用于聚焦量测的方法以及相关联的设备与流程

本发明涉及在集成电路的制造中的量测应用。

背景技术：

1、光刻设备是一种被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。光刻设备可以例如在图案形成装置(例如，掩模)处将图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。

2、为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(euv)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。

3、低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以表示为cd＝k1×λ/na，其中λ是所采用的辐射波长，na是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常印制的最小特征尺寸，但在这种情况下为半节距)，k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，就越难以在衬底上复制与电路设计者为实现特定电气功能和性能而计划的形状和尺寸类似的图案。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些微调步骤包括例如但不限于na的优化、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化(诸如设计布局中的光学邻近校正(opc，有时也称为“光学过程校正”))、或通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路来改善低k1下的图案的再现。

4、量测工具用于ic制造工艺的许多方面，例如作为用于在曝光之前正确定位衬底的对准工具和用于在过程控制中检查/测量曝光产品和/或蚀刻产品(例如，以测量重叠)的基于散射测量的工具。

5、光刻过程中的需要监测的一个重要参数是聚焦或焦距。期望在ic中集成越来越多的电子部件。为了实现这一点，需要减小部件的尺寸，从而提高投影系统的分辨率，使得可以将越来越小的细节或线宽投影到衬底的目标部分上。随着光刻中的临界尺寸(cd)缩小，聚焦在整个衬底上和在衬底之间二者的一致性变得越来越重要。cd是一个或多个特征的尺寸(诸如，晶体管的栅极宽度)，所述尺寸的变化将导致特征的物理性质的不期望的变化。传统上，通过“提前发送的晶片”(即，在生产运行之前被曝光、显影和测量的衬底)确定最佳设置。在提前发送的晶片中，测试结构被曝光在所谓的聚焦能量矩阵(fem)中，并且根据对这些测试结构的检查结果确定最佳聚焦和能量设置。

6、确定聚焦和/或剂量的另一方法已经通过基于衍射的聚焦技术来实现。基于衍射的聚焦可以使用掩模版上的目标形成特征，所述目标形成特征印制具有不对称程度的目标，所述不对称程度取决于印制期间的聚焦和/或剂量设置。然后，可以测量该不对称程度，并且根据不对称性测量结果推断聚焦和/或剂量。这种聚焦测量方法以及相关联的测试结构设计具有许多缺点。许多测试结构需要具有较大节距的亚分辨率特征或光栅结构。这样的结构可能违背光刻设备的用户的设计规则。聚焦测量技术可以包括测量由特定的依赖于聚焦的目标结构散射的相反的更高阶辐射(例如，一阶辐射)的不对称性，并根据该不对称性确定聚焦。

7、期望改进现有的聚焦量测技术。

技术实现思路

1、在本发明的第一方面中，提供了一种根据衬底上的目标确定聚焦参数的方法，所述目标至少包括第一子目标和第二子目标，所述聚焦参数与曝光所述目标的光刻曝光过程的聚焦设置相关；所述方法包括：获得与所述第一子目标的测量结果相关的第一测量信号，所述第一子目标包括同焦结构；获得与所述第二子目标的测量结果相关的第二测量信号，所述第二子目标包括非同焦结构；获得将至少所述第二测量信号与所述聚焦参数相关联的至少一个经训练的关系和/或模型；以及根据所述第一测量信号、所述第二测量信号以及所述至少一个经训练的关系和/或模型，确定所述聚焦参数的值。

2、在本发明的第二方面中，提供了一种图案形成装置，所述图案形成装置包括用于形成目标的目标图案化特征，所述目标图案化特征包括：同焦图案化特征，所述同焦图案化特征用于形成第一子目标，使得所述第一子目标包括同焦结构；和非同焦图案化特征，所述非同焦图案化特征用于形成第二子目标，使得所述第二子目标包括非同焦结构。

3、本发明还提供了一种计算机程序产品以及相关联的量测设备和光刻单元，所述计算机程序产品包括用于使处理器执行根据第一方面所述的方法的机器可读指令。

4、将通过考虑以下描述的示例，理解本发明的上述方面和其他方面。

技术特征：

1.一种根据衬底上的目标确定聚焦参数的方法，所述目标至少包括第一子目标和第二子目标，所述聚焦参数与曝光所述目标的光刻曝光过程的聚焦设置相关；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定值包括确定针对剂量参数的变化对所述第二测量信号的影响而被校正的所述聚焦参数的所述值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述第一测量信号和所述至少一个经训练的关系和/或模型确定针对剂量参数的变化对所述第二测量信号的影响的校正。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述至少一个经训练的关系和/或模型包括：

5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述至少一个经训练的关系和/或模型包括：

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的方法，包括：根据至少所述第一测量信号和所述至少一个经训练的关系和/或模型确定所述剂量参数的值。

7.根据权利要求2至6中的任一项所述的方法，包括：用于训练所述至少一个经训练的关系和/或模型的初始校准阶段，所述初始校准阶段包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述校准测量信号包括与每个目标的所述第一子结构相关的第一校准测量信号和与每个目标的所述第二子结构相关的第二校准测量信号；并且

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一子目标和所述第二子目标中的每个都包括不同的最佳聚焦设置和/或包括不同的节距和/或临界尺寸。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述确定所述聚焦参数的值的步骤包括：根据所述第一测量信号、所述第二测量信号以及所述至少一个经训练的关系和/或模型直接确定所述聚焦参数的值。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，所述确定所述聚焦参数的值的步骤包括：根据所述第一测量信号、所述第二测量信号以及所述至少一个经训练的关系和/或模型，确定至少所述第二子目标的临界尺寸的值，并且根据至少所述第二子目标的临界尺寸的所述值确定所述聚焦参数。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：使用图案形成装置执行所述光刻曝光过程以曝光所述衬底上的所述目标；所述方法包括：

13.一种量测装置，所述量测装置包括处理器和存储装置，所述存储装置包括计算机程序产品，所述计算机程序产品包括能够操作为执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法的指令。

14.一种图案形成装置，所述图案形成装置包括用于形成目标的目标图案化特征，所述目标图案化特征包括：

15.一种衬底，所述衬底至少包括使用根据权利要求14所述的图案形成装置形成的目标。

技术总结
公开了一种根据衬底上的目标确定聚焦参数的方法。该目标包括同焦的第一子目标和非同焦的第二子目标。该方法包括：获得与第一子目标的测量结果相关的第一测量信号、与第二子目标的测量结果相关的第二测量信号、以及将至少所述第二测量信号与所述聚焦参数相关联的至少一个经训练的关系和/或模型。根据所述第一测量信号、所述第二测量信号以及所述至少一个经训练的关系和/或模型，确定所述聚焦参数的值。

技术研发人员：玛丽亚-克莱尔·范拉尔,威廉默斯·P·E·M·奥特罗特
受保护的技术使用者：ASML荷兰有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29