TW202205029A

TW202205029A - 自影像移除假影

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Publication number: TW202205029A
Application number: TW110111758A
Authority: TW
Inventors: 馬克辛帕薩瑞可; 史考特安德森米德雷布魯克斯; 湯瑪士賈力克休斯曼
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-02-01
Also published as: TWI776447B; CN115427893A; WO2021198211A1; EP3889684A1; US20230021320A1

Abstract

一種檢測工具，其包含：一成像系統，其經組態以使一半導體基板之一部分成像；以及一影像分析系統，其經組態以：自該成像系統獲得該半導體基板上之一結構之一影像；將該結構之該影像編碼至一潛空間中，藉此形成一第一編碼；自該編碼減去表示該影像中之一假影的一假影向量，藉此形成一第二編碼；以及對該第二編碼進行解碼以獲得一經解碼影像。

Description

自影像移除假影

本發明係關於用於處理半導體基板之影像，詳言之用於使用微影設備之裝置製造的方法。

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的機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化裝置(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輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。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。

大多數半導體裝置需要待形成且轉印至基板上之複數個圖案層。為了使裝置正常運行，通常對邊緣定位之可容許誤差存在限制，該誤差以邊緣置放誤差或EPE形式量化。EPE可由於連續層之相對定位誤差(稱作疊對)或歸因於特徵之尺寸(具體言之係臨界尺寸或CD)誤差而產生。隨著微影領域中持續不斷地需要減小可形成(縮小)之特徵之大小，對EPE之限制變得愈來愈嚴格。

疊對可產生於微影程序中之多種原因，例如基板在所投影影像中之曝光及畸變期間之定位的誤差。亦可在用以將圖案轉印至基板上之程序步驟(諸如蝕刻)期間引起疊對。一些此類程序步驟在基板內產生導致基板之局部或全局變形之應力。在基板上形成諸如近期開發之記憶體類型及MEMS所需之三維結構亦可引起基板之顯著變形。CD變化亦可源自包括劑量或聚焦誤差之多種原因。

本發明旨在實現例如用於微影裝置製造程序中之更準確度量衡。

根據實施例，提供一種用於自半導體基板之影像移除假影之方法，該方法包含：獲得半導體基板上之結構之影像；將結構之影像編碼至潛空間中，藉此形成第一編碼；自編碼減去表示影像中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼；以及對第二編碼進行解碼以獲得經解碼影像。

根據實施例，提供一種檢測工具，其包含：成像系統，其經組態以使半導體基板之部分成像；及影像分析系統，其經組態以：獲得半導體基板上之結構之影像；將結構之影像編碼至潛空間中，藉此形成第一編碼；自編碼減去表示影像中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼；以及對第二編碼進行解碼以獲得經解碼影像。

一種製造半導體基板之方法，該方法包含以下步驟：製造半導體基板之至少部分；獲得半導體基板上之結構之影像；將結構之影像編碼至潛空間中，藉此形成第一編碼；自編碼減去表示影像中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼；對第二編碼進行解碼以獲得經解碼影像；分析經解碼影像以獲得影像之度量；將度量與目標度量進行比較且在度量不符合目標度量時採取補救動作。

電子裝置由通常形成於稱作基板之一塊矽上的電路構成，該基板可稱作半導體基板。當然，任何其他合適材料可用於基板。許多電路可共同形成於同一塊矽上且稱作積體電路或IC。此等電路之大小已大大減小，使得更多該等電路可安裝於基板上。舉例而言，在智慧型電話中，IC晶片可小至拇指甲且又可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之1/1000。

製造此等極小IC為往往涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之程序。即使一個步驟中之誤差亦有可能引起成品IC中之缺陷，從而使得成品IC無用。因此，製造程序之一個目標為避免此類缺陷以最大化程序中所製得之功能性IC的數目，亦即改良程序之總良率。

改良良率之一個組成部分為監測晶片製造程序，以確保該晶片製造程序生產足夠數目個功能性積體電路。監測程序之一種方式為在晶片電路結構形成之各個階段處檢測該等晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)、光學檢測系統等進行檢測。此類系統可用以使此等結構成像，實際上，用能夠使此等結構中之最小者成像的SEM來拍攝晶圓之結構的「圖像」。影像可用以判定結構是否恰當地形成於恰當位置中。若結構有缺陷，則可調整程序，使得缺陷再現之可能性較低。

為了控制微影製造程序中之誤差，諸如不同層(稱作疊對)中之特徵的相對位置及特徵之大小(稱作CD變化)的誤差，有必要在可施加校正之前，諸如藉由使用掃描電子顯微鏡(SEM)、光學檢測系統等量測誤差。當使用SEM或其他檢測系統時，通常獲得基板之影像，且根據該影像測得基板上之特徵之大小。此允許例如CD變化或EPE之判定。然而，藉由成像技術獲得之影像中常常包含假影，該假影可對影像中之特徵之量測產生不利影響。舉例而言，當使用SEM時，基板可進行充電。此充電對於基板之影像可為顯而易見的，且可使基板上之特徵模糊。結果，特徵之量測可能並非完全準確，且因此充電可將誤差引入量測中。鑒於此等基板上之特徵之量測中的小公差，此類型之誤差小於所要誤差。可存在於基板之影像中且藉此可能在基板上之特徵之量測中造成誤差的其他假影包括雜訊及SEM誘發之抗蝕劑收縮。下文揭示用於移除實現基板上之特徵之更準確量測的假影或其他非所要影像元素之新方法。

本文所揭示之一些方法藉由將影像編碼至潛空間中、移除潛空間中之假影及對編碼進行解碼以再產生假影已移除之影像來處理半導體基板的其中可能存在假影之影像。此有利地產生假影已從中移除之影像，接著可繼續分析該影像以判定影像之特徵之量測。對假影已從中移除之影像之量測將更準確。此經改進之準確度可確保在製造程序中採取適當動作，因此潛在地最大化程序之良率。相比於輸入空間(亦即，原始影像)之維度，潛空間之較低維度可允許更易於移除假影。此外，潛空間之固有描述性結構可允許在相比於識別輸入空間中之此類假影時較易於識別潛空間中之特定於假影之指紋。

在詳細地描述實施例之前，呈現可實施本文中所揭示之技術可實施於其中的實例環境係具指導性的。

圖1示出半導體生產設施之典型佈局。微影設備100將所要圖案施加至基板上。微影設備係用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，可替代地稱作遮罩或倍縮光罩之圖案化裝置MA包含待形成於IC之個別層上之特徵(通常稱作「產品特徵」)的電路圖案。經由圖案化裝置曝光104至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而將此圖案轉印至基板「W」(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。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。

已知微影設備藉由照明圖案化裝置，同時同步地將基板之目標部分定位於圖案化裝置之影像位置處而輻照每一目標部分。基板之經輻照目標部分稱作「曝光場」或簡稱為「場」。基板上之場的佈局通常為根據笛卡爾(Cartesian)二維座標系統對準(例如，沿X軸及Y軸對準，兩軸彼此正交)之鄰近矩形或其他形狀的網路。

對微影設備之要求為將所要圖案準確地再現至基板上。所施加之產品特徵之位置及尺寸需要在一定公差內。位置誤差可引起疊對誤差(常常稱作「疊對」)。疊對為在相對於第二層內之第二產品特徵將第一產品特徵置放於第一層內時的誤差。微影設備藉由在圖案化之前將每一晶圓與參考件準確地對準來減小疊對誤差。此操作係藉由量測施加至基板之對準標記的位置來進行的。基於對準量測，在圖案化程序期間控制基板位置，以防止出現超出公差之疊對誤差。對準標記通常形成為產品影像之部分，從而形成量測疊對之參考物。替代地，可使用先前所形成之層的對準標記。

產品特徵之臨界尺寸(CD)之誤差可在與曝光104相關聯之所施加劑量不在規格內時出現。出於此原因，微影設備100必須能夠準確地控制施加至基板之輻射的劑量。曝光104受整合至微影設備100中之量測工具102控制。CD誤差亦可在基板未相對於與圖案影像相關聯之焦平面正確地定位時出現。焦點位置誤差通常與基板表面之非平面性相關聯。微影設備藉由在圖案化之前使用位準感測器來量測基板構形來減小此等焦點位置誤差。在後續圖案化期間施加基板高度校正以確保圖案化裝置正確地成像(聚焦)至基板上。

為驗證與微影程序相關聯之疊對及CD誤差，藉由度量衡設備140檢測經圖案化基板。度量衡設備之常見實例為散射計及掃描電子顯微鏡。散射計習知地量測專用度量衡目標之特性。此等度量衡目標表示產品特徵，惟其尺寸通常較大以便允許準確量測除外。散射計藉由檢測與疊對度量衡目標相關聯之繞射圖案的不對稱性來量測疊對。藉由對與CD度量衡目標相關聯之繞射圖案進行分析來量測臨界尺寸。CD度量衡目標用於量測最近曝光層之結果。疊對目標用於量測先前層與最近層之位置之間的偏差。基於電子束(e-beam)之檢測工具，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)可較適合於小的疊對及CD值之量測。

在半導體生產設施內，微影設備100及度量衡設備140形成「微影單元」或「微影群集」之部分。微影群集亦包含用於將感光抗蝕劑施加至基板W之塗佈設備108、烘烤設備110、用於將經曝光圖案顯影為實體抗蝕劑圖案之顯影設備112、蝕刻站122、執行蝕刻後退火步驟之設備124及可能存在之其他處理設備126等。度量衡設備經組態以在顯影裝置112處之顯影或在進一步處理(例如，蝕刻站122處之蝕刻)之後檢測基板。微影單元內之各種裝置受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統發佈控制信號166以經由微影設備控制單元LACU 106控制微影設備以執行配方R。SCS允許操作不同設備，從而得到最大產出率及產品良率。重要控制機制為度量衡設備140 (經由SCS)對各種設備、尤其對微影設備100之回饋146。基於度量衡回饋之特性，判定校正動作以改良後續基板之處理品質。SCS可為可通信或可不通信之一個電腦或多個電腦。配方R可實施為一個配方或實施為多個獨立配方。舉例而言，用於諸如蝕刻之程序步驟之配方可全部獨立於用以檢測程序步驟(例如，蝕刻)之結果的配方。舉例而言，用於個別步驟之兩個或更多個配方可為相關的，使得調整一個配方以考慮相同或不同基板上之另一配方的效能結果。

習知地藉由諸如描述於例如US2012008127A1中之進階程序控制(APC)之方法來控制及校正微影設備之效能。進階程序控制技術使用施加至基板之度量衡目標之量測結果。製造執行系統(MES)對APC之量測進行排程且將量測結果傳送至資料處理單元。資料處理單元將量測資料之特性轉譯為包含用於微影設備之指令之配方。此方法對於抑制與微影設備相關聯之漂移現象極有效。

將度量衡資料處理至藉由處理設備執行之校正動作對於半導體製造而言至關重要。除度量衡資料之外，亦可需要個別圖案化裝置、基板、處理設備之特性及其他背景資料以進一步使製造程序最佳化。其中可用度量衡及背景資料整體用以使微影程序最佳化之構架通常稱作整體微影之部分。舉例而言，與倍縮光罩上之CD誤差相關之背景資料可用以控制各種裝置(微影設備、蝕刻站)，使得該等CD誤差將不會影響製造程序之良率。後續度量衡資料可接著用以驗證控制策略之有效性且可判定其他校正動作。

為限定製程窗，用現有工具中之一或多者執行單獨CD及疊對量測且將其合併成邊緣置放誤差(EPE)預算。通常，一個度量衡步驟可在顯影(ADI)之後執行，而另一個度量衡步驟可在蝕刻步驟(AEI)之後執行，且校準兩個此類不同量測以獲得等效結果存在固有困難。

EPE對於確保半導體裝置正常工作極其重要，且例如其可影響後段線模組中是否存在足夠電接觸。此使EPE量測對於確保程序窗容納足夠EPE預算及控制程序保留於窗內極有價值。

圖2A及圖2B展示其中存在不同雜訊量(亦即，一個例示性類型的假影)之SEM影像之實例。在半導體基板上之兩個不同位置處拍攝兩個影像，其中假定該等位置在其上具有相同結構。圖2A中所示之影像比圖2B中所示之影像具有更多雜訊。增加之雜訊位準之結果為圖2A中所示之影像中之對比度比具有較少雜訊的圖2B中所示之影像差。SEM影像中之雜訊源可為多個不同因素之貢獻，該等因素包括：來自SEM槍之電子的一次電子雜訊、來自由樣品散射之電子的二次電子雜訊及歸因於檢測器中之暗電流雜訊的檢測器雜訊。檢測器雜訊亦可包含來自信號之放大的貢獻。如先前所提及，在此情況下假影(在此情況下為雜訊)之存在可造成影像中之結構之量測的誤差。在圖2A及圖2B中所示之實例中，影像中之雜訊可造成線之量測結果比其實際寬度大。

圖3A及圖3B示出其中存在SEM誘發之充電假影之SEM影像的實例。在圖3A中，SEM信號200示出為覆蓋SEM影像。如圖3A中可見，SEM信號200在狹槽202內與緊鄰狹槽外是不對稱的。當已知狹槽202對稱時，此不對稱性歸因於基板之SEM誘發之充電。儘管如此，在影像中存在不對稱性之情況下，難以準確地量測影像中之特徵。圖3B係意欲用於尖至線(tip-to-line)量測中之SEM影像。已知此類量測歸因於SEM誘發之充電而受約2 nm之影響。由於半導體基板上之結構(亦即，特徵)之尺寸通常極小，例如為約數十奈米，因此2 nm誤差表示所測得尺寸之相當大部分。

圖4A及圖4B係各自示出其中抗蝕劑線-空間CD隨經平均化以獲得CD之量測之SEM圖框之數目增加而改變的兩個不同實例之曲線圖。圖4A示出用於兩個線之CD量測，其各自由不同光阻劑製成。圖4B示出用於兩個溝槽之CD量測，其各自由不同光阻劑形成。指數線擬合至圖式中之每一者中的兩組資料。如在圖4A及圖4B兩者中顯而易見，隨著平均圖框數增大，CD減小。如所示出，CD顯著變化，在圖4A中例如自約67.5 nm變化至60/63 nm。此為相對較大之差異，該差異可在自基板之影像獲取量測結果時造成問題。

根據本發明之方法旨在解決以上問題且實現基板上之結構之更準確量測。圖5示意性地示出根據實施例之用於自半導體基板之影像300移除假影的方法。在第一步驟中獲得半導體基板上之結構之影像300。此可例如藉由SEM或任何其他適合方法執行。接著將影像300編碼302至潛空間304中以形成第一編碼。一旦處於潛空間304中，便自第一編碼減去表示影像300中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼。假影向量可例如表示影像中之電荷誘發性假影。對第二編碼進行解碼306以獲得經解碼影像308。藉由移除潛空間304中之假影向量，經解碼影像308中將不再含有假影，或在其中至少含有減少量的假影。因此，在已移除假影之情況下，可對經解碼影像308執行結構之量測。因此，此等量測可不受原始影像300中之假影之影響。

可預先訓練包含編碼器及解碼器之變分自動編碼器網路以便執行上文所描述之步驟。自動編碼器網路之訓練，亦即使編碼器及解碼器之權重最佳化可藉由對訓練影像進行編碼及對編碼進行解碼來達成，其目的在於獲得儘可能接近輸入影像之輸出影像。可相應地調整加權以達成此目的。此訓練可使用複數個訓練影像，較佳地為大量影像來執行，其中存在不同位準之假影。舉例而言，可使用SEM獲得訓練影像或可以合成方式產生影像。

上文關於圖5所描述之例示性方法亦在圖6中以流程圖之形式描繪。在步驟S1中獲得半導體基板上之結構之影像。一旦獲得影像，則接著將影像編碼至潛空間中以在步驟S2中形成第一編碼。若影像標示為

，則第一編碼係由以下等式給出：

對影像進行編碼可將高維影像拍攝至描述性低維潛空間。一旦形成第一編碼，便在步驟S3中減去由αu表示之假影向量以形成第二編碼z''。此在數學上示出為：

在已移除假影向量之情況下，接著在步驟S4中對第二編碼z''進行解碼以得到經解碼影像x''。此在數學上示出為：

因此，此經解碼影像x''具有從中移除之假影。

圖7描繪用於判定假影向量之方法，該假影向量係用於如上文所描述之步驟S3中。根據此方法，在步驟S5中將複數個半導體基板訓練影像編碼至潛空間中。複數個訓練影像可包含任何合適影像。舉例而言，複數個訓練影像可包含同一半導體基板，例如同一半導體基板上的不同位置之多個影像，或不同半導體基板之影像。複數個影像可包含至少兩組影像，第一組中存在假影之第一位準且第二組中存在假影之第二較高位準。舉例而言，第一組影像中可存在相對較小量的SEM誘發之充電，且第二組影像中可存在相對較大量的SEM誘發之充電。每一組中之影像之數目不必較大。參考以下等式進一步描述此情形。第一組影像可由(X ₊₁ )表示且第二組影像由(X ₊₂ )表示。用於每一組之平均編碼接著藉由以下等式判定：

(4)

， (5) 其中E 係預期運算子。

一旦判定每一組中之訓練影像中之每一者的平均編碼，則執行其中判定潛空間中之假影方向的步驟S6。此可藉由正規化自第二組影像之平均編碼減去第一組影像之平均編碼來達成。此假影方向因此為單位長度向量u，其由以下等式給出：

在步驟S7中判定假影強度且在步驟S8中將假影強度及方向相乘在一起以得到假影向量。可接著使用此假影向量，如上文在圖6中所示之方法中所描述。

圖8中描繪用於判定假影強度之例示性方法。針對一系列不同測試假影強度值重複圖8中所示之方法。對於每一測試假影強度值，執行以下方法。在步驟S9中，判定複數個訓練影像之潛空間中之平均編碼。一旦已判定用於影像中之每一者之平均編碼，則在步驟S10中自複數個訓練影像之平均編碼減去乘以測試假影強度值之假影方向。此產生減去「測試」假影向量之經調整編碼。接著在步驟S11中對經調整編碼進行解碼以提供經調整影像。針對測試假影強度值之範圍內之每一值重複以上程序。為判定哪一測試假影強度值最接近地表示影像中之實際假影強度，分析經調整影像且判定假影強度係經調整影像對應於最佳化影像所針對之測試假影強度值。分析及最佳化影像可取決於視經移除之假影之類型而定的多個因素。

在移除SEM電荷誘發性假影之例示性情形中，最佳化影像可為在經量測幾何形狀對稱之情況下具有最大對稱性之影像。在移除SEM電荷誘發性假影之情形中，在圖8中所示之方法中判定的假影強度可對應於充電強度。在此情形下，為便於在圖8中所示之方法結束時進行最佳化，用於程序中之複數個訓練影像可經選擇以包含具有對稱幾何形狀之影像。藉由使用此類影像，在執行判定表示實際假影強度之測試假影強度的最佳化中，可搜尋最終經調整影像之對稱性。其中具有對稱幾何形狀之一組訓練影像可由

標示。對於該組影像

，可因此形成圖8之方法，且可分析經調整影像中之對稱性。對稱性之搜尋實際上可為沿著充電敏感方向

之線搜尋，使得經解碼影像之對稱性最大化。圖8中所示之方法之步驟及用以判定產生具有最大對稱性之經調整影像的假影強度之最佳化在數學上用以下等式表示，其中α為假影強度：

在SEM電荷誘發性假影之情形下，基於對稱性執行以上最佳化之原因係因為充電將不對稱性引入至原本對稱圖案之影像中，如通常存在於半導體基板上之對稱圖案。因此，藉由最小化不對稱性，例如找到在移除時提供最大對稱性之假影強度，有可能找到最小化充電的潛空間中之移位之長度。此等步驟係有幫助的，此係因為難以在不充電之情形下具有清晰影像。

上文針對最大化對稱性所執行之最佳化僅為可執行以判定假影強度之一種類型的最佳化之一個實例，及在判定SEM電荷誘發性假影之強度時尤其適合的一種類型的最佳化之一個實例。可執行任何其他合適的最佳化。

假影可至少部分地由半導體基板之影像中之雜訊造成。在此情形下，可針對SEM電荷誘發性假影執行如上文所描述之程序相同的程序，不同之處在於並非考慮經調整影像之對稱性，而可考慮總變差。可最小化總變差以判定表示影像內之雜訊之雜訊向量的假影強度。類似於上文關於SEM電荷誘發性假影之程序，可沿著雜訊敏感方向

執行線搜尋，且雜訊假影之假影強度α可判定為提供具有最小總變差之經調整影像的假影強度α。圖8中所示之方法及用於減小總變差之最佳化在數學上示出於以下等式中：

已知雜訊增加影像之總變差。因此，藉由最小化總變差，或許有可能找到用於最小化雜訊之雜訊假影向量之假影強度，例如潛空間中之移位長度。在無任何雜訊存在之情況下難以獲得影像，且因此，此技術提供用於自此類影像移除雜訊之方法。當然，總變差並非指示影像中之雜訊之僅有度量，且雜訊之任何其他度量可同樣用於上文所描述之最佳化中。

類似於上文所描述之彼等程序的程序亦可用於移除造成抗蝕劑收縮之假影。可藉由使用圖8中所示之方法執行一組特定影像中之抗蝕劑收縮向量(亦即，假影向量)的假影強度之判定。訓練影像亦可包括抗蝕劑收縮假影待從中移除之影像。類似於上文所描述之方法，根據圖8中所示之方法的線搜尋係沿著收縮敏感方向

執行，使得特定收縮度量減至最小。可使用之一個此類量度為形成於半導體基板上之抗蝕劑外部區域之度量，該區域可稱作互補抗蝕劑區域(CRA)。抗蝕劑收縮造成未由抗蝕劑覆蓋之影像之區域的增大。可最小化此類區域以使得抗蝕劑之區域儘可能接近於半導體基板上之抗蝕劑之實際區域。在此情形下，最佳化影像可對應於其中抗蝕劑收縮之效應已減小之影像。在此實例中，收縮向量之強度α可根據以下等式判定：

已知抗蝕劑收縮會增加影像之CRA。因此，藉由最小化CRA，或許有可能找到最小化由抗蝕劑收縮引入之假影的收縮假影向量的假影強度。

在上文所描述之方法中之任一者中，可根據可包含將從中移除假影之影像(亦即，半導體基板之影像)的一組訓練影像判定假影強度。此有利地確保最終需要從中移除假影之所關注影像中的假影位準與訓練組之影像的假影位準相當。此可在移除SEM電荷誘發性假影、雜訊誘發之假影或抗蝕劑收縮誘發之假影時使用。

參考上文所描述之其中使用具有不同編碼位準之兩組影像的方法，圖9示出將兩組影像編碼至潛空間z中的曲線圖。十字形400表示其中存在較低假影位準之第一組影像的編碼，且十字形402表示其中存在較高假影位準之第二組影像的編碼。箭頭404表示編碼至潛空間中之影像中的假影之假影向量。圖9之最左側處之影像係用以正常掃描速度操作之SEM獲得的影像，從而使得其中存在位準相對較低之假影。最右側之影像係用以半速操作之SEM獲得之影像，從而使得其中存在位準相對較高之假影。在此情形下，所關注假影係SEM電荷誘發性假影。圖9之右下方之曲線圖示出沿著如上文所論述之兩個影像中的虛線的正規化像素強度。此曲線圖表明歸因於較強充電效應之存在，半速掃描之像素強度比以正常速度掃描之像素強度更不對稱之程度。

圖10A示出半導體基板上之結構的影像。圖10A中所示之影像中存在假影，因此影響自其得到之量測結果之準確性。除了藉由本文中所揭示之技術移除了假影之外，圖10B示出與圖10A相同之影像。在假影自影像移除之情況下，可對半導體基板上之結構進行更準確量測。

用於上文所描述之方法中的訓練影像可為任何合適的訓練影像。訓練影像可包含半導體基板之其中存在假影之影像。訓練影像可包含多個不同半導體基板之其中存在假影之影像。此外，訓練影像可包含合成影像，亦即，已製造之影像。舉例而言，合成影像可包含對一或多個半導體基板之一組初始影像執行之反射、剪切或其他處理。

在上文所描述之實施例中，在每一情形下減去單一類型之假影。然而，單一影像可包含存在於其中之多個假影。因此，方法可包含自潛空間減去複數個不同假影向量。舉例而言，可移除電荷誘發性假影向量及雜訊假影向量以便自影像移除充電及雜訊兩者。可移除假影向量之任何組合。

圖1中所示之度量衡設備140可包含經組態以使半導體基板之一部分成像之成像系統，且可進一步包含經組態以執行本文中所揭示之方法的影像分析系統。類似地，SCS或任何其他合適系統可包含經組態以執行本文中所揭示之方法的影像分析系統。

本文進一步揭示一種製造半導體基板之方法，該方法包含以下步驟：製造半導體基板之至少部分；執行如本文中所揭示之自半導體基板之影像移除假影的方法；分析經解碼影像以獲得影像之度量；以及將度量與目標度量進行比較且在度量不符合目標度量時採取補救動作。此製造方法可藉由圖1中所示之設備之合適部件執行。

本文中所揭示之技術可用於在不損害產出量之情況下改良度量衡，例如SEM度量衡。另外，本文中所揭示之技術可由現有商用度量衡產品(例如，SEM模型化產品)使用，以便提供用於自使用度量衡程序而獲得之影像移除額外假影之快速解決方案。

有利地，本文中所揭示之技術未必需要其中不包含假影的影像之存在，以便能夠判定假影向量。替代地，解決最佳化問題以便判定假影向量之長度。

本文中所揭示之技術中的一些有利地最小化或甚至避免了對用於減少半導體基板之影像中之假影的其他方法之需求。舉例而言，可能不再需要：最佳化電子射束之著陸能量、運用傳導合金塗佈目標、使用具有較低電荷劑量之較快掃描、使用較多成像圖框、使用相對掃描方向、執行多個平均化、調整每像素之電子劑量、執行基於模型之外推或整片曝光目標。已知所有此等先前技術之技術具有限制，例如儘管一些技術減少一種類型之假影，但其增加另一類型，或具有其他負面影響，諸如降低解析度或信號雜訊比。因此，藉由使用所揭示之用於移除假影之方法，有可能獲得最佳影像，該等最佳影像具有存在於其中之假影之縮減位準，而可能不會以其他方式不利地影響影像(例如，其解析度)。

本文中所揭示之技術可降低SEM程序之複雜度。

本文中所揭示之技術可用於控制環路及晶圓配置之在線量測。

儘管上文已描述特定技術，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。

實施例可包括電腦程式，其含有一或多個序列之機器可讀指令，該等機器可讀指令經組態以指示如圖1中所描繪之各種設備執行量測及最佳化步驟，且控制如上文所描述的後續曝光程序。舉例而言，此電腦程式可在圖1之控制單元LACU或監督控制系統SCS或兩者之組合內執行。亦可提供其中儲存有此類電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。

儘管上文可能已對光學微影進行特定參考，但應瞭解，本文中所揭示之技術可用於其他應用，例如壓印微影中。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至經供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，抗蝕劑藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

本文中所使用之術語「輻射」及「射束」涵蓋全部類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如具有為或約為365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如具有在1 nm至100 nm之範圍內之波長)，以及粒子射束，諸如離子射束或電子射束。可使用合適源在UV及EUV波長內進行散射計及其他檢測設備之實施，且本發明決不限於使用IR及可見光輻射之系統。

在內容背景允許之情況下，術語「透鏡」可指各種類型之光學組件中之任一者或組合，該等光學組件包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。反射組件很可能用於在UV或EUV範圍內操作之設備中。

如本文中所使用，除非另外具體陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外具體陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外具體陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。

在以下編號條項中闡明本發明之態樣： 1.一種用於自半導體基板之影像移除假影之方法，該方法包含：獲得半導體基板上之結構之影像；將結構之影像編碼至潛空間中，藉此形成第一編碼；自編碼減去表示影像中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼；以及對第二編碼進行解碼以獲得經解碼影像。 2.如條項1之方法，其中假影向量係藉由以下判定：將複數個半導體基板訓練影像編碼至潛空間中，其中複數個訓練影像包含至少兩組影像，第一組中存在假影之第一位準且第二組中存在假影之第二較高位準。 3.如條項2之方法，其進一步包含：判定第一組影像之平均編碼且判定第二組影像之平均編碼；藉由正規化自第二組之平均編碼減去第一組之平均編碼來判定假影方向；判定假影強度；以及將假影強度與假影方向相乘以得到假影向量。 4.如條項3之方法，其中假影強度係藉由以下判定：針對複數個訓練影像且針對測試假影強度值之範圍內之每一值，執行以下步驟：判定潛空間中之複數個訓練影像的平均編碼；自複數個訓練影像之平均編碼減去乘以測試假影強度值之假影方向，藉此形成經調整編碼；以及對經調整編碼進行解碼以形成經調整影像；其中假影強度經判定為測試假影強度值中之特定者，對於該特定者，經調整影像對應於最佳化影像。 5.如條項4之方法，其中最佳化影像係具有最大對稱性之影像。 6.如條項5之方法，其中複數個訓練影像經選擇以包含在其中具有對稱幾何形狀之影像。 7.如條項4至6中任一條項之方法，其中最佳化影像係具有最小總變差之影像。 8.如條項4至7中任一條項之方法，其中最佳化影像對應於其中抗蝕劑收縮之效應已減小的影像。 9.如請求項2至8中任一請求項之方法，其中複數個訓練影像包含半導體基板之待從中移除假影之影像。 10.如任何前述條項之方法，其中獲得半導體基板上之結構之影像的步驟包含使用掃描電子顯微鏡獲得影像。 11.如任何前述條項之方法，其中假影係至少部分地由半導體基板之充電造成。 12.如任何前述條項之方法，其中假影係至少部分地由半導體基板之影像中之雜訊造成。 13.如任何前述條項之方法，其中半導體基板在其上包含抗蝕劑且其中假影係至少部分地由抗蝕劑收縮造成。 14.一種檢測工具，其包含：成像系統，其經組態以使半導體基板之一部分成像；以及影像分析系統，其經組態以：自成像系統獲得半導體基板上之結構之影像；將結構之影像編碼至潛空間中，藉此形成第一編碼；自編碼減去表示影像中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼；以及對第二編碼進行解碼以獲得經解碼影像。 15.如條項14之檢測工具，其中假影向量係藉由以下判定：將複數個半導體基板訓練影像編碼至潛空間中，其中複數個訓練影像包含至少兩組影像，第一組中存在假影之第一位準且第二組中存在假影之第二較高位準。 16.如條項15之檢測工具，其進一步包含：判定第一組影像之平均編碼且判定第二組影像之平均編碼；藉由正規化自第二組之平均編碼減去第一組之平均編碼來判定假影方向；判定假影強度；以及將假影強度與假影方向相乘以得到假影向量。 17.如條項16之檢測工具，其中假影強度係藉由以下判定：針對複數個訓練影像且針對測試假影強度值之範圍內之每一值，執行以下步驟：判定潛空間中之複數個訓練影像的平均編碼；自複數個訓練影像之平均編碼減去乘以測試假影強度值之假影方向，藉此形成經調整編碼；以及對經調整編碼進行解碼以形成經調整影像；其中假影強度經判定為測試假影強度值中之特定者，對於該特定者，經調整影像對應於最佳化影像。 18.如條項17之檢測工具，其中最佳化影像係具有最大對稱性之影像。 19.如條項18之檢測工具，其中複數個訓練影像經選擇以包含在其中具有對稱幾何形狀之影像。 20.如條項17至19中任一條項之檢測工具，其中最佳化影像係具有最小總變差之影像。 21.如條項17至20中任一條項之檢測工具，其中最佳化影像對應於其中抗蝕劑收縮之效應已減小的影像。 22.如條項15至21中任一條項之檢測工具，其中複數個訓練影像包含半導體基板之待從中移除假影之影像。 23.如條項14至22中任一條項之檢測工具，其中成像系統包含掃描電子顯微鏡。 24.如條項14至23中任一條項之檢測工具，其中假影係至少部分地由半導體基板之充電造成。 25.如條項14至24中任一條項之檢測工具，其中假影係至少部分地由半導體基板之影像中之雜訊造成。 26.如條項14至25中任一條項之檢測工具，其中半導體基板在其上包含抗蝕劑且其中假影係至少部分地由抗蝕劑收縮造成。 27.一種製造半導體基板之方法，該方法包含以下步驟：製造半導體基板之至少部分；獲得半導體基板上之結構之影像；將結構之影像編碼至潛空間中，藉此形成第一編碼；自編碼減去表示影像中之假影的假影向量，藉此形成第二編碼；對第二編碼進行解碼以獲得經解碼影像；分析經解碼影像以獲得影像之度量；以及將度量與目標度量進行比較且在度量不符合目標度量時採取補救動作。 28.如條項27之製造方法，其中假影向量係藉由以下判定：將複數個半導體基板訓練影像編碼至潛空間中，其中複數個訓練影像包含至少兩組影像，第一組中存在假影之第一位準且第二組中存在假影之第二較高位準。 29.如條項28之製造方法，其進一步包含判定第一組影像之平均編碼且判定第二組影像之平均編碼；藉由正規化自第二組之平均編碼減去第一組之平均編碼來判定假影方向；判定假影強度；以及將假影強度與假影方向相乘以得到假影向量。 30.如條項29之製造方法，其中假影強度係藉由以下判定：針對複數個訓練影像且針對測試假影強度值之範圍內之每一值，執行以下步驟：判定潛空間中之複數個訓練影像的平均編碼；自複數個訓練影像之平均編碼減去乘以測試假影強度值之假影方向，藉此形成經調整編碼；以及對經調整編碼進行解碼以形成經調整影像；其中假影強度經判定為測試假影強度值中之特定者，對於該特定者，經調整影像對應於最佳化影像。 31.如條項30之製造方法，其中最佳化影像係具有最大對稱性之影像。 32.如條項31之製造方法，其中複數個訓練影像經選擇以包含在其中具有對稱幾何形狀之影像。 33.如條項27至32中任一條項之製造方法，其中最佳化影像係具有最小總變差之影像。 34.如條項27至33中任一條項之製造方法，其中最佳化影像對應於其中抗蝕劑收縮之效應已減小的影像。 35.如條項27至34中任一條項之製造方法，其中複數個訓練影像包含半導體基板之待從中移除假影之影像。 36.如條項27至35中任一條項之製造方法，其中獲得半導體基板上之結構之影像的步驟包含使用掃描電子顯微鏡獲得影像。 37.如條項27至36中任一條項之製造方法，其中假影係至少部分地由半導體基板之充電造成。 38.如條項27至37中任一條項之製造方法，其中假影係至少部分地由半導體基板之影像中之雜訊造成。 39.如條項29至38中任一條項之製造方法，其中半導體基板在其上包含抗蝕劑且其中假影係至少部分地由抗蝕劑收縮造成。

本文中所揭示之本技術之廣度及範疇不應受上文所描述之例示性實施例中之任一者限制，但應僅根據隨附申請專利範圍及其等效物界定。

100:微影設備 102:量測工具 104:曝光 106:微影設備控制單元 108:塗佈設備 110:烘烤設備 112:顯影設備 122:蝕刻站 124:執行蝕刻後退火步驟之設備 126:設備 140:度量衡設備 146:回饋 166:控制信號 200:掃描電子顯微鏡信號 202:狹槽 300:原始影像 302:操作 304:潛空間 306:操作 308:經解碼影像 400:十字形 402:十字形 404:箭頭 MA:圖案化裝置 R:配方 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 S7:步驟 S8:步驟 S9:步驟 S10:步驟 S11:步驟 W:基板

現將參考隨附圖式藉助於實例來描述實施例，在該等隨附圖式中：圖1描繪微影設備連同形成用於半導體裝置之生產設施的其他設備；圖2A及圖2B描繪其中存在不同位準之假影的半導體基板之影像；圖3A及圖3B描繪半導體基板之影像且說明其中存在之假影如何引起量測誤差；圖4A及圖4B示出表明增加用於SEM成像中之圖框之數目如何影響所量測之CD的曲線圖；圖5描繪根據實施例之用於移除假影之方法；圖6係描繪根據實施例之用於移除假影之方法的流程圖；圖7係描繪用於判定用於圖6中所示之方法中的假影向量之方法的流程圖；圖8係描繪用於判定用於圖7中所示之方法中的假影強度之方法的流程圖；圖9係示出其上描繪有假影向量之潛空間的曲線圖；以及圖10A及圖10B分別描繪其中存在假影且藉由本發明之方法移除假影的半導體基板的影像。

300:原始影像

302:操作

304:潛空間

306:操作

308:經解碼影像

Claims

一種檢測工具，其包含：一成像系統，其經組態以使一半導體基板之一部分成像；以及一影像分析系統，其經組態以：自該成像系統獲得該半導體基板上之一結構之一影像；將該結構之該影像編碼至一潛空間中，藉此形成一第一編碼；自該編碼減去表示該影像中之一假影的一假影向量，藉此形成一第二編碼；以及對該第二編碼進行解碼以獲得一經解碼影像。
如請求項1之檢測工具，其中該假影向量係藉由以下判定：將複數個半導體基板訓練影像編碼至該潛空間中，其中該複數個訓練影像包含至少兩組影像，一第一組中存在該假影之一第一位準且一第二組中存在該假影之一第二較高位準。
如請求項2之檢測工具，其進一步包含：判定該第一組影像之一平均編碼且判定該第二組影像之一平均編碼；藉由正規化自該第二組之該平均編碼減去該第一組之該平均編碼來判定一假影方向；判定一假影強度；以及將該假影強度與該假影方向相乘以得到該假影向量。
如請求項3之檢測工具，其中該假影強度係藉由以下判定：針對複數個訓練影像且針對測試假影強度值之範圍內之每一值，執行以下步驟：判定該潛空間中之該複數個訓練影像的一平均編碼；自該複數個訓練影像之該平均編碼減去乘以該測試假影強度值之該假影方向，藉此形成一經調整編碼；以及對該經調整編碼進行解碼以形成一經調整影像；其中該假影強度經判定為該等測試假影強度值中之一特定者，對於該特定者，該經調整影像對應於一最佳化影像。
如請求項4之檢測工具，其中該最佳化影像係具有最大對稱性之一影像。
如請求項5之檢測工具，其中該複數個訓練影像經選擇以包含在其中具有對稱幾何形狀之影像。
如請求項4之檢測工具，其中該最佳化影像係具有最小總變差之一影像。
如請求項4之檢測工具，其中該最佳化影像對應於其中抗蝕劑收縮之效應已減小的一影像。
如請求項2之檢測工具，其中該複數個訓練影像包含該半導體基板之待從中移除該假影之該影像。
如請求項1之檢測工具，其中該成像系統包含一掃描電子顯微鏡。
如請求項1之檢測工具，其中該假影係至少部分地由該半導體基板之充電造成。
如請求項1之檢測工具，其中該假影係至少部分地由該半導體基板之該影像中之雜訊造成。
如請求項1之檢測工具，其中該半導體基板在其上包含一抗蝕劑且其中該假影係至少部分地由抗蝕劑收縮造成。
一種用於自一半導體基板之一影像移除一假影之方法，該方法包含：獲得該半導體基板上之一結構之一影像；將該結構之該影像編碼至一潛空間中，藉此形成一第一編碼；自該編碼減去表示該影像中之一假影的一假影向量，藉此形成一第二編碼；以及對該第二編碼進行解碼以獲得一經解碼影像。
一種製造一半導體基板之方法，該方法包含以下步驟：製造該半導體基板之至少部分；執行如請求項14之方法；分析該經解碼影像以獲得該影像之一度量；以及將該度量與一目標度量進行比較且在該度量不符合該目標度量時採取補救動作。