檢查方法、光刻設備、掩模以及襯底的制作方法
【專利摘要】一種用于獲得與光刻過程有關的焦距信息的方法和設備。該方法包括：照射目標，該目標具有交替的第一和第二結構，其中第二結構的形式是依賴于焦距的，而第一結構的形式不具有與第二結構的形式相同的焦距依賴性；以及檢測由目標重定向的輻射，以對于該目標獲得表示目標的整體非對稱性的非對稱性測量，其中非對稱性測量指示形成目標的束的焦距。一種用于形成這種目標的相關聯的掩模和一種具有這種目標的襯底。
【專利說明】
檢查方法、光刻設備、掩模以及襯底
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請與2013年12月17日提交的第61/917,041號美國臨時專利申請和2014年2月 27日提交的第61/945,656號美國臨時申請有關，此處以引證的方式將上述申請的全文并 入。
技術領域
[0003] 本發明涉及例如可用于通過光刻技術制造器件中的檢查方法。
【背景技術】
[0004] 光刻設備是將所期望的圖案應用到襯底上(通常是到襯底的目標部分上）的機器。 光刻設備例如可以用于集成電路（1C)的制造中。在這種情況下，另選地稱為掩模或掩模板 的圖案形成裝置可以用于產生要形成在1C的個體層上的電路圖案。該圖案可以轉移到襯底 (例如硅晶片)上的目標部分(例如，包括管芯的一部分、一個管芯或若干管芯)上。圖案的轉 移通常通過成像到襯底上所設置的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上而進行。通常，單個襯底 將含有被連續圖案化的相鄰目標部分的網絡。已知光刻設備包括所謂的步進器和所謂的掃 描器，在步進器中通過將整個圖案一次曝光到目標部分來輻照各目標部分，在掃描器中通 過沿給定方向（"掃描"方向）借助輻射束掃描圖案同時平行于或反平行于該方向同步掃描 襯底來輻照各目標部分。還可以通過將圖案壓印到襯底上而將來自圖案形成裝置的圖案轉 移到襯底。
[0005] 為了監測光刻過程，測量圖案化的襯底的一個或多個參數。這樣的參數可以包括 例如圖案化的襯底中或上所形成的連續層之間的重疊誤差和/或所顯影光敏抗蝕劑的臨界 線寬。這樣的測量可以對產品襯底和/或專用量測目標進行。各種技術用于測量光刻過程中 所形成的微觀結構，包括使用掃描電子顯微鏡和各種其他專門工具。快速和非侵入形式的 專門檢查工具是輻射束被引導到襯底的表面上的目標上且測量散射束或反射束的一個或 多個特性的散射儀。通過將束被襯底反射或散射之前和之后的束的一個或多個特性進行比 較，可以確定襯底的特性。這例如可以通過將反射束與和一個或多個已知襯底特性關聯的 已知測量庫中所存儲的數據進行比較來進行。已知兩種主要類型的散射儀。光譜散射儀將 寬帶輻射束引導到襯底上并測量散射到特定窄角度范圍中的輻射的光譜(強度作為波長的 函數）。角分辨散射儀使用單色輻射束并測量散射輻射的強度作為角度的函數。
【發明內容】
[0006] EUV光刻中的焦距測量可以基于通過不同的焦距設置的襯底上的焦距校準標記的 變化。美國專利申請公開第US 2009-0135398號公開了一種可以用于讀出標記的相位光柵 對準傳感器。使用該文獻中所公開的方法讀取的焦距校準標記的尺寸為600 ΧΘΟΟμπ^Ευν 光刻中用于測量焦距的方法基于通過焦距檢測標記品質變化，并且對于劑量和過程變化非 常敏感。
[0007] 為了將散射儀用于焦距讀出，目標應更小（例如40 Χ40μπι2)，以滿足客戶要求(諸 如目標區域），同時量測工具的束寬內的線空間的數量應多于10個周期。使用散射儀進行焦 距測量的方法可以基于目標(例如，襯底上的周期性結構(光柵））的臨界尺寸(CD)和側壁角 (SWA)的測量。
[0008] 然而，出于各種原因，這一基于衍射的量測方法對于EUV裝置制造過程工作得并不 太好。具體地，與193nm浸沒式光刻的膜厚度(~100nm)相比，EUV抗蝕劑膜厚度顯著更低（~ 50nm及以下），這使得難以從EUV襯底提取準確的SWA和/或⑶信息。
[0009] 例如，期望提供一種使得基于衍射的量測能夠用于使用EUV系統曝光的結構上。
[0010] 根據一個方面，提供了一種獲得與光刻過程有關的焦距信息的方法，方法包括:提 供至少一個目標，目標包括交替的第一和第二結構，第二結構的形式是依賴于焦距的，使得 第二結構的形式依賴于用于形成目標的圖案化的束的焦距，并且第一結構的形式不具有與 第二結構的形式相同的焦距依賴性;照射目標；以及檢測由目標散射的輻射，以對于該目標 獲得表示目標的整體非對稱性的非對稱性測量，其中非對稱性測量指示形成目標時的圖案 化的束的焦距。
[0011] 根據一個方面，提供了一種掩模，包括用于圖案化束以形成包括交替的第一結構 和第二結構的目標的圖案，掩模包括：用于形成第一結構的第一結構特征和用于形成第二 結構的第二結構特征，其中第二結構特征被配置為使得第二結構的形式是依賴于焦距的， 使得第二結構的形式依賴于形成目標時的圖案化的束的焦距，并且第一結構特征被配置為 使得第一結構的形式不具有與第二結構的形式相同的焦距依賴性。
[0012] 根據一個方面，提供了一種包括目標的襯底，該目標具有交替的第一結構和第二 結構，其中第一結構和第二結構兩者包括低分辨率子結構;并且至少第二結構包括一個或 多個高分辨率子結構，目標中的高分辨率子結構的數量和/或尺寸由用于形成目標的圖案 化的束的焦距來確定。
【附圖說明】
[0013] 現在將參照示意性附圖僅經由示例來描述本發明的實施方式，其中對應的附圖標 記指示對應的部分，并且附圖中：
[0014] 圖1示意性描繪了光刻設備；
[0015] 圖2示意性描繪了光刻單元或簇；
[0016] 圖3示意性描繪了第一散射儀；
[0017] 圖4適應性描繪了第二散射儀；
[0018] 圖5描繪了用于根據散射儀測量重構結構的示例過程；
[0019] 圖6描繪了用于根據散射儀測量重構結構的另外示例過程；
[0020] 圖7a示意性描繪了交織重疊目標；
[0021]圖7b示意性描繪了基于衍射的焦距(DBF)測量目標；
[0022] 圖7c示意性描繪了根據本發明的實施方式的目標；
[0023] 圖7d示意性描繪了根據本發明的另外實施方式的目標；
[0024]圖8示意性描繪了根據本發明的另外實施方式的另選目標配置的細節；
[0025]圖9示意性描繪了以不同焦距設置曝光的若干目標；
[0026]圖10示意性描繪了在(a)最佳焦距處和(b)以一定程度的離焦曝光的兩個目標的 細節以及散射儀將檢測的內容作為結果的近似；
[0027]圖11是用來例示如何獲得焦距符號信息的y軸上的非對稱性或重心和X軸上的焦 距的圖；
[0028] 圖12示出了根據本發明的實施方式的、用于提取焦距符號信息的兩個目標結構；
[0029] 圖13a-圖13b示出了對于包括分量信號的圖12中所例示的兩個目標的非對稱性信 號幅度(y軸）對焦距(X軸）的曲線圖，并且圖13c示出了圖13a-圖13b的曲線圖的差異的確 定；以及
[0030] 圖14a和圖14b例示了在不需要第二圖案形成裝置或第二圖案形成裝置圖案的情 況下在兩次單獨曝光中產生第一組結構和第二組結構的方法。
【具體實施方式】
[0031] 圖1示意性描繪了光刻設備。設備包括：
[0032]照射系統（照射器）IL，該照射系統被配置為調整輻射束B (例如，UV輻射或DUV輻 射)。
[0033] 支撐結構(例如，掩模臺)MT，該支撐結構被構造為支撐圖案形成裝置(例如，掩模） Μ并連接到被配置為根據某些參數準確定位圖案形成裝置的第一定位器PM;
[0034] 襯底臺（例如，晶片臺)WT，該襯底臺被構造為保持襯底(例如，涂布抗蝕劑的晶片） W并連接到被配置為根據某些參數準確定位襯底的第二定位器PW;
[0035] 以及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PL，該投影系統被配置為將由圖案形成 裝置MA給予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標部分C(例如，包括一個或多個管芯)上。
[0036] 照射系統可以包括用于引導、成形或控制輻射的各種類型的光學部件(諸如折射、 反射、磁、電磁、靜電或其他類型的光學部件或其組合）。
[0037] 支撐結構以依賴于圖案形成裝置的取向、光刻設備的設計以及其他條件(諸如例 如，圖案形成裝置是否保持在真空環境中）的方式保持圖案形成裝置。支撐結構可以使用機 械、真空、靜電或其他夾持技術保持圖案形成裝置。支撐結構可以是框架或臺，其根據需要 例如可以是固定的或可移動的。支撐結構可以確保圖案形成裝置例如相對于投影系統處于 期望的位置處。這里術語"掩模板"或"掩模"的任意使用可以被認為與更廣義的術語"圖案 形成裝置"同義。
[0038] 這里所用的術語"圖案形成裝置"應被廣泛地解釋為涉及可以用于在輻射束的橫 截面給予輻射束圖案以便在襯底的目標部分中產生圖案的任意裝置。應注意，例如，如果圖 案包括相移特征或所謂的輔助特征，則給予輻射束的圖案可以不精確地對應于襯底的目標 部分中的期望圖案。通常，給予輻射束的圖案將對應于在目標部分中所產生的裝置中的特 定功能層(諸如集成電路）。
[0039] 圖案形成裝置可以為透射式或反射式。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反 射鏡陣列以及可編程LCD平板。掩模在光刻中眾所周知，并且包括掩模類型(諸如二元的、交 替性相移以及衰減相移）以及各種混合掩模類型。可編程反射鏡陣列的示例采用小反射鏡 的矩陣布置，各小反射鏡可以單獨傾斜，以便沿不同方向反射進入的輻射束。傾斜的反射鏡 給予由反射鏡矩陣反射的輻射束中的圖案。
[0040] 這里所用的術語"投影系統"應被廣泛地解釋為對于所用的曝光輻射(或其他因素 (諸如浸液的使用或真空的使用））而酌情包含任意類型的投影系統，包括折射的、反射的、 反射折射的、磁的、電磁的以及靜電光系統，或其任意組合。這里術語"投影透鏡"的任意使 用可以被認為與更通用術語"投影系統"同義。
[0041] 如這里所描繪的，設備為透射式(例如，采用透射式掩模）。另選地，設備可以為反 射式(例如，采用如上所提及的類型的可編程反射鏡陣列或采用反射掩模）。
[0042] 光刻設備可以為具有兩個(雙平臺）或更多個臺（例如，兩個或更多個襯底臺和/或 兩個或更多個圖案形成裝置臺和/或襯底臺和不保持襯底的臺）的類型。在這種"多平臺"機 器中，另外的臺可以并行使用，或者可以對一個或多個臺進行準備步驟，而一個或多個其他 臺用于曝光。
[0043] 光刻設備還可以是襯底的至少一部分可以由具有較高折射率的液體(例如，水)覆 蓋以便填充投影系統與襯底之間的空間的類型。浸液還可以應用于光刻設備中的其他空 間，例如，掩模與投影系統之間。浸液在領域中為增大投影系統的數值孔徑而眾所周知。如 這里所用的術語"浸沒"不意指結構(諸如襯底)必須沉浸在液體中，相反地僅意指液體在曝 光期間位于投影系統與襯底之間。
[0044] 參照圖1，照射器IL從輻射源S0接收輻射束。源和光刻設備例如在源為準分子激光 器時可以為單獨的實體。在這種情況下，不認為源形成光刻設備的一部分，并且輻射束在光 束傳遞系統BD的幫助下從源S0傳遞到照射器IL，光束傳遞系統BD包括例如適當的引導反射 鏡和/或擴束器。在其他情況下，源例如在源為汞燈時可以為光刻設備的一體部分。源S0和 照射器IL如果需要與光束傳遞系統BD-起可以被稱為輻射系統。
[0045] 照射器IL可以包括被配置為調節輻射束的角強度分布的調節器AD。通常，至少可 以調節照射器的光瞳面中的強度分布的外和/或內徑向范圍(通常分別被稱為σ-outer和〇-inner)。另外，照射器IL可以包括各種其他部件(諸如積分器IN和聚光器C0)。照射器可以用 于調整輻射束，以在輻射束的橫截面中具有期望的均勻性和強度分布。
[0046] 輻射束B入射在被保持在支撐結構（例如，掩模臺)MT上的圖案形成裝置(例如，掩 模)MA上，并且由圖案形成裝置圖案化。穿過圖案形成裝置MA之后，輻射束B穿過投影系統 PL，該投影系統PL將束聚焦到襯底W的目標部分C上。在第二定位器PW和定位傳感器IF(例 如，干涉儀裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容傳感器)的幫助下，可以準確移動襯底臺WT， 例如以便定位輻射束B的路徑中的不同目標部分C。類似地，第一定位器PM和另一個定位傳 感器(圖1中未明確描繪)可以用于例如在從掩模庫機械檢索之后或在掃描期間相對于輻射 束B的路徑定位圖案形成裝置MA。通常，支撐結構MT的移動可以在形成第一定位器PM的一部 分的長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助下來實現。類似地，襯底臺WT的移 動可以使用形成第二定位器PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊的幫助來實現。在(如 與掃描器相對的）步進器的情況下，支撐結構MT可以僅連接到短行程致動器，或者可以被固 定。圖案形成裝置MA和襯底W可以使用圖案形成裝置對準標記Ml、M2和襯底對準標記PI、P2 來對準。雖然如所例示的襯底對準標記占據專用目標部分，但它們可以位于目標部分之間 的空間中（這些標記被稱為劃道對準標記）。類似地，在多于一個管芯設置在圖案形成裝置 MA的情形下，圖案形成裝置對準標記可以位于管芯之間。
[0047] 所描繪的設備可以在以下模式中的至少一個中使用：
[0048] 1.在步進模式中，保持支撐結構MT和襯底臺WT基本靜止，同時將給予輻射束的整 個圖案一次投影到目標部分C上（即，單次靜止曝光）。然后，沿X和/或Y方向偏移襯底臺WT， 使得可以曝光不同的目標部分C。在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制在單次靜止曝光中 成像的目標部分C的尺寸。
[0049] 2.在掃描模式中，在將給予輻射束的圖案投影到目標部分C上（即，單次動態曝光） 的同時，同步掃描支撐結構MT和襯底臺WT。襯底臺WT相對于支撐結構MT的速度和方向可以 由投影系統PL的（縮小)放大和圖像翻轉特性來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限 制在單次靜止曝光中目標部分(在非掃描方向上)的寬度，而掃描動作的長度確定目標部分 (在掃描方向上)的高度。
[0050] 3.在另一種模式中，保持可編程圖案形成裝置的支撐結構MT被基本保持靜止，并 且在將給予輻射束的圖案投影到目標部分C上的同時，移動或掃描襯底臺WT。在該模式中， 通常采用脈沖式輻射源，并且在襯底臺WT的每次移動之后或在掃描期間的相繼輻射脈沖之 間根據需要更新可編程圖案形成裝置。該操作模式可以容易地應用于使用可編程圖案形成 裝置(諸如如上提及的類型的可編程反射鏡陣列）的無掩膜光刻。
[0051] 還可以采用上述使用模式的組合和/或變化或完全不同的使用模式。
[0052]如圖2所示，光刻設備LA形成有時還稱為光刻簇的光刻單元LC的一部分，該光刻單 元還包括對襯底執行曝光前和曝光后處理的設備。傳統上，這些設備包括沉積抗蝕劑層的 一個或多個旋涂器、顯影所曝光抗蝕劑的一個或多個顯影器DE、一個或多個冷卻板CH和/或 一個或多個烘烤板BK。襯底輸送裝置或機器人R0從輸入/輸出端口 1/01、1/02拾起襯底，在 不同的處理設備之間移動襯底并將襯底傳遞到光刻設備的進料臺LB。通常總稱為軌道的這 些裝置處于軌道控制單元TCU的控制之下，軌道控制單元本身受管理控制系統SCS控制，管 理控制系統SCS還經由光刻控制單元LACU控制光刻設備。由此，不同的設備可以被操作為使 吞吐量和處理效率最大化。
[0053]為了正確且一致地曝光由光刻設備曝光的襯底，期望檢查所曝光的襯底以測量特 性，諸如后續層之間的重疊誤差、線厚度、臨界尺寸(⑶)等。如果檢測到誤差，則可以對后續 襯底的曝光進行調節，特別是在檢查可以馬上完成且足夠快使得仍然要曝光同一批的一個 或多個其他襯底時。同樣地，可以剝離并重新加工已曝光的襯底以提高產率，或者可以丟棄 已曝光的襯底，從而避免對已知有缺陷的襯底執行曝光。在僅襯底的一些目標部分有缺陷 的情況下，可以僅對那些良好的目標部分執行另外曝光。
[0054]檢查設備用于確定襯底的特性，特別地，確定不同襯底或同一襯底的不同層的一 個或多個特性如何逐層變化。檢查設備可以被集成到光刻設備LA或光刻單元LC中，或者可 以為單獨的裝置。為了實現最快速的測量，期望檢查設備在曝光之后緊接著測量所曝光抗 蝕劑層中的特性。然而，抗蝕劑中的潛像具有非常低的對比度，抗蝕劑已曝光于輻射的部分 與那些未曝光于輻射的部分之間僅具有非常小的折射率差異，并且不是所有檢查設備具有 進行潛像的有用測量的足夠靈敏度。因此，可以在曝光后烘烤步驟(PEB)之后進行測量，曝 光后烘烤步驟是通常對已曝光襯底進行的第一步并且增加抗蝕劑的曝光與未曝光部分之 間的對比度。在該級段，抗蝕劑中的圖像可以稱為半潛像。還可以在移除抗蝕劑的曝光或未 曝光部分二者之一的時間點或在圖案轉移步驟(諸如蝕刻)之后進行經顯影的抗蝕劑圖像 的測量。后一可能性限制有缺陷襯底的返工可能性，但仍然可以提供有用信息。
[0055] 圖3描繪了可以用于本發明的實施方式的散射儀。該散射儀包括將輻射投影到襯 底W上的寬帶（白光)輻射投影儀2。所反射的輻射被傳遞到測量鏡面反射輻射的光譜10(強 度作為波長的函數）的分光計檢測器4。根據該數據，可以由處理單元PU(例如，通過嚴格耦 合波分析和非線性回歸或通過如圖3的底部所示的與模擬光譜的庫進行比較)重構產生所 檢測的光譜的結構或分布。通常，對于重構，已知結構的一般形式，并且根據制造結構的工 藝的知識來假定一些參數，僅留下結構的一些參數根據散射測量數據來確定。這種散射儀 可以被配置為正入射散射儀或斜入射散射儀。
[0056] 圖4中示出了可以使用的另一種散射儀。在該裝置中，由輻射源2發射的輻射使用 透鏡系統12準直并透過干涉濾光片13和偏振器17,由部分反射面16反射并經由顯微鏡物鏡 15聚焦到襯底W上，該顯微鏡物鏡15具有高數值孔徑(NA)，期望為至少0.9或至少0.95。浸沒 式散射儀甚至可以具有數值孔徑超過1的透鏡。然后，反射輻射透過部分反射表面16到檢測 器18中，以便使散射光譜被檢測。檢測器可以位于后投影光瞳面11中，該后投影光瞳面11可 以處于透鏡系統15的焦距長度處，然而，光瞳面反而可以用輔助光學元件（未示出）被再成 像到檢測器上。光瞳面為輻射的徑向位置限定入射角且角位置限定輻射的方位角的平面。 檢測器期望地為二維檢測器，使得可以測量襯底目標30的二維角散射光譜。檢測器18例如 可以為CCD或CMOS傳感器的陣列，并且可以使用例如40毫秒每幀的積分時間。
[0057] 例如，參考束經常用于測量入射輻射的強度。為此，當輻射束入射在分束器16上 時，輻射束的一部分透過分束器，作為朝向參考反射鏡14的參考束。然后，將參考束投影到 同一檢測器18的不同部分上或另選地到不同檢測器(未示出）上。
[0058] 一組干涉濾光片13可以用于在例如405-790nm甚至更低的范圍內（諸如200-300nm)選擇感興趣的波長。干涉濾光片可以是可調的，而不是包括一組不同的濾光片。可以 使用光柵代替干涉濾光片。
[0059] 檢測器18可以測量單個波長(或窄波長范圍）的散射輻射的強度、分別在多個波長 的強度或在波長范圍上積分的強度。此外，檢測器可以分開測量橫磁和橫電偏振輻射的強 度和/或橫磁與橫電偏振輻射之間的相位差。
[0060] 使用寬帶輻射源（即，具有寬范圍的輻射頻率或波長因此具有寬范圍的顏色的輻 射源)是可以的，寬帶輻射源給予大集光率，這允許混合多個波長。期望寬帶中的多個波長 各具有Αλ的帶寬和至少2 Δλ(Β卩，兩倍帶寬）的間隔。若干輻射"源"可以為使用纖維束分離 的、擴展輻射源的不同部分。這樣，可以在多個波長處并行測量角分辨散射光譜。可以測量 含有比2-D光譜更多信息的3-D光譜(波長和兩個不同的角度）。這允許測量更多信息，這提 高了量測過程魯棒性。歐洲專利申請第ΕΡ1628164號公報中更詳細地描述了這一點，此處以 引證的方式將該公報并入。
[0061] 襯底W上的目標30可以為1-D光柵，該1-D光柵被印刷為使得在顯影之后，柵條由固 體抗蝕劑線形成。目標30可以為2-D光柵，該2-D光柵被印刷為使得在顯影之后，柵條由抗蝕 劑中的固體抗蝕劑柱或過孔形成。柵條、柱或過孔可以另選地蝕刻到襯底中。該圖案對光刻 投影設備(特別是投影系統PL)中的色差敏感，并且這種色差的存在和照射對稱性將以所印 刷光柵中的變化來顯露。因此，所印刷光柵的散射測量數據用于重構光柵。1-D光柵的參數 (諸如線寬和形狀)或2-D光柵的參數(諸如柱或過孔寬度或長度或形狀)可以根據印刷步驟 和/或其他散射測量處理的知識輸入到由處理單元執行的重構處理。
[0062]如上所述，目標在襯底的表面上。該目標將經常具有光柵中的一系列線的形狀或 2-D陣列中的大致矩形的結構。量測中的嚴格光衍射理論的目的是有效地計算從目標反射 的衍射光譜。換言之，針對CD(臨界尺寸)一致性和重疊量測而獲得目標形狀信息。重疊量測 是測量兩個目標的重疊以便確定襯底上的兩層是否對準的測量。CD-致性簡單地是光柵在 光譜上的一致性的測量，以確定光刻設備的曝光系統如何起作用。具體地，CD或臨界尺寸是 "寫"在襯底上的對象的寬度，并且是光刻設備物理上能夠在襯底上所寫的極限。
[0063]使用上述散射儀之一結合目標結構(諸如目標30)的模型及其衍射特性，可以以若 干方式執行結構的形狀和其他參數的測量。在由圖5表示的第一類型的處理中，計算基于目 標形狀的第一估計(第一候選結構）的衍射圖案，并將該衍射圖案與觀察的衍射圖案進行比 較。然后，在一系列迭代中系統地改變模型的參數，并且重新計算衍射，以生成新的候選結 構，從而達到最佳匹配。在由圖6表示的第二類型的處理中，預先計算許多不同候選結構的 衍射光譜，以創建衍射光譜的"庫"。然后，將從測量目標觀測的衍射圖案與計算的光譜的庫 進行比較，以找到最佳匹配。兩種方法可以一起使用：可以從庫獲得粗匹配，然后進行迭代 處理，以找到最佳匹配。
[0064]更詳細地參照圖5,將概括描述進行目標形狀和/或材料特性的測量的方式。對于 該描述將假定目標僅沿1個方向為周期性的（1-D結構）。在實踐中，目標可以沿2或3個方向 為周期性的（2或3維結構），并且相應地適配該處理。
[0065]在502處，使用散射儀(諸如上述的散射儀)測量襯底上的實際目標的衍射圖案。這 一測量的衍射圖案被轉發到計算系統(諸如計算機）。計算系統可以是上面提及的處理單元 (PU)，或者它可以為單獨的設備。
[0066] 在503處，建立"模型菜單"，模型菜單定義目標結構關于參數Pl(P1、p2、p 3等）的參 數化模型。這些參數例如在ID周期性結構中表示側壁的角度、特征的高度或深度和/或特征 的寬度。目標材料的一個或多個特性和/或一個或多個下面的層還由諸如(衍射測量輻射束 中存在的特定波長處的）折射率的參數表示。下面將給出具體示例。值得注意的是，雖然目 標結構可以由描述了它的形狀和材料特性的幾十個參數來定義，但是模型菜單將這些參數 中的許多參數定義為具有固定值，而其他參數將是可變的或"浮動"參數，以用于以下處理 步驟的目的。進行固定與浮動參數之間的選擇的處理在后文描述。而且，將引入如下方式， 其中參數能夠被允許在不是完全獨立的浮動參數的情況下改變。為了描述圖5的目的，僅可 變參數被認為是參數Pi。
[0067] 在504處，通過針對浮動參數設置初始值Pl(<))(即，Pl (t))、p2(())、p3(())等)估計模型目 標形狀。各浮動參數將如菜單中所定義的在特定預定范圍內產生。
[0068] 在506處，表示估計的形狀的參數連同模型的不同元件的一個或多個光學特性用 于例如使用嚴格光衍射法(諸如RCWA或麥克斯韋方程的任意其他求解器)計算一個或多個 散射特性。這給出估計的目標形狀的估計的或模型衍射圖案。
[0069]然后，在508、510處，比較測量的衍射圖案與模型衍射圖案，并且它們的相似性和/ 或差異用于計算模型目標形狀的"評價函數"。
[0070] 在512處，假定評價函數指示模型在準確地表示實際目標形狀之前需要改進，估計 一個或多個新參數等，并迭代地反饋回步驟506。重復步驟506-步驟512。
[0071] 為了幫助搜索，步驟506中的計算還可以生成評價函數的偏導數，該偏導數指示在 參數空間的該特定區域中增大或減小參數將增大或減小評價函數的靈敏度。評價函數的計 算和導數的使用在本領域中公知，這里將不詳細描述。
[0072] 在514處，當評價函數指示該迭代處理以期望的準確度收斂于一個解時，將當前估 計的一個或多個參數報告為實際目標結構的測量。
[0073] 該迭代處理的計算時間在很大程度上由所使用的前向衍射模型確定，即，使用嚴 格光衍射理論從估計的目標結構計算估計的模型衍射圖案。如果需要更多參數，那么存在 更多的自由度。原則上，計算時間隨自由度的數目的指數而增加。在50 6處計算的估計的或 模型衍射圖案可以以各種形式表達。如果計算的圖案與步驟502中所產生的測量圖案以相 同的形式表達，則簡化比較。例如，建模的光譜可以與由圖3的設備測量的光譜容易地比較； 建模的光瞳圖案可以與由圖3的設備所測量的光瞳圖案容易地比較。
[0074]從圖5向前在本描述中，將在使用圖4的散射儀的假定下使用術語"衍射圖案"。技 術人員可以容易地使教導適配不同類型的散射儀，或者甚至其他類型的測量儀器。
[0075]圖6例示了用于不同的估計的目標形狀(候選結構）的多個模型衍射圖案被預先計 算并存儲在庫中以與實際測量比較的另外的示例過程。底層的原理和術語與圖5的處理相 同。圖6處理的步驟為：
[0076]在602處，產生庫的處理開始。可以針對每個類型的目標結構產生單獨的庫。庫可 以根據需要由測量設備的用戶產生，或者可以由設備的供應商預產生。
[0077]在603處，建立"模型菜單"，其定義目標結構關于若干參數Pl(Pl、p 2、p3等）的參數 化模型。考慮類似于迭代處理的步驟503中的考慮。
[0078] 在604處，例如通過產生各個參數的隨機值產生第一參數集合Pl(t))、p2 (())、p3(())等， 各參數在其所期望的值范圍內。
[0079] 在606處，計算模型衍射圖案并將其存儲在庫中，模型衍射圖案表示根據由一個或 多個參數表示的目標形狀預計的衍射圖案。
[0080] 在608處，產生新的形狀參數集合Pl(1)、p2(1)、p 3(1)等。重復步驟606-步驟608幾十 次、幾百次甚至幾千次，直到判斷包括所有存儲的建模的衍射圖案的庫充分完成。每個存儲 的圖案表示多維參數空間中的樣本點。庫中的樣本應當以足夠的密度填充樣本空間，使得 任意實際衍射圖案將被足夠接近地表示。
[0081] 在610處，在產生庫之后（雖然可以在產生庫之前），將實際目標30置于散射儀中， 并且測量目標30的衍射圖案。
[0082] 在612處，將測量的圖案與庫中所存儲的一個或多個建模的圖案進行比較，以找出 最佳的匹配圖案。可以與庫中的每一個樣本進行比較，或者可以采用更系統的搜索策略，以 減輕計算負擔。
[0083] 在614處，如果找到匹配，那么可以將用于產生匹配的庫圖案的估計目標形狀確定 為近似的對象結構。將對應于匹配樣本的一個或多個形狀參數作為一個或多個測量的形狀 參數輸出。匹配過程可以直接對模型衍射信號執行，或者可以對優化用于快速評估的替代 模型執行。
[0084]在616處，可選擇地，將最近的匹配樣本用作開始點，并且使用細化處理獲得一個 或多個最終參數，以用于報告。該細化處理例如可以包括與圖5所示非常類似的迭代處理。 [0085]是否使用細化步驟616是供實施者選擇的問題。如果庫被非常密集地取樣，那么可 能不需要迭代細化，因為經常可以找到良好匹配。另一方面，這種庫對于實際使用而言可能 太大。由此，實際的解決方案是針對粗略的參數集合使用庫搜索，然后使用評價函數進行一 個或多個迭代，以確定更準確的參數集合，以便以所期望的準確度報告目標襯底的參數集 合。在執行額外迭代的情況下，一種選擇是添加計算的衍射圖案和相關聯的細化參數集作 為庫的新的條目。這樣，最初可以使用基于較小的計算工作量但使用細化步驟616的計算工 作量發展成更大庫的庫。無論使用哪個方案，也還可以基于多個候選結構的匹配的優度來 獲得報告的可變參數中的一個或多個的值的進一步的細化。例如，最終報告的參數值的集 合可以通過在兩個或更多個候選結構的參數值之間進行插值來產生，假定這些候選結構中 的兩個或所有具有高的匹配分數。
[0086]該迭代處理的計算時間很大程度上由步驟506和步驟606處的前向衍射模型確定， 即，使用嚴格光衍射理論從估計的目標結構計算估計的模型衍射圖案。
[0087]隨著使用光刻制造的特征的尺寸變得更小，光刻正在成為使得能夠制造微型1C或 其他裝置和/或結構的更加關鍵的因素。圖案印刷的極限的理論估計可以由如方程(1)所示 的瑞利判據來給出：
[0088]
[0089] 其中，λ是所使用的輻射的波長，NA是用于印刷圖案的投影系統的數值孔徑，kl是 依賴于工藝的調整因數，也稱為瑞利常數，CD是印刷特征的特征尺寸(或臨界尺寸）。由方程 (1)推斷:特征的最小可印刷尺寸的減小可以以三種方式來獲得:通過縮短曝光波長λ，通過 增大數值孔徑ΝΑ或通過減小kl的值。
[0090] 為了縮短曝光波長并由此減小最小可印刷尺寸，提出使用極紫外(EUV)輻射。EUV 福射是具有5nm-20nm范圍內（例如13nm-14nm范圍內）的波長的電磁福射。還提出可以使用 具有小于1 〇nm(例如5nm-lOnm范圍內（諸如6 · 7nm或6 · 8nm))的波長的EUV福射。這種福射被 叫做極紫外輻射或軟X射線輻射。可能的源包括例如激光產生等離子體源、放電等離子體源 或基于由電子儲存環提供的同步輻射的源。
[0091] 使得能夠將基于衍射的量測用于EUV系統的一種可能方式是使用相移圖案形成裝 置。這種相移圖案形成裝置包括在重導向束中產生相移以便使輻射束離軸偏轉的溝槽(或 其他相移特征）。相移的程度(因此偏轉的程度)依賴于離焦的程度。所得到的目標可以包括 經由不具有溝槽的圖案形成裝置特征印刷并因此印刷在襯底上獨立于焦距的位置處的第 一結構，和經由具有溝槽的圖案形成裝置特征印刷并因此印刷在襯底上依賴于焦距的位置 處的第二結構。這樣，第二結構(關于第一結構）的位置是依賴于焦距的。然而，這種結構可 能不是期望的，因為可能需要復雜且困難的過程來制造圖案形成裝置。
[0092] 這里所提出的測量方法使用用于雙圖案化重疊測量的交錯散射儀重疊目標的修 改版本。修改的目標是這一交錯重疊目標與上述焦距校準標記的組合。
[0093]圖7a示出了包括交替的第一結構705和第二結構710的交錯散射儀重疊目標700。 第一結構705和第二結構710都不是刻意依賴于焦距的。特別是在該示例中，第一結構705和 第二結構710的印刷線非對稱性不是焦距敏感的。當然，在任意特征的形成中將總是有一些 焦距依賴性(例如，特征的分布將根據焦距而改變），這恰恰是在光刻過程中焦距控制重要 的原因。
[0094]圖7b例示了被配置用于基于衍射的焦距(DBF)測量的DBF目標715。該目標包括多 個DBF特征720,每個特征720包括高分辨率子結構725。基礎節距(base pitch)頂部上的高 分辨率子結構725針對各DBF結構720產生非對稱的抗蝕劑分布，非對稱性的程度依賴于焦 距。因此，量測工具可以根據這種DBF目標715測量非對稱性的程度，并將其轉換為掃描器焦 距。
[0095]雖然DBF目標715實現了基于衍射的焦距測量，但其可能不適合用于所有情形。EUV 抗蝕劑膜厚度顯著小于浸沒式光刻中所用的膜厚度，這使得難以從形成目標的一部分的結 構的非對稱性分布提取準確的非對稱性信息。另外，這種結構無法遵守適用于某些產品結 構的嚴格設計約束。在器件制造過程期間，圖案形成裝置的圖案的所有特征應當印刷并經 得起隨后的處理步驟。器件制造商適用設計規則作為限制特征設計的手段，以幫助確保所 印刷特征符合他們的過程要求。一個這種設計規則與許可的結構尺寸有關。另一個這種設 計規則為圖案密度，這將所產生的抗蝕劑圖案的密度限制在特定范圍內。
[0096] 圖案密度與缺陷率緊密相關，因為磨光和擴散步驟可能需要一定等級的一致性以 避免產生缺陷。這一點（例如)在間隔物過程中是顯著的，其中薄層被沉積在抗蝕劑特征上， 并且進一步的處理步驟將特征減小到在曾經存在抗蝕劑邊緣的位置處的小的線。在間隔物 處理之后實現最小圖案密度要求意味著可能無法使用大的特征，因為只有抗蝕劑邊緣作為 細線被轉移到襯底。在這一點上，DBF目標715的DBF結構7 20可能太大。因此，為了增大間隔 物處理圖案密度，可能需要增大抗蝕劑圖案邊緣的數量。
[0097] 量測特征還應當遵守這些設計規則，因為否則其可能成為缺陷的來源。因此，量測 目標應當由小的特征組成，給定波長和捕獲角度的限制，這些小的特征仍然還能夠產生量 測工具可以檢測的信號。對于DBF目標715,間隔物處理之后所得到的圖案密度可能明顯太 小。
[0098]圖7c例示了根據本發明的實施方式的修改的目標730。目標730包括第一結構740 和第二結構750。第一結構740是不依賴焦距的，并且基本上類似于圖7a的第一結構705。第 二結構750包括高分辨率子結構760和低分辨率子結構770。高分辨率子結構760應當具有小 于200nm的寬度，以便不被散射儀檢測為單獨的結構。在各種實施方式中，高分辨率子結構 760可以全部具有小于100nm、小于50nm或小于25nm的寬度。在實施方式中，高分辨率子結構 760和低分辨率子結構770可以都具有類似的CD;例如，低分辨率子結構770可以僅比高分辨 率子結構760寬10-40nm〇
[0099]子結構760的高分辨率的效果是它們僅在用于印刷目標730的輻射束處于最佳焦 距區域內時被印刷在襯底上。在最佳焦距區域外部（即，當束離焦時），子結構760(或它們的 一部分)不印刷。因此，印刷的第二結構750的形式依賴于輻射束的焦距。這與由上述相移掩 模所得到的目標相反，對于相移掩模所得到的目標，第二結構的位置而不是形式是依賴于 焦距的。這樣，可以使用更傳統的圖案形成裝置，不需要用于改變相位的溝槽或類似的特 征。
[0100]第二結構750的形式的變化可以反映在其重心（CoG)的偏移中，CoG的偏移可以由 散射儀檢測為光瞳非對稱性。CoG偏移可以針對編程的焦距偏移襯底來校準。通過用已知的 焦距偏移來曝光襯底，可以根據焦距校準(如由散射儀檢測的）所設計的目標的行為。結果 是類似于圖11中的曲線1100的曲線。憑借該校準曲線，襯底可以以最佳焦距來曝光，并且所 測量的散射儀響應可以與曲線1100比較，以針對襯底上的各測量確定焦距位置。
[0101]另外，與DBF目標715相比，第二結構750之間第一結構740的存在增大了圖案密度。 [0102]圖7d示出了包括第一結構775和第二結構750的目標730'，第一結構775和第二結 構750都是依賴于焦距的，因為二者都包括高分辨率子結構760和低分辨率子結構770。第一 結構775的焦距依賴性不同于第二結構750的焦距依賴性，因為高分辨率子結構760對于第 一結構775在低分辨率子結構770的一側上而對于第二結構750在低分辨率子結構770的相 對側上。這樣，對于第一結構775和第二結構750的通過焦距的CoG偏移將在相反的方向上。
[0103] 目標730、730'示出了包括與第一結構740和低分辨率結構770沿相同的方向延伸 的若干高分辨柵條，每一個具有類似的線寬(在15_25nm的范圍內；例如，22nm)。然而，其他 配置是可能的。
[0104] 圖8示出了第二結構750的另外的示例配置的細節。在各情況下，示出了第一結構 810、810'和第二結構850、850'、850"的單個示例。為了制造目標，在圖8((1)的示例中以如圖 7c中所示的或如圖7d中所示的類似方式重復這些對的結構數次。
[0105] 圖8(a)示出了與第二結構750的那些類似的第二結構850,除了高分辨率子結構 860的分辨率(線寬)變化，沿遠離低分辨率子結構870的方向從更低分辨率到更高分辨率變 化。這提供了通過焦距的第二結構850的形式的增大的變化，因為小的離焦程度將意味著僅 具有最高分辨率的高分辨率子結構860將不能印刷，不能印刷的高分辨率子結構860的數量 隨著離焦度的增大而增大。這意味著存在第二結構850可以采取的若干不同的依賴于焦距 的形式，因此，根據離焦的程度，在第二結構850中存在若干可能的重心偏移。高分辨率子結 構860中的最小的子結構可以與光刻設備分辨率允許的一樣窄。
[0106] 在實施方式中，高分辨率子結構860的寬度在15nm至25nm之間變化。高分辨率子結 構860可以全部具有不同的線寬，或者可以包括相同線寬的相鄰子結構。例如，雖然可以設 置高分辨率子結構860以便如在之前段落中描述的減小線寬，但該布置可以包括具有相同 線寬的一些(例如，兩個最薄的)相鄰高分辨率子結構860。
[0107] 圖8(b)示出了第二結構850'，該第二結構850'包括沿與低分辨率子結構870的方 向垂直的方向延伸的水平子結構860'。第二結構850'基本上與圖7b中的DBF結構720相同。 這些結構示出了線端(尖端至尖端)焦距響應以根據焦距創建第二結構850'的CoG偏移。因 為所有的水平子結構860'在圖案形成裝置處具有相同的CD，所以線端的右手側根據離焦而 "拉回"，使得各子結構860 '的長度隨著離焦而變化:離焦的程度越大，各水平子結構860 '將 越短。
[0108] 根據應用，在具有豎直子結構或水平子結構時可以具有優點。豎直子結構或水平 子結構可以對處理變化、劑量變化或特定像差更敏感。當考慮表現為與實際產品盡可能接 近的目標設計時(關于焦距和像差靈敏度），可以考慮圖7或圖8中例示的任意設計或落在權 利要求范圍內的任意其他設計。
[0109] 圖8(c)示出了包括子結構860"的第二結構850"，該子結構860"基本上組合子結構 860和子結構860'的概念。第二結構850"包括子結構860"的二維陣列，該陣列被設置為使得 各子結構860"的寬度沿水平方向減小。這種結構可以潛在地產生類產品的像差靈敏度。
[0110] 圖8(d)示出了基本上類似于圖8(a)中所例示的第二結構的第二結構850,該第二 結構850與包括高分辨率子結構880的第一結構810'相鄰。高分辨率子結構880類似于高分 辨率子結構860,但沿相反的方向設置(與厚至薄相比是薄至厚）。與高分辨率子結構860相 對于低分辨率子結構870相比，高分辨率子結構880還在與低分辨率子結構890的相反側。 [0111]圖9示出了印刷在最佳焦距fo處的、具有圖8(a)中所示的類型的第二結構950a的 目標900和具有第二結構950b、950c、950d的、以不同的離焦程度印刷的目標910、910'、920、 920'、930'、930'。目標900使得印刷所有的高分辨率子結構960,甚至是具有最高分辨率的 那些。目標910和910'各相對于最佳焦距fo以相同幅度的離焦程度但不同的符號被印刷，使 得印刷具有更少高分辨率子結構960的第二結構950b。該圖案對于目標920、920'和目標 930、930'重復;在各情況下，隨著離焦程度的幅度增大，印刷的高分辨率子結構960的數量 減少。
[0112] 圖10例示了在(a)目標900的印刷的第二結構950a與（b)目標920(或920'）的印刷 的第二結構950c之間的重心偏移。在各情況下，上圖示出了實際印刷的目標900、920，而下 圖示出了檢查各目標900、920的散射儀在建模/分析實際的散射測量信號之后有效"看到" (即，檢測）的近似。在下圖中，可以看出第二結構950a、950c由散射儀視為寬度依賴印刷的 高分辨率子結構960的數量的有效結構1060、1060c。在圖10(a)中，（參照對應的第一結構 1040的)所看到的第一有效結構1060的重心被標記為X。在圖10(b)中，所看到的第二有效結 構1060c的重心可被視為不等于X。
[0113] 重心偏移可以由散射儀檢測為衍射輻射的正衍射級與負衍射級之間的非對稱性。 因此，所檢測的非對稱性為焦距的指示，因此，通過使用散射儀測量非對稱性，可以確定用 于印刷目標的焦距。目標的非對稱性將影響對應正衍射級和負衍射級的衍射圖案。如果目 標中沒有非對稱性，那么正衍射級和負衍射級將具有相同的譜分布。正衍射級和負衍射級 的光譜成分的差異的分析可以用于確定目標的非對稱性。短語"正衍射級和負衍射級"涉及 第一和更高衍射級中的任意一個。衍射級包括既不是正也不是負的第零級(鏡面反射)和然 后以互補對存在的更高級（照慣例稱為正和負）。非零級可以稱為更高級。由此，第+1級和 第-1級是正級和負級的示例，第+2和第-2、第+3和第3等也是這樣。示例將在沒有限制的情 況下主要參照第+1級和第-1級來例示。
[0114] 圖11是y軸上的非對稱性或重心與X軸上的焦距的圖1100,其用來例示如何獲得焦 距的符號信息。在圖9中，可以看出，印刷的目標910和910'不可區分，目標920和920'以及目 標930和930'也不可區分。對于每一對，離焦程度的幅度相同，但符號不同。該獨特的問題意 味著需要提取焦距符號信息的方法。該方法包括以下步驟：以已知的偏移故意離焦曝光襯 底，使得所有焦距值在圖1100的峰的一側。例如，已知焦距偏移將意味著所有測量的焦距值 在區域1110內。然后，可以從測量的焦距值取出已知的焦距偏移，以找到具有正確符號的實 際焦距值。
[0115] 所提出的方法可以包括校準過程以及后續的監測和控制過程。校準過程包括曝光 焦距曝光矩陣(FEM)襯底和根據焦距測量更高級的非對稱性，以便計算焦距校準曲線。FEM 襯底可以用作散射儀的校準襯底。如本領域中已知的，FEM襯底包括涂布有光致抗蝕劑的襯 底，圖案以焦距和曝光偏移的多個組合曝光到光致抗蝕劑上。監測和控制過程可以包括離 焦地曝光監測襯底（以獲得如上所述的符號信息）和測量更高級的非對稱性。然后，該所測 量的更高級的非對稱性可以使用校準過程期間計算的焦距校準曲線轉換成焦距。
[0116] 為了根據監測襯底獲得校準曲線，可以用編程的離焦偏移(例如，Rx傾斜)來曝光 若干場。這降低了過程依賴性。
[0117]因為需要離焦地曝光監測襯底，所以該方法可更容易地應用于產品外（off-product) 測量。顯然不期望在特意離焦時在產品上曝光。然而，通過提供具有利用三維掩模 (M3D)效應的圖案形成裝置形貌的目標設計，該方法可以適于產品上(on-product)焦距控 制。掩模圖案形成裝置可以使得在曝光期間，在在焦的情況下形成產品結構，并且以焦距偏 移在失焦的情況下形成目標。這種掩模圖案形成裝置可以包括M3D特征(諸如，例如，散射柵 條），以對目標創建相對于在最佳焦距處曝光的產品特征的M3D誘導的最佳焦距偏移。在實 施方式中，M3D特征可以包括之前實施方式的高分辨率結構。然后，可以測量具有依賴于焦 距的M3D特征的這些目標，并且考慮由M3D效應產生的最佳焦距偏移，以與已描述的方式類 似的方式確定焦距。
[0118]圖12和圖13例示了用于獲得符號信號的另外方法。為了理解該方法，應理解，上述 交錯目標的焦距響應實際上為所印刷的非對稱線響應(作為焦距的函數大致為線性的）與 交錯目標設計(兩個結構總體之間的重心(C0G)的差）的組合。這一點由圖12(a)和圖13a例 示。圖12(a)為如(具體有關圖8(b))已討論的交錯目標設計1200(雖然該概念可應用于這里 所述的其他交錯目標設計中的任意設計）。目標1200包括第一結構1210和第二結構1220。第 一結構例如可以為這里所公開的任意形式。第二結構1220在這里被示出為類似于DBF結構 720(圖7b)或圖8(b)中的第二結構870。圖13a的曲線1330為穿過焦距(X軸)的結果信號響應 (y軸）。該曲線1330包括表示由于目標1200的CoG偏移而產生的對焦距的信號響應的曲線 1310和表示由于第二結構1220的非對稱性而產生的對焦距的信號響應的線1320的和。 [0119]提出通過組合多個(交錯）目標的信號來解決目標1200的符號問題。通過在相對于 非對稱線保持對稱線段布置相同的同時改變例如非對稱線的設計特性，可以解決唯一性問 題。這種目標1230在圖12(b)中來例示。目標包括形式上不同于第二結構1220但具有相同基 礎設計的第四結構1240,差異與參數(諸如高清晰度特征的線寬和/或寬度)有關。第三結構 1250(與第一結構1210基本上相同）和第四結構1240在目標1230中的相對布置類似于第一 結構1210和第二結構1220在目標1200中的相對布置。
[0120] 如圖13b中可以看到的，交錯目標1200和1230的柏桑（Bossung)型行為如由曲線 1310和1340的相似性示出的保持類似(其中，曲線1340表示由于目標1230的CoG偏移而產生 的對焦距的信號響應），而因為第四結構1240的形式不同于第二結構1220的形式，所以非對 稱線內容1350改變。還示出了所得到的焦距響應曲線1360。有效地，這意味著不同交錯目標 1200、1230的柏桑頂將相對于彼此偏移。然后，唯一性問題可以通過以下方式來解決：
[0121] 找出如圖13c所例示的非對稱性信號1330、1350這兩者的差異，所得到的信號1360 將依賴于CoG信號的柏桑類行為的類似性與非對稱性線信號的差異之間的相似性;和/或
[0122] 通過制造兩個目標1200、1230的（多變量)焦距(劑量)模型。
[0123] 應注意，在原理上，第三結構和第四結構可以與第一結構和第二結構不類似。在原 理上，第三結構和第四結構的布置可以與第一結構和第二結構的布置不類似。
[0124] 另外地，最佳焦距偏移可以通過執行非對稱結構響應的優化程序和交錯線結構的 布置而被預選擇到目標響應中。因為M3D效應不可預知并且可能跨圖案形成裝置圖案從圖 案形成裝置到圖案形成裝置而變化，所以用于柏桑頂偏移的這一設計方法可能優選于如上 所述的使用M3D效應的方法。
[0125] 獲得符號信息的這一直接方法(如圖13c例示)更適于結構的非對稱性更突出的非 EUV應用(更厚的抗蝕劑）。在這種更厚的抗蝕劑應用中，使用交錯目標的主要原因是提高圖 案密度。最佳焦距偏移的預選擇可以使用如圖11例示的符號提取方法用于EUV、薄抗蝕劑應 用中。然而，原理上，最佳焦距偏移方法針對最佳焦距設置為優化參數（因此也針對EUV應 用）的任意測量工作。典型應用可以為監測型應用。對于產品上應用，最佳焦距設置由用戶 的處理來確定，由此，應設計在用戶指定條件下工作的焦距測量解決方案。
[0126] 上面提及圖7b中所示的DBF目標715可能無法滿足特定設計規則的圖案密度要求。 為了提高圖案密度，目標設計可以通過減小基節距或在目標內添加虛擬特征而改變。然而， 基節距可能是不可變的，因為這將引起由量測工具使用的衍射級擴展超過當前光學器件的 分辨率。為了解決該問題，如已描述的，提出在DBF結構720之間設置另外的結構(諸如圖8中 的第一結構810)。然而，這些第一結構的印刷也是困難的，因為創建非對稱抗蝕劑分布的高 分辨率特征725限制圖案形成裝置上可用于第一結構的空間。因此，期望一種不同的方法， 用于印刷含有由量測工具所捕獲的節距處的圖案分布非對稱性和所要求的圖案密度兩者 的目標。
[0127] 因此，提出在不需要第二圖案形成裝置或第二圖案形成裝置圖案的情況下在兩次 單獨的曝光中產生第二結構720和第一結構810。圖14a和圖14b中例示了該方法。
[0128] 圖14a示出了圖案形成裝置1400區域，該圖案形成裝置1400區域包括主產品區域 1405和在主產品區域1405周圍的劃線區域1410(為清楚起見，劃線區域1410相對于主產品 區域1405被示出為比實際上更大）。在劃線區域1410中，第二結構1415在主產品區域的一側 上。還示出的是第二結構1415'和在曝光第二結構1415'之后實際將被印刷在襯底上的結構 1420的細節。在劃線區域1410中，第一結構1425與主產品區域1405的另一側上的第二結構 1415直接相對。此外，示出了第一結構1425'和在曝光第一結構1425之后實際將被印刷在襯 底上的結構1430的細節。
[0129] 圖14b示出了如何印刷完整結構。圖14b示出了在襯底上用于曝光的位置中的圖案 形成裝置1400區域。圖14b還示出（用點標記）用于緊接在當前曝光之前的曝光的、在相對的 之前的位置中的圖案形成裝置1400'區域。當將產品曝光到襯底上時，產品被曝光使得產品 區域的一側上的劃線區域1410與之前曝光的產品區域的相對側上的劃線區域1410交疊。假 設第二結果1415和第一結構1425被正確定位在圖案形成裝置圖案上的產品區域的相對側 上，并且彼此直接相對(僅關于y軸），在每一對曝光（在同一行上）期間它們的區域交疊。當 然，第二結構1415和第一結構1425應被定位為使得單獨的結構在交疊區域1440內交替，這 種產生的印刷結構1445呈現具有交錯的第二結構1415和第一結構1425的正確形式。
[0130] 應注意，這種方法涉及如附圖中所例示的暗場(負)曝光(其中，黑色區域指示抗蝕 劑，產生的結果為溝槽型目標）。這是因為在傳統目標的第一次曝光之后，將沒有抗蝕劑留 在結構之間的襯底上，從此形成第二結構。
[0131] 圖14a和圖14b描繪了（特別是在圖8(b)中所示的形式的結構中的）對稱和非對稱 結構的交錯。然而，該方法可以用于印刷這里所公開的目標結構中的任意結構。另外地，還 可以使用同一方法交錯其他結構和/或更小特征的陣列。
[0132] 在另一個實施方式中，第一結構可以為虛擬結構。在這種結構中，虛擬結構不用于 產生如上所述的CoG偏移，焦距測量僅根據第二結構的非對稱性而取得。具有這種虛擬結構 的產生的印刷結構將在量測工具的捕獲窗口內的節距處具有所需的圖案密度和非對稱性 分布兩者。虛擬結構可以采取任意形式(例如，每一對第二結構之間的非常高分辨率的多個 線)。
[0133] 將該方法用于提高圖案密度不限于DBF量測，而是可以應用于提高圖案密度的任 意量測特征和例如使用以弛豫節距印刷的特定成像效果的任意量測特征。
[0134] 以最寬的范圍，該部分公開了一種經由一個或多個圖案形成裝置或圖案形成裝置 圖案印刷復合結構的方法，其中該方法包括：
[0135] 執行第一曝光到襯底上，其中，第一曝光包括根據位于第一圖案形成裝置或第一 圖案形成裝置圖案上的第一圖案形成裝置結構印刷第一印刷結構;和
[0136] 執行第二曝光到襯底上，與第一曝光相鄰并且使得在襯底上存在第一曝光和第二 曝光的交疊區域，交疊區域包括第一印刷結構，
[0137] 其中，第二曝光包括在襯底上的交疊區域中根據位于第一圖案形成裝置或第一圖 案形成裝置上或第二圖案形成裝置或第二圖案形成裝置圖案上的第二圖案形成裝置結構 印刷第二印刷結構，從而形成復合結構。
[0138] 圖案形成裝置或圖案形成裝置圖案可以包括產品區域和產品區域周圍的劃線區 域，并且第一圖案形成裝置結構和第二圖案形成裝置結構可以位于該圖案形成裝置或圖案 形成裝置圖案的劃線區域中，或者不同的圖案形成裝置或圖案形成裝置圖案的劃線區域 中。第一圖案形成裝置結構可以位于劃線區域的第一側處，并且第二圖案形成裝置結構可 以位于產品區域與第一側相對的側上，使得第一圖案形成裝置結構位于與第二圖案形成裝 置結構(相對于單個軸線)直接相對。
[0139] 還公開了一種包括產品區域和產品區域周圍的劃線區域的圖案形成裝置，圖案形 成裝置還包括第一圖案形成裝置結構和位于圖案形成裝置的劃線區域內的第二圖案形成 裝置結構;第一圖案形成裝置結構位于劃線區域的第一側處，并且第二圖案形成裝置結構 位于產品區域與第一側相對的側上，使得第一圖案形成裝置結構位于與第二圖案形成裝置 結構(相對于單個軸線)直接相對。
[0140] 雖然有關EUV光刻描述了實施方式，但這里的實施方式可應用于使用其他（例如， 更長)（例如193nm)波長的輻射的光刻過程。
[0141] 雖然在本文中對光刻設備在1C制造中的使用進行了具體參照，但應理解，這里所 述的光刻設備可以具有其他應用(諸如，集成光系統、磁疇存儲器的引導和檢測圖案、平板 顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造）。技術人員將理解，在這種另選應用的場境 下，這里術語"晶片"或"管芯"的任意使用可以被認為分別與更通用的術語"襯底"或"目標 部分"同義。這里所提及的襯底可以在曝光之前或之后、在例如軌道(通常將一層抗蝕劑應 用于襯底并顯影所曝光顯影劑的工具）、量測工具和/或檢查工具中處理。在可應用的情況 下，這里的公開可以應用于這種和其他襯底處理工具。進一步地，例如為了產生多層1C，可 以處理襯底多于一次，使得這里所用的術語襯底還可以提及已含有多個所處理層的襯底。
[0142] 雖然上面對本發明的實施方式在光學光刻中的使用進行了具體參照，但將理解， 本發明可以用于其他應用中（例如，壓印光刻），并且在場境允許的情況下，不限于光學光 亥IJ。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的形貌定義襯底上產生的圖案。圖案形成裝置的形貌可 以通過應用電磁輻射、熱、壓力或其組合擠壓到供給到上面固化抗蝕劑的襯底的一層抗蝕 劑中。在抗蝕劑固化之后，圖案形成裝置移出抗蝕劑，留下圖案。
[0143] 這里所用的術語"輻射"和"束"包含所有類型的電磁輻射(包括紫外(UV)輻射(例 如，具有大約365、355、248、193、157或12611111的波長)和極紫外江群)輻射（例如，具有5-2〇11111 范圍內的波長)以及粒子束(諸如離子束或電子束））。
[0144] 術語"透鏡"在場境允許的情況下可以提及各種類型的光學部件(包括折射、反射、 磁、電磁或靜電光部件）中的任意一個或組合。
[0145] 雖然上面已經描述了本發明的【具體實施方式】，但將理解，本發明另外可以與如所 述的不同地來實踐。例如，本發明可以采取含有描述如上所公開的方法的一個或多個一系 列機器可讀指令的計算機程序，或者內部存儲有這種計算機程序的數據存儲介質(例如，半 導體存儲體、磁或光盤)的形式。
[0146] 上面描述旨在是說明性的，而不是限制性的。由此，對于本領域的一個技術人員將 明顯的是，可以在不偏離下面陳述的權利要求的范圍的情況下對所述的本發明進行修改。
【主權項】
1. 一種獲得與光刻過程有關的焦距信息的方法，所述方法包括： 照射第一目標，所述第一目標包括交替的第一結構和第二結構，所述第二結構的形式 是依賴于焦距的，使得所述第二結構的形式依賴于用于形成所述第一目標的圖案化的束的 焦距，并且所述第一結構的形式與所述第二結構不具有相同的焦距依賴性；以及 檢測由所述第一目標散射的輻射，以針對所述第一目標獲得表示所述第一目標的整體 非對稱性的非對稱性測量，所述非對稱性測量指示形成所述第一目標時所述圖案化的束的 所述焦距。2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一結構的所述形式對形成所述第一目標時 的所述圖案化的束的所述焦距不具有刻意的依賴性。3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一結構的所述形式依賴于形成所述第一目 標時的所述圖案化的束的所述焦距，所述焦距依賴性不同于所述第二結構的所述焦距依賴 性。4. 根據權利要求3所述的方法，其中所述焦距依賴性對于所述第一結構和所述第二結 構不同，使得焦距偏移引起所述第一結構和所述第二結構的重心的沿相反方向的偏移。5. 根據權利要求2至4中任一項所述的方法，其中圖案形成裝置用于產生所述圖案化的 束，所述圖案形成裝置包括用于形成所述第一結構的第一結構特征和用于形成所述第二結 構的第二結構特征，其中： 所述第一結構特征和所述第二結構特征兩者包括用于形成低分辨率子結構的低分辨 率子結構特征；以及 所述第二結構特征和在所述第一結構的所述形式依賴于焦距的情況下的所述第一結 構特征包括用于形成高分辨率子結構的高分辨率子結構特征，使得所述第一目標中的高分 辨率子結構的數量和/或尺寸依賴于形成所述第一目標時的所述圖案化的束的所述焦距。6. 根據權利要求5所述的方法，其中所述低分辨率子結構的線寬在10nm至50nm之間，大 于所述高分辨率子結構的線寬。7. 根據權利要求5或權利要求6所述的方法，其中所述高分辨率子結構包括沿與所述低 分辨率子結構的方向垂直的方向延伸的多個伸長高分辨率子結構。8. 根據權利要求5或權利要求6所述的方法，其中所述高分辨率子結構包括平行于所述 低分辨率子結構設置的多個伸長高分辨率子結構。9. 根據權利要求5或權利要求6所述的方法，其中所述高分辨率子結構包括高分辨率子 結構的二維陣列。10. 根據權利要求5至9中任一項所述的方法，其中所述高分辨率子結構包括具有不同 線寬的高分辨率子結構。11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述高分辨率子結構以從所述低分辨率子結構 減少線寬的順序設置。12. 根據權利要求5至11中任一項所述的方法，其中所述高分辨率子結構各具有小于 50nm的線寬。13. 根據權利要求5至12中任一項所述的方法，其中所述圖案形成裝置包括掩模效應特 征，所述掩模效應特征引起三維掩模效應，使得所述第一目標以最佳焦距形成，所述最佳焦 距與用于所述圖案形成裝置上的產品特征的最佳焦距偏移。14. 根據權利要求13所述的方法，其中所述掩模效應特征包括所述高分辨率子結構中 的一個或多個。15. 根據權利要求5至權利要求12中任一項所述的方法，其中所述第一目標被配置為使 得所述非對稱性測量包括由所述第一結構與所述第二結構之間的重心偏移造成的第一非 對稱性分量和由所述第二結構的分布的非對稱性造成的第二非對稱性分量，并且其中所述 第一目標以最佳焦距形成，所述最佳焦距與用于所述圖案形成裝置上的產品特征的最佳焦 距偏移，所述最佳焦距偏移源自所述第二非對稱性分量。16. 根據權利要求15所述的方法，還包括借助所述第一結構和所述第二結構的相對位 置和所述第二結構分布的變化來優化所述最佳焦距偏移。17. 根據任一項前述權利要求所述的方法，還包括照射至少第二目標，所述第二目標包 括第三結構和第四結構，所述第四結構具有不同于所述第二結構的至少一個參數。18. 根據權利要求17所述的方法，其中所述第三結構在所述第二目標中相對于所述第 四結構的布置類似于所述第一結構在所述第一目標中相對于所述第二結構的布置。19. 根據權利要求17或權利要求18所述的方法，還包括： 檢測由所述第二目標散射的輻射，以對于所述第二目標獲得第二非對稱性測量； 確定所述第二非對稱性測量與來自所述第一目標的所述非對稱性測量之間的差異；以 及 使用所述差異確定焦距確定的符號。20. 根據權利要求17或權利要求18所述的方法，還包括： 構建所述第一目標和所述第二目標的多變量焦距模型；以及 使用所述模型確定焦距確定的所述符號和/或值。21. 根據權利要求5至20中任一項所述的方法，還包括在至少兩次曝光中形成所述第一 目標，所述形成包括： 執行第一曝光到襯底上，其中所述第一曝光包括形成所述第一結構或所述第二結構； 和 執行第二曝光到所述襯底上，所述第二曝光與所述第一曝光相鄰并且使得在所述襯底 上存在所述第一曝光和所述第二曝光的交疊區域，所述交疊區域包括所形成的所述第一結 構或所形成的所述第二結構， 其中所述第二曝光包括在所述襯底上的所述交疊區域中形成所述第一結構或所述第 二結構中的另一個，從而形成所述第一目標。22. 根據權利要求21所述的方法，其中所述第一結構和所述第二結構包括光致抗蝕劑 中的溝槽。23. 根據權利要求21或權利要求22所述的方法，其中所述圖案形成裝置包括產品區域 和所述產品區域周圍的劃線區域，并且所述第一結構特征和所述第二結構特征位于所述劃 線區域中。24. 根據權利要求23所述的方法，其中所述第一結構特征位于所述劃線區域的第一側 處，并且所述第二結構特征位于所述產品區域的與所述第一側相對的側上，使得所述第一 結構特征相對于單個軸線與所述第二結構特征直接相對。25. 根據任一項前述權利要求所述的方法，還包括使用所述非對稱性測量確定用于形 成所述目標的所述圖案化的束的焦距。26. 根據任一項前述權利要求所述的方法，還包括執行校準過程以及監測和控制過程。27. 根據權利要求26所述的方法，包括:在所述校準過程期間，通過使用焦距和曝光偏 移的多個組合曝光校準襯底而使用所述圖案化的束形成所述第一目標，其中所述照射和檢 測在所述校準襯底上執行，并且包括根據焦距獲得多個所述非對稱性測量，并且所述方法 還包括根據多個所述非對稱性測量和對應的焦距偏移計算焦距校準曲線。28. 根據權利要求27所述的方法，包括:在所述監測和控制過程期間，通過曝光監測襯 底而使用所述圖案化的束形成所述第一目標，其中所述照射和檢測在所述監測襯底上執 行，并且所述方法還包括使用所述焦距校準曲線將所述非對稱性測量轉換成焦距測量。29. 根據權利要求28所述的方法，其中所述監測襯底以刻意的焦距偏移曝光，所述焦距 偏移足以使得所有所述焦距測量在所述焦距校準曲線的峰的一側上，并且所述方法還包括 計算實際焦距測量作為使用所述焦距校準曲線和所述刻意的焦距偏移獲得的所述焦距測 量的差異。30. 根據權利要求28或權利要求29所述的方法，其中所述焦距測量用于優化隨后光刻 過程期間的焦距設置。31. 根據任一項前述權利要求所述的方法，其中所述非對稱性測量包括計算所檢測的 正和負的更高衍射級之間的差。32. 根據任一項前述權利要求所述的方法，其中所述圖案化的束具有5nm至20nm的范圍 內的波長。33. 根據任一項前述權利要求所述的方法，還包括作為光刻過程的一部分，使用圖案化 的束形成所述目標。34. -種圖案形成裝置，包括用于圖案化束以形成包括交替的第一結構和第二結構的 第一目標的第一圖案，其中所述圖案形成裝置包括： 用于形成所述第一結構的第一結構特征;和 用于形成所述第二結構的第二結構特征， 其中所述第二結構特征被配置為使得所述第二結構的形式是依賴于焦距的，使得第二 結構的形式依賴于形成所述第一目標時的所述圖案化的束的焦距，并且所述第一結構特征 被配置為使得所述第一結構的形式不具有與所述第二結構的形式相同的焦距依賴性。35. 根據權利要求34所述的圖案形成裝置，其中所述第一結構特征被配置為使得所述 第一結構的所述形式對形成所述第一目標時的所述圖案化的束的所述焦距不具有刻意的 依賴性。36. 根據權利要求34所述的圖案形成裝置，其中所述第一結構特征被配置為使得所述 第一結構的所述形式依賴于形成所述第一目標時的所述圖案化的束的所述焦距，所述焦距 依賴性不同于所述第二結構的焦距依賴性。37. 根據權利要求36所述的圖案形成裝置，其中所述第一結構特征被配置為使得所述 焦距依賴性以焦距偏移引起沿相反方向的、所述第一結構和所述第二結構的重心的偏移的 方式對于所述第一結構和所述第二結構而不同。38. 根據權利要求35至37中任一項所述的圖案形成裝置，其中： 所述第一結構特征和所述第二結構特征兩者包括用于形成低分辨率子結構的低分辨 率子結構特征;并且 所述第二結構特征和在所述第一結構的所述形式是依賴于焦距的情況下的所述第一 結構特征包括用于形成高分辨率子結構的高分辨率子結構特征，使得所述第一目標中的高 分辨率子結構的數量和/或尺寸依賴于形成所述第一目標時的所述圖案化的束的所述焦 距。39. 根據權利要求38所述的圖案形成裝置，其中所述高分辨率子結構特征包括沿與所 述低分辨率子結構特征的方向垂直的方向延伸的多個伸長高分辨率子結構特征。40. 根據權利要求38所述的圖案形成裝置，其中，所述高分辨率子結構特征包括平行于 所述低分辨率子結構特征設置的多個伸長高分辨率子結構特征。41. 根據權利要求38所述的圖案形成裝置，其中所述高分辨率子結構特征包括高分辨 率子結構特征的二維陣列。42. 根據權利要求38至41中任一項所述的圖案形成裝置，其中所述多個高分辨率子結 構特征包括具有不同線寬的高分辨率子結構特征。43. 根據權利要求42所述的圖案形成裝置，其中所述多個高分辨率子結構特征以從所 述低分辨率子結構特征減少線寬的順序設置。44. 根據權利要求38至43中任一項所述的圖案形成裝置，其中所述高分辨率子結構特 征各具有小于50nm的線寬。45. 根據權利要求38至44中任一項所述的圖案形成裝置，包括產品特征和掩模效應特 征，所述掩模效應特征引起三維掩模效應，使得所述第一目標以最佳焦距形成，所述最佳焦 距與用于所述產品特征的最佳焦距偏離。46. 根據權利要求45所述的圖案形成裝置，其中所述掩模效應特征包括所述高分辨率 子結構中的一個或多個。47. 根據權利要求38至46中任一項所述的圖案形成裝置，可操作為根據光刻過程圖案 化束，以形成所述第一目標。48. 根據權利要求38至47中任一項所述的圖案形成裝置，包括產品區域和所述產品區 域周圍的劃線區域，其中所述第一結構特征和所述第二結構特征位于所述劃線區域內，所 述第一結構特征位于所述劃線區域的第一側處，并且所述第二結構特征位于所述產品區域 的與所述第一側相對的側上，使得所述第一結構特征相對于單個軸線與所述第二結構特征 直接相對。49. 根據權利要求48所述的圖案形成裝置，其中所述圖案形成裝置包括用于圖案化束 以形成第二目標的第二圖案，所述第二圖案包括第三結構特征和第四結構特征，所述第四 結構特征具有不同于所述第二結構特征的至少一個參數。50. 根據權利要求49所述的圖案形成裝置，其中所述第三結構特征在所述第二圖案中 相對于所述第四結構特征的布置類似于所述第一結構特征在所述第一圖案中相對于所述 第二結構特征的布置。51. -種包括第一目標的襯底，所述第一目標具有交替的第一結構和第二結構，其中： 所述第一結構和所述第二結構兩者包括低分辨率子結構;并且 至少所述第二結構包括高分辨率子結構，所述第一目標中的高分辨率子結構的數量 和/或尺寸由用于形成所述第一目標的圖案化的束的焦距來確定。52. 根據權利要求51所述的襯底，其中所述高分辨率子結構包括沿與所述低分辨率子 結構的方向垂直的方向延伸的多個伸長高分辨率子結構。53. 根據權利要求51所述的襯底，其中所述高分辨率子結構包括平行于所述低分辨率 子結構設置的多個伸長高分辨率子結構。54. 根據權利要求51所述的襯底，其中所述高分辨率子結構包括高分辨率子結構的二 維陣列。55. 根據權利要求51至54中任一項所述的襯底，其中所述高分辨率子結構包括具有不 同線寬的高分辨率子結構。56. 根據權利要求55所述的襯底，其中所述高分辨率子結構以從所述低分辨率子結構 減少線寬的順序設置。57. 根據權利要求41至56中任一項所述的襯底，其中所述高分辨率子結構各具有小于 50nm的線寬。58. 根據權利要求51至57中任一項所述的襯底，其中所述第一目標使用根據權利要求 34至50中任一項所述的圖案形成裝置來形成。59. 根據權利要求41至58中任一項所述的襯底，包括用于監測所述光刻過程的監測襯 底。60. 根據權利要求51至59中任一項所述的襯底，還包括至少第二目標，所述第二目標包 括第三結構和第四結構，所述第四結構具有不同于所述第二結構的至少一個參數。61. 根據權利要求60所述的襯底，其中所述第三結構在所述第二目標中相對于所述第 四結構的布置類似于所述第一結構在所述第一目標中相對于所述第二結構的布置。62. -種光刻設備，可操作為執行根據權利要求1至33中任一項所述的方法。63. -種計算機程序，包括描述根據權利要求1至33中任一項所述的方法的機器可讀指 令的序列。64. -種數據存儲介質，其中存儲有根據權利要求63所述的計算機程序。
【文檔編號】G03F7/20GK105980932SQ201480075272
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年11月20日
【發明人】Y·J·L·M·范多梅倫, P·D·恩格布羅姆, L·G·M·克塞爾斯, A·J·登博夫, K·布哈塔查里亞, P·C·欣南, M·J·A·皮特斯
【申請人】Asml荷蘭有限公司