TWI738968B - 在產品製造期間識別製程變異 - Google Patents

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那達夫 古特曼
克萊爾 史坦優納斯
托爾 馬西安諾
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Abstract

本發明揭示系統及方法，其用於識別製造諸如半導體晶圓之產品期間之製程變異。在製造一第一產品期間之一預定階段處，使用至少一個成像參數之不同值來獲得該第一產品之一區域之影像。接著分析該等影像以產生指示與該至少一個成像參數之對比變異之該第一產品之一第一對比簽章。在製造一第二產品期間之相同預定階段處，使用該至少一個成像參數之不同值來獲得對應於該第一產品之該區域之該第二產品之一區域之影像。分析該影像以產生指示與該至少一個成像參數之對比變異之該第二產品之一第二對比簽章。比較該第一對比簽章與第二對比簽章以識別在該第一及第二產品之製造之間是否發生一製程變異。

Description

在產品製造期間識別製程變異
本發明係關於製造程序中之品質控制領域。
在製造程序中，使用品質控制系統及程序來識別製造一個物品與製造另一物品之間之製程中之變異，以確保一致性。有時此等變異僅在成品中出現，或在已生產諸多不合標準產品之後才會顯現出來。諸如積體電路之半導體組件可以含有諸多組件之一晶圓之形式製造。半導體晶圓(例如，矽晶圓)可以一系列層製造，各層由必須相對於鄰近層中之圖案準判定位之一圖案組成。此定位之控制被稱為疊對控制。在一些半導體及微影製造程序中，在晶圓上提供一度量目標以用於確保圖案對準。目標可採取一組單元之形式，例如矩形或方形單元之一2×2陣列，兩個用於量測X方向上之疊對，且兩個用於量測Y方向上之疊對。目標可包含一繞射光柵。例如，一目標中之各單元可由一繞射光柵組成。一目標可由一組圖案組成，其中各圖案可印刷在一不同層上並且可被定向諸如提供在不同方向(通常為X及Y)上之量測。 在任何製造程序中，可能出現可能不希望之製程變異。以微影製程為例，疊對量測(例如，圖案對準之量測)可能不揭示已發生之一製程變異，諸如一所施加之材料層之一厚度變異。在某些情況下，一製程變異可能導致錯誤疊對量測。因此需要更好地解製程變異及其等之影響。
下文係提供對本發明之一初始理解之一簡要概述。該概要不一定識別關鍵要素或限制本發明之範疇，而僅僅用作對下文描述之一介紹。 本發明之一些實施例提供用於識別製造諸如半導體晶圓之產品期間之製程變異之方法及系統。根據本發明之一些實施例，可例如在製造期間之一預定階段針對一產品(諸如一晶圓或一晶圓之部分)產生一「對比簽章」。當一製造程序被認為按照期望操作時，可產生對比簽章，例如用作參考。然後可例如在製造程序之相同階段針對另一產品產生一類似對比簽章，並且可比較對比簽章以便識別是否已發生一製程變異。 一「對比簽章」在本文中被定義為在一影像中相對於至少一個成像參數之對比變異之一表示。可使用任何已知之影像對比量度。該表示可係圖形的，並且例如顯示給一使用者，或其可依數學方式表示，例如作為一向量，或依任何其他方式，其中其可例如藉由一計算系統中之一處理器與另一對比簽章進行比較。因此，根據本發明之一些實施例，可自動識別一製程變異，並且視情況回應於識別一變異而產生一警報或可發生一些補救動作。 本發明之實施例不限於半導體晶圓生產並且可用於製造諸多其他產品。 在下文詳細描述中闡述本發明之此等、額外及/或其他態樣及/或優點；可能自詳細描述推斷；及/或可藉由實踐本發明來學習。
相關申請案的交叉參考 本申請案主張2017年2月10日申請之美國臨時專利申請案第62/457,781號及2017年11月27日申請之美國臨時專利申請案第62/591,088之權益，該兩個申請案之全文皆以引用的方式併入本文中。 在闡述詳細描述之前，闡述將在下文中使用之某些術語之定義可能係有幫助的。 在以下描述中，描述本發明之各個方面。為解釋之目的，闡述特定組態及細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，對於熟習此項技術者顯而易見的是，可在不具有本文呈現之具體細節之情況下實踐本發明。此外，可能已省略或簡化眾所周知之特徵以免使用本發明。具體參考圖式，需要強調的是，詳情僅藉由實例并出於本發明之繪示性論述之目的來展示，並且為了提供被認為係最有用及容易理解之本發明之原理及概念方面之描述而呈現。在此方面，未試圖比本發明之一基本理解所需要之更詳細地展示本發明之結構細節，結合圖式之描述使熟習此項技術者明白可如何將本發明之若干形式體現在實踐中。 在詳細解釋本發明之至少一個實施例之前，應理解的是，本發明在其應用中不限於下文描述中闡述或在圖式中繪示之組件之構造及配置細節。本發明可應用於可以各種方式實踐或實行之其他實施例以及所揭示實施例之組合。此外，應理解，本文採用之措辭及術語出於描述之目的，而不應被認為係限制性的。 除非另有說明，否則關於本發明之一或多個實施例描述之特徵可視情況包含在本發明之所有其他實施例中。 除非另有明確說明，如自下文討論中顯而易見，應瞭解，貫穿說明書中，利用諸如「處理」、「運算」、「計算」、「判定」、「增強」或類似者之術語進行討論，係指一電腦或計算系統或類似電子計算裝置之動作及/或程序，其操縱及/或將表示為計算系統之暫存器及/或記憶體內之實體(諸如電子)量之資料轉換為類似地表示為計算系統之記憶體、暫存器或其他此資訊儲存、傳輸或顯示裝置內之實體量之其他資料。 圖1A及1B係根據本發明之一些實施例之用於製造半導體晶圓之一系統之示意圖。如本文描述之系統及方法可用於製造其他產品，例如可經成像以產生如本文進一步描述之一對比簽章之任何產品。對比簽章在識別製程變異中之有效性可能取決於產品之類型。圖1A及1B之系統可用於使用一或多個成像參數之不同值來獲得一晶圓表面之一區域之影像。因此，系統可經組態使得一或多個成像參數係可變的。該區域可係一度量目標，例如，用於疊對量測，諸如一繞射圖案或光柵。 圖1A展示成像系統100，其經配置以將輻射引導向一晶圓之表面並接收自一晶圓反射之輻射以產生晶圓之影像，並且圖1B展示照明系統200，其可用於將輻射供應至圖1A之成像單元。 在圖1A之成像系統100中，諸如可見光之輻射被引導朝向一產品之表面，在此繪示晶圓103中，在一支撐件104上。該輻射可被引導至一度量目標。反射輻射自晶圓103之表面接收並用於產生晶圓之影像，例如在一相機105中。可在一分析單元107中分析影像。成像系統之操作可由一控制器110控制。 輻射可經由一光纖109將被供應至成像系統100並且行進穿過偏振器120及透鏡121至124以到達分束器130。一環形孔127可位於透鏡122與123之間，並且一場光闌128可位於透鏡123與124之間，其功能將由熟習此項技術者理解。一分束器130可分裂輻射，使得輻射之一個部分經由一物鏡系統135被引導至晶圓103，並且輻射之一個不同部分經由一物鏡系統136被引導至一反射鏡137。同一對物鏡系統135及136可收集來自晶圓103之散射輻射及來自反射鏡137之反射輻射，並且相同分束器130可組合來自晶圓及反射鏡之輻射以形成一單個輻射場，其細節對物鏡135與晶圓103 (焦點)之間之距離敏感，以允許推斷散焦之一方式。 一些組合輻射可被引導至一聚焦偵測器140，其功能在本文中進一步描述。例如，一些組合輻射可藉由一分束器141及透鏡143被引導至聚焦偵測器140。一些反射輻射可被引導至一分光計150。例如，一些反射輻射可藉由一分束器151及透鏡153被引導至分光計150。聚焦偵測器140可執行聚焦量測並且將指示該等量測之信號輸出至分析單元107。類似地，分光計150可執行光譜量測並將指示該等量測之信號輸出至分析單元107。 相機105可係一電荷耦合裝置或「CCD」陣列。如此項技術中已知，相機105可被配置或設定以自「影像」平面處之反射輻射形成一影像。例如，晶圓103可在其表面上包含一繞射圖案，在此情況下，反射輻射可係來自晶圓103之表面之繞射輻射。 形成圖1A之成像系統100之部分之各個組件或晶圓支撐件104可相對於彼此移動，例如藉由未展示并對於熟習此項技術者已知之一或多個馬達。成像系統100之操作(例如形成成像系統100之部分之馬達之操作)可由控制器110控制。控制器110之操作可部分基於來自分析單元107之信號。分析單元107或控制器110或兩者可包括包含一或多個處理器之一計算系統。例如，根據本發明之一些實施例，分析單元中之一處理器可產生並比較對比簽章。 根據本發明之一些實施例，一晶圓之影像可使用一或多個成像參數之不同值來獲得。因此，控制器110可控制成像系統100以在連續影像擷取操作之間改變一或多個成像參數，例如以形成待由分析單元107分析之一系列影像。因此，例如控制器110可控制偏振器120以改變一個影像與另一影像之間之輻射偏振。控制器可控制透鏡之任何者或晶圓支撐件104(例如物鏡系統135中之透鏡相對於彼此或晶圓支撐件104)之位置，以改變焦點並藉以獲得一系列影像，各影像具有一不同程度之焦點。控制器可控制環形孔127之操作以改變一個影像與另一影像之間之數值孔徑。環形孔可實施為一雙環，參考圖7A至7C更詳細地描述。根據本發明之一些實施例可改變之其他成像參數包含(但不限於)用於照明晶圓及輻射之頻寬之輻射之中心波長。根據本發明之一些實施例，亦可改變參數之組合以便產生表示與一參數組合之對比變異之一對比簽章。 現在參考圖1B，根據本發明之一些實施例之照明系統200包括一輻射源203。這可係熟習此項技術者已知之任何適合輻射源。根據本發明之一些實施例，輻射源203可包括具有不同波長及/或頻寬之多個輻射源，從中可選擇一或多個輻射源，例如以便改變用於照明一產品或目標之波長及/或頻寬。 如圖1B中所示，來自源203之輻射行進穿過一系列透鏡210至213與216及濾光器220至225至光纖109。照明系統200可為可操作以改變一或多個成像參數，例如，在變化時導致由一影像擷取裝置擷取之一影像中之一變異之參數，例如，使用輻射源203作為一照明源。可藉由控制照明系統而變化之一成像參數之一實例係輻射之波長。一晶圓製造控制系統可包含一可變波長照明系統，在此情況下，本發明之一些實施例可藉由操作一現有系統(例如，現有硬體)以一新穎方式來實施。根據本發明之一些實施例，可提供新硬體或軟體，其包含可操作以改變用於照明待成像之一晶圓之輻射之波長之組件。 在圖1B所示之系統中，濾光器220至225可包括一現有晶圓製造控制系統中之濾光器，諸如帶通及梯度濾光器，其功能將為熟習此項技術者所知。根據本發明之一些實施例，濾光器220及221可用於改變傳遞至成像系統100之輻射之波長，例如在由濾光器220至225不能達成之情況下。 實際上，一照明系統可使用以不同方式偏振之輻射，在此等情況下，不同偏振輻射可沿自源203至光纖109之不同通道傳導。為簡單起見，在圖1B中僅繪示一個通道，但將瞭解，在一實際系統中，可根據偏振之數目提供數個通道。 根據本發明之一些實施例，用於照明產品(例如，晶圓103)之輻射之波長可以任何已知之波長變異方式變化。根據本發明之一些實施例之一系統可包含機械設備，以過濾來自一更寬頻源之光之一窄波段。例如，一寬頻輻射源可藉由一稜鏡機械地分佈，例如可使用一快門機構自該稜鏡機械地選擇一特定波段或顏色之光。在圖中1B所示之實例中，濾光器211及212可分別係高通濾光器及低通濾光器。額外地或替代地，濾光器211及212可係此項技術中已知之可調諧的，以改變輻射之波長。 熟習光學技術者將瞭解，圖1A及1B中所示之一些組件(例如透鏡及分束器)之順序可改變，同時仍然能夠使系統如本文所描述般操作。特定言的，所繪示之成像系統100之一些組件可形成照明系統200之部分，並且照明系統200之一些組件可形成成像系統100之部分。 根據本發明之一些實施例，對於一製造程序中之一特定點處之一特定晶圓或晶圓區域，可分析與一成像參數之影像對比變異以產生一對比簽章。對於製造程序中同一點處之另一晶圓之一對應區域，可以相同方式產生一對比簽章。可比較對比簽章以識別製造程序中之一變異。 圖2A至圖2C係說明用於解釋根據本發明之一些實施例之對比之使用之目的。 圖2A係此項技術中已知之一度量目標之一影像，其可為疊對量測之目的而設置在一晶圓上。圖2B係圖2A中之一組件250之一放大圖，其例如可與一特定層關聯。在圖2B中可看到，在大致兩個值(「黑色」及「白色」)之間具有一視覺振盪之組件。圖2C係藉由新增圖2B之影像之列(或取決於組件之定向或更一般地所關注區域之行)形成之被稱為一「內核」之目標組件250之一一維表示。諸如圖2C所示之一內核具有對應於最大強度I_max及最小強度I_min之峰值及谷值之一結構。 一重複圖案之對比係圖案之可見性之一量度。量化或量測對比之一標準方法係藉由「邁克爾遜對比」定義： 對比= (I_max – I_min) / (I_max + I_min) (1) 其中I_max及I_min表示最高及最低之亮度。根據此等式量化對比提供對比之一絕對量度。 為本發明之一些實施例之目的，將一符號或方向、正或負指派給對比係有用的。此在本文中被稱為「帶符號對比」並且在識別「對比反轉」中係有用的，如本文進一步描述。例如，若峰值及谷值之配置使得第一個係I_max，則可將符號+指派給邁克爾遜對比。若第一個峰值或谷值係I min，則可將符號-指派給邁克爾遜對比。因此，在本文描述之本發明之任何實施例中，對比簽章可視情況指示對比之符號或方向。換言之，對比簽章可指示帶符號對比中之變異而非對比之絕對值或模量。 如上文描述之將一+或-分配給對比量測係用於區分對比量測之若干可能性之一者。可使用任何其他區分方案。帶符號對比指示對比是正還是負，並且因此可用於識別對比反轉，其中對比從正改變成負或反之亦然，在本文中進一步討論。 本發明之實施例不限於使用上文等式來量化對比。存在量化對比之若干方法，並且可使用其等之任一者。 在圖2B中，根據正或負對比之前述定義，看到具有一正對比之一所關注區。若黑色及白色條反轉，則會判定此為負面對比。只要反向符號與任何內核之原始符號相反，正值及負值之指派方式可相反。 一影像之對比取決於參考圖1A及1B討論之成像參數，其包含(但不限於)照明細節，諸如數值孔徑、偏振、空間內容(例如，條之配置)、顏色(其可鬆散地定義為光譜分佈-可用波長及頻寬來特性化)。已發現，一半導體製造程序中之一些變異導致對比與一成像參數之間之關係中之一差異。因此根據本發明之一些實施例，可針對一個晶圓判定此關係，並且可針對另一晶圓重複該判定以識別是否已發生一製程變異。此關係可透過產生表示一影像中之對比相對於至少一個成像參數之變異之一晶圓或晶圓區域之一對比簽章來判定。 對比簽章可表示一影像中之對比相對於至少一個成像參數之變異。該表示可係圖形的，例如一地圖或圖形，並且可根據本發明之一些實施例向一使用者顯示。額外地或替代地，簽章可係一數學表示，諸如一向量或方程式或其他數學表示式。一對比簽章可係依其中其可與另一對比簽章進行比較之任何形式，例如但不限於由一使用者或由一計算系統中之一處理器在視覺上進行比較。 一對比簽章可係一晶圓在擷取其自其產生之影像之時間點或時間段處之一特性。 對比簽章可包括一或多個特徵，並且根據本發明之一些實施例，一製程變異之識別可包括偵測對比簽章中之一或多個特徵之一差異，諸如當比較一個簽章與另一簽章時偵測一可偵測偏移。例如，若對比簽章包括一圖形，則特徵可包括一峰或谷或過零點。在成像參數為焦點之特定情況下，簽章中之一特徵可能由對比反轉導致。可用以比較一個與另一個之一對比簽章中之其他特徵可包含(但不限於)對比/帶符號對比之一梯度之最大值之位置、最大對比位置或對比之某個特定值(即，對比之等值線)以及由於「模板」特徵之一對比圖之任何其他特性化。 對比反轉係一已知效果，其中作為對影像散焦之一結果，週期性特徵經歷反轉：例如，在圖2B之實例中，黑色條紋變成白色，同時白色條紋變成黑色。隨著散焦進行之對比改變係連續的，且因此存在黑色及白色兩者皆變成灰色-並且對比變為零之一點。此係對比反轉點。參考圖1A，例如可藉由改變物鏡系統135與晶圓103之間之距離來達成散焦。自適合於產生如圖2B中所示之一影像之一距離開始，距離可連續地增加或減少，並且無論哪種方式在一特定距離處之影像中可發生一對比反轉。 圖3A至圖3C繪示本發明之實施例，其中可自其中兩個成像參數變化之影像來產生一對比簽章。在圖中所示之特定實施例中，兩個成像參數係聚焦的，例如依據變化之光學組件之間之一距離及波長來量測。使用一個以上成像參數之不同值獲得(例如，擷取)影像可依各種方式達成。例如，可設定一組件距離，可獲得以各種波長之影像，組件距離可遞增並且可重複在各種波長下獲得影像。參考圖1，成像參數之此變異可由控制器110控制照明系統200及成像系統100之操作來控制。 在整個製程中，晶圓可在橫向方向上係靜止的，例如，不會橫向移動，以確保各影像皆係晶圓相同部分之一影像。在製程中之相同階段，在一稍後時間，例如在已將若干晶圓製造成相同製程之後，可在經歷相同製程之一類似晶圓上重複此製程，以判定是否發生一製程變異。 在以兩個成像參數之各種值獲得影像之後，可依一三維映射之形式產生一對比簽章，其中成像參數及對比係三維的，例如映射x及y軸可係成像參數，且對比可以另一維度表示，例如z軸或藉由顏色表示或以任何其他方式表示。圖3A展示此一圖之一示意性實例，其中成像參數係例如藉由一距離判定之照明波長及焦點，並且在所繪示之實例灰度中以一第三軸表示對比。結果係一等值線圖。在本發明之其他實施例中，可改變不同之成像參數，且因此可在軸上指示此等不同成像參數。 應瞭解，根據本發明之一些實施例，可將圖3A中所示種類之一等值線圖或任何其他三維表示與在同一製造階段處之另一晶圓之對應區域的影像所產生之另一等值線圖進行比較，以便識別兩個晶圓之製造之間之一製程變異。換言之，圖3A中所示種類之一圖或三維表示可用作一對比簽章。可使用用於影像比較之任何已知技術以便識別一製程變異，其包含相關技術。 根據本發明之一些實施例，為比較之目的，可簡化對比簽章。在圖3B之圖中，已新增對比反轉曲線。此等對應於對比已如本文其他地方描述般反轉之點。在圖3B之示意性實例中，對比反轉曲線係直線。圖3C係僅展示對比反轉線之一圖形，其他對比資料已被去除。 圖4A至圖4C示意性地繪示可如何根據一對比簽章可識別一製程變異。諸如在一半導體晶圓製造程序中可能發生之微小製程變異可能導致晶圓表面或晶圓表面之部分之一對比簽章之一交替。在其他製造程序中可能發生相同情況。簽章改變之性質可能與變異之類型有關。例如，若對比簽章係圖3C中已知類型之一圖形，則一些製程變異可能導致對比簽章之一特徵相對於一或多個成像參數之一偏移。 圖4A係對應於圖3C之圖形之一圖形。一特定類型之一製程變異可能導致對比反轉曲線相對於一成像參數(例如，波長)至圖4B中所示之一新位置之一偏移。如圖4C中所示，可出現由經歷變異之一製程產生之一晶圓產生之一帶符號對比簽章。圖4A及圖4C之對比簽章可容易地比較，例如在一計算系統中自動地進行比較以識別製程變異，隨後可需要補救動作。 應注意，本發明之實施例不限於識別可能隨時間發生之製程變異，例如歸因於機器部件之磨損。本發明之實施例可用於識別同時發生之製程中之變異或之間之差異，例如平行操作之製程。 可基於僅與一個成像參數對比之變異來產生一對比簽章。圖5A至圖5C中展示一實例。圖5A係展示可形成一對比簽章之與照明波長對比之變異之一圖形。在此實例中，帶符號對比以指示對比相對於一預定灰度級是正還是負之一方式來判定。圖5A接近可能自圖4A之圖導出之一圖。自圖4A及圖5A之一比較將明白，圖5A之過零點對應於圖4A之對比反轉線。 如同圖4A至圖4C之圖一樣，如圖5A中所示之一對比簽章可被減少為一或多個特徵。圖5B展示圖5A之圖形上之過零點，且圖5C僅展示可能足以形成一對比簽章之過零點。過零點可以與對比反轉曲線相同之方式在一個晶圓與另一晶圓之間偏移，且因此用以識別一製程變異。 自圖5B可看到，發生對比反轉之確切位置對成像參數之一改變特別敏感。波長中之一小改變將導致對比之一大改變。這同樣適用於對比改變率相對較大之一圖形或地圖上之任何區域。因此，選擇具有一高改變率之點或區域(諸如用於將一個簽章與另一簽章進行比較之對比反轉點)提供對比簽章中之差異之一高度敏感量測，其可用於識別製程中之微小變異。 對改變最敏感之照明參數中之關注與疊對量測技術相反，其中期望高對比影像並且可選擇成像參數以對對比具有最小影響。例如，再次參考圖5B，用於擷取針對疊對量測之影像之波長之選擇可能在圖形中之峰之任何者處，其中與波長之對比之改變率係最低。 根據本發明之一些實施例，透過使用對比簽章識別製程變異可用於識別無法自疊對量測偵測之製程變異，諸如(但不限於)層厚度變異及材料之光學性質(諸如折射率)變異。 圖6係根據本發明一些實施例之一方法之一流程圖。圖6之方法開始於操作600，在製造一第一產品之一預定階段處，其中使用一或多個成像參數(諸如焦點或波長或兩者)之不同值來獲得產品之一區域之影像。此處使用術語「第一」、「第二」等來簡單地將一個產品與另一產品區分開來，並不一定意味著任何時間或其他順序。可在操作605處分析影像以產生用於第一產品之一第一對比簽章，表示與一或多個成像參數對比之變異。 在一第二產品之製造中之相同預定階段，其可在更晚或更早或與第一產品之製造並行地運行，在操作610處使用相同的一或多個成像參數之不同值來執行獲得影像之另一操作。在操作615處分析在操作610處獲得之影像，以產生用於第二產品之一第二對比簽章，其指示與一或多個成像參數之對比變異。 根據本發明之一些實施例，產品分批製造，且第一及第二產品來自不同批次。 在操作620處比較對比簽章以識別在第一及第二產品之製造之間是否發生一製程變異。根據本發明之一些實施例，若識別多於預定量值之一製程變異，則可產生一警報。例如，可將對比簽章中之一差異(諸如對比簽章中之一或多個特徵之位置中之一差異)與一預定臨限值進行比較，並且若差異超過臨限值，則可產生一警報。 本發明之實施例亦可用於監測一製程變異之進展並且例如繪製其隨時間之進展。此接著可與製程控制參數相關，諸如(但不限於)蝕刻期間晶圓之溫度，例如藉由圖表。此可用以分析一變異之根本原因。 可在控制器110之操作下執行由相機105獲得影像，並且分析可在分析單元107中執行，可能由控制器107控制。可修改現有系統以實施根據本發明之一些實施例之方法。因此，本發明之一些實施例可包括暫時性或非暫時性之一電腦可讀媒體，其包括在一產品製造系統中之一控制器中實施時使系統根據本文所描述之方法操作之指令。 可在製造不同的第一及第二晶圓對期間執行操作600至620以定期監測可能的製造程序變異。 圖7A至圖7C係繪示根據本發明一些實施例之使用數值孔徑作為一可變成像參數之示意圖。例如，結合圖6提及之成像參數可係數值孔徑。圖7A展示由一透鏡710聚焦至一晶圓(諸如晶圓103)之一層714之表面712上之一準直輻射束700。自此圖清楚可見，穿過層714之輻射路徑之長度取決於在入射角度。進入垂直於表面之層之輻射具有穿過層之最短路徑，並且路徑長度自束700之中心向外增加。 一光學系統中之數值孔徑可界定行進穿過系統之任何部分之一輻射束之比例。因此，可改變數值孔徑以排除輻射束之部分。改變數值孔徑可具有改變產品表面上之輻射之入射角範圍之效果。根據本發明之一些實施例，在操作605中變化之成像參數可包括入射角或產品表面上之輻射入射角範圍，例如藉由改變數值孔徑來改變以限制入射角之範圍。此變異可用於依與本文所描述之波長變異類似之方式產生不同對比簽章。 對於除法線之外之角度範圍，入射角範圍之限制可導致入射輻射形成一環形束。圖7B及圖7C繪示與圖7A相同之配置，除了束700被減小為分別具有不同半徑R1及R2以及寬度可相等之分別為A1及A2之環形束720及730。穿過層714之束720之最大路徑長度P1比穿過層714之束730之最大路徑長度P2更長。熟習此項技術者將瞭解，改變穿過諸如在半導體製造中之一非常薄目標之路徑長度可具有與改變入射輻射之波長類似之一效果。因此，改變入射角可用以產生與圖3A至圖3C中所示類似之一對比簽章。 如本文別處指出，根據本發明之實施例，可改變除波長及孔徑或入射角以外之其他成像參數以便產生對比簽章。 根據本發明之一些實施例之系統及方法可用於識別隨後可被調查並且若必要被糾正之製程變異。例如，可量化一變異，例如相對於一成像參數之對比反轉之偏移量，並且可判定具有大於一臨限值之一量之一變異需要調查。一變異之性質可能不會立即自對比簽章之一差異顯而易見，並且可能有必要對自其獲得對比簽章之產品中之一或兩者執行額外量測，以便判定變異係什麼。 然而，一旦變異之性質(例如，增加或減少層厚度)已被判定，此可用於建立將對比簽章中之差異類型與製程變異之類型相關聯之一知識庫，並且亦可能將對比簽章中之差異量與製程中之一些量變異(諸如層厚度)相關聯。可識別之其他製程變異包含(但不限於)一層之組成及一層之光學參數。根據本發明之一些實施例，可例如根據大於一預定臨限值之一量之對比簽章之一改變來識別一製程變異。視情況，可回應於識別一製程變異而產生一警報，例如以提示一操作者(例如，人類)開始採取補救動作。 一製程變異之識別可在對一產品執行一或多個量測之前進行以判定變異之性質。此判定可用於自動識別在一未來製程中識別之一變異之性質。因此，根據本發明之一些實施例，一製程變異之性質可自對比簽章中之一差異自動判定。額外地或替代地，可根據對比簽章之一差異量來判定一變異量。本文討論之一個差異係對比反轉之一偏移。本發明之實施例不限於此差異，並且對比簽章中之其他差異可被識別並歸因於一製造程序中之其他變異。來自先前方法之歷史資料可用於歸類各種對比簽章中之差異，並且視情況用於處理不同種類及可選量之變異。根據本發明之一些實施例，可使用機器學習來改良差異歸因於變異之可靠性。 上文參考根據本發明之實施例之方法、設備(系統)及電腦程式產品之流程圖及/或部分圖描述本發明之態樣。將理解，流程圖及/或部分圖之各部分以及流程圖及/或部分圖中之部分之組合可藉由電腦程式指令來實施。此等電腦程式指令可被提供給一通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理設備之一處理器以產生一機器，使得經由電腦或其他可程式化資料處理設備之處理器執行之指令創建用於實施在流程圖及/或部分圖或其部分中指定之功能/動作之手段。 此等電腦程式指令亦可儲存於一電腦可讀媒體中，該電腦可讀媒體可指導一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置以一特定方式運行，使得儲存於電腦可讀媒體中之指令產生包含實施在流程圖及/或部分圖或其部分中指定之功能/動作之指令之一製造物品。 電腦程式指令亦可被載入至一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置上以致使在電腦、其他可程式化設備或其他裝置上執行一系列操作步驟以產生一電腦實施製程使得在電腦或其他可程式化設備上執行之指令提供用於實現流程圖及/或部分圖或其部分中指定之功能/動作之製程。 前述流程圖及圖繪示根據本發明之各種實施例之系統、方法及電腦程式產品之可能實現方案之架構、功能性及操作。在此方面，流程圖或部分圖中之各部分可代表包括用於實現指定(若干)邏輯功能之一或多個可執行指令之代碼之一模組、區段或部分。亦應注意，在一些替代實施方案中，該部分中提到之功能可不按照圖式中指出之順序發生。例如，連續展示之兩個部分實際上可實質上同時執行，或該等部分有時可依相反順序執行，此取決於所涉及之功能性。亦將注意，部分圖及/或流程圖之各部分以及部分圖及/或流程圖中之部分之組合可由執行指定功能或動作或專用硬體及電腦指令之組合之基於專用硬體之系統來實施。 在上文描述中，一實施例係本發明之一實例或實施方案。「一個實施例」、「一實施例」、「某些實施例」或「一些實施例」之各種出現不一定皆指代相同實施例。儘管可在一單個實施例之背景內容中描述本發明之各種特徵，但亦可單獨或依任何適合組合來提供特徵。相反，儘管為清楚起見本文可在單獨實施例之背景內容中描述本發明，但本發明亦可在一單個實施例中實施。本發明之某些實施例可包含來自上文揭示之不同實施例之特徵，且某些實施例可併入來自上文揭示之其他實施例之元件。在一特定實施例之背景內容中之本發明之元件之揭示不應被視為僅限於在具體實施例中之使用。而且，應理解，本發明可依各種方式實行或實踐，本發明可在除上文描述中概述之實施例之外之某些實施例中實施。 本發明不限於該等圖或對應描述。例如，流程無需移動穿過各繪示之框或狀態，或以與繪示及描述之順序完全相同之順序移動。除非另外定義，否則本文使用之技術及科學術語之含義通常由本發明所歸屬之技術之一般技術者通解。儘管已關於有限數目之實施例描述本發明，但此等不應被解釋為對本發明之範疇之限制，而係作為一些較佳實施例之範例。其他可能變異、修改及應用亦在本發明之範疇內。據此，本發明之範疇不應受至迄今為止所描述之內容之限制，而係由隨附申請專利範圍及其法定等效物來限制。
100‧‧‧成像系統103‧‧‧晶圓104‧‧‧支撐件105‧‧‧相機107‧‧‧分析單元109‧‧‧光纖110‧‧‧控制器120‧‧‧偏振器121‧‧‧透鏡122‧‧‧透鏡123‧‧‧透鏡124‧‧‧透鏡127‧‧‧環形孔128‧‧‧場光闌130‧‧‧分束器135‧‧‧物鏡系統/物鏡136‧‧‧物鏡137‧‧‧反射鏡140‧‧‧聚焦偵測器141‧‧‧分束器143‧‧‧透鏡150‧‧‧分光計151‧‧‧分束器153‧‧‧透鏡200‧‧‧照明系統203‧‧‧輻射源210‧‧‧透鏡211‧‧‧濾光器212‧‧‧濾光器213‧‧‧透鏡216‧‧‧透鏡220‧‧‧濾光器221‧‧‧濾光器222‧‧‧濾光器223‧‧‧濾光器224‧‧‧濾光器225‧‧‧濾光器226‧‧‧濾光器250‧‧‧目標組件600‧‧‧操作605‧‧‧操作610‧‧‧操作615‧‧‧操作620‧‧‧操作700‧‧‧準直輻射束710‧‧‧透鏡712‧‧‧表面714‧‧‧層720‧‧‧束730‧‧‧束
為更好地理解本發明之實施例並且展示如何實施本發明，現在將純粹經由實例參考隨附圖式，其中相似元件符號貫穿全文標示對應元件或區段。 在隨附圖式中： 圖1A及1B係根據本發明之一些實施例之一系統之示意圖； 圖2A係一度量目標之一影像，圖2B係目標之部分之一放大影像，且圖2C係沿橫過圖2B之影像之一線之強度變異之一圖，根據本發明之一些實施例； 圖3A係一對比圖之示意性實例，圖3B係展示具有新增對比反轉線之圖3A之圖，且圖3C僅展示對比反轉曲線，根據本發明之一些實施例； 圖4A、4B及4C示意性地繪示根據本發明一些實施例之對比反轉線之一偏移； 圖5A係展示與波長對比變異之一示意圖，圖5B係具有特定點指示之類似於圖5A之一圖，且圖5C僅展示選定點，根據本發明之一些實施例； 圖6係根據本發明之一些實施例之一方法之一流程圖； 圖7A至7C係繪示根據本發明一些實施例之使用數值孔徑作為一可變成像參數之可能性之示意圖。
600‧‧‧操作
605‧‧‧操作
610‧‧‧操作
615‧‧‧操作
620‧‧‧操作

Claims (17)

  1. 一種在一產品製造程序期間識別製程變異之方法，其包括：在製造一第一產品期間，於一預定階段處：利用一成像系統，使用至少一個成像參數之不同值來獲得該第一產品之一區域之影像；分析該第一產品之該區域之該等影像，以利用該至少一個成像參數產生表示該第一產品之該區域之該等影像之對比變異之該第一產品之一第一對比簽章；在製造一第二產品期間，於該預定階段處：使用該至少一個成像參數之不同值來獲得對應於該第一產品之該區域之該第二產品之一區域之影像；分析該第二產品之該區域之該等影像，以利用該至少一個成像參數產生表示該第一產品之該區域之該等影像之對比變異之該第二產品之一第二對比簽章；及比較該第一對比簽章與該第二對比簽章，以識別在製造該第一產品及該第二產品之間是否發生一製程變異。
  2. 如請求項1之方法，其中該至少一個成像參數包括以下之任何一或多者：該成像系統之數值孔徑；成像輻射之波長；該成像系統之焦點；或 該成像輻射之偏振。
  3. 如請求項2之方法，其中該識別進一步包括偵測該第一對比簽章及該第二對比簽章中之一或多個特徵相對於該至少一個成像參數之一偏移。
  4. 如請求項1之方法，其中該至少一個成像參數包括兩個成像參數。
  5. 如請求項4之方法，其中該兩個成像參數包括該成像系統之焦點及該成像輻射之波長。
  6. 如請求項4之方法，其中該識別進一步包括偵測該第一對比簽章及該第二對比簽章中之一或多個特徵相對於該至少一個成像參數之一偏移。
  7. 如請求項1之方法，其中該識別進一步包括偵測該第一對比簽章及該第二對比簽章中之一或多個特徵相對於該至少一個成像參數之一偏移。
  8. 如請求項1之方法，其中該第一對比簽章及該第二對比簽章各包括一對比圖。
  9. 如請求項1之方法，其中該第一對比簽章及該第二對比簽章包括一或多個特徵，該一或多個特徵包含該至少一個成像參數之值，在該至少一個成像參數處對比之改變率最高。
  10. 如請求項1之方法，其中該分析包括將一符號指派給對比之量測，藉以該第一及第二對比簽章識別對比反轉。
  11. 如請求項1之方法，其中該第一對比簽章及該第二對比簽章包括一或多個特徵，其包含該至少一個成像參數之值，在該至少一個成像參數處該對比從正改變成負或反之亦然。
  12. 如請求項1之方法，其中該區域包括用於疊對量測之一目標。
  13. 如請求項12之方法，其中該目標包括一繞射光柵。
  14. 如請求項1之方法，其中該第一產品及該第二產品分批製造，且該第一產品及該第二產品來自不同批次。
  15. 如請求項1之方法，其包括在製造額外第一產品及第二產品期間，重複該獲得、分析及比較，以定期監測可能的製造程序變異。
  16. 如請求項1之方法，其中該第一產品及該第二產品係半導體晶圓。
  17. 一種用於識別在一產品製造程序期間之製程變異之系統，該系統包括：一照明系統及一成像系統，該照明系統包含一輻射源，並且該成像系統經配置以將來自該照明系統之輻射引導朝向一產品之一表面 並接收來自自該產品反射之該照明源之輻射，以產生該產品之影像；一控制單元，其經配置以控制該成像系統或該照明系統或兩者，以使用至少一個成像參數之不同值來在製造之一預定階段處獲得一第一產品及一第二產品之影像；一影像分析單元，其經組態以分析該等影像以產生表示與該至少一個成像參數之對比變異之該第一產品及該第二產品之各自對比簽章，並且比較該第一對比簽章與該第二對比簽章以識別在該第一及第二產品之製造之間是否發生一製程變異。
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