TW202122932A - 用於推斷例如聚焦之處理參數之方法與相關聯之設備及製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種推斷用於一微影程序之一第一處理參數之一值的方法，該第一處理參數受一第二處理參數之一耦合相依性影響。該方法包含自量測資料判定一第一度量及一第二度量，該第一度量及第二度量中之每一者取決於該第一處理參數及第二處理參數兩者。該第一度量展示對該第一處理參數比該第二處理參數之一更強相依性且該第二度量展示對該第二處理參數比該第一處理參數之一更強相依性。自該第一度量及第二度量推斷用於該第一處理參數之該值。

Description

用於推斷例如聚焦之處理參數之方法與相關聯之設備及製造方法
本發明係關於可用以例如在藉由微影技術進行器件製造中執行度量衡的度量衡設備及方法。本發明進一步係關於用於在微影程序中監測聚焦參數之此類方法。
微影設備為將所要圖案塗覆至基板上(通常塗覆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)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地稱作遮罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至設置於基板上之一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有連續地經圖案化之鄰近目標部分之網路。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測(例如)以用於程序控制及校驗。用於進行此類量測之各種工具為已知的，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡及用以量測疊對(量測器件中之兩個層的對準準確度)之特殊化工具。近年來，已開發用於微影領域中之各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性，例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振，以獲得可供判定目標之所關注屬性之繞射「光譜(spectrum)」。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型的角度解析散射計。由此類散射計使用之目標為相對大(例如，40μm乘40μm)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。可在國際專利申請案US20100328655A1及US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等國際專利申請案之文件特此以全文引用之方式併入。已公佈專利公開案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。
需要監測之微影程序之一個重要參數為聚焦。需要將不斷增長數目個電子組件整合於IC中。為了實現此整合，有必要減小組件之大小且因此增加投影系統之解析度，使得可將愈來愈小的細節或線寬投影於基板之目標部分上。隨著微影中之臨界尺寸(CD)縮小，橫越基板及在基板之間的聚焦之一致性變得愈來愈重要。CD為變化將造成一或多個特徵之物理屬性之非所要變化的該特徵之尺寸(諸如電晶體之閘極寬度)。傳統上，最佳設定藉由「提前發送晶圓」來判定，亦即在生產運作之前曝光、顯影及量測基板。在提前發送晶圓中，在所謂的聚焦曝光矩陣(FEM)中曝光測試結構，且自彼等測試結構之檢查判定最佳聚焦及能量設定。
聚焦及劑量為交聯術語，且因此聚焦推斷受到有效劑量自假定劑量之任何變化影響。
本發明旨在解決劑量對聚焦推斷之效應之問題。
本發明在第一態樣中提供一種推斷用於微影程序之第一處理參數之值的方法，該方法包含：自與基板上之使用微影程序形成之結構相關的量測資料判定第一度量及第二度量，第一度量及第二度量中之每一者取決於第一處理參數及第二處理參數兩者，第一度量具有對第一處理參數與第二處理參數之不同相依性且第二度量具有對第二處理參數與第一處理參數之不同相依性；及自第一度量及第二度量推斷用於第一處理參數之值。
本發明在第二態樣中提供一種自已形成有聚焦相依不對稱性之目標推斷聚焦值的方法，該聚焦相依不對稱性與在微影程序中之該目標之形成期間的聚焦相關，該方法包含：自量測資料判定不對稱性度量及和度量，不對稱性度量係基於來自目標之量測之後之量測輻射之繞射的互補繞射階之強度上之差異；且和度量係基於該等互補繞射階之強度之和；及自該不對稱性度量及該和度量推斷聚焦值。
本發明在第三態樣中包含一種判定用於執行微影程序中之校準之校準平面的方法，該方法包含：在用於第一處理參數及第二處理參數之不同值下基於與基板上之使用微影程序形成之至少一個結構相關之校準量測而判定校準關係，該校準關係描述針對該第一處理參數及該第二處理參數之不同值之第一度量與第二度量之關係，其中第一度量及第二度量中之每一者取決於第一處理參數及第二處理參數兩者，第一度量具有對第一處理參數比第二處理參數之更強相依性且第二度量具有對第二處理參數比第一處理參數之更強相依性；及將校準平面與用於第二處理參數之恆定值擬合。
本發明又進一步提供一種包含用於致使處理器執行第一、第二及/或第三態樣之方法之機器可讀指令的電腦程式產品，及相關聯之度量衡設備、微影系統及製造器件之方法。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優勢，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之具體實施例。本文中僅出於說明性目的呈現此類實施例。基於本文中所含之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將為顯而易見的。
在詳細地描述本發明之實施例之前，呈現可供實施本發明之實施例之實例環境係具指導性的。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，罩幕) MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化器件之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台) WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W，且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位基板之第二定位器PW；以及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化器件及基板之位置以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影設備之設計及諸如圖案化器件是否固持於真空環境中之其他條件的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可採取許多形式；圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，例如，若賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可能不確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。一般而言，賦予至輻射光束之圖案將對應於器件(諸如，積體電路)中之在目標部分中形成之特定功能層。
如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，採用透射圖案化器件)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，採用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或採用反射遮罩)。圖案化器件之實例包括遮罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「遮罩」之任何使用與更一般術語「圖案化器件」同義。術語「圖案化器件」亦可解譯為係指以數位形式儲存用於控制此類可程式化圖案化器件之圖案資訊的器件。
本文中所使用之術語「投影系統」應廣泛地解釋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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用可與更一般術語「投影系統」同義。
微影設備亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間，例如，遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中為人所熟知用於增大投影系統之數值孔徑。
在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當該源為準分子雷射時，源及微影設備可為分離實體。在此類情況下，不認為該源形成微影設備之部分，且輻射光束憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自該源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD (在需要時)可稱作輻射系統。
照明器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要之均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於固持於圖案化器件支撐件MT上之圖案化器件MA上，且係由圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，遮罩) MA之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉式器件、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，(例如)以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以例如在自遮罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，倍縮光罩/遮罩) MA。
可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，倍縮光罩/遮罩) MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等基板對準標記稱為切割道對準標記)。類似地，在將多於一個晶粒設置於圖案化器件(例如，遮罩) MA上之情形中，遮罩對準標記可位於晶粒之間。小對準標記亦可在器件特徵當中包括於晶粒內，在此情況下，需要使標記儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同的成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
可在多種模式中使用所描繪之設備。在掃描模式中，在將賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，遮罩台) MT及基板台WT (亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，遮罩台) MT之速度及方向。在掃描模式下，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。其他類型之微影設備及操作模式係可能的，如在此項技術中所熟知。舉例而言，步進模式係已知的。在所謂的「無遮罩」微影中，使可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可採用對上文所描述之使用模式之組合及/或變體或完全不同的使用模式。
微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站(曝光站EXP及量測站MEA)，在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且實施各種預備步驟。此情形實現設備之輸送量之相當大的增加。該等預備步驟可包括使用位準感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF在其處於量測站處以及處於曝光站處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相對於參考框架RF在兩個站處追蹤基板台之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知且可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為已知的。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。
如圖2中所展示，微影設備LA形成微影製造單元LC (有時亦稱作微影製造單元(lithocell)或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。常規地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板，在不同程序設備之間移動基板，且接著將基板遞送至微影設備之裝載匣LB。常常統稱為塗佈顯影系統之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化輸送量及處理效率。
為了正確地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屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET接納已在微影製造單元中處理之基板W中之一些或全部。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檢測以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。此外，已經曝光之基板可經剝離及重工以改良良率，或經捨棄，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情況下，可僅對良好的彼等目標部分執行另外曝光。
在度量衡系統MET內，檢測設備用以判定基板之屬性，且特定言之，判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在不同層之間變化。檢測設備可整合至微影設備LA或微影製造單元LC中，或可為單機器件。為了實現最快速量測，需要使檢測設備在曝光之後立即量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度(在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差)，且並非所有檢測設備皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後進行量測，曝光後烘烤步驟通常為對經曝光基板執行之第一步驟且增大抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可稱作半潛影(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測(此時已移除抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分)，或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。後一可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3(a)中展示適合用於本發明之實施例的度量衡設備。應注意，此僅為合適之度量衡設備之一個實例。替代的合適度量衡設備可使用EUV輻射，諸如WO2017/186483A1中所揭示之EUV輻射。圖3(b)中較詳細地說明目標結構T及用於照明目標結構之量測輻射的繞射射線。所說明之度量衡設備屬於稱為暗場度量衡設備之類型。度量衡設備可為單機器件，或併入於例如量測站處之微影設備LA中或併入於微影製造單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中，由源11 (例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾波。因此，可藉由定義在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處稱作(共軛)光瞳平面)中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。特定言之，可藉由在作為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中在透鏡12與14之間插入合適形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板13具有不同形式，標註為13N及13S，從而允許選擇不同照明模式。當前實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N提供自僅出於描述起見指定為『北』之方向之離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供類似照明，但提供來自標註為『南』之相反方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式為可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係由於所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖3(b)中所展示，在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下置放目標結構T。基板W可由支撐件(未展示)支撐。與軸O成一角度而照射於目標結構T上之量測輻射之射線I產生零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在填充過度之小目標結構的情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標結構T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要，因此入射射線I實際上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，可設計或調整目標結構之光柵間距及照明角度，使得進入物鏡之一階射線與中心光軸緊密對準。圖3(a)及圖3(b)中所說明之射線展示略微離軸，純粹以使其能夠在圖式中較易區分。
由基板W上之目標結構T繞射的至少0階及+1階係由物鏡16收集，且經返回導向穿過光束分光器15。返回至圖3(a)，藉由指定標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，經標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相比之下，當使用孔徑板13S應用第二照明模式時，-1繞射射線(標註為1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標結構之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或標準化一階光束之強度量測。亦可出於諸如重建構之許多量測目的來使用光瞳平面影像。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如CCD或CMOS感測器)上形成目標結構T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器之功能將取決於正執行之量測之特定類型。應注意，在廣泛意義上使用術語『影像』。由此，若僅存在-1及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。
當監測微影程序時，需要監測微影光束在基板上之聚焦。自經印刷結構判定聚焦設定之一種已知方法係藉由量測該經印刷結構之臨界尺寸(CD)而進行。CD為最小特徵(例如，元件之線寬)之量度。經印刷結構可為為了聚焦監測而具體形成之目標，諸如線-空間光柵。吾人已知CD通常顯示對聚焦之二階回應，從而在CD (y軸)相對於聚焦(x軸)之曲線圖上形成稱為「柏桑(Bossung)曲線」之內容。柏桑曲線為圍繞表示最佳聚焦之峰值實質上對稱的實質上對稱曲線。柏桑曲線可為實質上拋物線形。此途徑存在若干缺點。一個缺點為：該方法展示最佳聚焦附近之低敏感度(歸因於曲線之拋物線形狀)。另一缺點為：該方法對任何散焦之正負號不敏感(此係因為該曲線主要圍繞最佳聚焦對稱)。又，此方法尤其對劑量及程序變化(串擾)敏感。
為了解決此等問題，設計出以繞射為基礎之聚焦(DBF)。以繞射為基礎之聚焦可使用印刷目標之倍縮光罩上之目標形成特徵，該等目標經設計以在印刷期間具有取決於聚焦設定之一定不對稱性程度。可接著使用以散射量測術為基礎之檢測方法(例如)藉由量測自目標繞射之+1階輻射與-1階輻射之強度之間的強度不對稱性來量測此不對稱性程度，以獲得聚焦設定之量度。舉例而言，可使用圖3(a)中所說明之度量衡工具執行此類方法。
圖4說明經組態以用於以繞射為基礎之聚焦量測之完全例示性DBF目標形成設計400，以說明基礎概念。其包含複數個DBF結構405，該複數個DBF結構中之每一者包含高解析度子結構410。基節距(base pitch)之頂部上之高解析度子結構410產生用於每一DBF結構405之不對稱抗蝕劑輪廓，其中不對稱性程度取決於聚焦。因此，度量衡工具可自使用DBF目標形成設計400形成之目標來量測不對稱性程度，且將此不對稱性程度轉譯成掃描器聚焦。
聚焦(DBF)度量衡目標應具有依據目標散焦而變化之唯一(且較佳地，單調)之不對稱性信號。在此上下文中，不對稱性信號可描述相反高階繞射(例如，+1繞射階與-1繞射階)之差(例如，強度差及/或相位差)。
應瞭解，上文所描述之DBF目標形成設計400為用以說明DBF之原理之相對簡單化實例。已描述此途徑之許多不同變體，以實現各種改良。此類改良可包含以下中之一或多者： ●  較佳地獲得聚焦靈敏度， ●  同時劑量量測， ●  最小化劑量串擾， ●  為保留在某些強加之設計規則內， ●  為實現不對稱性與聚焦(例如，基於在其之間具有聚焦移位之兩個柏桑類信號之差異的目標)之間的單調關係及/或 ●  為在諸如在EUV微影中使用之薄抗蝕劑中起作用 ●  為具有與實際產品結構之更類似特性(例如，為具有類似解析度)。
WO2017/108395及WO2019/110211 (其均以引用之方式併入本文中)為描述數個不同以繞射為基礎之聚焦方法及目標設計的公開案之許多此類實例中之兩者，該等公開案均適用於將在本文中揭示之概念。如此，將瞭解，目標量測之類型並不重要，其限制條件為目標具有聚焦相依不對稱性以使得強度不對稱性量測可用於反向推斷所使用之聚焦設定。
當前DBF方法由於許多效應而存在準確度問題。一些DBF目標維持柏桑行為且因此在靈敏度最重要之最佳聚焦周圍具有低靈敏度。
特定問題為劑量之效應及對聚焦量測之處理效應。劑量及處理效應有效地充當對聚焦推斷之串擾項，原因在於通常用於自目標推斷聚焦之強度不對稱性信號亦包含劑量及串擾相依性。此之結果為有效劑量可不同於在校準中使用之劑量設定。因此，本文中描述啟用聚焦及劑量之同時推斷之方法，因此獲得適於有效劑量之更準確聚焦值。此外，由方法得到之劑量資訊自身可用於程序監測。特定言之，方法包含自不對稱性度量(例如，互補繞射階與目標之強度不對稱性或差異，視情況經標準化)及和度量(例如，互補繞射階與目標之之和)兩者推斷聚焦及劑量。
方法可包含建構聚焦-劑量(更具體言之：聚焦-有效劑量)校準關係，其可包含基於不對稱性度量與和度量之間的關係之校準曲線圖或校準柵格或校準平面之形式；例如，和度量相對於不對稱性度量之曲線圖。方法隨後基於聚焦-劑量校準柵格而推斷用於適當有效劑量之聚焦值；同時還推斷有效劑量。當然，並不需要建構實際曲線圖，實際上自輸入資料在數值上判定關係。
當前，假定某一劑量值(例如，基於前一校準或假定劑量值，例如，在微影程序期間使用之劑量設定)來推斷聚焦。推斷隨後僅基於不對稱性度量，例如，ΔI度量(互補階之差異)或ΔI/I度量(互補階之標準化差異)。舉例而言，不對稱性度量與聚焦之校準曲線在校準步驟中經判定(視情況針對不同劑量位準)且稍後用於基於不對稱性量測而反向推斷聚焦(例如，在假定劑量位準下)。
為理解本文中之概念，應瞭解，不對稱性度量具有對聚焦之最大相依性，但亦一些劑量/處理相依性，且和度量具有對劑量及其他處理因素(其影響有效劑量)之最大相依性，但亦一些聚焦相依性。因此，藉由同時顯式地推斷聚焦及(有效)劑量，聚焦推斷結果更少取決於有效劑量。
圖5為可在校準階段中以實驗方式建構之聚焦-劑量校準柵格或{F, D}曲線圖。圖式展示針對(在此實例中)多個聚焦位準及三個劑量位準判定之和度量Sm相對於不對稱性度量Asym之4D曲線圖。點線表示與三個劑量位準之恆定劑量線CD擬合的聚焦曲線(即，每一點線展示恆定劑量之{F, D}座標空間中之聚焦變化)。實線CF中之每一者為表示與恆定聚焦線之擬合的劑量曲線(即，每一實線展示恆定聚焦之{F, D}座標空間中之劑量變化)。此等線中之僅每一者標註於圖式中。應注意，恆定劑量線CD與恆定聚焦線CF之間的角度改變且一般非正交。
在建構後，聚焦及劑量可藉由自曲線圖讀取給定不對稱性度量/和度量對之對應聚焦劑量值{F, D}來推斷。特定言之，此藉由繪製對應於所量測不對稱性度量/和度量對之量測點及藉由遵循自量測點至恆定劑量曲線之恆定聚焦線CF而自適當恆定劑量曲線上之對應點(例如，對應於預期劑量；諸如所使用之劑量設定)推斷聚焦來進行。劑量可藉由量測點與曲線之間在此方向上的距離來推斷。
圖6(a)為說明此推斷方法之和度量相對於不對稱性度量之曲線圖，且圖6(b)為說明用於比較之當前方法(例如，將僅使用不對稱性度量推斷之聚焦)之等效曲線圖。圖6(a)展示對應於量測點MP之一個恆定劑量曲線CD及一個恆定聚焦線CF(即，其對應於所量測不對稱性度量及和度量)。所推斷聚焦值Fi 為對應於量測點MP之恆定劑量曲線CD上在恆定聚焦方向CF上之聚焦值。有效劑量De 為量測點與恆定劑量曲線CD之間在此方向上的距離。在圖6(b)中，當前情形說明於等效曲線圖上。在當前方法中，當前量測僅不對稱性度量，自該不對稱性度量直接推斷所推斷聚焦值Fi (即，量測點MP之和度量不用於推斷中)。標準化距離程序效能指示符PKPI 有時亦根據用於程序監測之總強度值來計算；然而迄今為止，此尚未用於聚焦推斷中。
圖7說明當前推斷方法存在之問題。圖7(a)說明假定劑量為經校準劑量之本發明方法。展示的為如可當前使用之不對稱性度量Asym相對於聚焦F之曲線圖，及等效不對稱性Asym相對於和Sm曲線圖。在每一情況下，存在三個校準曲線，最佳劑量曲線BD，及最佳劑量+/- 5%曲線BD+5% 、BD-5% 。最佳劑量BD為此推斷中之假定劑量。因此，所量測不對稱性Asymm 產生所展示之推斷聚焦值F0 。亦展示的為不對稱性與和曲線中之等效量測點MP。圖7(b)展示有效劑量ED不同於所推斷聚焦值F0 上之假定劑量BD之效應。在曲線圖中之每一者中，存在對應於不同於假定劑量BD之有效劑量之額外有效劑量曲線ED。有效劑量與假定劑量中之差異引起僅基於不對稱性度量之所推斷聚焦值F0 與使用本文所揭示之方法的所推斷聚焦值Fi 中之顯著差異。圖7(b)亦展示不對稱性-和曲線圖上之相同推斷。有效劑量曲線與假定劑量曲線之間的和差異為上文所描述之作為標準化距離程序效能指示符PKPI 之指示符，當前有時用於監測中但不用於聚焦推斷中。
圖8說明所提出之方法及和度量之額外使用如何解決由圖7所說明之問題。圖8(a)為用於簡化(即，線性)聚焦模型之不對稱性度量相對於聚焦曲線圖。同樣，表示三個劑量位準。不對稱性Asym可由以下描述：
Figure 02_image001
， 其中F及D分別為聚焦及劑量且c1及c2為係數。
圖8(b)展示和Sm相對於聚焦F之等效曲線圖，其中和可由以下描述：
Figure 02_image003
， 其中c4及c5為係數且c3為常量。
圖8(c)展示藉由使用兩個度量(不對稱性及和)，程序變化(例如，由於劑量及其他處理效應)實際上經模型化及補償。圖8(c)為等效和與不對稱性曲線圖，其中添加有效劑量曲線ED。如可看出，所推斷劑量對量測點MP及最佳劑量BD曲線上之等效校準點CP而言相同(即，兩個點皆在恆定聚焦CF之相同線上)。若有效劑量變化，則所推斷聚焦將相同。
校準跨越(asym, sm)域中之{F, D}空間，且聚焦(及劑量)推斷包含求解一組等式：
Figure 02_image005
此外，本文中所提出之方法可增大有效聚焦推斷範圍。在先前方法中，不對稱性度量需要為唯一的(即，在足夠聚焦範圍內單調)。此當前限制目標選擇，且禁止例如對3D-NAND之進一步聚焦範圍增大。在當前建議中，需要為唯一的為不對稱性度量與和度量之組合。此通常為得到經印刷目標之任一全聚焦範圍內之情況。此由圖9說明，其展示除了不對稱性與聚焦關係(圖9(a))具有小的線性範圍之外與圖8類似之曲線圖。和與聚焦關係圖9(b)如圖8(b)中為二次的。圖9(c)展示即使在此情況下，唯一聚焦推斷仍為可能的。此假定有效劑量為小的。
圖10為具有三個劑量設定BD、BD+5% 、BD-5% 之曲線及有效劑量曲線ED之和與不對稱性曲線圖，其說明標準化距離程序效能指示符PKPI 與在此方法中獲得之有效劑量之間的差異。展示的為表示標準化距離程序效能指示符PKPI 、程序不對稱性影響PA及有效劑量值EDV 之向量。可瞭解：
Figure 02_image007
， 如此，若程序影響聚焦推斷，則其亦減小顯而易見之標準化距離程序效能指示符PKPI 。因此，有效劑量為具有較清晰單位之較佳效能指示符。然而，PKPI 保留有效程序旗標。
應注意，前述原理將適用於任何交叉項及推斷上之任何類型(包括例如疊對)。如此，添加主要(或至少明顯)取決於交叉項之額外項(諸如和項)可用於推斷任何微影處理參數。
因此，揭示一種方法，其使得能夠判定第一處理參數(例如，聚焦)及第二處理參數(例如，劑量)，該方法包含：自量測資料判定第一度量(例如，不對稱性度量)及第二度量(例如，和度量)，第一度量及第二度量中之每一者取決於第一處理參數及第二處理參數兩者，第一度量展示對第一處理參數與第二處理參數之不同相依性且第二度量展示對第二處理參數與第一處理參數之不同相依性。第一處理參數受第二處理參數之耦合相依性影響。第一度量可展示對第一處理參數比第二處理參數之更強相依性且第二度量可展示對第二處理參數比第一處理參數之更強相依性。
不對稱性度量可基於來自形成有聚焦相依不對稱性之目標之量測之後的量測輻射之繞射之互補繞射階之強度的差異。其可視情況經標準化。互補繞射階可包含相同索引較高繞射階之正階及負階；例如，+1及-1繞射階。和度量可包含相同互補繞射階(例如，來自相同量測)之強度之和。其中目標為雙聚焦目標，雙目標和度量可包含主和及從和之差異。
本文中所揭示之方法引起以下中之一或多者： ●  聚焦推斷之改良穩健性，此係因為處理及對比表現為有效劑量； ●  增大之可用聚焦範圍； ●  有效劑量之顯式推斷(可用於程序監測)；及 ●  可能改良之掃描器對掃描器及度量衡工具對度量衡工具穩健性。
在後續經編號條項中揭示其他實施例： 1.  一種推斷用於微影程序之第一處理參數之值的方法，第一處理參數受第二處理參數之耦合相依性影響，該方法包含： 自與使用微影程序形成之基板上之至少一個結構相關的量測資料判定第一度量及第二度量，第一度量及第二度量中之每一者取決於第一處理參數及第二處理參數兩者，第一度量具有對第一處理參數比第二處理參數之更強相依性且第二度量具有對第二處理參數比第一處理參數之更強相依性；及 自該第一度量及第二度量推斷用於第一處理參數之值。 2.  如條項1中所定義之方法，其包含自該第一度量及第二度量推斷用於微影程序之第二處理參數之值。 3.  如條項1或2中所定義之方法，其中第一度量包含基於來自至少一個結構之量測之後之量測輻射之繞射的互補繞射階之強度上之差異的不對稱性度量。 4.  如條項3中所定義之方法，其中第二度量包含基於該等互補繞射階之強度之和的和度量。 5.  如任一前述條項中所定義之方法，其中至少一個結構包含已形成有聚焦相依不對稱性之目標，且該第一處理參數包含在該目標之形成期間之聚焦。 6.  如條項5中所定義之方法，其中該第二處理參數包含在該目標之形成期間之有效劑量。 7.  如任一前述條項中所定義之方法，其中該推斷步驟包含參考校準關係，該校準關係描述針對該第一處理參數及該第二處理參數之不同值之第一度量與第二度量之關係。 8.  如條項7中所定義之方法，其中該推斷步驟包含推斷在與用於第二處理參數之恆定值擬合之校準平面上之點處的用於第一處理參數之值，該校準平面上之點在由用於第一處理參數之恆定值限定之方向上對應於由第一度量及第二度量描述之量測點。 9.  如條項8中所定義之方法，其中與用於第二處理參數之恆定值擬合之校準平面擬合至用於第二處理參數之設定值。 10.    如條項8或9中所定義之方法，其進一步包含自量測點與校準平面之間在由用於第一處理參數之恆定值限定之該方向上的距離推斷用於該第二處理參數之值的步驟。 11.    如條項7至10中任一項中所定義之方法，其進一步包含在用於該第一處理參數及該第二處理參數之不同值下基於校準量測而判定該校準關係。 12.    如條項7至11中任一項中所定義之方法，其中校準關係包含針對該第一處理參數及該第二處理參數之不同值的第一度量相對於第二度量之校準曲線圖。 13.    一種自已形成有聚焦相依不對稱性之目標推斷聚焦值之方法，該聚焦相依不對稱性與在微影程序中之該目標之形成期間的聚焦相關，該方法包含： 自量測資料判定不對稱性度量及和度量，不對稱性度量係基於來自目標之量測之後之量測輻射之繞射的互補繞射階之強度上之差異；且和度量係基於該等互補繞射階之強度之和；及 自該不對稱性度量及該和度量推斷聚焦值。 14.    如條項13中所定義之方法，其中該推斷步驟包含參考校準關係，該校準關係描述針對不同聚焦值及不同劑量值之該不對稱性度量與該和度量之關係。 15.    如條項14中所定義之方法，其中該推斷步驟包含推斷在與恆定劑量值擬合之校準平面上之點處的聚焦值，該校準平面上之點在由恆定聚焦值限定之方向上對應於由不對稱性度量及和度量描述之量測點。 16.    如條項15中所定義之方法，其中與恆定劑量值擬合之校準平面擬合至設定劑量值。 17.    如條項16中所定義之方法，其進一步包含在該目標之形成期間自量測點與校準平面之間在由恆定聚焦值限定之該方向上的距離判定有效劑量之步驟。 18.    如條項14至17中任一項中所定義之方法，其進一步包含在不同聚焦值及劑量值下基於校準量測而建構該校準關係。 19.    如條項14至18中任一項中所定義之方法，其中校準關係包含針對不同聚焦值及不同劑量值之該不對稱性度量與該和度量之校準曲線圖。 20.    一種判定用於執行微影程序中之校準之校準平面的方法，該方法包含： 在用於第一處理參數及第二處理參數之不同值下基於與使用微影程序形成之基板上之至少一個結構相關之校準量測而判定校準關係，校準關係描述針對該第一處理參數及該第二處理參數之不同值之第一度量與第二度量之關係，其中第一度量及第二度量中之每一者取決於第一處理參數及第二處理參數兩者，第一度量具有對第一處理參數比第二處理參數之更強相依性且第二度量具有對第二處理參數比第一處理參數之更強相依性；及 將校準平面與用於第二處理參數之恆定值擬合。 21.    如條項20中所定義之方法，其中第一度量包含基於來自至少一個結構之量測之後之量測輻射之繞射的互補繞射階之強度上之差異的不對稱性度量。 22.    如條項21中所定義之方法，其中第二度量包含基於該等互補繞射階之強度之和的和度量。 23.    如條項20至22中任一項中所定義之方法，其中至少一個結構包含已形成有聚焦相依不對稱性之目標，且該第一處理參數包含在該目標之形成期間之聚焦。 24.    如條項23中所定義之方法，其中該第二處理參數包含在該目標之形成期間之有效劑量。 25.    一種用於量測微影程序之參數之度量衡設備，該度量衡設備可操作以執行如條項1至24中任一項之方法。 26.    如條項25中所定義之度量衡設備，其包含： 支撐件，其用於其上具有複數個目標之基板； 光學系統，其用於量測每一目標；及 處理器。 27.    一種微影系統，其包含： 微影設備，其包含： 照明光學系統，其經配置以照明圖案； 投影光學系統，其經配置以將圖案之影像投影至基板上；及 如條項25或26之度量衡設備， 其中微影設備經配置以使用用於第一處理參數之推斷值或推斷聚焦參數來判定當將圖案施加至其他基板時的控制校正。 28.    一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令在運行於合適之處理器控制之設備上時使得處理器控制之設備執行如條項1至24中任一項之方法。 29.    一種電腦程式載體，其包含如條項28之電腦程式。 30.    一種製造器件之方法，其中使用微影程序將器件圖案施加至一系列基板，該方法包括： -  使用如條項1至24中任一項之方法來監測該第一處理參數或聚焦參數，及 -  根據用於該第一處理參數之推斷值或推斷聚焦參數來控制用於稍後基板之微影程序。
本文中所用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如，具有約365、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外(EUV)輻射(例如，具有5至20 nm之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
術語目標或聚焦目標不應解釋為僅意謂分別針對度量衡或聚焦度量衡之特定目的形成之專用目標。術語目標應理解為涵蓋包括產品結構之基板上之任何合適的結構，其具有適合於度量衡應用之屬性。
對特定實施例之前述描述將因此完全地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解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教示及指導進行解譯。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。由此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
11:源 12:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 14:透鏡 15:光束分光器 16:物鏡 17:第二光束分光器 18:光學系統 19:第一感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌 22:光學系統 23:感測器 400:DBF目標形成設計 405:DBF結構 410:高解析度子結構 AD:調整器 AS:對準感測器 Asym:不對稱性度量 B:輻射光束 BD:光束遞送系統/假定劑量 BK:烘烤板 C:目標部分 CD:恆定劑量線 CF:恆定聚焦線 CH:冷卻板 CO:聚光器 CP:等效校準點 DE:顯影器 De :有效劑量 ED:有效劑量 EDV :有效劑量值 EXP:曝光站 F:聚焦 F0 :所推斷聚焦值 Fi :所推斷聚焦值 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 I:射線 IF:位置感測器 IL:照明系統 IN:積光器 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 LC:微影製造單元 LS:位準感測器 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件 MEA:量測站 MET:度量衡系統 MP:量測點 MT:圖案化器件支撐件 O:點線 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PA:程序不對稱性影響 PKPI :標準化距離程序效能指示符 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理器 PW:第二定位器 RO:機器人 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SCS:監督控制系統 Sm:和度量 SO:輻射源 T:目標結構 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台
現將參照隨附示意性圖式僅藉助於實例描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且其中： 圖1描繪微影設備； 圖2描繪可供使用根據本發明之檢測設備之微影製造單元(lithographic cell)或叢集(cluster)； 圖3(a)至(b)展示(a)供用於使用第一對照明孔徑來量測根據本發明之實施例之目標的暗場散射計之示意圖及(b)用於給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節； 圖4說明適合於在基板上形成具有聚焦相依不對稱性之光柵的倍縮光罩上之目標形成元件； 圖5為在三個劑量位準及許多聚焦位準下之校準量測之和度量相對於不對稱性度量之曲線圖，其可用於根據本發明之實施例之聚焦推斷方法； 圖6為說明(a)根據本發明之實施例之聚焦推斷方法及(b)先前技術聚焦推斷方法之和度量相對於不對稱性度量之曲線圖； 圖7展示(a)說明先前技術聚焦推斷方法之不對稱性度量相對於聚焦及不對稱性度量相對於和度量之曲線圖；及(b)說明根據本發明之實施例的聚焦推斷方法之不對稱性度量相對於聚焦及不對稱性度量相對於和度量之曲線圖； 圖8展示說明根據本發明之實施例之聚焦推斷方法為何比先前技術方法更準確的(a)不對稱性度量相對於聚焦之曲線圖、(b)和度量相對於聚焦之曲線圖及(c)和度量相對於不對稱性度量之曲線圖； 圖9展示說明根據本發明之實施例之聚焦推斷方法如何相較於先前技術方法而延伸聚焦範圍的(a)不對稱性度量相對於聚焦之曲線圖、(b)和度量相對於聚焦之曲線圖及(c)和度量相對於不對稱性度量之曲線圖；及 圖10為說明在先前技術中已知之標準化距離程序效能指示符PKPI 與在根據本發明之實施例之聚焦推斷方法中獲得之有效劑量之間的差異之和度量相對於不對稱性之曲線圖。
Asym:不對稱性度量
CD:恆定劑量線
CF:恆定聚焦線
Sm:和度量

Claims (15)

  1. 一種推斷用於一微影程序之一第一處理參數之一值的方法，該方法包含： 自與一基板上之使用該微影程序形成之至少一個結構相關的量測資料判定一第一度量及一第二度量，該第一度量及第二度量中之每一者取決於該第一處理參數及一第二處理參數兩者，該第一度量具有對該第一處理參數與該第二處理參數之一不同相依性且該第二度量具有對該第二處理參數與該第一處理參數之一不同相依性；及 自該第一度量及第二度量推斷用於該第一處理參數之該值。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一度量具有對該第一處理參數比該第二處理參數之一更強相依性。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該第二度量具有對該第二處理參數比該第一處理參數之一更強相依性。
  4. 如請求項1或2之方法，其包含自該第一度量及第二度量推斷用於該微影程序之該第二處理參數之一值。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該第一度量包含基於來自至少一個結構之量測之後之量測輻射之繞射的互補繞射階之強度上之一差異的一不對稱性度量。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該第二度量包含基於該等互補繞射階之該等強度之和的一和度量。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該至少一個結構包含已形成有一聚焦相依不對稱性之一目標，且該第一處理參數包含在該目標之形成期間的聚焦。
  8. 如請求項1或2之方法，其中該第二處理參數包含在該目標之形成期間的有效劑量。
  9. 如請求項1或2之方法，其中推斷步驟包含參考一校準關係，該校準關係描述針對該第一處理參數及該第二處理參數之不同值之該第一度量與該第二度量之關係。
  10. 一種自已形成有一聚焦相依不對稱性之一目標推斷一聚焦值之方法，該聚焦相依不對稱性與在一微影程序中之該目標之形成期間的聚焦相關，該方法包含： 自量測資料判定一不對稱性度量及一和度量，該不對稱性度量係基於來自該目標之量測之後之量測輻射之繞射的互補繞射階之強度上之一差異；且該和度量係基於該等互補繞射階之該等強度之和；及 自該不對稱性度量及該和度量推斷該聚焦值。
  11. 一種判定用於執行一微影程序中之一校準之一校準平面的方法，該方法包含： 在用於一第一處理參數及一第二處理參數之不同值下基於與一基板上之使用該微影程序形成之至少一個結構相關之校準量測而判定一校準關係，該校準關係描述針對該第一處理參數及該第二處理參數之不同值之一第一度量與一第二度量之關係，其中該第一度量及第二度量中之每一者取決於該第一處理參數及第二處理參數兩者，該第一度量具有對該第一處理參數比該第二處理參數之一更強相依性且該第二度量具有對該第二處理參數比該第一處理參數之一更強相依性；及 將一校準平面與用於該第二處理參數之一恆定值擬合。
  12. 一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡設備，該度量衡設備可操作以執行如請求項1至11中任一項之方法。
  13. 一種微影系統，其包含： 一微影設備，其包含： 一照明光學系統，其經配置以照明一圖案； 一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及 一如請求項12之度量衡設備， 其中該微影設備經配置以使用用於該第一處理參數之推斷值或推斷聚焦參數來判定當將該圖案施加至其他基板時的控制校正。
  14. 一種電腦程式，其包含處理器可讀指令，該等處理器可讀指令在運行於合適之處理器控制之設備上時，致使該處理器控制之設備執行如請求項1至11中任一項之方法。
  15. 一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括： 使用如請求項1至11中任一項之方法來監測第一處理參數或聚焦參數，及 根據用於該第一處理參數之推斷值或推斷聚焦參數來控制用於稍後基板之該微影程序。
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