TWI582539B - 用於改良程序控制之品質度量的方法及系統 - Google Patents

Description

用於改良程序控制之品質度量的方法及系統

本發明概言之係關於一種用於提供適合於改良半導體晶圓製作中之程序控制之品質度量的方法及系統。

本申請案係關於且主張來自以下所列申請案(「相關申請案」)之最早可用有效申請日期之權益(例如，主張除臨時專利申請案以外之最早可用優先權日期或主張臨時專利申請案、相關申請案之任一及所有父代申請案、祖父代申請案、曾祖父代申請案等在35 USC § 119(e)下之權益)。

出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2011年4月6日提出申請之將Daniel Kandel、Guy Cohen、Vladimir Levinski及Noam Sapiens命名為發明人之題為「METHODS TO REDUCE SYSTEMATIC BIAS IN OVERLAY METROLOGY OR LITHOGRAPHY PROCESS CONTROL」之美國臨時專利申請案(申請序列號61/472,545)之一正式(非臨時)專利申請案。

出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2011年4月11日提出申請之將Daniel Kandel、Guy Cohen、Vladimir Levinski、Noam Sapiens、Alex Shulman及Vladimir Kamenetsky命名為發明人之題為「METHODS TO REDUCE SYSTEMATIC BIAS IN OVERLAY METROLOGY OR LITHOGRAPHY PROCESS CONTROL」之美國臨時專利申請案(申請序列號61/474,167)之一正式(非臨時)專利申請案。

出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2011年7月20日提出申請之將Guy Cohen、Eran Amit及Dana Klein命名為發明人之題為「METHODS FOR CALCULATING CORRECTABLES WITH BETTER ACCURACY」之美國臨時專利申請案(申請序列號61/509,842)之一正式(非臨時)專利申請案。

出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2012年2月10日提出申請之將Guy Cohen、Dana Klein及Eran Amit命名為發明人之題為「METHODS FOR CALCULATING CORRECTABLES WITH BETTER ACCURACY」之美國臨時專利申請案(申請序列號61/597,504)之一正式(非臨時)專利申請案。

出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2012年2月13日提出申請之將Daniel Kandel、Vladimir Levinski、Noam Sapiens、Guy Cohen、Dana Klein、Eran Amit及Irina Vakshtein命名為發明人之題為「METHODS FOR CALCULATING CORRECTABLES USING A QUALITY METRIC」之美國臨時專利申請案(申請序列號61/598,140)之一正式(非臨時)專利申請案。

製作諸如邏輯及記憶體裝置之半導體裝置通常包含使用大量半導體製作程序以形成半導體裝置之各種特徵及多個層級來處理諸如一半導體晶圓之一基板。舉例而言，微影係涉及將一圖案自一光罩轉印至配置於一半導體晶圓上之 一抗蝕劑之一半導體製作程序。半導體製作程序之額外實例包含(但不限於)化學機械拋光(CMP)、蝕刻、沈積及離子植入。可將多個半導體裝置在一單個半導體晶圓上製作成一配置並隨後將其分離成個別半導體裝置。

在一半導體製造程序期間之各種步驟處使用度量衡程序來監視並控制一或多個半導體層程序。舉例而言，使用度量衡程序來量測一晶圓之一或多個特性，諸如在一程序步驟期間形成於該晶圓上之特徵之尺寸(例如，線寬度、厚度等)，其中可藉由量測該一或多個特性來判定該程序步驟之品質。一種此類特性包含疊對誤差。一疊對量測通常指定一第一經圖案化層相對於安置於其上面或下面之一第二經圖案化層對準的準確程度或一第一圖案相對於安置於相同層上之一第二圖案對準的準確程度。疊對誤差通常係藉助具有形成於一工件(例如，半導體晶圓)之一或多個層上之結構之一疊對目標來判定。該等結構可呈光柵之形式，且此等光柵可係週期性的。若正確地形成該兩個層或圖案，則一個層或圖案上之結構往往相對於另一個層或圖案上之結構對準。若未正確地形成該兩個層或圖案，則一個層或圖案上之結構往往相對於另一個層或圖案上之結構偏移或未對準。疊對誤差係在半導體積體電路製造之不同階段所使用之圖案中之任何圖案之間的對準誤差。通常，對跨晶片及晶圓之變異之理解限於固定取樣且因此僅針對已知選定地點偵測疊對誤差。

此外，若晶圓之一經量測特性(諸如，疊對誤差)係不可 接受(例如，超出該特性之一預定範圍)，則可使用一或多個特性之量測來變更該程序之一或多個參數以使得藉由該程序製造之額外晶圓具有可接受之特性。

在疊對誤差之情形下，可使用一疊對量測來校正一微影程序以使疊對誤差保持在所期望範圍內。舉例而言，可將疊對量測饋送至計算可由操作者用來更好地對準晶圓處理中所使用之微影工具之「可校正值(correctables)」及其他統計資料之一分析常式中。

因此，至為關鍵的是，盡可能準確地量測一組度量衡目標之疊對誤差。一給定組疊對度量衡量測中之不準確度可由各種各樣的因素而引起。一個此類因素係存在於一給定疊對目標中之不完整性。目標結構不對稱性表示導致疊對量測不準確度之大多數重要類型之目標不完整性中之一者。疊對目標不對稱性以及目標不完整性與給定度量衡技術之互動可導致疊對量測中之相對大的不準確度。因此，期望提供一種適合於減輕一晶圓之一或多個疊對目標中之疊對目標不對稱性之影響的系統及方法。

揭示一種用於提供適合於改良一半導體晶圓製作中之程序控制之一品質度量之電腦實施之方法。在一項態樣中，一方法可包含(但不限於)：自跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號，每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標，該複數個疊對度量衡量測信號 係利用一第一量測配方來獲取；藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡信號中之每一者之複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生複數個疊對估計分佈；及利用該所產生複數個疊對估計分佈來產生第一複數個品質度量，其中每一品質度量對應於該所產生複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，每一品質度量係一對應之所產生疊對估計分佈之一寬度之一函數，每一品質度量進一步係存在於來自一相關聯之度量衡目標之一疊對度量衡量測信號中之不對稱性之一函數。

該方法可進一步包含：自針對該複數個度量衡目標所產生之該複數個品質度量之一分佈沿著至少一個方向識別該複數個度量衡目標中之具有大於一選定離群值位準之一品質度量之一或多個度量衡目標；判定複數個經校正度量衡目標，其中該複數個經校正度量衡目標將具有偏離超出一選定離群值位準之一品質度量之該經識別一或多個度量衡目標排除於該複數個度量衡目標之外；及利用該所判定複數個經校正度量衡目標來計算一組可校正值。

另外，該方法可包含：自跨該批晶圓中之該晶圓之該一或多個場分佈之該複數個度量衡目標獲取至少額外複數個疊對度量衡量測信號，該至少額外複數個疊對度量衡量測信號中之每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡 目標中之一度量衡目標，該至少額外複數個疊對度量衡量測信號係利用至少一額外量測配方來獲取；藉由對該至少額外複數個量測信號中之每一疊對量測信號應用該複數個疊對演算法來判定該至少額外複數個疊對量測信號中之每一者之至少額外複數個疊對估計，該至少額外複數個疊對估計中之每一者係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該至少額外複數個疊對量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生至少額外複數個疊對估計分佈；及利用該所產生至少額外複數個疊對估計分佈來產生至少額外複數個品質度量，其中該至少額外複數個品質度量中之每一品質度量對應於該所產生至少額外複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，該至少額外複數個品質度量中之每一品質度量係該至少額外複數個疊對估計分佈中之一對應之所產生疊對估計分佈之一寬度之一函數；藉由比較關聯於該第一量測配方之該第一複數個品質度量之一分佈與關聯於該至少一個額外量測配方之該至少額外複數個品質度量之一分佈來判定一程序量測配方。

在另一態樣中，一方法可包含(但不限於)：自一批晶圓中之一晶圓之一或多個場之一或多個度量衡目標獲取一度量衡量測信號；藉由對該所獲取之度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；利用該複數個疊對估計來產生一疊對估計分佈；及利用該所產生重疊估計分 佈來產生該一或多個度量衡目標之一品質度量，該品質度量係該所產生疊對估計分佈之一寬度之一函數，該品質度量經組態而在不對稱疊對量測信號情況下為非零，該品質度量係該所產生疊對估計分佈之一寬度之一函數，該品質度量進一步係存在於自一相關聯之度量衡目標獲取之該度量衡量測信號中之不對稱性之一函數。

揭示一種用於提供一組處理工具可校正值之電腦實施之方法。在另一態樣中，一方法可包含(但不限於)：獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果；獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量；利用每一度量衡目標之該所獲取之疊對度量衡結果及該相關聯之品質度量結果來判定每一度量衡目標之一經修改疊對值，其中每一度量衡目標之該經修改疊對值隨至少一個材料參數因數而變化；計算複數個材料參數因數之一組可校正值及對應於該組可校正值之一組殘差；判定適合於使該組殘差至少實質最小化之材料參數因數之一值；及識別與該至少實質最小化組殘差相關聯之一組可校正值。

揭示一種用於識別一處理工具可校正值之一變異之電腦實施之方法。在一項態樣中，一方法可包含(但不限於)：獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果；獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量；利用每一度量衡目標之該所獲取之疊對度量衡結果及一品 質函數來判定該複數個度量衡目標之複數個經修改疊對值，該品質函數隨每一度量衡目標之該所獲取之品質度量而變化；藉由利用該複數個經修改疊對值判定該複數個度量衡目標之該等所獲取之疊對度量衡結果及該等相關聯之品質度量之複數個隨機選定取樣中之每一者之一組處理工具可校正值來產生複數組處理工具可校正值，其中該等隨機取樣中之每一者具有相同大小；及識別該複數組處理工具可校正值之一變異。

揭示一種用於產生一度量衡取樣計劃之電腦實施之方法。在一項態樣中，一方法可包含(但不限於)：自跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號，每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標；藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生複數個疊對估計分佈；利用該所產生複數個疊對估計分佈來產生第一複數個品質度量，其中每一品質度量對應於該所產生複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，每一品質度量進一步係存在於來自一相關聯之度量衡目標之一疊對度量衡量測信號中之不對稱性之一函數；及利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量 來產生一或多個度量衡取樣計劃。

揭示一種用於提供程序圖徵圖譜(process signature map)之電腦實施之方法。在一項態樣中，一方法可包含(但不限於)：在一光罩上形成複數個代理目標；在一晶圓上形成複數個裝置相關目標；藉由比較在一微影程序之後及在該晶圓之一第一蝕刻程序之前自該複數個代理目標獲取之一第一組度量衡結果與在該晶圓之該第一蝕刻程序之後自該複數個代理目標獲取之至少一第二組度量衡結果來判定隨跨該晶圓之位置而變化之一第一程序圖徵；使該第一程序圖徵與一特定程序路徑相關；藉由對該晶圓之該複數個裝置相關目標執行一第一組度量衡量測來量測在該第一蝕刻程序之後的一裝置相關偏置，該裝置相關偏置係一度量衡結構與該晶圓之一裝置之間的偏置；判定隨跨該晶圓之位置而變化之每一額外處理層及該晶圓之每一額外非微影程序路徑之一額外蝕刻圖徵；量測在每一額外處理層及該晶圓之每一額外非微影程序路徑之後的一額外裝置相關偏置；及利用所判定之第一蝕刻圖徵及該等額外蝕刻圖徵中之每一者以及該第一所量測裝置相關偏置及第一額外裝置相關偏置來產生一程序圖徵圖譜資料庫。

揭示一種用於提供適合於改良一半導體晶圓製作中之程序控制之一品質度量之系統。在一項態樣中，一系統可包含(但不限於)：一度量衡系統，其經組態以自跨一批晶圓中之一晶圓之一個或多個場分佈之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號，每一疊對度量衡量測信號對 應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標，該複數個疊對度量衡量測信號係利用一第一量測配方來獲取；及一計算系統，其經組態以：藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生複數個疊對估計分佈；並利用該所產生複數個疊對估計分佈來產生第一複數個品質度量，其中每一品質度量對應於該所產生複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，每一品質度量係一對應之所產生疊對估計分佈之一寬度之一函數，每一品質度量進一步係存在於來自一相關聯之度量衡目標之一疊對度量衡量測信號中之不對稱性之一函數。

應理解，前述大體闡述及以下詳細闡述兩者皆僅為例示性及解釋性且不必限制所請求之本發明。併入本說明書中並構成本說明書之一部分的附圖圖解說明本發明之實施例，並與該大體闡述一起用於解釋本發明之原理。

熟習此項技術者可藉由參考附圖來更好地理解本發明之眾多優點。

現在將詳細參考圖解說明於隨附圖式中之所揭示之標的物。

大體參照圖1A至圖19，根據本發明闡述一種用於提供適 合於改良一半導體晶圓製作程序中之程序控制之一品質度量的方法及系統。疊對不準確度起源於各種各樣的因數。一種此類因數包含不對稱目標結構(例如，底部目標層或頂部目標層)於一組所取樣疊對度量衡目標中之一或多者中之存在。疊對目標不對稱性之存在可導致所給定疊對目標之一量測中之幾何歧義。幾何疊對歧義進而可導致經由與疊對度量衡程序本身之非線性互動之系統誤差增強。淨效果可導致一顯著疊對不準確度(達10nm)。本發明涉及一種用於提供經組態以量化與自一所取樣半導體晶圓之各種度量衡目標獲得之每一疊對量測信號相關聯之疊對不準確度之一品質度量的方法及系統。本發明進一步涉及利用該品質度量以經由離群值目標移除及度量衡配方改良或最佳化來改良程序控制。

進一步認識到，在品質度量產生及分析之後，則可使用本發明之度量衡量測來計算用於校正用於對該半導體晶圓執行一給定程序之一相關聯之處理工具之校正值(習知為「可校正值」)。

如貫穿於本發明所使用，術語「可校正值」通常係指可用於校正一微影工具或掃描機工具之對準以相對於疊對效能改良對後續微影圖案化之控制之資料。在一般的意義上，可校正值藉由提供回饋及前饋以改良處理工具對準來允許晶圓處理在預定義期望範圍內進行。

如貫穿於本發明所使用，術語「度量衡場景」係指一度量衡工具與一度量衡目標之一特定組合。然而，在一給定 度量衡場景內，存在可在其下執行度量衡量測之一廣泛之可能度量衡設置範圍。

如貫穿於本發明所使用，術語「晶圓」通常係指由一半導體或非半導體材料形成之一基板。舉例而言，一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。一晶圓可包含一或多個層。舉例而言，此等層可包含(但不限於)一抗蝕劑、一電介材料、一導電材料及一半導電材料。諸多不同類型之此等層係此項技術中所習知的，且本文中所使用之術語晶圓意欲囊括可在其上形成所有類型之此等層之一晶圓。

一典型半導體程序包含按批進行之晶圓處理。如本文中所使用，一「批」係共同處理之晶圓之一群組(例如25個晶圓之群組)。該批中之每一晶圓係由來自微影處理工具(例如，步進機、掃描機等)之諸多曝光場組成。在每一場內可存在多晶粒。一晶粒係最終變成一單晶片之功能單元。在產品晶圓上，疊對度量衡目標通常置於劃線區中(舉例而言，置於該場之4個拐角中)。此係通常沒有位於該曝光場之周界周圍(及位於該晶粒外部)之電路之一區域。在某些例項中，將疊對目標置於係該晶粒間而非該場之周界處之區域之深蝕道中。將疊對目標置於主要晶粒區內之產品晶圓上係相當罕見的，此乃因電路迫切需要此區。然而，工程及特性化晶圓(非產品晶圓)通常貫穿於不涉及此等限制之該場之中心具有諸多疊對目標。

形成於一晶圓上之一或多個層可經圖案化或未經圖案 化。舉例而言，一晶圓可包含複數個晶粒，每一晶粒具有可重複經圖案化特徵。此等材料層之形成及處理可最終產生完整裝置。諸多不同類型之裝置可形成於一晶圓上，且如本文中所使用之術語晶圓意欲囊括在其上製作此項技術中所習知之任一類型之裝置之一晶圓。

圖1A及圖1B圖解說明一對稱度量衡目標及一不對稱度量衡目標之剖視圖。認識到，圖1A及圖1B之度量衡目標可包含一第一層(例如，處理層)目標結構及一第二層(例如，抗蝕劑層)目標結構。舉例而言，如圖1A中所示，疊對度量衡目標100可包含一處理層結構104及一對應之抗蝕劑層目標結構102。此外，由於度量衡目標100之對稱性質，因而與第一層(例如，處理層)目標104及一第二層(例如，抗蝕劑層)目標102相關聯之疊對106係良適定義的。就此方面，不存在理想化度量衡目標100之一對應之疊對度量衡量測中之歧義。相比之下，圖1B圖解說明包含具有一不對稱度之一目標結構112之一非理想度量衡目標110。在這個意義上，目標110包含一對稱處理層目標結構114及一不對稱抗蝕劑層目標結構112。抗蝕劑層目標結構112中之不對稱性係因目標結構112之壁角116a及116b不相等(亦即，左壁角116a為90°且右壁角116b不等於90°)而形成。因此，目標110之處理層結構114具有一良適定義之對稱中心，而目標110之抗蝕劑層結構112沒有一良適定義之對稱中心。該兩個層之間的此對稱差進而形成抗蝕劑層結構112中之一幾何歧義。舉例而言，相對於抗蝕劑層結構112 之頂部118a定義之疊對不同於相對於抗蝕劑層結構112之底部118b定義之疊對。與不對稱抗蝕劑層結構112相關聯之此歧義進而形成並非係良適定義之一疊對116。進一步注意到，若給定度量衡量測工具對疊對標記不對稱性敏感，則不對稱性(諸如圖1B中所繪示之不對稱性)之存在可導致所量測信號中之增強之不對稱性，從而產生疊對量測不準確度。

此項技術中習知，度量衡工具設置可影響一度量衡量測之結果。就此方面，所量測疊對並非僅由屬於討論中之層之結構之間的一偏移定義。作為第一實例，當選擇一不同之焦點平面時，量測結果可系統地改變。作為一第二實例，當在量測中利用一不同照明光譜時，量測之結果亦可系統地改變(亦即，隨著照明選擇非隨機地改變)。此等效果可歸因於至少兩個來源。第一來源與度量衡目標本身有關。舉例而言，如圖2中所示，若目標輪廓係不對稱的，則度量衡系統之焦點平面中之一偏移將產生度量衡結果中之一顯見側面偏移。以此方式，與一第一焦點長度F1相關聯之照明可與頂層目標結構202之頂表面強互動，而具有一焦點長度F2之照明可與頂層目標結構202之底表面強互動。因此，一頂部結構202與底部結構204之間的疊對量測206可包含一對應之疊對歧義208。

交替地，如圖3中所示，若存在具有光譜相依吸收特性之一層(諸如(但不限於)與隱埋層中之一不對稱目標結構組合之多晶矽或碳硬質光罩)，則所量測疊對可隨照明光譜 而變化。以此方式，依據討論中之特定材料及入射照明，與一第一波長相關聯之照明可只穿透該材料層至一第一深度(d_λ1)，其中一第二波長之照明可穿透至另一深度(d_λ2)。由於此變異，因而不同照明將以不同方式與底層之目標結構304互動。就此方面，一頂部結構302與底部結構304之間的疊對量測306可包含一對應之疊對歧義308。如本文中進一步更詳細論述，本發明之一項態樣係提供一種適合於識別一量測配方之最佳化或至少改良疊對量測結果之該組參數的系統及方法。

注意到，即使度量衡系統係名義上完美的且不誘發度量衡結果之系統偏移或任一其他形式之系統性偏置。散射量測度量衡中特別重要之一額外目標相關特性與通常對度量衡目標內之多於一單個晶胞執行度量衡之事實相關。亦藉由本文中所述之方法來估計與此晶胞與晶胞變異性相關聯之度量衡歧義。照明不對稱性之來源可包含(但不限於)：i)先前層及當前層中之兩者之側壁角不對稱性；ii)當前層與先前層之高度差；iii)所量測層與其下面之層之間的中間層之間的高度差；iv)因局部缺陷而引起之變異。

以下說明係對不對稱性誘發之疊對準確度之一理論解釋。在基於成像之疊對度量衡之情況下，一所收集影像之對應於具有不對稱性之目標層之部分可寫為： 其中a ₀,a ₊₁,a _-1,...對應於用於形成影像之信號之電場之不同繞 射級之振幅，且,,,...對應於用於形成影像之信號之相位。信號對稱性之假設可表示為：

對於每一個n，

由於電場之相位判定信號之幾何中心，因而對相位對稱性之破壞對應於一幾何疊對歧義。此外，對振幅a_+n及a_-n之對稱性之破壞導致可顯示超過幾何歧義之疊對不準確度。舉例而言，在其中量測誤差之大部分來自第一繞射級之情況下，疊對不準確度△表示為： 其中α隨與度量衡組態相關聯之一或多個材料參數(例如，波長、焦點、照明角度及諸如此類)而變化。方程式3中之每一項表示幾何歧義。預期對於適合之疊對目標設計，可達成小於1nm之一幾何歧義。另外，方程式3之第二項表示與所給定度量衡技術對疊對目標不對稱性之敏感度相關聯之額外不準確度。對於某些材料參數，α可取達10之值，在此情況下方程式3之第二項產生達或大小5nm之疊對不準確度。

出於簡化之目的，上文設定在疊對目標之僅一個層(例如，處理層或抗蝕劑層)中存在所給定疊對目標之不對稱性。進一步設定目標結構實際上係週期性的，其具有P之一週期。然而，認識到，可在其中在這兩個目標層中存在不對稱性且該目標係非週期性之情況下達成類似結果。

在基於繞射之疊對(DBO)度量衡之情況下，疊對標記由 若干光柵上光柵結構組成，根據上文所述之假設，該等光柵上光柵結構中之一者係對稱的且另一者係不對稱的。認識到，該疊對可自計算為第+1個繞射級與第-1個繞射級之間的差之一信號擷取。此差動信號可表示為： 其中a _n,m 表示來自由來自不對稱光柵之第n個繞射級及來自對稱光柵之第m個繞射級組成之光柵上光柵標記之第(n+m)個繞射級之振幅。如同基於成像之疊對度量衡一樣，在其中信號誤差之大部分由來自不對稱光柵之第一繞射級而引起之情況下，不準確度呈以下形式： 其中α重新相依於與度量衡組態相關聯之一或多個材料參數(例如，波長、焦點、照明角度及諸如此類)。此處，第一項亦對應於預期在一精心設計之疊對標記情況下小於1nm之幾何歧義。第二項決定超過該歧義之不準確度。在DBO度量衡之情況下，第二項可達到達或大於10nm之振幅。注意到，在一般意義上，與成像疊對度量衡相比較，DBO度量衡可對疊對標記不對稱性更敏感。本文中認識到，此可歸因於在基於成像之疊對度量衡之情況下在一更廣泛之波長及角度範圍上平均所量測信號之事實。由於不 同之波長及角度驅策不同之不準確度，因而該平均起作用以在統計上降低所觀察到之不準確度。

圖4A及圖4B圖解說明照明波長及不對稱角度對一目標之所量測疊對之影響。如圖4A中所示，在對稱目標之情況下，照明波長對所量測波長之偏差沒有影響。相比之下，如圖4B中所示，照明波長在家庭用水之情況下對所量測疊對有巨大影響。

圖5圖解說明用於提供適合於改良一半導體晶圓製作程序中之程序控制之一品質度量之一系統500。在一項實施例中，系統500可包含一度量衡系統502，諸如經組態以在半導體晶圓506之經識別位置處執行疊對度量衡之一疊對度量衡系統504。在另一實施例中，度量衡系統502可經組態以接受來自系統500之另一子系統之指令以便執行一指定度量衡計劃。舉例而言，度量衡系統502可接受來自系統500之一或多個計算系統508之指令。在接收到來自計算系統508之指令之後，度量衡系統502可在所提供指令中所識別出之半導體晶圓506之位置處執行疊對度量衡。如稍後將論述，由電腦系統508提供之指令可包含經組態以產生與系統502之每一疊對量測相關聯之一或多個品質度量之一品質度量產生程式演算法512。

圖6圖解說明根據本發明之一項實施例之品質度量產生程序之一概念性圖解。品質度量產生程序600可包含對一或多個所獲取之(例如，使用一相關聯之度量衡工具所獲取之)之度量衡信號602應用N數目個疊對演算法604(例 如，疊對演算法1、疊對演算法2及疊對演算法3)以便計算N個疊對估計(例如，疊對估計1、疊對估計2及疊對估計3)。然後，基於此等所計算出之疊對估計之跨度及分佈，可產生一晶圓之每一所取樣度量衡目標之一品質度量608。在這個意義上，針對每一疊對度量衡目標所獲得之品質度量608係隨該組所應用疊對演算法而變化之疊對結果之變異之一量度或估計。

本文中注意到，本發明之品質度量提供對一給定度量衡目標之一相關聯之疊對結果之準確度之一定量評估。在這個意義上，一晶圓之一度量衡目標之每一疊對值伴隨著與討論中之目標之特定疊對量測之準確度有關之一對應之品質度量。進一步預期，本發明之品質度量可適用於所有成像度量衡目標，諸如(但不限於)BiB、AIM、Blossom及多層AIMid。

重新參照圖5，在另一態樣中，注意到，品質度量產生程式演算法512之結果可用於各種各樣的目的。在一項實施例中，系統500可包含一疊對量測配方最佳化程式514。疊對量測配方最佳化程式514係一演算法，其經組態以利用本發明之該組所產生品質度量作為一輸入來計算一最佳或經改良疊對量測配方。就此而言，疊對量測配方最佳化程式514可利用自該組所量測度量衡目標獲取之多組品質度量來判定最佳化疊對準確度之度量衡量測配方(例如，照明波長、濾光組態、偏振組態、照明角度及諸如此類)。進一步認識到，可對該批晶圓中之同一晶圓或其他 晶圓上之後續疊對量測實施配方最佳化程式演算法514之結果。在這個意義上，可將經改良或經最佳化度量衡配方(使用配方最佳化程式514計算出)回饋至度量衡系統502。本文中將進一步更詳細論述使用本發明之所產生品質度量之配方最佳化。

在另一實施例中，系統500可包含一度量衡目標離群值移除程式516。度量衡目標離群值移除程式516係一演算法，其經組態以利用本發明之該組所產生品質度量作為一輸入來識別並移除離群值度量衡目標。就此而言，離群值移除程式516可識別具有大的品質度量值之度量衡目標，且因此大的疊對不準確度，並出於後續處理工具可校正值計算之目的而將其忽略。應認識到，在可校正值計算中對離群值目標之移除係有利的，因為其在可校正值計算中更著重於具有更大準確度之彼等目標，從而改良可校正值計算。本文中將進一步更詳細論述使用本發明之所產生品質度量之度量衡目標離群值移除。

在另一實施例中，系統500可包含一取樣計劃產生程式519。取樣計劃產生程式519係一演算法，其經組態以利用本發明之所產生品質度量作為一輸入來產生一或多個疊對度量衡取樣計劃。就此而言，取樣計劃產生程式519形成允許賦予經識別高品質目標較大加權且賦予低品質度量衡目標較小加權之取樣計劃，諸如二次取樣計劃。在另一態樣中，取樣計劃產生程式519可形成藉由增大對一群組之經識別低品質目標之取樣率來減輕低品質目標之存在之一 取樣計劃。本文中將進一步更詳細論述使用本發明之所產生品質度量之度量衡取樣計劃產生。

在另一實施例中，系統500可包含一可校正值產生程式518。可校正值產生程式518係一演算法，其經組態以使用所產生品質度量來產生一或多組處理工具可校正值。注意到，由電腦系統508計算出之可校正值隨後可回饋至系統500之一處理工具，諸如一掃描機工具或微影工具。進一步注意到，可校正值產生程式518可利用本發明之其他分析常式之輸出來計算一組處理工具可校正值。舉例而言，本發明之可校正值產生程式518可在計算該組處理工具可校正值之前利用離群值移除演算法516之輸出。本文中將進一步更詳細論述處理工具計算。

在一項實施例中，一或多個電腦系統508可經組態以接收在對一批晶圓中之一或多個晶圓之一取樣程序中由度量衡系統502(例如，疊對度量衡系統504)執行之一組量測值。該一或多個電腦系統508可進一步經組態以使用自該取樣程序接收到之量測值來計算或識別一組品質度量、一經最佳化量測配方、一組高值目標(亦即，識別離群值目標以自可校正值計算移除)或一組處理工具可校正值。此外，該一或多個電腦系統508隨後可將指令傳輸至一相關聯之處理工具(例如，掃描機工具或微影工具)以調整該處理工具。另一選擇為及/或另外，電腦系統508可用於監視該系統之一或多個處理工具。在這個意義上，在一剩餘分佈之殘差超過一預定位準之情況下，電腦系統508可能 「未通過」該批晶圓。進而，可能「再加工」該批晶圓。

應認識到，上文及貫穿於本發明之其餘部分所闡述之步驟可由一單個電腦系統508或(另一選擇為)多個計算系統508實施。此外，系統500之不同子系統(諸如度量衡系統502)可包含適合於實施上文所闡述之步驟之至少一部分之一計算系統。因此，上文說明不應視為對本發明之一限制而僅為一舉例說明。

在另一實施例中，一或多個電腦系統508可將指示來自於本文中所闡述之程序中之任何一者之一組處理工具可校正值之指令傳輸至一或多個處理工具。此外，一或多個電腦系統508可經組態以執行本文中所闡述之方法實施例中之任一者之任一(任何)其他步驟。

在另一實施例中，電腦系統508可以此項技術中所習知之任一方式通信地耦合至度量衡系統502或另一處理工具。舉例而言，該一或多個電腦系統508可耦合至一度量衡系統502之一電腦系統(例如，一疊對度量衡系統504之電腦系統)或耦合至一處理工具之一電腦系統。在另一實例中，度量衡系統502及一處理工具可由一單個計算系統控制。以此方式，系統500之計算系統508可耦合至一單個度量衡-處理工具電腦系統。此外，系統500之該一或多個計算系統508可經組態以藉由可包含有線部分及/或無線部分之一傳輸媒體自其他系統接收及/或獲取資料或資訊(例如，來自一檢驗系統之檢驗結果、來自另一度量衡系統之度量衡結果或自諸如KLA-Tencors KT分析器之一系統計算 出之處理工具可校正值)。以此方式，該傳輸媒體可充當計算系統508與系統500之其他子系統之間的一資料鏈路。此外，計算系統508可經由一傳輸媒體將資料發送至外部系統。例如，電腦系統508可將所計算出之品質度量、處理工具可校正值、經最佳化量測配方發送至獨立於所述系統500之外存在之一單獨的度量衡系統。

計算系統508可包含(但不限於)一個人電腦系統、大型電腦系統、工作站、影像計算機、平行處理器或此項技術中所習知之任一其他裝置。一般而言，術語「電腦系統」可廣義定義為囊括具有執行來自一記憶體媒體之指令之一或多個處理器之任一裝置。

實施諸如本文中所闡述之彼等方法之方法之程式指令510可藉由載體媒體520傳輸或儲存於載體媒體上。該載體媒體可係一傳輸媒體，諸如一導線、纜線或無線傳輸鏈路。該載體媒體亦可包含諸如一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟或一磁帶之一儲存媒體。

圖5中所圖解說明之系統500之實施例可如本文中所闡述進一步經組態。另外，系統500可經組態以執行本文中所闡述之該(該等)方法實施例中之任一者之任一(任何)其他步驟。

圖7A係圖解說明在用於提供適合於改良一半導體晶圓製作程序中之程序控制之一品質度量之一方法700中所執行之步驟之一流程圖。在一第一步驟702中，可使用一第一選定量測配方自跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈 之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號。在這個意義上，可針對該複數個度量衡目標中之每一度量衡目標獲取一度量衡量測信號。在一項實施例中，一度量衡程序可量測跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個目標之一或多個特性(例如，疊對誤差)。在另一實施例中，可利用本文中先前所闡述之系統500之度量衡系統502(例如，疊對度量衡系統504)來獲取該一個或多個度量衡信號。以此方式，可經由一資料鏈路(例如，有線或無線信號)將使用度量衡系統502獲取之度量衡信號傳輸至計算系統508。

在一項實施例中，方法700包含在至少一個批次之晶圓中之一或多個晶圓上之多個量測地點處對該一或多個晶圓執行該等疊對度量衡量測。如圖7B及圖7C中所示，該等量測地點可包含一或多個晶圓506上之一或多個場752。舉例而言，如圖7B中所示，晶圓506包含形成於其上之複數個場752。儘管圖7B中展示晶圓506上之特定數目及配置之場752，但晶圓上之場之數目及配置可依據(舉例而言)形成於晶圓上之裝置而變化。可在形成於晶圓506上之多個場752處及在至少一第一批中之其他晶圓上之多個場處執行量測。可對形成於該等場中之裝置結構及/或形成於該等場中之測試結構執行量測。另外，在該等場中之每一者中執行之量測可包含在該度量衡程序期間執行之所有量測(例如，一或多個不同量測)。

在另一實施例中，在一取樣程序中量測之所有量測地點 可包含一給定批中之晶圓之每一所量測場內之多個目標。舉例而言，如圖7C中所示，形成於一晶圓506上之場752可包含複數個目標754。儘管圖7B中展示場752中之特定數目及配置之目標754，但場752中之目標754之數目及配置可依據(舉例而言)形成於晶圓506上之裝置而變化。目標754可包含裝置結構及/或測試結構。因此，在此實施例中，可對形成於每一場752中之任意數目個目標754執行量測。量測亦可包含在度量衡程序期間執行之所有量測(例如，一或多個不同量測)。

在另一實施例中，該取樣步驟中所執行之量測之結果包含涉及量測程序之變異之資訊。可以此項技術中所習知之任一方式來判定量測之變異(例如，標準偏差、變異量等等)。由於量測之變異通常將指示程序或程序偏離之變異，因而在一取樣步驟中所量測之批數目可依據程序或程序偏離而變化。在此步驟中識別或判定之變異來源可包含任何變異來源，包括(但不限於)疊對變異、晶圓之其他特性之變異、批與批變異、晶圓與晶圓變異、場與場變異、側與側變異、變異之統計來源及諸如此類或其任一組合。

在一額外態樣中，可利用一第一選定量測配方自一晶圓之一或多個度量衡目標獲取該一或多個度量衡信號。熟習此項技術者將認識到，一度量衡配方可包含大量的參數選擇。舉例而言，量測配方可包含(但不限於)照明波長、照明角度、焦點、濾光片特性、偏振及諸如此類。在如本文中將進一步更詳細闡述之本發明之進一步態樣中，可部分 地利用由程序流程700所產生之品質度量結果來最佳化或至少改良由系統500實施之度量衡配方。

適合於在本發明中實施之度量衡程序及系統大體闡述於2008年4月22日提出申請之第12/107,346號美國專利申請案中，該申請案以引用方式併入本文中。

在一第二步驟704中，可藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定步驟302之疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計。

在一項態樣中，可對自晶圓506之該選定複數個度量衡目標中之每一者獲取之每一度量衡信號應用若干不同之演算法以便判定每一度量衡信號之一疊對估計。舉例而言，疊對估計演算法1至N可各自應用於自一晶圓之該組所量測度量衡目標中之每一者獲取之每一信號，每一演算法計算每一目標之一獨立疊對估計。在另一態樣中，所實施演算法中之每一者可經組態以提供一對稱信號之一精確對稱中心。然而，在一信號係對稱之情況下，該複數個演算法中之各種演算法可提供近似對稱中心之不同估計。在這個意義上，具有一非零不對稱度之一度量衡目標將致使演算法1...N計算所量測之每一目標之目標疊對之不同值。

在一第三步驟706中，可藉由利用在步驟704中可見之該組疊對估計產生來自每一度量衡目標之度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生一組一疊對估計分佈。就此而言，對於一晶圓之該所量測複數個目標中之每一目標，可將由演算法1-N所產生之各種估計收集成一單個疊 對估計分佈。就此方面，步驟706形成每一所量測度量衡目標之一疊對估計分佈。本文中進一步注意到，幾何疊對歧義連同疊對歧義增強表示為每一所分析度量衡信號之疊對估計分佈之量值中之一擴展函數或跨度。就此方面，一給定度量衡信號之疊對歧義越大則一相關聯之組疊對估計(藉助步驟704之演算法1-N產生)之跨度或寬度就越大。

在一第四步驟708中，可產生複數個品質度量。在一項態樣中，可利用程序700之步驟706中所產生之疊對估計分佈來產生該複數複數個品質度量值。就此而言，使該等所產生品質度量中之每一者與步驟706之疊對估計分佈中之一者相關聯。每一所產生品質度量隨一對應之疊對估計分佈之寬度或跨度而變化且表示與自一給定度量衡目標獲取之一給定信號相關聯之疊對歧義及不準確度之一量度或估計。在另一態樣中，步驟708之品質度量經組態以在一完全對稱信號情況下為零，且與關聯於一給定不對稱信號之一疊對不準確度成比例。注意到，為了使一對稱信號產生零之一品質度量值，步驟704之疊對演算法中之每一者必須經組態以產生彼對稱信號之同一疊對估計。針對每一疊對度量衡目標所獲取之品質度量係隨該組所應用疊對演算法而變化之疊對結果之不對稱性誘發變異之一量度或估計。就此方面，對與自一或多個度量衡目標獲取之一組疊對量測值相關聯之一或多個品質度量值之一分析提供用於分析不對稱性誘發疊對不準確度之一「度量」。

圖8A圖解說明根據本發明之一疊對不準確度圖譜。圖 8A之晶圓圖譜800圖解說明相關聯之疊對信號之疊對不準確度之方向及量值。在這個意義上，圖譜800中之箭頭之X分量及Y分量分別對應於X疊對及Y疊對之不準確度。圖8B圖解說明根據本發明之一實施例之所產生複數個品質度量。注意到，圖8B之每一品質度量對應於該組所取樣度量衡目標中之一度量衡目標。進一步注意到，品質度量分佈或品質度量「雲端」在X-Y方向上越廣闊，對應之疊對度量衡量測就越不準確。如本文將進一步更詳細論述，用於減小品質度量雲端之大小的方法及系統包含離群值移除及配方最佳化。

在本發明之另一實施例中，可在實施品質度量產生程序700之前針對系統偏移(tool induced shift；TIS)校正自一組所量測度量衡目標中之每一者獲取之疊對度量衡信號。此係特別有利的，乃因本發明之品質度量經組態以偵測存在於一所獲取之度量衡信號中之任何不對稱性，包括由度量衡系統之光學件形成之不對稱性。因此，對於具有產生顯著TIS之光學組件之一度量衡系統502，有利地首先對所獲取之度量衡信號應用一TIS校正，從而允許對目標誘發疊對不準確度進行更準確評估。

圖9圖解說明繪示根據本發明之另一實施例之一額外程序流程900之流程圖。程序流程900涉及利用程序700中所產生之品質度量來識別一晶圓之一所取樣組度量衡目標中之離群值度量衡目標。在步驟902中，識別該複數個度量衡目標中之一或多個離群值度量衡目標。就此而言，可識 別顯示顯著偏離所取樣目標中之其他度量衡目標之一分佈之品質度量值之一品質度量之度量衡目標。例如，如圖8B中所示，識別三個外圍品質度量值(如以圓圈分界)。此等離群值品質度量值對應於該複數個所取樣度量衡目標中之具有一高不對稱度(與非離群值目標相比)且因此一高疊對不準確度之度量衡目標。本文中認識到，可以此項技術中所習知之任一方式來實施對程序700中所產生之品質度量分佈中之離群值之識別。在這個意義上，可使用任一定量分析套件來識別度量衡目標離群值。此外，一度量衡目標之一品質度量可由一使用者或經由以臨限值定義及分析常式程式化之一統計分析套件自動地定義為一離群值。就此而言，舉例而言，系統500可經程式化以基於如下自動地識別離群值品質度量值：i)所取樣目標之品質度量之量值超過一選定位準；或ii)最外圍品質度量值之一選定百分比(例如，將最大10%的品質度量定義為外圍的)。在使用者選擇之情況下，可將品質度量分佈(例如，圖8B之品質度量分佈)顯示於系統500之一顯示裝置(未展示)上。然後，使用者可手動選擇被認為是離群值之品質度量值。

在一第二步驟904中，可藉由排除步驟902中所識別出之離群值目標來產生一組經校正度量衡目標。就此而言，可藉由自用於可校正值計算之度量衡目標移除步驟902之所識別出之離群值度量衡目標來形成該組經校正度量衡目標。

在一第三步驟906中，利用步驟904中所形成之該組經校 正度量衡目標來計算一組處理工具可校正值。在這個意義上，僅使用該組經校正度量衡目標中剩下之度量衡目標之疊對資訊來計算該組疊對可校正值。在另一步驟中，可將經由計算系統508所計算出之處理工具可校正值傳輸至一以通信方式耦合之處理工具(例如，步進機或掃描機)。使用疊對度量衡結果來計算處理工具(例如，步進機或掃描機)可校正值大體闡述於2011年1月25日頒予且以引用方式併入本文中之第7,876,438號美國專利中。

圖10圖解說明繪示根據本發明之另一實施例之一額外程序流程1000之流程圖。程序流程1000涉及利用程序700中所產生之品質度量來識別一經改良疊對量測配方或一經最佳化疊對量測配方。在一第一步驟1002中，可利用至少一額外量測配方來獲取來自該複數個度量衡目標之額外複數個疊對度量衡量測信號。在一第二步驟1004中，可藉由對該至少額外複數個量測信號中之每一疊對量測信號應用該複數個疊對演算法來判定該至少額外複數個疊對量測信號中之每一者之至少額外複數個疊對估計。在一第三步驟1006中，可藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該至少額外複數個疊對量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生至少額外複數個疊對估計分佈。在一第四步驟1008中，可利用所產生之至少複數個疊對估計分佈來產生至少複數個品質度量。在一第五步驟1010中，可藉由比較關聯於第一量測配方之第一複數個品質度量之一分佈與關聯於該至少一個額外量測配方之該至少額 外複數個品質度量之一分佈來判定一經改良或經最佳化程序量測配方。

就此而言，可藉由針對每一品質度量產生循環藉助不同之目標量測配方多次執行該品質度量產生程序來找出一經改良或可能最佳之疊對量測配方。舉例而言，在一第一循環中，可使用使用一第一量測配方執行之一組疊對量測來找出所取樣度量衡目標之品質度量。然後，在一第二循環中，可使用使用一第二量測配方執行之一組疊對量測來找出所取樣度量衡目標之品質度量，其中第二配方相對於第一配方發生變化(例如，波長發生變化，焦點位置發生變化，照明方向發生變化，及諸如此類)。然後，可將在每一品質度量產生循環中所獲取之品質度量之多個分佈相互比較以使識別產生最小品質度量分佈之量測配方。

圖11圖解說明使用一第一濾光片及一第二濾光片獲得之一品質度量分佈。如由X-Y品質度量分佈中之較小空中分佈所圖解說明，彩色濾光片2提供對應之疊對度量衡量測之較小不準確度。因此，當在後續度量衡量測中在濾光片1與濾光片2之間選擇時，使用濾光片2將提供增大之疊對準確度及進而經改良處理工具可校正值。進一步認識到，此程序可針對任意數目個配方參數(例如，波長、焦點位置、照明方向、偏振組態、濾光片組態及諸如此類)以遞增方式重複任意次數(例如，1、2、3或直至且包含N次反覆)。

圖12A係圖解說明根據本發明之一實施例用於提供處理 工具可校正值之一方法1200中所執行之步驟之一流程圖。程序1200涉及基於程序700之所產生品質度量來計算一組處理工具可校正值。在一第一步驟1202中，獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果。在一項實施例中，可藉由利用度量衡系統502對度量衡目標執行一或多個疊對度量衡量測來獲取複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之疊對度量衡結果。在一第二步驟1204中，可獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量。在一項實施例中，可利用與貫穿於本發明所闡述之各種方法及實施例相一致之一程序來產生該品質度量。就此方面，在獲取該組量測度量衡量測中之每一者之度量衡結果之後，系統500可計算該等度量衡量測中之每一者之一品質度量。

在一第三步驟1206中，可判定利用每一度量衡目標之所獲取之疊對度量衡結果及相關聯之品質度量結果之每一度量衡目標之一經修改疊對值。在一項態樣中，每一度量衡目標之經修改疊對值隨度量衡場景之至少一個材料參數因數α(例如，相依於波長、焦點位置、照明角度及諸如此類)而變化。舉例而言，該經修改疊對可寫為：OVL _accurate =OVL _measured +f(QM) (方程式6)其中OVL_accurate表示經修改疊對，OVL_measured表示所量測疊對，且f(QM)表示相依於與該等度量衡目標中之每一者相關聯之品質度量(QM)之品質函數。在一項實施例中，該品 質函數可由相對於一材料參數因數α呈線性之一函數表示。在此情況下，該經修改疊對可寫為：OVL _accurate =OVL _measured +αQM (方程式7)其中α重新表示材料參數因數，其中QM表示所計算出之品質度量或本發明之疊對量測中之每一者。本文中認識到，方程式7之上述品質函數並非係限制性的且僅應視為說明性的。預期品質函數f(QM)可呈各種各樣的數學形式。

在一第四步驟1208中，可計算複數個材料參數因數之一可校正值函數及對應於該可校正值函數之一組殘差。就此而言，可改變參數α且可針對α值計算與每一可校正值函數相關聯之殘差。在另一態樣中，可執行此項技術中所習知之任一類型之可校正值函數以便擬合OVL_accurate。例如，該可校正值函數可包含一線性或更高階可校正值函數。利用此項技術中所習知之可校正值函數中之一或多者，可產生一系列可校正值函數(每一α值一個)。舉例而言，可針對α₁、α₂、α₃及直至且包含α_N計算一可校正值函數及對應之殘差。用於計算校正值之函數大體闡述於2011年1月25日頒予之第7,876,438號美國專利中，該專利以引用方式全文併入本文中。

在一第五步驟1210中，判定適合於使該組殘差至少實質最小化之材料參數因數之一值。就此而言，可分析與α₁...α_N中之每一者相關聯之殘差以判定產生最小疊對殘差位準之α值。舉例而言，圖12B圖解說明繪製針對若干α值 中之每一者計算出之來自步驟1208之一組殘差值之一曲線圖1220連同對應之趨勢線1222。如在圖12B中所觀察到，對於該組給定殘差，近似-3.66之一α值產生給定度量衡場景之最小殘差值。

在步驟1212中，可識別與該至少實質最小化組殘差相關聯之該組可校正值。舉例而言，為說明步驟1210中所提供之殘差最小化，可使用相對於α最小化之殘差來計算一組可校正值。進一步期望可在分析該批晶圓中之後續晶圓期間應用步驟1210中所識別出之α。

在另一實施例中，可將步驟1212中所產生之該組可校正值傳輸至一或多個處理工具(例如，步進機或掃描機)。在一額外態樣中，可在分析之前對該所獲取複數個疊對度量衡量測信號應用一TIS校正程序以做便減小存在於該等信號中之TIS誘發不對稱性。

圖13係圖解說明在用於識別處理工具可校正值之一變異之一方法1300中所執行之步驟之一流程圖。在步驟1302中，可獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果。在一項實施例中，可藉由利用度量衡系統502對該等度量衡目標執行一或多個疊對度量衡量測來獲取複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之疊對度量衡結果。

在步驟1304中，獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量。在一項實施例中，可利用與貫穿於本發明所闡述之各種方法及實施例相一致之一程序來產生該 品質度量。就此方面，在獲取該組量測度量衡目標中之每一者之度量衡結果之後，系統500可計算該等度量衡量測中之每一者之一品質度量。

在步驟1306中，判定利用每一度量衡目標之所獲取之疊對度量衡結果及一品質函數之該複數個度量衡目標之複數個經修改疊對值。在一項態樣中，該品質函數隨每一度量衡目標之所獲取之品質度量而變化。在一項實施例中，步驟1306之經修改疊對可呈程序1200之方程式6及/或7中所觀察到之形式之形式。認識到，品質度函數f(QM)可呈任意數目個數學形式。

在步驟1308中，可藉由利用該複數個經修改疊對值判定對該複數個度量衡目標之所獲取之疊對度量衡結果及相關聯之品質度量之複數個隨機選定取樣中之每一者之一組處理工具可校正值來產生複數組處理工具可校正值，其中該等隨機取樣中之每一者具有相同大小。在這個意義上，可執行多個隨機二次取樣，其中產生選定數目個或選定百分比的可用資料點。就此而言，該多個二次取樣中之每一者可包含相同數目個所取樣資料點(例如，90%、80%、50%及諸如此類)。舉例而言，可執行對步驟1302之疊對度量衡結果之90%的資料點之N數目個隨機取樣，其中每一隨機取樣表示對該等可用資料點之一不同隨機取樣(但具有相同數目個所取樣資料點)。然後，可使用該N數目個隨機取樣中之每一者來產生一組處理工具可校正值。進一步注意到，可使用同一品質函數f(QM)來計算該等可校正值中 之每一者。

在步驟1310中，可識別該複數組處理工具可校正值之一變異。本文中認識到，步驟1308中所計算出之該等組處理工具可校正值之間的變異指示其品質。進一步認識到，該N數目個可校正值之所觀察到之變異越小，可校正值品質就越好。

本文中進一步注意到，附屬於每一疊對值之品質值提供給定量測中之非隨機誤差之一估計。然而，其可具有與其相關聯之高於疊對量測之誤差之一隨機誤差。如上文所闡述使用其之動機係在非隨機誤差高於該隨機誤差時。在其中非隨機誤差大於隨機誤差之情形下，值得校正增大其隨機誤差值(應記住，可在大量量測上將該隨機誤差平均至一小值)同時減小該非隨機誤差之疊對值。

圖14係圖解說明根據本發明之一實施例在用於產生一度量衡取樣計劃之一方法1400中所執行之步驟之一流程圖。程序1400涉及基於程序700之所產生品質度量來產生一度量衡取樣計劃。在步驟1402中，獲取來自跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標之複數個疊對度量衡量測信號。在步驟1404中，藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計。在步驟1406中，藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈來產生複數個疊對估計分佈。在步驟1408中，產 生利用該所產生複數個疊對估計分佈之第一複數個品質度量。

在步驟1410中，可利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃。就此而言，可基於與該組所量測度量衡目標相關聯之品質度量來選擇二次取樣計劃或替代取樣計劃。在識別該新的取樣計劃之後，系統500可在該批晶圓之後續晶圓之度量衡量測期間應用該取樣計劃。

在一項實施例中，產生利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量之一或多個度量衡取樣計劃以識別一或多個低品質目標，其中將該一或多個低品質目標排除於該所產生一或多個度量衡取樣計劃之外。就此而言，可經由其對應之品質度量(在度量衡場景情況下)來識別低目標度量衡目標並將其排除於用於後續量測之取樣計劃之外。

圖15A至圖15C圖解說明三個不同波長之照明之一系列品質度量資料。圖15A繪示自215個目標之一組疊對度量衡量測獲取之三個不同波長(白色、紅色及綠色)之品質度量。圖15B繪示在已移除具有最低品質之60個目標(亦即，具有最大品質度量量值之60個目標)，從而留下用於取樣之155個目標(亦即，N=155取樣)之後的剩餘品質度量值。此外，圖15C繪示在已移除具有最低品質值之115個目標，從而留下用於取樣之100個目標(亦即，N=100取樣)之後的剩餘品質度量值。申請人指出，雖然以上說明從排除低品 質目標方面論述目標選擇，但亦直接選擇一組高品質目標以包含於該取樣計劃中。

圖16A至圖16D圖解說明沿y方向之N=215之初始疊對取樣以及N=155及N=100之後續經調整之取樣之殘差及R²值。直接在圖16A至圖16D中觀察到，在所取樣之所有三個波長中，相對於初始N=215取樣，殘差量值對於N=155及N=100減小。同樣地，圖16A至圖16D顯示在每一波長下每一二次取樣計劃(例如，N=100及N=155)之R²之普遍增大。熟習此項技術者將認識到，此等經改良殘差及R²特性進而將產生可饋送至一相關聯之處理工具之經改良處理工具可校正值。

在一項實施例中，利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃以識別一或多個低品質目標，其中將該一或多個低品質目標排除於該所產生一或多個度量衡取樣計劃之外且利用接近於該一或多個低品質目標定位之一或多個額外度量衡目標來替換該一或多個低品質目標。就此而言，可經由其對應之品質度量(在度量衡場景情況下)來識別低目標度量衡目標並將其排除於用於後續量測之取樣計劃之外，同時可將靠近該所排除低品質目標定位之額外目標***至該批後續晶圓上所利用之取樣計劃中。

圖18A至圖18B圖解說明初始疊對取樣及後續經調整之取樣之x方向及y方向之殘差及R²值，其中以接近於該等所排除之低品質目標定位之目標來取代低品質目標。圖18A 圖解說明在以接近定位之目標取代低品質目標之後沿x方向及y方向兩者之一減小殘差位準。同樣地，圖18B圖解說明在以接近定位之目標來取代低品質目標之後R²值之一增大。此外，熟習此項技術者將認識到，此等經改良之殘差及R²特性進而將產生可饋送至一相關聯之處理工具之經改良處理工具可校正值。

程序1400可進一步包含利用第一複數個品質度量來識別晶圓之複數個品質區之步驟，該等品質區中之每一者包含具有實質類似品質等級之度量衡目標。舉例而言，如圖19中所示，可識別一第一品質區1902至1906以使得其中所包含之所有目標1901皆具有一實質相同品質。在另一實施例中，在一後續疊對度量衡程序期間實施之取樣速度可隨給定經識別品質區而變化。例如，區1902、1904及1906內所取樣之目標之數目可相依於含於彼等區內之目標之品質等級。在另一態樣中，在該初始取樣計劃中，該度量衡量測程序可包含量測一全晶圓圖譜、量測一全批圖譜或量測一子批之晶圓。

在基於其品質度量定義第一晶圓之取樣計劃之後，該經識別取樣計劃可應用於下一晶圓，同時亦提供一預定義約束。舉例而言，該約束可由幾個子約束構成，且每一子約束將引發對該取樣計劃之一微小改變之需要。此程序可累積地繼續至後續批。該等約束可基於所量測晶圓/晶圓統計資料(例如，標準偏差、平均、範圍等)之品質度量同時考慮到取樣量。

現在參照圖20A至圖20F，根據本發明實施例闡述用於提供程序圖徵圖譜之一方法及系統。就此而言，一程序圖徵圖譜解決方案(下文稱為「程序圖徵圖譜器((process signature mapper))」)可有助於改良半導體裝置製作中之圖案化程序控制。

圖20A圖解說明一微影程序控制環路之一項實施例。該微影程序控制環路可包含(但不限於)：一光罩2002、一掃描機2004、一程序追蹤模組2006，其經組態以追蹤多個非微影程序路徑2008；一度量衡系統2010；及一進階型程序控制(APC)系統2012。在一典型微影程序控制環路2000中，對一晶圓之已曝露於先前處理層及當前處理層兩者上之微影程序(以及諸如先前層上之蝕刻及拋光之其他程序)之度量衡目標執行意欲回饋至該微影程序之控制環路中之度量衡量測2010。儘管微影程序2010之目的係啟用對微影偏離之校正，但實際量測疊對可因與非微影程序2008有關之效應而偏置，且將相依於特定晶圓之水平路徑。本文中認識到，將偏置視為度量衡歧義，如本文中先前所述。在當前技術水平下，自來自一任意先前程序路徑之晶圓所收集之度量衡資料由APC系統2012用來計算隨後可饋送至微影曝光程序(亦即，掃描機2004)中之歷史平均可校正值。本發明之一個目的係量化晶圓之特定程序路徑上之所量測疊對之相依性。此程序稱作程序圖徵圖譜。

圖20B圖解說明根據本發明之一項實施例用於程序圖徵圖譜之一程序流程。在步驟2012中，在一微影程序之後， 在一蝕刻程序之前及在一蝕刻程序之後使用一疊對度量衡程序(例如，成像度量衡或散射量測)來量測形成於一光罩(例如，測試光罩或產品光罩)上之複數個代理目標。就此而言，如圖20C中所示，可藉由比較在一微影程序之後及在晶圓之一第一蝕刻程序之前自複數個代理目標獲取之一第一組度量衡結果2022與在晶圓之該第一蝕刻程序之後自該複數個代理目標獲取之至少一第二組度量衡結果2024(例如，判定其之間的差)來判定隨跨晶圓之位置而變化之一第一程序圖徵2026。

此外，可使該第一程序圖徵與一特定程序路徑相關，如圖20C中所示。就此而言，可加標籤於隨跨晶圓之位置而變化之該兩個度量衡量測2021與2023之間的變異(先前稱作DI-FI偏置)以指定具體程序路徑，包括(但不限於)程序序列、特定處理工具之識別碼、時間戳記及諸如此類。

在步驟2014中，可在該第一蝕刻程序之後量測一裝置相關偏置。就此而言，可在該第一蝕刻程序之後藉由對晶圓之該複數個裝置相關目標執行一第一組度量衡量測來量測該裝置相關偏置。本文中注意到，本發明之裝置相關偏置表示一度量衡結構與晶圓之一裝置之間的偏置，其中度量衡特徵通常具有不同於(實質大於)裝置特徵之尺寸。在另一實施例中，如圖20D中所示，可藉由對晶圓之含有類裝置及類度量衡尺寸兩者之特徵之裝置相關目標執行度量衡量測2034(例如，CD-SEM或AFM量測)來量測該裝置相關偏置。此外，在蝕刻之後執行此度量衡步驟。裝置相關量 測之實例大體闡述於「Improved Overlay Metrology Device Correlation on 90-nm Logic Processes」by Ueno et.al,Metrology,Inspection,and Process Control for Microlithography XVIII,edited by Silver,Richard M.SPIE,Volume 5375,pp.222-231(2004)中，該文章全文以引用方式併入本文中。

此外，可利用所判定之第一蝕刻圖徵及額外蝕刻圖徵中之每一者以及第一所量測裝置相關偏置及每一額外裝置相關偏置來產生一程序圖徵圖譜。就此而言，步驟2012及/或步驟2014之結果可儲存至該系統之記憶體中且用於形成程序圖徵圖譜資料庫。

在步驟2016中，可針對每一層且針對該控制環路之每一非微影程序路徑重複步驟2012及2014。就此而言，步驟2016可包含判定隨跨晶圓之位置而變化之每一額外處理層及該晶圓之每一額外非微影程序路徑之一額外蝕刻圖徵。此外，步驟2016可包含在每一額外處理層及晶圓之每一額外非微影程序路徑之後量測一額外裝置相關偏置。由於程序路徑之可能排列之清單可能很大，因而基於一族處理工具內之匹配及固有變異性來定義針對特性化而選取之該組程序路徑。若處理工具表現出良好的匹配，則可能不需要對每一經匹配工具之獨立程序路徑進行量測。在另一步驟中，可週期性地更新該程序以便使該程序圖徵資料庫保持最新，從而允許對程序偏離進行效果監視。

圖20E圖解說明根據本發明之一項實施例之一微影程序 控制環路中之程序圖徵圖譜器資料庫之一實施方案。程序控制環路2040可包含(但不限於)：一堆疊資訊與設計規則模組2042；計算度量衡模組2044；一光罩2046，其經組態以用於接收代理目標設計與裝置相關目標設計資訊；一掃描機2048；一追蹤模組2050，其經組態以追蹤多個非微影程序2056；一度量衡系統2052；程序圖徵圖譜器2054，其經組態以接收來自代理目標2058及裝置相關目標2060之度量衡結果；及一APC 2062。

一旦已獲得程序圖徵圖譜器資料集，則可將其用於APC控制環路2062中。如圖20E中所示，將度量衡資料遞送至實施每批或每晶圓路徑特定之程序校正之程序圖徵圖譜器2054。然後，將此經校正資料傳輸至產生歷史平均可校正值之APC一環路2062，其中該等歷史平均可校正值係使用此項技術中所習知之方法來產生。以此方式，程序圖徵圖譜器模組2054應與當前現有製作設備之現有APC基礎架構相容。在一般意義上，可以隨場及晶圓位置而變化之一程序偏置形式或更特定而言以與處理工具之校正自由度相關聯之標準可校正值形式儲存由程序圖徵圖譜器2054計算出之路徑相依程序圖徵。

圖20F圖解說明根據本發明之一實施例之程序圖徵圖譜器之一實施方案。已知所有校正項，可基於自對係針對n個程序路徑中之每一者之所量測後處理之代理目標之量測產生之校準資料OVLpp_n(x,y)(步驟2052)及在CD-SEM或AFM上之蝕刻之後對裝置相關目標之量測寫出表示晶圓上 之任一點(x,y)處之疊對之給定裝置之一方程式。在最簡單之情況下，裝置相關校正係因處理特性之特徵大小相依性而獨立於晶圓或場位置或程序路徑之一恆定偏移。然而，在更一般情況下，需要考慮到晶圓與場位置以及微影程序路徑。以實例方式，若裝置大小之特徵及度量衡大小之特徵之間的偏置歸因於掃描機像差誘發之圖案佈局誤差，則此偏置將有可能跨該掃描機之狹縫有所不同。因此，對於該m個微影路徑中之每一者，需要收集裝置相關資料OVLlp_m(x,y)(步驟2054)。在一替代實施例中，甚至可針對該等非微影程序路徑中之每一者量測該裝置相關資料。在所有情況下，下一步驟係藉由此項技術中所習知之習用曝光工具校正值模型化自該等特定資料集中之每一者產生一標準組可校正值Cpp_n及Clp_m(步驟2056及步驟2058)。可校正值模型化大體闡述於「Fundamental Principles of Optical Lithography」by Chris Mack,Wiley & sons,2007中，該文章全文以引用方式併入本文中。在步驟2060中，產生由以下方程式表示之每一程序/微影路徑排列之程序圖徵圖譜器可校正值：Cpsm _n,m =Cpp _m +Cpp _n (方程式8)

然後，如圖20F中所示，將此資料儲存於程序圖徵圖譜器資料庫2062中。應指出，上文所闡述之可校正值產生程序可包含若干不同之可能模型化場景。例如，該等可校正值可僅包含x及y中之平移之該標準組線性晶圓與場可校正值，晶圓與場位準旋轉及晶圓與場位準另一選擇為，依據 曝光工具及其校正自由度，其可包含諸如梯形之更高階項及其他更高階晶圓與場項。對於程序可校正值，不管微影可校正值如何，產生最有效地描述相關聯之程序偏置之特定可校正值也許係合適的。

現在將闡述一典型生產度量衡與程序控制場景。在此階段，對一產品晶圓執行度量衡。依據可校正值模型及APC方法，取樣可按照不同之取樣計劃。然後，可藉由上文所闡述之標準方法來模型化產品晶圓資料OVLpw_m,n以產生來自微影路徑m及程序路徑n且隨後發送至程序圖徵圖譜器之產品晶圓可校正值Cpw_m,n。該程序圖徵圖譜器自當前產品晶圓可校正值中減去程序圖徵圖譜器可校正值Cpsm_n,m以產生由以下方程式表示之經校正產品晶圓可校正值C`pw<sub>n,m</sub>：C`pw _n,m =Cpw _n,m -Cpsm _n,m (方程式9)

然後，將經校正產品晶圓可校正值傳輸至APC系統且該程序控制以一習用方式(諸如藉助一指數窗移動平均法或此項技術中所習知之任一其他適合技術)繼續進行。

本文中所闡述之所有方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於一儲存媒體中。該等結果可包含本文中所闡述之結果中之任一者且可以此項技術中所習知之任一方式儲存。該儲存媒體可包含本文中所闡述之任一儲存媒體或此項技術中所習知之任一其他適合儲存媒體。在已儲存結果之後，該等結果可在該儲存媒體中存取且由本文中所闡述之方法或系統實施例中之任一者使用，經格式化 以用於向一使用者顯示，由任一軟體模組、方法或系統等使用。舉例而言，在該方法產生二次取樣計劃之後，該方法可包含將該二次取樣計劃儲存於一儲存媒體中之一度量衡配方中。另外，本文中所闡述之實施例之結果或輸出可由一度量衡系統(諸如一CD SEM)儲存及存取以使得一度量衡系統可將該次取樣計劃用於度量衡，假定該度量衡系統可理解輸出檔案。此外，可「永久性地」、「半永久性地」、臨時性地或在某一時間週期時儲存該等結果。舉例而言，該儲存媒體可係隨機存取記憶體(RAM)，且該等結果可不必無限期地存留於該儲存媒體中。

進一步預期，上文所闡述之方法之實施例中之每一者可包含本文中所闡述之任何其他方法之任何其他步驟。另外，上文所闡述之方法之實施例中之每一者可由本文中所闡述之系統中之任一者執行。

熟習此項技術者將瞭解，存在本文中所闡述之程序及/或系統及/或其他技術可受其影響之各種載具(例如，硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載具將隨其中該等程序及/或系統及/或其他技術部署於其中之上下文而變化。舉例而言，若一實施者判定速度及準確度係極為重要的，則該實施者可選擇一主要硬體及/或韌體載具；另一選擇為，若靈活性係極為重要的，則該實施者可選擇一主要軟體實施方案；或者，再另一選擇為，該實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之某一組合。因此，存在本文中所闡述之程序及/或裝置及/或其他技術可受其影響之數種可能載具，其 中沒有一者係天生優於另一者，此乃因欲利用之任一載具係依據其中將部署該載具之上下文及實施者之具體關注問題(例如，速度、靈活性或可預測性)(其中任一者可變化)之一選擇。熟習此項技術者將認識到，實施方案之光學態樣通常將採用經光學定向之硬體、軟體及/或韌體。

熟習此項技術者將認識到，在此項技術中以本文闡明之方式闡述裝置及/或程序，且此後使用工程實踐將此等所闡述裝置及/或程序整合至資料處理系統中係常見的。亦即，本文中所闡述之裝置及/或程序之至少一部分可經由一合理量之實驗而整合至一資料處理系統中。熟習此項技術者將認識到，一典型資料處理系統通常包含以下裝置中之一或多者：一系統單元外殼；一視訊顯示裝置；一記憶體，諸如揮發性及非揮發性記憶體；處理器，諸如微處理器及數位信號處理器；計算實體，諸如作業系統、驅動器、圖形使用者介面及應用程式；一或多個互動裝置，諸如一觸控板或螢幕；及/或控制系統，包含回饋環路及控制馬達(例如，用於感測位置及/或速率之回饋；用於移動及/或調整分量及/或數量之控制馬達)。可利用任一適合市售組件(諸如通常發現於資料計算/通信及/或網路計算/通信系統中之彼等組件)來實施一典型資料處理系統。

本文所闡述之標的物往往圖解說明含於不同其他組件內或與不同其他組件連接之不同組件。應理解，此等所繪示架構僅係例示性的，且實際上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之任一組 件配置係有效地「相關聯」以使得達成所期望之功能性。因此，不管架構或中間組件如何，可將本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件視為彼此「相關聯」以使得達成所期望之功能性。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可視為彼此「連接」或「耦合」以達成所期望之功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可視為彼此「可耦合」以達成所期望之功能性。可耦合之特定實例包含(但不限於)可實體配合及/或實體互動之組件及/或可以無線方式互動及/或以無線方式互動之組件及/或以邏輯方式互動及/或可以邏輯方式互動之組件。

雖然已展示並闡述了本文中所闡述之本標的物之特定態樣，但熟習此項技術者將基於本文中之教示明瞭：可在不背離本文中所闡述之標的物及其更廣泛之態樣之情況下作出改變及修改，且因此，隨附申請專利範圍欲將所有此等改變及修改囊括於其範疇內，如同此等改變及修改歸屬於本文中所闡述之標的物之真正精神及範疇內一般。

此外，應理解，本發明係由隨附申請專利範圍定義。

儘管已圖解說明本發明之特定實施例，但應明瞭，熟習此項技術者可在不背離前述揭示內容之範疇及精神之情況下作出本發明之各種修改及實施例。因此，本發明之範疇應僅受隨附申請專利範圍限制。

據信，藉由上述說明將理解本發明及諸多其隨附優點，且將明瞭可在不背離所揭示標的物或不犧牲所有其材料優點之情況下在組件之形式、構造及配置方面作出各種改 變。所闡述形式僅係解釋性的，且以下申請專利範圍之意圖係囊括並包含此等改變。

100‧‧‧疊對度量衡目標

102‧‧‧對應抗蝕劑層目標結構

104‧‧‧處理層結構

106‧‧‧疊對

110‧‧‧非理想度量衡目標

112‧‧‧目標結構

114‧‧‧處理層結構

116a‧‧‧壁角

116‧‧‧疊對

116b‧‧‧壁角

118a‧‧‧抗蝕劑層結構之頂部

118b‧‧‧抗蝕劑層結構之底部

202‧‧‧頂部結構

204‧‧‧底部結構

206‧‧‧疊對量測

208‧‧‧疊對歧義

302‧‧‧頂部結構

304‧‧‧底部結構

306‧‧‧疊對量測

308‧‧‧疊對歧義

500‧‧‧系統

502‧‧‧度量衡系統

504‧‧‧疊對度量衡系統

506‧‧‧半導體晶圓

506‧‧‧半導體晶圓

508‧‧‧計算系統

510‧‧‧程式指令

512‧‧‧品質度量產生程式演算法

514‧‧‧疊對量測配方最佳化程式

516‧‧‧度量衡目標離群值移除程式

518‧‧‧可校正值產生程式

519‧‧‧取樣計劃產生程式

520‧‧‧載體媒體

600‧‧‧品質度量產生程序

602‧‧‧度量衡信號

604‧‧‧疊對演算法

608‧‧‧品質度量

752‧‧‧場

754‧‧‧目標

1220‧‧‧曲線圖

1222‧‧‧趨勢線

1901‧‧‧目標

1902‧‧‧第一品質區

1904‧‧‧第一品質區

1906‧‧‧第一品質區

2000‧‧‧典型微影程序控制環路

2002‧‧‧光罩

2004‧‧‧掃描機

2006‧‧‧程序追蹤模組

2008‧‧‧非微影程序

2010‧‧‧微影程序

2012‧‧‧進階型程序控制(APC)系統

2021‧‧‧度量衡目標

2022‧‧‧第一組度量衡結果

2023‧‧‧度量衡目標

2024‧‧‧第二組度量衡結果

2026‧‧‧第一程序圖徵

2034‧‧‧度量衡目標

2040‧‧‧程序控制環路

2042‧‧‧堆疊資訊與設計規則模組

2044‧‧‧計算度量衡模組

2046‧‧‧光罩

2048‧‧‧掃描機

2050‧‧‧追蹤模組

2052‧‧‧度量衡系統

2054‧‧‧程序圖徵圖譜器/程序圖徵圖譜程式模組

2056‧‧‧非微影程序

2058‧‧‧代理目標

2060‧‧‧裝置相關目標

2062‧‧‧進階程序控制

d_λ1‧‧‧第一深度

d_λ2‧‧‧另一深度

F1‧‧‧第一焦點長度

F2‧‧‧焦點長度

圖1A圖解說明根據本發明之一項實施例具有一對稱目標結構之一度量衡目標之一剖視圖。

圖1B圖解說明根據本發明之一項實施例具有一不對稱目標結構之一度量衡目標之一剖視圖。

圖2圖解說明根據本發明之一項實施例具有一不對稱目標結構之一度量衡目標及具有多於一個焦點之照明之影響之一剖視圖。

圖3圖解說明根據本發明之一項實施例具有一不對稱目標結構之一度量衡目標及具有多於一個波長之照明之影響之一剖視圖。

圖4A圖解說明根據本發明之一項實施例自處於多個波長下之對稱目標結構獲得之模型化資料。

圖4B圖解說明根據本發明之一項實施例自處於多個波長下之不對稱目標結構獲得之模型化資料。

圖5圖解說明根據本發明之一項實施例適合於提供適合於改良一半導體晶圓製作中之程序控制之一品質度量之一系統之一方塊圖。

圖6圖解說明根據本發明之一項實施例適合於提供適合於改良一半導體晶圓製作中之程序控制之一品質度量之方法之一概念圖。

圖7A圖解說明根據本發明之一項實施例適合於提供適合 於改良一半導體晶圓製作中之程序控制之一品質度量之一方法之一流程圖。

圖7B圖解說明根據本發明之一項實施例具有多個場之一半導體晶圓之一俯視平面圖。

圖7C圖解說明根據本發明之一項實施例具有多個度量衡目標之一半導體晶圓以及該晶圓之該多個場中之每一者之一俯視平面圖。

圖8A圖解說明根據本發明之一項實施例隨該晶圓之表面上之位置而變化之一組模型化疊對不準確度資料。

圖8B圖解說明根據本發明之一項實施例自複數個度量衡目標獲得之一組模型化品質度量資料。

圖9圖解說明根據本發明之一替代實施例用於度量衡目標離群值移除之一方法之一流程圖。

圖10圖解說明根據本發明之一替代實施例用於疊對量測配方增強之一方法之一流程圖。

圖11圖解說明根據本發明之一項實施例自處於兩個不同波長下之複數個度量衡目標獲得之一組模型化品質度量資料。

圖12A圖解說明根據本發明之一替代實施例用於處理工具可校正值計算之一方法之一流程圖。

圖12B圖解說明繪示根據本發明之一替代實施例隨參數因數α而變化之殘差之一組資料。

圖13圖解說明根據本發明之一替代實施例用於識別多組處理工具可校正值之變異之一方法之一流程圖。

圖14圖解說明根據本發明之一替代實施例用於產生一或多個度量衡取樣計劃之一方法之一流程圖。

圖15A至圖15C圖解說明繪示根據本發明之一替代實施例處於不同之低品質目標移除位準下之品質度量雲端資料之多組資料。

圖16A至圖16D圖解說明繪示根據本發明之一替代實施例處於不同之低品質目標移除位準下之殘差資料及R²資料之多組資料。

圖17A至圖17B圖解說明繪示根據本發明之一替代實施例在具有及不具有低品質目標替換之情況下的品質度量雲端資料之多組資料。

圖18A至圖18B圖解說明繪示根據本發明之一替代實施例在具有及不具有低品質目標替換之情況下的殘差資料及R²資料之多組資料。

圖19圖解說明根據本發明之一替代實施例之多個目標品質區之一俯視圖。

圖20A圖解說明根據本發明之一替代實施例之一微影控制環路之一方塊圖。

圖20B圖解說明根據本發明之一替代實施例用於提供程序圖徵圖譜之一方法之一流程圖。

圖20C圖解說明根據本發明之一替代實施例隨一晶圓上之位置而變化之後微影/後蝕刻偏置之一概念圖。

圖20D圖解說明根據本發明之一替代實施例經執行以量化度量衡結構與一裝置之間的偏置之裝置相關度量衡之一 概念圖。

圖20E圖解說明根據本發明之一替代實施例配備有一程序圖徵圖譜器之一微影控制環路之一方塊圖。

圖20F圖解說明根據本發明之一替代實施例用於產生程序圖徵圖譜器可校正值之一方法之一流程圖。

Claims (41)

1. 一種用於提供適合於改良一半導體晶圓製作程序中之程序控制之一品質度量之電腦實施之方法，其包括：自跨一組晶圓中之一晶圓之一個或多個場分佈之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號，每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標，該複數個疊對度量衡量測信號係利用一第一量測配方來獲取；藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈而產生複數個疊對估計分佈；及利用該所產生複數個疊對估計分佈來產生第一複數個品質度量，其中每一品質度量對應於該所產生複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，每一品質度量係一對應之所產生疊對估計分佈之一跨度之一函數，其中該等品質度量之每一者在自一特定度量衡目標獲取之一對稱疊對度量衡信號情況下為零，其中該等品質度量之每一者與自一不對稱度量衡目標獲取之一疊對度量衡信號中之一不對稱性誘發疊對不準確度成比例。
2. 如請求項1之方法，其中自跨一組晶圓中之一晶圓之一 或多個場分佈之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號包括：對跨一組晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標執行一疊對度量衡量測。
3. 如請求項1之方法，其進一步包括：對該所獲取複數個疊對度量衡量測信號中之至少一些疊對度量衡量測信號執行一系統偏移(TIS)校正。
4. 如請求項1之方法，其中該複數個所產生品質度量中之每一者經組態以自具有實質對稱目標結構之一度量衡目標識別一疊對偏差。
5. 如請求項1之方法，其進一步包括：自針對該複數個度量衡目標所產生之該複數個品質度量之一分佈沿著至少一個方向識別該複數個度量衡目標中之具有大於一選定離群值位準之一品質度量之一或多個度量衡目標；判定複數個經校正度量衡目標，其中該複數個經校正度量衡目標將具有偏離超過一選定離群值位準之一品質度量之該經識別一或多個度量衡目標排除於該複數個度量衡目標之外；及利用該所判定複數個經校正度量衡目標來計算一組可校正值。
6. 如請求項5之方法，其進一步包括：將該組可校正值傳輸至一或多個處理工具。
7. 如請求項1之方法，其進一步包括： 自跨該組晶圓中之該晶圓之該一或多個場分佈之該複數個度量衡目標獲取至少額外複數個疊對度量衡量測信號，該至少額外複數個疊對度量衡量測信號中之每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標，該至少額外複數個疊對度量衡量測信號係利用至少一額外量測配方來獲取；藉由對該至少額外複數個量測信號中之每一疊對量測信號應用該複數個疊對演算法來判定該至少額外複數個疊對量測信號中之每一者之至少額外複數個疊對估計，該至少額外複數個疊對估計中之每一者係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該至少額外複數個疊對量測信號中之每一者之一疊對估計分佈而產生至少額外複數個疊對估計分佈；利用該所產生至少額外複數個疊對估計分佈來產生至少額外複數個品質度量，其中該至少額外複數個品質度量中之每一品質度量對應於該所產生至少額外複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，該至少額外複數個品質度量中之每一品質度量係該至少額外複數個疊對估計分佈中之一對應之所產生疊對估計分佈之一寬度之一函數；及藉由比較關聯於該第一量測配方之該第一複數個品質度量之一分佈與關聯於該至少一個額外量測配方之該至少額外複數個品質度量之一分佈來判定一程序量測配 方。
8. 如請求項7之方法，其中該藉由比較關聯於該第一量測配方之該第一複數個品質度量之一分佈與關聯於該至少一個額外量測配方之該至少額外複數個品質度量之一分佈來判定一程序量測配方包括：藉由比較關聯於該第一量測配方之該第一複數個品質度量之一分佈與關聯於該至少一個額外量測配方之該至少額外複數個品質度量之一分佈來判定一最佳量測配方，該最佳量測配方與該第一複數個度量之複數個品質度量相關聯且該至少額外複數個度量具有沿至少一個方向之一實質最小分佈。
9. 如請求項7之方法，其中該第一量測配方及該至少一個額外量測配方中之至少一者包括：一照明波長、一濾光片組態、一照明方向、一焦點位置或偏振組態中之至少一者。
10. 一種用於判定適合於改良一半導體晶圓製作中之程序控制之一品質度量之電腦實施之方法，其包括：自一批晶圓中之一晶圓之一或多個場之一或多個度量衡目標獲取一度量衡量測信號；藉由對該所獲取之度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；利用該複數個疊對估計來產生一疊對估計分佈；及利用該所產生疊對估計分佈來產生該一或多個度量衡 目標之一品質度量，該品質度量係該所產生疊對估計分佈之一跨度之一函數，該品質度量經組態以在不對稱疊對量測信號情況下為非零，其中該品質度量在自一特定度量衡目標獲取之一對稱疊對度量衡信號情況下為零，其中該品質度量與自該特定度量衡目標獲取之一疊對度量衡信號中之一不對稱性誘發疊對不準確度成比例。
11. 一種用於提供一組處理工具可校正值之電腦實施之方法，其包括：獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果；獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量；利用每一度量衡目標之該所獲取之疊對度量衡結果及該相關聯之品質度量來判定該複數個度量衡目標之複數個經修改疊對值，其中經修改疊對函數係至少一個材料參數因數之一函數；產生複數個材料參數因數之一處理工具可校正值函數及對應於該處理工具可校正值函數之一組殘差；判定適合於使該組殘差至少實質最小化之該材料參數因數之一值；及判定與該組至少實質最小化殘差相關聯之一組過程可校正值。
12. 如請求項11之方法，其中該獲取與每一所獲取之疊對度 量衡結果相關聯之一品質度量包括：利用一品質度量產生程序來產生每一所獲取之疊對度量衡結果之一品質度量。
13. 如請求項11之方法，其中該獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果包括：對跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標執行一疊對量測。
14. 如請求項11之方法，其進一步包括：將與該組至少實質最小化殘差相關聯之該組處理工具可校正值傳輸至一或多個處理工具。
15. 如請求項11之方法，其進一步包括：對該所獲取之複數個疊對度量衡量測信號中之至少一些疊對度量衡量測信號執行一系統偏移(TIS)校正程序。
16. 如請求項11之方法，其中該經修改疊對函數係至少一個材料參數因數之一線性函數。
17. 如請求項11之方法，其中該經修改疊對函數係一照明波長、一焦點位置、一照明方向、一偏振組態或一濾光片組態中之至少一者之一函數。
18. 一種用於識別處理工具可校正值之一變異之電腦實施之方法，其包括：獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果； 獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量；利用每一度量衡目標之該所獲取之疊對度量衡結果及一品質函數來判定該複數個度量衡目標之複數個經修改疊對值，該品質函數係每一度量衡目標之該所獲取之品質度量之一函數；藉由利用該複數個經修改疊對值判定對該複數個度量衡目標之該等所獲取之疊對度量衡結果及該等相關聯之品質度量之複數個隨機選定取樣中之每一者之一組處理工具可校正值而產生複數組處理工具可校正值，其中該等隨機取樣中之每一者具有相同大小；及識別該複數組處理工具可校正值之一變異。
19. 如請求項18之方法，其中該獲取與每一所獲取之疊對度量衡結果相關聯之一品質度量包括：利用一品質度量產生程序來產生每一所獲取之疊對度量衡結果之一品質度量。
20. 如請求項18之方法，其中該獲取跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標之一疊對度量衡結果包括：對跨一批晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標中之每一度量衡目標執行一疊對量測。
21. 一種用於產生一度量衡取樣計劃之電腦實施之方法，其包括：自跨一組晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個 度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號，每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標；藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈而產生複數個疊對估計分佈；利用該所產生複數個疊對估計分佈來產生第一複數個品質度量，其中每一品質度量對應於該所產生複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，其中該等品質度量之每一者在自一特定度量衡目標獲取之一對稱疊對度量衡信號之情況下為零，其中該等品質度量之每一者與一疊對度量衡信號中之一不對稱性誘發疊對不準確度成比例；及利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃。
22. 如請求項21之方法，其中該利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃包括：利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃以識別一或多個低 品質目標，其中將該一或多個低品質目標排除於該所產生一或多個度量衡取樣計劃之外。
23. 如請求項21之方法，其中該利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃包括：利用該複數個度量衡目標之該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個度量衡取樣計劃以識別該晶圓之一或多個低品質目標，其中將該一或多個低品質目標排除於該所產生一或多個度量衡取樣計劃之外且利用接近於該一或多個低品質目標定位之一或多個額外度量衡目標來替換該一或多個低品質目標。
24. 如請求項21之方法，其進一步包括：利用該第一複數個品質度量來識別該晶圓之複數個品質區，該等品質區中之每一者包含具有實質類似品質等級之複數個度量衡目標。
25. 如請求項24之方法，其中跨該晶圓之一或多個位置處之一度量衡取樣率係由該複數個品質區中之每一者定義。
26. 如請求項21之方法，其進一步包括：利用該所產生取樣計劃來對一後續晶圓執行一或多個度量衡量測。
27. 一種用於提供程序圖徵圖譜之電腦實施之方法，其包括：在一光罩上形成複數個代理目標；在一晶圓上形成複數個裝置相關目標； 藉由比較在一微影程序之後及在該晶圓之一第一蝕刻程序之前自該複數個代理目標獲取之一第一組度量衡結果與在該晶圓之該第一蝕刻程序之後自該複數個代理目標獲取之至少一第二組度量衡結果來判定隨跨該晶圓之位置而變化之一第一程序圖徵；使該第一程序圖徵與一特定程序路徑相關；藉由對該晶圓之該複數個裝置相關目標執行一第一組度量衡量測來量測在該第一蝕刻程序之後的一裝置相關偏置，該裝置相關偏置係一度量衡結構與該晶圓之一裝置之間的偏置；判定隨跨該晶圓之位置而變化之每一額外處理層及該晶圓之每一額外非微影程序路徑之一額外蝕刻圖徵；量測在每一額外處理層及該晶圓之每一額外非微影程序路徑之後的一額外裝置相關偏置；及利用該所判定第一蝕刻圖徵及該等額外蝕刻圖徵中之每一者以及該第一所量測裝置相關偏置及每一額外裝置相關偏置來產生一程序圖徵圖譜資料庫。
28. 如請求項27之方法，其中該比較在一微影程序之後及在該晶圓之一第一蝕刻程序之前自該複數個代理目標獲取之一第一組度量衡結果與在該晶圓之該第一蝕刻程序之後自該複數個代理目標獲取之至少一第二組度量衡結果包括：判定在一微影程序之後及在該晶圓之一第一蝕刻程序之前自該複數個代理目標獲取之一第一組度量衡結果與 在該晶圓之該第一蝕刻程序之後自該複數個代理目標獲取之至少一第二組度量衡結果之間的一差。
29. 如請求項27之方法，其中藉由在一微影程序之後對該複數個代理目標執行一第一組度量衡量測而在一微影程序之後獲取來自該複數個代理目標之該第一組度量衡結果。
30. 如請求項27之方法，其中藉由在該晶圓之該第一蝕刻程序之後對該複數個代理目標執行至少一第二組度量衡量測而在該晶圓之該第一蝕刻程序之後獲取來自該複數個代理目標之該至少一第二組度量衡結果。
31. 如請求項27之方法，其中利用一或多個疊對度量衡程序來獲取來自該複數個代理目標之該第一組度量衡結果及來自該複數個代理目標之該至少一第二組度量衡結果中之至少一者。
32. 如請求項27之方法，其中該藉由對該晶圓之該複數個裝置相關目標執行一第一組度量衡量測來量測在該第一蝕刻程序之後的一裝置相關偏置包括：藉由對該晶圓之該複數個裝置相關目標執行一第一組度量衡量測來量測在該第一蝕刻程序之後的一裝置相關偏置，該第一組度量衡量測係利用一基於CD-SEM之度量衡系統或一基於AFM之度量衡系統中之至少一者來執行。
33. 如請求項27之方法，其中該光罩係一測試光罩或一產品光罩中之至少一者。
34. 如請求項27之方法，其進一步包括：利用該所產生程序圖徵資料庫來操作一進階型程序控制環路。
35. 如請求項27之方法，其進一步包括：產生一組程序圖徵圖譜可校正值。
36. 一種用於提供適合於改良一半導體晶圓製作程序中之程序控制之一品質度量之系統，其包括：一度量衡系統經組態以自跨一組晶圓中之一晶圓之一或多個場分佈之複數個度量衡目標獲取複數個疊對度量衡量測信號，每一疊對度量衡量測信號對應於該複數個度量衡目標中之一度量衡目標，該複數個疊對度量衡量測信號係利用一第一量測配方來獲取；及一計算系統經組態以：藉由對每一疊對度量衡量測信號應用複數個疊對演算法來判定該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之複數個疊對估計，每一疊對估計係利用該等疊對演算法中之一者來判定；藉由利用該複數個疊對估計產生來自該複數個度量衡目標之該複數個疊對度量衡量測信號中之每一者之一疊對估計分佈而產生複數個疊對估計分佈；及利用該所產生複數個疊對估計分佈來產生第一複數個品質度量，其中每一品質度量對應於該所產生複數個疊對估計分佈中之一個疊對估計分佈，每一品質度量係一對應之所產生疊對估計分佈之一跨度之一函 數，其中該等品質度量之每一者在自一特定度量衡目標獲取之一對稱疊對度量衡信號之情況下為零，其中該等品質度量之每一者與一疊對度量衡信號中之一不對稱性誘發疊對不準確度成比例。
37. 如請求項36之系統，其中該計算系統進一步經組態以利用該所產生第一複數個品質度量來識別一或多個離群值度量衡目標。
38. 如請求項36之系統，其中該計算系統進一步經組態以利用該所產生第一複數個品質度量來判定一最佳疊對量測配方。
39. 如請求項36之系統，其中該計算系統進一步經組態以利用該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個處理工具可校正值。
40. 如請求項36之系統，其中該計算系統進一步經組態以利用該所產生第一複數個品質度量來產生一或多個取樣計劃。
41. 如請求項36之系統，其中該計算系統進一步經組態以產生一程序圖徵圖譜資料庫。