TWI798537B

TWI798537B - 度量衡方法和裝置，電腦程式和微影系統

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Publication number: TWI798537B
Application number: TW109107684A
Authority: TW
Inventors: 保羅強納森特納; 艾納諾斯堤斯柴特瑪司
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2023-04-11
Also published as: TW202040282A; US20220155694A1; WO2020187514A1

Abstract

本發明揭示一種用於度量衡之方法、電腦程式及相關聯裝置。該方法包括判定一基板或基板部分是否受一程序效應影響。該方法包含：獲得包含與該基板或其部分上之一結構相關聯之例如量測光瞳的複數個量測資料集合的檢測資料；以及獲得描述一所關注參數之一空間變化的指紋資料。執行該檢測資料至該指紋資料之一反覆映射。該結構是否受一程序效應係基於該反覆映射於一解析上收斂之程度。

Description

度量衡方法和裝置，電腦程式和微影系統

本發明係關於用於度量衡之方法及裝置，該度量衡可用於例如藉由微影技術製造器件。

微影裝置為將所要圖案塗佈至基板上(通常塗佈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(其替代地稱作遮罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。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鄰近目標部分之網路。在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測，例如以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，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中之兩個層的對準準確度之量度)之特殊化工具。可就兩個層之間的未對準程度而言描述疊對，例如，對1 nm之經量測疊對的參考可描述兩個層未對準1 nm之情形。

近來，已開發用於微影領域中的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向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)以獲得可供判定目標之所關注屬性之繞射影像或圖案。

為了使照射於基板上之輻射繞射，將具有特定形狀之物件印刷至基板上，且該物件常常被稱為散射量測目標或簡稱目標。如上文所提及，有可能使用橫截面掃描電子顯微鏡及其類似者來判定散射量測物件之實際形狀。然而，此涉及大量時間、投入量及特殊化裝置且較不適合於生產環境中之量測，此係因為需要與例如微影單元中之正常裝置一致的獨立特殊化裝置。

基板可受程序效應影響且因此具有一或多個程序指紋(fingerprint)或背景指紋，其可導致例如基板上之結構出現非所要的及未設計的不對稱性。此等程序指紋可直接地(例如取決於膜厚度的CDU影響閘極時鐘頻率)或間接地(例如負面地影響經執行以控制及監測製造程序的控制度量衡)影響器件的功能。舉例而言，在疊對控制迴圈中，難以使此等程序指紋自疊對分離。

因此，將希望能夠獲得更多關於此類程序指紋之資訊。

本發明在第一態樣中提供一種判定一基板或基板部分是否受一程序效應影響之方法，該方法包含：獲得包含與該基板或其部分上之一結構相關聯之複數個量測資料集合的檢測資料；獲得描述一基板或其部分上方之一所關注參數之一空間變化的指紋資料；執行該檢測資料至該指紋資料之一反覆映射；及基於該反覆映射於一解析上收斂之程度判定該結構是否受一程序效應影響。

本發明在第二態樣中提供一種度量衡裝置，其可操作以執行第一態樣之方法。

本發明進一步提供：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在於合適的處理器控制之裝置上運行時，使得該處理器控制之裝置執行第一態樣之方法；以及一種電腦程式載體，其包含此電腦程式。該處理器控制之裝置可包含第二態樣之度量衡裝置。

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具體實施例。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為顯而易見的。

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示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明光學系統(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(例如遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(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圖案化器件之第一***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基板之第二***PW；以及投影光學系統(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。

照明光學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、微影裝置之設計及諸如圖案化器件是否經固持於真空環境中之其他條件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來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為例如框架或台，其可視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「遮罩」之任何使用與更一般術語「圖案化器件」同義。

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便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。一般而言，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遮罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。遮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遮罩類型，以及各種混合遮罩類型。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，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。

如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如採用透射遮罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如採用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或採用反射遮罩)。

微影裝置亦可屬於如下類型：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裝置中之其他空間，例如遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中已熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。

參考圖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，源及微影裝置可為分離的實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部分，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，源可為微影裝置之一體部分。可將源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD (在需要時)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的調整器AD。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)。另外，照明系統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入射於經固持於圖案化器件支撐件(例如遮罩台MT)上之圖案化器件(例如遮罩) MA上，且由該圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如遮罩) MA之情況下，輻射光束B穿過投影光學系統PS，該投影光學系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上，藉此將圖案之影像投影於目標部分C上。憑藉第二***PW及位置感測器IF (例如干涉量測器件、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT，例如以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。相似地，可使用第一***PM及另一位置感測器(圖1中未明確地描繪)以例如在自遮罩庫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(例如遮罩) MA。

圖案化器件(例如遮罩) MA及基板W可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準。儘管如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(將此等標記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器件(例如遮罩) MA上之情形中，遮罩對準標記可位於該等晶粒之間。小的對準標記物亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記物儘可能地小且無需與鄰近特徵不同之任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記物之對準系統。

此實例中之微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站(曝光站及量測站)，基板台可在該兩個站之間交換。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來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記物之位置。此情形實現裝置之產出率之相當大的增加。

所描繪裝置可用於多種模式中，包括例如步進模式或掃描模式。微影裝置之構造及操作為熟習此項技術者所熟知，且為理解本發明，無需對其進行進一步描述。

如圖2中所展示，微影裝置LA形成微影系統之一部分，其被稱作微影單元(lithographic cell) LC或微影製造單元(lithocell)。微影單元LC亦可包括用以對基板執行曝光前及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器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，在不同程序裝置之間移動基板，且隨後將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件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來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。

為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，可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。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其在檢測可足夠迅速地且快速地進行以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。同樣地，已經曝光之基板可經剝離及重工(以改良良率)或經捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行曝光。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。

使用檢測裝置以判定基板之屬性，且特定言之，判定不同基板或相同基板之不同層之屬性如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單獨器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置在曝光之後立即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--在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差--且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後進行量測，該曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板執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，可將抗蝕劑中之影像稱作半潛影。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測(此時已移除抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分)，或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影光阻影像進行量測。後者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。

圖3描繪可用於本發明中之散射計。其包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。經反射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜10 (依據波長而變化的強度)。根據此資料，可藉由處理單元PU，例如藉由嚴密耦合波分析(Rigorous Coupled Wave Analysis)及非線性回歸或藉由與圖3之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較來重建構產生經偵測光譜之結構或設定檔。一般而言，對於重建構，結構之一般形式係已知的，且自製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下待根據散射量測資料判定之結構之若干參數。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。

圖4中展示可供本發明使用之另一散射計。在此器件中，由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統12而準直且透射通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡物鏡15而聚焦至基板W上，該顯微鏡物鏡15具有高數值孔徑(NA)，較佳地為至少0.9且更佳地為至少0.95。浸潤散射計甚至可具有數值孔徑大於1之透鏡。反射輻射隨後通過部分反射表面16透射至偵測器18中，以便使散射光譜經偵測。偵測器可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於透鏡系統15之焦距處，然而，該光瞳平面可代替地運用輔助光學件(未圖示)而再成像至該偵測器上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角度位置界定輻射之方位角的平面。偵測器較佳為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜。偵測器18可為例如CCD或CMOS感測器陣列，且可使用例如為每圖框40毫秒之積分時間。

參考光束往往用以例如量測入射輻射之強度。為了進行此量測，當輻射光束入射於光束***器16上時，輻射光束之部分朝向參考鏡面14作為參考光束而透射通過該光束***器。隨後將參考光束投影至同一偵測器18之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(未圖示)上。

干涉濾光器13之集合可用以選擇介於比如405 nm至790 nm或甚至更低(諸如200 nm至300 nm)之範圍內之所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵來代替干涉濾光器。

偵測器18可量測散射光在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度，或遍及一波長範圍而積分之強度。此外，偵測器可分離地量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。

使用寬頻帶光源(亦即，具有寬光頻率或波長範圍且因此具有寬顏色範圍之光源)係可能的，其給出大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長較佳地各自具有為Δλ之頻寬及為至少2 Δλ(亦即，為該頻寬之兩倍)之間距。若干輻射「源」可為已使用光纖束而***的延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可並行地在多個波長下量測角解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其相比於2-D光譜含有更多資訊。此情形允許量測更多資訊，此增加度量衡程序穩固性。

基板W上之目標30可為1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標30可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(尤其投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此等像差之存在將在經印刷光柵之變化中體現出來。因此，經印刷光柵之散射量測資料用以重建構光柵。1-D光柵之參數(諸如線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如導柱或通孔寬度或長度或形狀)可經輸入至藉由處理單元PU根據印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識而執行之重建構程序。

如上文所描述，目標位於基板之表面上。此目標將常常採取光柵中之一系列線之形狀或2-D陣列中之大體上矩形結構之形狀。度量衡中之嚴密光學繞射理論之目的實際上為計算自目標反射之繞射光譜。換言之，獲得關於臨界尺寸(CD)均一性及疊對或聚焦度量衡之目標形狀資訊。疊對度量衡為量測兩個目標之疊對以便判定基板上之兩個層是否對準之量測系統。聚焦度量衡判定形成目標時所使用之聚焦(及/或劑量)設定。CD均一性簡單地為用以判定微影裝置之曝光系統如何運行的光譜上之光柵之均一性之量測。特定言之，CD (或臨界尺寸)為「書寫」於基板上之物件之寬度，且為微影裝置實體地能夠在基板上書寫之極限。

在使用諸如上文結合諸如目標30之目標結構及其繞射屬性之模型化而描述的散射計之情況下，可以數種方式執行結構之形狀及其他參數的量測。此程序之實例由圖5進行描述。計算基於目標形狀(第一候選結構)之第一估計之繞射圖案，且比較該繞射圖案與所觀測繞射圖案。隨後，系統地改變模型之參數且以一系列反覆重新計算繞射，以產生新候選結構且因此達到最佳擬合。在此程序之變化中，提前計算用於許多不同候選結構之繞射光譜以產生繞射光譜「庫」。隨後，比較自量測目標觀測到之繞射圖案與所計算光譜庫以尋找最佳擬合。兩種方法可一起使用：可自庫獲得粗略擬合，接著進行反覆程序以尋找最佳擬合。

在圖5之整個描述中，在假定使用圖3或4之散射計的情況下，將使用術語「繞射影像」。繞射影像為在本發明之內容背景內的檢測資料元素之實例。熟習此項技術者可易於使教示適於不同類型之散射計，或甚至適於其他類型之量測器具。

圖5為扼要描述之量測目標形狀及/或材料屬性的方法步驟之流程圖。該等步驟如下，且隨後予以更詳細地描述： 402-量測繞射影像； 403-界定模型配方； 404-估計形狀參數θ ₀ ； 406-計算模型繞射影像； 408-比較經量測影像與所計算影像； 410-計算評價函數； 412-產生經修訂形狀參數θ ₁ ； 414-報告最終形狀參數

對於此描述，將假定目標在僅1個方向上(1-D結構)為週期性的。實務上，目標可在2個方向(2維結構)上為週期性的，且將相應地調適處理。

402：使用諸如上文所描述之散射計的散射計來量測基板上之實際目標之繞射影像。將此經量測繞射影像轉遞至諸如電腦之計算系統。計算系統可為上文所提及之處理單元PU，或其可為分離裝置。

403：建立設定檔，其依據數個參數θ 界定目標結構之經參數化模型。在1D週期性結構中，此等參數可表示例如側壁之角度、特徵之高度或深度、特徵之寬度。目標材料及底層之屬性亦係由諸如折射率(在存在於散射量測輻射光束中之特定波長下)之參數表示。將在下文給出特定實例。重要的為，雖然目標結構可藉由描述其形狀及材料屬性之許多參數界定，但出於以下程序步驟之目的，設定檔將界定此等參數中之許多者以具有固定值，而其他者將為可變或「浮動」參數。此外，將引入可准許參數變化而不為完全獨立浮動參數之方式。出於描述圖5之目的，僅將可變參數認作參數θ 。設定檔亦界定針對給出目標結構之量測輻射的設定及如何藉由使檢測資料擬合於模型而估計參數值。

404：模型目標形狀係藉由設定浮動參數之初始值θ ₀ 進行估計的。將在某些預定範圍內產生每一浮動參數，如配方中所界定。

406：例如使用諸如RCWA之嚴密光學繞射方法或馬克士威(Maxwell)方程式之任何其他求解程序而使用表示模型之不同元件之所估計形狀連同光學屬性之參數來計算散射屬性。此計算給出所估計目標形狀之所估計或模型繞射影像。

408、410：隨後比較經量測繞射影像與模型繞射影像，且使用經量測繞射影像與模型繞射影像之相似性及差來計算用於模型目標形狀之「評價函數」。

412：在假定評價函數指示模型需要在其準確地表示實際目標形狀之前得以改良的情況下，估計新參數θ ₁ 等等且將該等新參數反覆地回饋至步驟406中。重複步驟406至412。

為了輔助搜尋，步驟406中之計算可在參數空間中之此特定區中進一步產生評價函數之偏導數，其指示增加或減低參數將會增加或減低評價函數之敏感度。評價函數之計算及導數之使用在此項技術中通常為吾人所知，且此處將不對其進行詳細描述。

414：當評價函數指示此反覆程序已以所要準確度於一解析上收斂時，將當前所估計參數報告為實際目標結構之量測。

此反覆程序之計算時間主要地藉由所使用之前向繞射模型判定，亦即，使用嚴密光學繞射理論自所估計目標結構來計算所估計模型繞射影像。若需要更多參數，則存在更多自由度。計算時間原則上隨著自由度數目之能力而增加，但此可在使用有限差以估計亞可比行列式(Jacobian)之情況下得以緩解。可以各種形式來表達406處所計算之所估計或模型繞射影像。若以與步驟402中所產生之經量測影像相同之形式(例如光譜、光瞳影像)來表達所計算影像，則將簡化比較。

產生設定檔涉及對設定檔進行多個改進，其中逐漸調整實體模型以最好地表示檢測資料。檢測資料可包含檢測資料元素。檢測資料元素可為影像、繞射影像(在使用以繞射為基礎之散射量測術的情況下)、光譜或光瞳影像；否則可為自此等繞射影像獲得的經重建構參數值等。可藉由例如使用諸如上文所描述之散射計的散射計而檢測對應目標結構來獲得檢測資料元素中之每一者。可由複數個強度值來描述此等檢測資料元素中之每一者。調整通常係基於重建構之結果。如所描述，重建構使模型擬合於檢測資料，藉此將檢測資料元素變換成參數值。在工序開始時，當不確定性可能較大時，重建構可出故障。因此，重建構僅一個或幾個量測而非完整資料集合可為更有效的。

為了使設定檔更穩固，應良好地選擇用於設定檔之標稱參數值。理想地，為了適當地估計此等標稱參數值，應重建構許多目標結構。

另一度量衡技術包含晶粒內度量衡(In Die Metrology；IDM)。IDM為一種特定度量衡應用，通常用於量測半導體程序流程中之結構/層之間的蝕刻後、器件內疊對。此係藉由執行「光瞳」之量測來完成，該光瞳係藉由合適之度量衡工具(或者，可使用影像平面量測值)收集的角解析散射量測信號。工具將光點聚焦至實際產品結構上之一較小子單元(而非專用度量衡目標)且收集包含關於光點所照明結構之資訊的光瞳。

將投影至光瞳平面上之資訊「全部混合在一起」，以使得光瞳之單一像素不包含關於晶圓上之特徵中之任一者的獨立資訊。在另一應用中，由圖5所描述，藉由構建器件結構之參數化版本且經由模擬引擎運行模型以產生「模擬光瞳」來「重建構」此資訊。隨後，最佳化引擎使用所量測光瞳與模擬光瞳之間的偏差驅動模型參數且反覆嘗試來判定晶圓上為何物。

然而，此類重建構極難以正確獲得且花費相當大量的時間來建立。對於大部分應用而言，成本/收益比率係不平衡的(太難以建立且所得資料有時為可疑的)。另外，發現供重建構中使用(通常用以重建構CD)之當前模型在技術上不足以模擬用以擷取疊對資訊之極其小的信號(其針對對稱參數擷取而非不對稱參數擷取而最佳化)。因而，以上提及之重建構技術通常僅用以監測膜厚度、nk及/或CD。其並不傳遞良好配方以報告不對稱程序參數(例如3DNAND導柱傾斜)。由於此等問題，IDM技術(諸如IDM-疊對，用於量測疊對)使用「資料驅動」配方建立方式。

不對稱程序參數(線路/導柱傾斜，底部光柵不對稱性(BGA)、側壁角(SWA)不對稱性、間距行走(pitch-walking)等等)係有礙的，此係因為通常沒有設計成不對稱且因而許多度量衡工具假定對稱結構。由於難以使用當前策略及工具直接地量測此等不對稱程序指紋，故僅偵測到此等指紋之影響(較大殘差、晶圓間疊對變化等等)。因此，提供關於此等程序指紋之資訊係極為可貴的，即使資訊並不完美。

用於晶粒內度量衡之反覆訓練程序，由圖6進行描述。此展示度量衡資料或光瞳PU及參數指紋FP (自指紋導出之誤差檔案)，諸如疊對指紋，其經饋入至估計器EST中。在此內容背景中，疊對指紋可包含晶圓或其部分(例如場)上方之疊對的描述；例如其可包含基板或場上方之疊對值的集合。在第一反覆中，輸入至估計器EST之指紋FP可包含諸如任何初始估計或猜測的初始指紋SFP。在疊對實例中，此初始估計可簡單地包含掃描器設定疊對值(即，為協助度量衡計算而施加的故意偏置或故意疊對)。對於其他程序指紋，初始指紋SFP可自多個源導出，其包括但不限於具歷史意義之程序指紋、其他半導體處理工具(例如蝕刻腔室夾盤加熱參數)、其他度量衡工具(例如薄膜厚度量測)。

估計器計算一或多個權重映射WM或配方，其描述光瞳PU至指紋FP (即，至疊對或其他所關注參數值)之映射。可計算多個權重映射WM，例如用於在不同照明條件(例如不同波長、偏振、入射角等等或其組合)下所捕獲之相同結構的多個光瞳PU。此等光瞳中之一或多者可與其他者明顯不同，儘管其係自相同結構之量測獲得。

一旦計算出權重映射WM，該等權重映射WM與光瞳PU合併且經平均化以獲得平均指紋AFP。此作為更新指紋UFP反覆回饋至估計器。執行此反覆回饋直至收斂，從而產生最終權重映射及指紋，或在未實現收斂的情況下直至執行預先界定數目次反覆。如所說明，在每一反覆中，可執行模型化步驟MOD而非直接地饋入此原始平均指紋。模型化步驟可根據前述反覆(例如用於第一反覆之掃描器設定疊對SFP)良率中所使用之平均指紋AFP與指紋PFP的差計算指紋殘差RES。此殘差RES用以更新模型UPD來判定更新指紋UFP。更新指紋UFP用作下一反覆中的指紋FP。

於一或多次反覆(例如每一反覆)，校正可應用指紋FP，其考量晶圓上之真正指紋與用於該反覆之指紋SFP/FP之間的誤差。此校正可包含晶圓背景指紋校正WBFC，且可例如藉由估計器EST或作為模型化步驟MOD之一部分而執行。可藉由根據一模型動態地修改指紋FP來操作校正以便改良結果，且因而可被視為用於補償指紋SFP的「非完美」初始估計的一機制。舉例而言，校正可對原始光瞳使用主組分分析(PCA)，此係因為晶圓背景指紋趨向於與所搜尋之疊對指紋正交。因而，估計器EST可包含使得指紋FP根據一些模型參數浮動(例如使用初始指紋SFP且基於WBFC機制而更新)的校正機制。

已判定，若初始估計更接近於實際指紋(解析)而非更遠，則以上提及之包括WBFC步驟之方法更快速地(較少反覆)收斂於一解析上。其亦已展示在光瞳平面中產生大量信號之程序指紋對初始指紋估計SFP之精確度要求較低。極端地講，本發明者已觀測到輸入隨機指紋(隨機疊對值)作為圖6之反覆求解器之初始估計SFP，可導致解析之收斂。換言之，若程序指紋可由校正機制(例如WBFC)中之模型參數描述，且若信號強度足夠強，則可在無需提前知曉指紋看似為何物的情況下擷取有意義的程序指紋資訊。

本發明者已經推測此觀測可用以獲得程序效應上之有用資料。藉由輸入「背景指紋」或「程序指紋」，亦即描述除疊對之外的某物之指紋，其可判定該指紋是否存在於正經量測之光瞳資料中(或由正經量測之光瞳資料描述)。另外，可判定關於存在此種指紋之程度(例如其在資料中之優勢)及/或特定識別的指紋/程序效應之位置的估計。輸入之程序指紋可為任何已知指紋(或其組分)，例如見於歷史資料及/或諸如任尼克多項式、勒讓德多項式或貝塞爾函數之多項式中。指紋可描述例如晶圓效應(晶圓指紋)及/或場效應(場指紋)。反覆程序及其中之校正趨向於確保在指紋之主組分上收斂。當輸入為除疊對之外的某物時，此第一主組分有可能對應於除疊對之外的某物，且尤其晶圓背景效應或程序效應。

在一實施例中，提出建構包含此種指紋及其組分之許多實例的程式庫。由於並不需要所有產生晶圓映射所需的所關注基礎背景指紋的所需知識，而僅需要足夠接近初始估計或猜測，故可將此類程式庫指紋輸入至圖6流程(即，作為初始指紋SFP)以查看哪者會收斂以及速度有多快。並不期望程序指紋庫內的主成分含有完整指紋，而僅含有初始「種子(seed)」。光瞳映射估計器EST收斂的良好程度指示存在於晶圓上之輸入信號的強度。若輸入與晶圓上之實際指紋密切相關之「指紋種子」，則估計器將快速地收斂至良好配方；反之，若輸入並不與晶圓上之任何真實參數相關的指紋種子，則光瞳映射結果將極為不良。藉由將信號(程序指紋)「注入」至光瞳映射工具中且查看哪者會收斂，使在無任何程序指紋之先前知識的情況下擷取程序指紋資訊成為可能。

此程式庫可包含例如以下各項中之一者、中之一些或全部的諸多實例： ● 任尼克多項式(晶圓指紋)； ● 貝塞爾函數(晶圓指紋)； ● 勒讓德多項式(場指紋)； ● 來自各自度量衡源之PCA分析之主成分； ● 已知程序指紋； ● 歷史程序指紋； ● 預測程序指紋； ● 任何隨機圖案或值。

目前，在任何狀況下正在建構包含來自多個源(掃描器/蝕刻器/薄膜沈積/散射量測/等等)之度量衡資料的較大資料庫，且提出此類數據庫可用以建構所提出之程式庫。

一旦建構該程式庫，則可將指紋注入至由圖6描述之程序中，以尋找與此等程式庫指紋關聯之晶圓映射/配方；例如，作為蠻力檢索之一部分，其中輸入每一程式庫指紋。此檢索方法可包含設定收斂準則。可依據反覆次數/收斂速度及/或殘差大小設定收斂準則。舉例而言，可針對此等收斂準則中之一者或兩者設定臨限值。舉例而言，當程序迴圈在臨限最大數目次反覆內收斂於晶圓映射上且/或導致最小殘差值(例如依據晶圓或其部分上方之平均值，諸如每場)時可考慮存在程式庫指紋。此程序可例如使用相同光瞳與IDM或其他度量衡並行地進行。因而，無需額外的度量衡工作。

可與任何疊對(或其他所關注參數)值同步地報告在檢索程序指紋庫時找出之最強信號。可追蹤此等最強信號且使用此等最強信號來判定控制策略或校正，且/或判定根本因素(例如建立A/B測試)。此可對於不對稱程序指紋尤其可貴，此係因為通常沒有設計成不對稱，故任何所觀測不對稱性指示需要控制/校正之有礙參數。

在特定用例中，相對於3D結構(諸如3DNAND)，已觀察到程序不對稱性(程序效應)之一個源為導柱傾斜，且另外此導柱傾斜直接地對應於產品上疊對。因此，所提出之方法可用以提供回饋機制來控制導柱傾斜(例如藉由注入程序指紋或其與導柱傾斜有關之組件)，其中結果亦用作疊對之量度且因此用以監測/控制產品上疊對。

因此，描述一概念，其能夠擷取程序不對稱性之最大源且將該等最大源映射至晶圓位置，而無需晶圓上可能存在之程序指紋種類之任何初始知識，亦無需額外度量衡(即，基於相同光瞳用以執行作為控制或監測動作之部分的度量衡)。其亦可提供晶圓上結構之不屬於所期望模型域之知識。

雖然已在圖6之反覆方法中描述該方法，但應瞭解，諸如圖5中所描述之基於模型之OCD計算亦可擷取相同資訊且因此此類方法屬於本發明之範疇內。

與在基板及圖案化器件上實現的目標結構之實體光柵結構相關聯，實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式，該等機器可讀指令描述量測基板上之目標結構及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊的方法。可例如在圖3或圖4之裝置中之單元PU內及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供其中儲存有此電腦程式的資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)。在例如圖3或圖4所展示之類型的現存度量衡裝置已在生產中及/或在使用中時，可藉由佈建經更新電腦程式產品以用於使得處理器執行如上文所描述及如所主張之方法來實施本發明。

在以下經編號條項之清單中揭示本發明之其他實施例： 1. 一種判定一基板或基板部分是否受一程序效應影響之方法，該方法包含：獲得包含與該基板或其部分上之一結構相關聯之複數個量測資料集合的檢測資料；獲得描述一基板或其部分上方之一所關注參數之一空間變化的指紋資料；執行該檢測資料至該指紋資料之一反覆映射；及基於該反覆映射於一解析上收斂之程度判定該基板是否受一程序效應影響。 2. 如條項1之方法，其中該複數個量測資料集合包含與該基板上之複數個不同部位有關之量測資料集合。 3. 如條項2之方法，其中該複數個量測資料集合包含使用多個擷取設定中之一不同者自該基板上之該複數個不同部位中之一些或每一者獲得的量測資料集合。 4. 如條項1、2或3之方法，其中每一量測資料集合包含角解析強度值。 5. 如任一前述條項之方法，其中該指紋資料與一已知程序效應之一指紋有關。 6. 如任一前述條項之方法，其中該指紋資料已自與該已知程序效應之至少一個先前量測有關的先前量測資料獲得。 7. 如條項6之方法，其中該指紋資料包含該先前量測資料之一主組分。 8. 如任一前述條項之方法，其中該指紋資料包含多項式資料。 9. 如條項8之方法，其中該多項式資料包含一任尼克多項式、勒讓德多項式或貝塞爾函數。 10. 如任一前述條項之方法，其中該指紋資料包含描述該基板上方之該所關注參數之一空間變化的基板指紋資料。 11. 如任一前述條項之方法，其中該指紋資料包含描述一場上方之該所關注參數之一空間變化的場指紋資料。 12. 如任一前述條項之方法，其中該反覆映射為每一反覆產出一或多個權重映射。 13. 如任一前述條項之方法，其中執行一反覆映射之步驟包含計算一晶圓背景指紋的一校正，該校正對除該所關注參數之外的指紋貢獻者進行校正。 14. 如條項13之方法，其中一晶圓背景指紋之該校正包含執行一組分分析。 15. 如條項14之方法，其中一晶圓背景指紋之該校正包含在判定該反覆映射的每一反覆之一更新指紋時，移除除第一主組分以外之一或多個主成分。 16. 如任一前述條項之方法，其中該判定該結構是否受一程序效應影響係基於一收斂準則。 17. 如任一前述條項之方法，其包含基於該檢測資料判定該所關注參數之一或多個值。 18. 如任一前述條項之方法，其中該指紋資料係自多個指紋資料集合之一程式庫獲得。 19. 如條項18之方法，其中該多個指紋資料集合包含以下各項中之一者、中之一些或全部的多個實例：任尼克多項式、貝塞爾函數、勒讓德多項式、來自與一或多個度量衡源有關之度量衡資料的主組分分析之主成分；已知程序指紋；歷史程序指紋；以及程序指紋之預測；隨機值。 20. 如條項18或19之方法，其包含為該多個指紋資料集合中之不同者中的每一者重複該方法。 21. 如條項20之方法，其包含基於反覆次數及/或殘差大小為該判定該結構是否受一程序效應影響設定一收斂準則。 22. 如條項21之方法，其包含根據該收斂準則報告最強的一或多個指紋資料集合。 23. 如條項22之方法，其包含判定控制策略或校正，及/或判定該最強的一或多個指紋資料集合之一根本因素。 24. 如條項18至23中任一條項之方法，其包含構建該程式庫的初始步驟。 25. 如任一前述條項之方法，其中該所關注參數為疊對。 26. 如任一前述條項之方法，其中每一量測資料集合與一光瞳平面有關。 27. 一種度量衡裝置，其可操作以執行如條項1至26中任一項之方法。 28. 如條項27之度量衡裝置，其包含：用於一基板之一支撐件，該基板上具有複數個目標結構；一光學系統，其用於量測每一目標結構；及一處理器，其經配置以執行如條項1至26中任一項之方法。 29. 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在於合適的處理器控制之裝置上運行時，使得該處理器控制之裝置執行如條項1至26中任一項之方法。 30. 一種電腦程式載體，其包含如條項29之電腦程式。

儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但將瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定基板上產生之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至經供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，抗蝕劑係藉由應用電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

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(例如具有為或約為365、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5至20 nm範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。

術語「透鏡」在內容背景允許的情況下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。

對特定實施例之前述描述將因此充分地揭示本發明之一般性質，使得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針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之片語或術語係出於例如描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或片語待由熟習此項技術者鑒於教示及指導進行解譯。

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進行界定。

2:輻射源 4:光譜儀偵測器 10:光譜 11:背向投影式光瞳平面 12:透鏡系統 13:干涉濾光器 14:參考鏡面 15:顯微鏡物鏡/透鏡系統 16:部分反射表面/光束***器 17:偏振器 18:偵測器 30:基板目標 402:步驟 403:步驟 404:步驟 406:步驟 408:步驟 410:步驟 412:步驟 414:步驟 AD:調整器 AFP:平均指紋 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:臨界尺寸 CH:冷卻板 CO:聚光器 DE:顯影器 EST:估計器 FP:指紋 IF:位置感測器 IL:照明光學系統 IN:積光器 I/O1:輸入埠 I/O2:輸出埠 LA:微影裝置 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 LC:微影單元 LS:位階感測器 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件 MOD:模型化步驟 MT:遮罩台 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PFP:指紋 PL:投影系統 PM:第一*** PS:投影光學系統 PU:處理單元/光瞳 PW:第二*** RES:指紋殘差 RO:機器人 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SFP:原始指紋/描器設定疊對 SO:輻射源 TCU:塗佈顯影系統控制單元 UFP:更新指紋 UPD:更新模型 W:基板 WBFC:晶圓背景技術指紋校正 WM:權重映射 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台 θ:參數 θ₀:形狀參數 θ₁:經修訂形狀參數

現將參考隨附圖式而僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1描繪微影裝置；圖2描繪微影單元；圖3描繪第一散射計；圖4描繪第二散射計；圖5為根據散射計量測描繪用於重建構結構之實例程序的流程圖；且圖6為描述本發明之實施例中所使用之裝置中度量衡方法的流程圖。

AFP:平均指紋

EST:估計器

FP:指紋

MOD:模型化步驟

PFP:指紋

PU:處理單元/光瞳

RES:指紋殘差

SFP:原始指紋/描器設定疊對

UFP:更新指紋

UPD:更新模型

WM:權重映射

Claims

一種判定一基板或基板部分是否受一程序效應影響之方法，該方法包含：獲得包含與該基板或其部分上之一結構相關聯之複數個量測資料集合的檢測資料；獲得描述該基板或其部分上之一所關注參數之一空間變化(spatial variation)的指紋資料；執行該檢測資料至該指紋資料之一反覆映射(iterative mapping)；及基於該反覆映射於一解析(solution)上收斂之程度判定該基板是否受一程序效應影響。
如請求項1之方法，其中該複數個量測資料集合包含與該基板上之複數個不同部位有關之量測資料集合。
如請求項2之方法，其中該複數個量測資料集合包含使用多個擷取設定中之一不同者自該基板上之該複數個不同部位中之一些或每一者獲得的量測資料集合。
如請求項1、2或3之方法，其中每一量測資料集合包含角解析強度值。
如請求項1之方法，其中該指紋資料與一已知程序效應之一指紋有關。
如請求項1之方法，其中該指紋資料已自與該已知程序效應之至少一個先前量測有關的先前量測資料獲得。
如請求項1之方法，其中針對每一反覆，該反覆映射產出一或多個權重映射。
如請求項1之方法，其中執行一反覆映射之步驟包含：計算一晶圓背景指紋的一校正，該校正對除該所關注參數之外的指紋貢獻者進行校正。
如請求項1之方法，其中該指紋資料係自多個指紋資料集合之一程式庫獲得。
如請求項9之方法，其中該多個指紋資料集合包含以下各項中之一者、中之一些或全部的多個實例：任尼克多項式、貝塞爾函數、勒讓德多項式、來自與一或多個度量衡源有關之度量衡資料的主組分分析之主成分；已知程序指紋；歷史程序指紋；以及程序指紋之預測；隨機值。
如請求項9或10之方法，其包含為該多個指紋資料集合中之不同者中的每一者重複該方法。
如請求項11之方法，其包含基於反覆次數及/或殘差大小設定一收斂準則，以用於該判定該結構是否受一程序效應影響。
如請求項12之方法，其包含根據該收斂準則報告最強的一或多個指紋資料集合。
如請求項13之方法，其包含判定控制策略或校正，及/或判定該最強的一或多個指紋資料集合之一根本因素。
如請求項1之方法，其中該所關注參數為疊對且每一量測資料集合與一光瞳平面有關。
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在於合適的處理器控制之裝置上運行時，使得該處理器控制之裝置執行如請求項1之方法。
一種電腦程式載體，其包含如請求項16之電腦程式。