TWI682246B - 用於影像分析之方法和系統、用於製造半導體器件之方法及非暫時性電腦產品 - Google Patents

用於影像分析之方法和系統、用於製造半導體器件之方法及非暫時性電腦產品 Download PDF

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Abstract

本發明描述一種偵測、對位及量化一影像之方法及裝置。該方法可包括：獲得一經微影建立結構之一影像；及將一等位集方法應用於該影像的表示該結構之一物件以建立該結構之一數學表示。該方法可包括：在一參數之一標稱條件下獲得表示一結構之一參考影像物件的一第一資料集；及在該參數之一非標稱條件下獲得表示該結構之一範本影像物件的第二資料集。該方法可進一步包括獲得表示該第一資料集與該第二資料集之間的改變之一變形場。可藉由變換該第二資料集以將該範本影像物件投影至該參考影像物件上而產生該變形場。可獲得該變形場與該參數之改變之間的一相依性關係。

Description

用於影像分析之方法和系統、用於製造半導體器件之方法及非暫時性電腦產品
本發明係關於用於偵測、對位及高解析度量化影像之方法及裝置。
微影裝置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。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)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。通常經由成像至提供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，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
在微影程序中，需要頻繁地對經建立結構進行量測，例如，以用於程序控制及驗證。通常量測或判定該等結構之一或多個參數，例如，一結構之臨界尺寸、形成於基板中或上之順次層之間的疊對誤差，等等。存在用於對在微影程序中形成之微觀結構進行量測的各種 技術。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括但不限於掃描電子顯微鏡(SEM)，其常常用以量測臨界尺寸(CD)。SEM具有高解析能力且能夠解析大約50奈米、10奈米或更小之特徵。
器件結構之SEM影像中含有的資訊可用於缺陷偵測或分類、良率估計及/或程序控制或監測。可處理此等SEM影像以提取描述影像中的表示器件結構之物件之邊緣的輪廓。接著經由諸如CD之度量而量化此等輪廓。因此，通常，經由諸如邊緣至邊緣距離(CD)或簡單的影像間像素差之簡化度量而比較及量化器件結構之影像。
偵測影像中之物件之邊緣以便量測CD的典型輪廓模型使用影像梯度。實際上，彼等模型依賴於強影像梯度。但，實務上，影像通常有雜訊且具有不連續邊界。諸如平滑化、調適性定限、邊緣偵測、浸蝕及擴張之技術可用以處理影像梯度輪廓模型之結果以著手解決有雜訊且不連續之影像，但將最終引起高解析度影像之低解析度量化。因此，在大多數情況下，對器件結構之影像進行數學操縱以縮減雜訊且使邊緣偵測自動化會引起影像之解析度損失，藉此引起資訊損失。因此，結果為相當於複雜的高解析度結構之簡化表示的低解析度量化。
因此需要具有可保持經成像器件結構之解析度且仍描述該等器件結構之一般形狀的該等器件結構之數學表示。因此，需要(例如)提供用於由諸如SEM之量測裝置量測之影像中的表示器件結構之物件之計算偵測的方法及裝置。亦需要提供用於經由微影程序而獲得之器件結構之影像之高解析度表示的方法及裝置。此外，儘管不限於此情形，但在該等方法及裝置可應用於分析高解析度結構影像以供程序控制及/或監測的情況下將為有利的。
在一態樣中，提供一種偵測及表示由諸如一SEM之一成像裝置量測之一影像中的表示一器件結構之一物件的方法。該方法可包括：獲 得一經微影建立結構之一影像；及將一等位集方法(level set method)應用於該影像的表示該結構之一物件以建立該結構之一數學表示。
在一態樣中，提供一種偵測及表示由諸如一SEM之一成像裝置量測之一影像中的表示一器件結構之一物件的方法。該方法可包含：界定圍封一影像的表示一經微影建立結構之一物件的一曲線；以該物件之約束為條件而演變該曲線；當由該曲線圍封之一區域到達該物件之邊界時終止該曲線之演變；及在終止該曲線之該演變後就獲得一數值函數。在一些實施例中，該方法可進一步包括二進位化該數值函數以獲得表示該物件之一資料集。
在一態樣中，提供一種將表示一結構之一範本影像物件對位至表示該結構之一參考影像物件的方法。該方法可包括獲得表示該結構之一參考影像物件的一第一資料集，其中該參考影像物件之該結構係在一標稱條件下獲得。該方法進一步包括獲得表示該結構之一範本影像物件的一第二資料集，其中該範本影像物件之該結構係在一非標稱條件下獲得。該方法進一步包括藉由變換該第二資料集以將該範本影像物件投影至該參考影像物件上而獲得一變形場。
在一態樣中，提供一種偵測、對位及量化一影像之方法。該方法包括：獲得表示一結構之一參考影像物件的一第一資料集，用於該參考影像物件之該結構係在一參數之一標稱條件下獲得；及獲得表示該結構之一範本影像物件的一第二資料集，用於該範本影像物件之該結構係在該參數之一非標稱條件下獲得。該方法進一步包括獲得表示該第一資料集與該第二資料集之間的改變之一變形場。藉由變換該第二資料集以將該範本影像物件投影至該參考影像物件上而產生該變形場。可藉由變化該參數以獲得對應於該參數之複數個非標稱條件的複數個變形場而獲得該變形場與該參數之間的一相依性關係。可接著藉由評估該等變形場相對於該參數之該複數個非標稱條件之改變而產生 該相依性關係。
在一態樣中，提供一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括使用本文中所描述之一方法來評估使用該微影程序而成像之一微影結構，及根據該方法之結果而針對該等基板中之一或多者控制該微影程序。在一實施例中，該微影結構成像於該等基板中之至少一者上，且包含根據該方法之該結果而針對稍後基板控制該微影程序。
在一態樣中，提供一種非暫時性電腦程式產品，其包含經組態以致使一處理器使得能夠執行本文中所描述之一方法的機器可讀指令。
在一態樣中，提供一種偵測、對位及量化一器件之一結構之影像的系統。該系統包括：一掃描電子顯微鏡，其經組態以提供一經微影建立結構之一影像；及一影像分析引擎，其包含如本文中所描述之非暫時性電腦程式產品。在一實施例中，該系統進一步包含一微影裝置，該微影裝置包含：一支撐結構，其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化器件；及一投影光學系統，其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。
100‧‧‧基板
101‧‧‧基板台
200‧‧‧掃描電子顯微鏡(SEM)
201‧‧‧電子源
202‧‧‧初級電子束
203‧‧‧聚光器透鏡
204‧‧‧光束偏轉器
205‧‧‧E x B偏轉器
206‧‧‧接物鏡
207‧‧‧次級電子偵測器
208‧‧‧類比/數位(A/D)轉換器
300‧‧‧影像處理系統
301‧‧‧儲存媒體
302‧‧‧顯示器件
303‧‧‧記憶體
304‧‧‧處理單元
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
I/O1‧‧‧輸入埠
I/O2‧‧‧輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明器
IN‧‧‧積光器
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‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧圖案化器件支撐件/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
P401‧‧‧步驟
P402‧‧‧步驟
P403‧‧‧步驟
P404‧‧‧步驟
P405‧‧‧步驟
P406‧‧‧步驟
P601‧‧‧步驟
P602‧‧‧步驟
P603‧‧‧步驟
P901‧‧‧步驟
P902‧‧‧步驟
P903‧‧‧步驟
P904‧‧‧步驟
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
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
現在將參看隨附圖式而僅作為實例來描述實施例，在圖式中：圖1示意性地描繪微影裝置之實施例；圖2示意性地描繪微影製造單元(lithographic cell)或叢集(cluster)之實施例；圖3示意性地描繪掃描電子顯微鏡(SEM)之實施例；圖4示意性地描繪偵測及表示影像中之物件的程序；圖5A至圖5H描繪分別在標稱條件及非標稱條件下獲得之器件之結構的SEM影像及其數學表示之觀測；圖6示意性地描繪用於將範本影像物件對位至參考影像物件之程 序；圖7A至圖7D描繪對應於表示投影至對應參考影像目標上的圖5A之範本影像物件的資料集之變換的變形場；圖8A及圖8B描繪範本影像物件待投影至參考影像目標上之變換及與該變換相依聯之變形應變的經二進位化觀測；及圖9描繪基於經形成結構之影像之分析而監測及/或控制一或多個程序參數的程序。
在詳細地描述實施例之前，有指導性的是呈現可供實施實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，DUV輻射或EUV輻射)；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數而準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；- 基板台(例如，晶圓台)WTa，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而準確地定位該基板之第二定位器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器件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。
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。
圖案化器件支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之 設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以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建立圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被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，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中建立之器件(諸如積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式 化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上台(例如，兩個或兩個以上基板台、兩個或兩個以上圖案化器件支撐結構，或一基板台及度量衡台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
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，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，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)合適導向鏡面及/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。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台MT) 上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由該圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WTa，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)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(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒被提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，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。
所描繪之裝置可用於以下模式中之至少一者中：
- 在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa 在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中成像之目標部分C之大小。
- 在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa(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WTa相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)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之寬度(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)。
- 在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WTa。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可容易應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個台WTa、WTb(例如，兩個基板台)以及兩個站一曝光站及量測站一在該兩個站之間可交換該等台。舉例而言，在曝光站處曝光一個台上之一基板的同時，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。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置，該等感測器兩者係由參考框架RF支撐。若位置感測器IF在台處於量測站以及處於曝 光站時不能夠量測台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤台之位置。作為另一實例，在曝光站處曝光一個台上之一基板的同時，不具有基板之另一台在量測站處等待(其中視情況可發生量測活動)。此另一台具有一或多個量測器件且可視情況具有其他工具(例如，清潔裝置)。當基板已完成曝光時，不具有基板之台移動至曝光站以執行(例如)量測，且具有基板之台移動至該基板被卸載且另一基板被裝載之部位(例如，量測站)。此等多台配置實現裝置之產出率之實質增加。
如圖2所展示，微影裝置LA可形成微影製造單元LC(有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或微影叢集(lithocluster))之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個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一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH，及一或多個烘烤板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、在不同程序器件之間移動基板，且將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
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一或多個屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等。若偵測到誤差，則可對一或多個後續基板之曝光進行調整。舉例而言，此在可足夠迅速地且快速地完成該檢測以使得同一批量之另一基板仍待曝光的情況下可為特別有用的。又，可剝離及重工已經曝光之基板(以改良良率)或捨棄已經曝光之基板，藉 此避免對已知為有缺陷之基板執行曝光。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行一另外曝光。另一可能性係調適後續程序步驟之設定以補償誤差，例如，可調整修整蝕刻步驟之時間以補償由微影程序步驟引起之基板間CD變化。
檢測裝置用以判定基板之一或多個屬性，且尤其是判定不同基板或同一基板之不同層之一或多個屬性如何在不同層間變化及/或橫越一基板而變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單機器件。為了實現最快速的量測，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一或多個屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度一在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差一且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來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，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板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，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測一此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除一或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。後一可能性限制有缺陷基板之重工之可能性，但(例如)出於程序控制之目的而仍可提供有用資訊。
在一些實施例中，檢測裝置可為掃描電子顯微鏡(SEM)，其得到曝光或轉印於基板上之一或多個結構(例如，器件之一些或所有結構)之影像。圖3描繪SEM 200之實施例。自電子源201發射之初級電子束202係由聚光器透鏡203會聚且接著傳遞通過光束偏轉器204、E x B偏轉器205及接物鏡206以將基板台101上之基板100輻照於一焦點處。
當運用電子束202來輻照基板100時，自基板100產生次級電子。該等次級電子係由E x B偏轉器205偏轉且由次級電子偵測器207偵 測。可藉由與(例如)以下操作同步地偵測自樣本產生之電子而獲得二維電子束影像：由光束偏轉器204進行電子束之二維掃描，或由光束偏轉器204在X或Y方向上進行電子束202之重複掃描，連同由基板台101在X或Y方向中之另一方向上進行基板100之連續移動。
由類比/數位(A/D)轉換器208將由次級電子偵測器207偵測之信號轉換為數位信號，且將該數位信號發送至影像處理系統300。在一實施例中，影像處理系統300可具有記憶體303以儲存數位影像之全部或部分以供處理單元304處理。處理單元304(例如，經特殊設計之硬體，或硬體與軟體之組合)經組態以將數位影像轉換或處理成表示數位影像之資料集。另外，影像處理系統300可具有經組態以儲存參考資料庫中之數位影像及對應資料集的儲存媒體301。顯示器件302可與影像處理系統300連接，使得操作者可藉助於圖形使用者介面而進行設備之必要操作。
如上文所指出，需要具有可保持解析度且仍描述器件結構(例如，電路特徵、對準標記或度量衡目標部分(例如，光柵特徵)等等)之一般形狀的該等器件結構之影像之數學表示，而無論(例如)該等結構係在潛伏抗蝕劑影像中、在經顯影抗蝕劑影像中抑或轉印至基板上之層(例如，藉由蝕刻)。在微影之內容背景中，該結構可為正被製造之器件或其部分，且該等影像可為該結構之SEM影像。在一些情況下，該結構可為半導體器件(例如，積體電路)之特徵。在一些情況下，該結構可為：對準標記或其部分(例如，對準標記之光柵)，其用於對準量測程序中以判定一物件(例如，基板)與另一物件(例如，圖案化器件)之對準；或度量衡目標或其部分(例如，度量衡目標之光柵)，其用以量測微影程序之參數(例如，疊對、焦點、劑量等等)。在一實施例中，度量衡目標為用以量測(例如)疊對之繞射光柵。
因此，提供(例如)用於由諸如CD-SEM之量測裝置量測之影像中 的表示器件結構之物件之計算偵測的方法及裝置。另外，提供(例如)用於經由微影程序而獲得之器件結構之影像之數學表示/量化的方法及裝置，此表示/量化能夠保持該等影像之高解析度且描述任何一般形狀，其可包括內部輪廓。另外，提供(例如)用以提供量化如由SEM所成像的器件之結構之複雜形狀之差異的豐富多變數信號/表示的方法及裝置，此信號/表示可用於缺陷偵測、程序控制等等。此外，提供(例如)分析高解析度結構影像以供程序控制及/或監測之方法及裝置。另外，在微影程序中於典型基板上給出大數目個結構的情況下，提供(例如)由SEM量測之影像中之物件(表示結構)的自動化偵測。
因此，在一實施例中，描述用於偵測由SEM量測之影像中的表示器件結構之物件的程序。諸如主動輪廓模型、蛇形、等位集方法、曲線演變等等之數值技術可用於分析表示由SEM量測之數位影像的資料集。該程序引起允許物件之高解析度整體偵測的影像中之物件之數學表示。
在一實施例中，如圖4所描繪，描述偵測及表示影像中之物件的方法。該方法可包括：在P401處，自成像裝置(例如，諸如CD-SEM之SEM)獲得包括表示一或多個器件結構之物件的影像；在P402處，界定圍封物件之曲線；在P403處，以給定影像之約束為條件而演變曲線；在P404處，當由曲線圍封之區域到達物件之邊界時終止曲線之演變；在P405處，在終止曲線之演變後就獲得數值函數；及在P406處，二進位化數值函數以獲得表示物件之資料集。
因此，偵測影像中之物件的方法係以針對給定影像(比如u 0 )之約束為條件而演變曲線，以便偵測影像中之物件(亦即，主動輪廓或蛇形模型)。舉例而言，可圍繞待偵測之物件選擇任意曲線，且使其在垂直於該曲線之方向上朝向該物件之內部移動。曲線在物件之邊界上停止。特定停止項或函數用於使曲線在邊界處停止。
在2D空間中，使Ω為
Figure 104139497-A0305-02-0016-4
之有界開放子集，其中
Figure 104139497-A0305-02-0016-3
Ω為其邊界。使u 0：
Figure 104139497-A0305-02-0016-5
→
Figure 104139497-A0305-02-0016-7
為給定影像，且使C(s)：[0,1]→
Figure 104139497-A0305-02-0016-10
為參數化曲線。
在一些實施例中，由取決於影像之梯度的邊緣偵測器使模型之曲線C之演變在物件之邊界處停止。亦即，模型界定輪廓之平滑度(內部能量)以及輪廓朝向影像中之物件之引力(外部能量)。因此，藉由最小化該能量，將物件邊界處之曲線定位於最大值之點處，該等點充當邊緣偵測器，同時保持物件邊界處之曲線中之平滑度。該方法被詳細地描述於Kass等人之「Snakes：Active contour models」(.Int.J.Comput.Vis.，第1卷，第321-331頁(1988年))中。
在一些實施例中，使用等位集方法。等位集方法為藉由點集合隱含地表示影像中之區之間的邊界之方法，對於該點集合，關於該影像所界定的被稱為等位集函數之函數呈固定值。此可為零等位集。此外，該方法可包含描述等位集函數之隨時間演變的微分方程式。等位集方法可用作迭代技術以最小化能量泛函(energy functional)，使得將影像最佳地分段成數個區。舉例而言，可將影像分段成兩個區，其方法包括識別將影像劃分成兩個區之曲線，且其中曲線或表面之位置及形狀可對應於最小化能量泛函之位置及形狀，能量泛函表示對應於以下兩者之總和的誤差：兩個區中之每一者中的資料點中之每一者之值之間的差；及每一區內之值的各別平均值。一般而言，等位集方法為用於根據微分方程式而演變曲線之程序。曲線之演變之「驅動力」可為輪廓自身之屬性(例如，局域曲率)所固有，但可有利地繫結至局域影像屬性。
舉例而言，如由Osher及Sethian之「Fronts propagating with curvature-dependent speed：Algorithms based on Hamilton-Jacobi formulation」(J Comput Phys.，第79卷，第12-49頁(1988年))更詳細地所描述，可經由李普西茲(Lipschitz)函數
Figure 104139497-A0305-02-0016-11
而由
Figure 104139497-A0305-02-0016-26
隱 含地表示曲線C，且在函數
Figure 104139497-A0305-02-0017-13
(t,x,y)之時間t由零位階曲線給出該曲線之演變。在垂直方向上以速度F演變曲線C會引起求解微分方程式：
Figure 104139497-A0305-02-0017-1
，其中集合
Figure 104139497-A0305-02-0017-27
界定初始 輪廓。
因此，在一實施例中，等位集方法用以偵測影像(諸如SEM影像)中之物件。亦即，最小化能量泛函。最小化此泛函係經由變分學技術而完成。詳言之，藉由求解用於該泛函之歐拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)方程式而偵測物件邊界。在求解歐拉-拉格朗日方程式之後，提供經成像器件之物件的二進位描述。
在一實施例中，利用變分公式化以幫助避開對邊緣之直接參考，從而使得能夠識別「模糊」邊界。因此，在一實施例中，等位集方法包含Mumford-Shah分段之等位集實施。此實施例可調適性地將影像分段成具有不同平均影像強度(諸如參數之值)之兩個區以使得每一區內之值在緊密地圍繞各別平均值而變化之意義上(最佳地)同質。Mumford-Shah分段可因此包括異質性之最小化。
將影像分段成具有不同平均影像強度(諸如參數之值)之兩個區以使得每一區內之值在緊密地圍繞各別平均值而變化之意義上(最佳地)同質可與遍及所有可能輪廓之成本函數(或能量)的最小化相關，該成本函數(或能量)係由兩個區中之強度同質性之總和體現。此實際上為變分學問題，且可藉由按照等位集函數來重算該問題且計算關聯之歐拉-拉格朗日方程式而公式化有效迭代解。在一實施例中，等位集方法包含Chan-Vese模型之實施。Chan-Vese模型可被視為Mumford-Shah模型之等位集實施之簡化，其中估計逐段常數函數。
Chan-Vese模型被描述於T.F.Chan及L.A.Vese之「Active contours without edges」(IEEE Trans.Img.Proc.，第10卷，第2期，第266-277頁(2001年))中，其全文以引用之方式併入本文中。因此，Ω中之演變 曲線C界定Ω之開放子集ω之邊界(亦即，
Figure 104139497-A0305-02-0018-25
)。在此模型中，隨著曲線C朝向所要物件移動而最小化能量泛函。能量泛函F(c / ,c 2 ,C)係由以下方程式界定：F(c 1 ,c 2 ,C)=μ.Length(C)+v.Area(inside(C))+λ 1 ʃ inside(C)|u 0(x,y)-c 1|2 dxdy+λ 2 ʃ outside(C)|u 0(x,y)-c 2|2 dxdy， (方程式1)
其中inside(C)代表曲線C(ω)內部之區，outside(C)代表曲線C(Ω\
Figure 104139497-A0305-02-0018-17
)外部之區，μ
Figure 104139497-A0305-02-0018-18
0,v
Figure 104139497-A0305-02-0018-19
0,λ 1 ,λ 2>0為固定參數，且取決於C之常數c 1及c 2分別為內部C及外部C之平均值。藉由求解用於由方程式1界定之泛函的歐拉-拉格朗日方程式而偵測物件。為了計算歐拉-拉格朗日方程式，可由李普西茲函數
Figure 104139497-A0305-02-0018-20
：Ω→
Figure 104139497-A0305-02-0018-21
之零等位集表示演變曲線C，使得
Figure 104139497-A0305-02-0018-22
歐拉-拉格朗日方程式係由下式界定：
Figure 104139497-A0305-02-0018-2
其中λ 1、λ 2、v、c 1及c 2為固定參數，
Figure 104139497-A0305-02-0018-28
代表垂直於邊界
Figure 104139497-A0305-02-0018-29
Ω之外部，
Figure 104139497-A0305-02-0018-30
代表邊界處的
Figure 104139497-A0305-02-0018-35
之法向導數，且
Figure 104139497-A0305-02-0018-34
，其中H ε 為海維賽(Heaviside)函數H之任何C2(
Figure 104139497-A0305-02-0018-36
)正則化。
由(例如)求解方程式2引起之
Figure 104139497-A0305-02-0018-37
(例如，
Figure 104139497-A0305-02-0018-38
(x,y))表示經偵測物件。在一實施例中，藉由將篩選規則應用於
Figure 104139497-A0305-02-0018-39
(x,y)而二進位化經偵測物件：
Figure 104139497-A0305-02-0018-24
有利地，此經二進位化物件可在分析大數目個物件時縮減計算負載。
圖5A至圖5D描繪在用以形成器件之結構之參數之標稱條件下產生的該結構之SEM影像及數學表示，且圖5E至圖5H描繪在該參數之非標稱下(例如，在焦點偏移下)產生的同一結構之SEM影像及數學表示。圖5A及圖5E表示如由SEM所量測的器件之結構，圖5B及圖5F表示經計算
Figure 104139497-A0305-02-0019-40
之觀測，圖5C及圖5G表示經二進位化
Figure 104139497-A0305-02-0019-41
之觀測，且圖5D及圖5H表示經量測器件(圖5A及圖5E)之疊對的觀測及該器件之(反向)經二進位化表示，亦即，經二進位化
Figure 104139497-A0305-02-0019-42
(圖5C及圖5G)。可看出，圖5C、圖5D、圖5G及圖5H中之結構之二進位物件表示保持影像解析度。舉例而言，可看出，在數學表示中解析結構之角落及縫隙。
因此，此方法允許如由(例如)SEM所成像的結構之完全數學表示。舉例而言，數學表示(例如，
Figure 104139497-A0305-02-0019-43
)可包括三維資訊，而無論為自第三維度量測之資料抑或針對第三維度自二維資料之性質導出之資料。
因此，該方法可準確地偵測有雜訊影像中之物件，且經成像結構之所得數學描述富含高解析度資訊，其可用於缺陷偵測、模型識別、程序監測等等。此外，在使用此數學表示的情況下，可評估結構如何依據一或多個參數(諸如焦點、劑量等等)而改變之量化。另外，在運用特定結構之此數學表示的情況下，可評估(使用適當臨限值以考量差)包含複數個結構之影像以識別該影像中之特定結構之一或多個例項。
在一實施例中，如圖6所描繪，描述將表示結構之範本影像物件(例如，表示供考慮之經量測結構的物件)對位至表示同一結構之參考影像物件(例如，表示供比較之經量測或理想結構的物件)的方法。該方法可包括：在P601處，獲得表示結構之第一影像的第一資料集，其中該影像為在用於形成結構之參數之標稱條件下的結構之影像。此第 一資料集可被視為表示結構之參考影像物件。第一資料集可藉由結構之量測而獲得，或可為結構之理想影像。在P602處，表示結構之第二影像的第二資料集，其中該影像為在參數之非標稱條件下的結構之影像。非標稱條件可與標稱條件相差一個以上參數。此第二資料集可被視為表示結構之範本影像物件。在P603處，藉由變換第二資料集以將範本影像物件投影至參考影像物件上而計算變形場。此變形場表示第一資料集與第二資料集之間的差。
一或多個參數可包括可在微影程序期間變化之一或多個程序參數。一或多個參數可包括但不限於焦點、曝光劑量、數值孔徑、膜堆疊材料屬性、膜堆疊幾何尺寸、透鏡像差、相干性，及/或照明空間/角強度分佈。
一般而言，當製造積體電路時，需要最佳化微影程序之各種參數以在可接受的容許度內可重複地獲得所要器件或其特徵。當最佳化或以其他方式組態程序時，通常反覆地變化一或多個參數，且比較在非標稱條件下獲得之所得器件結構與在標稱條件下獲得之標準。舉例而言，可在程序步驟之前及之後比較度量衡或對準標記，且因此可量測度量衡或對準標記以分別提供參考影像物件(亦即，屬於在標稱條件下獲得之結構)及範本影像物件(亦即，屬於在非標稱條件下獲得之結構)。參考影像物件與範本影像物件之間的比較可提供關於程序可如何藉由(例如)變化一或多個參數而改變的重要線索。在一些情況下，參考影像物件與範本影像物件之間的比較可提供藉由偵測經製造結構中之缺陷而進行品質控制的方法。
在一實施例中，影像物件可由藉由計算上偵測如本文中所描述之結構而獲得的資料集表示。舉例而言，用於標稱條件之經二進位化
Figure 104139497-A0305-02-0020-44
可形成第一資料集，且用於非標稱條件之經二進位化
Figure 104139497-A0305-02-0020-45
可形成第二資料集。雖然已在本文中將Chan-Vese模型描述為計算物件偵測之實 例，但本文中所描述之實施例不限於Chan-Vese模型。因而，用於計算物件偵測之任何合適計算模型可用於獲得表示器件之一或多個結構的影像物件之數值表示。
一旦獲得第一資料集及第二資料集，就藉由變換第二資料集以將第二(範本)影像物件投影至第一(參考)影像物件上而產生變形場。在一實施例中，第二(範本)影像物件係經由變形場非線性地對位至第一(參考)影像物件，該變形場拉伸範本影像物件以匹配於參考影像物件。提出此對位問題作為非線性之泛函最小化問題。可使用變分學方法以解決此泛函最小化問題；本質上，最小化函數之函數。施加至範本影像物件以匹配於參考影像物件之所得變形場在數學上描述該兩個影像物件之間的差。可出於諸如模型識別、缺陷分類、缺陷監測、程序控制等等之各種目的而將變形場用作特徵向量。舉例而言，超過某一臨限值的變形應變之值可用以將結構之一或多個區域識別為具有缺陷或有缺陷傾向，且量化此缺陷或缺陷趨勢。
在第一影像物件及第二影像物件為
Figure 104139497-A0305-02-0021-46
之觀測的內容背景中，第一資料集及第二資料集可形成張量，其中該等張量中之每一者之每一項目表示各別影像物件之一像素。因此，資料集表示處於高解析度之各別影像物件且亦含有梯度資訊。接著由將第二資料集變換成第一資料集之變換張量表示變形場。變換張量之每一項目形成一像素變形向量，該像素變形向量表示第二影像物件中之特定像素將被移動以匹配於第一影像物件中之對應像素所達的距離，及該特定像素將被移動以匹配於第一影像物件中之對應像素所處的方向。在一實施例中，變形場可為向量(例如，在x及y上)或純量。在一實施例中，變形場可被量化為變形應變(例如，材料應變)，其為使範本影像物件匹配於參考影像物件之拉伸的導數。多變數應變向量可用作器件特徵向量，且可允許缺陷之分類，以及識別模型、允許程序之控制，等等。
一般而言，可藉由解析像素中之每一者處的變形向量之x及y分量而將向量項目中之每一者表示為2×2矩陣。可藉由獲得用於2×2矩陣中之每一者的行列式以獲得變形應變矩陣而純量化變換張量。在一實施例中，第一資料集及第二資料集分別表示用於參考影像物件及範本影像物件之經二進位化Φ。因此，第一資料集及第二資料集為二進位矩陣。
為了獲得變形場，所要結果係找到空間變換，使得範本影像物件以合適距離量度為條件而匹配於參考影像物件。在一實施例中，變換可集中於強度。亦即，變換旨在參考影像物件與範本影像物件之間的基於數學或統計準則之強度圖案。在一實施例中，類似於早先所描述之方法，待最小化之泛函可包括兩個「力」。「內力(internal force)」，其係針對位移場自身而界定；及「外力(external force)」，其係自影像資料而計算。內力經設計以使位移場在變形期間保持平滑外力經界定以獲得所要對位結果。該等力之實際選擇取決於在考慮之中的應用。
因此，作為一實例，可計算仿射線性映射，使得影像之間的逐點差(亦被稱作平方差總和)儘可能地小。
作為另一實例，應用非線性方案，有時被稱為彈性匹配。因此，在給出兩個影像(參考R及範本T)的情況下，影像對位之目的係找到自T至R上之全域及/或局域變換以使得經變換範本匹配於參考。因此，使d維影像由映射R,T：Ω→
Figure 104139497-A0305-02-0022-48
表示，其中Ω：=]0,1[d。換言之，對於特定點x
Figure 104139497-A0305-02-0022-47
Ω，數量T(x)為空間位置x處之強度或灰度值。接著，對位之目的係判定位移場u：Rd→
Figure 104139497-A0305-02-0022-49
，使得T(x-u(x))=R(x)或使得T(x-u(x))相似於R(x)。接著，問題係如何找到所要位移場u=(u1,...,ud)。為此，聯合泛函可被定義為J[u]=D[R,T；u]+αS[u]，其中D表示距離量度(外力)，且S判定u(內力)之平滑度。參數 α可用以控制位移之平滑度相對於影像之相似性的強度。
針對泛函D可存在各種選擇。舉例而言，泛函D可為被稱為平方差總和(SSD)之距離量度：
Figure 104139497-A0305-02-0023-51
R(x))2dx。
另外，針對平滑項S存在各種選擇。舉例而言，平滑項S可包含彈性、流體、守護程式(demon)、擴散及/或曲率對位。此等對位方案之細節被描述於Fischer及Modersitzki之「A unified approach to fast image registration and a new curvature based registration technique」(Linear Algebra and its Applications，第380卷，第107-124頁(2004年))中，其全文以引用之方式併入本文中。
另外，多種不同數值方法可用於最小化聯合泛函。舉例而言，可使用Landwebers迭代、類Levenberg-Marquardt方案，或多柵型技術。另外，可藉由計算J[u]之Gâteaux導數而使用變分法，此引起歐拉-拉格朗日方程式。
圖7A至圖7D描繪經由變形場將第二(範本)影像物件對位至第一(參考)影像物件，該變形場拉伸範本影像物件以匹配於參考影像物件。在此實例中，使用範本影像物件(圖7A)及參考影像物件(圖7B)之經二進位化表示。使範本影像物件變形以匹配於參考影像物件(亦即，將範本影像物件投影至參考影像物件上)會引起(例如)經變形範本物件(圖7C)之二進位表示。展示被量化為變形應變(圖7D)之變形場，其變換範本影像物件以投影至參考影像物件上。在變形應變標繪圖中可看出，應變在參考影像物件與範本影像物件不匹配的區中較高。
圖8A及圖8B描繪變形場之兩個另外實例。在第一實例(圖8A)中，描繪對應於表示投影至對應參考影像物件(圖7A)上之範本影像物件(圖7B)的資料集之變換的變形場。在第二實例(圖8B)中，亦描繪對應於表示投影至對應參考影像物件(圖7A)上之範本影像物件(圖7B)的 資料集之變換的變形場。此第二實例與第一實例之差異為範本影像物件(圖7B)被展示為與變形場而非參考影像物件(圖7A)相關，且變形係以柵格格式而展示。
因此，此方法允許導出量化如由SEM所成像之複雜器件結構中之局域差的豐富多變數信號/表示。此信號/表示使得能夠描述器件結構如何依據一或多個影響(諸如焦點、劑量等等)而改變。此信號/表示可用於模型識別、缺陷分類、缺陷估計、程序監測及程序控制。
在一些實施例中，可獲得變形應變矩陣之行列式以提供投影至第一影像物件上所需要的第二影像物件之變形量度。換言之，變形應變矩陣之行列式提供用於變形之成本函數。因此，可基於此成本函數而將範本影像物件分類為可接受或不可接受以判定製造程序之良率。舉例而言，分類可基於成本函數之臨限值。若變形應變矩陣之行列式高於臨限值，則範本影像物件為有缺陷且不可接受的。若變形應變矩陣之行列式低於臨限值，則範本影像物件為可接受的。
在一實施例中，如圖9所描繪，描述基於表示器件之結構的影像物件之分析而監測及/或控制程序參數的方法。該方法可包括：在P901處，獲得對應於在參數之標稱條件下獲得之結構的參考影像物件；在P902處，藉由使結構在參數之非標稱條件下成像而獲得範本資料集。該方法進一步包括：在P903處，獲得藉由變換範本資料集以將範本影像物件投影至如本文中所描述之參考影像物件上而產生的變形場。接著在P904處使用變形場以藉由反覆地變化參數以獲得對應於複數個非標稱條件之複數個範本資料集而獲得用於參數之相依性關係。藉由針對複數個非標稱條件中之每一者模型化變形場之一改變而產生相依性關係。
舉例而言，在一實施例中，可反覆地變化一或多個參數(例如，焦點、曝光劑量等等)，且針對一或多個參數之值中之每一者計算一 變形場。可建立變形中之每一者之向量Y，且接著可使向量Y與一或多個參數之改變相關。因此，可模型化一或多個參數對變形場之效應。相似地，藉由使用(例如)回歸分析，可模型化向量Y依據一或多個參數之改變。此等模型可有用於預測當對參數之值實現特定改變時變形場將如何改變，且藉此，物件自身將如何改變。
在一實施例中，此預測性分析可用來判定物件中之缺陷為參數變化之結果，抑或某一其他因素，諸如成像裝置中之異常。舉例而言，如上文所指出，若應變超過某一臨限值，則其可指示缺陷或待發生之缺陷趨勢，且因此可使參數之改變與應變相關以識別參數之特定改變將造成缺陷抑或具有造成缺陷之趨勢。
另外，可由其他資料(諸如電測試結果)補充預測性分析以使缺陷與應變相關以便識別用於應變之適當臨限值，該適當臨限值識別缺陷之發生或待發生之缺陷趨勢。
亦可對照(例如)生產經微影建立結構之經量測結構而使用預測性分析。舉例而言，可使用預測性分析以預測某些結構之某些參數值(例如，特定寬度)，且接著可使用(例如)散射計來量測該等結構之一或多個生產經微影建立版本以供與該預測之比較。若該量測與該預測充分地匹配，則該結構可被認為「良好」。否則，可重新處理或廢棄該結構。另外，來自比較之資料可被回饋至預測性分析中(作為用以建立相關性之資料)，且可用以實現程序之改變(例如，該量測與該預測之間的不充分匹配(其(例如)發生某一次數)可為針對程序改變之需要的指示符)。
與諸如SEM之成像裝置相關聯地，一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式，機器可讀指令描述進行以下操作之方法：偵測及表示經成像結構、對照參考影像物件而對位表示經成像結構之範本影像物件，及/或在微影程序期間基於參數之變化而預測 結構之改變。舉例而言，此電腦程式可與圖3之成像裝置一起被包括或包括於該成像裝置內，及/或與圖2之控制單元LACU一起被包括或包括於該控制單元LACU內。亦可提供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)。在(例如)屬於圖1至圖3所展示之類型之現有裝置已經在生產中及/或在使用中的情況下，可藉由供應經更新電腦程式產品以致使該裝置之處理器執行如本文中所描述之方法而實施一實施例。
本發明之一實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如本文中所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。另外，可以兩個或兩個以上電腦程式體現機器可讀指令。該兩個或兩個以上電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
本文中所描述之任何控制器可在一或多個電腦程式由位於微影裝置之至少一個組件內之一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。該等控制器可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與該等控制器中之至少一者通信。舉例而言，每一控制器可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。該等控制器可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，該(等)控制器可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但將瞭解，本發明之一實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定建立於基板上之圖案。可將圖案化器件 之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，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。
另外，儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如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)、薄膜磁頭等等。熟習此項技術者將瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便建立多層IC，使得本文中所使用之術語基板亦可指已經含有多個經處理層之基板。
可使用以下條項來進一步描述本發明：
1.一種方法，其包含：獲得一經微影建立結構之一影像；及使用一電腦處理器將一等位集方法應用於該影像的表示該結構之一物件以建立該結構之一數學表示。
2.如條項1之方法，其中應用該等位集方法包含經由變分學而最小化一能量泛函。
3.如條項2之方法，其中該應用該等位集方法包含藉由求解用於該泛函之歐拉-拉格朗日方程式而偵測物件邊界。
4.如條項1之方法，其進一步包含二進位化該數學表示以獲得表示該物件之一資料集。
5.如條項4之方法，其中二進位化該數學表示包含：將該數學 表示之一值設定為用於所有空間之某一值，其中該數學描述具有大於零之一值；及將該數學表示之該值設定為用於所有空間之另一值，其中該數學描述具有小於零之一值。
6.如條項5之方法，其進一步包含使用該數學表示以改變一程序之一參數以建立該結構。
7.一種方法，其包含：界定圍封一影像的表示一經微影建立結構之一物件的一曲線；使用一電腦處理器以該物件之約束為條件而演變該曲線；當由該曲線圍封之一區域到達該物件之邊界時終止該曲線之演變；及使用該電腦處理器在終止該曲線之該演變後就獲得一數值函數。
8.如條項7之方法，其進一步包含二進位化該數值函數以獲得表示該物件之一資料集。
9.如條項8之方法，其中二進位化該數值函數包含：將該數值函數之一值設定為用於所有空間之某一值，其中該數值函數具有大於零之一值；及將該數值函數之該值設定為用於所有空間之另一值，其中該數值函數具有小於零之一值。
10.如條項7至9中任一項之方法，其中演變該曲線包含應用一等位集方法，該等位集方法包含經由變分學而最小化一能量泛函。
11.如條項10之方法，其中該應用該等位集方法包含藉由求解用於該泛函之歐拉-拉格朗日方程式而偵測該物件邊界。
12.如條項7至11中任一項之方法，其進一步包含使用該數值函數以改變一程序之一參數以建立該結構，及/或評估包含複數個結構之一影像以識別該影像中之該特定結構之一或多個例項。
13.如條項1至12中任一項之方法，其中該結構包含一積體電路 之一電路特徵。
14.如條項1至13中任一項之方法，其中該影像為一掃描電子顯微鏡影像。
15.一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括使用如條項1至14中任一項之方法來評估使用該微影程序而成像之一經微影建立結構，及根據該方法之結果而針對該等基板中之一或多者控制該微影程序。
16.如條項15之方法，其中該經微影建立結構成像於該等基板中之至少一者上，且根據該方法之該結果而針對稍後基板控制該微影程序。
17.一種非暫時性電腦程式產品，其包含經組態以致使一處理器使得能夠執行如條項1至16中任一項之方法的機器可讀指令。
18.一種系統，其包含：一掃描電子顯微鏡，其經組態以提供一經微影建立結構之一影像；及一影像分析引擎，其包含如條項17之非暫時性電腦程式產品。
19.如條項18之系統，其進一步包含一微影裝置，該微影裝置包含：一支撐結構，其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化器件；及一投影光學系統，其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。
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」在內容背景允許時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。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見，可在不脫離下文所闡明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。舉例而言，一或多個實施例之一或多個態樣可在適當時與一或多個其他實施例之一或多個態樣組合或由一或多個其他實施例之一或多個態樣取代。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(例如)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。

Claims (11)

  1. 一種用於影像分析(image analysis)之方法，其包含：獲得於一基板上的一經微影建立結構(lithographically created structure)之一SEM影像；及使用一電腦處理器將一等位集(level set)方法應用於該SEM影像的一物件，該物件表示該結構以建立該結構之一數學表示(mathematical representation)，其中該數學表示經組態以用於一缺陷之一分類(classification)、該缺陷之一估計、一程序之一監測及/或一程序之一控制，其中該數學表示係使用以給予反饋至一微影設備以改變一程序之一參數以建立該結構。
  2. 如請求項1之方法，其中應用該等位集方法包含：經由變分學而最小化一能量泛函。
  3. 如請求項2之方法，其中該應用該等位集方法包含：藉由求解用於該泛函之歐拉-拉格朗日方程式而偵測物件邊界。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：二進位化該數學表示以獲得表示該物件之一資料集。
  5. 一種用於影像分析之方法，其包含：界定圍封(enclosing)一SEM影像的一物件的一曲線，該物件表示於一基板上的一經微影建立結構；使用一電腦處理器以該物件之約束(constraints)為條件而演變(evolving)該曲線；當由該曲線圍封之一區域到達該物件之邊界時終止(terminating)該曲線之演變；及使用該電腦處理器在終止該曲線之該演變後獲得一數值函數(numerical function)，其中該數值函數經組態以用於一缺陷之一 分類、該缺陷之一估計、一程序之一監測及/或一程序之一控制，其中該數值函數係使用以給予反饋至一微影設備以改變一程序之一參數以建立該結構。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含：二進位化該數值函數以獲得表示該物件之一資料集。
  7. 如請求項5之方法，其中演變該曲線包含：應用一等位集方法，該等位集方法包含經由變分學而最小化一能量泛函。
  8. 如請求項5之方法，其進一步包含：使用該數值函數以改變一程序之一參數以建立該結構；及/或評估包含複數個結構之該SEM影像以識別該SEM影像中之該特定結構之一或多個例項。
  9. 一種製造半導體器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括使用如請求項1及5中任一項之方法來評估使用該微影程序而成像之一經微影建立結構，及根據該方法之結果而針對該等基板中之一或多者控制該微影程序。
  10. 一種非暫時性電腦程式產品(non-transitory computer program product)，其包含經組態以致使一處理器使得能夠執行如請求項1及5中任一項之方法的機器可讀指令。
  11. 一種用於影像分析之系統，其包含：一掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope)，其經組態以提供一經微影建立結構之一影像；及一影像分析引擎(image analysis engine)，其包含如請求項10之非暫時性電腦程式產品。
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