TWI827068B - 用於預測藉由掃描電子顯微鏡進行後續掃描之缺陷位置之非暫時性電腦可讀取媒體 - Google Patents

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Abstract

本文揭示一種用於涉及將一圖案處理至一基板上之一器件製造製程之電腦實施的缺陷預測方法。非可校正誤差用以幫助預測可能存在缺陷之位置，從而使得度量衡產出率改良。在一實施例中，非可校正誤差資訊與由微影系統之透鏡硬體、成像狹縫大小及其他物理特性之侷限性所致的成像誤差相關。在一實施例中，非可校正誤差資訊與由透鏡加熱效應誘導之成像誤差相關。

Description

用於預測藉由掃描電子顯微鏡進行後續掃描之缺陷位置之非暫時性電腦可讀取媒體
本發明係關於一種最佳化半導體製造製程之效能之方法。該方法可結合微影裝置而使用。
微影裝置為將所要圖案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倍縮光罩)可用以產生對應於IC之個別層之電路圖案，且可將此圖案成像至具有輻射敏感材料(抗蝕劑)層之基板(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。一般而言，單一基板將含有經順次地曝光之鄰近目標部分之網路。已知的微影裝置包括：所謂的步進器，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；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由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。
一種預測用於藉由掃描電子顯微鏡(SEM)進行後續掃描之缺陷位置之方法，該方法包括：獲得非可校正誤差資訊，該非可校正誤差資訊基於來自用以成像待由SEM掃描之晶圓之光微影系統的資料；基於非可校正誤差資訊預測晶圓上之缺陷位置；以及發送用於遞送至SEM之經預測缺陷位置。
一種預測用於藉由掃描電子顯微鏡(SEM)進行後續掃描之缺陷位置之方法，該方法包括：使用運算投影光學系統加熱模型預測加熱投影光學系統之光學元件的光學成像效應；使用缺陷偵測演算法預測缺陷位置；使用經預測之加熱效應作為輸入；以及用於遞送至SEM之發送經預測之缺陷位置。
在一態樣中，用於檢測使用包括投影光學系統之光微影系統產生具有影像之晶圓的方法包括：自光微影系統獲得非可校正誤差資訊；使用缺陷偵測演算法預測成像誤差；使用非可校正誤差資訊作為輸入；使用經預測之成像誤差來判定待檢測晶圓之區域；以及檢測所判定之區域。
在另一態樣中，用於檢測使用包括投影光學系統之光微影系統產生具有影像之晶圓的方法包括：預測使用運算投影光學系統加熱模型加熱投影光學系統之光學元件的光學成像效應；使用缺陷偵測演算法預測成像誤差；使用經預測之加熱效應作為輸入；使用所預測之成像誤差來判定待檢測晶圓之區域；以及檢測經判定之區域。
在另一態樣中，用於檢測使用包括投影光學系統之光微影系統產生具有影像之晶圓的系統包括：模組，其經組態且經配置以自光微 影系統獲得非可校正誤差；預測模組，其經組態且經配置以使用缺陷偵測演算法預測成像誤差；使用非可校正誤差資訊作為輸入；及檢測工具，其經組態且經配置以使用經預測之成像誤差檢測晶圓以判定待檢測晶圓之區域。
根據一實施例，方法進一步包含自圖案識別一或多個處理窗限制圖案(PWLP)。
根據一實施例，缺陷為自PWLP中之至少一者產生之缺陷。
根據一實施例，基板或晶粒之特性為PWLP中之至少一者之製程窗。
根據一實施例，微影製程包含涉及將圖案處理至基板上之器件製造製程。
本文揭示一種電腦程式產品，其包含其上記錄有指令之電腦可讀媒體，該等指令在由電腦執行時實施上文之方法中任一者。
210:步驟
212:步驟
214:檢測
310:處理參數
312:模型
314:類別集合
410:微影系統
412:度量衡系統
414:缺陷偵測演算法
510:微影系統
512:度量衡系統
514:投影透鏡加熱模型
516:缺陷偵測演算法
AM:調整器
BD:光束遞送系統
C:目標部分
CO:聚光器
IF:位置感測器
IL:照射器
M1:圖案化器件對準標記
M2:圖案化器件對準標記
MA:圖案化器件
MT:支撐結構
P1:基板對準標記
P2:基板對準標記
PA:調整機制
PB:輻射光束
PL:投影系統
PM:第一定位器件
PW:第二定位器件
SO:輻射源/源
W:基板
WT:基板台
X:方向
Y:方向
Z:方向
現在將參看隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且在該等圖式中：圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；圖2展示根據一實施例之檢測具有藉由包括投影光學系統之光微影系統產生之影像之晶圓的方法的流程圖；圖3展示根據一實施例之機器學習演算法之流程圖；圖4示意性地展示根據一實施例之結合度量衡系統一起工作之微影系統；且 圖5示意性地展示根據一實施例之結合度量衡系統一起工作之微影系統。
電子器件之運算能力多年來一直遵循功率增加及實體大小精簡之圖案。此模式已藉由增加每一積體電路(IC)晶片上之電路組件(電晶體、電容器、二極體等)達成。舉例而言，智慧型電話中之IC晶片可與人的拇指甲一樣小，且可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之大小的1/1000。製作IC係一複雜且耗時之製程，其中電路組件在不同層中且包括數百個個別步驟。甚至一個步驟中之錯誤亦有可能導致最終IC具有問題。甚至一個「致命缺陷」亦可造成器件故障。製造製程之目標為改良製程之總良率。舉例而言，對於得到75%良率之50個步驟的製程，每一個別步驟必須具有大於99.4%之良率，且若個別步驟良率為95%，則總製程良率下降至7%。
與高良率相衝突之對應之困難為維持快速生產時程之目標(例如，稱為產出率或每小時處理晶圓之數目)。高製程良率及高晶圓產出率可受缺陷之存在影響(尤其當存在查核缺陷之操作者干預時)。因此，藉由檢測工具(諸如光學或電子顯微鏡(SEM))對微小缺陷進行高產出率偵測及識別對於維持高良率及低成本為至關重要。
由於用於缺陷偵測之顯微鏡一次僅可查看一小部分晶圓，故缺陷偵測可非常耗時從而降低總體產出率。舉例而言，若必須檢測晶圓上之每一位置以找出缺陷，則晶圓產出率可顯著降低，此係因為檢測晶圓上之每一IC上的每一位置將耗費時間。此問題之一個方法為利用基於自光微影系統獲得之資訊預測缺陷位置的技術，該光微影系統為在IC晶片之製 造中使用之系統。在實例中，檢測經預測之位置而不是檢測晶圓上每一位置以找出缺陷，從而導致需要待檢測之位置的數目顯著減少且對應的減少檢測時間且增加晶圓產出率。
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，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，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)或度量衡或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文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)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
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365、248、193、157或126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5至20nm之範圍內的波長)以及粒子束，諸如離子束或電子束。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應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在基板之目標部分中產生圖案的器件。應注意，賦予至輻射光束之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，賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中產生之器件(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。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減式相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。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，以便在不同方向上反射入射輻射光束；以此方式，反射光束經圖案化。
支撐結構固持圖案化器件。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，圖案化器件是否固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐可使用機械夾持、真空或其他夾持技術，例如在真空條件下之靜電夾持。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且可確保圖案化器件(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」之任何使用與更一般術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「投影系統」應廣泛地解譯為涵蓋適於例如所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤流體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射光學系統、反射光學系統及反射折射光學系統。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用可與更一般術語「投影系統」同義。
照明系統亦可涵蓋用於導向、塑形或控制輻射光束的各種類型之光學組件，包括折射、反射及反射折射光學組件，且此等組件亦可在下文中集體地或單獨地稱作「透鏡」。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上支撐結構)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並 行地使用額外台，或可對一或多個台進行預備步驟，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：其中基板浸潤於具有相對高折射率之液體(例如水)中，以便填充投影系統之最終元件與基板之間的空間。浸沒技術在此項技術中已熟知用於增加投影系統之數值孔徑。
如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述資料庫可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則資料庫可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述資料庫可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則資料庫可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
圖1示意性地描繪根據本發明之特定實施例的微影裝置。裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其用以調節輻射光束PB(例如，UV輻射或DUV輻射)；- 支撐結構MT，其用以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至用以相對於投影系統PL而準確地定位該圖案化器件之第一定位器件PM；- 基板台(例如，晶圓台)WT，其用於固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至用於相對於投影系統PL準確地定位該基板之第二定位器件PW；及- 投影系統(例如，折射投影透鏡)PL，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束PB之圖案成像至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)。
照射器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的實體。在此等情況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束藉助於包含(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傳遞至照射器IL。在其他狀況下，例如當源為水銀燈時，源可為裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束傳遞系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可更改光束之強度分佈。照明器可經配置以限制輻射光束之徑向範圍，使得在照明器IL之光瞳平面中之環形區內之強度分佈為非零。另外或可替代地，照明器IL可操作以限制光束在光瞳平面中之分佈，使得在光瞳平面中之複數個等間隔區段中的強度分佈為非零。輻射光束在照明器IL之光瞳平面中之強度分佈可被稱作照明模式。
照明器IL可包含經組態以調整光束之強度分佈之調整器AM。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ外部及σ內部)。照明器IL可操作以更改光束之角度分佈。舉例而言，照明器可操作以變更強度分佈為非零的光瞳平面中之區段之數目及角度範圍。藉由調整光束在照明器之光瞳平面中之強度分佈，可達成不同照明模式。舉例而言，藉由限制照明器IL之光瞳平面中的強度分佈之徑向範圍及角範圍，強度分佈可具有多極分佈，諸如偶極、四極或六極分佈。可例如藉由將提供所要照明模式之光學器件插入至照明器IL中或使用空間光調變器來獲得彼照明模式。
照明器IL可操作以變更光束之偏振且可操作以使用調整器AM來調整偏振。橫越照明器IL之光瞳平面之輻射光束的偏振狀態可被稱作偏振模式。使用不同偏振模式可允許在形成於基板W上之影像中達成較大對比度。輻射光束可為非偏振的。可替代地，照明器可經配置以使輻射光束線性地偏振。輻射光束之偏振方向可橫越照明器IL之光瞳平面而變化。輻射之偏振方向在照明器IL之光瞳平面中之不同區中可為不同。可取決於照明模式來選擇輻射之偏振狀態。對於多極照明模式，輻射光束之每一極之偏振可大體上垂直於照明器IL的光瞳平面中之彼極的位置向量。舉例而言，對於偶極照明模式，輻射可在實質上垂直於平分偶極之兩個對置區段之線的方向上線性地偏振。輻射光束可在可被稱作X偏振狀態及Y偏振狀態之兩個不同正交方向中之一者上偏振。針對四極照明模式，每一極之區段中之輻射可在基本上垂直於平分彼區段之線的方向上線性地偏振。此偏振模式可被稱作XY偏振。相似地，對於六極照明模式，每一極之區段中之輻射可在實質上垂直於平分彼區段之線之方向上線性地偏振。此偏振模式可稱為TE偏振。
另外，照明器IL一般包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器提供在橫截面中具有所要均一性及強度分佈的經調節輻射光束PB。
輻射光束PB入射於經固持於支撐結構MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，光束PB傳遞通過投影系統PL，投影系統PL將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於光束PB之路徑中。相似地， 第一定位器件PM及另一位置感測器(其在圖1中未明確地描繪)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光束PB之路徑來準確地定位圖案化器件MA。一般而言，將憑藉形成定位器件PM及PW之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT及基板台WT之移動。然而，在步進器(相對於掃描器)之狀況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。
所描繪設備可用於以下較佳模式中：
1.在步進模式中，使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)，同時將賦予至光束PB之整個圖案一次性投影至目標部分C上。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，以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所成像的目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，同步地掃描支撐結構MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)，同時將賦予至光束PB之圖案投影至目標部分C上。藉由投影系統PL之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構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)。
3.在另一模式中，使支撐結構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WT，同時將賦予至光束PB之圖案投影至目標部分C上。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每次移動之後或在掃描期間之順次輻射脈衝之間視需要而更新可程 式化圖案化器件。此操作模式可易於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/或變體或完全不同的使用模式。
投影系統PL具有可非均一之光學轉移函數，其可影響成像於基板W上之圖案。對於非偏振輻射，此等效應可由兩個純量映像相當良好地描述，該兩個純量映像描述依據射出投影系統PL之輻射在光瞳平面中之位置而變化的該輻射之透射(變跡)及相對相位(像差)。可將可被稱作透射映像及相對相位映像之此等純量映像表達為基底函數之完整集合之線性組合。特別適宜的集合為任尼克(Zernike)多項式，其形成單位圓上所定義之正交多項式集合。每一純量映像之判定可涉及判定此展開式中之係數。由於任尼克多項式在單位圓上正交，故可藉由依次計算測定純量映像與每一任尼克多項式之內積且將此內積除以彼任尼克多項式之範數之平方來判定任尼克係數。
透射映像及相對相位映像係場及系統相依的。亦即，一般而言，每一投影系統PL將針對每一場點(亦即，針對投影系統PL之影像平面中之每一空間位置)具有一不同任尼克展開式。可藉由將輻射(例如)自投影系統PL之物件平面(亦即，圖案化器件MA之平面)中之類點源投影通過投影系統PL且使用剪切干涉計以量測波前(亦即，具有相同相位之點之軌跡)來判定投影系統PL在其光瞳平面中之相對相位。剪切干涉計為共同路徑干涉計，且因此，有利地，無需次級參考光束來量測波前。剪切干涉計可包含：繞射光柵，例如，投影系統之影像平面(亦即，基板台WT)中之二維柵格；及偵測器，其經配置以偵測與投影系統PL之光瞳平面共軛 的平面中之干涉圖案。干涉圖案係與輻射之相位相對於在剪切方向上之光瞳平面中之座標的導數相關。偵測器可包含感測元件陣列，諸如(例如)電荷耦合器件(CCD)。
可在兩個垂直方向上順序地掃描繞射光柵，該兩個垂直方向可與投影系統PL之座標系統之軸線(x及y)重合或可與此等軸線成諸如45度之角度。可遍及整數個光柵週期(例如，一個光柵週期)執行掃描。掃描使在一個方向上之相位變化達到平均數，從而允許重建在另一方向上之相位變化。此允許依據兩個方向來判定波前。
目前先進技術之微影裝置LA之投影系統PL可不產生可見條紋，且因此，可使用相位步進技術(諸如移動繞射光柵)來增強波前之判定之準確度。可在繞射光柵之平面中及在垂直於量測之掃描方向之方向上執行步進。步進範圍可為一個光柵週期，且可使用至少三個(均一地分佈)相位步進。因此，例如，可在y方向上執行三個掃描量測，各掃描量測係針對在x方向上之不同位置而執行。繞射光柵之此步進將相位變化有效地變換成強度變化，從而允許判定相位資訊。光柵可在垂直於繞射光柵之方向(z方向)上步進以校準偵測器。
可藉由將輻射(例如)自投影系統PL之物件平面(亦即，圖案化器件MA之平面)中之類點源投影通過投影系統PL且使用偵測器來量測與投影系統PL之光瞳平面共軛的平面中之輻射強度來判定投影系統PL在其光瞳平面中之透射(變跡)。可使用與用以量測波前從而判定像差的偵測器同一個偵測器。投影系統PL可包含複數個光學(例如，透鏡)元件，且可進一步包含調整機制PA，該調整機制PA經組態以調整光學元件中之一或多者以便校正像差(橫越遍及場之光瞳平面之相位變化)。為了達成此調 整，調整機制PA可操作而以一或多種不同方式操控投影系統PL內之一或多個光學(例如，透鏡)元件。該投影系統可具有座標系統，其中該投影系統之光軸在z方向上延伸。調整機構PA可操作以進行以下各項之任何組合：使一或多個光學元件位移；使一或多個光學元件傾斜；及/或使一或多個光學元件變形。光學元件之位移可在任何方向(x、y、z或其組合)上進行。光學元件之傾斜通常出自垂直於光軸之平面藉由圍繞在x或y方向上之軸線旋轉而進行，但對於非可旋轉對稱之非球面光學元件可使用圍繞z軸之旋轉。光學元件之變形可包括低頻形狀(例如，像散)及高頻形狀(例如，自由形式非球面)兩者。可例如藉由使用一或多個致動器以對光學元件之一或多個側施加力及/或藉由使用一或多個加熱元件以對光學元件之一或多個選定區進行加熱來執行光學元件之變形。一般而言，可沒有可能調整投影系統PL以校正變跡(橫越光瞳平面之透射率變化)。可在設計用於微影裝置LA之圖案化器件(例如，光罩)MA時使用投影系統PL之透射映像。在使用運算微影技術的情況下，圖案化器件MA可經設計成用以至少部分地校正變跡。
圖案化器件上之各種圖案可具有不同製程窗(亦即，將在規格內產生圖案所依據之處理參數之空間)。關於潛在系統性缺陷之圖案規格之實例包括檢查頸縮、線拉回、線薄化、CD、邊緣置放、重疊、抗蝕劑頂部損耗、抗蝕劑底切及橋接。可藉由合併每一個別圖案之製程窗(例如，將每一個別圖案之製程窗重疊)來獲得圖案化器件上之所有圖案之製程窗。所有圖案之製程窗之邊界含有一些個別圖案中之製程窗之邊界。換言之，此等個別圖案限制所有圖案之製程窗。此等圖案可被稱作「熱點」或「製程窗限制圖案(PWLP)」，「熱點」與「製程窗限制圖案(PWLP)」在 本文中可互換地使用。當控制微影制時程，有可能集中於熱點且經濟的係集中於熱點。當熱點未有缺陷時，最有可能的係所有圖案未有缺陷。
處理參數可隨著基板上之位置且隨著時間(例如，在若干基板之間、在若干晶粒之間)變化。此等變化可由諸如溫度及濕度之環境的改變造成。此等變化之其他原因可包括處理裝置中之諸如源、投影光學件、基板台之一或多個組件之漂移，微影裝置中之基板表面之高度變化等等。意識到此等變化及其對PWLP之影響或潛在圖案化缺陷且調整微影製程以適應此等變化以便縮減實際缺陷將有益。為了縮減追蹤此等變化之運算成本，吾人可再次僅監視熱點。
圖2展示根據一實施例之檢測具有藉由包括投影光學系統之光微影系統產生之影像之晶圓的方法的流程圖。光微影系統在含有圖案之晶圓上產生影像，該等圖案最終用於形成積體電路元件。上文參考圖1更詳細地論述了成像之細節，但簡言之，輻射光束PB透射穿過圖案化器件(例如，光罩)MA或自圖案化器件(例如，光罩)MA反射，從而產生圖案化輻射光束。將經圖案化光束投影及聚焦至基板W之目標部分C上以在化學抗蝕劑中產生影像，該影像可隨後經顯影及進一步處理以產生待用於IC中之最終圖案。在步驟210中，非可校正誤差資訊係獲自光微影系統。一般而言，微影系統能夠經調整以便減少某些誤差之源。舉例而言，若晶圓為拓樸不平坦的，則晶圓調平系統可允許高度差異。晶圓映像用以生成位置設定點藉此可控制晶圓狀態以改良反饋控制迴路或前饋控制迴路中之聚焦效能。然而，由於成像狹縫具有大小有限，故構形之一些類型無法考量。此種非可調平殘差被稱作非可校正誤差(NCE)。在經掃描之曝光期間，由於在晶圓上之特定位置上方掃描狹縫，因此非可校正誤差不斷改 變。根據一實施例之微影裝置能夠輸出NCE資訊以供其他系統使用。
儘管現代微影系統具有諸多用於微調成像參數之工具(諸如聚集、劑量、動態及透鏡像差)，但往往總有一些量無法經校正。由於投影透鏡之硬體侷限性，可將由此等問題產生之透鏡NCE提供至缺陷偵測演算法且轉換成CD及邊緣置放誤差預測。
在步驟212中，潛在缺陷位置，尤其係由成像誤差所造成之缺陷係使用缺陷偵測演算法進行預測的，且使用不同NCE源作為輸入。不同方法可用於缺陷預測及偵測。在一種方法中，可藉由使用經驗模型或運算模型來分析圖案而識別熱點。在經驗模型中，不模擬圖案之影像(例如，抗蝕劑影像、光學影像、蝕刻影像)；代替地，經驗模型基於處理參數、圖案之參數與缺陷之間的相關性來預測缺陷或缺陷機率。舉例而言，經驗模型可為分類模型或有缺陷傾向之圖案之資料庫。在運算模型中，計算或模擬影像之一部分或一特性，且基於該部分或該特性來識別缺陷。舉例而言，可藉由發現與其所要位置相距太遠之線端來識別線拉回缺陷；可藉由發現兩條線不當接合之位置來識別橋接缺陷；可藉由發現分離層上之兩個特徵不當重疊或不當不重疊來識別重疊缺陷。經驗模型通常相比於運算模型通常運算上較不昂貴。有可能基於個別熱點之熱點位置及製程窗而判定熱點之製程窗及/或將熱點之製程窗編譯成映像-亦即，判定依據位置而變化之製程窗。此製程窗映像可對圖案之佈局特定敏感度及處理裕度進行特性化。在另一實例中，可諸如藉由FEM晶圓檢測或合適度量衡工具而實驗上判定熱點、其等位置及/或其等製程窗。缺陷可包括在顯影後檢測(ADI)(通常為光學檢測)中無法偵測之彼等缺陷，諸如，抗蝕劑頂部損耗、抗蝕劑底切等等。習知檢測僅揭露在不可逆地處理(例如，蝕刻、離 子植入)基板之後的此等缺陷，此時無法重工晶圓。因此，在草擬此文件時無法使用當前光學技術來偵測此等抗蝕劑頂部損耗缺陷。然而，模擬可用以判定可在何處發生抗蝕劑頂部損耗且嚴重性將達何種程度。基於此資訊，可決定使用更準確檢測方法(且通常更耗時)來檢測特定可能缺陷以判定缺陷是否需要重工，或可決定在進行不可逆處理(例如，蝕刻)之前重工特定抗蝕劑層之成像(移除具有抗蝕劑頂部損耗缺陷之抗蝕劑層且重新塗佈晶圓以重新進行該特定層之成像)。
原則上，NCE可自微影系統直接地透射或可傳送通過中間系統以供SEM使用。亦即，可能存在根據缺陷偵測演算法執行資訊處理之電腦或SEM可包括必要處理能力。同樣地，SEM與微影系統在互連工具叢集中互相合併在一起。因此，發送用於遞送至SEM且由SEM使用之經預測之缺陷資訊不一定係直接發送，亦不必要以其離開微影系統之形式將資訊送達至SEM處，而是可能已經進一步處理。可經由傳輸系統發送之資訊包括信號源、及諸如匯流排之傳輸線、有線或無線傳輸、電纜、光纖或任何其他類型傳輸線。
在一實施例中，運算裝置以模組之形式使用機器可執行指令程式化以用於自光微影系統獲得非可校正誤差資訊。此可為例如通訊匯流排或其他傳輸硬體或自光微影系統接收資訊之接收硬體，且可包含實施於處理器中之預測模組，該預測模組經程式化以執行缺陷判定演算法。
藉由提供NCE資訊，識別了已知具有潛在缺陷之晶圓之部分(例如，由於其已知具有由無法完全調平所致之聚集問題)。因此，此等晶圓之部分係熱點之良好候選項。藉由將NCE資訊與其他資訊整合，或許有可能識別具有NCE問題之部分，但在其他方面非關鍵性部分(例如較寬 之線)使得彼等具有NCE問題之部分不必視為熱點。一旦識別熱點，可使用度量衡工具(例如高解析度電子束工具)檢測214該等非關鍵性部分。
在一實施例中，NCE之另一源為透鏡加熱效應。在成像期間，來自光源之能量的一些部分在晶體之光學元件中減弱。此意謂該等部分將趨向於變熱，且因此易受光學特性(例如折射及膨脹)之改變影像，從而影響穿過光學系統之光路，進而影響影像品質。對於一些系統，存在前饋校正以解決透鏡加熱問題。然而，對於其他系統而言，CD及邊緣置放誤差可視光罩結構、此等光罩結構對所使用之照明源之像差靈敏度及熱負荷而出現。
運算模型可用以解決此類型之NCE。透鏡加熱效應可經模型化，且可將所得運算透鏡加熱NCE提供為缺陷偵測演算法之輸入。
儘管按批次收集NCE為典型做法，但每次曝光皆獲得NCE資訊。若批次資訊在許多晶圓上方提供平均值，則根據一實施例使用來自每次暴露之資訊以幫助隔離可能之熱點係可適用的。同樣地，藉由收集每次曝光之NCE可考慮場間之變化。
在缺陷檢測演算法中，依據該演算法處理熱點(例如經成像或經蝕刻至基板上)之全域處理參數及局域處理參數。此類參數可包括，例如，雷射帶寬、聚焦、劑量、源參數、投影光學器件參數及此等參數之空間或時間性變化。可替代地，可自度量衡資料推斷處理參數。舉例而言，度量衡可包括使用繞射工具(例如ASML YieldStar)、電子顯微鏡(例如ASML的ePfm5系統)或其他合適的檢測工具來檢測基板。獲得關於經處理基板上之任何部位(包括經識別熱點)之處理參數係可能的。
在步驟212中，使用藉以處理熱點之處理參數來判定該熱點 處之缺陷的存在、存在機率、特性或其組合。此判定可簡單地比較處理參數與熱點之製程窗，若處理參數落在製程窗內，則不存在缺陷；若處理參數落在製程窗外部，則經預測將存在至少一缺陷。亦可使用合適的經驗模型(包括統計模型)來進行此判定。舉例而言，分類模型可用以提供缺陷之存在機率。用以進行此判定之另一方式為使用運算模型以依據處理參數來模擬熱點之影像或所預期圖案化輪廓且量測影像或輪廓參數。在一實施例中，可緊接在處理圖案或基板之後(亦即，在處理圖案或下一基板之前)判定處理參數。缺陷之經判定存在及/或特性可用作用於處置(重工或驗收)之決策之基礎。在一實施例中，處理參數可用以計算微影參數之移動平均值。移動平均值係用以捕捉微影參數之長期飄移，而不受到短期波動擾亂。機器學習技術可用以改良演算法之操作。
在機器學習技術之一個實例中，處理參數為分類模型之輸入。處理參數310可用作至分類模型312之輸入(例如，獨立變數)。處理參數310可包括源之特性(例如，強度、光瞳剖面等等)、投影光學件之特性、劑量、聚焦、抗蝕劑之特性、抗蝕劑之顯影及曝光後烘烤之特性，以及蝕刻之特性。術語「分類器」或「分類模型」有時亦係指藉由分類演算法實施之將輸入資料映射至一類別之數學函數。在機器學習及統計學中，分類為基於含有類別成員資格為吾人所知之觀測(或個例)之資料之訓練集而識別新觀測屬於類別集合314(子群體)之哪一類別的問題。此等觀測可與普通製造製程分開進行，單純地出於提供訓練資料之目的，或此等觀測可包含來自製造及經指派(例如由人工操作者)之類別成員資格的資料。個別觀測經分析為可定量屬性集合，其被稱為各種解釋性變數、特徵，等等。此等屬性可不同地分類(例如「良好」：不產生缺陷之微影製 程，或「不良」：產生缺陷之微影製程；「類型1」、「類型2」、......「類型n」：不同類型之缺陷)。分類被認為係監督學習之個例，亦即，經正確識別觀測之訓練集可用的學習。分類模型之實例為邏輯回歸及多項式對數優劣比、機率單位回歸、感知器演算法、支援向量機器、匯入向量機器及線性判別分析。
圖4示意性地展示微影系統410，其將經曝光之晶圓轉印至度量衡系統412。微影系統410將每一曝光資訊之NCE進一步傳遞至缺陷偵測演算法414。缺陷偵測演算法414將可能有缺陷之位置之列表(熱點組或映像)傳遞至度量衡系統412。
圖5類似之處在於，微影系統510同樣地將經曝光之晶圓傳遞至度量衡系統512。其亦傳遞關於工作設定之資訊，其包括關於例如至投影透鏡加熱模型514之光罩及照明源的資訊。投影透鏡加熱模型514將由投影透鏡加熱產生之關於NCE的資訊發送至缺陷偵測演算法516。缺陷偵測演算法繼而將熱點位置之列表傳遞至度量衡系統512。
可使用以下條項來進一步描述實施例：
1.一種預測用於藉由一掃描電子顯微鏡(SEM)進行後續掃描之一缺陷位置之方法，該方法包含：獲得非可校正誤差資訊，該非可校正誤差資訊係基於來自用以成像待由該SEM掃描之一晶圓的一光微影系統之資料；基於該非可校正誤差資訊預測該晶圓上之一缺陷位置；以及發送用於遞送至該SEM之該經預測之缺陷位置。
2.如條項1之方法，其中每次曝光均獲得該非可校正誤差資訊。
3.如條項1至2中任一項之方法，其中該預測包含使用包含一運算模 型之一缺陷偵測演算法，該運算模型基於用以產生該影像之一製程的製程參數且基於該影像之佈局參數。
4.如條項3中之方法，其中該缺陷偵測演算法使用機器學習。
5.如條項1至4中任一項之方法，其中該非可校正誤差資訊為該光微影系統之輸出。
6.如條項1至5中任一項之方法，其中該非可校正誤差資訊包含像差資訊，該像差資訊包括球形像差資訊及非球形像差資訊。
7.如條項1至6中任一項之方法，其中該非可校正誤差資訊包含透鏡加熱資訊。
8.如條項7之方法，其中該透鏡加熱資訊用以預測臨界尺寸或邊緣置放誤差。
9.如條項1之方法其中該預測進一步包含預測一成像誤差之一位置。
10.一種預測用於藉由一掃描電子顯微鏡(SEM)進行後續掃描之一缺陷位置之方法，該方法包含：使用一運算投影光學系統加熱模型預測加熱該投影光學系統之光學成像效應；預測一缺陷位置，使用該經預測之加熱效應作為一輸入；以及發送用於遞送至該SEM之該經預測之缺陷位置。
11.如條項10之方法，其中該運算投影光學系統加熱模型接收關於在產生該圖像中使用之一光罩之資訊及使用於產生該圖像之一照明源的設定資訊。
12.一種用於檢測一晶圓之系統，該晶圓具有使用包括一投影光學系統之一光微影系統產生一影像，該系統包含： 一模組，其經組態且經配置以自該光微影系統獲得非可校正誤差資訊；一預測模組，其經組態且經配置以使用一缺陷偵測演算法預測一缺陷位置，使用該非可校正誤差資訊作為一輸入；及一傳輸系統，其經組態且經配置以將該經預測之缺陷位置發送至一檢測工具。
13.如條項12之系統，其中該檢測工具經組態且經配置以使用該經預測成像誤差檢測晶圓來判定待檢測之該晶圓之區域。
14.如條項12之系統，其中該預測模組使用與該投影光學系統之光學元件之加熱效應有關的非可校正誤差資訊。
15.如條項14之系統，其中該加熱效應係基於關於在產生該圖像中使用之一光罩及一照明設定的資訊而模型化的。
16.如條項12之系統，其中該檢測工具為一SEM器件，其耦接至該模組、該預測模組及該傳輸系統，且又其中該系統為一SEM系統。
17.一種電腦程式產品，其包含其上記錄有指令之一電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施如條項1至11中任一項之方法。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實施。本發明之實施例亦可經實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及實行。機器可讀媒體可包含用於儲存或傳輸以可由機器(例如，運算元件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；電、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)；及其他者。另 外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此類描述僅僅出於方便起見，且此類動作事實上係由運算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等之其他器件引起。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。該描述不意欲限制本發明。
410:微影系統
412:度量衡系統
414:缺陷偵測演算法

Claims (10)

  1. 一種非暫時性電腦可讀取媒體，其具有記錄在其上之指令，該等指令在由一電腦執行時致使該電腦實施用於藉由一掃描電子顯微鏡(SEM)進行後續掃描之預測一缺陷位置之一方法，該方法包含： 使用一運算投影光學系統加熱模型(computational projection optical system heating model)預測加熱一投影光學系統之光學元件之光學成像效應(optical imaging effects)； 使用加熱該投影光學系統之光學元件之該經預測之光學成像效應作為一輸入，預測一缺陷位置；以及 使該經預測之缺陷位置可用於該SEM。
  2. 如請求項1之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該運算投影光學系統加熱模型接收關於在產生一影像中使用之一光罩之資訊及使用於產生該影像之一照明源的設定資訊(setting information)。
  3. 如請求項1或2之非暫時性電腦可讀取媒體，其中每次曝光皆獲得加熱該投影光學系統之光學元件之該經預測之光學成像效應。
  4. 如請求項1或2之非暫時性電腦可讀取媒體，其中加熱該投影光學系統之光學元件之該經預測之光學成像效應經模型化，且經提供而作為一缺陷偵測演算法(defect detection algorithm)之一輸入。
  5. 如請求項4之非暫時性電腦可讀取媒體，其中加熱該投影光學系統之光學元件之該經預測之光學成像效應供該缺陷偵測演算法使用以預測臨界尺寸或邊緣置放誤差(edge placement errors)。
  6. 如請求項1或2之非暫時性電腦可讀取媒體，其中加熱該投影光學系統之光學元件之該經預測之光學成像效應包含像差資訊(aberration information)，該像差資訊包括球形像差資訊及非球形像差資訊。
  7. 如請求項2之非暫時性電腦可讀取媒體，其中預測該缺陷位置進一步經組態以預測該經產生之影像中之一誤差的一位置。
  8. 如請求項4之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該缺陷偵測演算法包含基於用以在待由該SEM檢測之一基板上產生一影像之一製程的製程參數且基於該影像之佈局參數之一運算模型(computational model)。
  9. 如請求項4之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該缺陷偵測演算法使用機器學習。
  10. 如請求項1之非暫時性電腦可讀取媒體，其中使該經預測之缺陷位置可用於該SEM包含組態一傳輸系統(transmission system)以將該經預測之缺陷位置發送至該SEM。
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