CN114026500B - 在半导体制造过程中应用沉积模式的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种在半导体制造过程中应用沉积模型的方法。该方法包括：使用沉积模型预测衬底的沉积轮廓；并且使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计。使用来自物理晶片的层的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。在一些实施例中，沉积模型是机器学习模型，并且校准沉积模型包括训练机器学习模型。量测目标设计可包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计。

Description

在半导体制造过程中应用沉积模式的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月3日提交的US申请62/870,432的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本文中的描述总体涉及一种掩模制造和图案化过程。更具体地，本描述涉及在半导体制造过程中应用沉积模型。

背景技术

光刻投影设备可用于例如集成电路(IC)的制造中。图案形成装置(例如，掩模)可包括或提供与IC(“设计布局”)的单个层相对应的图案，并且由诸如通过图案形成装置上的图案来照射目标部分的方法，可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)，其中衬底已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层。通常，单个衬底包括多个相邻的目标部分，通过光刻投影设备以一次一个目标部分的方式，将图案顺序地转移到多个相邻的目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，在一个操作中将整个图案形成装置上的图案转移到一个目标部分上。这种装置通常被称为步进器。在替代设备(通常被称为步进扫描设备)中，投影束在给定参考方向(“扫描”方向)上遍及图案形成装置进行扫描，同时在平行或反平行于该参考方向上同步地移动衬底。图案形成装置上的图案的不同部分被逐渐地转移到一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将具有缩减比率M(例如，4)，因此衬底被移动的速率F将是投影束扫描图案形成装置的速度的1/M倍。可从例如US 6,046,792(其通过引用并入本文)中搜集关于本文中描述的光刻装置的更多信息。

在将来自图案形成装置的图案转移到衬底之前，衬底可经历各种工序，诸如上底漆、抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光之后，衬底可经历其他工序(“曝光后工序”)，诸如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤，以及经转移的图案的测量/检查。该列工序用作制造器件(例如，IC)的单个层的基础。然后，衬底可经历各种过程，诸如蚀刻、离子植入(掺杂)、金属化、氧化、沉积、化学机械抛光等，其全部旨在完成器件的单个层。如果在器件中需要多个层，则针对每个层来重复整个工序或其变型。最终，在衬底上的每个目标部分中将存在器件。然后，通过诸如切割或锯切的技术来使这些器件彼此分离，使得可将单个器件安装在载体上、连接至引脚等。

因此，制造器件(诸如，半导体器件)通常涉及使用多个制造过程来处理衬底(例如，半导体晶片)以形成器件的各种特征和多个层。通常使用例如沉积、光刻、蚀刻、沉积、化学机械抛光和离子植入来制造和处理这些层和特征。可在衬底上的多个管芯上制造多个器件，然后将多个器件分离成单个器件。该器件制造过程可被认为是图案化过程。图案化过程涉及使用光刻设备中的图案形成装置的图案化步骤，诸如光学和/或纳米压印光刻，以将图案形成装置上的图案转移到衬底，并且通常(而不是可选地)图案化过程涉及一个或多个相关图案处理步骤，诸如通过显影设备的抗蚀剂显影、使用烘烤工具的衬底烘烤、经由蚀刻设备使用图案的蚀刻、沉积等。

如所提及的，光刻是在诸如IC的器件的制造中的重要步骤，其中形成在衬底上的图案限定器件的功能元件，诸如微处理器、存储器芯片等。类似的光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统(MEMS)和其他器件。

随着半导体制造过程持续进步，几十年来，功能元件的尺寸已不断地减小，而每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量却在稳定地增加，这遵循了通常称为“摩尔定律”的趋势。在目前先进技术下，使用光刻投影设备来制造器件的层，该光刻投影设备使用来自深紫外线照射源的照射来将设计布局投影到衬底上，从而产生尺寸远低于100nm，即小于来自照射源(例如，193nm照射源)的辐射的波长的一半的单个功能元件。

印制尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征的这种过程通常称为低k₁光刻，根据分辨率方程式CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长(目前大多数情况为248nm或193nm)，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常印制的最小特征尺寸)，以及k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，就越难以在衬底上复制与电路设计者为实现特定电气功能和性能而计划的形状和尺寸类似的图案。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备、设计布局或者图案形成装置。这些包括例如但不限于NA的优化、光学相干设置、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学过程校正”)、或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。如本文所使用的术语“投影光学装置”应被广泛地解译为涵盖各种类型的光学系统，例如包括折射光学器件、反射光学器件、孔径和反射折射光学器件。术语“投影光学器件”也可包括根据这些设计类型中的任何一种进行操作以用于共同地或单独地导向、塑形或控制投影辐射束的部件。术语“投影光学器件”可包括光刻投影设备中的任何光学部件，而不论光学部件位于光刻投影设备的光学路径上的何处。投影光学器件可包括用于在来自源的辐射通过图案形成装置之前塑形、调整和/或投影该辐射的光学部件，和/或用于在辐射通过图案形成装置之后塑形、调整和/或投影该辐射的光学部件。投影光学装置通常不包括源和图案形成装置。

发明内容

根据实施例，提供了一种在半导体制造过程中应用沉积模型的方法，该方法包括：使用沉积模型预测衬底的沉积轮廓；并且使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计。

在实施例中，该方法进一步包括使用来自物理晶片的层的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。

在实施例中，沉积模型是机器学习模型，并且校准沉积模型包括训练机器学习模型。

在实施例中，经验横截面轮廓信息包括衬底的电子图像与使用模型产生的衬底的相应电子描绘之间的视觉或尺寸比较。

在实施例中，量测目标设计包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计。

在实施例中，使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计包括：预测对准量测目标设计的信号强度并且基于预测信号强度来增强对准量测目标设计。

在实施例中，增强对准量测目标设计包括：调整对准量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案，和/或调整沉积材料，以最大化预测信号强度。

在实施例中，使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计包括：预测重叠量测目标设计的信号强度并且基于预测信号强度来增强重叠量测目标设计。

在实施例中，增强重叠量测目标设计包括：调整重叠量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案，和/或调整沉积材料，以最大化预测信号强度。

在实施例中，该方法进一步包括使用预测沉积轮廓来确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，并且使用该偏差来预测所测量的量测目标信号的不对称性分量。

在实施例中，该方法进一步包括使用该偏差来校正不对称性引起的扫描仪偏移。在实施例中，校正包括去除所测量的量测目标信号的不对称性分量。在实施例中，去除所测量的量测目标信号的不对称性分量包括从所测量的量测目标信号中减去不对称性分量。

在实施例中，基于预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差来预测量测目标信号的不对称性分量。

在实施例中，该方法包括基于增强的量测目标设计来预测重叠和/或对准。

根据另一实施例，提供了一种半导体制造过程建模方法。该方法包括：基于沉积模型预测衬底的沉积轮廓；使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计；基于所增强的量测目标设计来预测一个或多个光刻过程参数；并且基于一个或多个所确定的光刻过程参数来确定对光刻设备的调整。

在实施例中，一个或多个所确定的光刻过程参数包括重叠或对准中的一个或多个。

在实施例中，该方法进一步包括基于重叠或对准，将量测目标设计从第一量测目标设计调整为第二量测目标设计。

在实施例中，量测目标设计包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计。

在实施例中，该方法进一步包括使用预测沉积轮廓来确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，并且使用该偏差来校正不对称引起的扫描仪偏移。

在实施例中，该方法进一步包括基于所确定的调整来调整光刻设备。

在实施例中，该方法进一步使用来自物理晶片的层的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。

根据另一实施例，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质具有其上记录的指令，当由计算机执行该指令时，实施上述的方法。

附图说明

在结合附图阅读以下对具体实施例的描述后，上述方面和其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见，其中：

图1示意性地描绘了根据实施例的光刻设备。

图2示意性地描绘了根据实施例的光刻单元或簇的实施例。

图3示意性地描绘了根据实施例的示例检查设备和量测技术。

图4示意性地描绘了根据实施例的示例检查设备。

图5示出了根据实施例的检查设备的照射斑点和量测目标之间的关系。

图6示意性地描绘了根据实施例的基于测量数据得出多个感兴趣变量的过程；

图7A是示出根据实施例的“用于控制的设计”过程流程的各个阶段的流程图。

图7B是示出根据实施例的用于可视化的各个阶段的框图。

图7C是示出根据实施例的“用于控制的设计”过程如何确定相对于过程扰动的量测目标设计稳定性的流程图。

图8示出了根据实施例的作为典型浅沟槽隔离(STI)过程流程的部分的沉积。

图9示出了根据实施例的用于在半导体制造过程中应用沉积模型的方法。

图10示出了根据实施例的重叠目标的叠层，其具有具有沉积在底部光栅的顶部上的光学不透明材料。

图11示出了根据实施例的用于量测(例如，对准、重叠等)目标设计的方法的概要。

图12是根据实施例的示例计算机系统的框图。

图13是根据实施例的类似于图1的光刻投影设备的示意图。

图14是根据实施例的图13中的设备的更详细视图。

图15是根据实施例的图13和图14的设备的源收集器模块SO的更详细视图。

具体实施方式

在本文中的描述总体涉及掩模制造和图案化过程。更具体地，本描述涉及用于在半导体制造过程中应用沉积模型的设备或方法。该设备或方法可包括模拟系统或与模拟系统相关联，该模拟系统被配置为基于用于对准和/或重叠量测目标设计的(仅作为一个示例)，或者在其他操作中的沉积模型来预测或以其他方式确定沉积轮廓。如下文更详细地描述，重叠和/或对准是衬底(例如，晶片)的当前层与先前层之间的相对移位，和/或两个或更多个设计特征相对于彼此的相对位置的指示。通常基于包括在划线和/或其他位置中的量测标记的光学响应来确定重叠和/或对准。重叠和/或对准可以通过任何合适的量测系统被测量，例如散射仪系统、基于衍射的重叠系统、暗场或明场显微镜、基于图像的重叠量测系统、光学量测系统和/或电子束量测系统(例如CD-SEM)。通常使用软件工具(诸如用于控制程序的设计)和量测系统来对量测标记和光学响应建模，以便于在物理地制造半导体装置之前优化衬底(例如，晶片)制造选配方案和量测标记设计(例如，以减少重叠、增强对准和/或用于其他目的)。

在半导体制造过程限定的当前重叠、对准和/或其他量测标记设计中使用几何模型(例如，以建模方式或以其他方式确定蚀刻、沉积和/或其他轮廓)。例如，量测目标设计程序或用于控制程序的设计或其他相似工具需要(许多其他过程相关输入之中的)沉积轮廓、蚀刻轮廓和/或其他轮廓，以构造“叠层”，其对实际衬底(例如，晶片)进行建模，从而反馈到严密耦合波分析(RCWA)中以进行准确模拟。然而，几何模型过于简单化(例如，模型不模拟沉积、模型使用恒定蚀刻深度、侧壁角、叠层中的材料的二元可蚀刻或不可蚀刻描述等)。衬底(例如，晶片)上的沉积(和/或蚀刻)效应没有通过几何模型良好描述，这降低了模拟准确度，并且通常导致模拟对准和/或重叠测量与实际对准和/或重叠测量之间的不良相关性。散射仪或其他量测标记测量信号对建模的沉积后轮廓敏感。建模的轮廓与实际轮廓之间的沉积后轮廓差异通常由几何模型不能够准确地考虑局部图案特征(诸如密度和抗蚀剂轮廓)和全局效应(诸如化学和物理非均匀性)引起。

利用下文中描述的系统和方法，对沉积建模。因此，可将更准确的模拟轮廓反馈至量测目标设计程序或用于控制程序的设计(或其他相似工具)中，这可帮助更准确地模拟重叠或对准测量信号或其他扫描仪量测标记信号的响应，从而实现对准、重叠或其他参数的更准确预测。

当前系统和方法的沉积模型(与先前几何模型相比)使用多个参数来表示在沉积期间的物理和材料行为，并且通过获取各种沉积效应来重构沉积后轮廓。另外，可基于横截面扫描电子显微镜(SEM)图像和/或其他测量方式来校准当前系统和方法的模型，以确保本文中描述的建模过程步骤准确地反映特定沉积过程。

以下段落描述系统和/或相关系统的多个部件，以及用于确定模拟系统的衬底的沉积轮廓的方法。如上文所描述的，这些模拟系统可在例如对准和/或重叠量测目标设计期间或在其他操作期间使用所确定的沉积轮廓。

尽管在本文中可以具体地参考集成电路(IC)的制造，但是应当理解，本文中的描述具有许多其他可能的应用。例如，本文中的描述可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器面板、薄膜磁头等。本领域技术人员应当了解的是，在此类替代应用的背景中，本文中对术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用应被认为分别与更通用术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”可互换。

图1示意性地描述光刻设备LA的实施例。该设备包括：

照射系统(照射器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；

支撑结构(例如，掩模台)MT，其被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置为根据特定参数准确地定位图案形成装置；

衬底台(例如，芯片台)WT(例如，WTa、WTb或两者)，其被配置为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的芯片)W并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据特定参数准确地定位衬底；以和

投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯并且通常被称为场)上。投影系统被支撑在参考框架(RF)上。

如所描述的，该设备为透射类型(例如，使用透射掩模)。替代地，该设备可为反射类型(例如，使用如上文所提及类型中的可编程反射镜阵列，或使用反射掩模)。

照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源和光刻设备可为单独的实体。在这种情况下，不认为源形成了光刻设备的部件，并且辐射束通过借助于束传输系统BD而从源SO传递至照射器IL，束传输系统BD包括例如合适的导向镜和/或束扩展器。在其他情况下，例如当源为水银灯时，源可以是设备的组成部分。源SO和照射器IL连同束传输系统BD(如果需要)可被称为辐射系统。

照射器IL可改变束的强度分布。照射器可被配置为限制辐射束的径向范围，使得在照射器IL的光瞳平面中的环形区内的强度分布为非零。另外或替代地，照射器IL可操作为限制束在光瞳平面中的分布，使得在光瞳平面中的多个相等间隔的区段中的强度分布为非零。辐射束在照射器IL的光瞳平面中的强度分布可被称为照射模式。

照射器IL可包括被配置为调整束的(角度/空间)强度分布的调整器AM。通常，可调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ外部和σ内部)。照射器IL可操作为改变束的角度分布。例如，照射器可操作为改变强度分布为非零的光瞳平面中的区段的数量和角度范围。通过调整束在照射器的光瞳平面中的强度分布，可实现不同的照射模式。例如，通过限制照射器IL的光瞳平面中的强度分布的径向和角度范围，强度分布可具有多极分布，诸如(例如)偶极、四极或六极分布。例如，可通过将提供照射模式的光学装置插入至照射器IL中或使用空间光调制器来获得期望的照射模式。

照射器IL可操作为改变束的偏振并且可操作为使用调整器AM来调整偏振。跨照射器IL的光瞳平面的辐射束的偏振状态可被称为偏振模式。使用不同偏振模式可允许在形成于衬底W上的图像中实现较大对比度。辐射束可为非偏振的。替代地，照射器可被布置为使辐射束线性地偏振。辐射束的偏振方向可跨照射器IL的光瞳平面而变化。辐射的偏振方向在照射器IL的光瞳平面中的不同区域中可以是不同的。可根据照射模式来选择辐射的偏振状态。对于多极照射模式，辐射束的每个极的偏振可大体上垂直于该极在照射器IL的光瞳平面中的位置向量。例如，对于偶极照射模式，辐射可在大体上垂直于将偶极的两个相对区段二等分的线的方向上线性地偏振。辐射束可在可被称为X偏振状态和Y偏振状态的两个不同正交方向中的一个上偏振。对于四极照射模式，每个极的区段中的辐射可在大体上垂直于将该区段二等分的线的方向上线性地偏振。该偏振模式可被称为XY偏振。相似地，对于六极照射模式，每个极的区段中的辐射可在大体上垂直于将该区段二等分的线的方向上线性地偏振。该偏振模式可被称为TE偏振。

另外，照射器IL通常包括各种其他部件，诸如，积光器IN和聚光器CO。照射系统可包括用于导向、塑形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件或其任何组合。

因此，照射器提供在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布的经调节辐射束B。

支撑结构MT以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计和其他条件(诸如，例如图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式来支撑图案形成装置。支撑结构可使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。例如，支撑结构可以是框架或台，其可根据需要而被固定或可移动。例如，支撑结构可确保图案形成装置相对于投影系统而处于期望位置。可认为本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用均与更通用术语“图案形成装置”同义。

本文中所使用的术语“图案形成装置”应被广泛地解译为是指可用于将图案赋予在衬底的目标部分中的任何装置。在实施例中，图案形成装置为可用于在辐射束的横截面中向辐射束赋予图案以在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应注意的是，例如，如果被赋予至辐射束的图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则该图案可能无法准确地对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，被赋予至辐射束的图案将对应于在装置(诸如集成电路)的目标部分中所产生的装置中的特定功能层。

图案形成装置可为透射式或反射式。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列，以及可编程LCD面板。掩模在光刻领域中是公知的，并且包括诸如二元、交变相移和衰减相移的掩模类型，以及各种混合式掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用小反射镜的矩阵布置，小反射镜的矩阵布置中的每个小反射镜可单独地倾斜，以使入射辐射束在不同方向上反射。倾斜反射镜赋予被反射镜矩阵反射的辐射束中的图案。

本文中使用的术语“投影系统”应当被广义地解释为涵盖包括以下的各种类型的投影系统：折射、反射、折反射、变形、磁性和电磁光学系统、或者其任何组合，该投影系统适用于所使用的曝光辐射、或其他条件(诸如浸没液体的使用或真空的使用)。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可被认为与更通用的术语“投影系统”同义。

投影系统PS具有可以是非均匀性的光学转移功能，这可能影响成像于衬底W上的图案。对于非偏振辐射，这种效应可由两个标量图非常好地描述，该两个标量图描述了投影系统PS发射的辐射的透射(变迹)和相对相位(像差)随着该投影系统PS的光瞳平面中的位置而变化。可将可被称为透射图和相对相位图的这些标量图表达为基函数全集的线性组合。特别合适的集合为泽尼克(Zernike)多项式，其形成单位圆上所定义的正交多项式集合。每个标量图的确定可涉及确定这种展开式中的系数。由于泽尼克多项式在单位圆上正交，所以可通过依次计算所量测的标量图与每个泽尼克多项式的内积，并且将此内积除以该泽尼克多项式的范数的平方来确定泽尼克系数。

透射图和相对相位图为取决于场和系统。换言之，通常，每个投影系统PS将针对每个场点(即，针对图像平面中的每个空间位置)具有不同的泽尼克展开式。可通过将例如来自投影系统PS的物平面(即，图案形成装置MA的平面)中的类点源的辐射投影通过投影系统PS，并且使用剪切干涉仪来量测波前(即，具有相同相位的点的轨迹)来确定投影系统PS在其光瞳平面中的相对相位。剪切干涉仪是共同路径干涉仪，并且因此，有利的是，无需辅助参考束来测量波前。剪切干涉仪可包括：折射光栅，例如投影系统的图像平面(即，衬底台WT)中的二维栅格；以及检测器，其被布置为检测与投影系统PS的光瞳平面共轭的平面中的干涉图案。干涉图案为与辐射的相位相对于在剪切方向上的光瞳平面中的坐标的导数相关。例如，检测器可包括感测元件阵列，诸如电荷耦合装置(CCD)。

光刻设备的投影系统PS可以不产生可见条纹，并且因此，例如可使用相位步进技术(诸如，移动折射光栅)来增强确定波前的准确度。可在折射光栅的平面中以及在垂直于测量的扫描方向的方向上执行步进。步进范围可为一个光栅周期，并且可使用至少三个(均匀分布的)相位步进。因此，例如，可在y方向上执行三个扫描测量，在x方向上针对不同位置执行每个扫描测量。折射光栅的这种步进将相位变化有效地变换成强度变化，从而允许确定相位信息。光栅可在垂直于折射光栅的方向(z方向)上步进以校准检测器。

可在两个垂直方向上顺序地扫描折射光栅，该两个垂直方向可与投影系统PS的坐标系的轴线(x和y)重合，或者可与这些轴线成诸如45度的角度。可基于整数个光栅周期(例如，一个光栅周期)执行扫描。扫描使在一个方向上的相位变化达到平均数，从而允许在其他方向上的相位变化被重构。这允许根据两个方向的函数来确定波前。

可通过将例如来自投影系统PS的物平面(即，图案形成装置MA的平面)中的类点源的辐射投影通过投影系统PS，并且使用检测器来测量与投影系统PS的光瞳平面共轭的平面中的辐射强度来确定投影系统PS在其光瞳平面中的透射(变迹)。可使用与用于测量波前以确定像差的检测器相同的检测器。

投影系统PS可包括多个光学(例如，透镜)元件，并且可进一步包括调整机构AM，该调整机构AM被配置为调整光学元件中的一个或多个以校正像差(遍及场跨光瞳平面的相位变化)。为了实现此调整，调整机构可操作为以一种或多种不同方式操控投影系统PS内的一个或多个光学(例如，透镜)元件。投影系统可具有坐标系，其中该投影系统的光轴在z方向上延伸。调整机构可操作为进行以下的任何组合：使一个或多个光学元件位移；使一个或多个光学元件倾斜；和/或使一个或多个光学元件变形。光学元件的位移可在任何方向(x、y、z或其组合)上进行。光学元件的倾斜通常在垂直于光轴的平面外，通过围绕在x和/或y方向上的轴线旋转而进行，但对于非旋转对称的非球面光学元件可使用围绕z轴的旋转。光学元件的变形可包括低频形状(例如，像散)和/或高频形状(例如，自由形式非球面)。例如，可通过使用一个或多个致动器对光学元件的一个或多个侧部施加力和/或通过使用一个或多个加热元件来加热光学元件的一个或多个选择区域来执行光学元件的变形。通常，可能无法调整投影系统PS来校正变迹(跨光瞳平面的透射变化)。可在设计用于光刻设备LA的图案形成装置(例如，掩模)MA时使用投影系统PS的透射图。通过使用计算光刻技术，图案形成装置MA可被设计为用于至少部分地校正变迹。

光刻设备可为具有两个(双台)或更多个台(例如，两个或更多个衬底台WTa，WTb、两个或更多个图案形成装置台、在投影系统下方的没有专用于例如有助于测量和/或清洁等的衬底的衬底台WTa和台WTb)的类型。在这种“多台”机器中，可并行地使用额外的台，或可对一个或多个台进行准备步骤，同时将一个或多个其他台用于曝光。例如，可进行使用对准传感器AS的对准测量和/或使用水平传感器LS的水平(高度、倾斜度等)测量。

光刻设备也可以为这样的类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其他空间，例如图案形成装置与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是公知的是用于增大投影系统的数值孔径。本文中所使用的术语“浸没”不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中，而是仅意味着液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。

在光刻设备的操作中，由照射系统IL调节和提供辐射束。辐射束B入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过该图案形成装置来图案化。在已横穿图案形成装置MA的情况下，辐射束B传递通过投影系统PS，投影系统PS将该束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容式传感器)，可准确地移动衬底台WT，例如以使不同目标部分C定位于辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(其未在图1中明确地描述)可用于例如在从掩模库机械检索之后或在扫描期间，相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。通常，可借助于形成第一定位器PM的部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现支撑结构MT的移动。类似地，可使用形成第二定位器PW的部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT的移动。在步进器(相对于扫描仪)的状况下，支撑结构MT可仅连接到短行程致动器，或可被固定。可使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管如所说明的，衬底对准标记占据了专用目标部分，但衬底对准标记也可位于目标部分之间的空间中(这些称为划线对准标记)。类似地，在多于一个管芯被提供在图案形成装置MA上的情况下，图案形成装置对准标记可位于管芯之间。

所描述的设备可用于以下模式中的至少一个中：

1.在步进模式中，在将被赋予至辐射束的图案一次性投影到目标部分C上时，使支撑结构MT和衬底台WT基本上保持静止(即，单次静态曝光)。然后，使衬底台WT在X和/或Y方向上移位，使得可曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制单次静态曝光中所成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，同步地扫描支撑结构MT和衬底台WT(即，单次动态曝光)。可通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定目标部分的高度(在扫描方向上)。

3.在另一模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，使支撑结构MT基本上保持静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT。在该模式中，通常使用脉冲式辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要来更新可编程图案形成装置。该操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如上文所提及的可编程反射镜阵列类型)的无掩模光刻。

也可使用上文所描述的使用模式的组合和/或变型或者完全不同的使用模式。

可在曝光之前或之后，在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且使经曝光的抗蚀剂显影的工具)或者量测工具或者检查工具中处理本文中提及的衬底。在适用的情况下，可以将本文的公开应用于这些和其他衬底处理工具。另外，可以将衬底处理一次以上，例如以便形成多层IC，使得本文中使用的术语衬底也可以指已经包括多个经处理层的衬底。

本文中所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)或深紫外(DUV)辐射(例如，具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5-20nm的范围内的波长)，以及粒子束(诸如，离子束或电子束)。

图案形成装置上或由图案形成装置提供的各种图案可具有不同过程窗口，即规格范围内的产生图案所根据的处理变量的空间。关于潜在系统性缺陷的图案规格的示例包括检查颈缩、线拉回、线薄化、CD、边缘置放、重叠、抗蚀剂顶部损耗、抗蚀剂底切和/或桥接。可通过合并图案形成装置或其区域上的每个单个图案的过程窗口(例如，使过程窗口重叠)来获得图案的过程窗口。一组图案的过程窗口的边界包括一些单个图案中的过程窗口的边界。换言之，这些单个图案限制了该组图案的过程窗口。这些图案可被称为“热点”或“过程窗口限制图案(PWLP)”，“热点”或“过程窗口限制图案(PWLP)”在本文中可互换地使用。当控制图案化过程的部分时，可行并且经济的是聚焦于热点。当热点没有缺陷时，其他图案很有可能没有缺陷。

如图2中所示出的，光刻设备LA可以形成光刻单元LC(有时也称为光刻单元或簇)的部分，光刻单元LC也包括用于对衬底执行曝光前过程和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用于沉积一个或更多个抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器SC、用于显影曝光后的抗蚀剂的一个或更多个显影器、一个或更多个激冷板CH和/或一个或更多个焙烤板BK。衬底运送装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取一个或更多个衬底，在不同过程设备之间移动衬底，并且将衬底递送至光刻设备的进料台LB。通常共同地称为轨道的这些设备处于轨道控制单元TCU的控制下，轨道控制单元TCU自身受到管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备。因此，不同设备可以被操作为使生产量和处理效率最大化。

为了正确地且一致地曝光由光刻设备曝光的衬底，和/或为了监测包括图案转移步骤(例如，光刻步骤)的图案化过程(例如，装置制造过程)的部分，期望检查衬底或其他物体以测量或确定一个或更多个性质，诸如对准、重叠(其可以例如在重叠层中的结构之间，或在相同层中的已通过例如双重图案化过程分别提供到该层的结构之间)、线厚度、临界尺寸(CD)、聚焦偏移、材料性质等。因此，光刻单元LC位于其中的制造设施通常也包括量测系统，该量测系统MET测量已在光刻单元中处理的衬底W(图1)或者光刻单元中的其他物体的一些或全部。量测系统可以是光刻单元LC的部分，例如，其可以是光刻设备LA的部分(诸如对准传感器AS(图1))。

例如，一个或多个所测量的参数可包括：形成于图案化衬底中或图案化衬底上的系列层之间的对准，重叠、例如形成于图案化衬底中或图案化衬底上的特征的临界尺寸(CD)(例如，临界线宽)、光学光刻步骤的聚焦或聚焦误差、光学光刻步骤的剂量或剂量误差、光学光刻步骤的光学像差等。可对产品衬底自身的目标和/或对提供于衬底上的专用量测目标执行这种量测。可在抗蚀剂显影之后但在蚀刻之前、在蚀刻之后、在沉积之后和/或在其他时间执行测量。

存在用于对在图案化过程中形成的结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜、基于图像的测量工具和/或各种专用工具。如上文所论述的，专用量测工具的快速和非侵入性形式是将辐射束导向到衬底的表面上的目标上并且测量经散射(经折射/经反射)束的性质的量测工具。通过估计由衬底散射的辐射的一个或多个性质，可确定衬底的一个或多个性质。这可被称为基于折射的量测。基于折射的量测的一种应用是目标内的特征不对称性的测量。例如，该特征不对称性的量测可用作重叠的测量，但其他应用也是已知的。例如，可通过比较折射光谱的相对部分(例如，比较周期性光栅的折射光谱中的-1阶与+1阶)来测量不对称性。这可如以上所描述的来完成，以及如例如美国专利申请公开US2006-066855(其通过引用整体并入本文)中所描述的来完成。基于折射的量测的另一应用是在目标内的特征宽度(CD)的测量中。这种技术可使用下文所描述的设备和方法。

因此，在装置制造过程(例如，图案化过程或光刻过程)中，可使衬底或其他物体在该过程期间或之后经历各种类型的测量。测量可确定特定衬底是否有缺陷、可建立对过程和用于过程中的设备的调整(例如，将衬底上的两个层对准或将图案形成装置对准到衬底)、可测量过程和设备的性能，或可用于其他目的。测量的示例包括光学成像(例如，光学显微镜)、非成像光学测量(例如，基于折射的量测，诸如散射仪量测工具、扫描仪量测系统)、机械测量(例如，使用触控笔的轮廓分析、原子力显微法(AFM))，和/或非光学成像(例如，扫描电子显微法(SEM))。如专利号为6,961,116的美国专利(其通过引用整体并入本文)中所描述的晶片对准系统(诸如用在光刻设备上用于读取晶片上对准标记位置以确定晶片部位，因而使重叠更佳)使用自参考干涉仪，该自参考干涉仪产生对准标记物的两个重叠且相对旋转的图像、检测在使图像的傅立叶变换进行干涉的光瞳平面中的强度、并且从两个图像的折射阶之间的相位差提取位置信息，该相位差表现为干涉阶中的强度变化。

可将量测结果直接或间接地提供至管理控制系统SCS。若检测到误差，则可对后续衬底的曝光(尤其在可足够迅速且快速完成检测，使得该批量的一个或多个其他衬底仍待曝光的情况下)和/或对经曝光衬底的后续曝光进行调整。而且，已经曝光衬底可被剥离和重工以改善良率，或被舍弃，因此避免对已知有缺陷的衬底执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的状况下，可仅对符合规格的那些目标部分执行进一步曝光。

在量测系统MET内，量测设备用于确定衬底的一个或多个性质，并且特别地，确定不同衬底的一个或多个性质如何变化或相同衬底的不同层在不同层间如何变化。如上文所提及的，量测设备可集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可为独立装置。

为了实现量测，可在衬底上提供一个或多个目标。在实施例中，目标被专门设计且可包括周期性结构。在实施例中，目标为装置图案的部分，例如为器件图案的周期性结构。在实施例中，器件图案为存储器器件的周期性结构(例如，双极晶体管(BPT)、位线接点(BLC)等结构)。

在实施例中，衬底上的目标可包括一个或多个1-D周期性结构(例如，光栅)，其被印制成使得在显影之后，周期性结构特征为由固体抗蚀剂线形成。在实施例中，目标可包括一个或多个2-D周期性结构(例如，光栅)，其被印制成使得在显影之后，该一个或多个周期性结构为由抗蚀剂中的固体抗蚀剂导柱或通孔形成。条、导柱或通孔可替代地被蚀刻到衬底中(例如，被蚀刻到衬底上的一个或多个层中)。

在实施例中，图案化过程的感兴趣参数中的一个为重叠。可使用暗场散射量测来测量重叠，其中阻挡零阶折射(对应于反射镜反射)，并且仅处理高阶。可在PCT专利申请公开号为WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到暗场量测的示例，它们通过引用整体并入本文。美国专利申请公开US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0242970中已描述该技术的进一步开发，它们通过引用整体并入本文。使用折射阶的暗场检测的基于折射的重叠实现对较小目标的重叠量测。这些目标可小于照射斑点并且可由衬底上的装置产品结构围绕。在实施例中，可在一次辐射获取中测量多个目标。

图3描绘示例检查设备(例如，散射仪)。该检查设备包括将辐射投影至衬底W上的宽带(白光)辐射投影仪2。将重导向辐射传递至光谱仪检测器4，该光谱仪检测器测量反射镜反射辐射的光谱(随着波长变化的强度)，如例如在图3的左下方的图中所示出的。根据该数据，可通过处理器PU(例如，通过严密耦合波分析和非线性回归或通过与图3的右下方所示出的模拟光谱库的比较)来重构得到检测到的光谱的结构或轮廓。通常，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且根据用于制造结构的过程的知识来假定一些变量，从而仅留下结构的较少变量待根据测量数据来确定。这种检查设备可被配置为正入射检查设备或斜入射检查设备。

图4中示出可使用的另一检查设备。在该装置中，由辐射源2发射的辐射通过使用透镜系统12而被准直，并且透射通过干涉滤光器13和偏振器17、由部分反射表面16反射并且经由物镜15而聚焦到衬底W上的斑点S，该物镜具有高数值孔径(NA)，理想地为至少0.9或至少0.95。浸没检查设备(使用相对高折射率的流体，诸如水)甚至可具有大于1的数值孔径。

如在光刻设备LA中，可在测量操作期间提供一个或多个衬底台以保持衬底W。衬底台可在形式上与图1的衬底台WT相似或相同。在检查设备与光刻设备集成的示例中，它们可甚至为相同衬底台。可将粗定位器和精定位器提供至第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为以关于量测光学系统来准确地定位衬底。例如，提供各种传感器和致动器以获取感兴趣目标的位置，并且将感兴趣目标带入到物镜15下方的位置中。通常，将对遍及衬底W的不同位置处的目标进行许多测量。可在X和Y方向上移动衬底支撑件以获取不同目标，并且可在Z方向上移动衬底支撑件以获得目标相对于光学系统的焦点的期望位置。当例如在实践中，光学系统可基本上保持静止(通常在X和Y方向上，但也可能在Z方向上)并且仅衬底移动时，方便将操作考虑并描述为如下：将物镜带入到相对于衬底的不同位置。假设衬底和光学系统的相对位置正确，则原则上无关紧要的是，衬底与光学系统中的哪一个在真实世界中移动，或其两者均移动，或光学系统的部分的组合移动(例如，在Z方向和/或倾斜方向上)，其中光学系统的其余部分静止并且衬底移动(例如，在X和Y方向上，并且可选地也在Z方向和/或倾斜方向上)。

然后，由衬底W重导向的辐射通过部分反射表面16而传递到检测器18中以便使光谱被检测。检测器18可位于背投影式聚焦平面11处(即，位于透镜系统15的焦距处)，或平面11可利用辅助光学器件(未示出)而重新成像到检测器18上。检测器可为二维检测器，使得可测量衬底目标30的二维角度散射光谱。例如，检测器18可为CCD或CMOS传感器阵列，并且可使用例如每帧40毫秒的积分时间。

例如，参考束可用于测量入射辐射的强度。为进行该测量，当将辐射束入射到部分反射表面16上时，辐射束的部分透射通过部分反射表面16并且作为参考束而朝向参考反射镜14。然后，将参考束投影到相同检测器18的不同部分上或替代地投影到不同检测器(未示出)上。

一个或多个干涉滤光器13可用于选择在例如405nm至790nm的范围内或甚至更低(诸如200nm至300nm)的感兴趣波长。干涉滤光器可为可调谐的，而不是包括不同滤光器的集合。可使用光栅来代替干涉滤光器。孔径光阑或空间光调制器(未示出)可提供在照射路径中以控制辐射在目标上的入射角的范围。

检测器18可测量在单一波长(或窄波长范围)下的重导向辐射的强度、在多个波长下分开的重导向辐射的强度，或遍及波长范围的积分重导向辐射的强度。此外，检测器可分开地测量横向磁偏振辐射和横向电偏振辐射的强度，和/或横向磁偏振辐射与横向电偏振辐射之间的相位差。

衬底W上的目标30可为1-D光栅，其被印制成使得在显影之后，由固体抗蚀剂线(例如，其可由沉积层覆盖)形成条。目标30可为2-D光栅，其被印制成使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂导柱或通孔形成。条、导柱或通孔可被蚀刻到衬底中或衬底上(例如，蚀刻到衬底上的一个或多个层中)、由沉积层覆盖、和/或具有其他性质。图案(例如，条、导柱或通孔)对在图案化过程中的处理的改变(例如，光刻投影设备(特别是投影系统PS)中的光学像差、焦点改变、剂量改变等)敏感，且将表现为经印制光栅的变化。因此，将经印制光栅的测量数据用于重构光栅。可根据印制步骤和/或其他检查过程的知识，将1-D光栅的一个或多个参数(诸如，线宽和/或形状)或2-D光栅的一个或多个参数(诸如，导柱或通孔的宽度或长度或形状)输入至由处理器PU执行的重构过程。

除了通过重构进行参数的测量，角度解析散射量测也用于产品和/或抗蚀剂图案中的特征的不对称性测量。不对称性测量的特定应用是用于重叠的测量，其中目标30包括重叠于彼此的一组周期性特征。例如，在美国专利申请公开US2006-066855(其整体并入本文中)中描述了使用图3或图4的仪器进行的不对称性测量的概念。简单地陈述，虽然目标的折射光谱中的折射阶的位置仅通过目标的周期性来确定，但折射光谱中的不对称性指示构成目标的单个特征的不对称性。在图4的仪器中(其中检测器18可为图像传感器)，折射阶的这种不对称性直接呈现为由检测器18记录的光瞳图像中的不对称性。可通过单元PU中的数字图像处理来测量这种不对称性，并且相对于已知重叠值进行校准。

图5示出典型目标30的平面图，以及图4的设备中的照射斑点S的范围。为了获得没有自环绕结构的干涉的折射光谱，在实施例中，目标30为大于照射斑点S的宽度(例如，直径)的周期性结构(例如，光栅)。斑点S的宽度可小于目标的宽度和长度。换言之，照射“未填满”目标，并且折射信号基本上没有来自目标自身之外的产品特征等的任何信号。照射布置2、12、13、17(图4)可被配置为提供遍及物镜15的背聚焦平面的均匀强度的照射。替代地，通过例如在照射路径中包括孔径，照射可被限于同轴方向或离轴方向。

图6示意性地描绘基于使用量测所获得的测量数据来确定目标图案30的一个或多个感兴趣变量的值的示例过程。由检测器18检测到的辐射提供用于目标30的测量辐射分布608。对于给定目标30，可例如使用数值马克士威(Maxwell)求解过程610，根据参数化模型606计算/模拟辐射分布612。参数化模型606示出构成目标的和与目标相关联的各种材料的示例层。参数化模型606可包括用于在考虑中的目标的部分的特征和层的变量中的一个或多个，其可变化且被得出。如图6中所示出，变量中的一个或多个可包括一个或多个层的厚度t、一个或多个特征的宽度w(例如，CD)、一个或多个特征的高度h和/或一个或多个特征的侧壁角α。尽管未示出，但变量中的一个或多个可进一步包括但不限于：层中的一个或多个的折射率(例如，真折射率或复折射率、折射率张量等)、一个或多个层的消光系数、一个或多个层的吸收率、在显影期间的抗蚀剂损耗、一个或多个特征的基础，和/或一个或多个特征的线边缘粗糙度。变量的初始值可以是针对正被测量的目标所预期的值。然后，在612处比较量测辐射分布608与计算辐射分布612以确定两者之间的差异。如果存在差异，则可变化参数化模型606的变量中的一个或多个的值，计算新的计算辐射分布612并且将其与量测辐射分布608比较，直至在量测辐射分布608与计算辐射分布612之间足够匹配。在这一点上，参数化模型606的变量的值提供实际目标30的几何形状的良好或最佳匹配。在实施例中，当量测辐射分布608与计算辐射分布612之间的差异处于容限阈值内时，则它们足够匹配。

图7A示出列出“用于控制的设计”方法的主要阶段的流程图，其可以实现为量测目标设计软件程序。在阶段710中，选择待用于光刻过程中的材料。可从经由合适的GUI而与所述方法接口连接的材料库选择该材料。在阶段720中，通过输入过程步骤中的每个，并且建立用于整个过程序列的计算机模拟模型来限定光刻过程。在阶段730中，限定量测目标，即将包括在目标中的各种特征的尺寸和其他性质输入到量测目标设计程序或用于控制程序的设计中。例如，如果在结构中包括光栅，则必须限定光栅元件的数量、单个光栅元件的宽度、两个光栅元件之间的间距等。在阶段740中，产生3D几何形状。该步骤也考虑是否存在与多层目标设计相关的任何信息，例如，不同层间的相对移位。该特征能够实现多层目标设计。在阶段750中，使所设计的目标的最终几何形状可视化。如下文将更详细解释的，不仅最终设计被可视化，而且随着设计者应用光刻过程的各种步骤，他/她可将3D几何形状如何形成以及如何由于过程引起效应而发生改变可视化。例如，在抗蚀剂图案化之后的3D几何形状不同于在将抗蚀剂移除和蚀刻之后的3D几何形状。

本公开的重要方面在于，使目标设计者能够将方法的阶段可视化以便于目标设计者在建模和模拟期间的感知和控制。将不同的可视化工具(被称为“查看器”)建立到量测目标设计软件程序中。例如，如图7B中所示出，设计者可根据所限定的光刻过程和目标来查看材料图760(并且也可获得运行时间估计图)。一旦产生光刻模型，设计者就可通过模型查看器工具775来查看模型参数。设计布局查看器工具780可用于查看设计布局(例如，GDS档案的视觉呈现)。抗蚀剂轮廓查看器工具785可用于查看抗蚀剂中的图案轮廓。几何形状查看器工具790可用于查看衬底上的3D结构。光瞳查看器工具795可用于查看模拟的对量测工具的回应。本领域技术人员将理解的是，这些查看工具可用于在设计和模拟期间增强设计者的理解。在量测目标设计软件的一些实施例中可能不存在这些工具中的一个或多个，而在一些其他实施例中可存在额外的查看工具。

图7C示出说明量测目标设计过程如何通过减少为了光刻过程的实际模拟而选择的量测目标的数量而增加总体模拟过程中的效率的流程图。如之前提及的，量测目标设计使得设计者能够设计数千或甚至数百万个设计。并非所有这些设计对于过程步骤中的变化均可以是稳定的。为了选择可耐受过程变化的目标设计的子集，光刻师可有意地扰动所限定的光刻过程的一个或多个步骤，如在块752中所示出的。引入扰动使得在其如何被初始地定义方面，改变了整个过程序列。因此，应用经扰动的过程序列(块754)也改变了设计目标的3D几何形状。光刻师仅选择示出原始设计目标中的非零变化的扰动，并且产生所选择的过程扰动的子集(块756)。然后，利用过程扰动的该子集来模拟光刻过程(块758)。

使用光刻过程(或通常为图案化过程)来制造或制造衬底通常涉及过程变化。遍及衬底的过程变化并不均匀。例如，在沉积过程中，膜倾向于在衬底的中心处较厚而在接近于边缘时较薄。这些系统性变化通常在测量数据中被反映为“指纹”，其为衬底的基于已知过程条件的特性。换言之，衬底上存在叠层，其具有随着衬底坐标的变化而变化的空间。叠层包括在图案化过程期间形成在衬底上的、用于在衬底上形成所选择图案(例如，设计图案)的多个层。叠层的每个层可与厚度、材料性质、特征以及图案化过程的相关参数(例如，CD、节距、重叠等)相关联。

如本文中所描述，沉积为现代半导体制造中的重要过程步骤。沉积是用于将材料层沉积于经图案化或未经图案化表面的顶部上。沉积通常发生在蚀刻之后和化学机械抛光(CMP)之前。沉积在图8中被描述为典型浅沟槽隔离(STI)过程流程800的部分。视图802示出叠层和沟槽蚀刻，其具有硅晶片804、衬垫氧化物806、氮化物层808和抗蚀剂810。视图812示出蚀刻状态下的衬垫氧化物806。视图814示出衬里氧化物816。在视图818中示出沉积步骤，其中化学气相沉积被用于利用氧化物820来填充间隙。当沉积新材料时，底部表面822的形貌被部分转移至顶部表面824。例如，新形貌将影响管芯内图案的几何形状以及与重叠和/或对准测量相关的量测目标。可靠的沉积模型(如本文中所描述的)对于这些和其他形貌变化的预测和校正是重要的。视图830示出化学机械抛光，视图832示出氮化物剥离步骤。

图9说明根据本发明的实施例的在半导体制造过程中应用沉积模型的例示性方法900。在一些实施例中，方法900包括产生和/或校准沉积模型902、将过程信息输入至沉积模型904中、对沉积轮廓906进行预测、使用908预测的沉积轮廓来(1)增强量测目标设计，和/或(2)确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，和/或其他操作。先前系统没有使用与方法900相似和/或相同的方法，从而没有利用用于扫描仪和/或其他量测工具的校准沉积模型的预测能力。例如，量测目标的传统设计并不考虑沉积的效应。下文在量测标记的背景下描述方法900，但这不旨在是限制性的。方法900通常可应用于其中沉积轮廓确定有用的多个不同过程。确定蚀刻轮廓的模拟系统可包括模拟量测或检测系统对蚀刻轮廓的响应的模拟系统或其他模拟系统。例如，确定的沉积轮廓/模拟系统可用于校准利用光学系统或SEM量测的OPC模型，其可用于模拟来自量测系统的交叉晶片指纹或用于其他目的。

方法900是便于基于沉积轮廓更准确地建模和/或确定参数的增强型(相对于现有技术系统)方法。该基于沉积轮廓的更准确建模和/或确定可增强对晶片的当前层与先前层之间的相对移位的确定-例如重叠的确定，尽管也预期其他目的(例如，对准等)。如上文所描述，通常基于包括在划线中和/或其他位置中的量测标记的光学响应来确定重叠和/或对准。在一些实施例中，方法900产生较准确的(相对于现有技术系统)量测目标模型，这进而便于更准确地(相对于现有技术系统)确定对准、重叠或其他参数。

操作902包括产生和/或校准沉积模型。在一些实施例中，产生沉积模型可基于与当前衬底(例如，先前衬底的先前经建模的、经制造和/或经量测的轮廓)相似的衬底(例如，晶片的层和/或层的部分，和/或其他衬底)的起始轮廓。可将该信息存储在例如数据库中，和/或其他位置中。起始轮廓可以是和/或包括诸如以下的轮廓和/或其他轮廓：光刻光阻轮廓、用于诸如硬式掩模的物体的通用掩模层、或其他掩模层轮廓、蚀刻轮廓。通常，起始轮廓可以是用作用于建立沉积模型的输入的任何图案设计。图案设计可指示将在衬底(例如，晶片)的哪些部分上沉积材料，以及衬底(例如，晶片)的哪些部分将不沉积材料。图案设计可指示这些区域的尺寸、材料性质和其他特性。在实施例中，用于衬底的起始轮廓包括图案化后轮廓。在实施例中，用于衬底的起始轮廓包括显影后检查(ADI)尺寸、蚀刻后检查(AEI)尺寸和/或其他尺寸。例如，ADI通常在光阻曝光和显影之后执行。在实施例中，确定用于衬底的起始轮廓包括获得、设计或测量起始轮廓的尺寸或其他特征中的一个或多个。

例如，获得起始轮廓的尺寸或其他特征可包括：经由一个或多个外部计算系统的数据库以电子方式访问该信息、在本地电子存储装置中访问该信息、经由网络通信接收或访问该信息、经由上传、下载或其他电子档案接收从非暂时性存储介质和/或其他电子存储源传输该信息、或通过其他方法获得该信息。作为另一示例，可经由与量测目标设计程序或用于控制程序的设计相关联的用户接口，或者与用户进行其他通信方式，由用户输入或选择起始轮廓的设计尺寸和/或其他特征。作为第三示例，可测量起始轮廓的尺寸或其他特征。例如，可对经历制造过程的物理晶片或建模晶片的(例如，沉积之前)紧接的先前层进行这种测量。在一些实施例中，也可基于由设计者、系统或其他源做出的假设来建立起始轮廓。

在一些实施例中，产生沉积模型可基于沉积选配方案(例如，其描述用于化学气相沉积的过程参数)和/或其他信息。在一些实施例中，可针对衬底的一个或多个感兴趣区域(例如，晶片的层、晶片的整个层、叠层和/或其他区域)产生沉积模型。

在一些实施例中，产生沉积模型可包括产生执行本文中所描述的方法的操作的经验模型。经验模型可基于各种输入之间的相关性来预测输出(例如，掩模或晶片图像的一个或多个特性、设计布局的一个或多个特性、图案形成装置的一个或多个特性、沉积过程的一个或多个特性)。

作为示例，经验模型可为机器学习模型和/或任何其他参数化模型。在一些实施例中，机器学习模型(例如)可以是和/或包括数学方程式、算法、标绘图、图表、网络(例如，神经网络)，和/或其他工具和机器学习模型组件。例如，机器学习模型可以是和/或包括具有输入层、输出层和一个或多个中间层或隐藏层的一个或多个神经网络。在一些实施例中，一个或多个神经网络可以是和/或包括深度神经网络(例如，在输入层与输出层之间具有一个或多个中间层或隐藏层的神经网络)。

作为示例，该一个或多个神经网络可基于大的神经单元(或人工神经元)集合。该一个或多个神经网络可不严格地模仿生物大脑工作的方式(例如，经由轴突连接的大的生物神经元丛集)。神经网络的每个神经单元可与该神经网络的许多其他神经单元连接。这种连接可加强或抑制其对所连接的神经单元的激活状态的影响。在一些实施例中，每个单个神经单元可具有将所有其输入的值组合在一起的求和函数。在一些实施例中，每个连接(或神经单元自身)可具有阈值函数，使得信号在其被允许传播至其他神经单元之前必须超出阈值。这些神经网络系统可以是自学习的和经过训练的，而不是经过明确编程的，并且与传统计算机程序相比，可在某些问题解决领域中显著更佳地执行。在一些实施例中，一个或多个神经网络可包括多个层(例如，其中信号路径从前端层横穿至后端层)。在一些实施例中，可通过神经网络来利用反向传播技术，其中使用前向刺激来对“前端”神经单元重设权重。在一些实施例中，对一个或多个神经网络的刺激和抑制可更自由流动，其中连接以较混乱且复杂的方式相互作用。在一些实施例中，一个或多个神经网络的中间层包括一个或多个卷积层、一个或多个重现层和/或其他层。

在一些实施例中，可使用来自衬底(例如，物理晶片的层)的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。经验横截面轮廓信息包括物理晶片的层的电子图像与使用沉积模型所产生的层的相应电子描绘之间的视觉或尺寸比较。例如，可通过横截面扫描电子显微镜(SEM)图像来校准模型以准确地描述特定沉积过程。

在实施例中，可通过使用SEM或其他工具，将模拟沉积轮廓拟合到衬底(例如，物理晶片)的相应横截面来校准沉积模型(的一个或多个参数)。在SEM中，初级电子束从电子源发射并且由聚光透镜会聚，然后穿过束偏转器、E×B偏转器和物镜以在焦点处照射衬底台上的衬底。当利用电子束照射衬底时，从衬底产生二次电子。二次电子由E×B偏转器偏转并且由二次电子检测器检测。二维电子束图像可通过以下操作获得：检测从样本产生的电子，其与例如在X或Y方向上束偏转器对电子束的二维扫描或者与束偏转器对电子束的重复扫描同步，以及检测衬底通过衬底台而在X或Y方向中的另一方向上的连续移动。由二次电子检测器检测到的信号通过模拟/数字(A/D)转换器而被转换成数字信号，并且该数字信号被发送至图像处理系统。在实施例中，图像处理系统可具有存储器以存储数字图像的全部或部分以供处理单元处理。处理单元(例如，专门设计的硬件或硬件与软件的组合或包括软件的计算机可读介质)被配置为将数字图像转换或处理成表示数字图像的数据集。在实施例中，处理单元被配置为编程为使得执行本文中所描述的方法。另外，图像处理系统可具有存储介质，该存储介质被配置为将数字图像和相应数据集存储在参考数据库中。显示装置可与图像处理系统连接，使得操作者可借助于图形用户接口进行设备的必需操作。

在一些实施例中，操作902可包括产生衬底(例如，晶片的层)的电子描绘(例如，模型、电子图像等)，以便于该电子描绘与相应衬底(例如，物理晶片的层)的图像之间的视觉比较。电子描绘可以是图像、模型和/或其他电子描绘。电子描绘可以是横截面图像、非横截面图像、表示层的编号或代码(例如，根本不是图像)或形成电子描绘的其他信息。在实施例中，操作902可包括产生衬底(例如，晶片的层)的电子描绘以便于电子描绘的尺寸量测，从而用于与从相应衬底(例如，物理晶片的层)的SEM图像获得的尺寸进行比较。

在实施例中，可基于来自任何量测系统(例如，散射仪等)的信息来校准沉积模型的一个或多个参数。校准可包括校准掩模层模型中的参数(例如，影响模型的沉积轮廓的参数)。例如，校准可包括基于物理晶片的模拟轮廓与相应横截面之间的相似性或差异来调整一个或多个参数(诸如，掩模临界尺寸偏移、沉积速率、沉积材料或其他参数)。校准方法(例如，模型)可用于预测(仅为一个示例的量测目标设计)的沉积轮廓，该沉积轮廓可被反馈至诸如用于控制程序的设计(或其他相似设计软件)的模拟系统以预测(或模拟)重叠和/或对准测量信号性能，例如关于重叠和对准测量系统。在实施例中，反复地执行校准操作直至建模沉积轮廓对应于物理晶片的相应层的图像和/或其他电子描绘(例如，模型)中的沉积轮廓。

在一些实施例中，如上文所描述，沉积模型为机器学习模型(例如，包括一个或多个神经网络)，并且校准沉积模型包括训练机器学习模型。可使用训练数据集合来训练一个或多个神经网络(即，确定神经网络的参数)。训练数据可包括训练样本集合。每个样本可以是一对，包括输入目标(通常为向量，其可被称为特征向量)和期望输出值(也被称为管理信号)。训练算法分析训练数据并且通过基于训练数据调整神经网络的参数(例如，一个或多个层的权重)来调整神经网络的行为。例如，在给出形式为{(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，...，(x_N，y_N)}的N个训练样本的集合，使得xi为第i示例的特征向量，并且y_i为第i示例的管理信号的情况下，训练算法寻求神经网络g：X→Y，其中X为输入空间并且Y为输出空间。特征向量为表示一些目标(例如，如以上示例中的晶片设计、剪辑等)的数值特征的n维向量。与这些向量相关联的向量空间通常被称为特征空间。在训练之后，神经网络可用于使用新样本来进行预测。

操作904包括将过程信息输入至沉积模型中。例如，操作904可包括将过程信息提供至训练机器学习模型，该训练机器学习模型包括神经网络作为输入。例如，过程信息可包括衬底(例如，晶片的层)的起始轮廓。起始轮廓可以是用作用于沉积模型的输入的任何图案设计。图案设计可指示将在衬底的哪些部分上沉积材料，以及衬底的哪些部分将不沉积材料。图案设计可指示这些区域的尺寸、材料性质和其他性质。在一些实施例中，过程信息可包括特定沉积选配方案(例如，描述用于化学气相沉积过程的过程参数)和/或其他信息。

操作906包括对沉积轮廓906进行预测。预测沉积轮廓可以是使用沉积模型得到的衬底的预测沉积轮廓。对沉积轮廓进行预测可包括根据沉积过程选配方案在给定起始轮廓上模拟沉积操作。在实施例中，在起始轮廓上模拟沉积操作可包括确定跨衬底表面的单个部位的一个或多个沉积速率。例如，一个或多个沉积速率可取决于被沉积的材料的数量和图案、图案的哪些部分被覆盖或未覆盖、周围环境或其他因素。在实施例中，在起始轮廓上模拟沉积操作包括基于沉积过程参数、沉积模型参数和/或权重、一个或多个沉积速率和/或其他信息来修改起始轮廓的尺寸或其他特征。例如，可反复地重复预测沉积轮廓的这个过程，直至满足一个或多个沉积轮廓标准(例如，尺寸、表面特性等)为止。

操作908包括使用预测沉积轮廓来(1)增强量测目标设计，和/或(2)确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，和/或其他操作。例如，操作908可包括预测量测(例如，对准、重叠等)目标设计的信号敏感度，因此有助于(对准、重叠等)量测目标的最佳设计。量测目标的几何形状与原始设计的预测偏差(标记不对称性)可用于校正例如不对称性导致的扫描仪和量测工具偏移(例如重叠或对准量测工具)，和/或用于其他目的。

在一些实施例中，操作908可包括：基于增强的量测目标设计和/或预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差来确定一个或多个光刻过程参数，基于一个或多个确定的光刻过程参数来确定对光刻设备的调整，和/或其他操作。例如，一个或多个确定的光刻过程参数可包括重叠或对准中的一个或多个。调整光刻设备可基于确定的调整和/或其他信息。在一些实施例中，操作908可包括基于重叠或对准，将量测目标设计从第一量测目标设计调整为第二量测目标设计。量测目标设计可包括对准量测目标设计、重叠量测目标设计和/或其他设计。

在一些实施例中，量测目标设计包括对准量测目标设计、重叠量测目标设计和/或其他量测目标设计。在一些实施例中，使用预测沉积轮廓以增强量测目标设计包括：预测对准量测目标设计的信号强度并且基于所预测的信号强度增强该对准量测目标设计。增强对准量测目标设计可包括：调整对准量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案、调整沉积材料、和/或调整其他参数以最大化所预测的信号强度。

在一些实施例中，使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计包括：预测重叠量测目标设计的信号强度并且基于所预测的信号强度来增强该重叠量测目标设计。增强重叠量测目标设计可包括：调整重叠量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案、调整沉积材料、和/或调整其他参数以最大化所预测的信号强度。

作为非限制性示例且如上文所描述，一旦已校准沉积模型，该沉积模型就可用于产生可靠的预测。在该示例中，经校准沉积模型可由以下描述：

y＝D(x，p₀)

其中D表示沉积模型、p_o表示经校准模型(例如，沉积)参数、x为在沉积之前的(例如，晶片的层的)几何形状，以及y为预测几何形状(例如，沉积之后的晶片层轮廓)。在一个实施例中，经校准模型的预测能力可用于设计使在沉积之后由传感器测量的量测目标的信号强度最大化的量测目标(的几何形状)(由x描述)。

使用重叠作为示例，图10示出重叠目标1052的叠层1050，叠层1050具有沉积在底部光栅1056(的顶部)上的光学不透明材料1054。为了测量重叠，底部光栅1056的形貌需要被转移至不透明材料1054的(顶部)表面1058。对于更强的重叠量测标记信号，可使底部光栅1056的形貌的振幅最大化(例如，使得顶部表面1058在沉积之后具有基本上相同的特征)。本发明方法和/或沉积模型可用于设计底部光栅1056以使底部光栅1056的形貌的振幅最大化。例如，将沉积模型耦合至传感器模型，可将光栅/目标优化问题公式化为：

在以上方程式中，S可表示传感器模型、OVL可表示重叠信号、argmax_x可以是待最大化的示例成本函数，并且x_o可以是最佳底部光栅设计。例如，可使用该方程式使来自量测标记形貌的信号的信号强度最大化。最佳底部光栅设计x_o可与最大化的信号强度相关联。Argmax可包括指示跟随在argmax之后的表达式的最大化的符号，并且返回使该表达式最大化的下标(在此状况下为x)中的参数的值。这些示例并不旨在为限制性的。例如，这些相同原理可应用于对准量测标记优化，和/或其它经历沉积、蚀刻和/或其他光刻过程的任何其他晶片特征的设计。

图11说明根据本公开的实施例的用于量测(例如，对准、重叠等)目标设计的方法1100的概述。可将与量测标记(和/或晶片的其他部分)相关联的晶片层和/或叠层几何形状1102提供1104到沉积模型(例如，本文中所描述的沉积模型)，该沉积模型模拟沉积过程1106并且预测1108沉积轮廓1110。例如，沉积模型可预测从底部光栅到晶片层的顶部表面的转移形貌。可将预测沉积轮廓1110提供1112到传感器模拟器(例如，量测目标设计工具)，该传感器模拟器被配置为预测与沉积轮廓1110相关联的信号强度。例如，底部光栅的几何形状可被调整为改善量测标记信号的强度和/或其他性质。可反复地重复图11中所示出的操作以改善量测标记。可反复地重复图11中所示出的操作直至例如满足停止条件。停止条件可包括重复数量、信号强度阈值、与重复相关联的成本、与重复相关联的时间和/或其他条件。在一些实施例中，可例如在晶片制造期间实时地或接近实时地执行图11中所示出的操作中的一个或多个。

返回至图9的操作908，在一些实施例中，使用预测沉积轮廓来确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差进一步包括：使用该偏差来预测所测量的量测目标信号的不对称性分量。该偏差可用于校正不对称性引起的扫描仪偏移和/或用于其他用途。例如，校正可包括移除所测量的量测目标信号的不对称性分量。在一些实施例中，移除所测量的量测目标信号的不对称性分量包括从所测量的量测目标信号减去不对称性分量。在一些实施例中，可基于预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差来预测量测目标信号的不对称性分量。

作为非限制性示例，在给出初始衬底几何形状的情况下，经校准沉积模型被配置为在沉积(例如，沉积轮廓)之后预测最终量测目标几何形状，包括根据以下等式的任何可能的不对称性：

ypred＝D(x0，p0)，

其中ypred为在沉积之后的预测几何形状。可将预测目标几何形状ypred作为输入提供到传感器模型以便根据以下等式获得预测不对称性指纹：

zasym＝S(ypred)＝S(D(x0，p0)，其中z_asym为不对称性指纹。可根据以下等式(例如)从所测量的信号z_meas减去不对称性指纹，以获得经校正信号：

z_corr＝z_meas-z_asym，

其中z_corr为经校正信号。此示例不旨在为限制性的，并且应注意的是，该方法可适用于任何不对称性敏感的传感器，诸如扫描仪中的对准传感器、重叠传感器和/或其他传感器。

图12为说明可辅助实施本文所公开的方法、流程或系统的计算机系统100的框图。计算机系统100包括用于通信信息的总线102或其他通信机构，以及与总线102耦接以用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100也包括耦接至总线102以用于存储待由处理器104执行的信息和指令的主存储器106，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置。主存储器106也可用于在待由处理器104执行的指令的执行期间存储暂时性变量或其他中间信息。计算机系统100进一步包括耦接至总线102以用于存储用于处理器104的静态信息和指令的只读存储器(ROM)108或其他静态存储装置。提供诸如磁盘或光盘的存储装置110，并且将存储装置110耦接至总线102以用于存储信息和指令。

计算机系统100可经由总线102而耦接至用于向计算机用户显示信息的显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字按键和其他按键的输入装置114耦接至总线102以用于将信息和命令选择传送至处理器104。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择传送至处理器104并且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向按键。输入装置通常具有在两个轴线(第一轴线(例如x)和第二轴线(例如y))中的两个自由度，这允许该装置指定在平面中的位置。触控面板(屏幕)显示器也可用作输入装置。

根据一个实施例，可由计算机系统100响应于处理器104执行主存储器106中包含的一个或多个指令的一个或多个序列而执行本文中所描述的一个或多个方法的部分。可将这种指令从另一计算机可读介质(诸如存储装置110)读取至主存储器106中。主存储器106中包含的指令序列的执行使处理器104执行本文中所描述的过程步骤。以多处理配置的一个或多个处理器也可用于执行主存储器106中包含的指令序列。在替代实施例中，可代替或结合软件指令而使用硬联机电路系统。因此，本文的描述不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。

本文中所使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供至处理器104以进行执行的任何介质。这种介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储装置110。易失性介质包括易失存储器，诸如主存储器106。传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤，包括构成总线102的电线。传输介质也可采用声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外线(IR)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带、如下文所描述的载波，或计算机可从中读取的任何其他介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器104以供执行。例如，指令最初可以承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可将指令加载到其动态储器中，并且使用调制解调器经由电话线发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以在电话线上接收数据，并且使用红外线传输器将数据转换成红外线信号。耦接到总线102的红外线检测器可接收在红外线信号中携带的数据并且将数据放置在总线102上。总线102将数据携带到主存储器106，处理器104从主存储器106检索和执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后存储在存储装置110上。

计算机系统100还可包括耦接至总线102的通信接口118。通信接口118提供与连接到本地网络122的网络链路120的双向数据通信耦合。例如，通信接口118可以是用于提供至对应类型的电话线的数据通信连接的综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器。作为另一示例，通信接口118可以是用于提供与兼容LAN的数据通信连接的局域网络(LAN)卡。也可实现无线链路。在任何这样的实施中，通信接口118发送且接收携带表示各种类型信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。

网络链路120通常通过一个或多个网络提供与其他数据装置的数据通信。例如，网络链路120可以通过本地网络122提供与主机计算机124或与由互联网服务提供商(ISP)126运营的数据设备的连接。ISP 126进而通过全球分组数据通信网络(现在通常称为“互联网”128)提供数据通信服务。本地网络122和互联网128都使用携带数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。通过各种网络的信号和网络链路120上的信号和通过通信接口118的信号(这些信号携带进出计算机系统100的数字数据)是传输信息的载波的示例形式。

计算机系统100可以通过网络、网络链路120和通信接口118发送消息和接收数据，包括程序代码。在互联网示例中，服务器130可以通过互联网128、ISP 126、本地网络122和通信接口118传输用于应用程序的请求代码。一个这样的下载应用可以提供本文中描述的方法的全部或部分。接收到的代码可以在接收到时由处理器104执行，和/或存储在存储装置110或其他非易失性存储装置中以供以后执行。以这种方式，计算机系统100可以获得载波形式的应用代码。

图13示意性地描绘与图1中所示出的设备相似和/或相同的示例性光刻投影设备，其可与本文中所描述的技术结合使用。该设备包括：

照射系统IL，其用于调节辐射束B。在该特定状况下，照射系统还包括辐射源SO；

第一物体台(例如，图案形成装置台)MT，其设置有用于保持图案形成装置MA(例如，掩模版)的图案形成装置保持器，并且连接至用于相对于项目PS准确地定位图案形成装置的第一定位器；

第二物体台(衬底台)WT，其设置有用于保持衬底W(例如，抗蚀剂涂覆硅晶片)的衬底保持器，并且连接至用于相对于项目PS准确地定位衬底的第二定位器；

投影系统(“透镜”)PS(例如，折射、反射或反射折射光学系统)，其用于将图案形成装置MA的照射部分成像到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

如本文中所描述的，设备为透射类型(即，具有透射图案形成装置)。然而，通常，其也可以是反射类型，例如(具有反射图案形成装置)。设备可使用与经典掩模不同种类的图案形成装置；示例包括可编程反射镜阵列或LCD矩阵。

源SO(例如，水银灯或准分子激光器、LPP(激光器产生电浆)EUV源)产生辐射束。例如，束被直接地或在已横穿诸如束扩展器Ex的调节器件之后馈送到照射系统(照射器)IL中。照射器IL可包括调整器件AD以用于设定束中的强度分布的外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ外部和σ内部)。另外，照射器IL通常还将包括各种其他部件，诸如积光器IN和聚光器CO。以这种方式，照射到图案形成装置MA上的束B在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

关于图13应注意的是，源SO可在光刻投影设备的外壳内(例如，通常为源SO为水银灯时的状况)，但是源SO也可远离光刻投影设备，将源SO所产生的辐射束引导到该设备中(例如，借助于适导向镜)；该后种情境通常为源SO为准分子激光器(例如，基于KrF、ArF或F₂激光)时的状况。

束PB随后截取被保持在图案形成装置台MT上的图案形成装置MA。在已横穿图案形成装置MA的情况下，束B传递通过透镜PL，该透镜将束B聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器件(和干涉量测器件IF)，可准确地移动衬底台WT，例如以便使不同目标部分C定位于束PB的路径中。类似地，第一定位器件可用于例如在从图案形成装置库机械地检索图案形成装置MA之后或在扫描期间，相对于束B的路径来准确地定位图案形成装置MA。通常，将借助于长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)(其未被明确描述)来实现物体台MT、WT的移动。然而，在步进器(相对于步进扫描工具)的状况下，图案形成装置台MT可仅连接至短行程致动器，或可被固定。

可以两种不同模式来使用所描述的工具：

在步进模式中，将图案形成装置台MT保持基本上静止，并且将整个图案形成装置图像一次性投影(即，单次“闪光”)到目标部分C上。然后，使衬底台WT在x方向和/或y方向上移位，使得束PB可照射不同的目标部分C；

在扫描模式中，基本上适用相同的情境，除了在单次“闪光”中不曝光给定的目标部分C。替代地，图案形成装置台MT可在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)上以速度v移动，使得投影束B遍及图案形成装置图像进行扫描；同时发生的是，衬底台WT以速度V＝Mv在相同或相对方向上同时地移动，其中M为透镜PL的放大率(通常，M＝1/4或1/5)。以这种方式，可在不必损害分辨率的情况下曝光相对较大的目标部分C。

图14更详细地示出设备1000，其包括源收集器模块SO、照射系统IL和投影系统PS。源收集器模块SO被构造和配置成使得可将真空环境维持在源收集器模块SO的封闭结构220中。可由放电产生电浆源来形成EUV辐射发射电浆210。可通过气体或蒸气(例如Xe气体、Li蒸气或Sn蒸气)来产生EUV辐射，其中极热电浆210被产生以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。例如，通过造成至少部分离子化电浆的放电来产生极热电浆210。为了辐射的高效产生，可需要为例如10帕斯卡的分压的Xe、Li、Sn蒸汽或任何其他合适气体或蒸汽。在实施例中，提供受激发锡(Sn)电浆以产生EUV辐射。

由热电浆210发射的辐射经由选择的气体障壁或污染物截留器230(在一些状况下，也被称为污染物障壁或箔片截留器)而从源腔室211传递到收集器腔室212中，其中选择的气体障壁或污染物截留器230位于源腔室211中的开口中或后方。污染物截留器230可包括通道结构。污染截留器230还可包括气体障壁，或气体障壁与通道结构的组合。如本领域中已知的，本文中进一步指示的污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道结构。

收集器腔室211可包括可以是所谓的掠入射收集器的辐射收集器CO。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。横穿收集器CO的辐射可被光栅光谱滤光器240反射以沿着由点虚线“O”指示的光轴而聚焦于虚拟源点IF中。虚拟源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器模块被配置为使得中间焦点IF位于封闭结构220中的开口221处或附近。虚拟源点IF为辐射发射电浆210的图像。

随后，辐射横穿照射系统IL，照射系统IL可包括琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24，琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24被配置为提供辐射束21在图案形成装置MA处的期望角度分布，以及在图案形成装置MA处的辐射强度的期望均匀性。基于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处的辐射束21的反射，形成了图案化束26，并且经由反射组件28、30通过投影系统PS将图案化束26成像到由衬底台WT保持的衬底W上。

多于所示出的元件通常可存在于照射光学单元IL和投影系统PS中。取决于光刻设备的类型，可选择地存在光栅光谱滤光器240。另外，可存在比附图中所示出的反射镜更多的反射镜，例如可在投影系统PS中存在比图13所示出的反射组件多1至6个的额外反射组件。

如图14中所说明的收集器光学装置CO被描述为具有掠入射反射器253、254和255的巢套式收集器，这仅仅作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255被设置为围绕光轴O轴向地对称，并且这种类型的收集器光学装置CO可结合放电产生电浆源(通常被称为DPP源)使用。

替代地，源收集器模块SO可以是如图15中所示出的LPP辐射系统的部分。激光器LA被布置为将激光器能量沉积到诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)的燃料中，从而产生具有数十电子伏特的电子温度的高度离子化电浆210。在这些离子的去激发和再结合期间产生的能量辐射由电浆发射、由近正入射收集器光学装置CO收集，并且聚焦到封闭结构220中的开口221上。

本发明的实施例可通过以下条项进一步描述。

1.一种半导体制造过程建模方法，该方法包括：

基于沉积模型预测衬底的沉积轮廓；

使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计；

基于所增强的量测目标设计来预测一个或多个光刻过程参数；并且

基于一个或多个所确定的光刻过程参数来确定对光刻设备的调整。

2.根据条项1所述的方法，其中一个或多个所确定的光刻过程参数包括与衬底的一个或多个层相关联的重叠或对准中的一个或多个。

3.根据条项2所述的方法，其中增强量测目标设计包括基于重叠或对准，将量测目标设计从第一量测目标设计调整为第二量测目标设计。

4.根据条项1所述的方法，其中量测目标设计包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计。

5.根据条项1所述的方法，其中预测沉积轮廓用于确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，并且其中该偏差用于校正不对称引起的扫描仪偏移。

6.根据条项1所述的方法，进一步包括：基于所确定的调整来调整光刻设备，其中调整包括调整光刻设备的剂量、聚焦或光瞳中的一个或多个。

7.根据条项6所述的方法，其中调整光刻设备的剂量、聚焦或光瞳中的一个或多个包括：源辐射束的强度的调整、投影系统透镜的位置的调整、或投影系统孔径的尺寸的调整中的一个或多个，以改进量测目标设计的形状和/或减少由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标沉积轮廓的偏差。

8.根据条项1所述的方法，进一步包括：使用来自物理晶片的层的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。

9.根据条项1所述的方法，其中预测沉积轮廓包括接收预沉积衬底轮廓和沉积选配方案参数，并且基于沉积选配方案参数模拟在预沉积衬底轮廓上沉积过程来产生预测沉积轮廓。

10.根据条项1所述的方法，其中不对称性包括跨衬底的相应特征的尺寸差异。

11.一种在半导体制造过程中应用沉积模型的方法，该方法包括：

使用沉积模型预测衬底的沉积轮廓；并且

使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计。

12.根据条项11所述的方法，进一步包括使用来自物理晶片的层的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。

13.根据条项12所述的方法，其中沉积模型是机器学习模型，并且校准沉积模型包括训练机器学习模型。

14.根据条项12所述的方法，其中经验横截面轮廓信息包括衬底的电子图像与使用模型产生的衬底的相应电子描绘之间的视觉或尺寸比较。

15.根据条项11-14中的任一项所述的方法，其中量测目标设计包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计。

16.根据条项11-15中的任一项所述的方法，其中使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计包括：预测对准量测目标设计的信号强度并且基于预测信号强度来增强对准量测目标设计。

17.根据条项16所述的方法，其中增强对准量测目标设计包括：调整对准量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案，和/或调整沉积材料，以最大化预测信号强度。

18.根据条项11-15中的任一项所述的方法，其中使用预测沉积轮廓来增强量测目标设计包括：预测重叠量测目标设计的信号强度并且基于预测信号强度来增强重叠量测目标设计。

19.根据条项18所述的方法，其中增强重叠量测目标设计包括：调整重叠量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案，和/或调整沉积材料，以最大化预测信号强度。

20.根据条项11-19中的任一项所述的方法，进一步包括：使用预测沉积轮廓来确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，和使用该偏差来预测所测量的量测目标信号的不对称性分量。

21.根据条项20所述的方法，进一步包括：使用该偏差来校正不对称性引起的扫描仪偏移。

22.根据条项21所述的方法，校正包括：去除所测量的量测目标信号的不对称性分量。

23.根据条项22所述的方法，其中去除所测量的量测目标信号的不对称性分量包括：从所测量的量测目标信号中减去不对称性分量。

24.根据条项20-23中的任一项所述的方法，其中基于预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差来预测量测目标信号的不对称性分量。

25.根据条项11所述的方法，进一步包括基于增强的量测目标设计来预测重叠和/或对准。

26.一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质具有记录于其上的指令，所述指令在由计算机执行时实施根据条项1-25中的任一项所述的方法。

27.一种半导体制造过程建模方法，该方法包括：

获得衬底的沉积轮廓；并且

使用沉积轮廓来调整量测目标设计。

28.根据条项27所述的方法，进一步包括基于所调整的量测目标设计来预测一个或多个光刻过程参数。

29.根据条项27所述的方法，进一步包括基于一个或多个所确定的光刻过程参数来确定对光刻设备的调整。

30.根据条项27所述的方法，其中获得沉积轮廓包括通过使用沉积模型来产生预测沉积轮廓。

31.根据条项29所述的方法，其中量测目标设计包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计，并且

其中一个或多个所确定的光刻过程参数包括与衬底的一个或多个层相关联的重叠或对准中的一个或多个。

32.根据条项27所述的方法，其中调整量测目标设计包括：

预测量测目标设计的信号强度；并且

根据预测信号强度来修改量测目标设计。

33.根据条项32所述的方法，其中修改量测目标设计包括：调整量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案，和/或调整沉积材料，以最大化预测信号强度。

34.根据条项30所述的方法，其中预测沉积轮廓用于确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，并且其中该偏差用于校正不对称性引起的扫描仪偏移。

35.根据条项29所述的方法，其中所确定的调整包括：调整光刻设备的剂量、聚焦或光瞳中的一个或多个，其中光刻设备的剂量、聚焦或光瞳中的一个或多个的调整包括源辐射束的强度的调整、投影系统透镜的位置的调整、或投影系统孔径的尺寸的调整中的一个或多个，以改善量测目标设计的形状和/或减少由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标沉积轮廓的偏差。

36.根据条项30所述的方法，其中产生预测沉积轮廓包括：使用来自物理晶片的处理层的经验横截面轮廓信息来校准沉积模型。

37.根据条项30所述的方法，其中产生预测沉积轮廓包括：接收预沉积衬底轮廓和沉积选配方案参数，并且基于沉积选配方案参数模拟在预沉积衬底轮廓上沉积过程来产生预测沉积轮廓。

38.根据条项34所述的方法，其中不对称性包括遍及衬底的相应特征的尺寸差异。

39.根据条项36所述的方法，其中沉积模型是机器学习模型，并且校准沉积模型包括训练机器学习模型。

40.根据条项30所述的方法，进一步包括使用预测沉积轮廓来确定由不对称性引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，并且使用该偏差来预测所测量的量测目标信号的不对称性分量，并且校正不对称性引起的扫描仪偏移，其中校正包括去除所测量的量测目标信号的不对称性分量。

41.根据条项27所述的方法，其中调整所述量测目标设计包括：模拟重叠或对准测量信号或其他扫描仪量测标记信号的响应。

42.一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质具有其上记录的指令，当由计算机执行该指令时，实施根据条项27-41中的任一项所述的方法。

本文中公开的内容可模拟或以数学方式模型化用于使子波长特征成像的任何通用成像系统，并且可尤其对能够产生越来越短波长的新兴成像技术有用。已经在使用的新兴技术包括能够通过使用ArF激光器产生193nm波长并且甚至能够通过使用氟激光器产生157nm波长的EUV(极紫外)、DUV光刻。此外，EUV光刻能够通过使用同步加速器或通过利用高能电子来撞击材料(固体或电浆)而产生在20-5nm的范围内的波长，以便产生该范围内的光子。

虽然本文中公开的内容可用于在诸如硅晶片的衬底上进行成像，但应理解的是，所公开的本发明可与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如，用于在除了硅晶片之外的衬底上进行成像的光刻成像系统。另外，所公开元件的组合和子组合可包括单独的实施例。例如，使用预测沉积轮廓以(1)增强量测目标设计，和/或(2)确定由不对称性所引起的预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差可包括单独的实施例，和/或可将这些特征一起使用在相同实施例中。

以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在不脱离下文阐述的权利要求范围的情况下如所描述的进行修改。

Claims (15)

1.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有其上记录的指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时实施以下方法：

获得衬底的沉积轮廓，其中所述获得衬底的沉积轮廓包括通过使用沉积模型来产生预测沉积轮廓；并且

使用所述沉积轮廓来调整量测目标设计。

2.根据权利要求1所述的介质，其中所述方法进一步包括基于所调整的量测目标设计来预测一个或多个光刻过程参数。

3.根据权利要求2所述的介质，其中所述方法进一步包括基于一个或多个所确定的光刻过程参数来确定对光刻设备的调整。

4.根据权利要求3所述的介质，其中所述量测目标设计包括对准量测目标设计或重叠量测目标设计，并且

其中一个或多个所确定的光刻过程参数包括与所述衬底的一个或多个层相关联的重叠或对准中的一个或多个。

5.根据权利要求1所述的介质，其中调整所述量测目标设计包括：

预测所述量测目标设计的测量信号强度；并且

根据预测信号强度来修改所述量测目标设计。

6.根据权利要求5所述的介质，其中修改所述量测目标设计包括：调整所述量测目标设计的一个或多个尺寸和/或图案，和/或调整沉积材料，以最大化所述预测信号强度。

7.根据权利要求1所述的介质，其中所述预测沉积轮廓用于确定由不对称性引起的所述预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，并且其中该所述偏差用于校正不对称性引起的扫描仪偏移。

8.根据权利要求3所述的介质，其中所确定的调整包括：调整所述光刻设备的剂量、聚焦或光瞳中的一个或多个，其中所述光刻设备的剂量、聚焦或光瞳中的一个或多个的所述调整包括源辐射束的强度的调整、投影系统透镜的位置的调整、或投影系统孔径的尺寸的调整中的一个或多个，以改善所述量测目标设计的形状和/或减少由不对称性引起的所述预测沉积轮廓与目标沉积轮廓的偏差。

9.根据权利要求1所述的介质，其中产生所述预测沉积轮廓包括：使用来自物理晶片的处理层的经验横截面轮廓信息来校准所述沉积模型。

10.根据权利要求4所述的介质，其中产生所述预测沉积轮廓包括：接收预沉积衬底轮廓和沉积选配方案参数，并且基于所述沉积选配方案参数模拟在所述预沉积衬底轮廓上的沉积过程来产生所述预测沉积轮廓。

11.根据权利要求7所述的介质，其中所述不对称性包括跨所述衬底的相应特征的尺寸差异。

12.根据权利要求11所述的介质，其中所述沉积模型是机器学习模型，并且校准所述沉积模型包括训练所述机器学习模型。

13.根据权利要求4所述的介质，进一步包括使用所述预测沉积轮廓来确定由不对称性引起的所述预测沉积轮廓与目标轮廓的偏差，和使用所述偏差来预测所测量的量测目标信号的不对称性分量，并且校正不对称性引起的扫描仪偏移，其中所述校正包括去除所测量的量测目标信号的不对称性分量。

14.根据权利要求1所述的介质，其中调整所述量测目标设计包括：模拟重叠或对准测量信号或其他扫描仪量测标记信号的响应。

15.一种应用沉积模型的方法，包括：

获得衬底的沉积轮廓，其中所述获得包括通过使用沉积模型来产生预测沉积轮廓；并且

使用所述沉积轮廓来调整量测目标设计，其中调整所述量测目标设计包括模拟重叠或对准测量信号或其他扫描仪量测标记信号的响应。