專利名稱：用于同時決定疊對準(zhǔn)確度及圖案放置誤差的結(jié)構(gòu)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)制造集成電路的領(lǐng)域，尤其有關(guān)一種于形成及圖案化用于制造微結(jié)構(gòu)特征部位(feature)的堆棧材料層時用來估計疊對準(zhǔn) 石角度(overlay accuracy)及圖案方文置誤差(Pattern Placement Error; 簡 稱PPE)的方法及結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
諸如集成電路等的微結(jié)構(gòu)之制造需要在諸如硅襯底、絕緣層上覆 硅(Silicon On Insulator;簡稱SOI)襯底、或其它適當(dāng)?shù)妮d體材料等 的適當(dāng)襯底之材料層中形成有精確控制的尺寸之一些微小區(qū)域。通過 執(zhí)行微影、蝕刻、離子注入、沉積、及氧化工藝等的工藝，在材料層 中產(chǎn)生圖案，而產(chǎn)生有精確控制的尺寸之這些微小區(qū)域，其中通常至 少在圖案產(chǎn)生工藝的某一階段中，可在將要被處理的該材料層之上形 成一掩模層(mask layer),用以界定這些微小區(qū)域。 一般而言，掩模層 可包含由微影工藝產(chǎn)生圖案的光刻膠層，或可利用該光刻膠層形成該 掩模層。在該微影工藝期間，可將光刻膠旋轉(zhuǎn)涂布到晶片表面上，然 后經(jīng)由諸如光罩(reticle)等的對應(yīng)的微影掩模(lithography mask)而使該 光刻膠選擇性地曝光于紫外線輻射，因而將光罩的圖案成像在該光刻 膠層，以便在該光刻膠層中形成潛影(latentimage)。在將該光刻膠顯 影之后，視該光刻膠的類型是正光刻膠或負(fù)光刻膠而定，去除被曝光 的部分或未被曝光的部分，以便在該光刻膠層中形成所需的圖案。因為復(fù)雜的集成電路中之圖案的尺寸不斷地縮減，所以用來產(chǎn)生 器件特征部位的圖案之設(shè)備必須符合與所涉及的工藝的分辨率及疊對 準(zhǔn)確度有關(guān)的極嚴(yán)格之要求。在這一點上，分辨率被視為在預(yù)定的制 造變化狀況下用來指定印制最小尺寸的影像的一致性能力之基準(zhǔn)。微 影工藝代表了改善分辨率時的一個重要因素，在微影工藝中，系經(jīng)由 光學(xué)成像系統(tǒng)將光掩模(photomask)或光罩中包含的圖案以光學(xué)方式轉(zhuǎn)移到襯底。因此，作了許多努力以不斷地改善微影系統(tǒng)的諸如數(shù)值孔徑(numerical aperture )、聚焦深度(depth of focus)、以及所使用光源 的波長等的光學(xué)特性。在產(chǎn)生極小的特征尺寸(feature size)時，微影成像的品質(zhì)是極端 重要的。然而，至少同樣重要的是可在襯底表面上將影像定位之準(zhǔn)確 度。通常系相繼地在各材料層中產(chǎn)生圖案，使各后續(xù)的材料層上的特 征部位具有一相對的空間關(guān)系，而制造諸如集成電路等的微結(jié)構(gòu)。必 須將后續(xù)材料層中形成的每一圖案在指定的重合公差之內(nèi)對準(zhǔn)前一產(chǎn) 生圖案的材料層中形成之對應(yīng)的圖案。系因諸如光刻膠厚度、烘烤溫 度、曝光劑量及時間、以及顯影狀況等的參數(shù)之不一致而產(chǎn)生的襯底 上的光刻膠影像之變化，而造成了這些重合公差。此外，蝕刻工藝的 不一致也可能導(dǎo)致被蝕刻的特征部位之變化。此外，以微影法將光掩 模的影像轉(zhuǎn)移到襯底上時，存在了使現(xiàn)有材料層的圖案影像與前一形 成的材料層中被蝕刻的或以其它方式界定的圖案重疊之不確定性。諸 如一組光罩內(nèi)之瑕疵、不同曝光時間的溫度差異、以及對準(zhǔn)工具的有 限重合能力等的數(shù)種因素影響了成像系統(tǒng)完美地使兩層重疊之能力。 因此，決定最后可得到的最小特征尺寸之首要準(zhǔn)則是用來產(chǎn)生個別襯 底層中之特征部位的分辨率、以及尤其是在微影工藝中由上述因素造 成的總疊對誤差(overlay error)。因此，不斷地監(jiān)視特定材料層內(nèi)之分辨率(亦即，可靠且可再現(xiàn) 地產(chǎn)生也被稱為關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension;簡稱CD)之最小特征 尺寸之能力)且不斷地決定已相繼形成的且必須相互對準(zhǔn)的各材料層 的圖案之疊對準(zhǔn)確度是必要的。在疊對測量技術(shù)中，通常系以指定的工藝形成兩個獨立的結(jié)構(gòu)(亦 即，將要被印制的每一層中之一個結(jié)構(gòu))，并決定各對稱中心間之位移。 經(jīng)常使用在每一層中以同心方式產(chǎn)生圖案之所謂的對準(zhǔn)測試標(biāo)記(box-in-boxmark),其方式為測量于同心對準(zhǔn)標(biāo)記在測量程序期間用 來將同心對準(zhǔn)標(biāo)記成像的電荷耦合器件(Charge Coupled Device;簡稱 CCD)的各像素單元中之位移。然而，對于微結(jié)構(gòu)的愈來愈小的特征 尺寸而言，根據(jù)邊緣尋找(edge finding)程序進(jìn)行的對位移之偵測、 以及對兩疊對標(biāo)記間之疊對誤差之量化可能不再是適用的。因此，最近愈來愈常使用所謂的先進(jìn)成像測量(Advanced Imaging Metrology; 簡稱AIM)標(biāo)記，以便增強疊對測量的可靠性。AIM標(biāo)記呈現(xiàn)周期 性結(jié)構(gòu)，因而能夠使用極先進(jìn)的測量技術(shù)。因此，可通過使用周期性 疊對標(biāo)記，而得到更佳的疊對測量績效。然而，在愈來愈小的特征尺 寸之情形下，可觀測到單一晶粒內(nèi)的疊對特性間之差異、以及通常被 設(shè)置在襯底的切割線(scribe line)中之疊對標(biāo)記之頗為較大的結(jié)構(gòu)， 因而使自切割線中之目標(biāo)取得的測量數(shù)據(jù)之可靠性較低。此種差異的 一個理由在于微影工具可能以與將通常被用來形成疊對標(biāo)記的較大 結(jié)構(gòu)成像不同的一種方式將通常出現(xiàn)在晶粒內(nèi)的諸如柵電極及淺溝槽 隔離(Shallow Trench Isolation;簡稱STI)結(jié)構(gòu)等的細(xì)微結(jié)構(gòu)成像。 此種不同疊對程度的與圖案及尺寸相依之現(xiàn)象稱之為圖案放置誤差(Pattern Placement Error;簡稱PPE)。因此，必須將圖案放置誤差量 化，以便修正自切割線內(nèi)的疊對標(biāo)記得到的與構(gòu)成晶粒內(nèi)的實際微結(jié) 構(gòu)特征部位有關(guān)之疊對測量結(jié)果。如將于下文中參照圖la及l(fā)b而 更詳細(xì)說明的，可以所謂的同時AIM疊對標(biāo)記便利地測量圖案放置 誤差。圖la示出可在指定的襯底部分(101)上形成的疊對測量結(jié)構(gòu) (100)之俯視示意圖，該疊對測量結(jié)構(gòu)(100)通?？稍O(shè)置在載有多 個在其內(nèi)形成實際的功能性微結(jié)構(gòu)特征部位的晶粒的任何適當(dāng)?shù)囊r底 之切割線內(nèi)?？梢訟IM標(biāo)記之形式提供疊對測量結(jié)構(gòu)(100)，亦即， 結(jié)構(gòu)(100)可包含周期性結(jié)構(gòu)，而該周期性結(jié)構(gòu)可測量沿著至少兩個 獨立方向的一疊對誤差。在該例子中，結(jié)構(gòu)(100)包含四個外周期性 結(jié)構(gòu)(lOlo)，其中兩個外周期性結(jié)構(gòu)(lOlo)的方向具有沿著x方向 之線(line)與間隙(space)，而其余兩個外周期性結(jié)構(gòu)(lOlo)則具有大 致沿著y方向的線與間隙。同樣地，提供了四個內(nèi)周期性結(jié)構(gòu)(lOli)， 其中兩個內(nèi)周期性結(jié)構(gòu)(101i)具有朝向x方向之線與間隙且系鄰近各 自定向的外周期性結(jié)構(gòu)(lOlo)而設(shè)置。此外，其余兩個內(nèi)周期性結(jié) 構(gòu)(101i)的方向系沿著y方向，且都設(shè)置在鄰近對應(yīng)的外周期性結(jié)構(gòu)(1010) 。因而，系在不同的層中形成外結(jié)構(gòu)(lOlo)及內(nèi)結(jié)構(gòu)(lOli)， 使合并的疊對測量結(jié)構(gòu)(100)含有與分別包括周期性結(jié)構(gòu)(lOlo)及(1011) 的兩層的沿著x方向及y方向之疊對準(zhǔn)確度有關(guān)之信息。可根據(jù)下文所述之流程而形成結(jié)構(gòu)(100)，其中可假定可先在諸 如容納STI溝槽的層等的對應(yīng)之器件層中形成外周期性結(jié)構(gòu)(1010)。請注意，對材料層的各自順序之選擇是任意的，且可將形成結(jié)構(gòu)(]oo)的原理相應(yīng)地應(yīng)用于涉及用來在一個或多個先前層的頂部上產(chǎn)生另外 的材料層的圖案的微影步驟之任何前端或后端工藝序列。可將根據(jù)外周期性結(jié)構(gòu)(101o)的圖案以微影方式成像到在所考慮的襯底之上且 亦在襯底部分(101)之上形成的對應(yīng)的光刻膠層。因此，在任何晶粒 區(qū)(圖中未示出)中，可以與外周期性結(jié)構(gòu)(101o)同時界定諸如STI 溝槽等的對應(yīng)之圖案。在將該光刻膠層顯影^L后，可執(zhí)行其中包括各 向異性蝕刻(anisotropic etch)技術(shù)、沉積技術(shù)、以及化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;簡稱CMP)等的對應(yīng)的已為大家認(rèn) 可之制造步驟序列，以便在晶粒及周期性結(jié)構(gòu)(101o)中形成對應(yīng)的 圖案。然后可執(zhí)行工藝序列，以便在先前產(chǎn)生圖案的層上形成諸如柵 電極結(jié)構(gòu)及多晶硅線等的微結(jié)構(gòu)特征部位。因此，可執(zhí)行多個已為大 家接受的氧化及沉積工藝，例如，形成薄柵極絕緣層以及后續(xù)沉積柵 電極材料等的工藝，然后執(zhí)行用來產(chǎn)生該結(jié)構(gòu)的圖案之另一微影工藝， 因而同時在襯底部分(101)中形成周期性內(nèi)結(jié)構(gòu)(lOli)。如前文中指 出的，可能無法根據(jù)相同的設(shè)計規(guī)則而形成內(nèi)及外周期性結(jié)構(gòu)(1010、(lOlo)的個別線與間隙，但是可根據(jù)測量要求而產(chǎn)生這些線與間隙 的圖案，以便增強對內(nèi)與外周期性結(jié)構(gòu)(lOli)、 (lOlo)間之任何偏移 的偵測。因此，內(nèi)及外周期性結(jié)構(gòu)(lOli)、 (lOlo)的間距可能比晶粒 區(qū)內(nèi)形成的實際器件特征部位之任何關(guān)鍵尺寸大許多。因此，可在適 度高的精確度下估計疊對測量結(jié)構(gòu)(100)本身沿著x及y方向的疊 對準(zhǔn)確度，但是可能無法精確地估計實際晶粒區(qū)內(nèi)所形成的具有比疊 對測量結(jié)構(gòu)(100)中之尺寸小許多的關(guān)鍵尺寸的結(jié)構(gòu)特征部位之疊對 準(zhǔn)確度。因此，除了疊對結(jié)構(gòu)(100)之外，經(jīng)常使用所謂的同時AIM 疊對標(biāo)記，其中周期性結(jié)構(gòu)的至少某些特征部位包含根據(jù)晶粒區(qū)中之 實際器件特征部位之各自設(shè)計規(guī)則而形成之"細(xì)微結(jié)構(gòu)"。于決定內(nèi)及外周期性結(jié)構(gòu)(lOli)、 (lOlo)所代表的兩個不同層之 疊對準(zhǔn)確度時，將諸如用來取得光學(xué)數(shù)據(jù)的工具等的測量工具對準(zhǔn)結(jié) 構(gòu)(100)，且自用來界定每一周期性結(jié)構(gòu)(lOli)、 (lOlo)中之各自測量區(qū)的各自的工作區(qū)(llOi)、 (IIOO)取得數(shù)據(jù)。例如，可決定對應(yīng)于 內(nèi)周期性結(jié)構(gòu)(101i)的各自工作區(qū)(110i)內(nèi)之線與間隙的位置，然后可將該位置與為對應(yīng)的外周期性結(jié)構(gòu)(101o)決定的線與間隙之對 應(yīng)的位置信息比較?？筛鶕?jù)該信息，而得到與沿著x及y方向的疊對 準(zhǔn)確度有關(guān)之所需信息。圖lb示出除了疊對測量結(jié)構(gòu)(100)之外可在襯底部分(101) 中形成的同時AIM疊對測量結(jié)構(gòu)(150)之示意圖。同時疊對測量結(jié) 構(gòu)(150)可包含內(nèi)周期性結(jié)構(gòu)(151i)及外周期性結(jié)構(gòu)(151o)，其中 內(nèi)及外周期性結(jié)構(gòu)(151i)、 (1510)中之一周期性結(jié)構(gòu)亦包含細(xì)微結(jié)構(gòu)， 在所示例子中，系以外周期性結(jié)構(gòu)(151o)中形成的細(xì)微結(jié)構(gòu)(152) 代表該細(xì)微結(jié)構(gòu)。我們當(dāng)了解，如前文所述，系在相同的材料層內(nèi)(例 如，在STI層中)形成內(nèi)周期性結(jié)構(gòu)(151i)以及外周期性結(jié)構(gòu)(1510)。 就同時疊對測量結(jié)構(gòu)(150)的形成而論，可應(yīng)用前文中參照結(jié)構(gòu)(100) 所述之相同準(zhǔn)則，但不同之處在于將不同的微影掩模用來提供內(nèi)及外 周期性結(jié)構(gòu)(151i)、 (151o)中之一周期性結(jié)構(gòu)中的細(xì)微結(jié)構(gòu)(152)。 此外，在設(shè)計上要將內(nèi)與外周期性結(jié)構(gòu)(151i)、 (151o)間之偏移量設(shè) 定為預(yù)定值(最好是零)，因而可決定與沒有細(xì)微結(jié)構(gòu)的周期性結(jié)構(gòu)(151i)(亦即，沒有分段的周期性結(jié)構(gòu)(1510)有關(guān)的亦可稱之為分 段結(jié)構(gòu)之細(xì)微結(jié)構(gòu)(152)之任何移動。如前文所述，由于圖案放置誤差，可偵測到形成之明顯的疊對誤 差之對應(yīng)的移位，可將該措施用來評估晶粒區(qū)內(nèi)的圖案放置誤差之貢 獻(xiàn)，以便得到用來修正第la圖所示的疊對測量結(jié)構(gòu)(100)所測量的 兩個不同器件層間之實際疊對誤差之措施。因此，在測量復(fù)雜的微結(jié) 構(gòu)器件期間，必須提供諸如結(jié)構(gòu)(100)及(150)等的至少兩個疊對 測量結(jié)構(gòu)，其中在非常復(fù)雜的應(yīng)用中，甚至為必須決定疊對準(zhǔn)確度的 每一層提供同時疊對測量結(jié)構(gòu)(150)。因此，可提供三個疊對測量結(jié) 構(gòu)，亦即，提供一個用于疊對的疊對測量結(jié)構(gòu)(亦即，結(jié)構(gòu)(100))、 以及用于兩個不同的微影層的PPE特征化之疊對測量結(jié)構(gòu)(亦即，結(jié) 構(gòu)(150))。圖lc示出此種情況之示意圖。此處，示出了三個疊對結(jié) 構(gòu)(100)、 (150)、及(150)，其中系在不同的層中形成兩個結(jié)構(gòu)(150) 中之每一結(jié)構(gòu)。由于對更高的生產(chǎn)力及更低的制造成本之愈來愈高的需求，所以 也可能減少切割線的尺寸，因而顯著地限制了切割線內(nèi)之任何測量區(qū) 的可用空間。有鑒于此種情形，目前存在對用來決定疊對誤差同時避免或至少 減輕前文所述的一個或多個問題的影響之一種強化技術(shù)之需求。發(fā)明內(nèi)容下文中提供了本發(fā)明的簡化概要，以提供對本發(fā)明的某些態(tài)樣的 基本了解。該概要并不是本發(fā)明的徹底的概述。其目的并不是識別本 發(fā)明的關(guān)鍵性或緊要的組件，也不是描述本發(fā)明的范圍。其唯一目的 只是以簡化的形式提供某些觀念，作為將于后文中提供的更詳細(xì)的說 明的前言。一般而言本發(fā)明是有關(guān)一種可在形成諸如集成電路等的微結(jié)構(gòu)特 征部位期間評估定位誤差的技術(shù)，其中與傳統(tǒng)的技術(shù)比較時，可減少 提供對應(yīng)的測量結(jié)構(gòu)所需的空間量，而于此同時，在某些實施例中， 可增加單一測量事件期間取得的位置信息量。為達(dá)到此一目的，提供 了一種堆棧式測量結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在單一測量周期中可被存取的預(yù)定測 量部位內(nèi)包含了 一些周期性部分，可取得與層內(nèi)定位誤差及層間定位 誤差有關(guān)的信息。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，疊對測量結(jié)構(gòu)包含在襯底上形成的指 定測量部位的第一器件層中形成的第一周期性結(jié)構(gòu)，其中該第一周期 性結(jié)構(gòu)包含第一周期性子結(jié)構(gòu)及第二周期性子結(jié)構(gòu)。該第一及第二周 期性子結(jié)構(gòu)分別包含多個第一結(jié)構(gòu)組件，某些該多個第一結(jié)構(gòu)組件包 含第一分段部分。此外，該疊對測量結(jié)構(gòu)包含設(shè)置在該第一器件層之 上的第二器件層中形成的第二周期性結(jié)構(gòu)，其中該第二周期性結(jié)構(gòu)包 含第一周期性子結(jié)構(gòu)及第二周期性子結(jié)構(gòu)，該第二周期性子結(jié)構(gòu)包含 多個第二結(jié)構(gòu)組件，某些該多個第二結(jié)構(gòu)組件包含第二分段部分。此 外，該第一及第二周期性結(jié)構(gòu)在該指定測量部位中形成周期性堆棧式 結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例， 一種方法包含下列步驟在可用來制 造半導(dǎo)體器件的襯底的預(yù)定測量部位中形成堆棧式周期性測量結(jié)構(gòu)，其中該堆棧式周期性結(jié)構(gòu)包含在第一層中形成的第一分段部分及第一 非分段部分、以及在第二層中形成的第二分段部分及第二非分段部分。 該方法進(jìn)一步包含下列步驟自該第一與第二分段及非分段部分中的 每一部分取得位置信息；以及決定在該預(yù)定測量部位之外的該襯底之 上形成的結(jié)構(gòu)特征部位的疊對準(zhǔn)確度。根據(jù)本發(fā)明的又一實施例， 一種方法包含下列歩驟在可用來制 造半導(dǎo)體器件的襯底的預(yù)定測量部位中形成堆棧式周期性測量結(jié)構(gòu)。 該堆棧式周期性結(jié)構(gòu)包含在第一層中形成的第一分段部分及第一非分 段部分，并包含在第二層中形成之第二分段部分及第二非分段部分。 在用來形成該堆棧式周期性測量結(jié)構(gòu)的曝光工藝期間，該第一或第二 層的該分段及非分段部分中的一部分被定位在第一曝光場(exposure field)中，且另一部分被定位在與該第一曝光場重疊的第二曝光場中。此外，該方法包含下列步驟自該第一與第二分段及非分段部分中的 每一部分取得位置信息；以及根據(jù)該位置信息而評估格狀畸變(grid distortion)及疊對準(zhǔn)確度中之一者。


若參照前文中之說明，并配合各附圖，將可了解本發(fā)明，在這些 附圖中，相同的代號識別類似的組件，這些附圖有圖la示出先前技術(shù)的疊對結(jié)構(gòu)之俯視示意圖，該疊對結(jié)構(gòu)包含一 些非分段周期性子結(jié)構(gòu)，且系在各自的器件層中形成每一非分段周期 性子結(jié)構(gòu)；圖lb示出其中包含在單一器件層中形成的分段及非分段子結(jié)構(gòu) 的先前技術(shù)的同時疊對測量結(jié)構(gòu)之俯視示意圖；圖lc示出其中包含用來決定PPE及對于兩個不同器件層的疊對 準(zhǔn)確度的先前技術(shù)的測量結(jié)構(gòu)的切割線之俯視示意圖；圖2a示出根據(jù)一個實施例其中包含用來同時取得層內(nèi)及層間位 置信息的堆棧式結(jié)構(gòu)中之分段及非分段子結(jié)構(gòu)的測量結(jié)構(gòu)之俯視示意 圖；圖2b示出類似于圖2a所示的結(jié)構(gòu)的單一測量結(jié)構(gòu)之放大示意圖；圖2C及2d示出沿著圖2b的IIc-IIc及IId-IId線截取之橫斷 面示意圖；圖2e及2f示出根據(jù)進(jìn)一歩的實施例的測量器件的多功能測量 結(jié)構(gòu)及適當(dāng)?shù)墓ぷ鲄^(qū)之俯視示意圖；以及圖2g示出根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例的測量結(jié)構(gòu)之俯視示意 圖，其中系將該結(jié)構(gòu)的至少-一部分用來取得諸如根據(jù)橫斷面分析的位 置信息以及與各相鄰曝光場間之格狀畸變有關(guān)的信息等額外的信息。 雖然本發(fā)明易于作出各種修改及替代形式，但是這些圖式中系以舉例 方式示出本發(fā)明的一些特定實施例，且已在本文中詳細(xì)說明了這些特 定實施例。然而，我們當(dāng)了解，本說明書對這些特定實施例的說明之 用意并非將本發(fā)明限制在所揭示的這些特定形式，相反地，本發(fā)明將 涵蓋最后的權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)之所有修改、 等效物、及替代。
具體實施方式
下文中將說明本發(fā)明之實施例。為了顧及說明的清晰，本說明書 中將不說明真實的實施例之所有特征。然而，我們當(dāng)了解，于開發(fā)任 何此類真實的實施例時，必須作出許多與實施例相關(guān)的決定，以便達(dá) 到開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合與系統(tǒng)相關(guān)的及與業(yè)務(wù)相關(guān)的限制條 件，而這些限制條件將隨著不同的實施例而變。此外，我們當(dāng)了解， 此種開發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時的，但對已從本發(fā)明的揭示事項獲益 的對此項技術(shù)具有一般知識者而言，仍然將是一種例行的工作?，F(xiàn)在將參照各附圖而說明本發(fā)明。只為了解說之用，而在這些圖 式中以示意圖之方式示出各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、及器件，以便不會以熟習(xí) 此項技術(shù)者習(xí)知的細(xì)節(jié)模糊了本發(fā)明。然而，加入這些附圖，以便描 述并解說本發(fā)明之各例子。應(yīng)將本說明書所用的字及詞匯了解及詮釋 為具有與熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者對這些字及詞匯所了解的一致之意義。不會 因持續(xù)地在本說明書中使用一術(shù)語或詞匯，即意味著該術(shù)語或詞匯有 特殊的定義(亦即與熟習(xí)此項技術(shù)者所了解的一般及慣常的意義不同 之定義)。如果想要使一術(shù)語或詞匯有特殊的意義(亦即與熟習(xí)此項技 術(shù)者所了解的意義不同之意義)，則會將在本說明書中以一種直接且毫不含糊地提供該術(shù)語或詞匯的特殊定義之下定義之方式明確地述及 該特殊的定義。一般而言，本發(fā)明提供了一種具有較多功能的改良式測量結(jié)構(gòu)。 該改良式測量結(jié)構(gòu)可以一種有時間效率之方式且在某些實施例中以一 種大致同時之方式提供與疊對準(zhǔn)確度、及(或)圖案放置誤差、及(或) 格狀畸變等的定位誤差有關(guān)之信息。該改良式測量結(jié)構(gòu)亦可耗用襯底 上較少的空間。為達(dá)到此一目的，提供了一種用于測量結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)， 其中在將要針對定位誤差而監(jiān)視的每一器件層中形成至少兩個周期性 圖案，其中得到了并未過度浪費珍貴的襯底空間之整體堆棧式結(jié)構(gòu)， 因而可在單一測量周期中自對應(yīng)的測量結(jié)構(gòu)取得與層內(nèi)定位誤差及層間定位誤差有關(guān)的信息。因而，術(shù)語"堆棧式(stacked)"應(yīng)被理解為與測量部位有關(guān)，亦即，在測量部位內(nèi)，堆棧式結(jié)構(gòu)可包含兩個子結(jié) 構(gòu)被設(shè)置在彼此之上且兩個子結(jié)構(gòu)亦可相互有橫向偏移之配置?？梢韵铝蟹绞綄崿F(xiàn)該堆棧式結(jié)構(gòu)在每一層中，提供了以亦可被稱為非分 段結(jié)構(gòu)組件之較大的結(jié)構(gòu)組件形成之對應(yīng)的結(jié)構(gòu)部分，而系以呈現(xiàn) "細(xì)微結(jié)構(gòu)"的結(jié)構(gòu)組件構(gòu)成同一層中之其它部分，因而這些結(jié)構(gòu)組件 也可被稱為分段結(jié)構(gòu)組件。如前文所述，用來在兩個或更多個接續(xù)的器件層中形成微結(jié)構(gòu)特 征部位之圖案產(chǎn)生工藝與圖案密度及特征尺寸等的因素顯著地相依， 因而當(dāng)針對實際器件區(qū)內(nèi)之特征部位的定位誤差而評估該實際器件區(qū) 之外的指定測量部位中之較大的結(jié)構(gòu)組件時，于產(chǎn)生對應(yīng)的測量結(jié)果 時可能造成顯著的差異。在傳統(tǒng)的方法中，提供了用來決定每一單一 器件層內(nèi)之層內(nèi)定位誤差的一個或多個測量結(jié)構(gòu)，因而耗用了相當(dāng)多 的襯底空間量，而與傳統(tǒng)的方法不同，使用本發(fā)明的多功能測量結(jié)構(gòu) 時，可自每一單位面積取得顯著增加的信息量。此外，可強化本說明 書中述及的該測量程序，因而可大致同時取得增加的信息量。此外， 根據(jù)本發(fā)明揭示的創(chuàng)新之測量結(jié)構(gòu)配置，可使用該結(jié)構(gòu)而通過橫斷面 分析取得測量數(shù)據(jù)，且(或)決定諸如格狀畸變等的其它與微影有關(guān)之定位誤差，因而獲致進(jìn)一步的強化?，F(xiàn)在將參照圖2a至2e而更詳 細(xì)地說明本發(fā)明的進(jìn)一步實施例。圖2a示出器件(290)之俯視示意圖，該器件(290)可代表根據(jù)微機械及微電子工藝而形成的半導(dǎo)體器件、微機械器件、微光學(xué)器 件、或以上各項之任何組合。器件(290)包含適當(dāng)?shù)囊r底，該襯底的指定部分(201)可代表襯底位置，該襯底位置可用來在其中界定一些 測量部位，用以在器件(290)的工藝期間提供取得信息之可能性。例 如，該部分(201)可代表其中包含多個已形成了指定的微結(jié)構(gòu)特征部 位的晶粒區(qū)(圖中未顯示)的半導(dǎo)體器件之切割線?？稍谠摬糠?201) 內(nèi)界定測量部位(205)，其中測量部位(205)可能不以任何實體邊界 為邊界，而是可在其中定位可在單一采樣程序中由指定的測量程序使 用之測量結(jié)構(gòu)(200)，因而在功能上界定該測量部位(205)。例如， 測量結(jié)構(gòu)(200)的尺寸可大致界定測量部位(205)，又可選擇測量結(jié) 構(gòu)(200)，而可由任何適當(dāng)測量工具執(zhí)行的單一對準(zhǔn)程序所偵測并測 量。例如，圖lc所示之各測量結(jié)構(gòu)(100)、 (150)通常界定三個不 同的測量部位，這是因為用來自每一測量結(jié)構(gòu)取得數(shù)據(jù)的測量程序可 能針對每一測量結(jié)構(gòu)而需要至少一個對準(zhǔn)程序及后續(xù)的數(shù)據(jù)擷取程 序。在一個實施例中，測量結(jié)構(gòu)(200)可包含在第一器件層中形成的 第一周期性結(jié)構(gòu)(230)、以及在第二器件層中形成的第二周期性結(jié)構(gòu) (260)。第一周期性結(jié)構(gòu)(230)又可包含第一周期性子結(jié)構(gòu)或部分(210) 及第二周期性子結(jié)構(gòu)或部分(220)。同樣地，第二周期性結(jié)構(gòu) (260)可包含第一周期性子結(jié)構(gòu)或部分(240)及第二周期性子結(jié)構(gòu)或部分(250)?？捎啥鄠€結(jié)構(gòu)組件(211)、 (221)構(gòu)成第一及第二子 結(jié)構(gòu)(210)、 (220)，其中系以大致連續(xù)組件(亦即，非分段組件)的 形式提供某些結(jié)構(gòu)組件，而系以分段組件的形式提供其它的結(jié)構(gòu)組件。 在本說明書的上下文中，可將分段結(jié)構(gòu)組件視為包含可由小于非分段 組件的最小橫向尺寸的橫向尺寸界定之任何圖案。例如，在所示之實施例中，可以非分段組件之形式提供結(jié)構(gòu)組件(211) ，而可以在其中形成"線"與"間隙"的圖案之分段組件之形式 提供結(jié)構(gòu)組件(221)，其中可以具有不同特性的對應(yīng)的區(qū)域代表這些 線與間隙，而這些不同的特性不必然包括術(shù)語線與間隙可能暗示的拓 撲上之差異。為了方便，可在本說明書的全文中使用這些術(shù)語，然而， 其用意并非在將本發(fā)明限制在線與間隙的刻板之意義。此外，術(shù)語"分段的"亦可包括每一分段部分內(nèi)的任何類型之圖案產(chǎn)生，其中圖案產(chǎn) 生意指涉及小于諸如組件(211)等的非分段組件橫向尺寸的橫向尺寸之任何類型的幾何配置。因此，如同亦可能在器件(290)內(nèi)之實際器 件區(qū)中遇到的，分段組件(221)亦可包括被認(rèn)為適于產(chǎn)生圖案密度及 特征尺寸之通孔及線段等。因此，在某些實施例中，可根據(jù)大致等于 在其中形成周期性結(jié)構(gòu)(230)的特定器件層的任何設(shè)計特征部位尺寸 之橫向尺寸而將分段電路組件(221)分段。同樣地，可由結(jié)構(gòu)組件(241)、 (251)分別構(gòu)成周期性子結(jié)構(gòu)(240)、 (250)，其中可以分段 組件的形式提供某些結(jié)構(gòu)組件，而系以非分段組件的形式提供其它的 結(jié)構(gòu)組件。關(guān)于"分段"的類型、以及任何橫向尺寸，適用前文所述 的相同準(zhǔn)則。我們當(dāng)了解，在某些實施例中，分段組件(241)可能與 分段組件(221)不同之處在于分段的類型及(或)分段的橫向尺寸 可能是不同的。在此種情形中，可根據(jù)對應(yīng)層的設(shè)計規(guī)則細(xì)節(jié)而適當(dāng) 地改作每一類型的分段組件(221)、 (241)，以便可更精確地取得諸如 與每一個別層中之圖案放置誤差有關(guān)的信息等的層內(nèi)位置信息。此外， 在某些實施例中，子結(jié)構(gòu)(210)、 (220)、 (240)、 (250)可分別包含 分段及非分段結(jié)構(gòu)組件的組合。此外，可根據(jù)設(shè)計及器件要求而變更每一子結(jié)構(gòu)(210)、 (220)、(240)、 (250)中之結(jié)構(gòu)組件的數(shù)目，其中可有利地在每一子結(jié)構(gòu)中 提供至少三個或更多個結(jié)構(gòu)組件。此外，如某些實施例中所示，可定 位其中包含第一周期性結(jié)構(gòu)(230)的第一及第二子結(jié)構(gòu)(210)、 (220)， 使得第二周期性結(jié)構(gòu)(260)的第一周期性子結(jié)構(gòu)(240)被橫向配置 在其間。在其它的實施例中，可以相互鄰近之方式定位第一及第二子 結(jié)構(gòu)(210)、 (220)，且同樣地，可以相互鄰近之方式定位第一及第二 子結(jié)構(gòu)(240)、 (250)。測量結(jié)構(gòu)(200)被設(shè)計成提供與至少一預(yù)定 方向(在所示之實施例中，該預(yù)定方向可以是y方向)有關(guān)的層內(nèi)位 置信息及層間位置信息。在這一點上，可將層內(nèi)位置信息視為第一與 第二子結(jié)構(gòu)(210)、 (220)或其部分之相互之間的任何位移，而可將 層間位置信息視為用來描述一個或多個之第一及第二子結(jié)構(gòu)(210)、(220)或其部分與一個或多個之子結(jié)構(gòu)(240)、 (250)或其部分有關(guān) 之相對位移之任何信息。例如，可將周期性子結(jié)構(gòu)(210)與周期性子結(jié)構(gòu)(250)之間之相對位移視為各自器件層間之疊對誤差，而該疊對誤差對應(yīng)于前文中參照圖la所述的傳統(tǒng)測量結(jié)構(gòu)(100)中測量的疊 對誤差。層內(nèi)位置信息的一個例子可以是例如以子結(jié)構(gòu)(210)與(220) 間之圖案放置誤差描述之相對位移，而該相對位移對應(yīng)于以前文中參 照圖lb所述的同時疊對測量結(jié)構(gòu)(150)取得的層內(nèi)定位誤差。此外， 如圖2a所示，可提供多個測量結(jié)構(gòu)(200)，以便提供增強的測量準(zhǔn) 確度，且亦提供決定與例如x方向之至少一另外的預(yù)定方向有關(guān)的位 置信息之可能性。圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的測量結(jié)構(gòu)(200)之一放大 示意圖。在某些實施例中，可以不同的方式選擇分段組件(241)及 (221)。圖中示出多個例示的分段(242a)、 (242b)、 (242c)、 (222a)、 (222b)、 (222c)，且除非在權(quán)利要求書中另有陳述，否則不應(yīng)將這些 例示的分段視為對本發(fā)明的限制。例如，可將分段(242a)、 (242b)、 (242c)中之一分段用于子結(jié)構(gòu)(240)，并可將分段(222a)、 (222b)、 (222c)中之一分段用于子結(jié)構(gòu)(220)。如前文所述，亦可在子結(jié)構(gòu) (210)及(250)中之一者或兩者中提供諸如具有一個或多個分段 (222a)、 (222b)、 (222c)、 (242a)、 (242b)、 (242c)的組件(221) 或(241)等的分段結(jié)構(gòu)組件。我們又當(dāng)了解，可以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭x 擇結(jié)構(gòu)組件(211)、 (241)、 (221)、 (251)的尺寸及形狀，只要得到 預(yù)定的周期性(亦即，沿著一預(yù)定方向的多個結(jié)構(gòu)組件之大致相同的 重復(fù))即可。亦即，個別結(jié)構(gòu)組件(211)、 (241)、 (221)、 (251)的 尺寸及形狀可以是長方形的(如圖所示)、正方形的、T形的、以及L 形的等的形狀，其中可選擇整體尺寸，以便最好是以諸如顯微鏡技術(shù) 等的光學(xué)偵測技術(shù)取得所需的位置信息。另一方面，可根據(jù)實際器件 特征部位的設(shè)計規(guī)則而選擇組件(241)、 (221)的分段或細(xì)微結(jié)構(gòu)， 以便提供與圖案密度及(或)特征尺寸對疊對準(zhǔn)確度的影響有關(guān)之有 意義的信息。在將于下文中說明的某些實施例中，可由某些結(jié)構(gòu)組件 (241)或(251)至少部分地"覆寫"下層之某些結(jié)構(gòu)組件，諸如圖2b 所示的組件(211)或(221)，因而當(dāng)將被覆寫的部分準(zhǔn)備為橫斷面樣 本時，可諸如以電子顯微鏡技術(shù)或x光顯微鏡技術(shù)等的技術(shù)利用橫斷 面分析法進(jìn)行精確的分析。圖2c示出根據(jù)圖2a所示之?dāng)嗝鍵Ic的圖2b中之測量結(jié)構(gòu) (200)之橫斷面示意圖。在襯底部分(201)之上形成第一器件層(202)， 且該第一器件層(202)可包含第一周期性結(jié)構(gòu)(230)，亦即，在第一 器件層(202)代表基于硅的集成電路的淺溝槽隔離(STI)層之情形 下，第一器件層(202)可包含諸如形式為以二氧化硅及氮化硅等的特 定材料填滿溝槽之結(jié)構(gòu)組件(211)及(221)。在其它的例子中，第一器件層(202)可代表金屬層，其中結(jié)構(gòu)組件(211)及(221)可代表 被金屬填滿的線或其它區(qū)域。在第一器件層(202)之上形成第二器件 層(203)，該第二器件層(203)可包含第二周期性結(jié)構(gòu)(260)，亦即， 結(jié)構(gòu)組件(241)及(251)。在前一 STI層的例子中，可諸如以在柵 電極材料層之上形成的光刻膠圖案以及其中包含多晶硅的產(chǎn)生圖案之 層堆棧等構(gòu)成這些結(jié)構(gòu)組件(241)、 (251)。例如，在復(fù)雜的集成電路 中，關(guān)鍵尺寸(亦即，在容納柵電極的STI層中之尺寸)可以是50奈 米(nm)或更小，因而使疊對準(zhǔn)確度因較高的圖案放置誤差而顯著地取 決于特征尺寸。結(jié)果，在復(fù)雜的應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)組件(241)及(或)(221) 可包含涉及大致等于各自器件層(202)、 (203)中遇到的關(guān)鍵尺寸的 尺寸之分段(圖2c的橫斷面圖中并未示出)。圖2d示出根據(jù)圖2a所示斷面IId之橫斷面示意圖。在該例子 中，個別結(jié)構(gòu)組件(221)及(241)中之每一結(jié)構(gòu)組件可分別包含三 個"次組件"(221s)及(241s)，這些"次組件"(221s)、 (241s)可代 表子結(jié)構(gòu)(220)及(240)(圖2a )中使用的對應(yīng)之分段?？筛鶕?jù)用來制造諸如集成電路的電路組件等的實際微結(jié)構(gòu)特征部 位之已為大家接受的工藝技術(shù)而形成測量結(jié)構(gòu)(200)。在該已為大家 接受的流程期間，提供其中包含例如圖2a所示的測量結(jié)構(gòu)(200)或 多個測量結(jié)構(gòu)(200)的對應(yīng)的圖案之相應(yīng)設(shè)計之光掩模，以便將該結(jié) 構(gòu)(200)或具有經(jīng)適當(dāng)選擇的不同方向的該結(jié)構(gòu)(200)的任意數(shù)目 之組合設(shè)置在預(yù)定的襯底部分(201)。亦即，在第一制造序列期間， 可諸如使用微影、蝕刻技術(shù)、沉積技術(shù)、離子注入技術(shù)、以及平坦化 技術(shù)等的技術(shù)形成第一器件層(202)，然后可形成第二器件層(203)， 其中將執(zhí)行微影步驟，因而將微結(jié)構(gòu)特征部位、以及測量結(jié)構(gòu)(200) 特征部位(亦即，第二周期性結(jié)構(gòu)(260)(圖2a ))對準(zhǔn)第一周期性結(jié)構(gòu)(230)。然后可使器件(290)接受將于下文中參照圖2e而更詳 細(xì)說明之測量程序。圖2e示出于用來自測量結(jié)構(gòu)(200)取得位置信息的測量程序期 間的器件(290)之俯視示意圖。與根據(jù)諸如顯微鏡等的對應(yīng)的測量器 件的工作區(qū)之測量程序類似，如果使用了如同先前技術(shù)的典型情形的 只可提供兩個工作區(qū)之測量器件，則可界定第一或內(nèi)工作區(qū)(270)、 以及第二或外工作區(qū)(280)。于設(shè)計測量結(jié)構(gòu)(200)時，可考慮到該 測量器件的能力，以便可有效地抑制內(nèi)及外工作區(qū)(270)、 (280)在 測量期間的重疊，并可放置這些對應(yīng)的工作區(qū)，以便只自這些各自的 兩個周期性子結(jié)構(gòu)取得位置信息。在相應(yīng)地調(diào)整該測量器件且(或) 適當(dāng)?shù)卦O(shè)計個別子結(jié)構(gòu)(210)、 (240)、 (220)、 (250)的情形下，通 ?？蓪⒃摰谝患暗诙ぷ鲄^(qū)(270)、 (280)相繼共同放置在這些各自 的兩個周期性子結(jié)構(gòu)上，以便因而取得用來指示這些對應(yīng)的子結(jié)構(gòu)的 相對定位之位置信息。因此，可循序地執(zhí)行下列的測量(1)子結(jié)構(gòu)(210)之上的工作 區(qū)(270)、及子結(jié)構(gòu)(240)之上的工作區(qū)(280)，因而得到第一器件 層(202)的例如PPE的層內(nèi)位置信息；(2)子結(jié)構(gòu)(240)之上的工 作區(qū)(270)、及子結(jié)構(gòu)(250)之上的工作區(qū)(280)，因而得到第二器 件層(203)的例如PPE的層內(nèi)位置信息；(3)子結(jié)構(gòu)(210)之上的 工作區(qū)(270)、及子結(jié)構(gòu)(250)之上的工作區(qū)(280)，因而得到層間 位置信息，亦即各非分段子結(jié)構(gòu)間之疊對信息；(4)子結(jié)構(gòu)(240)之 上的工作區(qū)(270)、及子結(jié)構(gòu)(220)之上的工作區(qū)(280)，因而得到 層間位置信息，亦即與各分段子結(jié)構(gòu)有關(guān)的疊對信息；(5)子結(jié)構(gòu)(210)之上的工作區(qū)(270)、及子結(jié)構(gòu)(240)之上的工作區(qū)(280)， 因而得到類型為非分段子結(jié)構(gòu)與分段子結(jié)構(gòu)間之層間位置信息；以及(6)子結(jié)構(gòu)(220)之上的工作區(qū)(270)、及子結(jié)構(gòu)(250)之上的工 作區(qū)(280)，因而得到類型為分段子結(jié)構(gòu)與非分段子結(jié)構(gòu)間之層間位直{曰息o因此，可以結(jié)構(gòu)(200)取得層內(nèi)及層間位置信息，其中根據(jù)工藝 策略，可將所取得的所有信息用于評估器件(290)的疊對準(zhǔn)確度，或 可只取得及(或)評估部分的信息，因而減少測量時間。根據(jù)進(jìn)一步的實施例，可調(diào)整該測量程序，以便強化數(shù)據(jù)擷取。為達(dá)到此一目的，如針對圖2e中之其中一個結(jié)構(gòu)(200)而舉例示出 的，可將工作區(qū)(270)、 (280)分別分成兩個各自的次區(qū)(標(biāo)示為工 作區(qū)(270)的次區(qū)(270a)、 (270b)、以及工作區(qū)(280)的次區(qū)(280a)、 (280b)。在該實施例中，可同時自子結(jié)構(gòu)(210)、 (220)、 (240)、 (250)取得測量數(shù)據(jù)。在此種情形中，可將用來自工作區(qū)(270a)、 (270b)、 (280a)、 (280b)的對應(yīng)的影像內(nèi)容提取及計算定位誤差之 各對應(yīng)的測量算法平行地或相互獨立地應(yīng)用于所有可能的組合、或任 何所需的組合。因此，與前文所述之情形類似，可同時取得多達(dá)六個 獨立的測量數(shù)據(jù)(1)工作次區(qū)(270a)及(270b)，因而得到第一器 件層(202)的層內(nèi)信息；(2)工作次區(qū)(280a)及(280b)，因而得 到第二器件層(203)的層內(nèi)信息；(3)工作次區(qū)(270a)及(280a)， 因而得到類型為非分段子結(jié)構(gòu)與分段子結(jié)構(gòu)間之疊對誤差信息；(4) 工作次區(qū)(270b)及(280b)，因而得到類型為分段子結(jié)構(gòu)與非分段子 結(jié)構(gòu)間之疊對誤差信息；(5)工作次區(qū)(270a)及(280b)，因而得到 類型為非分段子結(jié)構(gòu)與非分段子結(jié)構(gòu)間之疊對誤差信息；以及(6)工 作次區(qū)(280a)及(270b)，因而得到類型為分段子結(jié)構(gòu)與分段子結(jié)構(gòu) 間之疊對誤差信息。根據(jù)要求，可取得對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，并可以任何方式評估并合并 對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，以便評估疊對準(zhǔn)確度。因此，與圖lc所示之傳統(tǒng) 技術(shù)相比時，可自測量結(jié)構(gòu)(200)取得更多的信息量，這是因為傳統(tǒng) 技術(shù)只可在每一測量事件中取得第一及第二器件層的層內(nèi)信息，以及 類型為非分段子結(jié)構(gòu)與非分段子結(jié)構(gòu)間之層內(nèi)誤差信息。此外，根據(jù) 測量結(jié)構(gòu)(200)的尺寸，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比時，可自器件(290)之 小許多之占用面積取得較多的信息量。我們當(dāng)了解，可適當(dāng)?shù)剡x擇個 別的結(jié)構(gòu)組件(211)、 (241)、 (221)、及(251)之尺寸，以便可各自 地界定工作區(qū)(270)及(280)，且若有需要，可界定對應(yīng)的次區(qū)，因 而可得到對應(yīng)于第lc圖所示之結(jié)構(gòu)(100)、 (150)中之單一結(jié)構(gòu)的 稍微大的整體區(qū)域，且仍然實現(xiàn)所占用面積的顯著減少。在其它的實 施例中，可將與結(jié)構(gòu)(100)、 (150)中之一個結(jié)構(gòu)的尺寸類似之尺寸 用于圖2a或圖2e所示之四個結(jié)構(gòu)(200)。圖2f以示意圖標(biāo)出根據(jù)進(jìn)一步的實施例之結(jié)構(gòu)(200)，其中系以并列組態(tài)而沒有交插之方式配置第一及第二周期性結(jié)構(gòu)(230)及(260)。各自的工作區(qū)(270)及(280)被相應(yīng)地分成適當(dāng)?shù)拇螀^(qū)(270a)、(270b)以及(280a)、 (280b)。圖2g以示意圖標(biāo)出根據(jù)本發(fā)明之進(jìn)一步的實施例之結(jié)構(gòu)(200)， 其中可得到結(jié)構(gòu)(200)的強化之功能。在一個實施例中，可將結(jié)構(gòu)(200) 設(shè)計成在第三器件層中形成這些周期性子結(jié)構(gòu)中之至少一個周期性 子結(jié)構(gòu)。例如，在所示之例子中，可以如前文所述之方式在例如層(202) 的第一器件層中形成子結(jié)構(gòu)(210)及(220)，可以如前文所述之方式 在例如層(203)的第二器件層中形成子結(jié)構(gòu)(240)，且可在可位于該 第一及第二器件層之下或之上或之間的第三器件層中形成現(xiàn)在被稱為 子結(jié)構(gòu)(250a)之子結(jié)構(gòu)(250)。因此，使用涉及工作次區(qū)(亦即， 次區(qū)(270a)、 (270b)、 (280a)、 (280b))的測量技術(shù)時，可自測量結(jié) 構(gòu)(200)同時取得下列的測量數(shù)據(jù)(1)工作次區(qū)(270a)及(270b)， 因而得到第一層的層內(nèi)位置信息；(2)工作次區(qū)(280a)及(280b)， 因而得到第二及第三層的疊對信息；(3)工作次區(qū)(270a)及(280a)， 因而得到類型為非分段子結(jié)構(gòu)與分段子結(jié)構(gòu)間之第一及第二層的疊對 信息；(4)工作次區(qū)(270b)及(280b)，因而得到類型為分段子結(jié)構(gòu) 與非分段子結(jié)構(gòu)間之第一及第三層的疊對信息；(5)工作次區(qū)(270a) 及(280b)，因而得到類型為非分段子結(jié)構(gòu)與非分段子結(jié)構(gòu)間之第一及 第三層的疊對信息；以及(6)工作次區(qū)(270b)及(280a)，因而得 到類型為分段子結(jié)構(gòu)與分段子結(jié)構(gòu)間之第二及第一層的疊對信息。 因此，得到了強化的功能，該功能可容許觀測與強化的"量程(span)"有關(guān)的疊對準(zhǔn)確度，但只需要顯著減少的占用面積，且在使 用同時測量技術(shù)之情形下，將具有顯著減少的測量時間。我們當(dāng)了解，還有與將一個或多個子結(jié)構(gòu)放置在第三器件層有關(guān)的其它組合。在進(jìn)一步的實施例中，可將測量結(jié)構(gòu)(200)設(shè)置在襯底部分(201) 內(nèi)，使同一器件層中形成的兩個部分或子結(jié)構(gòu)被設(shè)置在鄰近圖2e所 示的曝光場(206)及(207)之重疊的曝光場。亦即，可在曝光場(206) 中形成在單一器件層中形成的子結(jié)構(gòu)(210)、 (220)，其中譬如結(jié)構(gòu)(220)的其中一個結(jié)構(gòu)也系被定位在曝光場(207)內(nèi)。在其它的實施例(圖中未示出)中，可將測量結(jié)構(gòu)(200)設(shè)計成使曝光場(206) 及(207)的疊對區(qū)域被設(shè)置在例如結(jié)構(gòu)(240)與(220)之間，因而 確保只在曝光場(206)內(nèi)形成子結(jié)構(gòu)(210)，且只由曝光場(207) 形成在同一層內(nèi)形成之子結(jié)構(gòu)(220)。無論是哪一種情形，都可取得 諸如與格狀畸變等的有關(guān)之珍貴信息，其中可同時取得該信息，這是 因為使用了前文中參照圖2e所述的根據(jù)分割次區(qū)之測量技術(shù)。在又進(jìn)一步的實施例中，可將測量結(jié)構(gòu)(200)設(shè)計成使例如子結(jié) 構(gòu)(250a)之其中一個子結(jié)構(gòu)代表測量結(jié)構(gòu)(200)的疊對區(qū)，亦即， 特定的子結(jié)構(gòu)(圖中未示出)可額外地形成于第一層中，且可后續(xù)由第二 層的對應(yīng)的子結(jié)構(gòu)"覆寫"，因而形成了該疊對區(qū)(250a)。在此種情況， 可以前文所述的方式取得相同的信息量，且額外地將位置信息"保存" 在疊對區(qū)(250a)，而在后續(xù)的階段中，可諸如使用電子顯微鏡技術(shù)及 x光顯微鏡技術(shù)等的技術(shù)而以橫斷面分析法取得該位置信息。為達(dá)到 此目的，可例如以聚焦離子束(Focused Ion Beam;簡稱FIB)技術(shù)在 疊對區(qū)(250a)中準(zhǔn)備對應(yīng)的斷面樣本。在此種方式下，可因所涉及 測量技術(shù)的高分辨率而取得具有增強準(zhǔn)確度的信息，因而提供了可用 來量表化(scaling)或正規(guī)化(normalizing)光學(xué)技術(shù)所接收的測量數(shù) 據(jù)的"校準(zhǔn)"或"參考"數(shù)據(jù)之可能性。例如，并不使用諸如圖2g所 示的非分段疊對部分，而是可以例如在第二層中形成的子結(jié)構(gòu)(240) 的對應(yīng)的分段子結(jié)構(gòu)覆寫子結(jié)構(gòu)(220)，因而提供了與根據(jù)關(guān)鍵尺寸 的疊對準(zhǔn)確度有關(guān)之強化信息，且然后可將該強化信息用來相應(yīng)地校 準(zhǔn)及評估以非破壞性(non-destructive)技術(shù)取得的測量數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明提供了一種用較短的測量時間及(或)較小的微結(jié) 構(gòu)器件的切割線區(qū)域中的必要占用面積之強化技術(shù)來取得有效的信 息，其中測量結(jié)構(gòu)包含在不同的器件層中形成之一些周期性部分，且 這些周期性部分的形成方式可在單一測量部位中自該測量結(jié)構(gòu)取得層 內(nèi)信息以及層間信息。此外，在某些實施例中，可調(diào)整測量程序，以 便可同時取得層內(nèi)信息及層間信息，因而大幅強化該測量程序，且同 時可強化測量數(shù)據(jù)的解譯準(zhǔn)確度。此外，實現(xiàn)了比傳統(tǒng)疊對及PPE結(jié) 構(gòu)更強的測量結(jié)構(gòu)功能，這是因為可連同疊對及PPE數(shù)據(jù)而取得諸如 橫斷面分析測量數(shù)據(jù)及格狀畸變量據(jù)等額外的數(shù)據(jù)。前文所揭示的這些特定實施例只是供舉例，這是因為熟習(xí)此項技 術(shù)者在參閱本發(fā)明的揭示事項之后，可易于以不同但等效之方式修改 并實施本發(fā)明。例如，可按照不同的順序執(zhí)行前文所述的工藝歩驟。 此外，除了下文的權(quán)利要求書所述者之外，不得將本發(fā)明限制在本說 明書所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計之細(xì)節(jié)。因此，顯然可改變或修改前文所揭示 的這些特定實施例，且將把所有此類的變化視為在本發(fā)明的范圍及精 神內(nèi)。因此，本發(fā)明所尋求的保護(hù)系述于下文的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1、一種疊對測量結(jié)構(gòu)，包含在襯底上形成的指定測量部位的第一器件層中形成的第一周期性結(jié)構(gòu)(230)，該第一周期性結(jié)構(gòu)(230)包含第一周期性子結(jié)構(gòu)(210)及第二周期性子結(jié)構(gòu)(220)，該第一周期性結(jié)構(gòu)(230)中的該第一及第二周期性子結(jié)構(gòu)每個都包含多個第一結(jié)構(gòu)組件(211，221)，某些第一結(jié)構(gòu)組件包含第一分段部分；以及在設(shè)置在該第一器件層之上的第二器件層中形成的第二周期性結(jié)構(gòu)(260)，該第二周期性結(jié)構(gòu)包含第一周期性子結(jié)構(gòu)(240)及第二周期性子結(jié)構(gòu)(250)，該第二周期性結(jié)構(gòu)(260)中的該第一及第二子結(jié)構(gòu)每個都包含多個第二結(jié)構(gòu)組件(241，251)，某些第二結(jié)構(gòu)組件包含第二分段部分，該第一及第二周期性結(jié)構(gòu)(230，260)在該指定測量部位中形成周期性堆棧式結(jié)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求1所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第一及第二周期性 結(jié)構(gòu)(230,260)間的相互方向被設(shè)定，以便提供與沿著至少一個預(yù) 定方向的相對位移有關(guān)的位置信息。
3、 如權(quán)利要求2所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第一周期性結(jié)構(gòu)(230)的該第一及第二周期性子結(jié)構(gòu)(211,221)間的相互方向被設(shè)定，以便提供與沿著該至少一個預(yù)定方向的相對位移有關(guān)的位置 傳自I FI私o
4、 如權(quán)利要求3所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第二周期性結(jié)構(gòu)(260)的該第一及第二周期性子結(jié)構(gòu)(241,251)間的相互方向被設(shè)定，以便提供與沿著該至少一個預(yù)定方向的相對位移有關(guān)的位置 自
5、 如權(quán)利要求3或4所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第一周期性結(jié) 構(gòu)(230)的該第一周期性子結(jié)構(gòu)(210)設(shè)置在鄰近該第二周期性結(jié)構(gòu)(260)的該第一周期性子結(jié)構(gòu)(241)處。
6、如權(quán)利要求l所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第一周期性結(jié)構(gòu) (230)的該第一周期性子結(jié)構(gòu)(210)的這些第一結(jié)構(gòu)組件中的每 一第一結(jié)構(gòu)組件包含該第一分段部分。
7、如權(quán)利要求6所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第一周期性結(jié)構(gòu)(230)的該第二周期性子結(jié)構(gòu)(220)的這些第一結(jié)構(gòu)組件中的每 一第一結(jié)構(gòu)組件是非分段的。
8、如權(quán)利要求6所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第二周期性結(jié)構(gòu) (260)的該第一周期性子結(jié)構(gòu)(240)的這些第二結(jié)構(gòu)組件中的每 一第二結(jié)構(gòu)組件包含該第二分段部分。
9、如權(quán)利要求8所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，其中該第二周期性結(jié)構(gòu) (260)的該第二周期性子結(jié)構(gòu)(250)的這些第二結(jié)構(gòu)組件中之每 一第二結(jié)構(gòu)組件是非分段的。
10、如權(quán)利要求l所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含疊對區(qū)，在該 疊對區(qū)中，該第一周期性結(jié)構(gòu)(230)及該第二周期性結(jié)構(gòu)(260) 的部分相互重疊。
11、如權(quán)利要求l所述的疊對測量結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含在第三器件 層中形成的第三周期性結(jié)構(gòu)，該第三器件層設(shè)置在該襯底之上，而 與該第一及第二器件層形成層堆棧，該第三周期性結(jié)構(gòu)包含多個第 三結(jié)構(gòu)組件，且該第三周期性結(jié)構(gòu)的方向被設(shè)定，以便提供沿著至 少一個預(yù)定方向且與該第一及第二周期性結(jié)構(gòu)相關(guān)的相對位移有關(guān) 的位置信息。
12、 一種方法，包含下列步驟在可用來制造半導(dǎo)體器件的襯底的預(yù)定測量部位中形成堆棧式 周期性測量結(jié)構(gòu)，該堆棧式周期性結(jié)構(gòu)包含在第一層中形成的第一分段部分及第一非分段部分、以及在第二層中形成的第二分段部分 及第二非分段部分；自該第一與第二分段及非分段部分中的每一部分取得位置信 息；以及根據(jù)該所取得的位置信息而決定在該預(yù)定測量部位之外的該襯 底之上形成的結(jié)構(gòu)特征部位的疊對準(zhǔn)確度。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中自該第一與第二分段及非分 段部分中的每一部分取得位置信息的該步驟包含下列步驟以指定工作區(qū)將該第一與第二分段及非分段部分采樣，以便自 一些各自的 工作區(qū)內(nèi)分別取得一些各自組的測量數(shù)據(jù)。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中決定該疊對準(zhǔn)確度的該歩驟 包含下列步驟評估自該第一分段部分取得的測量數(shù)據(jù)以及自該第一非分段部分取得的測量數(shù)據(jù)，以便決定該第一層中的圖案放置誤 差。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中決定該疊對準(zhǔn)確度的該步驟包含下列步驟評估自該第二分段部分取得的測量數(shù)據(jù)以及自該第二非分段部分取得的測量數(shù)據(jù)，以便決定該第二層中的圖案放置誤 差。
16、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中決定該疊對準(zhǔn)確度的該步驟 包含下列步驟評估自該第一分段及非分段部分中的至少一個取得的測量數(shù)據(jù)以及自該第二分段及非分段部分中的至少一個取得的測 量數(shù)據(jù)，以便決定該第一層與該第二層間的疊對誤差。
17、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中形成該堆棧式周期性結(jié)構(gòu)的該步驟包含下列步驟在該測量部位中形成疊對區(qū)，該第一分段及非分段部分中的至少一個在該疊對區(qū)中與該第二分段及非分段部分 中的至少一個疊對。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用來自單一測量結(jié)構(gòu)(200)取得疊對誤差(overlay error)及PPE誤差信息的技術(shù)。通過在單一測量結(jié)構(gòu)(221，241)中的至少兩個不同的器件層中形成一些周期性子結(jié)構(gòu)(210，220，240，250)，而達(dá)到上述目的，其中是在這些兩個不同的器件層中提供至少一個分段(200)及非分段(211，251)部分。
文檔編號G03F7/20GK101278237SQ200680035983
公開日2008年10月1日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者B·舒爾茨 申請人:先進(jìn)微裝置公司