CN101535898A - 用于通过apc控制策略来减少曝光场内的覆盖误差的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
通过考虑到对准控制系统中的与工具有关的变形特征记号以及与光罩有关的放置特性，可显著地增强复杂的APC策略的控制品质。可根据工具/光罩的任何组合及将要相互对准的各层，而建立各个修正数据，因而可根据从专用覆盖标记得到的标准覆盖测量数据，而修改用来控制对准处理的对准参数的各个目标值。
Description
技术领域
本发明系有关诸如集成电路的微结构(microstructure)之制造之领域，且尤系有关一种在形成及图案化用于制造微结构特征的堆栈材料层的光刻(lithography)处理期间用于控制对准准确度(alignmentaccuracy)及图案放置精确度(pattern placement precision)之技术。
背景技术
诸如集成电路的微结构之制造需要在诸如硅衬底、绝缘体上覆硅(Silicon On Insulator；简称SOI)衬底、或其它适当的载体材料等适当的衬底之材料层中形成被精确控制尺寸之微小区域。通过执行光刻、蚀刻、植入(implantation)、沉积、及氧化处理等的处理图案化该材料层，而产生这些被精确控制尺寸之微小区域，其中典型地至少在图案化处理的某一阶段中，可在将被处理的该材料层之上形成屏蔽层，以便界定这些微小区域。一般而言，屏蔽层可包含光阻层或可通过光阻层形成，该光阻层通过典型为光光刻(photolithography)处理的光刻处理来图案化。在光光刻处理期间，可以将阻剂(resist)旋转涂布(spin-coated)在衬底表面上，然后经由对应的诸如光罩(reticle)的光刻屏蔽而选择性地曝光于紫外线辐射中，因而将该光罩图案成像在该阻剂层中，而在该阻剂层中形成潜影(latent image)。在将光阻显影之后，将根据阻剂的类型是正阻剂或负阻剂而去除曝光部分或未曝光部分，以便在该光阻层中形成所需的图案。根据此光阻图案，可通过诸如蚀刻、植入、及退火处理等的处理之进一步的处理形成实际的器件图案。因为复杂的整合式微结构器件中之图案的尺寸不断地减小，所以用来图案化器件特征之设备必须满足与所涉及的处理的分辨率及覆盖(overlay)准确度有关之严格要求。在这一点上，分辨率被视为在预定的制造变化之条件下用来规定印制最小尺寸的影像的一致性之衡量值。光刻处理代表了改善分辨率时的一个重要因素，其中系经由光学成像系统将光掩膜或光罩中所含的图案以光学方式转移到衬底。因此，投入了相当多的工作，以便不断地改善光刻系统的光学特性，诸如数值孔径(numericalaperture)、聚焦深度(depth of focus)、以及所使用之光源的波长。
在产生极小的特征尺寸(feature size)时，光刻成像的品质是极端重要的。然而，至少同样重要的是可在衬底表面上将影像定位之准确度。典型地，通过相继地图案化材料层而制造诸如集成电路的微结构，其中在连续的材料层上的特征具有相互的空间关系。在后续材料层中形成的每一图案必须在指定的重合公差(registration tolerance)之内对准先前图案化之材料层中形成之对应的图案。由于诸如阻剂厚度、烘烤温度、曝光剂量及时间、以及显影条件此等参数之不一致，而产生衬底上的光阻影像之变化，因而造成了这些重合公差。此外，蚀刻处理的不一致也可能导致被蚀刻的特征之变化。此外，以光光刻法将光掩膜的影像转移到衬底上时，存在了将现有材料层的图案影像叠对于先前形成的材料层中被蚀刻的或以其它方式界定的图案之不确定性。诸如一组屏蔽内之瑕疵、不同曝光时间的温度差异、对准工具的有限重合能力、以及系为对准误差的主要来源的诸如透镜变形的曝光工具本身之瑕疵(尤其在与各别的光罩瑕疵结合时)等的数种因素影响到成像系统使两层完美地覆盖之能力。当将不同曝光工具用来界定后续的器件层时，上述的状况甚至将更为恶化，这是因为曝光系统的曝光工具/光罩中原本就有的误差可能随着不同的工具及不同的光罩而有所变化。虽然可将相同的曝光工具用于使重要的器件层成像，但是实际上，这些限制无法在复杂的制造环境中提供有效率的整体流程，这是因为复杂的制造环境通常包含用于同一器件层的复数种光刻工具及复数种光罩。因此，确定最后可得到的最小特征尺寸之首要准则是用来产生个别衬底层中之特征的分辨率、以及由上述因素(尤其是光刻处理)造成的总覆盖误差(overlay error)。
因此，不断地监视分辨率(亦即，可靠地且可再现地产生最小特征尺寸(也称为特定材料层内之关键尺寸(Critical Dimension；简称CD))之能力)且不断地确定已相继形成的且必须相互对准的各材料层的图案之覆盖准确度是必要的。例如，当形成集成电路的布线结构时，连接两个堆栈金属区的各别金属线及通孔可能必须以严格的处理范围(process margin)来相互对准，这是因为显著的不对准可能造成实际上未连接的各线路间之短路，因而可能产生不可挽回的器件缺陷。
在覆盖测量技术中，典型地系以指定的处理形成两个独立的结构(亦即，将要被印制的每一层中一个结构)，并确定各对称中心间之位移。经常使用所谓的对准测试标记(box-in-box mark)，该对准测试标记系在每一层中以同心方式图案化且系以独立的测量工具依据所述对准测试标记之位移而进行测量，其中通常测量一个曝光场(exposure field)内之4至5个位置，且所述位置较佳是在该曝光场的角落。然而，可观察到单一晶粒或曝光场内的覆盖特征与通常位在衬底的切割线(scribeline)中之覆盖标记的大许多的结构间之差异，因而使自切割线中之目标得到的测量数据之可靠性较低，且因而使根据这些测量结果的任何控制策略之可靠性较低。此种差异的理由在于前文所述的光刻工具以及用来将各别层成像的光罩之瑕疵，且其中可能以与通常被用来形成覆盖标记的较大结构不同的一种成像方式将通常出现在晶粒内的诸如闸电极及浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation；简称STI)结构等的细微结构予以成像。此种不同覆盖程度的图案与尺寸之相依现象被称为图案放置误差(Pattern Placement Error；简称PPE)。
因此，现代的先进处理控制(Advanced Process Control；简称APC)策略致力于根据自先前被测量的衬底得到之测量结果(亦即，对应于位在衬底的切割线中之覆盖标记的测量结果)而减少各别的误差，以便反馈(feed back)测量数据所指示的不匹配，而减少将被处理的下一衬底的对准误差。APC控制器可具有通常被称为模式预测控制(ModelPredictive Control；简称MPC)之预测行为，而当可取得的测量数据量因处理需求而受到限制时，该预测行为可能是方便的。例如，理想上是要将大量的覆盖标记放置在整个曝光场，且将测量所述覆盖标记，以便得到覆盖误差的代表性映像(map)。然而，该步骤需要极长的处理时间，这在制造状况下可能无法取得。此外，提供分布在整个曝光场(亦即，光罩)之对应的大量适当的覆盖标记时，可能造成对实际产品图案的各别设计限制。因此，许多传统的APC机制有赖于自切割线标记取得的测量数据。
为了产生适当的操纵值，可将测量到的“覆盖”分隔成诸如放大倍数、平移、衬底旋转、光罩旋转、以及正交性(orthogonality)等的个别对准参数。因此，用来将光罩的影像对准衬底的指定位置之对应的曝光工具配方(recipe)可包含与前文所述的覆盖参数对应之各别的操纵变量。所述操纵变量可代表所谓的控制器输入，亦即，该控制器可调整以便得到前文所述诸如放大倍数、x轴平移、及正交性等的覆盖参数或控制变量的指定值之光刻工具的任何处理参数。
然而，根据四个角的覆盖标记而产生用来控制曝光工具的对准行动之各别的“最佳”值可能因前文所述的光罩瑕疵及不同曝光工具间之透镜变形不匹配而无法代表整个曝光场。更确切地说，对所述角落覆盖标记的最佳化甚至可能造成额外的放置误差，这是因为根据角落测量结果而进行的控制器调整可能与曝光场内之各别的变动重叠，因而可能因前文所述之原因而有显著不同的行为，甚至可能因而造成放置误差的“放大”。因此，在某些传统的策略中，提议将覆盖测量分成两个工作：(a)测量产品上的传统覆盖图案；及(b)使用对应的测试光罩测量具有在测试衬底上形成的如同设计规则图案之晶粒内(in-die)图案。因此，如前文所述，虽然这些技术可考虑到特殊的曝光场内部效应，但是这些技术无法应付产品光罩的特定瑕疵以及所述误差与实际用来将特定器件层成像的多个曝光工具中之特定一个曝光工具的对应成像效能间之复杂相互影响所造成之误差。
有鉴于此种状况，需要一种用来减少覆盖误差同时避免或至少减少前文所述的一个或多个问题的影响之增进技术。
发明内容
一般而言，本发明系有关一种用来增强提供了多个光罩或光掩膜(photomask)且可配合多个光刻工具而使用该多个光罩或光掩膜的复杂制造环境中之光刻工具的对准效能之技术。为达到此一目的，系在以所述光掩膜或光罩界定的各别曝光场有较高程度的空间涵盖之情形下产生测量数据，其中可为光刻工具以及光罩或光掩膜的复数种组合产生各别组的测量数据，以便提供估计和工具有关的变形特征记号(distortion signature)与各别光罩的因制造引发的重合或放置特性间之复杂相互影响的可能性。因此，可将和工具有关的特性与和光罩有关的特性间之复杂相互影响相关之各别信息编码成各别的测量数据，因而可在比用来估计各别器件层的覆盖特性的典型测量位置高的空间涵盖之情形下提供该测量数据。因此，用来减少将一个器件层对准下方器件层之控处理序可根据可在有效率且快速的处理中收集之传统的覆盖测量数据，因而可应付与处理有关的变动，同时具有高空间涵盖的各别测量数据可也考虑到通常在时间上较稳定的复杂之与光罩及工具有关的相互影响，而且所述测量数据可用于多个衬底，因而不会将实际产品处理期间的整体测量程序与处理过度复杂化。
根据本发明的一个例示实施例，一种方法包含下列步骤：产生微结构器件的第一器件层及第二器件层的多个不同组合的覆盖修正数据，其中该第一器件层由一个或多个第一光掩膜(photomask)界定，且该第二器件层由一个或多个第二光掩膜界定。使用多个光刻工具以形成该第一及第二器件层，其中系自该第一及第二光掩膜内的第一多个测量位置得到所述覆盖修正数据。该方法进一步包含下列步骤：使用所述第一光掩膜之一以及该多个光刻工具之一而在第一产品衬底上形成第一器件层。此外，使用该覆盖修正数据以及自其上形成有该第一及第二层的先前被处理过的衬底的第二多个测量位置得到的覆盖测量数据，而将用于该多个光刻工具之一的所述第二光掩膜之一对准在该第一产品衬底上形成之该第一器件层，其中该第二多个测量位置少于该第一多个测量位置。
根据本发明的另一例示实施例，一种方法包含下列步骤：界定用来形成微结构器件的第一器件层并将该第一器件层对准该微结构器件的第二器件层的多个光刻工具/光罩组合的覆盖数据映像(map ofoverlay data)，其中使用了所述光刻工具/光罩组合中之各别两个光刻工具/光罩组合，且其中该映像系根据第一多个在空间分布的测量位置。该方法进一步包含下列步骤：自其上形成有该第一及第二器件层的第一产品衬底得到覆盖测量数据，其中系自第二多个在空间分布的测量位置得到该覆盖测量数据，其中该第二多个测量位置少于该第一多个测量位置。最后，该方法包含下列步骤：控制使用其中包含用于该第一器件层的光罩的第一光刻工具/光罩组合而在第二产品衬底上形成的该第一器件层与将被其中包含用于该第二器件层的光罩的第二光刻工具/光罩组合形成的该第二器件层间的对准，其中该控制步骤系根据该覆盖数据映像以及该覆盖测量数据。
根据本发明的又一例示实施例，一种对准控制系统包含数据库，该数据库包含多个光刻工具/光罩组合的每一光刻工具/光罩组合的各别组之覆盖修正数据，其中至少一个第一光罩界定微结构的第一器件层，且至少一个第二光罩界定将对准该第一器件层的第二器件层，其中每一组之覆盖修正数据具有比在该第一及第二光罩之每一光罩中形成的覆盖测量标记提供之空间涵盖更高的曝光场空间涵盖。该对准控制系统进一步包含在操作上被连接到该数据库之控制器，用以选择性地重获特定组的覆盖修正数据，且该控制器被设置成接收自先前被处理过的衬底之所述覆盖测量标记取得的覆盖测量数据，其中该控制器进一步被设置成根据该覆盖测量数据以及该特定组的覆盖修正数据而提供多个对准参数值，其中该特定组对应于用来形成第一器件层的所述组合的所述光刻工具之一、以及对应于用来形成在该第一器件层之上的该第二器件层的所述光刻工具之一。
附图说明
本发明之其它优点、目的及实施例系界定于所附之申请专利范围及先前叙述中，且通过参照各附图而参阅前文中之详细说明将变得更加明显，其中：
图1a示意地图标出根据本发明的例示实施例之控制系统，该控制系统包含数据库，该数据库包含各别组之覆盖修正数据；
图1b及图1c示意地图标出用来形成特定器件层之多个光刻工具/光罩组合；
图1d是两个接续的器件层的组合的多个曝光场之俯视图；
图1e及图1f示意地图标出根据例示实施例而在高空间涵盖度下估计与光罩有关的重合或放置特性以及光刻工具变形特征记号之在空间分布的测量位置；
图1g示意地图标出根据本发明的一个例示实施例的控制机制；
图1h示意地图标出根据一个例示实施例而确定覆盖数据的二维映像之控制机制；
图1i示意地图标出根据其中包括额外的测量行动的其它例示实施例而产生覆盖数据的二维映像；以及
图1j及图1k是根据本发明各种例示实施例而用来得到修正系数的处理之流程图。
具体实施方式
虽然将参照下文的详细说明及各图式中示出之实施例而说明本发明，但是应了解：下文中之详细说明以及各图式之用意并非在将本发明限制在所揭示之特定实施例，而是所述之例示实施例只是例示本发明的各种态样，且由最后的申请专利范围界定本发明之范围。
一般而言，本发明系有关一种用来控制对准处理之增进技术，其中系在可配合多个光掩膜或光罩而使用多个光刻工具的复杂制造环境中形成微结构器件。如前文所述，通常系以自动化方式执行非常复杂的对准程序，以便努力减少数个器件层间之覆盖误差。因为在复杂的制造环境中，要满足对高产出率的复杂需求，而通常后续的关键性器件层需要有对准准确度有关的相当高之准确度，因而可能不必然能以相同的光刻工具进行成像。因此，由于与工具及光罩有关的瑕疵，所以曝光场内之各别层部分之覆盖准确度可能显著地取决于用来形成所述各别的器件层之对应的光罩/工具组合，其中可能无法以用来估计产品衬底的覆盖准确度的已确立之测量程序而有效率地呈现各别的随着空间而改变之不准确，这是因为典型地只有少数的测量位置能在其上提供通常是在邻接各别的曝光场的切割线内之各别的覆盖标记，以便不会过度地干扰到分布在整个曝光场上之各别的器件图案。因此，纵然使用了极复杂的APC(先进处理控制)策略，用来控制对准程序的各别程序仍然可能受困于降低之控制品质，这尤其是因为可能无法以自所述少数专用的覆盖测量标记所得到的测量数据适当地呈现与光罩有关的及与工具有关的系统性偏差。本发明因而提供了影响增加的空间涵盖的各别的工具/光罩组合的额外的测量数据，其中各别的测量数据在时间上显得更为稳定，使得可配合根据所述专用的覆盖测量标记之各别更新后之覆盖测量值，而将所述各别的测量数据用于多个产品衬底。因此，例如可通过重新调整对应的对准参数值之各别目标值，以便得到各别的经过修正之参数值，而有效率地将具有增加之空间涵盖的对应的额外之测量数据适当地用来修改控制算法，其中系以高空间涵盖将与工具及光罩有关的相互影响之各别信息编码。因此，可显著地改善各别曝光场内之覆盖准确度，但是在实际的控制序列反馈期间，系自对应于所述专用覆盖测量标记的少数测量位置上得到测量数据。
请参阅各附图，现在将更详细地说明本发明之进一步的例示实施例。
图1a系示意地图标出制造环境(180)，该制造环境(180)包含多个光刻工具(183)，该多个光刻工具(183)可代表诸如步进机(stepper)以及步进及扫描器件(step and scan device)等之任何先进的光光刻器件，且所述光刻器件系适当地被设置成将指定的曝光场成像在先前形成的器件层上。此外，可提供可代表特定器件层之多个第一光罩或光掩膜(181)，亦即，第一光罩或光掩膜(181)可在其中形成有各别的图案，以便产生诸如导电线与门电极等的各别的器件特征。此外，可提供至少第二多个光罩或光掩膜(182)，该第二多个光罩或光掩膜(182)可代表必须被精确地对准第一光罩或光掩膜(181)所代表的图案之各别的图案。应了解到，在制造环境(180)中，典型地提供了对应于各别器件层的多个不同之光罩或光掩膜，其中为了方便，并未示出任何另外类型的光罩及光掩膜。此外，制造环境(180)可包含在操作上被连接到光刻工具(183)的对准控制系统(100)，该对准控制系统(100)进一步被设置成自已被多个光刻工具(183)根据所述光罩或光掩膜(181)、(182)而处理过的衬底(184)接收各别的覆盖测量数据。请注意，术语“光罩”及“光掩膜”可在本说明书中被用来作为同义字，其中应了解到：在复杂的应用中，通常使用光罩，所述光罩代表已被重复地成像在各别衬底(184)以便在所述衬底上形成各别的微结构器件之曝光场。因此，系统(100)可利用各别的接口(110)而得到自诸如实质上被定位在各别曝光场(185)的角落上之专用覆盖测量标记(185a)得到的各别的测量数据。
此外，系统(100)可包含数据库(120)，该数据库(120)可包含覆盖修正数据、或可用来得到各别覆盖修正数据的任何其它与处理相关之数据，且已在所述覆盖修正数据中编码了和对应的光罩(181)、(182)与各别的光刻工具(183)间之与特定内曝光场有关的相互影响相关之覆盖信息。因此，数据库(120)中储存的各别的信息可包含与光罩有关的重合或放置特性与光刻工具有关的变形特征记号间之相关性。数据库(120)及接口(110)系连接到各别的对准控制器(130)，该对准控制器(130)被设置成：根据自数据库(120)重获的信息以及自接口(110)得到的信息，而确定诸如放大倍数、旋转、x轴平移、及y轴平移等适当的对准参数值。可将用于各别对准参数之对应地确定之参数值供应到各别的光刻工具(183)，以便将在该光刻工具(183)中执行的对准程序最佳化。
现在将进一步参照图1b至图1d而说明制造环境(180)的作业。
图1b示意地图标出多个衬底(184)，该多个衬底(184)将被多个光刻工具(183)处理以便在衬底(184)上形成第一器件层(186)。第一器件层(186)可代表诸如包括其它接点(contact)将要精确地对准的金属线或任何其它器件区等的任何关键性之器件层。在衬底(184)的处理期间，可将个别的衬底或衬底组供应到一个或多个光刻工具(183)，该一个或多个光刻工具(183)也配备有指示为Ri1-Riy的该多个光罩(181)中之各别的光罩，其中第一层(186)系代表特定的器件层i。视制造环境(180)及对应的排程体制之复杂性而定，可将指示为S1-SX的多个光刻工具用来形成各别的第一层(186)，其中如前文所述，第一层(186)中之特征的对应特性可能显著地取决于诸如与制造有关的重合特性(亦即，各别光罩内的器件图案之实际位置)等的与工具及光罩有关的特性。可将与工具有关的变形特征记号理解为一种各别光刻工具的在空间中变化的成像行为，且此种成像行为可能随着个别的光刻工具而变化。应了解到：这些与工具及光罩有关的特性可能随着时间而变化，然而，其中对应的漂移(drift)远小于影响将在经由各别第一光罩(181)将各别衬底(184)实际曝光之前执行的对准程序之其它组件。
图1c示意地图标出在进一步的先进处理阶段中之衬底(184)，其中于其上已形成第一器件层186之衬底184系根据第二光罩182或至少一些该第二光罩182(指示为Rj1-RjZ)而将被处理以接受第二器件层187。因此，以所需的高度覆盖准确度在各别的第一层(186)上将形成各别的第二层(187)。而且，在此例子中，对应的与光罩有关的重合特性与对应的工具变形特征记号间之各别的相互影响可能导致第二层(187)与第一层(186)间之各别的特性覆盖及放置误差，这是因为由各别的光刻工具/光罩对所产生的对应之图案变形系重叠在用来形成第二层(187)(一般也指示为层j)的各别的光刻工具/光罩对所产生的对应之图案变形。在前文所述的本例子中，可假设层i及j(亦即，层(186)及(187))可代表关键性的器件层，使得必须在高精确度下执行将第二层(187)对准第一层(186)。因此，根据本发明，可通过提供用来提供对各别曝光场(185)的高空间涵盖程度之各别测量数据，以便得到由各别的光刻工具/光罩对所产生的图案变形程度之有关信息，而得到各别之与工具有关的及与光罩有关的特性。因此，于系统(100)在根据图1c而处理衬底(184)期间所控制的对准程序期间，可将此额外的信息用来建立该对准程序的各别参数值，以便增加整个曝光场(185)上的覆盖准确度。
图1d系示意地图标出对应的曝光场(185)，亦即，于其上已形成有层i及j的各别衬底184之一部分，该层i及j系根据制造环境180中之流程通过各别的光刻工具/光罩对而产生。如前文所述，可根据自先前被处理过的衬底的对应之专用覆盖测量标记(185a)得到的各别测量数据而完成对准控制，因而有效率地提供与可根据覆盖测量标记(185a)而“被侦测到”的处理特性有关之处理信息。此外，在所示之例子中，可通过使用第一层(186)的光罩1之光刻工具S1以及使用形成第二层(187)的光罩R3之光刻工具S1形成曝光场(185)，亦即，所考虑的衬底的层(186)及(187)之堆栈层部分。因此，可自数据库(120)重获这些工具/光罩组合的对应组之修正数据，以便提供图1d所示的衬底的对准程序之适当的参数值。
图1e系示意地图标出根据本发明的例示实施例的光罩(181)、(182)，光罩(181)、(182)被设置成提供具有高空间涵盖度之各别与光罩有关的信息。光罩(181)可包含可以经适当设计的标记呈现之各别的测量位置(181a)，且所述测量位置可具有与专用覆盖测量标记(185a)明显不同的尺寸及不同的组构。例如，可在整个曝光场(185)的多个位置上提供具有比测量标记(185a)尺寸小许多的尺寸之各别的标记，其中可实质上避免与由光罩(181)所呈现的各别层的实际器件图案间之过度干扰。在其它例示实施例中，当有确定这些专用器件图案的各别放置或重合特性之适当的测量机制可使用时，可根据实际器件图案而界定各别多个测量位置(181a)。在此例子中，可配合本发明而使用标准设计的光罩。可得到所有相关光罩(181)(亦即，可实际用于制造环境(180)的所有光罩(181))的基于该多个测量位置(181a)之各别测量数据。只是以举例方式提供测量位置(181a)的例示图案，这是因为位置(181a)的数目及图案可根据特定的应用而改变。
同样地，可界定该多个第二光罩(182)之各别测量位置(182a)，以便得到每一光罩(182)之各别重合特性。此外，在此例子中，如前文所述，经过特别设计的标记可代表所述位置(182a)，且可配合用来估计光罩的重合特性之标准测量技术而有效率地使用所述标记，且(或)可使用专用器件图案。
图1f示意地图标出在产生各别变形特征记号或任何其它与工具有关的特性的处理期间之光刻工具(183)。为达到此一目的，可准备专用的测试衬底或特定的产品衬底，且可测量所述衬底上形成的各别图案之变形，以便得到各别曝光工具的成像效能之对应的特征记号(亦即，特性行为)。然而，亦可使用可确定该各别曝光工具在该曝光工具产生的对应的曝光场内之多个特定测量位置上的成像特性之任何其它的测量技术。如同诸如前文中参照图1e及图1f所述，以独立于各别工具数据之方式收集各别的光罩数据，而产生具有各别曝光场的高空间涵盖度之各别测量数据时，可提供对数据库(120)的对应的覆盖修正数据的适当之更新或调整时之高弹性程度。例如，当在制造环境(180)中取得新光罩时，可根据前文所述之技术而适当地测量各别的光罩，且可根据新收集的光罩数据及先前取得的工具数据而建立曝光工具/光罩的任何所需组合的对应组之修正数据。上述原则同样适用于光刻工具(183)，其中也可在新的安装、维修等事件之后收集各别的工具数据，或在其它的例子中，在制造环境(180)的各别闲置时间期间，可产生各别的工具数据，以便更新对应的数据库条目。
在其它例示实施例中，可形成各别的光罩/光刻工具对，并确定各别曝光场内之诸如位置(181a)、(182a)(请参阅图1c)等的多个位置上之各别覆盖数据，而得到高空间涵盖度的各别测量数据，因而可提高各别测量数据的可靠性。在另外的例示实施例中，可针对相关光罩及光刻工具之任何组合，而根据诸如前文所述的层i及j等实际形成的第一及第二器件区，而在高空间涵盖度下确定曝光场内之各别的覆盖误差。虽然可能必须投入更多的测量工作，以便针对光刻工具/光罩及光罩层对的任何所需组合而建立各别的覆盖误差数据，但是可甚至进一步增强各别测量数据的准确度及可靠性。
请参阅图1g至图1k，现在将参照本发明的进一步之例示实施例而更详细地说明图1a所示之控制系统(100)所执行的各别控制策略。
图1g示意地图标出系统(100)之控制机制。在此机制中，如前文所述，可假设可将对准控制器(130)可得到的测量数据(101)分成两个来源。亦即，测量数据(101)可包含根据诸如标记(185a)等各别的专用覆盖测量标记(也指示为“四角(four corner)”测量结果)而以标准方式得到的各别之“线上”(“in-line”)测量数据。这些测量结果可代表可能会以一种与各别曝光场的任何中心部分实质上类似之方式影响到该曝光场的角落部分之诸如晶圆变形及温度变化等处理的各别变动。与上述部分不同，测量数据(101)之另一部分可包含可指示为在时间上“稳定的”之较不随着时间而变化的各别成分，其中应了解到：虽然确定对应的“稳定”测量数据的作用之变化仍可能发生，然而，其发生的机率将远低于“四角”测量数据。由于所述各别测量数据的较稳定之行为，所以可在延伸的处理期间使用所述数据，因而不会过度地增加整体的测量工作，同时仍然可显著地增强各别对准处理的处理品质。根据对应的“稳定”测量数据，可建立适当的覆盖修正数据，且可将所述覆盖修正数据储存在数据库(120)中。为了方便，可将此种数据称为“全场(full field)”覆盖数据，以便指示对应的测量数据提供了比“四角”测量数据更高的曝光场空间涵盖度。因此，在某些例示实施例中，各别的“全场”覆盖数据可包含指示为OVLi，j()140之各别的映像，该映像可包含用于特定器件层i，j以及工具/光罩对(k，l)的各别与工具及光罩有关的特性。可以将特定覆盖性质特征化的数据值的对应的“网格(grid)”之形式(例如，在特定位置(x，y)上之覆盖误差)提供覆盖数据的各别映像，其中如果各别的值需要高空间分辨率，以便诸如在控制处理期间执行各别的计算，则可根据实际的测量结果并配合内插法(interpolation)而建立所述各别的数据值。在其它例示实施例中，可根据诸如将于下文中更详细说明的处理等的任何适当之技术而处理对应的“全场”测量数据，以便得到可储存在数据库(120)内之适当的修正值，且所述修正值可直接用来作为在对准控制器(130)中实施的对应的控制算法之各别目标偏移值(target offset value)。
因此，在系统(100)的作业期间，可以精密APC系统的形式提供的对准控制器(130)可自接口(110)接收对应的“四角”测量数据，并可自数据库(120)重获诸如形式为前文所述的覆盖数据映像、或形式为任何其它被进一步操作过的数据、或形式甚至为具有高空间涵盖度的起始产生的测量数据之适当的数据，其中可使数据库(120)的数据与层i，j所使用的工具/光罩组合相关。控制器(130)可根据这两个数据组而提供用于对准参数之适当的参数值，其中在一个例示实施例中，各别的目标值等同于自“四角”测量数据得到的实际测量覆盖误差间之对应的差异，且可根据由“稳定的”测量数据确定的偏移值而调整“四角”测量数据之对应的目标值，因而将被编码到其中之信息加入到由对准控制器(130)所执行的各别控制算法中。
图1h示意地图标出根据本发明的一个例示实施例而得到覆盖数据之映像(140)之流程。在此实施例中，如同诸如前文中参照图1c所述的，可独立地得到光罩及光刻工具的“稳定的”测量信息(亦即，测量数据(101)中与工具及与光罩有关的特性相关之部分)。因此，在步骤(141)中，可确定任何所需关键性的光罩(例如，制造环境(180)中将被用于特定器件层之每一光罩)之光罩放置特性。有关取得具有对应的光罩之所需空间涵盖度的所需信息之适当技术，可参考前文中参照图1c所述之实施例。在步骤(142)中，可得到用于特定器件层i的每一光罩1之“全场”表示法(也指示为RETi(x，y；l))，其中应了解到：该“全场”表示法可代表间隔紧密的数据点之映像，该映像可呈现可取得对应的许多测量值时之测量值，或者该映像可呈现对应的被计算出的或以内插法插入的数据点，其中可根据处理要求而选择对应的映像之分辨率。同样地，在步骤(143)中，如同前文中参照图1d所述的，可确定相关曝光工具之对应的透镜变形特征记号或任何其它特性。在步骤(144)中，可确定每一相关曝光工具k之“全场”变形表示法D(x，y；k)，其中在一个例示实施例中，可根据对准处理的可用模型而得到映像D的变形表示法。例如，方程式1
dx＝Tx+Mxx-Rxy+ex
dy＝Ty+Myy-Ryy+ey (1)
描述了步进及扫描系统之场内模型(intra field model)，其中各别的对准参数描述了在各别测量位置(x，y)处之一组覆盖测量数据，其中对应的参数T、M、R、及e代表沿着下标所示的对应方向的对应之参数：平移、放大倍数、旋转、及残余误差(residual error)。因此，可根据对应的测量数据dx、dy，并使用诸如最小平方技术(least square technique)等适当的最佳化技术，而确定残余放置误差ex、ey，且所述残余放置误差ex、ey可代表曝光工具k在测量位置(x，y)上的对应之变形D。根据一个例示实施例，可合并所述对应的“全场”表示法RET及D，以便得到各别的总内域覆盖数据，其中可根据下列方程式而将两个成分相加：
RETi(x，y；l)M+D(x，y；k)＝OVLi(x，y；l，k) (2)
其中OVLi(x，y；l，k)指示由光罩1及曝光工具k形成的层i中之总内域覆盖误差。为了方便，可通过索引Ci指示曝光工具/光罩之对应的组合(l，k)，其中Ci对应于C1，...，CN，其中N指示相关组合的总数。根据每一层的各别总放置误差，可得到“不可修正的”覆盖误差，以便确定图1g所示之映像(140)。为达到此一目的，在一个例示实施例中，可将相关之两个接续层的根据方程式(2)之各别总放置误差相减。例如，可将示为层i的起始形成之层视为具有对应的映像OVLi(x，y；Ci)所描述的某一程度的放置误差之参考层，这是因为当次一层j可在特定位置(x，y)上沿着相同的方向产生各别的放置误差时，原则上可减少该“参考”层的放置误差。因此，界定两层i，j的这两种误差来源间之对应的差异，即可界定对应的“不可修正的”放置误差，且可以映像(140)之形式提供该“不可修正的”放置误差。如前文所述，图1e及图1f所示之流程提供了分别地得到相关光罩及任何相关曝光工具的各别变形特性的各别“全场”表示法之高度弹性。此外，因为可以高度去耦合(highly decoupled)之方式执行对各别测量数据的各别收集，所以可易于针对制造环境(180)中之整体处理要求而协调对应的测量活动。例如，如果需要更新“稳定的”覆盖修正数据，则可执行工具使用率及光罩可得性等的对应之测量处理，且不会过度地影响到环境(180)中之整体流程。
图1i示意地图标出可产生更多数量的各别覆盖数据而以一种更“直接的”方式得到覆盖数据的各别映像(140)之流程。在图1i所示之例示实施例中，可针对所有相关层组合以及所有相关工具/光罩对而直接测量各别的缩减映像图OVL*i，j(x，y；)。为达到此一目的，可将各别的光罩及工具用来形成各别的器件层i，j，且可确定在多个场内位置(x，y)上之对应的覆盖误差，其中视测量点的密度而定，可执行诸如内插法等的适当之数据操纵，以便得到具有所需空间分辨率之“全场”映像(140)。如前文中参照图1d所述，在其它例示实施例中，可直接测量每一相关层i，j的所形成之总放置误差OVLi(x，y；Cn)、OVLj(x，y；Cn)，而得到映像(145)，且可如前文中参照映像(140)所述，将各别的层误差来源(亦即，OVLj(x，y；Cn)、OVLi(x，y；Cn))相减，而得到对应的映像图(145)。在此种方式下，可获得对应的覆盖数据(140)之更高之准确度，且只需要适度增加测量活动的数量。
请参阅图1j及图1k，现在将说明可根据“全场”覆盖数据(140)而得到对准控制器(130)所提供的对准参数的各别修正值的根据进一步的例示实施例之各别的流程。
在图1j中，可将步骤(150)的“全场”覆盖数据(140)(例如，映像OVLi，j(x，y；Cn)，其中Cn代表光罩1及工具k的组合的其中一者)用于步骤(151)，以便确定在各别测量位置处之各别“四角”覆盖误差值，且亦可根据诸如标记(185a)等的各别专用覆盖测量标记而得到所述测量位置处之各别“四角”测量数据。可将各别的测量位置称为(x角，y角)。然而，应了解到：可根据各别的专用覆盖测量标记之位置而改变对应的实际测量位置。在步骤(152)中，可根据各别的模型以及在步骤(151)中确定的对应之覆盖误差值，而得到对应的对准参数之各别参数值。例如，可使用在对准控制器(130)中通常被用来确定各别参数的更新后的参数值之对应的模型，其中可以步骤(151)中产生的对应之“四角”数据代表对应的“测量值”。例如，可使用前文中参照方程式(1)所述之对应的模型及各别的最佳化技术，以便得到对应的参数值。
在步骤(153)中，可执行用来得到适当的参数值之对应的处理，其中模型化(modelling)可基于“全场”覆盖误差值(140)，以便得到代表场内特性对用来得到更新后的参数值的对应处理之影响之对应的参数值。例如，可计算多个场内位置之各别参数值，且可以任何适当的方式计算所述对应的参数值之平均值。在其它的例子中，可执行对输入的“测量数据”的所需之平均值计算，亦即，可在整个曝光场或其指定部分上计算映像(140)之平均值，因而产生了该模型化处理的输入“测量数据”，然后可根据输入数据的平均值而执行该模型化处理。无论如何，在步骤(152)及步骤(153)中得到的对应之参数值可能互不相同，这是因为在步骤(152)中得到的参数值只反映了诸如四角位置等的少数位置上的对应之覆盖特性，而在步骤(153)中得到的参数值则考虑到了被编码到本身系基于多个场内测量数据的映像(140)的信息之大部分。因此，步骤(152)中得到的所述“四角”参数值与步骤(153)中得到的所述“全场”参数值间之差异描述了考虑到与工具及光罩有关的特性对系根据数目减少的测量位置(亦即，所述“四角”位置)而执行的该控制算法之影响。因此，根据所述各别的参数值，可建立实际控制处理的适当偏移值，以便补偿实际对准控制处理期间没有考虑到的场内影响。因此，在步骤(154)中，建立了对准控制器(130)使用的每一参数之适当的偏移值。例如，在一个例示实施例中，可将步骤(152)及(153)中得到的所述各别参数值间之差异用来作为对应的修正值。方程式(3)示出诸如x轴平移等的一个对准参数之代表性例子，其中系根据步骤(153)中得到的对应参数值(亦即，在方程式(3)中，右端的第一项)以及步骤(152)中得到的对应参数值(亦即，方程式(3)中的第二项)而计算出对应的偏移值TxCORR。
TxCorr＝Tx(OVLj，i(x，y)-Tx(OVLj，i(x-comer，y-corner) (3)
因此，在对准系统(100)的作业期间，控制器(130)可自数据库(120)重获对应的经过修正之参数值，或控制器(130)可在任何适当的时间点上根据诸如覆盖映像(140)等的具有高空间涵盖度之适当的覆盖数据，而执行步骤(151)至(154)中之各别的步骤。应了解到：当可取得具有高空间涵盖度的各别测量数据时，可在任何时间执行用来得到适当的参数修正值之对应的行动。因此，可将对应的修正值本身或修正值的任何中间数据(intermediate data)储存在数据库(120)中，且需要执行对应的控制行动时，由控制器(130)重获所述数据。
图1k示意地图标出根据本发明的又一例示实施例而取得对准参数的适当的修正值之流程。并且，在此例子中，该程序可基于诸如参照图1g、图1h及图1j所述的映像(140)的适当的覆盖数据映像。在步骤(155)中，如同诸如前文中亦参照图1j的步骤(153)所述的，可根据对应的“全场”覆盖映像(140)，而将对应的值用来作为确定各别参数值的对应模型之输入值。例如，可配合用来得到对准参数的对应值之适当的最佳化技术而使用前文中参照方程式(1)所述之该模型。
在步骤(156)中，可根据步骤(155)中得到的参数值以及对应的“全场”覆盖数据(140)而确定诸如参照方程式(1)所述的残余值ex、ey等的对应覆盖误差残余值。因此，步骤(156)中得到的各别残余值可代表在根据代表所使用的对应光罩及光刻工具的作用之对应的输入“测量数据”而选择“最佳”参数值之后仍然可能存在的对应之覆盖误差。因此，在步骤(157)中，可诸如以对应的四角覆盖值(如同诸如参照图1j中之步骤(151)所述的，可根据覆盖映像(140)而得到所述四角覆盖值)减掉对应的残余值，而将覆盖误差的该“不可修正的”基线重叠在对应的“四角”测量位置上。因此，得到了考虑到对应的场内作用之经过修改的“四角”覆盖值。在实质上对应于图1j所示的步骤(152)之步骤(152A)中，可根据步骤(157)中得到的对应之经过修改的“四角”值而得到各别的参数值，然而，其中使用了经过修改的“四角”数据。因此，步骤(152A)中得到的对应之参数值可能不同于步骤(152)中得到的对应之参数值，这是因为对应的场内作用已被加入成比步骤(152)中得到的参数值更高之程度。然后，可执行前文中已参照图1j而述及之步骤(154)，以便得到诸如步骤(152A)与步骤(155)中得到的对应的参数值间之各别差异等的适当之修正值。因此，在此实施例中，可考虑到场内成分，以便在对于对应的控制算法(亦即，对应的最佳化技术)具有较低相依性之情形下确定各别的修正值。
因此，本发明提供了一种于根据多个曝光工具及多个光罩而形成微结构器件的接续的器件层时用来控制要被执行的对准程序之增强技术，其中可将相同类型的一个或多个光罩用于各别的第一器件层，且其中可将一个或多个同等的光罩用于第二器件层。而在传统的技术中，典型地系根据具有适度低的对应曝光场空间涵盖度之覆盖测量数据而执行先进的APC策略，这是因为例如曝光场内只有少数位置可接受测量，其中使用阻尼移动平均(damped moving average)来尝试将实际使用的参数值与各别目标值间之差异最小化。本发明通过提供了每一对准参数之适当的修正值，而考虑到与工具及光罩有关的作用所造成之场内效应。因为对应的与工具及光罩有关之作用可以是在时间上较稳定的，所以可能必须在低频度下执行各别的测量，因而不会过度地增加得到所需场内测量数据的整体测量工作。在某些例示实施例中，可针对所考虑的曝光工具及各别的光罩而分别地得到具有比根据传统覆盖标记的标准测量数据更高的空间涵盖度之各别的测量数据，因而提供了在工具可得性、光罩可得性、新光罩及工具的导入以及工具组构的改变等方面之与处理内部要求有关的高弹性度。在其它的例子中，可直接测量工具变形特征记号与对应的本质光罩特性间之相互影响，而实现各别场内测量数据的高准确度及可靠性。因此，可在高准确度下呈现各别的相互影响，因而也提供了各别对准参数的高可靠性之修正。在对准程序期间，对应的控制器可接收标准测量数据，且该控制器可根据本发明而额外地存取对应的数据库，以便得到涉及对应的器件层之形成的各别工具/光罩对之对应的修正值。因为可取得任何所需组合的对应的修正值，所以具有高弹性度之所述对应的数据库条目可涵盖甚至非常复杂的处理情况，这是因为可易于针对任何新的处理情况而延伸该对应的数据库，例如，可能在将额外的光罩以及新的曝光器件等的因素导入各别的制造环境时，发生该新的处理情况。因为在生产状况期间，可将对各别参数修正值的对应之确定实质上从实际的控制处理去耦合，所以可实质上避免对与工作速度有关的控制处理效能之不利影响。因此，根据个别的对准参数之各别修正值，可通过变动对应的目标值，而修改各别的控制算法，其中该对应的变动或偏移可代表场内误差来源对覆盖误差及放置误差的影响。
熟悉此项技术者在参阅本说明之后，本发明之进一步的修改及变化将变得明显。因此，应将本说明理解为只具有例示性，且本说明之目的在于向熟悉此项技术者揭示实施本发明之一般方式。应了解到：在此所示出及说明的本发明之形式系视为目前较佳之实施例。
Claims (10)
1.一种方法，包括：
产生微结构器件的第一器件层(186)及第二器件层(187)的多个不同组合的覆盖修正数据(140)，该第一器件层(186)由一个或多个第一光掩膜(181)界定，该第二器件层(187)由一个或多个第二光掩膜(182)界定，该第一器件层(186)及第二器件层(187)通过使用多个光刻工具(183)而形成，该覆盖补偿数据(140)从第一及第二光掩膜(181、182)内的第一多个测量位置(181a)得到；
使用所述第一光掩膜(181)之一以及该多个光刻工具(183)之一在第一产品衬底(180)上形成该第一器件层(186)；以及
使用该覆盖修正数据(140)以及从其上形成有该第一及第二层的先前被处理过的衬底的第二多个测量位置(185a)所得到的覆盖测量数据(110)，将用于该多个光刻工具(183)之一的所述第二光掩膜(182)之一对准到该第一产品衬底(184)上形成的该第一器件层(186)，该第二多个测量位置(185a)少于该第一多个测量位置(181a)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，产生该覆盖修正数据(140)包括：产生(142)该第一及第二光掩膜(181、182)中的每一个的各自的放置数据组；以及产生(144)该多个光刻工具中的每一个的成像变形数据组。
3.如权利要求2所述的方法，其中，产生(142)所述各自的放置数据组包括：在该第一多个测量位置(181a、182a)中的每一个提供放置测量标记。
4.如权利要求1所述的方法，其中，产生该覆盖修正数据(140)包括：使用不同的光刻工具/光掩膜对以形成该第一及第二器件层的多个不同组合；以及测量每一组合的该第一多个测量位置中的每一个的覆盖数据。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该覆盖修正数据(140)确定被用来作为控制该第二层的对准的被操纵变量的对准参数的目标值(130)的偏移值。
6.一种方法，包括：
界定用来形成微结构器件的第一器件层(186)以及与该第一器件层对准的第二器件层(187)的多个光刻工具(183)/光罩(181、182)组合的覆盖数据映像(140)，其中使用了所述光刻工具/光罩组合中的两个分别的光刻工具/光罩组合，该映像(140)基于第一多个空间分布的测量位置(181a、182a)；
从其上形成有该第一器件层(186)及第二器件层(187)的第一产品衬底(180)得到覆盖测量数据(110)，其中从第二多个空间分布的测量位置(185a)得到该覆盖测量数据(110)，该第二多个测量位置(185a)少于该第一多个测量位置(181a、182a)；以及
根据该覆盖数据映像(140)以及该覆盖测量数据(110)，控制(130)该第一器件层(186)与该第二器件层(187)间的对准，其中该第一器件层采用包括用于该第一器件层(186)的光罩(181)的第一光刻工具/光罩组合在第二产品衬底上形成，该第二器件层由包括用于该第二器件层(187)的光罩(182)的第二光刻工具/光罩组合形成。
7.如权利要求6所述的方法，其中，界定该覆盖修正数据映像(140)包括：根据比该第二多个测量位置(185a)提供了更高的空间覆盖度的放置测量位置(181a、182a)，而确定该多个光刻工具/光罩组合中的每一个光罩的放置数据(141)；以及确定所使用的每个光刻工具的透镜变形特征记号(143)。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：根据该放置数据而确定所述光罩中的每一个的重合映像(142)。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：根据对准模型以及所述透镜变形特征记号(143)而确定残余放置误差；以及根据所述残余放置误差而确定变形映像(144)。
10.一种对准控制系统(100)，包括：
数据库(120)，该数据库包含多个光刻工具(183)/光罩(181、182)组合的各组覆盖修正数据(140)；至少一个第一光罩(181)，界定微结构的第一器件层(186)；以及至少一个第二光罩(182)，界定对准该第一器件层(186)的第二器件层(187)，每一组的该覆盖修正数据(140)具有比在该第一光罩(181)及第二光罩(182)中的每一个中形成的覆盖测量标记(185a)提供的空间涵盖度更高的曝光场(185)的空间涵盖度；以及
控制器(130)，在操作上被连接到该数据库(120)，用以选择性地重获特定组的覆盖修正数据(140)，且该控制器被设置成接收从先前被处理过的衬底(184)的所述覆盖测量标记(185a)取得的覆盖测量数据(110)，该控制器(130)进一步被设置成根据该覆盖测量数据(110)以及该特定组的该覆盖修正数据(140)而提供多个对准参数(放大系数、旋转)的值，该特定组对应于被用来形成第一器件层(186)的所述组合的所述光刻工具(183)之一、以及对应于被用来形成在该第一器件层(186)之上的该第二器件层(187)的所述光刻工具(183)之一。
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