随机EPE中的SEM FOV指纹和大型FOV SEM装置中的放置测量

摘要

公开了一种在光刻工艺中减小与晶片上的结构相关联的误差的变异性的方法。该方法包括基于图像(或多个图像)来确定图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，所述图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对晶片的扫描而获取。该方法还包括基于图像来确定与该结构的真实误差相关联的第二误差，其中与该结构相关联的误差包括第一误差和第二误差。由数据处理器生成命令，该命令启用基于减小第一误差或第二误差中的任一项的对光刻工艺的修改以及对误差的变异性的相关联的减小。

说明书

本申请要求于2018年12月4日提交的欧洲申请18210026.3的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本文中的描述总体上涉及改进印刷图案的测量。更具体地，本公开包括用于隔离和标识由于图像捕获装置而导致的测量中的明显误差的设备、方法和计算机程序。

背景技术

制造半导体器件通常涉及使用多个制造工艺来处理衬底(例如，半导体晶片)以形成半导体器件的各种特征和多个层。这样的层和特征通常使用例如沉积、光刻、蚀刻、化学机械抛光和离子注入来制造和处理。可以在衬底上的不同位置上制造多个器件，并且然后将其分离成个体器件。该器件制造过程可以被认为是图案化工艺。图案化工艺可以包括用于将图案从图案化装置转印到衬底上的图案化步骤。另外，然后可以有一个或多个相关图案处理步骤，诸如通过显影设备进行抗蚀剂显影，使用烘烤工具烘烤衬底，使用蚀刻设备将图案蚀刻到衬底上，等等。

发明内容

公开了一种在光刻工艺中减小与晶片上的结构相关联的误差的变异性的方法。该方法包括基于图像(多个图像)来确定图像中由于 SEM畸变而引起的第一误差，所述图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对晶片的扫描而获取。该方法还包括基于图像来确定与该结构的真实误差相关联的第二误差，其中与该结构相关联的误差包括第一误差和第二误差。由数据处理器生成命令，该命令启用基于减小第一误差或第二误差中的任一项的对光刻工艺的修改和对误差的变异性的相关联的减小。

在某些变型中，基于图像来确定第一误差可以包括基于多个图像来确定第一误差，该图像以及多个图像基于通过SEM对晶片的扫描而获取。另外，基于图像来确定与结构的真实误差相关联的第二误差可以包括基于多个图像来确定与结构的真实误差相关联的第二误差。

在一些变型中，SEM畸变是由于以下中的任一项引起的：电子成像中的伪影、SEM系统中的振动或电子检测中的伪影。另外，结构可以是以下中的任一项：主要特征或接触孔。真实误差可以是结构上的特征与目标图案中的对应特征之间的差异。特征可以是以下中的任一项：边缘放置量规、接触孔中心或临界尺寸。

在其他变型中，该方法可以包括将第一误差分解为时间常数误差或时间相关误差。这也可以包括从第一误差中去除时间常数误差或时间相关误差中的任一项以减小误差。

在其他变型中，第一误差或第二误差可以是均方误差，并且误差的变异性可以是误差的标准偏差或误差的方差。

在其他变型中，边缘检测算法可以在结构的一部分上生成轮廓，并且误差可以基于轮廓与目标图案中的对应特征之间的差异来确定。

在一些变型中，误差可以部分地通过对与SEM的视场中的相邻特征相对应的局部误差求平均来确定。局部误差可以根据局部误差的加权平均被加权并且以相邻特征的中心为中心。局部误差可以根据以多个相邻特征的中心为中心的高斯分布被加权。

在其他变型中，该方法可以包括：通过至少去除与SEM畸变相关联的第一误差来生成真实残余位移；以及当与特征相关联的真实残余位移的一部分超过阈值时，标记特征。

在其他变型中，方法可以包括：利用数据处理器或另一数据处理器监测由SEM获取的图像，确定误差是否超过阈值，当阈值被超过时，生成以下中的任一项：用于用户重新校准SEM的提醒、引起SEM 自动重新校准的命令或修改SEM的操作以减小误差的指令。

在一些变型中，修改光刻工艺可以包括以下中的任一项：改变用于制造晶片的光源的焦距，修改在源掩模优化中使用的参数，修改在光刻工艺中使用的光源的数目、或修改数字反射镜装置上的反射镜的配置。

在一个相关方面，一种在光刻工艺中减小与晶片上的结构相关联的误差的变异性的方法可以包括：基于图像来确定图像中由于SEM 畸变而引起的第一误差，该图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对晶片的扫描而获取；以及由数据处理器生成命令，命令启用基于减小第一误差的对光刻工艺的修改和对误差的变异性的相关联的减小。

还公开了一种计算机程序产品，包括其上记录有指令的非暂态计算机可读介质，该指令在由计算机执行时实现本文中描述的任何方法。

在另一相关方面，一种系统包括SEM，该SEM被配置为利用电子束扫描晶片并且生成晶片的图像，图像指示与晶片上的结构相关联的误差。该系统还包括存储指令的非暂态机器可读介质，该指令在由数据处理器执行时引起数据处理器执行操作，该操作包括：基于图像来确定图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，该图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对晶片的扫描而获取；以及由数据处理器生成命令，命令启用基于减小第一误差的对光刻工艺的修改和对误差的变异性的相关联的减小。

在一些变型中，该操作还可以包括由数据处理器调节SEM的操作参数以减小透镜像差的影响，其中操作参数可以是以下中的任一项：束能量、SEM束的焦距或扫描速度，并且其中影响的减小引起误差的变异性的相关联的减小。另外，该操作还可以包括响应于对SEM畸变的分析而由数据处理器自动细化SEM的定位网格校准。该操作还可以包括由数据处理器生成引起SEM的自动重新校准的命令。

附图说明

结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本文中公开的主题的某些方面，并且与描述一起帮助解释与所公开的实现相关联的一些原理。在附图中

图1示意性地示出了根据一个实施例的电子束检查设备的一个实施例。

图2示意性地示出了根据一个实施例的检查设备的另一实施例。

图3示意性地示出了根据一个实施例的与目标图案相关联的示例性SEM图像。

图4示意性地示出了根据一个实施例的在目标图案中与接触孔位置重叠的示例性SEM图像。

图5A示意性地示出了根据一个实施例的与示例性误差确定过程一起使用的晶片上的接触孔的框并(binning)。

图5B示意性地示出了根据一个实施例的分解由SEM图像测量的误差的示例性结果。

图6示意性地示出了根据一个实施例的残余接触孔位移的示例性直方图。

图7示意性地示出了根据一个实施例的表示分解的SEM畸变的示例性矢量场。

图8示意性地是根据一个实施例的示例性过程的框图。

图9示出了根据一个实施例的光刻投影设备的各个子系统的框图。

图10示出了根据一个实施例的用于在光刻投影设备中模拟光刻的示例性流程图。

图11是根据一个实施例的示例计算机系统的框图。

图12是根据一个实施例的光刻投影设备的示意图。

图13是根据一个实施例的另一光刻投影设备的示意图。

图14是根据一个实施例的光刻投影设备的详细视图。

图15是根据一个实施例的光刻投影设备的源收集器模块的详细视图。

具体实施方式

当制造计算机芯片或其他类型的集成电路时，在一些情况下，在硅晶片上形成非常小的结构。这些结构可以包括进行计算机芯片的“思考”的晶体管、以及用于连接晶体管的金属线。这些结构非常小，例如，并排放置的1000个金属线可以与人类毛发的宽度相符。计算机芯片可以具有若干层金属线，一层在另一层之上，其中一些层主要在北/南方向上行进，而其他层主要在东/西方向上行进。第一层上的金属线可以通过在填充有金属的、在两层之间切割出的接触孔与第二层上的金属线连接。由于这些导线和接触孔的尺寸非常小，因此它们必须非常精确地放置(也称为对准)，否则它们将无法被正确排列。即使是最少量的未对准也会导致经由接触孔金属的、从第一导线到第二导线的连接失败，这可能导致整个计算机芯片失效并且变得一文不值。

光刻是涉及这些结构的形成的过程。光刻工艺的质量可以通过例如扫描电子显微镜(SEM)来评估。可以使用SEM对这些非常小的结构进行成像，实际上是获取结构的“图片”。该图像可以用于确定结构是否被正确形成以及是否形成在正确的位置。再次，即使在结构的形成或放置中的微小误差也可以导致计算机芯片发生故障。但是，由图像指示的误差可能是“真实的”，也可能是“虚假的”。例如，当SEM对结构进行成像时，图像可能会畸变，这可能导致结构出现畸变或错位，而实际上，问题是图像的畸变，而不是在结构的形成或放置中的任何真实误差。

例如，本公开描述了用于分析SEM图像以区分真实误差和SEM 畸变的方法。当标识出由SEM引起的表观误差时，可以调节SEM以减小表观误差。此外，如果准确地标识出真实误差，则可以修改光刻工艺中的步骤以减小这些真实误差。以这种方式，不仅可以通过了解真实误差来改善最终产品，而且可以通过去除可能基于畸变SEM图像而提出的“虚假”误差来提高光刻工艺的效率。例如，通过确定所发生的是“虚假”的误差，技术人员可以不需要浪费时间。更重要的是，技术人员可以避免校正“虚假”误差。通过向该工艺中引入新的 (和实际的)误差，“虚假”误差的校正可能实际上导致光刻工艺变得更糟。

在一些实施例中，可以从图像捕获装置(例如，扫描电子显微镜 (也称为电子束检查系统))获取晶片或其他印刷图案的图像。电子束检查系统的示例性实施例将参考图1和图2进一步详细描述。在一些情况下，电子束检查系统可以类似于扫描电子显微镜，但是具有较大的视场(LFOV)并且获取测量图像的产量较高。在一些实施例中， LFOV可以在侧面上测量例如大约1至1000微米、100至500微米、 1至50微米、6至12微米等。

图2示意性地示出了根据一个实施例的检查设备50的实施例。在一个实施例中，检查设备50可以是电子束检查设备(例如，与扫描电子显微镜相同或相似)，其在衬底上产生结构的图像。

在操作中，从电子源58发射的一次电子束56被聚光透镜60会聚，并且然后穿过光束偏转器62、E×B偏转器64和物镜66，以在焦点处照射衬底台54上的衬底52。当用电子束56照射衬底52时，从衬底52生成二次电子。该二次电子由E×B偏转器64偏转并且由二次电子检测器68检测。通过与例如由光束偏转器62对电子束的二维扫描或由光束偏转器62在X方向上或Y方向上对电子束56的重复扫描以及由衬底台54在X方向或Y方向中的另一方向上对衬底52 的连续移动同步地检测从样品生成的电子，可以获取二维电子束图像。因此，在一个实施例中，电子束检查设备针对电子束的视场由电子束检查设备可以提供电子束的角度范围(例如，偏转器62可以提供电子束56的角度范围)来限定。因此，视场的空间范围是电子束的角度范围可以撞击到表面上的空间范围(其中表面可以是固定的，也可以相对于场移动)。

由二次电子检测器68检测到的信号由模拟/数字(A/D)转换器 70转换成数字信号，并且该数字信号被发送给图像处理系统72。在一个实施例中，图像处理系统72可以具有存储器78以存储全部或部分数字图像以供处理单元80处理。处理单元80(例如，专门设计的硬件或硬件和软件的组合或包括软件的计算机可读介质)被配置为将数字图像转换或处理为代表数字图像的数据集。在一个实施例中，处理单元80被配置或编程为引起本文中描述的方法的执行。此外，图像处理系统72可以具有被配置为将数字图像和对应数据集存储在参考数据库中的存储介质78。显示设备76可以与图像处理系统72连接，使得操作人员可以在图形用户界面的帮助下进行设备的必要操作。

图3示意性地示出了根据一个实施例的检查设备的另一实施例。该系统用于检查样品台88上的样品90(诸如衬底)，并且包括带电粒子束发生器81、聚光透镜模块82、探针形成物镜模块83、带电粒子束偏转模块84、二次带电粒子检测器模块85和图像形成模块86。

带电粒子束发生器81生成一次带电粒子束91。聚光透镜模块82 会聚所生成的一次带电粒子束91。探针形成物镜模块83将会聚的一次带电粒子束聚焦成带电粒子束探针92。带电粒子束偏转模块84在固定在样品台88上的样品90上的感兴趣区域的整个表面上扫描所形成的带电粒子束探针92。在实施例中，带电粒子束发生器81、聚光透镜模块82和探针形成物镜模块83或其等效设计、替代方案或其任何组合一起形成带电粒子束探针发生器，该带电粒子束探针发生器生成扫描带电粒子束探针92。

二次带电粒子检测器模块85检测在由带电粒子束探针92轰击以生成二次带电粒子检测信号94时从样品表面发射的二次带电粒子93 (可能还与来自样品表面的其他反射或散射带电粒子一起)。图像形成模块86(例如，计算装置)与二次带电粒子检测器模块85耦合以从二次带电粒子检测器模块85接收二次带电粒子检测信号94，并且相应地形成至少一个扫描图像。在实施例中，二次带电粒子检测器模块85和图像形成模块86或其等效设计、替代方案或其任何组合一起形成图像形成设备，该图像形成设备从由带电粒子束探针92轰击的样品90发射的检测到的二次带电粒子来形成扫描图像。

在一个实施例中，监测模块87耦合到图像形成设备的图像形成模块86，以监测、控制等图案化工艺和/或使用从图案形成模块86接收的样品90的第二图像导出用于图案化工艺设计、控制、监测等的参数。因此，在一个实施例中，监测模块87被配置或编程为引起本文中描述的方法的执行。在一个实施例中，监测模块87包括计算装置。在一个实施例中，监测模块87包括计算机程序，该计算机程序用于在本文中提供功能并且被编码在形成或设置在监测模块87内的计算机可读介质上。

与例如CD SEM相比，图3的系统中的电子电流明显更大，因此探针光斑足够大使得检查速度可以很快。但是，由于探针光斑较大，分辨率可能不如CD SEM。

图3示出了可以由诸如SEM等成像装置、本文中描述的任何其他检查设备或适合于对印刷图案进行成像的任何成像装置捕获的图像300的一个示例。如图所示，SEM图像300表示晶片的一部分，其中通过光刻工艺已经在晶片中形成有多个接触孔。接触孔看起来比图像的剩余部分更暗，这是因为在接触孔边界内发现的表面与晶片本身的表面处于不同高度和/或具有不同材料。例如，接触孔内部的材料可以对应于底层而不是抗蚀剂。

在图3中，接触孔的边界被示出为围绕每个接触孔的较暗的曲线或轮廓320。在一些实现方式中，边缘检测算法可以用于在结构的至少一部分(例如，接触孔)上生成轮廓(例如，添加到SEM图像)。边缘检测算法可以包括例如确定图像中的梯度或较高导数以定位边缘，基于图像中的像素强度来定位边缘，等等。

还从图3中看到的是浅色X指示接触孔的所计算出的中心。这样的接触孔中心330可以基于接触孔310的质心、基于由轮廓320限定的接触孔310的最大X或Y范围的线的交点等来确定。在一些实现方式中，可以计算诸如成像结构的边缘坐标或接触孔中心等特征并且将其用于表征结构，而不必在计算机存储器中或作为可视化的一部分来生成轮廓。

为了提供对本文中描述的实现的简化解释，大多数示例是基于确定诸如接触孔等结构中的误差而提供的，而不是针对更复杂的2D或 3D形状而提供的。然而，所公开的方法适用于形成在晶片或其他材料中的任何结构。例如，结构可以包括主要特征(例如，诸如通道等 2D线性结构)、或者形成在所分析的晶片或其他材料中的任何其他类型的物理结构。虽然图3示出了接触孔310的阵列，但是在其他实现方式中，可以形成线、网格或其他2D结构的图案并且对其进行成像以用于量测目的，或者可以是作为正在进行的质量控制或评估的已完成项目的一部分。以这种方式，所公开的方法适用于能够被成像的任何结构。

为了确定SEM图像与目标图案之间的差异，在某些实施例中，所公开的过程可以包括或开始于在SEM图像与目标图案之间执行图像对准。该对准可以包括例如执行X和Y(或对于3D图像为Z)中的平移、对称和不对称旋转、以及对称和不对称放大的任何组合。这样的过程可以称为六参数线性畸变校正，并且可以对SEM图像或目标图案任一者执行。这样的线性畸变校正的结果的一个示例在图4中示出，其中网格410覆盖到SEM图像上，该网格410具有相交点420，该相交点420示出了目标图案340中的接触孔的中心。虽然网格相交点420似乎与接触孔中心330大致重合，但是在仔细检查时(另外参见图的顶部所示的一个接触孔中心330的扩展部分)，可以看到，一些接触孔中心位于与目标图案340所预期的位置不同的位置，如网格相交点420所示。在图的顶部处的扩展部分中还示出了矢量430，矢量430示出了实际接触孔中心330与网格相交点420之间的放置误差。下面在分解和标识在SEM图像中捕获的各种类型的误差的讨论中进一步描述该矢量的使用。

在接触孔中心与网格相交点之间的一些差异通过图像对准来解决的情况下，可以通过将真实误差与由于SEM畸变而引起的表观误差分开来进行误差分析。一种方法是使用高阶多项式畸变，而不是上面应用的六参数线性畸变校正。一些缺点可以包括：

-高阶项可能主要是噪声拟合或实际畸变的拟合。这导致高估了畸变贡献(“方差分析”公式，也称为ANOVA，对此的校正参见

例如等式8-10)；

-过度拟合可以通过在图像上求平均来克服，但是这表示无法捕获时间相关SEM畸变并且将其错误地标识为晶片变化；

-无法建模位移的不连续跳跃。后者可能是由于SEM中的机械振动或数字刷新率引起的。这导致低估了SEM贡献。

如本文中进一步详细描述的，所公开的方法中的一些方法可以减小光刻工艺中与晶片上的结构相关联的误差的变异性。在一些实施例中，这可以包括至少基于图像来确定图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，该图像基于通过扫描电子显微镜对晶片的扫描而获取的。可选地，可以基于图像来确定第二误差，该第二误差与结构的真实误差相关联。以这种方式，与结构相关联的总误差(由SEM测量)可以包括第一误差(由于SEM畸变)和第二误差(形成在晶片上的结构中的真实物理误差)中的一者或两者。

如本文中使用的，术语“误差的变异性”是指与印刷图案的结构相关联的误差的程度或发生的变化、散布或大体上的变化。另外，术语“变异性”不同于“方差”，如本文中使用的，“方差”是指相同名称的统计量。

此外，如本文中使用的，术语“SEM畸变”是指由SEM数据的操作、获取或分析中的误差而引起的任何类型的误差(或表观畸变)。 SEM畸变可以出现在SEM图像中或包括SEM图像的数据中。

此外，在一些实现方式中，可以使用多个图像来确定本文中描述的任何误差。例如，基于图像来确定第一误差可以包括基于图像来确定第一误差，该图像以及多个图像基于SEM对晶片的扫描而获取。另外，基于图像来确定与结构的真实误差相关联的第二误差可以包括基于图像来确定与结构的真实误差相关联的第二误差。

如上所述，在SEM图像中明显的一些误差是印刷结构中的真实物理误差。在改善光刻工艺时最关注的可以是这些误差。例如，由于制造误差或在如此小规模上的操作限制，接触孔可能不是完美的圆形，并且因此接触孔的中心可能不是确切地在预期位置。这些是“真实误差”的示例，而不是任何成像过程的结果。因此，如本文中使用的，“真实误差”是结构上的特征与目标图案中的对应特征之间的差异。如本文中使用的，“特征”可以包括例如边缘放置量规(特征的坐标，其可以例如指定接触孔的不同侧面(诸如左侧、右侧、顶部或底部)的边缘放置)、接触孔中心、临界尺寸、SEM图像中的接触孔的颜色(例如，以灰度级测量)、接触孔的椭圆率等。

可能出现的另一种类型的误差是由于成像过程而引起的表观误差。如本文中使用的，这种类型的误差被统称为“SEM畸变”。SEM 畸变也可能是由于多种原因造成的。例如，SEM畸变可能是由于电子成像中的伪影、SEM系统中的振动或电子检测中的伪影中的一种或多种造成的。电子成像可以包括显微镜使用过程中的步骤，其中SEM 将一次电子从电子枪带到非常小的光斑(可能与像素大小有关)，并且然后将二次电子带回SEM检测器(可以包括光圈和磁性镜片)。电子成像中的伪影可能使晶片上的光斑变大、非圆形、没有聚焦、由于光束中的不同电子能量而有所不同、发生位移、等等，这可能会导致意外收集二次电子，从而产生SEM畸变。电子检测可以指代检测器对二次电子进行的操作。电子检测中的伪影可以导致一些二次电子无法被检测到，这可以再次导致SEM畸变。

当分析SEM图像以确定和/或减小由于SEM畸变而引起的误差时，当前主题的实现可以包括将第一误差(由于SEM畸变引起)分解为至少时间常数误差和时间相关误差。这种分解可以很有价值，这是因为特定类型的误差的数量或特性可以指示例如对SEM进行的调节、可能出现的伪影或其他误差、建议对SEM的操作的特定改变，等等。以这种方式，可以通过例如从第一误差中去除或减小时间常数误差和时间相关误差中的任一项以减小误差，来减小误差(其又可以是真实误差和SEM畸变的乘积)。

更正式地，本文中描述的主题的一些实现方式可以用于通过计算放置误差

放置误差的示例在图4的顶部通过接触孔中心330和目标图案的对应中心420的扩展图示来示出，在它们之间具有放置误差矢量

在一种实现方式中，该过程还可以包括对诸如接触孔等结构中的放置误差或边缘放置量规的方差执行分解，其中方差可以是对存在于 SEM图像及其大小中的类型的随机误差的统计量化。例如，可以如下分解放置误差的方差：

在等式1中，

另外，在等式1中，

可以假定的是，在一些实现方式中，SEM FOV中的伪影可以在 FOV的各部分上相对平滑地变化(例如，如果假定伪影呈分段平滑地变化)，而光刻法引起的变化可以远大于FOV(诸如全局CD指纹) 的一定长度尺度上的变化，或者在短得多的长度尺度上的变化通常可以小于或相当于CD(诸如散粒噪声引起的变化和掩模变异性)。如下所述，一些短长度尺度特征可以在SEM FOV的一些部分上求平均。

在一些实现方式中，误差可以部分地通过对与SEM的视场中的T 个相邻特征(例如，接触孔中心)相对应的局部误差中的一些求平均来确定。由于较短长度尺度上的变化而引起的放置误差可以被平均，并且从而以因子

在其他实现方式中，可以根据以相邻特征的中心为中心的局部误差的加权平均对局部误差进行加权。在其他实现方式中，可以根据以相邻特征的中心为中心的高斯分布来对局部误差进行加权。

为了进一步继续简化示例，如图5A所示，在示例晶片510上，在FOV 520中可以存在M个图像(图5A中的M＝8)和N个接触孔310(图5A中的N＝16)，因此可以测量总共N×M个接触孔。N个接触孔可以在如该图的下部的扩展视图所示的FOV 520中分为 R组530(图5A中R＝4)，每组T个(图5A中T＝4)接触孔。在各种实施例中，FOV可以分成例如2×2、4×4或8×8个接触孔的框。在其他实现方式中，可以使用其他尺寸或维度的框，例如4×1、6×1、 5×2、3×1、4×2等的矩形框，其中较大数字为任一维度，较小数字为另一维度。另一方向可以正交于第一维度(例如，矩形)，但是也可以是非正交维度(例如，偏斜的框或平行四边形类型的框并)。

继续，可以计算对

此外，均方可以计算为：

MS

MS

MS

最后，方差的贡献可以来自：

以这种方式，当计算SEM图像中存在的类型的误差的贡献时，第一误差或第二误差可以是均方误差。另外，从上面可以看出，误差的变异性可以表示为误差的标准偏差或误差的方差。

在另一实施例中，可以可选地不执行求平均。这等效于T＝1的特殊情况，其中上述等式如下所示被重算。在获取对

此外，均方可以计算为：

MS

最后，方差的贡献可以来自：

在图5B中示出了上述示例过程的结果，该过程是使用在大型 FOV SEM量测装置上测量的数百万个接触孔的数据集而执行的。图 5B中的图示出了对于每组越来越多的孔的分解的不同成分。具体地，示出了针对真实误差550、时间常数误差560和每个图像的SEM畸变 570的曲线。此外，示出了即使在这样的相对较小的T值的情况下，结果也是稳定的。

在其他实施例中，如通过计算残余位移所描述的那样分解的误差可以允许标识光刻系统中的误差源，并且提供用于自动改善光刻工艺的基础。这可以通过计算从SEM图像中确定的残余位移来进行。在一些实施例中，可以通过例如去除与SEM畸变相关联的第一误差来生成真实残余位移。例如，对于任何接触孔(例如，N×M个接触孔中的每个接触孔)，由于真实晶片位移(和SEM散粒噪声，再次假定较小)导致的实际残留位移可以计算为：

该真实残余位移可以通过例如计算方向相关性、更高的矩或生成其直方图来进一步分析。在图6中示出了上述几百万个点的数据集的直方图610的示例。可以分析直方图，例如以计算沿一个或多个轴的分布，该分布可以标识由于随机的随机效应而引起的局部误差，但也可以标识晶片上的结构中由光刻工艺的特定部分引起的系统误差。例如，该直方图可以在不同方向上分析，以确定位移是否符合高斯分布。如果不符合高斯分布，并且存在比预期更多的异常值，则可以基于σ

可以预期，对于非常精确的过程，如图6所示的三维直方图可以将位于轴附近并且非常对称。但是，如果确定直方图包含不对称性(例如，超过某个阈值条件)，则可以标记与直方图中的这些数据点相对应的特征。基于真实残余位移，当与该特征相关联的残余畸变的一部分超过阈值时，可以标记该结构的一个或多个特征(例如，接触孔中心)。

在一些实现方式中，可以将不正确放置的特征的频率用作光刻工艺的质量的量度。如果直方图偏离预期值或形状，则可以将该过程标记为“容易出错”(在边界点直方图的示例中：比高斯分布中更多的向外偏移可以表明该过程具有合并的接触孔)。因此，该过程应当随后被调节或优化。在一些实现方式中，一个阈值可以要求偏斜度高于或低于某一值，或者不超过给定比例的接触孔(例如，0.1％、0.01％、 0.001％、0.0001％等)被定位为相对于0的标准偏差大于3或6。阈值的另一示例可以是绝对距离(例如，10nm、3nm、1nm等)。因此，然后将“故障率”(基于上述阈值)与放置的标准偏差(分布的宽度) 紧密关联。阈值的另一示例可以是相对距离(例如，大于3或6个标准偏差)。因此，“故障率”是针对分布的“非高斯”性的上述度量。

此外，我们可以为接触孔(例如，为FOV中的R组接触孔中的每组)确定与SEM畸变相关联的平均时间常数和平均时间相关残余位移：

图7是合成数据的曲线图，其示出了在矢量场形式中的时间常数残差710和时间相关残差720。这些示例矢量场可以通过对一些或全部合成生成的SEM FOV中的多个位移进行框并和求平均来生成(图7中的T＝8×8＝64)。这样的矢量场因此可以用于计算SEM FOV的“指纹”(或基本上唯一特性)。如本文所述，这样的矢量场还可以用于监测或改善SEM的操作或整个光刻工艺。

如本文中描述的误差确定的实现方式可以用于改善光刻工艺或 SEM成像。如图8所示，在光刻工艺中减小与晶片上的结构相关联的误差的变异性的方法的一个示例可以包括：在810处，至少基于图像来确定图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，该图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对晶片的扫描而获取。

在820处，至少一个数据处理器可以生成命令，该命令启用基于减小第一误差的对光刻工艺的修改和对误差的变异性的相关联的减小。

更一般地，所公开的主题的其他实现可以包括：在确定第一误差或第二误差之后，由数据处理器生成命令，该命令启用基于减小第一误差或第二误差中的任一项的对光刻工艺的修改和对误差的变异性的相关联的减小。在一些实施例中，光刻工艺的修改可以包括例如改变用于制造晶片的光源的焦距，修改在源-掩模优化中使用的一个或多个参数，修改在光刻工艺中使用的光源的数目，以及修改数字反射镜装置上的反射镜配置。

如何改善光刻工艺的具体示例可以包括优化光瞳(“光源”)或掩模以使σ

另外，在一些实施例中，通过改变SEM的操作可以校正基于图像而计算的表观误差。特别地，实施例可以包括由至少一个数据处理器监测由SEM获取的图像并且确定误差是否超过阈值。当阈值被超过时，生成以下中的任一项：用于用户重新校准SEM的提醒、引起SEM自动重新校准的命令或修改SEM的操作以减小误差的指令。

在一些实现方式中，可以分析每个图片的畸变轮廓的旋转/缩放中的晶片指纹，以揭示SEM晶片阶段中的问题。对SEM畸变的这种分析可以通过软件来实现，以自动完善SEM的定位网格校准。在其他实现方式中，不同图片中的畸变曲线的频率分析可以揭示SEM中的共振。这种共振的特征在于，畸变曲线主要在一个方向(例如，y方向)上变化。在其他实现方式中，SEM中的磁性透镜的像差可以与畸变指纹中的特定形状有关。当该方法应用于图像质量参数的指纹(例如，边界的锐度)时，这也可以揭示透镜像差(或可能的其他类型的像差)的影响，这种影响可以通过调节SEM的操作参数(例如，光束能量、焦点、扫描速度等)来减小，以这种方式，可以减小误差的变异性。因此，该方法可以用于对SEM进行鉴定，监测SEM的像差中的漂移，以及用于根本原因分析，以解决预期像差会发挥作用的问题。

光刻投影设备可以例如在集成电路(IC)的制造中使用。在这种情况下，图案化装置(例如，掩模)可以包含或提供与IC的个体层相对应的图案(“设计布局”)，并且该图案可以通过诸如穿过图案化装置上的图案照射目标部分等方法被转印到已经涂覆有辐射敏感材料层(“抗蚀剂”)的衬底(例如，硅晶片)的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)上。通常，单个衬底包含多个相邻目标部分，图案通过光刻投影设备被连续地转印到该多个目标部分，一次一个目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，整个图案化装置上的图案被一次转印到一个目标部分上；因此，这样的设备也可以称为步进器。在替代设备中，步进扫描设备可以引起投影束沿给定参考方向(“扫描”方向)在图案化装置上扫描，同时使衬底平行于或反平行于该参考方向移动。图案化装置上的图案的不同部分被逐渐转印到一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将具有缩小率M(例如，4)，所以衬底移动的速度F将是投影光束扫描图案化装置的速度的1/M倍。关于光刻设备的更多信息可以在例如US 6,046,792(其通过引用并入本文)中找到。

在将图案从图案化装置转印到衬底之前，衬底可以经历各种过程，诸如底涂、抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光之后，可以对衬底进行其他过程(“曝光后过程”)，诸如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和转印图案的测量/检查。这一系列过程被用作制造例如IC等器件的个体层的基础。然后，衬底可以经历各种工艺，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些工艺都旨在完成器件的个体层。如果器件中需要若干层，则对每一层重复整个过程或其变型。最终，器件将出现在衬底上的每个目标部分中。然后，通过诸如切割或锯切等技术将这些器件彼此分离，从而可以将个体器件安装在载体上，连接到引脚，等等。

如上所述，光刻是诸如IC等器件的制造中的中心步骤，其中在衬底上形成的图案限定诸如微处理器、存储器芯片等器件的功能元件。类似的光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统(MEMS) 和其他设备。

随着半导体制造工艺的不断发展，功能元件的尺寸不断减小，同时每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量在数十年间一直保持稳定增长，这遵循的趋势被称为“摩尔定律”。在当前技术水平下，使用光刻投影设备来制造器件的各层，该光刻投影设备使用来自深紫外照射源的照射以将设计布局投影到衬底上，从而创建尺寸远低于 100nm(即，小于来自照射源(例如，193nm照射源)的辐射的波长的一半)的个体功能元件。

根据分辨率公式CD＝k1×λ/NA，可以将其中印刷尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率极限的特征的该过程称为低k1光刻，其中λ是所采用的辐射的波长(例如，248nm或193nm)，NA是光刻投影设备中投影光学系统的数值孔径，CD是“临界尺寸”，通常是印刷的最小特征尺寸，k1是经验值分辨率因子。通常，k1越小，就越难以在衬底上再现与设计者计划的形状和尺寸类似的图案，以实现特定电气功能和性能。为了克服这些困难，将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备、设计布局或图案化装置。这些包括例如但不限于：NA和光学相干设置的优化、定制的照射方案、相移图案化装置的使用、设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和工艺校正”)、或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。如本文中使用的术语“投影光学器件”应当被广义地解释为涵盖各种类型的光学系统，例如包括折射光学器件、反射光学器件、孔径和折反射光学器件。术语“投影光学器件”还可以包括根据这些设计类型中的任何一种进行操作以共同地或单个地引导、整形或控制辐射的投影光束的组件。术语“投影光学器件”可以包括光刻投影设备中的任何光学组件，而不管光学组件位于光刻投影设备的光路上的何处。投影光学器件可以包括用于在辐射穿过图案化装置之前对来自源的辐射进行整形、调节和/或投射的光学组件，和/或包括用于在辐射穿过图案化装置之后对辐射进行整形、调节和/或投射的光学组件。投影光学器件通常不包括源和图案化装置。

尽管在本文中可以具体参考IC的制造，但是应当明确地理解，本文中的描述具有很多其他可能的应用。例如，它可以用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器、液晶显示面板、薄膜磁头等的引导和检测图案。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的上下文中，本文中对术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用应当被认为分别与更通用的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”可互换。

在本文档中，术语“辐射”和“光束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如，波长为365、248、193、157或126nm) 和EUV(极端紫外线辐射，例如波长在约5至100nm的范围内)。

图案化装置可以包括或可以形成一个或多个设计布局。设计布局可以使用CAD(计算机辅助设计)程序来生成，该过程通常称为EDA (电子设计自动化)。大多数CAD程序都遵循一组预定设计规则以创建功能性的设计布局/图案化装置。这些规则由处理和设计限制设置。例如，设计规则限定器件(诸如门、电容器等)或互连线之间的空间公差，以确保器件或线不会以不希望的方式彼此交互。一个或多个设计规则限制可以称为“临界尺寸”(CD)。器件的临界尺寸可以定义为一个线或孔的最小宽度或两个线或两个孔之间的最小间距。因此，CD决定了所设计的器件的整体尺寸和密度。当然，器件制造中的目标之一是如实地在衬底上再现原始设计意图(经由图案化装置)。

本文中使用的术语“掩模”或“图案化装置”可以广义地解释为是指通用图案化装置，其可以用于向入射的辐射束赋予与要在衬底的目标部分中创建的图案相对应的图案化横截面；在该上下文中也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射或反射掩模；二进制、相移、混合等)，其他这样的图案化装置的示例还包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

可编程反射镜阵列的示例可以是具有粘弹性控制层和反射表面的可矩阵寻址的表面。这种设备背后的基本原理是(例如)，反射表面的寻址区域将入射辐射反射为衍射辐射，而未寻址区域将入射辐射反射为未衍射辐射。使用适当的滤光片，可以将上述未衍射辐射从反射光束中滤除，仅留下衍射辐射；以这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而被图案化。所需要的矩阵寻址可以使用适当的电子方法来执行。

可编程LCD阵列的示例在美国专利No.5,229,872(其通过引用框并与此)中给出。

图9示出了根据实施例的光刻投影设备10A的各个子系统的框图。主要组件是：辐射源12A，它可以是深紫外线准分子激光源，也可以是其他类型的源，包括极紫外(EUV)源(如上所述，光刻投影设备本身不需要辐射源)；照射光学器件，例如，其限定部分相干性(表示为sigma)并且可以包括对来自源12A的辐射进行整形的光学器件14A、16Aa和16Ab；图案化装置18A；以及透射光学器件16Ac，其将图案化装置图案的图像投射到衬底平面22A上。投影光学器件的光瞳平面处的可调节滤光片或孔径20A可以限制入射在衬底平面 22A上的束角度范围，其中最大可能角度限定投影光学器件的数值孔径NA＝nsin(Θ

在光刻投影设备中，源向图案化装置提供照射(即，辐射)，并且投影光学器件经由图案化装置将照射引导和整形到衬底上。投影光学器件可以包括组件14A、16Aa、16Ab和16Ac中的至少一些组件。空间图像(AI)是在衬底水平处的辐射强度分布。抗蚀剂模型可以用于从空间图像计算抗蚀剂图像，其示例可以在美国专利申请公开No. US 2009-0157630(其全部公开内容通过引用合并于此)中找到。抗蚀剂模型仅与抗蚀剂层的性质有关(例如，在曝光、曝光后烘烤(PEB) 和显影期间发生的化学过程的影响)。光刻投影设备的光学性质(例如，照射、图案化装置和投影光学器件的性质)决定了空间图像，并且可以在光学模型中定义。由于在光刻投影设备中使用的图案化装置可以改变，因此期望将图案化装置的光学性质与至少包括源和投影光学器件的光刻投影设备的其余部分的光学性质分开。用于将设计布局转换为各种光刻图像(例如，空间图像、抗蚀剂图像等)、应用使用这些技术和模型的OPC、以及评估性能(例如，根据工艺窗口)的技术和模型的详细信息在美国专利申请公开Nos.US 2008-0301620、 2007-0050749、2007-0031745，2008-0309897、2010-0162197和2010-0180251(其全部公开内容通过引用合并于此)中有描述。

理解光刻工艺的一个方面是理解辐射与图案化装置的相互作用。在辐射穿过图案化装置之后的辐射的电磁场可以根据在辐射到达图案化装置之前的辐射的电磁场和表征相互作用的函数来确定。该函数可以被称为掩模透射函数(其可以用于描述由透射图案化装置和/或反射图案化装置进行的相互作用)。

掩模透射函数可以具有多种不同形式。一种形式是二进制。二进制掩模透射函数在图案化装置上的任何给定位置具有两个值(例如，零和正常数)中的任一值。二进制形式的掩模透射函数可以被称为二进制掩模。另一种形式是连续的。也就是说，图案化装置的透射率(或反射率)的模量是图案化装置上的位置的连续函数。透射率(或反射率)的相位也可以是图案化装置上的位置的连续函数。连续形式的掩模透射函数可以称为连续音调掩模或连续透射掩模(CTM)。例如， CTM可以表示为像素化图像，其中可以为每个像素分配在0与1之间的值(例如，0.1、0.2、0.3等)，而不是二进制值0或1。在一个实施例中，CTM可以是像素化灰度图像，其中每个像素具有值(例如，在[-255，255]范围内、在[0，1]或[-1，1]范围内的归一化值或其他合适的范围)。

薄掩模近似(也称为基尔霍夫边界条件)被广泛用于简化辐射与图案化装置之间的相互作用的确定。薄掩模近似假定图案化装置上的结构的厚度与波长相比非常小、并且掩模上的结构的宽度与波长相比非常大。因此，在图案化装置是入射电磁场与掩模透射函数的乘积之后，薄掩模近似假定电磁场。然而，由于光刻工艺使用越来越短的波长的辐射，并且图案化装置上的结构越来越小，因此薄掩模近似的假定可能会不成立。例如，由于其有限的厚度(“掩模3D效果”或“M3D”)，辐射与结构(例如，顶面与侧壁之间的边缘)之间的相互作用可能变得显著。在掩模透射函数中包含该散射可以使得掩模透射函数能够更好地捕获辐射与图案化装置的相互作用。薄掩模近似下的掩模透射函数可以被称为薄掩模透射函数。包含M3D的掩模透射函数可以被称为M3D掩模透射函数。

根据本公开的实施例，可以生成一个或多个图像。图像包括可以通过每个像素的像素值或强度值来表征的各种类型的信号。如本领域普通技术人员可以理解的，取决于图像内像素的相对值，该信号可以被称为例如弱信号或强信号。术语“强”和“弱”是基于图像内的像素的强度值的相对术语，并且强度的特定值可以不限制本公开的范围。在一个实施例中，强信号和弱信号可以基于所选择的阈值来标识。在一个实施例中，阈值可以是固定的(例如，图像内的像素的最高强度和最低强度的中点)。在一个实施例中，强信号可以指代值大于或等于整个图像上的平均信号值的信号，弱信号可以指代小于平均信号值的信号，在一个实施例中，相对强度值可以基于百分比，例如，弱信号可以是强度小于图像内的像素的最高强度的50％的信号(例如，与目标图案相对应的像素可以被认为是强度最高的像素)。此外，图像内的每个像素都可以被视为变量。根据本实施例，可以关于图像内的每个像素来确定导数或部分导数，并且可以根据基于成本函数的评估和/或成本函数的基于梯度的计算来确定或修改每个像素的值。例如，CTM图像可以包括像素，其中每个像素都是可以采用任何实际值的变量。

图10示出根据实施例的用于在光刻投影设备中模拟光刻的示例性流程图。源模型31表示源的光学特性(包括辐射强度分布和/或相位分布)。投影光学器件模型32表示投影光学器件的光学特性(包括由投影光学器件引起的辐射强度分布和/或相位分布的变化)。设计布局模型35表示设计布局的光学特性(包括由设计布局33引起的辐射强度分布和/或相位分布的变化)，该光学特性是图案化装置上或由图案化装置形成的特征的布置的表示。可以根据设计布局模型35、投影光学器件模型32和设计布局模型35模拟空间图像36。可以使用抗蚀剂模型37从空间图像36中模拟抗蚀剂图像38。光刻模拟可以例如预测抗蚀剂图像中的轮廓和CD。

更具体地，应当注意，源模型31可以表示源的光学特性，包括但不限于数值孔径设置、照射sigma(σ)设置以及任何特定照射形状 (例如，离轴辐射源，诸如环形、四极、偶极子等)。投影光学器件模型32可以表示投影光学器件的光学特性，包括像差、畸变、一个或多个折射率、一个或多个物理尺寸、一个或多个物理维度等。设计布局模型35可以表示物理图案化装置的一个或多个物理性质，如例如在美国专利No.7,587,704(其通过引用整体并入本文)中所述。模拟的目的是准确预测例如边缘位置、空间图像强度斜率和/或CD，其然后可以与预期设计进行比较。预期设计通常定义为OPC前设计布局，该OPC前设计布局可以以标准化数字文件格式(诸如GDSII或 OASIS)或其他文件格式提供。

根据该设计布局，可以标识一个或多个部分，称为“片段”。在一个实施例中，提取一组片段，该组片段表示设计布局中的复杂图案 (通常约为50至1000个片段，尽管可以使用任何数目的片段)。这些图案或片段表示设计的小部分(即，电路、单元或图案)，更具体地，片段通常表示需要特别关注和/或验证的小部分。换言之，片段可以是设计布局的部分，也可以与设计布局的部分相似或具有相似行为，其中一个或多个关键特征可以通过经验(包括由客户提供的片段)，通过反复试验，或通过运行全芯片模拟来标识。片段可以包含一个或多个测试图案或量规图案。

可以由客户基于需要特定图像优化的设计布局中的一个或多个已知关键特征区域来事先提供较大的一组初始片段。替代地，在另一实施例中，可以通过使用标识一个或多个关键特征区域的某种自动化(诸如机器视觉)或手动算法来从整个设计布局中提取较大的一组初始片段。

在光刻投影设备中，作为示例，成本函数可以表示为

其中(z

成本函数可以表示光刻投影设备、光刻工艺或衬底的任何一个或多个合适的特性，例如，焦点、CD、图像偏移、图像畸变、图像旋转、随机变化、产量、局部CD变化、工艺窗口、层间特性或其组合。在一个实施例中，设计变量(z

光刻设备可以包括被统称为“波前操纵器”的组件，其可以用于调节波前的形状以及辐射束的强度分布和/或相移。在一个实施例中，光刻设备可以调节沿着光刻投影设备的光路的任何位置的波前和强度分布，诸如：在图案化装置之前，在光瞳平面附近，在图像平面附近，和/或在焦平面附近。波前操纵器可以用于校正或补偿由例如源、图案化装置、光刻投影设备中的温度变化、光刻投影设备的组件的热膨胀等引起的波前和强度分布和/或相移的某些畸变。调节波前和强度分布和/或相移可以改变由成本函数表示的特性的值。这样的变化可以从模型中模拟或者实际地测量。设计变量可以包括波前操纵器的参数。

设计变量可以具有约束，该约束可以表达为 (z

如本文中使用的，术语“图案化工艺”是指作为光刻工艺的一部分通过施加指定光图案来产生蚀刻衬底的工艺。

如本文中使用的，术语“目标图案”是指要在衬底上蚀刻的理想图案。

如本文中使用的，术语“印刷图案”是指基于目标图案而被蚀刻的衬底上的物理图案。印刷图案可以包括例如接触孔、槽、通道、凹陷、边缘、或由光刻工艺产生的其他二维和三维特征。

如本文中使用的，术语“成像装置”是指可以被配置为生成目标的图像(诸如印刷图案或其一部分)的任何数目或组合的装置以及相关联的计算机硬件和软件。成像装置的非限制性示例可以包括：扫描电子显微镜(SEM)、X射线机、量测系统等。

如本文中使用的，术语“工艺模型”是指包括模拟图案化工艺的一个或多个模型在内的模型。例如，工艺模型可以包括以下各项的任何组合：光学模型(例如，对用于在光刻工艺中传递光的透镜系统/ 投影系统进行建模，并且可以包括对入射到光致抗蚀剂上的光的最终光学图像进行建模)、抗蚀剂模型(例如，对抗蚀剂的物理效应进行建模，诸如由于光而引起的化学效应)、OPC模型(例如，可以用于制作目标图案并且可以包括亚分辨率抗蚀剂特征(SRAF)等)、成像装置模型(例如，对成像装置可以从印刷图案中成像的内容进行建模的模型)。

如本文中使用的，术语“校准”是指修改(例如，改进或调节) 和/或验证某些东西，诸如工艺模型。

图11是根据实施例的示例计算机系统CS的框图。

计算机系统CS包括用于通信信息的总线BS或其他通信机制、以及与总线BS耦合以处理信息的处理器PRO(或多个处理器)。计算机系统CS还包括耦合到总线BS以用于存储将由处理器PRO执行的信息和指令的主存储器MM，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备。主存储器MM还可以用于在要由处理器PRO执行的指令的执行期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统CS还包括耦合到总线BS以用于存储用于处理器PRO的静态信息和指令的只读存储器(ROM)ROM或其他静态存储设备。诸如磁盘或光盘等存储设备SD被提供并且耦合到总线BS以用于存储信息和指令。

计算机系统CS可以经由总线BS耦合到显示器DS(诸如阴极射线管(CRT)或平板或触摸面板显示器)以用于向计算机用户显示信息。包括字母数字和其他键的输入设备ID耦合到总线BS以用于将信息和命令选择通信给处理器PRO。另一种类型的用户输入设备是光标控件CC，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，其用于将方向信息和命令选择通信给处理器PRO并且用于控制显示器DS上的光标移动。该输入设备通常在两个轴(即，第一轴(例如，x)和第二轴(例如，y)) 上具有两个自由度，这允许该设备指定平面中的位置。触摸面板(屏幕)显示器也可以用作输入设备。

根据一个实施例，本文中描述的一种或多种方法的各部分可以由计算机系统CS响应于处理器PRO执行主存储器MM中包含的一个或多个指令的一个或多个序列来执行。这样的指令可以从诸如存储设备SD等另一计算机可读介质读入主存储器MM中。主存储器MM中包含的指令序列的执行引起处理器PRO执行本文中描述的处理步骤。也可以采用多处理布置的一个或多个处理器来执行主存储器MM中包含的指令序列。在替代实施例中，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令结合使用。因此，本文中的描述不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。

如本文中使用的，术语“计算机可读介质”是指参与向处理器PRO 提供指令以供执行的任何介质。这样的介质可以采取很多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备SD。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器MM。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线BS的电线。传输介质也可以采用声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的声波或光波。计算机可读介质可以是非暂态的，例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、打孔卡、纸带、具有孔模式的任何其他物理介质、RAM、PROM和EPROM、 FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带。非暂态计算机可读介质可以在其上记录有指令。该指令在由计算机执行时可以实现本文中描述的任何特征。暂态计算机可读介质可以包括载波或其他传播电磁信号。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传送给处理器PRO以供执行。例如，指令最初可以承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并且使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统CS本地的调制解调器可以在电话线上接收数据，并且使用红外传输器将数据转换为红外信号。耦合到总线BS的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据，并且将数据放置在总线BS上。总线BS将数据传送到主存储器MM，处理器PRO从主存储器MM中检索和执行指令。由主存储器MM接收的指令可以可选地在由处理器PRO执行之前或之后存储在存储设备SD上。

计算机系统CS还可以包括耦合到总线BS的通信接口CI。通信接口CI提供双向数据通信，该双向数据通信耦合到连接到本地网络 LAN的网络链路NDL。例如，通信接口CI可以是集成服务数字网络 (ISDN)卡或调制解调器，以提供与对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口CI可以是局域网(LAN)卡，以提供到兼容LAN的数据通信连接。也可以实现无线链路。在任何这样的实现方式中，通信接口CI发送和接收电、电磁或光信号，这些信号携带表示各种类型的信息的数字数据流。

网络链路NDL通常通过一个或多个网络提供到其他数据设备的数据通信。例如，网络链路NDL可以通过局域网LAN提供到主机 HC的连接。这可以包括通过全球分组数据通信网络(现在通常称为“互联网”INT)而提供的数据通信服务。局域网LAN(互联网)都使用承载数字数据流的电、电磁或光信号。通过各种网络的信号以及在网络数据链路NDL上并且通过通信接口CI的信号(其携带去往和来自计算机系统CS的数字数据)是传输信息的载波的示例性形式。

计算机系统CS可以通过(一个或多个)网络、网络数据链路NDL 和通信接口CI发送消息和接收数据，包括程序代码。在互联网示例中，主计算机HC可以通过互联网INT、网络数据链路NDL、局域网 LAN和通信接口CI来发送针对应用程序的所请求的代码。例如，一个这样的下载的应用可以提供本文中描述的方法的全部或一部分。所接收的代码可以在被接收到时由处理器PRO执行，和/或存储在存储设备SD或其他非易失性存储中以供以后执行。以这种方式，计算机系统CS可以获取载波形式的应用代码。

图12是根据实施例的光刻投影设备的示意图。

光刻投影设备可以包括照射系统IL、第一对象台MT、第二对象台WT和投影系统PS。

照射系统IL可以调节辐射束B。在这种特定情况下，照射系统还包括辐射源SO。

第一对象台(例如，图案化装置台)MT可以设置有图案化装置保持器，图案化装置保持器用于保持图案化装置MA(例如，掩模版)，并且第一对象台连接到第一定位器以相对于物品PS准确地定位图案化装置。

第二对象台(衬底台)WT可以设置有衬底保持器，衬底保持器保持衬底W(例如，涂覆有抗蚀剂的硅晶片)，并且第二对象台连接到第二定位器以相对于物品PS精确地定位衬底。

投影系统(“透镜”)PS(例如，折射、折反射或折反射光学系统)可以将图案化装置MA的照射部分成像到衬底W的目标部分C (例如，包括一个或多个管芯)上。

如本文中所示，该设备可以是透射型的(即，具有透射图案化装置)。然而，通常，它也可以是反射型的，例如(具有反射图案化装置)。该设备可以采用与传统掩模不同种类的图案化装置；示例包括可编程反射镜阵列或LCD矩阵。

源SO(例如，汞灯或准分子激光器、LPP(激光产生等离子体) EUV源)产生辐射束。该光束直接地或者在经过诸如扩束器Ex等调节设备之后被馈送到照射系统(照射器)IL中。照射器IL可以包括调节装置AD，该调节装置AD用于设置光束中的强度分布的外部和/ 或内部径向范围(通常分别称为外部σ和内部σ)。另外，它通常将包括各种其他组件，诸如积分器IN和聚光器CO。以这种方式，入射在图案化装置MA上的光束B在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

在一些实施例中，源SO可以在光刻投影设备的壳体内(例如，当源SO是水银灯时通常是这种情况)，但是源SO也可以远离光刻投影设备，它产生的辐射束被导入该设备中(例如，借助合适的导向镜)；当源SO是准分子激光器(例如，基于KrF、ArF或F2激光) 时，可以是后一种情况。

束PB随后可以拦截被保持在图案化装置台MT上的图案化装置 MA。在穿过图案化装置MA之后，束B可以穿过透镜PL，透镜PL 将光束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位设备(和干涉测量设备IF)，可以将衬底台WT准确地移动，例如从而将不同目标部分C定位在光束PB的路径上。类似地，例如在从图案化装置库中机械取回图案化装置MA之后或在扫描期间，第一定位设备可以用于相对于光束B的路径精确地定位图案化装置MA。通常，借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)，可以实现对象台MT、WT的移动。然而，在步进器的情况下(与步进和扫描工具相反)，图案化装置台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。

所示出的工具可以在两种不同模式下使用，步进模式和扫描模式。在步进模式下，图案化装置台MT基本上保持静止，并且整个图案化装置图像被一次投影(即，单个“闪光”)到目标部分C上。衬底台WT可以在x和/或y方向上移动，以便可以用光束PB照射不同目标部分C。

在扫描模式下，除了给定目标部分C不在单个“闪光”中曝光，基本上适用相同的场景。作为代替，图案化装置台MT能够以速度v 在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)上移动，使得投射光束B被引起在图案化装置图像上扫描；并发地，衬底台WT同时在相同或相反方向上以速度V＝Mv移动，其中M是透镜PL的放大率(典型地，M＝1/4或1/5)。以这种方式，可以曝光相对较大的目标部分C，而不必牺牲分辨率。

图13是根据实施例的另一光刻投影设备(LPA)的示意图。

LPA可以包括：源收集器模块SO、被配置为调节辐射束B(例如，EUV辐射)的照射系统(照射器)IL、支撑结构MT、衬底台 WT和投影系统PS。

支撑结构(例如，图案化装置台)MT可以被构造为支撑图案化装置(例如，掩模或掩模版)MA，并且连接到被配置为准确地定位图案化装置的第一定位器PM；

衬底台(例如，晶片台)WT可以被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且连接到被配置为精确地定位衬底的第二定位器PW。

投影系统(例如，反射投影系统)PS可以被配置为将通过图案化装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

如这里所示，LPA可以是反射型的(例如，采用反射图案化装置)。应当注意，因为大多数材料在EUV波长范围内是吸收性的，所以图案化装置可以具有多层反射器，该多层反射器包括例如多堆叠钼和硅。在一个示例中，多堆叠反射器具有40对钼和硅层，其中每层的厚度为四分之一波长。通过X射线光刻可以产生甚至更小的波长。由于大多数材料在EUV和X射线波长处都具有吸收性，因此在图案化装置的形貌上的一薄片图案化吸收材料(例如，多层反射器之上的 TaN吸收剂)限定特征将在何处印刷(正性抗蚀剂)或不印刷(负性抗蚀剂)。

照射器IL可以从源收集器模块SO接收极紫外辐射束。用于产生 EUV辐射的方法包括但不限于将材料转换为具有至少一种元素(例如，氙、锂或锡)的等离子态，其中一个或多个发射谱线在EUV范围内。在通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，可以通过用激光束照射燃料(诸如具有线发射元素的液滴、流或材料簇)来产生等离子体。源收集器模块SO可以是包括激光器的EUV 辐射系统的一部分，该激光器用于提供激发燃料的激光束。所产生的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，该输出辐射使用设置在源收集器模块中的辐射收集器来收集。激光器和源收集器模块可以是单独的实体，例如，当使用CO2激光器提供激光束进行燃料激发时。

在这种情况下，可以不将激光器视为光刻设备的一部分，并且可以借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束镜的光束传输系统将辐射束从激光器传递到源收集器模块。在其他情况下，源可以是源收集器模块的组成部分，例如当源是放电产生等离子体EUV发生器(通常称为DPP源)时。

照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为外部σ和内部σ)。另外，照射器IL可以包括各种其他组件，诸如刻面场和光瞳镜装置。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B可以入射到图案化装置(例如，掩模)MA上，该图案化装置(例如，掩模)MA被保持在支撑结构(例如，图案化装置台) MT上并且由图案化装置图案化。在从图案化装置(例如，掩模)MA 反射之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪、线性编码器或电容式传感器)，可以精确地移动衬底台 WT，例如从而在辐射束B的路径中定位不同目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器PS1可以用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案化装置(例如，掩模)MA。可以使用图案化装置对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2来对准图案化装置(例如，掩模)MA和衬底W。

所示出的设备LPA可以在以下模式中的至少一种模式下使用：步进模式、扫描模式和固定模式。

在步进模式下，支撑结构(例如，图案化装置台)MT和衬底台 WT基本上保持静止，而赋予辐射束的整个图案被一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上被移动，从而可以暴露不同目标部分C。

在扫描模式下，支撑结构(例如，图案化装置台)MT和衬底台 WT被同步地扫描，与此同时赋予辐射束的图案被投影到目标部分C 上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如，图案化装置台)MT的速度和方向可以由投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。

在静止模式下，支撑结构(例如，图案化装置台)MT保持基本固定以保持可编程图案化装置，并且衬底台WT在赋予辐射束的图案被投影到目标部分C上的同时被移动或扫描。在这种模式下，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间在连续辐射脉冲之间，根据需要更新可编程图案化装置。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化装置(诸如可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。

图14是根据实施例的光刻投影设备的详细视图。

如图所示，LPA可以包括源收集器模块SO、照射系统IL和投影系统PS。源收集器模块SO被构造和布置成使得可以在源收集器模块 SO的封闭结构ES中维持真空环境。可以通过放电产生等离子体源来形成发射EUV辐射的热等离子体HP。EUV辐射可以由气体或蒸气产生，例如Xe气、Li蒸气或Sn蒸气，在其中产生热等离子体HP以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。热等离子体HP是由例如放电引起的，该放电引起至少部分电离的等离子体。为了有效地生成辐射，可能需要例如10Pa的Xe、Li、Sn蒸气或任何其他合适的气体或蒸气的分压。在一个实施例中，提供激发锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。

由热等离子体HP发射的辐射经由位于源室SC中的开口中或后面的可选气体屏障或污染物陷阱CT(在某些情况下也称为污染物屏障或箔陷阱)从源室SC传递到收集器室CC中。污染物陷阱CT可以包括通道结构。污染物陷阱CT还可以包括气体屏障或气体屏障与通道结构的组合。如本领域中已知的，本文中进一步指出的污染物陷阱或污染物屏障CT至少包括通道结构。

收集器室CC可以包括辐射收集器CO，辐射收集器CO可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧US和下游辐射收集器侧DS。穿过辐射收集器CO的辐射可以从光栅光谱滤镜SF反射出来，然后沿点划线“O”所示的光轴聚焦在虚拟源点IF 中。虚拟源点IF可以被称为中间焦点，并且源收集器模块可以被布置为使得中间焦点IF位于封闭结构ES中的开口OP处或附近。虚拟源点IF是发射辐射的等离子体HP的图像。

随后，辐射穿过照射系统IL，该照射系统IL可以包括被布置为在图案化装置MA处提供辐射束B的期望角度分布、以及在图案化装置MA处提供期望的辐射幅度均匀性的刻面场镜装置FM和刻面光瞳镜装置pm。当辐射束B在由支撑结构MT保持的图案化装置MA处被反射时，形成图案化光束PB，并且图案化光束PB被投影系统PS 经由反射元件RE成像到由衬底台WT保持的衬底W上。

照射光学单元IL和投影系统PS中通常可以存在比所示出的更多的元件。取决于光刻设备的类型，可以可选地存在光栅光谱滤波器 SF。此外，可以存在比图中示出的更多的反射镜，例如，投影系统 PS中可以存在1至6个附加反射元件。

收集器光学器件CO可以是带有掠入射反射器GR的巢式收集器，就像收集器(或收集器镜)的示例一样。掠入射反射器GR绕光轴O 轴向对称地布置，并且这种类型的收集器光学器件CO可以与放电产生的等离子体源(通常称为DPP源)结合使用。

图15是根据实施例的光刻投影设备LPA的源收集器模块SO的详细视图。

源收集器模块SO可以是LPA辐射系统的一部分。可以布置激光器LA，以将激光器的能量沉积到诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li) 等燃料中，从而产生具有数十个电子伏特电子温度的高度电离的等离子体HP。在这些离子的去激励和重组过程中生成的高能辐射从等离子体中发射出来，被接近法向入射的收集器光学器件CO收集，并且被聚焦到封闭结构ES中的开口OP上。

本文中公开的概念可以模拟或数学建模用于对亚波长特征进行成像的任何通用成像系统，并且对于能够产生越来越短的波长的新兴成像技术尤其有用。已经使用的新兴技术包括EUV(极紫外)、DUV 光刻技术，该技术能够使用ArF激光器产生193nm的波长，甚至能够使用氟激光器产生157nm的波长。另外，EUV光刻能够通过使用同步加速器或通过用高能电子撞击材料(固体或等离子体)以产生在 20至50nm范围内的光子来产生在该范围内的波长。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种在光刻工艺中减小误差的变异性的方法，所述误差与晶片上的结构相关联，所述方法包括：

基于图像来确定所述图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，所述图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对所述晶片的扫描而被获取；

基于所述图像来确定与所述结构的真实误差相关联的第二误差，其中与所述结构相关联的所述误差包括所述第一误差和所述第二误差；以及

由数据处理器生成命令，所述命令启用基于减小所述第一误差或所述第二误差中的任一项的对所述光刻工艺的修改和对所述误差的所述变异性的相关联的减小。

2.根据条款1所述的方法，其中基于所述图像来确定所述第一误差包括基于多个图像来确定所述第一误差，所述图像以及所述多个图像基于通过所述SEM对所述晶片的所述扫描而被获取；以及

其中基于所述图像来确定与所述结构的所述真实误差相关联的所述第二误差包括基于所述多个图像来确定与所述结构的所述真实误差相关联的所述第二误差。

3.根据条款1所述的方法，其中所述结构是以下中的任一项：主要特征或接触孔。

4.根据条款3所述的方法，其中所述真实误差是在所述结构上的特征与在目标图案中的对应特征之间的差异。

5.根据条款4所述的方法，其中所述特征是以下中的任一项：边缘放置量规、接触孔中心或临界尺寸。

6.根据条款1所述的方法，其中所述SEM畸变是由于以下中的任一项引起的：所述电子成像中的伪影、所述SEM系统中的振动或所述电子检测中的伪影。

7.根据条款1所述的方法，还包括将所述第一误差分解为时间常数误差或时间相关误差。

8.根据条款5所述的方法，还包括从所述第一误差中去除所述时间常数误差或所述时间相关误差中的任一项以减小所述误差。

9.根据条款1所述的方法，其中所述第一误差或所述第二误差是均方误差，并且其中所述误差的所述变异性是所述误差的标准偏差或所述误差的方差。

10.根据条款1所述的方法，还包括：

利用边缘检测算法在所述结构的一部分上生成轮廓；以及

基于在所述轮廓与目标图案中的对应特征之间的差异来确定所述误差。

11.根据条款1所述的方法，其中所述误差部分地通过对与所述 SEM的视场中的多个相邻特征相对应的多个局部误差求平均来确定。

12.根据条款11所述的方法，其中所述局部误差根据所述多个局部误差的加权平均被加权并且以所述多个相邻特征的中心为中心。

13.根据条款11所述的方法，其中所述局部误差根据以所述多个相邻特征的中心为中心的高斯分布被加权。

14.根据条款1所述的方法，还包括：

通过至少去除与所述SEM畸变相关联的所述第一误差来生成真实残余位移；以及

当与所述结构的特征相关联的所述真实残余位移的一部分超过阈值时，标记所述特征。

15.根据条款1所述的方法，还包括

利用所述数据处理器或另一数据处理器监测由所述SEM获取的多个图像；

确定所述误差是否超过阈值；以及

当所述阈值被超过时，生成以下中的任一项：用于用户重新校准所述SEM的提醒、引起所述SEM自动重新校准的命令或修改所述SEM的操作以减小所述误差的指令。

16.根据条款1所述的方法，所述光刻工艺的所述修改包括以下中的任一项：改变用于制造所述晶片的光源的焦距，修改在源掩模优化中使用的参数，修改在所述光刻工艺中使用的光源的数目，或修改数字反射镜装置上的反射镜的配置。

17.一种在光刻工艺中减小误差的变异性的方法，所述误差与晶片上的结构相关联，所述方法包括：

基于图像来确定所述图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，所述图像基于通过扫描电子显微镜(SEM)对所述晶片的扫描而被获取；以及

由数据处理器生成命令，所述命令启用基于减小所述第一误差的对所述光刻工艺的修改和对所述误差的所述变异性的相关联的减小。

18.一种计算机程序产品，包括其上记录有指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在由计算机执行时实现根据以上条款中任一项所述的方法。

19.一种系统，包括：

扫描电子显微镜(SEM)，被配置为利用电子束扫描晶片并且生成所述晶片的图像，所述图像指示与所述晶片上的结构相关联的误差；以及

存储指令的非暂态机器可读介质，所述指令在由数据处理器执行时引起所述数据处理器执行操作，所述操作包括：

基于图像来确定所述图像中由于SEM畸变而引起的第一误差，所述图像基于通过所述SEM对所述晶片的扫描而被获取；以及

由所述数据处理器生成命令，所述命令启用基于减小所述第一误差的对光刻工艺的修改和对所述误差的变异性的相关联的减小。

20.根据条款14所述的系统，所述操作还包括：

基于所述图像来确定与所述结构的真实误差相关联的第二误差，其中与所述结构相关联的所述误差包括所述第一误差和所述第二误差；以及

其中所述命令启用基于减小所述第一误差或所述第二误差中的任一项的对所述光刻工艺的所述修改和对所述误差的所述变异性的所述相关联的减小。

21.根据条款14所述的系统，所述操作还包括由所述数据处理器调节所述SEM的操作参数以减小透镜像差的影响，其中所述操作参数可以是以下中的任一项：束能量、所述SEM束的焦距或扫描速度，并且其中所述影响的所述减小引起所述误差的所述变异性的所述相关联的减小。

22.根据条款14所述的系统，所述操作还包括响应于对所述SEM 畸变的分析而由所述数据处理器自动细化所述SEM的定位网格校准。

23.根据条款14所述的系统，所述操作还包括由所述数据处理器生成引起所述SEM的自动重新校准的命令。

虽然本文中公开的概念可以用于在诸如硅晶片等衬底上成像，但是应当理解，所公开的概念可以与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如，用于在除了硅晶片之外的其他衬底上成像的光刻系统。

如本文中使用的，除非另有明确说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明数据库可以包括A或B，则除非另有明确说明或不可行，否则数据库可以包括A或B或A和 B。作为第二示例，如果声明数据库可以包括A、B或C，则除非另有明确说明或不可行，否则数据库可以包括A或B或C或A和B或 A和C或B和C或A和B和C。

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