CN114616523A - 用于推断诸如焦距的处理参数的方法和相关联装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种推断光刻工艺的第一处理参数的值的方法，第一处理参数受制于第二处理参数的耦合相关性。方法包括根据测量数据确定第一度量和第二度量，第一度量和第二度量中的每一者取决于第一处理参数和第二处理参数两者。第一度量表示与第二处理参数相比对第一处理参数更强的相关性，并且第二度量表示与第一处理参数相比对第二处理参数更强的相关性。根据所述第一度量和第二度量推断第一处理参数的值。

Description

用于推断诸如焦距的处理参数的方法和相关联装置和制造 方法

相关申请的交叉引用

本申请要求09月26日提交的EP申请19199804.6的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种量测装置和方法，例如，可用于在通过光刻技术制造装置时执行量测。本发明还涉及用于监测光刻工艺中的焦距参数的方法。

背景技术

光刻装置是将期望的图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。在该情况下，可以使用图案形成装置(备选地被称为掩模或掩模版)来生成在IC的单个层上要形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干管芯中的一部分)上。图案的转移通常经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。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，经常期望对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这种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(装置中两个层的对准的准确性)的专用工具。最近，已开发了各种形式的散射仪以用于光刻领域。这些装置将辐射束引导到目标上并且测量散射的辐射的一个或多个性质(例如，单个反射角处的根据波长的强度；一个或多个波长处的根据反射角的强度；或者根据反射角的偏振)，以获得衍射“光谱”，根据衍射“光谱”可以确定目标的感兴趣的性质。

已知散射仪的示例包括在US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射仪。这种散射仪使用的目标是相对较大(例如40μm乘40μm)的光栅，并且测量束生成小于光栅的斑点(即光栅未填满)。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请US20100328655A1和US2011069292A1中找到，这些文件通过引用以其整体并入于此。该技术的进一步发展已在公开的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中进行了描述。这些目标可以小于照射斑点，并且可以被晶片上的产品结构包围。使用复合光栅目标，可以在一张图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。

需要监测的光刻工艺的一个重要参数是焦距。人们期望在IC中集成越来越多的电子组件。为了实现这一点，需要减小组件的尺寸并且因此需要增加投影系统的分辨率，以便可以将越来越小的细节或线宽投影到衬底的目标部分上。随着光刻中的临界尺寸(CD)缩小，跨衬底和衬底之间的焦距一致性变得越来越重要。CD是一个或多个特征的尺寸(诸如晶体管的栅极宽度)，其变化将引起该特征的物理性质的不期望变化。传统上，最佳设置由“提前发送的晶片”(即在生产运行之前曝光、显影和测量的衬底)确定。在提前发送的晶片中，在所谓的焦距曝光矩阵(FEM)中曝光测试结构，并且通过检查这些测试结构来确定最佳焦距和能量设置。

焦距和剂量是相互关联的术语，因此焦距推断受有效剂量从假设剂量的任何变化的影响。

发明内容

本发明旨在解决剂量对焦距推断的影响的问题。

本发明在第一方面提供了一种推断光刻工艺的第一处理参数的值的方法，方法包括：根据测量数据确定第一度量和第二度量，测量数据与衬底上使用光刻工艺形成的结构有关，第一度量和第二度量中的每一者取决于第一处理参数和第二处理参数两者，第一度量对第一处理参数与第二处理参数具有不同的相关性，并且第二度量对第二处理参数与第一处理参数具有不同的相关性；以及根据所述第一度量和第二度量推断第一处理参数的值。

本发明在第二方面提供了一种从已形成有焦距相关的不对称性的目标推断焦距值的方法，与在光刻工艺中形成所述目标期间的焦距有关，方法包括：根据测量数据确定不对称性度量和总和度量，不对称性度量基于互补衍射级强度中的差异，互补衍射级来自测量辐射在对目标的测量之后的衍射；总和度量是基于所述互补衍射级的强度之和；以及根据所述不对称性度量和所述总和度量，推断焦距值。

本发明在第三方面包括确定用于在光刻工艺中执行校准的校准平面的方法；方法包括：基于与衬底上的至少一个结构相关的校准测量来确定校准关系，至少一个结构在第一处理参数和第二处理参数的不同值下使用光刻工艺形成，校准关系描述了第一度量与第二度量针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值的关系，其中第一度量和第二度量中的每一者取决于第一处理参数和第二处理参数两者，第一度量对第一处理参数与对第二处理参数相比具有更强的相关性，并且第二度量对第二处理参数与对第一处理参数相比具有更强的相关性；以及将校准平面拟合到第二处理参数的恒定值。

本发明还进一步提供了一种计算机程序产品，其包括用于使处理器执行第一方面、第二方面和/或第三方面的方法的机器可读指令，并且提供了相关联的量测装置、光刻系统以及制造装置的方法。

下面参考附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文描述的具体实施例。仅出于说明性目的而在本文呈现这些实施例。基于本文包含的教导，附加实施例对于相关领域的技术人员将是明显的。

附图说明

现在将仅通过示例的方式、参考所附示意图来描述本发明的实施例，其中对应的附图标记指示对应的部件，并且在附图中：

图1描绘了光刻装置；

图2描绘了其中可以使用根据本发明的检查装置的光刻单元或簇；

图3(a)-图3(b)示出了(a)用于使用第一对照射孔来测量根据本发明的实施例的目标的暗场散射仪的示意图，以及(b)目标光栅针对给定照射方向的衍射光谱的细节；

图4图示了适于在具有焦距相关的不对称性的衬底上形成光栅的掩模版上的目标形成元件；

图5是针对在三种剂量水平和多个焦距水平下的校准测量的总和度量相对于不对称性度量的图，其可以被用在根据本发明的实施例的焦距推断方法中；

图6是总和度量相对于不对称性度量的图，其图示了(a)根据本发明的实施例的焦距推断方法以及(b)现有技术的焦距推断方法；

图7示出了(a)不对称性度量相对于焦距以及相对于总和度量的图，其图示了现有技术的焦距推断方法；(b)不对称性度量相对于焦距以及相对于总和度量的图，其图示了根据本发明的实施例的焦距推断方法；

图8示出了(a)不对称性度量相对于焦距的图，(b)总和度量相对于焦距的图，以及(c)总和度量相对于不对称性度量的图，其图示了根据本发明的实施例的焦距推断方法如何比现有技术方法更准确；

图9示出了(a)不对称性度量相对于焦距的图，(b)总和度量相对于焦距的图，以及(c)总和度量相对于不对称性度量的图，其图示了与现有技术方法相比，根据本发明的实施例的焦距推断方法如何扩展焦距范围；以及

图10是总和度量相对于不对称性的图，其图示了现有技术中已知的归一化距离过程性能指标P_KPI与根据本发明的实施例的焦距推断方法中获得的有效剂量之间的差异。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，介绍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装置LA。该装置包括：被配置为对辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)进行调节的照射系统(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将图案形成装置精确地定位；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，各自被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W，并且各自被连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数将衬底精确地定位；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，被配置为通过图案形成装置MA将赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。参考框架RF连接各种部件，并且用作对图案形成装置和衬底的位置以及其上的特征进行设置和测量的参考。

照射系统可以包括各种类型(诸如折射、反射、磁性、电磁、静电)的光学部件或其他类型的光学部件或其任何组合，用于对辐射进行引导、成形或控制。

图案形成装置支撑件以取决于图案形成装置的取向、光刻装置的设计和其他条件(例如，图案形成装置是否保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采用多种形式。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置。

本文所使用的术语“图案形成装置”应当被广义地解释为指代可以用于在辐射束的截面中将图案赋予辐射束以在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应当注意，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，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创建的装置中的特定功能层(诸如集成电路)。

如这里所描绘的，装置是透射型的(例如，采用透射图案形成装置)。备选地，装置可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列或采用反射掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程镜阵列和可编程LCD面板。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可以被解释为指代以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案形成装置的装置。

本文所使用的术语“投影系统”应当被广义地解释为包括适于所使用的曝光辐射或其他因素(诸如使用浸没液体或使用真空)的任何类型的投影系统(包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学系统)或其任何组合。本文对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”同义。

光刻装置也可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻装置中的其他空间(例如，掩模和投影系统之间)。在本领域中众所周知，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。

在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源是准分子激光器时，源和光刻装置可以是分离的实体。在这种情况下，源不被认为形成光刻装置的一部分，并且辐射束借助光束传递系统BD从源SO传递到照射器IL，光束传递系统BD包括例如适当的定向镜和/或扩束器。在其他情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻装置的组成部分。如果需要，源SO和照射器IL以及光束传递系统BD可以被称为辐射系统。

照射器IL可以例如包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于对辐射束进行调节，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射在图案形成装置MA上并且由图案形成装置进行图案化，图案形成装置MA被保持在图案形成装置支撑件MT上。在穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将射束聚焦到衬底W的目标部分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、2-D编码器或电容式传感器)，衬底台WTa或WTb可以精确地移动，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘)可用于例如在从掩模库中机械取回之后或在扫描期间，相对于辐射束B的路径对图案形成装置(例如，掩模版/掩模)MA进行精确地定位。

可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来将图案形成装置(例如，掩模版/掩模)MA和衬底W对准。尽管如所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是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。小的对准标记也可以包括在管芯内、装置特征中，在这种情况下，期望标记尽可能小并且不需要不同于相邻特征的任何成像或工艺条件。在下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

所描绘的装置可以在各种模式下被使用。在扫描模式中，同步扫描图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单个动态曝光)。衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单个动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。如本领域所公知，其他类型的光刻装置和操作模式是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案形成装置保持静止但具有变化的图案，并且移动或扫描衬底台WT。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变型或完全不同的使用模式。

光刻装置LA是所谓的双台型(具有两个衬底台WTa、WTb和两个站(曝光站EXP和测量站MEA，在它们之间可以交换衬底台))。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被曝光时，另一衬底可以被加载到测量站处的另一衬底台上并且进行各种准备步骤。这使得装置的生产量显著增加。准备步骤可以包括使用水平传感器LS绘制衬底的表面高度轮廓线，并使用对准传感器AS来测量对准标记在衬底上的位置。如果位置传感器IF在测量站以及曝光站处不能测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器，以使得在两个站处相对于参考框架RF的衬底台位置能够被跟踪。其他布置是已知的并且可用于代替所示的双台布置。例如，已知其中提供衬底台和测量台的其他光刻装置。这些在执行准备测量时对接在一起，然后在衬底台经历曝光时脱离。

如图2中所示，光刻装置LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻单元或簇)的一部分，光刻单元LC还包括在衬底上执行曝光前和曝光后处理的装置。常规地，这些装置包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于将经曝光的抗蚀剂显影的显影剂DE、冷却板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的处理装置之间移动衬底，然后将其传递到光刻装置的进料台LB。通常被统称为轨道的这些装置受轨道控制单元TCU的控制，轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，监测系统SCS也经由光刻控制单元LACU来控制光刻装置。因此，可以操作不同的装置来将生产量和处理效率最大化。

为了使得由光刻装置进行曝光的衬底被正确地且一致地曝光，期望检查曝光的衬底来测量诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等的性质。相应地，其中定位有光刻单元LC的制造设施还包括量测系统MET，量测系统MET接收已在光刻单元中处理的一些或全部衬底W。量测结果直接或间接地被提供给监督控制系统SCS。如果检测到误差，尤其是如果可以快速且足够快地进行检查以使得相同批次的其他衬底仍然进行曝光，则可以对后续衬底的曝光进行调整。而且，已曝光的衬底可以被剥离和返工来提高良品率或被丢弃，从而避免在已知有缺陷的衬底上执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对那些良好的目标部分执行进一步曝光。

在量测系统MET中，检查装置被用于确定衬底的性质，特别是确定不同衬底的性质或同一衬底的不同层的性质如何在层与层之间变化。检查装置可以被集成到光刻装置LA或光刻单元LC中，或者可以作为独立装置。为了实现最快速的测量，期望检查装置在曝光之后立即测量经曝光的抗蚀剂层中的性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度(已曝光于辐射的抗蚀剂部分与没有曝光于辐射的抗蚀剂部分之间的折射率的差非常小)，并且并非所有检查装置都具有足够的灵敏度对潜像进行有用的测量。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，曝光后烘烤步骤(PEB)通常是在经曝光的衬底上进行的第一步骤，并且增加抗蚀剂的曝光部分和未曝光部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜的。在抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被去除时或者在图案转印步骤(诸如蚀刻)之后，还可以测量显影的抗蚀剂图像。后一种可能性限制了有缺陷衬底返工的可能性，但仍可提供有用的信息。

在图3(a)中示出了适于在本发明的实施例中使用的量测装置。注意，这只是适当量测装置的一个示例。备选的适当量测装置可以使用EUV辐射，例如，诸如在WO2017/186483A1中公开的那些。图3(b)中更详细地图示了目标结构T以及用于照射目标结构的测量辐射的衍射光线。所图示的量测装置是一种被称为暗场量测装置的类型。量测装置可以是独立的装置或被结合在光刻装置LA中，例如在测量站处，或者被结合在光刻单元LC中。在整个装置中具有多个分支的光学轴线由虚线O表示。在该装置中，由源11(例如，氙气灯)发出的光通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统，经由分束器15被引导到衬底W上。这些透镜以4F布置的双序列布置。可以使用不同的透镜布置，只要它仍将衬底图像提供到检测器上，并且同时允许访问中间光瞳平面以进行空间频率滤波。因此，可以通过定义平面中的空间强度分布(其呈现衬底平面(在这里被称为(共轭)光瞳平面)的空间光谱)，来选择辐射入射到衬底上的角度范围。特别地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的背投影图像的平面中，在透镜12和透镜14之间插入适当形式的孔径板13来完成。在所示示例中，孔径板13具有不同的形式，被标记为13N和13S，以允许选择不同的照射模式。本示例的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔径板13N提供与指定为‘北’的方向(仅用于描述)的离轴。在第二照射模式中，孔径板13S用于提供类似的照射，但从相反的方向，被标记为“南”。通过使用不同的孔径，其他照射模式是可能的。光瞳平面的其余部分期望是暗的，因为在期望照射模式之外的任何不必要的光都会干扰期望的测量信号。

如图3(b)中所示，在衬底W垂直于物镜16的光学轴线O的情况下，放置目标结构T。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。从偏离轴线O的角度照射在目标结构T上的测量辐射光线I产生零阶光线(实线0)和两个一阶光线(点划线+1和双点划线-1)。应当记住，对于过度填充的小目标结构，这些光线只是覆盖衬底的包括量测目标结构T和其他特征的区域的许多平行光线之一。由于板13中的孔径具有有限的宽度(必须允许有效数量的光进入)，因此入射光线I实际上会占据一定角度范围，并且衍射光线0和+1/-1会稍微散开。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1将在一定角度范围上进一步扩散，而不是如所示的单一理想光线。注意，目标结构的光栅间距和照射角度可以被设计或调整，使得进入物镜的一阶光线与中心光学轴线紧密对齐。图3(a)和图3(b)中图示的光线被示为稍微偏离轴线，纯粹是为了使它们在图中更容易被区分。

被衬底W上的目标结构T衍射的至少0阶和+1阶由物镜16收集，并且通过分束器15引导回去。返回图3(a)，通过指定被标记为北(N)和南(S)的在直径上相对的孔径，图示了第一和第二照射模式。当测量辐射的入射光线I来自光学轴线的北侧时，即当使用孔径板13N应用第一照射模式时，被标记为+1(N)的+1衍射光线进入物镜。相比之下，当使用孔径板13S应用第二照射模式时，-1衍射光线(被标记为1(S))是进入镜头16的光线。

第二分束器17将衍射光束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射束，在第一传感器19(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标结构的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射级命中传感器上的不同点，以便图像处理可以对多个阶进行比较和对比。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以用于使量测装置聚焦和/或归一化一阶束的强度测量结果。光瞳平面图像也可以用于许多测量目的，诸如重建。

在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标结构T的图像。在第二测量分支中，孔径光阑21被提供在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21用于阻挡零阶衍射束，使得在传感器23上形成的目标图像仅由-1阶或+1阶束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，其功能将取决于正在执行的测量的特定类型。注意，这里在广义上使用术语“图像”。如果仅存在-1阶和+1阶之一，则将不会形成这种光栅线的图像。

当监测光刻工艺时，期望监测光刻光束在衬底上的焦距。从印刷结构确定焦距设置的一种已知方法是通过测量印刷结构的临界尺寸(CD)。CD是最小特征的度量(例如，元素的线宽)。印刷结构可以是专门形成用于焦距监测的目标，诸如行间距光栅。已知的是，CD通常显示对焦距的二阶响应，在CD(y轴)相对于焦距(x轴)的图上形成所谓的“Bossung曲线”。Bossung曲线是基本对称的曲线，其围绕表示最佳焦距的峰值基本对称。Bossung曲线在形状上基本可以是抛物线。这个方法有几个缺点。一个缺点是该方法在最佳焦距附近表现出低灵敏度(由于曲线的抛物线形状)。另一个缺点是该方法对任何散焦的符号不敏感(因为曲线主要在最佳焦距周围对称)。此外，该方法尤其对剂量和过程变化(串扰)敏感。

为了解决这些问题，设计了基于衍射的聚焦(DBF)。基于衍射的聚焦可以使用掩模版上的目标形成特征，掩模版印刷被设计为具有一定程度的不对称性的目标，该不对称性的程度取决于印刷期间的焦距设置。然后，可以使用基于散射仪的检查方法来测量该不对称性的程度，例如通过测量从目标衍射的+1阶和-1阶辐射的强度之间的强度不对称性，以获得对焦距设置的度量。例如，可以使用图3(a)中图示的量测工具来执行这种方法。

图4图示了被配置成用于基于衍射的焦距测量的纯粹示例性DBF目标形成设计400，来说明基本概念。它包括多个DBF结构405，DBF结构405中的每个DBF结构包括高分辨率子结构410。基础节距顶部上的高分辨率子结构410为每个DBF结构405产生不对称的抗蚀剂轮廓，不对称性的程度取决于焦距。因此，量测工具可以测量与使用DBF目标形成设计400形成的目标的不对称性的程度，并且将其转换为扫描仪焦距。

焦距(DBF)量测目标应当具有作为目标散焦的函数的、唯一且优选单调的不对称性信号。在该情况下，不对称性信号可以描述相反的更高衍射级(例如，+1和-1衍射级)中的差异(例如，强度和/或相位差)。

应当理解，上述DBF目标形成设计400是用于说明DBF原理的相对简单的示例。已经描述了该方法的许多不同变型，来实现各种改进。这种改进可以包括以下中的一个或多个：

·获得更好的聚焦灵敏度，

·同时剂量测量，

·最小化剂量串扰，

·保持在某些强加的设计规则内，

·实现不对称性和焦距之间的单调关系(例如，目标是基于两个类Bossung信号的差分，它们之间具有焦距移位)和/或

·适用于薄抗蚀剂，诸如用在EUV光刻中的抗蚀剂

·具有与实际产品结构更相似的特性(例如，具有相似的分辨率)。

WO2017/108395和WO2019/110211(两者通过引用并入本文)是描述多种不同的基于衍射的聚焦方法和目标设计的众多这种出版物示例中的两个，所有这些出版物可适用于本文将公开的概念。如此，应当理解，所测量的目标的类型并不重要，只要该目标具有焦距相关的不对称性，以便可以使用强度不对称性测量来反向推断所使用的焦距设置。

由于众多影响，目前的DBF方法存在准确性问题。一些DBF以维持Bossung行为为目标，并且因此在最佳焦距附近具有低灵敏度，而灵敏度是最重要的。

一个特别的问题是剂量和处理效果对焦距测量的影响。剂量和处理效果有效地充当焦距推断的串扰项，因为通常用于从目标推断焦距的强度不对称性信号还包括剂量和串扰相关性。这的结果是有效剂量，该有效剂量可能与校准中使用的剂量设置不同。因此，本文描述了一种方法，该方法使得能够同时推断焦距和剂量，从而获得适合有效剂量的更准确的焦距值。此外，由方法产生的剂量信息本身可以用于过程监测。特别地，方法包括根据不对称性度量(例如，强度不对称性或来自目标的互补衍射级的差异，可选地是归一化的)和总和度量(例如，来自目标的互补衍射级的总和)两者，来推断焦距和剂量。

方法可以包括构建焦距-剂量(更具体地：焦距-有效剂量)校准关系，基于不对称性度量和总和度量之间的关系，校准关系可以包括校准图或校准网格或校准平面的形式；例如，总和度量相对于不对称性度量的图。然后，方法基于焦距-剂量校准网格，推断适当有效剂量的焦距值；同时也推断有效剂量。当然，不需要构建实际的图，而是构建从输入数据以数字方式确定的关系。

目前，假设某个剂量值(例如，基于先前校准或假设剂量值，例如，在光刻工艺期间使用的剂量设置)来推断焦距。然后，推断仅基于不对称性度量，例如ΔI度量(互补阶的差)或ΔI/I度量(互补阶的归一化差)。例如，不对称性度量相对于焦距的校准曲线在校准步骤中被确定(可选地，针对不同的剂量水平)，并且稍后被用于基于不对称性测量(例如，在假设的剂量水平下)推断焦距。

为了理解本文中的概念，应当理解，不对称性度量对焦距具有最大的推断性，但也具有一些剂量/处理相关性，并且总和度量对剂量和其他处理因素(其影响有效剂量)具有最大的相关性，但是也具有一些焦距相关性。因此，通过同时明确地推断焦距和(有效)剂量，焦距推断结果对有效剂量的相关性较小。

图5是焦距-剂量校准网格或{F，D}图，可以在校准阶段中实验地构建该图。该图显示了总和度量Sm相对于不对称性度量Asym的4D图，该不对称性度量Asym针对(在该示例中)多个焦距水平和三种剂量水平而被确定。虚线表示拟合到三种剂量水平的恒定剂量线CD的焦距曲线(即，每个虚线显示针对恒定剂量的{F，D}坐标空间中的焦距变化)。实线CF中的每个实线是剂量曲线，其表示对恒定焦距线的拟合(即，每个实线显示针对恒定焦距的{F，D}坐标空间中的剂量变化)。图中仅标记了每种这些线中的一个线。注意，恒定剂量线CD和恒定焦距线CF之间的角度会变化，并且通常是非正交的。

在构建之后，可以通过从图中读取针对给定不对称性度量/总和度量对的对应焦距剂量值{F，D}，来推断焦距和剂量。特别地，这通过以下步骤来完成：绘制对应于测量的不对称性度量/总和度量对的测量点，以及通过遵循恒定焦距线CF从测量点到恒定剂量曲线，从适当恒定剂量曲线上的对应点(例如，对应于预期剂量；诸如所使用的剂量设置)来推断焦距。可以通过测量点与曲线之间在该方向上的距离来推断剂量。

图6(a)是总和度量相对于不对称性度量的图，其图示了该推断方法，并且图6(b)是等效图，其图示了当前的方法(例如，仅使用不对称性度量来推断的焦距)以进行比较。图6(a)示出了对应于测量点MP(即，其对应于测量的不对称性度量和总和度量)的一个恒定剂量曲线CD和一个恒定焦距线CF。推断的焦距值F_i是在与测量点MP相对应的恒定剂量曲线CD上的、在恒定焦距CF方向上的焦距值。有效剂量D_e是测量点与恒定剂量曲线CD在该方向上的距离。在图6(b)中，在等效图上图示了当前情况。在目前的方法中，目前仅测量不对称性度量，从不对称性度量直接推断所推断的焦距值F_i(即，在推断中不使用测量点MP的总和度量)。有时也从相加的强度值计算归一化距离过程性能指标P_KPI，以用于过程监测；但是到目前为止，这还没有被用于焦距推断。

图7图示了当前推断方法的问题。图7(a)图示了目前的方法，其中假设剂量为校准后的剂量。示出了不对称性度量Asym相对于目前可以使用的焦距F的图，以及等效的不对称性Asym相对于总和Sm的图。在每种情况下，都存在三个校准曲线，最佳剂量曲线BD和最佳剂量+/-5％曲线BD_+5％、BD_-5％。最佳剂量BD是该推断中的假设剂量。因此，所测量的不对称Asym_m产生所示的推断焦距值F₀。还示出了不对称性相对于总和曲线中的等效测量点MP。图7(b)示出了与假设剂量BD不同的有效剂量ED对推断焦距值F₀的影响。在图中的每个图中，存在对应于不同于假设剂量BD的有效剂量的附加有效剂量曲线ED。有效剂量与假设剂量的差异导致仅基于不对称性度量的推断焦距值F₀与使用本文公开的方法的推断焦距值F_i的显著差异。图7(b)还示出了在不对称性-总和图上的相同推断。有效剂量曲线与假设剂量曲线之间的总和差异是上面被描述为归一化距离过程性能指标P_KPI的指标，该指标目前有时被用于监测但未被用于焦距推断。

图8图示了所提出的方法以及总和度量的附加使用如何解决图7所示的问题。图8(a)是针对简化(即线性)焦距模型的不对称性度量相对于焦距的图。再次表示了三种剂量水平。不对称性Asym可以被描述为：

Asym＝c1F+c2D

其中F和D分别是焦距和剂量，并且c1和c2是系数。

图8(b)示出了总和Sm相对于焦距F的等效图，其中总和可以被描述为：

Sm＝c3+c4F²+c5D

其中c4和c5是系数，并且c3是常数。

图8(c)表明，通过使用两个度量(不对称性和总和)，过程变化(例如，由于剂量和其他处理效果)实际上被建模并且被补偿。图8(c)是等效总和相对于不对称性的图，添加了有效剂量曲线ED。如可以看出的，对于测量点MP以及最佳剂量BD曲线上的等效校准点CP(即，两个点在相同恒定焦距线CF上)，推断剂量相同。如果有效剂量改变，则推断焦距将相同。

校准跨越(asym，sm)域中的{F，D}空间，并且焦距(和剂量)推断包括求解方程集合：

此外，本文提出的方法可以增加有效焦距推断范围。在现有方法中，要求不对称性度量是唯一的(即，在足够的聚焦范围内是单调的)。例如，对于3D-NAND而言，这目前限制了目标选择，并且禁止另外的聚焦范围增加。在目前的提议中，不对称性度量和总和度量的组合需要是唯一的。这通常是在产生印刷目标的任何全焦距范围内的情况。这由图9图示，其示出了与图8类似的图，除了不对称性与焦距的关系(图9(a))具有较小的线性范围。图9(b)中的总和与焦距的关系是二次的，与图8(b)中一样。图9(c)表明，即使在该情况下，唯一的焦距推断仍然是可能的。这确实假设有效剂量较小。

图10是总和相对于不对称性的图，该图具有针对三种剂量设定BD、BD_+5％、BD_-5％和有效剂量曲线ED的曲线，其图示了归一化距离过程性能指标P_KPI与在该方法中获得的有效剂量之间的差异。所示的是表示归一化距离过程性能指标P_KPI、过程不对称性影响PA和有效剂量值ED_V的矢量。可以理解：

P_KPI ²＝ED²-PA²

如此，如果过程影响焦距推断，它也会减小表观归一化距离过程性能指标P_KPI。因此，有效剂量是更好的性能指标，具有更清晰的单位。但是，P_KPI仍然是有效的过程标志。

应当注意，上述原则适用于任何交叉项和任何类型的推断(包括例如套刻)。如此，添加主要(或至少明显)取决于交叉项(诸如，总和项)的附加项，可以用于推断任何光刻处理参数。

因此，公开了一种使得能够确定第一处理参数(例如，焦距)和第二处理参数(例如，剂量)的方法，方法包括：根据测量数据确定第一度量(例如，不对称性度量)和第二度量(例如，总和度量)，第一度量和第二度量中的每一者取决于第一处理参数和第二处理参数两者，第一度量表示对第一处理参数与对第二处理参数相比不同的相关性，第二度量表示对第二处理参数与对第一处理参数相比不同的相关性。第一处理参数受制于第二处理参数的耦合相关性。第一度量可以表示与第二处理参数相比对第一处理参数更强的相关性，第二度量可以表示与第一处理参数相比对第二处理参数更强的相关性。

不对称性度量可以基于互补衍射级的强度中的差异，互补衍射级来自测量辐射在对形成有焦距相关的不对称性的目标的测量之后的衍射。它可以可选地被归一化。互补衍射级可以包括相同索引的更高衍射级的正级和负级；例如，+1和-1衍射级。总和度量可以包括相同互补衍射级(例如，来自相同测量)的强度之和。在目标是双焦距目标的情况下，双目标总和度量可以包括主总和与从总和的差。

本文公开的方法导致以下中的一个或多个：

·焦距推断稳健性的改进，因为处理和对比表现为有效剂量；

·可用焦距范围的增加；

·有效剂量的明确推断(可以用于过程监测)；以及

·扫描仪对扫描仪和量测工具对量测工具的稳健性的可能改进。

在后续的编号条款中公开了另外的实施例：

1.一种推断光刻工艺的第一处理参数的值的方法，所述第一处理参数受制于第二处理参数的耦合相关性，所述方法包括：

根据测量数据确定第一度量和第二度量，所述测量数据与衬底上使用所述光刻工艺形成的至少一个结构有关，所述第一度量和第二度量中的每一者取决于所述第一处理参数和第二处理参数两者，所述第一度量对所述第一处理参数与对所述第二处理参数相比具有更强的相关性，并且所述第二度量对所述第二处理参数与对所述第一处理参数相比具有更强的相关性；以及

根据所述第一度量和第二度量推断所述第一处理参数的所述值。

2.根据条款1中定义的方法，包括根据所述第一度量和第二度量推断所述光刻工艺的所述第二处理参数的值。

3.根据条款1或2定义的方法，其中所述第一度量包括不对称性度量，所述不对称性度量基于互补衍射级的强度中的差异，所述互补衍射级来自测量辐射在对所述至少一个结构的测量之后的衍射。

4.根据条款3定义的方法，其中所述第二度量包括基于所述互补衍射级的所述强度之和的总和度量。

5.根据前述条款中任一项定义的方法，其中所述至少一个结构包括目标，所述目标已被形成有焦距相关的不对称性，并且所述第一处理参数包括在所述目标的形成期间的焦距。

6.根据条款5定义的方法，其中所述第二处理参数包括在所述目标的形成期间的有效剂量。

7.根据前述条款中任一项定义的方法，其中所述推断步骤包括参考校准关系，所述校准关系描述了针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值、所述第一度量与所述第二度量的关系。

8.根据条款7定义的方法，其中所述推断步骤包括推断所述第一处理参数在校准平面上的点处的值，所述校准平面被拟合到所述第二处理参数的恒定值，在由针对所述第一处理参数的恒定值定义的方向上，所述校准平面上的所述点对应于由所述第一度量和第二度量描述的测量点。

9.根据条款8定义的方法，其中被拟合到所述第二处理参数的恒定值的所述校准平面，被拟合到针对所述第二处理参数的设定值。

10.根据条款8或9定义的方法，还包括根据所述测量点和所述校准平面之间的、在由针对所述第一处理参数的恒定值定义的所述方向上的距离，推断所述第二处理参数的值的步骤。

11.根据条款7至10中任一项定义的方法，还包括基于针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值的校准测量，来确定所述校准关系。

12.根据条款7至11中任一项定义的方法，其中所述校准关系包括针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值、所述第一度量相对于所述第二度量的校准图。

13.一种根据目标推断焦距值的方法，所述目标已被形成有焦距相关的不对称性，所述焦距值涉及在光刻工艺中形成所述目标期间的焦距，所述方法包括：

根据测量数据确定不对称性度量和总和度量，所述不对称性度量基于互补衍射级强度中的差异，所述互补衍射级来自测量辐射在对所述目标的测量之后的衍射；所述总和度量基于所述互补衍射级的所述强度之和；以及

根据所述不对称性度量和所述总和度量，推断所述焦距值。

14.根据条款13定义的方法，其中所述推断步骤包括参考校准关系，所述校准关系描述了针对不同焦距值和不同剂量值、所述不对称性度量和所述总和度量的关系。

15.根据条款14定义的方法，其中所述推断步骤包括推断在被拟合到恒定剂量值的校准平面上的点处的焦距值，在由恒定焦距值定义的方向上，所述校准平面上的所述点对应于由所述不对称性度量和总和度量描述的测量点。

16.根据条款15定义的方法，其中被拟合到恒定剂量值的所述校准平面被拟合到设定剂量值。

17.根据条款16定义的方法，还包括：根据所述测量点和所述校准平面之间的、在由恒定焦距值定义的所述方向上的距离，确定在所述目标的形成期间的有效剂量的步骤。

18.根据条款14至17中任一项定义的方法，还包括基于在不同焦距值和剂量值处的校准测量来构建所述校准关系。

19.根据条款14至18中任一项定义的方法，其中所述校准关系包括针对不同焦距值和不同剂量值、所述不对称性度量和所述总和度量的校准图。

20.一种确定用于在光刻工艺中执行校准的校准平面的方法；所述方法包括：

基于与衬底上的至少一个结构相关的校准测量来确定校准关系，所述至少一个结构以第一处理参数和第二处理参数的不同值使用所述光刻工艺形成，所述校准关系描述了针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值、第一度量与第二度量的关系，其中所述第一度量和第二度量中的每一者取决于所述第一处理参数和第二处理参数两者，所述第一度量对所述第一处理参数与对所述第二处理参数相比具有更强的相关性，并且所述第二度量对所述第二处理参数与对所述第一处理参数相比具有更强的相关性；以及

将校准平面拟合到所述第二处理参数的恒定值。

21.根据条款20定义的方法，其中所述第一度量包括不对称性度量，所述不对称性度量基于互补衍射级的强度中的差异，互补衍射级来自测量辐射在对所述至少一个结构的测量之后的衍射。

22.根据条款21定义的方法，其中所述第二度量包括基于所述互补衍射级的所述强度之和的总和度量。

23.根据条款20至22中任一项定义的方法，其中所述至少一个结构包括目标，所述目标已被形成有焦距相关的不对称性，并且所述第一处理参数包括在所述目标的形成期间的焦距。

24.根据条款23定义的方法，其中所述第二处理参数包括在所述目标的形成期间的有效剂量。

25.一种用于测量光刻工艺的参数的量测装置，所述量测装置可操作以执行根据条款1至24中任一项所述的方法。

26.根据条款25定义的量测装置，包括：

用于所述衬底的支撑件，所述衬底上具有多个目标；

用于测量每个目标的光学系统；以及

处理器。

27.一种光刻系统，包括：

光刻装置，包括：

照射光学系统，被布置为照射图案；

投影光学系统，被布置为将所述图案的图像投影到衬底上；以及

根据条款25或26所述的量测装置，

其中所述光刻装置被布置为在将所述图案施加到另外的衬底时确定控制校正时，使用针对所述第一处理参数的所述推断值或使用推断的焦距参数。

28.一种计算机程序，包括处理器可读指令，当所述指令在适当的处理器控制装置上运行时，使所述处理器控制装置执行条款1至24中任一项所述的方法。

29.一种计算机程序载体，包括条款28所述的计算机程序。

30.一种制造装置的方法，其中使用光刻工艺将装置图案施加到一系列衬底上，所述方法包括：

-使用条款1至24中任一项所述的方法，来监测所述第一处理参数或焦距参数，以及

-根据针对所述第一处理参数的推断值或推断的焦距参数，控制后续衬底的所述光刻工艺。

本文中所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5nm-20nm范围内的波长)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部件(包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件)中的任一个或组合。

术语目标或焦距目标不应当被解释为仅意指分别针对量测或焦距量测的特定目的而形成的专用目标。术语目标应当被理解为涵盖衬底上的任何适当结构，包括具有适于量测应用的性质的产品结构。

特定实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的整体性质，使得在不脱离本发明的整体概念的情况下，通过应用本领域技术范围内的知识，其他人可以容易地修改和/或改变各种应用的这种特定实施例，而无需过度实验。因此，基于本文给出的教导和指导，这些改变和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是出于通过示例进行描述的目的而非限制，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。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式被实施。以上描述旨在是说明性而不是限制性的。因此，对于本领域的技术人员来说明显的是，可以对所描述的发明进行修改而不背离下面提出的权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种推断光刻工艺的第一处理参数的值的方法，所述方法包括：

根据测量数据确定第一度量和第二度量，所述测量数据与衬底上的使用所述光刻工艺形成的至少一个结构有关，所述第一度量和第二度量中的每一者取决于所述第一处理参数和第二处理参数两者，所述第一度量对所述第一处理参数的相关性与所述第一度量对所述第二处理参数的相关性不同，并且所述第二度量对所述第二处理参数的相关性与所述第二度量对所述第一处理参数的相关性不同；以及

根据所述第一度量和第二度量推断所述第一处理参数的所述值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一度量对所述第一处理参数的相关性比所述第一度量对所述第二处理参数的相关性更强。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第二度量对所述第二处理参数的相关性比所述第二度量对所述第一处理参数的相关性更强。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括根据所述第一度量和第二度量推断所述光刻工艺的所述第二处理参数的值。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一度量包括不对称性度量，所述不对称性度量基于互补衍射级的强度中的差异，所述互补衍射级来自测量辐射在对所述至少一个结构的测量之后的衍射。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二度量包括基于所述互补衍射级的所述强度之和的总和度量。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个结构包括目标，所述目标已被形成有焦距相关的不对称性，并且所述第一处理参数包括在所述目标的形成期间的焦距。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二处理参数包括在所述目标的形成期间的有效剂量。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述推断步骤包括参考校准关系，所述校准关系描述了针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值的、所述第一度量与所述第二度量的关系。

10.一种根据目标来推断焦距值的方法，所述目标已被形成有焦距相关的不对称性，所述焦距值涉及在光刻工艺中形成所述目标期间的焦距，所述方法包括：

根据测量数据确定不对称性度量和总和度量，所述不对称性度量基于互补衍射级强度中的差异，所述互补衍射级来自测量辐射在对所述目标的测量之后的衍射；所述总和度量基于所述互补衍射级的所述强度之和；以及

根据所述不对称性度量和所述总和度量，推断所述焦距值。

11.一种确定用于在光刻工艺中执行校准的校准平面的方法；所述方法包括：

基于与衬底上的至少一个结构相关的校准测量来确定校准关系，所述至少一个结构以第一处理参数和第二处理参数的不同值使用所述光刻工艺形成，所述校准关系描述了针对所述第一处理参数和所述第二处理参数的不同值的、第一度量与第二度量的关系，其中所述第一度量和第二度量中的每一者取决于所述第一处理参数和第二处理参数两者，所述第一度量对所述第一处理参数的相关性比所述第一度量对所述第二处理参数的相关性更强，并且所述第二度量对所述第二处理参数的相关性比所述第二度量对所述第一处理参数的相关性更强；以及

将校准平面拟合到所述第二处理参数的恒定值。

12.一种用于测量光刻工艺的参数的量测装置，所述量测装置可操作以执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

13.一种光刻系统，包括：

光刻装置，包括：

照射光学系统，被布置为照射图案；

投影光学系统，被布置为将所述图案的图像投影到衬底上；以及

根据权利要求12所述的量测装置，

其中所述光刻装置被布置为在将所述图案施加到另外的衬底时确定控制校正时，使用针对所述第一处理参数的所述推断值或使用推断的焦距参数。

14.一种计算机程序，包括处理器可读指令，当所述处理器可读指令在适当的处理器控制装置上运行时，使所述处理器控制装置执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

15.一种制造装置的方法，其中使用光刻工艺将装置图案施加到一系列衬底上，所述方法包括：

-使用根据权利要求1至11中任一项所述的方法，来监测所述第一处理参数或焦距参数，以及

-根据针对所述第一处理参数的推断值或推断的焦距参数，控制后续衬底的所述光刻工艺。

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