[发明专利]用于图像分析的方法和设备

说明书

一种方法包括：获得逻辑数学模型，所述逻辑数学模型预测使用图案形成过程产生的实体结构的形成；评估所述逻辑数学模型，以预测所述实体结构的一部分的形成并产生一输出；以及基于所述输出来调适所述图案形成过程的一方面。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月16日递交的EP申请16204832.6的优先权，该EP申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本说明书涉及用于图像的检测、对齐(也即配准)和高分辨率量化的方法和设备。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用于制造集成电路(IC)。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于所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或更多个管芯)上。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续地形成图案的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进机和所谓的扫描器；在步进机中，通过将全部图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分；在扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向来同步地扫描所述衬底来辐射每个目标部分。另外，有可能通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。

发明内容

制造诸如半导体器件的器件通常涉及使用数个制造过程来处理衬底(例如半导体晶片)以形成器件的各种特征和多个层。通常使用例如淀积、光刻、蚀刻、化学机械抛光和离子注入来制造和处理这些层和特征。可以在衬底上的多个管芯上制造多个器件，然后将其分成单个器件。这种器件制造过程可以被认为是图案形成过程。图案形成过程涉及图案化步骤，诸如使用光刻设备进行光学和/或纳米压印光刻以在衬底上提供图案，通常但可选地涉及一个或更多个相关的图案处理步骤，诸如通过显影设备的抗蚀剂显影、使用烘烤工具烘烤衬底、使用蚀刻设备并使用图案进行蚀刻等。另外，通常在图案形成过程中涉及一个或更多个量测过程。

在图案形成过程期间在各种步骤下使用量测过程来监测和控制该过程。例如，量测过程用于测量衬底的一个或更多个特性，诸如在图案形成过程期间形成于衬底上的特征的相对部位(例如对齐、重叠、对准等)或尺寸(例如线宽、临界尺寸(CD)、厚度等)，使得例如可以根据所述一个或更多个特性确定所述图案形成过程的性能。如果所述一个或更多个特性是不可接受的(例如在特性的预定范围之外)，则所述一个或更多个特性的测量可以用于变更所述图案形成过程的一个或更多个参数/变量，使得通过图案形成过程制造的后续衬底具有可接受的特性。

数十年来，随着光刻术和其它图案形成过程技术的改善，功能性元件的尺寸已持续地缩减，而每个器件上的功能性元件(诸如晶体管)的数量已经稳定地增加。同时，对在重叠、临界尺寸(CD)等方面的准确度要求已经变得越来越严格。在图案形成过程中将不可避免地产生误差，诸如重叠误差、CD误差等。例如，可能由于光学像差、图案形成装置加热、图案形成装置误差和/或衬底加热而产生成像误差，并且可以依据例如重叠误差、CD误差等来表征所述成像误差。另外或可替代地，可能在图案形成过程的其它部分中(诸如在蚀刻、显影、烘烤等中)引入误差，并且相似地，可以依据例如重叠误差、CD误差等来表征所述误差。所述误差可能直接造成在器件的功能方面的问题，包括器件运行的故障，或者运行器件的一个或更多个电气问题。

如上文所提及的，在图案形成过程中，希望频繁地进行所产生结构的测量，例如以用于过程控制和验证。通常测量或确定所述结构的一个或更多个参数，例如结构的临界尺寸、形成于衬底中或衬底上的连续层之间的重叠误差等。存在用于对在图案形成过程中所形成的显微结构进行测量的各种技术。用于进行这种测量的各种工具是已知的，包括但不限于经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜(SEM)。SEM具有高分辨能力，并且能够分辨50nm、10nm或更小的特征。半导体器件的SEM图像经常用于半导体制造中，以观测在器件水平处正在发生什么情况。