TW202338509A - 判定施加至基板的層的機械性質之方法及相關設備 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用於判定施加至一基板之一層之一機械性質的方法。該方法包含獲得包含與該層相關之度量衡資料之輸入資料及與待施加於該層中之一圖案之一佈局相關的佈局資料。使用一第一模型或第一模型項以至少基於該輸入資料判定與該層相關之一全域機械性質；且使用至少一個第二模型或至少一個第二模型項以基於該第一機械性質及該佈局資料預測一機械性質分佈或相關疊對圖，該機械性質分佈描述該層上之機械性質變化。
Description
本發明係關於可用以例如在藉由諸如微影之圖案化程序製造設備時維持效能之控制裝置及控制方法。本發明進一步係關於使用微影技術來製造設備之方法。本發明又進一步係關於用於實施此等方法之電腦程式產品。
微影程序為微影裝置將所要圖案施加至基板上、通常施加至基板之目標部分上，在此之後各種處理化學及/或物理處理步驟通過圖案起作用以產生複雜產品之功能特徵的微影程序。圖案於基板上之準確置放為用於減小電路組件及可由微影產生之其他產品之大小的主要挑戰。特別地，準確地量測基板上已經被敷設之特徵的挑戰為能夠足夠準確地定位處於疊加之特徵之順次層而以高良率生產工作設備時的關鍵步驟。一般而言，在當今之亞微米半導體設備中，所謂的疊對應在幾十奈米內、在最臨界層中降至幾奈米來達成。
因此，現代微影裝置涉及在實際上曝光或以其他方式圖案化處於目標位置之基板之步驟之前的廣泛量測或『映射』操作。已開發且持續開發所謂的進階對準模型以更準確地模型化及校正藉由處理步驟及/或藉由微影裝置自身造成的晶圓『柵格』之非線性失真。
在一些情況下，基板之應力及平面內失真可經由經夾持或未夾持基板之形狀(例如，斜率)之量測來判定。此等平面內失真可由正施加至基板之一或多個應力誘發層引起。
本發明旨在改良用於控制諸如微影程序中之疊對之參數中之效能的系統。
更具體言之，本發明旨在改良諸如基板之應力或平面內失真之機械性質的量測。
根據本發明之一第一態樣，提供一種用於判定施加至一基板之一層之一機械性質的方法，該方法包含：
獲得包含與該層相關之度量衡資料之輸入資料；獲得與待施加於該層中之一圖案之一佈局相關的佈局資料；使用一第一模型或第一模型項以至少基於該輸入資料判定與該層相關之一全域機械性質；及使用至少一個第二模型或至少一個第二模型項以基於該第一機械性質及該佈局資料預測一機械性質分佈或相關疊對圖，該機械性質分佈描述該層上之機械性質變化。
根據本發明之一第二態樣，提供一種電腦程式產品，其含有用於實施根據如上文所闡述之本發明之第一態樣的方法中之計算步驟的一或多個機器可讀指令序列。
本發明又進一步提供一種包含第二態樣之電腦程式之處理配置、度量衡設備及微影裝置。
將根據對例示性實施例之以下描述及圖式之考慮而瞭解本文中所揭示之裝置及方法的此等及其他態樣及優點。
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示意性地描繪微影裝置LA。裝置包括：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)；圖案化設備支撐件或支撐結構(例如，遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化設備(例如，遮罩) MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化設備之第一定位器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；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設備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設備及基板之位置以及圖案化設備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。舉例而言，在使用極紫外線(EUV)輻射之裝置中，通常將使用反射光學組件。
圖案化設備支撐件以取決於圖案化設備之定向、微影裝置之設計及諸如圖案化設備是否固持於真空環境中之其他條件的方式來固持圖案化設備。圖案化設備支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化設備。圖案化設備支撐件MT可為例如可視需要固定或可移動之框架或台。圖案化設備支撐件可確保圖案化設備例如相對於投影系統處於所要位置。
本文中所使用之術語「圖案化設備」應廣泛地解釋為係指可用於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設備。應注意，舉例而言，若賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中產生之設備(諸如，積體電路)中之特定功能層。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，採用透射圖案化設備)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，採用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或採用反射遮罩)。圖案化設備之實例包括遮罩、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」之任何使用皆與更一般術語「圖案化設備」同義。術語「圖案化設備」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設備之圖案資訊的設備。
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、折反射、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」之任何使用與更一般的術語「投影系統」同義。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(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裝置中之其他空間，例如，遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中已為吾人所熟知用於增加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，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分離實體。在此類情況下，不認為源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括例如合適導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，在源為汞燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束傳遞系統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需均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於經固持於圖案化設備支撐件MT上之圖案化設備MA上，且由該圖案化設備而圖案化。在已橫穿圖案化設備(例如，遮罩) MA之情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，該投影系統將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉設備、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，例如以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，例如，在自遮罩庫進行機械擷取之後或在掃描期間，可使用第一定位器PM及另一位置感測器(圖1中未明確地描繪)來相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化設備(例如，遮罩) MA。
可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化設備(例如遮罩) 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，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等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設備(例如，遮罩)MA上之情況下，遮罩對準標記可位於晶粒之間。小對準標記亦可在設備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無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
所描繪裝置可用於多種模式中。在掃描模式中，同步地掃描圖案化設備支撐件(例如，遮罩台) MT及基板台WT，同時將經賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上(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相對於圖案化設備支撐件(例如，遮罩台) MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(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)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影裝置及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式為已知的。在所謂的「無遮罩」微影中，使可程式化圖案化設備保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可採用上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站-曝光站EXP及量測站MEA-在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進行各種預備步驟。此能夠實質上增加裝置之產出量。在單載物台裝置上，針對各基板，需要依序對單載物台進行預備步驟及曝光步驟。預備步驟可包括使用位階感測器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在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置為已知且可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影裝置為已知的。此等基板台及量測台在進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，微影裝置LA形成微影製造單元LC，有時亦稱為微影單元或群集之部分，該微影製造單元亦包括用以對基板進行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置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，在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常統稱為塗佈顯影系統之此等設備係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元自身受到監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出量及處理效率。
為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測性質，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，經定位有微影單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，該度量衡系統收納已在微影單元中處理之基板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。
在度量衡系統MET內，檢測裝置用以判定基板之性質，且特別地，判定不同基板或同一基板之不同層之性質如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影單元LC中，或可為單獨設備。為了實現最快速量測，可需要使檢測裝置緊接地在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之性質。然而，並非所有檢測裝置皆具有足夠靈敏度以對潛影進行有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測，該曝光後烘烤步驟通常為對經曝光基板所進行之第一步驟且增加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為半潛影。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。此外，已經曝光之基板可經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進行進一步處理。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進行另外曝光。
運用度量衡系統MET之度量衡步驟亦可在抗蝕劑圖案已被蝕刻至產品層中之後進行。後一可能性限制重工有缺陷之基板的可能性，但可提供關於製造程序整體上之效能之額外資訊。
圖3繪示用以將目標部分(例如，晶粒)曝光於圖1之雙載物台裝置中之基板W上之步驟。首先將描述根據習知實務之程序。本發明決不限於所說明之類型的雙載物台裝置。熟習此項技術者將認識到，在其他類型之微影裝置(例如，具有單一基板載物台及銜接度量衡載物台之微影裝置)中進行相似操作。
量測站MEA處所進行之步驟係在點框內之左側，而右側展示曝光站EXP處所進行之步驟。有時，基板台WTa、WTb中之一者將位於曝光站處，而另一者位於量測站處，如上文所描述。出於此描述之目的，假定基板W已裝載至曝光站中。在步驟200處，藉由未展示之機構將新基板W'裝載至裝置。並行地處理此等兩個基板以便增加微影裝置之產出量。
首先參考新近裝載之基板W'，此基板可為先前未經處理之基板，其運用新光阻而製備以供在裝置中第一次曝光。然而，大體而言，所描述之微影程序將僅僅為一系列曝光及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已通過此裝置及/或其他微影裝置若干次，且亦可經歷後續程序。特別針對改良疊對效能之問題，任務為確保新圖案確切地施加於已經受圖案化及處理之一或多個循環之基板上的正確位置中。各圖案化步驟可在經施加圖案中引入位置偏差，而後續處理步驟在基板及/或施加至基板之圖案中漸進地引入失真，該等失真必須經量測及經校正以達成令人滿意的疊對效能。
可在其他微影裝置中進行先前及/或後續圖案化步驟(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影裝置中進行先前及/或後續圖案化步驟。舉例而言，設備製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數方面要求極高的一些層相比於要求不高之其他層可在更進階微影工具中進行。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，而其他層使用EUV波長輻射來曝光。一些層可藉由為對所說明微影裝置中之曝光之替代或補充的步驟而圖案化。此等替代及補充技術包括例如壓印微影、自對準多重圖案化及定向自組裝。相似地，可對每層不同裝置進行每層進行的其他處理步驟(例如，CMP及蝕刻)。
在202處，使用基板標記P1等及影像感測器(未展示)之對準量測用於量測及記錄基板相對於基板台WTa/WTb之對準。另外，將使用對準感測器AS來量測跨越基板W'之若干對準標記。此等量測在一個實施例中用以建立基板模型(有時稱為「晶圓柵格」)，該基板模型極準確地映射跨越基板之標記之分佈，包括相對於標稱矩形柵格之任何失真。
在步驟204處，亦使用位階感測器LS來量測相對於X-Y位置之晶圓高度(Z)圖。基本上，高度圖僅用於達成經曝光圖案之準確聚焦。可另外出於其他目的使用該高度圖。
當裝載基板W'時，接收配方資料206，其定義待進行之曝光，且亦定義晶圓及先前產生之圖案及待產生於該基板上之圖案之性質。當存在基板上之對準標記之選擇時，且當存在對準感測器之設定之選擇時，在配方資料206當中之對準配方中定義此等選項。因此，對準配方定義如何量測對準標記之位置，以及量測哪些標記。
在210處，調換晶圓W'與W，使得經量測基板W'變成基板W而進入曝光站EXP。在圖1之實例裝置中，藉由交換裝置內之支撐件WTa及WTb來進行此調換，使得基板W、W'保持精確地夾持且定位於彼等支撐件上，以保留基板台與基板自身之間的相對對準。因此，一旦已調換該等台，為了利用用於基板W (以前為W')之量測資訊202、204以控制曝光步驟，必需判定投影系統PS與基板台WTb (以前為WTa)之間的相對位置。在步驟212處，使用遮罩對準標記M1、M2來進行倍縮光罩對準。在步驟214、216、218中，將掃描運動及輻射脈衝施加於跨越基板W之順次目標位置處，以便完成數個圖案之曝光。
藉由在進行曝光步驟中使用量測站處所獲得之對準資料及高度圖，此等圖案相對於所要位置且尤其相對於先前置放於同一基板上之特徵精確地對準。在步驟220處，自裝置卸載現在經標註為W''之經曝光基板，以根據經曝光圖案使其經歷蝕刻或其他程序。
基板失真可影響微影程序中之疊對效能。基板失真可由基板之熱處理(例如，雷射退火)或應力薄膜之沈積引起。可運用離線度量衡工具量測之自由形式之基板形狀可由於此失真而改變。可在高容量製造中觀測到之典型形狀為碗狀(凸形)、傘狀(凹形)及鞍座形狀。與此等形狀之偏差引起更高階平面內失真。在一些情況下，此等平面內失真為可由諸如(例如)高階晶圓對準(HOWA)模型之現有對準模型捕捉的緩慢空間上變化之功能。重要前提為：當基於多項式之HOWA模型對於極局部失真變得不太有效時，柵格失真保持全域。
另一途徑為使用基板形狀或變形量測。此等基板形狀量測可包含平面外變形量測；亦即，基板之在垂直於基板表面平面之z方向上的形狀之量測。基板形狀量測可包含自由形式(未夾持)基板形狀之量測，或可自經夾持基板之量測獲得。對基板形狀之任何參考涵蓋藉由此等或其他方法中之任一者進行的基板之平面外變形之任何合適的量測。在夾持之後的自由形式之基板形狀與平面內失真(IPD)之間的關係為已知的或可經模型化之情況下，可進行預測(及校正)以改良疊對效能。
此局部晶圓形狀量測可僅用以例如以毫米尺度擷取低解析度應力圖，且因此不足以覆蓋高空間頻率應力誘發之疊對指紋(fingerprint)。此外，晶圓形狀度量衡自身可對正面構形敏感，此可導致錯誤地解譯為真實局部晶圓形狀之信號。預測性準確度亦在很大程度上取決於用於將量測形狀轉譯成疊對之模型，其亦取決於諸如背面塗層之利用率的數個態樣。
平面內失真之一個促成因素可為將壓力源施加至基板；例如施加之層或薄膜沈積。薄膜應力通常對基板之未夾持自由形式形狀具有影響。此壓力源引起基板形狀之變化或失真。應力薄膜可在蝕刻之後產生局部疊對誤差；此疊對誤差常常具有高空間頻率且可在每晶圓及在晶圓上變化。
目前，可經由諸如疊對度量衡之曝光後度量衡來實現高解析度疊對控制(除了前述對準技術以外)。對切割道內之目標及/或具有尺寸顯著大於產品特徵之目標進行大部分疊對度量衡；例如，使用基於繞射之疊對(DBO)技術，該技術量測已自目標繞射之互補高階繞射階(例如，+1及-1繞射階)中之不平衡。DBO度量衡相比於許多其他疊對度量衡技術具有相對快速之優點。然而，此度量衡趨向於導致標記至設備(MTD)偏移，其中疊對目標表現得不同於產品結構，且因此對目標所量測之疊對並未真正表示產品結構(所關注疊對或所關注參數)之疊對。
量測解決MTD問題之疊對之其他方法包括設備內度量衡(IDM)或掃描電子顯微鏡(SEM)度量衡。然而，兩種途徑顯著比DBO更慢，且因此其應用受產出量要求限制。此外，IDM可需要產品特徵為週期性的或待對產品區域內之專用目標進行，此未必總為可能的。由此，若完全進行IDM或SEM度量衡，則通常僅對所有晶圓之小部分進行該IDM或SEM度量衡，從而導致對程序誘發之疊對變化之晶圓至晶圓變化的有限控制(尤其在小空間尺度下，諸如在場內/晶粒級尺度下)。
因而，本文中揭示一種用於判定諸如平面內變形或應力分佈之機械性質的方法(例如，描述由施加諸如膜之壓力源引起的基板區域或其部分上方之有效薄膜性質的應力圖)及/或經導出疊對圖，以用於微影程序中之監測及/或程序控制。
所提出方法可使用對準資料及/或其他度量衡資料以使用第一模型來推斷與某些層相關之全域或平均晶圓應力，該第一模型可預測對應於對準或度量衡資料指紋之應力。一旦推導出全域應力，第二模型便可使用設備佈局資訊(例如，尤其係場佈局及/或圖案密度)以預測晶粒級(密集)應力分佈。此可用以推導對IPD之影響且判定密集晶粒內疊對指紋。
圖4為描述此方法之流程圖。獲得諸如對準資料400 (例如，粗略及精細對準資料)之輸入資料，例如如使用對準感測器所量測。對準資料之優點為：其目前已針對各晶圓進行量測。然而，本文中所揭示之概念不限於使用對準資料，亦不限於僅使用對準資料。替代地或另外，在此步驟中，可將其他度量衡資料用作輸入資料。此度量衡資料可包含量測或指示疊對、膜厚度及應力程度中之一或多者的任何度量衡資料。此類輸入資料可包含以下各者中之一或多者：晶圓形狀資料、任何疊對資料(例如，SEM疊對資料或光學疊對資料)、膜性質之橢偏儀度量衡、拉曼光譜法資料(Raman spectroscopy data)、輪廓度量衡、聚焦資料(其可用於推斷晶圓形狀，主要在晶圓邊緣處)。
可將輸入資料(例如，對準資料或對準位置偏差(APD)資料)輸入至第一模型或晶圓級模型410中。第一模型410可使用對準資料以反向擬合或模型化先前經圖案化層之有效薄膜性質或全域應力430。作為特定實例，應力分佈或有效薄膜性質
可與在微影層
i上求和之薄膜張力
與膜厚度ℎ的乘積相關；例如：
。
額外資訊420可用以改良應力預測430之準確度。此額外資訊420可包含以下中之一或多者：堆疊及近似應力性質(例如，包括任何背面塗層之性質，其中背面塗層可經應用以補償由正面塗層引起之形狀改變)及與一或多個先前微影層相關之任何度量衡(例如，對準資料)。藉助於特定實例，當應用背面塗層時，基板之全域翹曲將改變但局部失真將保留；當應用背面補償時，額外資訊可因此用於對經添加以模型化由(正面)膜或壓力源施加引起之翹曲的任何翹曲項進行去校正。
晶圓級第一模型410可包含但不限於薄膜應力誘發之晶圓變形的模型；溫度誘發之變形；晶圓接合誘發之基板及覆板(superstrate)變形。在一實施例中，晶圓級模型可為例如用於表查找及/或內插之經校準靜態庫。
全域應力或有效薄膜性質430可自晶圓級模型導出至第二模型或晶粒級應力模型模組440中。佈局或平面佈置(floorplan)資訊450可用以判定產品上精細柵格(例如，在蝕刻之後)應力分佈(圖)或疊對分佈(圖)470。替代地，晶粒級模型440可根據某些固定佈局/平面佈置選項預計算為應力或疊對分佈之靜態庫，並經修補至模型440中。
佈局或平面佈置資訊450可包含例如以下各者中之一或多者：場內之晶粒之數目及/或位置及/或尺寸、佈局檔案(例如，.gds檔案)及圖案密度(可自佈局檔案判定後者)。圖案密度與應力(在蝕刻中移除之經圖案化材料攜載應力)相關。
視情況，其他指示符460可由模型440用於判定應力分佈或疊對分佈470。此等指示符可包含以下各者中之一或多者：晶圓對準讀出晶圓品質指示符、疊對堆疊靈敏度指示符及位階感測器資料。舉例而言，此等指示符可用於較佳地推斷橫越不同晶圓位置之薄膜厚度分佈，以用於產品上應力/疊對指紋之更精確預測。另外或替代地，第二模型亦可使用前述額外資訊420來判定機械性質(應力分佈)。
在步驟480處，應力分佈或疊對分佈可用於微影程序(曝光程序)之監測(例如，提前發送及度量衡產生)及/或前饋控制。
可瞭解，第一模型及第二模型可包含單一模型之不同項。舉例而言，第一模型可為第零階或場放大率項(依據
r，其中
且
x及
y為基板平面中之笛卡爾座標(Cartesian coordinate))。
第二模型可包含一或多個更高階項，例如至少第一階整體回應項(例如，就
而言)。此第一階項可描述附接至無z相依性之基板(2D基板平面)之薄膜添加物。第二模型亦可包含額外的第二階局部回應項或3D項(例如，就
而言)。
現將描述特定第一模型及第二模型。此類模型僅為例示性的且可不同於所展示之詳細模型。
第一模型或第一項(場放大率項)可呈以下形式：
其中
v為帕松比(Poisson Ratio)，
為平均應力，E為彈性模數，h為厚度且
為應變，且下標
s及
f分別與基板及膜相關。
第二模型之第一階(2D)整體回應項可包含：
其中
為位移/失真，
為應力分佈且
為卷積運算子。
第二模型之引入z維度(亦即，垂直於由x及y界定之基板平面之方向)的第二階局部回應項可包含：
應注意，在此描述中，
作為3D近似不再區分膜應力與基板應力(其可表示為膜應力
，如前所述)。
以上模型可用於以各向同性方式模型化應力分佈。然而，若應力分佈以各向異性方式模型化，則將獲得改良之效能。
可瞭解，以上項可以簡化形式表示，例如，第一階項可表示為：
且第二階項可表示為：
其中
,
為笛卡爾座標之幾何函數(例如，如已描述，但可採取其他形式)，且導出之參數
C及
D各自包含常數或其連接膜厚度、帕松比及基板厚度。在此實施例中，此等參數
C及
D可各自視為單一參數，該等參數可以此形式校準。
現將描述用於基於對準資料(APD資料)及佈局資料(圖案密度資料)各向異性地模型化應力分佈的更詳細例示性方法。
方法可包含將經量測APD值
、
擬合(假定對準資料作為輸入資料)至第一模型(晶圓級模型)：
其中各向異性應變
、
係由各向異性第一模型(各向異性放大率項)給出：
且
為各向同性應變(各向同性第一模型，如已經描述)：
為平均各向同性應力且
為平均各向異性應力。
由於
、
及
為已知的基板(結晶矽)常數，因此應變值
可放入模型中以判定各向同性薄膜性質(平均應力及膜厚度乘積項)
及各向異性薄膜性質
。
在擬合第二模型時，方法可包含預計算各向同性及各向異性應力分佈
、
：
其中
為圖案密度分佈，其中圖案密度可為經圖案化區域與總面積之比率，且
C1及
C2為(視情況選用之)校正因數。此等校正因數可取決於其他設計參數，諸如節距密度或周長密度；C1可為零與1之間的無因次數(例如，近似1)且C2為-1與1之間的無因次數(例如，近似零)。
為蝕刻之前的圍包膜之初始應力。
使用第一模型判定之平均應力可使用下式轉化為應力分佈：
此使得能夠校準前因子，亦即，
、
、
。
在此之後，
及
可插入至第二階模型(下文列舉)中以獲得密集失真圖預測：
第一階各向同性整體回應：
第一階各向異性整體回應：
第二階正面各向同性局部回應：
第二階正面各向異性局部回應：
。
視情況，亦可使用更高階指紋圖
。可預計算此等更高階指紋圖且將其儲存於庫中。在模型擬合期間，可採用多線性回歸以擬合，例如：
。以此方式，亦可推斷橫越晶圓之膜厚度變化及蝕刻條件變化。
在以下經編號條項之清單中揭示本發明之其他實施例：
1. 一種用於判定施加至基板之層之機械性質的方法，方法包含：
獲得包含與該層相關之度量衡資料之輸入資料；
獲得與待施加於該層中之圖案之佈局相關的佈局資料；
使用第一模型或第一模型項以至少基於該輸入資料判定與該層相關之全域機械性質；及
使用至少一個第二模型或至少一個第二模型項以基於該第一機械性質及該佈局資料預測機械性質分佈或相關疊對圖，機械性質分佈描述該層上之機械性質變化。
2. 如條項1之方法，其中機械性質與該層內之應力相關。
3. 如條項2之方法，其中該機械性質為應力及層厚度或所導出參數之乘積。
4. 根據任一前述條項之方法，其中第一模型或第一模型項判定該基板上之該機械性質之平均值。
5. 根據任一前述條項之方法，其中該第一模型或第一模型項及至少一個第二模型或第二模型項各自包含各向同性模型或模型項。
6. 根據條項1至4中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項及至少一個第二模型或第二模型項各自包含各向異性模型或模型項。
7. 根據任一前述條項之方法，其中該第一模型或第一模型項包含零階放大率模型項。
8. 根據任一前述條項之方法，其中使用第一模型或第一模型項之該步驟包含將輸入資料擬合至第一模型或第一模型項，以判定該第一機械性質。
9. 根據條項1至6中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項包含具有預定全域機械性質之經校準靜態庫，且使用第一模型或第一模型項之該步驟包含基於該輸入資料自該庫選擇適當預定機械性質。
10. 根據任一前述條項之方法，其中該第一模型或第一模型項模型化薄膜應力誘發之晶圓變形、溫度誘發之變形、晶圓接合誘發之基板及覆板變形中之多於一者。
11. 根據任一前述條項之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項包含至少第一階整體回應模型項。
12. 如條項10之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項包含第二階局部回應模型項。
13. 根據任一前述條項之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項另外使用以下各者中之一或多者：晶圓對準讀出晶圓品質指示符、疊對堆疊靈敏度指示符及位階感測器資料，以判定該第二機械性質分佈或相關疊對圖。
14. 根據任一前述條項之方法，其中該佈局資料包含以下各者中之一或多者：場內之晶粒之數目、場內之晶粒之位置、場內之晶粒之尺寸、佈局檔案及圖案密度。
15. 根據任一前述條項之方法，其中該輸入資料包含以下各者中之一或多者：對準資料、晶圓形狀資料、疊對資料、膜性質之橢偏儀度量衡、拉曼光譜法資料、輪廓度量衡及聚焦資料。
16. 根據任一前述條項之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項包含根據複數個不同佈局選項之預定應力或疊對分佈的靜態庫；且使用至少一個第二模型或第二模型項之該步驟包含基於該佈局資料自該庫選擇適當應力或疊對分佈。
17. 根據條項1至14中任一項之方法，其中該使用至少一個第二模型或第二模型項之該步驟包含經由與基板平面相關之至少兩個座標將輸入資料擬合至該模型。
18. 根據任一前述條項之方法，其中該層為施加之壓力源層，其對基板加壓且使其變形。
19. 根據任一前述條項之方法，其包含：
使用該機械性質分佈或相關疊對圖以判定對該基板上之一或多個後續生產步驟之校正。
20. 一種電腦程式，其包含在運行於適合的裝置上時可操作以進行如任一前述條項之方法的程式指令。
21. 一種非暫時性電腦程式載體，其包含如條項19之電腦程式。
22. 一種處理配置，其包含：
電腦程式載體，其包含如條項19之電腦程式；及
處理器，其可操作以運行該電腦程式。
23. 一種度量衡設備，其包含如條項21之處理配置。
24. 一種微影裝置，其包含如條項21之處理配置。
與微影裝置及微影單元LC之硬體相關聯地，實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令用於使微影製造系統之處理器實施如上文所描述之模型映射及控制之方法。可例如在用於影像計算/控制程序之單獨電腦系統中執行此電腦程式。替代地，可全部地或部分地在處理器、度量衡工具及/或圖1及圖2之控制單元LACU及/或監督控制系統SCS內進行計算步驟。亦可提供資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有以非瞬態形式儲存於其中之此電腦程式。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但將瞭解，本發明可用於其他圖案化應用中，例如，壓印微影。在壓印微影中，圖案化設備中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化設備之構形壓入至經供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後將圖案化設備移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
對特定實施例之前述描述將因此完全地揭示本發明之一般性質：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，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導引進行解譯。
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:步驟
202:步驟/量測資訊
204:步驟/量測資訊
206:配方資料
210:步驟
212:步驟
214:步驟
216:步驟
218:步驟
220:步驟
400:對準資料
410:晶圓級模型
420:額外資訊
430:全域應力/應力預測
440:模型
450:佈局或平面佈置資訊
460:指示符
470:應力分佈或疊對分佈
480:步驟
AD:調整器
AS:對準感測器
B:輻射光束
BD:光束遞送系統
BK:烘烤板
C:目標部分
CH:冷卻板
CO:聚光器
DE:顯影器
EXP:曝光站
IF:位置感測器
IL:照明系統/照明器
IN:積光器
I/O1:輸入埠
I/O2:輸出埠
LA:微影裝置
LACU:微影控制單元
LB:裝載匣
LC:微影製造單元
LS:位階感測器
M1:遮罩對準標記
M2:遮罩對準標記
MA:圖案化設備
MEA:量測站
MET:度量衡系統
MT:圖案化設備支撐件
P1:基板對準標記
P2:基板對準標記
PM:第一定位器
PS:投影系統
PW:第二定位器
RF:參考框架
RO:機器人
SC:旋塗器
SCS:監督控制系統
SO:輻射源
TCU:塗佈顯影系統控制單元
W:基板
W':基板
W'':基板
WT:基板台
WTa:基板台
WTb:基板台
現將參考隨附示意性圖式而僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中：
圖1描繪適合用於本發明之實施例中之微影裝置；
圖2描繪可使用根據本發明之檢測裝置之微影製造單元或群集；
圖3示意性地繪示根據已知實務之圖1之裝置中的量測及曝光程序；
圖4為描述根據實施例之方法之流程圖。
400:對準資料
410:晶圓級模型
420:額外資訊
430:全域應力/應力預測
440:模型
450:佈局或平面佈置資訊
460:指示符
470:應力分佈或疊對分佈
480:步驟
Claims (15)
- 一種用於判定施加至一基板之一層之一機械性質的方法，該方法包含： 獲得包含與該層相關之度量衡資料之輸入資料； 獲得與待施加於該層中之一圖案之一佈局相關的佈局資料； 使用一第一模型或第一模型項以至少基於該輸入資料判定與該層相關之一全域機械性質；及 使用至少一個第二模型或至少一個第二模型項以基於該第一機械性質及該佈局資料預測一機械性質分佈或相關疊對圖，該機械性質分佈描述該層上之機械性質變化。
- 如請求項1之方法，其中該機械性質與該層內之應力相關。
- 如請求項2之方法，其中該機械性質為應力及層厚度之乘積。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項判定該基板上之該機械性質之一平均值。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項及至少一個第二模型或第二模型項各自包含一各向同性模型或模型項。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項包含一第零階放大率模型項。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中使用該第一模型或第一模型項之該步驟包含將該輸入資料擬合至該第一模型或第一模型項，以判定該第一機械性質。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項包含具有預定全域機械性質之一經校準靜態庫，且使用該第一模型或第一模型項之該步驟包含基於該輸入資料自該庫選擇適當預定機械性質。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一模型或第一模型項模型化薄膜應力誘發之晶圓變形、溫度誘發之變形、晶圓接合誘發之基板及覆板變形中之一或多者。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項包含至少一第一階整體回應模型項。
- 如請求項10之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項包含一第二階局部回應模型項。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項額外使用以下各者中之一或多者：一晶圓對準讀出晶圓品質指示符、一疊對堆疊靈敏度指示符及位階感測器資料，以判定該第二機械性質分佈或相關疊對圖。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該佈局資料包含以下各者中之一或多者：一場內之晶粒之數目、一場內之晶粒之位置、一場內之晶粒之尺寸、佈局檔案及圖案密度。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該輸入資料包含以下各者中之一或多者：對準資料、晶圓形狀資料、疊對資料、膜性質之橢偏儀度量衡、拉曼光譜法資料(Raman spectroscopy data)、輪廓度量衡及聚焦資料。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該至少一個第二模型或第二模型項包含根據複數個不同佈局選項之預定應力或疊對分佈的一靜態庫；且 使用該至少一個第二模型或第二模型項之該步驟包含基於該佈局資料自該庫選擇適當應力或疊對分佈。
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