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TW202318098A - 監測微影程序之方法及其相關設備 - Google Patents

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TW202318098A TW111132624A TW111132624A TW202318098A TW 202318098 A TW202318098 A TW 202318098A TW 111132624 A TW111132624 A TW 111132624A TW 111132624 A TW111132624 A TW 111132624A TW 202318098 A TW202318098 A TW 202318098A
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Abstract

本發明揭示一種判定與一微影程序中一或多個特徵在一基板上之置放相關之一置放度量的電腦實施方法。該方法包含：獲得設定資料，該設定資料包含與複數個置放誤差促成因素參數相關之置放誤差促成因素資料及表示良率之良率資料；以及界定用於預測一良率度量之一統計模型，該統計模型係基於一置放度量，該置放度量隨該等置放誤差促成因素參數及相關模型係數而變。基於該設定資料擬合該模型係數，且自該等經擬合模型係數判定該置放度量。

Description

監測微影程序之方法及其相關設備
本發明係關於可用於例如在藉由微影技術進行裝置製造中執行度量衡的度量衡設備及方法。本發明進一步係關於用於在微影程序中監測邊緣置放誤差或相關度量之此等方法。
微影設備為將所需圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化裝置(其替代地稱為光罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分之網路。
在微影程序中，需要頻繁地對所建立之結構進行量測，例如，以用於程序控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為已知的，包括常常用於量測關鍵尺寸(critical dimension；CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(裝置中兩個層之對準準確度)之專用工具。近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。此等裝置將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性(例如，隨波長變化的在單一反射角下之強度；隨反射角變化的在一或多個波長下之強度；或隨反射角變化的偏振)，以獲得可供判定目標之所關注屬性的繞射「光譜(spectrum)」。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中描述之類型的角解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對大(例如，40 μm×40 μm)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。可在國際專利申請案US20100328655A1與US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等國際專利申請案之文件的全文特此係特此以引用方式併入。已公開專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。此等目標可小於照明光點，且可由晶圓上之產品結構圍繞。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用之方式併入本文中。
圖案化效能的監測一直係基於單獨監測程序度量(尤其諸如疊對與CD)。然而，最近，較佳圖案化效能度量為邊緣置放誤差(EPE)。特徵之邊緣之位置係藉由特徵之側向位置(疊對)及特徵之大小(CD)來判定。其中的部分在本質上極局部且隨機，例如取決於局部疊對(LOVL)及局部CD一致性(LCDU)。此外，線邊緣粗糙度(LER)及線寬粗糙度(LWR)可引起極局部之CD變化。此等皆可為EPE效能之重要促成因素。
可經由掃描電子顯微鏡(SEM)檢測直接量測EPE，SEM檢測之實例包括電子束度量衡或電子束檢測。然而，此僅可在完成晶粒之後進行。此外，在SEM量測之前可能需要去封蓋，其為破壞性的且浪費的，且因此造成高成本。由於此原因，可自其他度量重新建構EPE。
將需要提供一種用於重新建構EPE之經改良方法。
在一第一態樣中，本發明提供一種用於判定與一微影程序中一或多個特徵在一基板上之置放相關之一置放度量的電腦程式，該電腦程式包含電腦可讀指令，其經組態以：獲得包含與複數個置放誤差促成因素參數相關之置放誤差促成因素資料及表示良率之良率資料的設定資料；界定用於預測一良率度量之一統計模型，該統計模型係基於一置放度量，該置放度量隨該等置放誤差促成因素參數及相關模型係數而變；基於該設定資料擬合該等模型係數；並且自該等經擬合模型係數判定該置放度量。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優勢，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於繪示性目的來呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示內容，額外實施例對於熟習相關技術者而言將為顯而易見的。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有益的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射或DUV輻射)、圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如，光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩) MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台) WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W，且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化裝置及基板之位置以及圖案化裝置及基板上之特徵的位置之參考。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化裝置支撐件以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，(例如)圖案化裝置是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可採取許多形式；圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所需位置。
本文所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解釋為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中建立圖案的任何裝置。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所需圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所建立之裝置(諸如，積體電路)中之特定功能層。
如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，採用透射圖案化裝置)。或者，該設備可屬於反射類型(例如，採用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列或採用反射光罩)。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化裝置」同義。術語「圖案化裝置」亦可解釋為係指以數位形式儲存用於控制此類可程式化圖案化裝置之圖案資訊的裝置。
本文中所使用之術語「投影系統」應廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用與更一般的術語「投影系統」同義。
微影設備亦可屬於以下類型：基板之至少一部分可由具有相對高的折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中係熟知的，用於增大投影系統之數值孔徑。
在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源與微影設備可為分離實體。在此等情況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係憑藉包括例如合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，舉例而言，當源為水銀燈時，該源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD (若需要)可稱為輻射系統。
照明器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束，以在其截面中具有所需均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於固持於圖案化裝置支撐件MT上之圖案化裝置MA上，且由圖案化裝置而圖案化。在已橫穿圖案化裝置(例如，光罩) MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF (例如干涉裝置、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以例如在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置(例如，倍縮光罩/光罩) MA。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如，倍縮光罩/光罩) MA及基板W。儘管如所繪示之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記稱為切割道對準標記)。類似地，在圖案化裝置(例如，光罩) MA上提供一個以上晶粒的情況下，光罩對準標記可位於晶粒之間。小對準標記亦可在裝置特徵當中包括於晶粒內，在此情況下，需要使該等標記儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或處理條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
可在多種模式中使用所描繪設備。在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上的同時，同步地掃描圖案化裝置支撐件(例如，光罩台) MT及基板台WT (亦即，單一動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化裝置支撐件(例如光罩台) MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單一動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之長度(在掃描方向上)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影設備及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式係已知的。在所謂「無光罩」微影中，可程式化圖案化裝置固持為靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可採用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站(曝光站EXP及量測站MEA)，該等基板台可在該兩個站之間交換。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且執行各種預備步驟。此能夠實質上增加設備之產出量。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF不能夠在基板台處於量測站以及處於曝光站時量測該基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知且可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時對接在一起，且接著在基板台進行曝光時不對接。
如圖2中所展示，微影設備LA形成微影製造單元LC (有時亦稱為叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板，在不同處理設備之間移動基板，且隨後將基板遞送至微影設備之裝載盤LB。常常統稱為塗佈顯影系統(track)之此等裝置係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確且一致地曝光由微影設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、關鍵尺寸(CD)等之屬性。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET接收已在微影製造單元中處理之基板W中的一些或全部。將度量結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地進行檢測而使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。此外，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
在度量衡系統MET內，使用檢測設備以判定基板之屬性，且特別是判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在層與層之間變化。檢測設備可整合至微影設備LA或微影製造單元LC中，或可為單獨裝置。為了實現最快速量測，需要使檢測設備在曝光之後立即量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛像(latent image)具有極低對比度(在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與彼等尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差)，且並非所有檢測設備皆具有足夠敏感度來進行潛像之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(post-exposure bake step，PEB)之後進行量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板執行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可稱為半潛像。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測(此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除)，或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。後一可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3(a)中展示適合用於本發明之實施例的度量衡設備。應注意，此僅為合適之度量衡設備之一個實例。替代的合適度量衡設備可使用EUV輻射，諸如(例如) WO2017/186483A1中所揭示之EUV輻射。圖3(b)中更詳細地繪示目標結構T及用以照明目標結構之量測輻射的繞射射線。所繪示之度量衡設備屬於已知為暗場度量衡設備之類型。度量衡設備可為單機裝置，或併入於例如量測站處之微影設備LA中抑或微影製造單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光學軸線係由點線O表示。在此設備中，由源11 (例如氙氣燈)發射之光藉由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而導向至基板W上。此等透鏡以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由界定在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處稱為(共軛)光瞳平面)中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角範圍。詳言之，可藉由在透鏡12與14之間之一平面(其為物鏡光瞳平面之一背向投影影像)中插入合適形式之孔徑板13來進行此選擇。在所繪示之實例中，孔徑板13具有不同形式(標記為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成一偏離軸線照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N自僅出於描述目的被指明為「北」之方向偏離軸線地提供。在第二照明模式中，孔徑板13S用以提供類似照明，但自標記為「南」之相反方向提供照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地為暗黑，此係因為在所需照明模式外部之任何不必要光將干涉所需量測信號。
如圖3(b)中所展示，在基板W垂直於物鏡16之光學軸線O的情況下置放目標結構T。基板W可由一支撐件(未圖示)支撐。與軸線O成一角度而照射於目標結構T上的量測輻射射線I產生一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)，在下文中稱為一對互補繞射階。應注意，該對互補繞射階可為任何更高階對；例如，+2、-2對等，而不限於一階互補對。應記住，在過度填充之小目標結構的情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標結構T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。因為板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微擴散。根據小目標之點擴散函數(point spread function)，各階+1及-1將在一角度範圍內而進一步擴散，而非如所展示之單一理想射線。應注意，可設計或調整目標結構之光柵間距及照明角度，以使得進入物鏡之一階射線與中心光學軸線緊密對準。圖3(a)及圖3(b)所繪示之射線被展示為稍微偏離軸線，純粹係為了使其能夠在圖中被更容易地區分。
由基板W上之目標結構T繞射的至少0階及+1階係由物鏡16收集，且經返回導向穿過光束分光器15。返回至圖3(a)，藉由指明標記為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而繪示第一及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光學軸線之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，+1繞射射線(標註為+1(N))進入物鏡16。相反，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(標記為1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束來在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標結構之繞射光譜(光瞳平面影像)。各繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較與對比若干階。由感測器19捕獲之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或歸一化一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重新建構之許多量測目的。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕獲之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，此處之術語「影像」在廣泛意義上使用。因而，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不如此形成光柵線之影像。
位置誤差可歸因於疊對誤差(常常稱為「疊對」)而出現。疊對為相對於第二曝光期間之第二特徵在第一曝光期間置放第一特徵時的誤差。微影設備藉由在圖案化之前將各基板與參考件準確地對準來最小化疊對誤差。此係藉由使用對準感測器量測基板上之對準標記之位置完成。可在美國專利申請公開案第US 2010-0214550號中找到關於對準工序之更多資訊，該公開案以全文引用的方式併入本文中。舉例而言，圖案尺寸標定(例如CD)誤差可在基板相對於微影設備之焦平面並未正確地定位時出現。此等焦點位置誤差可與基板表面之非平整度相關聯。微影設備旨在藉由在圖案化之前使用位準感測器量測基板表面構形而最小化此等焦點位置誤差。在後續圖案化期間應用高度校正以幫助確保圖案化裝置至基板上之正確成像(聚焦)。可在美國專利申請公開案第US 2007-0085991號中找到關於位準感測器系統之更多資訊，該公開案以全文引用之方式併入本文中。
除微影設備LA及度量衡設備MT以外，亦在裝置生產期間使用一或多個其他處理設備。蝕刻站(圖中未展示)在圖案曝光至抗蝕劑中之後處理基板。蝕刻站將圖案自抗蝕劑轉印至抗蝕劑層下方之一或多個層中。通常，蝕刻係基於施加電漿介質。可例如使用基板之溫度控制或使用電壓控制環來導向電漿介質從而控制一或多個局部蝕刻特性。可在PCT專利申請公開案第WO 2011-081645號及美國專利申請公開案第US 2006-016561號中找到關於蝕刻控制之更多資訊，其以全文引用之方式併入本文中。
在裝置之製造期間，需要使得使用諸如微影設備或蝕刻站之一或多個處理設備處理基板之程序條件保持穩定，使得特徵之屬性保持在某些管制限制內。程序之穩定性對於諸如IC之電氣裝置的功能部分之特徵(亦稱為產品特徵)特別重要。為了有助於確保穩定處理，程序控制能力應就位。程序控制涉及監測處理資料與用於程序校正之構件之實施，例如基於處理資料之一或多個特性控制處理設備。程序控制可基於藉由度量衡設備MT進行之週期性量測，常常稱為「進階程序控制」(亦進一步稱為APC)。可在美國專利申請公開案第US 2012-008127號中找到關於APC之更多資訊，該公開案以全文引用之方式併入本文中。典型APC實施涉及對基板上之度量衡特徵之週期性量測，從而監測及校正與一或多個處理設備相關聯之漂移。度量衡特徵反映了對產品特徵之處理變化之回應。度量衡特徵對程序變化之敏感度相比於對產品特徵之敏感度可能不同。在彼情況下，可判定所謂的「度量衡對裝置」偏移(亦稱為MTD)。此MTD偏移之一個原因係實際產品結構比散射量測或成像量測所需之目標結構之大小小得多(多個數量級)，且此大小差可引起不同參數行為(例如，度量衡目標之圖案置放及所得疊對可不同於實際結構之圖案置放及所得疊對)。為了模仿產品特徵之行為，度量衡目標內之特徵可被製得較小(例如，具有與產品結構可相當的大小，其可稱為依解析度疊對ARO)，併入經分段特徵、輔助特徵或具有特定幾何形狀及/或尺寸之特徵。謹慎設計之度量衡目標理想地應以與產品特徵相似之方式對程序變化作出回應。可在PCT專利申請公開案第WO 2015-101458號中找到關於度量衡目標設計之更多資訊，該公開案以全文引用之方式併入本文中。
在另一方法中，可直接對產品結構執行度量衡。此可使用例如掃描電子顯微鏡(SEM)或電子束度量衡設備來完成。然而，此等裝置對於商業(大容量製造HVM)環境中之程序控制而言通常過慢。稱為裝置內度量衡IDM之另一替代方案可包含使用基於散射計之度量衡設備來直接量測產品結構(例如，具有足夠正則化)。此產品結構可具有足夠正則化以使得其可充當有效繞射光柵。諸如圖3中所繪示之現代散射量測工具具有(至少)量測此等小結構上之基於不對稱性之度量(例如，疊對)的能力。
邊緣置放誤差(EPE)可界定為兩個邊緣之相對置放的容限。超出或小於所設計EPE邊限的EPE可例如由於在兩個層及/或特徵之間不提供正確電連接或絕緣而使得局部裝置特徵失效；所設計EPE邊限的任何偏差的量值愈大，則失效的機率愈大。EPE變化(例如，在單一機器/卡盤/倍縮光罩的情境中)可由貢獻程序參數的數目變化引起，該等貢獻程序參數可包括例如：兩個層之疊對、CD均一性(CDU)及兩個層的線寬度粗糙度(LWR)。
全域參數與局部參數兩者皆貢獻於EPE預算。舉例而言，全域參數可包括以下中之一或多者：全域疊對、全域關鍵尺寸(CD)、全域傾斜與連續層中之構造之間的全域接觸區域(CA)/全域EPE、關鍵尺寸均一性(CDU)、線寬度粗糙度(LWR)或線邊緣粗糙度(LER)。局部參數可包括以下中之一或多者：局部CD、局部疊對(LOVL)、局部CA/局部EPE、局部傾斜、局部側壁角(SWA)、局部線置放。特定言之，局部參數尤其會在過小而不能使用諸如散射計之一些相對快速度量衡工具來量測的空間尺度(例如，通常跨越大於變化的該空間尺度的區域(光點大小)來對信號進行積分的空間尺度)下表現，且因此當前使用SEM (例如，電子束工具)或類似工具來進行監測。
對於關鍵圖案化層，相對於如過去通常之情形使用單獨的疊對與CD度量，需要基於諸如EPE度量之置放度量來監測、控制與設定微影程序。此類組合度量方法提供改良之準確度。
可使用例如SEM (電子束)度量衡工具來直接量測EPE。然而，僅在完成所有相關層的所有圖案化步驟之後才可執行此直接量測。此外，此度量衡可為破壞性的(需要對裝置進行去封蓋)，從而致使所量測裝置成為廢料。預期EPE度量將與局部裝置電測試量測(諸如電壓對比(VC)等)高度相關，且因此將指示良率。
由此，EPE度量可在監測與控制應用中自諸如疊對與CD (例如，CD隨機度量衡)之所量測促成因素參數值來重新建構。現有EPE重新建構方法係基於幾何形狀的；例如其使用相關的兩個層之圖案的幾何形狀來基於電子束或其他SEM度量衡裝置之視場(FOV)中的其促成因素的局部統計而界定用於重新建構EPE之公式。此基於幾何形狀之重新建構方法可在以下步驟中概述： 1.自一或多個設定晶圓獲得疊對、CD及VC資料。 a.      VC資料可包含良好位元之數目(例如，其符合指示可操作性之準則)與FOV中之位元(例如，來自電子束影像)的總數目的比率。無論使用何種度量衡技術，皆可使用良好/可操作(或相反，失效/不可操作特徵)的任何良率代理或量度；電壓對比僅為實例技術。 b.      CD資料可包括各別層(例如，第一層及第二層)在FOV中之局部CD分佈資料，例如，自電子束影像或其他合適CD度量衡方法。 c.      疊對資料可包含FOV中之所關注層之間的全域疊對。此可自電子束影像或自任何其他疊對度量衡方法(例如，光學度量衡，諸如基於繞射之疊對、基於微繞射之疊對、裝置內度量衡疊對)來量測。 2.挑選分佈分位數值(
Figure 02_image001
)，且根據下式計算Q%處之重新建構之EPE (
Figure 02_image003
)：
Figure 02_image005
其中
Figure 02_image007
為經設計EPE邊限，
Figure 02_image009
為中間分位數處之疊對(中間疊對)，
Figure 02_image011
為層1之CD度量，且
Figure 02_image013
為層2之CD度量。 3.比較
Figure 02_image003
與VC資料的相關性，例如VC成功位元百分比。 4.以Q之不同值重複步驟2及3； 5.挑選在步驟3中展示最佳相關性之Q值。
在此幾何形狀方法中存在一些顯著限制。一個此類限制為在幾何公式中不可能包括多個分位數值統計。由於使用某些分位數值統計，可能存在關鍵資訊的丟失。幾何模型中之基本假設為促成因素係獨立的。然而，實務上，由於度量衡程序與普遍變化根本原因中之瑕疵，促成因素之間可能存在交叉相關。此外，所包括之EPE促成因素中不存在靈活性。如已陳述，EPE可取決於疊對與CD之外的參數(例如，LWR)，且因此可藉由將其他EPE促成因素包括在模型中來獲得改良之效能。缺乏此類相關促成因素可能引入偏差，且因此理想地，應針對由於遺漏與所包括促成因素相關之促成因素而引入的任何偏差來對模型進行校正。
為了解決使用僅幾何形狀驅動之方法的缺點，現將描述資料驅動式置放度量或EPE重新建構方法。圖4為描述此資料驅動式EPE重新建構方法的流程圖。
在步驟400處，獲得設定資料。設定資料可包含與針對上文所論述之基於幾何形狀之方法描述的相同疊對、CD與VC資料(且同樣地，該方法之步驟1可適用於此步驟)。更一般而言，VC資料可為指示特定特徵或特徵之組合是否將起作用之任何良率資料或失效分析資料(無論自電壓對比度量衡方法獲得，或其他方法獲得)。各層之CD分佈資料可包含任何合適的分佈量度，諸如任何合適的CD平均值、CD之標凖偏差或CD的99百分位數。此外，如將解釋，用於此實施例中之模型為靈活的，且可包括疊對與CD之外的一或多個EPE促成因素變數。
在步驟410處，界定提供指示良率或良率代理度量之預測的統計模型。此良率代理可為例如基於與FOV相關聯之EPE促成因素之數目的量測的樣本(例如，度量衡工具的FOV內)中之成功VC位元的數目。模型可基於廣義線性模型(GLM)技術，且可支援以下結構屬性： a) 良率度量或良率代理度量(例如，每樣本區域或FOV之成功或良好VC位元的數目)可包含具有機率𝑝為良好的二項式分佈。在良率度量自身不適用於二項式分佈的情況下，則可根據所使用度量調適此分佈。 b) 機率𝑝可藉由使用例如依據統計參數而界定之標準常態累積分佈函數(CDF) 𝑝=𝜙(𝜎×𝑚+𝜇)而將經校正置放度量或EPE度量𝑚映射至[0, 1]域而獲得，其中𝜎為校正EPE度量m之標度的參數，𝜇為校正EPE度量m之偏移的參數，且𝜙為標準常態分佈之CDF。實務上，可基於對資料之最佳擬合而選擇任何CDF函數。然而，常模之選擇係基於局部容限效應之高斯分佈(Gaussian distribution)的共同假設。 c) EPE度量可為FOV中所量測的EPE促成因素之函數：𝑚=𝑓(𝑋̃𝑂𝑉𝐿, 𝑋̃𝐶𝐷 L1, 𝑋̃𝐶𝐷 L2,⋯)，其中𝑋̃∗指示所量測數量。可使用具有可訓練係數之一階線性模型來實現此函數。更一般而言，此函數可為任何線性或非線性函數；例如，其可為基於對資料之最佳擬合而挑選之由機器學習模型實現的非線性函數。此EPE度量可隨任何所量測或已知置放誤差促成因素或EPE促成因素而變，例如，可隨以下中之一或多者而變：LWR、蝕刻前CD、蝕刻後CD、可影響EPE之任何其他可量測參數，或影響EPE (例如，掃描器設定，蝕刻設定或其他機械設定)之任何一或多個機械設定(例如，劑量設定)。應注意，若EPE度量隨機械設定而變，則線性模型將為不適當的(線性模型對直接量測起作用)，且應使用高階模型。 d) 可外加一或多個視情況選用之約束。舉例而言，可外加度量標度約束。一個此度量標度約束可將度量 m之變化率約束為等於參考疊對量測之變化率：
Figure 02_image016
替代之度量標度約束可包含將度量 m之變化率之量值約束為任一(或任何)層的參考CD量測的變化率的量值的兩倍：
Figure 02_image018
此等度量標度約束係基於EPE之界定；例如，根據界定，EPE與疊對在相同標度上。 另一約束可包含度量偏差約束，在該度量偏差約束中，當度量𝑚等於所設計EPE邊限時，將成功機率約束為一半(𝑝=½)。再次，此係基於EPE之界定。
在步驟420處，擬合函數𝑓之係數(亦即，EPE度量 m)與參數{𝜎, 𝜇}。此擬合步驟可使用基於例如使用二項式機率密度函數(PDF)作為似然函數之最大似然(likelihood)估計的設定資料。儘管描述線性映射，但可使用高階模型。若𝜙與函數𝑓不為常態線性及/或良率參數並非由二項式分佈衍生，則基於交叉驗證之習知模型選擇策略可用以尋找𝜙及函數𝑓與良率參數之似然函數的最佳組合。
在步驟430處，使用重新建構之EPE度量 m用於監測及/或控制微影程序。舉例而言，可將EPE度量轉譯成可用以監測程序之良率機率值。此良率機率值可用以例如做出返工或導引式檢測決策。對於控制實例，有可能觀測到哪些參數引起不良良率，因為自擬合值將明確應改良哪些參數(例如，CD L1、CD L2、疊對)以將良率自所訓練係數/模型帶入至範圍內。可接著判定與應用適用程序之校正以改良良率且將其帶入至範圍內。
在以上描述中，EPE度量依據兩個層之EPE來描述。然而，不一定為此情形。EPE度量可描述超過兩個層之EPE，且因此可隨針對所有相關層之兩個或更多個疊對參數(例如，在層1與層2之間、在層1與層3之間等)及CD(及/或諸如LWR、掃描器設定等其他參數)而變。EPE度量可替代地與單一層相關，例如，無論係關於單一層之兩個程序步驟(例如在雙圖案化程序中)，抑或關於某些量測(諸如「疊對」)與一預期位置值進行比較(亦即，相對於預期位置之一置放誤差)的單一處理步驟。當然，設定資料(例如，在步驟400處獲得)將取決於在步驟410處之模型之參數，此對於熟習此項技術者應為明確的。
圖5(a)為針對先前技術的基於幾何形狀之EPE重新建構方法的VC資料或其他良率代理資料相對於所預測或重新建構的EPE的點圖。圖5(b)為如本文所揭示之資料驅動式EPE重新建構方法的等效點圖。點線表示針對兩個軸線之例示性80%良率臨限值，該兩個軸線將點圖分成四個區：真陽性TP、真陰性TN、假陽性(丟失晶粒)及假陰性FN (假廢料)。可明確地看到，所提議方法(圖5(b))之所預測EPE資料與良率之相關性相比於先前技術方法(圖5(a))要好得多。
本發明之其他實施例揭示於以下經編號條項清單中： 1.     一種判定與在一微影程序中一或多個特徵在一基板上之置放相關之一置放度量的方法，該方法包含： 獲得包含與複數個置放誤差促成因素參數相關之置放誤差促成因素資料及表示良率之良率資料的設定資料； 界定用於預測一良率度量之一統計模型，該統計模型係基於一置放度量，該置放度量隨該等置放誤差促成因素參數與相關模型係數而變； 基於該設定資料擬合至少該等模型係數；並且 自該等經擬合模型係數判定該置放度量。 2.     如條項1之方法，其中該置放度量與兩個或更多個特徵的相對置放相關。 3.     如條項2之方法，其中該兩個或更多個特徵分佈於兩個或更多個層上。 4.     如條項3之方法,其中該等置放誤差促成因素參數至少包含至少一個疊對度量及至少一個關鍵尺寸度量。 5.     如條項4之方法，其中該至少一個疊對度量與一或多對相關層之間的全域疊對相關，且該關鍵尺寸度量與該等相關層中之各者中的局部關鍵尺寸的一統計量度相關。 6.     如條項4或5之方法，其中該至少一個關鍵尺寸度量包含以下中之一或兩者：一蝕刻前關鍵尺寸度量與一蝕刻後關鍵尺寸度量。 7.     如條項2之方法，其中該兩個或更多個特徵處於至少在一第一圖案化步驟及第二圖案化步驟中形成之一單層中。 8.     如條項7之方法，其中該等置放誤差促成因素參數包含形成於該第一圖案化步驟中的該兩個或更多個特徵中的第一特徵與形成於該第二圖案化步驟中的該兩個或更多個特徵中的第二特徵之間的至少一個全域相對位置度量；且該關鍵尺寸度量與針對該等第一特徵與第二特徵中之各者的局部關鍵尺寸的一統計量度相關。 9.     如條項1之方法，其中該置放度量與一或多個特徵相對於一預期位置之置放相關；且 該等置放誤差促成因素參數至少包含描述該一或多個特徵中之各者相對於其預期位置之位置的一位置度量及一或多個特徵中之各者中的局部關鍵尺寸的一統計量度。 10.   如任一前述條項之方法，其中該等置放誤差促成因素參數包含用以形成該一或多個特徵之一微影設備或蝕刻設備的一或多個設定。 11.    如任一前述條項之方法，其中該等置放誤差促成因素參數包含一線寬粗糙度或線邊緣粗糙度度量中之一或多者。 12.   如任一前述條項之方法，其中該良率資料包含或衍生自電壓對比資料。 13.   如條項12之方法，其中該良率資料包含每樣本區域良好位元之數目。 14.   如任一前述條項之方法，其中： 該擬合步驟進一步包含用該等模型係數擬合該統計模型的模型統計參數；且 判定該置放度量之該步驟包含自該等經擬合模型係數及模型統計參數判定該置放度量。 15.   如條項14之方法，其中該良率度量包含一二項式分佈，該二項式分佈具有依據該等統計參數而界定之為良好的相關機率。 16.   如條項15之方法，其中該機率係藉由使用一累積分佈函數而將該置放度量映射至一[0, 1]域而獲得。 17.   如條項16之方法，其中該累積分佈函數包含一常態累積分佈函數。 18.   如條項14至17中任一項之方法，其中該置放度量由一度量偏差約束來約束，該約束在該置放度量等於一所設計置放度量邊限時，將該機率約束至0.5。 19.   如條項14至18中任一項之方法，其中該等統計參數包含校正該置放度量之標度的一參數與校正該置放度量之偏移的一參數。 20.   如任一前述條項之方法，其中該置放度量由一度量標度約束來約束，其中該度量標度約束將該置放度量之變化率約束為等於一參考疊對量測之變化率，或將該置放度量之變化率的量值約束為任何層之一參考關鍵尺寸量測的變化率之量值的兩倍。 21.   如任一前述條項之方法，其中該置放度量包含一邊緣置放誤差度量。 22.   如任一前述條項之方法，其中該擬合步驟基於一最大似然估計使用該設定資料。 23.   如條項22之方法，其中該最大似然估計將一二項式機率密度函數作為一似然函數使用。 24.   如任一前述條項之方法，其中該置放誤差促成因素資料包含置放誤差促成因素參數之所量測及/或已知值。 25.   如任一前述條項之方法，其包含使用該所判定置放度量用於監測及/或控制該微影程序。 26.   如條項25之方法，其包含將該置放度量轉譯成一良率機率值。 27.   如條項25或26之方法，其包含： 自該等經擬合模型係數判定哪些該等置放誤差促成因素參數中之一或多者對於該置放度量之一誤差或偏差具有最大責任；及 針對經判定為具有最大責任之該一或多個置放誤差促成因素參數判定一校正。 28.   一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令當在合適之處理器控制之設備上執行時，使得該處理器控制之設備執行如條項1至27中任一項之方法。 29.   一種電腦程式載體，其包含如條項28之電腦程式。 30.   一種處理設備，其包含： 一處理器；以及 一種電腦程式載體，其包含如條項28之電腦程式。 31.   一種度量衡設備，其包含如條項30之處理設備。 32.   一種微影曝光設備，其包含如條項30之處理設備。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有或約365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5 nm至20 nm範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指代各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
術語目標不應被解釋為意謂僅出於度量衡之特定目的而形成之專用目標。術語目標應被理解為涵蓋具有適合於度量衡應用之屬性的其他結構，包括產品結構。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示內容及指導，希望此等調適及潤飾屬於所揭示實施例之等效物的含義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於藉由實例進行描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於該等教示及該指導進行解釋。
因此，本發明之廣度及範圍不應受上文所描述之例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者來界定。
0:繞射射線 +1:繞射射線 -1:繞射射線 11:源 12:透鏡 12a:透鏡 12b:透鏡 12c:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 14:透鏡 15:光束分光器 17:第二光束分光器 19:感測器 21:孔徑光闌 21a:孔徑光闌 21b:孔徑光闌 22:光學系統 23:感測器 400:步驟 410:步驟 420:步驟 430:步驟 AD:調整器 AS:對準感測器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BK:烘烤板 CH:冷卻板 CO:聚光器 DE:顯影器 EXP:曝光站 FN:假陰性 FP:假陽性 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 I:輻射射線 IF:位置感測器 IL:照明系統/照明器 IN:積光器 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載盤 LC:微影製造單元 LS:位階感測器 M1:光罩對準標記 M2:光罩對準標記 MA:圖案化裝置 MEA:量測站 MET:度量衡系統 MT:圖案化支撐件/支撐結構/度量衡設備 N:北 O:光學軸線 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理器 PW:第二定位器 RF:參考框架 RO:基板處理器/機器人 S:南 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SO:輻射源 T:目標結構 TCU:塗佈顯影系統控制單元 TN:真陰性 TP:真陽性 W:基板 WTa:基板台 WTb:基板台
現在將參考隨附示意性圖式而僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中： 圖1描繪微影設備； 圖2描繪可供使用根據本發明之檢測設備的微影製造單元或叢集； 圖3(a)及圖3(b)示意性地繪示經調適以執行角解析散射量測及暗場成像檢測方法之檢測設備； 圖4為描述根據本發明之一實施例的描述EPE重新建構方法的流程圖；且 圖5為根據本發明之一實施例的針對以下之VC或良率資料相對於所預測或重新建構之EPE的點圖：(a)先前技術的基於幾何形狀的EPE重新建構方法；及(b)資料驅動EPE重新建構方法。
400:步驟
410:步驟
420:步驟
430:步驟

Claims (15)

  1. 一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令當在合適的處理器控制設備上執行時，使得該處理器控制設備判定與一微影程序中一或多個特徵在一基板上的置放相關的一置放度量，該等處理器可讀指令經組態以： 獲得包含與複數個置放誤差促成因素參數相關之置放誤差促成因素資料及表示良率之良率資料的設定資料； 界定用於預測一良率度量之一統計模型，該統計模型係基於一置放度量，該置放度量隨該等置放誤差促成因素參數及相關模型係數而變； 基於該設定資料擬合至少該等模型係數；及 自該等經擬合模型係數判定該置放度量。
  2. 如請求項1之電腦程式，其中該置放度量與兩個或更多個特徵的相對置放相關。
  3. 如請求項2之電腦程式，其中該兩個或更多個特徵分佈於兩個或更多個層上。
  4. 如請求項3之電腦程式，其中該等置放誤差促成因素參數至少包含至少一個疊對度量及至少一個關鍵尺寸度量。
  5. 如請求項之4之電腦程式，其中該至少一個疊對度量與一或多對相關層之間的全域疊對相關，且該關鍵尺寸度量與該等相關層中之各者中的局部關鍵尺寸的一統計量度相關。
  6. 如請求項4或5之電腦程式，其中該至少一個關鍵尺寸度量包含以下中之一或兩者：一蝕刻前關鍵尺寸度量與一蝕刻後關鍵尺寸度量。
  7. 如請求項2之電腦程式，其中該兩個或更多個特徵處於至少在一第一圖案化步驟及第二圖案化步驟中形成之一單層中。
  8. 如請求項7之電腦程式，其中該等置放誤差促成因素參數包含形成於該第一圖案化步驟中的該兩個或更多個特徵中的第一特徵與形成於該第二圖案化步驟中的該兩個或更多個特徵中的第二特徵之間的至少一個全域相對位置度量；且該關鍵尺寸度量與針對該等第一特徵與第二特徵中之各者的局部關鍵尺寸的一統計量度相關。
  9. 如請求項1之電腦程式，其中該置放度量與一或多個特徵相對於一預期位置之置放相關；且 該等置放誤差促成因素參數至少包含描述該一或多個特徵中之各者相對於其預期位置之位置的一位置度量及一或多個特徵中之各者中的局部關鍵尺寸的一統計量度。
  10. 如請求項1至5中任一項之電腦程式，其中該等置放誤差促成因素參數包含用以形成該一或多個特徵之一微影設備或蝕刻設備的一或多個設定。
  11. 如請求項1至5中任一項之電腦程式，其中該等置放誤差促成因素參數包含一線寬粗糙度或線邊緣粗糙度度量中之一或多者。
  12. 如請求項1至5中任一項之電腦程式，其中該良率資料包含或衍生自電壓對比資料。
  13. 如請求項12之電腦程式，其中該良率資料包含每樣本區域良好位元之數目。
  14. 如請求項1至5中任一項之電腦程式，其中： 該擬合步驟進一步包含用該等模型係數擬合該統計模型的模型統計參數；且 判定該置放度量之該步驟包含自該等經擬合模型係數及模型統計參數判定該置放度量。
  15. 如請求項1至5中任一項之電腦程式，其中該擬合步驟基於一最大似然估計使用該設定資料。
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