TW202403465A - 度量衡裝置的參數重構方法及相關度量衡裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種方法，其包含：獲得與由一量測設備進行之至少一個量測相關的經量測資料，該量測設備經組態以將輻射輻照至一基板上之一或多個結構中的各者上；使用一分解方法來分解該經量測資料以獲得多個經量測資料分量；基於該一或多個結構而獲得與至少一個模擬相關之經模擬資料；使用該分解方法來分解該經模擬資料以獲得多個經模擬資料分量；在該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配；及基於該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分的該匹配而提取該基板之一特徵。

Description

度量衡裝置的參數重構方法及相關度量衡裝置
本發明係關於積體電路之製造中之度量衡應用。
微影設備為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影設備可例如將圖案化裝置(例如，遮罩)處之圖案(亦常常稱為「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如，晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵的最小大小。當前使用之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相比於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影設備，使用具有在4至20 nm之範圍內之波長(例如6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用於在基板上形成較小特徵。
低k 1微影可用於處理尺寸小於微影設備之經典解析度極限的特徵。在此程序中，可將解析度公式表達為CD = k 1×λ/NA，其中λ為所採用輻射之波長，NA為微影設備中之投影光學器件之數值孔徑，CD為「關鍵尺寸」(通常為所印刷之最小特徵大小，但在此狀況下為半節距)，且k 1為經驗解析度因數。一般而言，k 1愈小，則愈難以在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能之圖案。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用於微影投影設備及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於NA之最佳化、定製照射方案、使用相移圖案化裝置、設計佈局之各種最佳化(諸如設計佈局之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及程序校正」))，或通常定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影設備之穩定性之嚴格控制環路可用於改良在低k 1下之圖案之再現。
在微影程序以及其他製造程序中，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驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括通常用於量測關鍵尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(裝置中兩個層之對準精度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。
製造程序可為例如微影、蝕刻、沈積、化學機械平坦化、氧化、離子植入、擴散或其中之兩者或更多者之組合。
已知散射計之實例通常依賴於專用度量衡目標之佈建。舉例而言，方法可需要呈簡單光柵之形式之目標，該光柵足夠大以使得量測光束產生小於該光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。在所謂重構方法中，可藉由模擬經散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用來計算光柵之屬性。調整模型之參數，直至經模擬相互作用產生與自真實目標觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案為止。
除了藉由重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進行的基於繞射之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照射光點且可由晶圓上之產品結構圍繞。可在諸如US2011102753A1及US20120044470A之眾多公開專利申請案中發現暗場成像度量衡之實例。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。已知散射計趨向於使用在可見或近紅外線(IR)波範圍內之光，此要求光柵之節距比屬性實際上受到關注之實際產品結構粗略得多。可使用具有短得多的波長之深紫外線(DUV)、極紫外線(EUV)或X射線輻射來界定此類產品特徵。令人遺憾地，此等波長通常不可用於或不能用於度量衡。
另一方面，現代產品結構之尺寸如此小以使得其不能藉由光學度量衡技術而成像。舉例而言，小特徵包括藉由多重圖案化程序及/或節距倍增而形成之特徵。因此，用於大容量度量衡之目標通常使用比疊對誤差或關鍵尺寸為所關注屬性之產品大得多的特徵。量測結果僅與真實產品結構之尺寸間接地相關，且可不準確，此係因為度量衡目標不遭受微影設備中之光學投影下之相同失真及/或製造程序之其他步驟中之不同處理。雖然掃描電子顯微法(SEM)能夠直接地解析此等現代產品結構，但SEM比光學量測耗時多得多。此外，電子不能夠穿透厚程序層，此使得電子較不適合於度量衡應用。諸如使用接觸墊來量測電屬性之其他技術亦為吾人所知，但其僅提供真實產品結構之間接跡象。
藉由減小在度量衡期間使用之輻射之波長，有可能解析較小結構，以增加對結構之結構變化之靈敏度及/或進一步穿透至產品結構中。產生適當高頻率輻射(例如，硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射)之一種此方法可使用泵送輻射(例如，紅外線IR輻射)以激勵產生介質，藉此產生發射輻射，視情況包含高頻率輻射之高階諧波產生。
對於參數重構，通常使用兩種方法：1)基於模型之重構，其中整個樣本(所關注物件)及量測系統兩者經模型化以獲得經觀測信號(例如，偵測器影像)與經模擬信號之間的匹配；及2)資料驅動重構，其中神經網路通常用於自經觀測信號推斷所關注參數。
根據本發明之第一態樣，提供一種度量衡方法，其包含：獲得與由一量測設備進行之至少一個量測相關的經量測資料，該量測設備經組態以將輻射輻照至一基板上之一或多個結構中的各者上；使用一分解方法來分解該經量測資料以獲得多個經量測資料分量；基於該一或多個結構而獲得與至少一個模擬相關之經模擬資料；使用該分解方法來分解該經模擬資料以獲得多個經模擬資料分量；在該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配；及基於該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分的該匹配而提取該基板之一特徵。
在本發明之另一態樣中，提供一種度量衡方法，其包含：將輻射照射至基板上；獲得與對基板上之一或多個結構中之各者的至少一個量測相關之經量測資料；使用分解方法來分解經量測資料以獲得多個經量測資料分量；獲得與基於一或多個結構進行之至少一個模擬相關的經模擬資料；使用分解方法來分解經模擬資料以獲得多個經模擬資料分量；在經模擬資料分量之至少一部分與經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配；及提取基板之特徵。
視情況，一或多個結構包含豎直堆疊之奈米片及/或與不同材料交替之層。
視情況，該一或多個結構包含環繞式閘極(GAA)電晶體。視情況，該一或多個結構包含奈米片結構。視情況，該等奈米片結構包含於一環繞式閘極(GAA)電晶體、一叉片及/或一互補場效電晶體(CFET)內。
視情況，該特徵為一半導體製造程序之一參數，視情況為一微影程序及/或一蝕刻程序之一參數。
視情況，該特徵包含側向各深度。
視情況，在經模擬資料分量之至少一部分與經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配的步驟可進一步包含將來自經模擬資料分量及經量測資料分量兩者之一或多個分量添加至匹配中。
視情況，方法可進一步包含將輻射輻照至基板上。
視情況，模擬可進一步基於至少一個量測。
視情況，該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間的該匹配可包含一反覆程序。
視情況，該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間的該匹配可包含使用一最小化演算法。
視情況，該經量測資料可包含繞射輻射。
視情況，繞射輻射可已在反射及/或透射中由基板上之一或多個結構繞射。
視情況，該分解方法可包含傅立葉分析(Fourier analysis)。
視情況，可在執行該傅立葉分析之前執行自相關空間中之深度濾波。
視情況，輻射可包含介於0.01 nm至50 nm、視情況0.01 nm至20 nm、視情況1 nm至10 nm、且視情況10 nm至20 nm之範圍內的一或多個波長。
視情況，該方法可進一步包含：基於該至少一個量測之一或多個屬性而判定一權重矩陣；及將該權重矩陣應用於該經量測資料，其中將該權重矩陣應用於該經量測資料基於該至少一個量測之該一或多個屬性而將一相關性添加至該經量測資料。
視情況，至少一個量測之一或多個屬性可包含經量測資料之一或多個經量測參數。
視情況，一或多個經量測參數可包含疊對、調平、輪廓量測、對準、關鍵尺寸、焦點及/或劑量。
視情況，至少一個量測之一或多個屬性可包含量測設備之一或多個屬性。
視情況，至少一個量測之一或多個屬性可包含用於輻照基板之輻射之一或多個屬性。
視情況，輻射之一或多個屬性可包含波長、強度分佈及/或光束形狀。
視情況，至少一個量測之一或多個屬性可包含基板之一或多個屬性。
視情況，方法可進一步包含將權重矩陣應用於經模擬資料。
視情況，分解方法可包含：判定用於經量測資料之共變異數矩陣；將權重矩陣應用於共變異數矩陣以獲得經加權共變異數矩陣；對經加權共變異數矩陣執行奇異值分解；及基於奇異值分解而獲得經量測資料分量。
根據本發明之另一態樣，提供一種非暫時性電腦程式產品，其包含其中之機器可讀指令，該等指令在由一電腦系統執行時經組態以使得該電腦系統至少引起如上文所描述之方法之執行。
根據本發明之另一態樣，提供一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該電腦可讀指令可操作以至少執行如上文所描述之方法的處理步驟。
根據本發明之另一態樣，提供一種處理器及相關儲存媒體，該儲存媒體包含如上文所描述之電腦程式，使得該處理器可操作以執行如上文所描述之方法。
根據本發明之另一態樣，提供一種度量衡裝置，其包含如上文所描述之處理器及相關儲存媒體以便可操作以執行如上文所描述之方法。
根據本發明之另一態樣，提供一種微影單元，其包含如上文所描述之處理器及相關儲存媒體以便可操作以執行如上文所描述之方法。
在本發明文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射及粒子輻射，包括紫外輻射(例如，波長為365、248、193、157或126 nm)、EUV (極紫外線輻射，例如具有在約5至100 nm之範圍內之波長)、X射線輻射、電子束輻射及其他粒子輻射。
如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化裝置」可廣泛地解譯為係指可用於向入射輻射光束賦予經圖案化截面之一般圖案化裝置，該經圖案化截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。在此上下文中，亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(透射或反射、二元、相移、混合式等)外，其他此類圖案化裝置之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影設備LA。微影設備LA包括：照射系統(亦被稱作照射器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射、DUV輻射、EUV輻射或X射線輻射)；遮罩支撐件(例如，遮罩台) T，其經建構以支撐圖案化裝置(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裝置MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如，晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位基板支撐件之第二定位器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裝置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，包含一或多個晶粒)上。
在操作中，照射系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照射系統IL可包括各種類型之光學組件，諸如折射、反射、繞射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件或其任何組合以引導、塑形及/或控制輻射。照射器IL可用於調節輻射光束B，以在圖案化裝置MA之平面處在其截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統，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之術語「投影系統」PS同義。
微影設備LA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PS與基板W之間的空間，此亦被稱作浸潤微影。在以全文引用之方式併入本文中之US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影設備LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT (又名「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT以外，微影設備LA亦可包含量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔裝置。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔裝置可經配置以清潔微影設備之部分，例如，投影系統PS之部分或提供浸潤液體之系統之部分。量測載物台可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS之下移動。
在操作中，輻射光束B入射於被固持於遮罩支撐件T上之圖案化裝置(例如，遮罩) MA上，且係由存在於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)而圖案化。在已橫穿遮罩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及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便使不同目標部分C在輻射光束B之路徑中定位於經聚焦且對準之位置處。類似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影單元LC (有時亦被稱作微影單元或微影(litho)群集)之部分，該微影單元通常亦包括用以對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，此等包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如，用於調節抗蝕劑層中之溶劑)的冷卻板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W，在不同程序設備之間移動基板W，且將基板W遞送至微影設備LA之裝載匣LB。微影單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之裝置可處於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TCU自身可由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影設備LA。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如用於程序控制及驗證。用以進行此量測之工具可被稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡工具MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡之光瞳共軛的平面中或附近具有感測器來量測微影程序之參數，量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中或附近具有感測器來量測微影程序之參數，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中另外描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可使用來自硬X射線(HXR)、軟X射線(SXR)、極紫外線(EUV)、可見光至近紅外線(IR)及IR波長範圍之光來量測光柵。在輻射為硬X射線或軟X射線之狀況下，前述散射計可視情況為小角度X射線散射度量衡工具。
為了正確且一致地曝光由微影設備LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、關鍵尺寸(CD)、結構之形狀等。出於此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具及/或度量衡工具(未展示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行例如調整，在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下尤其如此。
亦可被稱作度量衡設備之檢測設備用於判定基板W之屬性，且特定地，判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在層與層間如何變化。檢測設備可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元LC之一部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為獨立裝置。檢測設備可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分已被移除)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。
在第一實施例中，散射計MT為角度解析散射計。在此散射計中，重構方法可應用於經量測信號以重構或計算光柵之屬性。此重構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果引起。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經引導至目標上且來自目標之反射、透射或散射輻射經引導至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即，隨波長而變之強度之量測)。根據此資料，產生經偵測光譜的目標之結構或輪廓可例如藉由嚴格耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫進行比較來重構。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對各偏振狀態之散射或透射輻射來判定微影程序之參數。此度量衡設備藉由在度量衡設備之照射區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、環狀或橢圓)。適合於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。
在散射計MT之一個實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(不對稱性係與疊對之範圍相關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。可將兩個(可重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成為處於晶圓上實質上相同的位置。散射計可具有如例如在共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性可清楚地辨識。此提供用以量測光柵中之未對準之直接方式。可在以全文引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差經由週期性結構之不對稱性來量測的另外實例。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如以全文引用方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM，亦被稱作焦點曝光矩陣)中之各點的關鍵尺寸及側壁角度量測之唯一組合的單一結構。若可獲得關鍵尺寸及側壁角度之此等唯一組合，則可自此等量測唯一地判定焦點及劑量值。
度量衡目標可為藉由微影程序主要在抗蝕劑中形成且亦在其他製造程序(例如，蝕刻/蝕刻程序)之後形成之複合光柵的集合。光柵中之結構之節距及線寬可在很大程度上取決於量測光學器件(特別地，光學器件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用於判定兩個層之間的移位(亦稱為『疊對』)或可用於重構如由微影程序產生之原始光柵之至少一部分。此重構可用於提供微影程序之品質指導，且可用於控制微影程序之至少部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局的功能性部分之尺寸的較小子分段。歸因於此子分段，目標可表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總體程序參數量測更佳地類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式下或在填充過度模式下量測目標。在填充不足模式下，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式下，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式下，亦有可能同時量測不同目標，因此同時判定不同處理參數。
使用特定目標進行之微影參數之總體量測品質至少部分藉由用於量測此微影參數之量測配方予以判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案的一或多個參數，或兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案之定向等。用以選擇量測配方之準則中之一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化之靈敏度。更多實例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及公開之美國專利申請案US 2016/0370717A1中。
微影設備LA中之圖案化程序可為在處理中之最具決定性步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放之高精度。為了確保此高精度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3示意性地所描繪。此等系統中之一者為微影設備LA，其(實際上)連接至度量衡工具MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的合作以增強總體程序窗且提供嚴格控制環路，從而確保由微影設備LA執行之圖案化保持在程序窗內。程序窗界定程序參數(例如，劑量、焦點、疊對)之範圍，在該程序參數範圍內特定製造程序產生所界定結果(例如，功能半導體裝置)-可在該程序參數範圍內，允許微影程序或圖案化程序中之程序參數變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行運算微影模擬及計算以判定哪種遮罩佈局及微影設備設定達成圖案化程序之最大總體程序窗(在圖3中藉由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。解析度增強技術可經配置以匹配微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測在程序窗內微影設備LA當前正在何處進行操作(例如，使用來自度量衡工具MET之輸入)以預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖3中藉由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中藉由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
可提供用於量測使用微影圖案化設備產生之結構之許多不同形式的度量衡工具MT。度量衡工具MT可使用電磁輻射來查詢結構。輻射之屬性(例如，波長、頻寬、功率)可影響工具之不同量測特性，其中較短波長通常允許增加之解析度。輻射波長對度量衡工具可達成之解析度有影響。因此，為能夠運用具有小尺寸之特徵來量測結構，具有短波長輻射源之度量衡工具MT為較佳。
輻射波長可影響量測特性之另一方式為穿透深度，及在輻射波長下待檢測之材料之透明度/不透明度。取決於不透明度及/或穿透深度，輻射可用於透射或反射之量測。量測之類型可影響是否獲得關於結構/基板之該表面及/或塊體內部之資訊。因此，當選擇用於度量衡工具之輻射波長時，穿透深度及不透明度為待考量之另一元素。
為達成經微影圖案化之結構之量測的較高解析度，具有短波長之度量衡工具MT為較佳。此可包括短於可見波長之波長，例如在電磁光譜之UV、EUV及X射線部分中。諸如透射小角度X射線散射(TSAXS)之硬X射線方法利用高解析度及高穿透深度之硬X射線，且可因此在透射中操作。另一方面，軟X射線及EUV到目前為止並不穿透目標，而是可誘發待探測之材料中的豐富光學回應。此可歸因於許多半導體材料之光學屬性，且歸因於結構之大小與探測波長相當。結果，EUV及/或軟X射線度量衡工具MT可在反射中操作，例如藉由成像或藉由分析來自經微影圖案化之結構之繞射圖案。
對於硬X射線、軟X射線及EUV輻射，可歸因於在所需波長下不具有可用高亮度輻射源而限制高量製造(HVM)應用中之應用。在硬X射線之狀況下，工業應用中常用之源包括X射線管。包括進階X射線管(例如，基於液態金屬陽極或旋轉陽極)之X射線管可相對負擔得起且緊密，但可能缺乏HVM應用所要的亮度。當前存在諸如同步加速器光源(SLS)及X射線自由電子雷射(XFEL)之高輝度X射線源，但其大小(＞ 100 m)及高成本(數億歐元)使得其對於度量衡應用而言為過分大的且昂貴的。類似地，缺乏可用且足夠明亮的EUV及軟X射線輻射源。
圖4中描繪度量衡設備之一個實例，諸如一散射計。其可包含將輻射5投影至一基板W上之一寬帶(例如，白光)輻射投影機2。經反射或經散射輻射10傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之一光譜6 (亦即，依據波長λ而變化的強度I之量測)。自此資料，產生經偵測光譜之結構或輪廓8可藉由處理單元PU，例如藉由嚴格耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖4之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較來重構。一般而言，對於重構，結構之一般形式為吾人所知，且自用來製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料判定。此散射計可經組態為一正入射散射計或一斜入射散射計。
圖5中描繪一度量衡設備之實例之一透射版本，諸如圖4中所展示之散射計。透射輻射11傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測如針對圖4所論述之一光譜6。此一散射計可經組態為一正入射散射計或一斜入射散射計。視情況，使用波長＜ 1 nm，視情況＜ 0.1 nm、視情況＜ 0.01 nm之硬X射線輻射之透射版本。
作為對光學度量衡方法之一替代方案，亦已考量使用硬X射線、軟X射線或EUV輻射，例如具有以下波長範圍中之至少一者的輻射：＜ 0.01 nm、＜ 0.1 nm、＜ 1 nm、在0.01 nm與100 nm之間、在0.01 nm與50 nm之間、在1 nm與50 nm之間、在1 nm與20 nm之間、在5 nm與20 nm之間及在10 nm與20 nm之間。度量衡工具在上文所呈現之波長範圍中之一者中起作用的一個實例為透射小角度X射線散射(如US 2007224518A中之T-SAXS，該文獻之內容以全文引用之方式併入本文中)。Lemaillet等人在「Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures」(Proc. of SPIE，2013年，8681)中論述了使用T-SAXS之輪廓(CD)量測。應注意，雷射產生電漿(LPP)x射線源之使用描述於以全文引用之方式併入本文中的美國專利公開案第2019/003988A1號及美國專利公開案第2019/215940A1號中。使用X射線(GI-XRS)及極紫外線(EUV)輻射以低掠角入射之反射量測技術可用於量測一基板上之膜及層堆疊的屬性。在一般反射量測領域內，可應用測角及/或光譜技術。在測角術中，可量測具有不同入射角之反射光束之變異。另一方面，光譜反射量測術量測在給定角度下反射之波長的光譜(使用寬帶輻射)。舉例而言，EUV反射量測術已在製造用於EUV微影中之倍縮光罩(圖案化裝置)之前用於遮罩基底之檢測。
適用範圍有可能使例如硬X射線、軟X射線或EUV域中之波長之使用係不足夠的。已公開專利申請案US 20130304424A1及US2014019097A1 (Bakeman等人/KLA)描述混合度量衡技術，其中將使用x射線進行之量測及運用在120 nm與2000 nm之範圍內之波長的光學量測組合在一起以獲得諸如CD之參數的量測。藉由經由一或多個共同部分將x射線數學模型及光學數學模型耦合來獲得CD量測。所列舉美國專利申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
圖6描繪其中前述輻射可用於量測基板上之結構之參數的度量衡設備302之示意性表示。圖6中所呈現之度量衡設備302可適用於硬X射線、軟X射線及/或EUV域。
圖6繪示包含視情況使用硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射以低掠角入射之光譜散射計的度量衡設備302之示意性實體配置，其純粹作為實例。檢測設備之替代形式可以角度解析散射計之形式提供，該角度解析散射計與在較長波長下操作之習知散射計類似可使用在正入射或近正入射下之輻射，且其亦可使用具有與平行於基板之方向所成角度大於1°或2°之方向的輻射。檢測設備之替代形式可以透射散射計之形式提供，圖5中之組態應用於該透射散射計。
檢測設備302包含輻射源或稱為照射源310、照射系統312、基板支撐件316、偵測系統318、398及度量衡處理單元(MPU) 320。
此實例中之照射源310用於產生EUV、硬X射線或軟X射線輻射。照射源310可基於如圖6中所展示之高階諧波產生(HHG)技術，且其亦可為其他類型之照射源，例如液體金屬射流源、逆康普頓散射(ICS)源、電漿通道源、磁性波盪器源、自由電子雷射(FEL)源、緊密儲存環源、放電產生電漿源、軟X射線雷射源、旋轉陽極源、固體陽極源、粒子加速器源、微焦源或雷射產生電漿源。
HHG源可為具有用於HHG產生之固體介質、氣體射流/噴嘴源、毛細管/光纖源或氣胞源的固體源。
對於HHG源之實例，如圖6中所展示，輻射源之主要分量為可操作以發射泵送輻射之泵送輻射源330及氣體遞送系統332。視情況，泵送輻射源330為雷射，視情況，泵送輻射源330為脈衝式高功率紅外線或光學雷射。泵送輻射源330可例如為具有光學放大器之以光纖為基礎之雷射，從而產生每脈衝可持續例如小於1 ns (1奈秒)的紅外線輻射之脈衝，其中脈衝重複率視需要達至若干兆赫茲。紅外線輻射之波長可在200 nm至10 μm之範圍內，例如大約1 μm (1微米)。視情況，將雷射脈衝作為第一泵送輻射340遞送至氣體遞送系統332，其中在氣體中將輻射之一部分轉換為比第一輻射更高的頻率而成為發射輻射342。氣體供應件334將合適氣體供應至氣體遞送系統332，其中該合適氣體視情況由電源336離子化。氣體遞送系統332可為切斷管。
由氣體遞送系統332提供之氣體界定氣體目標，其可為氣流或靜態體積。氣體可為例如空氣、氖氣(Ne)、氦氣(He)、氮氣(N 2)、氧氣(O 2)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、二氧化碳及其組合。此等氣體可為同一設備內可選擇的選項。發射輻射可含有多個波長。若發射輻射為單色的，則可簡化量測計算(例如，重構)，但較易於產生具有數個波長之輻射。發射輻射之發射發散角可為與波長相依性的。不同波長可例如在對不同材料之結構成像時提供不同等級之對比度。舉例而言，為了檢測金屬結構或矽結構，可將不同波長選擇為用於成像(碳基)抗蝕劑之特徵或用於偵測此等不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光裝置344。舉例而言，諸如鋁(Al)或鋯(Zr)薄膜之濾光器可用以切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測設備中。可提供光柵(未展示)以自產生之波長當中選擇一或多個特定波長。視情況，照射源包含經組態以待抽空之空間且氣體遞送系統經組態以在該空間中提供氣體目標。視情況，可在真空環境內含有光束路徑中之一些或全部，應記住，SXR及/或EUV輻射當在空氣中行進時經吸收。輻射源310及照射光學器件312之各種組件可為可調整的以在同一設備內實施不同度量衡『配方』。舉例而言，可使不同波長及/或偏振為可選擇的。
取決於在檢測中之結構之材料，不同波長可提供至下部層中之所要程度之穿透。為了解析最小裝置特徵及最小裝置特徵當中之缺陷，短波長很可能為較佳的。舉例而言，可選擇介於0.01至20 nm之範圍內或視情況介於1至10 nm之範圍內或視情況介於10至20 nm之範圍內的一或多個波長。短於5 nm之波長可在自半導體製造中之所關注材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5 nm之波長可在較高入射角處提供較強信號。另一方面，若檢測任務係用於偵測某一材料之存在例如以偵測污染，則高達50 nm之波長可為有用的。
經濾光光束342可自輻射源310進入檢測腔室350，在該檢測腔室中，包括所關注結構之基板W由基板支撐件316固持以用於在量測位置處檢測。所關注之結構經標記為T。視情況，檢測腔室350內之大氣可由真空泵352維持為接近真空，使得SXR及/或EUV輻射可在無不當衰減的情況下傳遞通過該大氣。照射系統312具有將輻射聚焦至聚焦光束356中之功能，且可包含例如二維曲面鏡面或一系列一維曲面鏡面，如上文所提及之已公開美國專利申請案US2017/0184981A1 (其內容以全文引用之方式併入本文中)中所描述。執行聚焦以在投影至所關注結構上時達成直徑低於10 μm之圓形或橢圓形光點S。基板支撐件316包含例如X-Y平移載物台及旋轉載物台，藉由該X-Y平移載物台及旋轉載物台，可使基板W之任何部分在所要定向上到達光束之焦點。因此，輻射光點S形成於所關注結構上。替代地或另外，基板支撐件316包含例如傾斜載物台，其可使基板W以某一角度傾斜來控制所關注結構T上之聚焦光束的入射角。
視情況，照射系統312將參考輻射光束提供至參考偵測器314，該參考偵測器可經組態以量測經濾光光束342中之不同波長的光譜及/或強度。參考偵測器314可經組態以產生被提供至處理器320之信號315，且濾光器可包含關於經濾光光束342之光譜及/或經濾光光束中之不同波長之強度的資訊。
反射輻射360係由偵測器318捕捉且光譜被提供至處理器320以用於計算目標結構T之屬性。照射系統312及偵測系統318因此形成檢測設備。此檢測設備可包含屬於內容以全文引用之方式併入本文中之US2016282282A1中所描述之種類的硬X射線、軟X射線及/或EUV光譜反射計。
若目標Ta具有某一週期性，則經聚焦光束356之輻射亦可經部分地繞射。繞射輻射397相對於入射角接著相對於反射輻射360以明確界定之角度遵循另一路徑。在圖6中，經吸取繞射輻射397以示意性方式被吸取，且繞射輻射397可遵循除經吸取路徑之外的許多其他路徑。檢測設備302亦可包含偵測繞射輻射397之至少一部分及/或對繞射輻射397之至少一部分進行成像的另外偵測系統398。在圖6中，繪製了單個另外偵測系統398，但檢測設備302之實施例亦可包含多於一個另外偵測系統398，該偵測系統經配置於不同位置處以在複數個繞射方向上偵測繞射輻射397及/或對繞射輻射397進行成像。換言之，照射於目標Ta上之經聚焦輻射光束的(較高)繞射階由一或多個另外偵測系統398偵測及/或成像。一或多個偵測系統398產生提供至度量衡處理器320之信號399。信號399可包括繞射光397之資訊及/或可包括自繞射光397獲得之影像。
為了輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，檢測設備302亦可提供在度量衡處理器320之控制下使用輔助輻射之輔助光學器件。度量衡處理器320亦可與位置控制器372通信，該位置控制器操作平移載物台、旋轉及/或傾斜載物台。處理器320經由感測器接收關於基板之位置及定向的高度準確之回饋。感測器374可包括例如干涉計，其可給出大約數皮米之準確度。在檢測設備302之操作中，將由偵測系統318捕捉之光譜資料382遞送至度量衡處理單元320。
如所提及，檢測設備之替代形式使用處於正入射或近正入射之硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射，例如以執行以繞射為基礎之不對稱性量測。檢測設備之另一替代形式使用具有與平行於基板之方向所成角度大於1°或2°的方向之硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射。兩種類型之檢測設備皆可經提供在混合度量衡系統中。待量測之效能參數可包括疊對(OVL)、關鍵尺寸(CD)、當微影設備印刷目標結構時微影設備之焦點、相干繞射成像(CDI)及依解析度疊對(ARO)度量衡。硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射可例如具有小於100 nm之波長，例如使用介於5至30 nm之範圍內，視情況介於10 nm至20 nm之範圍內的輻射。輻射在特性上可為窄帶或寬帶。輻射可在特定波長帶中具有離散峰值或可具有更連續的特性。
類似於用於當今生產設施中之光學散射計，檢測設備302可用於量測在微影單元內處理之抗蝕劑材料內之結構(顯影後檢測或ADI)，及/或用於在結構已以較硬材料形成之後量測該等結構(蝕刻後檢測或AEI)。舉例而言，在基板已由顯影設備、蝕刻設備、退火設備及/或其他設備處理之後，可使用檢測設備302來檢測基板。
包括但不限於上文所提及之散射計之度量衡工具MT，可使用來自輻射源之輻射以執行量測。由度量衡工具MT使用之輻射可為電磁輻射。輻射可為光輻射，例如電磁光譜之紅外線部分、可見光部分及/或紫外線部分中的輻射。度量衡工具MT可使用輻射以量測或檢測基板之屬性及態樣，例如半導體基板上之經微影曝光圖案。量測之類型及品質可取決於由度量衡工具MT使用之輻射的數個屬性。舉例而言，電磁量測之解析度可視輻射之波長而定，其中例如歸因於繞射限制，較小波長能夠量測較小特徵。為了量測具有小尺寸之特徵，可較佳使用具有短波長之輻射，例如EUV、硬X射線(HXR)及/或軟X射線(SXR)輻射，以執行量測。為了在特定波長或波長範圍下執行度量衡，度量衡工具MT需要存取提供在彼/彼等波長下之輻射的源。存在用於提供不同波長之輻射之不同類型的源。取決於由源提供之波長，可使用不同類型之輻射產生方法。對於極紫外線(EUV)輻射(例如，1 nm至100 nm)及/或軟X射線(SXR)輻射(例如，0.1 nm至10 nm)，源可使用高階諧波產生(HHG)或上文提及之任何其他類型之源來獲得所要波長之輻射。
圖7展示照射源310之實施例600的簡化示意圖，該照射源可為用於高階諧波產生(HHG)之照射源。關於圖6所描述之度量衡工具中之照射源之特徵中的一或多者亦可在適當時存在於照射源600中。照射源600包含腔室601且經組態以接收具有由箭頭指示之傳播方向的泵送輻射611。此處所展示之泵送輻射611為來自泵送輻射源330之泵送輻射340的實例，如圖6中所展示。泵送輻射611可經由輻射輸入605引導至腔室601中，該輻射輸入可為視情況由熔融矽石或可相當材料製成之檢視區。泵送輻射611可具有高斯或中空(例如，環形)橫向截面輪廓且可入射(視情況聚焦)於腔室601內之氣流615上，該氣流具有由第二箭頭指示之流動方向。氣流615包含氣體壓力高於某值之特定氣體(例如，空氣、氖氣(Ne)、氦氣(He)、氮氣(N 2)、氧氣(O 2)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、二氧化碳及其組合)的小體積，該小體積稱為氣體體積或氣體目標(例如，幾立方mm)。氣流615可為一穩定流。亦可使用諸如金屬電漿(例如，鋁電漿)之其他介質。
照射源600之氣體遞送系統經組態以提供氣流615。照射源600經組態以在氣流615中提供泵送輻射611以驅動發射輻射613之產生。其中產生發射輻射613之至少一大部分的區被稱為相互作用區。相互作用區可自幾十微米(用於緊密聚焦泵送輻射)變化至幾mm或cm (用於適度聚焦泵送輻射)或甚至高達幾公尺(用於極其鬆散聚焦泵送輻射)。氣體遞送系統經組態以提供氣體目標以用於在氣體目標之相互作用區處產生發射輻射，且視情況，照射源經組態以接收泵送輻射並在相互作用區處提供泵送輻射。視情況，氣流615係由氣體遞送系統提供至抽空或幾乎抽空之空間中。氣體遞送系統可包含氣體噴嘴609，如圖6中所展示，該氣體噴嘴包含在氣體噴嘴609之出射平面中之開口617。自開口617提供氣流615。氣體捕獲器用於藉由萃取殘餘氣流且在腔室601內部維持真空或接近真空大氣而將氣流615限制在某一體積中。視情況，氣體噴嘴609可由厚壁管及/或高導熱材料製成以避免歸因於高功率泵送輻射611之熱變形。
氣體噴嘴609之尺寸可想像地亦可用於範圍介於微米大小噴嘴至公尺大小噴嘴的按比例增加或按比例縮小之版本中。此廣泛範圍之尺寸標定來自如下事實：可按比例調整設置使得氣流處之泵送輻射之強度最終處於可對發射輻射有益的特定範圍內，此需要針對可為脈衝雷射之不同泵送輻射能量之不同尺寸標定，且脈衝能量可在數十微焦耳至數焦耳之間變化。視情況，氣體噴嘴609具有較厚壁以減少由可由例如攝影機偵測到之熱膨脹效應引起的噴嘴變形。具有較厚壁之氣體噴嘴可產生變化減少之穩定氣體體積。視情況，照射源包含接近於氣體噴嘴之氣體捕獲器以維持腔室601之壓力。
歸因於泵送輻射611與氣流615之氣體原子的相互作用，氣流615可將使泵送輻射611之部分轉換成發射輻射613，該發射輻射可為圖6中所展示之發射輻射342的實例。發射輻射613之中心軸線可與入射泵送輻射611之中心軸線共線。發射輻射613可具有在X射線或EUV範圍中之波長，其中波長係在0.01 nm至100 nm、視情況0.1 nm至100 nm、視情況1 nm至100 nm、視情況1 nm至50 nm或視情況10 nm至20 nm之範圍內。
在操作中，發射輻射613光束可傳遞通過輻射輸出607，且可隨後藉由照射系統603操控及引導至待檢測以用於度量衡量測之基板，該照射系統可為圖6中之照射系統312的實例。發射輻射613可經導引(視情況聚焦)至基板上之結構。
由於空氣(及實際上任何氣體)很大程度上吸收SXR或EUV輻射，故氣流615與待檢測晶圓之間的體積可經抽空或幾乎抽空。由於發射輻射613之中心軸線可與入射泵送輻射611之中心軸線共線，因此泵送輻射611可需要被阻擋以防止其傳遞通過輻射輸出607且進入照射系統603。此可藉由將圖6中所展示之濾光裝置344併入至輻射輸出607中而進行，該輻射輸出置放於發射光束路徑中且對於泵送輻射不透明或幾乎不透明(例如，對紅外線或可見光不透明或幾乎不透明)但對發射輻射光束至少部分透明。可使用在多個層中組合之鋯或多種材料來製造濾光器。當泵送輻射611具有中空(視情況環形)橫向截面輪廓時，濾光器可為中空(視情況環形)區塊。視情況，濾光器為不垂直且不平行於發射輻射光束之傳播方向，以具有高效泵送輻射濾光。視情況，濾光裝置344包含中空區塊及諸如鋁(Al)或鋯(Zr)膜濾光器之薄膜濾光器。視情況，濾光裝置344亦可包含有效反射發射輻射但不良反射泵送輻射之鏡面，或包含有效透射發射輻射但不良透射泵送輻射之金屬絲網。
本文中描述用以獲得視情況在泵送輻射之高階諧波頻率下之發射輻射的方法、設備及總成。經由程序(視情況使用非線性效應以產生視情況在所提供泵送輻射之諧波頻率下之輻射的HHG)產生之輻射可作為輻射提供於度量衡工具MT中以用於基板之檢測及/或量測。若泵送輻射包含短脈衝(亦即，少數循環)，則所產生輻射未必確切地處於泵送輻射頻率之諧波。基板可為經微影圖案化之基板。經由程序獲得之輻射亦可經提供於微影設備LA及/或微影單元LC中。泵送輻射可為經脈衝輻射，其可在短時間突發內提供高峰值強度。
泵送輻射611可包含具有高於發射輻射之一或多個波長的一或多個波長之輻射。泵送輻射可包含紅外線輻射。泵送輻射可包含具有介於500 nm至1500 nm之範圍內之波長的輻射。泵送輻射可包含具有介於800 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵送輻射可包含具有介於900 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵送輻射可為經脈衝輻射。經脈衝泵送輻射可包含具有在該飛秒範圍內之持續時間之脈衝。
對於一些實施例，發射輻射(視情況高階諧波輻射)可包含具有泵送輻射波長之一或多個諧波。發射輻射可包含在電磁光譜之極紫外線、軟X射線及/或硬X射線部分中之波長。發射輻射613可包含在以下範圍中之一或多者中的波長：小於1 nm、小於0.1 nm、小於0.01 nm、0.01 nm至100 nm、0.1 nm至100 nm、0.1 nm至50 nm、1 nm至50 nm及10 nm至20 nm。
諸如上文所描述之高階諧波輻射之輻射可作為源輻射提供於度量衡工具MT中。度量衡工具MT可使用源輻射以對由微影設備曝光之基板執行量測。該等量測可用於判定基板上之結構之一或多個參數。相比於使用較長波長(例如，可見光輻射、紅外線輻射)，使用在較短波長下(例如，在如上文所描述之波長範圍內所包含的EUV、SXR及/或HXR波長下)之輻射可允許藉由度量衡工具解析結構之較小特徵。具有較短波長之輻射，諸如EUV、SXR及/或HXR輻射，亦可更深地穿透至諸如經圖案化基板之材料中，此意謂基板上之較深層之度量衡為可能的。此等較深層可能不可藉由具有較長波長之輻射到達。
在度量衡工具MT中，源輻射可自輻射源發射且經引導至基板上之目標結構(或其他結構)上。源輻射可包含EUV、SXR及/或HXR輻射。目標結構可反射、透射及/或繞射入射於目標結構上之源輻射。度量衡工具MT可包含用於偵測繞射輻射的一或多個感測器。舉例而言，度量衡工具MT可包含用於偵測正一(+1)及負一(-1)繞射階之偵測器。度量衡工具MT亦可量測經鏡面反射或透射輻射(0階繞射輻射)。用於度量衡之另外感測器可存在於度量衡工具MT中以例如量測另外繞射階(例如，較高階繞射)。
在實例微影度量衡應用中，可使用光學柱將HHG產生之輻射聚焦至基板上之目標上，該光學柱可稱為照射器，其將來自HHG源之輻射轉移至目標。HHG輻射可接著自目標反射，經偵測及處理例如以量測及/或推斷目標之屬性。
氣體目標HHG組態可廣泛地分成三個單獨類別：氣體射流、氣胞及氣體毛細管。圖7描繪實例氣體射流組態，其中當氣體體積被引入至驅動輻射雷射束中時。在氣體射流組態中，驅動輻射與固體部分之相互作用保持為最小值。氣體體積可例如包含垂直於驅動輻射光束之氣體流，其中氣體體積圍封於氣胞內部。在氣體毛細管設置中，容納氣體之毛細管結構之尺寸在側向方向上較小，使得其顯著影響驅動輻射雷射光束之傳播。毛細管結構可例如為空心光纖，其中空心經組態以容納氣體。
氣體射流HHG組態可提供相對自由度來塑形遠場中之驅動輻射光束之空間分佈，此係由於其並不受由氣體毛細管結構強加之限定限制。氣體射流組態亦可具有較不嚴格的對準容限。另一方面，氣體毛細管可提供驅動輻射與氣態介質之增大之相互作用分區，此可最佳化HHG程序。
為了例如在度量衡應用中使用HHG輻射，將HHG輻射與氣體目標下游之驅動輻射分離。對於氣體射流及氣體毛細管組態，HHG輻射與驅動輻射之分離可能為不同的。在兩種狀況下，驅動輻射抑制方案可包含用於自短波長輻射濾出任何剩餘驅動輻射之金屬透射濾光器。然而，在可使用此濾光器之前，驅動輻射之強度應自其在氣體目標處之強度顯著縮減，以免對濾光器造成損壞。可用於此強度縮減之方法對於氣體射流及毛細管組態而不同。對於氣體射流HHG，歸因於聚焦至氣體目標上之驅動輻射光束之形狀及空間分佈(其亦可被稱作空間分佈及/或空間頻率)的相對自由度，此可經工程設計使得在遠場中其沿著短波長輻射傳播之方向具有低強度。遠場中之此空間分離意謂孔徑可用於阻擋驅動輻射且降低其強度。
相比而言，在氣體毛細管結構中，光束在其傳遞通過氣態介質時之空間分佈可主要由毛細管規定。驅動輻射之空間分佈可由毛細管結構之形狀及材料判定。舉例而言，在將空心光纖用作毛細管結構之狀況下，光纖結構之形狀及材料判定支援哪些驅動輻射模式傳播通過光纖。對於大多數標準光纖，所支援之傳播模式產生空間分佈，其中驅動輻射之高強度與HHG輻射之高強度重疊。舉例而言，驅動輻射強度可在遠場中以高斯或接近高斯輪廓為中心。
上文所提及之設備可用於使用以上及/或以下本文中提及之方法實施獲得用於參數推斷之信號，及/或致使方法實施之執行。
對於基於模型之重構，吾人可需要經由校準量測來獲得完整量測系統之知識。此等可包括用於靜態系統參數之離線校準以及用於不同參數之線上校準。此等參數可與樣本參數一起用於前向模型化中。此等樣本參數在前向模型化中浮動，該等樣本參數一些可為所關注參數(POI)，例如在顯影之後及/或在蝕刻之後的疊對、焦點、CD、(3D)邊緣置放誤差(EPE)、側壁角、傾斜角、蝕刻深度、高度、厚度及(3D)輪廓量測，而其他參數可為干擾參數。目標可為使經模擬信號與經量測信號一致且因此獲得最佳地描述量測之POI。此方法具有以下缺點： ●  大量系統知識需要可用以獲得模擬與量測之間的一致性； ●   需要監控波動的系統參數且將其包括於前向模型中； ●   取決於最佳化，針對如奈米片之複雜結構，大量樣本參數(POI及干擾)必須浮動。
對於資料驅動方法，必須訓練大(卷積)神經網路(CNN)或變分自動編碼器(VAE)。在訓練之後，可剖析經量測輸入信號，且報告POI。為了能夠考量複雜樣本結構及量測設置，CNN以及VAE兩者可需要具有大量節點之許多層。因此，必須被訓練的權重之數目易於為約10 6。為了使訓練成功，需要提供大量經標記參考資料。此固有地困難，此係由於簡單模擬並不足夠，因為其並不覆蓋量測系統或樣本結構中之變化的預期範圍。呈例如TEM影像形式之經標記資料亦為昂貴且耗時的。由於CNN及VAE之黑箱模式，用次佳參考資料訓練可能導致錯誤的POI推斷，此為難以偵測的。亦可嘗試用經模擬資料訓練神經網路或VAE以補充可用的經標記參考資料，但在此狀況下感測器校準之挑戰重現。
為了放寬基於模型之重構對以極高精度瞭解量測系統及樣本結構的要求，可使用以下基於混合模型之重構方法，該重構方法係基於基於模型之方法： ●  可在可量測之樣本集中擾動一或多個POI (此亦可經由諸如基板上之空間指紋(fingerprint)之天然變化)。 ●  使用識別資料集中之主導變化的分解方法，例如藉由主分量分析(PCA)或獨立分量分析(ICA)來分解量測資料(例如，偵測器影像)。在以全文引用之方式併入本文中之專利申請案EP21209747.1中給出關於分解方法之更多資訊。 ○   傅立葉分析亦可用於存取主導分量，例如在執行分解之前藉由自相關空間中之深度濾波。在以全文引用之方式併入本文中之WO2021121906A1中給出關於自相關空間技術中之深度濾波之更多資訊。 ○   各PCA/ICA分量係與經量測資料中之變化(POI之擾動)相關聯。若資料集中之多個參數以相關方式變化，則PCA可能無法完美地分裂信號(亦即，分量1= 凹部蝕刻，分量2= 硬遮罩高度)。但此可為可接受的。主分量可始終拾取信號中之主導變化，相比原始偵測器影像，其可更易於與模擬匹配。 ●  對匹配經量測堆疊之標稱堆疊執行模擬，視情況可實際上瞭解經量測堆疊及感測器屬性。可用模擬之輸入(幾何)參數來執行模擬。模擬可僅粗略地表示真實系統。舉例而言，可缺乏來自模擬之細節，如邊緣圓化或線邊緣粗糙度。在模擬中亦可僅粗略地近似感測器屬性，諸如照明光束之光譜權重。然而，與量測資料中相同的主導變化(擾動)可存在於經模擬資料集中。 ●  可以與量測資料(亦即，PCA或ICA)相同或類似的方式應用分解。應注意，此與例如EP2020621A1中所描述之一些其他用途相反，其中衍生自模擬之PCA分量亦用於經量測資料中之資料簡化。 ● 可運算成本函數。成本函數可反映經量測狀況與經模擬狀況之間的各個別分量(視情況PCA分量)依據參數擾動而變化的投影之差。 ，其中i為PCA分量之索引，且j為擾動之索引。可應用額外權重函數 以加速收斂。 ●  合適的最小化演算法可更新模擬之輸入(幾何)參數，且可反覆程序。此最佳化因此僅搜尋量測集中之主導變化，而非經模擬與經偵測原始資料之間的完美匹配。 ● 可遵循反覆重構程序。在一個實例中，PCA/ICA分量之至少一部分(例如，第一或前幾個)包括於最佳化中。一旦模型已粗略收斂，可將一或多個額外分量添加至成本函數且將增加之細節添加至經模擬樣本以得到模型與量測之間的愈來愈詳細的匹配。
一個實施例為使用上文所提及之方法來量測環繞式閘極(GAA)電晶體之側向蝕刻深度。GAA為其中閘極自所有側接觸通道的一經修改電晶體結構。GAA裝置可使用豎直堆疊之奈米片，其由單獨水平片構成，在所有側上由閘極材料包圍。具有不同材料(例如，Si及SiGe層)之交替層的超晶格形成奈米片之基礎。關鍵步驟包括通道釋放蝕刻以移除犧牲層，例如SiGe層。GAA可造成相當大的度量衡挑戰。一個實例為量測具有由不同蝕刻時間引起之不同側向蝕刻深度的不同GAA結構。SXR對蝕刻深度具靈敏度，且實現個別奈米片之監控/控制，而大部分傳統技術僅提供平均屬性。SXR亦可用於硬遮罩高度量測，且可以良好靈敏度及參數去相關觀測到個別蝕刻深度。
一個實施例為使用上文所提及之方法來量測豎直堆疊之奈米片及/或具有不同材料之交替層之側向各自深度。豎直堆疊之奈米片及/或具有不同材料之交替層可為一環繞式閘極(GAA)電晶體、一叉片電晶體(亦被稱作叉片FET)及/或一互補場效電晶體(CFET)的部分。此等結構(GAA、叉片及/或CFET)可具有對可見光量測具有挑戰性之類似輪廓。在整個本發明中提及之應用於GAA之實施例亦可適用於叉片及/或CFET。在叉片情形中，nFET及pFET兩者可整合至同一結構中，其中介電壁可分離nFET與pFET。CFET可被視為GAA之較複雜版本。相比於GAA，在CFET中，nFET及pFET導線兩者可彼此堆疊以減小主動區域覆蓋面積。
實施例可依賴於POI變化，此可能係因為其為需要監控之參數。為了設置粗略標稱模型且判定哪些參數在經量測資料中主要地變化，存取有限參考資料集(諸如實際結構之TEM或截面SEM影像)可幫助確定相關變化參數包括於模型化中，而靜態或隨機偏差可在模型化中被忽略。
此方法之優勢在於，不需要對量測系統進行詳細瞭解或監控，此係因為吾人可假定歸因於稍微不正確設定引起之波動可僅在較高PCA/ICA分量中出現且此等分量未經進一步處理。類似論證亦適用於小樣本結構偏差，該等偏差不必包括於參數掃描中，因為其係在基於完整模型之重構中。相比於全資料驅動方法，不需要具有足夠變化之大量訓練集。經由分解方法趨勢擬合之基於模型之重構使得能夠使用粗略模型及最小(例如)感測器校準。
在一個實施例中，方法為僅將模型擬合至對PCA係數-行為之量測(忽略分量之間的失配以避開繁瑣校準)。
吾人之結果展示方法引起量測與模擬之間的極佳一致且允許重構每量測點及樣本之蝕刻深度。所得波動在預期範圍內。模擬中所需之高度變化亦與晶圓上之預期波動一致。亦觀測到模擬與第二PCA分量之間的一致性。最初兩種方法(基於模型之重構及資料驅動重構)中無一者能夠處理系統知識及有限參考資料之缺乏。
此類基於混合模型之重構的方法之實例展示於圖8中。方法包含將輻射照射至基板上且量測經量測資料且具有一或多個偵測器之步驟801。經量測資料與基板上之一或多個結構中的各者之至少一個量測相關。一或多個結構可為擾動結構(例如，一或多個POI之擾動)。在量測GAA結構之各深度的實例中，擾動可為由不同蝕刻時間引起之不同側向蝕刻深度。可例如在設備之光瞳或影像平面處量測資料。另外及/或替代地，可在與光瞳平面及影像平面不同的平面中量測資料。
方法包含使用分解方法來分解經量測資料以得到多個經量測資料分量之步驟803。分解方法識別經量測資料中之主導變化。舉例而言，分解方法為主分量分析(PCA)或獨立分量分析(ICA)。視情況，傅立葉分析亦可用於存取主導分量，例如在執行分解之前藉由自相關空間中之深度濾波。各PCA/ICA分量係與經量測資料中之變化(一或多個POI之擾動)相關聯。
方法包含將由分解方法產生之經量測資料之分量的至少一部分(例如，第一或前幾個)投影至偵測器信號上之步驟805。
方法包含輸入標稱參數且對標稱堆疊執行模擬之步驟811。標稱參數可包含堆疊參數及/或設備(例如，感測器、偵測器及光學器件)參數。
方法包含基於一或多個結構而獲得與至少一個模擬相關之經模擬資料的步驟813。在步驟813中，可模擬多個擾動堆疊(例如，一或多個POI之擾動)以獲得經模擬資料。在量測GAA結構之側向各深度的實例中，擾動可為不同側向蝕刻深度。在一個實例中，模擬係進一步基於至少一個量測。
方法包含使用分解方法來分解經模擬資料以得到多個經模擬資料分量之步驟815。分解可以與步驟803中相同或類似的方式進行。
方法包含將由分解方法產生之經模擬資料之分量的至少一部分(例如，第一或前幾個)投影至偵測器信號上之步驟817。步驟817可以與步驟805中相同或類似的方式進行。視情況，步驟817將PCA分量之至少一部分(例如，第一或前幾個)投影於4個偵測器信號上。
方法包含運算成本函數之步驟807。成本函數可反映經量測資料與經模擬資料之間的各個別分量依據參數擾動而變化的投影之差。
方法包含獲得用於各參數擾動之平均投影之步驟809。在量測GAA結構之側向各深度的實例中，步驟807可獲得各側向蝕刻深度之平均投影。
方法包含移位及或縮放分量以達成經模擬資料與經量測資料之結果之間的最優匹配之步驟819。
方法包含在經模擬資料分量之至少一部分(例如，第一或前幾個)與經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配的步驟810。
方法包含視情況在4個點中評估擬合之最小平方成本的步驟823。
方法包含使用合適的最小化演算法更新模擬之輸入(幾何)參數之步驟821。程序可經由反覆重構過程反覆，例如將步驟823之結果饋入至步驟813。
在圖8之步驟之後，推斷/提取基板之特徵。特徵可為POI。特徵可為上文提及之製造程序，視情況半導體製造程序，視情況微影程序及/或蝕刻程序之參數。基板之特徵包含基板上之結構之參數/特徵。
在圖8中，所有步驟為可選的，且吾人可選擇步驟之至少一部分以用於度量衡應用。舉例而言，步驟809、810、811及819中之一或多者可為可選的且被跳過。
圖8A展示移除可選步驟之此類基於混合模型之重構的實例方法。作為將輻射照射至步驟801之基板上以獲得經量測資料之替代方案，經量測資料亦可以其他方式獲得。方法包含使用分解方法來分解經量測資料以得到多個經量測資料分量之步驟803。亦獲得813且分解815經模擬資料，如上文所闡述。在步驟807中，針對經量測及經模擬資料分量運算成本函數，以便使經模擬資料分量之至少一部分與經量測資料分量之至少一部分匹配。匹配可包含於步驟807中，且無需在圖8之單獨步驟810中闡明。基於成本函數，經模擬資料可經移位且縮放以達成較接近匹配。
圖8B展示包括一些方法步驟之另一實例方法，該等方法步驟可替代地或另外用於圖8及圖8A中所闡明之方法。在步驟802中，獲得經量測資料。根據上文所描述之步驟803分解經量測資料。類似地獲得813且分解815經模擬資料，如上文所闡述。判定807成本函數，且用於更新(例如，縮放及/或移位)經模擬資料以達成匹配。可接著將經更新經模擬資料提供為所獲得資料且將其分解以供進一步匹配。此可為反覆程序。一旦匹配程序完成，可基於經匹配經模擬資料提取825基板及/或基板上之結構之一或多個特徵。
計算成本函數及更新經模擬資料分量以便使經模擬資料分量與經量測資料分量匹配(亦即，藉由縮減成本函數)之程序可為反覆程序，如由圖8、圖8A及圖8B中之箭頭所描繪。匹配程序可包含使用最小化演算法以用於藉由調適/縮放經模擬資料而縮減成本函數之大小。
在一個實施例中，用於獲得經量測資料之輻射(量測輻射)可包含硬X射線或軟X射線輻射中之一者或兩者。亦即，量測輻射可包含介於0.01 nm至50 nm、視情況0.01 nm至20 nm、視情況1 nm至10 nm、且視情況10 nm至20 nm之範圍內的一或多個波長。對於上文所提及之方法，使用HXR及/或SXR相對於較長波長光(例如，可見光)之優點：1.對於較短波長光，信號資訊更豐富，因為存在有助於獲得較高靈敏度之傳播階；2.在HXR及/或SXR信號中存在極佳去相關，此在可見光區中不能很好地工作。
經量測資料可包含由一或多個偵測器捕捉之繞射輻射。輻射可已由待量測基板上之結構繞射。輻射可已在反射、透射中或在反射及透射兩者中繞射。在一些實例中，結構可為度量衡目標。結構可包含一或多個繞射光柵。
實施例可包括一種其上儲存有電腦程式產品之電腦可讀記錄媒體，該電腦程式產品包含用於使處理器執行上文提及之方法之控制步驟的機器可讀指令。實施例可包括一種非暫時性電腦程式產品，其包含其中之機器可讀指令，指令在由電腦系統執行時經組態以使得電腦系統至少引起上文提及之方法之執行。實施例可包括一種含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令描述光學度量衡方法、POI推斷方法、基於模型之重構方法及/或分析量測以獲得關於微影程序或其他製造程序之資訊的方法。實施例可包含含有描述方法之機器可讀指令或資料之一或多個序列的電腦程式碼。舉例而言，此電腦程式或程式碼可在圖6之設備中之單元MPU及/或圖3之控制單元CL內執行。亦可提供經儲存有此電腦程式或程式碼之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟等等)。在屬於例如圖6中所展示之類型之現有度量衡設備已經在生產中及/或在使用中的情況下，可藉由提供經更新電腦程式產品來實施本發明之實施例，該經更新電腦程式產品用於使得處理器執行本文中所描述之方法中之一或多者。電腦程式或程式碼可視情況經配置以控制光學系統、基板支撐件及類似者以執行量測對合適複數個目標之微影程序或其他製造程序之參數的方法。電腦程式或程式碼可更新微影或其他製造程序及/或度量衡配方以用於另外基板之量測。電腦程式或程式碼可經配置以控制(直接地或間接地)微影設備或例如蝕刻器之其他製造設備，以用於另外基板之圖案化及處理。
照射源可經提供於例如度量衡設備MT、檢測設備、微影設備LA及/或微影單元LC中。
用於執行量測之發射輻射之屬性可影響所獲得量測之品質。舉例而言，輻射光束之橫向光束輪廓(截面)的形狀及大小、輻射之強度、輻射之功率譜密度等可影響由輻射執行之量測。因此，具有提供具有引起高品質量測之屬性之輻射的源係有益的。
為了清楚起見，EP2020621A1中所提及之方法在圖10中展示為流程圖。本發明之一個實施例亦僅出於比較目的而展示為圖11中之第二流程圖。在本發明之實施例中，當同一分解方法用於不同資料時，獲得不同資料分量，亦即不同分解結果。分解結果定義為應用於資料上之分解方法的結果。在EP2020621A1中，分解量測光譜(亦即，經量測資料)係基於計算光譜(亦即，經模擬資料)之分量(亦即，資料分量)，而非彼此獨立地分解量測光譜及計算光譜。在EP2020621A1中，獲得相同資料分量，亦即相同分解結果，此意謂經模擬資料分量與經量測資料分量之間不存在失配/差。EP2020621A1中提及之方法與本發明之實施例之間存在顯著差異：本發明之實施例允許藉由吸收經模擬資料之分解分量之不準確度而使量測與不準確模型匹配。
諸如影像之信號可使用共變異數矩陣之奇異值分解方法(SVD)來分解。SVD可將信號之相關部分與存在於信號或影像中之雜訊及/或干擾參數解耦。可將SVD之主導分量(亦即，與最大奇異值相關之分量)指派給信號之解釋信號中之最變化的部分。舉例而言，若量測之設計之主要變化為疊對(OVL)變化，則SVD之第一(最大)分量可最可能與相關於疊對OVL之變化相關。此可係因為疊對可為對信號之改變的最大促成因素。此第一分量可接著用於推斷關於信號或影像之知識。SVD亦可用於清除信號。
雖然SVD為強大工具，但其不使用先驗資訊。舉例而言，影像之先驗資訊之一個來源為偵測器像素彼此之間的關係。SVD可考量偵測器上之所有像素的相關性，該偵測器提供待分解之信號。可考量像素之間的相關性，而不管彼等像素相對於彼此之位置。然而，實際上，偵測器上之一些像素與一些像素之相關性可高於其他像素(例如，鄰近像素、在相關頻率下沿著週期性重複圖案之像素等)。將需要藉由考量關於信號之實體資訊來改良SVD方法。因此，本文中提議基於經量測設置之實體屬性僅考量共變異數矩陣中之預期關係之彼等元素。作為簡單實例，吾人可僅查看可與經施加輻射源之已知光譜之峰值相關的經記錄繞射圖案中之像素。可假定不與彼等峰值相關之任何像素僅記錄雜訊，且可在分解中先驗地捨棄。
先驗資訊可用於判定相關性之實例情形係如下：實例軟X射線(SXR)工具可同時使用多個波長來曝光目標。歸因於所使用之HHG源，此多波長曝光可例如為可能的，該HHG源產生位於約12至18 nm之間的驅動雷射之較高諧波範圍，從而產生富資訊信號。因此，寬帶SXR輻射可在單次發射中提供深度資訊。來自源之輻射可自目標結構繞射，其中繞射角可取決於輻射之波長。歸因於此波長相依定位，(像素化)偵測器處之觀測到的光點可與諧波及波長相關。與特定波長相關之一對繞射階僅彼此相關且不與其他繞射輻射相關。此外，與不同諧波(亦即，波長)相關之繞射信號不應相關。因此，考量此基於實體之資訊對於入射於全偵測器上之信號的分解可為有益的。更一般而言，在執行分解時，考量關於偵測器、輻射、結構、基板及/或設置之任何其他特徵的先驗資訊時，可提供優勢。
本文中描述用於使用表示關於用於獲得經量測資料之度量衡設置之實體資訊的權重矩陣而調適經量測資料之奇異值分解之方法。實體資訊亦可被稱作至少一個量測之屬性。
圖9描繪一種方法，其包含獲得902與由量測設備進行之至少一個量測相關的經量測資料，該量測設備經組態以將輻射輻照至基板上之一或多個結構中的各者上。在步驟904中，可基於至少一個量測之一或多個屬性而判定權重矩陣。可將權重矩陣應用906於經量測資料。將權重矩陣應用於經量測資料可基於至少一個量測之一或多個屬性而與經量測資料有相關性。在步驟908中，使用分解方法(如上文所闡述)分解經量測資料以獲得多個經量測資料分量。獲得910與基於一或多個結構之至少一個模擬相關的經模擬資料，且使用與經量測資料之分解方法相同的分解方法來分解912以獲得多個經模擬資料分量。在步驟914中，執行經模擬資料分量之至少一部分與經量測資料分量之至少一部分之間的匹配程序。一旦經模擬資料分量之至少一部分與經量測資料分量之至少一部分匹配，便可基於匹配提取916基板之特徵。可基於匹配之經模擬資料分量及/或基於經模擬資料而提取特徵。
至少一個量測之屬性可包含與基板上之結構相關的經量測資料之一或多個經量測參數。經量測資料之一或多個經量測參數可例如包含用於輻射參數之疊對、調平、輪廓量測、對準、關鍵尺寸、劑量、偏振及/或相干資訊。舉例而言，一或多個量測參數可包含量測設備之一或多個屬性。一或多個量測參數可例如包含用於輻照基板之輻射之一或多個屬性。輻射之一或多個屬性可例如包含波長、強度分佈及/或光束形狀。一或多個量測參數可例如包含基板之一或多個屬性。
在將權重矩陣應用於經量測資料之後，如上文所描述，權重矩陣亦可以相應的方式應用於經模擬資料。亦即，可在經模擬資料之分解之前將權重矩陣應用於經模擬資料。
將權重矩陣應用於奇異值分解可涉及判定用於經量測資料之共變異數矩陣，且將權重矩陣應用於共變異數矩陣以獲得經加權共變異數矩陣。可接著對經加權共變異數矩陣執行奇異值分解，使得基於奇異值分解而獲得多個經量測資料分量。
可如下執行考量量測之一或多個屬性的實例奇異值分解： 1) ，其中X =量測資料， 資料為圍繞平均值之中心Z。 2) 共變異數矩陣C由中心資料產生。 3) 權重矩陣W經判定且應用於共變異數矩陣。選擇最接近正定矩陣作為C new。 4) 執行C new之奇異值分解。 5) ，其中 且其中N =大小(U) 選擇數目K之特徵向量。 6) 分解之分量係基於所選擇特徵向量而定義。 在以上實例分解中，步驟3基於上文所描述之權重矩陣而添加權重。
基於經匹配之經模擬資料及/或經模擬資料分量而提取特徵825、916可基於一或多個全域及/或局域最佳化演算法。此可例如基於用於最小化成本函數以達成經量測及經模擬資料分量之匹配的演算法。
在實例實施中，可獲得疊對經量測資料，且可獲得經模擬疊對資料。經模擬資料可已經由模擬獲得，該模擬經設置為表示經由其獲得經量測資料之量測。經量測資料可包含由一或多個偵測器捕捉之繞射輻射。對應地，模擬可輸出經模擬繞射影像，該等經模擬繞射影像可形成經模擬資料。在實例設置中，繞射圖案可形成單線(例如，水平線)，不同繞射階沿著該單線並排置放。在一些情況下，該線可為彎曲的。該線之彎曲可為平緩的，使得繞射圖案維持主導方向。
可使用標準方法預處理經模擬資料。在一個實例預處理步驟中，二維(2D)經模擬繞射影像可減少至一維(1D)資料。此可例如藉由將沿著豎直軸線之2D繞射影像求和來達成。求和可具有沿著2D影像之豎直方向之繞射輻射之強度。在此上下文中，豎直可理解為意謂在垂直於形成繞射圖案所沿著之主導方向(水平)的方向上。
在1D表示中，可存在峰值。基於繞射圖案之物理知識，不同峰值可與差異波長及/或波長範圍相關聯。若基於1D影像執行奇異值分解，則1D表示之每一像素/資料點將被視為與1D表示中之每一其他像素/資料點有關。此意謂將基於信號中之每一像素之間的共變異數而執行分解。然而，基於繞射圖案之物理知識，吾人知曉一些區域係相關的，而其他區域不具有相關性(例如，零繞射階之相對側上的正及負繞射階對可能相關)。具有僅考量似乎相關之像素之間的相關性之分解可為較佳的。
為了使用關於繞射圖案之此物理知識，可判定在數學上捕捉沿著1D表示中之位置之相關階之間的關係之權重矩陣。此權重矩陣可例如經由點積應用於共變異數矩陣。可照常執行SVD程序之其餘部分。所得分解可考量繞射階之基於位置之相關性。
將繞射信號之先驗知識添加至分解方法之可能優勢為可促進對資料之解譯。添加如本文中所提議之先驗知識及其所得可解譯性可允許僅選擇信號中對應於資料中之一或多個所關注點的彼等部分。此可有助於資料之去雜訊。另外及/或替代地，此可促進小規模效應之分析，例如藉由抑制資料中可見之較大改變及聚焦於所關注之一或多個較小改變。較大改變可例如為與干擾參數之改變相關聯之改變。
經加權共變異數之經改良相關性可意謂可對簡化/清除信號執行更有意義的推斷。所得改良分解可用於信號解譯。舉例而言，具有最大貢獻值之分量可提供哪些效應最強之指示。此等分量可被稱作主要分量。此等主要分量可為(在數學上)反轉回偵測器空間，其中其可為可解譯的。基於此解譯，可執行經量測資料之特徵之推斷，例如特徵提取。
在後續經編號條項中揭示另外實施例： 1.一種度量衡方法，其包含： 獲得與由量測設備進行之至少一個量測相關的經量測資料，該量測設備經組態以將輻射輻照至基板上之一或多個結構中的各者上； 使用分解方法來分解該經量測資料以獲得多個經量測資料分量； 基於該一或多個結構而獲得與至少一個模擬相關之經模擬資料； 使用該分解方法來分解該經模擬資料以獲得多個經模擬資料分量； 在該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配；及 基於該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分的該匹配而提取該基板之一特徵。 2.如條項1之度量衡方法，其中該一或多個結構包含具有不同材料之豎直堆疊交替層。 3.如條項1或2之度量衡方法，其中該一或多個結構包含奈米片結構；且視情況其中該等奈米片結構包含於環繞式閘極(GAA)電晶體、叉片及/或互補場效電晶體(CFET)內。 4.如任一前述條項之度量衡方法，其中該特徵為半導體製造程序之參數，視情況為微影程序及/或蝕刻程序之參數。 5.如任一前述條項之度量衡方法，其中該特徵包含側向各深度。 6.如任一前述條項之度量衡方法，其中在該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配的該步驟進一步包含將來自該等經模擬資料分量及該等經量測資料分量兩者之一或多個分量添加至該匹配中。 7. 如任一前述條項之度量衡方法，其進一步包含： 將輻射輻照至該基板上。 8. 如前述條項中任一項之方法，其中該模擬係進一步基於該至少一個量測。 9. 如前述條項中任一項之方法，其中該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間的該匹配包含反覆程序。 10.   如前述條項中任一項之方法，其中該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間的該匹配包含使用最小化演算法。 11.   如前述條項中任一項之方法，其中該經量測資料包含繞射輻射。 12.   如條項11之方法，其中該繞射輻射已在反射及/或透射中由該基板上之該一或多個結構繞射。 13.   如前述條項中任一項之方法，其中該分解方法包含傅立葉分析。 14.   如前述條項中任一項之方法，其中在執行該傅立葉分析之前執行自相關空間中之深度濾波。 15.   如前述條項中任一項之方法，其中該輻射包含介於0.01 nm至50 nm、視情況0.01 nm至20 nm、視情況1 nm至10 nm、且視情況10 nm至20 nm之範圍內的一或多個波長。 16.   如任一前述條項之方法，其進一步包含： 基於該至少一個量測之一或多個屬性而判定權重矩陣；及 將該權重矩陣應用於該經量測資料，其中將該權重矩陣應用於該經量測資料基於該至少一個量測之該一或多個屬性而將相關性添加至該經量測資料。 17.   如條項16之方法，其中該至少一個量測之該一或多個屬性包含該經量測資料之一或多個經量測參數。 18.   如條項17之方法，其中該一或多個經量測參數包含疊對、調平、輪廓量測、對準、關鍵尺寸、焦點及/或劑量。 19.   如條項16至18中任一項之方法，其中該至少一個量測之該一或多個屬性包含該量測設備之一或多個屬性。 20.   如條項16至19中任一項之方法，其中該至少一個量測之該一或多個屬性包含用於輻照該基板之該輻射之一或多個屬性。 21.   如條項20之方法，其中該輻射之該一或多個屬性包含波長、強度分佈及/或光束形狀。 22.   如條項16至21中任一項之方法，其中該至少一個量測之該一或多個屬性包含該基板之一或多個屬性。 23.   如條項16至22中任一項之方法，其進一步包含： 將該權重矩陣應用於該經模擬資料。 24.   如條項16至23中任一項之方法，其中該分解方法包含： 判定用於該經量測資料之共變異數矩陣； 將該權重矩陣應用於該共變異數矩陣以獲得經加權共變異數矩陣； 對該經加權共變異數矩陣執行奇異值分解；及 基於該奇異值分解而獲得該多個經量測資料分量。 25.   一種度量衡方法，其包含： 將輻射照射於基板上； 獲得與該基板上之一或多個結構中的各者之至少一個量測相關的經量測資料； 使用分解方法來分解該經量測資料以獲得多個經量測資料分量； 基於該一或多個結構獲得與至少一個模擬相關之經模擬資料； 使用該分解方法來分解該經模擬資料以獲得多個經模擬資料分量； 在該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配；及 基於該經模擬資料而提取該基板之特徵。 26.一種非暫時性電腦程式產品，其包含其中之機器可讀指令，該等指令在由電腦系統執行時經組態以使得該電腦系統至少引起如條項1至25中任一項之方法的執行。 27.一種處理器及相關儲存媒體，該儲存媒體包含如條項26之非暫時性電腦程式，使得該處理器可操作以執行如條項1至25中任一項之方法。 28.一種度量衡裝置，其包含如條項27之處理器及相關儲存媒體以便可操作以執行如條項1至25中任一項之方法。 29.一種微影單元，其包含如條項27之處理器及相關儲存媒體以便可操作以執行如條項1至25中任一項之方法。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。
儘管可在本文中特定地參考在微影設備之內容背景中之實施例，但實施例可用於其他設備中。實施例可形成遮罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件之任何設備之部分。此等設備通常可稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。
儘管可在本文中特定地參考在檢測或度量衡設備之內容背景中之實施例，但實施例可用於其他設備中。實施例可形成遮罩檢測設備、微影設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件的任何設備之部分。術語「度量衡設備」(或「檢測設備」)亦可指檢測設備或檢測系統(或度量衡設備或度量衡系統)。例如包含實施例之檢測設備可用於偵測基板之缺陷或基板上之結構之缺陷。在此類實施例中，基板上之結構之所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之非所需結構之存在。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景下對實施例之使用，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下不限於光學微影且可用於其他應用(例如，壓印微影)中。
雖然上文所描述之目標或目標結構(更一般而言，基板上之結構)為出於量測之目的而特定設計及形成的度量衡目標結構，但在其他實施例中，可對作為在基板上形成之裝置之功能性部分的一或多個結構量測所關注屬性。許多裝置具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語結構、目標光柵及目標結構不要求已特定針對正執行之量測來提供結構。另外，度量衡目標之節距可接近於散射計之光學系統的解析度極限或可能更小，但可能比目標部分C中之藉由微影程序製得的典型非目標結構(視情況產品結構)之尺寸大得多。實務上，可使目標結構內之疊對光柵之線及/或空間包括在尺寸上類似於非目標結構之較小結構。
雖然上文已描述特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。上文描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，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。
儘管特別提及「度量衡設備/工具/系統」或「檢測設備/工具/系統」，但此等術語可指相同或類似類型之工具、設備或系統。例如，包含本發明之實施例的檢測或度量衡設備可用於判定基板上或晶圓上之結構的特性。例如，包含本發明之實施例的檢測設備或度量衡設備可用於偵測基板之缺陷或基板上或晶圓上之結構的缺陷。在此類實施例中，基板上之結構的所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非所需結構之存在。
儘管特別參考HXR、SXR及EUV電磁輻射，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下可藉由所有電磁輻射來實踐，該等電磁輻射包括無線電波、微波、紅外線、(可見)光、紫外線、X射線及γ射線。
雖然上文已描述特定實施例，但應瞭解，一個實施例中之特徵中之一或多者亦可存在於不同實施例中，且亦可組合兩個或多於兩個不同實施例中的特徵。
2:寬帶輻射投影機 4:光譜儀偵測器 5:輻射 6:光譜 8:輪廓 10:輻射 11:透射輻射 302:度量衡設備/檢測設備 310:照明源/輻射源 312:照明系統/照明光學器件 314:參考偵測器 315:信號 316:基板支撐件 318:偵測系統 320:度量衡處理單元/處理器 330:泵送輻射源 332:氣體遞送系統 334:氣體供應件 336:電源 340:第一泵送輻射 342:經濾光光束 344:濾光裝置 350:檢測腔室 352:檢測腔室 356:聚焦光束 360:反射輻射 372:位置控制器 374:感測器 382:光譜資料 397:繞射輻射/繞射光 398:偵測系統 399:信號 600:照明源 601:腔室 603:照明系統 605:輻射輸入 607:輻射輸出 609:氣體噴嘴 611:泵送輻射 613:發射輻射 615:氣流 617:開口 801:步驟 803:步驟 805:步驟 807:步驟 809:步驟 810:步驟 811:步驟 813:步驟 815:步驟 817:步驟 819:步驟 821:步驟 823:步驟 825:步驟 902:步驟 904:步驟 906:步驟 908:步驟 910:步驟 912:步驟 914:步驟 916:步驟 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 CL:電腦系統 DE:顯影器 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IF:位置量測系統 IL:照射系統 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載區 LC:微影單元 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化裝置 MT:度量衡工具/散射計 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PEB:曝光後烘烤步驟 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理單元 PW:第二定位器 RO:機器人 S:光點 SC:旋塗器 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SCS:監督控制系統 SO:輻射源 T:遮罩支撐件 Ta:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件
現將參看隨附示意圖作為實例來描述實施例，其中： -  圖1描繪微影設備之示意性概觀； -  圖2描繪之微影單元示意性概觀； -  圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； -  圖4示意性地繪示散射量測設備； -  圖5示意性地繪示透射散射量測設備； -  圖6描繪其中使用EUV及/或SXR輻射之度量衡設備之示意性表示； -  圖7描繪照射源之簡化示意圖； -  圖8包含本發明之另外實施例中之步驟的流程圖； -  圖8A包含本發明之另外實施例中之步驟的另外流程圖； -  圖8B包含本發明之另外實施例中之步驟的另外流程圖；且 -  圖9包含在考量至少一個量測之屬性的度量衡方法中之步驟的另一流程圖。 -  圖10包含展示EP2020621A1中提及之方法的流程圖，如下文在段落[0077]中所陳述。 -  圖11包含展示本發明之一實施例中之方法的流程圖。
801:步驟
803:步驟
805:步驟
807:步驟
809:步驟
810:步驟
811:步驟
813:步驟
815:步驟
817:步驟
819:步驟
821:步驟
823:步驟

Claims (15)

  1. 一種度量衡方法，其包含： 獲得與由一量測設備進行之至少一個量測相關的經量測資料，該量測設備經組態以將輻射輻照至一基板上之一或多個結構中的各者上； 使用一分解方法來分解該經量測資料以獲得多個經量測資料分量； 基於該一或多個結構而獲得與至少一個模擬相關之經模擬資料； 使用該分解方法來分解該經模擬資料以獲得多個經模擬資料分量，其中在該等經模擬資料分量與該等經量測資料分量之間存在一失配； 在該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間進行匹配；及 基於該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分的該匹配而提取該基板之一特徵。
  2. 如請求項1之方法，其中該一或多個結構包含具有不同材料之豎直堆疊交替層。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該一或多個結構包含奈米片結構；且視情況其中該等奈米片結構包含於一環繞式閘極(GAA)電晶體、一叉片及/或一互補場效電晶體(CFET)內。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該特徵為一半導體製造程序之一參數，視情況為一微影程序及/或一蝕刻程序之一參數。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該特徵包含側向各自深度。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該模擬係進一步基於該至少一個量測。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間的該匹配包含一反覆程序。
  8. 如請求項1或2之方法，其中該等經模擬資料分量之至少一部分與該等經量測資料分量之至少一部分之間的該匹配包含使用一最小化演算法。
  9. 如請求項1或2之方法，其中該經量測資料包含繞射輻射。
  10. 如請求項1或2之方法，其中該分解方法包含傅立葉分析(Fourier analysis)。
  11. 如請求項1或2之方法，其中在執行該傅立葉分析之前執行自相關空間中之深度濾波。
  12. 如請求項1或2之方法，其進一步包含： 基於該至少一個量測之一或多個屬性而判定一權重矩陣；及 將該權重矩陣應用於該經量測資料，其中將該權重矩陣應用於該經量測資料基於該至少一個量測之該一或多個屬性而將一相關性添加至該經量測資料。
  13. 一種非暫時性電腦程式產品，其包含其中之機器可讀指令，該等指令在由一電腦系統執行時經組態以使得該電腦系統至少引起如請求項1至12中任一項之方法之執行。
  14. 一種處理器及相關儲存媒體，該儲存媒體包含如請求項13之非暫時性電腦程式產品，使得該處理器可操作以執行如請求項1至12中任一項之方法。
  15. 一種度量衡裝置，其包含如請求項14之處理器及相關儲存媒體以便可操作以執行如請求項1至12中任一項之方法。
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