TWI636339B - 用於微影程序中特徵化失真的方法、微影設備、微影單元及電腦程式 - Google Patents

用於微影程序中特徵化失真的方法、微影設備、微影單元及電腦程式 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種在一微影程序中特徵化失真之方法，及相關聯設備。該方法包含獲得對應於一基板上之複數個量測部位之量測資料，該量測資料包含對複數個基板執行之量測，且包含針對該等量測部位中之每一者而對該等基板中之一或多者執行之一或多個量測。針對該等量測部位中之每一者，自在彼量測部位處執行之該等量測判定表示一品質度量之一第一品質值及表示一雜訊度量之一雜訊值。該方法進一步包含判定複數個失真參數，每一失真參數經組態以特徵化該品質度量中之一系統性失真；自該第一品質值及自該雜訊值判定該等失真參數之一統計顯著性；及由經判定為統計學上顯著之該等失真參數來參數化該系統性失真。

Description

用於微影程序中特徵化失真的方法、微影設備、微影單元及電腦程式
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之量度衡方法及設備，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
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)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(其替代地被稱為光罩或倍縮光罩)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，單個基板將含有經順次地圖案化之相鄰目標部分之網路。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。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，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(器件中兩個層之對準準確度之量度)之特殊化工具。可依據兩個層之間的未對準程度來描述疊對，例如，對為1奈米之經量測疊對之參考可描述兩個層未對準達1奈米之情形。 最近，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導引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次反射角下之強度；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「光譜(spectrum)」。可藉由各種技術來執行對所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標之重新建構；庫搜尋；及主成分分析。 由習知散射計使用之目標為相對大的(例如，40微米×40微米)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，為了將目標之大小縮減(例如)至10微米乘10微米或更小(例如)使得其可定位於產品特徵當中而非定位於切割道中，已提議使光柵小於量測光點(亦即，光柵填充過度)之量度衡。通常使用暗場散射量測來量測此等目標，其中阻擋零階繞射(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中發現暗場量度衡之實例，該等專利申請案之文件的全文特此以引用之方式併入。專利公開案US20110027704A、US20110043791A及US20120242970A已描述技術之進一步開發。所有此等申請案之內容亦以引用之方式併入本文中。使用繞射階之暗場偵測的基於繞射之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。目標可包含可在一個影像中量測之多個光柵。 在已知量度衡技術中，藉由在某些條件下量測疊對目標兩次，同時旋轉疊對目標或改變照明模式或成像模式以分別獲得-1及+1繞射階強度來獲得疊對量測結果。關於給定疊對目標之強度不對稱性(此等繞射階強度之比較)提供目標不對稱性(亦即，目標中之不對稱性)之量測。疊對目標中之此不對稱性可用作疊對誤差(兩個層之不當未對準)之指示符。 半導體處理裝備(例如，微影、蝕刻、烘烤、拋光及退火)可引入圖案化效能(疊對、CD、焦點等等)之失真，該等失真可由依據數個失真參數描述失真之「指紋」特徵化。取決於所使用之模型及所進行量測之數目，失真參數之數目可在(例如)幾十至一千多之間變化。用於模型化指紋之失真參數之數目為進行充分量測以充分地抑制雜訊所花費之時間與提供充分的失真參數以恰當地描述指紋之間的平衡。將需要提供指紋之較有效參數化以用於程序校正。
在一第一態樣中，本發明提供一種在一微影程序中特徵化失真之方法，該方法包含： 獲得對應於一基板上之複數個量測部位之量測資料，該量測資料包含對複數個基板執行之量測，且包含針對該等量測部位中之每一者而對該等基板中之一或多者執行之一或多個量測； 針對該等量測部位中之每一者自在彼量測部位處執行之該等量測判定表示一品質度量之一第一品質值及表示一雜訊度量之一雜訊值； 判定複數個失真參數，每一失真參數經組態以特徵化該品質度量中之一系統性失真； 自該第一品質值及自該雜訊值判定該等失真參數之一統計顯著性；及 自經判定為統計學上顯著之該等失真參數來參數化該系統性失真。 本發明進一步提供一種可操作以執行該第一態樣之該方法之微影設備或微影單元。 本發明進一步提供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執行於適合之處理器控制之設備上時，致使該處理器控制之設備執行該第一態樣之該方法，且一電腦程式載體包含此電腦程式。該處理器控制之設備可包含前述微影設備或微影單元。 下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之另外特徵及優點，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特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
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之實例環境。 圖1在200處將微影設備LA展示為實施高容量微影製造程序之工業設施之部分。在本實例中，製造程序經調適用於在基板(諸如，半導體晶圓)上之半導體產品(積體電路)之製造。熟習此項技術者將瞭解，可藉由以此程序之變體處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產僅僅用作現今具有巨大商業意義之實例。 在微影設備(或簡稱為「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，每一基板到訪量測站及曝光站以具有經施加之圖案。舉例而言，在光學微影設備中，投影系統用於使用經調節輻射及投影系統將產品圖案自圖案化器件MA轉印至基板上。此係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像而進行。 本文中所使用之術語「投影系統」應被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。圖案化MA器件可為將圖案賦予至藉由圖案化器件透射或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。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器件之支撐件及定位系統協作以跨越基板將所要圖案施加至許多目標部分。可使用可程式化圖案化器件來代替具有固定圖案之倍縮光罩。輻射(例如)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。本發明亦適用於其他類型之微影程序，例如(例如)藉由電子束之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收納基板W及倍縮光罩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將被實現為具有許多子單元之系統，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處處理基板以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，歸因於在產生標記時之不準確度且亦歸因於基板貫穿其處理而發生之變形，標記偏離理想柵格。因此，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跨越基板區域之許多標記之位置(在設備將以極高準確度印刷正確部位處之產品特徵的情況下)。設備可為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。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，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的相當大增加。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「微影單元」或「微影叢集」之部分，該「微影單元」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以用於藉由設備200進行圖案化。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至實體抗蝕劑圖案中。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件設備轉移至下一設備。通常被集體地稱作塗佈顯影系統(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，不同設備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。 一旦已在微影單元中施加並顯影圖案，就將經圖案化基板220轉移至其他處理設備(諸如在222、224、226處說明)。廣泛範圍之處理步驟係由典型製造設施中之各種設備實施。為實例起見，此實施例中之設備222為蝕刻站，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造真實器件，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。 眾所周知，半導體器件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器件結構。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在另一設備中完全地被處理之基板。類似地，取決於所需處理，離開設備226之基板232可返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可被預定用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送用於切塊及封裝之成品產品。 產品結構之每一層需要一組不同程序步驟，且用於每一層處之設備226可在類型方面完全地不同。此外，即使在待由設備226應用之處理步驟在大型設施中標稱地相同的情況下，亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟226之若干假設相同的機器。此等機器之間的設定或故障之小差異可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於每一層相對共同之步驟，諸如蝕刻(設備222)，亦可藉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，器件製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數上要求極高的一些層相比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類型微影工具中，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波長輻射予以曝光。 為了正確且一致地曝光由微影設備曝光之基板，可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，經定位有微影單元LC之製造設施亦可包括一或多個量度衡系統。量度衡系統可包括獨立量度衡設備MET 240及/或整合式量度衡設備IM 207。獨立量度衡設備MET 240收納已在微影單元中處理之基板W中的一些或全部以用於離線執行量測。整合式量度衡設備IM 207執行線內量測且整合至塗佈顯影系統中以緊接在曝光之後收納及量測基板W中之一些或全部。將量度衡結果直接或間接地提供至監督控制系統(SCS) 238。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量度衡以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。 現代微影生產設施中之量度衡設備的常見實例為散射計，例如，角解析散射計或光譜散射計，且其可通常應用於在設備222中之蝕刻之前量測220處之經顯影基板之屬性。在使用獨立量度衡設備240及/或整合式量度衡設備207之情況下，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，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板220的機會。如亦眾所周知，可使用來自設備240之量度衡結果242以藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 206隨著時間而進行小調整來維持微影叢集中之圖案化操作之準確效能，藉此最小化製成規格外之產品且需要重工之風險。當然，量度衡設備240及/或其他量度衡設備(未圖示)可經應用以量測經處理基板232、234及傳入基板230之屬性。 圖2之(a)中展示量度衡設備。獨立量度衡設備240及/或整合式量度衡設備207可包含(例如)此量度衡設備或任何其他合適量度衡設備。圖2之(b)中更詳細地說明目標T及用以照明該目標之量測輻射的繞射射線。所說明之量度衡設備屬於被稱為暗場量度衡設備之類型。量度衡設備可為獨立器件，或併入於(例如)量測站處之微影設備LA中抑或微影單元LC中。貫穿該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)發射之光由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15導引至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列進行配置。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，且同時允許接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之，可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中在透鏡12與14之間插入適合形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板13具有不同形式(被標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。本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自僅為描述起見而被指定為「北」之方向提供離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用於提供類似照明，但類似照明來自被標註為「南」之相對方向。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為在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2之(b)中所展示，目標T係在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下被置放。基板W可由支撐件(未展示)來支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I產生一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈點線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括量度衡目標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)，故入射射線I事實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，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，目標之光柵間距及照明角度可經設計或經調整成使得進入物鏡之一階射線與中心光軸緊密地對準。圖2之(a)及圖3之(b)中所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使得其能夠在圖中較容易地被區分。 由基板W上之目標T繞射之至少0階及+1階係由物鏡16收集，且被導引回並通過光束分光器15。返回至圖2之(a)，藉由指定被標註為北(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)，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相比之下，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-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而在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(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量度衡設備及/或正規化一階光束之強量度測。光瞳平面影像亦可用於諸如重新建構之許多量測目的。 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，處理器PU之功能將取決於所執行之量測的特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而，若存在-1階及+1階中之僅一者，則將不形成光柵線之影像。 圖2中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，在量測中亦可使用二階光束、三階光束及高階光束(圖2中未展示)。 為了使量測輻射可適於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，孔徑板13N或13S可僅用於量測在一個方向(取決於設定而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可能實施達90°及270°之目標旋轉。上文所提及之先前已公開申請案中描述此等孔徑板之使用及設備之眾多其他變化及應用。 半導體處理工具可引入可產生程序指紋之變化，該程序指紋特徵化工具之不完美性。此等不完美性引起造成(例如)疊對誤差之程序失真。「指紋」為在度量(諸如疊對、臨界尺寸焦點或劑量)方面自理想狀態之系統性失真或偏離。可存在用於指紋之物理原因，例如，特定工具或設備之幾何形狀。就該變化將遍及多個個例(例如，多個場、基板、批次及/或次數)重複而言，此偏離在物理意義上為系統性的，但歸因於(例如)該工具隨時間推移之磨損或其他改變，在不同個例之間可存在緩慢變化。指紋度量(如所量測)依據另一組(已知)失真參數變化而變化，且因此可藉由此等失真參數特徵化。 微影處理中之最準確程序校正機構通常依據微影程序工具之可校正失真參數來直接特徵化指紋。一個實例為每曝光校正(CPE)技術，其應用每曝光場內校正。在此技術中，針對用於每一經曝光場之經處理晶圓量測可校正失真參數。接著使用此等經量測失真參數以藉由使用微影設備之全部校正能力(自由度)而針對後續批次中之每一經曝光場應用適當校正來校正該指紋。直接將可校正失真參數擬合至指紋量測之此等方法之缺點為其可為高度低效的。校正所要求之量測之數目並非指紋特性之函數，而是微影程序工具之校正能力之參數。直至最近，可校正失真參數之數目相對很少，因此此並非重要的問題。當前工具具有大得多的校正能力(大約數千失真參數，取決於設備而例如在1200與6000個失真參數之間)，且因此依據可校正失真參數界定之指紋已變得不實用且需要大量測以獲得充分雜訊抑制。 CPE之替代方案為高階程序校正(HOPC)模型，其中僅量測所有場之子集及/或每場之疊對目標之子集且將多項式擬合至量測，該多項式接著被用於估計未經量測場之疊對值。HOPC模型使用每批次予以判定且更新之大約50個失真參數。因此，與CPE控制相比，每批次HOPC控制使用數目不充足的失真參數以準確地捕捉指紋。 最近，已變得有可能選擇具有數目較平衡的失真參數(在HOPC之大約50個失真參數與CPE之大約1200個失真參數之間)之模型，從而運用較最佳指紋捕捉及雜訊抑制實現每批次之批間控制。通常，此平衡使得指紋捕捉態樣可予以改良。可較佳地捕捉極高解析度指紋或具有場間不連續性之指紋，但僅在存在充分資料來平均化雜訊時。 因此提議使用模型化及校正策略，其中取決於經獲得量測資料之量及/或此量測資料之品質，該解析度動態地自適應。該模型解析度將隨著可以充分精確度予以估計之模型失真參數之數目而增加。以此方式維持指紋捕捉與雜訊抑制之間的最佳平衡。 圖3為根據例示性實施例之用於模型化及校正策略之方法之步驟的流程圖。步驟如下，且接著此後對其進行更詳細描述： 300- 量測基板； 310-判定每位置之品質度量(例如，疊對偏移)； 320-判定每位置之雜訊度量； 330-判定可以充分準確度計算哪些失真參數； 340-判定校正。 在步驟300處，使用量度衡設備進行量測。CPE所需要之完整密集的基板量測在商業上過於緩慢而不能在每晶圓基礎上執行。因此，在一實施例中，提議僅量測每基板之總量測部位之子集，其中針對每一基板及/或每一批次量測量測部位之不同子集。以此方式，在數個基板或數個批次之過程內，量測部位中之大多數或全部將被量測至少一次。包括在每一子集中之量測部位可隨機地(或偽隨機地)加以取樣，可遵循經設定圖案，或該取樣可基於失真參數值及/或一個或模型(諸如指紋模型)。此取樣方法將採用多個基板，且有可能採用多個批次，以獲得一或多個經充分量測之基板(「經充分量測之基板」在此上下文中意謂量測資料包含用於每一量測部位之至少一個量測，該量測資料包含實際上對數個不同基板執行之量測)。此外，不同量測部位將不必被量測相等次數。 在步驟310處，判定每量測部位之表示品質度量之第一品質值。當在每一量測部位處進行較多量測時，此第一品質值可經計算為移動平均值(例如，平均數)。品質度量在所描述之實施例中為疊對偏移，但其可包含另一度量，諸如臨界尺寸、焦點或劑量。 在步驟320處，判定每量測部位之表示量測之隨機變化之雜訊值(或其他雜訊度量)。此雜訊值可包含量測之標準偏差。當在每一量測部位處進行較多量測時，此隨機變化可經計算為移動平均值。 在步驟330處，在使用步驟310及320之結果的情況下，判定可以充分統計顯著性判定一或多個(例如，更高解析度)估計模型之哪些失真參數。此可藉由自步驟310及320之結果判定而達成，基板圖指示平均(例如，平均的(mean))疊對偏移及信賴區間。一般而言，(對於給定信賴等級)，實際量測量測部位之次數愈多及/或經量測資料中存在之隨機變化愈小(標準偏差愈小)，則用於彼量測部位之信賴區間將愈小。更特定言之，信賴區間界定經觀測疊對值之範圍，該範圍有可能包含用於彼量測部位之實際疊對值。實際疊對值在信賴區間內之信賴的等級為信賴等級，理論上該信賴等級可設定為任何值。可選擇任何適當信賴等級，例如，大於85%、大於90%、大於95%或大於99%之任何值。在一實施例中，信賴等級可為90%，或在2標準差等級(95%)下或在3標準差等級(99.7%)下。顯著性等級為信賴等級之補充，亦即，90%之信賴等級產生10%之顯著性等級。 在一實施例中，對於每一量測部位，計算根據一(或多個)(例如，較低解析度)模型估計之疊對偏移值(第二品質值)與自彼量測部位處之實際量測估計之疊對偏移值(第一品質值)的差。該差可認為是(例如)來自較低解析度模型之疊對偏移值與來自CPE模型之疊對偏移值之間的差。接著判定此差(若存在)是否為統計學上顯著的。此判定可藉由判定此差是否在針對彼部位判定之信賴區間外而來進行。若該差在信賴區間外，則可認為其統計學上顯著，否則則不然。隨著量測部位之數目增加(針對該等量測部位計算統計學上顯著之差)，用於在反覆中描述指紋之模型之解析度亦可增加，同時確保充分抑制雜訊。作為特定實例，較低解析度模型可為具有在40個失真參數與100個失真參數之間(例如，在50個失真參數與80個失真參數之間)的高階估計模型，且較高解析度模型可為具有大於500個失真參數或大於1000個失真參數(例如，大約1200個失真參數)或大於3000個失真參數或大於5000個失真參數之CPE估計模型。 為提供特定實例以用於說明，可使用低解析度模型在量測部位處估計疊對偏移值。實際上亦可在量測部位處使用量度衡工具兩次量測疊對偏移。如同任何量測，經量測值將受雜訊(隨機變化)影響且因此可不同。可計算經量測值之平均數，且亦可計算隨機變化(例如，標準偏差)及信賴區間之量度。計算使用低解析度模型估計之疊對偏移值與使用直接自彼部位處之實際量測獲得之疊對偏移值(例如，使用高解析度模型或CPE模型)估計之疊對偏移值的差。若此差異處於信賴區間外，則認為其統計學上顯著且認為CPE模型提供優於低解析度模型之統計學上顯著之經改良估計，且因此對應高解析度失真參數可用於描述用於此部位之指紋。若該差處於信賴區間內，則其可歸因於雜訊且可使用較低解析度失真參數(當不存在差時，亦使用較低解析度失真參數)。隨著在彼部位處進行較多量測，信賴區間將變得較小，且因此模型之間的偏移值之經判定差變得較可能經判定為統計學上顯著，此意謂較多高解析度失真參數可用於描述該指紋。 可根據數個預定模型中之一者描述該指紋，其中所選擇之模型最佳地擬合統計學上顯著之較高解析度失真參數及剩餘的較低解析度失真參數。替代地，經模型化指紋可在每失真參數基礎上變化，其中經判定為統計學上顯著之每一較高解析度失真參數包括在經模型化指紋中。作為一另外替代方案，可使用此兩個前述替代方案之組合，其中選擇數個預定模型中之最佳擬合模型且最佳擬合模型接著在每參數基礎上進一步變化以進一步改良擬合。以此方式，將運用較多失真參數描述所得指紋，此係因為每一失真參數經判定為具有充分統計顯著性。 在步驟340處，所得指紋用於使用對應於描述用於彼反覆之指紋之模型失真參數之微影設備的自由度中之一些、大多數或全部來計算校正。 接著可重複此方法，使得反覆地更新經模型化指紋且因此更新經計算校正。可(例如)按量測之數目、按經量測基板、按經量測基板之數目、按批次或按經充分量測基板來執行每次反覆。 步驟300處之取樣經描述為視情況基於失真參數值。在一實施例中，失真參數值可為疊對偏移與統計精確度界限之間的差。以此方式，可使用量度衡資料自適應性地最佳化疊對偏移值接近統計精確度界限之部位處之精確度。舉例而言，在使用較低解析度模型判定之疊對偏移值與自用於彼部位之量測直接判定之疊對偏移值之間的差係在用於此部位之信賴區間內但接近信賴界限的情況下，可針對關於下一基板(將近)之另外量測選擇此部位。接近信賴界限可在信賴界限之百分比值內。或者，可判定用於每次反覆之量測包含一或多個部位之量測，用於該一或多個部位之差最接近對應信賴界限。以此方式，接近信賴界限但在信賴區間內之來自經量測資料之疊對偏移值可被置於信賴區間外，且因此被認為統計學上顯著，從而實現指紋解析度之增加。 在以上描述中，品質度量包含疊對偏移。然而，此僅為品質度量之一個實例，該品質度量受益於使用本文中所描述之概念判定之校正。可用於代替上文所描述之方法中之疊對偏移之其他品質度量包括臨界尺寸、焦點或劑量。 本文中所提議之概念基於經量測資料中之疊對偏移之統計顯著性及用以涵蓋完整基板以用於控制之動態取樣而提供自適應性解析度控制。額外益處為使用者會洞察經量測偏移及關於完整基板涵蓋之變化。 雖然上文所描述之目標為出於量測之目的而特定地設計及形成之量度衡目標，但在其他實施例中，可量測關於為形成於基板上之器件之功能部分的目標之屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語「目標光柵」及「目標」無需已具體地針對正被執行之量測來提供結構。 與如實現於基板及圖案化器件上之目標之實體光柵結構相關聯地，一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，該等機器可讀指令描述量測基板上之目標之方法及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊。 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，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定基板上產生之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至被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，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。 本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)；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其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。 可使用以下條項來進一步描述實施例： 1. 一種在一微影程序中特徵化一失真之方法，該方法包含： 獲得對應於一基板上之複數個量測部位之量測資料，該量測資料包含對複數個基板執行之量測，且包含針對該等量測部位中之每一者而對該等基板中之一或多者執行之一或多個量測； 針對該等量測部位中之每一者自在彼量測部位處執行之該等量測判定表示一品質度量之一第一品質值及表示一雜訊度量之一雜訊值； 判定複數個失真參數，每一失真參數經組態以特徵化該品質度量中之一系統性失真； 自該第一品質值及自該雜訊值判定該等失真參數之一統計顯著性；及 自經判定為統計學上顯著之該等失真參數來參數化該系統性失真。 2. 如條項1之方法，其進一步包含基於自該參數化步驟所得之一參數化而針對一微影程序判定校正之一步驟。 3. 如條項2之方法，其進一步包含使用該等校正執行一微影程序之一步驟。 4. 如任何前述條項之方法，其中該量測資料包含對每一基板上之量測部位之一預選定集合之一子集執行之量測，該子集針對不同基板變化。 5. 如條項4之方法，其中根據該等量測部位之一次序選擇用於每一基板之該子集。 6. 如條項4之方法，其中隨機地或偽隨機地選擇用於每一基板之該子集。 7. 如條項4、5或6之方法，其中選擇該子集以最佳化可以統計顯著性予以判定之失真參數之數目。 8. 如任何前述條項之方法，其中該品質度量為一疊對度量，該疊對度量為該基板上之不同層之間的無意位置偏移之一量度。 9. 如條項1至7中任一項之方法，其中該品質度量為選自包含以下各者之一清單之任一者：臨界尺寸、焦點或劑量。 10. 如任何前述條項之方法，其中該第一品質值包含每一部位處之該品質度量之實際量測之一平均值。 11. 如任何前述條項之方法，其中該雜訊值包含在每一量測部位處執行之不同量測之一隨機變化。 12. 如條項11之方法，其中該雜訊值包含每一部位處之該第一品質值之實際量測之該隨機變化的一平均值。 13. 如任何前述條項之方法，其中該參數化步驟包含自數個失真參數模型選擇一失真參數模型。 14. 如條項1至12中任一項之方法，其中該參數化步驟包含在一單一失真參數基礎上判定之參數化。 15. 如任何前述條項之方法，其中該參數化步驟包含基於在小於100之一最小數目與大於1000之一最大數目之間變化的數個失真參數之參數化。 16. 如任何前述條項之方法，其中該等失真參數為一或多個模型之參數。 17. 如任何前述條項之方法，其針對該等量測部位中之每一者包含： 使用一較低解析度模型來判定表示該品質度量之一第二品質值； 判定該第一品質值與該第二品質值之間的一差；及 判定該差是否為統計學上顯著。 18. 如條項17之方法，其中該參數化步驟針對每一量測部位進一步包含：相較於當該差經判定為統計學上不顯著時或當不存在差時，當該差經判定為統計學上顯著時，針對該參數化該系統性失真而包括較大數目個失真參數。 19. 如條項18之方法，其中： 該品質度量中之該系統性失真藉由該等失真參數特徵化，該等失真參數在該差為統計學上顯著時由一較高解析度模型界定，且在該差統計學上不顯著時或在不存在差時由一較低解析度模型界定。 20. 如條項19之方法，其中該較低解析度模型包含用於擬合該等量測之一多項式。 21. 如條項17至20中任一項之方法，其中該判定該差是否為統計學上顯著之步驟包含： 使用該等雜訊值來針對第一品質值中之每一者判定一信賴區間；及 當該差在該信賴區間外時，判定該差為統計學上顯著。 22. 如任何前述條項之方法，其包含運用該量測資料反覆地執行該方法，該量測資料包含每次反覆之較大數目個量測。 23. 如條項22之方法，其包含針對經判定為因一小裕度而統計學上不顯著之一或多個失真參數在一下次反覆期間量測對應於此等失真參數之一量測部位。 24. 如條項23之方法，其中該小裕度經界定為在一對應信賴區間之30%內。 25. 如條項23之方法，其中該小裕度經界定為在一對應信賴區間之10%內。 26. 如條項22至25中任一項之方法，其中該複數個基板經劃分成若干批次且針對一不同批次之基板執行每次反覆。 27. 如任何前述條項之方法，其包含在複數個量測部位處對複數個基板執行該等量測以獲得該量測資料。 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合適的處理器控制之設備上運行時致使該處理器控制之設備執行如任何前述條項之方法。 29. 一種電腦程式載體，其包含如條項28之電腦程式。 30. 一種微影設備，其可操作以執行如條項1至26中任一項之方法。 31. 如條項30之微影設備，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。 32. 一種微影單元，其包含如條項30或31之微影設備及一量度衡設備，該微影單元可操作以執行如條項27之方法。 對特定實施例之前述描述將因此充分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指導，此等調適及修改意欲在所揭示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藉由實例進行描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於該等教示及該指導進行解譯。 本發明之廣度及範疇不應由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進行界定。
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/透鏡
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/場光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧感測器
200‧‧‧微影設備
202‧‧‧量測站
204‧‧‧曝光站
206‧‧‧控制單元
207‧‧‧整合式量度衡設備
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‧‧‧獨立量度衡設備
242‧‧‧量度衡結果
300‧‧‧步驟
310‧‧‧步驟
320‧‧‧步驟
330‧‧‧步驟
340‧‧‧步驟
+1‧‧‧一階射線/繞射射線
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
-1‧‧‧一階射線/繞射射線
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
I‧‧‧輻射射線/入射射線
MA‧‧‧圖案化器件/倍縮光罩
O‧‧‧光軸
PU‧‧‧處理器
R‧‧‧配方資訊
SCS‧‧‧監督控制系統
T‧‧‧量度衡目標
W‧‧‧基板
現將僅作為實例，參看隨附圖式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器件之生產設施的微影設備連同其他設備； 圖2包含(a)供用於使用第一對照明孔徑來量測目標之暗場散射計的示意圖、(b)給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節； 圖3為根據本發明之實施例之描述用於模型化及校正策略之方法的流程圖。

Claims (15)

  1. 一種在一微影程序中特徵化一失真之方法，該方法包含：獲得對應於一基板上之複數個量測部位之量測資料，該量測資料包含對複數個基板執行之量測，且包含針對該等量測部位中之每一者而對該等基板中之一或多者執行之一或多個量測；針對該等量測部位中之每一者自在彼量測部位處執行之該等量測判定表示一品質度量之一第一品質值及表示一雜訊度量之一雜訊值；判定複數個用於對一指紋(fingerprint)模型化之失真參數，每一失真參數經組態以特徵化該品質度量中之一系統性失真；自該第一品質值及自該雜訊值判定該等失真參數之一統計顯著性；及由經判定為統計學上顯著之該等失真參數來參數化該系統性失真。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含基於自該參數化步驟所得之一參數化而針對一微影程序判定校正之一步驟。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含使用該等校正執行一微影程序之一步驟。
  4. 如請求項1之方法，其中該量測資料包含對每一基板上之量測部位之一預選定集合之一子集執行之量測，該子集針對不同基板變化。
  5. 如請求項4之方法，其中根據該等量測部位之一次序選擇用於每一基板之該子集，或其中隨機地或偽隨機地選擇用於每一基板之該子集，及/或其中選擇該子集以最佳化可以統計顯著性予以判定之失真參數之數目。
  6. 如請求項1之方法，其中該品質度量為一疊對度量，該疊對度量為該基板上之不同層之間的無意位置偏移之一量度。
  7. 如請求項1之方法，其中該品質度量為選自包含以下各者之一清單之任一者：臨界尺寸、焦點或劑量。
  8. 如請求項1之方法，其中該第一品質值包含每一部位處之該品質度量之實際量測之一平均值。
  9. 如請求項1之方法，其中該參數化步驟包含自數個失真參數模型選擇一失真參數模型，或包含在一單一失真參數基礎上判定之參數化，及/或包含基於在小於100之一最小數目與大於1000之一最大數目之間變化的數個失真參數之參數化。
  10. 如請求項1之方法，其中該等失真參數為一或多個模型之參數。
  11. 如請求項1之方法，其針對該等量測部位中之每一者包含：使用一較低解析度模型來判定表示該品質度量之一第二品質值；判定該第一品質值與該第二品質值之間的一差；及 判定該差是否為統計學上顯著的。
  12. 如請求項11之方法，其中該判定該差是否為統計學上顯著之步驟包含：使用該等雜訊值來針對第一品質值中之每一者判定一信賴區間；及當該差在該信賴區間外時，判定該差為統計學上顯著的。
  13. 如請求項1之方法，其包含運用該量測資料反覆地執行該方法，該量測資料包含每次反覆之較大數目個量測。
  14. 如請求項13之方法，其包含針對經判定為因一小裕度而統計學上不顯著之一或多個失真參數而在一下次反覆期間量測對應於此等失真參數之一量測部位。
  15. 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合適的處理器控制之設備上運行時致使該處理器控制之設備執行如請求項1之該方法。
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