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TWI633401B - 特性化複數個基板之變形之方法、特性化一疊對量測程序之方法、微影裝置、對準方法與系統、器件製造方法及疊對量測方法與系統 - Google Patents

特性化複數個基板之變形之方法、特性化一疊對量測程序之方法、微影裝置、對準方法與系統、器件製造方法及疊對量測方法與系統 Download PDF

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TWI633401B
TWI633401B TW105121931A TW105121931A TWI633401B TW I633401 B TWI633401 B TW I633401B TW 105121931 A TW105121931 A TW 105121931A TW 105121931 A TW105121931 A TW 105121931A TW I633401 B TWI633401 B TW I633401B
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法蘭西斯科 哥登法蘭德斯 凱司柏 班捷恩
伯夫 艾瑞 傑佛瑞 丹
哈倫 理查 喬哈奈 法蘭西卡斯 凡
派翠西斯 阿若瑟斯 約克伯 提那曼斯
亞力山大 伊瑪
艾琳娜 安娜多麗弗娜 呂林納
愛多 瑪莉亞 荷西布斯
哈奇 爾金 希可利
柳星蘭
洛克 喬漢斯 彼托斯 梵席斯
維克托 艾曼紐 卡拉多
迪傑克 里昂 保羅 凡
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

本發明描述一種特性化複數個基板之一變形之方法。該方法包含如下步驟：- 針對複數n個不同對準量測參數λ及針對複數個基板量測對準標記之一位置；- 將一位置偏差判定為該n個對準標記位置量測與一標稱對準標記位置之間的差；- 將該等位置偏差分組成資料集；- 判定一平均資料集；- 自該等資料集減去該平均資料集以獲得複數個可變資料集；- 對該等可變資料集執行一盲源分離方法，藉此將該等可變資料集分解成表示該等可變資料集之主成份之本徵晶圓之一集合；- 將本徵晶圓之該集合細分成標記變形本徵晶圓之一集合及基板變形本徵晶圓之一集合。

Description

特性化複數個基板之變形之方法、特性化一疊對量測程序之方法、微影裝置、對準方法與系統、器件製造方法及疊對量測方法與系統
本發明係關於一種特性化複數個基板之變形之方法、一種用於基板、對準系統、微影裝置之對準方法、一種疊對量測方法、一種用於製造元件之度量衡系統及方法。
微影裝置為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。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在此狀況下，圖案化元件(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(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)層上而進行圖案之轉印。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。習知微影裝置包括：所謂步進器，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；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射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。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化元件轉印至基板。
通常，如所製造之積體電路包括含有不同圖案之複數個層，每一層使用如以上所描述之曝光程序來產生。為了確保經製造之積體電 路之適當操作，如連續曝光之該等層需要彼此適當地對準。為了實現此對準，基板通常具備複數個所謂的對準標記(亦被稱作對準目標)，藉以該等對準標記之位置用以判定或估計先前經曝光圖案之位置，該位置亦被稱作目標部分，此係因為用於後續圖案之目標位置待與該先前經曝光圖案成一直線地或對準地曝光。因而，在後續層之曝光之前，判定對準標記之位置且使用對準標記之該位置以判定先前經曝光之圖案之位置。通常，為了判定此等對準標記之位置，應用對準感測器，對準感測器可(例如)經組態以將輻射光束投影至對準標記或目標上且基於反射輻射光束而判定該對準標記之位置。理想地對準標記之經量測位置將對應於對準標記之實際位置。然而，各種原因可引起對準標記之經量測位置與實際位置之間的偏差。詳言之，(例如)由微影裝置外部之基板之處理造成的對準標記之變形可引起該所提及偏差。因為對準標記之經量測位置用以判定目標位置或部分，亦即，後續圖案需要經投影之位置，所以實際標記位置與經量測標記位置之間的偏差可造成該目標位置之錯誤判定。
結果，後續層可經投影或曝光於並不與先前經曝光圖案成一直線(亦即，並不與先前經曝光圖案對準)之位置上，從而引起所謂的疊對誤差。在微影處理環境中，可(例如)在度量衡工具或系統中檢查已曝光之基板，該度量衡工具或系統經組態以量測基板上之疊對或疊對分佈。當此疊對或疊對分佈為吾人所知時，其可(例如)應用為對曝光程序之回饋以便改良曝光程序之彼準確度。為了判定疊對，利用可在基板上以相似於對準標記之方式而分佈的疊對標記。然而，此等疊對量測亦可受到疊對標記之變形影響。
需要在執行後續圖案之曝光之前獲得基板上之先前經曝光圖案與圖案化元件之較準確對準。另外，將需要提供基板或基板批次上之 疊對誤差的較準確評估。
根據本發明之一態樣，提供一種特性化複數S個基板之一變形之方法，每一基板包含複數m個對準標記，該方法包含如下步驟：- 針對該複數S個基板中之每一基板；- 對於該複數S個基板中之該各別基板上之該複數m個對準標記中之每一者執行如下操作；- 針對複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，使用該各別對準量測參數來量測該各別對準標記之一位置以便獲得關於該各別基板上之該各別對準標記之n個對準標記位置量測；- 針對該複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，將一位置偏差判定為該n個對準標記位置量測與一標稱對準標記位置之間的差，藉此獲得關於該各別基板之該各別對準標記m之n個位置偏差；- 將該等位置偏差分組成複數個資料集；- 判定一平均資料集；- 自該複數個資料集中之每一者減去該平均資料集以獲得複數個可變資料集；- 對該等可變資料集執行諸如一主成份分析之一盲源分離方法，藉此將該等可變資料集分解成表示該等可變資料集之主成份之本徵晶圓之一集合；- 將本徵晶圓之該集合細分成標記變形本徵晶圓之一集合及基板變形本徵晶圓之一集合。
根據本發明之另一態樣，提供一種使用複數S個基板來特性化一疊對量測程序之方法，每一基板包含複數m個疊對目標，該方法包含如下步驟：- 針對該複數S個基板中之每一基板；- 針對該複數S個基板中之該各別基板上之該複數m個疊對目 標中之每一者執行如下步驟：- 藉由針對複數n個不同疊對量測參數λ中之每一者使用該各別疊對量測參數來量測該各別疊對目標之一疊對以便獲得關於該各別基板上之該各別疊對目標之n個疊對目標量測來導出疊對量測之一集合；- 基於疊對量測之該集合，判定：- 疊對量測之該集合之基板間疊對變化；- 色彩間疊對差，其係藉由組合使用不同疊對量測參數λ而獲得之疊對量測來判定；及- 具有該等色彩間差之基板間變化；- 將該等基板間疊對變化表達為具有該等色彩間差之該等基板間變化之一加權線性組合，以便獲得具有權重係數之方程式之一集合；- 針對該等權重係數對方程式之該集合進行求解。
310‧‧‧變形圖案
312‧‧‧線段
320‧‧‧變形圖案
322‧‧‧線段
330‧‧‧變形圖案
332‧‧‧線段
400‧‧‧對準標記
410‧‧‧實質上垂直側壁
420‧‧‧實質上水平底部部分
430‧‧‧斜置或傾斜側壁
440‧‧‧傾斜底部部分
500‧‧‧對準標記位置偏差/集合/資料集
510‧‧‧資料集
600‧‧‧資料結構
610‧‧‧資料結構
700‧‧‧基板
710‧‧‧第一圖案
720‧‧‧頂部層
730‧‧‧第二圖案
740‧‧‧下部層
750‧‧‧量測光束
752‧‧‧+1階反射光束
754‧‧‧-1階反射光束
756‧‧‧+1反射階
758‧‧‧-1反射階
810‧‧‧第一圖案
820‧‧‧頂部層
830‧‧‧第二圖案
835‧‧‧斜置表面/變形
840‧‧‧下部層
850.1‧‧‧量測光束
850.2‧‧‧量測光束
852.1‧‧‧經反射光束/+1階
852.2‧‧‧經反射光束/+1階
854.1‧‧‧經反射光束/-1階
854.2‧‧‧經反射光束/-1階
900‧‧‧基板
902‧‧‧處理工具
904‧‧‧掃描器/微影裝置
906‧‧‧量測系統
908‧‧‧計算平台
910‧‧‧基板
912‧‧‧控制系統
920‧‧‧基板
940‧‧‧疊對量測
950‧‧‧基板
960‧‧‧控制資料
A‧‧‧實際對準標記位置
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準系統
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
E‧‧‧標稱或預期位置
EW1‧‧‧本徵晶圓
EW2‧‧‧本徵晶圓
EW3‧‧‧本徵晶圓
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧光罩對準標記(圖1)/量測/經量測位置(圖2)
M2‧‧‧光罩對準標記(圖1)/量測/經量測位置(圖2)
M3‧‧‧量測/經量測位置
MA‧‧‧圖案化元件/光罩
MT‧‧‧光罩支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位元件
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位元件/第二定位器
S1‧‧‧基板
S2‧‧‧基板
S3‧‧‧基板
S50‧‧‧基板
SO‧‧‧輻射源
X‧‧‧對準標記
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
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之微影裝置；- 圖2之(a)至圖2之(c)描繪當應用不同量測參數時之若干可能的對準量測結果；- 圖3a及圖3b描繪由基板變形或標記變形造成的如所量測之若干可能位置偏差；- 圖4之(a)至圖4之(c)描繪對準標記及可能對準標記變形之橫截面；- 圖5示意性地描繪對準標記之位置偏差之至資料集中之可能的分組。
- 圖6示意性地描繪若干可能本徵晶圓。
- 圖7之(a)至圖7之(b)示意性地描繪疊對量測設置。
- 圖8示意性地描繪疊對量測設置，藉以使疊對目標變形。
- 圖9示意性地描繪根據本發明之方法的流程圖。
圖1示意性地描繪根據本發明之一項實施例之微影裝置。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或任何其他合適輻射)；光罩支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩)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元件之第一定位元件PM。該裝置亦包括基板台(例如，晶圓台)WT或「基板支撐件」，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該基板之第二定位元件PW。該裝置進一步包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化元件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。
光罩支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化元件。光罩支撐結構以取決於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化元件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化元件。光罩支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化元件。光罩支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。光罩支撐結構可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化元件」同義。
本文所使用之術語「圖案化元件」應被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元件。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，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之元件(諸如積體電路)中之特定功能層。
圖案化元件可為透射的或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、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。
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。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台或「基板支撐件」(及/或兩個或兩個以上光罩台或「光罩支撐件」)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台或支撐件，或可對一或多個台或支撐件進行預備步驟，同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。
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，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術可用以增加投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」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。
參看圖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實體。在此等狀況下，不認為源形成微影裝置之部件，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，源可為微影裝置之整體部件。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器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入射於被固持於光罩支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化元件(例如，光罩MA)上，且係藉由該圖案化元件而圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位元件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位元件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)在自光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光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位元件PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及 短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT或「基板支撐件」之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩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，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在將一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使光罩台MT或「光罩支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT或「基板支撐件」在X及/或Y方向上移位，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之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描光罩台MT或「光罩支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」(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或「基板支撐件」相對於光罩台MT或「光罩支撐件」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之寬度(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，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩台MT或「光罩支撐件」保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT或「基板支撐件」。在 此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT或「基板支撐件」之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(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/或變化或完全不同之使用模式。
根據本發明之一實施例，微影裝置進一步包含一對準系統AS，該對準系統AS經組態以判定存在於基板上之一或多個對準標記之位置。
根據本發明之對準系統AS或根據本發明之對準方法使能夠以較準確方式獲得提供於基板上之複數個對準標記之實際位置，且結果以改良之方式提供執行基板(例如，在曝光程序期間具備圖案)與圖案化元件之間的對準。詳言之，本發明提供藉由考量對準標記之變形(例如，特定不對稱性)而獲得較準確對準之方法。本發明人已觀測到，此等對準標記變形可造成對準量測程序中之誤差。詳言之，對準標記變形可造成如所量測之對準標記之位置與實際位置之間的偏差。
根據本發明，如所應用之對準系統AS經組態以執行複數個不同對準量測，藉此獲得關於所考慮之對準標記之複數個經量測對準標記位置。在本發明之涵義內，對一特定對準標記執行不同對準量測意謂使用不同量測參數或特性來執行對準量測，如所應用之該等不同量測參數或特性在本發明之涵義內被表示為參數λ之不同值。此等不同量測參數或特性λ1,λ2,λ3,…λi可(例如)包括使用不同光學屬性以執行對準量測。作為一實例，根據本發明之微影裝置中之如所應用的對準系統可包括：一對準投影系統，其經組態以將具有不同特性或參數λ1,λ2,λ3,…λi之一或多個對準光束投影至基板上之對準標記位置 上；及一偵測系統，其經組態以基於離開該基板之一或多個經反射光束而判定對準位置。
在一實施例中，對準投影系統可經組態以將不同對準光束(亦即，具有不同特性或參數λ1,λ2,λ3,…λi之光束)順序地投影至基板上之特定位置上以判定對準標記位置。
在另一實施例中,複數個不同對準光束可組合為具有不同特性或參數λ1,λ2,λ3,…λi之一個對準光束，其經投影至基板上以判定對準標記位置。在此實施例中，可有利的是安排離開基板之經反射光束在不同實例下到達偵測系統。為了實現此情形，可(例如)利用如(例如)以引用方式併入本文中之US 9,046,385中所描述之色散光纖。替代地，可將經反射對準光束(包括離開基板之複數個不同經反射對準光束)提供至一或多個濾光器以分離該等不同經反射對準光束且評估對準標記位置。在本發明之涵義內，如由對準系統應用之不同量測參數或特性λ1,λ2,λ3,…λi至少包括對準光束或所使用之對準光束之偏振之差或頻率或頻率含量之差。
根據本發明之對準系統因此可使用不同量測參數或特性λ1,λ2,λ3,…λi(例如，使用具有不同色彩(亦即，頻率或頻率含量)之對準光束)來判定對準標記之位置。應注意，在本發明之涵義內，「色彩」不應被理解為限於可見光，而是可(例如)亦涵蓋UV或IR輻射，亦即，可見光譜外部之輻射。
在一實施例中，對準系統AS可經組態以基於入射於基板上之一或多個量測光束之一或多個繞射而執行位置量測。一般而言，如藉由對準系統AS執行之此等對準標記量測的目標應為判定或估計下一曝光程序之目標部分(諸如圖1中所展示之目標部分C)之位置。
為了判定此等目標部分位置，量測(例如)提供於環繞目標部分之切割道中的對準標記之位置。一般而言，如所應用之對準標記亦可包 括所謂的晶粒內標記或產品內標記，亦即，位於經曝光圖案內部之對準標記。當如所量測之對準標記位置偏離標稱或預期位置時，吾人可假定應發生下一曝光之目標部分亦具有偏離位置。在使用對準標記之經量測位置的情況下，吾人可借助於模型化而判定或估計目標部分之實際位置，因此確保可在適當位置處執行下一曝光，因此將至目標部分之下一曝光對準。
應注意，倘若兩個連續層之圖案將未適當對準，則此情形可在經製造之電路中造成故障。兩個連續層之間的此位置偏差或位置偏移常常被稱作疊對。此疊對可藉由一旦已藉由曝光程序而產生兩個連續層就執行之離線量測來判定。理想地，對準程序(亦即，用以基於對準標記之位置量測而判定圖案之先前所產生層之位置的程序)提供該等對準標記之實際位置之準確判定，基於該等對準標記之實際位置之準確判定，藉由適當模型化，可判定先前經曝光圖案之實際位置之準確判定。此模型化涉及使用(例如)安置於切割道中之對準標記之經判定位置而判定先前經曝光圖案之位置。可接著將先前經曝光圖案之此位置(亦即，經製造之積體電路之先前經曝光層之位置)用作用於下一曝光程序(亦即，曝光該積體電路之後續層之程序)之目標位置。此模型化可涉及各種數學技術，諸如將對準標記位置映射至高階二維多項式或其他函數上，或內插法。在本發明之涵義內，假定此模型化不引入任何另外偏差或誤差。以不同方式表達，歸因於為了獲得目標部分之位置而進行之對準標記位置之處理而引入的任何誤差(該等誤差將引入一另外疊對)被忽略或被假定為不存在。相同情形對於實際曝光程序亦成立，實際曝光程序被假定為將後續圖案準確地投影至目標部分上。
執行兩個連續曝光之間的對準量測之主要原因中之一者應為考量可已在先前曝光之後發生的基板之任何變形。一般而言，基板將在 產生兩個連續圖案之間經歷複數個處理步驟，此等處理步驟可能造成基板之變形且且因此造成對準標記之位移。對準標記之此等位移之特徵可在於對準標記之位置偏差，亦即，對準標記之經量測位置與該對準標記之標稱或預期位置之間的偏差。
相似於如以上所描述之模型化，當可得到複數個經量測對準標記位置且判定出位置偏差(亦即，預期對準標記位置之偏差)時，可將此等偏差(例如)擬合至數學函數以便描述基板之變形。此數學函數可(例如)為描述依據(x,y)位置而變化的偏差Δ(x,y)之二維函數(x座標及y座標判定在藉由X方向及Y方向橫跨之平面中之位置)。在使用此函數的情況下，吾人可接著判定或估計其中下一層或圖案需要投影之目標部分之實際位置。
一般而言，吾人將預期經量測對準標記位置將取決於所使用之量測參數或特性λ(例如，經施加之對準光束之類型)而不偏離。
然而，本發明人已認識到，如藉由對準系統執行之對準位置量測可受到對準標記自身之變形或不對稱性干擾。以不同方式表達，歸因於對準標記之變形或不對稱性，可獲得偏離對準標記位置量測，亦即，相比於藉以使對準標記並不變形之情形之偏離。倘若並不校正量測結果，則此偏離對準標記位置量測因此可引起對準標記位置之錯誤判定。應注意，偏離對準標記位置量測之偏差因此係由對準標記之變形造成，且因此並不由對準標記自身之實際位移造成。關於此類型之偏差(亦即，由對準標記變形造成之偏離位置量測)，本發明人已進行以下觀測。已觀測到，由對準標記之變形或不對稱性造成的偏差位置量測取決於如所應用之對準量測參數或特性λ。作為一實例，當使用不同量測特性λ(例如，使用具有不同頻率之對準光束)來量測對準標記位置時，此量測可導致不同結果，亦即，結果將被解譯為對應於用於對準標記之不同經量測位置。
因而，當使用複數個不同量測特性λ1,λ2,λ3,…λi(例如，使用具有不同頻率之對準光束或包含具有不同頻率之光束之單一對準光束)來量測對準標記之位置時，獲得不同結果，例如，可基於該等量測獲得複數個不同對準標記位置。
如自上文將明確的是，對準量測程序之後果應為實際基板變形之評估，亦即，對準標記之實際位置之評估，該評估可接著用以判定用於後續曝光之目標部分之實際位置。
鑒於所描述之效應(特別是對準標記變形之效應)，經量測對準標記位置(亦即，如自不同量測(亦即，使用不同量測特性)導出之對準標記位置)受到實際(未知)基板變形影響且受到造成偏離對準位置量測的發生之(未知)標記變形影響。兩種效應可被解譯為預期對準標記位置與經量測對準標記位置之間的偏差。因而，當觀測到位置偏差時，其可由實際基板變形造成或由對準標記變形造成或由其組合造成。
圖2示意性地描繪一些可能的情境；假定執行三個量測M1、M2、M3以判定對準標記X之位置。圖2之(a)示意性地展示對準標記之標稱或預期位置E及經量測位置M1、M2、M3。圖2之(a)進一步展示對準標記之實際位置A。如可看到，所執行之量測中無一者提供實際位置偏差(E-A)(亦即，預期位置E與實際位置A之間的差)之準確表示。
因此，圖2之(a)中所描繪之情境涉及與造成偏離量測的標記變形組合之對準標記之實際位移(實際對準標記位置A不同於預期位置E)。
圖2之(b)展示一替代情境，藉以在量測(M1、M2、M3)中觀測到差，該等經量測位置不同於預期位置E，而假定實際位置A與預期位置E重合。在此情境下，量測將暗示存在對準標記之位置偏差，而實際上不存在對準標記之位置偏差，亦即，對準標記之位置並不受到基板變形影響。
圖2之(c)示意性地展示第三情境，藉以全部三種量測M1、M2、M3皆重合且與實際位置A重合。當不存在影響量測之對準標記變形時可發生此情境。
如自所描繪之各種情境將明確的是，吾人需要能夠區分標記變形之效應與基板變形之效應，以便獲得實際對準標記位置之適當評估。
關於發生之基板變形及標記不對稱性或標記變形，應注意以下情形：如上文已經所指示，在兩個連續曝光步驟(亦即，將特定圖案連續施加至目標部分(諸如圖1中所展示之目標部分C)上)之間，基板在微影裝置外部經歷各種程序。此等程序可造成前述基板變形及標記變形或標記不對稱性。
通常將兩種類型之程序設備用於微影裝置外部之基板之處理，從而以不同方式影響基板。
第一類型之設備之特徵可在於表面改質設備，此設備或程序工具處理基板之經曝光表面。此等工具之實例包括用於蝕刻基板之工具或用於將頂部表面呈現為實質上扁平之工具，諸如化學機械平坦化(CMP)工具。
第二類型之設備之特徵可在於整體上處理基板或處理散裝基板。此處理(例如)包括基板之熱處理或基板之機械處置。通常，此等散裝改質工具可將機械應力引入基板中以引起應變，亦即，基板之變形。
本發明人已觀測到，第一類型之設備通常引起對準標記自身之變形，且(例如)引入標記不對稱性。第二類型之設備已經設計為引起基板整體上之實際變形，因此引起對準標記相對於其預期或標稱位置之實際位移。
因而，一般而言，當將基板處理之後帶入至微影裝置中時，可 歸因於該處理而已引入標記變形及基板變形兩者。
因而，當隨後使用根據本發明之對準系統AS來判定基板上之複數個對準標記之位置時，位置量測可受到標記變形及基板變形兩者影響。
關於如藉由程序工具造成之標記變形及基板變形兩者，可進一步注意，此等變形並非隨機地分佈於基板上方而是遵循特定圖案。此等變形圖案中之一些可為規則圖案，諸如渦流或雙渦流圖案，其可(例如)使用一或多個二維多項式或其類似者而轉至比較直接的數學表達式。然而常常需要較複雜數學表達式以模型化發生之變形。
圖3a示意性地展示一些典型變形圖案。
如左側所展示之變形圖案310為主要徑向變形，線段312指示如自量測所判定之對準標記之位置偏差的振幅及方向。此變形圖案可(例如)藉由蝕刻程序而造成。
如右側所展示之變形圖案320為主要旋轉變形，線段322指示如自量測所判定之對準標記之位置偏差的振幅及方向。此變形圖案可(例如)藉由CMP程序而造成。
可注意，蝕刻及CMP兩者為造成對準標記自身變形之程序，其實質上不會造成基板整體上之實際變形。因此，所指示變形或位置偏差為基板之表觀或虛擬變形。
圖3b示意性地展示包含主雙渦流或漩渦圖案之變形圖案330。此圖案(指示變形之振幅及方向之線段332)通常係由使基板整體上變形之散裝處理設備造成。因此，變形圖案330對應於實際基板變形。
如由上文所說明，可注意，如所觀測到之變形圖案取決於處理設備之類型或基板已經受之程序之類型。作為一實例，已經受CMP程序之基板可具有不同於已經受蝕刻程序或退火程序之基板之變形圖案的特定變形圖案。
圖4示意性地描繪可在基板之處理期間發生且可(例如)造成對準標記之表觀或虛擬位置偏差之一些標記變形。圖4示意性地展示對準標記400(之部分)之橫截面圖。
圖4之(a)示意性地展示不具有任何變形之對準標記400，亦即，具有實質上垂直側壁410及實質上水平底部部分420。
圖4之(b)示意性地展示具有斜置或傾斜側壁430之對準標記400。此斜置側壁可(例如)藉由諸如蝕刻或CMP之表面改質程序而造成。
圖4之(c)示意性地展示具有傾斜底部部分440之對準標記400。如圖4之(b)及圖4之(c)中所說明之對準標記變形兩者可引起偏離對準標記位置量測，其因此可被解譯為對準標記之表觀或虛擬位置偏差。
通常，吾人可假定對在經曝光之後之基板執行的每一處理步驟可引入一特定變形。
本發明之一目標為提供以使對準標記變形或不對稱性之效應(該等效應可被認為是對準標記之虛擬位移)與對準標記之實際位移(亦即，由基板之實際變形造成)至少部分地分離之方式進行之對準資料之處理。
在一實施例中，兩種效應之分離係藉由依賴於以下屬性來實現：
如上文所指示，已觀測到，標記變形可引起偏離對準標記位置量測，藉以偏差取決於對準量測特性或參數λ。另一方面，倘若對準標記位置偏差係由基板變形造成，則對準標記位置量測將為一致的，亦即，將獲得實質上相同量測結果，而無關於所應用對準量測特性或參數λ。因而，當使用不同對準量測特性或參數λ來判定對準標記之位置且結果不同時，吾人可推斷出對準標記位置量測含有由對準標記變形或不對稱性造成之貢獻。在本發明中，分析已經受相同或相似處理步驟之複數個基板之對準資料或至少將該等對準資料與對準標記變形 或不對稱性之貢獻分離。作為一實例，可考慮一基板批量(例如，50個基板)，每一基板具有25個對準標記。當應用經裝備以使用4個不同量測參數或特性λ來執行對準量測之對準系統AS時，可對50個基板中之每一者上之25個對準標記中之每一者執行4個對準標記位置量測。減去標稱或預期對準標記位置會引起對準標記位置偏差之集合，或簡言之引起位置偏差。
在使用對準標記位置偏差之此集合的情況下，可執行統計分析(更進一步看到)，從而使能夠將對準標記變形或不對稱性之貢獻與由基板變形引起之位置偏差至少部分地分離。因為此貢獻並不對應於實際變形或位置偏差，所以校正此貢獻會引起實際對準標記位置之較準確判定。
根據本發明，將對準標記位置偏差分組於所謂的「資料集」中，對該等資料集執行統計分析。
如應用於本發明中之統計分析涉及應用所謂的盲源分離方法(例如，主成份分析)，此方法涉及複數個資料集(其亦被稱作觀測)之處理。因此，特徵「資料集」用以表示用於此等方法中之資料(例如，自對準量測導出)之量。
在一實施例中，如應用於本發明中之對準系統AS可(例如)經組態以使用具有8至16個不同波長或頻率之量測光束(例如，每一量測光束處於2個不同偏振)來執行對準標記位置量測。
可以各種方式將如上文所提及之統計分析應用於自對準資料導出之複數個資料集。詳言之，為了執行此分析，可以各種方式將對準資料分組以獲得所需複數個資料集。
參看50個基板S(其各自具有25個對準標記)批量之實例，藉以已使用4個不同量測參數λ1、λ2、λ3及λ4來量測每一對準標記之位置。
應注意，假定25個對準標記在50個基板中之每一者上具有相同 標稱位置。
因此，使用4個不同量測參數λ1、λ2、λ3及λ4來量測基板中之每一者上之每一對準標記。
當自所進行之量測減去對準標記中之每一者之標稱位置時，吾人獲得每基板對準標記位置偏差之4個集合。圖5示意性地描繪針對基板批量之對準標記位置偏差之集合。圖5示意性地展示針對每一基板S1至S50之對準標記位置偏差500之4個集合，一個集合係針對量測參數(由λ1、λ2、λ3、λ4所指示)中之每一者。因此，每一集合500係由如自運用一特定量測參數λ量測基板S1至S50之一特定基板之25個對準標記而獲得的25個對準標記位置偏差組成。應注意，為了清楚起見，圖5不展示如在圖3a及圖3b中展示的個別對準標記位置偏差。
為了執行如上文所提及之統計分析，將(例如)圖5中所表示之對準資料分組成複數個資料集。
在被稱作經分離資料實施例之第一實施例中，針對一特定基板使用一特定量測參數而獲得的每一對準標記位置偏差集合(諸如集合500)被認為是分離資料集。對於上文所給出之實例(具有50個基板及4個不同量測參數λ)，此情形因此將引起200個資料集。
在被稱作經分組資料實施例之第二實施例中，將每基板之對準標記位置偏差之集合分組且將該等對準標記位置偏差之集合一起視為一個資料集。對於上文所給出之實例，此情形因此將引起50個資料集。圖5中之元件符號510指示此等資料集中之兩個資料集。
應注意，亦可考慮為了獲得複數個資料集之對準標記位置偏差集合之其他分組，例如，組合基板對或量測參數對。
根據本發明，對資料集之可變或變化部分(其亦更進一步被稱作可變資料集)執行統計分析。在本發明之涵義內，可變資料集(亦即，資料集之可變部分)包含該等資料集中所觀測到的相對於平均資料集 之變化。
此平均資料集之計算可取決於為了獲得資料集而應用哪一分組而變化。另外，可界定不同平均資料集且將不同平均資料集應用於不同對準標記位置偏差集合。因而，可取決於所使用之平均資料集而獲得不同可變資料集。
在經分離資料實施例之狀況下，導出可變資料集之第一實例應為藉由針對每一對準標記獲取與彼對準標記相關聯之所有對準標記位置偏差之平均值來計算平均資料集。參看圖5，此平均資料集因此將為所有資料集500之平均值。
可接著藉由自該等資料集中之每一者減去平均資料集而獲得可變資料集。
在與經分離資料實施例相關聯之第二實例中，藉由針對對準量測參數中之每一者判定一特定平均資料集且自與該特定量測參數相關聯之資料集中之每一者減去該特定平均資料集而判定可變資料集。
參看圖5，因此將藉由將每行資料集500進行平均化而獲得特定平均資料集。在此實例中，因此將藉由將由λ1、λ2、λ3、λ4所指示之各別行之資料集500進行平均化而獲得4個平均資料集。
可接著藉由自行λ1之資料集減去行λ1之平均資料集、自行λ2之資料集減去行λ2之平均資料集等等而獲得此第二實例中之可變資料集。
可進一步注意，已發現如第一實例中所指定之平均資料集引起對雜訊較不敏感之統計分析(更進一步看到)。
在經分組資料實施例之狀況下，可藉由針對每一對準標記根據量測參數λ將與彼對準標記相關聯之所有對準標記位置偏差之平均值進行平均化而獲得平均資料集。在此實施例中，對於以上實例，平均資料集因此將由100個經平均化對準標記位置偏差組成，每一經平均化對準標記位置偏差為50個對準標記位置偏差之平均值。以不同方式 表達，經分組資料實施例中之平均資料集可被認為是如由圖5中之元件符號510指示之所有50個資料集的平均值。該所描述平均資料集亦更進一步被稱作基板之批量或批次之穩定(或靜態)變形圖案。對於基板之該批量或集合之每一基板，可比較實際對準標記位置偏差與此經平均化圖案。詳言之，可比較如以上所定義之每一資料集與平均資料集。該每一資料集與該平均資料集之間的差(亦即，可變資料集)亦更進一步被稱作動態(或可變)變形圖案。穩定變形圖案亦被稱作靜態指紋，而動態變形圖案被稱作動態指紋。
在本發明之涵義內，穩定變形圖案或靜態指紋因此係指如對複數個基板而觀測到的平均變形，例如，自針對基板之整個批量或批次之對準量測而判定的平均變形(亦即，位置偏差)。動態指紋係指描述在不同基板間觀測到的變形之變化之變形圖案；當考慮關於基板之整個批量或批次之變形時，吾人可注意到，在此變形方面存在系統性或一致部分且存在在不同基板間(S2S)變化之可變部分。可將此情形解釋如下：
如已經在上文所指示，如藉由處理設備執行之程序引入特定變形圖案，該等變形圖案在所有經處理基板中顯而易見，此係因為一批量或批次中之每一基板已經歷該或該等相同程序。然而，歸因於處理條件之微小改變或個別基板之間的微小實體差異，變形之實際量值在諸基板之間可不同。因而，當一基板批量已藉由特定工具(例如，CMP工具或蝕刻工具)處理時，經處理之該等基板中之每一者將具有歸因於該處理之相似變形圖案。基板之平均變形圖案可接著被認為是靜態指紋，而S2S變化(亦即，相對於平均變形圖案之變化)可被認為是動態指紋。
應注意，一般而言，靜態指紋及動態指紋兩者包括標記變形及基板變形兩者之效應。可進一步注意，可在靜態指紋及動態指紋兩者 中注意到系統學或圖案。
在本發明中，將集中於模型化動態指紋且校正由標記變形或標記不對稱性造成之S2S變化。
根據本發明，導出用於相對於平均變形圖案之S2S變化之模型。基於此模型，可在判定基板之對準位置時判定及考量標記變形之效應。
在本發明之涵義內，提議將動態指紋描述為一或多個基礎形狀之組合，基礎形狀在本文中被稱作「本徵晶圓」，每一本徵晶圓描述一特定變形圖案。如已經在上文所指示，對經曝光基板執行之每一處理步驟可引起一特定變形或變形圖案，例如，標記變形圖案或基板變形圖案或其一組合。
本發明提議使能夠基於在層之曝光之前執行的對準標記位置量測而擷取或估計已在基板在兩個後續層之曝光之間已經受之總程序期間發生的變形圖案。
詳言之，分析如(例如)針對基板之批量或批次而判定之動態指紋且將該動態指紋描述為基礎形狀或「本徵晶圓」之集合之組合(例如，加權線性組合)，亦即，藉由對如所判定之可變資料集執行統計分析來進行。
在本發明之一實施例中，將所謂的主成份分析(PCA)應用於可變資料集以判定本徵晶圓。PCA為被稱為盲源分離方法之較一般方法集合之實例。盲源分離係指將源信號之集合與混合信號或觀測之集合分離，其實質上不具有關於源信號或混合程序之資訊。一般而言此問題為高度欠定的。盲源分離方法通常已用以將諸如音訊之複數個時間信號分離。然而，亦可對諸如影像之多維資料或並不涉及時間維度的其他類型之資料使用盲信號分離。可應用於本發明中之已知盲源分離方法包括PCA及ICA(獨立成份分析)。PCA為使用正交變換將可能相關 變數之觀測之集合轉換成被稱為主成份的線性不相關變數值之集合的統計程序。主成份之數目小於或等於原始變數之數目。此變換以如下方式定義：第一主成份具有最大可能方差(亦即，考量資料中儘可能多的可變性)，且每一接續成份依次具有在其正交於先前成份(亦即，與先前成份不相關)之約束下可能的最高方差。在本發明之涵義內，如在使用如觀測之可變資料集來執行PCA時所獲得在主成份對應於前述本徵晶圓。
因此，可將如以上所描述之對準資料之分組及處理概述如下：當針對基板之集合得到對準資料，藉以使用不同對準量測參數或特性來執行對準量測時，吾人可藉由如下操作處理此資料：- 減去各別標稱對準標記位置以獲得對準標記位置偏差；- 將每基板(經分組資料實施例)或每基板及每對準量測參數(經分離資料實施例)之對準標記位置偏差分組以獲得複數個資料集；- 判定該等資料集之平均資料集(或靜態指紋)及可變資料集(或動態指紋)。
關於後一步驟，可提及：可存在用以判定平均資料集從而引起不同可變資料集之各種方式。已觀測到，將PCA應用於此等不同可變資料集會引起在形狀上極相似之本徵晶圓之集合。
本徵晶圓之此集合可隨後用以分析下一或後續基板(亦即，並非用以判定本徵晶圓之基板批量或批次之部分的基板)之動態指紋。
如所判定之基礎形狀或本徵晶圓中之每一者可進一步與標記變形圖案或基板變形圖案相關聯，如將在下文更詳細地所解釋。因此，若將動態指紋描述為基礎形狀或本徵晶圓之集合之組合，且每一本徵晶圓可與標記變形圖案或基板變形圖案相關聯，則吾人可將標記變形之效應與基板變形之效應分離且校正標記變形。因而，可識別及考量由標記變形造成的動態指紋之部分(亦即，不描述實際基板變形之部 分)。
如已經在上文所提及，靜態指紋之對準標記位置偏差亦包括可歸因於標記變形之部分及可歸因於實際基板變形之部分。然而，可注意，關於標記變形部分或平均變形圖案或靜態指紋中之部分，此可借助於基於疊對量測之回饋來補償。可將此情形理解如下：
假定動態指紋為零或不存在，亦即，一批量中之經受對準量測之所有基板展示確切相同變形圖案。應注意，此圖案包括基板變形及標記變形兩者之效應。倘若並不努力於區分兩種效應，則吾人可假定將在曝光程序期間產生對準誤差，亦即，經曝光圖案將不與先前提供之圖案確切地對準，因此引起疊對誤差。可(例如)使用專用處理工具離線地量測此疊對誤差，專用處理工具觀測提供於經曝光層中之標記(亦即，疊對標記)與提供於先前經曝光層中之疊對標記之間的對準。當針對複數個疊對標記判定出疊對誤差時，可判定2D疊對誤差圖案。亦可針對基板批量判定此2D疊對誤差圖案。此2D疊對誤差圖案之平均值(亦被稱作平均疊對資料集)可接著用作靜態指紋之標記變形部分之指示。可(例如)藉由將每疊對標記之疊對誤差進行平均化而獲得此平均2D疊對誤差圖案或平均疊對資料集。倘若一基板批量由25個基板組成且量測每基板50個疊對標記，則平均2D疊對誤差圖案因此將由一組50個經平均化疊對誤差組成，每一經平均化疊對誤差為對25個基板而平均化的50個疊對標記之一特定疊對標記之平均疊對誤差。
就此而言，應注意，假定相同疊對標記集合(亦即，具有於基板上之實質上相同標稱位置之標記)經量測以獲得疊對資料。
此平均疊對資料集可接著在回饋迴路中用以校正此靜態標記變形部分。分析基板之集合(例如，基板之批量或批次)之上述程序在本發明中被稱作特性化複數個基板S之變形之方法。此程序可被認為是 校準或訓練程序，其引起描述(等等)基板集合之動態指紋之基礎形狀或本徵晶圓之集合。在本發明之一實施例中，本徵晶圓之此集合隨後用以校正後續基板(亦即，下一基板批量或批次之基板)之對準資料(亦即，對準標記位置資訊)。
可(例如)藉由根據本發明之微影裝置之處理單元執行此校準或訓練程序。一般而言，此處理單元可包括一個或多個處理器、微控制器、電腦或其類似者。通常，處理單元進一步包括一輸入端子，該輸入端子用於接收自對準系統AS之一或多個對準感測器獲得之量測資料。
根據本發明之一實施例，此校準或訓練程序可包含以下步驟：在第一步驟中，方法包含針對複數個基板中之每一基板執行如下操作；及- 針對複數個基板之各別基板上之複數m個對準標記中之每一者執行如下操作；- 針對複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，使用該各別對準量測參數來量測各別對準標記之位置以便獲得對準標記位置量測；可(例如)藉由(例如)應用於根據本發明之微影裝置中之對準系統AS來執行此步驟。然而，單機離線工具可同樣地經裝備以對複數個基板執行此對準量測。
如所提及之該第一步驟引起對準資料集，其包含針對一批量或集合之複數個基板之使用複數n個不同對準量測參數λ(例如，具有不同波長及/或偏振狀態之複數個量測光束)進行的對準標記位置量測。
在下一步驟中，(例如)藉由對準系統AS之處理單元、單機離線工具或微影裝置來處理對準資料集。
根據特性化根據本發明之複數S個基板之變形之方法，處理包括以下步驟：
- 針對複數n個不同對準量測參數λ中之每一者將位置偏差判定為對準標記位置量測與標稱對準標記位置之間的差。
在此步驟中，因此，將各別對準標記之對準標記位置量測轉換成對準標記位置偏差。
- 可接著根據如圖5中所描述之經分組資料實施例或經分離資料實施例來將對準標記位置偏差分組，以便獲得複數個資料集。應注意，亦可在判定位置偏差之步驟之前執行此步驟。
取決於如何形成資料集，下一步驟可包括：- 針對複數個基板S上之複數個對準標記m中之每一者及針對複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，將平均位置偏差a(m,n)判定為複數個基板S之複數個對準標記m中之對準標記m之位置偏差的平均值，或：- 針對複數個基板S之複數個對準標記m中之每一者，將平均位置偏差a(m)判定為對準標記m之位置偏差之平均值，而無關於複數個基板S之複數個對準標記m之所應用對準量測參數λ。
應注意，如以上所描述，可以不同方式將對準量測分組，藉以藉由使用經保持為分離(在上文被稱作經分離資料實施例)或經分組(在上文被稱作經分組資料實施例)之不同對準量測參數λ而獲得的對準量測引起不同類型之資料集。
因而，表示平均位置偏差之平均資料集亦可取決於對準資料是否經分組(亦即，針對不同對準量測參數λ之特定基板之對準資料被認為是一個資料集)或針對不同對準量測參數λ之特定基板之對準資料是否被認為是多個資料集(每一資料集與所使用之一特定對準量測參數λ相關聯)而不同。
參看圖5，因此，在經分組資料實施例之狀況下，表示平均位置偏差之平均資料集將為所有資料集510之平均值，而在經分離資料實 施例之狀況下，表示平均位置偏差之平均資料集將為所有資料集500之平均值。在後一狀況下，平均位置偏差因此將獨立於對準量測參數λ，而在前一狀況下，針對一特定標記m之平均位置偏差因此針對圖5中所描繪之情形將為4個值之集合a(m,λ1-λ4)。
在此步驟中，因此判定複數個基板S之上文所提及之靜態指紋。
在下一步驟中，藉由自資料集減去如所判定之靜態指紋(此引起可變資料集)而判定資料集之所謂動態指紋：
- 針對複數個基板S中之基板中之每一者，針對對準標記位置量測中之每一者減去各別平均位置偏差a(m,n)以針對基板中之每一者獲得含有m×n個可變位置偏差v(m,n)之可變資料集；在此步驟中，判定複數個基板S之上文所提及之動態指紋。
- 對可變位置偏差v(m,n)之可變資料集以替代盲源分離方法來執行主成份分析，藉此將可變位置偏差v(m,n)之該等可變資料集分解成表示可變位置偏差v(m,n)之集合之主成份的本徵晶圓之集合；
- 將本徵晶圓之集合細分成標記變形本徵晶圓之集合及基板變形本徵晶圓之集合。
在使用主成份分析的情況下，S個基板之集合之經處理對準資料分解成主成份或本徵晶圓，其各自描述一特定變形圖案，例如如圖3中所說明之變形圖案。
如已經在上文所指示，已經曝光之基板之處理可涉及使用複數個工具進行之各種不同程序，藉以每一工具可影響整體上之經處理基板或基板之頂部層或此兩者。如自主成份分析或另一盲源分離方法獲得之本徵晶圓可被認為表示可鏈接至基板已經受之不同程序之特定變形圖案(或表觀或虛擬變形圖案)。因此，每一本徵晶圓可與引起實際基板變形之程序相關聯(此等本徵晶圓被稱作基板變形本徵晶圓)或與引起虛擬或表觀基板變形之程序相關聯(此等本徵晶圓被稱作標記變 形本徵晶圓)。在本發明之涵義內，標記變形本徵晶圓因此可被認為描述虛擬變形，此係因為其描述觀測到之現象，亦即，特定偏離對準標記位置量測，然而該偏離對準標記位置量測並不對應於標記自身之實際位移而是由標記之變形造成。
可以各種方式區分表示實際基板變形之本徵晶圓與表示標記變形之效應之本徵晶圓之後一步驟，如將在下文中更詳細地所描述。
此現象是否存在於對準標記位置量測之集合中可藉由考慮已借助於不同對準量測參數(詳言之，不同波長及/或偏振)而執行的對一特定標記之對準標記位置量測之集合之一致性來評估。
可針對經分離資料實施例將特性化複數S個基板之變形之上述方法以數學方式描述如下：
當在微影裝置外部處理基板且該基板(例如)經歷諸如CMP或蝕刻或熱處理之各種處理步驟時，該基板可變形，從而引起曝光層變形。此層之此實際變形被稱作基板變形SD，當將基板置放於載物台協調系統(SCS)中之載物台上時，該基板變形SD可被描述為平均或一致基板變形(例如，遍及基板A之批量或批次而平均化)Sav與可變部分SS2S之組合：SD(Si)=Sav+SS2S(Si) (1)
其中Si指示基板S之批量或集合之基板i。
當對此基板執行對準量測時，該等對準量測將不僅偵測實際基板變形SD，而且偵測任何發生之標記變形之影響，此影響引起表觀或虛擬偏離對準標記位置。同樣地此標記變形MD之影響之特徵可在於一致變形(遍及基板之批量而平均化)Mav及可變部分MS2S：MD(λ,Si)=Mav(λ)+MS2S(λ,Si) (2)
應注意，如已經在上文所論述，標記變形效應MD取決於所使用之對準量測參數λ。
組合地，針對給定λ之基板變形SD及標記變形MD形成被表達為特定層L1之對準標記之相對於標稱或預期位置的位置偏差之對準資料：AL(L1,λ)=Sav+SS2S(Si)+Mav(λ)+MS2S(λ,Si) (3)
可針對S個基板之批量中之每一基板產生此對準資料。
基於根據方程式(3)之對準資料的至此層L1之對準將引入歸因於標記變形MD之影響之誤差，此係因為此標記變形MD並不表示基板之實際變形。
可注意，如所執行之對準量測通常針對每一對準標記及針對λ之每一值取決於對準標記是為一維(1D)對準標記抑或二維(2D)對準標記而提供一維或二維值。
每一量測值(1D或2D值)指示對準標記之經量測位置且事實上可具有4個貢獻或貢獻因數，如(例如)由方程式(3)所指示，該等貢獻或貢獻因數中之兩者表示虛擬變形。
因此，對準量測係由於歸因於標記變形之兩個因數(Mav(λ)及MS2S(λ,Si))而失真。
當可得到用於S個基板之集合之對準資料時，可針對每一對準標記及針對λ之每一值判定平均位置偏差。此等平均位置偏差AV_PD為前述靜態指紋之部分，且可被表達為基板變形SD與標記變形MD之可變部分之總和。
AV_PD(λ)=Mav(λ)+Sav (4)
對於給定對準資料集，可判定此平均位置偏差且自對準資料(方程式(3))減去此平均位置偏差以獲得前述動態或可變指紋或基板間位置偏差S2S_PD：S2S_PD(λ)=MS2S(λ,Si)+SS2S(Si) (5)
因此，此動態或可變指紋或基板間位置偏差構成前述可變資料 集，該等可變資料集可使用PCA、主成份分析或諸如ICA之另一盲源分離方法予以分析。
分析之目的應為將可變或動態指紋S2S_PD分解成貢獻本徵晶圓(EW)，特別是基板變形本徵晶圓(SDEW)及標記變形本徵晶圓(MDEW)。在使用如下假定的情況下進行此分析：可將基板之動態指紋描述為設備特定標記及可使用PCA而發現的基板變形模式或形狀(MDEW、SDEW)之線性加權組合。
因此，假定可將動態指紋之可變部分SS2S表達為基板變形本徵晶圓之線性加權組合：
藉以a及b為權重係數，C描述標記變形本徵晶圓(MDEW)對標記變形MD之可變部分之貢獻事實上取決於所應用對準量測參數λ。
就此而言，可注意，假定標記變形本徵晶圓MDEW具有特別是在對準量測參數λ包括量測光束之所應用波長時在第一原理中不受該參數影響的形狀或圖案MDEW。然而，應注意，該形狀或圖案可取決於量測光束之所應用偏振。應進一步注意，SDEW及MDEW兩者可經建構為正規化形狀。
如所提及，借助於PCA來處理表示針對複數個基板、針對複數個對準量測參數λ及針對每基板複數個對準標記而蒐集的分組成可變資料集之基板間位置偏差之動態指紋資料。應注意，可在執行PCA之前以不同方式將此動態指紋資料分組。
如所提及，當已執行對準量測時，每基板對準資料含有m×n個量測，m為基板上之對準標記之數目，n為所使用之對準量測參數之數目。
在經分組資料實施例中，將每基板動態指紋資料分組。因而， 當一批量含有S個基板時，存在可用於PCA之S個資料集。
在經分離資料實施例中，將每對準量測參數λ每基板之動態指紋資料進行分組。在此實施例中，對S×n個資料集執行PCA。
取決於獲得可變資料集之方式，此等可變資料集之尺寸或大小亦變化。相似地，本徵晶圓之尺寸亦變化。
圖6示意性地展示可如何將本徵晶圓設定尺寸之一些實施例。
在圖6中，元件符號600係指具有與圖5之資料集500相同之尺寸的資料結構，亦即，表示使用特定對準量測參數或特性而獲得的用於一特定基板之對準標記位置偏差之資料集。倘若將可變資料集解釋為具有與此等資料集500相同之尺寸，則可將本徵晶圓EW1解釋為具有相同尺寸。
倘若組合如圖5中所展示之一個以上資料集500(如在經分組資料實施例中)，則本徵晶圓之尺寸可對應於該等經組合或經分組資料集之尺寸。在圖6中，本徵晶圓EW2(例如)具有與(例如)源自使用4個不同對準量測參數或特性之對準量測的對準標記位置偏差之4個資料集之經組合或經分組集合相同的尺寸。在將在下文更詳細地解釋之又一實施例中，組合自對準量測導出之對準標記位置偏差與疊對量測資料或疊對資料。在此實施例中，亦可相應地調整本徵晶圓之尺寸。在圖6中，元件符號610係指具有與表示疊對量測之資料集相同之尺寸的資料結構。在圖6中，因此，本徵晶圓EW3具有相同於EW2與表示疊對量測之資料集之組合的尺寸。
在一實施例中，組合如自經執行之對準量測導出的動態或可變指紋或基板間位置偏差S2S_PD與疊對資料(OV)，亦即，表示對基板執行之疊對量測。
在此實施例中，假定對於所應用基板集合，已針對S個基板之集合之每一基板執行疊對量測。因此，基於對層L1執行之對準量測，假 定存在第二層L2，亦即，在層L1之頂部上曝光。層L2之此曝光暗示已執行層L1之特定模型化，亦即，已基於對層L1執行之對準量測而判定目標部分之位置。此模型化包括判定對準標記位置或位置偏差之步驟。因為可得到每對準標記多個偏離量測，所以需要作出此等量測之挑選或選擇或組合，以獲得可用以判定目標部分之位置之位置偏差。在本發明之涵義內，對準量測之此選擇或組合被稱作配方對準參數λrec。因此，λrec係指用於執行層L2相對於L1之對準程序之一或多個對準量測(使用一或多個不同對準量測參數λ來執行)的特定選擇或組合。一旦曝光此層L2(使用配方λrec)，就可藉由執行表達該層L2相對於層L1之對準之疊對量測來蒐集疊對資料。可展示出，當判定此等疊對量測之動態指紋(以相似於對準資料之動態指紋之方式)時，針對每一基板可得到之此可變疊對資料集可被認為對應於在配方對準參數λrec下獲取的標記變形MD之可變部分。
因而，可使疊對量測之動態指紋S2S_OV等於：
方程式(8)可被認為是影響本徵晶圓EW之約束或條件，亦即，標記變形本徵晶圓(MDEW)應使得如方程式(8)中所描述之加權組合引起疊對量測之動態指紋。以不同方式表達，當組合疊對資料之動態指紋與對準資料之動態指紋(亦即，自對準資料導出之可變資料集)時，獲得可變資料集之不同集合，其亦可經受諸如PCA或ICA之盲源分離方法。
在一實施例中，可藉由組合經分組資料實施例之可變資料集(例如，自如圖5中所展示之資料集510導出之可變資料集)與自疊對資料擷取之可變資料集(亦即，可變疊對資料集)而獲得此等經組合可變資料集。當(例如)使用PCA處理此等經組合可變資料集時而獲得之本徵晶圓因此將具有如圖6中所展示之本徵晶圓EW3之尺寸。
已觀測到，當對經組合對準及疊對資料集(方程式(5)及(8))執行PCA時，可獲得較穩固後果。
無關於應用哪一分組，PCA或其他盲源分離方法之後果為本徵晶圓EW之集合，亦即，可變資料集可分解成之主成份。
因而，可將特定基板之動態指紋S2S_PD描述為發現的本徵晶圓之加權組合(組合方程式(6)及(7))。
應注意，最初當已判定出本徵晶圓時，本徵晶圓EW是為標記變形本徵晶圓(MDEW)抑或基板變形本徵晶圓(SDEW)並不明確。
使此區分為基本的以實現對準資料之校正以便至少部分地縮減標記變形之效應。
本發明提議用以區分MDEW與SDEW之若干不同方式。
在一實施例中，分析依賴於標記變形MD相比於基板變形SD之前述屬性：如在取決於所應用對準量測參數λ之對準量測中觀測到的標記變形效應。因而，特定MDEW之貢獻或權重應隨對準量測參數λ而變化。可藉由以下實例而使此情形明確：假定將每對準量測參數λ之動態指紋資料分組；假定存在經應用之兩個參數λ1、λ2；假定存在兩個本徵晶圓EW(1)、EW(2)。
因此，基板Si之動態指紋在經分離資料實施例之狀況下含有兩個可變資料集S2S_PD(Si,λ1)、S2S_PD(Si,λ2)。
可將此等可變資料集中之每一者投影或映射至本徵晶圓上，亦即，將其描述為本徵晶圓之加權組合：S2S_PD(Si,λ1)=α1 x EW(1)+β1 x EW(2)；S2S_PD(Si,λ2)=α2 x EW(1)+β2 x EW(2)； (9)在使用(例如)最小平方擬合之任何擬合演算法的情況下，可判定權重係數α1、β1、α2、β2。
倘若α1=α2且β1≠β2，吾人可推斷出EW(1)高機率地為SDEW且EW(2)為MDEW，且反之亦然。
在另一實施例中，可應用圖案辨識以評估EW是為MDEW抑或SDEW。如以上所描述，如自PCA導出之變形圖案(實際或虛擬)可與對基板執行之程序相關聯。另外，如以上所描述，特定元件或工具影響基板之頂部層且因此影響形狀或對準標記為吾人所知。當此等元件之典型變形圖案為吾人所知時，可比較此等圖案與自PCA獲得之本徵晶圓，且當觀測到對應性時，本徵晶圓變形圖案可歸因於特定工具，且基於此，可判定本徵晶圓是為MDEW抑或SDEW。
在又一實施例中，可藉由考慮與疊對資料相關聯之本徵晶圓之部分來作出評估。如上文所解釋，在一實施例中，可藉由組合經分組資料實施例之可變資料集(例如，自如圖5中所展示之資料集510導出之可變資料集)與自疊對資料擷取之可變資料集而獲得用於統計分析之可變資料集。當(例如)使用PCA處理此等可變資料集時而獲得之本徵晶圓因此將具有如圖6中所展示之本徵晶圓EW3之尺寸。當獲得本徵晶圓之此集合時，與疊對資料(亦即，圖6之資料結構610中之資料)相關聯之本徵晶圓之部分之量值提供該本徵晶圓為MDEW或SDEW之指示。可將此情形理解如下：在考慮方程式(8)的情況下，吾人可推論出與疊對資料相關聯之可變資料集應被表達為與疊對資料(亦即，資料結構610)相關聯之MDEW本徵晶圓之部分之線性組合，且不存在基於SDEW本徵晶圓之對此可變資料集之貢獻。因而，當一特定本徵晶圓之資料結構610中之資料之量值為零或實質上零時，吾人可推斷出此本徵晶圓不貢獻於疊對資料之模型化，且因而，該特定本徵晶圓將為SDEW。
關於如以上所描述之分離資料實施例，值得注意的是，如應用於方程式(7)中之係數C可借助於諸如PCA之第二統計分析予以判定。 方程式(7)之係數C表達一特定MDEW如何貢獻於使用一特定對準量測參數λ而獲得的可變資料集。已觀測到，存在可藉由使用如作為輸入資料而導出的可變資料集及本徵晶圓執行一另外PCA而獲得的此等係數之較佳或最佳集合。因此，此另一PCA使能夠判定針對用於校準方法中之基板之批量之係數C的最佳值。
一旦已判定及細分本徵晶圓，則可應用此資訊以提供新或另外基板之改良之對準。
因此，根據本發明之一態樣，提供待藉由微影裝置執行之對準方法，該方法在一實施例中包含如下步驟：藉由微影裝置中之對準系統收納基板；對一或多個對準標記執行複數個對準標記位置量測，且將對準標記位置偏差判定為對準標記位置量測與標稱對準標記位置之間的差；藉由執行根據本發明特性化基板之集合之變形的方法來獲得本徵晶圓之集合；基於在執行根據本發明特性化基板之集合之變形的方法時導出的平均位置偏差來判定用於基板之可變位置偏差之集合；將基板之可變位置偏差之集合映射或擬合至本徵晶圓之集合，藉此獲得關於基板之可變位置偏差之集合的作為標記變形本徵晶圓之加權組合及基板變形本徵晶圓之加權組合的表達式；自可變位置偏差減去標記變形本徵晶圓之加權組合，藉此獲得該基板之實質上無標記變形誘發性效應之可變位置偏差之經修改集合；使用可變位置偏差之經修改集合來執行基板之對準。
根據實施例之對準方法利用所執行且引起本徵晶圓之集合的基板之集合之變形之特性化。
當需要將新基板對準時，可使用早先處理之基板之集合之平均或靜態指紋來判定此新基板之動態指紋(此動態指紋被稱作基板之可變位置偏差)。替代地，可使用早先處理之基板之集合或批量及新基板來判定新平均或靜態指紋。一旦已判定出新基板之動態指紋，就可使用本徵晶圓之集合來分析此動態指紋且將該動態指紋細分成基板變形部分(表示實際變形)及標記變形部分(表示表觀變形)，如(例如)由方程式(6)及(7)所表達。
當進行此操作時，可自動態指紋減去標記變形本徵晶圓之貢獻。
作為一替代例，可使用基板變形本徵晶圓之貢獻來代替動態指紋，因此亦獲得經校正對準資料以執行對準。在後一狀況下，因此將基板變形本徵晶圓之貢獻添加至靜態指紋。
在一實施例中，新近引入之基板及其對準資料(亦即，對準量測)可變成用以導出本徵晶圓之基板之集合之部分。
在此實施例中，實際上對包含在新基板之前可得到或處理之基板之集合以及新基板之一集合執行基板之集合之變形之特性化的方法。如由熟習此項技術者將確認，此實施例允許實質上遵循對靜態指紋之小變化。
在一實施例中，新基板可(例如)替換早先已經可得到的基板之集合中之一個基板，因此將集合中之基板之數目保持恆定。
在如以上所描述之實施例中，已評估對準量測且提議用以校正或改良此等量測之方法。詳言之，如所描述之方法使能夠更準確地判定對準標記之實際位置，藉此考量該對準標記之可能變形。
可指出，以相似方式，用以評估兩個連續層之間的疊對之標記亦可受影響。一般而言，因為疊對標記提供於基板上，所以其經受與對準標記所經受之程序相同的程序。可指出，疊對標記可(例如)提供 於切割道中或提供為晶粒內疊對標記。結果，以與上文關於對準量測所論述實質上相似之方式，疊對量測亦可受到此等標記變形影響。就此而言，可指出，已發現如由所應用疊對標記或標記之變形而造成的疊對量測之偏差取決於如在疊對量測期間所應用的量測參數。
根據本發明之一態樣，提供一度量衡系統，該度量衡系統經組態以使用疊對量測系統OMS而對基板執行疊對量測，藉以該疊對量測系統經組態以藉由將量測光束投影朝向疊對標記而量測在基板上之經提供有疊對標記之各種部位處在該基板上之連續層之間的疊對。根據本發明，如所應用之疊對量測系統OMS經組態以執行複數個不同疊對量測，藉此獲得用於所考慮之疊對標記之複數個疊對量測結果。在本發明之涵義內，對一特定疊對標記執行不同疊對量測意謂使用不同量測參數或特性來執行疊對量測，如所應用之該等不同量測參數或特性在本發明之涵義內被表示為參數λ之不同值。此等不同量測參數或特性λ1、λ2、λ3、…λi可(例如)包括使用不同光學屬性以執行疊對量測。作為一實例，如應用於根據本發明之度量衡系統中之疊對量測系統可包括：一疊對投影系統，其經組態以將具有不同特性或參數λ1、λ2、λ3、…λi之一或多個疊對量測光束投影至基板上之疊對標記位置上；及一偵測系統，其經組態以基於離開基板之一或多個反射光束而判定疊對量測結果。在如將在下文更詳細地解釋之一實施例中，疊對量測系統可經組態以導向實質上垂直於基板之表面之疊對量測光束且基於離開基板之經反射光束來評估疊對。詳言之，在一實施例中，可藉由考慮經反射疊對量測光束之+1反射階與-1反射階來評估兩個連續層之間的疊對。
圖7中示意性地說明如可使用疊對量測系統OMS而執行之疊對量測。
圖7之a示意性地展示基板700上之疊對標記之橫截面圖，該疊對 標記包含基板700之頂部層720上之第一圖案710及基板700之下部層740上之第二圖案730。當將量測光束750施加至疊對標記上時，可捕捉+1階反射光束及-1階反射光束(分別由箭頭752及754所指示)且評估該+1階反射光束與該-1階反射光束之強度。倘若圖案710及730兩者處於經對準位置，如圖7之a之橫截面圖中所展示，則強度之差應實質上等於零。倘若該等圖案相對於彼此而位移，如(例如)圖7之b中所說明，則可注意到由箭頭756所指示之+1反射階與由箭頭758所指示之-1反射階之間的強度之差。應注意，如所展示之箭頭之長度指示經反射光束之強度。基於此差，可判定兩個圖案之間的相對位移d，此位移特性化層720與740之間的疊對。
圖8示意性說明標記之變形對疊對量測之可能的效應。圖8示意性地展示基板800上之疊對標記之橫截面圖，該疊對標記包含基板800之頂部層820上之第一圖案810及基板800之下部層840上之第二圖案830，藉以第二圖案830不再對稱但具有某種類型之變形。在如所展示之實施例中，第二圖案830之側壁中之一者具有斜置表面835，或相似於圖4之(b)中所展示之對準標記400之側壁。應注意，亦可發生疊對標記之其他類型之變形且該等變形影響疊對量測，例如如圖4中所展示其他類型之變形。亦可指出，影響疊對量測之變形可發生於頂部層820中、發生於下部層840中或發生於此兩者中。圖8進一步展示兩個量測光束850.1及850.2(例如，具有不同量測特性或參數λ之量測光束)以及用於兩個量測光束之+1反射階及-1反射階之應用。更具體言之，經反射光束852.1表示自量測光束850.1之+1階反射光束、經反射光束854.1表示自量測光束850.1之-1階反射光束，而經反射光束852.2表示自量測光束850.2之+1階反射光束，且經反射光束854.2表示自量測光束850.2之-1階反射光束。
在檢測如所指示之經反射光束後，吾人隨即可注意到量測光束 850.1之+1階852.1與-1階854.1之間的強度(由圖中之箭頭之長度所指示)之差，而不管如下事實：第一圖案810與第二圖案830實質上對準。同時，實質上不存在量測光束850.2之+1階852.2與-1階854.2之間的強度(由圖中之箭頭之長度所指示)之差。因而，吾人可推斷出：量測光束850.2對如所描繪之變形835不敏感，而該變形835影響使用量測光束850.1進行之量測。因而，當將僅使用量測光束850.1來進行疊對量測時，此疊對量測將因此圖案830與810之間的疊對之錯誤判定。
在一實施例中，疊對量測系統可經組態以將不同疊對量測光束(亦即，具有不同特性或參數λ1、λ2、λ3、…λi之光束)順序地投影至具備疊對標記之基板上之特定位置上，以判定疊對量測結果。
在另一實施例中，可將複數個不同疊對量測光束組合成具有不同特性或參數λ1、λ2、λ3、…λi之一個量測光束，該量測光束經投影至基板上以判定疊對量測結果。在此實施例中，可有利的是安排離開基板之經反射光束在不同實例下到達偵測系統。為了實現此情形，可(例如)利用如(例如)以引用方式併入本文中之US 9,046,385中所描述之色散光纖。替代地，可將經反射量測光束(包括離開基板之複數個不同經反射量測光束)提供至一或多個濾光器以分離該等不同經反射量測光束且評估疊對。在本發明之涵義內，如由疊對系統應用之不同量測參數或特性λ1、λ2、λ3、…λi至少包括量測光束或所使用之量測光束之偏振之差或頻率或頻率含量之差。
鑒於以上情形，對於熟習此項技術者將顯而易見的是，可將藉由使用量測特性λ進行之量測而獲得之用於疊對OV之值書寫為：OV(λ)=OV 0+OV error (λ) (10)
其中：OV(λ)=如自量測導出之疊對量測結果；OV0=實際疊對值； OVerror(λ)=疊對誤差，亦即，並未由所考慮之疊對標記之實際相對位移造成之疊對量測之成份或部分。疊對誤差可(例如)由如所論述之疊對標記之變形造成，但亦可由所應用之層堆疊之變化造成。如所指示，疊對誤差OVerror(λ)被認為取決於(如圖8中所說明)所應用量測特性λ。
詳言之，每疊對配方λ(藉此以與上述對準配方相似之方式使用配方，例如，指定經施加量測光束之波長及/或偏振)之經量測疊對OV(λ)可分裂成「真實」或實際疊對，其無關於量測配方λ；及疊對誤差OV error (λ)，其在目標變形且取決於所應用量測配方λ時為非零。
自方程式(10)，由此可見，當疊對量測之間的差被認為真實或實際疊對時，OV0退出：OV(λ 1)-OV(λ 2)=OV col2col =OV error (λ 1)-OV error (λ 2)=OV error,col2col (11)
其中：λ1,λ2=所應用量測特性或參數或配方；OVcol2col=為當使用不同量測參數λ時所獲得的疊對之差之速記標記，當使用不同量測參數時其亦被稱作色彩間疊對差。(col2col被認為是不同色彩間，參看一實施例，藉以量測參數之不同值表示不同波長且因此表示不同顏色。)；OVerror,col2col=為用於使用不同量測特性(例如，不同顏色)所採取之量測之間的疊對誤差之差之速記標記。
基於方程式(11)，因此，吾人可推斷出OVcol2col可用以監視用於不同配方λ1、λ2之疊對標記不對稱性。
可進一步指出，如自以上關於對準標記變形之效應之實例亦將明確，疊對標記變形或不對稱性並不僅僅為變形之隨機圖案。實情為，因為此等變形係由基板經受之各種程序造成，所以可將基板之疊對標記或疊對目標變形描述為一或多個相異圖案之組合。如已經在上 文所描述，參看對準標記變形，基板經受之每一程序可造成基板整體上之變形、存在於基板上之標記之變形，或此兩者。如由特定程序造成之此等變形可具有特定形狀，如(例如)圖3中所說明。在上文給出之關於對準標記變形之實例中，使用主成份分析來判定此等特定形狀，該等形狀隨後被稱作「本徵晶圓」。
可指出，可以相似於獲得本徵晶圓之集合之方式處理基板集合之疊對資料，其表示由不同處理步驟造成之特定變形或變形形狀。
當判定此等本徵晶圓時，吾人可(例如)將疊對誤差更具體地描述為此等本徵晶圓之線性加權組合：OV error (λ)=a 1(λ)F 1+a 2(λ)F 2+... (12)
其中：α1,α2=配方相依權重因數；F1,F2=表示基板上之疊對標記變形之分佈的特定變形或變形形狀。如應用於方程式(12)中之變形形狀Fi並不描述基板整體上之變形，實情為，其為「目標變形指紋」，亦即，變形之指紋或分佈。
以相似方式，亦可將使用不同特性或配方λ進行之量測之間的疊對之差描述為在使用不同權重係數的情況下之相同變形形狀之線性加權組合：OV col2col =OV error,col2col =b 1 F 1+b 2 F 2+... (13)
其中b1,b2=針對每一色彩間組合(亦即，針對特性或配方λ之每一不同組合)而不同之權重係數。
提議無需判定方程式(12)及(13)之變形形狀Fi之替代途徑，而非為了獲得本徵晶圓或變形形狀且使用此等本徵晶圓或變形形狀以判定如由方程式(12)給出之疊對誤差而對如關於對準標記變形所描述的方程式之集合進行求解。
實情為，當組合方程式(11)及(13)時，可自該等方程式獲取變形形狀Fi，且可將用於一特定配方(亦即，如由疊對量測系統應用且被稱作記錄時程序或POR之特定配方)之疊對誤差書寫為色彩間疊對差值之線性加權組合，其限制條件為：可得到之量測特性λ之數目大於變形形狀Fi之數目。更具體而言：
其中：OVerror(POR)=記錄時程序配方下之疊對誤差；OVcol2col i=使用i個不同配方或特性λ而得到的不同色彩間疊對差或變化。
關於疊對之色彩間差OVcol2col i或疊對誤差之色彩間差OVerror,col2col，值得提及的是，存在用以界定彼等色彩間差之不同方式。
用以界定色彩間疊對差或變化之第一方式應為應用相似於方程式(11)之方程式，亦即，藉由獲取使用不同配方或特性λ而獲得之疊對量測之差。
當將得到三個特性λ1、λ2、λ3時，因此吾人可判定如下方程式作為色彩間疊對差：
替代地，吾人可將色彩對平均色彩差判定為在各別配方下採取之疊對量測與使用不同配方進行之平均疊對量測(被稱作colormeanOV)之間的差，作為色彩間疊對差。可將此色彩對平均色彩差公式化如下：
其中N λ 為用以執行疊對量測之量測特性之數目。
在考慮方程式(14)及考慮到可基於使用不同配方進行之疊對量測直接判定色彩間差(如由方程式(15)及(16)所指示)的情況下，吾人可確認：可在方程式(14)中之係數c為吾人所知時判定出OVerror(POR)。
在本發明之一實施例中，提議使用基板或晶圓之訓練集來判定係數c1、c2、…。另外，提議以於上文關於對準量測所描述相似之方式使用方程式(14)判定不同基板間(s2s)之疊對誤差變化。在基板之訓練集中，假定經量測疊對之s2s變化(亦即，基板間疊對差)受到度量衡不準確度支配，亦即，
其中：OVs2s=訓練集中之兩個基板之間的經量測疊對之差。
在使用此假定的情況下，可將方程式14重寫為：
現在因為可直接量測OVs2s及兩者或自對基板之訓練集執行之疊對量測判定OVs2s及兩者，所以可判定係數c1、c2、…。
在本發明之一實施例中，使用線性回歸來判定用於基板之訓練集之方程式之集合(18)。
因為如自方程式(18)明確地，僅校正與具有色彩間差之基板間變化相關之疊對基板間變化之部分，所以可部分地放寬方程式17之假定。
在本發明之一實施例中，因此提議具有以下步驟之方法：
- 對於基板之訓練集，使用不同配方或量測特性λ來執行疊對量測。
- 在使用疊對量測的情況下，可判定不同基板間之疊對變化OVs2s及具有色彩間疊對差之基板間變化。
- 在使用方程式(18)的情況下，吾人可接著將OVs2s表達為具有色彩間疊對差之基板間變化之加權線性組合且針對係數c1、c2對方程式之集合進行求解。
- 當判定出權重係數時，可使用該等權重係數以校正新基板之疊對誤差。在假定使用相同配方集合以對新基板執行疊對量測的情況下，方程式(18)使能夠使用可自該等量測判定出的具有色彩間差之基板間變化以及係數c1、c2、…來判定該新基板之基板間疊對誤差。
- 可接著藉由自經量測疊對減去所計算誤差來校正新基板之經量測疊對。藉此，經量測疊對之準確度可得以改良。更接近於實際或真實疊對OV0之此經校正疊對可接著用作對曝光基板之微影裝置之回饋。
關於以上內容，可指出，無論在何處參考基板間疊對差或如所量測之疊對之變化，此等變化可指不同基板間之經量測差或其可指相對於如遍及基板之集合(例如，訓練基板之集合)所量測之平均疊對之變化。就此而言，新基板之OVs2s因此可指該新基板之經量測疊對與(例如)遍及訓練基板之集合之平均疊對之間的差。
圖9中示意性地展示當描述所描述方法時之基板及資料的可能流程。圖9示意性地展示基板900之流程，基板例如，在例如蝕刻器或CMP之處理工具902中處理之訓練基板或生產基板。如藉由處理工具處理之基板910隨後藉由掃描器904或微影裝置處理，以將基板曝光至特定圖案。如藉由掃描器處理之基板920可接著藉由量測系統906處理，量測系統例如，經組態以使用多個不同配方或量測特性來量測疊對之量測系統。可接著將疊對量測940提供至計算平台908，計算平台908可併入於量測系統906中或為專用分離平台。在計算平台908中，疊對量測可(例如)用以在訓練基板之狀況下判定係數c1、c2或在生產 基板之狀況下判定基板之疊對誤差，以便校正疊對。基板950之經校正疊對可接著(例如)用於控制系統912中，控制系統912控制掃描器904之處理，如藉由控制資料960所指示。在將經校正疊對950用作回饋的情況下，可實現掃描器或微影裝置904之回饋控制。
基板之集合之疊對資料的上述處理可有利地應用於以下目的中之一或多者：
所提議方法可用以選擇最適當配方或量測特性。在此使用狀況下，吾人可(例如)判定關於基板之訓練集之經校正疊對且比較其與所有配方之量測結果。給出與經校正疊對最接近地匹配之量測結果之配方可用於未來量測。一旦已建立較佳配方，吾人可(例如)僅使用該較佳配方以(例如)使用如圖9中所展示之量測系統906來判定基板之疊對。替代地，吾人可選擇運用多個不同配方繼續量測疊對以便監視程序穩定性。
為了建立權重係數c1、c2，可(例如)利用元件疊對(例如，藉由SEM而量測)或表示疊對參考之良率量測(例如，藉由電量測)。倘若此等疊對參考可用於訓練基板，則不再需要方程式(17)之假定。
代替使用訓練基板之集合，可使用專用校準基板以判定權重係數c1、c2。在此實施例中，吾人可(例如)有意地使校準基板經受例如蝕刻器之處理工具之極端設定，以便誘發校準基板之比較高程序變化。使用此等基板可使能夠更準確地導出權重係數c1、c2。
在又一使用狀況下，藉由使用如應用於表達疊對誤差或更具體地表達疊對誤差之基板間可校正變化OVs2s之模型中之對準標記變形來進一步擴展該模型。本發明人已設計出，如(例如)上文所論述之對準標記變形亦可造成實際疊對OV0中之基板間可校正變化。因而，吾人可(例如)藉由(例如)使用量測特性集合之最佳加權來比較該等基板間可校正變化與基板間疊對來校正對準量測。此途徑在假定為 零之狀況下良好地起作用。在不等於零之實務狀況下，對準標記變形影響(其影響OV 0,s2s 且可藉由而量測)及疊對目標或標記變形影響(其影響且可藉由而量測)兩者可包括於模型化中且可將方程式18概括為：
其中：=對準量測AL之具有色彩間差之基板間變化，其可以與上文針對疊對量測所描述相似之方式自使用複數個配方或量測特性之實際對準量測而導出。
在方程式(19)中，係數d1、d2、…待用於校正對準標記變形影響，而係數c1、c2、…待用於校正疊對目標變形影響。
在使用訓練基板之集合之疊對量測及對準量測兩者的情況下，可判定係數d1、d2及係數c1、c2。就此而言，可指出，當及彼此獨立時最佳地執行此延伸之模型化。實務上，此為使用間接對準之狀況。即使在直接對準之狀況下，歸因於對準標記及疊對目標或標記之不同設計，對標記之處理效應可不同。
除了使用在疊對或對準量測中觀測到之色彩間差以外，(例如)自微影裝置中之線上度量衡感測器或離線度量衡系統獲得的不同量測特性之強度不對稱性量測可用以特性化基板間疊對誤差。
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，諸如製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「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)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。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，使得本文所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
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，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化元件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文所使用之術語「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，具有為或為約365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)；以及粒子束(諸如離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件(包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件)中之任一者或組合。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。
以上之描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

Claims (27)

  1. 一種特性化(characterizing)複數S個基板之一變形(deformation)之方法，每一基板包含複數m個對準標記(alignment marks)，該方法包含如下步驟：針對該複數S個基板中之每一基板；針對該複數S個基板中之該各別基板上之該複數m個對準標記中之每一者執行如下步驟；針對複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，使用該各別對準量測參數來量測該各別對準標記之一位置以便獲得關於該各別基板上之該各別對準標記之n個對準標記位置量測；針對該複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，將一位置偏差(positional deviation)判定為該n個對準標記位置量測與一標稱(nominal)對準標記位置之間的差，藉此獲得關於該各別基板之該各別對準標記之n個位置偏差；將該等位置偏差分組成複數個資料集；判定一平均資料集；自該複數個資料集中之每一者減去該平均資料集以獲得複數個可變資料集；對該等可變資料集執行諸如一主成份分析之一盲源分離(blind source separation)方法，藉此將該等可變資料集分解成表示該等可變資料集之主成份之本徵晶圓(eigenwafers)之一集合；將本徵晶圓之該集合細分成標記變形本徵晶圓之一集合及基板變形本徵晶圓之一集合。
  2. 如請求項1之方法，其中將該等位置偏差分組之該步驟包含：將每基板S及每對準量測參數之該等位置偏差分組成資料集，藉此獲得S×n個資料集，每一資料集包含m個位置偏差。
  3. 如請求項1之方法，其中將該等位置偏差分組之該步驟包含：將每基板S之該等位置偏差分組成資料集，藉此獲得S個資料集，每一資料集包含m×n個位置偏差。
  4. 如請求項2之方法，其中判定該平均資料集之該步驟包含：針對該複數S個基板上之該複數個對準標記m中之每一者及針對該複數n個不同對準量測參數λ中之每一者，將一平均位置偏差a(m,n)判定為該複數S個基板之對準標記之該集合中之該對準標記m針對對準標記之該集合中之每一者的該等位置偏差之一平均值。
  5. 如請求項4之方法，其中獲得該等可變資料集之該步驟包含：針對該複數個基板S中之該等基板中之每一者，針對該等對準標記位置量測中之每一者減去該各別平均位置偏差a(m,n)以針對該等基板中之每一者獲得m×n個可變位置偏差v(m,n)之該可變資料集。
  6. 如請求項5之方法，其中細分本徵晶圓之該集合之該步驟包含：將本徵晶圓之該集合映射至可變位置偏差v(m,λ)之一或多個集合上，藉此獲得該等本徵晶圓之一加權組合且評估該對準量測參數與該加權組合之間的一相關性。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中細分本徵晶圓之該集合之該步驟包含：對該等本徵晶圓執行一圖案辨識步驟，藉此比較該等本徵晶圓之一圖案與一或多個已知變形圖案。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：針對該複數S個基板中之每一者獲得一疊對資料集，該疊對資料集包含針對該複數S個基板上之一先前經曝光圖案之在複數個疊對量測位置處的疊對量測，藉以根據一對準量測參數λrec來執行用於該先前經曝光圖案之一對準程序；判定該複數S個基板之該疊對資料之一平均資料集；自該複數個疊對資料集中之每一者減去該平均資料集以獲得複數個可變疊對資料集；且藉以執行一盲源分離方法之該步驟包括根據該對準量測參數λrec來約束標記變形本徵晶圓之該集合之一加權組合以與該等可變疊對資料集匹配。
  9. 如請求項3之方法，其進一步包含：針對該複數S個基板中之每一者獲得一疊對資料集，該疊對資料集包含針對該複數S個基板上之一先前經曝光圖案之在複數個疊對量測位置處的疊對量測，藉以根據一對準量測參數λrec來執行用於該先前經曝光圖案之一對準程序；判定該複數S個基板之該疊對資料之一平均疊對資料集；自該複數個疊對資料集中之每一者減去該平均疊對資料集以獲得複數個可變疊對資料集；藉以執行該盲源分離方法之該步驟包含：組合每基板之該等可變資料集及該等可變疊對資料集以獲得經組合可變資料集且對該等經組合可變資料集執行該盲源分離方法，藉此將該等經組合可變資料集分解成表示該等經組合可變資料集之主成份之本徵晶圓之一集合。
  10. 如請求項9之方法，其中將本徵晶圓之該集合細分成標記變形本徵晶圓之一集合及基板變形本徵晶圓之一集合之該步驟包含：評估與該等可變疊對資料集相關聯的該等本徵晶圓之一部分之一量值。
  11. 一種用於一微影裝置之對準方法，該方法包含如下步驟：藉由該微影裝置中之一對準系統收納(receiving)一基板；對一或多個對準標記執行複數個對準標記位置量測，且將一對準標記位置偏差判定為該對準標記位置量測與一標稱對準標記位置之間的差；藉由執行如請求項1至10中任一項之方法來獲得本徵晶圓之一集合；基於在執行如請求項1至10中任一項之方法而導出的該等平均位置偏差來判定包含該基板之可變位置偏差之一可變資料集；將該可變資料集映射(mapping)至本徵晶圓之該集合，藉此獲得關於該可變資料集之作為該等標記變形本徵晶圓之一加權組合及該等基板變形本徵晶圓之一加權組合的一表達式；自該等可變位置偏差減去該等標記變形本徵晶圓之該加權組合，藉此獲得該基板之無標記變形誘發性效應(free of mark deformation induced effects)之可變位置偏差之一經修改集合；使用可變位置偏差之該經修改集合來執行該基板之一對準。
  12. 一種用於一微影裝置之對準方法，該方法包含如下步驟：藉由該微影裝置中之一對準系統收納一基板；對一或多個對準標記執行複數個對準標記位置量測；藉由執行如請求項1至10中任一項之方法來獲得本徵晶圓之一集合；基於在執行如請求項1至10中任一項之方法而導出的該等平均位置偏差來判定包含該基板之可變位置偏差之一可變資料集；將該可變資料集映射至本徵晶圓之該集合，藉此獲得關於該可變資料集之作為該等標記變形本徵晶圓之一加權組合及該等基板變形本徵晶圓之一加權組合的一表達式；將該等基板變形本徵晶圓之該加權組合用作可變位置偏差來執行該基板之一對準。
  13. 如請求項11或12之方法，其進一步包含：應用如在執行如請求項1至10中任一項之方法時所導出的該平均資料集以執行該對準。
  14. 如請求項11或12之方法，其進一步包含：基於該基板之該等平均位置偏差及該等對準標記位置偏差而判定一經修改平均資料集，且應用該經修改平均資料集以執行該對準。
  15. 如請求項11或12之方法，其進一步包含：針對該複數S個基板中之每一者獲得一疊對資料集，該疊對資料集包含針對該複數S個基板上之一先前經曝光圖案之在複數個疊對量測位置處的疊對量測，藉以根據一對準量測參數λrec來執行用於該先前經曝光圖案之一對準程序；判定該複數S個基板之該疊對資料之一平均疊對資料集；及在該對準之前應用該平均疊對資料集作為一回饋校正。
  16. 一種對準系統，其經組態以執行如請求項11至15中任一項之方法。
  17. 如請求項16之對準系統，其包含：一對準投影系統及一對準偵測系統，該對準偵測系統經組態以執行該等對準標記位置量測，該對準投影系統經組態以將具有n個不同對準量測參數λ之複數個對準光束投影至一基板上。
  18. 一種微影裝置，其包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一如請求項16或17之對準系統。
  19. 一種元件製造方法，其包含：藉由執行一如請求項11至15中任一項之對準方法來對準一基板之一目標部分與一經圖案化輻射光束；及將一經圖案化輻射光束投影至該基板之該目標部分上。
  20. 一種使用複數S個基板來特性化一疊對量測程序之方法，每一基板包含複數m個疊對目標，該方法包含如下步驟：針對該複數S個基板中之每一基板；針對該複數S個基板中之該各別基板上之該複數m個疊對目標中之每一者執行如下步驟：藉由針對複數n個不同疊對量測參數λ中之每一者使用該各別疊對量測參數來量測該各別疊對目標之一疊對以便獲得關於該各別基板上之該各別疊對目標之n個疊對目標量測來導出疊對量測之一集合；基於疊對量測之該集合，判定：疊對量測之該集合之基板間(substrate-to-substrate)疊對變化OVs2s；色彩間(color-to-color)疊對差，其係藉由組合使用不同疊對量測參數λ而獲得之疊對量測來判定；及具有該等色彩間差之基板間變化
    Figure TWI633401B_C0001
    ；將該等基板間疊對變化OVs2s表達為具有該等色彩間差之該等基板間變化
    Figure TWI633401B_C0002
    之一加權線性組合，以便獲得具有權重係數之方程式之一集合；針對該等權重係數對方程式之該集合進行求解。
  21. 如請求項20之方法，其中該等基板間變化表示關於自疊對量測之該集合導出的該複數S個基板之一平均疊對之變化。
  22. 如請求項20或21之方法，其中該等色彩間疊對差為關於該複數S個基板中之一基板之一平均疊對之疊對差。
  23. 如請求項20或21之方法，其進一步包含如下步驟：針對該複數S個基板獲得對準量測之一集合，該等對準量測係使用複數個不同量測特性而獲得；基於對準量測之該集合判定具有色彩間差之基板間變化
    Figure TWI633401B_C0003
    ；將該等基板間疊對變化OVs2s表達為具有該等色彩差之該等基板間變化
    Figure TWI633401B_C0004
    之一加權線性組合及具有色彩差之該等基板間變化
    Figure TWI633401B_C0005
    之一加權線性組合，以便獲得具有權重係數之方程式之該集合。
  24. 如請求項20或21之方法，其中使用多個線性回歸來對方程式之該集合進行求解。
  25. 一種判定用於一基板之一疊對誤差之方法，該方法包含如下步驟：針對該基板上之複數m個疊對目標中之每一者使用複數n個不同疊對量測參數來判定該各別疊對目標之一疊對，以便獲得對於該基板上之該各別疊對目標之n個疊對目標量測；針對該基板基於該等疊對目標量測判定具有色彩間差之基板間變化
    Figure TWI633401B_C0006
    ；使用如請求項20至24中任一項之方法來獲得權重係數之一集合；將用於該基板之一基板間疊對誤差判定為具有色彩間差之該等基板間變化
    Figure TWI633401B_C0007
    之使用該等權重係數之一加權組合。
  26. 一種疊對量測系統，其包含：一物件台，其經組態以支撐一基板；一疊對量測配置，其包含一投影系統及經組態以執行疊對量測之一偵測系統，該投影系統經組態以將具有n個不同對準量測參數λ之複數個疊對量測光束投影至該基板上之一目標部位上；一控制系統，其經組態以控制該疊對量測配置以執行如請求項20至25中任一項之方法。
  27. 一種微影裝置，其包含一如請求項26之疊對量測系統。
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