TW201928379A - 用於控制製造設備之方法及其相關設備 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種預測形成於一基板上之複數個特徵的主導故障模式及/或故障率的方法，及一相關檢測設備。該方法包含判定每一特徵之一置放度量，該置放度量包含該特徵是否處於一預期位置之一量度，及比較該置放度量之一分佈與一參考(例如，高斯)分佈。該置放度量可包含界定每一特徵之一邊界上之複數個邊界點的一邊界度量，該邊界度量包含一邊界點是否處於一預期位置之一量度。根據該比較預測該複數個特徵之該主導故障模式及/或該故障率。

Description

用於控制製造設備之方法及其相關設備
本發明係關於用於在微影程序中將圖案施加至基板之方法及設備。
微影設備為將所要圖案施加至基板上，通常施加至基板之目標部分上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化裝置(其被替代地稱作稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知的微影設備包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化裝置轉印至基板。
為了監視微影程序，量測經圖案化基板之參數。舉例而言，參數可包括形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差，及經顯影感光性抗蝕劑之臨界線寬或臨界尺寸(CD)。可對產品基板及/或對專用度量衡目標執行此量測。存在用於進行在微影程序中形成之顯微結構之量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種特殊化工具。特殊化檢測工具之快速且非侵入性形式為散射計，其中輻射光束經導向至基板之表面上之目標上，且量測經散射或經反射光束之屬性。兩種主要類型之散射計係已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射光束導向至基板上且量測散射至特定窄角程中之輻射之光譜(依據波長而變化之強度)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測依據角度而變化之散射輻射的強度。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型之角度解析散射計。由此等散射計使用之目標係相對較大光柵，例如，40微米乘40微米，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此設備來量測基於繞射之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像的基於繞射之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場成像度量衡之實例，該等申請案之文件之全文據此以引用之方式併入。已公開之專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用之方式併入本文中。
在執行諸如將圖案施加於基板上或量測此圖案之微影程序時，使用程序控制方法以監視及控制該程序。通常執行此類程序控制技術以獲得對該微影程序之控制之校正。將需要改良此類程序控制方法。
在本發明之第一態樣中，提供一種預測形成於一基板上之複數個特徵的主導故障模式及/或故障率的方法，該方法包含：判定每一特徵之一置放度量，該置放度量包含該特徵是否處於一預期位置之一量度；比較一置放度量分佈與一參考分佈，該置放度量分佈包含該置放度量之一分佈；及根據該比較預測該複數個特徵之該主導故障模式及/或該故障率。
在本發明之第二態樣中，提供一種計算設備，其包含一處理器且經組態以執行該第一態樣之該方法。
在本發明之第三態樣中，提供一種檢測設備，其可操作以使一基板上之複數個特徵成像，且包含該第二態樣之該計算設備。
在本發明之第四態樣中，提供一種包含程式指令之電腦程式，該等程式指令可操作以在執行於一合適設備上時執行該第一態樣之該方法。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之另外態樣、特徵及優點，以及本發明之各種實施例的結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將會顯而易見。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1在200處將微影設備LA展示為實施大容量微影製造程序之工業生產設施之部分。在本實例中，製造程序經調適用於在基板上之半導體產品(積體電路)之製造，諸如，半導體晶圓。熟習此項技術者應瞭解，可藉由以此程序之變化形式處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有巨大商業意義之實例。
在微影設備(或簡言之，「微影工具(litho tool) 200)內，在202處展示量測站MEA且在204處展示曝光站EXP。在206處展示控制單元LACU。在此實例中，每一基板造訪量測站及曝光站以被施加圖案。舉例而言，在光學微影設備中，投影系統用以使用經調節輻射及投影系統而將產品圖案自圖案化裝置MA轉印至基板上。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。圖案化MA裝置可為光罩或倍縮光罩，其將圖案賦予至由圖案化裝置透射或反射之輻射光束。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化裝置之支撐件及定位系統協作以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。可使用可程式化圖案化裝置而非具有固定圖案之倍縮光罩。舉例而言，輻射可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於例如利用電子束之其他類型之微影程序，例如，壓印微影及直寫微影。
微影設備控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測以接納基板W及倍縮光罩倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與設備之操作相關的所要計算之信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，該等子單元各自處置設備內之子系統或組件的即時資料獲取、處理及控制。
在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記的位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵格。因此，在設備應以極高準確度在正確部位處印刷產品特徵的情況下，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記之位置。設備可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，該等基板台各自具有藉由控制單元LACU控制之定位系統。當在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現設備之產出率之相當大的增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。微影設備LA可例如屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台及兩個站-曝光站及量測站-在該等站之間可交換該等基板台。
在生產設施內，設備200形成「微影製造單元(litho cell)」或「微影叢集(litho cluster)」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈設備208以用於將感光性抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供設備200圖案化。在設備200之輸出側處，提供烘烤設備210及顯影設備212以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等設備之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台設備轉移至下一台設備。常常統稱為塗佈顯影系統(track)之此等設備係在塗佈顯影系統控制單元之控制下，該塗佈顯影系統控制單元自身受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦經由微影設備控制單元LACU控制微影設備。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，配方資訊R極詳細地提供待執行以產生每一經圖案化基板之步驟的定義。
一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板220轉移至諸如在222、224、226處所說明之其他處理設備。廣泛範圍之處理步驟係藉由典型製造設施中之各種設備予以實施。出於實例起見，在此實施例中，設備222係蝕刻站，且設備224執行蝕刻後退火步驟。將另外物理及/或化學處理步驟應用於另外設備226等等中。可需要眾多類型之操作以製作真實裝置，諸如，材料之沈積、表面材料特性之改質(氧化、摻雜、離子植入等等)、化學機械拋光(CMP)等等。實務上，設備226可表示在一或多個設備中執行之一系列不同處理步驟。作為另一實例，可提供用於實施自對準多重圖案化之設備及處理步驟，以基於藉由微影設備敷設之前驅圖案而產生多個較小特徵。
眾所周知，半導體裝置之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之裝置結構。因此，到達微影叢集之基板230可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或完全地在另一設備中被處理之基板。相似地，取決於所需處理，離開設備226之基板232可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經指定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以供切塊及封裝之成品。
產品結構之每一層需要程序步驟之不同集合，且用於每一層處之設備226可在類型方面完全不同。此外，即使在待由設備226應用之處理步驟標稱地相同的情況下，在大設施中亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟226之若干假設相同機器。此等機器之間的小設置差異或疵點可意謂其以不同方式影響不同基板。甚至對於每一層而言相對共同的步驟(諸如蝕刻(設備222))仍可由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻設備實施。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料的細節需要不同蝕刻程序，例如化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特殊要求，諸如各向異性蝕刻。
可在其他微影設備中執行先前及/或後續程序(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續程序。舉例而言，裝置製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數方面要求極高之一些層相較於要求較不高之其他層可在更先進微影工具中予以執行。因此，一些層可曝光於浸潤型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。
為了正確且一致地曝光由微影設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等之屬性。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括接納已在微影製造單元中被處理之基板W中之一些或全部的度量衡系統。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成度量衡以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行另外曝光。
圖1亦展示度量衡設備240，該度量衡設備240經提供以用於在製造程序中對在所要載物台處之產品進行參數量測。現代微影生產設施中之度量衡站的常見實例為散射計，例如，暗場散射計、角度解析散射計或光譜散射計，且其可應用於在設備222中之蝕刻之前量測在220處之經顯影基板之屬性。在使用度量衡設備240的情況下，可判定例如諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集來剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板220之機會。藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 206隨著時間推移進行小調整，可使用來自設備240之度量衡結果242在微影叢集中維持圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且要求重工之風險。
度量衡站之另一實例係掃描電子顯微鏡(SEM)或電子束度量衡裝置，除了散射計以外，亦可包括電子顯微鏡(SEM)或電子束度量衡裝置中之任一者(或該兩者)，或電子顯微鏡(SEM)或電子束度量衡裝置作為散射計之替代例。因而，度量衡設備240可單獨包含電子束或SEM度量衡裝置，或除了散射計以外，度量衡設備240亦可包含電子束或SEM度量衡裝置。電子束及SEM度量衡裝置具有直接量測特徵(亦即，其直接使特徵成像)之優點，而非在散射量測中使用之間接量測技術(其中參數值由被量測結構繞射之輻射的繞射階之重建構及/或不對稱性判定)。電子束或SEM度量衡裝置之主要缺點係比散射量測慢得多的量測速度，該量測速度限制電子束或SEM度量衡裝置對特定離線監視程序之潛在應用。
另外，度量衡設備240及/或其他度量衡設備(未展示)可經應用以量測經處理基板232、234及傳入基板230之屬性。可在經處理基板上使用度量衡設備來判定諸如疊對或CD之重要參數。
在用於製造某些裝置(例如，諸如存儲器裝置之規則結構裝置)之微影程序中，通常需要形成包含規則接觸孔陣列之一或多個層。此等接觸孔正確地形成係至關重要的，此係因為以不良方式形成之接觸孔可能使裝置有缺陷。由於微影程序之隨機性質，確實發生接觸孔故障。圖2中說明了兩種特定故障模式，其展示接觸孔CH之陣列的部分。兩種故障模式係圖2之(a)中所說明之(接近)缺失接觸孔MCH及圖2之(b)中所說明之「吻合(kissing)」或觸碰接觸孔TCH (亦即，觸碰之相鄰接觸孔)。應注意，接觸孔不需要完全缺失以被認為是缺失接觸孔缺陷，僅基本上缺失(例如，明顯小於功能所需)。
隨機性對於極紫外線(EUV)微影更重要，此係因為相對於使用較低能量曝光輻射之微影技術，特徵較小，曝光輻射中之光子數目(因為其較高能量)亦如此。EUV輻射係具有在5奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內)之波長的電磁輻射。已另外提出，可使用波長小於10奈米，例如在5奈米至10奈米之範圍內(例如，6.7奈米或6.8奈米)的EUV輻射。此輻射被稱為極紫外線輻射或軟x射線輻射。可能之EUV輻射源包括例如雷射產生之電漿源、放電電漿源，或基於由電子儲存環提供的同步加速器輻射之源。
目前，當研究接觸孔故障率時，報告故障之數目或CD之變化(所謂的局部CD均一性LCDU)。準確量測故障之數目係繁瑣的，此係因為可在最佳化程序中預期低故障率(例如，約為百萬分之一至十億分之一)。因此，努力將故障率與LCDU相關聯，尤其是與CD分佈中之尾部相關聯。然而，此基本上係不成功的。
當前，需要量測約一千萬個接觸孔以獲得關於低故障率之可靠統計數據。此對於大容量製造(HVM)而言係禁止的，且在研究環境中甚至為不方便的。因此，期望識別可自更少數目個量測指示最可能的故障模式及故障率的早期預測器。本文中揭示了此類預測器及相關故障預測方法。
可證明，界定接觸孔之邊界的較大偏移與故障率相關。除了觸碰接觸孔TCH以外，圖2之(b)亦展示具有較大外向邊界偏移(在本文中向左)之接觸孔CHLEO 。因此，可瞭解，觸碰接觸孔TCH將包含一對此類接觸孔，每一接觸孔具有朝向另一接觸孔之較大邊界偏移。因此，發現一對觸碰接觸孔之機率係在相鄰接觸孔中發現兩個較大偏移之機率。此機率係發現單一較大邊界偏移之機率的平方。此意指發現較大邊界偏移之機率使得能夠預測整體故障率。此外，此意指發現單一較大偏移之機率比發現觸碰接觸孔之機率大得多(此係因為前者係後者之平方)。此意謂較大邊界偏移係比觸碰接觸孔更實用的量測度量。關於缺失接觸孔MCH，可應用相似推理；此等可被解譯為具有兩個較大內向偏移之接觸孔。為了說明，圖2之(a)中亦展示了具有單一較大內向邊界偏移之接觸孔CHLEI 。在本說明書之剩餘部分中，術語邊界偏移將用於描述較大邊界偏移；亦即，足夠大以指示有缺陷的孔。
本文中描述一種基於特徵置放度量之分佈(亦即，置放度量分佈)而非特徵CD之分佈，預測層中之特徵的故障模式及/或故障率的改良方法。該方法可包含比較置放度量分佈與參考分佈。在一特定實施例中，參考分佈可包含常態(亦即，高斯)分佈。替代地，參考分佈可包含帕松分佈(Poisson distribution)或自高斯分佈或帕松分佈導出之分佈。舉例而言，參考分佈可包含複合帕松分佈(應瞭解，帕松分佈或複合帕松分佈皆將接近大平均值之高斯分佈)，或高斯分佈之合適變換(例如，可寫成f(X)分佈之分佈，其中X係高斯分佈，且f係二次函數)。應瞭解，此等僅為參考分佈之實例，且可從中區分置放度量分佈之突出尾部(參見下文)的任何分佈可用作參考分佈。然而，在以下實例中，所使用之參考分佈係高斯分佈。
比較置放度量分佈與參考分佈可包含比較對分佈資料之最佳擬合與對相同或相似資料之高斯擬合(例如，其中相似資料可為藉由相同程序但使用不同程序參數值，諸如散焦形成的特徵)。置放度量可包含特徵是否處於預期位置之量度。置放度量可包含界定每一特徵之邊界上之複數個邊界點的邊界度量，邊界度量包含邊界點是否處於預期位置之量度。
在更具體實施例中，本文中揭示一種用於基於界定每一接觸孔之邊界點的分佈而非CD分佈，預測接觸孔之故障模式及/或故障率的方法。此方法可直接使用接觸孔輪廓資訊，而非僅使用自輪廓導出之單一數目(亦即，CD或橢圓擬合)。
在一實施例中，提出了針對每一特徵建構邊界點之分佈的圖，其中在本文中，特徵係接觸孔。圖3說明此進行方式。首先，使用SEM影像來判定每一接觸孔CH之輪廓C及中心(由X標記)，如圖3之(a)中所說明。在此之後，規則柵格GD最擬合於影像，如圖3之(b)中所說明。在此具體實例中，規則柵格GD擬合於成像之接觸孔中心，但其可擬合於影像上之其他參考點。此柵格GD界定每一接觸孔之預期中心(或其他參考)；例如，在每一線交叉處，基於其他接觸孔之位置。在此之後，可針對每一接觸孔CH標繪邊界位置(在整個邊界上-亦即，在所有角度下)相對於接觸孔之預期中心的二維直方圖。圖3之(c)中展示了此二維直方圖，其中較淺陰影指示如由箭頭所說明之較高計數。自此直方圖可看出，存在數個較大邊界偏移，且此等較大邊界偏移中之大多數係邊界在水平(x)方向上之外向偏移。此外，可觀測到分佈具有角度依賴性。
圖3之(d)展示至對應的預期中心之每一實際距離d之發生次數n的直方圖或分佈P1，其對應於圖3之(c)的直方圖但在所有角度上積分(替代地，分佈可按角度或以其他方式表示)。亦展示了等效高斯分佈GD；例如，高斯擬合於相同資料。分佈P1與高斯分佈GD之比較清楚地展示了在較大外向偏移區域中之分佈P1的突出尾部(在高斯參考分佈之具體實例中：非高斯尾部) (其中外向偏移在曲線峰值中心右側，且內向偏移在中心左側)。
圖4之(a)展示例示性接觸孔CH相對於表示預期輪廓之正圓(點線)的實際形狀。可瞭解，接觸孔之邊界可用具有數個邊界偏移之圓來描述。可看出邊界偏移之輪廓具有相關長度κ，其中相關長度係可預期任一對邊界點之距離d (至預期中心)展示一定相關度的長度。因此，可瞭解，邊界由若干獨立邊界偏移組成，每一邊界偏移之寬度(平均)等於相關長度κ。資料展示，對於平均CD為22.4奈米之接觸孔，邊界偏移之數目可預期為約5.4。通常，自接觸孔之表面區域導出CD。因此，CD可被解譯為邊界之此等5.4次邊界偏移的平均值。單一接觸孔不大可能具有多於一個特別大的偏移，該偏移位於分佈之遠端。由於CD對5.4次偏移取平均值，所以較大偏移引起的CD偏差通常比偏移本身小5.4倍。
圖4之(b)中說明了此平均效應，其展示直方圖分佈P1CD ，其相當於圖3之(d)中的分佈P1，其中分佈P1CD 與分佈P1相同的資料有關。然而，對於分佈P1CD ，標繪之實際度量係CD，亦即，其係所展示之CD值(在x軸上)的發生次數。雖然圖3之(b)展示了分佈P1中之突出(非高斯)尾部，但分佈P1CD 情況並非如此，分佈P1CD 幾乎未展示與常態高斯分佈GD之偏差。此意謂CD分佈並非使用本文中所描述之方法預測故障率或故障模式的良好度量。
圖5展示第二分佈P2，其描述在所有角度上積分的至預期中心之距離d之每一實際值的發生次數n (但亦可使用單一角度之直方圖)。圖5亦展示擬合於相同資料之高斯分佈GD。此第二分佈P2與已觀測到故障模式由缺失接觸孔支配之資料集有關。此與分佈P1之實例形成對比(參見圖3之(d))，其中已觀測到故障模式由觸碰接觸孔支配。分佈P1與分佈P2之比較展示，主導故障模式可藉由非高斯之方向來預測；亦即，其所在的峰值之一側。峰值外部之非高斯尾部(分佈P1) (其對應於高於d之平均值)表示觸碰接觸孔，而峰值內部之非高斯尾部(分佈P2) (其對應於低於d之平均值)表示缺失接觸孔故障。因而，在一實施例中，提出藉由判定分佈之非高斯尾部的方向來預測主導故障模式。
圖6展示分佈P1 (亦即，如圖3之(d)所表示)及另外分佈P3，分佈P1與在形成接觸孔期間之第一散焦設定有關，分佈P3於在形成接觸孔期間之第二散焦設定有關。與第一散焦設定相比較，第二散焦設定更接近於此特定配置之最佳焦點設定。對故障率之手動計數展示第一散焦設定導致比第二散焦設定更大的故障率(更多觸碰接觸孔)。再次，展示高斯分佈GD以用於比較。在此實例中，高斯分佈GD包含與第一散焦設定有關的資料之高斯擬合。然而，應瞭解，高斯曲線擬合於哪一資料集(或其組合)非常重要，此係因為分佈在很大程度上重疊超過一半分佈(此處對於延伸至峰值之外的d之所有較低值)。因此，高斯擬合基本上將具有與其擬合之任何資料集相同或極相似的形式。
圖6展示亦可使用本文中提出之方法，藉由判定非高斯尾部之突出度(亦即，尾部係非高斯之程度)來估計相對故障率。如圖6中可見，分佈P1之非高斯尾部比分佈P3之非高斯尾部更突出(更偏離高斯分佈GD)。因而，在一實施例中，提出基於直方圖分佈之非高斯尾部的突出度(根據本文中所描述之方法獲得)，使用本文中提出之方法來預測故障率，其中更突出之尾部表示更大的故障率。此適用於兩種故障模式(亦即，任一方向上之尾部)。
應瞭解，在一實施例中，藉由判定程序參數之數個不同設定/值中之每一者的分佈，及比較每一分佈之非高斯尾部的突出度，可最佳化焦點及/或劑量設定(或可影響接觸孔或其他特徵之形成的微影程序之任何其他程序參數設定)。因而，可選擇具有最不突出非高斯尾部之參數設定。藉由利用程序參數之變化對非高斯尾部突出度之變化進行建模，可改良此最佳化，以便最小化非高斯尾部突出度，因此最小化接觸孔故障率。
應瞭解，上文所描述之特定實施方案(其考慮了邊界點相對於接觸孔之(預期)中心的分佈)僅為預測本發明之接觸孔層之故障模式及/或故障率的多種可能實施方案中之一者。在本發明之範疇內設想了其他實施例及實施方案。
在一實施例中，舉例而言，代替考慮至接觸孔中心之距離，可考慮實際邊界輪廓與預期邊界輪廓之間的距離的分佈。此方法可包含判定邊界上之每一點與預期邊界輪廓上之對應點之間的距離(例如，接觸孔CH之實際邊界輪廓及由點線圓描繪之預期邊界輪廓，如圖4之(a)中所展示)。此具有如下額外益處：將此方法之效用擴展至對除圓形接觸孔以外(接近圓形接觸孔)的特徵的故障率/故障模式預測。事實上，應瞭解，從中量測邊界點之參考特徵並不重要，且可包含任何合適的參考特徵，包括除預期中心或預期邊界輪廓以外的特徵。舉例而言，其他參考特徵可包括至相鄰接觸孔或其他特徵之距離。
替代地，所使用之邊界度量可為邊界輪廓之曲率(例如，每一邊界點處之曲度)。舉例而言，可假定邊界輪廓高度彎曲之邊界點具有指示邊界偏移之高(或至少較高)機率。
可代替本文中所描述之邊界度量使用的另一置放度量係整個特徵之置放誤差；亦即，整個特徵與彼特徵之預期位置相隔的距離的量度。
圖7係描述根據一實施例之例示性方法的流程圖。在步驟700處，量測邊界度量(或其他置放度量)。邊界度量可包含邊界點是否處於預期位置之量度。因而，邊界度量可描述特徵邊界相對於預期位置之實際位置，或其可與邊界之形狀(曲度)有關。在步驟710處，判定邊界度量之分佈，且在步驟720處，比較此分佈與高斯分佈。在步驟730處，識別非高斯尾部(假定存在)，且根據非高斯尾部之方向來判定故障模式。在步驟740處，判定非高斯尾部之突出度並推斷故障率。可針對不同的程序參數設定(例如，焦點及/或劑量)重複該方法並比較非高斯尾部之突出度，以便最佳化程序參數設定。
可證明，需要使用本文中所描述之方法進行量測的接觸孔之數目為約10000個接觸孔之數量級，此通常足以判定分佈之非高斯尾部。此比先前方法中需要量測的接觸孔之數目(例如，單獨量測每一接觸孔)少多個(例如，約3至4個)數量級，以判定接觸孔層中之故障模式及故障率。
可使用以下條項進一步描述實施例：
1. 一種預測形成於一基板上之複數個特徵的主導故障模式及/或故障率的方法，該方法包含：
判定每一特徵之一置放度量，該置放度量包含該特徵是否處於一預期位置之一量度；
比較一置放度量分佈與一參考分佈，該置放度量分佈包含該置放度量之一分佈；及
根據該比較預測該複數個特徵之該主導故障模式及/或該故障率。
2. 如條項1之方法，其中該比較步驟包含判定該置放度量分佈是否具有一突出尾部，一突出尾部係該置放度量分佈之明顯偏離該參考分佈的一尾部。
3. 如條項2之方法，其中該比較步驟包含基於該置放度量分佈及/或參考分佈之峰值的哪一側係該突出尾部，預測該複數個特徵之該主導故障模式。
4. 如條項3之方法，其中該主導故障模式主導觸碰接觸孔或缺失接觸孔中之一者。
5. 如條項2至4中任一項之方法，其中該識別步驟包含根據該突出尾部之突出度預測該故障率，該突出尾部之該突出度係該突出尾部偏離該參考分佈之程度的一量度。
6. 如條項5之方法，其包含根據該突出尾部之一較大突出度來推斷一較大故障率。
7. 如條項5或6之方法，其包含藉由最小化該突出尾部之該突出度，最佳化用於形成該複數個特徵之一程序的一程序參數。
8. 如條項7之方法，其中該最佳化步驟包含針對複數個不同特徵執行該方法，該複數個不同特徵中之每一者用該製程參數之一不同值形成，及判定與每一複數個特徵有關的置放度量分佈之該突出尾部的突出度。
9. 如條項8之方法，其包含對該突出尾部之該突出度對該程序參數之變化的依賴性建模。
10. 如條項7至9中任一項之方法，其中該程序參數包含用以曝光該複數個特徵之投影光學件之焦點及劑量中的一者或兩者。
11. 如任一前述條項之方法，其中每一特徵由一邊界界定，且該置放度量包含每一特徵之該邊界上的複數個邊界點的一邊界度量，該邊界度量包含一邊界點是否處於一預期位置之一量度。
12. 如條項11之方法，其中該邊界度量包含每一邊界點至一對應參考點之距離。
13. 如條項12之方法，其中該對應參考點包含一對應的預期特徵中心。
14. 如條項13之方法，其中藉由使一規則柵格最擬合於該複數個特徵之一影像來判定該預期特徵中心，使得每一柵格交叉界定一預期特徵中心。
15. 如條項12之方法，其中該對應參考點包含一對應的預期邊界點。
16. 如條項12之方法，其中該對應參考點包含一相鄰特徵上之一點。
17. 如條項11之方法，其中該邊界度量包含每一邊界點處之曲度的一量度。
18. 如條項11至17中任一項之方法，其中自特徵之該邊界的一影像獲得每一特徵之邊界點的位置。
19. 如條項18之方法，其中該影像包含一掃描電子顯微鏡或電子束度量衡影像。
20. 如條項1至10中任一項之方法，其中該置放度量包含描述整個特徵與該整個特徵之一預期位置相隔的距離的置放誤差。
21. 如任一前述條項之方法，其中該複數個特徵包含一接觸孔陣列。
22. 如任一前述條項之方法，其中經量測以判定該置放度量分佈之特徵之數目為104 之一數量級。
23. 如任一前述條項之方法，其中該參考分佈包含以下各者中之一者：
一高斯分佈，
一帕松分佈，或
自一高斯分佈或一帕松分佈導出之一分佈。
24. 一種計算設備，其包含一處理器且經組態以執行如任一前述條項之方法。
25. 一種檢測設備，其可操作以使一基板上之複數個特徵成像，且包含如條項24之計算設備。
26. 如條項25之檢測設備，其包含一掃描電子顯微鏡或電子束設備。
27. 一種包含程式指令之電腦程式，該等程式指令可操作以在執行於一合適設備上時執行如條項1至22中任一項之方法。
28. 一種非暫時性電腦程式載體，其包含如條項27之電腦程式。關於微影設備使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，波長為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米)及極紫外線(EUV)輻射(例如，波長在5奈米至20奈米之範圍內)，以及諸如離子束或電子束之粒子束。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於例如描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
因此，本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者來界定。
200‧‧‧微影設備/微影工具
202‧‧‧量測站
204‧‧‧曝光站
206‧‧‧控制單元
208‧‧‧塗佈設備
210‧‧‧烘烤設備
212‧‧‧顯影設備
220‧‧‧基板
222‧‧‧處理設備
224‧‧‧處理設備
226‧‧‧處理設備/步驟
230‧‧‧基板
232‧‧‧基板
234‧‧‧基板
240‧‧‧度量衡設備
242‧‧‧度量衡結果
700‧‧‧步驟
710‧‧‧步驟
720‧‧‧步驟
730‧‧‧步驟
740‧‧‧步驟
C‧‧‧輪廓
CH‧‧‧接觸孔
CHLEI‧‧‧接觸孔
CHLEO‧‧‧接觸孔
CD‧‧‧臨界尺寸
d‧‧‧實際距離
EXP‧‧‧曝光站
GD‧‧‧規則柵格/高斯分佈
IF‧‧‧位置感測器
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧控制單元/微影設備控制單元
LC‧‧‧微影製造單元
MA‧‧‧圖案化裝置/倍縮光罩
MCH‧‧‧缺失接觸孔
MEA‧‧‧量測站
n‧‧‧發生次數
P1‧‧‧分佈
P1CD‧‧‧直方圖分佈
P2‧‧‧第二分佈
P3‧‧‧分佈
R‧‧‧配方資訊
SCS‧‧‧監督控制系統
TCH‧‧‧觸碰接觸孔
W‧‧‧基板
X‧‧‧中心
κ‧‧‧相關長度
現在將參考隨附圖式藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：
圖1描繪形成用於半導體裝置之生產設施的微影設備以及其他設備；
圖2之(a)描繪接觸孔陣列之一部分，其展示缺失(missing)接觸孔及具有較大內向偏移之接觸孔；
圖2之(b)描繪接觸孔陣列之一部分，其展示一對觸碰接觸孔及具有較大外向偏移之接觸孔；
圖3之(a)描繪識別每一接觸孔之中心之例示性方法的第一步驟；
圖3之(b)描繪識別每一接觸孔之預期中心之例示性方法的第二步驟；
圖3之(c)包含實際邊界點相對於對應的預期特徵中心之位置的二維直方圖，如可在例示性方法之第三步驟中進行判定；
圖3之(d)包含對於在所有角度上進行積分(integrate)的由圖3之(c)表示之相同資料，實際邊界點相對於預期特徵中心之位置的直方圖及高斯分佈，如可在例示性方法之第四步驟中進行判定；
圖4之(a)展示接觸孔邊界相對於接觸孔邊界之預期輪廓的例示性實際輪廓；
圖4之(b)包含對於由圖3之(c)及圖3之(d)表示之相同資料，每一接觸孔之CD的直方圖；
圖5包含對於缺失接觸孔係主導故障模式之資料集，實際邊界點至預期中心之距離的直方圖及高斯分佈；
圖6包含實際邊界位置對在所有角度上進行積分的預期中心的兩個直方圖，每一直方圖與不同的散焦位階相關，及如由圖3之(c)、圖3之(d)及圖4之(b)表示之相同資料的高斯分佈；且
圖7係描述根據本發明之一實施例之方法的流程圖。

Claims (15)

  1. 一種預測形成於一基板上之複數個特徵的主導故障模式及/或故障率的方法，該方法包含： 判定每一特徵之一置放度量，該置放度量包含該特徵是否處於一預期位置之一量度； 比較一置放度量分佈與一參考分佈，該置放度量分佈包含該置放度量之一分佈；及 根據該比較預測該複數個特徵之該主導故障模式及/或該故障率。
  2. 如請求項1之方法，其中該比較步驟包含判定該置放度量分佈是否具有一突出尾部，一突出尾部係該置放度量分佈之明顯偏離該參考分佈的一尾部。
  3. 如請求項2之方法，其中該比較步驟包含基於該置放度量分佈及/或參考分佈之峰值的哪一側係該突出尾部，預測該複數個特徵之該主導故障模式。
  4. 如請求項2之方法，其中該識別步驟包含根據該突出尾部之突出度預測該故障率，該突出尾部之該突出度係該突出尾部偏離該參考分佈之程度的一量度。
  5. 如請求項4之方法，其包含藉由最小化該突出尾部之該突出度，最佳化用於形成該複數個特徵之一程序的一程序參數。
  6. 如請求項5之方法，其中該程序參數包含用以曝光該複數個特徵之投影光學件之焦點及劑量中的一者或兩者。
  7. 如請求項1之方法，其中每一特徵由一邊界界定，且該置放度量包含每一特徵之該邊界上的複數個邊界點的一邊界度量，該邊界度量包含一邊界點是否處於一預期位置之一量度。
  8. 如請求項7之方法，其中該邊界度量包含每一邊界點至一對應參考點之距離。
  9. 如請求項8之方法，其中該對應參考點包含一對應的預期特徵中心，或其中該對應參考點包含一對應的預期邊界點，或其中該對應參考點包含一相鄰特徵上之一點。
  10. 如請求項7之方法，其中該邊界度量包含每一邊界點處之曲度的一量度。
  11. 如請求項1之方法，其中該置放度量包含描述整個特徵與該整個特徵之一預期位置相隔的距離的置放誤差。
  12. 如請求項1之方法，其中該複數個特徵包含一接觸孔陣列。
  13. 如請求項1之方法，其中該參考分佈包含以下各者中之一者： 一高斯分佈， 一帕松分佈，或 自一高斯分佈或一帕松分佈導出之一分佈。
  14. 一種檢測設備，其可操作以使一基板上之複數個特徵成像且包含一計算設備，該計算設備包含一處理器，且該檢測設備經組態以執行如請求項1之方法。
  15. 一種包含程式指令之電腦程式，該等程式指令可操作以在執行於一合適設備上時執行如請求項1之方法。
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