CN111480119A - 用于控制制造设备的方法以及相关联的设备 - Google Patents

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Abstract

披露了一种预测形成于衬底上的多个特征的主导故障模式和/或故障率的方法，以及相关联的检查设备。所述方法包括：确定每个特征的放置指标，所述放置指标包括所述特征是否处于预期位置的量度；和比较所述放置指标的分布与参考(例如，高斯)分布。所述放置指标可以包括针对位于限定每个特征的边界上的多个边界点的边界指标，所述边界指标包括边界点是否处于预期位置的量度。根据所述比较来预测所述多个特征的所述主导故障模式和/或所述故障率。

Description

用于控制制造设备的方法以及相关联的设备
相关申请的交叉引用
本申请主张保护于2017年12月14日递交的欧洲申请17207267.0的优先权，并且所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于在光刻过程中将图案施加至衬底的方法和设备。
背景技术
光刻设备是将期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情况下，图案形成装置(其被替代地称作掩模或掩模版)可以用于产生待形成在IC的单个层上的电路图案。可以将这种图案转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或若干管芯)上。通常经由成像至设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过一次性将整个图案曝光至目标部分上来照射每个目标部分；和所谓的扫描仪，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束来扫描图案的同时平行或反向平行于这种方向来同步地扫描衬底，从而照射每个目标部分。也可以通过将图案压印至衬底上来将图案从图案形成装置转印至衬底。
为了监测光刻过程，测量了经图案化衬底的参数。例如，参数可以包括形成在经图案化衬底中或经图案化衬底上的连续层之间的重叠误差，和显影后的光敏抗蚀剂的临界线宽或临界尺寸(CD)。可以对产品衬底和/或对专用量测目标执行这种测量。存在用于对光刻过程中所形成的显微结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。专用检查工具的快速且非侵入性形式为散射仪，其中辐射束被引导至衬底的表面上的目标上，并且测量被散射的或被反射的束的属性。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散射仪将宽带辐射束引导至衬底上并且测量散射至特定窄角范围中的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。角分辨散射仪使用单色辐射束且测量作为角度的函数的散射辐射的强度。
已知的散射仪的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中所描述类型的角分辨散射仪。由这样的散射仪使用的目标是相对较大的光栅，例如，40μm乘40μm，并且测量束产生小于光栅的斑(即，光栅被欠填充)。除了通过重构进行对于特征形状的测量以外，也可以使用这样的设备来测量基于衍射的重叠，如在已公开的专利申请US2006066855A1中所描述的。使用对于衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测能够实现对较小目标的重叠量测。可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到暗场成像测量的示例，所述国际专利申请文件由此通过引用其全部内容而被并入。已公开的专利公开出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中已描述所述技术的进一步开发。这些目标可以小于照射斑且可以由晶片上的产品结构环绕。可以使用复合光栅目标而在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用而合并入本文中。
在执行诸如将图案施加在衬底上或测量这种图案的光刻过程时，使用过程控制方法来监测和控制所述过程。通常执行这样的过程控制技术以获得对所述光刻过程的控制的校正。将会期望改善这样的过程控制方法。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供一种预测形成于衬底上的多个特征的主导故障模式和/或故障率的方法，所述方法包括：确定每个特征的放置指标，所述放置指标包括所述特征是否处于预期位置的量度；比较放置指标分布与参考分布，所述放置指标分布包括所述放置指标的分布；以及根据所述比较来预测所述多个特征的所述主导故障模式和/或所述故障率。
在本发明的第二方面中，提供一种计算设备，所述计算设备包括处理器且被配置成执行根据所述第一方面所述的方法。
在本发明的第三方面中，提供一种检查设备，所述检查设备能够操作以对衬底上的多个特征进行成像并包括根据所述第二方面所述的计算设备。
在本发明的第四方面中，提供一种包括过程指令的计算机程序，所述过程指令能够操作以在运行于合适的设备上时执行根据所述第一方面所述的方法。
下文参考随附附图来详细地描述本发明的另外的方面、特征和优点，以及本发明的各种实施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本发明中描述的具体实施例。本发明中仅出于说明性目的而呈现这样的实施例。基于本发明中包含的教导，本领域技术人员将明白额外的实施例。
附图图示
现在将参考随附附图通过示例来描述本发明的实施例，在随附附图中：
图1描绘形成用于半导体设备的生产设施的光刻设备以及其它设备；
图2(a)描绘接触孔阵列的一部分，示出缺失接触孔和具有较大向内偏移的接触孔；
图2(b)描绘接触孔阵列的一部分，示出一对触碰接触孔和具有较大向外偏移的一接触孔；
图3(a)描绘识别出每个接触孔的中心的示例性方法的第一步骤；
图3(b)描绘识别出每个接触孔的预期中心的示例性方法的第二步骤；
图3(c)包括实际边界点相对于对应的预期特征中心的位置的二维直方图，如可以在示例性方法的第三步骤中确定的；
图3(d)包括了相对于针对由图3(c)表示的数据相同的情况下在所有角度上进行积分而得到的预期特征中心，实际边界点的位置的直方图和高斯分布，如可以在示例性方法的第四步骤中确定的；
图4(a)示出相对于接触孔边界的预期轮廓，接触孔边界的示例性实际轮廓；
图4(b)包括了针对在由图3(c)和图3(d)表示的相同数据的情况下每个接触孔的CD的直方图；
图5包括了针对缺失接触孔是主导故障模式的数据集的情况下实际边界点至预期中心的距离的直方图，以及高斯分布；
图6包括实际边界位置对在所有角度上进行积分的预期中心的两个直方图(每个直方图涉及不同的散焦程度)，和如针对由图3(c)、图3(d)和图4(b)表示的相同数据的情况下的高斯分布；和
图7是描述根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在详细地描述本发明的实施例之前，呈现可供实施本发明的实施例的示例环境是有指导性的。
图1以200示出光刻设备LA，将所述光刻设备LA示出为实施大容量光刻制造过程的工业生产设施的部分。在本示例中，制造过程被调适以用于在衬底(诸如，半导体晶片)上的半导体产品(集成电路)的制造。本领域技术人员应理解，可以通过在这种过程的变型中处理不同类型的衬底从而制造各种各样的产品。半导体产品的生产仅用作现今具有巨大商业意义的示例。
在光刻设备(或简称为“光刻工具”200)内，以202示出测量站MEA且以204示出曝光站EXP。以206示出控制单元LACU。在这个示例中，每个衬底访问测量站和曝光站以被施加图案。例如，在光学光刻设备中，投影系统用于使用调节后的辐射和投影系统来将产品图案从图案形成装置MA转印至衬底上。这种转印是通过在辐射敏感抗蚀剂材料层中形成图案的图像来完成的。
本文中所使用的术语“投影系统”应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的任何类型的投影系统，包括折射式、反射式、反射折射式、磁性式、电磁式和静电式光学系统，或其任何组合。图案形成装置MA可以是掩模或掩模版，其将图案赋予至由图案形成装置透射或反射的辐射束。众所周知的操作模式包括步进模式和扫描模式。众所周知，投影系统可以以多种方式与用于衬底和图案形成装置的支撑件和定位系统协同工作以将期望的图案施加至跨越整个衬底的许多目标部分。可以使用可编程图案形成装置来代替具有固定图案的掩模版。例如，辐射可以包括在深紫外线(DUV)或极紫外线(EUV)波段中的电磁辐射。本公开也适用于例如利用电子束的其它类型的光刻过程，例如，压印光刻和直写光刻。
光刻设备控制单元LACU控制各种致动器和传感器的所有移动和测量以接纳衬底W和掩模版MA并且实施图案化操作。LACU也包括用于实施与设备的操作相关的期望的计算的信号处理和数据处理能力。实际上，控制单元LACU将被实现为具有许多子单元的系统，每个子单元处理所述设备内的子系统或部件的实时数据获取、处理和控制。
在曝光站EXP处将图案施加至衬底之前，在测量站MEA处对衬底进行处理，使得可以执行各种预备步骤。所述预备步骤可以包括使用水平传感器来映射衬底的表面高度，并且使用对准传感器来测量衬底上的对准标记的位置。对准标记被名义上布置成规则栅格图案。然而，由于产生标记的不准确度并且也由于衬底的遍及其整个处理过程而发生的变形，标记偏离理想栅格。因此，在如果设备将要以非常高的准确度在正确部位处印制产品特征的情况下，除了测量衬底的位置和取向以外，对准传感器实际上也必须详细地测量跨越所述衬底区域的许多标记的位置。所述设备可以属于具有两个衬底台的所谓的双平台类型，每个衬底台具有由控制单元LACU控制的定位系统。当在曝光站EXP处曝光一个衬底台上的一个衬底时，可以在测量站MEA处将另一衬底装载至另一衬底台上，使得可以执行各个预备步骤。因此，对准标记的测量非常耗时，并且提供两个衬底台会使设备的吞吐量能够相当大的增加。如果位置传感器IF在衬底台处于测量站以及处于曝光站时不能测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器以使得能够在两个站处追踪衬底台的位置。光刻设备LA可以例如属于所谓的双平台类型，其具有两个衬底台和两个站(曝光站和测量站)，可以在所述两个站之间交换所述衬底台。
在生产设施内，设备200形成“光刻单元”或“光刻簇”的部分，所述“光刻单元”或“光刻簇”也包含涂覆设备208，涂覆设备208用于将光敏抗蚀剂和其它涂层涂覆至衬底W以由设备200图案化。在设备200的输出侧处，设置了焙烤设备210和显影设备212用于将曝光后的图案显影成实体抗蚀剂图案。在所有这些设备之间，衬底处理系统负责支撑所述衬底且将衬底从一件设备转移至下一件设备。常常统称为涂覆显影系统或轨道(track)的这些设备处于涂覆显影系统控制单元或轨道控制单元的控制下，所述涂覆显影系统控制单元或轨道控制单元自身受管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻设备控制单元LACU来控制所述光刻设备。因而，不同设备可以被操作以最大化吞吐量和处理效率。管理控制系统SCS接收配置方案信息R，配置方案信息R非常详细地提供待执行以产生每个图案化衬底的步骤的定义。
一旦已在光刻单元中施加并显影了图案，则将经图案化的衬底220转移至诸如在222、224、226处图示的的其它处理设备。广泛范围的处理步骤通过典型的制造设施中的各种设备来实施。出于示例起见，在这种实施例中，设备222是蚀刻站，并且设备224执行蚀刻后退火步骤。将另外的物理和/或化学处理步骤应用在另外的设备226等等中。可能需要许多类型的操作以制作真实器件，诸如，材料的沉积、表面材料特性的改性(氧化、掺杂、离子植入等等)、化学机械抛光(CMP)等等。实际上，设备226可以表示在一个或更多个设备中执行的一系列不同的处理步骤。作为另一示例，可以提供用于实施自对准的多重图案化的设备和处理步骤，以基于由光刻设备放置的前体图案而产生多个较小特征。
众所周知，半导体器件的制造涉及这种处理的多次重复，以在衬底上逐层地累积具有适当材料和图案的器件结构。因此，到达光刻簇的衬底230可以是新近制备的衬底，或其可以是先前已在这个簇中或完全地在另一设备中被处理的衬底。类似地，取决于所需处理，离开设备226的衬底232可以被返回用于同一光刻簇中的后续图案化操作，所述衬底232可以被指定用于不同簇中的图案化操作，或可以是待发送用于切块和封装的成品。
产品结构的每个层需要过程步骤的不同集合，并且用于每个层处的设备226可以在类型方面完全不同。此外，即使在待由设备226应用的处理步骤名义上相同的情况下，在大型设施中也可以存在并行地工作以对不同衬底执行步骤226的若干假设相同的机器。这些机器之间的小的设置差异或瑕疵可能意味着所述小的设置差异或瑕疵以不同方式影响不同衬底。甚至对于每个层而言相对共同的步骤(诸如蚀刻(设备222))可以由名义上相同但并行地工作以最大化吞吐量的若干蚀刻设备来实施。此外，实际上，不同层根据待蚀刻的材料的细节而需要不同蚀刻过程(例如化学蚀刻、等离子体蚀刻)和特殊要求(诸如各向异性蚀刻)。
可以在其它光刻设备中执行先前和/或后续过程(如刚才提及的)，并且甚至可能在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续过程。例如，器件制造过程中的在诸如分辨率和重叠之类的参数方面要求非常高的一些层与要求较不高的其它层相比可以在更先进的光刻工具中执行。因此，一些层可以被曝光于浸没式光刻工具中，而其它层曝光在“干式”工具中。一些层可以曝光在处于DUV波长的情况下工作的工具中，而其它层使用EUV波长辐射来曝光。
为了正确且一致地曝光由光刻设备曝光的衬底，期望检查曝光后的衬底以测量诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等等的属性。因此，其中定位有光刻单元LC的制造设施也包括接纳已在光刻单元中被处理的衬底W中的一些或全部衬底的量测系统。将量测结果直接地或间接地提供至管理控制系统SCS。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调整，尤其是在如果可以足够迅速地且快速地完成量测以使得同一批次的其它衬底仍待曝光的情况下。此外，已曝光的衬底可以被剥离和返工以改善良率，或被舍弃，由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情况下，可以仅对良好的那些目标部分执行另外的曝光。
图1也示出量测设备240，所述量测设备240被提供用于在制造过程中对在期望的平台处的产品进行参数测量。现代光刻生产设施中的量测站的常见示例为散射仪，例如，暗场散射仪、角分辨散射仪或光谱散射仪，并且所述散射仪可以被应用以在设备222中的蚀刻之前测量在220处的显影后的衬底的属性。在使用量测设备240的情况下，可以确定例如诸如重叠或临界尺寸(CD)之类的重要性能参数不满足显影后的抗蚀剂中的指定的准确度要求。在蚀刻步骤之前，存在通过光刻簇来剥离经显影后的抗蚀剂且重新处理衬底220的机会。由管理控制系统SCS和/或控制单元LACU 206随着时间推移进行小调整，可以使用来自设备240的量测结果242在光刻簇中维持图案化操作的准确性能，由此使制造出不合规格产品且需要返工的风险最小化。
量测站的另一示例是扫描电子显微镜(SEM)或电子束量测装置，除了散射仪以外或作为散射仪的替代，也可以包括扫描电子显微镜(SEM)或电子束量测装置中的任一个(或两者)。如此，量测设备240可以单独地包括电子束或SEM量测装置；或除了散射仪以外，量测设备240也可以包括电子束或SEM量测装置。电子束和SEM量测装置具有直接地测量特征(即，所述电子束和SEM量测装置使特征直接地成像)的优点，而不是在散射测量中所使用的间接测量技术(其中参数值由从正在被测量的结构衍射的辐射的衍射阶进行的重构和/或所述正在被测量的结构衍射的辐射的衍射阶中的不对称性确定)。电子束或SEM量测装置的主要缺点是它们的测量速度比散射测量慢得多，所述测量速度限制电子束或SEM量测装置对特定离线监测过程的潜在应用。
另外，量测设备240和/或其它量测设备(未示出)可以被应用以测量处理后的衬底232、234和进入的衬底230的属性。可以在处理后的衬底上使用量测设备来确定诸如重叠或CD之类的重要参数。
在用于制造某些器件(例如，诸如存储器器件之类的规则结构器件)的光刻过程中，通常需要形成包括接触孔的规则阵列的一个或更多个层。这些接触孔被正确地形成是至关重要的，这是因为以不良方式形成的接触孔可能使器件有缺陷。由于光刻过程的随机性质，确实发生接触孔故障。图2中图示了两种特定故障模式，示出接触孔CH的阵列的部分。该两种故障模式是图2(a)中图示的(接近)缺失接触孔MCH和图2(b)中图示的“吻合(kissing)”或触碰接触孔TCH(即，处于触碰状态的相邻接触孔)。应注意，接触孔不需要完全缺失以被认为是缺失接触孔缺陷，仅基本上缺失(例如，明显小于功能所需)即可。
随机性对于极紫外线(EUV)光刻较为重要，这是因为相对于使用较低能量曝光辐射的光刻技术而言特征较小，曝光辐射中的光子数目也较少(因为它们的较高能量)。EUV辐射是具有在5nm至20nm的范围内(例如，在13nm至14nm的范围内)的波长的电磁辐射。已另外提出，可以使用具有小于10nm的波长的EUV辐射，例如在5nm至10nm的范围内(例如，6.7nm或6.8nm)。这种辐射被称为极紫外线辐射或软x射线辐射。可能的EUV辐射源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源，或基于由电子储存环所提供的同步加速器辐射的源。
目前，当研究接触孔故障率时，报告了故障的数目，或CD的变化(所谓的局部CD均一性，LCDU)。对故障的数目进行准确测量是繁琐的，这是因为可以在优化过程中预期到低故障率(例如，约为百万分之一至十亿分之一)。因此，努力将故障率与LCDU相关联，尤其是与CD分布中的尾部相关联。然而，这很大程度上是不成功的。
当前，需要测量约千万个接触孔以获得关于低故障率的可靠统计数据。这对于大容量制造(HVM)来说是禁止的，并且在研究环境中甚至是不方便的。因此，将会期望识别可以根据少得多数目的测量来指示最可能的故障模式和故障率的早期预测器。本文中披露了这样的预测器和相关联的故障预测方法。
可以证明，限定所述接触孔的边界的较大偏移与故障率相关。除了触碰接触孔TCH以外，图2(b)也示出具有较大向外边界偏移(在本文中向左)的接触孔CHLEO。因此，可以理解，触碰接触孔TCH将包括一对这样的接触孔，每个接触孔具有朝向另一接触孔的较大边界偏移。因此，发现一对触碰接触孔的机率是在相邻接触孔中发现两个较大偏移的机率。这种机率是发现单个较大边界偏移的机率的平方。这意味着发现较大边界偏移的机率使得能够预测整体故障率。此外，这意味着发现单个较大偏移的机率比发现触碰接触孔的机率大得多(这是因为前者是后者的平方)。这意味着较大边界偏移是比触碰接触孔更实用的测量指标。关于缺失接触孔MCH，可以应用类似的推理；这些可以被解释为具有两个较大的向内偏移的接触孔。为了图示，图2(a)中也示出了具有单个较大向内边界偏移的接触孔CHLEI。在整个本说明书的剩余部分中，术语边界偏移将用于描述较大边界偏移；即，足够大以指示有缺陷的孔。
本文中描述了一种基于特征的放置指标的分布(即，放置指标分布)而不是特征CD的分布来预测层中的特征的故障模式和/或故障率的改善方法。所述方法可以包括将放置指标分布与参考分布进行比较。在具体实施例中，参考分布可以包括正态分布(即，高斯分布)。替代地，参考分布可以包括泊松分布、或者从高斯分布或泊松分布导出的分布。例如，参考分布可以包括复合泊松分布(应理解，对于大平均值，泊松分布或复合泊松分布都将接近高斯分布)，或高斯分布的合适变换(例如，可写成f(x)分布的分布，其中X是呈高斯分布的，并且f是二次函数)。将理解到，这些仅是参考分布的示例，并且可从中区分放置指标分布的突出尾部(参见下文)的任何分布可以用作参考分布。然而，在以下示例中，使用的参考分布是高斯分布。
将放置指标分布与参考分布进行比较可以包括将对分布数据的最佳拟合与对相同或相似的数据的高斯拟合(例如，其中相似的数据可以是由相同过程但使用不同过程参数值(诸如散焦)形成的特征)进行比较。放置指标可以包括特征是否处于预期位置的量度。放置指标可以包括针对限定每个特征的边界上的多个边界点的边界指标，边界指标包括边界点是否处于预期位置的量度。
在更具体的实施例中，本文中披露了一种用于基于限定每个接触孔的边界点的分布而不是基于CD分布来预测接触孔的故障模式和/或故障率的方法。这种方法可以直接地使用接触孔轮廓信息，而不是仅使用从轮廓导出的单个数字(即，CD或椭圆拟合)。
在实施例中，提出了针对每个特征来构造边界点的分布的图，其中在本文中，特征是接触孔。图3图示了这种方式如何进行。首先，使用SEM图像来确定每个接触孔CH的轮廓C和中心(由X标记)，如图3(a)中图示的。在这之后，规则栅格GD被最佳地拟合至图像，如图3(b)中图示的。在这个具体示例中，规则栅格GD被拟合至成像的接触孔中心，但所述规则栅格GD可以被拟合至图像上的其它参考点。这种栅格GD限定每个接触孔的预期中心(或其它参考)；例如，在每条线交叉处，基于其它接触孔的位置。在这之后，可以针对每个接触孔CH描绘边界位置(在整个边界上，即，在所有角度处)相对于接触孔的预期中心的二维直方图。图3(c)中示出了这种二维直方图，其中较浅的阴影指示如由箭头图示的较高的计数。从这种直方图可以看出，存在一定数目的较大边界偏移，并且这些较大的边界偏移中的大多数边界偏移是边界在水平(x)方向上的向外偏移。此外，可以观察到分布具有角度依赖性。
图3(d)示出至对应的预期中心的每个实际距离d的发生次数n的直方图或分布P1，所述直方图或分布P1对应于图3(c)的直方图但在所有角度上积分(替代地，所述分布可以按角度或以其它方式表示)。也示出了等效高斯分布GD；例如，对相同数据的高斯拟合。分布P1与高斯分布GD的比较清楚地示出了在较大的向外偏移的区域中的分布P1的突出尾部(在高斯参考分布的具体示例中为非高斯尾部)(其中向外偏移在曲线的峰值的中心右侧，并且向内偏移在中心左侧)。
图4(a)示出示例性接触孔CH相对于表示预期轮廓的正圆(虚线)的实际形状。可以理解，接触孔的边界可以用具有一定数目边界偏移的圆来描述。可以看出边界偏移的轮廓具有相关长度κ，其中相关长度是可以跨越其上来预期针对任一对边界点(至预期中心)的距离d以示出某种相关程度的长度。因此，可以理解，所述边界由若干独立的边界偏移组成，每个边界偏移具有的宽度(平均)等于相关长度κ。数据示出，对于具有平均CD为22.4nm的接触孔，边界偏移的数目可以被预期为约5.4。通常，从接触孔的表面区域导出CD。因此，CD可以被解释为边界的这些5.4个边界偏移的平均值。单个接触孔将不大可能具有位于分布的远端尾部的多于一个的特别大的偏移。由于CD对5.4个偏移取平均值，则由于较大偏移而引起的CD偏差通常比偏移本身小5.4倍。
图4(b)中图示了这种平均效应，图4(b)示出直方图分布P1CD，所述直方图分布P1CD相当于图3(d)中的分布P1，其中分布P1CD涉及与分布P1相同的数据。然而，对于分布P1CD，所描绘的实际指标是CD，即，所述指标是所示出的CD值(在x轴上)的发生次数。虽然图3(b)示出了分布P1中的突出(非高斯)尾部，但针对分布P1CD的情况并非如此，分布P1CD几乎未示出与正态高斯分布GD的偏差。这意味着CD分布并非是用于使用本文中所描述的方法来预测故障率或故障模式的良好指标。
图5示出第二分布P2，所述第二分布P2描述了在所有角度上积分的至预期中心的距离d的每个实际值的发生次数n(但也可以使用单个角度的直方图)。图5也示出对相同数据进行拟合的高斯分布GD。这种第二分布P2与已观察到故障模式由缺失接触孔支配的数据集有关。这与分布P1的示例形成对比(参见图3(d))，其中已观察到故障模式由触碰接触孔支配。分布P1与分布P2的比较示出，主导故障模式可以由非高斯尾部的方向来预测；即，峰值所位于的侧。峰值外部的非高斯尾部(分布P1)(其对应于比d的平均值更高)表示触碰接触孔故障，而峰值内部的非高斯尾部(分布P2)(其对应于比d的平均值更低)表示缺失接触孔故障。如此，在实施例中，提出通过确定所述分布的非高斯尾部的方向来预测主导故障模式。
图6示出分布P1(即，如图3(d)所表示的)和另外的分布P3，分布P1与在形成接触孔期间的第一散焦设定有关，分布P3与在形成接触孔期间的第二散焦设定有关。与第一散焦设定相比，第二散焦设定更接近于针对这种特定布置的最佳聚焦设定。对故障率的手动计数示出第一散焦设定导致比第二散焦设定更大的故障率(更多的触碰接触孔)。再次，示出高斯分布GD以用于比较。在这个示例中，高斯分布GD包括对与第一散焦设定有关的数据进行的高斯拟合。然而，将会理解到，高斯曲线被拟合至哪个数据集(或其组合)无关紧要，这是因为所述分布对于超过一半所述分布而言是大部分重叠(这里，针对延伸至峰值之外的d的所有较低值)。因此，高斯拟合基本上将具有与其拟合到的任何数据集相同或非常相似的形式。
图6示出也可以使用本文中提出的方法，通过确定非高斯尾部的突出度(即，尾部非高斯的程度)来估计相对故障率。如图6中可见的，分布P1的非高斯尾部比分布P3的非高斯尾部更突出(更偏离高斯分布GD)。如此，在实施例中，提出基于直方图分布的非高斯尾部的突出度(根据本文中所描述的方法获得)使用本发明中提出的方法来预测故障率，其中较突出的尾部表示更大的故障率。这适用于两种故障模式(即，任一方向上的尾部)。
将理解到，在实施例中，通过确定过程参数的一定数目的不同设定/值中的每个设定/值的分布，并且比较每个分布的非高斯尾部的突出度，可以对于聚焦和/或剂量设定(或可能影响到接触孔或其它特征的形成的光刻过程的任何其它过程参数设定)进行优化。如此，可以选择具有最不突出的非高斯尾部的参数设定。通过利用过程参数的变化对非高斯尾部突出度的变化进行建模，可以改善这种优化，以便最小化非高斯尾部突出度，因此最小化接触孔故障率。
应理解，上文描述的具体实施方式(其考虑了边界点相对于接触孔的(预期)中心的分布)仅是预测根据本公开的接触孔层的故障模式和/或故障率的多种可能实施方式中的一种。在本公开的范围内设想了其它实施例和实施方式。
在实施例中，例如，代替考虑至接触孔的中心的距离，可以考虑实际边界轮廓与预期边界轮廓之间的距离的分布。这种方法可以包括确定边界上的每个点与预期边界轮廓上的对应点(例如，接触孔CH的实际边界轮廓和由虚线圆描绘的预期边界轮廓，如图4(a)所示)之间的距离。这具有如下额外的益处：将这种方法的效用扩展至对除圆形接触孔(接近圆形接触孔)以外的特征的故障率/故障模式预测。事实上，将会理解到，对边界点进行测量所根据的参考特征并不重要，并且可以包括任何合适的参考特征，包括除预期中心或预期边界轮廓以外的特征。例如，其它参考特征可以包括至相邻接触孔或其它特征的距离。
替代地，所使用的边界指标可以是边界轮廓的曲率(例如，每个边界点处的曲度)。例如，可以假定边界轮廓被高度弯曲的边界点具有指示边界偏移的高(或至少较高)的机率。
可以代替本文中所描述的边界指标而使用的另一放置指标是整个特征的放置误差；即，整个特征与所述特征的预期位置相距的距离的量度。
图7是描述根据实施例的示例性方法的流程图。在步骤700处，测量了边界指标(或其它放置指标)。边界指标可以包括边界点是否处于预期位置的量度。如此，边界指标可以描述特征的边界相对于预期位置的实际位置，或其可以与边界的形状(曲度)有关。在步骤710处，确定边界指标的分布，并且在步骤720处，比较这种分布与高斯分布。在步骤730处，识别非高斯尾部(假定存在)，并且根据非高斯尾部的方向来确定故障模式。在步骤740处，确定非高斯尾部的突出度并且推断出故障率。可以针对不同的过程参数设定(例如，聚焦和/或剂量)重复所述方法并且比较非高斯尾部的突出度，以便对过程参数设定进行优化。
可以证明，需要使用本文中描述的方法进行测量的接触孔的数目为约10000个接触孔的数量级，这通常足以确定分布的非高斯尾部。这比用于先前方法中需要测量的接触孔的数目(例如，单独测量每个接触孔)少许多个(例如，约3至4个)数量级，以确定接触孔层中的故障模式和故障率。
可以使用于下项目进一步描述实施例：
1.一种预测形成于衬底上的多个特征的主导故障模式和/或故障率的方法，所述方法包括：
确定每个特征的放置指标，所述放置指标包括所述特征是否处于预期位置的量度；
比较放置指标分布与参考分布，所述放置指标分布包括所述放置指标的分布；以及
根据所述比较来预测所述多个特征的所述主导故障模式和/或所述故障率。
2.根据项目1所述的方法，其中所述比较步骤包括确定所述放置指标分布是否具有突出尾部，突出尾部是所述放置指标分布的明显与所述参考分布偏离的尾部。
3.根据项目2所述的方法，其中所述比较步骤包括基于所述放置指标分布和/或参考分布的峰值的哪侧是所述突出尾部来预测所述多个特征的所述主导故障模式。
4.根据项目3所述的方法，其中所述主导故障模式是触碰接触孔主导的或缺失接触孔主导的之一。
5.根据项目2至4中任一项所述的方法，其中所述识别步骤包括根据所述突出尾部的突出度来预测所述故障率，所述突出尾部的突出度是所述突出尾部与所述参考分布偏离的程度的量度。
6.根据项目5所述的方法，包括根据所述突出尾部的较大突出度来推断较大的故障率。
7.根据项目5或6所述的方法，包括通过最小化所述突出尾部的突出度来对用于形成所述多个特征的过程的过程参数进行优化。
8.根据项目7所述的方法，其中所述优化步骤包括：针对不同的多个特征执行所述方法，所述不同的多个特征中的每个特征形成有所述过程参数的不同值；和针对多个特征中每个有关的放置指标分布来确定所述突出尾部的突出度。
9.根据项目8所述的方法，包括对于所述突出尾部的突出度对所述过程参数的变化的依赖性进行建模。
10.根据项目7至9中任一项所述的方法，其中所述过程参数包括用于曝光所述多个特征的投影光学器件的聚焦和剂量中的一个或两者。
11.根据任一前述项目所述的方法，其中每个特征由边界限定，并且所述放置指标包括针对每个特征的所述边界上的多个边界点的边界指标，所述边界指标包括边界点是否处于预期位置的量度。
12.根据项目11所述的方法，其中所述边界指标包括每个边界点至对应的参考点的距离。
13.根据项目12所述的方法，其中所述对应的参考点包括对应的预期特征中心。
14.根据项目13所述的方法，其中通过使规则栅格最佳地拟合至所述多个特征的图像来确定所述预期特征中心，使得每个栅格交叉限定预期特征中心。
15.根据项目12所述的方法，其中所述对应的参考点包括对应的预期边界点。
16.根据项目12所述的方法，其中所述对应的参考点包括相邻特征上的点。
17.根据项目11所述的方法，其中所述边界指标包括每个边界点处的曲度的量度。
18.根据项目11至17中任一项所述的方法，其中从特征的所述边界的图像获得每个特征的边界点的位置。
19.根据项目18所述的方法，其中所述图像包括扫描电子显微镜或电子束量测图像。
20.根据项目1至10中任一项所述的方法，其中所述放置指标包括描述整个特征与所述整个特征的预期位置相距的距离的放置误差。
21.根据任一前述项目所述的方法，其中所述多个特征包括接触孔的阵列。
22.根据任一前述项目所述的方法，其中被测量以确定所述放置指标分布的特征的数目是104的数量级。
23.根据任一前述项目所述的方法，其中所述参考分布包括以下分布中的一种：
高斯分布，
泊松分布，或
从高斯分布或泊松分布导出的分布。
24.一种计算设备，所述计算设备包括处理器且被配置成执行根据任一前述项目所述的方法。
25.一种检查设备，所述检查设备能够操作以对衬底上的多个特征进行成像并且包括根据项目24所述的计算设备。
26.根据项目25所述的检查设备，包括扫描电子显微镜或电子束设备。
27.一种包括过程指令的计算机程序，所述过程指令能够操作以在运行于合适的设备上时执行根据项目1至22中任一项所述的方法。
28.一种非暂时性计算机程序载体，包括根据项目27所述的计算机程序。
与光刻设备相关使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，波长是或约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和极紫外线(EUV)辐射(例如，波长在5nm-20nm的范围内)，以及诸如离子束或电子束之类的粒子束。
术语“透镜”在情境允许时可以指各种类型的光学部件中的任一个或其组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式光学部件。
具体实施例的前述描述将充分地揭露本发明的一般性质，使得在不背离本发明的一般概念的情况下，其它人可以通过应用本领域的技术范围内的知识针对各种应用而容易地修改和/或调适这些具体实施例，而无需进行过度的实验。因此，基于本发明中呈现的教导和引导，这些调适和修改旨在属于本公开的实施例的等效物的涵义和范围内。应理解，本发明中的措辞或术语是出于例如描述而非限制的目的，以使得本说明书的术语或措辞将要由本领域技术人员按照所述教导和所述指导进行解释。
因此，本发明的广度和范围不应受上述示例性实施例中的任一个限制，而应仅根据随附的权利要求及其等效物来限定。

Claims (15)

1.一种预测形成于衬底上的多个特征的主导故障模式和/或故障率的方法，所述方法包括：
确定每个特征的放置指标，所述放置指标包括所述特征是否处于预期位置的量度；
比较放置指标分布与参考分布，所述放置指标分布包括所述放置指标的分布；以及
根据所述比较来预测所述多个特征的所述主导故障模式和/或所述故障率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较步骤包括确定所述放置指标分布是否具有突出尾部，所述突出尾部是所述放置指标分布的明显与所述参考分布偏离的尾部。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述比较步骤包括基于所述放置指标分布和/或参考分布的峰值的哪侧是所述突出尾部来预测所述多个特征的所述主导故障模式。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述识别步骤包括根据所述突出尾部的突出度来预测所述故障率，所述突出尾部的突出度是所述突出尾部与所述参考分布偏离的程度的量度。
5.根据权利要求4所述的方法，包括通过最小化所述突出尾部的突出度来对用于形成所述多个特征的过程的过程参数进行优化。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述过程参数包括用于曝光所述多个特征的投影光学器件的聚焦和剂量中的一个或两者。
7.根据权利要求1所述的方法，其中每个特征由边界限定，并且所述放置指标包括针对每个特征的所述边界上的多个边界点的边界指标，所述边界指标包括边界点是否处于预期位置的量度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述边界指标包括每个边界点至对应的参考点的距离。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述对应的参考点包括对应的预期特征中心，或其中所述对应的参考点包括对应的预期边界点，或其中所述对应的参考点包括相邻特征上的点。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述边界指标包括每个边界点处的曲度的量度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述放置指标包括描述整个特征与所述整个特征的预期位置相距的距离的放置误差。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个特征包括接触孔的阵列。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考分布包括以下分布中的一种：
高斯分布，
泊松分布，或
从高斯分布或泊松分布导出的分布。
14.一种检查设备，所述检查设备能够操作以对衬底上的多个特征进行成像并且包括计算设备，所述计算设备包括处理器且配置成执行根据权利要求1所述的方法。
15.一种包括过程指令的计算机程序，所述过程指令能够操作以在运行于合适的设备上时执行根据权利要求1所述的方法。
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