專利名稱：在電子襯底中確定對準誤差的靶系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及半導體制造，尤其涉及重疊測量靶和方法，用于在半導體晶片疊層的不同構圖層中和同一層上的不同構圖中控制對準誤差。
背景技術：
在美國專利No.5,877,861中公開了用于通過光刻工藝制成的電路層內(nèi)和層之間的集成電路區(qū)域的重疊控制的新測量方法和光刻控制方法。如該專利所述，通過光刻方法，已知為步進器的曝光工具在半導體晶片的連續(xù)層上印刷多個集成電路圖形或區(qū)域(也稱作產(chǎn)品單元)。通過采用步進和重復光刻曝光或者步進和掃描光刻曝光，這些步進器通常構圖不同層，其中通過含有一個或多個集成電路的步進器區(qū)的依次曝光，來構圖晶片的整個區(qū)域。通過將當前層與之前構圖的層對準，步進器實現(xiàn)了圖形層之間的對準。
重疊測量確定在光刻構圖工藝之后的相同或不同層上的圖形之間的相對位置誤差。對于實現(xiàn)先進的半導體制造所必需的跨過多個工藝層的圖形的納米級定位，重疊測量是至關重要的。成功的重疊是指如下情形包括最終電路的全部制造層序列的圖形的相對位置，與在允許的容差范圍內(nèi)的所希望的電路設計對應。目前，使用由在每個連續(xù)光刻步驟中與功能電路單元印刷在一起的嵌套的子圖形構成的靶，來進行重疊測量。通過成像系統(tǒng)捕捉重疊靶的圖像。應用于捕捉的圖像的算法提取嵌套的子圖形的相對位移。得到的重疊誤差通常被表示為相對位移的(x，y)分量的矢量和。
在最普通的重疊靶設計中，子圖形是正方形；常常稱作“盒中盒”、“框中框”或“條中條”靶。圖1示出了框中框的例子。通常，靶由外部“參考”子圖形1a和內(nèi)部“后(post)”子圖形1b構成，其中在參考子圖形之后印刷后子圖形。重疊誤差被定義為后子圖形相對于參考子圖形的位移。在Leidy等人的美國專利No.6,350,548中公開了多于兩個正方形子圖形的嵌套，以適應多于一對層。
還公開了基于各種由周期性圖形單元構成的陣列子圖形的重疊靶的設計和分析。例如，Ross等人在美國專利No.6,061,606和6,457,169中公開了使用相鄰電路與電路形陣列之間的相移作為重疊測量的方法。Ausschnitt在美國專利申請No.09/678,634中公開了空間頻率稍稍不同的交錯陣列，以產(chǎn)生放大重疊誤差的可測量結果的合成拍頻信號。Adel等人在國際公開號WO 02/19415中公開了通過類似于Ross公開的方法的圖形相移，可以測量對角相對且空間偏移的陣列。
必須在以下各種約束下優(yōu)化所希望的重疊靶1)為了最大化每個制造的晶片上的生產(chǎn)空間(功能電路單元占據(jù)的面積)，重疊靶必須盡可能小。2)為了最大化重疊測量能力，構成重疊靶的子圖形必須盡可能大和密集，所有的子圖形具有幾乎相等的尺寸和密度。3)為了最小化圖像干涉效應，子圖形必須盡可能遠地分開。4)為了最小化工具引起的偏移(TIS)的影響，靶必須能夠補償在圖像觀察區(qū)(FOV)的成像系統(tǒng)失真引入的誤差。5)為了最小化測量時間，重疊靶必須能夠在多個子圖形對之間同時測量。6)為了用正確的工藝層和曝光區(qū)消除與子圖形對有關的誤差，每個子圖形必須有唯一的標識符。7)為了最優(yōu)化對準控制，重疊靶嵌套必須適合產(chǎn)品對準樹(其中每個分支是對準公共參考層的層的序列)。8)為了確?？煽康某上窈凸に嚥幻舾行裕訄D形必須與在其上印刷子圖形的層的基本規(guī)則(ground-rules)一致。
雖然現(xiàn)有技術公開的重疊靶分別滿足上述標準中的某一些，但是仍需要在全部約束下優(yōu)化的重疊靶。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術的問題和不足，本發(fā)明的一個目的是提供一種緊湊的重疊靶，在商業(yè)上可獲得的測量工具上表現(xiàn)出亞納米測量精度，達到高圖形密度和隔離的子圖形圖像，能夠原位補償成像系統(tǒng)的失真，能夠同時捕捉和測量多個子圖形圖像，用機器可讀的標識符編碼每個子圖形，能夠把子圖形組與所制造的功能電路的對準樹匹配，并且能夠適合在其上印刷重疊靶的層的基本規(guī)則。
本發(fā)明的另一個目的是提供分析通過本發(fā)明的重疊靶捕捉的圖像的方法。
本發(fā)明實現(xiàn)的上述和其它目的，對本領域的技術人員是顯而易見的，本發(fā)明涉及在電子襯底中確定對準誤差的靶系統(tǒng)，包括第一對比單元組，形成單元之間具有距離的第一柵格圖形，第一柵格圖形至少在x和y的一個方向具有多個柵格段。靶系統(tǒng)還包括至少一個第二對比單元組，形成單元之間具有距離的第二柵格圖形，第二柵格圖形在x和y方向具有多個柵格段。第二單元組之間的距離小于第一單元組之間的距離，并且第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形段中的一個內(nèi)?？梢酝ㄟ^測量在第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組之間的距離確定對準誤差。
優(yōu)選，第一柵格圖形在x和y方向均具有多個柵格段，并且靶系統(tǒng)包括多個第二柵格圖形，每個第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形的不同段內(nèi)。每個第二柵格圖形可以在第二柵格圖形中的第二單元組之間具有相同或不同的距離。可以在光刻產(chǎn)生的襯底層中蝕刻第一和第二對比單元組；也可以在光刻產(chǎn)生的襯底上的抗蝕劑層中形成第二對比單元組。
由第一和第二柵格圖形形成的柵格段包括直線框的陣列，優(yōu)選理論上為(nominally)正方形框的陣列，每個框在x和y方向的尺寸與在第一和第二單元組中的單元之間的距離相等。圖形識別特征可以與第一柵格圖形的一個框相關。在第一和第二柵格圖形中的單元可以是連續(xù)線、不連續(xù)線、平行線或?qū)庶c。
可以在電子襯底的相同或不同光刻層上形成第一和第二柵格圖形，其中使用了在電子襯底的不同光刻層上分別形成的多個第二柵格圖形。
當與具有波長λ的光源、數(shù)值孔徑NA和局部相干性σ的光學成像系統(tǒng)一起使用靶系統(tǒng)時，在第二柵格圖形中的第二單元組具有與第二單元組之間的距離對應的周期p，由下面的表達式定義p≥λ/(NA(1+σ))更優(yōu)選，第二柵格圖形周期p由下面的表達式定義p/2＜λ/(NA(1+σ))＜p本發(fā)明的另一方面涉及在電子襯底中確定對準誤差的方法，包括在襯底層上提供第一對比單元組，形成單元之間具有距離的第一柵格圖形，第一柵格圖形至少在x和y的一個方向具有多個柵格段。該方法還包括在襯底的相同或不同層上提供嵌套于至少一個第一柵格圖形段中的第二對比單元組，形成在單元之間具有距離的第二柵格圖形，第二柵格圖形在x和y方向具有多個柵格段。第二單元組之間的距離小于第一單元組之間的距離。該方法還包括測量在第一柵格圖形中的第一單元組的位置，并且確定在第一柵格圖形中的第一單元組的中心。該方法還包括測量在第二柵格圖形中的第二單元組的位置，并且確定在第二柵格圖形中的第二單元組的中心。該方法還包括比較第一單元組的中心和第二單元組的中心，以及確定第一和第二柵格圖形的對準誤差。
優(yōu)選，通過用能量束在穿過第一和第二柵格圖形的線中掃描，并通過確定表示第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的位置的反射強度圖形，來測量在第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的位置。
通過用預定的像素尺寸數(shù)字化表示位置的反射強度圖形，來確定在第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的中心?？梢酝ㄟ^使用第一和第二單元組的中心的像素尺寸計算來比較第一和第二單元組的中心。
對于第二對比單元組在相同的作為第一柵格圖形的第一襯底層上形成第二柵格圖形的情形，該方法還包括在隨后的襯底的第二層上用在不同的第一柵格圖形段內(nèi)嵌套的第二對比單元組形成另一個第二柵格圖形。通過第二襯底層可以看到在第一襯底層上的第一和第二柵格圖形。該方法還包括用能量束在穿過形成于第一襯底層上的第一和第二柵格圖形的線中掃描，并且確定表示第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的位置的反射強度圖形。該方法還包括用能量束在穿過形成于第一襯底層上的第一柵格圖形和形成于第二襯底層上的第二柵格圖形的線中掃描，并且確定表示第一和第二柵格圖形中的單元組的位置的反射強度圖形。該方法然后把形成于第一襯底層上的第二柵格圖形中和形成于第二襯底層上的第二柵格圖形的第二單元組的反射強度圖形對準。該方法然后使用反射強度圖形確定在第一和第二襯底層上的第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的中心。隨后，該方法對在第一和第二襯底層上的第二柵格圖形中的每個第二單元組的中心與第一柵格圖形段的第一單元組的中心進行比較，其中第二單元組嵌套于第一柵格圖形段中，并確定對準誤差。
另一方面，本發(fā)明涉及包括多個測量工具的測量工具系統(tǒng)。每個測量工具包括確保光刻產(chǎn)生半導體襯底的臺、能量源、用于把能量源引導到襯底表面上的透鏡、用于捕捉在襯底上光刻產(chǎn)生的結構的圖像的透鏡、以及用于測量在襯底上光刻產(chǎn)生的結構的圖像上的點之間的距離的圖像處理器。此外，每個測量工具臺包括附著在其上的對準靶，包括對比單元組，形成至少在x和y的一個方向具有多個柵格段的柵格圖形，每個柵格段在單元之間的距離等于相同的周期。適合通過測量附著在工具臺的對準靶上的柵格圖形中的柵格段的周期來校準每個測量工具。
優(yōu)選，在每個對準靶上采用的柵格圖形在x和y方向均具有多個柵格段。更優(yōu)選，由柵格圖形形成的柵格段包括如正方形框的直線框的陣列，每個框在x和y方向的尺寸與在單元組中單元之間的距離相等。


相信本發(fā)明的特征是新穎的，在所附的權利要求書中詳細地闡明了本發(fā)明的基本特征。附圖僅僅是為了說明的目的，并沒有按比例畫出。但是，通過參考附圖的詳細介紹可以更好的理解本發(fā)明本身的組織和操作方法，其中圖1是在現(xiàn)有技術中采用的框中框靶的頂視平面圖；圖2是本發(fā)明的靶系統(tǒng)的頂視平面圖，包括在半導體晶片的多個光刻產(chǎn)生的層上參考柵格內(nèi)嵌套的子柵格；圖3a、3b和3c是用來形成圖2的子柵格的不同單元的頂視平面圖；圖4是具有本發(fā)明的靶系統(tǒng)的光學重疊測量工具的原理側視圖；圖5示出了在本發(fā)明的靶系統(tǒng)中采用參考柵格的失真測量的頂視平面圖；圖6是具有多個測量工具的測量工具系統(tǒng)的示意圖，每個測量工具具有附著在臺上的本發(fā)明的人造靶；圖7示出了使用在兩個不同的光刻層上并且嵌套在參考柵格中的子柵格來測量重疊誤差的頂視平面圖；圖8是在圖5的靶中的參考靶框中的單個子柵格的印刷線的完整掃描圖像的圖示表示；圖9在左邊示出了嵌套在本發(fā)明的參考柵格靶的框中的子柵格的頂視平面圖，右邊示出了在x方向掃描穿過中間三個參考框的嵌套的參考和子柵格線的完整掃描圖像(右上)以及在y方向掃描穿過右邊三個參考框的嵌套的參考和子柵格線的完整掃描圖像(右下)的圖示表示；圖10在左邊示出了在x方向掃描時圖7的嵌套參考和子柵格線的圖像的對準的圖示表示，右邊示出了在y方向掃描時圖9的嵌套參考和子柵格線的圖像的對準的圖示表示；圖11是圖5的靶旋轉90°的頂視平面圖，在隨后的光刻級中，參考柵格框中具有額外的子柵格移位；圖12示出了在x方向掃描的圖9的兩個子柵格線的對準的完整掃描圖像的圖示表示；圖13是最小二乘法擬合本發(fā)明的靶的兩個不同的子柵格的完整信號的圖示表示；以及圖14示出了本發(fā)明的重疊提取方法的優(yōu)選步驟的流程圖。
具體實施例方式
在介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例時，將參考附圖2-14，其中相同的標號表示本發(fā)明的相同部分。
圖2示出了本發(fā)明的重疊靶的一個例子。重疊靶20由嵌套的柵格圖形構成，外部圖形22作為參考柵格，多個子圖形24作為子柵格。重疊靶的參考柵格部分的區(qū)域被分為面積優(yōu)選相等的柵格部分的N×M陣列，稱作框，通過在構圖序列的第一層印刷的周期D的參考柵格圖形來表示。參考柵格包括至少一行連接框，即，至少在x和y的一個方向的多個柵格段，從而N大于等于一，M大于一。優(yōu)選，陣列在x和y方向都具有多個柵格段，從而N和M都是大于1的整數(shù)。參考柵格段或框優(yōu)選為矩形，更優(yōu)選為正方形。在參考柵格上的每個框的位置用陣列地址(n，m)表示。
與印刷參考柵格22同時或在此之后，印刷周期為p的子柵格圖形24，其中p＜＜D，理論上在參考柵格框的中心。在優(yōu)選實施例中，稱作“參考”子柵格的第一子柵格與參考柵格同時印刷，并且位于參考柵格的中間。所有隨后印刷的稱作“后”子柵格的子柵格24在圍繞參考子柵格的框中。每個子柵格由(x，y)取向的特征構成，形成在測量工具的分辨能力內(nèi)的周期p的有規(guī)律的N’×M’子陣列，N’和M’為大于1的整數(shù)。在子柵格內(nèi)的每個位置用陣列地址(n’，m’)表示。
可以在半導體晶片上的層上的抗蝕劑層中顯影或者蝕刻所述層的表面形成參考柵格和子柵格。如果參考柵格或子柵格要與在隨后產(chǎn)生的光刻層上的一個或多個子柵格進行比較，則必須使用蝕刻。
圖2所示的本發(fā)明的靶的優(yōu)選實施例由參考柵格的3×3陣列和子柵格的8×8陣列構成。位于中間的框地址(0，0)是與參考柵格22同時印刷的參考子柵格24。圍繞參考子柵格的是同時或在隨后的光刻步驟中印刷的八個等間隔的后子柵格24。印刷子柵格的光刻步驟可以在作為任何其它的子柵格的制造工藝的同一層或不同層。把每個子柵格設計在已知的主周期D的參考柵格的框的中間。子柵格可以是以成像工具可以分辨的已知的較小周期p水平和垂直取向的特征的陣列(例如，線或間隔、線或間隔段、或接觸孔，以與層的基本規(guī)則保持一致)，但是p遠小于D。圖3a、3b和3c示出了用來形成子柵格或參考柵格的單元的例子。在圖3a中，子柵格24a由交叉形成8×8陣列的各個子框的實線(或者是實背景上的間隔)構成。在圖3b中，子柵格24b由不交叉的線或間隔構成，仍然形成子框的基本輪廓。構成子柵格24b(或子柵格24a)的單元的線或間隔本身可以是平行(24”)或垂直(24’)于單元方向取向的等間隔的平行線的陣列。如圖24c所示，單元由形成陣列的孔構成。
對于光學成像系統(tǒng)，最小可分辨的周期為Pmin=λNA(1+σ)---(1)]]>其中λ是波長，NA是數(shù)值孔徑，σ是成像系統(tǒng)的局部相干性。為了確保每個子柵格的圖像的強度為正弦的，子柵格周期p的限制為p2<pmin<p<<D---(2)]]>重疊靶還可以包括位于中間的圖形識別特征26，以便能夠在成像系統(tǒng)FOV中精確地定位靶。
圖4示出了結合本發(fā)明使用的光學重疊測量工具40的示意圖。來自寬帶輻射源44的光照通過準直透鏡46投射到光束分離器48，被反射90°通過物鏡50照射到重疊靶20。如圖所示，通過蝕刻固定在臺42上的半導體晶片襯底30上的三個分開的、連續(xù)光刻產(chǎn)生的層30a、30b和30c來印刷靶20。在下層30a上印刷參考柵格，在參考框內(nèi)的中間層30b上印刷一個子柵格，并在另一個參考框內(nèi)的上層30c上印刷第二個子柵格，從而當從頂部觀察時，可以看到靶的參考柵格和兩個子柵格。從靶上反射回來的光反向穿過物鏡50，直接穿過光束分離器48和圖像透鏡52，在照相機54的具有均勻像素尺寸c的如CCD的探測器陣列上成像。成像透鏡52把靶圖像放大M倍，以確保Mp＞＞c。通常，用探測器像素為512×512陣列的圖像采集器56捕捉在光學觀察區(qū)域中每個靶的放大圖像。然后用圖像處理器58分析像素(pixilated)圖像，以提取靶的一部分相對于另一部分的重疊誤差。
根據(jù)應用，本發(fā)明的靶可以由各種參考和子柵格結構構成。一個應用可以用于測試工具校準。由于成像透鏡的像差和照相機像素的不對稱和位移誤差，測試工具圖像可能失真。校準和補償由這些固定的圖像失真引入的測試誤差需要在襯底32上印刷表示FOV上的零重疊誤差的人工靶20’(圖4)，由同時在單個層上印刷的參考柵格和所有的子柵格構成。預表征和工具匹配需要在不同方向(特別是0、90、180和270度)收集一組靶圖像的常規(guī)技術，以確定相對于靶D和p的主要和次要周期的圖像位移修正。把修正表示為把失真的圖像柵格返回到設計柵格所需的矢量。這些分為修正成像框位置(Xn，Ym)的失真的參考柵格修正組(δXn，δYm)和修正在每個子柵格(xn’，ym’)中的成像位置的失真的子柵格修正組(δxn’，δym’)。在重疊靶中的任何地址(m，n，m’，n’)的總修正為表示該位置的兩個矢量的和。圖5示出了對于表現(xiàn)出各向異性放大失真的成像系統(tǒng)的情況，參考柵格修正(δXn，δYm)的一個例子，把所希望的參考柵格22’與失真的實際參考柵格22”進行比較。相對于公共人造靶施加測量工具特定圖像校正的最終結果在于在校正工具組中的每個工具將產(chǎn)生工具到工具匹配的沒有失真的靶的圖像。如圖6所示，在包括多個測量工具40的測量工具系統(tǒng)60中，在每個測量工具(也在圖4中示出)的臺42上永久性地安裝在每個人工靶20’上的所希望的參考柵格的復制，以利于在系統(tǒng)中周期性地重新校準工具。
另一個應用是在多于一個光刻產(chǎn)生的層之間進行層到層的重疊測量。在對準序列中的兩層之間進行常規(guī)重疊測量。本發(fā)明的靶系統(tǒng)能夠進行在包括對準序列的一組層中的測量。靶布圖可以適合對準序列。對于被稱作CMOS芯片的“前端”處理的膜特性組，在表1中示出了對應于圖2所示的靶一般分配的9個地址表1


信號的Is。使用Accent Optical Technologies Caliper測量工具采集圖7和8的圖像和信號。光照的中心波長為約550nm，NA＝0.5，σ＝0.5，從而最小可分辨柵格周期為約0.7μm，滿足公式(2)的周期范圍在0.7到1.4μm的標準。在優(yōu)選實施例中，更接近最大允許的周期(p≤2pmin)，以確保足夠的圖像反差。
幾種可能的方法可以實現(xiàn)圖4的圖像處理器，以提取在靶圖像中的任何子柵格對之間的重疊誤差。一個方法是通過在區(qū)分靶框的行和列的N個水平區(qū)和M個垂直區(qū)中跨過靶的柵極上對圖像強度求和，產(chǎn)生x方向和y方向的完整的強度信號。圖9示意性地示出了在3×3框靶的情況下由子柵格完全填充的靶得到的In(x)和Im(y)。圖9的左邊示出了嵌套在3×3參考柵格靶22的框中的8×8子柵格24。分別在x方向和y方向?qū)⒖紪鸥穹譃槿齻€框的組，從而掃描可以由嵌套在框中的子柵格構成。x方向的掃描由框和在組23a、23b和23c中的子柵格構成，y方向的掃描由框和在組25a、25b和25c中的子柵格構成。在圖9的右側上部，示出了穿過x方向的組25b掃描的嵌套的參考和子柵格線的完整掃描圖像的圖示表示，右側下部示出了穿過y方向的組23c掃描的嵌套的參考和子柵格線的完整掃描圖像的圖示表示。對于剩余的x和y方向的掃描組可以產(chǎn)生類似的掃描圖像。
所得到的每個行和列的子柵格信號組進一步被分為通過x和y方向分組的單獨的靶框掃描，如圖10所示，其中框組被彼此對準，定位每個框以在IR信號區(qū)中疊加參考柵格信號。對準去掉了由不完整晶片和臺定位引起的任何旋轉誤差以及剩余的失真誤差的影響，以確保每個后子柵格與參考子柵格位于同一(x，y)坐標系。圖9和10示出了靶被同時放置在同一層的相同的子柵格填充的情況。
圖11和12示出了比較在不同工藝層中的兩個不同子柵格的例子。圖12示出了圖7的靶旋轉90°的圖像，其中通過隨后的光刻步驟在不同層上的(0，-1)框中已經(jīng)印刷了后子柵格。如此例所示，參考柵格22和子柵格24d被印刷在隔離層，后子柵格24f被印刷在柵極層。圖11示出了通過對在子柵格和圍繞參考柵格框的y方向上探測到的強度積分得到的x方向<p>樣品135-樣品143用于試驗的電池分別按照樣品60的相同方式制成，只是使用陽極復合混合物3，使用下表11所示的每種陰極復合混合物，并通過類似地進行壓制處理使得具有表11所示的孔隙率而制成陰極材料。
樣品144-樣品149用于試驗的電池分別按照樣品60的相同方式制成，只是使用陽極復合混合物3，使用下表11所示的每種陰極復合混合物，并通過進行壓制處理使得具有表11所示的孔隙率而制成陰極材料。
評估用于測試的按照上述制成的樣品105-149的電池的周期特征。這些結果示于表9，表10和表11。



圖14示出了在上述例子中經(jīng)過檢驗的重疊誤差提取方法的綜合流程圖100。在第一步驟102中，在x和y方向掃描靶圖像，以產(chǎn)生像素尺寸遠小于放大的子柵格周期M×p的數(shù)字化靶圖像I(x，y)。然后在104中，將(x，y)掃描的強度積分為強度In(x)和Im(y)。然后在106中，將積分的強度分為單框強度Inm(x)和Inm(y)。然后在108中，使用每個靶框共用的參考信號IR(x)和IR(y)對準單框強度。然后在110中，把IF(x)和IF(y)強度擬合為每個框中的正弦曲線，以確定參數(shù)A、B、d和s，其中參數(shù)d是像素尺寸c與子柵格周期p的比，參數(shù)s測量正弦曲線圖形的中心。
然后在112中，根據(jù)d排序參數(shù)，其中Max(d)對應參考子柵格。然后在116中，使用層與子柵格周期匹配表114匹配層與周期子柵格地址。隨后在118中，確定靶的平均像素尺寸cavg，并在120中如下計算重疊誤差(Δxij，Δyij)＝cavg[(xi，yi)-(xj，yj)](6)因此，本發(fā)明提供一種改善的重疊靶，由參考柵格和嵌套的緊湊的子柵格構成，在商業(yè)上可獲得的測量工具上表現(xiàn)出亞納米的測量精度。本發(fā)明還提供分析通過本發(fā)明的重疊靶捕捉的圖像的方法。靶能夠達到高圖形密度和隔離的子圖形圖像，能夠原位補償成像系統(tǒng)的失真，以及能夠同時捕捉和測量多個子圖形圖像。靶用可機讀的標識符編碼每個子圖形，從而能夠?qū)⒆訄D形組與所制造的功能電路的對準樹匹配，同時能夠適合在其上印刷靶的層的基本規(guī)則。
雖然結合特定的優(yōu)選實施例詳細介紹了本發(fā)明，但是，根據(jù)上述介紹，對本領域的技術人員來說，許多替代、修改和變型是顯而易見的。因此，所附的權利要求書將包括落入本發(fā)明的真正范圍和精神內(nèi)的任何這種替代、修改和變型。
權利要求
1.一種用于在電子襯底中確定對準誤差的靶系統(tǒng)，包括第一對比單元組，形成單元之間具有一距離的第一柵格圖形，第一柵格圖形至少在x和y的一個方向具有多個柵格段；以及至少一個第二對比單元組，形成單元之間具有一距離的第二柵格圖形，第二柵格圖形在x和y方向具有多個柵格段，第二單元組之間的距離小于第一單元組之間的距離，第二柵格圖形被設置于一個第一柵格圖形段內(nèi)，其中通過測量第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組之間的距離確定對準誤差。
2.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中第一柵格圖形在x和y方向均具有多個柵格段。
3.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，包括多個第二柵格圖形，每個第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形的不同段內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，包括設置于第一柵格圖形的不同段之間的多個第二柵格圖形，其中每個第二柵格圖形在第二單元組之間具有不同的距離。
5.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中在光刻產(chǎn)生的襯底上的層中蝕刻第一和第二對比單元組。
6.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中在光刻產(chǎn)生的襯底上的抗蝕劑層中形成第二對比單元組。
7.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中由第一和第二柵格圖形形成的柵格段包括直線框的陣列，每個框在x和y方向的尺寸與在第一和第二單元組中的單元之間的距離相等。
8.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中由第一和第二柵格圖形形成的柵格段包括理論上為正方形框的陣列，在第一單元組中的每個框在x和y方向的尺寸與在第一單元組中的單元之間的距離相等，以及在第二單元組中的每個框在x和y方向的尺寸與在第二單元組中的單元之間的距離相等。
9.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中由第一柵格圖形形成的柵格段包括直線框的陣列，還包括與一個框相關的圖形識別特征。
10.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中單元選自連續(xù)線、不連續(xù)線、平行線和對準點。
11.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，與具有波長λ的光源、數(shù)值孔徑NA和局部相干性σ的光學成像系統(tǒng)一起使用，其中在第二柵格圖形中的第二單元組具有與第二單元組之間的距離對應的周期p，由下面的表達式定義p≥λ/(NA(1+σ))。
12.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，與具有波長λ的光源、數(shù)值孔徑NA和局部相干性σ的光學成像系統(tǒng)一起使用，其中在第二柵格圖形中的第二單元組具有與第二單元組之間的距離對應的周期p，由下面的表達式定義p/2＜λ/(NA(l+σ))＜p。
13.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中在電子襯底的相同光刻層上形成第一和第二柵格圖形。
14.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，其中在電子襯底的不同光刻層上形成第一和第二柵格圖形。
15.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，包括在電子襯底的不同光刻層上形成的多個第二柵格圖形，每個第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形的不同柵格段內(nèi)。
16.根據(jù)權利要求1的靶系統(tǒng)，包括在電子襯底的不同光刻層上形成的多個第二柵格圖形，每個第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形的不同柵格段內(nèi)，并且在第二單元組之間具有不同的距離。
17.一種測量工具系統(tǒng)，包括多個測量工具，每個測量工具包括確保光刻產(chǎn)生半導體襯底的臺、能量源、用于把能量源引導到襯底表面上的透鏡、用于捕捉在襯底上光刻產(chǎn)生的結構的圖像的透鏡、以及用于測量在襯底上光刻產(chǎn)生的結構的圖像上的各點之間的距離的圖像處理器，每個測量工具臺包括附著在其上的對準靶，包括對比單元組，形成至少在x和y的一個方向具有多個柵格段的柵格圖形，每個柵格段在單元之間的距離等于相同的周期，每個測量工具適合通過測量附著在工具臺的對準靶上的柵格圖形中的柵格段的周期而被校準。
18.根據(jù)權利要求17的測量工具系統(tǒng)，其中柵格圖形在x和y方向均具有多個柵格段。
19.根據(jù)權利要求17的測量工具系統(tǒng)，其中由柵格圖形形成的柵格段包括直線框的陣列，每個框在x和y方向的尺寸與在單元組中單元之間的距離相等。
20.根據(jù)權利要求17的測量工具系統(tǒng)，其中由柵格圖形形成的柵格段包括理論上為正方形框的陣列，每個框在x和y方向的尺寸與單元組中單元之間的距離相等。
21.根據(jù)權利要求17的測量工具系統(tǒng)，其中由柵格圖形形成的柵格段包括直線框的陣列，還包括與一個框相關的圖形識別特征。
22.根據(jù)權利要求17的測量工具系統(tǒng)，其中單元選自連續(xù)線、不連續(xù)線、平行線和對準點。
23.一種在電子襯底中確定對準誤差的方法，包括在襯底層上提供第一對比單元組，形成單元之間具有一距離的第一柵格圖形，第一柵格圖形至少在x和y的一個方向具有多個柵格段；在襯底的相同或不同層上提供在至少一個第一柵格圖形段中嵌套的第二對比單元組，形成在單元之間具有一距離的第二柵格圖形，第二柵格圖形在x和y方向具有多個柵格段，第二單元組之間的距離小于第一單元組之間的距離；測量第一柵格圖形中的第一單元組的位置；確定第一柵格圖形中的第一單元組的中心；測量第二柵格圖形中的第二單元組的位置；確定第二柵格圖形中的第二單元組的中心；比較第一單元組的中心和第二單元組的中心，并確定第一和第二柵格圖形的對準誤差。
24.根據(jù)權利要求23的方法，其中通過用能量束在穿過第一和第二柵格圖形的線中掃描，并通過確定表示第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的位置的反射強度圖形，來測量第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的位置。
25.根據(jù)權利要求24的方法，其中通過用預定的像素尺寸數(shù)字化表示位置的反射強度圖形，來確定第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的中心，其中使用第一和第二單元組的中心的像素尺寸計算來比較第一和第二單元組的中心。
26.根據(jù)權利要求23的方法，其中第一柵格圖形在x和y方向均具有多個柵格段，并且包括多個第二柵格圖形，每個第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形的不同段內(nèi)。
27.根據(jù)權利要求23的方法，其中每個第二柵格圖形在第二單元組之間具有不同的距離。
28.根據(jù)權利要求23的方法，其中在電子襯底的相同光刻層上形成第一和第二柵格圖形。
29.根據(jù)權利要求23的方法，包括在電子襯底的不同光刻層上形成的多個第二柵格圖形，每個第二柵格圖形被設置于第一柵格圖形的不同柵格段內(nèi)。
30.根據(jù)權利要求24的方法，其中第二對比單元組在相同的作為第一柵格圖形的第一襯底層上形成第二柵格圖形，還包括在隨后的襯底的第二層上用在不同的第一柵格圖形段內(nèi)嵌套的第二對比單元組形成另一個第二柵格圖形，通過第二襯底層可以看到在第一襯底層上的第一和第二柵格圖形；用能量束在穿過形成于第一襯底層上的第一和第二柵格圖形的線中掃描，并且確定表示第一和第二單元組的位置的反射強度圖形；用能量束在穿過形成于第一襯底層上的第一柵格圖形和形成于第二襯底層上的第二柵格圖形的線中掃描，并且確定表示單元組的位置的反射強度圖形；把形成于第一襯底層上的第二柵格圖形中和形成于第二襯底層上的第二柵格圖形中的第二單元組的反射強度圖形對準；使用反射強度圖形，確定在第一和第二襯底層上第一和第二柵格圖形中的第一和第二單元組的中心；以及把在第一和第二襯底層上第二柵格圖形中的每個第二單元組的中心與第一柵格圖形段的第一單元組的中心進行比較并確定對準誤差，其中第二單元組嵌套于第一柵格圖形段中。
31.根據(jù)權利要求30的方法，其中通過使用在第一柵格圖形中的第一單元組的反射強度圖形，把形成于第一襯底層上的第二柵格圖形中的第二單元組的反射強度圖形與形成于第二襯底層上的第二柵格圖形中的第二單元組的反射強度圖形對準。
32.根據(jù)權利要求23的方法，其中由第一和第二柵格圖形形成的柵格段包括直線框的陣列，每個框在x和y方向的尺寸與在第一和第二單元組中單元之間的距離相等。
33.根據(jù)權利要求23的方法，其中由第一和第二柵格圖形形成的柵格段包括理論上為正方形框的陣列，在第一單元組中的每個框在x和y方向的尺寸與在第一單元組中的單元之間距離相等，在第二單元組中的每個框在x和y方向的尺寸與在第二單元組中的單元之間的距離相等。
34.根據(jù)權利要求23的方法，其中單元選自連續(xù)線、不連續(xù)線、平行線和對準點。
35.根據(jù)權利要求23的方法，其中測量單元組的位置的步驟使用具有波長λ的光源、數(shù)值孔徑NA和局部相干性σ的光學成像系統(tǒng)，其中在第二柵格圖形中的第二單元組具有與第二單元組之間的距離對應的周期p，由下面的表達式定義p≥λ/(NA(1+σ))。
36.根據(jù)權利要求23的方法，其中測量單元組的位置的步驟使用具有波長λ的光源、數(shù)值孔徑NA和局部相干性σ的光學成像系統(tǒng)，其中在第二柵格圖形中的第二單元組具有與第二單元組之間的距離對應的周期p，由下面的表達式定義p/2＜λ/(NA(l+σ))＜p。
全文摘要
一種在電子襯底中確定對準誤差的方法，包括在襯底層上提供第一對比單元組，形成在x和y方向具有多個柵格段的第一柵格圖形。該方法還包括在襯底的相同或不同層上提供嵌套于至少一個第一柵格圖形段中的第二對比單元組，形成在x和y方向具有多個柵格段的第二柵格圖形。該方法還包括確定在第一柵格圖形中的第一單元組的中心和確定在第二柵格圖形中的第二單元組的中心。該方還包括比較第一和第二單元組的中心，以及確定第一和第二柵格圖形的對準誤差。
文檔編號G03F7/20GK1619769SQ20041008681
公開日2005年5月25日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權日2003年11月19日
發(fā)明者C·P·奧施尼特, J·D·莫里洛 申請人:國際商業(yè)機器公司