本发明整体上涉及光刻术，更具体地涉及光刻过程的量测术。
背景技术：
光刻设备(诸如光刻蚀(photolithographic)设备)是一种将图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或更多个管芯的场)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像到设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的集合。
在光刻过程中，经常期望对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和监测。各种工具可以进行这种测量，包括光学工具，如各种形式的散射仪。这些装置通常将辐射束引导到目标(例如，图案化的衬底上的测试结构)上并测量散射辐射的属性。这种属性的示例包括在单个反射角度作为波长的函数的散射辐射的强度；在一个或更多个波长作为反射角的函数的强度；或作为反射角的函数的偏振。所测量的属性常常表征可以据此确定目标的感兴趣属性的衍射“谱”。
技术实现要素：
以下是本技术的一些方面的非穷举列表。在下面的公开中描述了这些和其他方面。
一些方面包括校准模型的过程，该过程包括：获得训练数据，该训练数据包括：来自多个结构的散射辐射信息，所述散射辐射信息的各个部分与是该各个结构的图案形成过程的特性的相应的过程条件相关联；以及使用一个或更多个处理器利用该训练数据通过确定将所述过程特性中的一个过程特性的变化与散射辐射信息中的对应变化相关联的第一比率来校准模型。
一些方面包括推断图案形成过程的参数的过程，所述过程包括：获得衬底上的图案化结构的散射辐射测量；以及使用一个或更多个处理器基于具有校准模型的光学测量来推断光刻蚀图案化的过程特性，其中该模型包括将过程特性中的一个过程特性的变化与散射辐射测量的变化相关联的第一比率。
附图说明
当考虑到以下附图来阅读本申请时，本发明技术的上述方面和其他方面将被更好地理解，其中相同的标记表示相似或相同的元件：
图1描绘了一种光刻设备的示例；
图2描绘了一种光刻单元或簇的示例，其中可以使用根据本发明的检查技术；
图3示出作为检查设备的第一示例的光谱散射仪的操作原理；
图4以示意性的形式示出作为检查设备的另一示例的角分辨散射仪；
图5A和5B示意性地示出适于执行角分辨散射量测和暗场成像检查方法的检查设备；
图6示出了适合用于在衬底上形成具有依赖于聚焦的不对称性的光栅的掩模版上的形成目标的元件；
图7是根据一些实施例的掩模版上的测试结构的示例的平面图；
图8是对应于图7的掩模版的衬底上的图案化的测试结构的示例的横截面图；
图9是一种基于图7的测试结构校准模型的过程的示例的流程图；
图10是一种基于图9的模型监控或控制光刻过程的过程的示例的流程图；和
图11是通过其可以实施上述技术的某些步骤的计算机系统的示例的框图。
虽然本发明能经受各种修改和替代形式，但是其具体实施例在附图中以示例的方式示出，并且将在本文被详细描述。附图可能是不按比例绘制的。然而，应该理解的是，附图及其详细描述并非旨在将本发明限制为所公开的具体形式，而是相反，本发明覆盖落入由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
为了减轻本文所述的问题，本发明人必须既发明解决方案，又在某些情况下同样重要地认识到光刻术领域中其他人忽视(或未预见)的问题。事实上，如果行业趋势如本发明人预期的那样继续下去，则本发明人希望强调认识到那些问题的困难，那些问题是刚刚出现的并且未来会变得更加明显。此外，因为解决了多个问题，所以应该理解的是，一些实施例是特定于问题的，并且并非所有实施例都解决了本文所述的传统系统的每个问题或者提供了本文所述的每个益处。也就是说，解决这些问题的各种排列的改进在下文被描述。
在详细地描述本发明的实施例之前，提供可以实施实施例的示例性的环境是有指导意义的。
图1示意地描绘一种光刻设备LA。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，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，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配置成根据某些参数来精确地定位图案形成装置；两个衬底台(例如晶片台)WTa和WTb，每个衬底台构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且每个衬底台连接到第二定位器PW，该第二定位器PW配置成根据某些参数来精确地定位衬底；以及投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置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。参考框架(RF)连接各种部件，并且用作设定和测量图案形成装置和衬底的位置以及图案形成装置和衬底上的特征的位置的基准。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
在一些实施例中，图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采取许多种形式。图案形成装置支撑件可以例如相对于投影系统定位图案形成装置。
本文所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上产生图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所期望的图案完全对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定功能层相对应，诸如集成电路。
如这里所描绘的，该光刻设备是透射型的(例如，采用透射型图案形成装置)。或者，该光刻设备可以是反射型的(例如，采用上述类型的可编程反射镜阵列或采用反射式掩模)。图案形成装置的示例子包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。本文中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可以被解释为表示以数字形式存储用于控制这种可编程图案形成装置的图案信息的装置。
本文使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，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、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液体或使用真空之类的其他因素所适合的。本文使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。预料到浸没技术用于提高投影系统的数值孔径。
在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述源和光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
照射器IL可以例如包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，并且通过图案形成装置MA来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。通过第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WTa或WTb，例如以便将不同的目标部分C定位于辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将第一定位器PM和另一个位置传感器(在图1中没有明确地示出)用于相对于辐射束B的路径精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和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如，掩模)MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。相对小的对准标记也可以包括在管芯内、在器件特征之间，在这种情况下，经常期望所述标识尽可能地小并且无需与相邻特征不同的任何成像条件或者过程条件。下文进一步描述检测对准标识的对准系统。
所描绘的设备可以用在各种模式中。在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的(缩小率或)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。其它类型的光刻设备和操作模式也是可能的，例如，步进模式。在“无掩模”光刻术中，可编程图案形成装置被保持静止但是具有改变的图案，并且衬底台WT被移动或者扫描。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变形，或完全不同的使用模式。
所图示的示例性光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有两个衬底台WTa、TWb和两个站-曝光站EXP和测量站MEA-所述衬底台可以在所述两个站之间交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站上进行曝光时，另一个衬底可以被装载到测量站处的另一个衬底台上，并且执行各种预备步骤。这能够实现设备的生产量的大幅度增加。预备步骤可以包括使用水平传感器LS来绘制衬底的表面高度轮廓的地图，并且使用对准传感器AS来测量衬底上的对准标识的位置。如果当台处于测量站以及处于曝光站时，位置传感器IF不能测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器来使得衬底台的相对于参考框架RF的位置能够在两个站处被追踪。其它布置可被使用代替所示的双平台布置。例如，设置有衬底台和测量台的其它光刻设备。这些台在执行预备测量时被对接在一起，并且然后在衬底台经历曝光时未被对接。
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者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机械人RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，然后将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它们传递到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产量和处理效率最大化。
为了使得由光刻设备曝光的衬底被正确地并且一致地曝光，经常期望检查经曝光的衬底以测量属性，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所在的制造设施也可以包括量测系统MET，该量测系统MET接收已经在光刻单元中被处理的衬底W中的一些或者全部。将量测结果直接或者间接地提供至管理控制系统SCS。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调节，尤其是如果能够足够早且快速地进行检查而使得同一批次的其它衬底仍待曝光。此外，已经曝光的衬底可以被剥离并且被重新加工以提高良率，或者被丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底进行进一步处理。在衬底的仅仅一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅仅对良好的那些目标部分进行进一步曝光。
在量测系统MET中，检查设备被用于确定衬底的属性，尤其用于确定不同衬底的属性如何变化或同一衬底的不同层的属性如何从层到层变化。检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了加快测量，经常期望检查设备在曝光后立即测量曝光后的抗蚀剂层中的属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度-在经过辐射曝光的抗蚀剂部分和没有经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差-且并非所有的检查设备都对潜像进行的有效测量具有足够的灵敏度。因此，测量可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后烘烤步骤通常是在经过曝光的衬底上进行的第一步骤，且增加抗蚀剂的经过曝光和未经曝光的部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜的。也能够在抗蚀剂的曝光部分或者非曝光部分已经被去除的点处，或者在诸如蚀刻等图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能性，但是仍可以提供有用的信息。
图3描绘了光谱散射仪的一个示例，其用作上述类型的量测系统的检查设备。在一些实施方式中，散射仪包括宽带(白光)辐射投影仪2，其将辐射投影到衬底W上。反射的辐射传递至光谱仪4，该光谱仪4测量镜面反射辐射的光谱6(作为波长的函数的强度)。根据这个数据，产生所检测的光谱的结构或轮廓8可以通过处理单元PU(其可以包括下文描述的一个或更多个计算系统)内的计算重构。例如通过严格耦合波分析和非线性回归，或者通过与预先测量的光谱库或预先计算的模拟光谱库进行比较来执行重构。通常，对于所述重构，已知所述结构的总体形式，且通过根据所述结构的制作过程的知识假定一些参数，仅留有结构的较少参数根据散射量测数据确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
图4示出了角分辨散射仪的一个示例的元件，其可代替光谱散射仪或作为光谱散射仪的补充。在这种类型的检查设备中，由辐射源11发射的辐射由照射系统12调节。例如，照射系统12可以包括准直用透镜系统12a、滤色器12b、偏振器12c和孔装置13。经调节的辐射遵循照射路径IP，其中该辐射由部分反射表面15反射并且经由显微镜物镜16聚焦到衬底W上的斑S中。量测目标T可以形成在衬底W上。透镜16具有高数值孔径(NA)，优选地是至少0.9并且更优选地是至少0.95。可以视需要使用浸没流体来获得大于1的数值孔径。
正如在光刻设备LA中，在测量操作过程中，可以提供一个或更多个衬底台以保持衬底W。衬底台在形式上可以与图1的衬底台WTa、WTb相似或相同。(在检查设备与光刻设备集成的示例中，它们甚至可以为相同的衬底台。)粗定位装置和细定位装置可以为被配置为相对于测量光学系统精确地定位衬底。例如提供各种传感器和致动器以获取所感兴趣的目标的位置，并且将它带至在物镜16下面的位置。通常地，在横跨衬底W的不同位置将在目标上进行许多测量。可以沿X方向和Y方向移动衬底支撑件以获取不同目标，并且可以沿Z方向移动衬底支撑件以获得目标上光学系统的期望的聚焦。当例如在实际中光学系统可以保持基本静止并且仅衬底移动时，认为和描述操作好像物镜和光学系统被带到衬底上的不同位置是方便的。假设衬底和光学系统的相对位置是正确的，那么在原理上无关紧要的是，它们中的一个或两者是否在现实世界中移动。
当辐射束入射在分束器16上时，在该示例中，其一部分透过分束器并且沿参考路径RP朝向参考反射镜14。
在该示例中，由衬底反射的辐射(包括由任何量测目标T衍射的辐射)由透镜16收集并且沿着收集路径CP，在收集路径CP中，其通过部分反射表面15进入检测器19。检测器可以位于透镜16的焦距F处的后投影光瞳面P上。实际上，光瞳面本身可能是难以接近的，并且可以替代地利用辅助光学装置(未示出)重新成像到位于所谓的共轭光瞳面P′中的检测器上。检测器可以是二维检测器，使得可以测量衬底目标30的二维角散射光谱或衍射光谱。在光瞳面或共轭光瞳面中，辐射的径向位置限定了聚焦斑S的平面中的辐射的入射角/出射角，并且围绕光轴O的角位置限定了辐射的方位角。检测器19可以是例如CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。
参考路径RP中的辐射可以被投影到同一检测器19的不同部分上或者可选地被投影到不同的检测器(未示出)上。参考束通常用于例如测量入射辐射的强度，以允许对散射光谱中测量的强度值进行归一化。
照射系统12的各种部件可以是可调节的，以在同一设备内实施不同的量测‘选配方案’。滤色器12b可以例如由一组干涉滤光器实施，以选择在比如405-790nm或者甚至更低(诸如200-300nm)的范围内的不同的感兴趣的波长。干涉滤光器可以是可调谐的，而非包括一组不同滤光器。可以使用光栅来代替干涉滤光器。偏振器12c可以是可旋转的或者可调换的，以便在辐射斑S中实施不同偏振状态。孔装置13可以被调节以实施不同照射轮廓。孔装置13位于与物镜16的光瞳面P共轭的平面P”以及检测器19的平面中。以这种方式，由孔装置限定的照射轮廓限定穿过孔装置13上的不同位置的辐射的入射在衬底上的光的角分布。
检测器19可以测量单一波长(或窄波长范围)的散射光的强度，所述强度在多个波长处是分立的，或者所述强度在一个波长范围上被积分。进而，检测器可以独立地测量横向磁场和横向电场偏振光的强度和/或在横向磁场和横向电场偏振光之间的相位差。
在衬底W上设置量测目标T情况下，该量测目标可以是一维光栅，其被印制成使得在显影之后，所述栅条由实抗蚀剂线构成。目标可以是被设计为通过图示的散射仪容易测量的测试结构。目标可以是二维光栅，其被印制成使得在显影之后，所述光栅由抗蚀剂中的实抗蚀剂柱或通孔构成。所述栅条、柱或通孔可以可替代地被蚀刻到所述衬底中。该图案对于光刻投影设备(尤其是投影系统PS)中的色差敏感。照射对称性和这种像差的存在将表明它们自身在印制的光栅中的变化。相应地，所印制的光栅的散射量测数据被用于重构光栅的形状。一维光栅的参数(诸如线宽和形状)，或者二维光栅的参数(诸如柱或通孔的宽度或长度或形状)可以被输入到重构过程中，所述重构过程由处理单元PU根据印制步骤和/或其他散射量测过程的知识执行。
除了通过重构测量参数，角分辨率散射量测在产品和/或抗蚀剂图案中的特征的非对称性的测量中是有用的。非对称性测量的特定应用是对目标的聚焦参数(例如目标曝光期间的聚焦)的测量，其中利用依赖于聚焦的非对称性印制目标。例如在美国专利公开出版物US20060066855中描述了使用图3或图4的仪器进行非对称性测量的构思，其全文通过引用并入本文。通常，当目标的衍射光谱中的衍射阶的位置仅仅通过目标的周期性被确定时，衍射光谱中强度水平的非对称性表示组成目标的单独特征中的非对称性。在图4的仪器中，检测器19可以为图像传感器，在衍射阶中的该非对称性直接表现为由检测器19记录的光瞳图像中的非对称性。该非对称性可以通过在单元PU中的数字图像处理被测量，并且在一些实施方式中，根据该非对称性确定聚焦。
图5A更为详细地示出了通过与图4的设备相同的原理实现角分辨散射量测的检查设备，具有用于执行所谓的暗场成像的附加调适。该设备可以是独立的装置或者被包括到例如测量站处的光刻设备LA中，或被包括到光刻单元LC中。用虚线O表示具有贯穿所述设备的几个支路的光轴。目标光栅T和衍射光线在图5B中被更详细地示出。
相同的附图标记用于已经在图4的设备中描述的部件。如前所述，照射路径被标记为IP。为了清楚起见，参考路径RP被省略。与该设备相比，第二分束器17将收集路径分成两个支路。在第一测量支路中，检测器19完全如上所述地记录目标的散射光谱或衍射光谱。该检测器19可以被称为光瞳图像检测器。
在第二测量支路中，成像光学系统22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成衬底W上的目标的图像。孔径光阑21设置在与光瞳面共轭的平面(也可以称为光瞳光阑)中的收集路径中的平面中。孔径光阑21可以采取不同的形式，正如照射孔径可以采用不同的形式一样。典型地，孔径光阑21用于阻挡零阶衍射束，使得形成在传感器23上的目标图像仅由第一阶束形成。这就是所谓的暗场图像，类似于暗场显微技术。由传感器19和23捕获的图像被输出到图像处理器和控制器PU，其功能将依赖于正在执行的特定类型的测量。
在该示例中的照射路径中，示出了附加的光学装置，使得可以将场阑13′放置在与目标和图像传感器23的平面共轭的平面中。该平面可以被称为场平面或共轭图像平面，并且具有以下属性：横跨场平面上的每个空间位置对应于横跨目标的一个位置。例如，可以使用该场阑来为特定目的成形照射斑，或者仅仅为了避免照射位于所述设备的视场内但不是感兴趣的目标的一部分的特征。举例来说，以下附图和讨论涉及用于实施孔装置13的功能的技术，但是本公开还包括使用相同的技术来实施场阑13’的功能。
如图5B更详细地示出的，在一些示例中，目标光栅T与衬底W被放置成垂直于物镜16的光轴O。在离轴照射轮廓的情况下，偏离轴线O一定角度地射到光栅T上的照射射线I产生第零阶射线(实线0)和两个第一阶射线(点划线表示+1阶，并且双点划线表示-1阶)。应当记住的是，对于过填充的小目标光栅而言，这些射线只是覆盖包括量测目标光栅T和其它特征的衬底区域的许多平行射线之一。由于板13中的孔具有有限的宽度(对于允许有用数量的光是充分的)，因而入射射线I实际上将会占据一角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将会稍微展开。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1都将进一步在一个角度范围上展开，而不是如图示的单条理想的射线。
通过使用不同的孔可以实现不同的照射模式。孔13N(‘北’)和13S(‘南’)各自仅提供来自特定的窄角度范围的离轴照射。返回图5A，这通过将环形孔的正好相反的相对部分指定为北(N)和南(S)来示出。来自照射锥体的北部的+1衍射光线(标记为+1(13N))进入物镜16，来自锥体的南部的-1衍射光线(标记为-1(13S))也是这样。如在背景技术中提到的在先申请中所述的，在这种类型的孔13N、13S之间切换时使用暗场成像传感器23是从多个小目标获得不对称测量的一种方式。当使用离轴照射时，孔径光阑21a可以用来阻挡第零阶辐射。
虽然示出了离轴照射，但是可以替代地使用目标的轴上照射，并且使用具有离轴孔的孔径光阑来将基本上仅一个第一阶衍射光传递到传感器。在一个示例中，使用棱镜21b来代替孔径光阑21，该孔径光阑21具有将+1阶和-1阶转移到传感器23上的不同位置或部位的效果，从而可以检测并比较它们而不形成两个图像。在上述美国专利公开出版物20110102753中公开了这一技术，其内容通过引用并入本文。代替第一阶束或除了第一阶束之外，可以在测量中使用第二阶、第三阶和更高阶的束(图5A或5B中未示出)。
当监测光刻过程时，经常期望监测光刻束在衬底上的聚焦。根据印制的结构确定聚焦设定的一种已知方法是测量印制的结构的临界尺寸(CD)。CD是最小特征(例如，元件的线宽)的度量。印制的结构可以是专门为聚焦监测而形成的目标，诸如线空间光栅。已知CD通常显示对聚焦的第二阶响应，以在CD(y轴)对聚焦(x轴)的图上形成所谓的“波桑(Bossung)曲线”。Bossung曲线是基本上对称的曲线，其围绕表示最佳聚焦的峰值基本上是对称的。Bossung曲线可以基本上是抛物线形状。这种方法存在几个缺点，这并不暗示这种方法不能与一些实施例一起使用。一个缺点是，该方法在最佳聚焦附近示出低灵敏度(由于曲线的抛物线形状)。另一缺点是，该方法对任何离焦的符号不敏感(因为曲线围绕最佳聚焦大致对称)。此外，该方法对剂量和过程变化(或其他的)是敏感的。
为了解决这些问题，设计了基于衍射的聚焦(DBF)。基于衍射的聚焦可以使用在掩模版上的形成目标的特征，该掩模版印制具有依赖于印制期间的聚焦设定的不对称度的目标。然后可以使用基于散射量测的检查方法来测量这种不对称度，例如通过测量从目标衍射的第+1阶和第-1阶辐射的强度之间的强度不对称性，以获得聚焦设定的度量。
图6示出了配置成用于基于衍射的聚焦测量的DBF测试结构或目标615。它包括多个DBF结构620，每个DBF结构620包括高分辨率子结构625。高于基本节距的高分辨率子结构625为每个DBF结构620产生不对称的抗蚀剂轮廓，其中不对称度依赖于聚焦。因此，量测工具可以根据使用DBF目标形成设计615而形成的目标来测量不对称度，并且将其转化为扫描器聚焦。
尽管DBF测试结构615使得基于衍射的聚焦测量成为可能，但其并在一些情形中并不适用。EUV抗蚀剂膜厚度显著低于浸没式光刻术中使用的厚度，这使得难以从形成目标的部分的结构的不对称轮廓提取准确的不对称信息。另外，这样的结构可能不符合适用于某些产品结构的严格的设计限制。在芯片制造过程期间，掩模版上的所有特征都必须印制并且经受住后续处理步骤。半导体制造商使用设计规则作为限制特征设计的手段，以确保印制的特征符合他们的处理要求。这样的设计规则的示例涉及结构或节距的可允许尺寸。另一示例的设计规则涉及图案密度，其可以将所得到的抗蚀剂图案的密度限制在特定范围内。在一些情况下，这些问题可能通过使用负性抗蚀剂而被加剧，而负性抗蚀剂正变得越来越广泛地被采用。
一些实施例可以实施测试结构，该测试结构在遵从通常应用的设计规则的同时对聚焦、曝光或光刻蚀过程的其他特性的变化提供相对较强的响应。一些实施例可以放置亚分辨率特征以使等焦的隔离线(具有相对大的焦深容差)形成图案或者以使具有相对大的曝光宽容度的隔离线形成图案。在某些情况下，这种测试结构可能有利于使用光学量测术，光学量测术通常优于其他类型的测量，诸如破坏性测量或电子束测量，这些测量要么比较慢，要么昂贵，在某些方面信息量较少，或者对生产晶片有损害(这不是表明那些技术也不可用于一些实施例中)。在一些情况下，测试结构可以在掩模版上实施，并且测量模型可以通过以下步骤对测试结构进行校准：1)在聚焦曝光矩阵的变化条件下用掩模版图案化衬底；2)用散射量测工具光学地测量测试结构；和3)将该模型与相应的过程条件和光学测量进行拟合。之后，该模型可用于通过那些衬底的光学测量来推断出生产衬底所经历的未知过程条件。
如更详细地解释的，在一些实施例中，测试结构包括光栅，其中光栅的栅条与相对于相应的栅条平行地(例如，基本上平行地)延伸的非对称相距的亚分辨率辅助特征侧接(flank)。预期这些亚分辨率特征会导致当在衬底上形成图案时栅条的侧壁受到不同影响，这依赖于过程条件，例如聚焦、曝光等。预期侧壁形状的差异将给光学量测工具提供指示过程条件的相对鲁棒性的信号。
图7示出了根据这些技术的测试结构30的一部分。在一些情况下，测试结构30存在于掩模版上的测量地点的光栅内。在一些实施例中，测试结构30包括主要特征32、两个亚分辨率辅助特征34和36以及亚分辨率反特征38。测试结构30的所示部分用虚线示出，但是在一些实施例中该结构沿着其长度可以是相对均匀的。在一些情况下，测试结构30的部分可以以平行阵列中的间隔关系重复以形成光栅，主要特征32之间的间隔对应于光栅的节距。亚分辨率辅助特征34和36可以分别通过间隙40和42与主要特征32间隔开。
可以选择测试结构30的尺寸以得出衬底上的图案化的测试结构中的各种响应。具体而言，可以选择一些尺寸以得出适应于光学测量并且对应于光刻蚀过程条件的响应。也可以基于测试结构在衬底上图案化所依据的辐射的波长以及基于测量图案化的测试结构所依据的光的波长来选择尺寸。
如图7所示，主要特征32可以具有宽度44，并且亚分辨率辅助特征34和36可以分别具有宽度46和48。这些宽度可以小于光刻蚀设备的分辨率极限，使得特征是“亚分辨率”的，尽管特征的其他尺寸可以大于该极限。结果，特征34和36可以在光刻图案形成过程中不直接转移到衬底。
然而，特征34和36的大小和间隔可以被设置成影响主要特征32的图案化。在一些情况下，特征34和36可以被表征为“散射栅条”或“亚分辨率辅助特征”。亚分辨率特征34可以与主要特征32隔开距离50，并且亚分辨率特征36可以与主要特征32隔开另一距离52。这些距离可以被选择为使得特征34和36影响主要特征32的图案化。为了增强该效果，在一些实施例中，主要特征32可以是相对于测试结构的其他实例(例如在光栅中)的隔离特征。在一些情况下，距离50和52可以小于以光刻方式图案化测试结构所依据的辐射的波长，例如在193纳米波长工艺中为10-150纳米的量级，或者针对其他波长按比例更短或更长。在一些实施例中，光栅的节距可以大于该波长，例如大于该波长的两倍。
距离50和52可以彼此不同，使得特征34和36相对于主要特征32不对称。结果，在一些实施例中，亚分辨率特征34和36可以在以光刻方式在衬底上形成图案化的测试结构时影响主要特征32的转移，并且由于距离50和52不同，所以在主要特征32的不同侧上，所述效果可能不同，如下面参照图8更详细描述的。
亚分辨率反特征38的尺寸可以被定制成得出相似的效果。在一些情况下，宽度54可以小于光刻分辨率极限，因此特征38不转移到衬底。特征38可以布置在主要特征32内与主要特征32的侧面相距不同距离56和58处。因此，预期特征38会不同地影响主要特征32的不同侧面的图案的转移，在所示的方向上影响右侧的程度比左侧的程度大。
图案被以光刻蚀方式转移所采用的辐射的波长可以指导对其他尺寸的选择。在一些实施例中，主要特征32的宽度44大于利用图案被以光刻蚀方式从掩模版转移到衬底所采用的光的分辨率极限。因此，主要特征可以在衬底上产生相应的图案化的测试结构。
在一些实施例中，尺寸52和50以及56和58可以基于来自主要特征32的相邻侧壁上的对应亚分辨率特征34、38或36的期望的效果量来选择。预期较小的距离50、56、58和52对应于来自亚分辨率特征的较大影响。在一些情况下，这些效果是这些相应的距离以及衬底表面处显现的光刻蚀过程的过程特性的函数(与过程设定相反，该过程设定可能不同于过程漂移发生时实际展现的过程)。例如，在一些情况下，依赖于测试结构的形状，效果的大小可以是距离以及聚焦、曝光、色差、对准、球面像差或其组合中的个或更多个的函数。在一些情况下，距离效果与这些过程条件中的变化成比例，或者在一些实施例中，距离效果与这些过程条件中的变化不成比例。在不成比例的示例中，预期图案主要特征的侧壁之间的差异指示衬底所经历的过程条件，例如，差异随着聚焦在一个方向上改变而增加，并且随着聚焦在另一个方向上改变而减少。
诸如量测术中使用的，其他光源可以指导某些尺寸的选择。在一些实施例中，可以基于执行光学测量所利用的光来选择节距，例如光栅中主要结构32的实例之间的间隔。类似地，主要特征的宽度32可以基于量测光源来选择。
在一些实施例中，测试结构30可以是一维测试结构，其中距离60基本上大于距离44(例如，大一个数量级，更大)，并且测试结构的形状可以在距离60上是相对均匀的。或者在其他实施例中，形状可以变化或被中断。值得注意的是，特征34、36和38是亚分辨率特征，尽管距离60大于光刻蚀设备的分辨率极限。
预期测试结构30的形状在预期通常应用的设计规则下是可接受的，特别是对于负性抗蚀剂过程。在所示的示例中，亚分辨率特征34、36和38平行于主要特征32(例如，为了与设计规则进行比较并影响主要特征而是基本平行的)。预期该属性将相对于其他测试结构减少过程集成问题，诸如上面参考图6所述的那些测试结构，其中一些特征与主要特征正交。也就是说，一些实施例还可以使用图6中所示的特征，例如，在主要特征的一侧上的正交结构和在另一侧上的图7的亚分辨率辅助特征34。
本技术适用于与正性抗蚀剂和负性抗蚀剂一起使用。对于正性抗蚀剂，抗蚀剂曝光于底层材料将被移除处的辐射，并且对于负性抗蚀剂，抗蚀剂曝光于底层材料将被保留处的辐射，例如之后是随后的蚀刻。术语“主要特征”和“辅助特征”适用于两个域。在一些情况下，依赖于使用中的抗蚀剂的类型，这些特征可对应于阻挡光的掩模版的一部分或允许辐射透射至衬底的掩模版的一部分。
图8示出了在光刻图案化衬底之后通过图7的测试结构产生的模拟抗蚀剂轮廓。所示的图案化的测试结构65在横截面图被示出，其中尺寸60垂直于图8的平面。图示的图案化的测试结构65包括在抗蚀剂中的沟槽70的任一侧上的两个光致抗蚀剂主体66和68。这些结构可以位于区域71下面的衬底上。沟槽70可以对应于图7的主要特征32。值得注意的是，辅助特征34、38和36不直接表示在图8的图案化的测试结构65中，这部分是因为这些特征34、38和36小于光刻蚀过程的分辨率极限。
然而，特征34、38和36影响图案化的测试结构65中的沟槽70的形状。沟槽70部分地由侧壁72和74限定。侧壁分别以相对于衬底71的垂直向量的角度76和78上升。如图所示，角度76和78是不同的，在这个示例中角度78大于角度76。认为这种差异部分是由于到图7中的主要特征32的相应侧壁的相对距离和亚分辨率特征34、36和38的影响。在一些实施例中，角度76和78之间的差异可能受到光刻蚀过程的过程特性的影响，利用该光刻蚀过程图案化的测试结构65转移到衬底71。
通常，这些过程特性在光刻蚀设备的设定中指定，但是在衬底71的表面处经历的实际过程特性经常偏离设定。例如，聚焦和曝光等属性可能会随着时间的推移以相对难以预测的方式而漂移相对小但是相关的量。任何数量的因素都可能导致过程特性漂移，例如，光刻设备的透镜的加热，制造设施环境的变化，底层薄膜堆叠的变化，耗材部件的磨损等。
在一些实施例中，这种漂移可以通过测量测试结构65来光学地检测，例如使用椭圆偏振仪，如散射仪。测试结构65可以在基板上的测量部位上的栅格或光栅中重复，并且上述散射量测技术可以用于测量测试结构65的形状的属性。在一些情况下，这些测量可以包括指示角度76和78的信号，例如指示角度76和78之间的差的测量值。在一些情况下，相对于测试结构可以被表征的其他技术，这种光学测量可以是相对快速且便宜的。例如，自上而下的扫描电子显微镜测量通常不能提供关于侧壁72和74的形状的足够信息，并且可能是相对较慢且昂贵的。类似地，横切衬底是所产生的一个相对缓慢的过程，其可能会破坏所讨论的晶片。然而，这并不意味着一些实施例不可以与这些测量技术结合使用。
在一些情况下，图案化的测试结构65的形状可以依赖于光学和非光学效应。例如，由抗蚀剂收缩产生的抗蚀剂66和68中的横向应力可能导致角度72和74的形状偏移，因为抗蚀剂比其附着至的基板71收缩更多，并且在一些实施例中这些效应也可以被测量。
在一些实施例中，图案测试结构65的光学测量可以与倾向于产生那些形状的工艺条件相关联，例如，在下面描述的相关或机械模型中。在一些实施例中，在校准之后，该模型可用于基于观察到的光学测量来监测光刻蚀过程。
应该注意，图7的测试结构30和图8的图案化的测试结构65仅仅是本技术的示例。可以使用各种其他配置。例如，附加的亚分辨率特征34和36可以以不同的距离设置在主要特征32的任一侧上，以增强亚分辨率特征的效果。在一些实施例中，亚分辨率特征34或36可以在其各自侧包括附加的亚分辨率特征，而另一侧不包括附加的亚分辨率特征。在一些情况下，一个亚分辨率特征可以是对称的，而另一个是不对称的。在一些情况下，三个或更多个亚分辨率特征可以设置在一侧而另一侧不存在亚分辨率特征。类似的变化可以应用于亚分辨率反特征38。例如，多个亚分辨率反特征38可以设置在主要特征32内的各个位置处。在一些情况下，这些特征可以相对于主要特征32不对称地定位以不同地影响图案化的测试结构65的侧壁。所示出的测试结构30沿着尺寸60是直的并且是连续的(例如，基本上笔直的且连续的)，但是在其他实施例中，图案化的测试结构30可以包括曲线或中断部分。在一些情况下，主要特征可以具有其他形状，例如，主要特征可以是柱或通孔，并且辅助特征可以围绕柱或通孔的周边延伸，在一些情况下，相对于柱或通孔的中心轴不对称。各种其他排列与这些示例一致。
图9示出了用于基于例如上述测试结构的示例的光学测量来校准推断(例如，在衬底的表面处显现的)光刻过程特性的模型的过程80的示例。在一些实施例中，过程80可以包括通过参数空间(例如，通过值矩阵)有意地改变光刻蚀过程特性，并将过程的设定点与在变化条件下图案化的测试结构的观察到的光学测量值相关联。这种关联可以采取多种形式，包括训练机器学习模型，选择模型的参数，填充查找表等。
在一些实施例中，过程80包括获得具有测试结构的掩模版，该测试结构具有主要特征和一个或更多个亚分辨率特征，亚分辨率特征靠近于主要特征、与主要特征不对称并且基本上平行于主要特征，如由块82表示。在一些实施例中，掩模版可以是具有图7的测试结构或上述一个或更多个变型的掩模版。在一些实施例中，获得掩模版可以包括获得其中已经安装掩模版的光刻蚀设备，例如，在使用掩模版制造电子器件的半导体制造厂中的光刻蚀设备。在一些情况下，测试结构可以沿着用于功能器件(例如集成电路)的层的布局设置在掩模版上。例如，半导体制造厂可以包括在多个光刻蚀设备中的多个掩模版，用于图案化半导体器件的不同层，并且不同掩模版可以用于图案化不同层。
接下来，一些实施例可以以光刻蚀方式图案化衬底，从而改变光刻蚀过程的过程特性，如块84所示。图案化衬底可以包括图案化一个或更多个衬底，这依赖于期望的样本大小。光刻蚀图案化可以包括用上述的光刻蚀设备进行图案化，以在衬底的表面上形成图案化的测试结构，如图8所示。改变过程特性可以包括在一范围的值内改变一个或更多个光刻蚀过程特性。例如，在该范围中成固定的递增或成改变的递增。在一些情况下，多个过程特性可以在多个相应的范围内变化。例如，聚焦和曝光设定可根据聚焦曝光矩阵在各自的范围内变化。在一些情况下，在更高维矩阵中，附加过程特性可能会变化。在一些情况下，根据不同的过程特性变化，衬底上的不同曝光场可以接受不同的处理。例如，包括例如多个管芯的第一场可以用第一组聚焦和曝光设定来图案化，然后例如包括多个管芯的另一个实例的不同的第二场可以是使用不同的聚焦设定、曝光设置或两者进行图案化。在一些情况下，上述测试结构可以设置在各自管芯之间的划线内或设置在各自管芯内。在一些实施例中，光刻蚀图案化可以包括在测量之前显影和烘烤光致抗蚀剂。
接下来，如框86所示，一些实施例可以光学地测量图案化的测试结构。可以利用一种或更多种上述散射量测技术来执行光学测量。在一些情况下，可以测量每个场内的多个图案化的测试结构以获取每个处理条件的结果的更鲁棒性的样本大小。在一些实施例中，光学测量可以包括接收指示主要特征的第一侧壁的形状的光学信号，接收指示主要特征的不同(第二)侧壁的形状的光学信号，并且然后确定光学信号之间的差异以计算差分光学测量。在一些情况下，每个处理条件的光学测量可以例如利用中心趋势的度量(例如平均值，模式或中位值)来对进行聚集，或者在一些实施例中，可以将这些值未聚集并且用于增强各种机器学习技术，例如交叉验证或自举汇聚法。
接下来，如框88所示，一些实施例可基于测试条件和相应的光学测量来校准模型。在一些情况下，校准记录可包括多个测试条件，每个测试条件包括使用测试条件的光刻蚀过程的设定点，以及用这些测试条件形成的图案化的测试结构的光学测量的集合。可以使用各种不同的模型和校准技术。在一些情况下，该模型可以是查找表，其具有与光学测量的范围相对应的指数和与观察到的测试条件相对应的值以产生在那些范围中的那些光学测量。在另一个示例中，可以通过用测试数据训练决策树来建立模型。在一些情况下，基于测试条件校准模型可包括更新预先存在的模型，例如利用贝叶斯推理来考虑新观察到的测试数据。在一些情况下，校准模型可以包括在过程特征是隐藏状态的情况下校准隐藏的马尔可夫模型。在一些情况下，该模型可以用不同的子集的测试数据校准多个不同的次数，并且不同的实例可以彼此比较或者在交叉验证中汇聚以增强模型的可靠性。
在一些实施例中，该模型可基于以下泰勒级数展开式：
在该等式(“等式1”)中，“P”是在散射量测光瞳中观察到的光学信号，例如，例如在特定波长或角度范围处光的强度；dose是衬底表面处的辐射剂量；focus是衬底表面处的聚焦条件；和“...”是指在项的形态上扩展的高阶项，并且在某些情况下可能由于它们较小的效应而被省略，这并不意味着其他特征也可能不被省略。
利用等式1和散射量测工具的光瞳测量，一些实施例可以选择等式参数(例如，通过选择倾向于减小误差函数的偏导数项，例如由相对于聚焦曝光矩阵中的设定点的模型预测的条件的均方根总和)。在一些情况下，模型可以运用梯度下降(诸如随机梯度下降)进行训练。在一些实施例中，该模型可以针对多个参数进行训练，例如，一些测试结构可以针对曝光进行测试，并且其他测试结构可以针对聚焦进行测试，并且该模型可以针对两个过程特性进行训练。在一些情况下，光学信号是通过减去两个光瞳测量值而获得的差分信号，以将聚焦偏差校准为光瞳像素偏差。
基于等式1的模型可以采取许多形式。在一些情况下，该模型本身是等式1的一部分，其中系数被基于训练数据集(合)确定，例如等式1的前三项、前四项、前五项、前六项或更多项。在一些情况下，该模型包括等式1的几个版本，每个版本都针对不同的过程特性进行求解。在一些情况下，该模型是近似等式1的一个查找表，或近似等式1的训练机器学习模型，诸如例如与通用近似定理一致的训练过的决策树或神经网络。
在一些实施例中，该模型利用马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo)算法构建，例如利用由一个或更多个下述计算装置执行的Metropolis-Hastings(梅特罗波利斯-黑斯廷斯)算法。在一些实施例中，这样的算法在被执行时可以基于倾向于从期望概率分布的相对高概率区域抽取的样本来迭代地构建马尔可夫链。一些实施例可以包括初始化步骤，其中例如针对该点随机选择参数空间中的点和概率密度，并且针对该概率密度将其作为以所选点为中心的高斯分布。一些实施例然后可以迭代地：1)通过对概率密度进行采样来选择后续点，基于概率密度来确定参数空间中的候选后续点；2)确定指示候选后续点是否比当前点更可能的接受比率；以及3)响应于确定候选后续点是更可能的而接受该候选后续点，或者响应于确定候选后续点是更不可能的而拒绝该候选后续点。被接受的点可以在参数空间中形成一个马尔可夫链，该马尔可夫链随机行走到空间的相对高概率区域，并倾向于保留在这些区域中。在一些实施例中，链中的初始状态的阈值量可以在链迁移到更高概率区域的“burn-in准备运行”时段中被丢弃。所得到的马尔可夫链的点(例如，更高维向量)可以用于利用蒙特卡罗分析来计算光刻过程的各种过程特性的期望值。
校准可以包括确定等式1的系数，对于训练集合中的测量，该系数使得值P与聚焦、剂量和在针对训练数据集合的测试结构进行图案化时有意改变的其他过程特性设定一致。在一些情况下，一致性的特点可能是误差函数或适合性函数(依赖于符号)，该误差函数或适合性函数将在一组训练数据集合的测试条件上汇总错误，例如，均方根值的总和等。一些实施例可以例如根据每个参数相对于一致性度量的偏导数来迭代地选择倾向于减小的参数，以增加模型和训练集合之间的一致性，直到连续迭代之间的变化小于阈值的值为止。一些实施例可以从不同的初始参数选择重复该过程，并选择导致训练集合和模型之间最接近一致的重复的结果，以防止选择局域最小值。在一些实施例中，该结果可以针对保留的训练数据进行交叉验证。
在一些实施例中，确定等式1的系数包括确定将过程特性中的一个的变化与光瞳强度的变化相关联的比率。这可以包括确定将一个且仅一个过程特性中的变化与光瞳强度相关联的一个比率。在一些实施例中，确定该比率还可以包括确定将过程特性的子集中的变化与光瞳强度的变化相关联的混合导数。一些实施例还可以确定关于光瞳强度的全导数。确定导数可以包括通过将过程特性的增量变化与测量的光瞳强度变化相关联来近似导数，同时保持其他过程特性大约恒定，例如，不改变光刻设备中的目标值。确定导数还可以包括确定导数的倒数。
在一些实施例中，一旦模型被校准，该模型可被上传到光刻蚀设备的过程监控模块。该模块可以包括在下面描述的计算机中的一个或更多个上执行的代码，并且该代码执行下面参考图10描述的过程以实施过程控制或监控光刻蚀过程。
在一些实施例中，如框90所示，过程89包括获得具有测试结构的掩模版，该测试结构具有主要特征和一个或更多个亚分辨率特征，该亚分辨率特征与该主要特征相邻、与该主要特征不对称并且基本平行于该主要特征。在一些情况下，这可以是与上述的掩模版相同的掩模版。然而，图9和10的过程不限于上面参考图7-8描述的测试结构(其不意味着其他特征被如此地限制)。事实上，尤其地，这些过程也适用于图6的测试结构一起使用。
接下来，如框91所示，一些实施例可以利用掩模版以光刻蚀的方式图案化生产衬底(例如，与测试衬底相反，具有制造设施的半成品的衬底)。在一些实施例中，该步骤可以包括例如在一批生产衬底中图案化多个生产衬底的一部分，或可以是该图案化的一部分。
接下来，如块92所示，一些实施例可以在生产衬底上光学地测量图案化的测试结构。在一些情况下，可以选择生产衬底的子集来代表整个生产批量或运行的测量，或者在一些情况下，可以测量生产批量中的每个衬底。在一些情况下，光学测量可以与以上参考图9所描述的类似或相同。在一些实施例中，光学测量是散射量测式测量，并且在一些情况下，散射量测式测量产生表示在图案化的测试结构的侧壁形状中的差异的微分值。在一些实施例中，可以测量衬底内的多个部位，例如，每个曝光场内或每个管芯内的多个部位。
接下来，如框93所示，一些实施例可基于光学测量和模型推断(例如，通过间接测量来估计)光刻蚀图案化的过程特性。在一些实施例中，该推断可包括输入光学测量到用图9的过程校准的模型并输出推断出的过程特性。在一些情况下，推断出的过程特性是绝对值，例如，聚焦、曝光、色差、重叠等。或者在一些情况下，推断出的过程特性是微分，诸如这些值中的一个或更多个的变化。推断过程特性可以包括推断过程特性的比率或过程特性的一些其他组合。在一些情况下，推断过程特性可以包括用一个模型或多个模型推断多个过程特性。在一些情况下，对于衬底上的多个不同部位中的每一个，例如对于衬底的每个场、衬底的每个管芯、针对衬底的每个管芯的每个区域，推断多个过程特性。
接下来，如框94所示，一些实施例可确定推断出的过程特性是否不同于目标值。在一些情况下，该步骤可包括确定推断出的过程特性是否落入可接受值的范围的阈值内，或者在一些情况下，该步骤可以包括仅确定在某个分辨率下该值是否不同。在一些情况下，该步骤可以包括确定测量地点的多于一个阈值量(例如，计数或比率)是否具有与目标值不同的过程特性，例如，针对衬底、场或管芯。在一些情况下，可以将不同的阈值应用于衬底、场或管芯的不同区域，例如以避免由不期望频繁地产生的边缘管芯的测量触发的再加工。在一些情况下，过程特性与目标值的比较可以将多个过程特性与多个目标值进行比较，例如通过基于目标值的交叉乘积和对应于可接受的目标值的过程特性来计算分值。
接下来，如框95所示，一些实施例可以调整光刻蚀图案形成过程的设定点以减小与目标值的差。在一些情况下，该步骤可以包括将光刻蚀设备的聚焦或曝光调整为减少所述差。在一些实施例中，该调整可以减少过程条件中的漂移，否则该过程条件在用少于可接受的过程条件处理额外的衬底同时可能在更长的持续时间内未被检测到。在一些实施例中，该步骤可以附加地或替代地包括例如通过剥离抗蚀剂并重新图案化而对衬底进行再加工。
在一些实施例中，当制造电子器件时，该过程89可以在半导体制造工厂中在各个层重复多次。例如，衬底可以经历沉积/注入、图案化、蚀刻等多次循环以构建半导体器件的各个层，然后其可以从衬底被切片，被封装并被放置在电子器件中。
图11是图示可以帮助实施本文所披露的方法和流程的计算机系统100的框图。计算机系统100包括：用于传输信息的总线102或其它通信机构，以及与总线102耦接以用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100还包括耦接至总线102以用于存储待由处理器104执行的信息及指令的主存储器106，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。主存储器106也可以用于在执行待由处理器104执行的指令期间存储暂时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括耦接至总线102以用于存储用于处理器104的静态信息及指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供诸如磁盘或光盘等存储装置110，并且存储装置110耦接至总线102以用于存储信息及指令。
计算机系统100可以经由总线102耦接至用于向计算机用户显示信息的显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字按键及其它按键的输入装置114耦接至总线102，以用于将信息及命令选择通信至处理器104。另一种类型的使用者输入装置是用于将方向信息及命令选择通信至处理器104并且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制器116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向按键。该输入装置通常具有在两个轴线(第一轴线(例如x)及第二轴线(例如y))上的两个自由度，这样允许所述输入装置指定平面中的位置。也可以将触控面板(屏幕)显示器用作输入装置。
根据一个实施例，可以由计算机系统100响应于处理器104执行主存储器106中包含的一个或更多个指令的一个或更多个序列而执行本文所述过程的部分。可以将这些指令从另一个计算机可读介质(诸如存储装置110)读取至主存储器106中。主存储器106中包含的指令序列的执行使得处理器104执行本文所描述的过程步骤。呈多处理布置的一个或更多个处理器也可以用于执行主存储器106中包含的指令序列。在可替代的实施例中，可以代替或结合软件指令而使用硬连线电路。因此，本文的描述不限于硬件电路及软件的任何特定组合。
各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或更多个指令的一个或更多个序列携载至处理器104以供执行。例如，最初可以将所述指令承载于远程计算机的计算机可读介质上。远程计算机可以将指令加载至其动态存储器中，并且经由通信线或以无线方式发送指令。计算机系统100可以接收指令并将指令放置于总线102上。总线102将指令携载至主存储器106，处理器104从主存储器106获取指令及执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后存储在存储装置110上。
在一个实施例中，计算机系统100包括耦接至总线102的通信接口118。通信接口118提供至网络链接120的双向数据通信耦接，该网络链接120连接至本地网络122。例如，通信接口118可以是综合服务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以提供至对应的通信线的数据通信连接。作为另一个示例，通信接口118可以是局域网(LAN)卡以提供至兼容的LAN的数据通信连接。也可以实施无线链接。在任何这样的实施方案中，通信接口118发送且接收携载表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。
网络链接120通常通过一个或更多个网络向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链接120可以通过本地网络122提供至主机124或者由因特网服务提供商(ISP)126操作的数据设备的连接。ISP126又经由全球分组数据通信网络(现在通常被称作“因特网”128)来提供数据通信服务。本地网络122和因特网128两者都使用携载数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。经由各种网络的信号及在网络链接120上并且经由通信接口118的信号为输送信息的示例性形式的载波，所述信号将数字数据携载至计算机系统100并且从计算机系统100携载数字数据。
计算机系统100可以通过网络、网络链接120及通信接口118发送消息并且接收数据(包括程序代码)。在因特网示例中，服务器130可以通过因特网128、ISP126、本地网络122及通信接口118传输用于应用程序的请求码。一种这样下载的应用程序可提供例如本文描述的过程部分的实施例的执行。接收码可以在其被接收时由处理器104执行，和/或存储于存储装置110中或其它非易失性存储器中以供稍后执行。这样，计算机系统100可以获得呈载波形式的应用代码。
本公开的实施例可以在硬件、固件、软件、或者其任意组合中实施。本公开的实施例也可以实施作为存储在机器可读媒介或计算机可读介质上的指令，其可以由一个或更多个处理器读取并执行。如本文所使用的术语“机器可读介质”或“计算机可读介质”是指参与将指令提供至处理器104以供执行的任何介质，和/或包括配置成存储或传输呈由机器(例如，计算装置)可读的形式的信息的任何机构。该介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性非暂时性介质、易失性非暂时性介质及传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储装置110。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线及光导光纤，包括：包括总线102的电线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在射频(RF)及红外线(IR)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性磁盘、硬盘、磁带、磁盘存储介质、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、闪存装置或任何其它存储器芯片或卡盒、载波(例如，电、光学、声学或其他形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等))，或者可供计算机读取的任何其它介质。
进一步的，固件、软件、例行程序、指令可以在本文描述为执行某些动作。然而，应该理解，该描述仅是为了方便并且该动作实际上由计算装置、处理器、控制器、或者执行固件、软件、例行程序、指令等的其它装置产生。
虽然在本文中可以具体参考在IC的制造中使用图案形成过程和/或光刻设备，但应该理解的是，本文描述的图案形成过程和/或光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将会认识到，在这样替换的应用情形中，本文使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具或检查工具中。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于这种衬底处理工具和其他衬底处理工具。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得本文使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
本文所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)、极紫外(EUV)辐射(例如具有在5nm至20nm的范围内的波长)，以及粒子束(例如离子束或电子束)。
在框图中，所图示的部件被描绘为离散的功能框，但是实施例不限于其中在本文中描述的功能如图所示地被组织的系统。由每个部件提供的功能可以由软件模块或硬件模块提供，该软件模块或硬件模块与当前描绘的不同的方式被组织，例如，这样的软件或硬件可以混合、联合、复制、分解、分布(例如在数据中心内或地理上)或以其他方式不同地被组织。本文描述的功能可以由执行存储在有形的非暂时性机器可读介质上的代码的一个或更多个计算机的一个或更多个处理器提供。在一些情况下，第三方内容分发网络可以是在网络上传送的一些或全部信息的主机，在这种情况下，在一定程度上信息(例如，内容)被认为被供给或以其他方式提供，该信息可以通过发送指令从内容分发网络获取该信息而被提供。
读者应该理解，本申请描述了几个发明。并非将这些发明分成多个孤立的专利申请，申请人已将这些发明归组为单一文件中，因为它们的相关主题适用于应用过程中的经济。但是这些发明的独特优势和方面不应混为一谈。在一些情况下，实施例解决了本文提到的所有缺陷，但应该理解的是，本发明是独立有用的，并且一些实施例仅解决这些问题的子集或提供其他未提及的益处，回顾本公开内容的本领域技术人员将明白这些益处。由于成本限制，本文公开的一些发明目前可能不被要求被保护，并且可能在随后的申请中被要求保护，诸如继续申请或通过修改当前的权利要求。类似地，由于空间限制，本文件的摘要和发明内容部分都不应被认为包含所有这些发明或这些发明的所有方面的全面列表。
应该理解的是，说明书和附图意图不是将本发明限制为所公开的特定形式，而是相反，本发明覆盖落入由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。鉴于本说明书，本领域技术人员将明白本发明的各个方面的进一步修改和替代实施例。因此，本说明书和附图仅被解释为说明性的，并且是为了向本领域技术人员教导实施本发明的一般方式的目的。应该理解的是，本文示出和描述的本发明的形式将被视为实施例的示例。元件和材料可以被用于替代本文所示和所述的那些元件和材料，部件和过程可以被颠倒或省略，并且本发明的某些特征可以独立使用，所有这些对于本领域技术人员在具有本发明的说明书的益处之后将是显而易见的。在不背离由所附权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文所述的元件作出改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。
如整个本申请中所使用的，词语“可以或可能”以可许可的含义(即，意味着有潜在可能)而不是强制性含义(即，意味着必须)来使用。词语“包括(“include”，“including”和“includes”)”等意味着包括但不限于。如整个本申请中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数的表示，除非另外地有内容明确地说明。因此，例如，对“元件(an element和a element)”的提及包括两个或更多个元件的组合，尽管对于一个或更多个元件诸如“一个或更多个”使用了其他的术语和短语。术语“或”，除非另外说明，否则是非排他性的，即包含“和”和“或”。描述条件关系的术语，例如“响应于X，Y”、“在X时，Y”、“如果X，则Y”、“当X时，Y”等，包括因果关系，其中前提为必要的因果条件，前提为充分的因果条件，或前提是结果的促成因果条件，例如，“表述在条件Y获得时状态X发生”对于“仅在Y时X发生”和“在Y和Z时X发生”是上位的。“这样的条件关系并不限于立即在前提获得之后的结果，因为一些结果可能被延迟，并且在条件陈述中，前提与它们的结果相关联，例如前提与结果发生的可能性相关。其中多个属性或功能被映射到多个物体(例如，执行步骤A，B，C和D的一个或更多个处理器)的表述包含所有这些属性或功能被映射到所有这些物体和属性或功能的子集被映射到所述属性或功能的子集(例如，所有处理器每个执行步骤A-D，及其中处理器1执行步骤A、处理器2执行步骤B和步骤C的一部分、并且处理器3执行步骤C的一部分和步骤D的情况)，除非另外说明。此外，除非另外说明，否则一个值或动作“基于”另一个条件或值的陈述涵盖其中所述条件或值是唯一因素的实例以及其中所述条件或值是多个因素中的一个因素的实例两者。除非另外说明，某些集合的“每个”实例具有某个属性的陈述不应被读出排除较大集合中的一些其他相同或相似部件不具有该属性的情况，即，每个并不一定意味着每一个或任一个。除非特别另外指出，否则从讨论中可以明显看出，应该理解的是，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“计算”、“计算”、“确定”等术语的讨论是指特定设备(诸如专用目的计算机或类似的专用目的电子处理/计算装置)的动作或过程。
在该专利中，某些美国专利、美国专利申请或其他材料(例如，文章)已通过引用并入本文。然而，这些美国专利、美国专利申请和其他材料的文本仅在这种材料与本文阐述的陈述和附图之间不存在冲突的程度上通过引用而被并入。在存在这种冲突的情况下，在通过引用美国专利、美国专利申请和其他材料而被如此并入中，任何这样的冲突文本并不具体地通过引用并入本专利。
参照以下列举的方面将更好地理解本技术：
1.一种校准模型的方法，所述方法包括：获得训练数据，所述训练数据包括：来自多个结构的散射辐射信息，所述散射辐射信息的各个部分与是各个结构的图案形成过程的特性的相应的过程条件相关联；以及使用一个或更多个处理器利用所述训练数据通过确定将所述过程特性中的一个过程特性的变化与散射辐射信息中的对应变化相关联的第一比率来校准模型。
2.根据方面1所述的方法，其中校准包括：确定将所述过程特性中的另一个过程特性的变化与散射辐射信息的变化相关联的第二比率。
3.根据方面2所述的方法，其中所述第一比率是聚焦相对于散射辐射信息的偏导数或倒数，并且其中所述第二比率是剂量关于散射辐射信息的偏导数或倒数。
4.根据方面1-3中任一方面所述的方法，其中所述模型基于泰勒级数展开式的至少三个项。
5.根据方面1-4中任一方面所述的方法，其中所述模型包括所述过程特性中的一个过程特性关于散射辐射信息的二阶导数或所述二阶导数的倒数。
6.根据方面1-5中任一方面所述的方法，其中校准所述模型包括：利用马尔可夫链蒙特卡罗算法确定模型参数。
7.根据方面1-6中任一方面所述的方法，其中校准所述模型包括：用梅特罗波利斯-黑斯廷斯算法确定模型参数。
8.根据方面1-7中任一方面所述的方法，其中校准所述模型包括：基于所述模型的各自的迭代与所述训练数据中的至少一些训练数据之间的一致性的汇聚测量，通过迭代地调整所述模型参数来确定模型参数。
9.根据方面1-8中任一方面所述的方法，其中所述散射辐射信息包括：多个测试条件，所述多个测试条件指示用于根据聚焦曝光矩阵在一个或更多个衬底上图案化多个测试结构的光刻蚀过程的过程特性，其中不同的图案化的测试结构在不同测试条件下被图案化；所述多个图案化的测试结构的散射量测光瞳强度测量值；以及指示哪些测量值对应于哪些测试条件的数据，并且其中所述模型根据利用光刻蚀过程图案化的测试结构的光学测量推断光刻蚀过程的特性。
10.根据方面1-9中任一方面所述的方法，其中所述训练数据包括基于所述光刻蚀过程的模型和散射辐射信息的模型获得的模拟训练数据。
11.根据方面1-10中任一方面所述的方法，包括：获得至少部分地限定所述测试结构的掩模版，所述测试结构具有主要特征和一个或更多个亚分辨率特征，所述亚分辨率特征与所述掩模版上的主要特征紧邻并基本平行于所述掩模版上的主要特征；利用所述掩模版以光刻蚀方式图案化一个或更多个衬底。
12.根据方面11所述的方法，其中所述一个或更多个亚分辨率特征包括第一亚分辨率特征，所述第一亚分辨率特征在所述主要特征的第一侧上与该主要特征间隔开第一距离，所述第一距离的尺寸被设置成影响对应的图案化的测试结构。
13.根据方面12所述的方法，其中，所述一个或更多个亚分辨率特征包括第二亚分辨率特征，所述第二亚分辨率特征在所述主要特征的不同于所述第一侧的第二侧上与所述主要特征间隔开第二距离，所述第二距离与第一距离不同并且尺寸被设置为与第一亚分辨率特征不同地影响对应的图案化的测试结构。
14.根据方面11-13中任一方面所述的方法，其中，所述一个或更多个亚分辨率特征包括多个亚分辨率特征，所述多个亚分辨率特征在所述主要特征的同一侧上与所述主要特征间隔多个不同的各自的距离，所述各自的距离中每一个的尺寸都被设置成影响相应的图案化的测试结构。
15.根据权利要求11-14中任一方面所述的方法，其中所述一个或更多个亚分辨率特征包括设置在所述主要特征内的亚分辨率反特征，所述亚分辨率反特征距离所述主要特征的一侧第一距离和距离所述主要特征的相反侧第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离。
16.根据方面11-15中任一方面所述的方法，其中：所述主要特征包括大体平直的条形结构；所述一个或更多个亚分辨率特征包括一对较小的条形结构，所述一对较小的条形结构在所述主要特征的相反侧上在距离所述主要特征不同的距离处沿着所述主要特征延伸，其中所述较小条的宽度小于所述光刻蚀图案化过程的分辨率极限，并且其中所述主要特征的宽度大于或等于所述分辨率极限；所述掩模版包括测试光栅，所述测试光栅包括所述测试结构的彼此间隔开的多个实例；图案化的测试结构具有在条形结构的相反侧上具有不同斜率的侧壁，并且所述斜率之间的差的量根据聚焦或曝光的变化而变化。
17.根据方面11-16中任一方面所述的方法，包括：利用所述掩模版以及生产装置的至少一部分的图案以光刻蚀方式图案化一生产批量的衬底，以在所述生产批量的衬底上产生图案化的测试结构；在完成该生产批量的图案化之前，在该生产批量中光学地测量图案化的测试结构中的至少一些；基于相应的光学测量和相关模型来推断该生产批量的光刻蚀图案化的过程特性；并确定目标过程特性与推断出的过程特性不同。
18.一种推断图案形成过程的参数的方法，所述方法包括：获得衬底上的图案化结构的散射辐射测量；以及使用一个或更多个处理器基于具有校准模型的光学测量来推断光刻蚀图案化的过程特性，其中该模型包括将过程特性中的一个过程特性的变化与散射辐射测量中的变化相关联的第一比率。
19.根据方面18所述的方法，其中所述第一比率是聚焦相对于散射辐射测量的偏导数或倒数，并且其中模型包括第二比率，所述第二比率是剂量相对于散射辐射测量的偏导数或倒数。
20.根据方面18-19中任一方面所述的方法，包括通过执行以下步骤来校准所述模型，所述步骤包括：获得训练数据，所述训练数据包括：多个测试条件，所述测试条件指示用于图案化一个或更多个衬底上的多个测试结构的光刻蚀过程的过程特性，其中不同的图案化的测试结构在不同测试条件下被图案化；多个图案化的测试结构的散射量测光瞳强度测量值；和指示哪些测量值对应于哪些测试条件的数据；以及使用一个或更多个处理器利用训练数据通过确定第一比率来校准模型。
21.根据方面18至20中任一方面所述的方法，其中所述结构是测试结构，所述方法包括：至少部分地利用主要特征和一个或更多个亚分辨率特征来获得限定所述测试结构的掩模版，所述亚分辨率特征与所述掩模版上的所述主要特征邻近并基本平行于所述掩模版上的所述主要特征；以及利用掩模版以光刻蚀方式图案化衬底以在衬底上产生图案化的测试结构。
22.根据方面21所述的方法，其中所述一个或更多个亚分辨率特征包括第一亚分辨率特征，所述第一亚分辨率特征在所述主要特征的第一侧上与所述主要特征间隔第一距离，所述第一距离的尺寸被设置成影响对应的图案化的测试结构，并且其中所述一个或更多个亚分辨率特征包括第二亚分辨率特征，所述第二亚分辨率特征在所述主要特征的不同于所述第一侧的第二侧上与所述主要特征间隔第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离并且尺寸设置成与所述第一亚分辨率特征不同地影响对应的图案化的测试结构。
23.根据方面21所述的方法，其中所述一个或更多个亚分辨率特征包括设置在所述主要特征内的亚分辨率反特征，所述亚分辨率反特征距离所述主要特征的一侧第一距离和距离所述主要特征的相反侧第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离。
24.根据方面18-23中任一方面所述的方法，包括：确定推断出的所述过程特性不同于目标值；以及响应于所述确定，调整光刻蚀图案形成过程的设定点以减小所述差异。
25.根据方面18-24中任一方面所述的方法，包括：在所述衬底上产生多个电子或光学器件。
26.一种系统，包括：一个或更多个处理器；以及存储指令的存储器，所述指令在由至少一些处理器执行时实现包括以下操作中的操作：获得训练数据，所述训练数据包括：来自多个结构的散射辐射信息，所述散射辐射信息的各个部分与相应的过程条件相关联，所述相应的过程条件是各个结构的图案形成过程的特性；以及使用一个或更多个处理器利用训练数据通过确定将所述过程特性中的一个过程特性的变化与散射辐射信息中的对应变化相关联的第一比率来校准模型。
27.一种有形的、机器可读的、非暂时性介质，存储在由一个或更多个处理器执行时实现如方面1-25中的任一方面所述的操作的指令。
28.一种系统，包括：一个或更多个处理器；以及存储在由至少一些处理器执行时实现如方面1-25中的任一方面所述的操作的指令的存储器。