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CN117882011A - 监测光刻过程的方法以及相关设备 - Google Patents

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CN117882011A
CN117882011A CN202280058444.3A CN202280058444A CN117882011A CN 117882011 A CN117882011 A CN 117882011A CN 202280058444 A CN202280058444 A CN 202280058444A CN 117882011 A CN117882011 A CN 117882011A
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V·巴斯塔尼
张祎晨
M·德阿赛德科斯塔易席尔瓦
H·A·迪伦
R·J·范维克
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ASML Holding NV
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Abstract

公开了一种计算机实现方法，该计算机实现方法确定与一个或更多个特征在光刻过程中在衬底上的放置相关的放置度量。该方法包括：获得设置数据，该设置数据包括放置误差贡献项数据和良率数据，该放置误差贡献项数据与多个放置误差贡献项参数相关，该良率数据表示良率；以及限定用于预测良率度量的统计模型，该统计模型基于放置度量，该放置度量是所述放置误差贡献项参数和相关联的模型系数的函数。基于所述设置数据拟合模型系数；以及根据经拟合的所述模型系数确定放置度量。

Description

监测光刻过程的方法以及相关设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年9月7日提交的EP申请21195360.9和2021年12月1日提交的EP申请21211785.7的优先权，上述申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种例如可用于在通过光刻技术进行器件的制造中执行量测的量测设备和方法。本发明还涉及用于在光刻过程中监测边缘放置误差或相关度量的这种方法。
背景技术
光刻设备是将期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情况下，图案形成装置(其替代地称为掩模或掩模版)可以用以产生待形成在IC的单层上的电路图案。这种图案可以转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转印通常经由成像至被设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含被连续地图案化的相邻目标部分的网络。
在光刻过程中，通常需要频繁地对所创建的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。己知用于进行这种测量的各种工具以及用于测量重叠、器件中的两层的对准准确性的专用工具，所述工具包括扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜通常用于测量临界尺寸(CD)。最近，已经开发了用于光刻领域的各种形式的散射仪。这些装置将辐射束引导到目标上，并测量散射辐射的一个或更多个性质一例如，在单个反射角的情况下的作为波长的函数的强度；在一个或更多个波长的情况下的作为反射角的函数的强度；或作为反射角的函数的偏振-以获取从中可以确定目标的感兴趣性质的衍射“光谱”。
已知的散射计的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射计。这种散射计所使用的目标相对较大(例如40μm×40μm的光栅)，测量束产生小于光栅的斑点(即光栅被欠填充)。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请US20100328655A1和US2011069292A1中找到，这些文献通过引用整体并入本文。该技术的进一步发展已经在公开的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中进行了描述。这些目标可以小于照射斑点，并且可以被晶片上的产品结构包围。使用复合光栅目标可以在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。
对图案化性能的监测一直基于对过程度量(诸如，尤其是，重叠和CD等)的单独的监测。然而，最近，一种优选的图案化性能度量是边缘放置误差(EPE)。特征的边缘的位置是由特征的横向位置(重叠)和特征的尺寸(CD)确定的。所述特征的边缘的位置的部分是非常局部的并且本质上是随机的；例如，所述部分取决于局部重叠(LOVL)和局部CD均匀性(LCDU)。此外，线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)可能会导致非常局部的CD变化。所有这些都可能是EPE性能的重要贡献项。
EPE可以通过扫描电子显微镜(SEM)检查而被直接测量，所述扫描电子显微镜(SEM)检查的示例包括电子束量测或电子束检查。然而，这仅可以在完成管芯之后进行。此外，在SEM测量之前可能需要进行拆卸，这是具有破坏性的且是浪费的，并因此成本很高。因此，可以根据其他度量重建EPE。
期望提供一种用于重建EPE的改进的方法。
发明内容
在第一方面中，本发明提供了一种计算机程序，所述计算机程序用于确定与一个或更多个特征在光刻过程中在衬底上的放置相关的放置度量，所述计算机程序包括计算机可读指令，所述计算机可读指令被配置为：获得设置数据，所述设置数据包括与多个放置误差贡献项参数相关的放置误差贡献项数据和表示良率的良率数据；限定用于预测良率度量的统计模型，所述统计模型基于放置度量，所述放置度量是所述放置误差贡献项参数和相关联的模型系数的函数；基于所述设置数据拟合所述模型系数；以及根据经拟合的所述模型系数确定所述放置度量。
下面参照附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意的是，本发明不限于本文中描述的具体实施例。仅出于说明目的而在本文中呈现这样的实施例。基于本文所包含的教导，其他实施例对于(多个)相关领域的技术人员也将是显而易见的。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考所附的示意性附图来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应的部分，并且在附图中：
图1描绘了光刻设备；
图2描绘了其中可以使用根据本发明的检查设备的光刻单元或光刻簇；
图3示意性地图示了适用于执行角度分辨散射和暗场成像检查方法的检查设备；
图4是描述根据本发明的实施例的EPE重建方法的流程图；以及
图5是(a)针对现有技术的基于几何的EPE重建方法，以及(b)针对根据本公开的实施例的数据驱动的EPE重建方法的VC数据或良率数据相对于预期EPE或重建EPE的图。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以实现本发明的各实施例的示例环境是有益的。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：照射系统(照射器)IL，该照射系统被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，该图案形成装置支撑件或支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置成根据特定参数准确地定位图案形成装置；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，所述两个衬底台各自被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且各自连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置成根据特定参数准确地定位衬底；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，该投影系统被配置成将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。参考系RF连接各个部件，并用作设置和测量图案形状装置和衬底的位置以及图案形状装置和衬底上的特征的位置的参考。
照射系统可以包括用于引导、整形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型、或其他类型的光学部件、或其任意组合。
图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如，例如图案形成装置是否保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采用许多形式；图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置在例如相对于投影系统的期望位置处。
本文中使用的术语“图案形成装置”应当被广义地理解为是指能够用于在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束，使得在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分中的期望图案完全相对应(例如，如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分中形成的器件中的特定功能层相对应，诸如集成电路。
如本文所描述的，该设备是透射型的(例如，采用透射型图案形成装置)。替代地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述的可编程反射镜阵列类型，或采用反射型掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、以及可编程LCD面板。对本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被视为与更上位的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可以被解释为指以数字形式存储图案信息，从而用于控制这种可编程图案形成装置的装置。
本文中所使用的术语“投影系统”应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统，或其任何组合。可以认为本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以与更上位的术语“投影系统”同义。
光刻设备也可以属于以下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其他空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是众所周知的用于增大投影系统的数值孔径。
在操作中，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当源是准分子激光器时，源与光刻设备可以是分离的实体。在这样的情况下，不认为源形成了光刻设备的一部分，并且辐射束是借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而从源SO传递至照射器IL。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL连同束传递系统BD(在需要时)可以被称为辐射系统。
照射器IL可以例如包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可以被用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。
辐射束B入射到被保持在图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，并且被图案形成装置图案化。在已经通过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，所述投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉量测装置、线性编码器、2D编码器或电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WTa或WTb，例如，以便使不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库机械获取之后，或在扫描期间，可以使用第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘另一位置传感器)以相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如，掩模版/掩模)MA。
可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模版/掩模)MA与衬底W。虽然如图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但这些标记可以位于目标部分之间的空间中(它们被称为划线对准标记)。类似地，在多于一个管芯被设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情形中，掩模对准标记可以位于管芯之间。除了器件特征之外，在管芯内还可以包括较小的对准标记，在这种情况下，期望所述标记尽可能小，并且相邻特征之间不需要任何不同的成像或过程调节。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。
所描述的设备可以用于各种模式。在扫描模式中，在将赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，使图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT被同步扫描(即单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度决定了目标部分(在扫描方向上)的高度。如本领域中公知的，其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的。例如，已知的步进模式。在所谓的“无掩模”光刻术中，可编程图案形成装置被保持为静态，但是具有变化的图案，并且衬底台WT被移动或扫描。
也可以采用如上所描述的使用模式的组合和/或变型，或者完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的双台类型，所述双台类型具有两个衬底台WTa、WTb以及可以在其间交换衬底台的两个站-曝光站EXP和测量站MEA。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被曝光时，另一个衬底可以在测量站处被装载到另一衬底台上，并执行各种准备步骤。这使得设备的良率显著增加。准备步骤可以包括使用水平传感器LS绘制衬底的表面高度轮廓，并且使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。如果位置传感器IF不能在衬底台在测量站以及曝光站处时测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站处跟踪衬底台相对于参考系RF的位置。还己知可用的替代所示的双台布置的其他布置。例如，已知提供衬底台和测量台的其他光刻设备。衬底台和测量台当执行准备测量时对接在一起，然后在衬底台进行曝光时被分离。
如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或簇)的一部分，所述光刻单元LC还可以包括在衬底上执行预曝光和后曝光过程的设备。通常，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影经曝光的抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底输送装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同处理设备之间移动衬底W，然后将衬底W输送到光刻设备的装载台LB。这些通常也统称为轨道或涂覆显影系统的装置受轨道控制单元TCU的控制，轨道控制单元TCU本身受管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以使良率和处理效率最大化。
为了使光刻设备曝光的衬底被正确且一致地曝光，期望检查经曝光的衬底以测量性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。因此，光刻单元LC所在的制造设施还包括量测系统MET，所述量测系统MET接收已经在光刻单元中被处理的衬底W的一些或全部。量测结果被直接或间接地提供给管理控制系统SCS。特别是在可以足够迅速和快速地进行检查使得同一批次的其他衬底仍处于曝光状态的情况下，如果检测到误差，可以对后续衬底的曝光进行调节。此外，已经曝光的衬底可以被剥离和返工以提高良率，或者被丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对良好的那些目标部分执行进一步曝光。
在量测系统MET内，使用检查设备来确定衬底的性质，特别是不同衬底或相同衬底的不同层的性质如何在层与层之间变化。检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立装置。为了实现最快速的测量，期望检查设备在曝光之后立即测量经曝光的抗蚀剂层中的性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度(在抗蚀剂的已曝光于辐射的部分与尚未曝光于辐射的部分之间仅存在非常小的折射率差异)，并且并非所有的检查设备都具有足够的灵敏度来对潜像进行有用的测量。因此，可以在曝光后烘焙步骤(PEB)之后进行测量，所述曝光后烘焙步骤通常是在经曝光的衬底上执行的第一步骤，并增加了抗蚀剂的经曝光部分与未曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜像。也可以对经显影的抗蚀剂图像进行测量(在该点处，抗蚀剂的经曝光部分或未曝光部分都已经被移除)，或在图案转印步骤(诸如蚀刻)之后进行测量。后者可能会限制对有缺陷的衬底返工的可能性，但仍然可以提供有用的信息。
图3(a)示出了适用于本发明的实施例的量测设备。注意的是，这仅是合适的量测设备的一个示例。替代的合适的量测设备可以使用EUV辐射，诸如例如WO2017/186483A1中公开的那样。图3(b)更详细地说明了目标结构T和用于照射目标结构的测量辐射的衍射射线。所示的量测设备是称为暗场量测设备的类型。量测设备可以是独立装置，或者可以并入光刻设备LA中(例如，在测量站处)或光刻单元LC中。在整个设备中具有多个分支的光轴由虚线O表示。在该设备中，源11(例如，氙气灯)发射的光通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统、经由分束器15而引导到衬底W。这些透镜以4F布置的双序列布置。只要不同的透镜布置将衬底图像提供到检测器，并且同时允许访问中间光瞳平面以进行空间频率滤波，就可以使用不同的透镜布置。因此，可以通过限定呈现衬底平面的空间光谱的平面(本文中称为(共轭)光瞳平面)中的空间强度分布来选择辐射入射到衬底上的角度范围。具体地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的后投影图像的平面中，在透镜12与14之间插入适当形式的孔板13来实现。在所示的示例中，孔板13具有不同的形式(被标记为13N和13S)，由此允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔板13N提供仅是为了便于描述而指定为“北”的方向的离轴。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的但来自标记为“南”的相反方向的照射。通过使用不同的孔可以有其它照射模式。因为期望的照射模式之外的任何不必要的光都将干扰期望的测量信号，所以光瞳平面的其余部分期望是暗的。
如图3(b)所示，在衬底W垂直于物镜16的光轴O的情况下，目标结构T被放置。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。以偏离轴线O的一角度入射在目标结构T上的测量辐射的射线I产生了零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)，在后文中称为一对互补的衍射阶。应当注意，该一对互补的衍射阶可以是任何较高阶的对；例如+2、-2对，等，并且不限于第一阶互补对。应当注意，在过填充的较小目标结构的情况下，这些射线仅是覆盖包括量测目标结构T和其他特征的衬底的区域的许多平行射线中的一种。由于板13中的孔具有有限的宽度(对于允许有益的光量所需要的)，因此入射射线I实际上将占据一定角度范围，且衍射射线0和+1/-1将会稍微展开。根据较小目标的点扩散函数，每个+1阶和-1阶都将进一步扩散在一定角度范围上，而不是如图所示的单个理想的射线。注意的是，可以设计或调整目标结构的光栅节距和照射角度，使得进入物镜的第一阶射线与中心光轴接近地对准。图3(a)和图3(b)中所示的射线被示出为是稍微离轴的，这仅是为了能够在附图中更容易地区分所示的射线。
至少由衬底W上的目标结构T衍射的0阶和+1阶被物镜16收集并且引导返回通过分束器15。返回到图3(a)，通过指定标记为北(N)和南(S)的径向相反的孔，示出了第一照射模式和第二照射模式。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，即当通过使用孔板13N而应用第一照射模式时，被标记为+1(N)的+1衍射射线进入物镜16。相反，当通过使用孔板13S而应用第二照射模式时，被标记为1(S)的-1衍射射线是进入透镜16的射线。
第二分束器17将衍射束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和第一阶衍射束在第一传感器19(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标结构的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶照射在传感器上的不同点，因此图像处理可以比较和对比多个阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以用于聚焦量测设备和/或使第一阶束的强度测量归一化。光瞳平面图像还可以用于许多测量目的，诸如重构。
在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标结构T的图像。在第二测量分支中，孔光阑21设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔光阑21用于阻挡零阶衍射束，使得仅通过-1或+1的第一阶束形成在传感器23上形成的目标的图像。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，所述处理器PU的功能将取决于正在执行的测量的具体类型。注意的是，此处使用的术语“图像”是广义的。如果仅存在-1和+1阶中的一个，则将不会形成这样的光栅线的图像。
位置误差可能是由于重叠误差(通常称为“重叠”)造成的。重叠是相对于第二曝光期间的第二特征放置第一曝光期间的第一特征的误差。光刻设备通过在图案化之前将每个衬底准确地对准参考来最小化重叠误差。这是通过使用对准传感器测量衬底上的对准标记的位置来实现的。关于对准过程的更多信息可以在美国专利申请公开No.US 2010-0214550中找到，该申请通过引用整体并入本文。例如，当衬底没有相对于光刻设备的焦平面被正确定位时，可能发生图案尺寸标注(例如，CD)误差。这些聚焦位置误差可能与衬底表面的不平坦性相关联。光刻设备旨在通过在图案化之前使用水平传感器测量衬底表面形貌来最小化这些聚焦位置误差。在随后的图案化期间应用衬底高度校正，以帮助确保图案形成装置在衬底上的正确成像(聚焦)。关于水平传感器系统的更多信息可以在美国专利申请公开No.US 2007-0085991中找到，该申请通过引用整体并入本文。
除了光刻设备LA和量测设备MT之外，在器件生产期间也可以使用一种或多种其他处理设备。在将图案曝光到抗蚀剂中之后，蚀刻站(未示出)处理衬底。蚀刻站将图案从抗蚀剂转移到抗蚀剂层下方的一个或更多个层中。典型地，蚀刻基于等离子体介质的应用。一个或更多个局部蚀刻特性可以例如通过使用衬底的温度控制进行控制，或通过使用电压控制环引导等离子体介质进行控制。关于蚀刻控制的更多信息可以在PCT专利申请公开No.WO2011-081645和美国专利申请公开No.US2006-016561中找到，这些申请通过引用整体并入本文。
在器件的制造期间，期望使用一个或更多个处理设备(诸如光刻设备)或蚀刻站处理衬底的过程条件保持稳定，以使得特征的性质保持在特定的控制限制内。过程的稳定性对于电气装置(诸如IC)的功能部件的特征(也称为产品特征)是特别重要的。为了帮助确保稳定的处理，过程控制能力应当就绪。过程控制涉及处理数据的监测以及用于过程校正的装置的实现，例如基于处理数据的一个或更多个特性控制处理设备。过程控制可以基于量测设备MT的定期测量，通常称为“高级过程控制”(也称为APC)。关于APC的更多信息可以在美国专利申请公开No.US2012-008127中找到，该申请通过引用整体并入本文。典型的APC实现涉及对衬底上的量测特征的周期性测量，以监测和校正与一个或更多个处理设备相关联的漂移。量测特征反映了对产品特征的过程变化的响应。相比于量测特征对产品特征的敏感度，量测特征对过程变化的敏感度可能是不同的。在这种情况下，可以确定所谓的“量测到器件”的偏移(也称为MTD)。一个原因是MTD的偏移使得实际产品结构通常比散射仪或成像测量所需的目标结构的尺寸(的数量级)小得多，并且这种尺寸上的差异可以导致不同的参数行为(例如，量测目标的图案放置和所产生的重叠可能不同于实际结构的图案放置和所产生的重叠)。为了模拟产品特征的行为，可以使量测目标内的特征更小(例如，使所述特征具有与产品结构的尺寸相当的尺寸，这可以称为分辨率级重叠ARO)，所述量测目标内的特征包括分段式特征、辅助特征或具有特定几何形状和/或尺寸的特征。在理想情况下，精心设计的量测目标应当以与产品特征类似的方式对过程变化做出响应。关于量测目标设计的更多信息可以在PCT专利申请公开No.WO 2015-101458中找到，该申请通过引用整体并入本文。
在另一种方法中，可以直接对产品结构执行量测。例如，这可以通过使用扫描电子显微镜(SEM)或电子束量测设备来完成。然而，对于商业化(大批量制造HVM)环境中的过程控制，这些装置通常太慢。另一种替代方法称为器件内量测IDM，所述方法可以包括使用基于散射计的量测设备直接测量产品结构(例如，所述产品结构具有足够的规律化)。这样的产品结构可以具有足够的规律化，使得所述产品结构可以用作有效的衍射光栅。诸如图3所示的现代散射测量工具具有(至少)测量这种小型结构上的基于不对称性的度量(例如，重叠)的能力。
边缘放置误差(EPE)可以被限定为两个边缘的相对位置的公差。超过或小于所设计的EPE裕度的EPE可能例如通过没有在两个层和/或两个特征之间提供正确的电连接或电绝缘而导致局部器件特征失效；与所设计的EPE裕度的任何偏差的幅值越大，失效的概率就越大。EPE变化(例如，单个机器/卡盘/掩模版的情况中的EPE变化)可能是由多个贡献性过程参数的变化引起的，所述多个贡献性过程参数可以包括例如：重叠、两个层的CD均匀性(CDU)以及两个层的线宽粗糙度(LWR)。
全局参数和局部参数二者都会贡献于EPE预期量。例如，全局参数可以包括以下各项中的一项或更多项：全局重叠、全局临界尺寸(CD)、连续层中的结构之间的全局倾斜度和全局接触面积(CA)/全局EPE、临界尺寸均匀性(CDU)、线宽粗糙度(LWR)或线边缘粗糙度(LER)。局部参数可以包括以下各项中的一项或更多项：局部CD、局部重叠(LOVL)、局部CA/局部EPE、局部倾斜度、局部侧壁角(SWA)、局部线位置。特别地，局部参数会表现在太小而无法使用一些相对快速的量测工具(诸如散射计)测量的空间尺度上；例如，所述量测工具通常在大于所述变化的空间尺度的区域(斑点尺寸)上对信号积分，因此当前使用SEM(例如，电子束工具)或类似工具来监测所述局部参数。
对于关键的图案化层，期望基于诸如EPE度量之类的放置度量来监测、控制和设置光刻过程，而不是像过去通常的情况那样使用单独的重叠和CD度量。这样的组合度量方法提供了改进的准确性。
可以使用例如SEM(电子束)量测工具直接测量EPE。然而，这样的直接测量仅能够在所有相关层的所有图案化步骤完成之后执行。此外，这样的量测可能是破坏性的(需要将器件拆卸)，从而导致所测量的器件成为废品。可以预期的是，EPE度量将与局部器件电气测试测量结果(诸如，电压对比度(VC)等)高度相关，因此所述EPE度量将指示良率。
因此，在监测和控制应用中，可以根据所测量的贡献性参数值(诸如，重叠和CD(例如，CD随机度量))重建EPE度量。现有的EPE重建方法是基于几何的；例如，所述现有的EPE重建方法使用相关的两个层的图案的几何形状，基于电子束量测装置或其他SEM量测装置的视场(FOV)中的所述几何形状的贡献项的局部统计来限定用于重建的EPE的公式。这种基于几何的重建方法可以概括为以下步骤：
1、从一个或更多个设置晶片获取重叠、CD数据和VC数据。
a.VC数据可以包括良好的比特(例如，所述良好的比特满足指示可操作性的标准)的数目与FOV中的比特的总数目的比率；例如，所述VC数据来自电子束图像。可以使用良好/可操作的特征(或相反地，失效/不可操作的特征)的任何良率代表或测量，而不管所使用的量测技术如何；电压对比度仅是一种示例性技术。
b.CD数据可以包括各个层(例如，第一层和第二层)的FOV中的局部CD分布数据；例如，所述CD数据来自电子束图像或其他合适的CD量测方法。重叠数据可以包括FOV中的感兴趣层之间的全局重叠。这可以从电子束图像或从任何其他重叠量测方法(例如，光学量测(诸如，基于衍射的重叠)、基于微衍射的重叠、器件内量测重叠)测量。
2、选择分布分位数值(Q％)，并根据以下公式计算Q％处的重建EPE EPE@Q％：
其中，EPEDES MAR是所设计的EPE裕度，OVL@50％是中间分位数处的重叠(中间重叠)，CDL1是层1的CD度量，并且CDL2是层2的CD度量。
3、比较EPE@Q％与VC数据(例如，VC成功比特百分比)的相关性。
4、用不同的Q值重复步骤2和3。
5、选择在步骤3中示出最佳相关性的Q值。
这种几何方法中存在一些显著的局限性。一个这样的局限性在于，不可能在几何公式中包括多个分位数值统计。可能由于使用特定的分位数值统计而存在关键信息的缺失。几何模型中的基本假设是贡献项是独立的。然而，在实践中，由于量测过程中的缺陷和常见的变化根本原因，贡献项之间可能存在相互关联性。此外，所包括的EPE贡献项没有灵活性。如前所述，EPE可以取决于除了重叠和CD之外的参数(例如，可以取决于LWR)，并因此可以通过在模型中包括其他的EPE贡献项而获得改进的性能。缺乏这样的相关贡献项可能会引入偏差，因此，在理想情况下，应当针对通过缺少与所包括的贡献项相关的贡献项而引入的任何偏差进行校正。
为了解决仅使用几何驱动方法的缺点，现在将描述数据驱动的放置度量或EPE重建方法。图4是描述这种数据驱动的EPE重建方法的流程图。
在步骤400处，获得设置数据。该设置数据可以包括与上面讨论的针对基于几何的方法所描述的重叠、CD数据和VC数据相同的重叠、CD数据和VC数据(因此，所述方法的步骤1可以适用于该步骤)。更一般地，VC数据可以是指示特定特征或特征组合是否将起作用的任何良率数据或失效分析数据(无论是从电压对比度量测方法获得，还是以其他方式获得)。每个层的CD分布数据可以包括任何合适的分布测量，诸如任何合适的CD平均值、CD的标准偏差、或CD的99％。此外，如将解释的，本实施例中所使用的模型是灵活的，并且可以包括除了重叠和CD之外的一个或更多个EPE贡献项变量。
在步骤410处，限定了统计模型，所述统计模型提供指示良率度量或良率代表度量的预期量。例如，这样的良率代表可以是基于与FOV相关联的多个EPE贡献项的测量结果的(例如，在量测工具的FOV内的)样本中的成功VC比特的数目。该模型可以基于广义线性模型(GLM)技术，并且可以支持以下结构特性：
a)良率度量或良率代表度量(例如，每采样区域或FOV的成功或良好VC比特的数目)可以包括具有概率p是良好的二项式分布。其中，良率度量本身不适用于二项式分布，则可以根据所使用的度量调整该分布。
b)可以通过使用例如标准正态累积分布函数(CDF)p＝φ(σ×m+μ)，将将校准的放置度量或EPE度量m映射到[0，1]域而获得概率p，所述标准正态累积分布函数(CDF)p＝φ(σ×m+μ)根据统计参数限定，其中σ是校准EPE度量m的标度的参数，μ是校准EPE度量m的偏移的参数，并且φ是标准正态分布的CDF。在实践中，可以基于与数据最佳拟合的情况而选择任何CDF函数。然而，正态的选择基于局部公差效应的高斯分布的常规假设。
c)EPE度量可以是FOV中的所测量的EPE贡献项的函数：FOV：其中指示所测量的量。该函数可以使用具有可训练系数的第一阶线性模型来实现。更一般地，该函数可以是任何线性函数或非线性函数；例如，该函数可以是由机器学习模型实现的非线性函数，可以基于与数据的最佳拟合而进行选择。该EPE度量可以是任何所测量的或已知的位置误差贡献项或EPE贡献项的函数，例如，该EPE度量可以是以下各项中的一项或更多项的函数：LWR、蚀刻前CD、蚀刻后CD、可能影响EPE的任何其他可测量参数、或影响EPE(例如，扫描仪设置、蚀刻设置或其他机器设置)的任何一个或更多个机器设置(例如，剂量设置)。注意的是，如果EPE度量是机器设置的函数，则线性模型将不是合适的(线性模型利用直接测量结果工作)，并且应当使用更高阶模型。
d)可以施加一个或更多个可选的约束项。例如，可以施加度量尺度约束项。一个这样的度量尺度约束项可以将度量m的变化率约束为等于参考重叠测量结果的变化率：
替代的度量尺度约束项可以包括将度量m的变化率的幅值约束为任意层(或任何层)的参考CD测量结果的变化率的幅值的两倍：
这些度量尺度约束项是基于对EPE的限定；例如，EPE是在与重叠相同的尺度上被限定。
其他约束项可以包括度量偏差约束项，在度量偏差约束项中，当度量m等于所设计的EPE裕度时，将成功的概率约束为一半(p＝1/2)。同样，这是基于对EPE的限定。
在步骤420处，拟合函数f的系数(即，EPE度量m)和参数{σ，μ}。该拟合步骤可以基于例如使用二项式概率密度函数(PDF)作为似然函数的最大似然估计来使用设置数据。虽然描述了线性映射，但可以使用更高阶模型。如果φ和函数f不是正态线性的和/或良率参数不是通过二项式分布导出的，则可以使用基于交叉验证的传统模型选择策略来找到φ和函数f的最佳组合以及良率参数的似然函数。
在步骤430处，经重建的EPE度量m用于监测和/或控制光刻过程。例如，EPE度量可以被转换为可以用于监测过程的良率概率值。例如，这样的良率概率值可以用于做出返工决定或指导检查决定。对于控制示例，因为从拟合值中将清楚的是，哪些参数(例如，CDL1、CDL2、重叠)应当被改进以使良率进入来自经训练的系数/模型的范围内，所以可以观察哪些参数导致了较差的良率。然后，可以确定对可应用的过程的校正，并且可以应用所述校正以改进良率并使所述良率进入范围内。
在上面的描述中，EPE度量是根据两个层的EPE进行描述的。然而，不用必须是这种情况。EPE度量可以描述针对多于两个层的EPE，并由此可以是所有相关层的两个或更多个重叠参数(例如，层1和层2之间的重叠参数、层1和层3之间的重叠参数等)以及CD(和/或诸如LWR、扫描仪设置等的其他参数)的函数。替代地，EPE度量可以与单个层相关，例如与单个层中的两个过程步骤(例如，双图案化过程中的两个过程步骤)相关，或与具有相较于预期位置值(即，相对于预期位置的放置误差)的一些测量结果(诸如“重叠”)的单个过程步骤相关。当然，设置数据(例如，在步骤400处获得的设置数据)将取决于在步骤410处的模型的参数，如将对于本领域技术人员是明显的。
图5(a)是针对现有技术的基于几何的EPE重建方法的VC数据或其他良率代表数据相对于预期EPE或重建EPE的图。图5(b)是针对本文中公开的数据驱动的EPE重建方法的等效图。虚线表示两个轴的示例性的80％的良率阈值，所述虚线将所述图划分为四个区域：真正TP、真负TN、假正(丢失管芯)以及假负FN(假废品)。可以清楚地看出，所提出的方法(图5(b))的预期EPE数据与良率的相关性远好于现有技术的方法(图5(a))。
本发明的其他实施例被公开在以下编号方面的列表中：
1.一种确定与一个或更多个特征在光刻过程中在衬底上的放置相关的放置度量的方法，所述方法包括：
获得设置数据，所述设置数据包括与多个放置误差贡献项参数相关的放置误差贡献项数据和表示良率的良率数据；
限定用于预测良率度量的统计模型，所述统计模型基于放置度量，所述放置度量是所述放置误差贡献项参数和相关联的模型系数的函数；
基于所述设置数据至少拟合所述模型系数；以及
根据经拟合的所述模型系数确定所述放置度量。
2.根据方面1所述的方法，其中，所述放置度量与两个或更多个特征的相对放置相关。
3.根据方面2所述的方法，其中，所述两个或更多个特征被分布在两个或更多个层上。
4.根据方面3所述的方法，其中，所述放置误差贡献项参数至少包括至少一个重叠度量和至少一个临界尺寸度量。
5.根据方面4所述的方法，其中，所述至少一个重叠度量与一对或更多对相关层之间的全局重叠相关，并且所述临界尺寸度量与所述相关层中的每个层中的局部临界尺寸的统计测度相关。
6.根据方面4或5所述的方法，其中，所述至少一个临界尺寸度量包括以下各项中的一项或两项：蚀刻前临界尺寸度量和蚀刻后临界尺寸度量。
7.根据方面2所述的方法，其中，所述两个或更多个特征位于单个层中，所述单个层是在至少第一图案化步骤和第二图案化步骤中形成的。
8.根据方面7所述的方法，其中，所述放置误差贡献项参数包括：所述两个或更多个特征中的在所述第一图案化步骤中形成的第一特征与所述两个或更多个特征中的在所述第二图案化步骤中形成的第二特征之间的至少一个全局相对位置度量；并且所述临界尺寸度量与所述第一特征和所述第二特征中的每个特征的局部临界尺寸的统计测度相关。
9.根据方面1所述的方法，其中，所述放置度量与一个或更多个特征相对于预期位置的放置相关；并且
所述放置误差贡献项参数至少包括：相对于所述一个或更多个特征中的每个特征的预期位置描述所述一个或更多个特征中的每个特征的位置的位置度量，以及所述一个或更多个特征中的每个特征中的局部临界尺寸的统计测度。
10.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述放置误差贡献项参数包括：用于形成所述一个或更多个特征的光刻设备或蚀刻设备的一个或更多个设置。
11.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述放置误差贡献项参数包括：线宽粗糙度度量或线边缘粗糙度度量中的一个或更多个。
12.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述良率数据包括电压对比度数据或是从所述电压对比度数据导出的。
13.根据方面12所述的方法，其中，所述良率数据包括：每采样区域的良好的比特的数目。
14.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中：
所述拟合步骤还包括：将所述统计模型的模型统计参数与所述模型系数进行拟合；并且
确定所述放置度量的所述步骤包括：根据经拟合的所述模型系数和模型统计参数确定所述放置度量。
15.根据方面14所述的方法，其中，所述良率度量包括二项式分布，所述二项式分布具有根据所述统计参数限定的相关联的良好的概率。
16.根据方面15所述的方法，其中，通过使用累积分布函数将所述放置度量映射到[0，1]域来获得所述概率。
17.根据方面16所述的方法，其中，所述累积分布函数包括正态累积分布函数。
18.根据方面14至17中任一项所述的方法，其中，所述放置度量被度量偏差约束项约束，当所述放置度量等于所设计的放置度量裕度时，所述度量偏差约束项将所述概率约束为0.5。
19.根据方面14至18中任一项所述的方法，其中，所述统计参数包括校准所述放置度量的尺度的参数和校准所述放置度量的偏移的参数。
20.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述放置度量被度量尺度约束项约束，其中，所述度量尺度约束项将所述放置度量的变化率约束为等于参考重叠测量结果的变化率；或将所述放置度量的变化率的幅值约束为任何层的参考临界尺寸测量结果的变化率的幅值的两倍。
21.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述放置度量包括边缘放置误差度量。
22.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述拟合步骤使用基于最大似然估计的设置数据。
23.根据方面22所述的方法，其中，所述最大似然估计使用二项式概率密度函数作为似然函数。
24.根据前述方面中的任一项所述的方法，其中，所述放置误差贡献项数据包括：所测量的和/或已知的放置误差贡献项参数的值。
25.根据前述方面中的任一项所述的方法，包括使用所述所确定的放置度量来监测和/或控制所述光刻过程。
26.根据方面25所述的方法，包括将所述放置度量转换为良率概率值。
27.根据方面25或26所述的方法，包括：
根据经拟合的模型系数确定所述放置误差贡献项参数中的哪一个或哪些放置误差贡献项参数对于所述放置度量的误差或偏差负最大责任；以及
确定对于被确定为负最大责任的所述一个或更多个放置误差贡献项参数的校正。
28.一种包括处理器可读指令的计算机程序，所述处理器可读指令当在合适的处理器控制的设备上运行时使所述处理器控制的设备执行根据方面1至27中的任一项所述的方法。
29.一种计算机程序载体，所述计算机程序载体包括根据方面28所述的计算机程序。
30.一种处理设备，包括：
处理器；和
计算机程序载体，所述计算机程序载体包括根据方面28所述的计算机程序。
31.一种量测设备，所述量测设备包括根据方面30所述的处理设备。
32.一种光刻曝光设备，所述光刻曝光设备包括根据方面30所述的处理设备。
本文中使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，具有为或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外线(EUV)辐射(例如，具有在5nm至20nm的范围内的波长)，以及粒子束(诸如离子束或电子束)。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指各种类型的光学部件中的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。
术语目标不应当被解释为仅指为特定量测目的而形成的专用目标。术语目标应当理解为涵盖其他结构，包括具有适用于量测应用的性质的产品结构。
具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，使得其他人可以通过应用本领域技术内的知识，容易地修改和/或适应于这些具体实施例的各种应用，而无需过度实验，并且不会偏离本发明的总体概念。因此，基于本文所呈现的教导和指导，这样的调整和修改旨在落入所公开实施例的等价物的含义和范围内。应当理解，本文中的短语或术语是为了举例说明而非限制性的，使得本说明书的术语或短语将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。
本发明的宽度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据所附权利要求及其等同方案来限定。

Claims (15)

1.一种包括处理器可读指令的计算机程序，所述处理器可读指令当在合适的处理器控制的设备上运行时使所述处理器控制的设备确定与一个或更多个特征在光刻过程中在衬底上的放置相关的放置度量，所述处理器可读指令被配置为：
获得设置数据，所述设置数据包括与多个放置误差贡献项参数相关的放置误差贡献项数据和表示良率的良率数据；
限定用于预测产量度量的统计模型，所述统计模型基于放置度量，所述放置度量是所述放置误差贡献项参数和相关联的模型系数的函数；
基于所述设置数据至少拟合所述模型系数；以及
根据经拟合的所述模型系数确定所述放置度量。
2.根据权利要求1所述的计算机程序，其中，所述放置度量与两个或更多个特征的相对放置相关。
3.根据权利要求2所述的计算机程序，其中，所述两个或更多个特征被分布在两个或更多个层上。
4.根据权利要求3所述的计算机程序，其中，所述放置误差贡献项参数至少包括至少一个重叠度量和至少一个临界尺寸度量。
5.根据权利要求4所述的计算机程序，其中，所述至少一个重叠度量与一对或更多对相关层之间的全局重叠相关，并且所述临界尺寸度量与所述相关层的每个层中的局部临界尺寸的统计测度相关。
6.根据权利要求4或5所述的计算机程序，其中，所述至少一个临界尺寸度量包括以下各项中的一项或两项：蚀刻前临界尺寸度量和蚀刻后临界尺寸度量。
7.根据权利要求2所述的计算机程序，其中，所述两个或更多个特征位于单个层中，所述单个层是在至少第一图案化步骤和第二图案化步骤中形成的。
8.根据权利要求7所述的计算机程序，其中，所述放置误差贡献项参数包括：所述两个或更多个特征中的在所述第一图案化步骤中形成的第一特征与所述两个或更多个特征中的在所述第二图案化步骤中形成的第二特征之间的至少一个全局相对位置度量；并且所述临界尺寸度量与所述第一特征和所述第二特征中的每个特征的局部临界尺寸的统计测度相关。
9.根据权利要求1所述的计算机程序，其中，所述放置度量与一个或更多个特征相对于预期位置的放置相关；并且
所述放置误差贡献项参数至少包括：相对于所述一个或更多个特征中的每个特征的预期位置描述所述一个或更多个特征中的每个特征的位置的位置度量，以及所述一个或更多个特征中的每个特征中的局部临界尺寸的统计测度。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序，其中，所述放置误差贡献项参数包括：用于形成所述一个或更多个特征的光刻设备或蚀刻设备的一个或更多个设置。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序，其中，所述放置误差贡献项参数包括：线宽粗糙度度量或线边缘粗糙度度量中的一个或更多个。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序，其中，所述良率数据包括电压对比度数据或是从所述电压对比度数据导出的。
13.根据权利要求12所述的计算机程序，其中，所述良率数据包括每采样区域的良好的比特的数目。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序，其中：
所述拟合步骤还包括：将所述统计模型的模型统计参数与所述模型系数进行拟合；并且
所述确定所述放置度量的步骤包括：根据经拟合的所述模型系数和模型统计参数确定所述放置度量。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序，其中，所述拟合步骤使用基于最大似然估计的设置数据。
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