TWI669483B - 判定變形的方法、對準至一基板的方法、度量衡一基板的方法、校正一微影程序的方法、電腦程式及電腦程式產品 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種判定基板變形的方法，其具有以下步驟：(a)自對複數個基板之量測獲得(402)與標記位置相關聯的第一量測資料(X i )；(b)自對該複數個基板之量測獲得(404)與標記位置相關聯的第二量測資料(X j 及/或Y)；(c)判定(408)該第一量測資料與該第二量測資料之間的一映射(M ij )；及(d)藉由計算映射矩陣(M ij )之一特徵值分解來分解(410)該映射以分開地判定一第一變形(例如標記變形)，在資料之間的該映射中，該第一變形在尺度上不同於一第二變形(例如基板變形)。判定一映射之該步驟及分解該映射之該步驟可使用非線性最佳化一起執行。

Description

判定變形的方法、對準至一基板的方法、度量衡一基板的方法、校正一微影程序的方法、電腦程式及電腦程式產品
本發明係關於一種判定變形的方法，變形諸如微影製程中之對準標記變形及基板變形。本發明亦係關於相關聯的對準方法、度量衡方法及校正微影製程的方法，以及電腦程式、電腦程式產品及電腦裝置。
微影裝置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的機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)製造中。在彼個例中，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)之目標部分(例如，包括一個或若干晶粒之部分)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，單一基板將含有順次地經圖案化之鄰近目標部分之網路。此等目標部分通常被稱為「場」。在半導體製造設施(廠房)中經由各種裝置來分批地或分組地處理晶圓。在每一層處藉由由微影裝置執行之微影步驟來逐層地建立積體電路，且在微影步驟之間執行其他廠房程序。
圖案於基板上之準確置放為用於減小電路組件及可藉由微影產生之其他產品之大小的主要挑戰。詳言之，準確地量測基板上已經被放置之特徵的挑戰為能夠足夠準確地對準處於疊加之特徵的順次層，從而 以高良率產生工作器件的關鍵步驟。一般而言，在如今之亞微米半導體器件中，應在數十奈米內下至最臨界層中之幾奈米來達成疊對。
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的步驟之前的廣泛量測或「映射」操作。已開發且持續開發所謂進階對準模型以更準確地模型化且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。然而，在曝光期間並非所有的失真皆可校正，且追蹤及消除儘可能多的此等失真原因仍然很重要。
晶圓柵格之此等變形由與標記位置相關聯之量測資料表示。量測資料係自對晶圓之量測獲得。此等量測之實例為在曝光之前使用微影裝置中之對準系統對對準標記執行的對準量測。此等量測之另一實例為在曝光之後使用度量衡系統對疊對目標執行的疊對量測。
由於處理，對準標記及疊對目標變形，此導致量測誤差，從而引起疊對懲罰。習知地藉由選擇或加權用於量測之照明色彩來執行對此變形之影響的減輕。
以全文引用的方式併入本文中之國際專利申請公開案WO2017032534揭示選擇用於晶圓對準的最佳色彩及用於對準及疊對度量衡的估計最佳波長。
以全文引用的方式併入本文中之國際專利申請公開案WO2017009036揭示加權照明色彩及執行諸如主成分分析(PCA)的盲源分離方法以特性化基板之變形。此案利用標記變形之色彩至色彩性質來減小量測誤差。
如WO2017009036中所描述，吾人必需能夠區分標記變形 之效應與基板變形之效應，以便得到對實際對準標記位置之恰當評估。
在兩個連續曝光步驟、即將特定圖案連續地施加至目標部分上之間，基板在微影裝置外經歷各種程序。此等程序可導致基板變形及標記變形，包括標記不對稱性。
通常將兩種類型之程序設備用於微影裝置外的基板之處理，從而以不同方式影響基板。
第一類型之設備的特徵可在於表面改質設備，此設備或程序工具處理基板之經曝光表面。此等工具之實例包括用於蝕刻基板之工具或用於將頂部表面呈現為實質上扁平之工具，諸如化學機械平坦化(Chemical Mechanical Planarization；CMP)工具。
第二類型之裝備的特徵可在於整體上處理基板或處理散裝基板。此處理例如包括基板之熱處理或基板之機械處置。通常，此等散裝改質工具可將機械應力引入基板中以引起應變，即基板之變形。
已觀測到，第一類型之設備通常引起對準標記自身之變形，例如引入標記不對稱性。已觀察到第二類型之設備引起基板整體上之實際變形，因此引起對準標記相對於其預期或標稱位置之實際位移。
因而，一般而言，當基板在處理之後被帶入至微影裝置中時，歸因於該處理，可能已引入標記變形及基板變形兩者。
以全文引用的方式併入本文中之國際專利申請公開案WO2017009166揭示藉由選擇及加權用於量測之照明色彩來分離標記變形與晶圓變形。
詳言之，WO2017009166揭示將對準標記量測連結至對準標記位置偏差之不同原因的通用公式化；偏差係指經量測對準標記位置 (即，如自量測導出之對準標記位置)與實際對準標記位置之間的差。如通用公式化，本發明提議將觀察到的位置偏差(即量測之對準標記位置與預期位置之間的差)描述為基板變形函數與一或多個標記變形函數的組合(例如由權重組合表示的加權組合，或混合矩陣)。此等函數可例如為離散函數，其將基板變形或標記變形之效應描述為(預期)標記位置之函數。
WO2017009166揭示，在混合矩陣之行彼此獨立的情況下，可展示混合矩陣之偽逆矩陣提供一分解矩陣，該分解矩陣將對準量測分解成可與標記變形分離的基板變形。
然而，在WO2017009166中承認了一問題，即有可能不能獲得標記變形函數之準確分離。在與基板變形函數相關聯的混合矩陣之行相依於其他行的情況下，沒有可能將基板變形與標記變形分離。
WO2017009166揭示一些建議以減輕此相依性，包括增大對準量測或對準光束色彩之數目或執行更特定的對準量測。
然而，問題仍然存在，即標記變形與晶圓變形之間沒有明顯分離。因此，不可能準確地判定指紋變化是否來源於標記變形或基板變形。標記變形之無變化部分可使用習知的進階程序控制(Advanced Process Control，APC)方法來校正。然而，晶圓變形指紋之晶圓間變化不能藉由上文所論述的色彩分離及加權以及APC方法最佳地判定。此外，PCA不能到達正確分開，此係因為PCA設計中之未很好地映射至變形之物理學的錯誤本徵假設。PCA之性質為數學分解係正交的。然而，具有不同原點之實體程序(如導致晶圓及標記變形之彼等實體程序)大部分係非正交的。
發明人已想出準確地判定程序指紋變化是否來源於標記變形或基板變形之方式。該方式可用於改良對準、改良度量衡以及微影程序之經改良校正，同時避免或至少減輕上文所提及的相關聯問題中之一或多者。
本發明在第一態樣中提供一種判定變形的方法，該方法包含：(a)自對複數個基板之量測獲得與標記位置相關聯的第一量測資料；(b)自對該複數個基板之量測獲得與標記位置相關聯的第二量測資料；(c)判定該第一量測資料與該第二量測資料之間的一映射；及(d)分解該映射以分開地判定一第一變形，在該第一量測資料與該第二量測資料之間的該映射中，該第一變形在尺度上不同於一第二變形。
本發明在第二態樣中提供一種對準至一基板的方法，該方法包含根據第一態樣判定變形及基於判定之第一變形而對準至該基板。
本發明在第三態樣中提供一種度量衡一基板的方法，該方法包含根據第一態樣判定變形及基於判定之第一變形而量測該基板。
本發明在第四態樣中提供一種校正一微影程序的方法，該方法包含根據第一態樣判定變形及基於判定之第一變形而校正該微影程序。
本發明在第五態樣中提供一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該等電腦可讀指令在執行於合適電腦裝置上時使該電腦裝置執行第一態樣之方法。
本發明在第六態樣中提供一種電腦程式產品，其包含第五 態樣之電腦程式。
本發明在第七態樣中提供一種裝置，該裝置經特定調適以實行第一、第二、第三或第四態樣之方法的步驟。
100‧‧‧微影裝置LA
102‧‧‧量測站MEA
104‧‧‧曝光站EXP
106‧‧‧控制單元LACU
108‧‧‧塗佈裝置
110‧‧‧烘烤裝置
112‧‧‧顯影裝置
120‧‧‧經圖案化基板
122‧‧‧處理裝置
124‧‧‧處理裝置
126‧‧‧處理裝置
130‧‧‧傳入基板
132‧‧‧經處理基板
134‧‧‧經處理基板
138‧‧‧監督控制系統SCS
140‧‧‧度量衡裝置
142‧‧‧度量衡結果
166‧‧‧小調整
202‧‧‧步驟
204‧‧‧經圖案化基板
206‧‧‧蝕刻處理
208‧‧‧基板
210‧‧‧熱處理
212‧‧‧基板
214‧‧‧對準步驟
216‧‧‧對準量測資料集/疊對量測資料集
218‧‧‧步驟
220‧‧‧指紋
222‧‧‧步驟
302‧‧‧步驟
304‧‧‧經圖案化基板
306‧‧‧蝕刻處理
308‧‧‧基板
310‧‧‧熱處理
312‧‧‧基板
314‧‧‧對準步驟
316‧‧‧量測資料集
318‧‧‧步驟
320‧‧‧指紋/第一變形
322‧‧‧第二變形
324‧‧‧步驟
326‧‧‧步驟
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧第一量測資料
408‧‧‧第二量測資料
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
414‧‧‧第一變形
416‧‧‧第二變形
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
509‧‧‧步驟
514‧‧‧步驟
516‧‧‧步驟
627‧‧‧處理器
629‧‧‧記憶體
661‧‧‧硬碟
662‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
663‧‧‧電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)
664‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
665‧‧‧鍵盤
666‧‧‧滑鼠
667‧‧‧讀取單元
668‧‧‧固態硬碟
669‧‧‧CDROM
670‧‧‧印表機
671‧‧‧顯示器
672‧‧‧通信網路
673‧‧‧傳輸器/接收器
MA‧‧‧圖案化器件/倍縮光罩
R‧‧‧配方資訊
W‧‧‧基板
現在將參看隨附圖式藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1描繪微影裝置連同形成用於半導體器件之生產設施的其他裝置。
圖2為包括根據先前技術的判定變形的方法之微影製程控制之流程圖。
圖3為包括根據本發明之一實施例的判定變形的方法之微影製程控制之流程圖。
圖4為根據本發明之一實施例的判定變形的方法之流程圖。
圖5為根據本發明之另一實施例的判定變形的方法之流程圖。
圖6說明有用於實施本文中所揭示之方法的運算裝置硬體。
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100處將微影裝置LA展示為實施大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諸如半導體晶 圓之基板上之半導體產品(積體電路)的製造。技術人員將瞭解，可藉由以此程序之變化形式處理不同類型之基板來製造各種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有大商業意義之實例。
在微影裝置(或簡稱為「微影工具」100)內，在102處展示量測站MEA且在104處展示曝光站EXP。在106處展示控制單元LACU。在此實例中，每一基板訪問量測站及曝光站以使圖案施加。舉例而言，在光學微影裝置中，投影系統用以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。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯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的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合作，以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。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。輻射例如可包括深紫外線(DUV)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製程，例如例如藉由電子束之壓印微影及直寫微影。
微影裝置控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測，從而使裝置收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括實施與該裝置之操作相關的所要計算之信號處理及運算能 力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，每一子單元處置裝置內的一子系統或組件之即時資料獲取、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，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位準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，歸因於產生標記之不準確度且亦歸因於貫穿基板之處理發生的基板之變形，標記偏離理想柵格。因此，在裝置將以極高準確度在正確部位處印刷產品特徵的情況下，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橫越基板區域之許多標記的位置。
微影裝置LA可屬於具有兩個基板台之所謂雙載物台類型，每一基板台具有藉由控制單元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，且提供兩個基板台使得裝置之產出率有相當大增加。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF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。當微影裝置LA屬於具有兩個基板台之所謂雙載物台類型時，曝光站及量測站可為相異位置，該等基板台可在該兩者之間交換。然而，此僅為一個可能的配置，且量測站及曝光站無需為相異的。舉例而言，已知具有單一基板台，在曝光前量測階段期間，量測載物台暫時耦接至該單一基板台。本發明不限於任一類型之系統。
在生產設施內，裝置100形成「微影製造單元」或「微影 叢集」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈裝置108以用於將感光抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供裝置100圖案化。在裝置100之輸出側處，提供烘烤裝置110及顯影裝置112以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等裝置之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台裝置轉移至下一台裝置。通常統稱為「塗佈顯影系統(track)」之此等裝置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亦經由微影裝置控制單元LACU控制微影裝置。因此，不同裝置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，該配方資訊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。
一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板120轉移至諸如在122、124、126處所說明之其他處理裝置。廣範圍之處理步驟係藉由典型製造設施中之各種裝置予以實施。出於實例起見，此實施例中之裝置122為蝕刻站，且裝置124執行蝕刻後退火步驟。在另外裝置126等中應用另外物理及/或化學處理步驟。可需要眾多類型之操作以製作實際器件，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)、化學機械拋光(CMP)等。實務上，裝置126可表示在一或多個裝置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130可為新近製備之基板，或該等基板可為先前已在此叢集中或完全地在另一裝置中被處理之基板。類似地，取決於所需處理，離開裝置126上之基板132可經傳回以用於同一微影叢集中的後續圖案化操作，該 等基板可經指定以用於不同叢集中之圖案化操作，或該等基板可為待發送以用於切割及封裝之成品。
產品結構之每一層需要一組不同程序步驟，且用於每一層處之裝置126在類型方面可完全不同。此外，即使在待由裝置126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126之若干假設相同的機器。此等機器之間的小設置差異或疵點可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於每一層而言相對共同的步驟，諸如蝕刻(裝置122)亦可由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻裝置來實施。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製程，例如化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特定要求，諸如各向異性蝕刻。
可在如剛才所提及之其他微影裝置中執行先前及/或後續程序，且可甚至在不同類型之微影裝置中執行先前及/或後續程序。舉例而言，器件製造程序中的在諸如解析度及疊對之參數方面要求極高之一些層相比於要求較少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波長輻射來曝光。
為了正確且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，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)等之性質。因此，微影製造單元LC定位所在之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET收納已在微影製造單元中處理之基板W中的一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統 (supervisory control system，SCS)138。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其在可足夠迅速地且快速地完成度量衡以使得同一批次之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被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執行進一步處理。在僅基板之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。
圖1中亦展示度量衡裝置140，提供該度量衡裝置以用於在製造程序中之所要階段對產品之參數進行量測。現代微影生產設施中之度量衡裝置之常見實例為散射計(例如角度解析散射計或光譜散射計)，且散射計可經應用以在裝置122中的蝕刻之前量測120處之經顯影基板之性質。使用度量衡裝置140，可判定(例如)諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並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120的機會。亦眾所周知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 106隨著時間推移進行小調整166，可使用來自裝置140之度量衡結果142在微影叢集中維持圖案化操作之準確執行，藉此最小化製得不合格產品且要求重工之風險。當然，度量衡裝置140及/或其他度量衡裝置(未展示)可經應用以量測經處理基板132、134及傳入基板130之性質。
圖2為包括根據先前技術的判定變形的方法之微影製程控制之流程圖。
在步驟202處，關於對準標記(或疊對目標)曝光基板。使經圖案化基板204經受蝕刻處理206，蝕刻處理使基板208具有對準標記(或疊對目標)變形(MD)。接著使基板208經受熱處理210，熱處理使基板212 具有對準標記(或疊對目標)變形(MD)及基板變形(SD)兩者。在對準步驟214處，對基板之量測產生對準量測資料集216。替代地，步驟214可為度量衡步驟，其中對基板之量測產生疊對量測資料集216。
在步驟218處，使用正交分解以獲得指紋220。如上文所提及，關於(諸如使用PCA之)正交分解的問題為具有不同原點之實體程序(如導致基板及標記變形之彼等實體程序)大部分係非正交的。指紋220因此可表示混合的標記變形及基板變形。在步驟222處，使用指紋220以校正對準、度量衡或程序工具設定。
圖3為包括根據本發明之一實施例的判定變形的方法之微影製程控制之流程圖。
在步驟302處，關於對準標記(或疊對目標)曝光基板。使經圖案化基板304經受蝕刻處理306，蝕刻處理使基板308具有對準標記(或疊對目標)變形(MD)。接著使基板308經受熱處理310，熱處理使基板312具有對準標記(或疊對目標)變形(MD)及基板變形(SD)兩者。在對準步驟314處，對基板之量測產生對準量測資料集316。替代地，步驟314可為度量衡步驟，其中對基板之量測產生疊對量測資料集316。
在步驟318處，使用映射矩陣之分解以獲得指紋320。分解第一量測資料集與第二量測資料集之間的映射(M ij )以分開地判定第一變形320(標記變形指紋)，在資料集316之間的映射中，該第一變形在尺度上不同於第二變形322(基板變形指紋)。在步驟324處，亦可使用標記變形指紋320以校正對準、度量衡或程序工具設定。在步驟326處，亦可使用基板變形指紋322以校正對準、度量衡或程序工具設定。將在下文參看圖4及圖5更詳細地描述步驟314至322。
提供盲源演算法，該盲源演算法能夠達成標記變形與晶圓變形之間的明顯分離。此可用以改良晶圓對準(在微影裝置中)及疊對(在度量衡裝置)兩者的量測誤差。
該演算法亦管理以分開個別的標記變形組件指紋。此不僅可用於診斷，而且可在廠房回饋控制環境中使用以直接最佳化特定工具之處理工具設定。
實施例使用標記變形之形狀性質，即晶圓分佈，以分開基板變形與個別標記變形組件。來源於不同處理設備之形狀預期在訓練完成之後存在於待曝光的任何新基板中。對晶圓之有限集合執行訓練以建立獨立地有助於對準或疊對信號之形狀的集合。
基本物理學之考慮因素表明關於以下特性之3D問題：
其中X為給定色彩(或疊對)之量測資料集，其為晶圓數目及資料之模型中之參數數目的函數。X為分量之總和，其中變數在關於晶圓的相依性(U comp )、關於色彩的相依性(W comp )以及關於模型參數的相依性(V comp )之間分離。吾人預期所有色彩之所有數據集具有相同形狀。預期該等形狀針對不同色彩而不同的某一分量縮放，但預期該等形狀具有每個晶圓之共同評分(存在於特定晶圓上的此特定分量之強度)。
在實施例中，將盲源分離用於變數U、W及V之3次分離。在習知盲源分離中，存在2次分離。此處之額外維度係色彩。變數之3次分離由對揭露針對所有晶圓預期具有恆定色比之相同形狀的物理學之理解引起。
使用非正交分解，此係因為標記變形在形狀及色彩行為上 係非正交的。使用最佳降維，此係因為分量應合在一起與物理效應匹配。
提供資料集變成形狀之分解，以使得該等形狀僅僅藉助於縮放而在不同集合(每個色彩或疊對資料)之間恰當地映射。
當不同資料集之間的映射經分解成此等形狀時，針對不同色彩發現相同的分數值。特徵值分解提供將資料集分解成匹配形狀之方式。
為了能夠進行特徵值分解，需要正方形矩陣。資料集並非正方形的，此係因為晶圓之數目不同於參數之數目。然而，資料集之間的映射係正方形的。資料集具有與參數之數目相同的列及行數目。
映射矩陣之目標為建立兩個資料集之間的相關性。詳言之，映射矩陣提供不同色彩之間(例如紅色與綠色之間)的映射或色彩與疊對之間(例如紅色與疊對之間)的映射。映射矩陣被分解成促使相同形狀至相同形狀之映射的特徵值分解。
因此，本發明之實施例係基於映射矩陣，而非資料集本身。對模型映射矩陣使用實數值特徵值分解。可執行多個此等分解。
圖4為根據本發明之一實施例的判定變形的方法之流程圖。
參看圖4，該方法包括以下步驟：
步驟402：自對複數個晶圓基板之量測獲得與標記位置相關聯的第一量測資料406(X i )。該第一量測資料係藉由使用利用一第一色彩照明之一光學度量衡系統量測複數個特徵在該複數個基板上的位置而獲得。舉例而言，第一量測資料集X i 係使用單一色彩(例如紅色、綠色、近紅外線(nir)以及遠紅外線(fir))自對訓練集中之所有晶圓的對準量測獲 得。因此，第一資料集X i 之實例為X red 、X green 、X nir 以及X fir 。每一色彩具有分開之矩陣。第一量測資料集X i 具有大小n wafers×n model-parameters。以模型參數來表達資料集係有益的，如高階晶圓對準參數或基於6個參數之標準模型。
在另一實施例中，第一量測資料可藉由利用第一複數個色彩之量測獲得。因此，舉例而言，X i 可包括X red 、X green 、X nir 以及X fir 中之一或多者的組合。
步驟404：自對該複數個基板之量測獲得與標記位置相關聯的第二量測資料408(X j 及/或Y)。該第二量測資料係藉由使用利用一第二色彩照明之一光學度量衡系統量測複數個特徵在該複數個基板上的位置而獲得。
舉例而言，第二量測資料集X j 係使用來自第一資料集X i 的單一色彩(例如紅色、綠色、近紅外線(nir)以及遠紅外線(fir))自對訓練集中之所有晶圓的對準量測獲得。第二量測資料集X j 具有大小n wafers×n model-parameters。
在其他實施例中，第二量測資料可藉由利用不同於第一複數個色彩的第二複數個色彩之量測獲得。
另外或替代地，第二量測資料Y可自對訓練集中之所有晶圓的疊對量測獲得。在此情況下，第二量測資料集Y具有大小n wafers×n overlay-parameters。因此，在此情況下，該第一量測資料係藉由對準至標記獲得且該第二量測資料可藉由標記之度量衡獲得。
在另一實施例中，第一量測資料係藉由對基板之量測(例如晶圓調平(高度)量測)獲得且第二量測資料係藉由基板之度量衡獲得。
步驟410：判定該第一量測資料與該第二量測資料之間的一映射。此判定涉及判定表示第一量測資料X i 與第二量測資料X j (及/或Y)之間的相關性之一映射矩陣M ij 。映射矩陣M ij 可藉由計算第一量測資料X i 之偽逆來判定。習知方法涉及分解晶圓對準及/或疊對量測資料集本身。相比之下，本發明之實施例分解資料集之間的映射矩陣。如上文所提及，映射矩陣為正方形矩陣；M為n params×n params。此等映射矩陣建立資料集之間的完全相關性。映射矩陣可定義如下：
其中X i 及X j 表示特定色彩之訓練晶圓資料集；及
其中X及Y分別表示特定色彩及疊對之訓練晶圓資料集。
疊對可利用不同色彩來量測，因此Y可由Y k 表示，其中k表示疊對量測色彩：
各種映射係可能的，例如，色彩至色彩之映射：
或例如，針對一個色彩的晶圓對準至疊對之映射：
或例如，自複數個對準色彩至疊對之同時映射：
其中M a 、M b 及M c 為不同的映射矩陣。
雖然圖4及圖5係關於資料集X i 及X j 之實例描述，但應瞭解，該等實 施例可使用資料集之各種組合，包括X及Y或X i 及Y k 或上文所述的其他資料集之組合。
步驟412：分解該映射以分開地判定第一變形414(例如MD或SD)，在資料集之間的映射中，該第一變形在尺度上不同於第二變形416(例如SD或MD)。該分解包含計算映射矩陣M ij 之一特徵值分解，及在表示不同定標之特徵值矩陣D ij 中使用特徵值以識別表示該第一變形(例如MD或SD)之一或多個特徵向量V ij 。該分解可大體上表示為：M=V×D×V -1
或例如M ij =V ij ×D ij ×V ij -1
其中V ij 可被視為表示變形的形狀分解矩陣，D ij 為含有特徵值的對角線矩陣，且V ij -1為含有形狀的矩陣。此分解可被視為映射矩陣M被分解成數個形狀，該等形狀利用座標變換進行縮放且再次分解回至原始座標。此對應於基本物理效應，其中存在在X i 及X j (或Y)上相同、但具有不同量值的形狀。變形V ij 可為非正交的。
此特徵值分解之優點在於，歸因於不同特徵值，特徵值分解自動地分開MD與SD。特徵值分解自動地執行「形狀匹配」，同時維持完全相關性。分解矩陣係非正規正交的亦有用。
潛在問題為特徵值分解常常係複數值的。此問題可藉由在特徵值矩陣(D ij)中使用2x2非對角線子矩陣以便將複數特徵值分解轉換為實數特徵值分解來克服。
若資料僅含有清晰標記及晶圓變形，因此無雜訊或其他信號分量，則每一對資料集將基本上產生相同的分解矩陣V ij 。然而，實務 上，資料中會存在雜訊及其他分量。因此，可組合多個資料集對之映射矩陣以藉由平均化來改良雜訊，從而產生形狀之單一集合。
在特徵值分解之後，吾人預期自一個對準色彩至另一對準色彩之標記變形映射的特徵值為非零的且在色彩間波動。吾人可假設疊對量測不含有標記變形，但吾人預期疊對量測中存在基板變形。來自不含標記變形之疊對資料的映射，吾人預期具有為零的特徵值。一些特定實例為：基板變形具有特徵值1；當自晶圓對準映射至疊對時，標記變形具有特徵值0；且當自一個晶圓對準色彩映射至另一晶圓對準色彩時，標記變形具有變化的特徵值。
該等特徵值之此等性質具有以下結果：有可能藉由自晶圓對準至疊對之映射來分離基板變形與標記變形；有可能藉由自色彩至色彩之映射來分離基板變形與標記變形；不可能分離個別基板變形類型，此係因為該等基板變形具有相同特徵值；僅可能在自晶圓對準色彩映射至色彩時分離個別標記變形類型；且藉由自晶圓對準至疊對之映射，僅可將晶圓對準再現、標記印刷誤差及(對對準色彩不敏感的)「無色」標記變形與基板變形分離。
基於特徵值，分開地判定第一變形414(例如MD指紋)，在資料集之間的映射中，該第一變形在尺度上不同於第二變形416(例如SD指紋)。
對應於圖3中之步驟324，判定之MD指紋可用以校正對 準、度量衡及程序設定。
舉例而言，對準至基板可基於自晶圓之訓練集判定的MD指紋。
針對經改良之度量衡，用於量測基板之設定可基於基於自晶圓之訓練集判定的MD指紋。
針對經改良之程序控制，可基於自晶圓之訓練集判定的MD指紋對微影程序進行校正。
圖5為根據本發明之另一實施例的判定變形的方法之流程圖。參看圖5，作為特徵值分解之替代方案，可使用被描述為特徵值最佳化之程序。在此實施例中，最佳化D ij 及V之矩陣係數以將映射矩陣殘餘減至最小。
在圖5中，步驟502至508及514至516與參看圖4所描述的步驟402至408及414至416相同。
在步驟509處，判定一映射之該步驟及分解該映射之該步驟係使用非線性最佳化一起執行。亦可在一個步驟中藉由非線性最佳化演算法來進行映射及分解，而非如參看圖4所描述的計算映射矩陣、組合該等映射矩陣且分開地計算特徵值分解：
該分解可進一步包含約束特徵值矩陣D ij 之特徵值以分開地判定表示該第一變形之特徵向量V ij 。該約束可使用正則化對與一所要特徵值之偏差進行處罰。該分解可進一步包含將非零的非對角線項添加至特徵值矩陣D ij 。
參考參考圖4及圖5所描述之實施例，由於標記變形及晶圓 變形在對準色彩之間及在對準與疊對之間尺度不同，因此特徵值分解或最佳化演算法自然地產生此等分量之分離。
本發明之實施例允許晶圓變形分量與個別標記變形分量的更完全且準確之盲源分離。
此分離可用以改良對晶圓對準及疊對量測兩者之標記變形影響。
實施例結合更稀疏的可用疊對資料完全利用所有晶圓對準資料，以達到更好的資料分解。
此外，此分解可用作晶圓處理工具之最佳化程序中之回饋控制。
分解亦可幫助促進更好的可視化及對標記變形效應之理解。
本發明之一實施例可使用一電腦程式來實施，該電腦程式含有描述如上所述的判定變形的方法之電腦可讀指令之一或多個序列。此電腦程式可在諸如圖1之控制單元LACU或某一其他控制器的電腦裝置內執行。亦可提供其中儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。
此控制單元LACU可包括如圖6中所示之電腦總成。該電腦總成可為在根據本發明之總成之實施例中呈控制單元的形式的專用電腦，或替代地為控制微影裝置之中央電腦。該電腦總成可經配置以用於裝載包含電腦可執行碼之電腦程式產品。此可使得電腦總成能夠在下載電腦程式產品時藉由位準感測器AS及對準感測器LS之實施例控制對微影裝置的前述使用。
連接至處理器627之記憶體629可包含數個記憶體組件，如硬碟661、唯讀記憶體(ROM)662、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)663以及隨機存取記憶體(RAM)664。並不需要所有前述記憶體組件皆存在。此外，前述記憶體組件不必實體地緊鄰處理器627或彼此緊鄰。記憶體組件可定位成相隔一距離。
處理器627亦可連接至某種使用者介面，例如鍵盤665或滑鼠666。亦可使用為熟習此項技術者已知的觸控螢幕、軌跡球、語音轉換器或其他介面。
處理器627可連接至讀取單元667，該讀取單元經配置以自資料載體(如固態硬碟668或CDROM 669)讀取例如呈電腦可執行碼之形式的資料，且在一些情況下將資料儲存於資料載體(如固態硬碟668或CDROM 669)上。亦可使用DVD或為熟習此項技術者已知的其他資料載體。
處理器627亦可連接至印表機670以在紙張上印出輸出資料，以及連接至熟習此項技術者已知的任何其他類型之顯示器的顯示器671，例如監視器或液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)。
處理器627可藉助於負責輸入/輸出(I/O)之傳輸器/接收器673連接至通信網路672，例如公眾交換電話網路(public switched telephone network，PSTN)、區域網路(local area network，LAN)、廣域網路(wide area network，WAN)等。處理器627可經配置以經由通信網路672與其他通信系統通信。在本發明之一實施例中，外部電腦(未展示)(例如，操作者之個人電腦)可經由通信網路672登入至處理器627中。
處理器627可實施為獨立系統或實施為並行地操作之數個 處理單元，其中每一處理單元經配置以執行較大程式之子任務。亦可將該等處理單元劃分成一或多個主處理單元與若干子處理單元。處理器627之一些處理單元甚至可遠離其他處理單元而定位且經由通信網路672通信。模組之間的連接可為有線或無線的。
電腦系統可為具有經配置以執行此處所論述之功能的類比及/或數位及/或軟體技術之任何信號處理系統。
在以下經編號實施例之清單中揭示了本發明之另外實施例：
1.一種判定變形的方法，該方法包含：(a)自對複數個基板之量測獲得(402、502)與標記位置相關聯的第一量測資料(X i )；(b)自對該複數個基板之量測獲得(404、504)與標記位置相關聯的第二量測資料(X j 及/或Y)；(c)判定(408、509)該第一量測資料與該第二量測資料之間的一映射(M ij )；及(d)分解(410、509)該映射以分開地判定一第一變形(例如MD或SD)，在該第一量測資料與該第二量測資料之間的該映射中，該第一變形在尺度上不同於一第二變形(例如SD或MD)。
2.如實施例1之方法，其中判定該映射(408、508)包含判定表示該第一量測資料與該第二量測資料之間的相關性之一映射矩陣(M ij )。
3.如實施例2之方法，其中判定一映射矩陣(M ij )包含計算該第一量測資料(402、502)(X i )之一偽逆。
4.如實施例2或實施例3之方法，其中該分解步驟包含計算該映射矩 陣(M ij )之一特徵值分解，及在表示不同定標之一特徵值矩陣(D ij )中使用特徵值以識別表示該第一變形(MD)之一或多個特徵向量(V ij )。
5.如實施例4之方法，其進一步包含在該特徵值矩陣(D ij )中使用[2x2]非對角線子矩陣以便將複數特徵值分解轉換為實數特徵值分解。
6.如實施例4之方法，其中該等特徵向量(V ij )係非正交的。
7.如任何先前實施例之方法，其中判定一映射之該步驟及分解該映射之該步驟係使用非線性最佳化一起執行(509)。
8.如實施例7之方法，其中該分解步驟進一步包含約束該特徵值矩陣(D ij )之特徵值以分開地判定表示該第一變形之特徵向量(V ij )。
9.如實施例8之方法，其中該約束步驟包含使用正則化對與一所要特徵值之偏差進行處罰。
10.如實施例7至9中任一項之方法，其中該分解步驟進一步包含將非零的非對角線項添加至該特徵值矩陣(D ij )。
11.如任何先前實施例之方法，其中該第一量測資料係藉由使用利用一第一色彩照明之一光學度量衡系統量測(ALN)複數個特徵在該複數個基板上的位置而獲得，且該第二量測資料係藉由使用利用一第二色彩照明之一光學度量衡系統量測(ALN、YS)複數個特徵在該複數個基板上的位置而獲得。
12.如任何先前實施例之方法，其中該第一量測資料係藉由利用第一複數個色彩之量測(ALN)獲得，且該第二量測資料係藉由利用第二複數個色彩之量測(ALN、YS)獲得。
13.如任何先前實施例之方法，其中第一量測資料係藉由對準至標記(ALN)獲得，且該第二量測資料係藉由該等標記之度量衡(YS)獲得。
14.如任何先前實施例之方法，其中第一量測資料係藉由量測該基板(調平)獲得且該第二量測資料係藉由該基板之度量衡(YS)獲得。
15.一種對準至一基板的方法，其包含根據任何先前實施例判定變形及基於判定之第一變形而對準至該基板。
16.一種度量衡一基板的方法，其包含如實施例1至14中任一項之判定變形及基於判定之第一變形而量測該基板。
17.一種校正一微影程序的方法，其包含如實施例1至14中任一項之判定變形及基於判定之第一變形而校正該微影程序。
18.一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該等電腦可讀指令當執行於適合電腦裝置上時使該電腦裝置執行如實施例1至17中任一項之方法。
19.一種電腦程式產品，其包含如實施例18之電腦程式。
20.一種裝置，其經特定調適以實行如實施例1至17中任一項之方法的步驟。
特定實施例的前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得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的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該等教示及該指導進行解譯。
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。

Claims (15)

  1. 一種判定變形的方法，該方法包含：(a)自對複數個基板之量測獲得(402、502)與標記位置相關聯的第一量測資料(X i )；(b)自對該複數個基板之量測獲得(404、504)與標記位置相關聯的第二量測資料(X j 及/或Y)；(c)判定(408、509)該第一量測資料與該第二量測資料之間的一映射(M ij )；及(d)分解(410、509)該映射以分開地判定一第一變形，在該第一量測資料與該第二量測資料之間的該映射中，該第一變形在尺度(scales)上不同於一第二變形。
  2. 如請求項1之方法，其中判定該映射(408、508)包含：判定表示該第一量測資料與該第二量測資料之間的相關性之一映射矩陣(M ij )。
  3. 如請求項2之方法，其中判定一映射矩陣(M ij )包含：計算該第一量測資料(402、502)(X i )之一偽逆。
  4. 如請求項2之方法，其中該分解步驟包含：計算該映射矩陣(M ij )之一特徵值分解；及在表示不同定標之一特徵值矩陣(D ij )中使用特徵值以識別表示該第一變形之一或多個特徵向量(V ij )。
  5. 如請求項4之方法，其中該等特徵向量(V ij )係非正交的。
  6. 如請求項1之方法，其中判定一映射之該步驟及分解該映射之該步驟係使用非線性最佳化一起執行(509)。
  7. 如請求項4之方法，其中該分解步驟進一步包含：約束該特徵值矩陣(D ij )之特徵值以分開地判定表示該第一變形之特徵向量(V ij )。
  8. 如請求項1之方法，其中該第一量測資料係藉由使用利用一第一色彩照明之一光學度量衡系統量測(ALN)複數個特徵在該複數個基板上的位置而獲得，且該第二量測資料係藉由使用利用一第二色彩照明之一光學度量衡系統量測(ALN、YS)複數個特徵在該複數個基板上的位置而獲得。
  9. 如請求項1之方法，其中該第一量測資料係藉由利用第一複數個色彩之量測(ALN)獲得，且該第二量測資料係藉由利用第二複數個色彩之量測(ALN、YS)獲得。
  10. 如請求項1之方法，其中該第一量測資料係藉由對準至標記(ALN)獲得，且該第二量測資料係藉由該等標記之度量衡(YS)獲得。
  11. 一種對準至一基板的方法，其包含如請求項1之判定變形的方法及基於判定之第一變形而對準至該基板。
  12. 一種度量衡一基板的方法，其包含如請求項1之判定變形的方法及基於判定之第一變形來量測該基板。
  13. 一種校正一微影程序的方法，其包含如請求項1之判定變形的方法及基於判定之第一變形而校正該微影程序。
  14. 一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該等電腦可讀指令當執行於合適電腦裝置上時使該電腦裝置執行如請求項1之方法。
  15. 一種電腦程式產品，其包含如請求項14之電腦程式。
TW107121792A 2017-06-26 2018-06-26 判定變形的方法、對準至一基板的方法、度量衡一基板的方法、校正一微影程序的方法、電腦程式及電腦程式產品 TWI669483B (zh)

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