CN103582819B - 用于提供经改进过程控制的质量度量的方法及系统 - Google Patents

用于提供经改进过程控制的质量度量的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明可包含：从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号；使用多个重叠算法确定所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的多个重叠估计；产生多个重叠估计分布；及利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量，其中每一质量度量与所述所产生的多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量为对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数。

Description

用于提供经改进过程控制的质量度量的方法及系统
相关申请案交叉参考
本申请案涉及且主张来自以下所列示申请案(“相关申请案”)的最早可用有效申请日期的权益(例如，主张除临时专利申请案以外的最早可用优先权日期或依据35USC§119(e)主张临时专利申请案，相关申请案的任何及所有父代申请案、祖父代申请案、曾祖父代申请案等的权益)。
相关申请案：
出于USPTO额外法定要求的目的，本申请案构成申请序列号为61/472,545的2011年4月6日提出申请的将丹尼尔坎德尔(Daniel Kandel)、盖伊科恩(Guy Cohen)、弗拉基米尔莱温斯基(Vladimir Levinski)及诺姆沙皮恩(Noam Sapiens)命名为发明人的标题为“减小重叠度量衡或光刻过程控制中的系统偏置的方法(METHODS TOREDUCE SYSTEMATIC BIAS IN OVERLAY METROLOGY OR LITHOGRAPHYPROCESS CONTROL)”的美国临时专利申请案的正式(非临时)专利申请案。
出于USPTO额外法定要求的目的，本申请案构成申请序列号为61/474,167的2011年4月11日提出申请的将丹尼尔坎德尔(Daniel Kandel)、盖伊科恩(Guy Cohen)、弗拉基米尔莱温斯基(Vladimir Levinski)、诺姆沙皮恩(Noam Sapiens)、亚历克斯舒尔曼(Alex Shulman)及弗拉基米尔卡曼尼特斯基(Vladimir Kamenetsky)命名为发明人的标题为“减小重叠度量衡或光刻过程控制中的系统偏置的方法(METHODS TOREDUCE SYSTEMATIC BIAS IN OVERLAY METROLOGY OR LITHOGRAPHYPROCESS CONTROL)”的美国临时专利申请案的正式(非临时)专利申请案。
出于USPTO额外法定要求的目的，本申请案构成申请序列号为61/509,842的2011年7月20日提出申请的将盖伊科恩(Guy Cohen)、依兰阿米特(Eran Amit)及达纳克莱因(Dana Klein)命名为发明人的标题为“用于以更好准确度计算可校正值的方法(METHODS FOR CALCULATING CORRECTABLES WITH BETTERACCURACY)”的美国临时专利申请案的正式(非临时)专利申请案。
出于USPTO额外法定要求的目的，本申请案构成申请序列号为61/597,504的2012年2月10日提出申请的将盖伊科恩(Guy Cohen)、达纳克莱因(Dana Klein)及依兰阿米特(Eran Amit)命名为发明人的标题为“用于以更好准确度计算可校正值的方法(METHODS FOR CALCULATING CORRECTABLES WITH BETTERACCURACY)”的美国临时专利申请案的正式(非临时)专利申请案。
出于USPTO额外法定要求的目的，本申请案构成申请序列号为61/598,140的2012年2月13日提出申请的将丹尼尔坎德尔(Daniel Kandel)、弗拉基米尔莱温斯基(Vladimir Levinski)、诺姆沙皮恩(Noam Sapiens)、盖伊科恩(Guy Cohen)、达纳克莱因(Dana Klein)、依兰阿米特(Eran Amit)及伊莉娜艾克斯坦(Irina Vakshtein)命名为发明人的标题为“用于使用质量度量计算可校正值的方法(METHODS FORCALCULATING CORRECTABLES USING A QUALITY METRIC)”的美国临时专利申请案的正式(非临时)专利申请案。
技术领域
本发明大体来说涉及一种用于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的方法及系统。
背景技术
制作例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常包含使用大量半导体制作过程以形成半导体装置的各种特征及多个层级而处理例如半导体晶片的衬底。举例来说，光刻为涉及将图案从光罩转印到布置于半导体晶片上的抗蚀剂的半导体制作过程。半导体制作过程的额外实例包含但不限于化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可在单个半导体晶片上制作成一布置且接着分离成个别半导体装置。
在半导体制造过程期间的各种步骤处使用度量衡过程来监视并控制一个或一个以上半导体层过程。举例来说，使用度量衡过程来测量晶片的一个或一个以上特性(例如在过程步骤期间形成于晶片上的特征的尺寸(例如，线宽度、厚度等))，其中可通过测量所述一个或一个以上特性而确定过程步骤的质量。一种此类特性包含重叠误差。重叠测量大体规定第一经图案化层相对于安置于其上方或下方的第二经图案化层对准的准确程度或第一图案相对于安置于同一层上的第二图案对准的准确程度。重叠误差通常是借助具有形成于工件(例如，半导体晶片)的一个或一个以上层上的结构的重叠目标确定的。所述结构可呈光栅的形式，且这些光栅可为周期性的。如果适当地形成两个层或图案，那么一个层或图案上的结构往往相对于另一个层或图案上的结构对准。如果未适当地形成两个层或图案，那么一个层或图案上的结构往往相对于另一个层或图案上的结构偏移或不对准。重叠误差为在半导体集成电路制造的不同阶段处所使用的图案中的任何图案之间的不对准。通常，对跨越裸片及晶片的变化的理解限于固定取样且因此仅针对已知选定地点检测重叠误差。
此外，如果晶片的经测量特性(例如，重叠误差)为不可接受的(例如，超出所述特性的预定范围)，那么可使用一个或一个以上特性的测量来更改过程的一个或一个以上参数使得通过所述过程制造的额外晶片具有可接受的特性。
在重叠误差的情形中，可使用重叠测量来校正光刻过程以便使重叠误差保持在所要限度内。举例来说，可将重叠测量馈送到计算可由操作者用来更好地对准晶片处理中所使用的光刻工具的“可校正值”及其它统计的分析例程中。
因此，至为关键的是，尽可能准确地测量一组度量衡目标的重叠误差。一给定组的重叠度量衡测量中的不准确度可由各种各样的因素引起。一种此类因素为存在于给定重叠目标中的瑕疵。目标结构不对称性代表导致重叠测量不准确度的大多数重要类型的目标瑕疵中的一者。重叠目标不对称性以及目标瑕疵与给定度量衡技术的相互作用可导致重叠测量中的相对大的不准确度。因此，提供一种适合于减轻晶片的一个或一个以上重叠目标中的重叠目标不对称性的影响的系统及方法为合意的。
发明内容
揭示一种用于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的计算机实施的方法。在一个方面中，一种方法可包含但不限于：从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号，每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应，所述多个重叠度量衡测量信号是利用第一测量配方获取的；通过对所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者应用多个重叠算法而确定每一重叠度量衡测量信号的多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布；及利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量，其中每一质量度量与所述所产生的多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量为对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数。
所述方法可进一步包含：从针对所述多个度量衡目标所产生的所述多个质量度量的分布沿着至少一个方向识别所述多个度量衡目标中的具有大于选定离群值水平的质量度量的一个或一个以上度量衡目标；确定多个经校正度量衡目标，其中所述多个经校正度量衡目标从所述多个度量衡目标排除具有偏离超过选定离群值水平的质量度量的所述经识别一个或一个以上度量衡目标；及利用所述所确定的多个经校正度量衡目标计算一组可校正值。
另外，所述方法可包含：从跨越所述批晶片中的所述晶片的所述一个或一个以上场分布的所述多个度量衡目标获取至少额外多个重叠度量衡测量信号，所述至少额外多个重叠度量衡测量信号中的每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应，所述至少额外多个重叠度量衡测量信号是利用至少额外测量配方获取的；通过对所述至少额外多个测量信号中的每一重叠测量信号应用所述多个重叠算法而确定所述至少额外多个重叠测量信号中的每一者的至少额外多个重叠估计，所述至少额外多个重叠估计中的每一者是利用所述重叠算法中的一者确定的；通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述至少额外多个重叠测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生至少额外多个重叠估计分布；及利用所述所产生的至少额外多个重叠估计分布产生至少额外多个质量度量，其中所述至少额外多个质量度量中的每一质量度量与所述所产生的至少额外多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，所述至少额外多个质量度量中的每一质量度量为所述至少额外多个重叠估计分布中的对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数；通过将关联于所述第一测量配方的所述第一多个质量度量的分布与关联于所述至少一个额外测量配方的所述至少额外多个质量度量的分布进行比较而确定过程测量配方。
在另一方面中，一种方法可包含但不限于：从一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场的一个或一个以上度量衡目标获取度量衡测量信号；通过对所述所获取的度量衡测量信号应用多个重叠算法而确定多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；利用所述多个重叠估计产生重叠估计分布；及利用所述所产生的重叠估计分布产生所述一个或一个以上度量衡目标的质量度量，所述质量度量为所述所产生的重叠估计分布的宽度的函数，所述质量度量经配置以针对不对称重叠测量信号为非零，所述质量度量为所述所产生的重叠估计分布的宽度的函数，所述质量度量进一步为存在于从相关联度量衡目标获取的度量衡测量信号中的不对称性的函数。
揭示一种用于提供一组过程工具可校正值的计算机实施的方法。在另一方面中，一种方法可包含但不限于：获取跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标中的每一度量衡目标的重叠度量衡结果；获取与每一所获取的重叠度量衡结果相关联的质量度量；利用每一度量衡目标的所述所获取的重叠度量衡结果及所述相关联质量度量结果确定每一度量衡目标的经修改重叠值，其中每一度量衡目标的所述经修改重叠值为至少一个材料参数因数的函数；计算多个材料参数因数的一组可校正值及与所述组可校正值对应的一组残差；确定所述材料参数因数的适合于使所述组残差至少实质上最小化的值；及识别与所述组至少实质上最小化的残差相关联的一组可校正值。
揭示一种用于识别过程工具可校正值的变化的计算机实施的方法。在一个方面中，一种方法可包含但不限于：获取跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标中的每一度量衡目标的重叠度量衡结果；获取与每一所获取的重叠度量衡结果相关联的质量度量；利用每一度量衡目标的所述所获取的重叠度量衡结果及质量函数确定所述多个度量衡目标的多个经修改重叠值，所述质量函数为每一度量衡目标的所述所获取的质量度量的函数；通过利用所述多个经修改重叠值确定用于对所述多个度量衡目标的所述所获取的重叠度量衡结果及所述相关联质量度量的多个随机选定取样中的每一者的一组过程工具可校正值而产生多个组的过程工具可校正值，其中所述随机取样中的每一者具有相同大小；及识别所述多个组的过程工具可校正值的变化。
揭示一种用于产生度量衡取样计划的计算机实施的方法。在一个方面中，一种方法可包含但不限于：从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号，每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应；通过对所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者应用多个重叠算法而确定每一重叠度量衡测量信号的多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布；利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量，其中每一质量度量与所述所产生多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数；及利用所述多个度量衡目标的所述所产生的第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划。
揭示一种用于提供过程签名映射的计算机实施的方法。在一个方面中，一种方法可包含但不限于：在光罩上形成多个代理目标；在晶片上形成多个装置相关目标；通过将在光刻过程之后及在所述晶片的第一蚀刻过程之前从所述多个代理目标获取的第一组度量衡结果与在所述晶片的所述第一蚀刻过程之后从所述多个代理目标获取的至少第二组度量衡结果进行比较而确定随跨越所述晶片的位置而变的第一过程签名；使所述第一过程签名与特定过程路径相关；通过对所述晶片的所述多个装置相关目标执行第一组度量衡测量而测量在所述第一蚀刻过程之后的装置相关偏置，所述装置相关偏置为度量衡结构与所述晶片的装置之间的偏置；确定随跨越所述晶片的位置而变的所述晶片的每一额外过程层及每一额外非光刻过程路径的额外蚀刻签名；测量在所述晶片的每一额外过程层及每一额外非光刻过程路径之后的额外装置相关偏置；及利用所述所确定的第一蚀刻签名及所述额外蚀刻签名中的每一者以及所述第一所测量装置相关偏置及每一额外装置相关偏置产生过程签名映射数据库。
揭示一种用于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的系统。在一个方面中，系统可包含但不限于：度量衡系统，其经配置以从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号，每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应，所述多个重叠度量衡测量信号是利用第一测量配方获取的；及计算系统，其经配置以：通过对所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者应用多个重叠算法而确定每一重叠度量衡测量信号的多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布；及利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量，其中每一质量度量与所述所产生多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量为对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数。
应理解，前述大体说明及以下详细说明两者仅为示范性及解释性且不必限制所主张的本发明。并入本说明书中并构成本说明书的一部分的所附图式图解说明本发明的实施例，且与所述大体说明一起用以解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员可通过参考附图更好地理解本发明的众多优点，在附图中：
图1A图解说明根据本发明的一个实施例的具有对称目标结构的度量衡目标的截面图。
图1B图解说明根据本发明的一个实施例的具有不对称目标结构的度量衡目标的截面图。
图2图解说明根据本发明的一个实施例的具有不对称目标结构的度量衡目标及具有一个以上焦点的照明的影响的截面图。
图3图解说明根据本发明的一个实施例的具有不对称目标结构的度量衡目标及具有一个以上波长的照明的影响的截面图。
图4A图解说明根据本发明的一个实施例的从处于多个波长下的对称目标结构获得的模型化数据。
图4B图解说明根据本发明的一个实施例的从处于多个波长下的不对称目标结构获得的模型化数据。
图5图解说明根据本发明的一个实施例的适合于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的系统的框图图式。
图6图解说明根据本发明的一个实施例的适合于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的方法的概念图。
图7A图解说明根据本发明的一个实施例的适合于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的方法的流程图。
图7B图解说明根据本发明的一个实施例的具有多个场的半导体晶片的俯视平面图。
图7C图解说明根据本发明的一个实施例的具有多个度量衡目标的半导体晶片以及晶片的多个场中的每一者的俯视平面图。
图8A图解说明根据本发明的一个实施例的随晶片的表面上的位置而变的一组模型化重叠不准确度数据。
图8B图解说明根据本发明的一个实施例的从多个度量衡目标获得的一组模型化质量度量数据。
图9图解说明根据本发明的替代实施例的用于度量衡目标离群值移除的方法的流程图。
图10图解说明根据本发明的替代实施例的用于重叠测量配方增强的方法的流程图。
图11图解说明根据本发明的一个实施例的从处于两个不同波长下的多个度量衡目标获得的一组模型化质量度量数据。
图12A图解说明根据本发明的替代实施例的用于过程工具可校正值计算的方法的流程图。
图12B图解说明根据本发明的替代实施例的描绘为参数因数α的函数的重叠残差的一组数据。
图13图解说明根据本发明的替代实施例的用于识别若干组过程工具可校正值的变化的方法的流程图。
图14图解说明根据本发明的替代实施例的用于产生一个或一个以上度量衡取样计划的方法的流程图。
图15A到15C图解说明根据本发明的替代实施例的描绘处于不同的低质量目标移除水平下的质量度量云数据的若干组数据。
图16A到16D图解说明根据本发明的替代实施例的描绘处于不同的低质量目标移除水平下的残差数据及R2数据的若干组数据。
图17A到17B图解说明根据本发明的替代实施例的描绘在具有及不具有低质量目标替换的情况下的质量度量云数据的若干组数据。
图18A到18B图解说明根据本发明的替代实施例的描绘在具有及不具有低质量目标替换的情况下的残差数据及R2数据的若干组数据。
图19图解说明根据本发明的替代实施例的多个目标质量分区的俯视图。
图20A图解说明根据本发明的替代实施例的光刻控制回路的框图图式。
图20B图解说明根据本发明的替代实施例的用于提供过程签名映射的方法的流程图。
图20C图解说明根据本发明的替代实施例的随晶片上的位置而变的光刻后/蚀刻后偏置的概念图。
图20D图解说明根据本发明的替代实施例的经执行以量化度量衡结构与装置之间的偏置的装置相关度量衡的概念图。
图20E图解说明根据本发明的替代实施例的配备有过程签名映射器的光刻控制回路的框图图式。
图20F图解说明根据本发明的替代实施例的用于产生过程签名映射器可校正值的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考图解说明于所附图式中的所揭示的标的物。
大体参考图1A到19，根据本发明描述一种用于提供适合于改进半导体晶片制作过程中的过程控制的质量度量的方法及系统。重叠不准确度起源于各种各样的因素。一种此类因素包含一组所取样重叠度量衡目标中的一者或一者以上中的不对称目标结构(例如，底部目标层或顶部目标层)的存在。重叠目标不对称性的存在可导致给定重叠目标的测量中的几何模糊性。几何重叠模糊性继而可导致经由与重叠度量衡过程本身的非线性相互作用的系统误差增强。净效应可导致显著重叠不准确度(达10nm)。本发明涉及一种用于提供经配置以量化与从所取样半导体晶片的各种度量衡目标获得的每一重叠测量信号相关联的重叠不准确度的质量度量的方法及系统。本发明进一步涉及利用质量度量来经由离群值目标移除及度量衡配方改进或优化改进过程控制。
进一步认识到，在质量度量产生及分析之后，可接着使用本发明的度量衡测量来计算用以校正用以对半导体晶片执行给定过程的相关联过程工具的校正值(称为“可校正值”)。
如遍及本发明所使用，术语“可校正值”大体指可用以校正光刻工具或扫描仪工具的对准以相对于重叠性能改进对后续光刻图案化的控制的数据。在一般意义上，可校正值通过提供反馈及前馈以改进过程工具对准而允许在预定义合意的限度内进行晶片过程。
如遍及本发明所使用，术语“度量衡情境”指度量衡工具与度量衡目标的特定组合。然而，在给定度量衡情境内，存在可在其下执行度量衡测量的广泛的可能度量衡设置。
如遍及本发明所使用，术语“晶片”大体指由半导体或非半导体材料形成的衬底。举例来说，半导体或非半导体材料包含但不限于单晶硅、砷化镓及磷化铟。晶片可包含一个或一个以上层。举例来说，此些层可包含但不限于抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导电材料。许多不同类型的此些层为此项技术中已知的，且如本文中所使用的术语晶片打算涵盖可在其上形成所有类型的此些层的晶片。
典型半导体过程包含按批进行的晶片处理。如本文中所使用，一“批”为共同处理的晶片的群组(例如25个晶片的群组)。所述批中的每一晶片由来自光刻过程工具(例如，步进机、扫描仪等)的许多曝光场组成。在每一场内可存在多个裸片。裸片为最终变成单个芯片的功能单元。在产品晶片上，重叠度量衡目标通常放置于划线区中(举例来说，在场的4个拐角中)。此为通常无围绕曝光场的外围(及裸片外部)的电路的区域。在一些例子中，将重叠目标放置于为裸片间而非场的外围处的区域的道路中。将重叠目标放置于产品晶片上于主要裸片区内是相当罕见的，因为电路迫切需要此区。然而，工程及特性化晶片(非产品晶片)通常遍及其中不涉及此些限制的场的中心具有许多重叠目标。
形成于晶片上的一个或一个以上层可经图案化或未经图案化。举例来说，晶片可包含多个裸片，每一裸片具有可重复的经图案化特征。此些材料层的形成及处理可最终产生完整装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文中所使用的术语晶片打算涵盖在其上制作此项技术中已知的任何类型的装置的晶片。
图1A及1B图解说明对称度量衡及不对称度量衡目标的截面图。认识到，图1A及1B的度量衡目标可包含第一层(例如，过程层)目标结构及第二层(例如，抗蚀剂层)目标结构。举例来说，如图1A中所展示，重叠度量衡目标100可包含过程层结构104及对应抗蚀剂层目标结构102。此外，由于度量衡目标100的对称性质，因此与第一层(例如，过程层)目标104及第二层(例如，抗蚀剂层)目标102相关联的重叠106被良好界定。如此，在理想化度量衡目标100的对应重叠度量衡测量中不存在模糊性。相比之下，图1B图解说明包含具有不对称度的目标结构112的非理想度量衡目标110。在此意义上，目标110包含对称过程层目标结构114及不对称抗蚀剂层目标结构112。抗蚀剂层目标结构112中的不对称性是由于目标结构112的壁角116a与116b不相等(即，左壁角116a为90°且右壁角116b不等于90°)而形成的。因此，目标110的过程层结构114具有良好界定的对称中心，而目标110的抗蚀剂层结构112缺乏良好界定的对称中心。两个层之间的此对称性差异继而形成抗蚀剂层结构112中的几何模糊性。举例来说，相对于抗蚀剂层结构112的顶部118a界定的重叠不同于相对于抗蚀剂层结构112的底部118b界定的重叠。与不对称抗蚀剂层结构112相关联的此模糊性继而形成并非良好界定的重叠116。进一步注意到，如果给定度量衡测量工具对重叠标记不对称性敏感，那么不对称性(例如图1B中所描绘的所述不对称性)的存在可导致所测量信号中的增强的不对称性，从而导致重叠测量不准确度。
此项技术中已知，度量衡工具设置可影响度量衡测量的结果。如此，所测量重叠并非仅由属于论述中的层的结构之间的偏移界定。借助于第一实例，当选择不同的测量焦点平面时，测量结果可系统地变化。借助于第二实例，当在测量中利用不同照明光谱时，测量的结果也可系统地(即，随着照明选择非随机地)变化。这些效应可归因于至少两个来源。第一来源与度量衡目标本身相关。举例来说，如图2中所展示，如果目标轮廓为不对称的，那么度量衡系统的焦点平面的偏移将导致度量衡结果的明显横向偏移。以此方式，与第一焦距F1相关联的照明可与顶部层目标结构202的顶部表面强烈相互作用，而具有焦距F2的照明可在顶部层目标结构202的底部表面处强烈相互作用。因此，顶部结构202与底部结构204之间的重叠测量206可包含对应重叠模糊性208。
替代地，如图3中所展示，如果存在具有光谱相依吸收特性的层(例如但不限于与隐埋层中的不对称目标结构组合的多晶硅或碳硬掩模)，那么所测量重叠可随照明光谱而变。以此方式，取决于讨论中的特定材料及入射照明，与第一波长相关联的照明可仅穿透材料层到第一深度(dλ1)，其中第二波长的照明可穿透到另一深度(dλ2)。由于此差异，因此不同照明将以不同方式与底部层的目标结构304相互作用。如此，顶部结构302与底部结构304之间的重叠测量306可包含对应重叠模糊性308。如本文中所进一步更详细地论述，本发明的一个方面提供一种适合于识别优化或至少改进重叠测量结果的测量配方的所述组参数的系统及方法。
注意到，即使度量衡系统是名义上完美的且不诱发度量衡结果的工具诱发的移位或任何其它形式的系统性偏置，这些模糊性仍存在。散射测量度量衡中特别重要的额外目标相关特性与通常对度量衡目标内的不止单个单元执行度量衡的事实相关。还通过本文中所描述的方法估计关联于此单元与单元变化性的度量衡模糊性。照明不对称性的来源可包含但不限于：i)先前层及当前层两者的侧壁角不对称性；ii)当前层与先前层的高度差；iii)所测量层与其下方的层之间的中间层之间的高度差；iv)因局部缺陷而引起的变化。
以下说明是对不对称性诱发的重叠准确度的理论解释。在基于成像的重叠度量衡的情形中，所收集图像的对应于具有不对称性的目标层的部分可书写为：
(方程式1)
其中a0、a+1、a-1…对应于用以形成图像的信号的电场的不同衍射级的振幅，且φ0、φ+1、φ-1…对应于用以形成图像的信号的相位。信号对称性的假设可表示为：
针对每一n，a+n＝a-n且φ+n＝φ-n (方程式2)
由于电场的相位确定信号的几何中心，因此对相位对称性的破坏对应于几何重叠模糊性。此外，对振幅a+n及a-n的对称性的破坏导致可显著超过几何模糊性的重叠不准确度。举例来说，在其中大多数测量误差来自第一衍射级的情形中，重叠不准确度Δ表达为：
Δ ≈ P 2 π · ( φ + 1 - φ - 1 2 + α · a + 1 - a - 1 a + 1 + a - 1 ) (方程式3)
其中α为与度量衡配置相关联的一个或一个以上材料参数(例如，波长、焦点、照明角度等等)的函数。方程式3中的第一项表示几何模糊性。预期对于适合的重叠目标设计，可实现小于1nm的几何模糊性。另外，方程式3的第二项表示与给定度量衡技术对重叠目标不对称性的敏感度相关联的额外不准确度。对于一些材料参数，α可取达10的值，在此情形中方程式3的第二项导致达或大于5nm的大的重叠不准确度。
出于简化的目的，上文假设在重叠目标的仅一个层(例如，过程层或抗蚀剂层)中存在给定重叠目标的不对称性。进一步假设目标结构在本质上为周期性的，其具有周期P。然而，认识到，可在其中在两个目标层中存在不对称性且所述目标为非周期性的情形中实现类似结果。
在基于衍射的重叠(DBO)度量衡的情形中，重叠标记由若干光栅上光栅结构组成，根据上文所描述的假设，所述光栅上光栅结构中的一者为对称的且另一者为不对称的。认识到，重叠可从计算为第+1个衍射级与第-1个衍射级之间的差的信号提取。此微分信号可表达为：
(方程式4)
其中an，m表示来自由来自不对称光栅的第n个衍射级及来自对称光栅的第m个衍射级组成的光栅上光栅标记的第(n+m)个衍射级的振幅。如同基于成像的重叠度量衡一样，在其中大多数信号误差由来自不对称光栅的第一衍射级产生的情形中，不准确度Δ呈以下形式：
Δ ≈ P 2 π · ( φ + 1,0 - φ - 1,0 2 + α · a + 1,0 - a - 1,0 a + 1,0 + a - 1,0 ) (方程式5)
其中α再次取决于与度量衡配置相关联的一个或一个以上材料参数(例如，波长、焦点、照明角度等等)。此处，第一项还对应于预期针对良好设计的重叠标记小于1nm的几何模糊性。第二项决定超过所述模糊性的不准确度。在DBO度量衡的情形中，第二项可达到达或大于10nm的振幅。注意到，在一般意义上，与成像重叠度量衡相比，DBO度量衡可对重叠标记不对称性更敏感。本文中认识到，此可归因于在基于成像的重叠度量衡的情形中在更广泛的波长及角度范围上平均所测量信号的事实。由于不同波长及角度造成不同不准确度，因此平均起作用以在统计上减小所观察到的不准确度。
图4A及4B图解说明照明波长及不对称角度对目标的所测量重叠的影响。如图4A中所展示，在对称目标的情形中，照明波长对所测量波长的偏差没有影响。相比之下，如图4B中所展示，照明波长在家庭用水的情形中对所测量重叠有强烈影响。
图5图解说明用于提供适合于改进半导体晶片制作过程中的过程控制的质量度量的系统500。在一个实施例中，系统500可包含度量衡系统502，例如经配置以在半导体晶片506的经识别位置处执行重叠度量衡的重叠度量衡系统504。在另一实施例中，度量衡系统502可经配置以接受来自系统500的另一子系统的指令以便实施指定度量衡计划。例如，度量衡系统502可接受来自系统500的一个或一个以上计算系统508的指令。在接收到来自计算系统508的指令后，度量衡系统502可即刻在所提供指令中所识别的半导体晶片506的位置处执行重叠度量衡。如稍后将论述，由计算机系统508提供的指令可包含经配置以产生与系统502的每一重叠测量相关联的一个或一个以上质量度量的质量度量产生器算法512。
图6图解说明根据本发明的一个实施例的质量度量产生过程的概念性图解。质量度量产生过程600可包含对一个或一个以上所获取的(例如，使用相关联度量衡工具所获取的)度量衡信号602应用N数目个重叠算法604(例如，重叠算法1、重叠算法2及重叠算法3)以便计算N个重叠估计(例如，重叠估计1、重叠估计2及重叠估计3)。接着，基于此些经计算重叠估计的跨度或分布，可产生晶片的每一所取样度量衡目标的质量度量608。在此意义上，针对每一重叠度量衡目标所获得的质量度量608为随所述组所应用重叠算法而变的重叠结果的变化的量度或估计。
本文中注意到，本发明的质量度量提供对给定度量衡目标的相关联重叠结果的准确度的定量评估。在此意义上，晶片的度量衡目标的每一重叠值伴随着与讨论中的目标的特定重叠测量的准确度相关的对应质量度量。进一步预期，本发明的质量度量可适用于所有成像度量衡目标，例如但不限于BiB、AIM、Blossom及多层AIMid。
再次参考图5，在另一方面中，注意到，质量度量产生器算法512的结果可用于各种各样的目的。在一个实施例中，系统500可包含重叠测量配方优化器514。重叠测量配方优化器514经配置以利用本发明的所述组所产生质量度量作为输入来计算最优或经改进重叠测量配方的算法。就此来说，重叠测量配方优化器514可利用从所述组所测量度量衡目标获取的多组质量度量来确定优化重叠准确度的度量衡测量配方(例如，照明波长、滤波配置、偏振配置、照明角度等等)。进一步认识到，可对所述批晶片中的同一晶片或其它晶片上的后续重叠测量实施配方优化器算法514的结果。在此意义上，可将经改进或经优化度量衡配方(使用配方优化器514计算)反馈到度量衡系统502。本文中将进一步更详细地论述使用本发明的所产生质量度量的配方优化。
在另一实施例中，系统500可包含度量衡目标离群值移除器516。度量衡目标离群值移除器516为经配置以利用本发明的所述组所产生质量度量作为输入来识别并移除离群值度量衡目标的算法。就此来说，离群值移除器516可识别具有大的质量度量值的度量衡目标并因此识别大的重叠不准确度，且出于后续过程工具可校正值计算的目的而将其忽略。应认识到，在可校正值计算中对离群值目标的移除为有利的，因为其在可校正值计算中更着重于具有更大准确度的那些目标，借此改进可校正值计算。本文中将进一步更详细地论述使用本发明的所产生质量度量的度量衡目标离群值移除。
在另一实施例中，系统500可包含取样计划产生器519。取样计划产生器519为经配置以利用本发明的所产生质量度量作为输入来产生一个或一个以上重叠度量衡取样计划的算法。就此来说，取样计划产生器519形成允许赋予经识别高质量目标较大加权且赋予低质量度量衡目标较小加权的取样计划，例如二次取样计划。在另一方面中，取样计划产生器519可形成通过增加对一群组的经识别低质量目标的取样率而减轻低质量目标的存在的取样计划。本文中将进一步更详细地论述使用本发明的所产生质量度量的度量衡取样计划产生。
在另一实施例中，系统500可包含可校正值产生器518。可校正值产生器518为经配置以使用所产生质量度量来产生一组或一组以上过程工具可校正值的算法。注意到，由计算机系统508计算的可校正值可接着反馈到系统500的过程工具，例如扫描仪工具或光刻工具。进一步注意到，可校正值产生器518可利用本发明的其它分析例程的输出以便计算一组过程工具可校正值。举例来说，本发明的可校正值产生器518可在计算所述组过程工具可校正值之前利用离群值移除算法516的输出。本文中将进一步更详细地论述过程工具计算。
在一个实施例中，一个或一个以上计算机系统508可经配置以接收在对一批晶片中的一个或一个以上晶片的取样过程中由度量衡系统502(例如，重叠度量衡系统504)执行的一组测量值。一个或一个以上计算机系统508可进一步经配置以使用来自所述取样过程的所接收测量值来计算或识别一组质量度量、经优化测量配方、一组高值目标(即，识别离群值目标以从可校正值计算移除)或一组过程工具可校正值。此外，一个或一个以上计算机系统508可接着将指令传输到相关联过程工具(例如，扫描仪工具或光刻工具)以调整所述过程工具。或者及/或另外，计算机系统508可用以监视所述系统的一个或一个以上过程工具。在此意义上，在剩余分布的残差超过预定水平的情况下，计算机系统508可能使所述批晶片‘不通过’。继而，可能将所述批晶片‘再加工’。
应认识到，上文及遍及本发明的其余部分所描述的步骤可由单个计算机系统508或(或者)多个计算系统508实施。此外，系统500的不同子系统(例如度量衡系统502)可包含适合于实施上文所描述的步骤的至少一部分的计算系统。因此，上文说明不应解释为对本发明的限制而仅为说明。
在另一实施例中，一个或一个以上计算机系统508可将指示从本文中所描述的过程中的任一者导出的一组过程工具可校正值的指令传输到一个或一个以上过程工具。此外，一个或一个以上计算机系统508可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。
在另一实施例中，计算机系统508可以此项技术中已知的任何方式通信地耦合到度量衡系统502或过程工具。举例来说，一个或一个以上计算机系统508可耦合到度量衡系统502的计算机系统(例如，重叠度量衡系统504的计算机系统)或过程工具的计算机系统。在另一实例中，度量衡系统502及过程工具可由单个计算系统控制。以此方式，系统500的一个或一个以上计算系统508可耦合到单个度量衡-过程工具计算机系统。此外，系统500的一个或一个以上计算系统508可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体从其它系统接收及/或采集数据或信息(例如，来自检验系统的检验结果、来自另一度量衡系统的度量衡结果或从例如KLA-科磊(Tencor)公司的KT分析器的系统计算的过程工具可校正值)。以此方式，所述传输媒体可充当计算系统508与系统500的其它子系统之间的数据链路。此外，计算系统508可经由传输媒体将数据发送到外部系统。例如，计算机系统508可将经计算质量度量、过程工具可校正值、经优化测量配方发送到独立于所描述系统500之外存在的单独度量衡系统。
计算系统508可包含但不限于个人计算机系统、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或此项技术中已知的任何其它装置。大体来说，术语“计算机系统”可广义定义为涵盖具有执行来自存储器媒体的指令的一个或一个以上处理器的任何装置。
实施例如本文中所描述的那些方法的方法的程序指令510可经由载体媒体520传输或存储于载体媒体520上。所述载体媒体可为传输媒体，例如导线、缆线或无线传输链路。所述载体媒体还可包含例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘或者磁带的存储媒体。
图5中所图解说明的系统500的实施例可如本文中所描述地进一步配置。另外，系统500可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。
图7A是图解说明在用于提供适合于改进半导体晶片制作过程中的过程控制的质量度量的方法700中所执行的步骤的流程图。在第一步骤702中，可使用第一选定测量配方从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号。在此意义上，可针对所述多个度量衡目标中的每一度量衡目标获取度量衡测量信号。在一个实施例中，度量衡过程可测量跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个目标的一个或一个以上特性(例如，重叠误差)。在另一实施例中，可利用本文中先前所描述的系统500的度量衡系统502(例如，重叠度量衡系统504)获取所述一个或一个以上度量衡信号。以此方式，可经由数据链路(例如，有线或无线信号)将使用度量衡系统502获取的度量衡信号传输到计算系统508。
在一个实施例中，方法700包含在至少一批晶片中的一个或一个以上晶片上的多个测量点处对所述一个或一个以上晶片执行重叠度量衡测量。如图7B及7C中所展示，所述测量点可包含一个或一个以上晶片506上的一个或一个以上场752。举例来说，如图7B中所展示，晶片506包含形成于其上的多个场752。虽然图7B中展示晶片506上的特定数目及布置的场752，但晶片上的场的数目及布置可取决于(举例来说)形成于晶片上的装置而变化。可在形成于晶片506上的多个场752处及在至少第一批中的其它晶片上的多个场处执行测量。可对形成于所述场中的装置结构及/或形成于所述场中的测试结构执行测量。另外，在所述场中的每一者中执行的测量可包含在度量衡过程期间执行的所有测量(例如，一个或一个以上不同测量)。
在另一实施例中，在取样过程中测量的所有测量点可包含给定批次中的晶片的每一所测量场内的多个目标。举例来说，如图7C中所展示，形成于晶片506上的场752可包含多个目标754。虽然图7B中展示场752中的特定数目及布置的目标754，但场752中的目标754的数目及布置可取决于(举例来说)形成于晶片506上的装置而变化。目标754可包含装置结构及/或测试结构。因此，在此实施例中，可对形成于每一场752中的任何数目个目标754执行测量。所述测量还可包含在度量衡过程期间执行的所有测量(例如，一个或一个以上不同测量)。
在另一实施例中，在取样步骤中所执行的测量的结果包含有关测量过程的变化的信息。可以此项技术中已知的任何方式确定测量的变化(例如，标准偏差、变化量等)。由于测量的变化将大体指示过程或过程偏离的变化，因此在取样步骤中所测量的晶片的批次数可取决于过程或过程偏离而变化。在此步骤中识别或确定的变化来源可包含任何变化来源，包含但不限于重叠变化、晶片的其它特性的变化、批与批变化、晶片与晶片变化、场与场变化、侧与侧变化、变化的统计来源等等或其任何组合。
在额外方面中，可利用第一选定测量配方从晶片的一个或一个以上度量衡目标获取所述一个或一个以上度量衡信号。所属领域的技术人员将认识到，度量衡配方可包含大量的参数选择。举例来说，测量配方可包含但不限于照明波长、照明角度、焦点、滤波器特性、偏振等等。在如本文中将进一步更详细地描述的本发明的其它方面中，可部分地使用通过过程流程700所产生的质量度量结果优化或至少改进由系统500实施的度量衡配方。
适合于在本发明中实施的度量衡过程及系统大体描述于2008年4月22日提出申请的第12/107,346号美国专利申请案中，所述申请案以引用方式并入本文中。
在第二步骤704中，可通过对每一重叠度量衡测量信号应用多个重叠算法而确定步骤302的重叠度量衡测量信号中的每一者的多个重叠估计。
在一个方面中，可对从晶片506的所述选定多个度量衡目标中的每一者获取的每一度量衡信号应用若干个不同算法以便确定每一度量衡信号的重叠估计。举例来说，可将每一重叠估计算法1到N应用于从晶片的一组所测量度量衡目标中的每一者获取的每一信号，每一算法计算每一目标的独立重叠估计。在另一方面中，所实施算法中的每一者可经配置以提供对称信号的精确对称中心。然而，在信号为对称的情况下，所述多个算法中的各种算法可提供近似对称中心的不同估计。在此意义上，具有非零不对称度的度量衡目标将致使算法1…N计算所测量的每一目标的目标重叠的不同值。
在第三步骤706中，可通过利用步骤704中所形成的所述组重叠估计产生来自度量衡目标中的每一者的度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生一组重叠估计分布。就此来说，对于晶片的所述所测量多个目标中的每一目标，可将由算法1到N所产生的各种估计收集成单个重叠估计分布。如此，步骤706形成每一所测量度量衡目标的重叠估计分布。本文中进一步注意到，几何重叠模糊性以及重叠模糊性增强表现为每一经分析度量衡信号的重叠估计分布的量值中的扩展函数或跨度。如此，给定度量衡信号的重叠模糊性越大，一组相关联的重叠估计(借助步骤704的算法1到N产生)的跨度或宽度就越大。
在第四步骤708中，可产生多个质量度量。在一个方面中，可利用过程700的步骤706中所产生的重叠估计分布产生多个质量度量值。就此来说，使所述所产生质量度量中的每一者与步骤706的重叠估计分布中的一者相关联。每一所产生质量度量为对应重叠估计分布的宽度或跨度的函数且表示与从给定度量衡目标获取的给定信号相关联的重叠模糊性及不准确度的量度或估计。在另一方面中，步骤708的质量度量经配置以针对完美对称的信号为零，且与关联于给定不对称信号的重叠不准确度成比例。注意到，为了使对称信号产生零的质量度量值，步骤704的重叠算法中的每一者必须经配置以产生所述对称信号的同一重叠估计。针对每一重叠度量衡目标所获取的质量度量为随所述组所应用重叠算法而变的重叠结果的不对称性诱发的变化的量度或估计。如此，对与从一个或一个以上度量衡目标获取的一组重叠测量值相关联的一个或一个以上质量度量值的分析提供用于分析不对称性诱发的重叠不准确度的‘度量’。
图8A图解说明根据本发明的重叠不准确度映射。图8A的晶片映射800图解说明相关联重叠信号的重叠不准确度的方向及量值。在此意义上，映射800中的箭头的X分量及Y分量分别对应于在X重叠及Y重叠上的不准确度。图8B图解说明根据本发明的实施例的所产生多个质量度量。注意到，图8B的每一质量度量对应于所述组所取样度量衡目标中的一度量衡目标。进一步注意到，质量度量分布或质量度量‘云’在X-Y方向上越广阔，对应重叠度量衡测量就越不准确。如本文将进一步更详细地论述，用于减小质量度量云的大小的方法及系统包含离群值移除及配方优化。
在本发明的另一实施例中，可在实施质量度量产生过程700之前针对工具诱发的移位(tool induced shift，TIS)校正从一组所测量度量衡目标中的每一者获取的重叠度量衡信号。此为特别有利的，因为本发明的质量度量经配置以检测存在于所获取度量衡信号中的任何不对称性，包括由度量衡系统的光学器件形成的不对称性。因此，对于具有产生显著TIS的光学组件的度量衡系统502，首先对所获取度量衡信号应用TIS校正，从而允许对目标诱发的重叠不准确度进行更准确评估为有利的。
图9图解说明根据本发明的另一实施例的描绘额外过程流程900的流程图。过程流程900涉及利用过程700中所产生的质量度量来识别晶片的所取样组度量衡目标中的离群值度量衡目标。在步骤902中，识别所述多个度量衡目标中的一个或一个以上离群值度量衡目标。就此来说，可识别显示显著偏离所取样目标中的其它度量衡目标的分布的质量度量值的质量度量的度量衡目标。例如，如图8B中所展示，识别三个离群质量度量值(如以圆圈分界)。这些离群值质量度量值与所述多个所取样度量衡目标中的具有高不对称度(与非离群值目标相比)且因此具有高重叠不准确度的度量衡目标对应。本文中认识到，可以此项技术中已知的任何方式实施对过程700中所产生的质量度量分布中的离群值的识别。在此意义上，可使用任何定量分析程序包来识别度量衡目标离群值。此外，度量衡目标的质量度量可由用户或经由以阈值定义及分析例程编程的统计分析程序包自动地定义为离群值。就此来说，举例来说，系统500可经编程以基于以下各项自动地识别离群值质量度量值：i)所取样目标的质量度量的量值超过选定水平；或ii)最离群质量度量值的选定百分比(例如，将最大10％的质量度量定义为离群的)。在用户选择的情形中，可将质量度量分布(例如，图8B的质量度量分布)显示于系统500的显示装置(未展示)上。接着，用户可人工地选择被认为是离群值的质量度量值。
在第二步骤904中，可通过排除步骤902中所识别的离群值目标而产生一组经校正度量衡目标。就此来说，可通过从用于可校正值计算的度量衡目标移除步骤902的所识别离群值度量衡目标而形成所述组经校正度量衡目标。
在第三步骤906中，利用步骤904中所形成的所述组经校正度量衡目标计算一组过程工具可校正值。在此意义上，仅使用所述组经校正度量衡目标中剩余的度量衡目标的重叠信息来计算所述组重叠可校正值。在另一步骤中，可将经由计算系统508计算的过程工具可校正值传输到以通信方式耦合的过程工具(例如，步进机或扫描仪)。使用重叠度量衡结果计算过程工具(例如，步进机或扫描仪)可校正值大体描述于2011年1月25日颁布且以引用方式并入本文中的第7,876,438号美国专利中。
图10图解说明根据本发明的另一实施例的描绘额外过程流程1000的流程图。过程流程1000涉及利用过程700中所产生的质量度量来识别经改进或经优化重叠测量配方。在第一步骤1002中，可利用至少额外测量配方获取来自多个度量衡目标的额外多个重叠度量衡测量信号。在第二步骤1004中，可通过对所述至少额外多个测量信号中的每一重叠测量信号应用多个重叠算法而确定所述至少额外多个重叠测量信号中的每一者的至少额外多个重叠估计。在第三步骤1006中，可通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述至少额外多个重叠测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生至少额外多个重叠估计分布。在第四步骤1008中，可利用所产生的至少额外多个重叠估计分布产生至少额外多个质量度量。在第五步骤1010中，可通过将关联于第一测量配方的第一多个质量度量的分布与关联于至少一个额外测量配方的所述至少额外多个质量度量的分布进行比较而确定经改进或经优化过程测量配方。
就此来说，可通过针对每一质量度量产生循环借助不同的目标测量配方多次执行质量度量产生过程而找出经改进或可能最优的重叠测量配方。举例来说，在第一循环中，可使用用第一测量配方执行的一组重叠测量找出所取样度量衡目标的质量度量。接着，在第二循环中，可使用用第二测量配方执行的一组重叠测量找出所取样度量衡目标的质量度量，其中第二配方相对于第一配方发生变化(例如，波长发生变化，焦点位置发生变化，照明方向发生变化等等)。接着，可将在每一质量度量产生循环中所获取的质量度量的多个分布彼此进行比较以便识别出产生最小质量度量分布的测量配方。
图11图解说明使用第一滤波器及第二滤波器获得的质量度量分布。如由X-Y质量度量分布中的较小空中分布所图解说明，滤色器2提供对应重叠度量衡测量的较小不准确度。因此，当在后续度量衡测量中在滤波器1与滤波器2之间选择时，使用滤波器2将提供增加的重叠准确度且继而提供经改进过程工具可校正值。进一步认识到，此过程可针对任何数目个配方参数(例如，波长、焦点位置、照明方向、偏振配置、滤波器配置等等)以递增方式重复任何次数(例如，1、2、3或直到且包含N次反复)。
图12A是图解说明根据本发明的实施例的用于提供过程工具可校正值的方法1200中所执行的步骤的流程图。过程1200涉及基于过程700的所产生质量度量计算一组过程工具可校正值。在第一步骤1202中，获取跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标中的每一度量衡目标的重叠度量衡结果。在一个实施例中，可通过利用度量衡系统502对度量衡目标执行一个或一个以上重叠度量衡测量而获取多个度量衡目标中的每一度量衡目标的重叠度量衡结果。在第二步骤1204中，可获取与每一所获取重叠度量衡结果相关联的质量度量。在一个实施例中，可利用与遍及本发明所描述的各种方法及实施例相一致的过程产生所述质量度量。如此，在获取所述组测量度量衡目标中的每一者的度量衡结果后，系统500可即刻计算所述度量衡测量中的每一者的质量度量。
在第三步骤1206中，可确定每一度量衡目标的利用每一度量衡目标的所获取重叠度量衡结果及相关联质量度量结果的经修改重叠值。在一个方面中，每一度量衡目标的经修改重叠值为度量衡情境的至少一个材料参数因数a(例如，取决于波长、焦点位置、照明角度等等)的函数。举例来说，所述经修改重叠可书写为：
OVLaccurate＝OVLmeasured+f(QM) (方程式6)
其中OVLaccurate表示经修改重叠，OVLmeasured表示所测量重叠，且f(QM)表示取决于与度量衡目标中的每一者相关联的质量度量(QM)的质量函数。在一个实施例中，所述质量函数可由相对于材料参数因数a呈线性的函数表示。在此情形中，所述经修改重叠可书写为：
OVLaccurate＝OVLmeasured+αQM (方程式7)
其中α再次表示材料参数因数，其中QM表示所计算的质量度量或本发明的重叠测量中的每一者。本文中认识到，方程式7的上文质量函数并非限制性的且仅应解释为说明性的。预期质量函数f(QM)可呈各种各样的数学形式。
在第四步骤1208中，可计算多个材料参数因数的可校正值函数及与所述可校正值函数对应的一组残差。就此来说，可使参数α变化且可针对每一α值计算与每一可校正值函数相关联的残差。在另一方面中，可实施此项技术中已知的任何类型的可校正值函数以便拟合OVLaccurate。例如，所述可校正值函数可包含线性或更高阶可校正值函数。利用此项技术中已知的可校正值函数中的一者或一者以上，可产生一系列可校正值函数(每a值一个)。举例来说，可针对a1、a2、a3及直到且包含aN计算可校正值函数及对应残差。用于计算校正值的函数大体描述于2011年1月25日颁布的第7,876,438号美国专利中，所述专利的全文以引用方式并入本文中。
在第五步骤1210中，确定适合于使所述组残差至少实质上最小化的材料参数因数的值。就此来说，可分析与a1…aN中的每一者相关联的残差以确定产生最小重叠残差水平的a值。举例来说，图12B图解说明绘制针对若干个a值中的每一者计算的来自步骤1208的一组残差值的曲线图1220以及对应的趋势线1222。如在图12B中所观察到，对于所述组给定残差，近似-3.66的a值产生给定度量衡情境的最小残差值。
在步骤1212中，可识别与所述组至少实质上最小化残差相关联的所述组可校正值。举例来说，为说明步骤1210中所提供的残差最小化，可使用相对于a最小化的残差计算一组可校正值。进一步预期可在分析所述批晶片中的后续晶片期间应用步骤1210中所识别的a以便找出与那些后续晶片相关的可校正值。
在另一实施例中，可将步骤1212中所产生的所述组可校正值传输到一个或一个以上过程工具(例如，步进机或扫描仪)。在额外方面中，可在分析之前对所获取多个重叠度量衡测量信号应用TIS校正过程以便减小存在于所述信号中的TIS诱发的不对称性。
图13是图解说明在用于识别过程工具可校正值的变化的方法1300中执行的步骤的流程图。在步骤1302中，可获取跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标中的每一度量衡目标的重叠度量衡结果。在一个实施例中，可通过利用度量衡系统502对多个度量衡目标执行一个或一个以上重叠度量衡测量而获取所述度量衡目标中的每一度量衡目标的重叠度量衡结果。
在步骤1304中，获取与每一所获取重叠度量衡结果相关联的质量度量。在一个实施例中，可利用与遍及本发明所描述的各种方法及实施例相一致的过程产生所述质量度量。如此，在获取所述组测量度量衡目标中的每一者的度量衡结果后，系统500可即刻计算所述度量衡测量中的每一者的质量度量。
在步骤1306中，确定所述多个度量衡目标的利用每一度量衡目标的所获取重叠度量衡结果及质量函数的多个经修改重叠值。在一个方面中，所述质量函数为每一度量衡目标的所获取质量度量的函数。在一个实施例中，步骤1306的经修改重叠可呈过程1200的方程式6及/或7中所观察到的形式的形式。认识到，质量度函数f(QM)可呈任何数目个数学形式。
在步骤1308中，可通过利用所述多个经修改重叠值确定所述多个度量衡目标的所获取重叠度量衡结果及相关联质量度量的多个随机选定取样中的每一者的一组过程工具可校正值而产生多个组的过程工具可校正值，其中所述随机取样中的每一者具有相同大小。在此意义上，可执行多个随机二次取样，其中产生选定数目个或选定百分比的可用数据点。就此来说，所述多个二次取样中的每一者可包含相同数目个所取样数据点(例如，90％、80％、50％等等)。举例来说，可执行对步骤1302的重叠度量衡结果的90％的数据点的N数目个随机取样，其中每一随机取样表示对所述可用数据点的不同随机取样(但具有相同数目个所取样数据点)。接着，可使用所述N数目个随机取样中的每一者产生一组过程工具可校正值。进一步注意到，可使用同一质量函数f(QM)计算所述可校正值中的每一者。
在步骤1310中，可识别所述多个组的过程工具可校正值的变化。本文中认识到，步骤1308中所计算的所述组过程工具可校正值之间的变化指示其质量。本文中进一步认识到，所述N数目个可校正值的所观察到的变化越小，可校正值质量就越好。
本文中进一步注意到，附加到每一重叠值的质量值提供给定测量中的非随机误差的估计。然而，所述质量值可具有与其相关联的高于重叠测量的误差的随机误差。如上文所描述使用所述质量值的动机是在非随机误差高于随机误差时。在其中非随机误差大于随机误差的情况下，校正增加其随机误差值(应记住，可在大量测量上将所述随机误差平均到小值)同时减小非随机误差的重叠值是值得的。
图14是图解说明根据本发明的实施例的在用于产生度量衡取样计划的方法1400中所执行的步骤的流程图。过程1400涉及基于过程700的所产生质量度量产生度量衡取样计划。在步骤1402中，获取来自跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标的多个重叠度量衡测量信号。在步骤1404中，通过对每一重叠度量衡测量信号应用多个重叠算法而确定所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的多个重叠估计。在步骤1406中，通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布。在步骤1408中，产生利用所述所产生多个重叠估计分布的第一多个质量度量。
在步骤1410中，可利用所述多个度量衡目标的所述所产生第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划。就此来说，可基于与所述组所测量度量衡目标相关联的质量度量而选择二次取样计划或替代取样计划。在识别新的取样计划后，系统500可即刻在所述批晶片的后续晶片的度量衡测量期间应用所述取样计划。
在一个实施例中，利用所述多个度量衡目标的所述所产生第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划以识别一个或一个以上低质量目标为目标，其中将所述一个或一个以上低质量目标从所述所产生一个或一个以上度量衡取样计划排除。就此来说，可经由其对应质量度量(针对度量衡情境)识别低目标度量衡目标且将其从用于后续测量的取样计划排除。
图15A到15C图解说明三个不同波长的照明的一系列质量度量数据。图15A描绘从215个目标的一组重叠度量衡测量获取的三个不同波长(白色、红色及绿色)的质量度量值。图15B描绘在已移除具有最低质量的60个目标(即，具有最大质量度量量值的60个目标)，从而留下用于取样的155个目标(即，N＝155取样)之后的剩余质量度量值。此外，图15C描绘在已移除具有最低质量值的115个目标，从而留下用于取样的100个目标(即，N＝100取样)之后的剩余质量度量值。申请人指出，尽管以上说明就排除一组低质量目标论述目标选择，但还直接选择一组高质量目标以包含于取样计划中。
图16A到16D图解说明在y方向上的N＝215的初始重叠取样以及N＝155及N＝100的后续经调整取样的残差及R2值。直接在图16A到16D中观察到，在所取样的所有三个波长中，相对于初始N＝215取样，残差量值针对N＝155及N＝100减小。同样地，图16A到16D显示在每一波长下每一二次取样计划(例如，N＝100及N＝155)的R2的普遍增加。所属领域的技术人员将认识到，这些经改进残差及R2特性继而将产生可馈送到相关联过程工具的经改进过程工具可校正值。
在一个实施例中，利用所述多个度量衡目标的所述所产生第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划以识别一个或一个以上低质量目标为目标，其中将所述一个或一个以上低质量目标从所述所产生一个或一个以上度量衡取样计划排除且利用接近于所述一个或一个以上低质量目标定位的一个或一个以上额外度量衡目标来替换所述一个或一个以上低质量目标。就此来说，可经由其对应质量度量(针对度量衡情境)识别低目标度量衡目标且将其从用于后续测量的取样计划排除，而可将靠近所述经排除低质量目标定位的额外目标插入到所述批后续晶片上所利用的取样计划中。
图18A到18B图解说明初始重叠取样及后续经调整的取样的x方向及y方向的残差及R2值，其中以接近于经排除低质量目标定位的目标替换所述低质量目标。图18A图解说明在以接近定位的目标替换低质量目标后在x方向及y方向两者上的减小的残差水平。同样地，图18B图解说明在以接近定位的目标替换低质量目标后R2值的增加。再次，所属领域的技术人员将认识到，这些经改进的残差及R2特性继而将产生可馈送到相关联过程工具的经改进过程工具可校正值。
过程1400可进一步包含利用第一多个质量度量识别晶片的多个质量分区的步骤，所述质量分区中的每一者包含具有实质上类似质量水平的多个度量衡目标。举例来说，如图19中所展示，可识别第一质量分区1902到1906使得其中所包含的所有目标1901均具有实质上相同的质量。在另一实施例中，在后续重叠度量衡过程期间实施的取样速率可随给定经识别质量分区而变。例如，分区1902、1904及1906内的所取样的目标的数目可取决于含于那些分区内的目标的质量水平。在另一方面中，在初始取样计划中，度量衡测量过程可包含测量全晶片映射、测量整批映射或测量一子批晶片。
在基于其质量度量定义第一晶片的取样计划之后，所述经识别取样计划可应用于下一晶片，同时还提供预定义约束。举例来说，所述约束可由几个子约束构成，且每一子约束将引起对所述取样计划的微小改变(例如，用不同地点替换一地点)的需要。此过程可以积累方式继续到后续批。所述约束可基于所测量晶片/晶片统计(例如，标准偏差、平均值、范围等)的质量度量同时考虑到取样量。
现在参考图20A到20F，其描述根据本发明的实施例的用于提供过程签名映射的方法及系统。就此来说，过程签名映射解决方案(下文中称为‘过程签名映射器’)可有助于改进半导体装置制作中的图案化过程控制。
图20A图解说明光刻过程控制回路的一个实施例。所述光刻过程控制回路可包含但不限于：光罩2002；扫描仪2004；过程追踪模块2006，其经配置以追踪多个非光刻过程路径2008；度量衡系统2010；及先进过程控制(APC)系统2012。在典型光刻过程控制回路2000中，对晶片的已曝露于先前过程层及当前过程层两者上的光刻过程(以及例如先前层上的蚀刻及抛光的其它过程)的度量衡目标执行打算反馈到光刻过程的控制回路中的度量衡测量2010。虽然度量衡过程2010的目的为实现对光刻漂移的校正，但实际所测量重叠可因与非光刻过程2008相关的效应而偏置且将取决于特定晶片的历史路径。本文中认识到，将偏置视为度量衡模糊性，如本文中先前所描述。在当前现有技术下，从来自任意先前过程路径的晶片所收集的度量衡数据由APC系统2012用来计算可接着馈送到光刻曝光过程(即，扫描仪2004)中的历史平均可校正值。本发明的一个目的为量化所测量重叠对晶片的特定处理路径的相依性。此程序称作过程签名映射。
图20B图解说明根据本发明的一个实施例的用于过程签名映射的过程流程。在步骤2012中，在光刻过程之后，在蚀刻过程之前及在蚀刻过程之后两者使用重叠度量衡过程(例如，成像度量衡或散射测量)测量形成于光罩(例如，测试光罩或产品光罩)上的多个代理目标。就此来说，如图20C中所展示，可通过将在光刻过程之后及在晶片的第一蚀刻过程之前从多个代理目标获取的第一组度量衡结果2022与在晶片的所述第一蚀刻过程之后从所述多个代理目标获取的至少第二组度量衡结果2024进行比较(例如，确定其之间的差)而确定随跨越晶片的位置而变的第一过程签名2026。
此外，可使所述第一过程签名与特定过程路径相关，如图20C中所展示。就此来说，可加标签于随跨越晶片的位置而变的两个度量衡测量2021与2023之间的差(先前称为DI-FI偏置)以规定特定过程路径，包含但不限于过程序列、特定过程工具的识别、时间戳记等等。
在步骤2014中，可在所述第一蚀刻过程之后测量装置相关偏置。就此来说，可在所述第一蚀刻过程之后通过对晶片的多个装置相关目标执行第一组度量衡测量而测量所述装置相关偏置。本文中注意到，本发明的装置相关偏置表示度量衡结构与晶片的装置之间的偏置，其中度量衡特征通常具有不同于(实质上大于)装置特征的尺寸。在另一实施例中，如图20D中所展示，可通过对晶片的含有类似装置及类似度量衡尺寸两者的特征的装置相关目标执行度量衡测量2034(例如，CD-DEM或AFM测量)而测量所述装置相关偏置。此外，在蚀刻之后执行此度量衡步骤。装置相关测量的实例大体描述于西尔弗理查德M.(Silver，Richard M.)编辑的显微光刻的度量衡、检验与过程控制XVIII的上野(Ueno)等人的“90-nm逻辑过程的改进的重叠度量衡装置相关性(Improved OverlayMetrology Device Correlation on90-nm Logic Processes)”SPIE，卷5375，第222页到第231页(2004)中，所述文章全文以引用方式并入本文中。
此外，可利用所确定的第一蚀刻签名及额外蚀刻签名中的每一者以及第一所测量装置相关偏置及每一额外装置相关偏置产生过程签名映射。就此来说，步骤2012及/或步骤2014的结果可存储到系统的存储器中且用以形成过程签名映射数据库。
在步骤2016中，可针对每一层且针对所述控制回路的每一非光刻过程路径重复步骤2012及2014。就此来说，步骤2016可包含确定随跨越晶片的位置而变的及晶片的每一额外过程层每一额外非光刻过程路径的额外蚀刻签名。此外，步骤2016可包含在晶片的每一额外过程层及每一额外非光刻过程路径之后测量额外装置相关偏置。由于过程路径的可能排列的列表可能很大，因此基于一族过程工具内的匹配及固有变化性定义针对特性化而选择的所述组过程路径。如果过程工具表现出良好的匹配，那么可能不需要对每一经匹配工具的独立过程路径进行测量。在另一步骤中，可周期性地更新所述过程以便使过程签名数据库保持最新，从而允许对过程漂移进行效应监视。
图20E图解说明根据本发明的一个实施例的光刻过程控制回路中的过程签名映射器数据库的实施方案。过程控制回路2040可包含但不限于：堆叠信息与设计规则模块2042；计算度量衡模块2044；光罩2046，其经配置以用于接收代理目标设计及装置相关目标设计信息；扫描仪2048；追踪模块2050，其经配置以追踪多个非光刻过程2056；度量衡系统2052；过程签名映射器2054，其经配置以从代理目标2058及装置相关目标2060接收度量衡结果；及APC2062。
一旦已获得过程签名映射器数据集，那么可将其用于APC控制回路2062中。如图20E中所展示，将度量衡数据递送到实施每批或每一晶片路径特定的过程校正的过程签名映射器2054。接着，将此经校正数据传输到产生历史平均可校正值的APC回路2062，其中所述历史平均可校正值是使用所属领域的技术人员已知的方法产生的。以此方式，过程签名映射器模块2054应与当前现有制作设备的现有APC基础架构兼容。在一般意义上，可以随场及晶片位置而变的过程偏置形式或更具体来说以与过程工具的校正自由度相关联的标准可校正值形式存储如由过程签名映射器2054计算的路径相依过程签名。
图20F图解说明根据本发明的实施例的过程签名映射器的实施方案。已知所有校正项，可能基于从对为针对n个过程路径中的每一者的所测量后处理的代理目标的测量产生的校准数据OVLppn(x,y)(步骤2052)及在CD-SEM或AFM上的蚀刻之后对装置相关目标的测量书写出表示晶片上的任一点(x,y)处的重叠的给定装置的方程式。在最简单的情形中，装置相关校正为因处理特性的特征大小相依性而独立于晶片或场位置或者过程路径的恒定偏移。然而，在更一般情形中，需要考虑到晶片与场位置以及光刻处理路径。以实例方式，如果装置大小的特征与度量衡大小的特征之间的偏置归因于扫描仪像差诱发的图案放置误差，那么此偏置将有可能跨越所述扫描仪的狭缝变化。因此，对于m个光刻路径中的每一者，需要收集装置相关数据OVLlpm(x,y)(步骤2054)。在替代实施例中，甚至可针对非光刻过程路径中的每一者测量装置相关数据。在每一情形中，下一步骤为通过此项技术中已知的常规曝光工具可校正值模型化从特定数据集中的每一者产生一组标准可校正值Cppn及Clpm(步骤2056及步骤2058)。可校正值模型化大体描述于2007年Wiley＆sons克里斯麦克(Chris Mack)的“光学光刻的基础原理(FundamentalPrinciples of Optical Lithography)”中，所述文章全文以引用方式并入本文中。在步骤2060中，产生由以下方程式表示的每一过程/光刻路径排列的过程签名映射器可校正值：
Cpsmn,m＝Cppm+Cppn (方程式8)
接着，如图20F中所展示，将此数据存储于过程签名映射器数据库2062中。应指出，上文所描述的可校正值产生器可包含若干个不同可能模型化情境。例如，所述可校正值可仅包含x及y中的平移、晶片与场水平旋转及晶片与场水平修改的所述组标准线性晶片与场可校正值。或者，取决于曝光工具及其校正自由度，其可包含例如梯形的更高阶项及其它更高阶晶片与场项。对于过程可校正值，不管光刻可校正值如何，产生最有效地描述相关联过程偏置的特定可校正值可能为适当的。
现在将描述典型生产度量衡与过程控制情境。在此阶段，对产品晶片执行度量衡。取决于可校正值模型及APC方法，取样可根据不同的取样计划。接着，可通过如上文所描述的标准方法模型化产品晶片数据OVLpwm,n以产生来自光刻路径m及过程路径n且接着发送到过程签名映射器的产品晶片可校正值Cpwm,n。所述过程签名映射器从当前产品晶片可校正值中减去过程签名映射器可校正值Cpsmn,m以产生由以下方程式给出的经校正产品晶片可校正值C`pwn，m：
C`pwn,m＝Cpwn,m-Cpsmn,m (方程式9)
接着，将经校正产品晶片可校正值传输到APC系统且过程控制以常规方式(例如借助于指数窗移动平均法或此项技术中已知的任何其它适合技术)继续进行。
本文中所描述的所有方法可包含将方法实施例的一个或一个以上步骤的结果存储于存储媒体中。所述结果可包含本文中所描述的结果中的任一者且可以此项技术中已知的任何方式存储。所述存储媒体可包含本文中所描述的任何存储媒体或此项技术中已知的任何其它适合存储媒体。在已存储结果之后，所述结果可在所述存储媒体中存取且由本文中所描述的方法或系统实施例中的任一者使用，经格式化以用于向用户显示，由任何软件模块、方法或系统等使用。举例来说，在所述方法产生二次取样计划之后，所述方法可包含将所述二次取样计划存储于存储媒体中的度量衡配方中。另外，本文中所描述的实施例的结果或输出可由度量衡系统(例如CD SEM)存储及存取使得度量衡系统可将所述二次取样计划用于度量衡，假定所述度量衡系统可理解输出文件。此外，可“永久性地”、“半永久性地”、暂时性地或在某一时间周期内存储所述结果。举例来说，所述存储媒体可为随机存取存储器(RAM)，且所述结果可不必无限期地存留于所述存储媒体中。
进一步预期，上文所描述的方法的实施例中的每一者可包含本文中所描述的任何其它方法的任何其它步骤。另外，上文所描述的方法的实施例中的每一者可由本文中所描述的系统中的任一者执行。
所属领域的技术人员将了解，存在本文中所描述的过程及/或系统及/或其它技术可受其影响的各种载具(例如，硬件、软件及/或固件)，且优选载具将随其中部署有所述过程及/或系统及/或其它技术背景而变。举例来说，如果实施者确定速度及准确度为最重要的，那么所述实施者可选择主要硬件及/或固件载具；或者，如果灵活性为最重要的，那么所述实施者可选择主要软件实施方案；或者，再或者，所述实施者可选择硬件、软件及/或固件的某一组合。因此，存在本文中所描述的过程及/或装置及/或其它技术可受其影响的数种可能载具，其中任一者均不天生优于另一者，因为待利用的任何载具为取决于其中将部署所述载具的背景及实施者的特定关注点(例如，速度、灵活性或可预测性)(其中任一者可变化)的选择。所属领域的技术人员将认识到，实施方案的光学方面将通常采用经光学定向的硬件、软件及/或固件。
所属领域的技术人员将认识到，在此项技术中以本文中所陈述的方式描述装置及/或过程，且此后使用工程实践将此些所描述装置及/或过程整合到数据处理系统中为常见的。即，本文中所描述的装置及/或过程的至少一部分可经由合理量的实验而整合到数据处理系统中。所属领域的技术人员将认识到，典型数据处理系统大体包含以下装置中的一者或一者以上：系统单元外壳；视频显示装置；存储器，例如易失性及非易失性存储器；处理器，例如微处理器及数字信号处理器；计算实体，例如操作系统、驱动器、图形用户接口及应用程序；一个或一个以上相互作用装置，例如触控垫或屏幕；及/或控制系统，包含反馈回路及控制电机(例如，用于感测位置及/或速率的反馈；用于移动及/或调整分量及/或数量的控制电机)。可利用任何适合市售组件(例如通常发现于数据计算/通信及/或网络计算/通信系统中的那些组件)来实施典型数据处理系统。
本文中所描述的标的物有时图解说明含于不同其它组件内或与不同其它组件连接的不同组件。应理解，此些所描绘架构仅为例示示范性的，且实际上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能性的任何组件布置为有效地“相关联”使得实现所要功能性。因此，不管架构或中间组件如何，可将本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件视为彼此“相关联”使得实现所要功能性。同样地，如此相关联的任何两个组件还可视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件还可视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含但不限于可物理配合及/或物理相互作用的组件及/或可以无线方式相互作用及/或以无线方式相互作用的组件及/或以逻辑方式相互作用及/或可以逻辑方式相互作用的组件。
尽管已展示并描述了本文中所描述的本标的物的特定方面，但所属领域的技术人员将基于本文中的教示明了：可在不背离本文中所描述的标的物及其更广泛的方面的情况下作出改变及修改，且因此，所附权利要求书欲将所有此些改变及修改涵盖于其范围内，如同此些改变及修改归属于本文中所描述的标的物的真正精神及范围内一般。
此外，应理解，本发明由所附权利要求书定义。
虽然已图解说明本发明的特定实施例，但应明了，所属领域的技术人员可在不背离前述揭示内容的范围及精神的情况下做出本发明的各种修改及实施例。因此，本发明的范围应仅受所附权利要求书限制。
据信，通过前述说明将理解本发明及许多其附属优点，且将明了可在不背离所揭示标的物或不牺牲所有其材料优点的情况下在组件的形式、构造及布置方面做出各种改变。所描述形式仅为解释性的，且所附权利要求书的意图为涵盖并包含此些改变。

Claims (22)

1.一种用于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的计算机实施的方法，其包括以下过程：
从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号，每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应，所述多个重叠度量衡测量信号是利用第一测量配方获取的；
通过对所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者应用多个重叠算法而确定每一重叠度量衡测量信号的多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；
通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布；及
利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量，其中每一质量度量与所述所产生的多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量为对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号包括：
对跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标执行重叠度量衡测量。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
对所述所获取的多个重叠度量衡测量信号中的至少一些重叠度量衡测量信号执行工具诱发的移位TIS校正过程。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个所产生的质量度量中的每一者经配置以从具有实质上对称目标结构的度量衡目标识别重叠偏差。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
从针对所述多个度量衡目标所产生的所述多个质量度量的分布沿着至少一个方向识别所述多个度量衡目标中的具有大于选定离群值水平的质量度量的一个或一个以上度量衡目标；
确定多个经校正度量衡目标，其中所述多个经校正度量衡目标从所述多个度量衡目标排除具有偏离超过选定离群值水平的质量度量的所述经识别的一个或一个以上度量衡目标；及
利用所述所确定的多个经校正度量衡目标计算一组可校正值。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
将所述组可校正值传输到一个或一个以上过程工具。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
从跨越所述批晶片中的所述晶片的所述一个或一个以上场分布的所述多个度量衡目标获取至少额外多个重叠度量衡测量信号，所述至少额外多个重叠度量衡测量信号中的每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应，所述至少额外多个重叠度量衡测量信号是利用至少额外测量配方获取的；
通过对所述至少额外多个测量信号中的每一重叠测量信号应用所述多个重叠算法而确定所述至少额外多个重叠测量信号中的每一者的至少额外多个重叠估计，所述至少额外多个重叠估计中的每一者是利用所述重叠算法中的一者确定的；
通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述至少额外多个重叠测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生至少额外多个重叠估计分布；及
利用所述所产生的至少额外多个重叠估计分布产生至少额外多个质量度量，其中所述至少额外多个质量度量中的每一质量度量与所述所产生的至少额外多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，所述至少额外多个质量度量中的每一质量度量为所述至少额外多个重叠估计分布中的对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数；
通过将关联于所述第一测量配方的所述第一多个质量度量的分布与关联于所述至少一个额外测量配方的所述至少额外多个质量度量的分布进行比较而确定过程测量配方。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述通过将关联于所述第一测量配方的所述第一多个质量度量的分布与关联于所述至少一个额外测量配方的所述至少额外多个质量度量的分布进行比较而确定过程测量配方包括：
通过将关联于所述第一测量配方的所述第一多个质量度量的分布与关联于所述至少一个额外测量配方的所述至少额外多个质量度量的分布进行比较而确定最优测量配方，所述最优测量配方与所述第一多个度量的多个质量度量相关联且所述至少额外多个度量在至少一个方向上具有实质上最小分布。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一测量配方或所述至少额外测量配方中的至少一者包括：
照明波长、滤波器配置、照明方向、焦点位置或偏振配置中的至少一者。
10.一种用于确定适合于改进半导体晶片制作过程中的过程控制的质量度量的计算机实施的方法：
从一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场的一个或一个以上度量衡目标获取度量衡测量信号；
通过对所述所获取的度量衡测量信号应用多个重叠算法而确定多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；
利用所述多个重叠估计产生重叠估计分布；及
利用所述所产生的重叠估计分布产生所述一个或一个以上度量衡目标的质量度量，所述质量度量为所述所产生的重叠估计分布的宽度的函数，所述质量度量针对不对称重叠测量信号被配置为非零，所述质量度量为所述所产生的重叠估计分布的宽度的函数，所述质量度量进一步为存在于从相关联度量衡目标获取的所述度量衡测量信号中的不对称性的函数。
11.一种用于产生度量衡取样计划的计算机实施的方法，其包括：
从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号，每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应；
通过对所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者应用多个重叠算法而确定每一重叠度量衡测量信号的多个重叠估计，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；
通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布；
利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量，其中每一质量度量与所述所产生的多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数；及
利用所述多个度量衡目标的所述所产生的第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述利用所述多个度量衡目标的所述所产生的第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划包括：
利用所述多个度量衡目标的所述所产生的第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划以识别一个或一个以上低质量目标，其中从所述所产生的一个或一个以上度量衡取样计划排除所述一个或一个以上低质量目标。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述利用所述多个度量衡目标的所述所产生的第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划包括：
利用所述多个度量衡目标的所述所产生的第一多个质量度量产生一个或一个以上度量衡取样计划以识别所述晶片的一个或一个以上低质量目标，其中从所述所产生的一个或一个以上度量衡取样计划排除所述一个或一个以上低质量目标且利用接近于所述一个或一个以上低质量目标定位的一个或一个以上额外度量衡目标来替换所述一个或一个以上低质量目标。
14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
利用所述第一多个质量度量识别所述晶片的多个质量分区，所述质量分区中的每一者包含具有实质上类似质量水平的多个度量衡目标。
15.根据权利要求14所述的方法，其中跨越所述晶片的一个或一个以上位置处的度量衡取样率由所述多个质量分区中的每一者定义。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
利用所述所产生的取样计划对后续晶片执行一个或一个以上度量衡测量。
17.一种用于提供适合于改进半导体晶片制作中的过程控制的质量度量的系统，其包括：
用于从跨越一批晶片中的一晶片的一个或一个以上场分布的多个度量衡目标获取多个重叠度量衡测量信号的装置，每一重叠度量衡测量信号与所述多个度量衡目标中的一度量衡目标对应，所述多个重叠度量衡测量信号是利用第一测量配方获取的；
用于通过对所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者应用多个重叠算法而确定每一重叠度量衡测量信号的多个重叠估计的装置，每一重叠估计是利用所述重叠算法中的一者确定的；
用于通过利用所述多个重叠估计产生来自所述多个度量衡目标的所述多个重叠度量衡测量信号中的每一者的重叠估计分布而产生多个重叠估计分布的装置；及
用于利用所述所产生的多个重叠估计分布产生第一多个质量度量的装置，其中每一质量度量与所述所产生的多个重叠估计分布中的一个重叠估计分布对应，每一质量度量为对应的所产生重叠估计分布的宽度的函数，每一质量度量进一步为存在于来自相关联度量衡目标的重叠度量衡测量信号中的不对称性的函数。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述系统进一步包括用于利用所述所产生的第一多个质量度量来识别一个或一个以上离群值度量衡目标的装置。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述系统进一步包括用于利用所述所产生的第一多个质量度量来确定最优重叠测量配方的装置。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述系统进一步包括用于利用所述所产生的第一多个质量度量来产生一个或一个以上过程工具可校正值的装置。
21.根据权利要求17所述的系统，其中所述系统进一步包括用于利用所述所产生的第一多个质量度量来产生一个或一个以上取样计划的装置。
22.根据权利要求17所述的系统，其中所述系统进一步包括用于产生过程签名映射数据库的装置。
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