CN113614644A

CN113614644A - 量测方法和设备、计算机程序和光刻系统

Info

Publication number: CN113614644A
Application number: CN202080022670.7A
Authority: CN
Inventors: P·J·特纳; A·蔡亚马斯
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV; ASML Netherlands BV
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-11-05
Also published as: KR20210127250A; EP3731020A1

Abstract

公开了一种用于量测的方法、计算机程序和相关联的设备。该方法包括确定衬底或衬底部分是否受到工艺效应。该方法包括：获取检查数据，检查数据包括与衬底或其一部分上的结构相关联的多组测量数据；例如测量光瞳；以及获取指纹数据，指纹数据描述感兴趣参数的空间变化。执行检查数据到指纹数据的迭代映射。结构是否受到工艺效应基于迭代映射收敛于解的程度。

Description

量测方法和设备、计算机程序和光刻系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月20日提交的美国申请62/821,186、于2019年4月3日提交的美国申请62/828,817、以及于2019年4月25日提交的欧洲申请19171061.5的优先权，这些申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及可用于例如通过光刻技术制造器件的量测的方法和设备。

背景技术

光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常是施加到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。在这种情况下，可以使用图案形成装置(其备选地称为掩模或掩模版)生成要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干管芯的一部分)上。图案的转印通常是经由成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行的。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。在光刻工艺中，经常需要对所创建的结构进行测量，例如，用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜、以及用于测量套刻的专用工具，这是一种用于测量器件中的两个层对准精度的方法。套刻可以在两个层之间的未对准程度方面来描述，例如对1nm的测量套刻的引用可以描述两个层未对准达1nm的情况。

最近，已经开发了各种形式的散射仪以用于光刻领域。这些设备将辐射束引导到目标上，并且测量散射辐射的一个或多个特性——例如，作为波长的函数的单个反射角处的强度；作为反射角的函数的一个或多个波长处的强度；或者作为反射角的函数的偏振——以获取衍射图像或图案，从该衍射图像或图案中可以确定目标的感兴趣特性。

为了使撞击到衬底上的辐射被衍射，具有特定形状的物体被印刷到衬底上并且通常被称为散射测量目标或简称为目标。如上所述，散射测量对象的实际形状可以使用横截面扫描电子显微镜等确定。然而，这涉及大量时间、精力和专用设备，并且不太适合生产环境中的测量，因为需要单独的专用设备与例如光刻单元中的普通设备一致。

衬底可能会受到工艺效应，并且因此具有一个或多个工艺指纹或背景指纹，这可能会导致例如衬底上的结构出现不希望的和未设计的不对称。这些工艺指纹可能会直接(例如，膜厚度相关的CDU影响栅极时钟频率)或间接(例如，对用于控制和监测制造过程的控制量测产生负面影响)影响器件的功能。例如，在套刻控制循环中，很难将这些工艺指纹与套刻分开。

因此，希望能够获取关于这样的工艺指纹的更多信息。

发明内容

本发明在第一方面提供了一种确定衬底或衬底部分是否受到工艺效应的方法，该方法包括：获取包括与衬底或其一部分上的结构相关联的多组测量数据的检查数据；获取描述衬底或其一部分上的感兴趣参数的空间变化的指纹数据；执行检查数据到指纹数据的迭代映射；以及基于迭代映射收敛于解的程度来确定衬底是否受到工艺效应。

本发明在第二方面提供了一种可操作以执行第一方面的方法的量测设备。

本发明还提供了一种包括处理器可读指令的计算机程序，该处理器可读指令当在合适的处理器控制设备上运行时引起处理器控制设备执行第一方面的方法，并且本发明还提供了一种包括这种计算机程序的计算机程序载体。处理器控制设备可以包括第二方面的量测设备。

下面参考附图详细描述本发明的另外的特征和优点、以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中描述的特定实施例。这样的实施例在本文中仅出于说明的目的而呈现。基于本文中包含的教导，其他实施例对于相关领域的技术人员将是很清楚的。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1描绘了光刻设备；

图2描绘了光刻单元；

图3描绘了第一散射仪；

图4描绘了第二散射仪；

图5是描绘了根据散射计测量值重构结构的示例过程的流程图；以及

图6是描述了在本发明的实施例中使用的装置内量测方法的流程图。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以实现本发明的实施例的示例环境是有益的。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)的照射光学系统(照射器)IL；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的图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，第一定位器PM被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置；被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW的衬底台(例如，晶片台)WT，第二定位器PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底；以及被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上的投射光学系统(例如，折射投射透镜系统)PS。

照射光学系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学组件、或其任何组合。

图案形成装置支撑件以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)的方式来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以是例如可以根据需要是固定或可移动的框架或工作台。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置处于期望位置，例如相对于投射系统。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被视为与更通用的术语“图案形成装置”同义。

本文中使用的术语“图案形成装置”应当广义地解释为是指可以用于向辐射束的横截面赋予图案以在衬底的目标区域中产生图案的任何装置。应当注意，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则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诸如集成电路等目标部分中产生的器件中的特定功能层。

图案形成装置可以是透射性的或反射性的。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，并且包括诸如二进制、交替相移和衰减相移以及各种混合掩模类型等掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以个体地倾斜，以便在不同方向上反射入射的辐射束。倾斜的反射镜在辐射束中赋予图案，该辐射束被反射镜矩阵反射。

如本文中描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。替代地，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，或采用反射掩模)。

光刻设备也可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投射系统与衬底之间的空间。浸液也可以被施加到光刻设备中的其他空间，例如掩模与投射系统之间。用于增加投射系统的数值孔径的浸没技术在本领域中是众所周知的。本文中使用的术语“浸没”并不表示诸如衬底等结构必须淹没在液体中，而仅表示液体在曝光期间位于投射系统与衬底之间。

参考图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。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，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且辐射束在光束传输系统BD的帮助下从源SO传递到照射器IL，光束传输系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，源可以是光刻设备的组成部分，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可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，至少可以调节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(通常分别称为外部σ和内部σ)。此外，照射器IL可以包括各种其他组件，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射在被保持在图案形成装置支撑件(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且由图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射光束B穿过投射光学系统PS，投射光学系统PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上，从而将图案的图像投射到目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，衬底台WT可以准确地移动，例如，以便在辐射束B的路径中定位不同目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(未在图1中明确描绘)可以用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA，例如，在从掩模库机械检索之后或者在扫描期间。

可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案形成装置(例如，掩模)MA上提供有多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。小对准标记也可以被包括在管芯内，在器件特征中，在这种情况下，希望标记尽可能小并且不需要与相邻特征不同的成像或工艺条件。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

在该示例中的光刻设备LA是所谓的双台型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站(曝光站和测量站)，衬底台可以在这两个站之间交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被曝光时，另一衬底可以在测量站处被加载到另一衬底台上并且执行各种制备步骤。制备步骤可以包括使用水平传感器LS绘制衬底的表面控制以及使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。这使得能够显著增加设备的产量。

所描绘的设备可以以多种模式使用，包括例如步进模式或扫描模式。光刻设备的构造和操作对于本领域技术人员来说是众所周知的并且不需要为了理解本发明而进一步描述。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻系统的一部分，称为光刻单元(lithographiccell)LC或光刻单元(lithocell)。光刻单元LC还可以包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后工艺的设备。通常这些包括用于沉积抗蚀剂层旋涂机SC、用于显影暴露抗蚀剂的显影器DE、冷却板CH和烘烤板BK。衬底搬运器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，将它们在不同处理设备之间移动，然后传送到光刻设备的加载台LB。这些装置(通常统称为轨道)受轨道控制单元TCU的控制，TCU本身由监控系统SCS控制，监控系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同设备可以被操作以最大化产量和处理效率。

为了正确且一致地曝光由光刻设备曝光的衬底，需要检查曝光衬底以测量诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等特性。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调节，特别是在检查可以足够快且迅速以使得同一批次的其他衬底仍要曝光的情况下。此外，已经曝光的衬底可以被剥离和返工(以提高产量)或被丢弃，从而避免在已知有缺陷的衬底上执行曝光。在衬底的只有一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对良好的目标部分执行进一步的曝光。

检测设备用于确定衬底的特性，特别是不同衬底或同一衬底的不同层的特性如何在层之间变化。检查设备可以集成到光刻设备LA或光刻单元LC中或者可以是独立装置。为了能够进行最快速的测量，期望检查设备在曝光之后立即测量曝光的抗蚀剂层中的特性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度——已经暴露于辐射的抗蚀剂的部分与未暴露于辐射的部分之间的折射率的差异很小——并且并非所有检测设备都具有足够的灵敏度来对潜像进行有用的测量。因此，测量可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行，该PEB通常是在曝光衬底上进行的第一步骤，并且增加了抗蚀剂的曝光和未曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜伏的。也可以测量显影的抗蚀剂图像——此时，抗蚀剂的曝光或未曝光部分已经被去除——或在诸如蚀刻等图案转印步骤之后。后一种可能性限制了对有缺陷衬底进行返工的可能性，但仍可提供有用信息。

图3描绘了可以用于本发明的散射仪。它包括将辐射投射到衬底W上的宽带(白光)辐射投射仪2。反射的辐射被传递到光谱仪检测器4，光谱仪检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(作为波长的函数的强度)。根据该数据，产生检测到的频谱的结构或轮廓可以由处理单元PU重构，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与图3的底部所示的模拟光谱库进行比较。一般来说，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且一些参数是根据结构的制造过程的知识被假定的，只留下结构的几个参数需要从散射测量数据中确定。这种散射仪可以被配置为垂直入射散射仪或斜入射散射仪。

图4中示出了可以与本发明一起使用的另一散射仪。在该装置中，由辐射源2发射的辐射使用透镜系统12准直并且透射通过干涉滤光器13和偏振器17，被反射表面16部分反射，并且经由显微镜物镜15聚焦到衬底W上，显微镜物镜15具有高数值孔径(NA)，优选地至少为0.9，更优选地至少为0.95。浸入式散射仪甚至可以具有数值孔径大于1的透镜。反射的辐射然后通过部分反射表面16透射到检测器18中，以便检测散射光谱。检测器可以位于背面投射光瞳平面11中，背面投射光瞳平面11在透镜系统15的焦距处，然而，光瞳平面可以替代地用辅助光学器件(未示出)重新成像到检测器上。光瞳平面是其中辐射的径向位置定义入射角并且角位置定义辐射的方位角的平面。检测器优选地是二维检测器，从而可以测量衬底目标30的二维角散射光谱。检测器18可以是例如CCD或CMOS传感器阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。

参考光束经常用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到分束器16上时，它的一部分通过分束器作为参考光束朝向参考镜14传输。然后，参考光束被投射到同一检测器18的不同部分上或替代地投射到不同检测器(未示出)上。

一组干涉滤光器13可以用于在例如405至790nm或甚至更低(诸如200至300nm)的范围内选择感兴趣波长。干涉滤光器可以是可调的，而不是包括一组不同滤光器。可以使用光栅代替干涉滤波器。

检测器18可以测量单个波长(或窄波长范围)的散射光的强度、单独的多个波长的强度或在波长范围内积分的强度。此外，检测器可以分别测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度和/或横向磁偏振光与横向电偏振光之间的相位差。

使用宽带光源(即，具有宽范围的光频率或波长——因此具有颜色的光源)是可能的，这提供了大的光扩展，以允许多个波长的混合。宽带中的多个波长优选地每个具有Δλ的带宽和至少2Δλ的间隔(即，带宽的两倍)。若干辐射“源”可以是扩展辐射源的不同部分，这些部分已经使用纤维束分开。以这种方式，可以并行测量多个波长处的角度分辨散射光谱。可以测量3D光谱(波长和两个不同角度)，3D光谱比2D光谱包含更多信息。这允许测量更多信息，从而提高量测过程的稳健性。

衬底W上的目标30可以是1D光栅，该1D光栅被印刷成使得在显影之后，条由实心抗蚀剂线形成。目标30可以是2D光栅，该2D光栅被印刷成使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或通孔形成。棒、柱或通孔可以替代地被蚀刻到衬底中。该图案对光刻投射设备、尤其是投射系统PL中的色差敏感，并且照射对称性和这种像差的存在将在印刷光栅的变化中表现出来。因此，印刷光栅的散射测量数据用于重构光栅。根据印刷步骤和/或其他散射测量过程的知识，1D光栅的参数(诸如线宽和形状)或2D光栅的参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)可以被输入到由处理单元PU执行的重构过程。

如上所述，目标在衬底的表面上。该目标通常采用光栅中的一系列线的形状或2D阵列的基本矩形结构。量测中严格的光学衍射理论的目的是有效地计算从目标反射的衍射光谱。换言之，目标形状信息是针对CD(临界尺寸)均匀性和套刻或聚焦量测而获取的。套刻量测是一种测量系统，其中测量两个目标的套刻以确定衬底上的两个层是否对准。聚焦量测确定在形成目标时使用的聚焦量(和/或剂量)设置。CD均匀性只是对光谱上的光栅的均匀性的测量，以确定光刻设备的曝光系统如何工作。具体地，CD或临界尺寸是“写入”在衬底上的对象的宽度，并且是光刻设备物理上能够在衬底上写入的极限。

使用散射仪，诸如上面结合诸如目标30等目标结构及其衍射特性的建模而描述的，结构的形状和其他参数的测量可以以多种方式执行。图5描述了该过程的示例。计算基于目标形状(第一候选结构)的第一估计的衍射图案并且将其与观察到的衍射图案进行比较。然后系统地改变模型的参数，并且在一系列迭代中重新计算衍射，以生成新的候选结构，从而达到最佳拟合。在该过程的一个变体中，可以预先计算很多不同候选结构的衍射光谱，以创建衍射光谱的“库”。然后将从测量目标中观察到的衍射图案与计算出的光谱库进行比较，以找到最佳拟合。这两种方法可以一起使用：可以从库中获取粗略拟合，然后通过迭代过程找到最佳拟合。

在图5的整个描述中，将使用术语“衍射图像”，假定使用图3或图4的散射仪。衍射图像是本公开的上下文中的检查数据元素的示例。本领域技术人员可以很容易地使教导适应不同类型的散射仪，甚至其他类型的测量仪器。

图5是概括地描述的目标形状和/或材料特性的测量方法的步骤的流程图。步骤如下，然后更详细地描述：

402-测量衍射图像；

403-定义模型选配方案；

404-估计形状参数θ₀；

406-计算模型衍射图像；

408-比较测量图像和计算图像；

410-计算价值函数；

412-生成已修订形状参数θ₁；

414-报告最终形状参数

对于本说明书，将假定目标仅在1个方向上是周期性的(1D结构)。实际上，它可以在2个方向(二维结构)上是周期性的，并且处理将被相应地适配。

402：衬底上的实际目标的衍射图像使用诸如上述散射仪来测量。该测量的衍射图像被转发到诸如计算机等计算系统。计算系统可以是上述处理单元PU，也可以是单独的设备。

403：建立轮廓，该轮廓在多个参数θ方面定义目标结构的参数化模型。例如，在1D周期结构中，这些参数可以表示侧壁的角度、特征的高度或深度、特征的宽度。目标材料和底层的特性也由诸如折射率(在散射测量辐射束中存在的特定波长处)等参数表示。下面将给出具体的示例。重要的是，虽然目标结构可以由描述其形状和材料特性的很多参数定义，但轮廓会将其中的很多定义为具有固定值，而将其他定义为可变或“浮动”参数以用于以下过程脚步的目的。此外，将介绍允许参数变化而不是完全独立的浮动参数的方法。为了描述图5，仅将可变参数视为参数θ。该轮廓还定义了给定目标结构的测量辐射设置以及如何通过将检查数据拟合到模型来估计参数值。

404：通过为浮动参数设置初始值θ₀来估计模型目标形状。每个浮动参数将在特定预定范围内生成，如方案中定义的。

406：表示估计形状的参数连同模型的不同元素的光学特性一起用于计算散射特性，例如使用严格的光学衍射方法，诸如RCWA或Maxwell的任何其他求解器等式。这给出了所估计的目标形状的估计或模型衍射图像。

408、410：然后比较所测量的衍射图像和模型衍射图像，并且使用它们的相似性和差异来计算模型目标形状的“评价函数”。

412：假定评价函数指示模型在其准确表示实际目标形状之前需要改进，估计新参数θ₁等并且迭代地反馈到步骤406。重复步骤406至412。

为了辅助搜索，步骤406中的计算还可以生成评价函数的偏导数，以指示在参数空间中的这个特定区域中增加或减少参数将增加或减少评价函数的灵敏度。评价函数的计算和导数的使用是本领域公知的，并且在此不再赘述。

414：当评价函数指示该迭代过程已经收敛到具有期望精度的解时，当前估计的参数被报告作为实际目标结构的测量。

该迭代过程的计算时间主要由所使用的前向衍射模型确定，即，使用来自所估计的目标结构的严格光学衍射理论来计算所估计的模型衍射图像。如果需要更多参数，则有更多自由度。计算时间原则上随着自由度数的增加而增加，然而，如果使用有限差分来逼近雅可比行列式，则可以减轻这种情况。在406处计算的所估计的或模型衍射图像可以以各种形式表示。如果计算出的图像以与在步骤402中生成的测量图像相同的形式(例如，光谱、光瞳图像)表示，则比较被简化。

轮廓的创建涉及轮廓的多次细化，其中逐渐调节物理模型以最好地表示检查数据。检查数据可以包括检查数据元素。检查数据元素可以是图像、衍射图像(如果使用基于衍射的散射仪)、光谱或光瞳图像；或者可以是从这样的衍射图像等获取的重构参数值。检查数据元素中的每个可以通过检查对应目标结构来获取，例如，使用诸如上述散射仪。这些检查数据元素中的每个可以由多个强度值来描述。调节通常基于重构的结果。如上所述，重构使模型适合检查数据，从而将检查数据元素转换为参数值。在该过程开始时，重构可能会失败，因为不确定性可能很大。因此，仅重构一个或几个测量而不是完整的数据集可能更有效。

为了使轮廓更加稳健，应当很好地选择轮廓的标称参数值。理想情况下，为了正确估计这些标称参数值，应当重构很多目标结构。

另一量测技术包括管芯内量测(IDM)。IDM是一种特定量测应用，其通常用于测量半导体工艺流程中的结构/层之间的蚀刻后器件内套刻。这是通过对“光瞳”进行测量来实现的，“光瞳”是由合适的量测工具收集的角度分辨散射测量信号(替代地，可以使用图像平面测量值)。该工具将光点聚焦到实际产品结构的小的子单元上，而不是专用量测目标上，并且收集光瞳，该光瞳包括关于被该光点照射的结构的信息。

投射到光瞳平面上的信息“全部混合在一起”，使得光瞳中没有单个像素包括关于晶片上的任何特征的孤立信息。在另一应用中，如图5所示，通过构建器件结构的参数化版本并且通过模拟引擎运行该模型以生成“模拟光瞳”来“重构”该信息。然后，优化引擎使用测量光瞳与模拟光瞳之间的差异来驱动模型参数，并且迭代地尝试确定晶片上的内容。

然而，众所周知，这种重构很难正确进行并且需要花费大量时间来设置。对于大多数应用来说，成本/收益比是不平衡的(设置太难，并且结果数据有时有问题)。此外，已经发现，重构中使用的当前模型(通常用于重构CD)在技术上不足以模拟用于提取套刻信息的极小信号(它们针对对称参数提取而不是不对称参数提取被优化)。因此，上述重构技术通常仅用于监测膜厚度、nk和/或CD。它们没有提供良好的方案来报告不对称工艺参数(例如，3DNAND柱倾斜)。由于这些问题，IDM技术(诸如IDM-Overlay，用于测量套刻)使用“数据驱动”方案设置方法。

不对称工艺参数(线/柱倾斜、底部光栅不对称(BGA)、侧壁角(SWA)不对称、俯仰行走等)是很麻烦的，因为通常没有任何东西被设计成不对称的，并且因此，很多量测工具采用对称结构。因为使用现有策略和工具很难直接测量这些不对称工艺指纹，所以只能检测这些指纹的影响(大残留、晶片到晶片套刻变化等)。因此，提供有关这些工艺指纹的信息非常有价值，即使该信息并不完美。

管芯内量测的迭代训练过程由图6描述。这示出了量测数据或光瞳PU和参数指纹FP(或从指纹中导出的错误文件)(诸如套刻指纹)被馈送到估计器EST中。在该上下文中，套刻指纹可以包括对晶片或其部分(例如，场)上的套刻的描述；例如，它可以包括衬底或场上的一组套刻值。在第一次迭代中，输入到估计器EST的指纹FP可以包括初始指纹SFP，诸如任何初始估计或猜测。在套刻示例中，该初始估计可以简单地包括扫描仪设置的套刻值(即，为帮助量测计算而施加的故意偏差或故意套刻)。对于其他工艺指纹，初始指纹SFP可能来自多种来源，包括但不限于历史上重要的工艺指纹、其他半导体加工工具(例如，蚀刻室卡盘加热参数)、其他量测工具(例如，膜厚度测量)。

估计器计算一个或多个权重映射WM或方案，权重映射WM或方案描述光瞳PU到指纹FP(即，到套刻或其他感兴趣参数值)的映射。例如，可以针对在不同照射条件(例如，不同波长、偏振、入射角等或其组合)下捕获的相同结构的多个光瞳PU计算多个权重映射WM。这些光瞳中的一个或多个可以与其他光瞳显著不同，即使它们是通过对相同结构的测量获取的。

一旦计算出权重映射WM，就将它们与光瞳PU组合并且求平均，以获取平均指纹AFP。这将作为更新后的指纹UFP被迭代地反馈给估计器。执行该操作直到收敛，以产生最终权重映射和指纹，或者直到执行预定义迭代次数而未实现收敛。如图所示，在每次迭代中，不是直接馈送该原始平均指纹，而是可以执行建模步骤MOD。建模步骤可以根据平均指纹AFP与先前迭代中使用的指纹PFP(例如，第一次迭代的扫描仪设置套刻SFP)产率的差异来计算指纹残差RES。这个残差RES用于更新模型UPD以确定更新后的指纹UFP。更新后的指纹UFP作为下一次迭代的指纹FP。

可以在一次或多次迭代(例如，每次迭代)中对指纹FP应用校正，这说明晶片上的真实指纹与用于该迭代的指纹SFP/FP之间的误差。这种校正可以包括晶片背景指纹校正WBFC，并且可以例如由估计器EST或作为建模步骤MOD的一部分来执行。校正可以通过根据模型动态修改指纹FP来进行操作，以改进结果，并且因此可以被看作是一种补偿指纹SFP的“非完美”初始估计的机制。例如，校正可以对原始光瞳使用主成分分析(PCA)，因为晶片背景指纹趋向于与正在寻找的套刻指纹正交。因此，估计器EST可以包括使得指纹FP能够根据一些模型参数而浮动的校正机制(例如，使用初始指纹SFP并且基于WBFC机制进行更新)。

已经确定，如果初始估计更接近实际指纹(解)而不是更远离，则包括WBFC步骤的前述方法更快地收敛于解(更少迭代)。还表明，在光瞳平面中生成大量信号的工艺指纹需要初始指纹估计SFP的较低精度。将此推向极端，发明人已经观察到，输入随机指纹(随机套刻值)作为图6的迭代求解器的初始估计SFP可能导致解决方案的收敛。换言之，如果工艺指纹可以通过校正(例如，WBFC)机制中的模型参数来描述，并且如果信号强度足够强，则可以提取有意义的工艺指纹信息，而无需事先了解指纹的外观。

发明人推测，该观察可以用于获取关于工艺效应的有用数据。通过输入“背景指纹”或“工艺指纹”。即，描述除套刻之外的事物的指纹，可以确定该指纹是否存在于被测量的光瞳数据中(或由其描述)。此外，可以确定关于这种指纹存在的程度(例如，其在数据中的支配地位)和/或特定标识的指纹/工艺效应的位置的估计。所输入的工艺指纹可以是任何已知指纹(或其组成)，例如在历史数据和/或多项式中看到的，诸如泽尼克(Zernike)多项式、勒让德(Legendre)多项式或贝塞尔(Bessel)函数。指纹可以描述例如晶片效应(晶片指纹)和/或场效应(场指纹)。迭代过程和其中的校正趋于确保指纹的主成分的收敛。在输入不是套刻的情况下，该第一主成分可能对应于除套刻之外的东西，特别地是晶片背景效应或工艺效应。

在实施例中，建议构建库，该库包括这样的指纹及其组件的很多示例。由于生成晶片映射所需要的感兴趣的底层背景指纹的所需要的知识不需要是全部的、而只需足够接近的初始估计或猜测，因此可以将这样的库指纹输入到图6的流程中(即，作为初始指纹SFP)以查看哪个收敛、以及有多快。预计工艺指纹库中的主要组件不包含完整指纹，仅包含初始“种子”。光瞳映射估计器EST的收敛程度表明晶片上存在的输入信号的强度。如果所输入的“指纹种子”与晶片上的实际指纹密切相关，则估计器将很快收敛到良好方案；反之，如果所输入的指纹种子与晶片上的任何实际参数都不相关，则光瞳映射结果将很差。通过将信号(工艺指纹)“注入”光瞳映射工具并且查看哪些收敛，可以在没有工艺指纹的任何先验知识的情况下提取工艺指纹信息。

这样的库可以包括例如以下中的一个、一些或全部的很多示例：

·泽尼克多项式(晶片指纹)；

·贝塞尔函数(晶片指纹)；

·勒让德多项式(现场指纹)；

·来自各种量测来源的PCA分析的主成分；

·已知工艺指纹；

·历史工艺指纹；

·工艺指纹的预测；

·任何随机模式或值。

目前，在任何情况下都在构建包括来自多个来源(扫描仪/蚀刻机/薄膜沉积/散射测量等)的量测数据的大型数据库，并且建议这样的数据库可以用于构建所建议的库。

一旦构建，库指纹可以被注入到图6描述的过程中，以找到与这些库指纹相关的晶片映射/方案；例如，作为其中输入每个库指纹的强力搜索的一部分。这种搜索方法可以包括收敛标准的设置。收敛标准可以根据迭代次数/收敛速度和/或残差大小来设置。例如，可以为这些收敛标准中的一个或两个设置阈值。例如，当处理循环在阈值最大迭代次数内收敛在晶片映射上和/或导致最小残差值(例如，就晶片或其一部分上的平均值而言，诸如每个场)时，可以认为存在库指纹。这样的过程可以与IDM或其他量测并行完成，例如，使用相同光瞳。因此，不需要附加量测工作。

在搜索工艺指纹库时发现的最强信号可以与任何套刻(或其他感兴趣参数)值并行报告。这些可以被跟踪并且用于确定控制策略或校正，和/或确定根本原因(例如，设置A/B测试)。这对于不对称工艺指纹可能特别有价值，因为通常没有任何东西被设计为不对称，因此任何观察到的不对称都表明需要控制/校正的有害参数。

在特定用例中，对于诸如3DNAND等3D结构，已经观察到，工艺不对称(工艺效应)的一个来源是柱倾斜，并且该柱倾斜直接对应于产品上的套刻。因此，所提出的方法可以用于提供用于控制柱倾斜的反馈机制(例如，通过注入与柱倾斜相关的工艺指纹或其分量)，其结果也可以用作套刻的度量，并且因此用于监测/控制产品上的套刻。

因此，描述了一种概念，该概念能够提取工艺不对称的最大来源并且将它们映射到晶片位置，而无需对可能存在于晶片上的工艺指纹类型的任何初始了解，并且无需附加量测(即，基于与作为控制或监测动作的一部分而执行量测的相同的光瞳)。它还可以提供超出预期模型域的晶片上的结构的知识。

虽然已经根据图6的迭代方法描述了该方法，但应当理解，诸如图5中描述的基于模型的OCD计算也可以提取相同的信息，并且因此这样的方法落入本公开的范围内。

与如在衬底和图案形成装置上实现的目标结构的物理光栅结构相关联，实施例可以包括计算机程序，该计算机程序包含机器可读指令的一个或多个序列，该机器可读指令描述测量衬底上的目标结构的方法和/或分析测量以获取关于光刻工艺的信息。该计算机程序可以例如在图3或图4的设备中的单元PU和/或图2的控制单元LACU内执行。还可以提供其中储存有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。在例如图3或图4所示类型的现有的量测设备已经投入生产和/或使用的情况下，本发明可以通过提供更新后的计算机程序产品以引起处理器执行如以上和权利要求所述的这些方法来实现。

在以下编号条款的列表中公开了本发明的进一步实施例：

1.一种确定衬底或衬底部分是否受到工艺效应的方法，所述方法包括：

获取检查数据，所述检查数据包括与所述衬底或所述衬底部分上的结构相关联的多组测量数据；

获取指纹数据，所述指纹数据描述所述衬底或所述衬底部分上的感兴趣参数的空间变化；

执行所述检查数据到所述指纹数据的迭代映射；以及

基于所述迭代映射收敛于解的程度来确定所述衬底是否受到工艺效应。

2.根据条款1所述的方法，其中所述多组测量数据包括与所述衬底上的多个不同位置相关的多组测量数据。

3.根据条款2所述的方法，其中所述多组测量数据包括使用多个采集设置中的不同采集设置，从所述衬底上的所述多个不同位置中的一些位置或每个位置获取的多组测量数据。

4.根据条款1、2或3所述的方法，其中每组测量数据包括角分辨强度值。

5.根据任一前述条款所述的方法，其中所述指纹数据与已知工艺效应的指纹相关。

6.根据任一前述条款所述的方法，其中所述指纹数据已从先前测量数据中获取，所述先前测量数据与所述已知工艺效应的至少一个先前测量相关。

7.根据条款6所述的方法，其中所述指纹数据包括所述先前测量数据的主成分。

8.根据任一前述条款所述的方法，其中所述指纹数据包括多项式数据。

9.根据条款8所述的方法，其中所述多项式数据包括泽尼克多项式、勒让德多项式或贝塞尔函数。

10.根据任一前述条款所述的方法，其中所述指纹数据包括描述所述衬底上的所述感兴趣参数的空间变化的衬底指纹数据。

11.根据任一前述条款所述的方法，其中所述指纹数据包括描述场上的所述感兴趣参数的空间变化的场指纹数据。

12.根据任一前述条款所述的方法，其中所述迭代映射为每次迭代产生一个或多个权重映射。

13.根据任一前述条款所述的方法，其中执行迭代映射的所述步骤包括计算晶片背景指纹的校正，所述校正对除所述感兴趣参数之外的指纹贡献者进行校正。

14.根据条款13所述的方法，其中对晶片背景指纹的所述校正包括执行成分分析。

15.根据条款14所述的方法，其中对晶片背景指纹的所述校正包括：当为所述迭代映射的每次迭代确定更新后的指纹时，去除除第一主成分之外的一个或多个主成分。

16.根据任一前述条款所述的方法，其中所述确定所述结构是否受到工艺效应是基于收敛标准。

17.根据任一前述条款所述的方法，包括基于所述检查数据确定所述感兴趣参数的一个或多个值。

18.根据任一前述条款所述的方法，其中所述指纹数据是从多组指纹数据的库中获取的。

19.根据条款18所述的方法，其中所述多组指纹数据包括以下中的一个、一些或全部的多个示例：泽尼克多项式、贝塞尔函数、勒让德多项式、来自与一个或多个量测来源相关的量测数据的主成分分析的主成分、已知工艺指纹、历史工艺指纹、以及工艺指纹的预测、随机值。

20.根据条款18或19所述的方法，包括对所述多组指纹数据中的不同组指纹数据中的每个指纹数据重复所述方法。

21.根据条款20所述的方法，包括设置收敛标准，所述收敛标准用于基于迭代次数和/或残差的大小来确定所述结构是否受到工艺效应。

22.根据条款21所述的方法，包括根据所述收敛标准报告最强的一组或多组指纹数据。

23.根据条款22所述的方法，包括确定控制策略或校正，和/或确定所述最强的一组或多组指纹数据的根本原因。

24根据条款18至23中任一项所述的方法，包括构建所述库的初始步骤。

25.根据任一前述条款所述的方法，其中所述感兴趣参数是套刻。

26.根据任一前述条款所述的方法，其中每组测量数据与光瞳平面相关。

27.一种量测设备，可操作以执行根据条款1至26中任一项所述的方法。

28.根据条款27所述的量测设备，包括：

支撑件，用于其上具有多个目标结构的衬底；

光学系统，用于测量每个目标结构；以及

处理器，被布置为执行根据条款1至26中任一项所述的方法。

29.一种计算机程序，包括处理器可读指令，所述处理器可读指令当在合适的处理器控制设备上运行时引起所述处理器控制设备执行根据条款1至26中任一项所述的方法。

30.一种计算机程序载体，包括根据条款29所述的计算机程序。

尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本发明可以在其他应用中使用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下不仅限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将图案形成装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“光束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，波长为或约为365、355、248、193、157或126nm)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5至20nm的范围内)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学组件中的任何一种或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学组件。

具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般特性，使得其他人可以在不脱离本发明的一般概念的情况下通过应用本领域技术内的知识来容易地修改和/或适配这些具体实施例的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文中呈现的教导和指导，这样的适配和修改旨在处于所公开的实施例的等效物的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是为了通过示例进行描述的目的，而非限制性的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

本发明的广度和范围不应当受上述示例性实施例中的任何一个的限制，而应当仅根据以下权利要求及其等效物来限定。

Claims

执行所述检查数据到所述指纹数据的迭代映射；以及

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多组测量数据包括与所述衬底上的多个不同位置相关的多组测量数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多组测量数据包括使用多个采集设置中的不同采集设置，从所述衬底上的所述多个不同位置中的一些位置或每个位置获取的多组测量数据。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中每组测量数据包括角分辨强度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述指纹数据与已知工艺效应的指纹相关。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述指纹数据已从先前测量数据中获取，所述先前测量数据与所述已知工艺效应的至少一个先前测量相关。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述迭代映射为每次迭代产生一个或多个权重映射。

8.根据权利要求1所述的方法，其中执行迭代映射的所述步骤包括计算晶片背景指纹的校正，所述校正对除所述感兴趣参数之外的指纹贡献者进行校正。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述指纹数据是从多组指纹数据的库中获取的。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述多组指纹数据包括以下中的一个、一些或全部的多个示例：泽尼克多项式、贝塞尔函数、勒让德多项式、来自与一个或多个量测来源相关的量测数据的主成分分析的主成分、已知工艺指纹、历史工艺指纹、以及工艺指纹的预测、随机值。

11.根据权利要求9或10所述的方法，包括对所述多组指纹数据中的不同组指纹数据中的每个指纹数据重复所述方法。

12.根据权利要求11所述的方法，包括设置收敛标准，所述收敛标准用于基于迭代次数和/或残差的大小来确定所述结构是否受到工艺效应。

13.根据权利要求12所述的方法，包括根据所述收敛标准报告最强的一组或多组指纹数据。

14.根据权利要求13所述的方法，包括确定控制策略或校正，和/或确定所述最强的一组或多组指纹数据的根本原因。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述感兴趣参数是套刻的并且每组测量数据与光瞳平面相关。

16.一种计算机程序，包括处理器可读指令，当所述处理器可读指令在合适的处理器控制设备上运行时，引起所述处理器控制设备执行根据权利要求1所述的方法。

17.一种计算机程序载体，包括根据权利要求16所述的计算机程序。