CN102737960B - 用于前馈先进工艺控制的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于前馈先进工艺控制的方法包括：提供通过光刻工具处理的现有晶圆；从多个处理的晶圆选择具有过去的芯片设计的处理的晶圆，先前通过光刻工具处理该处理的晶圆，选择从在处理的晶圆上的多个区域所提取的多个关键尺寸(CD)数据点；通过CD与未处理的晶圆上的位置相关的函数对多个CD数据点进行建模；在用于新芯片设计的现有晶圆上创建区域布局；使用函数和区域布局创建用于新芯片设计的初始曝光剂量图；以及根据初始曝光剂量图控制光刻工具的曝光，从而在现有晶圆上形成新芯片设计。

Description

用于前馈先进工艺控制的方法和系统
技术领域
本发明通常涉及半导体制造，更具体地来说，涉及半导体制造工艺控制。
背景技术
当性能要求和生产能力需求量提高时，半导体制造工艺控制甚至变得更加至关重要。然而，当工艺几何形状减小时，例如从60纳米至45纳米以及更小，将工艺改变保持在可接受的等级是富有挑战性的。同样地，工艺可能经受工具产能损失、增加的操作员交互作用、成品率损失、以及更高的返工率，所有可能的损失都导致更高的成本。先进工艺控制(APC)可以由在其他工艺控制技术中的模型和反馈系统组成，该先进工艺控制已经被广泛用于辅助减小一些变化。然而，尤其在新芯片设计的初始工艺期间，可能缺少充分的APC方法。传统上，当需要在晶圆上实施新设计时，在诸如关键尺寸均匀性的质量参数在容差范围内(每个周期与图案化测试晶圆相对应)以前，试点工艺试验可能需要三个或更多反馈周期。这些周期为时间消耗，并且每个额外周期可能是约试量产时间加上一天半。试量产需要多个周期的一个原因是因为最佳的半导体工艺参数在初始周期未知。而且，工艺反馈不可用直到第一周期之后。因此，虽然现有的APC技术通常适用于其预期目的，但是不能在所有方面完全满足。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种方法，包括：提供要通过光刻工具处理所设置的晶圆，从而在其上形成新集成电路设计；选择具有前集成电路设计的经处理的晶圆；在蚀刻经处理的晶圆以后，选择从经处理的晶圆中提取的多个临界尺寸CD数据点；使用多个CD数据点创建新集成电路设计的初始曝光剂量图；以及根据初始曝光剂量图控制光刻工具的曝光，从而在所设置的晶圆上形成新集成电路设计。
该方法还包括：通过将CD与经处理的晶圆上的位置相关的函数对多个CD数据点进行建模；在新集成电路设计的所设置的晶圆上创建区域布局；以及其中，创建初始曝光剂量图包括：使用函数和区域布局创建初始曝光剂量图。
其中，创建初始曝光剂量图包括：使用函数计算经处理的晶圆的平均CD；使用函数计算区域布局中每个区域的平均CD；计算每个区域的ΔCD；使用ΔCD计算每个区域的剂量调节；创建具有区域布局的基线曝光剂量图；以及通过将基线曝光剂量图的每个区域和相应的剂量调节相加来创建精确的曝光剂量图。
其中，计算每个区域的ΔCD包括：计算在每个区域的平均CD和经处理的晶圆的平均CD之间的差；以及其中，计算每个区域的剂量调节是基于将剂量改变与CD改变相关的数据。
其中，选择经处理的晶圆是基于如下数据中的一个或多个：前集成电路设计与新集成电路设计的相似性；处理经处理的晶圆的时间量；以及用于在经处理的晶圆上形成前集成电路设计的工艺工具。
其中，选择多个CD数据点包括：从经处理的晶圆上的多个区域中选择多个CD数据点；以及选择多个CD数据点的子集，子集包括从经处理的晶圆上的多个区域中所提取的CD数据点。
其中，选择子集包括：将经处理的晶圆上的区域分为多个组；从多个组中的每一个中随机选择主要区域；以及从主要区域中的每一个中选择第一数量的CD数据点，并且从晶圆上的剩余区域中的每一个中选择第二数量的CD数据点，第一数量大于第二数量。
其中，多个组包括四个组；以及其中，第一数量的CD数据点包括约60个数据点，并且第二数量的CD数据点包括约16个数据点。
其中，函数为多项式函数。
其中，多项式函数为泽尼克多项式函数。
此外，本发明提供了一种方法，包括：选择在处理未处理的芯片设计时要使用的光刻工具和蚀刻工具；从历史工艺数据的数据库中选择关键尺寸CD数据的集合，关键尺寸数据是从先前通过光刻工具和蚀刻工具所处理的晶圆中提取的，经先前处理的晶圆的芯片设计与未处理的芯片设计基本相似；选择CD数据的集合的子集，子集包括来自经先前处理的晶圆上的多个区域的CD测量值；通过多项式函数建立CD测量值的区域间模型；创建未处理的芯片设计的区域布局；创建曝光剂量图，从而在未处理的芯片设计的试点试验的第一周期期间控制光刻工具，该创建步骤包括：通过区域布局创建基线曝光剂量图；使用区域间模型进行区域布局内的每个区域的剂量调节；以及通过相应的剂量调节更新基线曝光剂量图的每个区域；以及使用光刻工具和蚀刻工具通过未处理的芯片设计将所设置的晶圆图案化，通过曝光剂量图控制光刻工具。
其中，选择CD数据的集合部分地基于通过光刻工具处理先前处理的晶圆的时间量。
其中，得到用于每个区域的剂量调节包括：使用区域间模型计算用于先前处理的晶圆的平均CD；使用区域间模型计算用于在区域布局中的每个区域的平均CD；计算用于每个区域的ΔCD；以及使用ΔCD计算用于每个区域的剂量调节。
其中，多项式函数为泽尼克多项式函数。
此外，还提供了一种用于控制半导体工艺工具的高级工艺控制APC系统，包括：数据库，可操作地存储关于经处理的晶圆的历史数据；以及控制器，可操作地基于存储在非临时的、计算机可读存储器中的指令控制半导体工艺工具，指令用于：从历史数据中选择具有前芯片设计的经处理的晶圆；选择多个关键尺寸CD数据点，多个CD数据点是在蚀刻经处理的晶圆以后从经处理的晶圆中提取的；通过将CD与经处理的晶圆的位置相关的多项式函数对多个CD数据点进行建模；创建用于新芯片设计的区域布局；以及使用函数和区域布局创建用于新芯片设计的初始曝光剂量图。
其中，创建初始曝光剂量图的指令包括以下指令：使用函数计算用于经处理的晶圆的平均CD；使用函数计算用于在区域布局中的每个区域的平均CD；计算用于每个区域的ΔCD；使用ΔCD计算用于每个区域的剂量调节；创建具有区域布局的基线曝光剂量图；以及通过将基线曝光剂量图的每个区域和相应的剂量调节相加来创建精确的曝光剂量图。
其中，计算每个区域的ΔCD的指令包括：计算在每个区域的平均CD和经处理的晶圆的平均CD之间的差的指令；以及其中，计算每个区域的剂量调节的指令是基于将剂量改变与CD改变相关的数据。
其中，选择经处理的晶圆的指令是基于如下数据中的一个或多个：前芯片设计与新芯片设计的相似性；通过半导体工艺工具处理经处理的晶圆的时间量；以及用于处理经处理的晶圆的半导体工艺工具的特性。
其中，选择多个CD数据点的指令包括以下指令：从经处理的晶圆上的多个区域中选择多个CD数据点；以及选择多个CD数据点的子集，子集包括从经处理的晶圆上的多个区域中所提取的CD数据点。
其中，选择数据点的子集的指令包括以下指令：将经处理的晶圆上的区域分为多个组；从多个组中的每一个中随机选择主要区域；以及从主要区域中的每一个中选择第一数量的数据点，并且从晶圆上的剩余区域中的每一个中选择第二数量的数据点，第一数量大于第二数量。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
图1为包含本发明的各个方面的半导体制造系统的功能结构图。
图2为通过图1的半导体制造系统所实施的半导体制造工艺流程的功能结构图。
图3为示出在图2的半导体制造工艺中的前馈信息的方法的高级流程图。
图4示出了图3的前馈信息的方法的一部分的示例性实施例。
图5为示出图3的前馈信息的方法的另一部分的示例性实施例的高级流程图。
具体实施方式
本发明通常涉及制造半导体器件，更具体地来说，涉及制造半导体器件的工艺控制。然而，可以理解，提供了具体实施例作为实例，从而教导更宽的发明概念，并且本领域中的普通技术人员之一可以容易地将本发明的教导应用于其他方法或装置。此外，可以理解，由于本发明中所论述的方法和装置包括一些传统结构和/或工艺，所以仅以一般详细等级讨论了这些结构和工艺。此外，为了方便和举例，在全部附图中重复参照数字，并且在全部附图中，这些重复没有指定部件或步骤的任何必需的组合。
图1为包含本发明的各个方面的半导体制造系统100的功能结构图。系统100包括通过通信网络102连接的多个实体。网络102可以为单个网络或者可以为多种不同网络，例如，内联网和互联网，并且可以包括有线和无线通信通道。每个实体可以与其他实体相互配合，并且向其他实体提供服务和/或从其他实体接收服务。在本实施例中，实体包括先进工艺控制(APC)系统104、光刻工具106、蚀刻工具110、蚀刻后的检查(AEI)计量工具112、以及数据库114。可以理解，系统100可以进一步包括：各种其他工艺工具(例如，沉积工具、化学机械抛光(CMP)工具、炉子等)、计量工具、以及控制器，这些其他工艺工具、计量工具、以及控制器实施半导体制造的其他阶段，但是为了简洁和清楚，没有示出。
光刻工具106为本领域中已知类型的器件。将光刻工具106用于将光敏层图案化(例如，光刻胶)，该光敏层具有形成集成电路的各种部件。光刻工具106使用强光对光刻胶进行图案化。通常，调节曝光量影响生成的集成电路的结构特征，例如，关键尺寸(critical dimension，CD)。在一些实施例中，通过调节扫描晶圆的光强度和速度来调节曝光剂量。在实施例中，光刻工具106包括浸湿式光刻工具。在其他实施例中，可以通过其他适当工具，例如，无掩模光刻、电子束曝光、离子束曝光的适当工具，以及分子印迹工具来实施或替换光刻工具106。
蚀刻工具110为本领域中的已知类型的工具，并且包括没有分离示出的一个或多个蚀刻室。半导体晶圆位于蚀刻室中，然后，经受蚀刻工艺。蚀刻后的检查(AEI)计量工具112为本领域中已知类型的器件。AEI计量工具112检验和检查用于在蚀刻工艺以后的缺陷、污染(contamination)、以及CD。在实施例中，AEI计量工具112包括光谱(例如，光学关键尺寸或OCD)计量工具，从而测量蚀刻部件的CD和/或剖面。可以将CD信息存储在数据库114中和/或提供给APC系统104。
数据库114可以为本领域中已知的类型。当前，数据库114的实施例存储用于半导体工艺系统100的历史处理数据。历史数据可以包括通过光刻工具106和蚀刻工具110所处理的所有晶圆的列表。此外，对于在先前处理的晶圆的列表中的每个晶圆，可以将用于晶圆一系列结构特征数据存储在数据库114中。结构特征数据可以包括提取的测量数据，同时处理每个晶圆。在本实施例中，测量数据可以包括通过AEI计量工具112所提取的关键尺寸数据。在其他实施例中，数据库114可以包括：其他历史处理数据，指示在工艺系统100(例如，光刻工具106和蚀刻工具110)中的处理工具的特征。
可以在APC系统104内实施本发明的多方面，从而分析来自系统100中的AEI计量工具112、或数据库114、或其他适当装置的信息。APC系统104可以包括计算机，该计算机可以为传统的、市售计算机，或者其他适当计算机软件。APC系统104的硬件包括处理器和非临时存储器。存储器存储计算机程序，通过处理器实施该计算机程序，并且该计算机程序使计算机控制光刻工具106和蚀刻工具110。计算机可操作地实施包括：操作信息(包括使用模型的操作信息)、接收信息、存储信息、以及传送信息。例如，信息可以包括：命令，诸如用在工艺程序的这些参数的工艺参数，测量数据，工艺数据(诸如工艺试验历史记录，包括所使用的特定工具和工具选择器以及所使用的工艺参数)，和/或设备情况。在实施例中，计算机可以包括多个计算机。在实施例中，计算机可以包括设备或嵌入在工艺工具中的编码，诸如光刻工具106或蚀刻工具110。计算机可以进一步包括一个或多个用户界面。
图2为通过半导体制造系统100所实施的半导体制造工艺流程200的功能结构图。在本实施例中，工艺流程200为用于在半导体晶圆上的新芯片设计(新流片)的试点制造试验的工艺流程。工艺流程200包括预制造阶段202和制造阶段204。通常，将在预制造阶段202所收集的信息前馈至制造阶段204，从而减少了制造阶段所需要的时间。如图2所示的，工艺流程200包括材料工艺流程(作为实线所示的)和信息流程(作为虚线所示的)。
首先，在预制造阶段202期间，从存储在数据库114上的历史数据选择通过先前处理的芯片设计的先前完成的(或处理的)晶圆206。基于诸如先前处理芯片设计与新芯片设计的相似性和制造完成的晶圆的时间的某些因素选择完成的晶圆206。此外，通过与在试点试验(pilot run)中使用的半导体制造系统100中相同的半导体工具来制造完成的晶圆206。在一个实施例中，将APC系统104用于基于新芯片设计和其他因素自动选择适当的完成的芯片。在一些实施例中，仅部分处理完成的晶圆206。例如，仅曝光、蚀刻、检验完成的晶圆206。
在选择完成的晶圆206以后，前进至数据选择工艺208。在数据选择208期间，分析与完成的晶圆206相关联的历史结构特征数据，从而选择多个数据点。在一个实施例中，结构特征为关键尺寸，但是在备选实施例中，可以为不同特征。之后，可以将选择的数据点存储到APC系统104的存储器中或者存储到数据库114中。关于图3和图4更详细地描述了晶圆选择和数据选择步骤。
接下来，在制造阶段204，通过新芯片设计将第一晶圆210和第二晶圆212顺序图案化。即，工艺流程200的制造阶段204利用多个周期，从而适当校准用在工艺中的半导体工具。工艺流程200示出了三个流程，光刻工艺214、蚀刻工艺216、以及AEI计量工艺218。可以通过工具实施工艺214-218，并且通过上文关于图1所述的APC系统104来控制该工艺。尽管示出了两个晶圆，但是分批成组处理多个晶圆，同样地，本发明中的单数晶圆的标记没有必然地将本发明限于单个晶圆，而是说明包括多个晶圆、多批、或者任何这种材料分组的许多晶圆。
在本实施例中，晶圆210和212包括形成在其上的各种材料层(例如，多晶硅层、介电层等)，并且为了通过光刻工艺214进行图案化作准备。在顺序处理晶圆212以前，使用工艺214-218处理晶圆210。首先，在光刻工艺214中，在晶圆210的多晶硅层的上方形成光敏层，并且根据新芯片设计进行图案化。APC系统104可以通过来自预制作阶段202的前馈信息220来控制光刻工艺214。更具体地来说，用于将晶圆210上的光敏层图案化的初始曝光参数部分基于与完成的晶圆206相关联的数据。在本实施例中，APC系统104创建基线曝光剂量图并且使用前馈信息220精确该基线曝光剂量图。然后，使用精确的剂量图控制晶圆210的曝光。关于图3和图5更详细地示出了基于前馈信息220制造精确的曝光剂量图。在其他实施例中，APC系统104可以以不同方式利用前馈信息，从而开始将晶圆210曝光。
接下来，在已经通过光刻工艺214将晶圆210曝光以后，继续蚀刻处理216。在实施例中，蚀刻工艺216包括多个步骤，其中，蚀刻工具110去除晶圆210上的光敏层的曝光部分和其他层的部分，例如，多晶硅层。然后，通过AEI计量工艺218检验晶圆210，从而检查缺陷/污染并且测量图案化的光刻胶下层的蚀刻的多晶硅层的CD。在实施例中，通过AEI计量工具112实施测量。在备选实施例中，通过蚀刻工具110进行测量。此外，在一个实施例中，然后，APC系统计算晶圆210上的蚀刻特征的关键尺寸的均匀性。如图2所示，APC系统104从AEI工艺218收集反馈信息222，并且在制作阶段204中利用该信息。在实施例中，反馈信息222基于晶圆210的CD测量。然后，可以将晶圆210传输至用于进一步处理的其他工具。
当已经通过AEI工艺218分析晶圆210时，可以开始晶圆212的新芯片设计的制造。与晶圆210一样，晶圆212首先进行光刻工艺114。然而，对于该随后晶圆，APC系统104使用来自AEI工艺218的反馈信息222控制曝光工艺。更具体地来说，用于将晶圆212上的光敏层图案化的曝光参数基于在AEI工艺218期间从晶圆210所收集的数据。在本实施例中，APC系统104使用从晶圆210所收集的关键尺寸数据更新精确的曝光剂量图。在使用更新的曝光剂量图将晶圆212曝光以后，在工艺216中进行蚀刻并且在AEI工艺218中进行测量。在本实施例中，测量晶圆212上的蚀刻多晶硅层的特征并且可以计算关键尺寸均匀性。
如上所示的，将工艺流程200设计为，使得来自预制造阶段202的数据提高了制造阶段204的效率。更具体地来说，在新芯片设计制造结果在容差范围内以前，前馈信息220减少了必要的制造周期的数量。例如，没有前馈信息220，通过该前馈信息精确基线曝光剂量图，在实验性(pilot)晶圆的CD均匀性在容差范围内以前，可能需要三个周期或者更多周期。在一个实施例中，与没有使用前馈信息220的3.2nm的第一周期CD均匀性相比较，使用具有前馈信息220的工艺流程200，在第一周期以后的实验性晶圆的CD均匀性可以为1.7nm(在三个标准偏差内)。例如，如果将用于该新芯片设计的CD均匀性容差设置为1.1nm，则在将CD均匀性从1.7nm减小至1.1nm以前，需要在工艺流程220下的仅一个反馈周期。如上文所述的，没有前馈信息，在将CD均匀性减小至1.1nm以前，在初期试验以后，需要两个或更多反馈周期。在一个实施例中，一个周期减小可能节省一天至一天半的制造时间。
图3为示出在工艺流程200中的前馈信息方法300的高级流程图。更具体地来说，方法300更详细地描述了工艺流程200的预制造阶段202和APC系统104使用在预制造阶段202中所收集的信息的方式，从而提高了制造阶段204的效率。方法300从框302开始，其中，从历史工艺数据中选择完成的晶圆206。如上文所述的，完成的晶圆206包括先前处理的芯片设计，并且使用通过工艺流程200所利用的相同的半导体工具制作该晶圆。在本实施例中，基于(1)特定光刻工具和进行图案化的蚀刻室，(2)制作完成的晶圆的时间量，以及(3)先前处理的芯片设计与新芯片设计的相似性来选择完成的晶圆206。关于第一选择标准，当将用于将晶圆210和212上的新芯片设计图案化的光刻工具和蚀刻室与用于将完成的晶圆206图案化的光刻工具和蚀刻室匹配时，工艺流程200更有效。关于第二选择标准，即使将相同的光刻工具用于新芯片设计，如果在新芯片设计试点试验以前的基本时间量制造完成的晶圆，则效率也不可能最大化。这是因为光刻和蚀刻工具的性能特征可以随着时间改变。理想地，完成的晶圆206为在新芯片设计的试点试验工作周内已经制造的晶圆。关于第三选择标准，选择完成的晶圆(其包括与新芯片设计基本类似的设计)将改善在试点试验的初始光刻工艺214期间所施加的精确曝光剂量图的精度。在本实施例中，先前处理的设计与新设计越相似，在初期试点试验中图案化的晶圆210的CD均匀性就越好。在备选实施例中，额外的或不同的选择标准可以用于选择完成的晶圆206。此外，在一个实施例中，APC系统104基于这些选择标准自动选择先前处理的晶圆。
在已经选择完成的晶圆206以后，方法300进入框304，其中，取回并且选择与完成的晶圆相关联的历史测量数据。在本实施例中，从历史测量数据中选择代表在晶圆上的多晶硅层中蚀刻的部件的关键尺寸的数据点。具体地，所选择的CD数据点可以代表在蚀刻完成的晶圆以后，例如通过AEI计量工具所进行的CD测量。此外，CD数据点包括来自晶圆上的多个区域的测量。选择完成的晶圆206上的更多数据点提供了前馈至制造阶段204的数据量，因此改善了应用在光刻工艺214中的精确的曝光剂量图。然而，当所选择的CD数据点的数量增加时，创建精确的曝光剂量图所需要的计算时间量也增加。在本实施例中，可以通过选择完成的晶圆206上的约600-800个CD数据点来实现在效率和曝光剂量图精度之间的平衡。关于图4更详细地讨论了选择晶圆206上的CD数据点的方法。
一旦在框304中，从完成的晶圆206选择CD数据，方法300就进入框306，其中，使用将关键尺寸定义为位置函数的多项式函数对CD数据进行建模。在本实施例中，APC系统104使用二维泽尼克多项式(Zernikepolynomial)：f(x，y)＝a0Z0(x，y)+a1Z1(x，y)+a2Z2(x，y)+...对晶圆206的CD数据进行建模。APC系统104应用本领域中已知的技术找到在泽尼克多项式序列中的每个多项式的各自系数(a0、a1、a2等)。因为从整个晶圆(区域间)上的多个点提取CD数据，所以泽尼克多项式代表在整个晶圆上的关键尺寸。在其他实施例中，可以将备选实施例用于对完成的晶圆206的CD数据进行建模。
一旦将关键尺寸限定为用于完成的晶圆206的位置函数，方法300就进入框308去，其中，对于新芯片设计限定新区域布局。更详细地，APC系统104分析新芯片设计并且基于新设计限定新区域布局。新区域布局限定要在新晶圆210和212上扫描的每个区域的尺寸和位置。新区域布局可以与完成的晶圆206的区域布局不同。
最后，方法300进入框310，其中，在制造阶段204的初始周期内制造用于光刻工艺214的曝光剂量图。更具体地，APC系统104首先使用新区域布局制造基线曝光剂量图。在本实施例中，基线曝光剂量对于在布局中的每个区域相同，并且可以部分基于从光刻胶厂家和光刻工具制造商所获得的数据。在备选实施例中，基线曝光剂量图可以源于其他因素，并且没有规定每个区域接收相同曝光剂量。其次，在限定基线曝光剂量图以后，APC系统104基于泽尼克多项式函数精确用于每个区域的曝光剂量，通过来自完成的晶圆206的CD数据来限定该曝光剂量。关于图5详细讨论了精确基线曝光剂量图的方法。如上文中所述的，在新芯片设计试点试验的第一周期从更精确的剂量图开始减少了使关键尺寸均匀性在容差范围内所需要的周期数。
图4示出了从图2的完成的晶圆206选择数据子集的方法。具体地，该方法为结合图3中的方法300的框304所述的工艺的示例性实施例。如上文所述的，因为增加计算时间，所以选择太多晶圆206上的关键尺寸数据点可能降低制造阶段204的效率。同样地，通过图4所示的方法从完成的晶圆206中选择实用数量的CD数据(例如，约600-800个测量点)。第一，将晶圆206上的区域划分为四个相等组：320、322、324、以及326。第二，随机选择来自每组的主要区域。这里，从组320、322、324、以及326中分别选择主要区域328、330、332、以及324。第三，选择从主要区域328、330、332、以及334中的每个所提取的约60个CD数据点。最后，选择晶圆206上的剩余区域中的每个的约16个CD数据点。前馈给制造阶段204的CD数据的子集由以上选择的数据点组成。在一个实施例中，APC系统104可以自动限定组，选择主要部分，并且收集关键尺寸数据。此外，在备选实施例中，组数、主要区域数、以及所采取的测量数可以改变，或者选择实际数量的方法可以完全不同。
图5为示出用于制造用于图2中的初始光刻工艺214的精确曝光剂量图的方法400的高级流程图。方法400为结合图3中的方法300的框310所述的工艺的示例性实施例。方法400从框402开始，其中，计算用于完成的晶圆206的平均关键尺寸。在本实施例中，使用在方法300的框306中所建立的泽尼克多项式函数计算晶圆206的平均CD。接下来，方法400进入框404，其中，对于在方法300中的框308中所限定的新区域布局中的每个区域建立平均CD。更具体地，在本实施例中，将泽尼克多项式函数应用于在新区域布局中的每个区域内的多个位置，从而获得用于每个区域的多个关键尺寸数据点。对在每个区域内的这些CD数据点求平均值，从而得出用于每个新区域的CD平均。在备选实施例中，可以通过其他方法计算用于每个区域的平均CD。然后，在框406中，对于每个新区域建立Δ(delta，增量)CD。在本实施例中，用于特定区域的ΔCD与在用于晶圆206的平均CD和用于该区域的平均CD之间的差相等。接下来，方法400进入框408，其中，收集用于要用在光刻工艺214中的光刻工具的曝光特征数据。尤其，收集代表曝光剂量的改变怎样改变关键尺寸的数据。在一个实施例中，光刻工艺106的制造商可能提供包括Δ剂量的曲线作为ΔCD的函数。然后，在框410中，通过将ΔCD施加给在框408中所提供的Δ剂量函数对于在新区域布局中的区域的每个进行剂量调节。最后，在框412中，对于在新区域布局中的每个区域建立精确的曝光剂量。在本实施例中，将用于每个新区域的剂量调节与通过在方法300的框310中所建立的基线曝光剂量图所规定的曝光量相加。将剂量调节应用于基线剂量图的每个区域生成精确曝光剂量图，其中，每个区域可以具有不同曝光值。如上文所述的，然后，可以通过APC系统104使用精确曝光剂量图，从而控制初始光刻工艺214。在一些实施例中，在从预制造阶段202接收到前馈数据220时，可以通过APC系统104自动实施方法400的步骤。此外，在其他实施例中，备选地，方法400可以包括额外步骤或包括不同步骤。
尽管上述实施例包括工艺的APC控制，从而将在半导体基板上的多晶硅层图案化，但是备选地，可能使用公开的技术控制半导体制造工艺的一些其他方法。例如，可以收集关于先前处理的晶圆的信息，并且前馈控制用于新芯片设计的试点试验的CMP控制或套刻工艺。
尽管上文已经详细描述了本发明的仅一些示例性实施例，但是本领域中的技术人员容易理解，本质上没有背离本发明的新教导和优点的情况下，在示例性实施例中可能有多种修改。可以理解，可以以各种顺序或者并联使用以上所列步骤的各种不同结合，并且不存在关键的或需要的特定步骤。此外，可以将上文关于一些实施例所示和所讨论的部件与上文关于其他实施例所示和所讨论的部件结合。因此，所有这种修改旨在包括在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种用于控制半导体工艺工具的方法，包括：
提供要通过光刻工具处理所设置的晶圆，从而在其上形成新集成电路设计；
选择具有前集成电路设计的经处理的晶圆；
在蚀刻经处理的晶圆以后，选择从经处理的晶圆中提取的多个临界尺寸CD数据点；
使用所述多个CD数据点创建所述新集成电路设计的初始曝光剂量图；以及
根据所述初始曝光剂量图控制所述光刻工具的曝光，从而在所设置的晶圆上形成所述新集成电路设计；
通过将CD与经处理的晶圆上的位置相关的函数对所述多个CD数据点进行建模；
在所述新集成电路设计的所述所设置的晶圆上创建区域布局；以及
其中，创建所述初始曝光剂量图包括：使用所述函数和所述区域布局创建所述初始曝光剂量图；
创建初始曝光剂量图进一步包括：
使用所述函数计算经处理的晶圆的平均CD；
使用所述函数计算所述区域布局中每个区域的平均CD；
计算每个区域的ΔCD；
使用所述ΔCD计算每个区域的剂量调节；
创建具有所述区域布局的基线曝光剂量图；以及
通过将所述基线曝光剂量图的每个区域和相应的剂量调节相加来创建精确的曝光剂量图。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，计算每个区域的所述ΔCD包括：计算在每个区域的平均CD和经处理的晶圆的平均CD之间的差；以及
其中，计算每个区域的剂量调节是基于将剂量改变与CD改变相关的数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择经处理的晶圆是基于如下数据中的一个或多个：所述前集成电路设计与所述新集成电路设计的相似性；处理经处理的晶圆的时间量；以及用于在经处理的晶圆上形成所述前集成电路设计的工艺工具。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述多个CD数据点包括：
从经处理的晶圆上的多个区域中选择所述多个CD数据点；以及
选择所述多个CD数据点的子集，所述子集包括从经处理的晶圆上的多个区域中所提取的CD数据点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，选择所述子集包括：
将经处理的晶圆上的区域分为多个组；
从所述多个组中的每一个中随机选择主要区域；以及
从所述主要区域中的每一个中选择第一数量的CD数据点，并且从所述晶圆上的剩余区域中的每一个中选择第二数量的CD数据点，所述第一数量大于所述第二数量。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述多个组包括四个组；以及
其中，所述第一数量的CD数据点包括60个数据点，并且所述第二数量的CD数据点包括16个数据点。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述函数为多项式函数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多项式函数为泽尼克多项式函数。
9.一种用于控制半导体工艺工具的方法，包括：
选择在处理未处理的芯片设计时要使用的光刻工具和蚀刻工具；
从历史工艺数据的数据库中选择关键尺寸CD数据的集合，所述关键尺寸数据是从先前通过所述光刻工具和所述蚀刻工具所处理的晶圆中提取的，经先前处理的晶圆的芯片设计与未处理的芯片设计相似；
选择所述CD数据的集合的子集，所述子集包括来自经先前处理的晶圆上的多个区域的CD测量值；
通过多项式函数建立所述CD测量值的区域间模型；
创建未处理的芯片设计的区域布局；
创建曝光剂量图，从而在未处理的芯片设计的试点试验的第一周期期间控制所述光刻工具，该创建步骤包括：
通过所述区域布局创建基线曝光剂量图；
使用所述区域间模型进行所述区域布局内的每个区域的剂量调节；以及
通过相应的剂量调节更新所述基线曝光剂量图的每个区域；以及
使用所述光刻工具和所述蚀刻工具通过所述未处理的芯片设计将所设置的晶圆图案化，通过所述曝光剂量图控制所述光刻工具。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，选择所述CD数据的集合部分地基于通过所述光刻工具处理所述先前处理的晶圆的时间量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，得到用于每个区域的所述剂量调节包括：
使用所述区域间模型计算用于所述先前处理的晶圆的平均CD；
使用所述区域间模型计算用于在所述区域布局中的每个区域的平均CD；
计算用于每个区域的ΔCD；以及
使用所述ΔCD计算用于每个区域的剂量调节。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多项式函数为泽尼克多项式函数。
13.一种用于控制半导体工艺工具的工艺控制APC系统，包括：
数据库，可操作地存储关于经处理的晶圆的历史数据；以及
控制器，可操作地基于存储在非临时的、计算机可读存储器中的指令控制所述半导体工艺工具，所述指令用于：
从所述历史数据中选择具有前芯片设计的经处理的晶圆；
选择多个关键尺寸CD数据点，所述多个CD数据点是在蚀刻经处理的晶圆以后从经处理的晶圆中提取的；
通过将CD与经处理的晶圆的位置相关的多项式函数对所述多个CD数据点进行建模；
创建用于新芯片设计的区域布局；以及
使用所述函数和所述区域布局创建用于所述新芯片设计的初始曝光剂量图，
其中，创建所述初始曝光剂量图的指令包括以下指令：
使用所述函数计算用于经处理的晶圆的平均CD；
使用所述函数计算用于在所述区域布局中的每个区域的平均CD；
计算用于每个区域的ΔCD；
使用所述ΔCD计算用于每个区域的剂量调节；
创建具有所述区域布局的基线曝光剂量图；以及
通过将所述基线曝光剂量图的每个区域和相应的剂量调节相加来创建精确的曝光剂量图。
14.根据权利要求13所述的APC系统，
其中，计算每个区域的所述ΔCD的指令包括：计算在每个区域的平均CD和经处理的晶圆的平均CD之间的差的指令；以及
其中，计算每个区域的剂量调节的指令是基于将剂量改变与CD改变相关的数据。
15.根据权利要求13所述的APC系统，其中，选择经处理的晶圆的指令是基于如下数据中的一个或多个：所述前芯片设计与所述新芯片设计的相似性；通过所述半导体工艺工具处理经处理的晶圆的时间量；以及用于处理经处理的晶圆的半导体工艺工具的特性。
16.根据权利要求13所述的APC系统，其中，选择所述多个CD数据点的指令包括以下指令：
从经处理的晶圆上的多个区域中选择所述多个CD数据点；以及
选择所述多个CD数据点的子集，所述子集包括从经处理的晶圆上的多个区域中所提取的CD数据点。
17.根据权利要求16所述的APC系统，其中，选择数据点的子集的指令包括以下指令：
将经处理的晶圆上的区域分为多个组；
从所述多个组中的每一个中随机选择主要区域；以及
从所述主要区域中的每一个中选择第一数量的数据点，并且从所述晶圆上的剩余区域中的每一个中选择第二数量的数据点，所述第一数量大于所述第二数量。
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