不對(duì)稱和間隔物不平衡結(jié)構(gòu)不對(duì)稱)的作為波長(zhǎng)的函數(shù)的示例kos值的圖；

圖10(b)是側(cè)壁角度結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的示意圖；

圖10(c)是間隔物不平衡結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的示意圖；

圖11(a)是示出作為光學(xué)測(cè)量配方的波長(zhǎng)的函數(shù)的δg·kos(任意單位)的模擬值的圖；

圖11(b)是描繪作為光學(xué)測(cè)量配方的波長(zhǎng)的函數(shù)的堆疊敏感度的示例值的圖；

圖12描繪了示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的確定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)以及應(yīng)用不對(duì)稱參數(shù)的過程的流程圖；

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)；

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)以解釋過程堆疊變化；

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)用于多層套刻測(cè)量；

圖16示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于設(shè)計(jì)度量目標(biāo)的系統(tǒng)；

圖17描繪了示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)計(jì)度量目標(biāo)的過程的流程圖；以及

圖18描繪了示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用度量目標(biāo)來監(jiān)測(cè)性能以及作為用于控制度量、設(shè)計(jì)和/或生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)的過程的流程圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述實(shí)施例之前，呈現(xiàn)各實(shí)施例可以被實(shí)施的示例環(huán)境是有益的。

圖1示意性地示出了光刻設(shè)備la。該設(shè)備包括：照射系統(tǒng)(照射器)il，其被配置為調(diào)節(jié)輻射光束b(例如uv輻射或duv輻射)；圖案化裝置支撐件或支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))mt，其被構(gòu)造為支撐圖案化裝置(例如掩模)ma并且連接至被配置為根據(jù)某些參數(shù)精確地定位圖案化裝置的第一定位器pm；襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))wt，其被構(gòu)造為保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)w并且連接至被配置為根據(jù)某些參數(shù)精確地定位襯底的第二定位器pw；以及投影系統(tǒng)(例如折射投影透鏡系統(tǒng))ps，其被配置為將由圖案化裝置ma賦予輻射光束b的圖案投影至襯底w的目標(biāo)部分c(例如包括一個(gè)或多個(gè)裸片)上。

照射系統(tǒng)可以包括用于引導(dǎo)、定形或控制輻射的各種類型光學(xué)部件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型的光學(xué)部件、或者其任意組合。

圖案化裝置支撐件以取決于圖案化裝置的朝向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)、以及諸如例如圖案化裝置是否保持在真空環(huán)境中等其他條件的方式來保持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可以使用機(jī)械、真空、靜電或其他夾持技術(shù)來保持圖案化裝置。例如，圖案化裝置支撐件可以是框架或臺(tái)，其根據(jù)需要可以是固定的或可移動(dòng)的。圖案化裝置支撐件可以確保圖案化裝置處于期望的位置，例如相對(duì)于投影系統(tǒng)。本文中的術(shù)語“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被視作與更通用的術(shù)語“圖案化裝置”同義。

本文中使用的術(shù)語“圖案化裝置”應(yīng)該廣義地解釋為涉及可以用于對(duì)輻射光束在其截面中賦予圖案以便在襯底的目標(biāo)部分中產(chǎn)生圖案的任何裝置。應(yīng)該注意的是，賦予輻射光束的圖案可以不精確地對(duì)應(yīng)于在襯底的目標(biāo)部分中的期望圖案，例如，如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征。通常，賦予輻射光束的圖案將對(duì)應(yīng)于在目標(biāo)部分中產(chǎn)生的器件中的特定功能層，諸如集成電路。

圖案化裝置可以是透射或反射的。圖案化裝置的示例包括掩模、可編程鏡陣列、以及可編程lcd面板。掩模在光刻中是廣泛已知的，并且包括諸如二元、交替相移、以及衰減相移等掩模類型、以及各種混合掩模類型。可編程鏡陣列的示例采用小鏡的矩陣布置，每個(gè)小鏡可以單獨(dú)地傾斜以便沿不同方向反射入射的輻射光束。傾斜的鏡在由鏡矩陣反射的輻射光束中賦予圖案。

如這里所示，設(shè)備是透射式的(例如采用透射掩模)。替代地，設(shè)備可以是反射式的(例如采用如上所示類型的可編程鏡陣列，或者采用反射掩模)。

光刻設(shè)備也可以是這樣的類型，其中襯底的至少部分被具有相對(duì)高折射率的液體(例如水)套刻以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的間隔。沉浸液體也可以應(yīng)用于光刻設(shè)備中的其他間隔，例如在掩模和投影系統(tǒng)之間。沉浸技術(shù)在本領(lǐng)域中公知用于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。本文中使用的術(shù)語“沉浸”并非意味著諸如襯底等結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，而是相反地僅意味著液體在曝光期間位于投影系統(tǒng)和襯底之間。

參照?qǐng)D1，照射器il從輻射源so接收輻射光束。源和光刻設(shè)備可以是獨(dú)立的實(shí)體，例如當(dāng)源是準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在該情形下，源不被認(rèn)為形成光刻設(shè)備的一部分，并且輻射光束借助于光束輸送系統(tǒng)bd從源so傳至照射器il，光束輸送系統(tǒng)bd包括例如合適的導(dǎo)向鏡和/或擴(kuò)束器。在其他情形下，源可以是光刻設(shè)備的組成部分，例如當(dāng)源是汞燈時(shí)。源so和照射器il、以及如果需要的話與光束輸送系統(tǒng)bd一起可以稱作輻射系統(tǒng)。

照射器il可以包括用于調(diào)節(jié)輻射光束的角強(qiáng)度分布的調(diào)節(jié)器ad。通常，在照射器的光瞳面中的強(qiáng)度分布的至少外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)徑向范圍(分別通常稱作σ-外側(cè)和σ-內(nèi)側(cè))可以被調(diào)節(jié)。此外，照射器il可以包括各種其他部件，諸如積分器in和冷凝器co。照射器il可以用于調(diào)節(jié)輻射光束以在其橫截面中具有期望的均勻性和強(qiáng)度分布。

輻射光束b在被保持在圖案化裝置支撐件(例如掩模臺(tái)mt)上的圖案化裝置(例如掩模)ma上入射，并且被圖案化裝置圖案化。穿過圖案化裝置(例如掩模)ma之后，輻射光束b通過投影系統(tǒng)ps，投影系統(tǒng)ps將光束聚焦至襯底w的目標(biāo)部分c上。借助于第二定位器pw和位置傳感器if(例如干涉儀裝置、線性編碼器、2d編碼器或電容性傳感器)，襯底臺(tái)wt可以被精確地移動(dòng)，例如以便于在輻射光束b的路徑中定位不同的目標(biāo)部分c。類似地，第一定位器pm和另一位置傳感器(其在圖1中未明確示出)可以用于相對(duì)于輻射光束b的路徑精確地定位圖案化裝置(例如掩模)ma，例如在從掩模庫機(jī)械取回之后、或者在掃描期間。

圖案化裝置(例如掩模)ma和襯底w可以使用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記m1、m2以及襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記p1、p2來對(duì)準(zhǔn)。盡管襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記如所示占據(jù)專用目標(biāo)部分，但是它們可以定位在目標(biāo)部分之間的間隔中(這些已知為劃線對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)。類似地，在其中多于一個(gè)裸片設(shè)置在圖案化裝置(例如掩模)ma上的情形下，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以位于裸片之間。在裝置特征之中，小對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記也可以被包括在裸片內(nèi)，在該情形下期望標(biāo)記盡可能小并且無需任何與相鄰特征不同的成像或工藝條件。以下進(jìn)一步描述可以檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的實(shí)施例。

所示的設(shè)備可以用在以下模式的至少一個(gè)中：

1.在步進(jìn)模式中，圖案化裝置支撐件(例如掩模臺(tái))mt和襯底臺(tái)wta保持基本上固定，同時(shí)被賦予輻射光束的整個(gè)圖案一次性地被投影至目標(biāo)部分c上(即，單次靜態(tài)曝光)。隨后襯底臺(tái)wta沿x和/或y方向偏移使得不同的目標(biāo)部分c可以被曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的目標(biāo)部分c的尺寸。

2.在掃描模式中，圖案化裝置支撐件(例如掩模臺(tái))mt和襯底臺(tái)wta被同步地掃描，同時(shí)被賦予輻射光束的圖案被投影至目標(biāo)部分c上(即，單次動(dòng)態(tài)曝光)。襯底臺(tái)wta相對(duì)于圖案化裝置支撐件(例如掩模臺(tái))mt的速率和方向可以由投影系統(tǒng)ps的(去)放大和圖像反轉(zhuǎn)屬性來確定。在掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在單次動(dòng)態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的(沿非掃描方向)寬度，而掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度確定目標(biāo)部分的(沿掃描方向)高度。

3.在另一模式中，圖案化裝置支撐件(例如掩模臺(tái))mt保持基本上固定而保持可編程圖案化裝置，并且襯底臺(tái)wta被移動(dòng)或掃描，同時(shí)被賦予輻射光束的圖案被投影至目標(biāo)部分c上。在該模式中，通常采用脈沖輻射源并且根據(jù)需要在襯底臺(tái)wta的每次移動(dòng)之后或者在掃描期間在連續(xù)的輻射脈沖之間更新可編程圖案化裝置。該操作模式可以容易地應(yīng)用于利用可編程圖案化裝置(諸如如上所述類型的可編程鏡陣列)的無掩模光刻。

也可以采用對(duì)于如上所述的使用模式的組合和/或改變、或者完全不同的使用模式。

光刻設(shè)備la是所謂的雙平臺(tái)類型，其具有至少兩個(gè)工作臺(tái)wta、wtb(例如兩個(gè)襯底臺(tái))以及至少兩個(gè)平臺(tái)，曝光平臺(tái)和測(cè)量平臺(tái)，在它們之間可以交換工作臺(tái)。例如，當(dāng)一個(gè)工作臺(tái)上的襯底正在曝光平臺(tái)處被曝光時(shí)，另一襯底可以被裝載至在測(cè)量平臺(tái)處的另一襯底臺(tái)上并且執(zhí)行各種準(zhǔn)備步驟。準(zhǔn)備步驟可以包括使用水平傳感器ls來映射襯底的表面控制，以及使用對(duì)準(zhǔn)傳感器as來測(cè)量襯底上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，兩個(gè)傳感器均由參考框架rf支撐。如果當(dāng)位置傳感器if在測(cè)量平臺(tái)處以及在曝光平臺(tái)處時(shí)無法測(cè)量工作臺(tái)的位置，則可以提供第二位置傳感器來使得工作臺(tái)的位置能夠在兩個(gè)平臺(tái)處均被跟蹤。作為另一示例，當(dāng)一個(gè)工作臺(tái)上的襯底正在曝光平臺(tái)處被曝光時(shí)，不具有襯底的另一工作臺(tái)在測(cè)量平臺(tái)處等待(其中可選地可以發(fā)生測(cè)量活動(dòng))。該另一工作臺(tái)具有一個(gè)或多個(gè)測(cè)量裝置并且可以可選地具有其他工具(例如清洗設(shè)備)。當(dāng)襯底已經(jīng)完成了曝光時(shí)，不具有襯底的工作臺(tái)移動(dòng)至曝光平臺(tái)以執(zhí)行例如測(cè)量，并且具有襯底的工作臺(tái)移動(dòng)至其中卸載了襯底并且裝載有另一襯底的位置(例如測(cè)量平臺(tái))。這些多工作臺(tái)布置能夠大幅增加設(shè)備的產(chǎn)量。

如圖2所示，光刻設(shè)備la形成光刻單元lc的一部分，其也有時(shí)稱作光刻單元或光刻簇，其也包括用于對(duì)襯底執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)曝光和后曝光工藝的設(shè)備。傳統(tǒng)地，這些包括用于沉積抗蝕劑層的一個(gè)或多個(gè)旋涂器sc、用于對(duì)已曝光抗蝕劑顯影的一個(gè)或多個(gè)顯影器de、一個(gè)或多個(gè)激冷板ch、以及一個(gè)或多個(gè)烘焙板bk。襯底操縱器或機(jī)器人ro從輸入/輸出端口i/o1、i/o2拾取襯底，將其在不同工藝裝置之間移動(dòng)，并且將其輸送至光刻設(shè)備的進(jìn)料臺(tái)lb。通常統(tǒng)稱為軌道的這些裝置在軌道控制單元tcu的控制之下，軌道控制單元tcu自身由監(jiān)管控制系統(tǒng)scs控制，監(jiān)管控制系統(tǒng)scs也經(jīng)由光刻控制單元lacu控制光刻設(shè)備。因此，可以操作不同的設(shè)備以使產(chǎn)量和處理效率最大化。

為了使得由光刻設(shè)備曝光的襯底被正確地并且一致地曝光，期望檢查曝光的襯底以測(cè)量一個(gè)或多個(gè)屬性，諸如連續(xù)層之間的套刻誤差、線厚度、臨界尺寸(cd)等。如果檢測(cè)到誤差，則可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)后續(xù)襯底的曝光進(jìn)行調(diào)節(jié)，尤其是在檢查可以足夠及時(shí)和快速地完成以使得相同批次的另一襯底仍然將要被曝光的情況下。此外，可以剝除并返工(以改進(jìn)良率)或者丟棄已曝光襯底，由此避免對(duì)已知是有缺陷的襯底執(zhí)行曝光。在其中僅襯底的一些目標(biāo)部分有缺陷的情形下，可以僅對(duì)那些良好的目標(biāo)部分執(zhí)行進(jìn)一步曝光。另一可能性是將后續(xù)工藝步驟的設(shè)置適應(yīng)于補(bǔ)償誤差，例如修整刻蝕步驟的時(shí)間可以被調(diào)整以補(bǔ)償由光刻工藝步驟導(dǎo)致的襯底至襯底cd變化。

檢查設(shè)備用于確定襯底的一個(gè)或多個(gè)屬性，并且特別地，用于確定不同襯底或者相同襯底的不同層的一個(gè)或多個(gè)屬性如何在層與層之間和/或遍及襯底而改變。檢查設(shè)備可以集成至光刻設(shè)備la或光刻單元lc中，或者可以是獨(dú)立裝置。為了能夠最快速地測(cè)量，期望檢查設(shè)備在曝光之后立即測(cè)量在已曝光抗蝕劑層中的一個(gè)或多個(gè)屬性。然而，抗蝕劑中的潛像具有非常低的對(duì)比度，在已經(jīng)暴露至輻射與尚未暴露的抗蝕劑的部分之間僅存在非常小的折射率差別，并且并非所有檢查設(shè)備具有足夠的敏感度以進(jìn)行對(duì)潛像的有用測(cè)量。因此，可以在后曝光烘焙步驟(peb)之后進(jìn)行測(cè)量，該步驟通常是對(duì)已曝光襯底執(zhí)行的第一步驟，并且提高抗蝕劑的已曝光和未曝光部分之間的對(duì)比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像可以稱作半潛像。在已經(jīng)去除了抗蝕劑的已曝光或未曝光部分的點(diǎn)處，或者在諸如刻蝕等圖案轉(zhuǎn)移步驟之后，也能夠進(jìn)行對(duì)顯影的抗蝕劑圖像的測(cè)量。后一種可能性限制了有缺陷的襯底的返工的可能性，但是可以仍然提供有用的信息，例如為了工藝控制的目的。

由傳統(tǒng)的散射儀使用的目標(biāo)包括相對(duì)較大的周期性結(jié)構(gòu)布局(例如包括一個(gè)或多個(gè)光柵)，例如40μm乘以40μm。在該情形下，測(cè)量光束通常具有小于周期性結(jié)構(gòu)布局的光斑尺寸(即，該布局被欠填充，使得周期性結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)沒有被光斑完全覆蓋)。這簡(jiǎn)化了目標(biāo)的數(shù)學(xué)重構(gòu)，因?yàn)槠淇梢员灰曌魇菬o窮的。然而，例如，因此目標(biāo)可以定位在產(chǎn)品特征之中，而不是在劃片線中，目標(biāo)的尺寸已經(jīng)減小，例如至20μm乘以20μm或更小，或者至10μm乘以10μm或更小。在該情形下，周期性結(jié)構(gòu)布局可以小于測(cè)量光斑(即，周期性結(jié)構(gòu)布局過填充)。通常使用暗場(chǎng)散射儀測(cè)量該目標(biāo)，在暗場(chǎng)散射儀中阻斷衍射的零階分量(對(duì)應(yīng)于鏡面反射)，并且僅處理更高階分量。暗場(chǎng)度量的示例可以在pct專利申請(qǐng)公開號(hào)wo2009/078708和wo2009/106279中找到，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展已經(jīng)在美國專利申請(qǐng)公開號(hào)us2011-0027704、us2011-0043791和us2012-0242970中被描述，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。使用衍射階分量的暗場(chǎng)檢測(cè)的基于衍射的套刻能夠?qū)Ω∧繕?biāo)進(jìn)行套刻測(cè)量。這些目標(biāo)可以小于照射光斑并且可以被襯底上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圍繞。在實(shí)施例中，可以在一個(gè)圖像中測(cè)量多個(gè)目標(biāo)。

在實(shí)施例中，襯底上的目標(biāo)可以包括一個(gè)或多個(gè)1d周期性光柵，其被印刷使得在顯影之后各條由固體抗蝕劑線形成。在實(shí)施例中，目標(biāo)可以包括一個(gè)或多個(gè)2d周期性光柵，其被印刷使得在顯影之后一個(gè)或多個(gè)光柵由抗蝕劑中的固體抗蝕劑柱或通孔形成。條、柱或通孔可以替代地被蝕刻到襯底中。光柵的圖案對(duì)于光刻投影設(shè)備中的色差敏感，特別是投影系統(tǒng)pl，并且這種像差的照射對(duì)稱性和存在將在印刷光柵的變化中顯現(xiàn)出來。因此，印刷光柵的測(cè)量數(shù)據(jù)可以用于重建光柵。根據(jù)印刷步驟和/或其他測(cè)量工藝的知識(shí)，1d光柵的參數(shù)(諸如線寬和形狀)或2d光柵的參數(shù)(諸如柱或通孔寬度或長(zhǎng)度或形狀)可以被輸入到由處理單元pu執(zhí)行的重建過程。

適合在本發(fā)明實(shí)施例中使用的暗場(chǎng)度量設(shè)備在圖3(a)中示出。目標(biāo)t(包括周期性結(jié)構(gòu)，諸如光柵)和衍射的射線在圖3(b)中更詳細(xì)地示出。暗場(chǎng)度量設(shè)備可以是獨(dú)立的裝置或者被包括在例如在測(cè)量平臺(tái)處的光刻設(shè)備la中，或者在光刻單元lc中。具有遍及設(shè)備的若干分支的光軸由虛線o表示。在該設(shè)備中，由輸出11(例如諸如激光器或氙燈的源或者連接至源的開口)發(fā)出的輻射通過包括透鏡12、14和物鏡16的光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由棱鏡15被引導(dǎo)至襯底w上。這些透鏡布置成4f布置的雙序列?？梢允褂貌煌耐哥R布置，只要其仍然將襯底圖像提供至檢測(cè)器上。

在實(shí)施例中，透鏡布置允許進(jìn)入中間光瞳面以用于空間-頻率濾波。因此，可以通過在展示了襯底平面的空間頻譜的平面(此處稱作(共軛)光瞳面)中限定空間強(qiáng)度分布來選擇輻射在襯底上入射的角度范圍。特別地，這可以例如通過在作為物鏡光瞳面的背投影圖像的平面中在透鏡12和14之間插入合適形式的孔板13來完成。在所示的示例中，孔板13具有不同形式，標(biāo)記為13n和13s，以允許選擇不同的照射模式。在本示例中的照射系統(tǒng)形成了離軸照射模式。在第一照射模式下，孔板13n從僅為了方便描述而標(biāo)記為“北”的方向提供離軸照射。在第二照射模式下，孔板13s用于提供類似的照射，但是從標(biāo)記為“南”的相反方向。通過使用不同光圈的其他照射模式是可能的。光瞳面的剩余部分期望是暗的，因?yàn)槠谕恼丈淠Ｊ街獾娜魏尾槐匾椛淇赡芨蓴_期望的測(cè)量信號(hào)。

如圖3(b)所示，目標(biāo)t與襯底w一起被布置為基本上正交于物鏡16的光軸o。從偏離光軸o的角度撞擊在目標(biāo)t上的照射射線i引起零階射線(實(shí)線0)以及兩個(gè)一階射線(點(diǎn)劃線+1和雙點(diǎn)劃線-1)。在過填充的小目標(biāo)t的情況下，這些射線僅是覆蓋包括度量目標(biāo)t和其他特征的襯底的區(qū)域的許多平行射線之一。由于板13中孔具有有限的寬度(允許有用輻射量所必要)，入射的射線i實(shí)際上將占據(jù)角度范圍，并且衍射的射線0和+1/-1將稍微擴(kuò)展。根據(jù)小目標(biāo)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，每個(gè)+1和-1階分量將進(jìn)一步在角度范圍上擴(kuò)展，而不是如所示的為單個(gè)理想射線。注意，周期性結(jié)構(gòu)間距和照射角度可以被設(shè)計(jì)或調(diào)整，使得進(jìn)入物鏡的第一階射線與中心光軸緊密對(duì)準(zhǔn)。圖3(a)和圖3(b)所示的射線示出為稍微離軸，純粹使得它們更容易在圖中區(qū)分。

由襯底w上的目標(biāo)所衍射的至少0和+1階分量由物鏡16匯集并且通過棱鏡15引導(dǎo)返回。返回至圖3(a)，通過將直徑地相對(duì)的孔標(biāo)記為北(n)和南(s)，示出了第一和第二照射模式二者。當(dāng)入射的射線i來自光軸的北側(cè)時(shí)，也即當(dāng)使用孔板13n應(yīng)用第一照射模式時(shí)，標(biāo)記為+1(n)的+1衍射射線進(jìn)入物鏡16。相反地，當(dāng)使用孔板13s應(yīng)用第二照射模式時(shí)，-1衍射射線(標(biāo)記為-1(s))是進(jìn)入透鏡16的那些射線。因此，在實(shí)施例中，通過在某些條件下測(cè)量目標(biāo)兩次來獲得測(cè)量結(jié)果，例如在旋轉(zhuǎn)目標(biāo)或者改變照射模式或者改變成像模式以單獨(dú)獲得第-1和第+1衍射階強(qiáng)度之后。比較這些針對(duì)給定目標(biāo)的強(qiáng)度提供了目標(biāo)中的非對(duì)稱性的測(cè)量，并且目標(biāo)中的非對(duì)稱性可以用作光刻工藝的參數(shù)(例如套刻誤差)的指示符。在如上所述的情形下，照射模式被改變。

分束器17將衍射的光束分割為兩個(gè)測(cè)量分支。在第一測(cè)量分支中，光學(xué)系統(tǒng)18使用零階和一階衍射光束在第一傳感器19(例如ccd或cmos傳感器)上形成目標(biāo)的衍射頻譜(光瞳面圖像)。每個(gè)衍射階分量撞擊傳感器上的不同點(diǎn)，因此圖像處理可以比較并且對(duì)比階分量。由傳感器19捕獲的光瞳面圖像可以用于聚焦度量設(shè)備以及/或者歸一化第一階光束的強(qiáng)度測(cè)量。光瞳面圖像也可以用于并未在此詳述的許多測(cè)量目的，諸如重構(gòu)。

在第二測(cè)量分支中，光學(xué)系統(tǒng)20、22在傳感器23(例如ccd或cmos傳感器)上形成襯底w上的目標(biāo)的圖像。在第二測(cè)量分支中，在與光瞳面共軛的平面中提供孔徑光闌21?？讖焦怅@21用于阻擋零階衍射光束，使得從-1或+1第一階光束形成傳感器23上形成的目標(biāo)的圖像df。由傳感器19和23捕獲的圖像被輸出至圖像處理器和控制器pu，其功能將取決于正執(zhí)行的測(cè)量的特定類型。注意，術(shù)語“圖像”在此以廣泛含義來使用。如果僅存在-1和+1階分量中的一個(gè)，則不會(huì)形成這樣的具有周期性結(jié)構(gòu)特征(例如光柵線)的圖像。

圖3所示的孔板13和光闌21的特定形式純粹是示例。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，使用目標(biāo)的在軸照射并且具有離軸光圈的孔徑光闌用于基本上僅將衍射輻射的第一階傳遞至傳感器。在又一實(shí)施例中，第2、第3以及更高階光束(圖3中未示出)可以用于測(cè)量，替代于第一階光束或者除了第一階光束之外。

為了使照射適應(yīng)于這些不同類型的測(cè)量，孔板13可以包括圍繞盤形成的多個(gè)孔徑圖案，其旋轉(zhuǎn)以使期望的圖案到位。注意，孔板13n或13s用于測(cè)量在一個(gè)方向(x或y，取決于設(shè)置)定向的目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)。對(duì)于正交周期性結(jié)構(gòu)的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)通過90°和270°。圖3(c)和(d)中示出了不同的孔板。圖3(c)示出了離軸照射模式的另外兩種類型。在圖3(c)的第一照射模式中，孔板13e僅為了描述而提供從指定方向的離軸照射，相對(duì)于先前描述的“北”為“東”。在圖3(c)的第二照射模式中，孔板13w用于提供類似的照射，但是從標(biāo)記為“西”的相反的方向。圖3(d)示出了離軸照射模式的另外兩種類型。在圖3(d)的第一照射模式中，如前所述，孔徑板13nw從指定“北”和“西”的方向提供離軸照射。在第二照射模式中，孔徑板13se用于提供類似的照射，但是如前所述，從標(biāo)記為“南”和“東”的相反的方向。設(shè)備的這些以及許多其它變型和應(yīng)用的使用在例如上述的先前公開的專利申請(qǐng)公布中被描述。

圖4描繪了形成在襯底上的示例性復(fù)合度量目標(biāo)。復(fù)合目標(biāo)包括緊密定位在一起的四個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(在該情形下為光柵)32、33、34、35。在實(shí)施例中，周期性結(jié)構(gòu)足夠近地靠在一起定位以使得它們均在由度量設(shè)備的照射光束形成的測(cè)量光斑31內(nèi)。在該情形下，因此四個(gè)周期性結(jié)構(gòu)同時(shí)被照射并且同時(shí)被成像在傳感器19和23上。在專用于套刻測(cè)量的示例中，周期性結(jié)構(gòu)32、33、34、35自身是通過覆蓋周期性結(jié)構(gòu)而形成的復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)(例如復(fù)合光柵)，即，周期性結(jié)構(gòu)在形成于襯底w上的器件的不同層中被圖案化并且使得一個(gè)層中的至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)覆蓋不同層中的至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)。這樣的目標(biāo)可以具有在20μm×20μm內(nèi)或者在16μm×16μm內(nèi)的外形尺寸。進(jìn)一步，所有周期性結(jié)構(gòu)用于測(cè)量特定一對(duì)層之間的套刻。為了便于目標(biāo)能夠測(cè)量多于單對(duì)的層，周期性結(jié)構(gòu)32、33、34、35可以具有不同偏差的套刻偏移，以便促進(jìn)在復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)的不同部分形成在其中的不同層之間的套刻測(cè)量。因此，用于襯底上的目標(biāo)的所有周期性結(jié)構(gòu)將用于測(cè)量一對(duì)層，并且用于襯底上的另一相同目標(biāo)的所有周期性結(jié)構(gòu)將用于測(cè)量另一對(duì)層，其中不同的偏移促進(jìn)層對(duì)之間的區(qū)分。套刻偏移的含義將在以下描述，特別地參考圖7。

圖7(a)至(c)示出了具有不同偏移的、各個(gè)目標(biāo)t的套刻周期性結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。這些可以在襯底w上使用，如圖3和圖4中所見。僅為了示例目的，示出了沿x方向具有周期性的周期性結(jié)構(gòu)?？梢蕴峁┚哂胁煌坪途哂胁煌∠虻倪@些周期性結(jié)構(gòu)的不同組合。

從圖7(a)開始，示出了形成在標(biāo)記為l1和l2的兩個(gè)層中的復(fù)合套刻目標(biāo)600。在底部層l1中，由襯底606上的特征(例如線條)602和間隔604形成第一周期性結(jié)構(gòu)(在此情況下為光柵)。在層l2中，由特征(例如線條)608和間隔610形成第二周期性結(jié)構(gòu)(在此情況下為光柵)。(繪制剖視圖以使得特征602、608延伸至頁面中)。周期性結(jié)構(gòu)圖案在兩個(gè)層中以間距p而重復(fù)。僅為了示例目的提到線條602和608，可以使用諸如點(diǎn)、塊和過孔等其他類型的特征。在圖7(a)處所示的情形下，沒有套刻誤差也沒有偏移，使得每個(gè)特征608嚴(yán)格地位于底部周期性結(jié)構(gòu)中的特征602之上(其中測(cè)量是“線上線”，在實(shí)施例中，如果每個(gè)特征608嚴(yán)格地位于間隔610上方，則沒有套刻誤差可能發(fā)生，其中測(cè)量是“溝槽上線”)。

在圖7(b)處，示出了具有偏移+d的相同目標(biāo)，使得上方周期性結(jié)構(gòu)的特征608相對(duì)于下方周期性結(jié)構(gòu)的特征602以距離d向右移位(距離d小于間距p)。即，特征608和特征602被布置使得如果它們均精確地印刷在它們的標(biāo)稱位置處，則特征608將相對(duì)于特征602以距離d而偏移。偏移距離d在實(shí)際中可以為幾納米，例如10nm至20nm，而間距p例如在范圍300至1000nm中，例如500nm或600nm。在圖7(c)處，示出了具有偏移-d的相同目標(biāo)，使得特征608相對(duì)于特征602向左側(cè)移位。在圖7(a)至(c)處所示該類型的偏移目標(biāo)以及其在測(cè)量中的用途例如在如上所述的專利申請(qǐng)公布中描述。

進(jìn)一步，雖然圖7(a)至(c)示出了特征608位于特征602上方(具有或沒有施加的小偏移+d或-d)，其稱作在零點(diǎn)區(qū)域中具有偏移的“線上線”目標(biāo)，然而目標(biāo)可以具有p/2的編程偏移，也即間距的一半，使得在上方周期性結(jié)構(gòu)中的每個(gè)特征608位于下方周期性結(jié)構(gòu)中的間隔604之上。這稱作“溝槽上線”目標(biāo)。在該情形下，也可以施加小偏移+d或-d。在“線上線”目標(biāo)或“溝槽上線”目標(biāo)之間的選擇取決于應(yīng)用。

返回至圖4，周期性結(jié)構(gòu)32、33、34、35也可以如所示地在它們的取向方面不同，以便沿x和y方向衍射入射的輻射。在一個(gè)示例中，周期性結(jié)構(gòu)32和34是分別具有偏移+d、-d的x方向周期性結(jié)構(gòu)。周期性結(jié)構(gòu)33和35可以是分別具有偏移+d和-d的y方向周期性結(jié)構(gòu)。盡管示出了四個(gè)周期性結(jié)構(gòu)，但是另一實(shí)施例可以包括更大的矩陣以獲得期望的精度。例如，九個(gè)復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)的3×3陣列可以具有偏移-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d?？梢栽谟蓚鞲衅?3捕獲的圖像中標(biāo)識(shí)這些周期性結(jié)構(gòu)的單獨(dú)圖像。

圖5示出了可以在圖3的設(shè)備中使用圖4的目標(biāo)、使用來自圖3(d)的孔板13nw或13se的可以形成在傳感器23上并且被傳感器23檢測(cè)的圖像的示例。雖然傳感器19無法分辨不同的單個(gè)周期性結(jié)構(gòu)32至35，但是傳感器23可以分辨。暗的矩形表示傳感器上的圖像的場(chǎng)，其中襯底上的照射點(diǎn)31被成像至相應(yīng)的圓形區(qū)域41中。在該圓形區(qū)域41內(nèi)，矩形區(qū)域42至45表示周期性結(jié)構(gòu)32至35的圖像。如果周期性結(jié)構(gòu)位于產(chǎn)品區(qū)域中，則產(chǎn)品特征也可以在該圖像場(chǎng)的外圍中可見。圖像處理器和控制器pu使用圖案識(shí)別來處理這些圖像以標(biāo)識(shí)周期性結(jié)構(gòu)32至35的單獨(dú)圖像42至45。以該方式，圖像不必在傳感器框架內(nèi)特定位置處非常精確地對(duì)準(zhǔn)，這大大提高了作為整體的測(cè)量設(shè)備的生產(chǎn)量。

一旦已經(jīng)標(biāo)識(shí)了周期性結(jié)構(gòu)的單獨(dú)圖像，可以例如通過在所標(biāo)識(shí)的區(qū)域內(nèi)對(duì)所選擇的像素強(qiáng)度值求平均或求和來測(cè)量那些單個(gè)圖像的強(qiáng)度。圖像的強(qiáng)度和/或其他屬性可以相互比較。這些結(jié)果可以組合以測(cè)量光刻工藝的不同參數(shù)。套刻性能是這樣的參數(shù)的示例。

圖6示出了如何使用例如pct專利申請(qǐng)公開號(hào)wo2011/012624中描述的方法，通過周期性結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱性來測(cè)量包含組成周期性結(jié)構(gòu)32至35的兩個(gè)層之間的套刻誤差，如通過在+1階和-1階暗場(chǎng)圖像中比較它們的強(qiáng)度所揭示地。在步驟m1處，通過圖2的光刻單元一次或多次處理例如半導(dǎo)體晶片的襯底，以產(chǎn)生包括具有周期性結(jié)構(gòu)32至35的目標(biāo)的結(jié)構(gòu)。在m2處，使用圖3的度量設(shè)備，使用第一階衍射光束中的一個(gè)(例如-1)獲得周期性結(jié)構(gòu)32至35的圖像。在實(shí)施例中，使用第一照射模式(例如使用孔板13nw產(chǎn)生的照射模式)。隨后，不論是通過例如改變照射模式、改變成像模式，還是通過在度量設(shè)備的視場(chǎng)中以180°旋轉(zhuǎn)襯底w，可以獲得使用其他第一階衍射光束(+1)的周期性結(jié)構(gòu)的第二圖像(步驟m3)。因此，在第二圖像中捕獲+1階衍射輻射。在實(shí)施例中，改變照射模式并且使用第二照射模式(例如使用孔板13se產(chǎn)生的照射模式)。在實(shí)施例中，如tis(工具產(chǎn)生的偏移)等工具產(chǎn)生的偽像可以通過以0°和180°襯底取向進(jìn)行測(cè)量來去除。

注意，通過在每個(gè)圖像中僅包括第一階衍射輻射的一半，在此涉及的“圖像”不是傳統(tǒng)的暗場(chǎng)顯微鏡圖像。單獨(dú)周期性結(jié)構(gòu)特征未被分辨。每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)將簡(jiǎn)單地由某一強(qiáng)度水平的區(qū)域來表示。在步驟m4中，在每個(gè)組成周期性結(jié)構(gòu)的圖像內(nèi)標(biāo)識(shí)感興趣區(qū)域(roi)，由此將測(cè)量強(qiáng)度水平。

通過針對(duì)每個(gè)各自單獨(dú)周期性結(jié)構(gòu)32至35標(biāo)識(shí)感興趣區(qū)域p1、p2、p3、p4并且測(cè)量其強(qiáng)度，可以隨后確定周期性結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱性以及因此例如套刻誤差。這由圖像處理器和控制器pu在步驟m5中完成，其中對(duì)于每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)32至35比較針對(duì)+1和-1階分量獲得的強(qiáng)度值以標(biāo)識(shí)它們?cè)趶?qiáng)度方面的任何差異，也即非對(duì)稱性。術(shù)語“差異”并非意在僅指減法。可以以比例形式計(jì)算差異。在步驟m6中，如果可應(yīng)用，將針對(duì)大量周期性結(jié)構(gòu)的測(cè)得的非對(duì)稱性與那些周期性結(jié)構(gòu)的套刻偏移的知識(shí)一起使用以計(jì)算在目標(biāo)t附近的光刻工藝的一個(gè)或多個(gè)性能參數(shù)。感興趣的性能參數(shù)是套刻?？梢杂?jì)算光刻工藝的其他性能參數(shù)，諸如聚焦和/或劑量?？梢苑答佉粋€(gè)或多個(gè)性能參數(shù)以用于改進(jìn)光刻工藝，用于改進(jìn)圖6自身的測(cè)量和計(jì)算處理，用于改進(jìn)目標(biāo)t的設(shè)計(jì)，等等。

在用于確定套刻的實(shí)施例中，圖8示出了曲線702，其示出了針對(duì)在形成套刻目標(biāo)的單獨(dú)周期性結(jié)構(gòu)內(nèi)具有零偏移以及沒有結(jié)構(gòu)非對(duì)稱性的“理想”目標(biāo)的在套刻誤差ov和測(cè)得的非對(duì)稱性a之間的關(guān)系。這些圖形僅用于示出確定套刻的原理，并且在每個(gè)圖形中，測(cè)得的非對(duì)稱性a和套刻誤差ov的單位是任意的。

在圖7(a)至(c)的“理想”情形下，曲線702指示測(cè)得的非對(duì)稱性a與套刻具有正弦關(guān)系。正弦變化的周期p對(duì)應(yīng)于周期性結(jié)構(gòu)的周期(間距)，當(dāng)然被轉(zhuǎn)換為合適的比例。正弦形式在該示例中是純的，但是在實(shí)際情況中可以包括諧波。為了清楚起見，在該示例中假設(shè)(a)來自目標(biāo)的僅第一階衍射輻射到達(dá)圖像傳感器23(或者在給定實(shí)施例中其等價(jià)物)，以及(b)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)計(jì)是這樣的，使得在這些第一階分量?jī)?nèi)，純的正弦關(guān)系存在于強(qiáng)度與上方和下方周期性結(jié)構(gòu)之間的套刻之間。在實(shí)踐中這是否真實(shí)是以下各項(xiàng)的函數(shù)：光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、照射輻射的波長(zhǎng)、周期性結(jié)構(gòu)的間距p、以及目標(biāo)的設(shè)計(jì)和堆疊。

如上所述，可以使用偏移的周期性結(jié)構(gòu)測(cè)量套刻，而不是依賴于單次測(cè)量。該偏移具有在由其所制造的圖案化裝置(例如掩模版)中所定義的已知值，其用作對(duì)應(yīng)于測(cè)得的信號(hào)的套刻的襯底上校準(zhǔn)。在附圖中，圖形地示出了計(jì)算。在圖6的步驟m1至m5中，針對(duì)分別具有偏移+d和-d的組成周期性結(jié)構(gòu)(例如，如圖7(b)和7(c)所示)獲得非對(duì)稱性測(cè)量a(+d)和a(-d)。將這些測(cè)量擬合至正弦曲線給出了如所示的點(diǎn)704和706。知道該偏移，可以計(jì)算真實(shí)的套刻誤差ov。正弦曲線的間距p從目標(biāo)的設(shè)計(jì)獲知。曲線702的豎直比例開始未知，但其是可以稱為第一諧波比例常數(shù)k的未知因子。

在等式項(xiàng)中，套刻和測(cè)量的非對(duì)稱性a之間的關(guān)系假設(shè)為：

a＝ksin(ov)(1)

其中ov按比例被表示使得周期性結(jié)構(gòu)間距p對(duì)應(yīng)于2π弧度角。使用具有不同的已知偏移的周期性結(jié)構(gòu)的兩個(gè)測(cè)量以獲得a的兩個(gè)值，可以求解兩個(gè)等式以計(jì)算未知的k和套刻ov。

雖然這些測(cè)量技術(shù)是快速且相對(duì)計(jì)算上簡(jiǎn)單的(一旦被校準(zhǔn))，但是它們依賴于套刻/橫向移位是不對(duì)稱的唯一原因的假設(shè)。也就是說，它假定了“理想”情況，例如，目標(biāo)沒有結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。除了套刻/橫向移位之外，堆疊中的任何結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，諸如在一個(gè)或兩個(gè)覆蓋的周期性結(jié)構(gòu)內(nèi)的特征的不對(duì)稱，也引起第一階分量中的不對(duì)稱。這種與套刻無關(guān)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱明確地?cái)_亂測(cè)量，給出不準(zhǔn)確的結(jié)果。

作為結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的示例，目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)可能在結(jié)構(gòu)上變形。例如，目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)特征(例如，光柵線)的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁可能不是像意圖那樣是豎直的。作為另一示例，目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)特征(例如，溝槽的光柵間隔)之間的一個(gè)或多個(gè)間隔可以大于或小于預(yù)期的尺寸。此外，目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特征(例如，光柵線)可能具有比預(yù)期的更小或更大的寬度。另外，即使與目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的預(yù)期的差異是均勻的，與預(yù)期的差異可能與針對(duì)目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)其他周期性結(jié)構(gòu)相比不同。復(fù)合目標(biāo)的下方周期性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱是結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的常見形式。它可能起源于例如在最初形成下部周期性結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行的諸如化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)等襯底處理步驟。

參考圖7(d)，示意性地描繪了下部周期性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的示例。圖7(a)至(c)的周期性結(jié)構(gòu)中的特征和間隔被示出為完美的正方形，實(shí)際特征和間隔在表面上會(huì)具有一些斜率并且具有一定的粗糙度。盡管如此，它們被預(yù)期在輪廓中至少是對(duì)稱的。下部周期性結(jié)構(gòu)中的圖7(d)中的特征602和/或間隔604根本不再具有對(duì)稱形式，而是通過例如一個(gè)或多個(gè)處理步驟而已經(jīng)變形。因此，例如，每個(gè)間隔604的底面已經(jīng)變得傾斜。特征和間隔的側(cè)壁角度也變得不對(duì)稱。當(dāng)通過圖6的方法僅使用兩個(gè)偏差的周期性結(jié)構(gòu)來測(cè)量套刻時(shí)，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱不能與套刻區(qū)分開，并且套刻測(cè)量因此變得不可靠。

因此，測(cè)量的精度(例如，在目標(biāo)用于對(duì)準(zhǔn)的情況下的對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量，在目標(biāo)用于套刻測(cè)量的情況下的套刻的測(cè)量等)可能被目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(例如光柵)的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)變形顯著地減少?？梢酝ㄟ^改變創(chuàng)建或測(cè)量目標(biāo)的工藝(例如，工藝偏移)來修正由結(jié)構(gòu)不對(duì)稱引起的測(cè)量誤差，其例如基于良率(即，對(duì)被處理的器件的評(píng)估以確定目標(biāo)是否準(zhǔn)確)、目標(biāo)的截面、或復(fù)雜的測(cè)量和分析重建。然而，這些方法可能是緩慢和/或破壞性的。它們可能只能有效地糾正不變的不對(duì)稱引起的工藝誤差。但是，目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的變化不能通過截面或良率測(cè)量得到有效的解決。因此，期望例如克服這些或其他限制中的一個(gè)或多個(gè)的用于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的評(píng)估和校正的魯棒的解決方案。

因此，期望以更直接和簡(jiǎn)單的方式區(qū)分由套刻和其他影響引起的對(duì)測(cè)得的目標(biāo)不對(duì)稱的貢獻(xiàn)。因此，在實(shí)施例中，提供了一種魯棒的計(jì)算方法，其確定目標(biāo)的不對(duì)稱變形的度量，該度量然后可以用于校正使用目標(biāo)進(jìn)行的測(cè)量。使用目標(biāo)自然進(jìn)行的測(cè)量可以用于通過光刻工藝創(chuàng)建例如器件。此外，除了用于校正使用目標(biāo)進(jìn)行的測(cè)量之外，目標(biāo)的不對(duì)稱變形的度量可以用于目標(biāo)的(重新)設(shè)計(jì)(例如，改變?cè)O(shè)計(jì)的布局)，可以用于形成目標(biāo)(例如，改變材料，改變印刷步驟或條件等)的工藝，可以用于制定測(cè)量條件(例如，在測(cè)量光束的波長(zhǎng)、偏振、照射模式等方面改變光學(xué)測(cè)量構(gòu)想)等。

將在用于測(cè)量套刻的衍射目標(biāo)的基于+1和-1階衍射的測(cè)量方面來描述實(shí)施例。以上已經(jīng)描述了這種測(cè)量技術(shù)的一些原理。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于使用目標(biāo)的其它測(cè)量技術(shù)。例如，本文中描述的技術(shù)可以應(yīng)用于對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的測(cè)量。

如上所述，如果目標(biāo)是完美對(duì)稱的，則來自目標(biāo)的+1和-1階輻射之間的檢測(cè)到的強(qiáng)度不對(duì)稱δi由下式給出：

其中k是依賴于工藝的比例因子(一次諧波比例常數(shù))，x是目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)(例如，上部或頂部光柵)相對(duì)于其覆蓋的目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)(例如，下部或底部光柵)的橫向移位，p是周期性結(jié)構(gòu)的節(jié)距。因此，可以使用如上所述的2個(gè)偏差的周期性結(jié)構(gòu)，從測(cè)量的強(qiáng)度不對(duì)稱來獲得的2個(gè)重疊的周期性結(jié)構(gòu)之間的套刻(ov)。

但是現(xiàn)在，考慮到不完美對(duì)稱的目標(biāo)。并且更具體地，描述了目標(biāo)的不對(duì)稱變形的下部周期性結(jié)構(gòu)(例如，底部光柵)的實(shí)施例。然而，本文中描述的技術(shù)可以應(yīng)用于目標(biāo)的其他或附加類型的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，諸如目標(biāo)的上部周期性結(jié)構(gòu)(例如，頂部光柵)中的結(jié)構(gòu)變形。

參考等式(2)，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱在該等式中引入了2個(gè)附加項(xiàng)。第一項(xiàng)是與測(cè)量的強(qiáng)度不對(duì)稱的k常數(shù)的偏移kos。第二項(xiàng)是對(duì)于橫向移位x的位置偏移xos。因此，在存在目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的情況下，檢測(cè)到的強(qiáng)度不對(duì)稱δi變?yōu)椋?/p>

附加項(xiàng)kos和xos是依賴于堆疊的(例如，依賴于覆蓋目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的材料，在目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)下面的材料，或形成目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的材料)和依賴于配方的(例如，依賴于光學(xué)測(cè)量的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，諸如波長(zhǎng)、偏振等)。

圖9示出了目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的影響，例如圖7(d)所示的下部周期性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。“理想”正弦曲線702不再適用。相反，至少近似地，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱具有將偏移kos添加到不對(duì)稱值a或δi的效果，該不對(duì)稱值a或δi在所有套刻值上相對(duì)恒定。此外，至少近似地，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱具有將偏移xos添加到橫向移位值的效果，其中該偏移的影響在圖9中表示為xos/p，橫向移位值在圖9中表示為xg/p，其中xg是橫向移位(在等式(2)和(3)中表示為x)，p是節(jié)距。得到的曲線在圖9中示出為712。

此外，首先，附加項(xiàng)kos和xos通常是未知的。因此，需要確定它們或其他相關(guān)的不對(duì)稱度量。

偏移項(xiàng)kos可以由一種或多種各種技術(shù)來確定。例如，對(duì)于目標(biāo)的下部周期性結(jié)構(gòu)，其可以在下部周期性結(jié)構(gòu)之上提供覆蓋層(諸如上部周期性結(jié)構(gòu))之前使用本文中描述的技術(shù)來直接測(cè)量。

作為另一示例，可以使用例如具有三個(gè)更多不同偏差值的復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)的測(cè)量來計(jì)算偏移項(xiàng)kos。也就是說，通過這樣的計(jì)算，可以將kos項(xiàng)與等式(3)中的k項(xiàng)分開。在pct專利申請(qǐng)公開號(hào)wo2013/143814、美國專利申請(qǐng)公開號(hào)2013/0258310和歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?3194522.2中描述了這種確定的示例，其每個(gè)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。例如，可以使用具有偏差-d、+d和零偏差或0.5p偏差的至少3個(gè)偏差的復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)來測(cè)量偏移項(xiàng)kos。作為另一示例，可以使用具有偏差-d、+d、-d+0.5p和+d+0.5p的至少4個(gè)偏差的復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)來測(cè)量偏移項(xiàng)kos。

挑戰(zhàn)在于確定偏移xos，因?yàn)樵擁?xiàng)被添加到實(shí)際移位x。因此，在沒有一些上下文信息的情況下，實(shí)際上不可能去除這些項(xiàng)。

因此，在實(shí)施例中，具有重疊的周期性結(jié)構(gòu)的目標(biāo)堆疊在計(jì)算模擬器中被定義，計(jì)算模擬器利用模擬器中定義的輻射光束模擬目標(biāo)的光學(xué)測(cè)量，即重疊的周期性結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)多個(gè)參數(shù)pi(p1、p2、p3等)建立目標(biāo)的參數(shù)化模型。這些參數(shù)可以表示例如1d周期性結(jié)構(gòu)中的側(cè)壁的角度、特征的高度或深度、特征的寬度等。目標(biāo)材料和下層/覆蓋層的屬性也由諸如(在測(cè)量輻射光束中存在的特定波長(zhǎng)處的)折射率等參數(shù)表示。此外，可以定義與測(cè)量光束和測(cè)量相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，諸如波長(zhǎng)、偏振等。因此，雖然目標(biāo)可以被數(shù)十個(gè)參數(shù)定義，但是模型將會(huì)定義這些中的許多參數(shù)以具有確定的值，而其他參數(shù)則是可變的或“浮動(dòng)的”參數(shù)。此外，一些浮動(dòng)參數(shù)可以被允許改變而不是完全獨(dú)立的浮動(dòng)參數(shù)。

此外，在該模型中，與測(cè)量配方的值(即，與測(cè)量光束和測(cè)量相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，諸如波長(zhǎng)、偏振等)一起，參數(shù)被提供，目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的標(biāo)稱尺寸、任何材料的標(biāo)稱值(例如折射率等)等，并且然后在模擬中被處理。在實(shí)施例中，標(biāo)稱值可以包括測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，測(cè)量數(shù)據(jù)可以包括使用度量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量，并且標(biāo)稱值根據(jù)這種測(cè)量來重建。在模擬中，表示形狀的參數(shù)以及模型的不同元素的光學(xué)屬性用于計(jì)算目標(biāo)的散射屬性，例如使用嚴(yán)格的光學(xué)衍射方法，諸如rcwa或任何其他麥克斯韋等式求解器。這給出了目標(biāo)的估計(jì)或模型衍射圖案。

此外，在模擬中，上部周期性結(jié)構(gòu)相對(duì)于下部周期性結(jié)構(gòu)的與x＝0相對(duì)應(yīng)的位置被定義，即使結(jié)構(gòu)不對(duì)稱可能使這種位置被不精確地限定。在實(shí)施例中，用戶(例如，器件制造商)可以基于例如工藝的物理解釋或模型或其他方法(諸如與電套刻測(cè)量或裝置良率的相關(guān)性)來給出用以定義該位置的輸入。該位置可以例如通過預(yù)期結(jié)構(gòu)形狀(沒有任何工藝引起的不對(duì)稱)的知識(shí)來定義。在實(shí)施例中，用戶可以用位置的不同定義重新運(yùn)行模擬。該位置可以被定義(或重新定義)，使得來自目標(biāo)的測(cè)量結(jié)果在器件設(shè)計(jì)的公差之內(nèi)。也就是說，例如，該位置可以被定義(或重新定義)，使得套刻誤差至少在器件設(shè)計(jì)的套刻預(yù)算內(nèi)，期望地在套刻預(yù)算內(nèi)。

一旦定義了對(duì)應(yīng)于x＝0的位置，模擬器在實(shí)施例中針對(duì)給定目標(biāo)堆疊以及針對(duì)周期性結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)給定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而計(jì)算δi值。因此，在實(shí)施例中，可以根據(jù)在檢測(cè)器上的像素處確定的正負(fù)第一衍射階分量之間的強(qiáng)度增量(例如，在光瞳面中或在圖像平面中)來計(jì)算不對(duì)稱引起的誤差。在光瞳面處有檢測(cè)的情況下，可以標(biāo)識(shí)即使是少量的不對(duì)稱也具有相對(duì)大的不對(duì)稱引起的誤差的像素；這些像素可以從整個(gè)光瞳面的不對(duì)稱引起的誤差的計(jì)算中排除?？梢酝ㄟ^數(shù)值計(jì)算來計(jì)算不對(duì)稱引起的誤差，以模擬具有不對(duì)稱性的模型上的特定測(cè)量設(shè)備測(cè)量。這種計(jì)算的實(shí)施例在美國專利申請(qǐng)公開2006/0033921中公開，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。此外，可以在不同的橫向移位(x的不同值)處計(jì)算不對(duì)稱引起的誤差，以解決在這種不同橫向位移處的不對(duì)稱引起的誤差的差異。例如，參見美國專利申請(qǐng)公開2012/0013881，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

因此，模擬器可以將一個(gè)或多個(gè)特定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱應(yīng)用于給定的目標(biāo)堆疊以產(chǎn)生δi的值，其然后可以用于計(jì)算(使用例如等式(3))由特定的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱引起的kos和xos的值。

此外，術(shù)語kos和xos通過比例因子g彼此相關(guān)(例如，線性相關(guān))

xos＝g×kos(4)

也就是說，可以從模擬中根據(jù)kos和xos的計(jì)算值來確定比例因子g。

因此，如果實(shí)際目標(biāo)的堆疊的性質(zhì)是已知的，并且實(shí)際目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的“類型”是已知的，則可以確定來自模擬的g的特定相關(guān)值，其與實(shí)際目標(biāo)相關(guān)并且對(duì)實(shí)際目標(biāo)有效。利用來自模擬的g值，等式(4)可以用于根據(jù)與實(shí)際目標(biāo)相關(guān)的測(cè)量的不對(duì)稱偏移kos計(jì)算實(shí)際目標(biāo)的位置移位xos，該kos值可以使用例如一種或多種上述技術(shù)來計(jì)算或測(cè)量。

因此，存在至少兩個(gè)進(jìn)一步的考慮，以從與實(shí)際目標(biāo)相關(guān)的模擬(實(shí)際目標(biāo)的堆疊的性質(zhì)和實(shí)際目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的“類型”)得到g的適當(dāng)值。例如，不對(duì)稱的實(shí)際“類型”(例如，形狀)通常不是先驗(yàn)知道的。結(jié)構(gòu)不對(duì)稱可以是例如側(cè)壁角度不對(duì)稱、底面角度不對(duì)稱、頂面角度不對(duì)稱、某種其他類型的不對(duì)稱或其任何組合。在分段周期性結(jié)構(gòu)的情況下(例如，光柵具有周期性線和間隔，其中線本身在例如與周期方向正交的方向上進(jìn)一步分割)，還可能需要考慮不同分段之間的不對(duì)稱(不平衡)的可能性。

因此，在實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量來重構(gòu)目標(biāo)的不對(duì)稱(不對(duì)稱模型)的“類型”。例如，每種類型的不對(duì)稱根據(jù)波長(zhǎng)和偏振而具有kos和/或套刻的值的特定“指紋”。因此，對(duì)于各種測(cè)量配方(例如，各種波長(zhǎng)和/或偏振(期望地也在襯底上的各個(gè)位置))測(cè)量實(shí)際目標(biāo)的kos和/或套刻的值使得將這些測(cè)量能夠與“指紋”進(jìn)行比較以確定哪個(gè)“指紋”與測(cè)量的kos和/或套刻變化最佳擬合，并且從而標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱類型。

圖10(a)示出了描繪針對(duì)finfet堆疊中的兩種不同類型的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(由線1100所示的側(cè)壁角度結(jié)構(gòu)不對(duì)稱和由線1102所示的間隔物不平衡結(jié)構(gòu)不對(duì)稱)的作為te偏振的波長(zhǎng)的函數(shù)的kos變化的示例圖。圖10(b)示出了側(cè)壁角度不對(duì)稱的示例，其中特征的側(cè)壁并非如預(yù)期那樣是豎直的。側(cè)壁角度不對(duì)稱可以例如由蝕刻步驟引起。圖10(c)示出了間隔物不平衡的示例，其中至少一對(duì)特征之間的間隔不同于至少另一對(duì)特征之間的間隔。間隔物不平衡可以例如由間隔物圖案化步驟引起。

從圖10(a)可以看出，這兩種類型的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱在波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有顯著不同的變化。這意味著多波長(zhǎng)測(cè)量可以通過將這些多波長(zhǎng)測(cè)量與“指紋”進(jìn)行比較來標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型，以找到最佳擬合來標(biāo)識(shí)實(shí)際目標(biāo)中的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的“類型”。通過對(duì)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的“類型”的知識(shí)，可以使用例如等式(4)，使用來自針對(duì)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的確定的“類型”產(chǎn)生的模擬的kos和xos的值來導(dǎo)出g的值。

如將理解的，可以針對(duì)不同的偏振、照射模式等和/或針對(duì)其它結(jié)構(gòu)不對(duì)稱獲得“指紋”的數(shù)據(jù)。因此，在實(shí)施例中，可以存在不同特定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱及其組合的“指紋”庫，其中“指紋”例如是數(shù)據(jù)的集合或者表示數(shù)據(jù)的構(gòu)造、表示數(shù)據(jù)的這樣的公式、表示數(shù)據(jù)的圖形線等。雖然針對(duì)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的特定種類(例如，側(cè)壁角度、間隔物不平衡等)描述了“指紋”，但是“指紋”也可以表示不同種類的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的組合(例如，側(cè)壁角度和間隔物不平衡二者)。因此，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性的類型并不局限于一種結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，盡管在實(shí)踐中，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性趨向于是一種結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，或由一種結(jié)構(gòu)不對(duì)稱所主導(dǎo)。

此外，如上所述，實(shí)際堆疊的性質(zhì)可能不是以足夠的精度已知的。由于工藝變化(例如，由于目標(biāo)通常共享器件的材料層，器件開發(fā)的研發(fā)階段自然誘發(fā)或故意引發(fā))，目標(biāo)的實(shí)際堆疊可能不同于模擬中使用的標(biāo)稱堆疊。換句話說，堆疊可能有變化。

因此，在實(shí)施例中，確定在光學(xué)測(cè)量的哪一個(gè)或多個(gè)配方處比例因子g對(duì)于工藝變化具有低敏感度(例如，最不敏感)，該配方是光學(xué)測(cè)量的波長(zhǎng)、偏振等的設(shè)置。這意味著，使用該配方，即使在存在堆疊變化的情況下，也可以根據(jù)該配方的測(cè)量的kos來精確地計(jì)算不對(duì)稱引起的位置偏移xos。

工藝變化可以包括選自以下中的一種或多種：堆疊材料的變化(例如，折射率的變化)、材料厚度的變化(例如，覆蓋材料的變化)、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的大小的變化等。在實(shí)施例中，工藝變化可以是除了結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型本身之外的堆疊的任何變化，因?yàn)樘囟üに嚨慕Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型通常保持相當(dāng)恒定但是結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的大小的變化(例如，側(cè)壁傾斜角度變化、間隔物不平衡的寬度變化等)可能發(fā)生。

為了確定g對(duì)工藝變化的敏感度，從等式(4)可以看出，根據(jù)以下等式，位置偏移xos的變化δxos由比例因子g的工藝引起的變化δg與測(cè)量的kos的誤差δkos的組合引起：

δxos＝δg×kos+g×δkos(5)

盡管第二項(xiàng)g×δkos與測(cè)量誤差有關(guān)，并且可以通過例如求平均或者一個(gè)或多個(gè)其它測(cè)量誤差校正技術(shù)進(jìn)行校正，但是第一項(xiàng)δg×kos需要被評(píng)估以確定對(duì)于哪個(gè)配方比例因子g對(duì)于工藝變化具有低敏感度(例如，最小敏感度)。為此，在對(duì)工藝變化的模擬中，評(píng)估項(xiàng)δg×kos。也就是說，在用于各種不同的光學(xué)測(cè)量配方的模擬中進(jìn)行工藝參數(shù)的擾動(dòng)(例如，根據(jù)蒙特卡羅方法的擾動(dòng))。圖11(a)描繪了示出針對(duì)在模擬中建模的并且在模擬中受到工藝變化擾動(dòng)的典型finfet堆疊的作為光學(xué)測(cè)量配方的波長(zhǎng)λ的函數(shù)的δg·kos(任意單位)的模擬值的示例圖?？梢钥闯?，在約720nm的波長(zhǎng)處，由于堆疊變化引起的位置誤差的變化是最小的。因此，即使在存在堆疊誤差的情況下，可以從該配方處的測(cè)量的kos和來自模擬器的g的值精確地計(jì)算不對(duì)稱引起的位置偏移xos。

作為比較，圖11(b)描繪了作為波長(zhǎng)的函數(shù)的標(biāo)稱堆疊敏感度的示例圖。堆疊敏感度可以被理解為隨著套刻由于目標(biāo)(例如，諸如光柵的周期性結(jié)構(gòu))層之間的衍射而改變，信號(hào)強(qiáng)度的變化有多大的測(cè)量。從圖11(b)可以看出，出于不對(duì)稱引起的位置偏移的目的，對(duì)于工藝變化最為魯棒的波長(zhǎng)不一定是具有最高堆疊敏感度的波長(zhǎng)。因此，如果光學(xué)測(cè)量配方的波長(zhǎng)針對(duì)最高的堆疊敏感度進(jìn)行了優(yōu)化(為了獲得最佳的總測(cè)量不確定度(tmu))，則配方將獲得良好的tmu，但具有相對(duì)較差的不對(duì)稱魯棒性。

參考圖12，提供了流程圖，其示出了根據(jù)實(shí)施例的確定目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱參數(shù)并且應(yīng)用不對(duì)稱參數(shù)的方法。在1200處，獲得實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)可以是如本文所述的基于衍射的測(cè)量數(shù)據(jù)。

在1210處，執(zhí)行堆疊調(diào)整處理。在實(shí)施例中，評(píng)估測(cè)量數(shù)據(jù)以確定實(shí)際目標(biāo)的不對(duì)稱的類型。在實(shí)施例中，確定目標(biāo)的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的類型包括：根據(jù)光學(xué)測(cè)量的參數(shù)，評(píng)估來自目標(biāo)的測(cè)量的套刻的確定值或來自目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的依賴于工藝的比例因子偏移(例如，kos)的確定值。在實(shí)施例中，光學(xué)測(cè)量的參數(shù)包括光學(xué)測(cè)量的測(cè)量光束的波長(zhǎng)和/或偏振。在實(shí)施例中，評(píng)估確定值包括確定以下兩者之間的擬合：(i)確定值，或者表示確定值的構(gòu)造(例如，等式、線等)，以及(ii)作為光學(xué)測(cè)量的參數(shù)的函數(shù)的套刻或依賴于工藝的比例因子偏移的值的一個(gè)或多個(gè)指紋集，或者表示值的指紋集的一個(gè)或多個(gè)指紋構(gòu)造，每個(gè)指紋集或指紋構(gòu)造表示不同類型的不對(duì)稱。因此，如上所述，在實(shí)施例中，這種評(píng)估可以包括將用于各種測(cè)量配方(例如，各種波長(zhǎng)和/或偏振)的實(shí)際目標(biāo)的套刻或kos的測(cè)量值與作為波長(zhǎng)和/或偏振的函數(shù)的套刻或kos的一個(gè)或多個(gè)“指紋”(其分別標(biāo)識(shí)特定類型的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱)進(jìn)行比較，以便確定哪個(gè)“指紋”與所測(cè)量的套刻或kos變化具有最佳擬合，并且因此標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱類型。

此外，執(zhí)行目標(biāo)的模擬表示的光學(xué)測(cè)量的模擬以確定與不對(duì)稱類型相關(guān)聯(lián)的不對(duì)稱參數(shù)(1230)的值。在實(shí)施例中，根據(jù)模擬來確定使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的依賴于工藝的比例因子偏移(例如，kos)的值以及使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的位置偏移(例如，xos)的值。在實(shí)施例中，如上所述，模擬器針對(duì)給定目標(biāo)堆疊以及針對(duì)周期性結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)給定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而計(jì)算δi值。也就是說，模擬器可以將一個(gè)或多個(gè)特定的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱應(yīng)用于給定的目標(biāo)堆疊以產(chǎn)生δi的值，其然后可以用于(使用例如等式(3))計(jì)算由特定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱引起的kos和xos的值。在實(shí)施例中，對(duì)于指定的不對(duì)稱，覆蓋的周期性結(jié)構(gòu)的光學(xué)測(cè)量的模擬被設(shè)置為零的橫向移位。因此，所確定的不對(duì)稱類型可以用于定義模擬的給定的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱或從多個(gè)模擬結(jié)構(gòu)不對(duì)稱中選擇期望的數(shù)據(jù)。

因此，根據(jù)kos和xos的值，可以確定不對(duì)稱參數(shù)(1230)，例如比例因子g，其將使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的位置偏移(例如xos)與使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的依賴于過程的比例因子偏移(例如kos)相關(guān)。不對(duì)稱參數(shù)(例如比例因子g)可以用于進(jìn)行校正，設(shè)計(jì)目標(biāo)等。在實(shí)施例中，不對(duì)稱參數(shù)可以是使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的位置偏移，例如xos的值。在實(shí)施例中，如上所述使用比例因子g以及使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的依賴于工藝的比例因子偏移的測(cè)量值(例如，kos的測(cè)量值)來確定位置偏移。

在1220處，執(zhí)行工藝魯棒性評(píng)估。在實(shí)施例中，分析不對(duì)稱參數(shù)對(duì)與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)形成參數(shù)的變化的敏感度。也就是說，在實(shí)施例中，確定在光學(xué)測(cè)量的哪一個(gè)或多個(gè)配方(配方是光學(xué)測(cè)量的波長(zhǎng)、偏振等的設(shè)置)下不對(duì)稱參數(shù)(例如，比例因子g)對(duì)目標(biāo)形成參數(shù)的變化(例如，工藝變化)具有低敏感度(例如，最不敏感)。因此，在實(shí)施例中，敏感度的分析包括針對(duì)不對(duì)稱參數(shù)對(duì)于目標(biāo)形成參數(shù)的變化的敏感度的最小值確定光學(xué)測(cè)量的參數(shù)的值，例如光學(xué)測(cè)量的測(cè)量光束的波長(zhǎng)和/或偏振。在實(shí)施例中，分析包括執(zhí)行模擬。例如，在對(duì)工藝變化的模擬中評(píng)估項(xiàng)δg×kos。也就是說，在用于各種不同的光學(xué)測(cè)量配方的模擬中進(jìn)行工藝參數(shù)的擾動(dòng)，并且具有例如δg×kos的最低值的配方用于選擇實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量的配方并且根據(jù)模擬選擇不對(duì)稱參數(shù)，例如g的特定值。

在1230處，提供確定的不對(duì)稱參數(shù)(在這種情況下是比例因子g)用于在目標(biāo)的設(shè)計(jì)中的測(cè)量的校正等。如由1235所示，可以在將目標(biāo)用于批量制造之前在準(zhǔn)備或開發(fā)階段進(jìn)行堆疊調(diào)整和/或工藝魯棒性分析。另外地或替代地，可以在批量制造期間執(zhí)行堆疊調(diào)整和/或工藝魯棒性分析。在這種情況下，測(cè)量數(shù)據(jù)可以來自例如目標(biāo)的稀疏采樣以促進(jìn)產(chǎn)量。

在1295處，描繪了確定的不對(duì)稱參數(shù)(在這種情況下是比例因子g)用于校正實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量的示例性使用。也就是說，在實(shí)施例中，將確定的不對(duì)稱參數(shù)應(yīng)用于在大量制造期間進(jìn)行的目標(biāo)的測(cè)量。在實(shí)施例中，測(cè)量可以來自目標(biāo)的密集采樣。因此，在實(shí)施例中，所確定的不對(duì)稱參數(shù)可以向前饋送到進(jìn)行對(duì)實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量的工藝。此外，可以將不對(duì)稱參數(shù)(例如比例因子g)對(duì)于目標(biāo)形成參數(shù)的變化(例如工藝變化)具有低敏感度(例如最不敏感)的光學(xué)測(cè)量的配方(配方是光學(xué)測(cè)量的波長(zhǎng)的設(shè)置、偏振的設(shè)置等)向前饋送到對(duì)實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量的工藝。

在1260處，使用例如不對(duì)稱參數(shù)(例如比例因子g)對(duì)目標(biāo)形成參數(shù)的變化(例如工藝變化)具有低敏感度(例如最不敏感)的光學(xué)測(cè)量的配方1250(配方是光學(xué)測(cè)量的波長(zhǎng)的設(shè)置、偏振的設(shè)置等)來獲得實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)可以是如本文所述的基于衍射的測(cè)量數(shù)據(jù)。使用如在工藝魯棒性分析1220中確定的不對(duì)稱參數(shù)(例如比例因子g)對(duì)目標(biāo)形成參數(shù)的變化(例如工藝變化)具有低敏感度(例如最不敏感)的光學(xué)測(cè)量配方(配方是光學(xué)測(cè)量的波長(zhǎng)、偏振等的設(shè)置)來得到該測(cè)量數(shù)據(jù)。如下所述，測(cè)量數(shù)據(jù)可以包括使用例如具有三個(gè)或更多個(gè)不同的偏差值的復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)捕獲的測(cè)量數(shù)據(jù)。

在1270處，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，確定使用目標(biāo)的測(cè)量的由于不對(duì)稱而導(dǎo)致的依賴于工藝的比例因子偏移(例如kos)的值。如上所述，可以使用一種或多種各種技術(shù)來確定依賴于工藝的比例因子偏移的值。例如，如上所述，其可以使用例如具有三個(gè)或更多個(gè)不同偏差值的復(fù)合周期性結(jié)構(gòu)的測(cè)量數(shù)據(jù)來確定。

在1280處，使用不對(duì)稱參數(shù)1240(例如比例因子g)來確定結(jié)構(gòu)不對(duì)稱對(duì)實(shí)際目標(biāo)的測(cè)量的影響。在實(shí)施例中，不對(duì)稱參數(shù)(例如比例因子g)與依賴于工藝的比例因子偏移1270的值組合。也就是說，等式(4)可以用于獲得由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而導(dǎo)致的位置移位，例如xos。如果目標(biāo)的測(cè)量是測(cè)量實(shí)際目標(biāo)的套刻ov，位置移位轉(zhuǎn)化為實(shí)際套刻的變化，例如δova。因此，在1290處，套刻測(cè)量可以被校正以解決結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。

某一層的工藝堆疊可能會(huì)顯著超過標(biāo)稱值。典型的現(xiàn)有目標(biāo)不能處理工藝堆疊的大變化(即，工藝變化)。此外，使用典型的基于衍射的套刻目標(biāo)來測(cè)量一對(duì)層之間的套刻。但是，需要在不僅單個(gè)層對(duì)之間而且在多個(gè)層對(duì)之間進(jìn)行套刻測(cè)量。因此，根據(jù)實(shí)施例，提供了一種衍射度量目標(biāo)，其包括總體尺寸小的多光柵目標(biāo)簇(單個(gè)光柵簇)，但包括一組多設(shè)計(jì)光柵；為了方便參考，該目標(biāo)被稱為擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)。本文中描述的技術(shù)可以應(yīng)用于擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)。

對(duì)于例如過程開發(fā)，來自擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的一個(gè)子集合的光柵可以用于某個(gè)工藝堆疊條件，而來自擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的另一子集合的光柵可以用于另一工藝堆疊條件，因此能夠解決工藝堆疊的顯著變化。替代地或另外地，對(duì)于例如多層套刻，來自擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的一個(gè)子集合的光柵可以用于某一層對(duì)，而擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的另一子集合可以用于另一層對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)多層套刻。

因此，在顯著工藝堆疊變化的情形下(例如無法正確地通過度量目標(biāo)的特定光柵設(shè)計(jì)而處理的工藝堆疊的變化)，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)允許進(jìn)行如果對(duì)工藝堆疊做出改變則將增加成功測(cè)量結(jié)果的機(jī)會(huì)的顯著不同設(shè)計(jì)(所有在目標(biāo)的合理尺寸內(nèi))。這將由于存在積極主動(dòng)地預(yù)期工藝堆疊變化的不同設(shè)計(jì)而增加首次測(cè)量成功的機(jī)會(huì)。并且，在多套刻測(cè)量的情形下，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)允許在一個(gè)測(cè)量序列中測(cè)量多層之間的套刻。即，在實(shí)施例中，可以在一個(gè)測(cè)量序列中測(cè)量多個(gè)層對(duì)，并且在實(shí)施例中，可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)層對(duì)的衍射數(shù)據(jù)。

通過在擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)中具有不同設(shè)計(jì)的光柵，可以通過其中具有光柵的不同設(shè)計(jì)集合的單個(gè)度量目標(biāo)來處理在工藝堆疊和/或多層中的顯著變化。因此，可以大大降低針對(duì)每個(gè)不同單獨(dú)目標(biāo)而產(chǎn)生不同圖案化裝置(例如掩模)的成本和/或測(cè)量時(shí)間的成本。進(jìn)一步，通過擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的相對(duì)較小尺寸，可以大大減小用于多個(gè)不同單獨(dú)目標(biāo)的目標(biāo)“占地面積”(即，用于容納這些單獨(dú)層對(duì)目標(biāo)的圖案化裝置圖案上的可用間隔)的成本以及由于增大的測(cè)量時(shí)間導(dǎo)致的生產(chǎn)量的成本。因此，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)可以將所有這些多個(gè)目標(biāo)置于單個(gè)目標(biāo)簇內(nèi)，該單個(gè)目標(biāo)簇從占地面積的角度看足夠小，并且與多個(gè)單獨(dú)目標(biāo)相比在測(cè)量時(shí)間方面也更受歡迎。

參照?qǐng)D13，示出了擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800的實(shí)施例。擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800包括多個(gè)子目標(biāo)，在該示例中為四個(gè)衍射子目標(biāo)802、804、806、808。如將理解的，可以提供不同數(shù)目的子目標(biāo)。例如，可以僅提供兩個(gè)子目標(biāo)。替代地，可以提供三個(gè)、五個(gè)、六個(gè)、七個(gè)、八個(gè)等子目標(biāo)。在實(shí)施例中，每個(gè)子目標(biāo)802至808通過間隙820與相鄰子目標(biāo)分隔。在實(shí)施例中，間隙是200nm或更大，250nm或更大，350nm或更大，500nm或更大，750nm或更大，或者1μm或更大。間隙便于子目標(biāo)的重構(gòu)使得它們可以被單獨(dú)地標(biāo)識(shí)。進(jìn)一步，間隙可以有助于防止從一個(gè)子目標(biāo)延伸到另一子目標(biāo)之上的衍射的串?dāng)_。

每個(gè)子目標(biāo)包括周期性結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，每個(gè)子目標(biāo)包括至少一對(duì)周期性結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，每個(gè)子目標(biāo)包括至少兩對(duì)周期性結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，在子目標(biāo)中的周期性結(jié)構(gòu)的特征(例如線條)沿相同方向延伸。在實(shí)施例中，子目標(biāo)的至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)可以具有沿基本上與子目標(biāo)的另一周期性結(jié)構(gòu)的線條所延伸的方向垂直的方向延伸的線條。在實(shí)施例中，一個(gè)子目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的特征所延伸的方向可以不同于另一子目標(biāo)。

在實(shí)施例中，如圖13所示，每個(gè)子目標(biāo)具有第一對(duì)周期性結(jié)構(gòu)810和第二對(duì)周期性結(jié)構(gòu)812，第一對(duì)周期性結(jié)構(gòu)810具有沿第一方向延伸的線條，并且第二對(duì)周期性結(jié)構(gòu)812具有沿基本上垂直于第一方向的第二方向延伸的線條。在該示例中，每個(gè)子目標(biāo)802至808具有與圖4的目標(biāo)類似的總體布局。即，每個(gè)子目標(biāo)具有第一對(duì)光柵和第二對(duì)光柵，第一對(duì)光柵具有在相對(duì)的角落中沿x方向延伸的線條，并且第二對(duì)光柵具有在相對(duì)的角落中沿y方向延伸至第一對(duì)光柵的線條。然而，子目標(biāo)的布局可以不同于圖13所示的布局。例如，周期性結(jié)構(gòu)的位置可以不同。作為另一示例，一對(duì)周期性結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和/或?qū)挾瓤梢圆煌诹硪粚?duì)周期性結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和/或?qū)挾取?/p>

子目標(biāo)802至808具有如此尺寸以使得它們可以完全或至少部分地安裝在與圖4的目標(biāo)相同的連續(xù)區(qū)域內(nèi)。例如，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800可以具有等于或在25μm×25μm內(nèi)、等于或在20μm×20μm內(nèi)、等于或在16μm×16μm內(nèi)、等于或在12μm×12μm內(nèi)、等于或在10μm×10μm內(nèi)、或者等于或在8μm×8μm內(nèi)的外部尺寸。在實(shí)施例中，每個(gè)子目標(biāo)的至少部分在襯底上的某一尺寸的連續(xù)區(qū)域內(nèi)。在實(shí)施例中，多個(gè)子目標(biāo)的每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的至少部分在襯底上的某一尺寸的連續(xù)區(qū)域內(nèi)。在實(shí)施例中，多個(gè)子目標(biāo)的每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)在襯底上的某一尺寸的連續(xù)區(qū)域內(nèi)。在實(shí)施例中，該某一尺寸小于或等于1000μm²，小于等于900μm²，小于或等于800μm²，小于或等于700μm²，小于或等于600μm²，小于或等于500μm²，小于或等于450μm²，小于或等于400μm²，小于或等于350μm²，小于或等于300μm²，小于或等于250μm²，小于或等于200μm²，小于或等于150μm²，或者小于或等于100μm²。在實(shí)施例中，子目標(biāo)802至808的周期性結(jié)構(gòu)中的每個(gè)不小于約3μm×3μm，或者不小于約4μm×4μm。在實(shí)施例中，子目標(biāo)802至808的周期性結(jié)構(gòu)中的每個(gè)不小于約9μm²或者不小于約16μm²。

在實(shí)施例中，每個(gè)子目標(biāo)的至少部分在襯底上的測(cè)量光斑的區(qū)域內(nèi)(例如在測(cè)量光斑的寬度內(nèi))。在實(shí)施例中，多個(gè)子目標(biāo)的每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的至少部分在襯底上的測(cè)量光斑的區(qū)域內(nèi)(例如在測(cè)量光斑的寬度內(nèi))。在實(shí)施例中，多個(gè)子目標(biāo)的每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)在襯底上的測(cè)量光斑的區(qū)域內(nèi)(例如在測(cè)量光斑的寬度內(nèi))。在實(shí)施例中，測(cè)量光斑具有如下的寬度(例如直徑)：約35μm或更小，約30μm或更小，約25μm或更小，約20μm或更小，約15μm或更小，或者約10μm或更小。因此，在實(shí)施例中，可以在一個(gè)測(cè)量序列中測(cè)量多個(gè)子目標(biāo)，并且在實(shí)施例中，可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)子目標(biāo)的衍射數(shù)據(jù)。

類似于圖4的目標(biāo)，多個(gè)子目標(biāo)至少部分地覆蓋另一周期性結(jié)構(gòu)(僅為了清楚起見在圖13中未示出其他周期性結(jié)構(gòu))。在實(shí)施例中，子目標(biāo)802至806中的每個(gè)至少部分地覆蓋相應(yīng)的周期性結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800覆蓋第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800。在該情形下，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800的多個(gè)子目標(biāo)802至806中的每個(gè)將覆蓋第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800的相應(yīng)的子目標(biāo)802至806。在實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800可以在一個(gè)層中，而第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800可以在另一層中。在實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)800可以在一個(gè)層中，而第二擴(kuò)展操作范圍的度量目標(biāo)800的多個(gè)子目標(biāo)中的每個(gè)可以在不同的層中。

進(jìn)一步，除了在單個(gè)布局內(nèi)制造多個(gè)子目標(biāo)之外，針對(duì)(a)不同的工藝條件、和/或(b)用于多層套刻的不同層對(duì)來設(shè)計(jì)多個(gè)子目標(biāo)中的每個(gè)。換言之，在實(shí)施例中，多個(gè)子目標(biāo)的第一子目標(biāo)802具有與多個(gè)子目標(biāo)的第二子目標(biāo)804不同的設(shè)計(jì)。在實(shí)施例中，子目標(biāo)802至808中的每個(gè)可以具有不同的設(shè)計(jì)。在實(shí)施例中，多個(gè)子目標(biāo)的兩個(gè)或更多個(gè)子目標(biāo)802、808可以具有與多個(gè)子目標(biāo)的兩個(gè)或更多個(gè)其他子目標(biāo)804、806不同的設(shè)計(jì)。

參照?qǐng)D14，示出了具有針對(duì)不同工藝條件設(shè)計(jì)的多個(gè)子目標(biāo)的(圖13的設(shè)計(jì)的)擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900、902的示例的使用。為了便于參考，在圖14中以一行示出了子目標(biāo)802、804、806、808。如從圖13的布局將理解的，圖14中的子目標(biāo)806、808實(shí)際上會(huì)分別位于圖14中的子目標(biāo)802、804的“前面”或“后面”，即，分別在紙面內(nèi)或外。進(jìn)一步，在該實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900在一個(gè)層處，而第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902在另一層處。即，在圖14中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)在頂層處，而第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)在第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900下方的單個(gè)層中，使得第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)至少部分地覆蓋第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的相應(yīng)的子目標(biāo)802、804、806、808。

在圖14的示例中，針對(duì)不同的工藝堆疊設(shè)計(jì)子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)。在該示例中，針對(duì)具有100nm的第一層904和100nm的第二層906的工藝堆疊而設(shè)計(jì)子目標(biāo)802，針對(duì)具有100nm的第一層904和110nm的第二層906的不同工藝堆疊而設(shè)計(jì)子目標(biāo)804，針對(duì)具有110nm的第一層904和110nm的第二層906的不同工藝堆疊而設(shè)計(jì)子目標(biāo)806，以及針對(duì)具有120nm的第一層904和110nm的第二層906的工藝堆疊而設(shè)計(jì)子目標(biāo)808。如將理解的，不同工藝堆疊的條件可以不同于在該示例中使用的那些。例如，工藝條件可以是除了層厚度之外的其他。其他工藝條件可以包括折射率、層材料、刻蝕速率、烘焙溫度、曝光聚焦、曝光劑量等。進(jìn)一步，盡管在該實(shí)施例中，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900與其所覆蓋的相關(guān)擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902不同地設(shè)計(jì)(例如在圖14中，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902中的光柵線條被分割，而擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900中的那些不被分割)，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900和擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902可以相同。進(jìn)一步，盡管能夠成功地在圖14中測(cè)量4個(gè)不同工藝堆疊，但是可以存在能夠成功地被測(cè)量的不同數(shù)目的工藝堆疊。

在設(shè)計(jì)差異方面，在實(shí)施例中，差異是在子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)與子目標(biāo)802、804、806、808中的另一個(gè)之間的周期性結(jié)構(gòu)的節(jié)距的差異。在實(shí)施例中，從100nm至1000nm的范圍選擇節(jié)距。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)差異是在子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)與子目標(biāo)802、804、806、808中的另一個(gè)之間的周期性結(jié)構(gòu)的特征(例如線條)或間隔寬度的差異。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)差異是在子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)與子目標(biāo)802、804、806、808中的另一個(gè)之間的周期性結(jié)構(gòu)的特征分割的差異(例如虛線，而不是實(shí)線)。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)差異是在子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)與子目標(biāo)802、804、806、808中的另一個(gè)之間的周期性結(jié)構(gòu)的偏差(例如量和/或方向)的差異。在實(shí)施例中，在1nm至60nm的范圍中選擇偏差。箭頭示出偏差方向的實(shí)施例。誠然，不需要偏差。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)差異是覆蓋的擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)之間的線條或間隔寬度的差異(例如在“頂部和底部cd”的差異)，例如第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)的線條或間隔寬度不同于覆蓋的第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)的線條或間隔寬度。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)差異是子目標(biāo)802、804、806、808與它們相關(guān)聯(lián)的周期性結(jié)構(gòu)的布局的差異。在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)差異是在子目標(biāo)802、804、806、808中的至少一個(gè)與子目標(biāo)802、804、806、808中的另一個(gè)之間用于測(cè)量光束的最優(yōu)波長(zhǎng)的差異。如果相同波長(zhǎng)測(cè)量配方用于子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)，則可以優(yōu)化子目標(biāo)802、804、806、808以接受在每個(gè)子目標(biāo)上的最小性能損失?；蛘撸趯?shí)施例中，多個(gè)波長(zhǎng)可以用于多個(gè)子目標(biāo)，或者波長(zhǎng)可以分離出施加至子目標(biāo)的寬帶輻射。如將理解的，可以使用設(shè)計(jì)參數(shù)的組合。

因此，在實(shí)施例中，在第一示例中可以將擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900、902提供至具有子目標(biāo)802的特性的工藝堆疊，即，具有100nm的第一層904和100nm的第二層906的工藝堆疊。因此，當(dāng)進(jìn)行對(duì)那些擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900、902的測(cè)量時(shí)，來自子目標(biāo)802的測(cè)量結(jié)果將對(duì)于該工藝堆疊是良好的，而來自子目標(biāo)804、806和808的測(cè)量結(jié)果將不會(huì)如此。但是，便利地，在第二示例中可以將相同的擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900、902提供至具有子目標(biāo)804的特性的工藝堆疊，即，具有100nm的第一層904和110nm的第二層906的工藝堆疊。因此，當(dāng)在該不同的工藝堆疊中進(jìn)行對(duì)那些擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900、902的測(cè)量時(shí)，在該情形下來自子目標(biāo)804的測(cè)量結(jié)果將對(duì)于該工藝堆疊是良好的，而來自子目標(biāo)802、806和808的測(cè)量結(jié)果將不會(huì)如此。

為了確定測(cè)量結(jié)果是否良好，可以使用一個(gè)或多個(gè)不同技術(shù)。例如，在如上所述的第一示例中，可能根本沒有來自子目標(biāo)804、806和808的任何或顯著較弱的測(cè)量結(jié)果，因?yàn)樗鼈兪菬o法有效測(cè)量的。在另一示例中，可以針對(duì)每個(gè)子目標(biāo)測(cè)量殘差(例如套刻殘差)，并且子目標(biāo)之一的較低或最低殘差可以表示來自子目標(biāo)的測(cè)量結(jié)果是良好的。在另一示例中，可以通過另一工藝來測(cè)量相同參數(shù)(例如套刻)。作為示例，可以執(zhí)行電測(cè)試以確定參數(shù)的值，并且具有最接近由電測(cè)試所測(cè)量的值的子目標(biāo)可以表示來自子目標(biāo)的測(cè)量結(jié)果是良好的。

參照?qǐng)D15，示出了針對(duì)多層套刻具有多個(gè)子目標(biāo)的(圖13的設(shè)計(jì)的)擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)1000、1002的示例的使用。為了便于參考，在圖15中以一行示出了子目標(biāo)802、804、806、808。如從圖13的布局將理解，圖15中的子目標(biāo)806、808將實(shí)際上分別位于圖15中的子目標(biāo)802、804的“前面”或“后面”，即，分別在紙面內(nèi)或外。進(jìn)一步，在該實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900在一個(gè)層處，而第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902在不同層中具有多個(gè)子目標(biāo)中的每個(gè)。即，在圖15中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)在頂層處，并且第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)在第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900下方的不同層中，使得第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)至少部分地覆蓋第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的相應(yīng)的子目標(biāo)802、804、806、808。

在圖15的示例中，針對(duì)不同層而設(shè)計(jì)子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)。在該示例中，設(shè)計(jì)子目標(biāo)802以用于測(cè)量針對(duì)頂層和層1010的第一層對(duì)的套刻，設(shè)計(jì)子目標(biāo)804以用于測(cè)量針對(duì)頂層和層1008的第二層對(duì)的套刻，設(shè)計(jì)子目標(biāo)806以用于測(cè)量針對(duì)頂層和層1006的第三層對(duì)的套刻，以及設(shè)計(jì)子目標(biāo)808以用于測(cè)量針對(duì)頂層和層1004的第四層對(duì)的套刻。盡管在該示例中每個(gè)子目標(biāo)測(cè)量不同的層對(duì)，但是在實(shí)施例中，子目標(biāo)中的兩個(gè)或更多個(gè)可以測(cè)量第一層對(duì)，而一個(gè)或多個(gè)其他子目標(biāo)可以測(cè)量第二層對(duì)。進(jìn)一步，盡管能夠在圖15中測(cè)量4個(gè)不同層對(duì)，但是可以存在不同數(shù)目的能夠被測(cè)量的層對(duì)。

在該實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)具有相同的設(shè)計(jì)，并且第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808在設(shè)計(jì)方面與第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的子目標(biāo)802、804、806、808相同。然而，如上所述，第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的子目標(biāo)802、804、806、808中的兩個(gè)或更多個(gè)在不同的層中，而仍然位于第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的下方。在實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的一個(gè)或多個(gè)可以具有與第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的另外一個(gè)或多個(gè)不同的設(shè)計(jì)。在實(shí)施例中，第一擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)900的子目標(biāo)802、804、806、808中的一個(gè)或多個(gè)可以具有與第二擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)902的子目標(biāo)802、804、806、808中的一個(gè)或多個(gè)不同的設(shè)計(jì)。

在實(shí)施例中，由于子目標(biāo)802、804、806、808中的每個(gè)在擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)中的位置，可以容易地形成針對(duì)每個(gè)具體不同層對(duì)的套刻。此外，由于擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)針對(duì)每個(gè)不同層對(duì)具有子目標(biāo)802、804、806、808，可以在一個(gè)測(cè)量序列中進(jìn)行對(duì)多個(gè)不同層對(duì)的測(cè)量，例如，可以一次性捕獲關(guān)于不同層對(duì)中的每個(gè)的衍射信息。替代或除了單獨(dú)地使用每個(gè)不同層對(duì)的測(cè)得的套刻值之外，使用子目標(biāo)802、804、806、808的測(cè)量的平均、中位或其他統(tǒng)計(jì)值可以用于工藝控制。這在由于它們的小型而存在對(duì)于子目標(biāo)802、804、806、808中的一個(gè)或多個(gè)的特定可靠性的關(guān)心的情況下可能是有用的。統(tǒng)計(jì)值可以幫助消除異常。

因此，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)可以在例如工藝開發(fā)階段和多層套刻測(cè)量中打開與度量目標(biāo)一起工作的新方法。在先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)(例如，困難和變化的工藝和/或用于多圖案化(例如，雙重圖案化)的多層)中，器件設(shè)計(jì)者和制造商正在動(dòng)態(tài)地改變工藝堆疊和/或使用多個(gè)層，并且期望度量將工作。擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)可以向度量測(cè)量帶來更多的工藝魯棒性，并且增加在相對(duì)未知的工藝堆疊上度量的首次成功的機(jī)會(huì)。例如，如果擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的每個(gè)子目標(biāo)的至少部分在測(cè)量光斑的區(qū)域內(nèi)，則可以實(shí)現(xiàn)來自測(cè)量速度的益處。如果是這樣，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)可以增加例如在工藝條件可能未知的工藝堆疊上度量首次成功的機(jī)會(huì)。此外，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)可以使得能夠以在目標(biāo)“占用面積”、圖案化裝置制造和/或產(chǎn)量方面的成本降低來快速測(cè)量多層和/或處理工藝堆疊的顯著變化。而且，擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)可以在使用現(xiàn)有的度量設(shè)備的開發(fā)和/或制造現(xiàn)場(chǎng)處被使用，并且不需要改變傳感器硬件。

在實(shí)施例中，提供了一種用于設(shè)計(jì)度量目標(biāo)的系統(tǒng)和方法。在實(shí)施例中，度量目標(biāo)應(yīng)該適合于預(yù)期的不同的工藝堆疊和/或期望的測(cè)量。此外，度量目標(biāo)應(yīng)該能夠覆蓋典型的工藝變化(與不同工藝堆疊的顯著差異不同)。因此，在實(shí)施例中，采用設(shè)計(jì)方法來幫助確保度量目標(biāo)的魯棒性。也就是說，可以通過使用工藝堆疊信息的計(jì)算和/或模擬來設(shè)計(jì)包括其相關(guān)聯(lián)的周期性結(jié)構(gòu)的度量目標(biāo)，以幫助確保度量目標(biāo)的魯棒性。例如，對(duì)于用于不同工藝堆疊的擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)，可以針對(duì)與關(guān)聯(lián)于子目標(biāo)的特定不同工藝堆疊相關(guān)聯(lián)的預(yù)期的典型工藝變化而確定擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的每個(gè)子目標(biāo)的魯棒性。

如上所述，所提出的度量目標(biāo)設(shè)計(jì)可以經(jīng)受測(cè)試和/或模擬以便確認(rèn)它們的適用性和/或可行性，均從可印刷性和可檢測(cè)性角度來看。在商業(yè)環(huán)境中，良好的套刻掩?？蓹z測(cè)性可以視作是低的總測(cè)量不確定性以及短的移動(dòng)-獲取-移動(dòng)時(shí)間的組合，因?yàn)榫徛@取對(duì)于生產(chǎn)線的總生產(chǎn)量是有害時(shí)?，F(xiàn)代基于微衍射的套刻目標(biāo)(μdbo)可以在一側(cè)上在10至20μm的量級(jí)，其與諸如在監(jiān)控器襯底的上下文中所使用的那些的40×160μm²目標(biāo)相比，提供固有的低檢測(cè)信號(hào)。

另外地，一旦已經(jīng)選擇了滿足以上準(zhǔn)則的度量目標(biāo)，存在可檢測(cè)性將相對(duì)于典型工藝變化而改變的可能性，典型工藝變化諸如薄膜厚度變化、各種刻蝕偏差、和/或由刻蝕和/或拋光工藝誘發(fā)的幾何非對(duì)稱性。因此，可能有用的是選擇這樣的目標(biāo)，其具有與各種工藝變化對(duì)比的低可檢測(cè)性變化和低套刻/對(duì)準(zhǔn)變化。同樣地，將用于制造待成像的微電子器件的具體機(jī)器的指紋(印刷特性，包括例如透鏡像差)將通常影響度量目標(biāo)的成像和制造。因此可能有用的是確保度量目標(biāo)對(duì)指紋效應(yīng)有抵抗力，因?yàn)橐恍﹫D案將或多或少受到特定光刻指紋的影響。

因此，在實(shí)施例中，提供了一種用于設(shè)計(jì)度量目標(biāo)的方法。在實(shí)施例中，期望模擬各種度量目標(biāo)設(shè)計(jì)，以便確認(rèn)一個(gè)或多個(gè)所提出的度量目標(biāo)設(shè)計(jì)的適用性和/或可行性。

在用于模擬包括光刻和度量目標(biāo)的制造工藝的系統(tǒng)中，可以通過例如圖16所示的各個(gè)功能模塊來描述主要制造系統(tǒng)部件和/或工藝。參照?qǐng)D16，功能模塊可以包括設(shè)計(jì)布局模塊1300，其限定度量目標(biāo)(和/或微電子器件)設(shè)計(jì)圖案；圖案化裝置布局模塊1302，其限定如何基于目標(biāo)設(shè)計(jì)以多邊形來布局圖案化裝置圖案；圖案化裝置模型模塊1304，其對(duì)在模擬過程期間將要采用的像素化和連續(xù)色調(diào)圖案化裝置的物理屬性建模；光學(xué)模型模塊1306，其限定光刻系統(tǒng)的光學(xué)部件的性能；抗蝕劑模型模塊1308，其限定在給定工藝中所采用的抗蝕劑的性能；工藝模型模塊1310，其限定抗蝕劑顯影之后工藝(例如刻蝕)的性能；以及度量模塊1312，其限定與度量目標(biāo)一起使用的度量系統(tǒng)的性能以及因此在與度量系統(tǒng)一起使用時(shí)的度量目標(biāo)的性能。一個(gè)或多個(gè)模擬模塊的結(jié)果(例如預(yù)測(cè)輪廓和cd)在結(jié)果模塊1314中提供。

在光學(xué)模型模塊1306中捕獲照射和投影光學(xué)器件的屬性，包括但不限于na-西格馬(σ)設(shè)置以及任何特定照射源形狀，其中σ(或西格馬)是照射器的外側(cè)徑向范圍。涂覆在襯底上的光致抗蝕劑層的光學(xué)屬性，即，折射率、薄膜厚度、傳播和偏振效應(yīng)，也可以被捕獲作為光學(xué)模型模塊1306的一部分，而抗蝕劑模型模塊1308描述在抗蝕劑曝光、后曝光烘焙(peb)和顯影期間發(fā)生的化學(xué)過程的效果，以便預(yù)測(cè)例如形成在襯底上的抗蝕劑特征的輪廓。圖案化裝置模型模塊1304捕獲在圖案化裝置的圖案中如何布局目標(biāo)設(shè)計(jì)特征，并且可以包括圖案化裝置的詳細(xì)物理屬性的表達(dá)，如例如美國專利號(hào)7,587,704中所述。模擬的目的在于精確地預(yù)測(cè)例如邊緣布置和cd，其可以隨后與目標(biāo)設(shè)計(jì)比較。目標(biāo)設(shè)計(jì)通常被限定作為預(yù)opc圖案化裝置布局，并且將以諸如gdsii或oasis等標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字文件格式而提供。

通常，光學(xué)和抗蝕劑模型之間的連接是抗蝕劑層內(nèi)的模擬的航空?qǐng)D像強(qiáng)度(其起源于輻射投影至襯底上)、抗蝕劑界面處的折射、以及抗蝕劑薄膜堆疊中的多次反射。輻射強(qiáng)度分布(間隔圖像強(qiáng)度)通過吸收光子而轉(zhuǎn)化為潛在的“抗蝕劑圖像”，其進(jìn)一步通過擴(kuò)散工藝和各種負(fù)載效應(yīng)而被修改。對(duì)于全芯片應(yīng)用來說足夠快的有效模擬方法通過2維航空(和抗蝕劑)圖像來逼近抗蝕劑堆疊中的逼真的3維強(qiáng)度分布。

因此，模型公式描述了整個(gè)工藝的大多數(shù)(如果不是全部)已知物理和化學(xué)，并且每個(gè)模型參數(shù)期望地對(duì)應(yīng)于不同的物理或化學(xué)效應(yīng)。模型公式因此設(shè)置模型多好地可以用于模擬整個(gè)制造工藝的上限。然而，有時(shí)模型參數(shù)可以與測(cè)量和讀取誤差不準(zhǔn)確，并且可能在系統(tǒng)中存在其他缺陷。利用模型參數(shù)的精確校準(zhǔn)，可以進(jìn)行非常精確的模擬。

在制造工藝中，各個(gè)工藝參數(shù)的變化對(duì)于可以忠實(shí)地反映器件設(shè)計(jì)的合適的目標(biāo)的設(shè)計(jì)具有顯著影響。這些工藝參數(shù)包括但不限于側(cè)壁角度(由刻蝕或顯影工藝確定)、(器件層或抗蝕劑層的)折射率、(器件層或抗蝕劑層的)厚度、入射輻射的頻率、刻蝕深度、地平傾斜、針對(duì)輻射源的消光系數(shù)、涂層非對(duì)稱性(針對(duì)抗蝕劑層或器件層)、在化學(xué)機(jī)械拋光工藝期間侵蝕的變化等等。

度量目標(biāo)設(shè)計(jì)可以由諸如例如目標(biāo)系數(shù)(tc)、堆疊敏感度(ss)、套刻影響(ov)等各種參數(shù)來表征。堆疊敏感度可以理解為當(dāng)套刻由于目標(biāo)(例如光柵)層之間的衍射而改變時(shí)信號(hào)的強(qiáng)度改變多少的測(cè)量。目標(biāo)系數(shù)可以理解為作為通過測(cè)量系統(tǒng)的光子收集中的變化的結(jié)果而針對(duì)特定測(cè)量時(shí)間的信噪比的測(cè)量。在實(shí)施例中，目標(biāo)系數(shù)也可以認(rèn)為是堆疊敏感度與光子噪聲的比率；即，信號(hào)(即，堆疊敏感度)可以除以光子噪聲的測(cè)量以確定目標(biāo)系數(shù)。套刻影響根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)測(cè)量套刻誤差的改變。

在此描述的是一種限定度量目標(biāo)設(shè)計(jì)以用于在例如度量系統(tǒng)模擬中或在目標(biāo)制造工藝模擬中(例如包括使用光刻工藝曝光度量目標(biāo)，顯影度量目標(biāo)，刻蝕目標(biāo)等)使用的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。在實(shí)施例中，可以指定針對(duì)目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)(例如，幾何尺寸)并且可以針對(duì)一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)指定其他離散值或者值的范圍。進(jìn)一步，在相同層或不同層中，基于例如目標(biāo)被期望的光刻工藝，用戶和/或系統(tǒng)可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)施加一個(gè)或多個(gè)約束(例如在間距與間隔寬度之間的關(guān)系，對(duì)于間距或間隔寬度的限制，特征(例如線條)寬度(cd)與間距之間的關(guān)系(例如特征寬度小于間距)等)。在實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)約束可以是關(guān)于已經(jīng)為其指定了離散值或值的范圍的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)、或者在一個(gè)或多個(gè)其他設(shè)計(jì)參數(shù)。

圖17示意性地示出了根據(jù)實(shí)施例的限定度量目標(biāo)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。該方法在框b1處包括針對(duì)度量目標(biāo)的多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)(例如幾何尺寸)中的每個(gè)提供值的范圍或多個(gè)值。

在實(shí)施例中，度量目標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的用戶可以指定用于度量目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)(例如幾何尺寸)。例如，用戶可以指定擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)被期望，并且可以進(jìn)一步指定擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的子目標(biāo)的數(shù)目。進(jìn)一步，在實(shí)施例中，用戶可以針對(duì)度量目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)(諸如其一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu))中的每個(gè)而指定(例如，選擇)離散值或值的范圍。作為示例，對(duì)于擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)，用戶可以針對(duì)擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)子目標(biāo)以及子目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)中的每個(gè)而指定(例如，選擇)離散值或值的范圍。例如，用戶可以針對(duì)度量目標(biāo)選擇針對(duì)特征(例如線條)寬度、間隔寬度、度量目標(biāo)的尺寸、節(jié)距等的值的范圍或集合。在實(shí)施例中，其中度量目標(biāo)包括多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(光柵)或者分割的周期性結(jié)構(gòu)(光柵)，用戶可以選擇或提供針對(duì)其他設(shè)計(jì)參數(shù)(例如共用節(jié)距)的值的范圍或者集合。

在實(shí)施例中，設(shè)計(jì)參數(shù)可以包括選自以下的任意一個(gè)或多個(gè)幾何尺寸：目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)的節(jié)距、目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)特征(例如線條)寬度、目標(biāo)的周期性結(jié)構(gòu)間隔寬度，周期性結(jié)構(gòu)的特征的一個(gè)或多個(gè)分割參數(shù)(取決于分割類型沿x和/或y方向的分割節(jié)距/特征寬度/間隔寬度)。進(jìn)一步，可以針對(duì)單個(gè)層或多個(gè)層(例如兩層或者兩層加上中間的屏蔽層)規(guī)定參數(shù)。對(duì)于多個(gè)層，它們可以共用節(jié)距。對(duì)于某些度量目標(biāo)，例如聚焦或?qū)?zhǔn)目標(biāo)，可以使用其他參數(shù)。其他設(shè)計(jì)參數(shù)可以是諸如選自以下的一個(gè)或多個(gè)的物理限制：針對(duì)目標(biāo)的度量系統(tǒng)中使用的輻射的波長(zhǎng)、度量系統(tǒng)中使用的輻射的偏振、度量系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、目標(biāo)類型、和/或工藝參數(shù)。在實(shí)施例中，可以提供非均勻和非對(duì)稱的圖案，例如調(diào)制的套刻目標(biāo)和聚焦目標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)參數(shù)可以被改變并且沿特定方向不必是均勻的。

在框b2處，提供了針對(duì)度量目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)約束?？蛇x地，用戶可以限定一個(gè)或多個(gè)約束。約束可以是線性代數(shù)表達(dá)式。在實(shí)施例中，約束可以是非線性的。一些約束可以與其他約束相關(guān)。例如，特征寬度、節(jié)距和間隔寬度相關(guān)，使得如果三者中的任何兩個(gè)已知，可以完全地確定第三者。

在實(shí)施例中，用戶可以指定對(duì)度量目標(biāo)的面積、尺寸或兩者的約束。對(duì)于擴(kuò)展操作范圍度量目標(biāo)，用戶可以指定對(duì)子目標(biāo)數(shù)目的約束。

在實(shí)施例中，約束可以是度量參數(shù)約束。例如，在一些度量系統(tǒng)中，系統(tǒng)的物理學(xué)可以產(chǎn)生約束。例如，系統(tǒng)中使用的輻射的波長(zhǎng)可以約束目標(biāo)設(shè)計(jì)的節(jié)距，例如下限值。在實(shí)施例中，根據(jù)度量系統(tǒng)的波長(zhǎng)、目標(biāo)類型和/或孔徑對(duì)于節(jié)距具有(上/下)限值?？梢杂米骷s束的物理限制包括選自以下的一個(gè)或多個(gè)：度量系統(tǒng)中使用的輻射的波長(zhǎng)、度量系統(tǒng)中使用的輻射的偏振、度量系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、和/或目標(biāo)類型。在實(shí)施例中，約束可以是工藝參數(shù)約束(例如，取決于刻蝕類型、顯影類型、抗蝕劑類型等的約束)。在實(shí)施例中，約束可以是如本文中描述的不對(duì)稱參數(shù)。

取決于所使用的特定工藝，在實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)約束可以與在一個(gè)層的設(shè)計(jì)參數(shù)(例如幾何尺寸)與另一層的設(shè)計(jì)參數(shù)(例如幾何尺寸)之間的約束相關(guān)。

在框b3處，通過處理器，方法通過在針對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的值的范圍或多個(gè)值內(nèi)取樣來求解和/或選擇具有滿足一個(gè)或多個(gè)約束的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的多個(gè)度量目標(biāo)設(shè)計(jì)。例如，在包括求解的實(shí)施例中，可以求解一個(gè)或多個(gè)潛在度量目標(biāo)設(shè)計(jì)。即，可以通過使用例如一個(gè)或多個(gè)等同約束對(duì)于允許的值求解以求出特定值來導(dǎo)出一個(gè)或多個(gè)潛在度量設(shè)計(jì)。例如，在包括取樣的實(shí)施例中，可以由各種設(shè)計(jì)參數(shù)和約束來限定凸多面體。凸多面體的體積可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)規(guī)則取樣以提供滿足所有約束的取樣度量目標(biāo)設(shè)計(jì)。可以應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)取樣規(guī)則以取樣度量目標(biāo)設(shè)計(jì)。

然而，應(yīng)該注意的是，并非所有所發(fā)現(xiàn)的度量目標(biāo)設(shè)計(jì)等同地代表工藝變化。同樣地，在實(shí)施例中，使用在本文中描述地方法發(fā)現(xiàn)的度量目標(biāo)設(shè)計(jì)可以在框b4處被進(jìn)一步模擬，以例如確定一個(gè)或多個(gè)度量目標(biāo)設(shè)計(jì)的可行性和/或適用性。模擬的度量目標(biāo)設(shè)計(jì)隨后可以在框b5處被評(píng)估，以通過例如基于關(guān)鍵性能指標(biāo)或魯棒性標(biāo)準(zhǔn)而對(duì)它們排序來識(shí)別哪一個(gè)或多個(gè)度量目標(biāo)設(shè)計(jì)為最佳或更多地代表了工藝變化。在框b6處，可以選擇并使用特定度量設(shè)計(jì)以例如用于測(cè)量。

圖18示出了示出其中使用度量目標(biāo)來監(jiān)測(cè)性能以及作為控制度量、設(shè)計(jì)和/或生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)的過程的流程圖。在步驟d1中，處理襯底以產(chǎn)生如本文所述的產(chǎn)品特征和一個(gè)或多個(gè)度量目標(biāo)。在步驟d2，使用例如圖6的方法測(cè)量和計(jì)算并且可選地使用不對(duì)稱參數(shù)校正光刻工藝參數(shù)(例如套刻)值。在步驟d3，可以使用測(cè)量的光刻工藝參數(shù)(例如套刻)值(連同可能可用的其他信息)來更新度量配方。更新后的度量配方用于重新測(cè)量光刻工藝參數(shù)，和/或用于在隨后處理的襯底上測(cè)量光刻工藝參數(shù)。以這種方式，提高了計(jì)算出的光刻工藝參數(shù)的精確度。如果需要，更新過程可以是自動(dòng)的。在步驟d4中，使用光刻工藝參數(shù)值來更新控制光刻圖案化步驟和/或器件制造過程中的其他工藝步驟的配方，以用于再加工和/或處理另外的襯底。如果需要，這種更新可以是自動(dòng)的。

雖然主要在套刻測(cè)量的術(shù)語中描述了本文中描述的度量目標(biāo)的實(shí)施例，但是本文中描述的測(cè)量目標(biāo)的實(shí)施例可以用于測(cè)量一個(gè)或多個(gè)附加的或替代的光刻工藝參數(shù)。例如，度量目標(biāo)可以用于測(cè)量曝光劑量變化、測(cè)量曝光聚焦/散焦等。

雖然上述目標(biāo)結(jié)構(gòu)是為了測(cè)量的目的而專門設(shè)計(jì)和形成的度量目標(biāo)，但是在其他實(shí)施例中，可以在作為在襯底上形成的器件的功能部件的目標(biāo)上測(cè)量各屬性。許多器件具有類似于光柵的規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)。如本文所使用的術(shù)語目標(biāo)的光柵或周期性結(jié)構(gòu)并不要求光柵或周期性結(jié)構(gòu)已經(jīng)被專門用于正在進(jìn)行的測(cè)量。此外，度量目標(biāo)的節(jié)距p接近于測(cè)量工具的光學(xué)系統(tǒng)的分辨率極限，但是可以遠(yuǎn)大于目標(biāo)部分c中由光刻工藝制成的典型產(chǎn)品特征的尺寸。實(shí)際上，套刻周期性結(jié)構(gòu)的特征/或間隔可以被制成包括尺寸與產(chǎn)品特征類似的較小結(jié)構(gòu)。

與在襯底和圖案化裝置上實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)的物理結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，實(shí)施例可以包括包含描述目標(biāo)設(shè)計(jì)的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀指令序列和/或功能數(shù)據(jù)序列的計(jì)算機(jī)程序，其描述設(shè)計(jì)用于襯底的目標(biāo)的方法，描述在襯底上制造目標(biāo)的方法，描述在襯底上測(cè)量目標(biāo)的方法和/或描述分析測(cè)量以獲得關(guān)于光刻工藝的信息的方法。該計(jì)算機(jī)程序可以例如在圖3的設(shè)備中的單元pu和/或圖2的控制單元lacu中執(zhí)行。還可以提供其中存儲(chǔ)有這樣的計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，磁盤或光盤)。在例如圖3所示類型的現(xiàn)有度量設(shè)備已經(jīng)在生產(chǎn)和/或使用中的情況下，可以通過提供用于引起處理器執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)本文描述的方法的更新后的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。該程序可以可選地布置為控制光學(xué)系統(tǒng)、襯底支撐件等以執(zhí)行在合適的多個(gè)目標(biāo)上測(cè)量光刻工藝的參數(shù)的方法。該程序可以更新光刻和/或度量配方以進(jìn)一步測(cè)量其他襯底。程序可以被布置為(直接或間接)控制光刻設(shè)備用于圖案化和處理另外的襯底。

雖然本文中的實(shí)施例已經(jīng)集中在測(cè)量套刻的度量目標(biāo)上，但是這里的描述在適當(dāng)修改的情況下也適用于使用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光刻設(shè)備中的襯底和/或圖案化裝置對(duì)準(zhǔn)。因此，例如，可以用對(duì)準(zhǔn)傳感器直接測(cè)量用于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱偏移kos，然后可以使用對(duì)準(zhǔn)堆疊的模型來確定kos與由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而導(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)的位置偏移xos之間的比例因子。類似地，可以確定用于對(duì)準(zhǔn)測(cè)量的適當(dāng)配方。

此外，本文中已經(jīng)關(guān)于基于衍射的度量描述了實(shí)施例，其例如根據(jù)衍射階的強(qiáng)度來測(cè)量覆蓋的周期性結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。然而，本文中的實(shí)施例可以在需要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷膩響?yīng)用于基于圖像的度量，其例如使用目標(biāo)的高質(zhì)量圖像測(cè)量從層1中的目標(biāo)1到層2中的目標(biāo)2的相對(duì)位置。通常這些目標(biāo)是周期性結(jié)構(gòu)或“框”(框中的框(bib))。

盡管以上已經(jīng)具體參考了在光學(xué)光刻的上下文中的本發(fā)明的實(shí)施例的使用，應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以用于其他應(yīng)用，例如壓印光刻，以及在上下文允許的情況下，不限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案化裝置中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限定了形成在襯底上的圖案。圖案化裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以按壓至被提供至襯底的抗蝕劑層中，通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合在襯底上固化抗蝕劑。在抗蝕劑被固化之后將圖案化裝置移出抗蝕劑。

在此所使用的術(shù)語“輻射”和“光束”包括所有類型的電磁輻射，包括紫外(uv)輻射(例如具有作為或者約為365、355、248、193、157或126nm的波長(zhǎng))和極紫外(euv)輻射(例如具有在5至20nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng))、以及粒子束，諸如離子束或電子束。

在上下文允許的情況下，術(shù)語“透鏡”可以指代各種類型的光學(xué)部件的任意一個(gè)或組合，包括折射、反射、磁性、電磁和靜電光學(xué)部件。

具體實(shí)施例的前述說明揭示了本發(fā)明的實(shí)施例的本質(zhì)，使得他人可以通過應(yīng)用在本領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)容易地修改和/或適應(yīng)這些具體實(shí)施例以用于各種應(yīng)用，而不需要過度的試驗(yàn)，不脫離本發(fā)明的一般構(gòu)思。因此，這些適應(yīng)和修改旨在基于在此所公開的教導(dǎo)和指導(dǎo)而在所公開實(shí)施例的含義和等價(jià)范圍內(nèi)。應(yīng)該理解的是在此的短語或術(shù)語是為了以示例說明而非限制的目的，使得由本領(lǐng)域技術(shù)人員按照教導(dǎo)和指導(dǎo)解釋本說明書的術(shù)語或短語。

本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)受限于任意以上所述示例性實(shí)施例，而是應(yīng)該僅根據(jù)隨附的權(quán)利要求及其等同物而限定。