TWI811952B - 度量衡方法及設備 - Google Patents

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TWI811952B
TWI811952B TW111101236A TW111101236A TWI811952B TW I811952 B TWI811952 B TW I811952B TW 111101236 A TW111101236 A TW 111101236A TW 111101236 A TW111101236 A TW 111101236A TW I811952 B TWI811952 B TW I811952B
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張磊
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Abstract

本發明揭示一種判定一效能參數或自其導出之一參數之方法，該效能參數與用於在經受一微影程序之一基板上形成一或多個結構之該微影程序的一效能相關聯。該方法包含：獲得包含該效能參數之複數個機率描述之一機率描述分佈，每一機率描述對應於該基板上之一不同位置；及將每一機率描述分解成複數個分量機率描述以獲得複數個分量機率描述分佈。一分量跨基板區域模型係針對該複數個分量機率描述中的每一者而判定，其跨越一基板區域模型化其各別分量機率描述；且該效能參數或自其導出之參數之一值係基於該等分量跨基板區域模型而判定。

Description

度量衡方法及設備
本發明係關於一種可用於例如在藉由微影技術進行裝置製造中執行度量衡的度量衡設備及方法。本發明進一步係關於用於在微影程序中監測隨機效應之此類方法。
微影設備係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(integrated circuits；IC)之製造中。在彼情況下，圖案化裝置，其替代地稱作遮罩或倍縮光罩，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，包括常常用於量測臨界尺寸(critical dimension；CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(裝置中兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發用於微影領域中之各種形式之散射計。此等裝置將輻射光束引導至目標上且 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一反射角下之強度；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──以獲得可自其判定目標之所關注屬性之繞射「光譜(spectrum)」。
已知的散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型的角度解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對較大(例如，40μm乘40μm)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。可在國際專利申請案US20100328655A1及US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等國際專利申請案之文件的全文係特此以引用方式併入。已公開專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步發展。此等目標可小於照射光點且可由晶圓上之產品結構圍繞。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用方式併入本文中。
現今之圖案化效能係由邊緣置放誤差(edge placement errors；EPE)表徵。藉由特徵橫向位置誤差(疊對、圖案移位)及特徵之大小誤差(CD誤差)判定特徵之邊緣之位置誤差。特徵尺寸及位置誤差之部分在本質上係極局部的且隨機的；例如取決於與局部疊對(local overlay；LOVL)、局部CD均一性(local CD uniformity；LCDU)、線邊緣粗糙度(Line Edge Roughness；LER)及線寬粗糙度(line width roughness；LWR)相關的局部置放誤差。此等皆可為EPE效能之重要貢獻因素。
歸因於EPE量度之局部且隨機本質，量測EPE，且尤其跨越晶圓之EPE，係極度量衡密集型的。減少有效EPE監測所需之度量衡效應將為合乎需要的。
本發明在一第一態樣中提供一種判定一效能參數或自其導出之一參數之方法，該效能參數與用於在經受一微影程序之一基板上形成一或多個結構之該微影程序的一效能相關聯，該方法包含：獲得包含該效能參數之複數個機率描述之一機率描述分佈，每一機率描述對應於該基板上之一不同位置；將每一機率描述分解成複數個分量機率描述以獲得複數個分量機率描述分佈；針對該複數個分量機率描述中之每一者判定一分量跨基板區域模型，其跨越一基板區域模型化其各別分量機率描述；及基於該等分量跨基板區域模型判定該效能參數及/或自其導出之參數之一值。
本發明在一第二態樣中提供一種判定一隨機效能參數之方法，該隨機效能參數與涉及在一基板上由一微影程序產生之一或多個結構之該等結構特徵中之至少兩者之一相對位置相關聯，該方法包含：獲得與一第一結構特徵相關之該效能參數之一第一機率描述及涉及與一第二結構特徵相關之該效能參數之一第二機率描述；及自該第一機率描述及該第二機率描述之一廻旋判定一廻旋機率分佈描述。
本發明又進一步提供一種包含用於使得一處理器執行第一或第二態樣之方法之機器可讀指令的電腦程式產品，及相關聯之度量衡設備及微影系統。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優勢，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呈現此類實施例。基於本文中所含之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
AD:調整器
AGG DL:晶粒級映圖
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
CD-L1:第一輪廓資料
CD-L2:第二輪廓資料
CH:冷卻板
CL:切線
CMB EST:框
CO:聚光器
CONV:第三曲線
COL1:輪廓
COL2:輪廓
COref1:參考輪廓
COSTL1:第一堆疊輪廓
COref2:參考輪廓
COSTL2:第二堆疊輪廓
DE:顯影器
EP1 FP:參數
EP1+OV:分量
EPE %:總良率指紋
EPE nm:總EPE指紋
EPE1 nm:EPE分量指紋
EPE1 %:EPE分量良率指紋
EP2 FP:參數
EP2+OV:分量
EPE2 nm:EPE分量指紋
EPE2 %:EPE分量良率指紋
EP3 FP:參數
EP3+OV:分量
EPE3 nm:EPE分量指紋
EPE3 %:EPE分量良率指紋
EXP:曝光站
GC1:高斯分量
GC2:高斯分量
GC3:高斯分量
HL1:直方圖
HL2:直方圖
IF:位置感測器
IL:照射系統/照射器
IN:積光器
I/O1:輸入埠
I/O2:輸出埠
L1:第一層及/或第一特徵
L2:第二層及/或第二特徵
LA:微影設備
LACU:微影控制單元
LB:裝載區
LC:微影製造單元/微影單元
LS:位準感測器
M1:遮罩對準標記
M2:遮罩對準標記
MA:圖案化裝置/遮罩
MEA:量測站
MET:度量衡系統
MGM:多高斯模型
MT:圖案化裝置支撐件
P1:基板對準標記
P1:第一曲線
P2:基板對準標記
P2:第二曲線
PDF:機率密度函數
pdfcon:廻旋pdf
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
SG:單一分量高斯表示
SO:輻射源
TCU:塗佈顯影系統控制單元
UL:上限
LL:下限
W:基板
w1N:高斯分量
w2N:高斯分量
w3N:高斯分量
WT:基板台
WTa:基板台
WTb:基板台
現在將參考隨附示意圖而僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中：圖1描繪微影設備；圖2描繪其中可使用根據本發明之檢測設備的微影製造單元或叢集；圖3係根據本發明之實施例的用於模型化局部置放分佈之方法的流程圖；圖4說明根據本發明之實施例的用於判定諸如兩個特徵之直方圖之機率描述的輪廓堆疊方法；圖5說明根據本發明之實施例的用於判定廻旋pdf之方法；且圖6說明根據本發明之實施例的用於自機率表現分佈判定多個高斯(Gaussian)分量之方法。
在詳細地描述本發明之實施例之前，呈現可供實施本發明之實施例之實例環境係具指導性的。
圖1示意性地描繪微影設備LA。設備包括：照射系統(照射器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如，遮罩台)MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，遮罩)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裝置之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台)WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且各自連接至經組態以 根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；以及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化裝置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。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化裝置及基板之位置及其上之特徵之位置的參考。
照射系統可包括用於引導、塑形或控制輻射之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。
圖案化裝置支撐件以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及諸如圖案化裝置是否固持於真空環境中之其他條件的方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可採取許多形式；圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。
本文中所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解釋為係指可用於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裝置。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，則該圖案可能不確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所創制之裝置(諸如積體電路)中的特定功能層。
如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，採用透射圖案化裝置)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，採用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射遮罩)。圖案化裝置之實例包括遮罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「遮罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化裝置」同義。術語「圖案化 裝置」亦可解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化裝置之圖案資訊的裝置。
本文所使用之術語「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」之任何使用與更一般的術語「投影系統」同義。
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至微影設備中之其他空間，例如遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中為吾人所熟知用於增加投影系統之數值孔徑。
在操作中，照射器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源係準分子雷射時，源及微影設備可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係藉助於包括例如合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照射器IL。在其他情況下，例如，在源為汞燈時，源可為微影設備之整體部分。源SO及照射器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可稱為輻射系統。
照射器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照射器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所需均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化裝置支撐件MT上之圖案化裝置MA上，且係由該圖案化裝置圖案化。在已橫穿圖案化裝置(例如遮 罩)MA之情況下，輻射光束B穿過將光束聚焦至基板W之目標部分C上的投影系統PS。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，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)可用以例如在自遮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裝置(例如，倍縮光罩/遮罩)MA。
可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如，倍縮光罩/遮罩)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，但該等對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等被稱為切割道對準標記)。相似地，在將多於一個晶粒設置於圖案化裝置(例如，遮罩)MA上之情況下，遮罩對準標記可位於晶粒之間。較小對準標記亦可在裝置特徵當中包括於晶粒內，在此情況下，需要使標記物儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
可在多種模式中使用所描繪之設備。在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至上目標部分C時，同步地掃描圖案化裝置支撐件(例如遮罩台)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相對於圖案化裝置支撐件(例如，遮罩台)MT之速度及方向。在掃描模式下，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(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)。如在此項技術中所熟知，其他類型之微影設備及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式係已 知的。在所謂的「無遮罩」微影中，可程式化圖案化裝置保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可採用上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，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。當在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上，且可進行各種預備步驟。此實現設備之產出量之顯著增加。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輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF不能夠在基板台處於量測站以及處於曝光站時量測基板台之位置，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相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知且可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。
如圖2中所展示，微影設備LA形成微影製造單元LC(有時亦稱為微影單元或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以使經曝光抗蝕劑顯影之顯影器DE、冷卻板CH及烘烤板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，在不同程序設備之間移動基板，且隨後將基板遞送至微影設備之裝載區LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等裝置係在塗佈顯影系 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而控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出量及處理效率。
為了正確且一致地曝光由微影設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，經定位有微影單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET接收已在微影單元中處理之基板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SCS。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進行檢測以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。此外，已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。在基板之僅一些目標部分有缺陷的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
在度量衡系統MET內，使用檢測設備以判定基板之屬性，且特定言之，判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在不同層之間變化。檢測設備可整合至微影設備LA或微影單元LC中，或可為單獨裝置。為了實現最快速量測，需要使檢測設備緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度──在已曝光於輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光於輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差──且並非所有檢測設備皆具有足夠靈敏度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(post-exposure bake step；PEB)之後採取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板所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影(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測──此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除──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。後一可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
位置誤差可由於疊對誤差(常常稱作「疊對」)而出現。疊對為相對於第二曝光期間之第二特徵在第一曝光期間置放第一特徵時的誤差。微影設備藉由在圖案化之前將每一基板與參考件準確地對準而最小化疊對誤差。此係藉由使用對準感測器量測基板上之對準標記之位置來完成。可在美國專利申請案公開案第US 2010-0214550號中找到關於對準程序之更多資訊，該公開案以全文引用的方式併入本文中。舉例而言，圖案尺寸標定(例如CD)誤差可在基板相對於微影設備之焦平面並未正確地定位時出現。此等焦點位置誤差可與基板表面之非平整度相關聯。微影設備旨在藉由在圖案化之前使用位階感測器量測基板表面構形而最小化此等焦點位置誤差。在後續圖案化期間應用基板高度校正以有助於確保圖案化裝置至基板上之正確成像(聚焦)。可在美國專利申請公開案第US 2007-0085991號中找到關於位準感測器系統之更多資訊，該公開案以全文引用之方式併入本文中。
除微影設備LA及度量衡設備MT以外，亦可在裝置生產期間使用一或多個其他處理設備。蝕刻站(圖中未展示)在圖案曝光至抗蝕劑中之後處理基板。蝕刻站將圖案自抗蝕劑轉印至抗蝕劑層下方之一或多個層中。通常，蝕刻係基於施加電漿介質。可例如使用基板之溫度控制或使用電壓控制環來引導電漿介質從而控制一或多個局部蝕刻特性。可在PCT專利申請公開案第WO 2011-081645號及美國專利申請公開案第US 2006- 016561號中找到關於蝕刻控制之更多資訊，該等公開案以全文引用之方式併入本文中。
在裝置之製造期間，需要使供使用諸如微影設備或蝕刻站之一或多個處理設備處理基板之程序條件保持穩定，使得特徵之屬性保持在某些控制限度內。程序之穩定性對於諸如IC之電氣裝置的功能部分之特徵(亦稱作產品特徵)特別重要。為了有助於確保穩定處理，程序控制能力應就位。程序控制涉及處理資料之監測及用於程序校正之構件的實施，例如基於處理資料之一或多個特性控制處理設備。程序控制可基於藉由度量衡設備MT進行之週期性量測，常常稱作「進階程序控制」(亦進一步稱作APC)。可在美國專利申請公開案第US 2012-008127號中找到關於APC之更多資訊，該公開案以全文引用之方式併入本文中。典型APC實施涉及對基板上之度量衡特徵之週期性量測，從而監測及校正與一或多個處理設備相關聯之漂移。
邊緣置放誤差EPE係包含與疊對相關聯之貢獻及來自跨越多個層之產品結構的局部置放誤差的合成度量。為量測局部置放誤差，可直接對產品結構執行度量衡。此可使用例如諸如電子束度量衡設備之掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope；SEM)進行。為在晶圓上獲得密集EPE指紋(fingerprint)，當前需要極大量的度量衡工作，包含在晶圓上之許多位置處之多個特徵個例的量測。更具體而言，局部效應通常與隨機效應相關，且因此要求大規模度量衡以經由例如直方圖表徵隨機變化。舉例而言，由於全域貢獻因素(CDU/疊對)與在本質上並非隨機之處理工具指紋相關，因此全域貢獻因素更與較多系統性效應相關。
為說明此情況，EPE之一個公式係：
Figure 111101236-A0305-02-0014-1
其中σ EPE 、σ overlay 、σ PBA 、σ CDU_L 、σ local 分別表示歸因於抗蝕劑及光子隨機指數(其主要影響線寬粗糙度LWR)之EPE、疊對、近似偏壓平均值、線CDU及局部誤差之標準差；μ EPE 係EPE之平均值；且HR OPC 係歸因於光學接近殘差之CD誤差之二分之一範圍。
舉例而言，為表徵局部置放誤差，可藉由沿所選切割線堆疊多個特徵之電子束影像之輪廓而產生直方圖。對於全晶圓/場/晶粒指紋，需要要求極大量量測時間之極大量樣品。舉例而言，每一直方圖可與度量衡工具(例如電子束工具)之單一視場(或組合之多個視場)相關，且可包含自一或多個晶圓之量測。其中量測與多個晶圓相關，量測資料可根據晶圓位置分類以獲得每晶圓位置之直方圖。
為解決此情況，將描述大大減少獲得跨晶圓EPE描述所需之度量衡工作之方法。所提議的方法包含模型化方法，其模型化表示描述晶圓區域(例如整個晶圓或其部分，諸如場或晶粒)上方之效能參數分佈之機率密度函數(pdf)的一或多個分佈參數。
此方法可包含獲得分佈在晶圓區域上方之效能參數之複數個機率描述(例如，pdf)(例如，以使得每一機率描述與晶圓區域內之不同位置相關)；將機率描述中之每一者映射至複數個分量機率描述(例如分量pdf)；跨越表示複數個分量機率描述中之至少一個的一或多個分佈參數之晶圓區域判定模型或指紋；及基於指紋判定效能參數之值。晶圓區域可為整個晶圓或其部分。
在特定實施例中，效能參數可與特徵的局部置放或第一及第二特徵之相對局部置放相關。在後一情況下，在每一晶圓位置處之機率描述可包含自第一特徵之位置參數的第一pdf及第二特徵之位置參數之第二pdf之廻旋判定的廻旋pdf。
為達成此情況，亦揭示判定表示基板上之第一特徵與第二特徵之間的相對位置誤差之分佈的廻旋機率密度函數(pdf)之方法。該方法包含獲得分別與第一特徵之位置參數(例如邊緣位置)之第一分佈及第二特徵之位置參數之第二分佈相關聯的第一pdf及第二pdf；且廻旋第一pdf與第二pdf以獲得廻旋pdf。
圖3係用於模型化一或多個分佈參數之方法之流程圖。第一輪廓資料CD-L1及第二輪廓資料CD-L2用以判定廻旋輪廓pdf CONV。第一輪廓資料CD-L1可包含與第一層及/或第一特徵L1相關之堆疊輪廓之第一機率描述(例如第一pdf或可自其導出第一pdf之第一直方圖)的分佈(空間地分佈在晶圓或其部分上方)，且第二輪廓資料CD-L2可包含與第二層及/或第二特徵L2相關之堆疊輪廓之第二機率描述(例如第二pdf或可自其導出第二pdf之第二直方圖)的分佈(空間地分佈在晶圓或其部分上方)。其中第一輪廓資料CD-L1及第二輪廓資料CD-L2包含直方圖分佈，例如，此等步驟可包含將其轉換成pdf分佈。
在下一步驟CONV中，判定廻旋分佈，其包含(每晶圓位置)第一pdf及第二pdf之廻旋。此廻旋分佈可描述在晶圓上之複數個位置上方，沿切線之兩個特徵(例如在兩個層中或其他)之間的相對輪廓位置誤差的分佈。圖4及圖5幫助說明此等前三個步驟。
可由輪廓堆疊判定輪廓變化性或疊對邊際(局部置放誤差) 變化性，其描述於PCT公開案WO2020094286A1(以引用的方式併入本文中)中。方法可包含在基板之複數個層中之每一者上獲得基板之部分的一或多個影像。與基板之不同層中的相同特徵之一或多個對應影像及/或基板之同一層上的複數個特徵之影像相關的影像可經堆疊(例如對準及疊對)。對準程序可基於取決於影像中之每一者中或疊加至影像中之每一者上之一或多個參考位置來對準影像，使得影像之間不存在疊對誤差。舉例而言，對準程序可包含對準影像中之特徵之目標設計，使得目標設計之間不存在疊對誤差。對準程序可基於取決於預期設計資料(例如，gds資料)來對準影像。執行對準程序之效應為消除不同影像之間的任何疊對誤差之影響。
疊對邊際為對準影像之堆疊中之特徵的隨機變異之量度。可取決於影像之對準版本中之對應特徵的輪廓之間的差異來計算疊對邊際。亦可取決於特徵之目標輪廓來計算疊對邊際。舉例而言，對於影像中之每一者，可取決於影像中之特徵與特徵之目標的比較來計算疊對邊際。影像中之特徵之輪廓與其他影像中之特徵之輪廓，以及特徵之目標輪廓之間的差異可由複數個熟知特定影像相關度量來判定，諸如臨界尺寸均一性(CDU)、線寬粗糙度(LWR)、臨界尺寸振幅及置放誤差。
疊對邊際與EPE相關。EPE係提供特徵之一或多個影像之輪廓與特徵之目標輪廓之間的差異之總體表示的影像度量。EPE包括特徵之影像與特徵之目標輪廓之間的疊對誤差。疊對邊際與EPE之不同之處在於其不包括在特徵之影像之間的疊對誤差，此係因為疊對誤差藉由上述對準程序：例如疊對邊際=EPE-疊對誤差而移除。
圖4展示第一層L1中之第一特徵之重複實例，每一實例包 含(無意地)不同輪廓COL1。亦展示相對於可包含既定輪廓(例如根據.gds檔案)之參考輪廓COref1堆疊的所有此等輪廓COSTL1。圖4亦展示第二層L2中之第二特徵之重複實例，每一實例包含(無意地)不同輪廓COL2。亦展示相對於可再次包含既定輪廓之參考輪廓COref2堆疊之所有此等輪廓COSTL2。在每一情況下，可藉由直方圖表示輪廓變化或分佈(例如在任何切線CL處)；在本文中第一堆疊輪廓COSTL1表示為直方圖HL1，且第二堆疊輪廓COSTL2表示為直方圖HL2。
圖5展示(底部)在其在晶圓上之相對位置中的堆疊輪廓COSTL1、COSTL2及對應直方圖HL1、HL2。除此之外，圖5亦展示相關聯pdf之曲線圖。第一曲線P1係描述在第一特徵(例如在第一層中)之切線CL處之輪廓(邊緣)位置的pdf，且第二曲線P2係描述在第二特徵(例如在第二層中)之切線CL處之輪廓(邊緣)位置的pdf。第三曲線Conv係第一及第二pdf廻旋pdf，且與在兩個特徵之間之疊對邊際或相對局部邊緣置放相關。
EPE疊對邊際可計算為隨機變數Z=R-L之差之機率密度：
Figure 111101236-A0305-02-0017-2
其中：p l 左邊緣(第一特徵或層1特徵)之機率密度直方圖
p r 右邊緣(第二特徵或層2特徵)之機率密度直方圖
l係左直方圖之箱數。
△ l 係左直方圖之箱寬。
z係右直方圖及疊對邊際直方圖之箱數。
以此方式，可藉由在沿所選切線(或2D表面或3D體積)之不同層中量測之堆疊輪廓之輪廓直方圖或pdf(亦即機率表示)的廻旋判定多 個特徵及/或多個圖案化層之間的局部置放。
返回至圖3，可將廻旋機率表示分佈分解成多個高斯分量(每晶圓位置)或多高斯模型MGM。每一高斯分量可藉由其平均值μ、標準差或偏差σ及高度或權重w描述及/或參數化，且可與特定原因相關聯。
圖6說明此分解步驟MGM。可將廻旋pdf pdfcon分解成多個(在此實例中為三個)高斯分量GC1、GC2、GC3(其中此等分量之組合包含廻旋pdf或非常接近其近似值)。出於參考目的，亦展示廻旋pdf pdfcon之最佳單一分量高斯表示SG。
返回參看圖3，根據高斯分量GC1、GC2、GC3分別判定用於每一參數EP1 FP、EP2 FP、EP3 FP之分量跨基板區域模型或分量指紋。此可包含根據每一高斯分量分佈之平均值、標準差及權重估計晶圓指紋。替代地(如由框CMB EST指示)，此步驟可與分解步驟整合以使得每一分量參數被允許在晶圓區域上變化。舉例而言，分量參數及分量指紋之組合最佳化可使用組合最大似然最佳化途徑。藉由此等模型化分量指紋，根據高斯貢獻因素，可在晶圓上之任何點處評估局部置放誤差分佈模型。
視情況，可將每一分量EP1+OV、EP2+OV、EP3+OV與疊對(共同柵格)組合以獲得EPE分量指紋EPE1 nm、EPE2 nm、EPE3 nm(例如奈米級EPE量值指紋)。每一高斯分量表示高斯權重與直方圖中之量測值之數目N的乘積(w1N、w2N、w3N)。因此，每一高斯分量之失效率應為1：w1N、1：w2N、1：w3N，其分別與n-σ值n1σ、n2σ、n3σ相關。可使用此n-σ值以在晶圓圖中將EPE分量(例如以nm為單位)表達為：EPE IL =(μ i -n i σ i )
EPE IR =(μ i +n i σ i )
其中，i下標描述高斯分量數目(例如在此實例中i=1至3)，且L、R標 記如上文所描述。舉例而言，可基於程序窗或上限UL及下限LL選擇n之值。
在此之後，可將每分量EPE指紋聚合(每晶粒OPD出現率)至晶粒級映圖AGG DL以獲得EPE分量能力或基於每晶粒出現率描述每分量良率之百分比概率的良率指紋EPE1 %、EPE2 %、EPE3 %。可自將限值UL、LL應用於每一分量之等效cdf(累積分佈函數)而獲得此EPE能力/良率映圖，以判定機率，例如根據百分比描述。
σ之比例因子及平均值之偏移可用於將能力/良率映圖與良率參考映圖(例如，電壓對比度代理)匹配。可擬合比例因子以使得機率與良率代理之參考機率曲線匹配。
可將EPE分量指紋EPE1 nm、EPE2 nm、EPE3 nm組合以獲得總EPE指紋EPE nm，及/或可將EPE分量良率指紋EPE1 %、EPE2 %、EPE3 %組合以獲得總良率指紋EPE %。
藉由將所觀測之分佈分解成高斯分量，有可能導出簡單(例如平均值、標準差、權重)分佈參數化以模型化晶圓上之效能參數。此允許對此等參數之簡單擬合以便在晶圓之任何位置處推斷預期所觀測分佈。此途徑自高斯統計(例如個體方差之簡單線性加法)之簡單本質受益。舉例而言，此使得跨越特定晶圓部分(例如晶粒)聚合分佈以獲得具有與裝置失效相關聯之EPE之該晶圓部分的聚合機率更簡單。
藉由此方法，大規模度量衡僅需要針對相對較少位置執行而使得度量衡成本顯著降低。額外優勢在於經組合以計算EPE指紋之隨機資料(輪廓資料)及疊對資料並不需要根據同一取樣方案進行量測。
多個層之廻旋直方圖或pdf提供EPE之正確分佈，但目前的 方法(諸如依賴於邊緣距離度量之彼等方法)並不如此。多個高斯模型在層處理中引入多模態效應之可擴展性。此外，由於EPE應為每一高斯貢獻因素已知，因此其可在圖案化程序中鏈接至各種類型之局部置放貢獻因素。
應瞭解，可將本文中揭示之多個高斯分佈模型途徑應用於任何適合之所關注參數(例如疊對、聚焦CD、置放)之模型化以改良彼參數之指紋估計。除所描述之EPE指紋外，此途徑亦可用於模型化疊對指紋、聚焦指紋、CD指紋或單層邊緣置放量測。在此實施例中，有可能不需要廻旋步驟(例如，由於經模型化之參數與單一特徵而非相對位置相關)。
總之，本文中揭示之多個高斯分佈模型途徑可使用有限(例如基於電子束)局部EPE量測提供EPE之較佳估計作為整個晶圓之良率代理。所提議可係基於特定量測位置處之邊緣置放(誤差)之所觀測分佈本質上與複數個原因有關之事實，每一原因由其特定高斯分佈表徵。
在以下經編號條項中揭示了本發明之另外實施例：
1.一種判定效能參數或自其導出之參數之方法，該效能參數與用於在經受微影程序之基板上形成一或多個結構之該微影程序的效能相關聯，該方法包含：獲得包含該效能參數之複數個機率描述之機率描述分佈，每一機率描述對應於在該基板上之不同位置；將每一機率描述分解成複數個分量機率描述以獲得複數個分量機率描述分佈；針對該複數個分量機率描述中的每一者判定分量跨基板區域模型，其跨越一基板區域模型化各別分量機率描述；及基於該等分量跨基板區域模型判定該效能參數及/或自其導出之參數之值。
2.如條項1之方法，其中該分解步驟包含將該等機率描述中之每一者 分解成複數個高斯分量機率描述以獲得複數個高斯分量機率描述分佈。
3.如條項2之方法，其中該等高斯分量機率描述中之每一者及該等分量跨基板區域模型中之每一者藉由其平均值、偏差及權重參數化。
4.如條項3之方法，其中判定該等分量跨基板區域模型中之每一者包含根據每一高斯分量機率描述分佈之平均值、偏差及權重估計各別基板區域指紋。
5.如任一前述條項之方法，其中該分解步驟及該判定分量跨基板區域模型步驟作為單一最佳化而執行。
6.根據任一前述條項之方法，其中該效能參數與基板上之該一或多個結構之位置相關聯。
7.如條項6之方法，其中該效能參數與關於該一或多個結構之一或多個結構特徵之局部位置相關聯。
8.如條項7之方法，其包含執行輪廓堆疊步驟以相對於參考位置在該一或多個結構特徵中之每一者的多個實例內判定該局部位置之隨機變化。
9.如條項7或8之方法，其中一或多個結構特徵之該局部位置包含一或多個邊緣位置。
10.如條項7、8或9之方法，其中該複數個機率描述各自與該等結構特徵中之至少兩者之相對位置相關。
11.如條項10之方法，其中該複數個機率描述各自包含廻旋機率描述，且該方法包含自與第一結構特徵之該位置相關之第一機率描述及與第二結構特徵之該位置相關之第二機率描述的廻旋判定每一該廻旋機率描述。
12.如條項11之方法，其中針對該第一機率描述內之第一隨機變數 與該第二機率描述內之第二隨機變數的差定義該廻旋機率描述。
13.如條項11或12之方法，其中該第一結構特徵及第二結構特徵分別與第一結構及第二結構相關，該第二結構鄰近該第一結構。
14.如條項13之方法，其中該第一結構在第一層中，且該第二結構在第二層中。
15.如條項11或12之方法，其中該第一結構特徵及第二結構特徵與單一結構或單一層中之第一結構及第二結構相關。
16.如條項7至15中任一項之方法，其包含將該等分量跨基板區域模型中之每一者與疊對模型組合以判定各別分量邊緣置放誤差模型。
17.如條項1至6中任一項之方法，其中該效能參數包含該一或多個結構之臨界尺寸或在該一或多個結構之曝光期間的焦點。
18.根據任一前述條項之方法，其包含將該等分量跨基板區域模型中之每一者聚合至晶粒級，及組合所得分量晶粒級模型以獲得描述每一晶粒是否將產出之機率的良率模型。
19.根據任一前述條項之方法，其包含組合該等分量跨基板區域模型或自其導出之分量模型以判定組合式跨基板區域模型。
20.如條項19之方法，其中判定該效能參數及/或自其導出之參數之值的該步驟係使用該組合式跨基板區域模型判定的。
21.根據任一前述條項之方法，其中該等機率描述及分量機率描述各自包含機率密度函數。
22.根據任一前述條項之方法，其包含判定與該等分量機率描述中之一或多者相關之特定根本原因。
23.根據任一前述條項之方法，其中該基板區域包含整個基板區 域。
24.一種判定隨機效能參數之方法，該隨機效能參數與關於基板上的由微影程序產生之一或多個結構的該等結構特徵中之至少兩者之相對位置相關聯，該方法包含：獲得與第一結構特徵相關之該效能參數的第一機率描述及與第二結特徵相關之該效能參數的第二機率描述；及自該第一機率描述及該第二機率描述之廻旋判定廻旋機率分佈描述。
25.如條項24之方法，其中針對該第一機率描述內之第一隨機變數與該第二機率描述內之第二隨機變數的差定義該廻旋機率描述。
26.如條項24或25之方法，其中該第一結構特徵及第二結構特徵分別與第一結構及第二結構相關，該第二結構鄰近該第一結構。
27.如條項26之方法，其中該第一結構在第一層中，且該第二結構在第二層中。
28.如條項24或25之方法，其中該第一結構特徵及第二結構特徵與單一結構或單一層中之第一結構及第二結構相關。
29.根據條項24至28中任一項之方法，其中該等第一及第二機率描述各自包含機率密度函數。
30.一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令當在適合之處理器控制設備上執行時使得該處理器控制設備執行如條項1至29中任一項之方法。
31.一種電腦程式載體，其包含如條項30之電腦程式。
32.一種處理設備，其包含：一處理器；及一電腦程式載體，其包含如條項31之電腦程式。
33.一種度量衡設備，其包含如條項32之處理設備。
34.一種微影曝光設備，其包含如條項32之處理設備。
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，具有或為約365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5nm至20nm範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許之情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
術語目標不應被認作意謂僅出於度量衡之特定目的而形成之專用目標。術語目標應被理解為涵蓋具有適合於度量衡應用之性質的其他結構，包括產品結構。
對特定實施例之前述描述因此將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而容易修改及/或調適以用於多種應用(諸如特定實施例)，而無需進行不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示內容及指導，希望此等調適及潤飾屬於所揭示實施例之等效物的含義及範圍內。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。
CL:切線
CONV:第三曲線
COSTL1:第一堆疊輪廓
COSTL2:第二堆疊輪廓
HL1:直方圖
HL2:直方圖
P1:第一曲線
P2:第二曲線
PDF:機率密度函數

Claims (15)

  1. 一種判定一效能參數或自其導出之一參數之方法，該效能參數與用於在經受一微影程序之一基板上形成一或多個結構之該微影程序的一效能相關聯，該方法包含：獲得包含該效能參數之複數個機率描述之一機率描述分佈，每一機率描述對應於該基板上之一不同位置；將每一機率描述分解成複數個分量機率描述(component probability descriptions)以獲得複數個分量機率描述分佈；針對該複數個分量機率描述中之每一者判定一分量跨基板區域(across-substrate-area)模型，其跨越一基板區域模型化其各別分量機率描述；及基於該等分量跨基板區域模型判定該效能參數或自其導出之參數之一值。
  2. 如請求項1之方法，其中該分解步驟包含將該等機率描述中之每一者分解成複數個高斯分量機率描述以獲得複數個高斯分量機率描述分佈。
  3. 如請求項2之方法，其中該等高斯分量機率描述中之每一者及該等分量跨基板區域模型中之每一者藉由其平均值、偏差及權重參數化。
  4. 如請求項3之方法，其中判定該等分量跨基板區域模型中之每一者包含根據每一高斯分量機率描述分佈之平均值、偏差及權重估計一各別基板 區域指紋(fingerprint)。
  5. 如請求項1之方法，其中該分解及該判定一分量跨基板區域模型步驟作為一單一最佳化而執行。
  6. 如請求項1之方法，其中該效能參數與一基板上之該一或多個結構之一位置相關聯。
  7. 如請求項6之方法，其中該效能參數與關於該一或多個結構之一或多個結構特徵之一局部位置相關聯。
  8. 如請求項7之方法，其中該複數個機率描述各自與該等結構特徵中之至少兩者之一相對位置相關。
  9. 如請求項8之方法，其中該複數個機率描述各自包含一廻旋機率描述，且該方法包含自與一第一結構特徵之該位置相關之一第一機率描述及與一第二結構特徵之該位置之一第二機率描述的一廻旋判定每一該廻旋機率描述。
  10. 如請求項7之方法，其進一步包含將該等分量跨基板區域模型中之每一者與一疊對模型組合以判定各別分量邊緣置放誤差模型。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包含將該等分量跨基板區域模型中之每 一者聚合至一晶粒級，及組合所得分量晶粒級模型以獲得描述每一晶粒是否將產出之一機率的一良率模型。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包含組合該等分量跨基板區域模型或自其導出之分量模型以判定一組合式跨基板區域模型。
  13. 如請求項12之方法，其中判定該效能參數及/或自其導出之參數之一值的該步驟係使用該組合式跨基板區域模型判定的。
  14. 如請求項1之方法，其中該等機率描述及分量機率描述各自包含一機率密度函數。
  15. 如請求項1之方法，其進一步包含判定與該等分量機率描述中之一或多者相關之一特定根本原因。
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