制造器件的方法与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月3日提交的美国申请62/774,480和于2019年3月6日提交的美国申请62/814,544的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本说明书涉及尤其是使用光刻过程来制造器件的方法，并且涉及制造过程的分析和控制。
背景技术：
持续地需要制造具有更小特征的器件，例如集成电路。集成电路和其他微型器件通常使用光学光刻术来制造，但是诸如压印光刻、电子束光刻和纳米级自组装等其他制造技术也是已知的。
技术实现要素：
当使用例如光刻术印刷图案时，可以改变曝光的一个或多个各种参数，例如聚焦和剂量，以影响印刷的图案的特性，诸如cd和cdu。类似地，过程步骤的一个或多个参数(例如，蚀刻时间)也可以变化。常规地，过程选配方案(其指定将在特定图案的曝光和后续过程步骤期间要使用的可控制参数的值)被优化以使产率最大化。产率通常定义为正确印刷的器件的比例。在某些情况下，曝光选配方案可以被优化以使产出(即，衬底的曝光速率)最大化。在某些情况下，曝光选配方案被优化以使过程窗口(即，一个或多个控制参数可以从其名义值变化同时仍获得有效曝光的公差)最大化。
然而，优化过程选配方案通常涉及各种经验法则或最佳实践，因为完全表征改变曝光和后续过程步骤的所有可变参数的影响涉及及其大量的试验曝光和测量或模拟。
需要用于优化和控制器件制造方法的改进方法。
根据一个实施例，提供了一种用于分析过程的方法，该方法包括：获得表示多个过程参数的值的期望分布的多维概率函数；获得将过程参数的值与过程的性能度量相关的性能函数；以及使用性能函数将多维概率函数映射到以过程参数作为自变量的性能概率函数。
根据一个实施例，提供了一种器件制造方法，该方法包括：曝光衬底上的辐射敏感层以在其中形成潜像；显影辐射敏感层以定影潜像；以及将定影图像转印到衬底上，其中曝光、显影和/或转印是使用通过上述方法确定的名义过程设置的集合来执行的。
根据一个实施例，提供了一种器件制造方法，该方法包括：曝光衬底上的辐射敏感层以在其中形成潜像；显影辐射敏感层以将潜像定影为显影图像；将定影图像转印到衬底上以形成器件特征或测量目标；测量潜像、显影图像、器件特征和/或测量目标的特性；以及使用根据上述方法确定的性能概率函数和所测量的特性来确定用于后续曝光、显影和/或转印步骤的过程设置。
根据一个实施例，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括指令，该指令在由一个或多个计算机和/或光刻工具执行时指示计算机和/或光刻工具执行本文中描述的方法。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考所附的示意图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1描绘了光刻单元；
图2描绘了光刻设备；
图3描绘了量测设备的示意性概图；
图4描绘了整体光刻方法；
图5描绘了在蚀刻步骤中改变蚀刻时间对临界尺寸(cd)的影响；
图6(a)、6(b)、6(c)和6(d)描绘了器件制造方法；
图7是示出在所制造的具有特定协方差矩阵的器件中的重叠和cd值的示例性多元正态分布的图；
图8是示出在示例性器件图案中的边缘位置误差(epe)、重叠(ovl)和cd之间的关系的图；
图9是示出在示例性器件图案中的三个不同cd处的边缘位置误差与重叠之间的关系的图；图中的线表示图8中的图的横截面；
图10至12是示出针对重叠与cd之间的不同相关量的在所制造的器件中的重叠和cd值的示例性多元正态分布的图；
图13是示出针对设定的重叠和cd分布之间的不同相关量的边缘位置误差的分布的图；
图14和15分别是针对平均cd和重叠的不同值的边缘位置误差的分布的图，其中个体事件的边缘位置误差<6nm的预测概率由fr(“失效率”)表示；
图16是作为聚焦和剂量的函数的器件失效率的图，其指示可行的过程窗口；
图17是示出所测量的器件失效率随重叠变化的图；
图18是根据本发明的实施例的确定过程窗口的方法的流程图；
图19是根据本发明的实施例的器件制造方法的流程图；
图20是根据本发明的实施例的器件制造方法的流程图；
图21是示出从合成数据中导出控制窗口的图；以及
图22是示出产率的假阳性和假阴性估计的分布的图。
具体实施方式
在图1中示意性地描绘了光刻单元。光刻单元是一种包括光刻设备(例如，如在图2中示意性地描绘的)、一个或多个衬底处理装置或设备、以及检查设备(例如，如在图3中示意性地描绘的)的集成系统。光刻单元可以被配置为执行整体光刻过程，其利用如图4中描绘的严格控制回路。光刻设备、光刻单元和整体光刻过程在下面描述。光刻设备、光刻单元和检查设备可以在根据本发明的实施例的器件制造方法中使用，这将在下面进一步描述。
图2示意性地描绘了光刻设备la。光刻设备la包括：照射系统(也称为照射器)il，其被配置为调节辐射束b(例如，uv辐射、duv辐射或euv辐射)；图案化装置支撑件(例如，掩模台)mt，其被构造为支撑图案化装置(例如，掩模)ma并且连接到第一定位器pm，该第一定位器pm被配置为根据某些参数准确地定位图案化装置ma；衬底支撑件(例如，晶片台)wt，其被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w并且连接到第二定位器pw，该第二定位器pw被配置为根据某些参数准确地定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)ps，其被配置为通过图案化装置ma将赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如，包括一个或多个管芯)上。
在操作中，照射系统il从辐射源so接收辐射束，例如，经由束传输系统bd。照射系统il可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电和/或其他类型的光学部件、或其任何组合，该光学部件用于引导、整形和/或控制辐射。照射器il可以用于调节辐射束b以使其在图案化装置ma的平面处在其横截面中具有期望的空间和角度强度分布。
本文中使用的术语“投影系统”ps应当广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射、反射、折反射、变形、磁性、电磁和/或静电光学系统、或其任何组合，该投影系统适用于所使用的曝光辐射和/或其他因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”ps同义。
光刻设备la可以是如下这样的类型：其中衬底的至少部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统ps与衬底w之间的空间，这也称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在美国专利第6,952,253号(其通过引用整体并入本文)中给出。
光刻设备la也可以是具有两个或更多个衬底支撑件wt(也称为“双台”)的类型。在这样的“多台”机器中，衬底支撑件wt可以并行使用，和/或用于准备衬底w的随后曝光的步骤可以在位于衬底支撑件wt之一上的衬底w上进行，而另一衬底支撑件wt上的另一衬底w用于在另一衬底w上曝光图案。
除了衬底支撑件wt，光刻设备la可以包括测量台。测量台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统ps的性质或辐射束b的性质。测量台可以容纳多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的一部分，例如投影系统ps的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件wt远离投影系统ps时，测量台可以在投影系统ps下方移动。
在操作中，辐射束b入射在图案化装置(例如，掩模)ma上，图案化装置ma被保持在支撑件mt上，并且通过存在于图案化装置ma上的图案(设计布局)被图案化。在穿过图案化装置ma之后，辐射束b穿过投影系统ps，该投影系统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和位置测量系统if，衬底支撑件wt可以被准确地移动，例如，以便将不同目标部分c定位在辐射束b的路径中的聚焦和对准位置处。类似地，第一定位器pm以及可能的另一位置传感器(在图1中未明确示出)可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位图案化装置ma。图案化装置ma和衬底w可以使用图案化装置对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准。尽管如图所示的衬底对准标记p1、p2占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记p1、p2位于目标部分c之间时，它们被称为划线对准标记。
如图1所示，光刻设备la可以形成光刻单元lc的一部分，该光刻单元lc有时也称为光刻胞或(光刻)簇，其通常还包括用于在衬底w上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些包括例如用于沉积抗蚀剂层的旋涂器sc、用于显影曝光抗蚀剂的显影剂de、冷却板ch和烘烤板bk，例如用于调节衬底的温度w，例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂。衬底处理器或机械手ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底w，在不同处理设备之间移动衬底w，并且将衬底w输送到光刻设备la的装载台lb。光刻单元中的装置(通常也统称为轨道)通常受轨道控制单元tcu的控制，轨道控制单元tcu本身可以由监督控制系统scs控制，scs也可以控制光刻设备la，例如经由光刻控制单元lacu。
为了使由光刻设备la曝光的衬底w被正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的一个或多个性质，诸如后续层之间的覆盖误差值、线厚度值、临界尺寸值(cd)等。为此，检查工具(未示出)可以被包括在光刻单元lc中。如果检测到误差，则例如可以对后续衬底的曝光或要对衬底w执行的其他过程步骤进行调节，尤其是在仍要曝光或处理同一批量或批次的其他衬底w之前进行检查的情况下。
检查设备(也可以称为量测设备)用于确定衬底w的一个或多个性质，尤其是确定不同衬底w的一个或多个性质的值如何变化或者与同一衬底w的不同层相关联的一个或多个性质的值如何在层之间变化。检查设备可以替代地被构造为识别衬底w上的缺陷，并且可以例如是光刻单元lc的一部分，或者可以被集成到光刻设备la中，或者甚至可以是独立装置。检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)、半潜像(在曝光后烘烤步骤peb之后在抗蚀剂层中的图像)或显影抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的已曝光或未曝光部分已经除去)或甚至蚀刻图像(在诸如蚀刻等图案转印步骤之后)上的一个或多个性质。
检查工具通常被称为量测工具。用于进行这种测量的不同类型的量测工具是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具。散射仪是一种可以通过以下方式来测量光刻过程的参数的多功能仪器：在散射仪的物镜的光瞳或共轭平面上安装传感器，测量通常称为基于光瞳的测量，或者在像平面或与像平面共轭的平面中安装传感器，在这种情况下，这些测量通常称为基于图像或场的测量。这样的散射仪和相关联的测量技术在美国专利申请公开号us2010-0328655、us2011-102753、us2012-0044470、us2011-0249244和us2011-0026032以及欧洲专利申请公开号ep1628164中有进一步描述。前述专利申请出版物中的每个通过引用整体并入本文。前述散射仪可以使用来自软x射线的辐射以及可见到近ir波长范围的辐射来测量光栅。
在一个实施例中，散射仪是角度分辨散射仪。在这样的散射仪中，可以将重构方法应用于所测量的信号以重构或计算周期性结构或光栅的一个或多个性质。例如，这种重构可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较来进行。调节数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从实际目标观察到的衍射图案。
在一个实施例中，散射仪是光谱散射仪。在这样的光谱散射仪中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，并且来自目标的反射或散射辐射被引导到光谱仪检测器，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度的测量)。根据该数据，可以重构产生检测到的光谱的目标的结构或轮廓，例如，通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟光谱库进行比较。
在一个实施例中，散射仪是椭偏散射仪。椭偏散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的一个或多个参数。这样的量测设备通过使用例如在量测设备的照射部分中的一个或多个适当偏振滤光器来发射偏振辐射(诸如线性、圆形或椭圆偏振)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有椭偏散射仪的各种实施例在美国专利申请公开号us2007/0296960、us2008/0198380、us2009/0168062、us2010/0007863、us2011/0032500、us2011/0102793、us2011/0188020、us2012/0044495、us2013/0162996和us2013/0308142(其每个通过引用整体并入本文)中有描述。
在一个实施例中，散射仪适于通过测量反射光谱和/或检测配置的不对称性来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠，该不对称性与重叠程度有关。这两个(通常重叠的)光栅结构可以被应用在两个不同层(不一定是连续层)中，并且可以被形成在衬底上的大致相同的位置处。散射仪可以具有例如在欧洲专利申请公开号ep1,628,164(其通过引用整体并入本文)中描述的对称检测配置，使得任何不对称性都明显可区分。这提供了一种测量光栅中的未对准的简单方法。通过周期性结构的不对称性来测量包含周期性结构作为目标的两层之间的重叠误差的其他示例可以在pct专利申请公开号wo2011/012624和美国专利申请公开号us2016/0161863(其每个通过引用整体并入本文)中找到。
其他感兴趣参数可以是聚焦和剂量。如美国专利申请公开号us2011/0249244(其通过引用整体并入本文)中所述，聚焦和剂量可以通过散射测定法(或替代地通过扫描电子显微镜法)同时确定。可以使用单一结构，该单一结构对于聚焦能量矩阵(fem——也称为聚焦曝光矩阵)中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量的独特组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些独特组合可用，则可以从这些测量中唯一确定聚焦和剂量值。
量测目标可以是复合光栅的集合体，其通过光刻过程形成，主要在抗蚀剂中形成，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。通常，光栅中的结构的节距和线宽强烈地依赖于测量光学元件(特别是光学元件的数值孔径(na))，以便能够捕获来自量测目标的衍射级。如前所述，衍射信号可以用于确定两层之间的偏移(也称为“覆盖”)，或可以用于重构由光刻过程产生的原始光栅的至少部分。该重构可以用于提供光刻过程的质量的指导，并且可以用于控制光刻过程的至少部分。目标可以具有较小的子分段，该子分段被配置为模仿目标中的设计布局的功能部分的尺寸。由于这种分段，目标将表现得与设计布局的功能部分更加相似，从而使得整个过程参数测量更好地类似于设计布局的功能部分。目标可以在欠填充模式或过填充模式下测量。在欠填充模式下，测量束生成小于整个目标的光斑。在过填充模式下，测量束生成大于整个目标的光斑。在这种过填充模式下，也可以同时测量不同目标，从而同时确定不同过程参数。
使用特定目标的光刻参数的总体测量质量至少部分由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或多个参数、所测量的一个或多个图案的一个或多个参数或这两者。例如，如果在衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的取向等。用于选择测量选配方案的标准之一例如可以是测量参数之一对处理变化的敏感度。更多示例在美国专利申请公开号us2016/0161863和us2016/0370717(其每个通过引用整体并入本文)中有描述。
典型地，光刻设备la中的图案化过程是处理中的重要步骤，并且涉及在衬底w上进行结构的高准确性的尺寸设置和放置。为了帮助确保这种高准确性，可以在控制环境中组合三个系统，如图4所示。这些系统之一是(虚拟)连接到量测工具met(第二系统)和计算机系统cl(第三系统)的光刻设备la。这样的控制环境的目的是优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口并且提供严格控制回路，以帮助确保由光刻设备la执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口定义了一系列过程参数(例如，剂量、聚焦、覆盖)，在该系列过程参数范围内，特定制造过程会产生定义的结果(例如，功能性半导体器件)，通常在该系列过程参数范围内允许光刻过程或图案化过程中的过程参数发生改变。
计算机系统cl可以使用待图案化的设计布局(的一部分)来预测要使用哪种分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算以确定哪个图案化装置(例如，掩模)布局和光刻设备设置可以实现图案化过程的较大或最大总体过程窗口(在图3中由第一标度sc1的双箭头表示)。通常，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备la的图案化可能性。计算机系统cl还可以用于检测光刻设备la当前正在过程窗口内的哪个位置操作(例如，使用来自量测工具met的输入)，以便预测是否由于例如次最佳处理而可能存在缺陷(在图3中由第二标度sc2的指向“0”的箭头表示)。
量测工具met可以向计算机系统cl提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备la提供反馈以识别可能的漂移，例如，在光刻设备la的校准状态下(在图3中由第三标度sc3的多个箭头表示)。
图3描绘了量测设备302的示意图，其中波长范围从0.1nm到100nm的辐射可以用于测量衬底上的结构的一个或多个参数。图3中呈现的量测设备302适合于软x射线(sxr)或euv域。
仅作为示例，图3示出了量测设备302的示意性物理布置，该量测设备302包括使用euv和/或sxr辐射的光谱散射仪。替代形式的检查设备可以以角度分辨散射仪的形式来提供。
检查设备302包括辐射源310、照射系统312、衬底支撑件316、检测系统318、398和量测处理单元(mpu)320。
在该示例中，源310包括基于高谐波生成(hhg)技术的euv或软x射线辐射的发生器。hhg源的替代方案是放电产生等离子体(dpp)源、自由电子激光(fel)源、逆康普顿散射(ics)源或紧凑型同步加速器。hhg源从美国科罗拉多州博尔德的kmlabs可获得。辐射源的主要部件是驱动激光器330、las和hhg气体单元332(hhg)。气体供应装置334(gs)将合适的气体供应给气体单元，在此气体可以通过电源336被可选地电离。驱动激光器300可以是例如带有光放大器的基于光纤的激光器，其根据需要产生红外辐射脉冲，每个脉冲持续时间可以少于1ns(1纳秒)，脉冲重复频率高达几兆赫。红外辐射的波长可以例如在1μm(1微米)的范围内。激光脉冲作为第一辐射束340被传输到hhg气体单元332，在此，在气体中，一部分辐射被转换为比第一辐射高的频率，以形成包括一个或多个期望波长的相干第二辐射的束342。
第二辐射可以包含多个波长。如果辐射是单色的，则可以简化测量计算(例如，重构感兴趣结构)。气体单元332内的气体的体积限定了hhg空间，但是该空间不需要被完全封闭并且可以使用气体的流动来代替静态体积。该气体可以是例如稀有气体，诸如氖气(ne)或氩气(ar)。可以使用n2、o2、he、kr、xe气体或其混合物(包括ne或ar)。这些都是设计选择的问题，并且甚至可能是同一设备内的可选择的选项。例如，当对不同材料的结构成像时，不同波长将提供不同级别的对比度。为了检查金属结构或硅结构，例如，可以选择与用于对(碳基)抗蚀剂的特征进行成像或用于检测这种不同材料的污染的波长不同的波长。可以提供一个或多个过滤装置344。例如，诸如铝(al)的薄膜等过滤器可以用于阻止基本ir辐射进一步进入检查设备。可以提供光栅(未示出)以从在气体单元中生成的波长中选择一个或多个特定谐波波长。部分或全部光路可以被包含在真空环境中，请注意，当在空气中行进时，euv和sxr辐射会被吸收。辐射源310和照射光学元件312的各种部件可以是可调节的，以在同一装置内实现不同量测“选配方案”。例如，可以使不同波长和/或偏振成为可选择的。
取决于被检查结构的材料，不同波长可以提供期望水平的进入下层中的渗透。为了解决最小器件特征和最小器件特征中的缺陷，则短波长可能是优选的。例如，可以选择在1-20nm范围内或可选地在1-10nm范围内或可选地在10-20nm范围内的一个或多个波长。短于5nm的波长在反射离开半导体制造中通常感兴趣的材料时临界角非常低。因此，选择大于5nm的波长将以较高入射角提供更强信号。另一方面，如果检查任务是检测某种材料的存在(例如，检测污染)，则长达50nm的波长可能会有用。
过滤后的束342从辐射源310进入检查室350，在检查室350中，由衬底支撑件316将包括感兴趣结构的衬底w保持在测量位置以进行检查。感兴趣结构被标记为t。通过真空泵352(vac)将检查室350内的压力保持在真空附近，这样，例如euv或sxr辐射就可以通过聚焦系统而不会受到不适当的衰减。照射系统312具有将辐射聚焦到聚焦束356中的功能，并且可以包括例如二维曲面镜或一系列一维曲面镜，如美国专利申请公开号us2017/0184981(其通过引用整体并入本文)中描述的。当投影到感兴趣结构上时，执行聚焦以获得直径小于约10μm的圆形或椭圆形光斑s。这可以通过将源直接成像到像平面上或通过将源所照射的小孔径成像到像平面上来实现。衬底支撑件316包括例如x-y-z平移台和旋转台，通过它们可以将衬底w的任何部分以期望取向带到束的焦点。因此，在感兴趣结构上形成了辐射光斑s。替代地或另外地，衬底支撑件316包括例如倾斜台，该倾斜台可以使衬底w倾斜一定角度以控制聚焦束在感兴趣结构t上的入射角。
可选地，照射系统312向参考检测器314提供参考辐射束，参考检测器314可以被配置为测量滤波束342中不同波长的光谱和/或强度。参考检测器314可以被配置为生成被提供给量测处理单元320的信号315，并且可以包括关于滤波束342的光谱和/或滤波束中不同波长的强度的信息。
反射辐射360被检测器318捕获，并且光谱382被提供给处理单元320以用于计算目标结构t的性质。照射系统312和检测系统318因此形成检查设备。该检查设备可以包括在美国专利申请公开号2016/282282(其通过引用整体并入本文)中描述的软x射线和/或euv光谱反射仪。
如果目标t具有一定的周期性，则聚焦束356的辐射也可能被部分衍射。衍射辐射397相对于入射角和反射辐射360以明确限定的角度遵循另一路径。在图3中，所绘制的衍射辐射397以示意性方式绘制，并且衍射辐射397可以遵循除了所绘制的路径之外的很多其他路径。检查设备302还可以包括一个或多个另外的检测系统398，该检测系统398检测和/或成像衍射辐射397的至少部分。在图3中，绘制了单个另外的检测系统398，但是检查设备302的实施例可以包括多个另外的检测系统398，该检测系统398布置在不同位置以检测和/或成像在多个衍射方向上的衍射辐射397。换言之，入射到目标t上的聚焦辐射束的(较高)衍射级由一个或多个另外的检测系统398检测和/或成像。一个或多个检测系统398生成被提供给量测处理单元320的信号399。信号399可以包括衍射辐射397的信息，和/或可以包括从衍射辐射397获得的图像。
为了帮助光斑s与期望的产品结构对准和聚焦，检查设备302可以提供在量测处理器320的控制下使用辅助辐射的辅助光学元件。量测处理器320还可以与位置控制器372通信，位置控制器372操作平移台、旋转台和/或倾斜台。处理器320经由一个或多个传感器接收关于衬底的位置和取向的高度准确的反馈。一个或多个传感器374可以包括例如一个或多个干涉仪或编码器，该干涉仪或编码器可以以皮米(pm)范围内的准确度测量衬底支撑件316的位置。在检查设备302的操作中，由检测系统318捕获的光谱数据382被传送到量测处理单元320。
在一个实施例中，检查设备以任何合适的入射角(例如，法线入射、接近垂直入射或掠射入射)使用软x射线和/或euv辐射，例如，以执行基于衍射的不对称性测量。入射角也可以在20至40度的范围内，例如，30度。
可以在混合量测系统中提供检查设备。要测量的性能参数可以包括重叠(ovl、ov)、临界尺寸(cd)、通孔接触着陆(cd和ovl的组合)和/或cd均匀性(cdu)。测量技术可以包括相干衍射成像(cdi)和分辨率覆盖(aro)量测。
软x射线和/或euv辐射可以例如具有小于100nm的波长，例如，使用在5-30nm范围内或可选地在10nm至20nm范围内的辐射。辐射的特征可以是窄带或宽带。辐射可以在特定波长带中具有离散峰值，或者可以具有更连续的特征。
检查设备302可以用于测量在光刻单元内处理过的抗蚀剂材料内的结构(例如，在显影检查(adi)之后)，和/或可以用于在结构已经形成在较硬材料中之后(例如，在蚀刻检查(aei)之后)测量结构。例如，在通过显影设备、蚀刻设备、退火设备和/或其他设备(包括薄层沉积和离子注入(掺杂)设备)对衬底进行处理之后，可以使用检查设备302对衬底进行检查。
当开发用于使用光刻过程来形成器件的一个或多个层的新工艺时，必须进行大量工作来确定用于曝光的适当设置(例如，聚焦和剂量)以及用于后续过程步骤的适当设置(例如，蚀刻时间和沉积厚度)。在开发工艺时的共同目标是提高或最大化工艺的产率，即，达到规格要求的制造器件的比例。用于特定层的过程可以通过以下方式来改进或优化：参考与产率最密切相关的特定性能度量(例如，边缘位置误差(epe))并且参考对器件的正常运行具有重要意义或至关重要的特定特征。
这样的性能度量可以与印刷在衬底上的图案的一个或多个其他特性有关。例如，边缘位置误差与临界尺寸(cd)以及重叠(图案位置误差)有关。cd以及重叠受一个或多个工具控制参数(例如，剂量和/或聚焦)的影响。因此，当在每个衬底上以及在多个衬底上多次印刷图案或特征时，一个或多个特性的实际值将分布在相应目标值周围。一个或多个工具控制参数通常表现出很强的相关性。例如，衬底的边缘通常不以与衬底的中心相同的力被夹紧到衬底支架，从而导致衬底弯曲。光刻设备可以尝试使用会留下明显的残留误差的聚焦控制回路来补偿这一点。换言之，在衬底的边缘处可能存在明显的聚焦误差。该聚焦误差导致cd误差。此外，投影系统的非远心性意味着聚焦误差也可能导致重叠误差。
另外，转印到抗蚀剂的几何形状的进一步处理通常是非线性的，例如，借助于蚀刻加载、沉积的非保形行为和/或化学机械抛光中的凹陷，这取决于例如图案的局部密度。一个或多个参数(例如，cd和重叠)的测量值之间的强相关性，以及朝向器件的产率实际感兴趣的几何形状的非线性传递都会导致非正态分布。
典型的制造器件具有大量的几何特征(>109)。如果一项重要特征失效，则器件将发生故障。因此，期望测量和检查非常多的特征，以帮助确保光刻和处理设备的适当设置(ovl、cd、蚀刻时间等)被充分优化以实现良好产率。
因此，为了完全确定一个或多个过程设置的变化对产率的影响，需要进行大量测试和测量。因此，期望有一种优化光刻过程的更好方法，例如该方法需要较少的时间和劳动和/或提供改进的结果。
因此，本发明的实施例提供了方法2100，如图18所示，该方法2100用于分析过程，例如，以使得过程得以改进或优化，或者用于生产中的过程控制。该方法包括获得2101多维概率密度函数(作为多维概率函数的示例)，该多维概率密度函数表示多个过程参数的值的期望分布。过程参数可以是过程设置，即，应用到过程工具的控制值，诸如聚焦或剂量、或图案的特性，例如cd，该控制值是稳定的并且由一个或多个过程设置控制。诸如cd等特性以稳定方式与聚焦和剂量相关，使得考虑cd的分布而不是基础的一个或多个过程设置可以简化本文中描述的方法。过程参数的值可以在一个或多个衬底上直接测量，并且使用适合分布类型的模型。例如，可以使用多元正态分布拟合这些值：
其中变量具有特定相关性，该相关性可以通过其无偏估计器通过衬底上的个体参数的测量来确定：
∑xy＝sumij(xi-mean(x))*(yj-mean(y))/sqrt(n-1)(2)
其中n是测量次数。然后，这些将填充之前描述的协方差矩阵西伽马(sigma)。
通过在暴光矩阵中应用基于缺陷的过程窗口方法(例如，聚焦层1-剂量层1-ovl-聚焦层2-剂量层2)，不仅可以考虑工具尺度(约mm2及更大)上发生的变化，而且还可以考虑局部尺度上的过程参数分布的变化(特征-特征)。
该方法还包括获得2102性能函数，该性能函数将过程参数的值与过程的性能度量相关。性能函数在本文中可以被称为传递函数或传递曲线。然后，性能函数用于将个体工具参数的概率密度函数映射2103到以过程参数作为自变量的性能概率函数。然后，可以使用性能概率函数来分析2104该过程，例如，以针对过程参数的给定值的集来确定制造器件正常运行的可能性。可以认为正确运行的概率等同于性能度量在期望极限内的概率，例如，器件的epe值小于6nm。
本发明的实施例是有利的，因为用于获得概率密度函数和性能函数的测量和/或模拟比用于直接获得将过程参数链接到产率的函数的测量和/或模拟少。为了使与产率相关的全部分配函数合格(特别是尾部行为)，需要进行大量测量(例如，在典型设备中约为109)。如果传递曲线或一个参数发生变化，则有必要重做全部资格检查。工具参数(ovl/cd)可以以比光刻设备中的产出限制更高的产出(例如，需要tem)来测量，并且工具参数的分布类型通常表现得更好，即，需要较少参数来建模。
期望过程参数基于过程参数的值如何分布来选择，例如，根据其相关联的统计分布的某个特性。例如，该特性基于与正态分布(有时称为高斯分布)的相似度。正态分布可以使用比其他分布更少的数据点来表征(即，确定均值和方差)。正态分布通常可以使用102到104次测量来充分表征，而为了通过直接测量关键性能度量来准确预测10-6量级的失效率，将需要109量级的测量。如果感兴趣参数不具有正态分布，则可以识别具有正态分布并且可以替代使用的一个或多个基础参数。替代地，可以依赖于光刻和处理设备经常测量的参数，并且直接使用其分布。
在一个实施例中，所选择的过程参数至少部分相关。过程参数之间的相关性可能会对失效率产生重大影响，因此需要适当考虑它。选择相关过程参数可以提高结果的准确性，而无需增加测量次数。
本发明的实施例提供了特别的优点，其中性能函数是非线性的，例如，边缘位置误差。当性能函数是非线性的时，条件的微小变化会导致失效率的极大变化。因此，用于表征过程的常规技术涉及大量测量，特别是在性能函数的非线性位置并非公知的情况下。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括识别性能概率函数满足标准(例如，失效率低于所选择的阈值)的过程参数值的子空间，例如，过程参数的一个或多个范围。取决于所选择的过程参数，子空间(由一个或多个范围定义，其定义嵌入在由与个体过程参数相关联的尺寸产生的空间内的封闭空间)可以是过程窗口，或者可以允许导出过程窗口。因此，用于落在子空间内的光刻过程的名义过程设置的集合可以手动或自动选择，以用于器件制造方法。
本发明的实施例可以在方法2200中用于过程验证，如图19所示。首先，获得2201初始选配方案。曝光和测量2202或模拟(测试)衬底。如上所述，分析2203测量或模拟结果以得出性能概率函数和可选的过程窗口。如果分析表明选配方案存在缺陷，例如，过程窗口不足，则改进2204选配方案。可以根据需要重复步骤2202和2203，直到过程令人满意。暴露2205生产衬底。
在本发明的实施例中，性能概率函数可以在如图20所示的用于过程控制的方法2300中使用。曝光2301衬底并且可选地处理衬底，以将在曝光步骤中形成的图案转印到衬底(衬底的一层)中。然后，选自以下至少之一的特性被测量2302：潜像、显影图像、器件特征和/或测量目标。如上所述确定的性能概率函数和所测量的特性可以用于确定2303用于后续曝光、显影或转印步骤2304的过程设置。例如，如果cd或重叠测量表明衬底位于过程窗口的边缘附近，则可以对蚀刻时间进行补偿性调节，或者选择更可靠的蚀刻工具。替代地，如果分析2303表明失效的概率太高，则可以对衬底进行重新加工2305。以这种方式，可以减少废品率和返工率，从而提高产率。
本发明的实施例可以体现在包括指令的计算机程序中，该指令在由一个或多个光刻工具执行时指示光刻工具执行上述方法的全部或一部分。该方法的步骤可以在集成在光刻设备和/或其他工具(诸如量测工具或处理工具)中的计算机中或在单独的计算系统中执行。
下面将参考示例性器件图案进一步描述本发明的实施例，但是将容易理解，本发明的原理同样适用于其他图案。
图5是非线性传递函数的示例。在上面的图中，在两层(例如，抗蚀剂和下面的硬掩模，在进一步处理之前，图案最初被转印到该硬掩模上)的界面处测量的底部cd被示出为蚀刻时间的函数。在下面的图中，在下面的硬掩模中测量的cd被示出为在抗蚀剂中测得的cd的函数。可以看出，界面处的cd具有很强的非线性特性：在蚀刻时间达到一定水平之前一直可以忽略不计，然后在稳定之前迅速上升。另外，在蚀刻之后，界面处的cd与下面的硬掩模的cd之间的关系是非线性的，从而影响抗蚀剂中的cd的过程设置与下面的硬掩模中的cd之间的关系是复杂的。
非线性过程的另一示例在图6(a)至(d)中示出。图6(a)示出了需要通过通孔603彼此连接的两个金属线(上601、下602)。在该示例中，通过双大马士革工艺流程，通孔603的y方向相对于上线601自对准。在水平/x方向上的通孔603的底部不与通孔自对准，而是具有一定的设计锥度，如图6(b)所示。与相邻线相比，通孔603的底部应当具有最小间隔(epe)，以避免短路或电迁移相关可靠性问题。图6(c)是针对不同δcd值的epe随ovl变化的关系图，其表明最小距离(epe)是cd和ovl两者的非线性函数，这是由于蚀刻加载和相关通孔扣接(蚀刻趋向于下面的层中最接近的线的吸引)。图6(d)是针对不同cd和ovl值的概率密度随epe变化的关系图，其表明，即使对于整个衬底上呈正态分布的ovl和cd分布，最终epe分布也取决于传递函数的性质以及两个参数之间的相关性。
为了解决这些问题，本发明的实施例提供了一种用于完全表征多维窗口并且减少或最小化所涉及的测量的过程。
在图7至9中描绘了该实施例的基本步骤。代替直接测量epe分布，测量过程参数(也可以称为输入参数)的变化。已知是稳定的或可以被控制并且理想地呈正态分布的输入参数被选择以限制所涉及的测量次数。如果感兴趣参数不是正态分布的(例如，euv本地cdu)，则期望选择正态分布的基础参数以限制测量次数。正态分布通常涉及大约100到10,000次测量以估计平均参数和良好程度的变化。例如，考虑使用cd-sem工具测量cd。尽管很多参数可以提高准确性，但仅考虑平均cd及其变化的可重复性，即，按3-西伽马变化分类的本地cdu。目前，随机行为通常具有约3nm的3-西伽马局部cd误差。为了在cd中获得0.1nm的3-西伽马可重复性，大约需要进行1000次测量：3/sqrt(1000)～0.1nm。本地cd的可重复性是3/sqrt(2×1000)。测量次数通常可以在一个图像中捕获，但是表征尾部行为将需要更多的数量级(例如，109次测量以预测10-6范围内的失效率行为，可靠性约为5-西伽马)。
图7描绘了以测量为特征的过程参数(cd对ovl)变化的示例。也可以使用设定变化，该变化可以包括参数之间的测量的或已知的相关性，尤其是在要使用模拟的情况下。
限制产率的构建体的传递函数被测量(例如，其敏感度矩阵)或被模拟。这可以在设定获取(set-get)实验期间使用参考cd和ovl测量对名义参数来进行。图8描绘了所选择的过程参数与临界产率限制参数(例如，通孔的底部epe)之间的传递函数。针对每个测量可以使用不同量测工具(例如，用于ovl的光学测量工具(例如，使用uv辐射)、用于cd的扫描电子显微镜型工具(sem)、用于epe底部的透射电子显微镜型工具(tem))。图9是在示例性器件图案中epe、重叠和cd之间的关系的另一描绘。应当注意，传递函数和输入参数的分布的测量可以按顺序或并行进行。
与故障模式相对应的相关尺寸的单独测量使得可以估计该参数的分布。实际上，测量可以使用多种技术来进行，例如：
·tem或x截面sem，其通常是用于处理工具的默认量测。
·高压sem(例如，hminanoscan工具)。
·轮廓测定法(例如，用于测量沉积物的合格性)
·光学cd重构，例如，散射法。
基于过程(输入)参数的分布函数和传递函数，可以计算多维性能概率函数，其指示作为过程参数的名义值的函数的过程的成功(或失效)的概率。例如，对于两个参数cd和ovl，性能概率函数可以由下式给出：
pdfepeδepe＝∑f(cd，ovl)＝epepdfcd，ovlδcdδovl(3)
对于给定接合概率函数，可以使用多种数值方法来估计epe的概率密度。例如，一种用于预测值为epe的pdfepe(epe)的方法是求解ovl、cd＝f-1(epe-depe/2)和ovl、cd＝f-1(epe+depe/2)之间的底层区域的反方程，然后对该区域中的离散联合概率函数求和。
性能概率函数可以针对不同名义参数来估计，例如cd、ovl、沉积厚度、蚀刻时间、一个或多个cmp设置等的期望值。性能概率函数可以被导出为两个以上的过程参数的函数。一个优点是，在有改变时涉及的测量次数将大大减少。例如，如果引入了新的工具或控制策略，则仅需要重新验证过程参数。如果采用新过程，则仅需重新测量传输曲线。在这两种情况下，都不需要限定复杂的尾部行为以及在整个过程设置中分布如何变化。本发明的实施例可以使得可以分开地分析制造工具过程变化和非线性转印过程本身的影响。
此外，各种近似方法使得可以添加参数并且严格限制所需要的测量次数。例如，如果设定现有过程参数与任何新参数(例如，cmp压力)之间不存在相关性，则可以测量名义衬底组的cmp压力变化(通过对cd的一些间接测量或仅通过记录cmp工具上的控制残差)，然后在一个或多个偏斜衬底上执行测量，其中所有其他参数均为名义值并且cmp压力发生变化。为了获得更高的准确性或者如果参数之间存在相关性，则可以测量附加衬底并且将结果添加到原始测量中。
传递函数的非线性以及参数之间的相关性可能对失效率具有实质性影响，性能概率函数可以揭示这一点。这在图10至15中示出。图10、11和12描绘了针对这两个过程参数之间的不同相关量的cd和覆盖的概率密度函数：图10描绘了较小正相关的情况，p＝+0.3；图11描绘了无相关的情况，p＝0；图12描绘了较小负相关的情况，p＝-0.3。使用图8所示的传递函数，图13、14和15中示出了针对不同名义设置的性能概率函数。图13示出了针对不同相关性因子的总epe，其表明失效率的差异约为1.5个数量级。个体事件具有epe<6nm的预测概率由fr(“失效率”)指示。图14示出了在不同平均cd值下的性能概率函数，其表明失效率的变化为2到3个数量级，cd的变化为±2nm。如图13所示，个体事件的epe<6nm的预测概率由fr(“失效率”)指示。图15示出了在不同平均重叠值下的性能概率函数，其表明失效率的变化为7个数量级，其中重叠的不同值高达4nm。
本发明的实施例的特别有利的用途是导出过程窗口。对于给定的期望失效率，可以搜索名义过程参数以找到可接受的过程窗口。换言之，性能概率函数提供了多维窗口，其给出了满足失效率小于目标的这一标准的相关过程参数(例如，cd、ovl等)的值。
如果需要，可以通过在过程窗口的边缘处执行测试曝光并且测量所获得的失效率来校准过程窗口。将所测量的失效率与通过计算累积性能概率函数并且获得用于测试曝光的过程参数范围的失效率而获得的预期失效率进行比较。可以选择测试曝光的过程参数，以使得期望的失效率足够高以使得能够以足够的置信区间(例如，10-3)对这些率进行鉴定，从而使用相对少量的测试。偏离目标的条件下的失效率可以通过上述量测方法或其他方法进行测量，诸如：
·电动车辆
·明场检查
·电压对比检查
这种校准方法可以用于验证性能概率函数的导出并且消除测量相关参数(例如，epe)的量测的任何潜在不准确。该误差可以是测量工具在绝对纳米尺度上的偏离，甚至可以是在合理范围内的较小线性校正。通过解决相反的问题，这些产率(或可靠性)测量还可以用于为epe设置合理规格。如果已知特定epe分布行为下的失效率，则可以通过在累积分布函数中查找相关失效率值来找到epe限制。
根据一个实施例，性能概率函数可以用在过程控制中，例如，在大批量生产中。性能概率函数表征过程的非线性行为，因此通过监测一个或多个个体参数，可以计算过程裕度或控制一个或多个参数以使其停留在过程窗口的中心处或附近。例如，如果已知处理后的衬底具有大ovl的和大的cd，则可以通过使用较短的蚀刻时间进行补偿并且减少或最小化“扣接”机会。性能概率函数提供了用于确定应当减少多少蚀刻时间的信息(即，作为蚀刻时间的函数的ovl/cd过程窗口)。
将会看到，本发明的实施例可以提供一种新颖的方法来处理相关参数，从而实现对过程参数的控制。
本发明的实施例的优点在于，它可以用于减少或最小化确定过程窗口所需要的模拟次数。例如，用于表征过程的测量次数从每个条件109个减少到每个条件103个(表征可测量的失效率并且减少噪声所需要的103个)。高产出sem/tem可以在合理的时间量(其否则实际上是不可能的)内筛选多个参数。
如果模拟软件中的已知或校准后的过程模型可用，则可以在本文中描述的方法中使用灵敏度计算以及初始参数的估计来创建完整模型，该完整模型预测概率分布行为和失效率(基于某些几何规则或在外部校准)。这样就可以改进处理堆栈的设计，并且改善例如ovl/cd过程窗口依赖于其的方式。
性能概率函数也可以用于估计电气性能和其中的方差。例如，如果管芯具有较小ovl，则可以通过调节剂量来为管芯中的所有通孔选择较大cd，从而降低通孔的平均电阻，即，提高功耗，甚至调节预期的触发器时序/性能。
如果已经为过程测量了某些参数，则校准的性能概率函数可以用于在光刻或其他处理工具中定义和使用附加的控制“旋钮”，以保持在过程窗口的中心处或附近(可以通过限制刻蚀时间以创建较小底部cd来补偿上述大型ovl/大型cd)。
在一个实施例中，可以在性能仪表板中向光刻者呈现用于控制光刻过程的各种选项。这样的仪表板可以呈现过程的预算或目标值(例如，下面的表1)以及实际实现的值(例如，下面的表2)。
表1
表2
理想地，报告包含选自以下中的至少一些：一个或多个或所有贡献者的最佳目标；测量或目标窗口；和/或最终过程能力(一个或多个目标)。过程窗口或替代预算的实际状态理想地包含由一个或多个新窗口和/或已更新过程能力状态产生的一个或多个已更新目标。然后，仪表板可以允许：优化一个或多个理想过程参数(例如，最佳厚度)；换(trad-in)一个或多个个体参数窗口(例如，蚀刻时间/ovl窗口)；和/或报告给定工具集的过程能力。
本发明的另一方面旨在基于多个传感器读数和读数的解释来改进光刻设备的间接控制。常规控制策略旨在最小化误差的测量值。例如，基于重叠的控制策略旨在最小化局部或在场或衬底上的平均重叠。但是，这种控制所基于的量测测量可能会出现系统误差，因为它是在目标上测量的，该目标在进行图案转印过程(例如，蚀刻)或器件制造过程(例如，cmp)时的行为可能与产品特征不同。已经提出了测量和校正这种误差的方法，但是仍然需要改进。
根据该方面，提出了确定将用于控制光刻设备以提高或优化产率而不是最小化由量测设备测量的误差的过程窗口函数。通常，测量的误差会在整个衬底或场上变化。图21描绘了整个衬底上的重叠误差的测量误差的示例，箭头指示衬底上的不同点处的重叠测量误差的方向和相对量。图21进一步示出了用于校准这种误差的方法。它示出了针对衬底上的一个位置被优化的过程窗口的中心需要如何根据衬底上的位置来变化以提高或最大化产率。它还示出了这种校准误差的不确定性。该实施例提出了一种模型，该模型用于基于测量误差与实际产率性能之间的已建立的关系来确定要在光刻过程的控制中、特别是要对过程窗口的控制中心应用的调节。
在例如光刻设备控制中使用所提出的根据衬底上的位置进行过程窗口调节的校准方法将提高产率。该功能使用每个衬底测量来估计对一个或多个控制设备(例如，一个或多个执行器)的调节以提高产率：
其中
实施例采用两步法来导出新的控制方法。首先，使用所有可用传感器数据(包括间接测量和致动调节的计算)获得一个或多个器件性能指示器(例如，重叠/散焦)的每衬底预测。
其次，使用传感器读数(例如，来自光刻设备传感器的读数，诸如衬底对准标记测量)来生成控制功能。控制功能可以控制光刻设备或其他工具的各种可控制功能。例如，可以在场的扫描期间通过台位置调节来补偿位移误差。但是，可以使用任何其他可用控制功能。传感器读数与数据驱动的训练或模拟一起使用，以区分产率损失贡献者，该产率损失贡献者可以由也可以不由光刻设备或其他工具的控制功能来校正。例如，沉积厚度变化不能在光刻设备中校正，而是可以在沉积工具中校正。训练或模拟的结果可以用于校正测量信号以避免在一个设备(例如，光刻设备)中可校正的误差与可以在其他地方(例如，在沉积工具中)校正的误差之间的串扰。
测量信号可以从对衬底进行测量的任何传感器中导出，例如，水平传感器(其获得衬底表面的高度图)、cd测量工具或其他测量。在一个实施例中，使用cd测量。期望地，使用cd和重叠的组合以允许计算不同产品印刷关键性能指标(kpi)之间的折衷。
关于传感器如何测量传感器目标的知识也可以帮助预测。在一个实施例中，测量结果被解码。例如，对准传感器可以使用多个波长的辐射(颜色)来测量单个目标的位置。在同一目标上进行的对准测量的颜色到颜色差异可以提供不对称性误差的指示，因此暗示量测误差。该信息和目标的重构使得数据模型能够将误差表征为在光刻设备中为可校正的，或者在某些其他设备中未不可校正的。也可以改变测量信号强度以弄清在例如光刻设备中不能校正的误差。
可以使用数据挖掘方法来找到其他传感器测量(例如，湿度或温度)与产率之间的关系。该方法允许在产率函数的校准过程中补偿丢失数据，因为不是所有衬底或不是衬底的所有部分都将通过量测测量进行均等采样，而传感器读数可以被视为独立的连续测量。这些测量与数据模型一起可以用作直接传感器读数的插值，从而实现更好的控制。
在一个实施例中，如上所述的传感器测量被用来创建用于控制调节(例如，衬底台位移)的估计，该控制调节将取决于批次中衬底的次序或在衬底上的位置。
一旦传感器与产率之间的关系已经建立，该功能就可以用于控制或偏移检测。如果传感器之一给出不同读数，则该模型将有助于将该问题标记为问题是否会影响产率。因此，可以防止或减少产率损失。
根据本发明的实施例而导出的模型可以用于使用相同过程生产的不同产品。可以导出每个产品的调节和偏移控制设置。
本发明的另一方面旨在确定具有较大方差的测量值(即，其值远离平均值或处于测量范围的极限处)是否正确。这样的测量可以被称为离群值。离群值可能是由于对正确目标的测量误差或对具有正在测量的参数的极值的目标的正确测量造成的。通常不可能仅通过测量就知道哪种情况适用。通常的做法是，简单地无视离群值，其中假定与正在测量的参数是极值相比，测量误差的可能性更大。但是，在控制回路中无视正确测量可能与包括不正确测量一样有害。
在光刻中，如果采用静态或“运行到运行”控制策略，则控制误差可能具有持久性影响。这样的控制策略使用一系列测量或光刻参数的结果，诸如在一组衬底上执行以校正将来的一组衬底的重叠、cd和/或聚焦。在运行到运行策略中，测量以规则频率进行，而在静态策略中，测量则根据需要进行。在这两种情况下，一次测量都会产生巨大影响——一次测量可能会影响数十个、数百个或者甚至数千个场，具体取决于所使用的校正策略。
因此，本发明的实施例旨在识别量测测量，例如，重叠测量，这些测量不太可能是正确的，或者尽管是离群值但也可能是正确的。在实践中，为了识别不正确测量，需要外部参考；该实施例使用产率。
如上所述，在给定某个场的局部重叠的情况下，产率概率函数(ypf)可以被用来预测该场将通过还是失效。这些失效管芯也可以通过“合格管芯”方法来识别，其中重叠大于产率校准阈值的管芯被预测为会失效。
本发明的实施例检查被预测为不能通过产率测试但实际上通过的场。尤其是，当预测某个场失效但实际上通过时，这是指示器，表明已经局部估计重叠范围大于实际大小。在这种方法中，搜索第二参数或参数组合，该第二参数或参数组合能够提供其他证据以确认包含或排除该数据点。例如，如果诸如目标信号强度等性能指示器较高，则可能表明应当包括结果，因为目标的执行情况符合预期。这样的模型的最大利用率在如下情况下发生，即，识别出与原始测量分开的参数，诸如使用对准传感器性能指示器来验证重叠传感器测量的测量，其中通过搜索过程选择一个或多个候选第二参数。在图22中给出了一个简单的一维模型作为示例来说明这一概念。
如图22所示，对于假定的光刻参数，可以看到不同场群具有不同分布，这取决于它们是正确分类还是错误分类。对于图中的光刻参数量小于约0.4的管芯，与失效相比，管芯通过的可能性要大得多。相反，对于光刻参数的量大于0.5的管芯，与通过相比，观察到管芯失效的可能性要大得多。本发明的实施例使用诸如图22所示的分布来训练模型以评估量测测量的可信度。一个简单的模型从重叠模型中进行初步猜测，以识别管芯是否被认为通过，然后查看所示的辅助参数(例如，光刻参数)并且检查其是否在区域1或区域2中。如果它在区域1中，则其很可能是正确测量，而如果其在区域2中，则其很可能是不正确测量。如果测量被标记为不可信，则应当将其排除在控制之外。同样，如果将其标记为可信，即使它是离群值，也可以将其保留在控制回路中。
图22的设定参数可以是覆盖、cd、聚焦、调平、或来自处理工具或量测工具的某个其他参数。这包括这样的参数的可能组合、以及来自量测工具(例如，颜色到颜色变化、堆叠灵敏度或强度)和/或过程工具(例如，温度传感器、对准目标衬底质量或颜色到颜色的变化)的一个或多个性能kpi。
本发明的实施例还可以使用一种模型，该模型考虑一个或多个光刻参数与重叠之间的相关性、或者跨衬底多个位置的相关性。在给定可用重叠测量的可靠性的指示的情况下，这包括例如创建存在于衬底上的真实重叠的贝叶斯估计。
因此，本发明的这个方面提供了一种用于使用一个或多个其他参数(例如，一个或多个光刻参数)来评估包括离群值量测的方法，该离群值量测可以基于例如均值3西伽马滤波而被排除。
该方面可以提供运行到运行控制回路，该控制回路通过进行概率包含决策或通过基于估计的可信度来进行加权重叠估计来使用概率决策来进行光刻上下文内的控制。
该方面的实施例可以提供更准确的量测估计，并且因此可以使用更少或更快的量测测量产生更高的产率或相等的产率。进一步，可以使用有关一个或多个其他(例如，光刻)参数的信息来确定测量是否有可能产生有用信息——例如，如果测量令人难以置信，则没有理由这样做，从而降低了成本。
在一个实施例中，提供了一种用于分析过程的方法，该方法包括：获得表示多个过程参数的值的期望分布的多维概率密度函数；获得将过程参数的值与过程的性能度量相关的性能函数；以及使用性能函数将概率密度函数映射到以过程参数作为自变量的性能概率函数。
在一个实施例中，该过程是光刻过程，并且过程参数是选自由以下构成的组中的两个或更多个过程参数：临界尺寸、聚焦、剂量、像差、图案位置、光瞳强度分布、源带宽和蚀刻时间。在一个实施例中，获得多维概率密度函数包括在多个已处理衬底上测量过程参数。在一个实施例中，获得多维概率密度函数包括多次模拟过程的执行。在一个实施例中，基于过程参数的分布是正态分布来选择过程参数。在一个实施例中，过程参数至少部分相关。在一个实施例中，性能函数是非线性的。在一个实施例中，性能度量是选自以下中的一个或多个：边缘位置误差、产率、产出、重叠余量和/或电气性能。在一个实施例中，该方法还包括识别性能概率函数满足标准的过程参数值。在一个实施例中，该方法还包括为落在子空间内的光刻过程选择名义过程设置的集合。在一个实施例中，提供了一种器件制造方法，该方法包括：曝光衬底上的辐射敏感层以在其中形成潜像；显影辐射敏感层以定影潜像；以及将定影图像转印到衬底上，其中曝光、显影和/或转印步骤中的至少一个是使用通过如上所述的方法确定的名义过程设置的集合来执行的。
在一个实施例中，提供了一种器件制造方法，该方法包括：曝光衬底上的辐射敏感层以在其中形成潜像；显影辐射敏感层以将潜像定影为显影图像；将定影图像转印到衬底上以形成器件特征或测量目标；测量潜像、显影图像、器件特征和/或测量目标中的至少一项的特性；以及使用上述性能概率函数和所测量的特性来确定用于后续曝光、显影或转印步骤的过程设置。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括指令，该指令在由一个或多个光刻工具执行时指示该光刻工具执行本文中描述的方法。
在以下编号的条项列表中公开了另外的实施例：
1.一种用于分析过程的方法，所述方法包括：
获得表示多个过程参数的值的期望分布的多维概率函数；
获得将所述过程参数的值与所述过程的性能度量相关的性能函数；以及
使用所述性能函数将所述概率密度函数映射到以所述过程参数作为自变量的性能概率函数。
2.根据条项1所述的方法，其中所述多维概率函数是概率密度函数或产率概率函数。
3.根据条项1或条项2所述的方法，其中所述过程是光刻过程，并且所述过程参数选自由以下构成的组：聚焦、剂量、重叠、像差、与光刻设备的台的移动有关的参数、光瞳强度分布和源带宽。
4.根据条项1至3中任一项所述的方法，其中所述过程包括将图案转印到所述衬底，并且所述过程参数选自由以下构成的组：rf功率(每频率)、衬底温度、等离子体中的(部分)气压、等离子体的组成、cmp压力、cmp抛光例程、蚀刻时间和沉积厚度。
5.根据条项1至4中任一项所述的方法，其中获得多维概率函数包括在多个已处理衬底上测量所述过程参数的值。
6.根据条项1至5中任一项所述的方法，其中获得多维概率函数包括模拟所述过程的所述执行多次。
7.根据条项1至6中任一项所述的方法，其中获得多维概率函数包括训练机器学习算法。
8.根据条项1至7中任一项所述的方法，其中所述过程参数具有正态分布。
9.根据条项1至8中任一项所述的方法，其中所述过程参数至少部分相关。
10.根据条项1至9中任一项所述的方法，其中所述性能函数是非线性的。
11.根据条项1至10中任一项所述的方法，其中所述性能度量选自由以下构成的组：边缘位置误差、临界尺寸和临界尺寸均匀性。
12.根据条项1至11中任一项所述的方法，还包括识别所述性能概率函数满足标准的过程参数值的子空间。
13.根据条项12所述的方法，还包括通过在所述子空间的边缘处执行测试曝光并且测量所获得的失效率来校准所述过程窗口。
14.根据条项12或条项13所述的方法，还包括选择落入所述子空间内的用于光刻过程的名义过程设置的集合。
15.根据条项1至14中任一项所述的方法，还包括分析所述性能概率函数以确定将会提高产率的对所述性能函数和/或所述概率密度函数的改变。
16.一种器件制造方法，包括：
曝光衬底上的辐射敏感层以在其中形成潜像；
显影所述辐射敏感层以定影所述潜像；以及
将定影图像转印到所述衬底上，
其中使用由根据条项14所述的方法确定的名义过程设置的集合来执行选自所述曝光、显影和/或转印步骤中的至少一项。
17.一种器件制造方法，包括：
曝光衬底上的辐射敏感层以在其中形成潜像；
显影所述辐射敏感层以将所述潜像定影为显影图像；
将定影图像转印到所述衬底上以形成器件特征或测量目标；
测量选自所述潜像、所述显影图像、所述器件特征和/或所述测量目标中的至少一项的特性；以及
使用根据条项1至15中任一项确定的性能概率函数和所测量的特性，来确定用于后续曝光、显影或转印步骤的过程设置。
18.一种评估已经使用光刻过程被图案化的衬底的场的方法，所述方法包括：
测量场的第一光刻参数以获得测量值；
使用所述第一光刻参数的所述测量值获得对已经被正确图案化的所述场的所述概率的估计；以及
基于不同于所述第一光刻参数的第二光刻参数来确定所述估计的可信度。
19.根据条项18所述的方法，还包括仅响应于所述估计被确定为可信，基于所述测量值来控制光刻设备、过程步骤或过程工具。
20.根据条项18所述的方法，还包括仅响应于所述估计被确定为可信，基于所述测量值的加权值来控制光刻设备、过程步骤或过程工具。
21.一种包括指令的计算机程序，所述指令在由一个或多个计算机和/或一个或多个处理工具执行时指示所述一个或多个计算机和/或一个或多个处理工具执行根据条项1至20中任一项所述的方法。
22.一种用于分析过程的方法，所述方法包括：获得表示多个过程参数的值的期望分布的多维概率密度函数；获得将所述过程参数的值与所述过程的性能度量相关的性能函数；以及使用所述性能函数将所述多维概率密度函数映射到以所述过程参数作为自变量的性能概率函数。
23.根据条项22所述的方法，还包括识别所述性能概率函数满足标准的所述过程参数的一个或多个范围。
24.根据条项23所述的方法，还包括通过在所述过程参数的所述一个或多个范围的一个或多个边缘处执行曝光并且测量与作为所执行的曝光的结果而形成的特征相关联的失效率来校准与所述过程参数相关联的过程窗口。
25.根据条项23所述的方法，还包括基于所述过程参数的所识别的一个或多个范围来选择用于光刻过程的过程设置。
26.根据条项22所述的方法，其中在获得多维概率密度函数的步骤之前是基于所述过程参数的值的预期统计分布的特性来选择所述过程参数的步骤。
27.根据条项26所述的方法，其中所述特性是与正态分布的预期相似度。
尽管在本文中可以具体参考量测设备在ic制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头等。
尽管在本文中具体提及“量测设备”或“检查设备”，但这两个术语也可以指代检查设备或检查系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以用于确定衬底(例如，晶片)上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以用于检测衬底的缺陷或衬底上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的结构的感兴趣特性可以与结构中的缺陷、结构的特定部分的不存在或衬底上的不想要的结构的存在有关。
尽管在本文中可以在量测设备的上下文中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以在其他设备中使用。本发明的实施例可以形成图案化装置(例如，掩模)检查设备、光刻设备或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案化装置)等对象的任何设备的一部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
尽管上面可能已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，在上下文允许的情况下，本发明的实施例不限于光学光刻，并且可以在例如压印光刻等其他应用中使用。
在某些美国专利、美国专利申请或其他材料(例如，文章)通过引用并入的程度上，这样的美国专利、美国专利申请和其他材料的文本仅通过引用并入的程度使得这样的材料与本文中阐明的陈述和附图之间不存在冲突。在发生这种冲突的情况下，在这样的通过引用被并入的美国专利、美国专利申请和其他材料中的任何这样的冲突文本均未通过引用明确地并入本文中。
在框图中，所示出的部件被描绘为离散的功能块，但是实施例不限于其中本文中描述的功能如图所示被组织的系统。由每个部件提供的功能可以由与当前描绘的不同地组织的软件或硬件模块来提供，例如，这样的软件或硬件可以被混合、结合、复制、分解、分布(例如，在数据中心内或在地理上)、或以其他方式不同地组织。本文中描述的功能可以由一个或多个计算机的一个或多个处理器执行存储在有形非暂态机器可读介质上的代码来提供。在某些情况下，第三方内容交付网络可以托管通过网络传送的部分或全部信息，在这种情况下，在信息(例如，内容)被称为被供应或以其他方式提供的程度上，该信息可以通过发送用于从内容交付网络检索该信息的指令来提供。
尽管上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员将很清楚的是，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改。
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