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TWI497233B - 度量方法與裝置、基板、微影系統及元件製造方法 - Google Patents

度量方法與裝置、基板、微影系統及元件製造方法 Download PDF

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Publication number
TWI497233B
TWI497233B TW102117423A TW102117423A TWI497233B TW I497233 B TWI497233 B TW I497233B TW 102117423 A TW102117423 A TW 102117423A TW 102117423 A TW102117423 A TW 102117423A TW I497233 B TWI497233 B TW I497233B
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TW
Taiwan
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composite
interest
substrate
composite target
Prior art date
Application number
TW102117423A
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English (en)
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TW201400993A (zh
Inventor
Martin Jacobus Johan Jak
Armand Eugene Albert Koolen
Hendrik Jan Hidde Smilde
Original Assignee
Asml Netherlands Bv
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Filing date
Publication date
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Publication of TW201400993A publication Critical patent/TW201400993A/zh
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Description

度量方法與裝置、基板、微影系統及元件製造方法
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方法與裝置，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)製造中。在彼情況下，圖案化元件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。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一一例如，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一一以獲得可供判定目標之所關注屬性的「光譜(spectrum)」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法、庫搜尋及主成份分析之反覆途徑進行目標結構之重新建構。
由習知散射計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光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為目標可被視為無限。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，目標因此可定位於產品特徵之中，而非定位於切割道中)，已提議使光柵小於量測光點(亦即，光柵填充過度)的度量。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，阻擋零繞射階(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。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，且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用複合光柵目標在一個影像中量測多個光柵。
在已知度量技術中，藉由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-1繞射階強度及+1繞射階強度，來獲得疊對量測結果。針對給定光柵比較此等強度會提供該光柵之不對稱性之量測，且疊對光柵之不對稱性可用作疊對誤差之指示符。
由於複合光柵目標中之個別光柵之大小縮減，故暗場影像中之邊緣效應(條紋(fringe))變得顯著，且在該目標內之不同光柵之影像之 間可存在串擾。為了處理此問題，一些人僅選擇每一光柵之影像之中心部分作為「所關注區」(region of interest,ROI)。僅使用ROI內之像素值以演算不對稱性及疊對。然而，隨著吾人考慮愈來愈小之目標，可被界定為無邊緣效應之ROI之大小縮減至愈來愈小之數目個像素。因此，對於給定獲取時間，量測固有地更有雜訊。此外，在定位ROI時之任何變化會變為測定不對稱性中之誤差的顯著來源。
需要提供一種維持在複合目標結構中使用小光柵之益處之疊對度量技術，其中相比於先前公開技術可改良準確度。特定目標係避免與隨著目標大小減低而選擇較小ROI相關聯之缺點。
在一第一實施例中，本發明提供一種使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該方法包含如下步驟：(a)使用在預定照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；(b)在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；及(c)處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測。該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶(separation zone)，使得該一或多個所關注區之一位置之一變化不會顯著地影響該屬性之該所獲得量測。
在一些實施例中，該影像中對應於該等分離區帶之該等區用以促進該影像中之目標之辨識。
在一些實施例中，在步驟(c)中，將該等所關注區選擇為其邊界屬於對應於該等分離區帶之該等影像區。該等分離區帶中之結構可經形成以便提供不會隨著該測定屬性而變化之影像區，使得該量測對該所關注區之確切定位之變化不會如此敏感。
在一些實施例中，該等分離區帶經形成以便在該影像中顯得暗，其經形成有(例如)空間頻率比該等組件結構中之彼等空間頻率高得多的週期性結構。
在另一實施例中，本發明提供一種用於使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該裝置包含：一支撐件，其用於經形成有該複合目標結構之該基板；一光學系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構，且用於使用在該等照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測。該處理器經配置以識別該等所關注區，使得該等所關注區之邊界屬於對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶之影像區。
在又一實施例中，本發明提供一種用於使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該裝置包含：一支撐件，其用於經形成有該複合目標結構之該基板；一光學系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構，且用於使用在該等照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測。該處理器經配置以辨識該複合目標之部位，且至少部分地藉由辨識對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分 離區帶之影像區來識別該等所關注區。
在又另外實施例中，本發明提供一對圖案化元件，該等圖案化元件用於根據如上文所闡述之本發明之任何態樣而形成一基板，該等圖案化元件一起經調適用於在一基板上之一或多個部位處形成該複合目標結構。該等圖案化元件可經調適用於在一基板上之兩個不同層中形成經疊對光柵，或該等圖案化元件可經調適用於藉由一「多重圖案化(multiple patterning)」技術而在一層中形成經疊對光柵。
在又另外實施例中，本發明提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行根據如上文所闡述之本發明之一方法的該識別步驟(b)及該處理步驟(c)。
在又另外實施例中，本發明提供一種微影系統，該微影系統包含：一微影裝置，其經配置而以一上覆方式將一連串圖案自圖案化元件轉印至一基板上；及根據如上文所闡述之本發明之一檢測裝置。該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之經演算疊對值以將該一連串圖案施加至另外基板。
一種製造元件之方法，其中使用一微影程序以一上覆方式將一連串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之本發明之一檢測方法在該等基板中至少一者上檢測經形成為該等元件圖案之部分或除了該等元件圖案以外之至少一週期性結構；及根據經演算疊對誤差而針對稍後基板來控制該微影程序。
下文參看隨附圖式來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顯而易見。
0‧‧‧零階射線/繞射射線
11‧‧‧照明源
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧孔徑板
13E‧‧‧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/物鏡
17‧‧‧第二光束分裂器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器/光瞳平面影像感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌/光瞳光闌/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‧‧‧組件光柵
32'‧‧‧組件光柵
33‧‧‧組件光柵
33'‧‧‧組件光柵
34‧‧‧組件光柵
34'‧‧‧組件光柵
35‧‧‧組件光柵
35'‧‧‧組件光柵
40‧‧‧影像之場
41‧‧‧圓形區域
42‧‧‧區域/影像
42'‧‧‧區域/光柵目標
43‧‧‧區域/影像
43'‧‧‧區域/光柵目標
44‧‧‧區域/影像
44'‧‧‧區域/光柵目標
45‧‧‧區域/影像
45'‧‧‧區域/光柵目標/光柵影像
45'a‧‧‧中心區域/同質區域
45'b‧‧‧區域
80‧‧‧分離區帶
82‧‧‧分離區帶
90‧‧‧暗影像區
92‧‧‧暗影像區
94‧‧‧所關注區(ROI)
96‧‧‧所關注區(ROI)
900‧‧‧度量區域
902‧‧‧複合目標
904‧‧‧外部分離區帶
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
I‧‧‧照明射線
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
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
O‧‧‧光軸
P1 ‧‧‧基板對準標記
P2 ‧‧‧基板對準標記
P1‧‧‧位置
P2‧‧‧位置
P3‧‧‧位置
P4‧‧‧位置
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧影像處理器及控制器
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器或機器人
ROI‧‧‧所關注區
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧光柵目標/度量目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
+1‧‧‧一階射線/繞射射線
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
-1‧‧‧一階射線/繞射射線
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
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進行及使用本發明。
圖1描繪根據本發明之一實施例之微影裝置。
圖2描繪根據本發明之一實施例之微影製造單元或叢集。
圖3(a)至圖3(d)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描繪基板上的已知形式之多重光柵目標及量測光點之輪廓。
圖5描繪在圖3之散射計中獲得的圖4之目標之影像。
圖6為展示使用圖3之散射計且可經調適以形成本發明之一實施例的疊對量測方法之步驟的流程圖。
圖7說明可供本發明之實施例中使用之新穎複合光柵結構。
圖8說明圖7之結構之暗場影像，且說明根據本發明之一實施例之所關注區的選擇。
圖9(a)至圖9(b)說明兩個複合光柵結構(a)及(b)，該等複合光柵結構具有可供本發明之實施例中使用之偏置方案，其組合針對疊對量測之兩個正交方向之組件光柵。及圖10展示複合光柵結構之陣列，該等複合光柵結構用於量測藉由微影製造之多層元件結構中之若干層對之間的疊對。
本發明之特徵及優點將自下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相同、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在對應元件符號中由最左側數位指示。
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。本發明係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包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可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，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在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，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可屬於反射類型(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)。
微影裝置可屬於具有兩個(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。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸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，輻射源及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(通常分別被稱作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。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，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(有時亦被稱作叢集)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(track)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中得知暗場度量之實例，該等文件之全文係據此以引用方式併入本文中。已在公開專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US20120044470及US2012/0123581中及在以下美國專利申請案中描述 該技術之進一步開發：代理人案號2857.310及2857.315。所有此等申請案之內容亦係以引用方式併入本文中。
圖3(a)中展示適合供本發明之實施例中使用之暗場度量裝置。圖3(b)中更詳細地說明光柵目標T及繞射射線。暗場度量裝置可為獨立式元件，或併入於微影裝置LA中(例如，在量測站處)抑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由點線O表示。在此裝置中，由源11(例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡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。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該不同透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許接取用於空間頻率濾光之中間光瞳平面。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜的平面(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之角程。詳言之，可藉由在為接物鏡光瞳平面之背部投影式影像的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提供自僅出於描述起見而被指明為「北」之方向的離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供相似照明，但提供自被標註為「南」之相對方向的照明。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暗，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖3(b)所示，光柵目標T經置放為基板W垂直於接物鏡16之光軸O。與軸線O成一角度而照射於目標T上之照明射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在具有填充過度之小目標光柵的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量目 標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。在提供複合光柵目標的情況下，該目標內之每一個別光柵將引起其自有繞射光譜。因為板13中之孔徑具有有限寬度(為准許有用量之光所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如圖所示之單一理想射線。應注意，光柵間距及照明角可經設計或調整成使得進入接物鏡之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，以純粹地使其能夠在圖解中被更容易地區分。
由基板W上之目標繞射之至少0階及+1階係由接物鏡16收集，且被返回引導通過光束分裂器15。返回至圖3(a)，藉由指明被標註為北(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來施加第一照明模式時，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來施加第二照明模式時，-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使用零階繞射光束及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)。每一繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19俘獲之光瞳平面影像可用於聚焦度量裝置及/或正規化一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重新建構之許多量測目的，其不為本發明之主題。
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+1一階光束形成。將由感測器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一階繞射光傳遞至感測器。(在13及21處所示之孔徑在彼狀況下實際上被調換)。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，二階光束、三階光束及高階光束(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可包含圍繞一盤碟而形成之數個孔徑圖案，該盤碟旋轉以使所要圖案達到適當位置。或者或另外，可提供及調換一組板13，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光調變器之可程式化照明元件。可使用移動鏡面或稜鏡作為用以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，藉由變更光瞳光闌21，或藉由取代具有不同圖案之光瞳光闌，或藉由用可程式化空間光調變器來替換固定場光闌，可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，而成像側具有第一模式及第二模式。因此，在本發明中，實際上存在三種類型之量測方法，每一方法具有其自有優點及缺點。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保持不變，但使目標旋轉達180度。在每一狀況下，所要效應相同，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，但此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至所要階，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(取決於設置而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可能實施達90°及270°之目標旋轉。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，照明將為同軸。
圖3(d)展示可用以組合第一對及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，則可執行X光柵及Y光柵兩者之量測，而不改變照明模式。
使用小目標之疊對量測
圖4描繪根據已知實務而形成於基板上之複合光柵目標。複合目標包含四個個別光柵32至35，該等光柵被緊密地定位在一起，使得其將皆在由度量裝置之照明光束形成之量測光點31內。四個目標因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至35自身為由在形成於基板W上之半導體元件之不同層中圖案化之上覆光柵形成的複合光柵。光柵32至35可具有經不同偏 置之疊對偏移，以便促進經形成有複合光柵之不同部件之層之間的疊對之量測。光柵32至35亦可在其定向方面不同(如圖所示)，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為分別具有為+d、-d之偏置之X方向光柵。此意謂光柵32使其上覆組件配置成使得若該等上覆組件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為分別具有偏移+d及-d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、o、+d、+2d、+3d、+4d。可在由感測器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上且由感測器23偵測的影像之實例。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。交叉影線矩形40表示感測器上之影像之場，在該場內，基板上之經照明光點31被成像至對應圓形區域41中。理想地，該場暗。在此暗場影像內，矩形區域42至45表示個別光柵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亦可看見產品特徵。雖然在圖5之暗場影像中展示僅單一複合光柵目標，但實務上，藉由微影製造之半導體元件或其他產品可具有許多層，且需要在不同對層之間進行疊對量測。為了在某對層之間進行每一疊對量測，在影像場內，需要一或多個複合光柵目標，且因此可存在其他複合光柵目標。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，該等影像不必在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此 情形將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。可將影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。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)申請案US 2011/027704中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階暗場影像及-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之度量裝置的情況下，使用一階繞射光束中僅一者(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在度量裝置之視場中使基板W旋轉達180°，皆可獲得使用另一個一階繞射光束(+1)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。每一光柵將僅僅由具有某一強度位準之區域表示。將不解析個別光柵線，此係因為存在+1階繞射輻射及-1階繞射輻射中僅一者。在步驟S4中，在每一組件光柵之影像內小心地識別所關注區(ROI)，將自該ROI量測強度位準。之所以進行此識別係因為：特別是在個別光柵影像之邊緣周圍，強度值通常可高度地取決於諸如抗蝕劑厚度、組合物、線形狀以及邊緣效應之程序變數。
本申請案揭示對目標設計及ROI選擇之新途徑，如下文參考圖7 及其後圖將更詳細地所描述。
在已識別針對每一個別光柵之ROI且已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。此判定係由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強度之任何差及(S6)根據對光柵之疊對偏置之認識以判定在目標T附近之疊對誤差而進行。
在上文所提及之先前應用中，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，而非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。可藉由參考(例如)感測器23之影像場中的目標影像之位置來判定及應用校正以最小化此等誤差。個別組件光柵可在其週期性方向上伸長，以便最大化給定目標區域內之有用繞射信號。此等技術在先前應用中得以解釋，且此處將不予以進一步詳細地解釋。該等技術可結合本申請案中新近揭示之技術而使用，現在將描述本申請案中新近揭示之技術。
在另一專利申請案(2857.315)中，修改個別光柵之邊緣部分中及周圍之特徵以便縮減邊緣效應之強度及範圍。此等修改可以與用以增強微影程序中之精細特徵之印刷的光學近接校正(OPC)特徵相似的方式而工作。在另一申請案(2857.310)中，提議使用三個或三個以上組件光柵以藉由圖6之方法來量測疊對。藉由量測具有至少三個不同偏置之光柵之不對稱性，可修改步驟S6中之演算以便校正目標光柵中之特徵不對稱性，諸如由實務微影程序中之底部光柵不對稱性造成。此等技術相似地在先前應用中得以解釋，且此處將不予以進一步詳細地解釋。該等技術可結合本申請案中新近揭示之技術而使用，現在將描述本申請案中新近揭示之技術。
邊緣效應及ROI選擇
雖然圖5展示具有均一強度之四個正方形42至45之理想化影像，然而，實務上，相機上的每一光柵之影像不完美。歸因於暗場成像之性質，目標之邊緣相比於中心部分較亮地照亮。此情形使難以量測目標之「該」強度。此外，需要避免來自相鄰光柵或周圍環境之光貢獻。為了解決此問題，當前界定所關注區(ROI)，其排除邊緣且僅自四個組件光柵中每一者之中心部分選擇光。然而，此情形意謂實際上自小於光柵之完整大小的區域收集信號。舉例而言，在個別光柵為5×5微米之正方形的情況下，ROI可對應於在光柵影像之中間的僅3×3微米之正方形區域。需要用較長獲取時間來補償此信號減低，抑或此信號減低會引起較大量測不確定性。此外，光柵上之ROI之正確置放極具決定性。小移位將引起包括邊緣光之部分，此情形將導致經偵測強度之改變相對地大且因此進一步劣化量測精度及準確度。
在本發明中，吾人提議新目標設計。作為第一益處，新目標設計可許可較易於辨識經偵測影像中之目標。作為第二益處，當結合新ROI選擇方法而使用新目標時，可改良ROI之確切置放之容許度。正當縮減組件光柵之大小時，潛在地亦可增加信號區域。
所提議技術之第一新穎特徵係在組成複合光柵目標之組件光柵之間提供分離區域(separation area)。可使此分離足夠大，使得組件目標之影像之間的強度不會受到組件光柵顯著地影響，而不管繞射條紋及邊緣條紋之存在。分離區帶可經形成為(例如)使得暗場影像之彼等部分中之強度降至實質上較低值，且顯得暗。此情形促進複合目標影像之辨識且因此促進ROI之選擇。下文將呈現實例目標設計。
另外，分離區帶可經形成為使得若分離區帶之部分包括於ROI內，其不提供關於測定屬性之信號。複合目標結構可經形成為在組件結構之間具有分離區帶，使得一或多個所關注區之位置之變化不會顯 著地影響屬性之量測。一些實施例中之第二新穎特徵係以所得資料被處理之方式。詳言之，在圖6所示之方法步驟之步驟S4中選擇所關注區(ROI)的方式中存在改變。結合新目標設計之使用，新穎技術中之ROI經選擇為大於光柵影像，且故意地包括所有條紋。光柵之間的相對大分離允許ROI之邊界延伸通過對應於分離區帶的影像之部分。因為分離區帶經設計成不提供與所關注量測相關之信號，所以此情形縮減對ROI之確切置放之敏感度。用以使分離區帶不提供信號之容易方式係使其顯得比組件目標暗得多，如已經提及。然而，原則上，其無需顯得暗，以便對所關注屬性之量測無影響。舉例而言，若分離區帶影像區內之像素強度值大體上恆定且對疊對變化不敏感，則疊對量測結果仍將容許ROI之確切置放之變化。
圖7展示新設計之複合光柵目標。如在圖4之已知目標中一樣，存在四個矩形(視情況為正方形)組件光柵32'、33'、34'及35'。此等光柵之形式及佈局相似於圖4中之光柵32至35之形式及佈局，但其彼此分離且藉由分離區帶80及82而與其環境分離。此等分離區帶經形成為在由感測器23偵測之暗場影像中形成清晰暗區。為了使目標正確地印刷及處理，較佳地，分離區帶80及82不完全地空白，而經填充有「虛設(dummy)」結構。舉例而言，此虛設結構可為相比於目標光柵具有小得多之間距但具有相當密度的光柵。以此方式，虛設光柵之蝕刻負載(經曝光抗蝕劑對未經曝光抗蝕劑之比率)相似於目標光柵之蝕刻負載。由於間距小得多，故來自虛設特徵之+1階繞射及-1階繞射的角度比針對目標光柵之+1階繞射及-1階繞射的角度大得多，使得由虛設結構繞射之光將不通過暗場光瞳光闌且因此將不干擾度量量測。
在出於簡單起見而假定複合光柵目標為正方形的情況下，將代表性尺寸a、b、c及e標記至結構之一個側。在具有側a之正方形內，具有側b之組件光柵係藉由具有寬度c之分離區帶80分離。具有寬度e 之分離區帶82環繞四個組件光柵。在假定該複合目標將與相似複合目標成陣列的情況下，尺寸e可小於尺寸c，例如，為尺寸c之大小的一半。提議縮減光柵之大小以在複合目標之尺寸a中無總體增加的情況下創製分離區帶，而非使複合光柵目標較大以容納分離區帶。
作為可能尺寸之實例，在一實施例中，尺寸b=4微米之四個光柵32'至35'置放於a=10微米之複合目標區域中。該等光柵之間的分離c為1微米，且光柵與周圍環境之間的分離e為0.5微米。若並排地置放此等目標(如圖11所說明)，則此情形在不同複合目標內之光柵之間引起1微米之分離。舉例而言，光柵之間距可在350微米至1050微米之範圍內。對於印刷於經疊對層中之簡單光柵，該光柵內之線寬通常為間距的50%，但此情形並非必需的。舉例而言，間距可為500奈米(0.5微米)，其中線寬為(例如)250奈米。作為另一實例，間距可為600奈米(0.6微米)。最佳間距將為孔徑及光瞳尺寸以及待用於量測之輻射之波長的函數。熟習此項技術者應知道，當針對線性、信號強度及其類似者而最佳化時，理想線寬可偏離50%。其他形式之經疊對光柵係可能的，而非僅僅在兩個層內。舉例而言，可應用兩個微影步驟以形成一光柵、單一抗蝕劑層或產品層。詳言之，在雙重圖案化程序中，應用多個微影及/或處理步驟以提供間距小於可使用單一微影步驟而形成之間距的交錯特徵。在每一光罩中，線之線寬接著可比總間距的50%小得多。接著在單一抗蝕劑層或產品層內而非在兩個層之間出現疊對誤差及關聯不對稱性。在彼狀況下可同等地應用本文所描述之量測技術。術語「經疊對」光柵及「疊對」應被理解為藉由多重圖案化(例如，雙重圖案化)程序而形成於單一抗蝕劑層或產品層中之覆蓋光柵。
如在此項技術中所熟知，此等度量光柵特徵可具有比經製造元件中之產品特徵之臨界尺寸大得多的尺寸。用於量測之光之波長可比 在微影裝置中用於曝光之光之波長長得多。在分離區帶內，虛設結構可具有與產品特徵之尺寸相似的尺寸。
視需要，可增加目標與周圍環境之間的分離c及e。為了限制複合光柵所需要之總面積，可將光柵縮減至(例如)b=3微米。此情形將稍微縮減來自此等光柵之信號的量，但應想到，在已知技術中，對於5×5微米之光柵，ROI僅為3×3微米。
光柵內之線的較小數目使邊緣線對總光柵面積之相對貢獻較大。因此，需要考量應用於光柵之類光學近接校正(類OPC)特徵與虛設結構之間的匹配，以便出於正確之第一及最後線印刷而最佳化。(實務上，根據彼特定產品層之曝光條件，將在每一目標處最佳化光柵線及虛設結構之詳細形式)。
圖8示意性地說明針對圖7之目標且使用來自兩個正交方向之照明的對應於圖5之暗場影像。在虛線邊界矩形內說明對應於所關注目標的影像場40'之部分。影像場之區域42'至45'對應於個別光柵目標。相比於圖5所說明之理想化同質區域，圖8更實際地展示由邊緣效應造成之寬強度變化。在區域45'中，舉例而言，吾人看到以亮得多之區域45'b為條紋的相對均一中心區域45'a。較暗區90及92環繞光柵影像45'之此等器件，較暗區90及92分別對應於光柵目標中之分離區帶80及82。吾人亦看出，歸因於繞射，每一組件光柵之影響延伸於嚴格地對應於該組件光柵之影像區域外部。然而，目標中之分離區帶足夠寬，使得暗影像區90及92實質上不含有來自組件光柵之貢獻。相比於將藉由分離區帶之尺寸嚴格地暗示的情況，暗區90及92天然地略窄。若邊緣效應及繞射係藉由光柵結構之修改而受到良好地控制，則可稍微縮減分離區帶之必要寬度。
根據本文所揭示之新原理，選擇以白點線正方形94為邊界之所關注區(ROI)，其包括整個光柵影像45'及周圍暗區90、92之部分。 ROI之邊界屬於比所關注影像特徵中任一者暗得多的區。因此，ROI邊界之置放中之任何輕微誤差皆總體上對ROI內之測定強度有極小影響。與此對比，在已知技術中，已選擇小得多的ROI，諸如，由黑虛線矩形96指示之ROI，其設法僅保持於同質區域45'a內。因為矩形96之邊界屬於總光柵影像45'之相對亮且不同質的部分，所以使用已知ROI選擇技術之測定強度對該矩形或其他邊界之確切定位之變化高度地敏感。量測之準確度及可重複性可變得降級，尤其是在吾人設法使目標收縮至較小空間中時。
可使分離區帶顯得有多暗為設計選擇及約束折衷的問題。出於圖案辨識目的，可極方便的是使此等區儘可能地暗。此情形將在如下情況下發生：分離區帶中之虛設結構之間距足夠小，使得此等區帶結構之所產生繞射階皆被濾出，而不傳輸至相機。該等繞射階將受到場光闌21阻擋，且甚至可受到物鏡16阻擋。根據量測信號之觀點，重要的是，強度之不對稱性(+1階強度與-1階強度之間的差)變為零，未必為強度自身。然而，此「背景」強度不應具有比如梯度或左右不對稱性之變化，使得ROI位置誤差再次促成信號之不對稱性。因此，最安全方式實際上係具有在分離區中為標稱零之強度。
在此方面之設計準則可為：區帶中之強度變化應低於不對稱性信號之0.1%。若不對稱性信號為(例如)光柵內之強度的10%，則貫穿分離區帶之強度變化應低於光柵影像區域中之強度的10-4 。相反地，此並非強硬要求，且在不滿足此準則的情況下，量測仍可用。舉例而言，吾人可以說，分離區帶之影像中之強度變化應低於10%，視情況低於1%，或甚至低於0.1%。
返回參考上文所呈現之數值實例，組件光柵之尺寸b可為(例如)3微米或4微米，而ROI尺寸對應於4微米或5微米。因此，在每一方向上，分離區帶可佔據複合目標尺寸的5%以上、10%以上或甚至15%或 20%以上。在複合目標經定位成緊接於基板上之另一複合目標的情況下，出於量測此等百分比準則之目的，可認為此等複合目標之邊緣處之分離區帶彼此重疊。如上文所提及，在設計目標時亦可採取措施以縮減邊緣效應之強度，且此等措施決不被排除免於供本發明之技術使用。
圖9(a)及圖9(b)展示複合光柵目標之替代形式，其具有每定向兩個以上光柵。在使用上文所提及之先前專利申請案US 61/616,398中論述之原理的情況下，可使用此等目標以用BGA校正來實施疊對量測。在圖9(a)中，在尺寸為a乘3a/2之矩形區域內，存在三個X方向光柵及三個Y方向光柵。在圖9(b)中，在尺寸為a乘2a之矩形區域內，在每一方向上存在四個組件光柵(總共八個光柵)。如同圖7之實例一樣，分離區帶提供於複合目標區域內之組件光柵之間及周圍。圖9中指示疊對偏置方案。目標(a)具有每方向三個光柵，其具有偏置+d、0、-d。目標(b)具有四個光柵，其具有偏置值d及子偏置值△d之不同排列。偏置值與子偏置值之間的差別為方便記數法的問題。針對目標(b)中之四個光柵之偏置可被重寫為±d1 、±d2 ，其中±d1 =±(d-△d)，且±d2 =±(d+△d)。
在圖9之實例中，具有每一偏置值之X光柵及Y光柵係並排的，但彼情形並非必需的。X方向光柵及Y方向光柵係以交替圖案而彼此穿插，使得不同X光柵對角地隔開而非彼此並排，且Y光柵對角地隔開而非彼此並排。此配置可幫助縮減不同經偏置光柵之繞射信號之間的串擾。因此，整個配置允許精巧目標設計，而無良好效能。
組件光柵之間的增加間隔及目標之暗場影像中之光柵影像之間的合成暗區使較易於辨識光柵影像之部位且識別ROI。在上文所描述且圖7至圖9所說明之實例中，所有光柵為正方形，且中間空間形成垂直交叉(normal cross)。在另一實施例中，此等光柵可經置放成輕微偏 離正方形柵格，或可為矩形形狀以便破壞目標之對稱性。此情形可甚至進一步改良用以得知影像中之目標之圖案辨識演算法的準確度及穩健性。舉例而言，公開專利申請案US20120044470中描述具有狹長光柵之複合光柵結構。
圖10說明使用圖1及圖2之微影及度量裝置而在經製造半導體元件之基板上佈局於度量區域900中的數個複合光柵目標。該度量區域可包含N×N複合目標之正方形陣列，該等複合目標中之一者係在虛線正方形902內予以說明。在每一複合目標佔據一區域10×10微米的情況下，如在以上實例中一樣，6×6目標之陣列可配置於大小為60×60微米之度量區域中。此度量區域可在基板W上之產品區域C之間的切割道內，且其可在一產品區域內。在假定每一複合目標具有尺寸相似於圖7中之尺寸之分離區帶的情況下，添加寬度為e'之外部分離區帶904，以確保目標光柵與周圍產品特徵之間的所要最小分離。應注意，僅僅出於清楚起見而使圖10中之分離區帶為白色。實務上，其將以與先前實施例相同的方式而經填充有虛設結構。
熟習此項技術者應瞭解，圖10所示之所有光柵將不存在於半導體或其他產品之相同層對中。實情為，在相對對準(疊對)待量測之兩個層之圖案中將存在複合目標中之一者。對於彼兩個層，將形成各別對圖案化元件，諸如，光罩，其中光柵線及關聯特徵處於適當位置中，且其中彼等光柵線之位置係根據所要偏置方案而偏移。將使針對區域900中之其他複合目標之位置為空白以供其他層中使用。虛設特徵可包括於此等「空白」區域中，以避免層之間的串擾。如已經提及，特徵可經設計至目標中以促進圖案辨識。在圖10之說明中，X方向光柵及Y方向光柵在X方向及Y方向上輕微伸長。此情形稍微破壞總圖案之對稱性，從而使暗場影像區域將較不可能在量測方法之步驟S4中被誤辨識。代替以此方式破壞對稱性或除了以此方式破壞對稱性以 外，亦可將特殊標記置放於分離區帶內，以輔助辨識。
結論
本文所揭示之技術使能夠設計及使用小度量目標以達成疊對量測之極大準確度及可重複性。可在一特定實施中實現之特定益處包括：ROI定位敏感度縮減，因此，量測之可重複性較佳；歸因於光柵之間的增加空間而使聚焦敏感度縮減，從而導致疊對值較準確及/或產出率較大；歸因於光柵之間的較大空間而使光柵間串擾縮減，從而導致疊對值較準確；歸因於用暗分離區帶進行成像之較佳可辨識目標而改良圖案辨識；ROI較大，此意謂用於像素強度之量測之有效區域較大，從而得到較佳再現性。
該技術在以小目標繞射為基礎之疊對量測中與已在上文所提及之新近公開及未公開專利申請案中描述的其他技術相容。舉例而言，在使用具有每方向三個或三個以上不同偏置值之複合目標的情況下，演算可得到經BGA校正疊對量測，而無需模型化頂部光柵及底部光柵或諸如BARC(抗反射塗層)之任何介入層。
雖然上文所描述之目標結構為出於量測之目的而特定地設計及形成之度量目標，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。如本文所使用之術語「目標光柵」及「目標結構」不要求已針對所執行量測而特定地提供該結構。
與如在基板及圖案化元件上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。此電腦程式可執行於(例如)圖3之裝置中之單元PU及/或圖2之控制單元LACU內。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)。在屬於(例如)圖3所示之類型的現有度量裝置已經在生產中及/或在使用中的情況下，可藉由供應經更新電腦程式產品來實施本發明，該等經更新電腦程式產品用於使處理器執行經修改步驟S4且因此在對ROI定位誤差之敏感度縮減的情況下演算疊對誤差。該程式可視情況經配置以控制光學系統、基板支撐件及其類似者以執行步驟S2至S5以量測複數個合適目標結構上之不對稱性。
在以下已編號條項中提供根據本發明之另外實施例：
1.一種使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該方法包含如下步驟：(a)使用在預定照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；(b)在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；及(c)處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，使得該一或多個所關注區之一位置之一變化不會顯著地影響該屬性之該所獲得量測。
2.如條項1之方法，其中在步驟(c)中，將該等所關注區選擇為其邊界屬於對應於該等分離區帶之該等影像區。
3.如條項1或2之方法，其中該等組件結構包含經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同疊對偏置值。
4.如條項3之方法，其中該等組件結構包含經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同定向以在不同方向上量測疊對。
5.如條項1、2、3或4之方法，其中使用該繞射輻射之不同部分來偵測該複合目標結構之兩個或兩個以上影像，且其中步驟(e)包含比較來自該等影像中識別之對應所關注區之該等像素值以獲得該一或多個組件結構之不對稱性之一量測。
6.如前述條項中任一項之方法，其中在該等步驟(b)及(c)中，在該同一經偵測影像中識別對應於至少兩個組件結構之所關注區，且分離地處理該等所關注區之像素值。
7.如前述條項中任一項之方法，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的5%以上，視情況為10%以上或15%以上。
8.如前述條項中任一項之方法，其中該複合目標結構中之該等分離區帶含有填充結構，該等填充結構具有與該等組件結構之平均密度相似的一平均密度，但具有較高空間頻率，藉以由該等填充結構繞射之輻射不屬於於形成該經偵測影像中使用的輻射之該部分。
9.一種用於使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該裝置包含：- 一支撐件，其用於經形成有該複合目標結構之該基板；- 一光學系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構，且用於使用在該等照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；- 一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該處理器經配置以識別該等所關注區，使得該等所關注區之邊界屬於對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶 之影像區。
10.如條項9之裝置，其中該等組件結構包含形成於該基板上之兩個層中之經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同疊對偏置值。
11.如條項9或10之裝置，其中該光學系統經配置以使用該繞射輻射之不同部分來形成及偵測該同一複合目標結構之兩個或兩個以上影像，且其中該處理器經配置以比較來自該兩個影像中識別之對應所關注區之像素值以獲得該一或多個組件結構之不對稱性之一量測。
12.如條項9、10或11之裝置，其中該處理器經配置以在該同一經偵測影像中識別對應於至少兩個組件結構之所關注區，且一起處理該等所關注區之像素值以根據該複合目標之一已知偏置方案而獲得該量測。
13.一種供在一如條項1至8中任一項之方法中使用之基板，該基板具有至少一複合目標結構，該至少一複合目標結構包含藉由一微影程序形成於該基板上之複數個組件結構，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在該等組件結構之一暗場影像中顯得暗。
14.如條項13之基板，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的5%以上，視情況為10%以上或15%以上。
15.如條項13或14之基板，其中複數個複合目標結構形成於對應於一經製造元件圖案之層之不同層中，每一複合目標結構含有呈具有不同疊對偏置值及不同定向之經疊對光柵之形式的組件結構。
16.一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行上文的一如條項1至8中任一項之方法之該識別步驟(b)及該處理步驟(c)。
17.一種用於使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之 檢測裝置，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該裝置包含：- 一支撐件，其用於經形成有該複合目標結構之該基板；- 一光學系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構，且用於使用在該等照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；- 一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該處理器經配置以辨識該複合目標之部位，且至少部分地藉由辨識對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶之影像區來識別該等所關注區。
18.一種微影系統，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；及一如條項9至12或17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。
19.一種製造元件之方法，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：使用一如條項1至8中任一項之檢測方法在該等基板中至少一者上檢測經形成為該元件圖案之部分或除了該元件圖案以外之至少一複合目標結構；及根據該檢測方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
20.一種方法，其包含：使用在預定照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來偵測一複合目標結構之一影像；在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；及處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，使得該一或多個所關注區之一位置之一變化不會顯著地影響該屬性之該所獲得量測。
21.如條項20之方法，其中在該處理中，將該等所關注區選擇為其邊界屬於對應於該等分離區帶之該等影像區。
22.如條項20之方法，其中該等組件結構包含經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同疊對偏置值。
23.如條項22之方法，其中該等組件結構包含經疊對光柵，且該複合目標內之不同組件結構經形成有不同定向以在不同方向上量測疊對。
24.如條項20之方法，其中使用該繞射輻射之不同部分來偵測該複合目標結構之兩個或兩個以上影像，且該方法進一步包含比較來自該等影像中識別之對應所關注區之該等像素值以獲得該一或多個組件結構之不對稱性之一量測。
25.如條項20之方法，其中在該識別及該處理中，在該同一經偵測影像中識別對應於至少兩個組件結構之所關注區，且分離地處理該等所關注區之像素值。
26.如條項20之方法，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的5%以上、10%以上或15%以上。
27.如條項20之方法，其中該複合目標結構中之該等分離區帶含有填充結構，該等填充結構具有與該等組件結構之平均密度相似的一平均密度，但具有較高空間頻率，藉以由該等填充結構繞射之輻射不屬於於形成該經偵測影像中使用的輻射之該部分。
28.一種檢測裝置，其包含：一支撐件，其經組態以支撐經形成有一複合目標結構之一基板；一光學系統，其經組態以在預定照明條件下照明該複合目標結構，且經組態以使用在該等照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；及一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該處理器經配置以識別該等所關注區，使得該等所關注區之邊界屬於對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶之影像區。
29.如條項28之裝置，其中：該等組件結構包含形成於該基板上之兩個層中之經疊對光柵，且該複合目標內之不同組件結構經形成有不同疊對偏置值。
30.如條項28之裝置，其中：該光學系統經配置以使用該繞射輻射之不同部分來形成及偵測該同一複合目標結構之兩個或兩個以上影像；且該處理器經配置以比較來自該兩個影像中識別之對應所關注區之像素值以獲得該一或多個組件結構之不對稱性之一量測。
31.如條項28之裝置，其中該處理器經配置以在該同一經偵測影像中識別對應於至少兩個組件結構之所關注區，且一起處理該等所關 注區之像素值以根據該複合目標之一已知偏置方案而獲得該量測。
32.一種基板，其包含：至少一複合目標結構，其包含藉由一微影程序形成於該基板上之複數個組件結構，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在該等組件結構之一暗場影像中顯得暗。
33.如條項32之基板，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的5%以上、10%以上或15%以上。
34.如條項32之基板，其中複數個複合目標結構形成於對應於一經製造元件圖案之層之不同層中，每一複合目標結構含有呈具有不同疊對偏置值及不同定向之經疊對光柵之形式的組件結構。
35.一種經儲存有電腦可執行指令之電腦可讀媒體，由一計算元件對該等電腦可執行指令之執行使該計算元件執行包含如下各者之操作：使用在預定照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來偵測一複合目標結構之一影像；在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；及處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在該經偵測影像中提供不會受到由該等組件結構繞射之輻射顯著地影響之區。
36.一種檢測裝置，其包含：一支撐件，其經組態以支撐經形成有一複合目標結構之一基板；一光學系統，其經組態以在預定照明條件下照明該複合目標結構，且使用在該等照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；及一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該處理器經配置以辨識該複合目標之部位，且至少部分地藉由辨識對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶之影像區來識別該等所關注區。
37.一種微影系統，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；及一種檢測裝置，其包含：一支撐件，其經組態以支撐經形成有一複合目標結構之一基板；一光學系統，其經組態以在預定照明條件下照明該複合目標結構，且經組態以使用在該等照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；及一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測， 其中該處理器經配置以識別該等所關注區，使得該等所關注區之邊界屬於對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶之影像區；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。
38.一種製造元件之方法，其包含：使用一微影程序將一圖案施加至一系列基板；使用一檢測方法在該等基板中至少一者上檢測經形成為該元件圖案之部分或除了該元件圖案以外之至少一複合目標結構，該檢測方法包含：使用在預定照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來偵測一複合目標結構之一影像；在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；及處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在該經偵測影像中提供不會受到由該等組件結構繞射之輻射顯著地影響之區；及根據該檢測方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
39.一種使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該方法包含如下步驟：(a)使用在預定照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像； (b)在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；及(c)處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在步驟(b)中在該經偵測影像中提供不會受到由該等組件結構繞射之輻射顯著地影響之區。
40.一種方法，其包含：使用在預定照明條件下由組件結構繞射之輻射之一預定部分來偵測一複合目標結構之一影像；在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件結構中之一特定組件結構；及處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在該經偵測影像中提供不會受到由該等組件結構繞射之輻射顯著地影響之區。
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者的涵義及範圍內。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其等效者進行界定。
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料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。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文已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其關係，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者的涵義及範圍內。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其等效者進行界定。
42'‧‧‧區域/光柵目標
43'‧‧‧區域/光柵目標
44'‧‧‧區域/光柵目標
45'‧‧‧區域/光柵目標/光柵影像
45'a‧‧‧中心區域/同質區域
45'b‧‧‧區域
90‧‧‧暗影像區
92‧‧‧暗影像區
94‧‧‧所關注區(ROI)
96‧‧‧所關注區(ROI)

Claims (22)

  1. 一種使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之方法，該複合(composite)目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件(component)結構，該方法包含如下步驟：(a)使用在預定照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；(b)在該經偵測影像中識別一或多個所關注區(regions of interest)，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；及(c)處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，使得該一或多個所關注區之一位置之一變化不會顯著地影響該屬性之該所獲得量測，其中在步驟(c)中，將該等所關注區選擇為其邊界落入對應於該等分離區帶之該等影像區內。
  2. 如請求項1之方法，其中該等組件結構包含經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同疊對偏置值。
  3. 如請求項2之方法，其中該等組件結構包含經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同定向以在不同方向上量測疊對。
  4. 如請求項1之方法，其中使用該繞射輻射之不同部分來偵測該複合目標結構之兩個或兩個以上影像，且其中步驟(e)包含比較來自該等影像中識別之對應所關注區之該等像素值以獲得該一或多個組件結構之不對稱性之一量測。
  5. 如請求項1之方法，其中在該等步驟(b)及(c)中，在該同一經偵測影像中識別對應於至少兩個組件結構之所關注區，且分離地處理該等所關注區之像素值。
  6. 如請求項1之方法，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的5%以上。
  7. 如請求項1之方法，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的10%以上。
  8. 如請求項1之方法，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的15%以上。
  9. 如請求項1之方法，其中該複合目標結構中之該等分離區帶含有填充結構，該等填充結構具有與該等組件結構之平均密度相似的一平均密度，但具有較高空間頻率，藉以由該等填充結構繞射之輻射不屬於於形成該經偵測影像中使用的輻射之該部分。
  10. 一種用於使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該裝置包含：一支撐件，其用於經形成有該複合目標結構之該基板；一光學系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構，且用於使用在該等照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該處理器經配置以識別該等所關注區，使得該等所關注區之邊界落入對應於該複合目標結構內之該等組件結構之 間的分離區帶之影像區內。
  11. 如請求項10之裝置，其中該等組件結構包含形成於該基板上之兩個層中之經疊對光柵，且其中該複合目標內之不同組件結構經形成有不同疊對偏置值。
  12. 如請求項10或11之裝置，其中該光學系統經配置以使用該繞射輻射之不同部分來形成及偵測該同一複合目標結構之兩個或兩個以上影像，且其中該處理器經配置以比較來自該兩個影像中識別之對應所關注區之像素值以獲得該一或多個組件結構之不對稱性之一量測。
  13. 如請求項10或11之裝置，其中該處理器經配置以在該同一經偵測影像中識別對應於至少兩個組件結構之所關注區，且一起處理該等所關注區之像素值以根據該複合目標之一已知偏置方案而獲得該量測。
  14. 一種供在一如請求項1至9中任一項之方法中使用之基板，該基板具有至少一複合目標結構，該至少一複合目標結構包含藉由一微影程序形成於該基板上之複數個組件結構，其中該複合目標結構經形成為在該等組件結構之間具有分離區帶，其中在該等分離區帶內，該複合目標結構經形成為在該等組件結構之一暗場影像中顯得暗。
  15. 如請求項14之基板，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的5%以上。
  16. 如請求項14之基板，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的10%以上。
  17. 如請求項14之基板，其中該等分離區帶在一給定方向上佔據該複合結構的15%以上。
  18. 如請求項14或15之基板，其中複數個複合目標結構形成於對應 於一經製造元件圖案之層之不同層中，每一複合目標結構含有呈具有不同疊對偏置值及不同定向之經疊對光柵之形式的組件結構。
  19. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行上文的一如請求項1至9中任一項之方法之該識別步驟(b)及該處理步驟(c)。
  20. 一種用於使用一複合目標結構來量測一微影程序之一屬性之檢測裝置，該複合目標結構包括已藉由該微影程序形成於一基板上之複數個組件結構，該裝置包含：一支撐件，其用於經形成有該複合目標結構之該基板；一光學系統，其用於在預定照明條件下照明該複合目標結構，且用於使用在該等照明條件下由該等組件目標結構繞射之輻射之一預定部分來形成及偵測該複合目標結構之一影像；一處理器，其經配置以：在該經偵測影像中識別一或多個所關注區，該或每一所關注區對應於該等組件目標結構中之一特定組件目標結構；且處理該所關注區內之像素值以獲得該組件結構之屬性之一量測，其中該處理器經配置以辨識該複合目標之部位，且至少部分地藉由辨識對應於該複合目標結構內之該等組件結構之間的分離區帶之影像區來識別該等所關注區，其中將該等所關注區選擇為其邊界落入對應於該等分離區帶之該等影像區內。
  21. 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10至13或20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。
  22. 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9中任一項之檢測方法在該等基板中至少一者上檢測經形成為該元件圖案之部分或除了該元件圖案以外之至少一複合目標結構；及根據該檢測方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
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