TWI688840B - 用於識別基板上之高度異常或污染物之方法、感測器、微影設備及電腦程式產品 - Google Patents

用於識別基板上之高度異常或污染物之方法、感測器、微影設備及電腦程式產品 Download PDF

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Abstract

一種微影設備，其獲得一基板之一高度圖(402)且在控制圖案至該基板之成像時使用該高度圖。該設備經配置以在控制該成像時至少部分地忽略高度異常(B)。可藉由處理該高度圖來識別該等高度異常。舉例而言，在一些實施例中，使用一形狀辨識模型來識別該等高度異常。在一些實施例中，產生該高度圖之一經修改版本(802)，在該版本中，至少部分地移除該等高度異常，且在控制該成像時使用該高度圖之該經修改版本。替代地，使用一異常圖連同該(未經修改)高度圖以控制成像。

Description

用於識別基板上之高度異常或污染物之方法、感測器、微影設備及電腦程式產品
本發明係關於微影設備。本發明尤其係關於使用高度圖進行之微影設備之控制。本發明進一步係關於藉由微影製造器件之方法，且係關於用於實施此類設備及方法之部分的資料處理設備及電腦程式產品。
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(替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、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)層上來進行圖案之轉印。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。已知微影設備包括：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。
使用形成投影系統之透鏡(或鏡面)將圖案成像至基板之目標部分上。 當將圖案成像至基板上時，需要確保基板之最上部表面(亦即，使圖案待成像之表面)處於投影系統之焦平面內。
圖案應經投影於之基板之表面決不完美地扁平，而是大規模地及較小規模地兩種情況呈現許多高度偏差。未能調整投影系統之聚焦可引起不良圖案化效能，且因此引起整體上製造程序之不良效能。諸如疊對、臨界尺寸(CD)及CD均一性之效能參數特別地將由於不良聚焦而降級。
為了量測此等高度偏差，通常將位階感測器整合於微影設備中。此等位階感測器為在已將基板裝載至微影設備中之後用以量測在所有橫越該基板之點處的該基板之最上部表面之垂直位置的光學感測器。將此量測集合以某合適形式儲存且此量測集合可被稱作「高度圖」。接著在控制圖案至基板上之成像時使用該高度圖，以確保基板之每一部分上之輻射敏感抗蝕劑層處於投影透鏡之焦平面中。通常將在一基板上之順次部分之曝光期間連續調整承載基板之基板支撐件的高度。US 7265364 B2、US 20100233600 A1及US 2013128247 A中揭示位階感測器之實例。無需在本文中對其進行詳細地描述。
微影中之已知問題為：基板支撐件及/或基板自身可變得被微觀粒子污染，此造成高度之高局域化偏差。此等偏差變成在用於控制成像操作之高度圖中被表示。因此可發生所謂的「聚焦光點」，其中成像操作之正常控制演算法可不能達成最佳聚焦，從而引起不良影像品質及功能器件之不良良率。在EP 1457828 A2中，處理器經配置以藉由使用高度圖而監視聚焦光點之發生率。為了可靠地偵測聚焦光點，處理器首先計算平均晶粒構形，且自經量測高度圖減去該平均晶粒構形，以促進聚焦光點之識別。在使用所得資訊的情況下，可規劃干預以自微影設備及/或受影響基板清潔 污染。然而，直至進行此等干預，製造程序之效能才不受損害。熟習此項技術者應瞭解，維持產出率在高容量製造中極其重要，且可必須容許某一位階之聚焦光點一段時間，而以良率縮減為代價。
需要在不會不利地影響產出率的情況下改良微影製造程序之良率。進一步需要在可能的情況下使用現有微影設備及關聯硬體來獲得此改良。
在一第一態樣中，本發明提供一種用於使用一光學投影系統將一圖案成像至一基板上之微影設備，該設備經配置以獲得表示橫越該基板之一構形變化之一高度圖且在控制該圖案至該基板上之成像時使用該高度圖，其中該設備經進一步配置以在控制該成像時至少部分地忽略(忽視)在該高度圖之一局域化區中所表示的一或多個高度異常。
在此內容背景下之高度圖意謂描述橫越圖案待施加至之基板之表面之構形變化的資料點或參數之任何集合。通常將高度圖表達為高度值陣列，每一高度值對應於基板上之一部位。然而，可以任何合適形式表達構形變化(高度變化)。(應理解，「高度」在此項技術中用以係指表面位置在大體上垂直於基板平面之方向上之變化。高度並不指相對於地球表面或重力之任何特定方向)。特別是在光學微影中，通常藉由在執行曝光之前進行之基板之量測來獲得高度圖。高度圖實務上可含有數千樣本點。
高度圖用以控制在將圖案成像至基板上時所涉及之致動器。詳言之，影像之正確聚焦於基板之抗蝕劑層上係根據經記錄高度圖而極密切地受控制。
在本發明之內容背景中，「高度異常」係指存在於基板上且在高度圖中所表示之異常高度特徵。舉例而言，此異常高度特徵包括由基板背側及 /或前側上之污染造成的表面特徵。此等高度異常或「聚焦光點」將在高度圖中被表示且可(例如)佔據高度圖內之樣本點之小的區。高度異常可藉由所揭示設備在施加圖案之前使用高度圖來識別。所得資訊可用以縮減在任何實體干預之前對良率之影響。為免生疑問，本發明中之「高度異常」不與(例如)異常量測信號有關，異常量測信號根本未準確地表示表面高度。舉例而言，在US 2013128247 A中知曉及揭示用以偵測及校正異常量測信號之機構。
本發明之實施例可經配置以使用高度量測以識別由污染造成之異常且在聚焦時移除此等異常之效應。可使用高度圖自身來執行識別異常之動作。替代地，可使用呈某其他形式之資料來執行識別異常之動作，該等資料包括原始量測信號或高度圖之某經處理版本。可使用分離地獲得之量測來執行識別異常之動作。可藉由在使用高度圖之前修改該高度圖或以某其他方式來達成忽略(至少部分地)高度異常之功能。
本發明之實施例可經配置以(例如)自相鄰樣本點內插新高度值而完全忽略高度異常區中之高度值。替代地，可實施更複雜行為。舉例而言，高度異常區中之高度值可與縮減之加權一起使用，而非被完全忽略。替代地，可計算高度異常之模型且自高度異常之區中之經量測值減去高度異常之該模型。
在一項實施例中，本發明提供一種用於使用一光學投影系統將一圖案成像至一基板上之微影設備，該設備包括：- 一位階感測器，其可操作以在施加該圖案之前獲得關於在橫越該基板之許多部位處之基板表面之一高度的量測信號；- 一處理器，其用於使用該等量測信號以導出表示該基板之一高度 圖之資料；及- 一控制器，其經配置以在將該圖案在一或多個目標部位處施加至該基板時使用該高度圖資料以控制該投影系統之聚焦，其中該處理器及該控制器經進一步配置以直接地或間接地使用該等量測信號以識別該基板表面上之高度異常，及在控制該投影系統之聚焦時至少部分地忽略該等高度異常。
本發明進一步提供一種製造一器件之方法，該器件形成於一基板上之多個層中，用以形成一層之方法包含：將一圖案施加至該基板上；及使該基板經受一或多個化學及/或物理處理步驟以根據該經施加圖案形成器件特徵，其中對於該等層中之至少一者，施加該圖案之步驟包含：- 獲得該基板之一高度圖；及- 使用該高度圖以控制該圖案至該基板之成像，同時至少部分地忽略高度異常。
本發明進一步提供一種控制一圖案在一基板上之成像之方法，其包含如下步驟：- 獲得該基板之一高度圖；及- 使用該高度圖以控制該圖案至該基板之該成像，同時至少部分地忽視在該所獲得高度圖中所表示的一高度異常。
在一些實施例中，藉由處理該高度圖而識別該等高度異常。舉例而言，在一些實施例中，使用一形狀辨識模型來識別該等高度異常。
在一些實施例中，產生該高度圖之一經修改版本，在該版本中，至少部分地移除該等高度異常，且在控制該成像時使用該高度圖之該經修改版本。在其他實施例中，產生指定該等經識別高度異常之部位之異常圖資 料，且將該異常圖資料連同該高度圖一起使用以控制該圖案在該基板上之成像，以便縮減該等指定部位處之該高度圖之影響。
本發明又進一步提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於控制一微影設備以實施如以上所闡述之本發明之該第一態樣。
本發明又進一步提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一微影設備實施如以上所闡述之根據本發明之該方法。
此等電腦程式產品可(例如)採取儲存於一非暫時性儲存媒體中之指令之形式。
本發明之此等及其他態樣及優點將由熟習此項技術者自圖式之考慮因素及以下實施例之描述來理解。
202:步驟/量測資訊
204:步驟/量測資訊
206:配方資料
208:配方及量測資料
210:步驟
212:步驟
214:步驟
216:步驟
218:步驟
220:步驟
310:光束
312:抗蝕劑層
314:曲線圖
316:污染粒子/污染物粒子
318:高度異常
324:高度圖曲線圖
326:污染粒子
328:高度異常
402:高度圖
404:隙縫
502:空中影像
502':空中影像
502":空中影像
601:步驟
602:步驟
603:步驟
604:步驟
605:步驟
606:步驟
607:步驟/聚焦控制程序
608:步驟
609:步驟
610:步驟
701:步驟
702:步驟
703:步驟
704:步驟
705:步驟
706:步驟
707:經修改聚焦控制功能/經修改聚焦控制步驟
708:步驟
709:步驟
710:步驟
802:經修改高度圖
902:空中影像
1002:區
1004:異常圖
1006:高度異常區
1006':高度值
1102:數學模型
A:區
AD:調整器
AS:對準感測器
B:輻射光束(圖1)/經識別高度異常區(圖4之(a)、圖8之(a))
BD:光束遞送系統
C:目標部分(圖1)/區(圖4之(b))
CO:聚光器
EXP:曝光站
h(x,y):高度圖
h'(x,y):經修改高度圖
IF:位置感測器
IL:照明系統/照明器
IN:積光器
LA:微影設備
LACU:微影設備控制單元
LS:位階感測器
LSD:偵測器光學件
LSS:源側光學件
M1:光罩對準標記
M2:光罩對準標記
MA:圖案化器件
MEA:量測站
MT:圖案化器件支撐件或支撐結構/光罩台
NOK:正常效能部位
OK:區
P1:基板對準標記
P2:基板對準標記
PM:第一定位器
PS:投影系統
PW:第二定位器/基板定位器
SO:輻射源
W:基板
W':基板
W":基板
WT:基板台/基板支撐件
WTa:基板台
WTb:基板台
現在將參看隨附圖式僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1描繪根據本發明之一實施例之微影設備；圖2示意性地說明圖1之設備中之量測及曝光程序；圖3以側視圖示意性地描繪(a)在基板上存在污染的情況下及(b)在基板下方存在污染的情況下之光學位階感測器之操作；圖4示意性地說明(a)展示高度異常之高度圖；及(b)根據先前技術而操作之微影設備中的所得聚焦高度剖面；圖5以側視圖說明在(a)基板上存在污染及(b)基板下方存在污染的狀況下高度異常對根據先前技術之設備中的聚焦效能之影響； 圖6為根據本發明之第一實施例之製造器件之方法的流程圖；圖7為根據本發明之第二實施例之製造器件之方法的流程圖；圖8示意性地說明(a)展示高度異常之高度圖及(b)根據本發明之一實施例而操作之微影設備中的所得聚焦高度剖面；圖9以側視圖說明在(a)基板上具有污染及(b)基板下方具有污染的狀況下高度異常對根據本發明之一實施例而操作的設備中之聚焦效能之影響；圖10(包含圖10之(a)、圖10之(b)及圖10之(c))說明忽略高度異常之第一實例方法中的步驟；及圖11(包含圖11之(a)、圖11之(b)及圖11之(c))說明忽略高度異常之第二實例方法中的步驟。
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示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(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來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)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，包括一或多個晶粒)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。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影設備之設計及其他條件(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。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」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產生圖案的任何器件。一般而言，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(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。光罩在微影中為所熟知。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。
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，設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，設備可屬於反射類型(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)。
微影設備亦可屬於如下類型：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於微影設備中之其他空間，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。
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，源及微影設備可為分離的實體。在此等狀況下，不認為源形成微影設備之部件，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而自輻射源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，源可為微影設備之整體部件。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之調整器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，且由該圖案化器件而圖案化。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、2D編碼器或電 容性感測器)，可準確地移動基板台WT，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之部件之長衝程模組(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之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT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，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件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。
可在多種模式中使用所描繪設備。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WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(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長度(在掃描方向上)。如在此項技術中為所熟知，其他類型之微影設備及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式為所知。在所謂「無光罩」微影中，使可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。每一目標部分通常被稱作「場」且在成品中含有一或多個產品晶粒。
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。
此實例中之微影設備LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站--曝光站EXP及量測站MEA--在該兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。
微影設備控制單元LACU控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測。LACU亦包括用以實施與設備之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，每一子單元處置設備內之一子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於基板定位器PW之伺服控制。單獨單元可甚至處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸線。另一單元可能專用於位置感測器IF之讀出。設備之總控制可受到中央處理單元控制，中央處理單元與此等子系統通信、與操作員通信，且與微影製造程序中涉及之其他設備通信。可使用合適通信鏈路(圖中未繪示)對微影設備外部之處理器執行一些資料處理功能。
圖2說明用以將目標部分(例如，晶粒)曝光於圖1之雙載物台設備中之基板W上之步驟。首先將描述根據習知實務之程序。
量測站MEA處所執行之步驟係在點線框內之左側，而右側展示曝光站EXP處所執行之步驟。不時地，基板台WTa、WTb中之一者將在曝光站處，而另一者在量測站處。出於此描述之目的，假定基板W已經被裝載至曝光站中。在步驟200處，藉由圖中未繪示之機構將新基板W'裝載至設備之量測站。並行地處理此兩個基板以便增加微影設備之產出率。
最初參看新近裝載之基板W'，此基板可為先前未經處理之基板，其係運用新光阻而製備以供在設備中之第一次曝光。然而，一般而言，所描述之微影程序將僅僅為一系列曝光及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已經通過此設備及/或其他微影設備若干次，且亦可經歷後續程序。特別針對改良圖案化效能之問題，任務係確保以最佳聚焦將新圖案施加於已經經受圖案化及處理之一或多個循環之基板上。此等處理步驟將失真(局域高度偏差)漸進地引入基板中，該等失真接著經量測且經校正以達成令人滿意的聚焦效能。亦藉由在將基板夾持至特定基板台時造成的該基板之變形而引入局域高度偏差。此等變形極微小，但在需要極高效能時相當大。
可在其他微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟。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。
在202處，使用基板標記P1等等及影像感測器(圖中未繪示)之對準量測係用以量測及記錄基板相對於基板台WTa/WTb之對準。另外，將使用對準感測器AS來量測橫越基板W'之若干對準標記。在一項實施例中，此等量測係用以建立「晶圓柵格」，該晶圓柵格極準確地映射橫越基板之標記之位置偏差，包括相對於標稱矩形柵格之任何失真。
在步驟204處，使用位階感測器LS來量測相對於X-Y位置之晶圓高度(Z)圖。該高度圖將用以達成經曝光圖案之準確聚焦。可以不同形式表達高度圖，但高度圖通常表示表面高度與基板之標稱平面之局域偏差。應理解，在此內容背景下之「高度」係指垂直於基板平面之位置，且不指地球或重力之方向。
當裝載基板W'時，接收配方資料206，其定義待執行之曝光，且亦定義晶圓及先前產生之圖案及待產生於該基板W'上之圖案之屬性。將在202、204處獲得之晶圓位置、晶圓柵格及高度圖之量測添加至此等配方資料，使得可將配方及量測資料208之完整集合傳遞至曝光站EXP。如將在下文中所解釋，在本文所描述之新穎方法中，可運用影響應如何使用高度圖之先前知識來修改及/或補充配方及量測資料，以在橫越每一基板之一或多個區處識別出高度異常時控制圖案至基板上之成像。
在210處，調換晶圓W'與W，使得經量測基板W'變成基板W而進入曝光站EXP。在圖1之實例設備中，藉由交換設備內之支撐件WTa與WTb來執行此調換，使得基板W、W'保持準確地被夾持且定位於彼等支撐件上，以保留基板台與基板自身之間的相對對準。因此，一旦已調換該等台，為了利用用於基板W(以前為W')之量測資訊202、204以控制曝光步 驟，就必需判定投影系統PS與基板台WTb(以前為WTa)之間的相對位置。在步驟212處，使用光罩對準標記M1、M2來執行倍縮光罩對準。在步驟214、216、218中，將掃描運動及輻射脈衝施加於橫越基板W之順次目標部位處，以便完成數個圖案之曝光。
藉由使用在執行曝光步驟時在量測站處獲得之對準資料及高度圖，使此等圖案準確地成像且相對於所要部位及相對於先前放置於同一基板上之特徵準確地對準。在步驟220處自設備卸載現在被標註為「W"」之經曝光基板，以根據經曝光圖案使其經歷蝕刻或其他程序。
圖3之(a)示意性地說明微影設備LA之一實例中之位階感測器LS的操作。基板支撐件中之一者被標註為WT，且攜載一基板W。位階感測器LS在此實例中為光學感測器，其包含源側光學件LSS及偵測器光學件LSD。在操作中，源側光學件LSS產生一或多個光束310，該一或多個光束照射至基板W上。基板W通常具有形成於其上之不同層，且通常具有比此處所說明更多的層。頂部層通常將為經形成有圖案之抗蝕劑層312。抗反射塗層將在該抗蝕劑層下方，且以不同佈局及材料而形成之器件特徵之許多層將可能在該抗反射塗層下方。
光束310係由基板反射且藉由偵測器側光學件LSD而偵測以獲得信號S(x,y)，自該信號可導出基板上之位置(x,y)處之表面高度的量測。藉由量測橫越基板之眾多位置處之高度，可藉由合適處理器(圖中未繪示)獲得高度圖h(x,y)，且將該高度圖h(x,y)用於曝光站中以控制在微影設備之操作中之聚焦及其他參數。在此項技術中已知用於位階感測以及關聯信號處理之此等光學件之細節，且(例如)在引言中所提及之先前公開案中對其加以描述。本文中將不對其進行詳細地描述。用於本實例中之輻射可為單色 的、多色的及/或寬頻帶。其可經P偏振或經S偏振、經圓形偏振及/或非偏振。
高度圖h(x,y)可採取任何合適形式。在一簡單實施例中，高度圖包含藉由橫越基板之位置之X及Y座標而加索引的樣本值之二維陣列。在其他實施例中，可藉由擬合至經量測樣本值之參數曲線表達高度值。
圖3之(a)中之h(x,y)之曲線圖314表示(例如)在具有某一X值的情況下在Y方向上延伸之單一圖塊中的高度值。對於大多數基板表面，高度變化在範圍及在其局域化程度(空間頻率)兩方面相對輕微。然而，在該說明中，污染粒子316存在於基板表面上。因此，存在可在高度圖中辨識到之高度異常318。自控制圖案之至基板上之抗蝕劑層中之成像之視點，此等高度異常被視為不理想「聚焦光點」。
相似地，在圖3之(b)中，污染粒子326存在於基板下方。此粒子可在裝載基板之前已存在於基板支撐件WT上。替代地，粒子可在將基板裝載至設備中之前已黏附至該基板之背側。在任一狀況下，高度圖曲線圖324皆再次揭露高度異常328。
圖4之(a)使用不同程度之陰影來說明高度圖之一部分以在X-Y標繪圖上表示高度值。換言之，影像包含數個矩形像素，且每一像素之陰影表示在處某一X、Y位置處量測之高度偏差。在該說明中，歸因於專利圖式之限制，僅可區別若干程度之陰影。在實際實例中，高度圖可更精細地表示表面之輪廓。虛線輪廓402內之高度圖之部分可表示圖案待由微影設備LA而施加至之一個目標部分或場之區域。遍及被指示為區A之大多數場區域，高度變化相對低及輕微。另一方面，在區B處，可由於被限制在小局域化區內之更極端高度變化而辨識到高度異常。
現在參看圖5之(a)，看到在示意性側視圖中高度異常(例如，污染)對經正確聚焦影像在抗蝕劑層312中之形成之影響。點線框502示意性地表示圖案化器件MA之空中影像之部位。在步進型微影設備中，空中影像502之大小將對應於整個場之大小。在掃描型微影設備中，空中影像502對應於在圖案化器件及基板執行相對於投影系統PS之經同步移動時橫越場之區域進行掃描的窄帶或「隙縫」。此隙縫之表示為圖4之(b)中之點線框404。掃描運動係由圖4之(b)中之寬白箭頭指示。再次參看圖5之(a)，應瞭解，可在X-Z平面中或在Y-Z平面中檢視以橫截面所展示之空中影像502。在任一狀況下，微影設備之各種子系統控制圖案至基板上之成像使得空中影像502儘可能準確地處於部位502'處，以將該影像可靠地壓印於抗蝕劑層312中。
因為在任何給定時間空中影像在X方向及Y方向中之每一者上皆具有相當大範圍，所以基於在當前經成像之部位處在高度圖中所表示的高度值之移動平均值來執行空中影像502之定位及定向之控制。在步進方法之狀況下，產生靜態平均值。任何短尺度高度異常可影響遍及廣區域之此平均值，且因此，漸漸損害特別是聚焦之控制，且一般而言漸漸損害成像之控制。
返回至圖4之(b)，此為當使用習知控制技術時在掃描操作期間橫越場之聚焦高度剖面的標繪圖。對於場之上部部分(如在該圖解中所看到)，區a中之平滑高度變化並不造成關於必須將橫越隙縫404之高度值平均化之聚焦控制功能之問題。另一方面，當掃描到達場之下部部分時，區B中之高度異常造成平均聚焦高度橫越整個隙縫404上升。因此，在區C中，場之相對大部分偏離理想聚焦。
在圖5之(a)之左側，看到在污染物粒子316存在於基板表面上的狀況下此情形之結果。當高度圖402中之高度異常用於控制空中影像502"之形成時，該空中影像經定位於抗蝕劑層312之平面外。圖案於抗蝕劑材料中之不良聚焦及(因此)圖案於抗蝕劑材料中之不良形成引起在將該圖案施加至此區中之抗蝕劑時之不良效能。此不良效能係由被標註為NOK之區表示，以與被標註為OK且展示於右側之正常效能部位形成對比。圖5之(b)展示當污染物粒子326位於基板W下方時出現相似結果。
圖4及圖5藉此說明在習知控制方法中可由高度異常引起的成像效能(特別是聚焦效能)之損耗。現在將描述如(例如)在圖1之設備中實施之微影設備之控制的修改。
圖6以示意性流程圖形式展示根據本發明之一實施例之器件製造方法。舉例而言，可將經修改控制程式載入至微影設備控制單元LACU中以便實施以下之步驟。此圖中未說明可進行之各種離線設置工序。
在「線上」製造程序中，在601處，將基板(例如，半導體晶圓)裝載至微影設備之量測站MEA中，且在602處，以圖4之(a)及(b)中所描述之方式使用位階感測器以獲得與在橫越基板之許多部位處之基板表面之高度有關的量測信號S(x,y)。在603處，處理器(例如，控制單元LACU之主處理器或與高度映射函數相關聯之單獨處理器)接收量測信號S(x,y)。
在604處，處理器藉由使用合適演算法將該等量測信號轉換成局域高度值而導出用於基板上之每一點之高度值。以此方式，獲得具有相似於圖4之(a)中所展示之形式但延伸遍及整個基板的高度圖。在此階段，可偵測及消除(例如)藉由設備中之雜訊造成之異常信號，使得高度圖準確地表示橫越晶圓之實體特徵。
在605處，檢查高度圖以偵測任何高度異常，其在先前技術中亦被稱為「聚焦光點」。可藉由在一維或二維中之空間頻率濾波及/或圖案辨識來執行此步驟。將在下文中參看圖10及圖11來說明簡單實例。舉例而言，可應用自EP 1457828 A2已知之技術。熟知之MatLab®軟體運用形狀辨識之許多替代演算法來提供影像處理工具箱。不管以何種方式，處理器識別出高度圖之區(諸如圖4之(a)中之區B)且將此等區識別為高度異常，該等高度異常在控制成像程序時應被忽略。
在步驟606處，在此實例中，產生經修改高度圖h'(x,y)，其中已移除高度異常且用自相鄰於及/或鄰近於經識別高度異常區之位置處之高度值導出的值替換該等高度異常。換言之，處理器忽略(忽視)或折扣來自經識別高度異常區之高度值，且基於在一或多個相鄰區中進行之量測而執行遍及此區之高度值之內插或外插。
在步驟607處，將經修改高度圖h'(x,y)「遞送」至微影設備控制單元LACU(或若執行該等步驟之處理器已經為控制單元之部件，則將經修改高度圖遞送至用於控制曝光之適當功能件)。在基板處於曝光站EXP中時使用經修改高度圖，以控制投影系統之聚焦。
在已將圖案施加至基板上之所有場之後，在608處，使攜載經轉印圖案之抗蝕劑層顯影，且接著使該抗蝕劑層經受以基礎材料形成器件特徵所需之無論何種化學及物理程序。程序步驟將取決於應用而變化。在步驟608之後，可在步驟609處完成器件，或可經由步驟610返回至步驟601以用於圖案化及處理另外層。對於每一重複，程序可將區之不同集合識別為高度異常，且可應用相同或不同演算法及校正以縮減彼等高度異常對曝光之控制之影響。對於聚焦並不關鍵之一些層，可以習知方式控制設備，而 不識別高度異常。
在一狀況下，每當將相同基板裝載至微影設備中時一特定區就展現高度異常，此可因為彼高度異常係由黏附至基板之背表面之污染造成。在另一狀況下，高度異常可呈現於不同基板上之相同位置處，此指示污染可存在於基板支撐件上。因此，關於在步驟605中偵測之高度異常之資訊在以統計方式經累積及經分析時可用於監視污染程度且觸發(手動地或自動地)對設備及/或基板之維護及清潔之干預。
其他實施係可能的，如已經提及。應注意，可在自原始信號S轉換成高度值h之前、期間或之後實施識別高度異常之功能。亦可以不同方式達成修改成像操作之控制。
圖7說明高度異常之識別的一替代實例。作為對修改高度圖自身之替代例或除了修改高度圖自身以外，亦使用關於高度異常之性質及部位之資訊以影響使用高度圖以控制聚焦之方式。圖7中之程序包含步驟701至710，其極接近地對應於圖6中所說明之步驟601至610。此等步驟將不再次予以詳細描述。目標再次係使用經識別高度異常之知識以在控制用以將圖案施加至基板之成像操作時縮減高度異常之影響。在先前實例(圖6)中，此係藉由修改高度圖資料以消除或縮減高度異常且接著在習知聚焦控制程序中使用經修改高度圖而進行。在圖7實例中，在步驟706處，將(可能未經修改)高度圖與識別已偵測到高度異常之區之部位及/或其他屬性的單獨資料一起遞送至微影設備控制單元LACU。此單獨資料可被稱作「異常圖」，其不限於資料表達之任何特定形式。經修改聚焦控制功能707基於高度圖資料控制微影設備之曝光站以控制聚焦，同時使用異常圖以縮減經識別高度異常區中之高度圖資料之影響。
如所提及，可自由選擇異常圖之形式。作為一簡單實例，可產生二元光罩M(x,y)。光罩為部位(x,y)之像素值或其他函數的陣列，其值判定將多少權重提供至彼部位處之高度圖資料h(x,y)以計算最佳聚焦。因此，舉例而言，光罩M(x,y)可為簡單二元函數，使得「0」將造成藉由聚焦控制忽視對應高度圖條目。以此方式，以函數M(x,y)而編碼之先前知識可用以識別處於高度異常區中之高度值。經修改聚焦控制步驟707確保在平均化程序中忽視此等量測，藉此避免藉由局域高度異常進行之空中影像之干擾。代替簡單二元光罩，可提供分級式加權函數。在彼狀況下，可縮減高度異常對成像之影響，但並未完全消除高度異常對成像之影響。
圖6方法之優點可為：在任何微影設備中為關鍵即時程序的聚焦控制程序607並不受干擾，且藉由高度圖之先前處理達成改良之聚焦。另一方面，圖7之方法可允許聚焦之較直接最佳化，其視需要而考量其他因素。視需要，可在同一曝光中或在曝光同一基板上之不同層時將兩種類型之程序一起使用。
不管使用何種方法，圖8及圖9說明本文中所揭示之設備及方法相對於圖4及圖5中所看到之習知方法之改良之成像效能。在圖8之(a)中，展示經修改高度圖802，其對應於圖4之(a)之高度圖，但其中經識別高度異常區B中之高度值經移除。在圖8之(b)中，看到當忽視(或替換)高度異常區中之高度值時達成的聚焦高度剖面。在圖9中，看到使用經修改高度圖及/或高度圖及異常圖而達成的空中影像902並不由於高度異常(污染)之存在而受到很多干擾。正如圖5中一樣，圖案於抗蝕劑材料中之不良聚焦及(因此)圖案於抗蝕劑材料中之不良形成係由被標註為NOK之區表示，以與被標註為OK且展示於右側之正常效能部位形成對比。儘管在污染之緊鄰 處，聚焦可受干擾(NOK)，但成功地達成成像之區表示相比於使用已知技術之場區域的更大部分。在實務及商用術語中，基板上之器件之較大比例將形成為具有令人滿意的效能。特別是在場含有數個較小器件區域之狀況下，此改良可引起在製造程序結束時之功能器件之較大良率。
圖10及圖11詳細地說明為了捨棄高度異常之高度值之處理。在圖10之(a)中，展示二維高度圖h(x,y)之一維圖塊，僅出於說明起見其包含曲線已經擬合至之一系列高度值樣本。藉由高通濾波及/或圖案辨識，在區1002中識別出高度異常。說明異常圖1004之一部分，其中黑斑點指示經識別高度異常區。在圖10之(b)處，看到具有經由在高度異常區(像素)1006內之圓圈而識別之高度值的高度圖資料。此等高度圖資料為應被捨棄之高度圖資料。在(c)處，看到經修改高度圖資料h'(x,y)之實例，其中已自周圍樣本內插新高度值1006'。內插可藉由任何合適技術進行，例如，線性內插、雙三次內插等等。
用以識別高度異常之精確濾波方法為設計選擇問題。可使用2-D低通濾波器。替代地，可將高度異常定義為包括超過緊密環繞區中之像素之高度預定量的任何樣本(像素)。在圖11中，應用更複雜途徑以獲得經修改高度圖。首先，如在(a)處所說明，界定可具有固定大小或由諸如在X上之範圍及在Y上之範圍之高度之參數定義的大小之預期高度異常之數學模型1102(單一範圍值可足夠，此係因為典型聚焦光點在X及Y兩者上具有相似範圍)。接著在(b)處，應用將異常模型之一或多個實例擬合至在高度圖h(x,y)中發現之高度異常之圖案匹配。在異常模型具有一或多個可變參數之狀況下，此等參數經調整以最佳地擬合在每一部位處觀測到之高度異常。接著在(c)處，代替簡單地捨棄異常中之高度值，自經量測高度值減 去經擬合異常模型以獲得經修改高度圖h'(x,y)。此實例中之處理比在圖10之實例中更複雜。另一方面，在假定高度異常具有良好定義且可預測之形式的情況下，圖11之方法具有儘可能地保留基礎高度資訊之益處。亦即，不僅僅自相鄰像素內插經修改高度圖中修改之值，而且經修改高度圖中修改之值理論上留存來自異常區內所採取之量測的一些資訊。
經識別異常區亦可用以校正疊對圖。疊對圖包含(例如)二維向量標繪圖，其中每一向量指示疊對大小及方向，亦即，兩個經圖案化層之間的未對準大小及方向。高度異常可對彼部位處之經量測疊對有影響。舉例而言，在第一層中未識別出高度異常且在後續層中識別出高度異常之狀況下，經量測疊對可展現在高度異常之部位處之疊對異常區，在該區中疊對向量(值)主要在大小方面偏離周圍疊對向量。以與以上所描述相同之方式，可(例如)藉由至少部分地忽視疊對異常、藉由用在鄰近於或相鄰於疊對異常區之部位處量測之疊對替換疊對異常區中之經量測疊對(值或向量)、藉由自疊對圖中之疊對值及/或向量減去經模型化高度異常，或藉由將不同(例如，縮減之)加權(因數)用於疊對異常區中之經量測疊對(值或向量)來修改疊對異常區中之疊對圖。相似地，其他參數圖可包括對應於高度異常區之此異常區，例如，臨界尺寸(CD)值之圖，且可以如以上所描述之相似方式修改此等參數圖。
在所描述方法中之每一者中，可應用用於先前專利申請案EP 1457828 A2中所描述之聚焦光點監視之技術以改良偵測之可靠度及準確度。亦即，用以改良準確度之一個選項係自高度圖計算平均晶粒構形且自高度圖減去此平均晶粒構形，來作為高度異常之識別中的基本步驟。此步驟之益處在於：在產品自身具有歸因於在先前處理步驟中之功能器件特徵 之佈局及處理之局域化高度異常的情況下，可忽略此等局域化高度異常以避免將其錯誤地識別為由污染或其類似者造成之聚焦光點。
相似地，除了本文中所揭示之技術以外，亦可應用引言中所提及之先前公開案之技術中的任一者以改良位階感測效能及成像效能。舉例而言，US 2013128247 A之技術可用以在計算高度圖之前消除異常量測樣本。
總之，本發明提供在微影製造程序期間實現改良之聚焦及改良之圖案化效能之方法。本方法縮減諸如由基板上方及/或下方之污染造成的高度異常之影響。此外，該新穎方法無需微影系統之硬體改變，且無需除了通常作為微影製造程序之部分而提供之輸入資料量測之外的任何輸入資料量測。該方法可包括產生較準確高度圖(簡單地意謂高度圖經修改以達成關鍵特徵之最佳聚焦)及/或修改在實際聚焦控制程序中使用高度圖資料之方式。
本發明之一實施例可使用含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式予以實施，該等機器可讀指令描述使用如上文所描述之高度圖資料來控制微影設備之方法。此電腦程式可(例如)經執行於圖2之控制單元LACU內，或某其他處理器或控制器內。亦可提供其中儲存有此電腦程式之非暫時性資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。
本文所使用之術語「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。
本發明之廣度及範疇不應受到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。
802:經修改高度圖
A:區
B:經識別高度異常區

Claims (14)

  1. 一種識別與一基板相關聯之一高度異常之方法，該方法包含： 獲得該基板之一二維高度圖； 判定該高度圖之一一維圖塊(slice)；及 藉由將高通空間濾波及/或圖案辨識應用至該一維圖塊以識別該基板上之該高度異常。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含產生該高度圖之一經修改版本之一步驟，在該修改版本中，至少部分地移除該高度異常之一表示。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含產生該高度圖之一經修改版本之一步驟，在該修改版本中，該高度圖之一高度異常區中之高度值係由自與該高度異常區相鄰之部位處之高度值導出的值替換。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含產生該高度圖之一經修改版本之一步驟，在該修改版本中，自該高度圖中之高度值減去一經模型化高度異常。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包含產生該高度圖之一經修改版本之一步驟，在該修改版本中，將一縮減之加權應用於一高度異常區中之高度值。
  6. 如請求項2、3或4之方法，其進一步包含使用該高度圖之該經修改版本控制應用至該基板之一微影程序之一步驟。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含產生指定該經識別高度異常之部位之異常圖資料之一步驟。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包含使用該異常圖資料連同該高度圖以控制該基板之圖案化。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含如下步驟：產生一疊對圖且使用該高度圖及該經識別高度異常區以識別一疊對異常區；及藉由以下步驟中之任一者而產生該疊對圖之一經修改版本： 至少部分地忽視一疊對異常；或 由自與該疊對圖之該疊對異常區相鄰之部位處之疊對值或向量導出的值或向量替換該疊對異常區中之疊對值或向量；或 自該疊對圖中之疊對值或向量減去一經模型化高度異常；或 將一縮減之加權應用於該疊對異常區中之疊對值或向量。
  10. 一種用於識別一基板支撐件上之一污染物之方法，該方法包含： 依據請求項7之方法識別複數個高度異常圖，每一高度異常圖係與一相異基板相關聯；及 基於跨越該複數個高度異常圖之一高度異常之位置共同性(commonality)識別該污染物。
  11. 一種用於識別一基板上之一污染物之方法，該方法包含： 依據請求項7之方法識別複數個高度異常圖，每一高度異常圖係於一基板支撐件上之該基板之一相異裝載序列之後獲得；及 基於跨越該複數個高度異常圖之一高度異常之位置共同性識別該污染物。
  12. 一種經配置以測量一表面高度之感測器，該感測器可操作以執行如請求項1至11中任一項之方法。
  13. 一種用於將一圖案成像至一基板上之微影設備，該微影設備可操作以執行如請求項1至11中任一項之方法。
  14. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器實施如請求項1至11中任一項之方法。
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