CN113227905A - 用于检查晶片的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于涉及将图案加工到衬底上的器件制造过程的计算机实施的缺陷预测方法。不可校正误差用于帮助预测可能存在缺陷的位置，从而提高计量生良品率。在一个实施例中，不可校正误差信息涉及由于光刻系统的透镜硬件、成像狭缝大小以及其他物理特性的限制而导致的成像误差。在一个实施例中，不可校正误差信息涉及由透镜加热效应引起的成像误差。

Description

用于检查晶片的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月26日提交的美国申请62/784,883的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种优化半导体制造过程性能的方法。该方法可以与光刻设备结合使用。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成对应于成在所述IC的单层上的电路图案，并且可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分、一个或多个管芯)上，该衬底具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层。通常，单个衬底将包含连续曝光的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过光束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。

发明内容

一种针对扫描电子显微镜SEM的后续扫描而预测缺陷位置的方法，该方法包括：获取不可校正误差信息，不可校正误差信息是基于来自光刻系统的、用于对要由所述SEM扫描的晶片成像的数据；基于不可校正误差信息，预测晶片上的缺陷位置；并将预测的缺陷位置发送到SEM。

一种针对扫描电子显微镜SEM的后续扫描而预测缺陷位置的方法，该方法包括：使用计算投影光学系统加热模型，预测加热投影光学系统的光学元件的光学成像效应；使用缺陷检测算法、使用预测的热效应作为输入，预测缺陷位置；并将预测的缺陷位置发送到SEM。

在一方面，一种用于检查具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像的晶片的方法，包括：从光刻系统获取不可校正误差信息，使用缺陷检测算法、使用不可校正误差信息作为输入预测成像误差，使用预测的成像误差来确定要检查的晶片区域，并检查所确定的区域。

在另一方面，一种用于检查具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像的晶片的方法，包括：使用计算投影光学系统加热模型，预测加热投影光学系统的光学元件的光学成像效应；使用缺陷检测算法、使用预测的热效应作为输入，预测成像误差；使用预测的成像误差来确定要检查的晶片区域，并检查所确定的区域。

在另一方面，一种用于检查具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像的晶片的系统，包括：被配置和布置为从光刻系统获取不可校正误差信息的模块；预测模块，被配置和布置为使用缺陷检测算法、使用不可校正误差信息作为输入，来预测成像误差；以及检查工具，被配置和布置为使用预测的成像误差来检查晶片以确定要被检查的晶片的区域。

根据一个实施例，该方法还包括从图案中识别一个或多个过程窗口限制图案(PWLP)。

根据一个实施例，缺陷是从PWLP中的至少一个产生的缺陷。

根据实施例，衬底或管芯的特性是PWLP中的至少一个的过程窗口。

根据实施例，光刻过程包括涉及将图案加工到衬底上的器件制造过程。

本文公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上记录有指令的计算机可读介质，该指令在由计算机执行时实施上述方法中任一项。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中对应的附图标记表示对应的部件，并且其中：

图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；

图2示出了根据实施例的方法流程图，该方法检查具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像的晶片；

图3示出了根据实施例的机器学习算法的流程图；

图4示意性地示出了根据实施例的结合计量系统工作的光刻系统；和

图5示意性地示出了根据实施例的结合计量系统工作的光刻系统。

具体实施方式

多年来，电子装置的计算能力一直遵循功率增加而物理尺寸减小的模式。这已经通过增加每个集成电路(IC)芯片上的电路组件(例如晶体管、电容器、二极管等)的数目来实现。例如，智能电话中的IC芯片能与人的拇指指甲一样小，该芯片可以包括超过二十亿个晶体管，每个晶体管的大小小于人类毛发的1/1000。制作IC是一个复杂和耗时的过程，电路组件在不同层中并且包括数百个单独的步骤。即使在一个步骤中的误差也有可能导致最终IC有问题。即使一个“致命缺陷”也可能导致装置故障。制造过程的目标是提高过程的总良品率。例如，对于50个步骤的过程来说，为了得到75％的良品率，每个单独步骤必须具有大于99.4％的良品率，并且如果单独步骤良品率是95％，则总过程良品率下降到7％。

与高良品率冲突的相应困难是维持快速生产进度(例如，称为生产量或每小时处理的晶片数目)的目标。缺陷的存在会影响高过程良品率和高晶片生产量，尤其是在需要操作员干预来检查缺陷的情况下。因此，对于保持高良品率和低成本至关重要的是，通过检查工具(如光学或电子显微镜(SEM))对微小缺陷进行高生产量检测和识别。

因为用于缺陷检测的显微镜一次只能看到晶片的一小部分，所以缺陷检测可能非常耗时，从而降低了总生产量。例如，如果必须检查晶片上的每个位置以发现缺陷，则晶片生产量可能会显著降低，因为检查晶片上的每个IC上的每个位置所需的时间将非常长。解决这个问题的一种方法是利用基于从光刻系统获取的信息预测缺陷位置的技术，该光刻系统是用于制造IC芯片的系统。在一个示例中，不是检查晶片上的每个位置以发现缺陷，而是检查预测位置，这使得需要检查的位置数量显著减少，并且相应地减少检查时间并提高了晶片生产量。

虽然在本文中可以具体参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，这里描述的光刻设备可以具有其他应用，例如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。技术人员将理解，在此类替代应用的上下文中，此处对术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以被认为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中所述的衬底可以在曝光之前或之后、例如在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并显影被暴光的抗蚀剂的工具)或计量或检查工具中被处理。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于此类和其他衬底处理工具。此外，衬底可以被处理不止一次，例如为了创建多层IC，因此这里使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理层的衬底。

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

本文使用的术语“图案形成装置”应广义地解释为指可用于在其横截面中赋予辐射束一图案、以例如在衬底的目标部分中产生图案的装置。应当注意，赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中产生的诸如集成电路的装置中的特定功能层。

图案形成装置可以是透射的或反射的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，包括诸如二进制、交替相移和衰减相移等掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个例子是采用矩阵排列的小反射镜，每个小反射镜都可以单独倾斜，以便在不同方向反射入射辐射束；以这种方式，反射光束被图案化。

支撑结构保持图案形成装置。取决于图案形成装置的取向、光刻设备的设计和其他条件、例如图案形成装置是否被保持在真空环境中，该支撑结构将图案形成装置保持住。支撑可以使用机械夹持、真空或其他夹持技术，例如真空条件下的静电夹持。支撑结构可以是例如框架或工作台，其可以根据需要固定或移动并且可以确保图案形成装置处于期望位置，例如相对于投影系统。此处对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可被认为与更一般的术语“图案形成装置”同义。

本文使用的术语“投影系统”应广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统和折反射光学系统，例如适用于所使用的曝光辐射，或适用于其他因素，例如使用浸没液或使用真空。此处对术语“投影透镜”的任何使用可被视为与更一般的术语“投影系统”同义。

照明系统还可以包括各种类型的光学部件，包括折射、反射和折反射光学部件，用于引导、成形或控制辐射束，并且这些部件在下文中也可以被统称为或单独称为“透镜”。

光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个支撑结构)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行使用额外台，或者可以在一个或多个台上执行准备步骤，同时使用一个或多个其他的台进行曝光。

光刻设备也可以是这样一种类型，其中将衬底浸入具有相对高折射率的液体、例如水中，以填充投影系统的最终元件和衬底之间的空间。用于增加投影系统的数值孔径的浸没技术在本领域中是众所周知的。

除非另有说明，否则本文所用术语“或”包括所有可能的组合，除非是不可行的。例如，如果声明数据库可以包括A或B，则除非另外特别陈述或不可行，否则数据库可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果声明数据库可以包括A、B或C，那么除非另有明确说明或不可行，否则数据库可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。

图1示意性地描绘了根据本发明的特定实施例的光刻设备。该设备包括：

-照明系统(照射器)IL，以调节辐射(例如UV辐射或DUV辐射)的光束PB；

-支撑结构MT，以支撑图案形成装置(例如掩模)MA并连接到用于相对于物品PL准确定位图案形成装置的第一定位装置PM；

-衬底台(例如晶片台)WT，用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并连接到用于相对于物品PL准确定位衬底的第二定位装置PW；和

-投影系统(例如折射投影透镜)PL，被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射束PB的图案成像到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

如这里所描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。或者，该设备可以是反射型的(例如，采用上述类型的可编程反射镜阵列)。

照射器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。源和光刻设备可以是分开的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源不被认为是形成光刻设备的一部分，并且辐射光束在光束传输系统BD的帮助下从源SO传递到照射器IL，该光束传输系统包括例如合适的定向反射镜和/或光束扩张器。在其他情况下，源可以是设备的集成部件，例如当源是汞灯时。如果需要，源SO和照射器IL连同束传输系统BD可以被称为辐射系统。

照射器IL可以改变光束的强度分布。照射器可以被布置为限制辐射束的径向范围，使得强度分布在照射器IL的光瞳平面中的环形区域内是非零的。附加地或替代地，照射器IL可以用于限制光束在光瞳平面中的分布，使得光瞳平面中多个等距间隔的扇区中的强度分布是非零的。照射器IL的光瞳平面中的辐射束的强度分布可以被称为照射模式。

照射器IL可以包括调节器AM，该调节器被配置为调节光束的强度分布。通常，至少可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。照射器IL可被操作以改变光束的角度分布。例如，照射器可被操作以改变光瞳平面中的扇区的数目和角度范围，其中强度分布不为零。通过调整照射器光瞳平面中光束的强度分布，可以实现不同的照明模式。例如，通过限制照射器IL的光瞳平面中强度分布的径向和角度范围，强度分布可以具有多极分布，例如偶极、四极或六极分布。可以例如通过将提供该照明模式的光学器件插入照射器IL或使用空间光调制器来获取期望的照明模式。

照射器IL可被操作以改变光束的偏振并且可被操作以使用调节器AM来调节偏振。穿过照射器IL的光瞳平面的辐射束的偏振态可以被称为偏振模式。不同偏振模式的使用可以允许在衬底W上形成的图像中实现更大的对比度。辐射束可以是非偏振的。可替代地，照射器可被布置为线性偏振辐射束。辐射束的偏振方向可以在照射器IL的光瞳平面上变化。在照射器IL的光瞳平面中的不同区域，辐射的偏振方向可能不同。可以取决于照明模式选择辐射的偏振态。对于多极照明模式，辐射束的每个极的偏振可以通常垂直于该极在照射器IL的光瞳平面中的位置矢量。例如，对于偶极照明模式，辐射可以在基本垂直于平分偶极的两个相对扇区的线的方向上被线性偏振。辐射束可以在两个不同的正交方向之一上被偏振，这可以被称为X偏振和Y偏振状态。对于四极照明模式，每个极的扇区中的辐射可以在基本上垂直于平分该扇区的线的方向上被线性偏振。这种偏振模式可以称为XY偏振。类似地，对于六极照明模式，每个极的扇形中的辐射可以在基本上垂直于平分该扇区的线的方向上被线性偏振。这种偏振模式可以称为TE偏振。

此外，照射器IL通常包括各种其他组件，例如积分器IN和聚光器CO。照射器提供经调节的辐射束PB，在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束PB入射到被保持在支撑结构MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上。穿过图案形成装置MA后，光束PB穿过透镜PL，透镜PL将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置)的帮助下，衬底台WT可以准确地移动，例如以便在光束PB的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一定位装置PM和另一位置传感器(其未在图1中明确描绘)可用于例如从掩模库机械检索后、或在扫描期间相对于光束PB的路径准确地定位图案形成装置MA。通常，物体台MT和WT的移动将借助形成定位装置PM和PW的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现。然而，在步进器(相对于扫描仪)的情况下，支撑结构MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。可以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。

所描述的设备可以用于以下优选模式：

1.在步进模式中，支撑结构MT和衬底台WT基本上保持静止，而赋予光束PB的整个图案被一次性投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后衬底台WT在X和/或Y方向上移动，从而可以暴露不同的目标部分C。在步进模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，支撑结构MT和衬底台WT被同步扫描，同时赋予光束PB的图案被投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向由投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特性确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。

3.在另一种模式中，支撑结构MT保持基本静止以保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT，同时将赋予光束PB的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常使用脉冲辐射源，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，根据需要更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以容易地应用于无掩模光刻，该无掩模光刻利用可编程图案形成装置，例如上述类型的可编程反射镜阵列。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体、或完全不同的使用模式。

投影系统PL具有可能是非均匀的光学传递函数，这会影响在衬底W上成像的图案。对于非偏振辐射，这种效应可以通过两个标量映射很好地描述，其描述了离开投影系统PL的辐射的透射(变迹)和相对相位(像差)作为其光瞳平面中位置的函数。这些可被称为透射图和相对相位图发标量映射可以表示为一组完整的基本函数的线性组合。一个特别适宜的集合是泽尼克(Zernike)多项式，它形成一组定义在单位圆上的正交多项式。每个标量映射的确定可以涉及确定这种展开中的系数。由于Zernike多项式在单位圆上是正交的，Zernike系数可以通过依次计算测量标量映射与每个Zernike多项式的内积、并将其除以该Zernike多项式的范数的平方来确定。

透射映射和相对相位映射是场和系统相关的。也就是说，一般来说，每个投影系统PL对于每个场点(即对于其图像平面中的每个空间位置)将具有不同的Zernike展开。通过将例如来自投影系统PL的物平面(即图案形成装置MA的平面)中的点状源的辐射投影通过投影系统PL、并使用剪切干涉仪测量波前(即，具有相同相位的点的轨迹)，可以确定投影系统PL在其光瞳平面中的相对相位。剪切干涉仪是公共路径干涉仪，因此有利地，不需要次级参考光束来测量波前。剪切干涉仪可以包括：在投影系统(即衬底台WT)的图像平面中的衍射光栅、例如二维网格，以及被布置为检测与光瞳平面共轭的平面中的干涉图案的检测器投影系统PL。干涉图案与辐射的相位相对于光瞳平面中剪切方向上坐标的导数有关。检测器可以包括传感元件阵列，例如电荷耦合装置(CCD)。

衍射光栅可以在两个垂直方向上顺序扫描，这两个方向可以与投影系统PL的坐标系的轴(x和y)重合或者可以与这些轴成例如45度的角度。扫描可以在整数个光栅周期上执行，例如一个光栅周期。扫描平均了一个方向上的相位变化，允许重建另一个方向上的相位变化。这允许将波前确定为两个方向的函数。

现有技术的光刻设备LA的投影系统PL可能不会产生可见的条纹，因此可以使用诸如移动衍射光栅的相位步进技术来增强波前确定的准确性。步进可以在衍射光栅的平面内并且在与测量的扫描方向垂直的方向上进行。步进范围可以是一个光栅周期，并且可以使用至少三个(均匀分布的)相位步进。因此，例如，可以在y方向上执行三个扫描测量，针对x方向上的不同位置执行各个扫描测量。衍射光栅的这种步进有效地将相位变化转化为强度变化，从而可以确定相位信息。光栅可以在垂直于衍射光栅的方向(z方向)上步进以校准检测器。

通过将例如来自投影系统PL的物平面(即图案形成装置MA的平面)中的点状源的辐射投影通过投影系统PL、并使用检测器测量与投影系统PL的光瞳平面共轭的平面中的辐射强度，可以确定投影系统PL在其光瞳平面中的透射(变迹)。可以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PL可以包括多个光学(例如，透镜)元件，并且可以进一步包括调整机构PA，该调整机构被配置为调整光学元件中的一个或多个以校正像差(穿过整个场的光瞳平面上的相位变化)。为了实现这一点，调节机构PA可以可操作地以一种或多种不同方式操纵投影系统PL内的一个或多个光学(例如，透镜)元件。投影系统可以具有坐标系，其中其光轴在z方向上延伸。调节机构PA可用于进行以下各项的任意组合：移动一个或多个光学元件；倾斜一个或多个光学元件；和/或使一个或多个光学元件变形。光学元件的位移可以在任何方向(x、y、z或其组合)上进行。尽管对于非旋转对称的非球面光学元件可使用绕z轴的旋转，但是光学元件的倾斜通常由于绕x或y方向上的轴旋转而在垂直于光轴的平面之外。光学元件的变形可以包括低频形状(例如像散)和高频形状(例如自由形式的非球面)。光学元件的变形可以例如通过使用一个或多个致动器在光学元件的一侧或多侧上施加力和/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定区域来执行。通常，可能无法调整投影系统PL以校正变迹(穿过光瞳平面的透射变化)。当设计用于光刻设备LA的图案形成装置(例如，掩模)MA时，可以使用投影系统PL的透射映射。使用计算光刻技术，可以将图案形成装置MA设计为至少部分地校正变迹。

图案形成装置上的各种图案可具有不同的过程窗口(即，在规格内将产生图案所依据的过程参数空间)。与潜在系统缺陷相关的图案规范示例包括检查颈缩、线回拉、线变细、CD、边缘放置、重叠、抗蚀剂顶部损耗、抗蚀剂底切和桥接。可以通过合并(例如，重叠)每个单独图案的过程窗口来获得图案形成装置上的所有图案的过程窗口。所有图案的过程窗口的边界包含一些单独图案的过程窗口的边界。换句话说，这些单独图案限制了所有图案的过程窗口。这些图案可以被称为“热点”或“过程窗口限制图案(PWLP)”，它们在本文中可互换使用。在控制光刻过程时，可能并且经济的是集中于热点。当热点没有缺陷时，很可能所有图案都没有缺陷。

处理参数可以随着衬底上的位置和时间(例如，在衬底之间、在管芯之间)而变化。这种变化可能是由环境的变化引起的，例如温度和湿度。此类变化的其他原因可以包括处理设备中的一个或多个诸如光刻设备中的源、投影光学器件、衬底台的组件的漂移、衬底表面的高度变化等。了解此类变化及其对PWLP或潜在图案化缺陷的影响，并调整光刻过程以适应此类变化从而减少实际缺陷将是有益的。为了减少跟踪这些变化的计算成本，可以再次仅监控热点。

图2示出了根据实施例的方法的流程图，该方法检查具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像的晶片。光刻系统在包含最终用于形成集成电路元件的图案的晶片上产生图像。成像的细节在上文关于图1更详细地讨论，但简而言之，辐射束PB透射通过图案形成装置(例如掩模)MA或由其反射离开，从而产生图案化的辐射束。图案化光束被投射并聚焦到衬底W的目标部分C上以在化学抗蚀剂中产生图像，然后该图像可以被显影并进一步处理以产生用于IC中的最终图案。在步骤210中，从光刻系统获取不可校正误差信息。通常，可以调整光刻系统以减少某些误差源。例如，在晶片拓扑不平坦的情况下，晶片调平系统可以允许高度差异。晶片映射用于生成位置设定点，由此可以控制晶片状态以改善反馈或前馈控制回路中的聚焦性能。然而，由于成像狭缝的尺寸有限，因此无法解释某些类型的形貌。这种不可调整的残差称为不可校正误差(NCE)。在扫描曝光期间，当狭缝在晶片上的特定位置之上被扫描时，不可校正误差会不断变化。根据实施例的光刻设备能够输出NCE信息以供其他系统使用。

虽然现代光刻系统具有许多用于微调诸如焦点、剂量、动力学和透镜像差的成像参数的工具，但往往总是存在一些无法校正的量。由于投影镜头的硬件限制，由这些问题得出透镜NCE，可以将其提供给缺陷检测算法并转换为CD和边缘放置误差预测。

在步骤212中，使用缺陷检测算法并使用各种NCE源作为输入来预测潜在的缺陷位置，特别是由成像误差导致的缺陷。不同的方法可用于缺陷预测和检测。在一种方法中，可以通过使用经验模型或计算模型分析图案来识别热点。在经验模型中，并不模拟图案的图像(例如，抗蚀剂图像、光学图像、蚀刻图像)；相反，经验模型基于加工参数、图案参数和缺陷之间的相关性来预测缺陷或缺陷概率。例如，经验模型可以是分类模型或有缺陷倾向的图案的数据库。在计算模型中，计算或模拟图像的一部分或特征，并基于该部分或特征识别缺陷。例如，可以通过找到离其期望位置太远的线端来识别线回拉缺陷；可以通过找到两条线不期望结合的位置来识别桥接缺陷；重叠缺陷可以通过发现在分离层上的不希望重叠或不希望地不重叠的两个特征来识别。经验模型的计算成本通常低于计算模型。根据热点位置和各个热点的过程窗口可以确定热点的过程窗口和/或将其编译到映射中，即确定作为位置函数的过程窗口。该过程窗口映射可以表征图案的布局特定敏感性和处理余量。在另一示例中，热点、它们的位置和/或它们的过程窗口可以通过实验来确定，例如通过FEM晶片检查或合适的计量工具。缺陷可能包括那些在显影后检查(ADI)(通常是光学检查)中无法检测到的缺陷，例如抗蚀剂顶部损耗、抗蚀剂底切等。传统的检查仅在对衬底进行不可逆处理后才能发现此类缺陷(例如，蚀刻、离子注入)，此时晶片不能再加工。因此，在起草该文件时，不能使用当前的光学技术来检测这种抗蚀剂顶部损耗缺陷。然而，可以使用模拟来确定抗蚀剂顶部损耗可能发生的位置以及严重程度。基于此信息，可以决定使用更准确的检查方法(通常更耗时)来检查特定的可能缺陷以确定缺陷是否需要返工，或者可以决定进行不可逆处理(例如，蚀刻)之前对特定抗蚀剂层的成像进行返工(去除具有抗蚀剂顶部损耗缺陷的抗蚀剂层，并重新涂覆晶片以重新进行特定层的成像)。

原则上，NCE可以直接从光刻系统传输，或者可以通过中间系统以供SEM使用。也就是说，可能有计算机根据缺陷检测算法对信息进行处理，或者SEM可能包括必要的处理能力。同样，SEM和光刻系统可以相互结合在一起形成互连的工具集群。因此，发生用于传递至SEM并由其使用预测的缺陷信息不必是直接发送，信息也不必以其离开光刻系统的形式到达SEM，而是可以被进一步处理。信息可以通过包括信号源和传输线的传输系统发送，传输线例如是总线、有线或无线传输、电缆、光纤或任何其他类型的传输线。

在一个实施例中，计算装置被编程为具有模块形式的机器可执行指令，用于从光刻系统获取不可校正误差信息。例如，这可以是通信总线或从光刻系统接收信息的其他传输或接收硬件，并且可以包括在处理器中实现的预测模块，该预测模块被编程为执行缺陷确定算法。

通过提供NCE信息，晶片的已知具有潜在缺陷的部分(例如，因为它们已知由于不能完全调平而具有聚焦问题)被识别。因此，晶片的这些部分是良好的热点候选区域。通过将NCE信息与其他信息集成，可以识别具有NCE问题但在其他方面不重要(例如，较宽的线)的部分，从而不必将这些部分视为热点。一旦识别出热点，就可以使用计量工具-例如高分辨率电子束工具-来检查214它们。

在一个实施例中，NCE的另一个来源是透镜加热的影响。在成像期间，来自光源的能量的一部分在透镜的光学元件中被衰减。这意味着它们将趋于升温，因此会发生光学特性的变化(例如，折射和膨胀)，影响通过光学系统的光路，从而影响图像质量。对于某些系统，有前馈校正来解决透镜加热问题。然而，对于其他情况，根据掩模结构、这些掩模结构对所用照明源的像差敏感性以及热负荷，可能会出现CD和边缘放置误差。

可以使用计算模型来解决这种类型的NCE。可以对透镜加热效应进行建模，并且可以将计算所得的透镜加热NCE作为输入提供给缺陷检测算法。

虽然通常分批收集NCE，但在一个实施例中，针对每次曝光均获取NCE信息。在批次信息提供许多晶片的平均值的情况下，根据实施例使用来自每次曝光的信息来帮助隔离可能的热点可能是有用的。同样，可以通过收集每次曝光的NCE来考虑场到场的变化。

在缺陷检测算法中，确定处理热点(例如，成像或蚀刻到衬底上)所依据的全局和局部处理参数。这样的参数可以包括例如激光带宽、焦点、剂量、源参数、投影光学参数以及这些参数的空间或时间变化。可替代地，可以从计量数据推断处理参数。例如，计量可以包括使用衍射工具(例如，ASML YieldStar)、电子显微镜(例如，ASML的ePfm5系统)或其他合适的检查工具来检查衬底。可以获取被处理的衬底上的任何位置、包括识别的热点的处理参数。

在步骤212中，使用处理热点所依据的处理参数，来确定在热点处缺陷的存在情况、存在概率、特征或其组合。这种确定可以简单地比较处理参数和热点的过程窗口-如果处理参数落在过程窗口内，则可能不存在缺陷；如果过程参数落在过程窗口之外，则预计至少存在一个缺陷。这种确定也可以使用合适的经验模型(包括统计模型)来完成。例如，分类模型可用于提供缺陷的存在概率。进行这种确定的另一种方法是，使用计算模型依据处理参数模拟热点的图像或预期图案化轮廓，并测量图像或轮廓参数。在一个实施例中，可以在处理图案或衬底之后立即(即，在处理图案或下一个衬底之前)确定处理参数。确定的缺陷的存在情况和/或特征可以作为以下处置的决定的基础：返工或验收。在一个实施例中，处理参数可用于计算光刻参数的移动平均值。移动平均线可用于捕获光刻参数的长期漂移，而不会被短期波动扰乱。机器学习技术可以用于改善算法的操作。

在机器学习技术的一个示例中，处理参数是分类模型的输入。处理参数310可以用作分类模型312的输入(例如，自变量)。处理参数310可以包括源的特性(例如，强度、光瞳轮廓等)、投影光学器件的特性、剂量、焦点、抗蚀剂特性，抗蚀剂的显影和曝光后烘烤特性、以及蚀刻特性。术语“分类器”或“分类模型”有时还指代由分类算法实现的数学函数，该数学函数将输入数据映射到类别。在机器学习和统计学中，分类是如下问题：基于包含类别成员已知的观察(或实例)的数据的训练集，识别新观察属于一组类别314(子种群)中的哪一个。这些观察可以与普通制造过程分开进行、纯粹用于提供训练数据，或者它们可以包括从制造并且例如由人工操作员分配的类别成员中测量的数据。单独的观察被分析成一组可量化的特性，称为各种解释性变量、特征等。这些特性可以被不同地分类(例如“好”：不产生缺陷的光刻过程，或“坏”：产生缺陷的光刻过程；“类型1”、“类型2”、...“类型n”：不同类型的缺陷)。分类被认为是监督学习的一个实例，即在可以使用正确识别的观察的训练集情况下的学习。分类模型的示例包括逻辑回归和多项式对数优劣比、概率单位回归、感知器算法、支持向量机、输入向量机和线性判别分析。

图4示意性地示出了将曝光的晶片转移到计量系统412的光刻系统410。光刻系统410进一步将每次曝光的NCE信息传递给缺陷检测算法414。缺陷检测算法414将可能缺陷位置列表(热点列表或映射)传递到计量系统412。

图5是相似的，因为光刻系统510同样将曝光的晶片传递到计量系统512。它还将关于作业设置的信息、包括关于掩模和照明源的信息例如传递到投影透镜加热模型514。投影透镜加热模型514将关于由投影透镜加热产生的NCE的信息发送到缺陷检测算法516。缺陷检测算法继而将热点位置列表传递到计量系统512。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种针对扫描电子显微镜SEM的后续扫描而预测缺陷位置方法，所述方法包括：

获取不可校正误差信息，所述不可校正误差信息是基于来自光刻系统的、用于在要由所述SEM扫描的晶片上产生图像的数据；

基于所述不可校正误差信息，预测所述晶片上的缺陷位置；以及将预测的所述缺陷位置发送到所述SEM。

2.根据条款1所述的方法，其中针对每次曝光来获取所述不可校正误差信息。

3.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述预测包括使用缺陷检测算法，所述缺陷检测算法包括基于用于产生所述图像的过程的过程参数、并且基于所述图像的布局参数的计算模型。

4.根据条款3所述的方法，其中所述缺陷检测算法使用机器学习。

5.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述不可校正误差信息是所述光刻系统的输出。

6.根据条款1-5中任一项所述的方法，其中所述不可校正误差信息包括像差信息，所述像差信息包括球面像差信息和非球面像差信息。

7.根据条款1-6中任一项所述的方法，其中所述不可校正误差信息包括镜片加热信息。

8.根据条款7所述的方法，其中所述透镜加热信息被所述缺陷检测算法使用，以预测关键尺寸或边缘放置误差。

9.根据条款1所述的方法，其中所述预测还包括预测通过所述光刻系统产生的所述图像中的误差位置。

10.一种针对扫描电子显微镜SEM的后续扫描而预测缺陷位置的方法，所述方法包括：

使用计算投影光学系统加热模型，预测加热投影光学系统的光学元件的光学成像效应；

预测缺陷位置，使用预测热效应作为输入；以及

将预测的缺陷位置发送到SEM。

11.根据条款10所述的方法，其中所述计算投影光学系统加热模型接收有关在产生图像中所使用的掩模的信息和在产生图像中所使用的照明源的设置信息。

12.一种用于检查晶片的系统，所述晶片具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像，该系统包括：

被配置和布置为从光刻系统获取不可校正误差信息的模块；

预测模块，被配置和布置为使用缺陷检测算法、使用不可校正误差信息作为输入来预测缺陷位置；以及

传输系统，被配置和布置为将预测的所述缺陷位置发送到检查工具。

13.根据条款12所述的系统，其中所述检查工具被配置和布置为：使用预测的成像误差来检测所述晶片，以确定要被检查的所述晶片的选定区域。

14.根据条款12所述的系统，其中所述预测模块使用与所述投影光学系统的光学元件的加热效应有关的不可校正误差信息。

15.根据条款14所述的系统，其中所述加热效应基于有关在产生所述图像时所使用的掩模和照明设置的信息而被建模。

16.根据条款12所述的系统，其中所述检查工具是耦合到所述模块、所述预测模块和所述传输系统的SEM装置，并且其中所述系统进一步是SEM系统。

17.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，在所述计算机可读介质上记录有指令，所述指令在由计算机执行时实施根据条款1-11中任一项所述的方法。

本发明的实施例可以以硬件，固件，软件或其任何组合来实现。本发明的实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；例如，只读存储器(ROM)。随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或其他设备执行固件、软件、例程、指令等引起的。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，可以不同于所描述的方式来实践本发明。该描述并非旨在限制本发明。

Claims (15)

1.一种针对扫描电子显微镜SEM的后续扫描而预测缺陷位置的方法，所述方法包括：

获取不可校正误差信息，所述不可校正误差信息基于来自光刻系统的、用于在要由所述SEM扫描的晶片上产生图像的数据；

基于所述不可校正误差信息，预测所述晶片上的缺陷位置；以及

将预测的所述缺陷位置发送到所述SEM。

2.根据权利要求1所述的方法，其中针对每次曝光获取所述不可校正误差信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预测包括使用缺陷检测算法，所述缺陷检测算法包括基于用于产生所述图像的过程的过程参数、并且基于所述图像的布局参数的计算模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述缺陷检测算法使用机器学习。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述不可校正误差信息是所述光刻系统的输出。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述不可校正误差信息包括像差信息，所述像差信息包括球面像差信息和非球面像差信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述不可校正误差信息包括镜片加热信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述透镜加热信息被所述缺陷检测算法使用，以预测关键尺寸或边缘放置误差。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述预测还包括预测通过所述光刻系统产生的所述图像中的误差位置。

10.一种用于检查晶片的系统，所述晶片具有利用包括投影光学系统的光刻系统产生的图像，所述系统包括：

被配置和布置为从所述光刻系统获取不可校正误差信息的模块；

预测模块，被配置和布置为使用缺陷检测算法、使用所述不可校正误差信息作为输入来预测缺陷位置；以及

传输系统，被配置和布置为将预测的所述缺陷位置发送到检查工具。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述检查工具被配置和布置为：使用预测的成像误差来检测所述晶片，以确定要被检查的所述晶片的选定区域。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述预测模块使用与所述投影光学系统的光学元件的加热效应有关的不可校正误差信息。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述加热效应基于有关在产生所述图像时所使用的掩模和照明设置的信息而被建模。

14.根据权利要求10所述的系统，其中所述检查工具是耦合到所述模块、所述预测模块和所述传输系统的SEM装置，并且其中所述系统进一步是SEM系统。

15.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，在所述计算机可读介质上记录有指令，所述指令在由计算机执行时实施针对扫描电子显微镜SEM的后续扫描而预测缺陷位置的方法，所述方法包括：

获取不可校正误差信息，所述不可校正误差信息基于来自光刻系统的、用于在要由所述SEM扫描的晶片上产生图像的数据；

基于所述不可校正误差信息，预测所述晶片上的缺陷位置；以及

将预测的所述缺陷位置发送到所述SEM。

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