本申請案主張2014年3月31日申請的第61/973,151號美國臨時專利申請案的權益，所述臨時申請案的全文以引用的方式全部并入本文中。

技術領域

本發(fā)明涉及計量的領域，且更特定來說，本發(fā)明涉及使用散射術計量的焦點測量。

背景技術：

光刻工具是用以將所要圖案印刷到襯底上的機器。所述工具用以將圖案從掩模轉印到印刷于晶片上的個別集成電路層。轉印通常經由成像到感光層(稱為抗蝕劑)上而實施。隨著圖案元件的目標臨界尺寸(CD)縮小，成像工藝窗(process window)縮小，這導致根據(jù)焦點深度(DOF)的更小的工藝窗。為控制印刷圖案均勻性，必須測量光刻工具的參數(shù)且尤其是焦點的參數(shù)。舉例來說，先進節(jié)點需要極其嚴密的焦點控制，例如跨晶片3σ<10nm。

王(Wong)等人2013年(《國際光學工程學會學報(Proc.of SPIE)》第8681,868137卷中的“用于擴展光學光刻的CD優(yōu)化方法(CD optimization methodology for extending optical lithography)”)(所述文章的全文以引用的方式并入本文中)教示使用其中不對稱性(即，左邊緣與右邊緣處的有效側壁角度(SWA)之間的差異)通過焦點單調地改變的不對稱目標以進行焦點測量(參見參考1)。SWA差異展現(xiàn)為介于所測量散射術信號中的+1與-1衍射級之間的強度差。然而，由王等人教示的目標間距是產品間距的至少四倍，這使得目標對光刻工具像差敏感。另一問題在于，當SWA角度不對稱性小時，信號差異變小，從而導致不準確結果。

斯帕齊亞尼(Spaziani)等人2012年(《國際光學工程學會學報》第8324，83241L卷中的“使用內聯(lián)計量的光刻工藝控制(Lithography process control using in-line metrology)”)以及布倫納(Brunner)及奧許希茨(Ausschnitt)2007年(《國際光學工程學會學報》第6518-2卷中的“工藝監(jiān)測器光柵(Process Monitor Gratings)”)(所述文章的全文以引用的方式并入本文中)教示使用其中針對對劑量及焦點變化的更高敏感性設計目標的焦點劑量圖案及工藝監(jiān)測光柵以進行焦點測量。通過使用散射條技術、線端技術及禁用間距，目標變得更敏感。然而，關于目標的小景深(DOF)及圖案在整個工藝窗范圍內的印刷性，所述目標是不利的。測量方法使用散射術模型庫方法，這使其對模型誤差更敏感。

第20140141536號美國專利公開案(所述公開案的全文以引用的方式并入本文中)揭示包含一組單元結構的分段掩模。每一單元結構包含具有沿第一方向的不可分辨分段間距的一組特征。沿所述第一方向的所述不可分辨分段間距小于光刻印刷工具的照明。所述單元結構具有沿垂直于所述第一方向的第二方向的間距。所述不可分辨分段間距適于產生印刷圖案，以使光刻工具的最佳焦點位置移位選定量，以實現(xiàn)焦點敏感性的選定水平。

技術實現(xiàn)要素：

以下是提供對本發(fā)明的初始理解的簡化概述。所述概述不一定識別關鍵元件也不限制本發(fā)明的范圍，而僅用作對以下描述的引言。

本發(fā)明的一個方面提供一種目標設計，其包括包含具有特征為在第一方向上的第一間距的多個重復(recurring)元件的周期性結構的目標設計，其中所述元件沿垂直于所述第一方向的第二方向以第二間距為周期且在所述第二方向上的特征為具有所述第二間距的交替的對焦點敏感及對焦點不敏感的圖案。

本發(fā)明的這些額外及/或其它方面及/或優(yōu)點闡述于以下詳細描述中；可從所述詳細描述推論；及/或可通過本發(fā)明的實踐學習。

附圖說明

為更好理解本發(fā)明的實施例且展示可如何實施所述實施例，現(xiàn)將僅經由實例的方式參考附圖，其中相似數(shù)字始終指定對應元件或區(qū)段。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的掩模上的目標設計、所產生目標及其散射術測量的階層示意圖。

圖2A到2F是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的目標設計的高階示意圖。

圖3A到3C示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于產生元件110的模擬結果。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的使用晶片上使用目標設計產生的目標來測量焦點的高階示意圖。

圖5A及5B是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的目標設計的高階示意圖。

圖6A到6C是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的目標設計的高階示意圖。

圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方法的高階流程圖。

具體實施方式

在闡述詳細描述之前，闡述下文中將使用的某些術語的定義可為有幫助的。

如本申請案中使用的術語“對焦點不敏感的圖案”指代連續(xù)的且未經再分且特征為均勻臨界尺寸的目標設計中的元件的區(qū)域。如本申請案中使用的術語“對焦點敏感的圖案”指代經再分(例如，在任何方向上分段或包含間隙)及/或特征為非均勻臨界尺寸的目標設計中的元件的區(qū)域。

現(xiàn)詳細特定參考圖式，強調所示的詳情是作為實例且僅出于對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的闡釋性論述的目的，且經呈現(xiàn)以便提供被認為是對本發(fā)明的原理及概念方面的最有用且更容易理解的描述。在這方面，并未試圖比本發(fā)明的基礎理解所必需的描述更詳細地展示本發(fā)明的結構細節(jié)，圖式所采取描述使所屬領域的技術人員明白如何可在實踐中體現(xiàn)本發(fā)明的若干形式。

在詳細說明本發(fā)明的至少一個實施例之前，應理解，本發(fā)明并不使其應用受限于以下描述中所闡述或圖式中所說明的組件的構造及布置的細節(jié)。本發(fā)明適用于其它實施例或以各種方式實踐或實施。此外，應理解，本文中所采用的措辭及術語是出于描述的目的且不應視為限制性。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的掩模上的目標設計100、所產生目標101及其散射術測量96A、96B的階層示意圖。

目標設計100包括具有特征為第一方向(x)上的第一間距135的多個重復元件110的周期性結構。元件110自身沿垂直于第一方向的第二方向(y)以第二間距130為周期。元件110在第二方向上的特征為分別具有第二間距130的交替的對焦點敏感的圖案120及對焦點不敏感的圖案125。對焦點不敏感的圖案125在從掩模上的元件寬度140產生之后可具有第一臨界尺寸(CD_a)。對焦點敏感的圖案125在從掩模印刷之后可展現(xiàn)第二臨界尺寸(CD_b)。在某些實施例中，第二臨界尺寸CD_b取決于在目標101的產生期間的焦點。在某些實施例中，在晶片上產生第二臨界尺寸CD_b之后，僅在滿足指定焦點要求時，第二臨界尺寸CD_b才可等于第一臨界尺寸CD_a。

具有所產生元件111的所產生目標101特征為第一方向(x)上的間距P_x，且在CD_b不同于CD_a(以放大方式說明)的情況下特征可為第二方向(y)上的間距P_y。間距P_y可設計為間距P_x(其可類似于裝置間距)的數(shù)倍大小，且除零衍射級(zeroth diffraction order)之外，還通過計量工具80實現(xiàn)±一衍射級(first diffraction order)的散射術測量(96B)。因此散射術測量可用以估計以其產生目標101的焦點。

圖2A到2F是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的目標設計100的高階示意圖。圖2A到2F表示用以產生晶片上的目標101的相應光刻掩模上的目標設計100。應注意，如上文說明，取決于例如焦點及劑量的產生參數(shù)，晶片上的目標設計100的實際產生形式101可不同于掩模上的目標設計100。圖2A到2F示意性地說明目標設計100的非限制性可能，其可根據(jù)下文呈現(xiàn)的原理而修改。

目標設計100可包括具有特征為第一方向(x)上的第一間距135且沿垂直于第一方向的第二方向(y)也以第二間距130為周期的多個重復元件110的周期性結構。元件110在第二方向上的特征可為以第二間距130交替的交替的對焦點敏感的圖案120及對焦點不敏感的圖案125。

在某些實施例中，在產生之后，第一對焦點不敏感的圖案125可具有標記為CD_a的第一臨界尺寸，且第二對焦點敏感的圖案120可具有標記為CD_b的第二臨界尺寸。在某些實施例中，在晶片上產生所述后者對焦點敏感的圖案120之后，僅在滿足指定焦點要求時，對焦點敏感的圖案120才可展現(xiàn)第一臨界尺寸(CD_a)。在不當聚焦之后，可產生例如在CD_b與CD_a之間的不同臨界尺寸。

在某些實施例中，第一間距135可經產生以產出接近于產品間距的P_x，且所產生第一臨界尺寸(CD_a)可小于所產生間距P_x的一半。在某些實施例中，第二間距130可經產生以產出可為第一臨界尺寸(CD_a)的1¹/₂到2倍的P_y。在某些實施例中，第二臨界尺寸(CD_b)可為第一臨界尺寸(CD_a)的1/2到1倍。在某些實施例中，P_y可為P_x的4到6倍。在某些實施例中，目標設計100可經配置以在散射術測量之后產生產出零衍射級信號96A的P_x，且產生產出零衍射級信號以及±一衍射級信號96B的P_y。

在某些實施例中，第二對焦點敏感的圖案120可以次分辨率間距分段?？梢圆煌绞皆O計對焦點敏感的圖案120，所述不同方式中的一些在圖2A到2F中說明。舉例來說，對焦點敏感的圖案120可包括水平元件121及/或垂直元件122。術語“水平”在此上下文中理解為沿x方向(即，沿第一間距135且分別沿元件110的短尺寸)，而術語“垂直”在此上下文中理解為沿y方向(即，沿第二間距130且分別沿元件110的長尺寸)。水平元件121或垂直元件122可單獨界定對焦點敏感的圖案120(例如，參見圖2A、2F)，或水平元件121及垂直元件122可經組合以形成對焦點敏感的圖案120(圖2B到2E)。水平元件121及/或垂直元件122可為周期性的(圖2A到2F說明水平元件121為周期性的，然而水平元件121不必為周期性的；且圖2C、2E說明垂直元件122具有不同的周期性方向)，且在對焦點敏感的圖案120內的長度可變化(例如，圖2F)?？筛鶕?jù)產生及測量工具及參數(shù)以及根據(jù)所需焦點敏感性優(yōu)化次分辨率元件121、122的尺寸。示范性特征尺寸包括取決于具體設計的水平元件121的長度141、145及寬度142、垂直元件122的長度(未標定)及寬度143、144。

可使用目標設計100測量光刻工具焦點偏移。目標設計100可經配置以穩(wěn)健、對焦點敏感且與產品相關。測量方法可經配置以使用零衍射級信號及第一衍射級信號或其部分(例如，+1及/或-1級)。所產生目標設計100的間距(P_x)及/或所產生目標設計100的臨界尺寸(CD_a)可接近于產品間距。以非限制性方式，使用線圖案來說明目標設計100，且CD_a是說明為約或小于一半的P_x。在某些實施例中，CD_a可接近于產品CD及/或可為例如P_x的30％到70％。

沿不同于主測量方向(P_x沿所述方向設計)的方向(通常垂直于主測量方向)可實現(xiàn)所產生目標101對焦點參數(shù)的增強的敏感性。因此，沿所述方向，通過沿元件110產生交替的圖案120、125而形成次間距P_y。應注意，雖然圖2A到2F中僅說明一個對焦點敏感的圖案120，但取決于元件110的長度，可沿其設計多種改變及多個對焦點敏感的圖案120。目標設計100中的一些或全部元件110可(分別)包括交替的對焦點敏感的圖案120及對焦點不敏感的圖案125，且不同元件110可包括不同圖案120及/或125，而產出不同間距P_y及/或不同臨界尺寸CD_b。

在某些實施例中，次間距130可大于第一間距135，例如高達四到六倍大，且例如介于400nm到1200nm之間。第一臨界尺寸(CD_a)可接近于產品CD且可為例如P_x的30％到70％。第二臨界尺寸(CD_b)可為例如P_y的30％到70％。

可由次分辨率特征121、122圖案化第二對焦點敏感的圖案120，即，所產生目標101中不必復制但影響所產生元件111的相應部分的臨界尺寸的特征。因此，至少在例如焦點及劑量的正確光刻參數(shù)的情況中，目標設計100可印刷為第一與第二圖案120、125之間無區(qū)別的周期性結構，且通過與此預期周期性結構的偏差可指示例如焦點及劑量的不當光刻參數(shù)的使用，例如參數(shù)超出指定公差范圍?？墒褂们以O計對焦點敏感的圖案120的細節(jié)來界定及調整敏感區(qū)域及公差范圍。

在某些實施例中，對焦點敏感的圖案120及對焦點不敏感的圖案125對劑量改變可具有類似敏感性，而圖案120、125在其焦點敏感性方面可不同，即，在劑量改變下，CD_b可保持近似等于CD_a，而在焦點改變下，CD_b可取決于焦點偏差的程度而從CD_a偏離。在某些實施例中，元件111的均勻性或元件111內的所產生圖案120、125之間的對稱性可用作用于估計焦點偏差或焦點正確性的度量。

圖3A到3C示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于產生元件110的模擬結果。使用PROLITH作為模擬工具，圖3A說明由所說明的目標設計(類似于圖2B)產生的抗蝕劑結構111的CD_a-CD_b與具有值-60nm、0及+60nm的焦點改變及具有值-1mJ/cm²、0、+1mJ/cm²的劑量改變的相依性。圖3B及3C描繪每一CD_a、CD_b對于焦點改變(圖3B)及劑量改變(圖3C)的結果。在所說明的實施例中，CD_b不等于CD_a，且差CD_a-CD_b明顯取決于焦點偏差，且因此可用以指示焦點偏差。應注意，CD_a及CD_b以類似方式取決于劑量，且因此可獨立于劑量參數(shù)測量焦點參數(shù)。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的使用晶片90上使用目標設計100產生的目標101測量焦點的高階示意圖。照明源85用以從目標101導出衍射信號95。衍射信號95示意性地說明于圖4的右手側，展示零級信號96A依據(jù)波長(沿x方向)而變化，且沿y方向展示零衍射級信號及±一衍射級信號兩者96B。

圖5A及5B是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的目標設計100的高階示意圖。某些實施例包括具有多個子目標100A、100B、包括類似元件110且以不同于第一間距135的間距136分離成相異群組的目標設計100(圖5A)。某些實施例包括具有兩種或兩種以上類型的元件110(例如，具有不同對焦點敏感的圖案120的元件110A、110B)的目標設計100。在圖5B中說明的非限制性實例中，元件110A、110B是圖2A、2B中所呈現(xiàn)的類型，分別由圖2A中的水平元件121A及圖2B中的水平元件121B及垂直元件122B組成。因此，目標設計100特征為兩個相異水平間距，鄰近元件110A、110B之間的間距135及鄰近類似元件110A(或類似元件110B)之間的另一間距136(＝2·間距135)。元件110A、110B中的對焦點敏感的圖案120之間的差異可用以增強從其導出焦點測量的準確性。示范性特征尺寸包括取決于具體設計的水平元件121、121A、121B的長度141、146及寬度142、148，垂直元件122、122B的長度(未標定)及寬度143、147。

某些實施例包括具有兩個或兩個以上子目標100A、100B的目標設計100，其中元件110在其對焦點敏感的圖案120方面不同。使用多個對焦點敏感的圖案120增強從其導出焦點測量的準確性。圖6A到6C是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的目標設計100的高階示意圖。在非限制性實例中，所述三種設計中的子目標100A類似于圖2A(具有水平元件121A)，而子目標100B分別根據(jù)圖2B、圖2F及2E中引入的圖案修改(在圖6A及6C中具有水平元件121B及垂直元件122)。兩個或兩個以上子目標設計的任何組合可用作目標設計100。在所說明的情況中，子目標100A、100B特征為第一間距135，而子目標100A、100B以較大間距136設計。示范性特征尺寸包括取決于具體設計的水平元件121A、121B的長度141、146及寬度142、148、149，垂直元件122的長度(未標定)及寬度147、150。

圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方法200的高階流程圖。方法200中的設計階段可至少部分由計算機處理器實施。

方法200可包括設計周期性目標以具有在第一方向上的第一間距以及具有沿垂直方向的第二間距的具有交替的對焦點敏感及對焦點不敏感的圖案的元件(階段210)。在某些實施例中，方法200可包括以次分辨率間距分段對焦點敏感的圖案(階段212)。

方法200可進一步包括設計對焦點不敏感的圖案以在產生之后具有第一臨界尺寸，及設計對焦點敏感的圖案以在產生之后具有第二臨界尺寸，僅在滿足指定焦點要求時，第二臨界尺寸才等于第一臨界尺寸(階段215)。

舉例來說，方法200可包括將第二間距設計為第一間距的4到6倍，且將第二臨界尺寸設計為第一臨界尺寸的1/2到1倍(階段220)。

方法200可包括配置目標以由散射術測量，其中第一間距經配置以產出零級信號，且第二間距經配置以產出零級信號及至少一個一級信號(階段225)。

方法200可包括產生經設計目標(階段230)及通過測量所產生的對焦點敏感的圖案而確認工具的焦點(階段240)。

方法200可進一步包括從具有不同臨界尺寸及/或間距的經設計目標制備FEM(焦點曝光矩陣)晶片(階段250)，及從所測量目標信號與從FEM晶片測量的信號的比較導出焦點參數(shù)(階段255)。

方法200可進一步包括從具有不同臨界尺寸及/或間距的經設計目標的散射術測量導出模型(階段260)，及根據(jù)所述模型從所測量目標信號導出焦點參數(shù)(階段265)。所述模型可通過第2013/0110477號美國專利申請案中描述的方法導出，所述專利申請案揭示用于計量的以工藝變化為基礎的模型優(yōu)化，且其全文以引用的方式并入本文中。

有利地，與現(xiàn)有技術相比，目標設計100及方法200提供對掃描器焦點的更高敏感性以及良好的目標印刷性。使用CD變化、散射術信號參數(shù)與焦點之間的關系來導出焦點偏差。在某些實施例中，所產生目標101以接近于產品間距的主間距(P_x)為周期，且包括具有至少一個重復的對焦點敏感的圖案的垂直結構，所述圖案具有大于由散射計工具使用的照明波長的間距P_y。目標設計100可包括具有不同焦點敏感性的兩個或兩個以上子目標?？墒褂眯盘柲Ｐ突騾⒖寄繕藦南鄳苌湫盘?例如，零級、+一級及/或–一級)導出焦點?？墒褂枚鄠€目標或子目標以解相關焦點及劑量測量及/或偏差。

在某些實施例中，膜墊目標可用于底層解相關?？蓮哪|目標的測量提取衍射級信號(例如，零級)。使用膜墊目標測量的信號可前饋到具有上述敏感性焦點目標(focus target)的光柵上的測量。在某些實施例中，使用膜墊目標的底層解相關可增加焦點測量的準確性。

在上文描述中，實施例是本發(fā)明的實例或實施方案?！耙粋€實施例”、“實施例”、“某些實施例”或“一些實施例”的各種出現(xiàn)不一定都指代相同實施例。

盡管可在單一實施例的上下文中描述本發(fā)明的各種特征，但所述特征也可單獨提供或以任何合適組合提供。相反，盡管為清楚起見在本文中可在單獨實施例的上下文中描述本發(fā)明，但本發(fā)明也可實施于單個實施例中。

本發(fā)明的某些實施例可包含來自上文所揭示的不同實施例的特征且某些實施例可并入來自上文所揭示的其它實施例的元件。本發(fā)明的元件在特定實施例的上下文中的揭示不應被視為限制其僅用于所述特定實施例中。

此外，應理解，可以各種方式實施或實踐本發(fā)明，且本發(fā)明可實施于除上文描述中概述的實施例外的某些實施例中。

本發(fā)明不限于所述圖式或對應描述。舉例來說，流程無需移動通過每一所說明的圖框或狀態(tài)，或以與所說明及描述完全相同的順序進行。

除非另外定義，否則本文使用的技術術語及科學術語的意義應為本發(fā)明所屬的技術領域的一般技術人員所常理解的意義。

雖然已關于有限數(shù)目個實施例描述本發(fā)明，但這些實施例不應解釋為限制本發(fā)明的范圍，而是應作為一些優(yōu)選實施例的例證。其它可能變化、修改及應用也在本發(fā)明的范圍內。因此，本發(fā)明的范圍不應由迄今已描述的內容限制，而是由所附權利要求書及其合法等效物限制。