CN104698770A - 利用接近式拼接度量制作光刻图像场的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于利用接近式拼接度量的光刻图像场的制作的方法。提供了一种在半导体制造过程期间确定半导体层上的多个光刻曝光的场中的拼接误差的方法。所述方法可以包括：接收与和多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区对应的预定设计距离；以及在度量工具的单个视场(FOV)内识别花状区，其中所述花状区由与所述多个光刻曝光的场对应的角的非重叠邻接形成。所述花状区可以包括与所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区。然后可以基于所述花状区内的多个瓣状区中的每一个的坐标位置和预定设计距离两者来计算瓣状区位置误差，由此计算的瓣状区位置误差指示所述多个光刻曝光的场的拼接误差。

Description

利用接近式拼接度量制作光刻图像场的方法

技术领域

本发明一般地涉及半导体制造，并且更具体地涉及在半导体制造期间的多个曝光场(exposure field)的定位。

背景技术

在光刻领域内，曝光的图像场在半导体层上的精确布置可能是非常重要的，尤其是因为一个或多个另外的层可能随后被制作在这一层上。层内定位或者场拼接可以因此包括在半导体晶圆的共享层上光刻产生的图像(即，曝光的场)相对于彼此的布置。从而，在一些实现中，利用例如一些场区域重叠，多个半导体器件(例如，处理器芯片)曝光可以在半导体晶圆表面重复。

因此，利用例如位于每个曝光的图像上的预定图案图像(即，瓣状区(petal))可以实现与将每个曝光的场相对于它的临近场定位关联的不同技术。利用度量工具，可以利用产生的预定图案图像来确定多个曝光的场之间的对准误差。如果这些确定的对准误差落在特定容差之外，则可能需要该层的光刻返工，由此去除图案化的光致抗蚀剂、重新施加另一光致抗蚀剂层、以及在新施加的光致抗蚀剂层上重新光刻曝光所述场。

发明内容

根据一个或多个实施例，在不重叠的曝光场之间提供晶圆拼接在其它事物之间可以是有优势的。从而，由于没有重叠，所以瓣状区定位和花状区(blossom)创建(即，瓣状区的布置)促进增加的场利用面积。此外，作为消除的重叠的结果，可以减轻在极紫外(EUV)光刻期间的极紫外(EUV)杂散光(flare)。

根据至少一个示例性实施例，提供了一种在半导体制造过程期间在半导体层上拼接多个光刻曝光的场的方法。所述方法可以包括：在半导体层上曝光第一光刻场图像，由此所述第一光刻场图像具有基本邻近第一光刻场图像的外周边缘定位的第一瓣状区；在半导体层上曝光第二光刻场图像，由此所述第二光刻场图像具有基本邻近第二光刻场图像的外周边缘定位的第二瓣状区；在半导体层上曝光第三光刻场图像，由此所述第三光刻场图像具有基本邻近第三光刻场图像的外周边缘定位的第三瓣状区；以及在半导体层上曝光第四光刻场图像，由此所述第四光刻场图像具有基本邻近第四光刻场图像的外周边缘定位的第四瓣状区。第一、第二、第三和第四光刻场的外周边缘基于第一、第二、第三和第四瓣状区之间的预定设计距离以非重叠方式基本邻接。从而，在度量工具的视场(FOV)内捕获第一、第二、第三和第四瓣状区，用于确定第一、第二、第三和第四光刻场图像之间的拼接误差。

根据至少另一个示例性实施例，提供了一种在半导体制造过程期间确定半导体层上的多个光刻曝光的场中的拼接误差的方法。所述方法可以包括：接收与和多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区对应的预定设计距离；以及在度量工具的单个视场(FOV)内识别花状区。所述花状区可以由与所述多个光刻曝光的场对应的角的非重叠邻接形成，由此所述花状区包括与所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区。然后基于所述花状区内的多个瓣状区中的每一个的坐标位置和预定设计距离两者来计算瓣状区位置误差。从而，计算的瓣状区位置误差指示所述多个光刻曝光的场的拼接误差。

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于在半导体制造过程期间确定半导体层上的多个光刻曝光的场中的拼接误差的计算机系统。所述计算机系统可以包括存储器以及与所述存储器通信的处理器，由此所述处理器可以具有用于从存储器获取指令的指令获取单元和用于执行获取的指令的一个或多个执行单元。所述计算机系统可以能够执行包括以下步骤的方法：接收与和所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区对应的预定设计距离；以及在度量工具的单个视场(FOV)内识别花状区。所述花状区可以由与所述多个光刻曝光的场对应的角的非重叠邻接形成，由此所述花状区包括与所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区。然后基于所述花状区内的多个瓣状区中的每一个的坐标位置和所述预定设计距离两者来计算瓣状区位置误差。从而，计算的瓣状区位置误差指示所述多个光刻曝光的场的拼接误差。

附图说明

图1A示出了传统上已知的一般化的晶圆拼接概念；

图1B示出了传统上已知的晶圆拼接结构的示例性实施例；

图1C示出了传统上已知的晶圆拼接结构的另一个示例性实施例；

图2示出了根据一个实施例的晶圆拼接结构；

图3是根据一个实施例的确定与光刻场曝光拼接过程关联的误差的过程流程图；

图4A是根据一个实施例的用于确定瓣状区布置误差(PPE)的邻近瓣状区的放大图。

图4B是根据一个实施例的包括用于确定瓣状区布置误差(PPE)的与四个曝光场对应的瓣状区的花状目标图像的放大图；

图5示出了根据一个实施例的提供给拼接的曝光场的通过确定的平均场误差参数的校正；

图6示出了根据一个实施例的提供给拼接的曝光场的通过确定的场到场步进扫描误差参数的校正；

图7示出了根据一个实施例的包括对用于确定拼接误差的多个花状区进行成像的晶圆拼接结构；以及

图8是根据一个实施例的度量工具内的软件和硬件的框图。

附图不必是按比例的。所述附图只是示意性的代表，不是要描绘本发明的具体参数。所述附图只是要描绘本发明的典型实施例。在所述附图中，相同的编号代表相同的元件。

具体实施方式

所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任何以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任何合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任何合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任何合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任何组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任何种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

下面将参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，从而，存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品(article of manufacture)。

计算机程序指令也可被加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列的操作步骤以产生计算机实现的过程，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的过程。

图1A，例如，示出了基本的拼接概念，由此光刻曝光的图像场1、2和3在平面P内被拼接在一起。正如所描绘的，利用称为瓣状区的“+”形定位图像可以将图像场彼此邻近地定位。例如，在所有三个场1、2和3交叉的位置102处，可以用光刻工具将与每个场1、2和3关联的瓣状区对准为基本上重叠。随后可以用度量工具来确定此对准中的任何误差。

图1B指的是拼接由在半导体晶圆106的层S_L的四个地方L₁、L₂、L₃、L₄处的光刻板(reticle)产生的图像104的示例性方法。正如所描绘的，由使用光刻工具的光刻曝光和步进进行的图像104的场拼接产生曝光场108a-108d。正如所示出的，图像104包括瓣状区110a-110d。因此，在拼接期间，可以相对于场108b的瓣状区110b对准场108a的瓣状区110a以创建花状区112。类似地，可以相对于场108c的瓣状区110c对准场108a的瓣状区110d以创建花状区114，而可以相对于场108d的瓣状区110b对准场108c的瓣状区110a以创建花状区116。此外，可以相对于场108d的瓣状区110c对准场108b的瓣状区110d以创建花状区118。用这种方式拼接的场因此重叠以创建花状区。度量工具可以随后利用这些花状区(例如112)来测量曝光场(例如，场108a和108b)相对于彼此的定位(即，拼接)中的任何误差。

虽然这种类型的场拼接的重叠性质允许度量工具使用花状区内的瓣状区来帮助得到场之间的定位误差以及研究产生的花状区的对称性，但是可能存在某些限制。例如，对于每个花状区可能需要四个度量步骤来基于在每个花状区处出现的两场叠加(overlay)确定定位误差。

图1C指的是拼接由在半导体晶圆125的层S'_L的四个地方L'₁、L'₂、L'₃、L'₄处的光刻板产生的图像124的另一个示例性方法。正如所描绘的，由使用光刻工具的光刻曝光和步进进行的图像124的场拼接产生曝光场128a-128d。正如所示出的，图像124包括瓣状区120a-120d。因此，在拼接期间，可以对准场128a-128d各自的瓣状区120a-120d以创建由四场叠加形成的单个花状区122。在这种拼接方法中，因此，单个度量步骤可以利用花状区122来确定拼接的曝光场128a-128d之间的定位误差。

但是，在以上关于图1B和1C描述的两种拼接方法中，存在场重叠。例如，在图1B中，拼接方法包括两场重叠过程，然而在图1C中，拼接方法包括四场重叠过程。因为光刻工具朝着创建更小的器件(例如FET)几何演进，使用重叠场产生花状区可能因此遇到某些限制。例如，当拼接方法涉及合并重叠场的瓣状区布置(例如，图1B或1C)时，极紫外(EUV)光刻可能在场曝光期间在光致抗蚀剂层上产生杂散光。此外，重叠场可能因此减少场利用面积。

图2示出了根据一个实施例的拼接由在半导体晶圆206的层S"_L的四个地方L"₁、L"₂、L"₃、L"₄处的光刻板产生的图像204的示例性方法。正如所描绘的，由使用光刻工具的光刻曝光和步进进行的图像204的场拼接产生曝光场208a-208d。正如所示出的，图像204包括瓣状区210a-210d。因此，在拼接期间，邻近场208b的瓣状区210b定位场208a的瓣状区210a，由此场208a的边缘205相对于场208b的边缘207以非重叠的方式基本邻接。此外，邻近场208d的瓣状区210d定位场208b的瓣状区210b，由此场208b的边缘211相对于场208d的边缘213以非重叠的方式基本邻接。此外，在拼接期间，邻近场208c的瓣状区210c定位场208d的瓣状区210d，由此场208d的边缘217相对于场208c的边缘219以非重叠的方式基本邻接。此外，在拼接期间，邻近场208a的瓣状区210a定位场208c的瓣状区210c，由此场208c的边缘221相对于场208a的边缘223以非重叠的方式基本邻接。从而，非重叠场208a-208d的相应邻近瓣状区210a-210d形成单个花状区214。

正如所描绘的，邻近每个曝光场的外周边缘定位瓣状区。因此，邻近由边缘205和223形成的外周边缘定位瓣状区210a，邻近由边缘207和211形成的外周边缘定位瓣状区210b，邻近由边缘219和221形成的外周边缘定位瓣状区210c，以及邻近由边缘213和217形成的外周边缘定位瓣状区210d。

度量工具可以随后利用此花状区(例如214)来测量在曝光场(例如场208a-208d)相对于彼此的定位(即，拼接)中的任何误差。更具体地，在度量工具的视场(field-of-view(FOV))内对单个花状区214进行成像，用于确定与曝光的场208a-208d的拼接关联的任何误差。例如，度量工具的FOV 230可以包括约35μm×35μm的窗口。如下面描述的，瓣状区210a-210d可以基于曝光场208a-208d的外周边缘的邻接提供位置误差指示。例如，误差可以指示与基本邻接(substantial abutment)的偏差，由此所述偏差可以是场之间的间隔或者场之间的一些重叠的形式。

参考图3，描绘了确定与光刻场曝光拼接过程关联的误差的过程流程图300(即，晶圆拼接(WFS)程序)。在302处，在度量工具的单个FOV内，可以接收描绘由光刻工具创建的基本非重叠曝光场的花状目标图像。例如，参考图2，利用光刻工具，可以创建基本非重叠曝光场208a-208d，由此可以在度量工具的单个FOV 230内捕获由曝光场208a-208d的各自的瓣状区210a-210d形成的花状区214。

在304处，与曝光场(例如图2：208a-208d)对应的花状目标图像(例如图2：214)内的瓣状区可以用于确定花状图像(例如图2：214)内的邻近瓣状区210a-210d之间的瓣状区布置误差(PPE)。参考图4A，描绘了用于确定瓣状区布置误差(PPE)的分别对应于曝光场208a和208b的瓣状区210a、210b的放大图。瓣状区210a和210b之间的预定设计距离D₀可以被确定为从各场208a、208b的边缘205、207获得的瓣状区210a和210b之间的需要的距离，以形成邻接非重叠位置关系。但是，在光刻期间，可能出现拼接误差，由此当瓣状区210a、210b相对于它们的预定设计距离D₀偏移时这些拼接误差出现。瓣状图像410a和410b示出了这种偏差或者瓣状区偏移。例如，瓣状图像210a的偏差可能导致瓣状图像410a，而瓣状图像210b的偏差可能导致瓣状图像410b。关于x、y坐标系统，基于所描绘的例子，瓣状图像410a和410b经历沿着x轴的偏移和沿着y轴的偏移两者。在所示出的例子中，这种沿着x轴的偏移可以指示曝光场208a、208b之间的间隔或者间隙，而不是所希望的基本邻接。基于向量运算，曝光场208a和208b的邻近瓣状区210a和210b之间的瓣状区布置误差，相应地，可以由下面的公式给出：

PPE12＝(x1+D₀-x2,y1-y2)       公式(1)

其中，作为预定设计距离(即，D₀)、瓣状图像410a的x轴位置(x1)和瓣状图像410b的x轴位置(x2)的函数计算x轴偏差(即，x1+D₀-x2)。由于这些瓣状区的y轴共享共同的原点，所以y轴偏差可以由不包括预定设计距离的y1-y2给出。相应地，y1是瓣状图像410a的y轴位置，而y2是瓣状图像410b的y轴位置。

参考图4B，描绘了用于确定瓣状区布置误差(PPE)的分别对应于曝光场208a-208d的瓣状区210a-210d的放大图。如前面所指出的，瓣状区210a-210d可以形成花状图像214。基于向量运算，曝光场208a和208b的邻近瓣状区210a和210b之间的瓣状区布置误差，相应地，在上面由公式(1)给出。类似地，基于向量运算，曝光场208b和208d的邻近瓣状区210b和210d之间的瓣状区布置误差，相应地，可以由下面的公式给出：

PPE23＝(x2-x3,y2-D'₀-y3)    公式(2)

其中，作为预定设计距离(即，D'₀)、瓣状图像210b的y轴位置(y2)和瓣状图像210d的y轴位置(y3)的函数计算y轴偏差(即，y2-D'₀-y3)。由于这些瓣状区的x轴共享共同的原点，所以x轴偏差可以由不包括预定设计距离的x2-x3给出。相应地，x2是瓣状图像210b的x轴位置，而x3是瓣状图像210d的x轴位置。

同样基于向量运算，曝光场208d和208c的邻近瓣状区210d和210c之间的瓣状区布置误差，相应地，可以由下面的公式给出：

PPE34＝(x3-D₀-x4,y3-y4)     公式(3)

其中，作为预定设计距离(即，D₀)、瓣状图像210d的x轴位置(x3)和瓣状图像210c的x轴位置(x4)的函数计算x轴偏差(即，x3-D₀-x4)。由于这些瓣状区的y轴共享共同的原点，所以y轴偏差可以由不包括预定设计距离的y3-y4给出。相应地，y3是瓣状图像210d的y轴位置，而y4是瓣状图像210c的y轴位置。

最后，基于向量运算，曝光场208c和208a的邻近瓣状区210c和210a之间的瓣状区布置误差，相应地，可以由下面的公式给出：

PPE41＝(x4-x1,y4+D'₀-y1)      公式(4)

其中，作为预定设计距离(即，D'₀)、瓣状图像210c的y轴位置(y4)和瓣状图像210a的y轴位置(y1)的函数计算y轴偏差(即，y4+D'₀-y1)。由于这些瓣状区的x轴共享共同的原点，x轴偏差可以由不包括预定设计距离的x4-x1给出。相应地，x4是瓣状图像210c的x轴位置，而x1是瓣状图像210a的x轴位置。

在上面的各公式中，瓣状区210a和210b之间的预定设计距离D₀可以如上所述被确定为从各场208a、208b的边缘205、207获得的瓣状区210a和210b之间的需要的距离，以形成邻接非重叠位置关系。此外，瓣状区210c和210d之间的预定设计距离D₀可以被确定为从各场208c、208d的边缘217、219获得的瓣状区210c和210d之间的需要的距离，以形成邻接非重叠位置关系。

类似地，瓣状区210b和210d之间的预定设计距离D'₀可以被确定为从各场208b、208d的边缘211、213获得的瓣状区210b和210d之间的需要的距离，以形成邻接非重叠位置关系。此外，瓣状区210a和210c之间的预定设计距离D'₀可以被确定为从各场208a、208c的边缘223、221获得的瓣状区210a和210c之间的需要的距离，以形成邻接非重叠位置关系。从而，利用公式(1)-(4)，指示拼接的曝光场208a-208d之间的拼接误差的PPE被确定(304)。

返回参考图3，随后，在306处，可以计算这些确定的PPE的统计平均值。例如，可以由下面的公式确定平均值：

${\mathrm{PPE}}_{\mathrm{av}}=\frac{\mathrm{PPE}12+\mathrm{PPE}23+\mathrm{PPE}34+\mathrm{PPE}41}{4}$       公式(5)

计算的PPE的统计平均值(306)可以用于阈值比较。例如，在308处，可以将计算的PPE的统计平均值(306)与阈值比较。根据一个示例性实现，所述阈值可以被设置为节点技术的约10％。从而，对于10nm节点，所述阈值可以被设置为1nm的容差。

基于这个数值例子，如果计算的PPE的统计平均值(306)小于1nm阈值，则过程继续到对其它花状目标进行成像和分析(302-306)。替代地，如果计算的PPE的统计平均(306)超过1nm阈值，则在过程310-314处产生校正系数以供光刻工具使用以校正各场的曝光并减少拼接误差。应理解，基于拼接要求的严格性可以设置不同的阈值。例如，如果拼接的场在与单个器件的后段制程(back-end-of-the-line，BEOL)关联的金属层上统一形成电连接图案，则可能需要最小化的场拼接误差以保持曝光场之间的电连接的完整性(integrity)。

在310处，可以基于花状区214(图4B)内的瓣状区210a-210d(图4B)的x和y坐标位置确定平均场误差。如下面在公式(6)-(9)中所确定的，平均场误差参数可以由Mx、My、Sy和Sx给出。参考图5，描绘了通过各平均场误差参数校正曝光场的参数。一旦PPE计算指示需要光刻返工(即，除去抗蚀剂、沉积新的抗蚀剂以及重新曝光)，由Mx、My、Sy和Sx给出的平均场误差参数被反馈给光刻工具，以校正与曝光场关联的拼接误差。

正如所描绘的，与x方向的放大倍数关联的Mx提供了用于场景A中示出的曝光场208a-208d的场校正参数，由此：

$\mathrm{Mx}=\frac{(x2+x3)-(x1+x4)}{2}-D_0$      公式(6)

相应地，x1是瓣状图像210a的x轴位置，x4是瓣状图像210c的x轴位置，x2是瓣状图像210b的x轴位置，x3是瓣状图像210d的x轴位置，以及D₀是在上面关于图4B描述的预定设计距离。

正如所描绘的，与y方向的放大倍数关联的My提供了用于场景B中示出的曝光场208a-208d的场校正参数，由此：

$\mathrm{My}=\frac{(y1+y2)-(y4+y3)}{2}-D_0^{\′}$      公式(7)

相应地，y1是瓣状图像210a的y轴位置，y4是瓣状图像210c的y轴位置，y2是瓣状图像210b的y轴位置，y3是瓣状图像210d的y轴位置，以及D'₀是在上面关于图4B描述的预定设计距离。

正如所描绘的，与y方向的倾斜度关联的Sy提供了用于场景C中示出的曝光场208a-208d的场校正参数，由此：

$\mathrm{Sy}=\frac{(y1+y4)-(y2+y3)}{2}$        公式(8)

相应地，y1是瓣状图像210a的y轴位置，y4是瓣状图像210c的y轴位置，y2是瓣状图像210b的y轴位置，以及y3是瓣状图像210d的y轴位置。

正如所描绘的，与x方向的倾斜度关联的Sx提供了用于场景D中示出的曝光场208a-208d的场校正参数，由此：

$\mathrm{Sx}=\frac{(x1+x2)-(x3+x4)}{2}$       公式(9)

相应地，x1是瓣状图像210a的x轴位置，x4是瓣状图像210c的x轴位置，x2是瓣状图像210b的x轴位置，以及x3是瓣状图像210d的x轴位置。

返回参考图3，此外，在312处可以基于瓣状图像210a-210d的x和y坐标值确定与光刻工具关联的场到场步进扫描误差参数。一旦确定场到场步进扫描误差参数，可以将场到场步进扫描误差参数与平均场误差参数一起反馈给光刻工具，以便校正与曝光场210a-210d关联的拼接误差。如下面在公式(10)-(12)中确定的，场到场步进扫描误差参数可以由SUSD1y、SUSD2y和SRSLx给出，由此SUSD(向上扫描、向下扫描)指的是晶圆的场特定(field-specific)扫描方向，而SRSL(向右步进、向左步进)指的是晶圆的场特定步进方向。

参考图6，正如所描绘的，与基于光刻工具内的晶圆的场特定扫描方向的y方向场误差关联的SUSD1y提供了场景A'中示出的曝光场208a-208d的场到场扫描误差参数，由此：

$\mathrm{SUSD}1y=\frac{(y1+y3)-(y2+y4)}{2}$       公式(10)

相应地，y1是瓣状图像210a的y轴位置，y4是瓣状图像210c的y轴位置，y2是瓣状图像210b的y轴位置，以及y3是瓣状图像210d的y轴位置。

如进一步描绘的，与基于光刻工具内的晶圆的场特定扫描方向的y方向场误差关联的SUSD2y提供了场景B'中示出的曝光场208a-208d的场到场扫描误差参数，由此：

$\mathrm{SUSD}2y=\frac{(y2+y3)-(y1+y4)}{2}$      公式(11)

相应地，y1是瓣状图像210a的y轴位置，y4是瓣状图像210c的y轴位置，y2是瓣状图像210b的y轴位置，以及y3是瓣状图像210d的y轴位置。

此外，与基于光刻工具内的晶圆的场特定步进方向的x方向场误差关联的SRSLx提供了场景C'中示出的曝光场208a-208d的场到场步进误差参数，由此：

$\mathrm{SRSLx}=\frac{(x1+x2)-(x3+x4)}{2}$      公式(12)

相应地，x1是瓣状图像210a的x轴位置，x4是瓣状图像210c的x轴位置，x2是瓣状图像210b的x轴位置，以及x3是瓣状图像210d的x轴位置。

返回参考图3，在314处，利用公式(6)-(12)的确定的平均场误差参数和场到场步进扫描误差参数被发送给光刻工具320用于光刻过程的返工。例如，光刻过程的返工可以包括从半导体器件表面除去现有的曝光的光致抗蚀剂层、沉积新的光致抗蚀剂层以及重新曝光新的光致抗蚀剂层。从而，在返工期间，包括曝光场208a-208d(图4B)的光致抗蚀剂层被去除。然后新的光致抗蚀剂层被沉积，由此基于光刻工具320接收并且利用确定的平均场误差参数和场到场步进扫描误差参数，由光刻工具320将场208a-208d(图4B)重新曝光到新的光致抗蚀剂层上。

图7示出了根据一个实施例的包括对用于确定拼接误差的多个花状区进行成像的晶圆拼接结构。正如所描绘的，由使用光刻工具的光刻曝光和步进进行的图像704的场拼接产生曝光场708a-708d，由此以与关于图2描述和示出的方式类似的方式执行场拼接。在此实施例中，正如所描绘的，场708a-708d中的每一个包括基本沿着它们的整个外周定位的瓣状区。从而，在确定PPE的度量阶段期间，除在所有四个场708a-708d的交叉位置处测量花状区714A的瓣状区位置之外，可以另外利用由两场交叉形成的另外的花状区。

例如，包括来自曝光场708a的瓣状区720a和来自曝光场708c的瓣状区720c的花状区714B可以另外用于确定场708a和708c之间的拼接误差。此外，例如，包括来自曝光场708a的瓣状区721a和来自曝光场708b的瓣状区720b的花状区714C可以另外用于确定场708a和708b之间的拼接误差。此外，包括来自曝光场708c的瓣状区721c和来自曝光场708d的瓣状区720d的示例性花状区714D可以用于确定场708c和708d之间的拼接误差。包括来自曝光场708b的瓣状区721b和来自曝光场708d的瓣状区721d的示例性花状区714E可以用于确定场708b和708d之间的拼接误差。

如上面关于图4B描述的，可以用公式(1)-(4)确定花状区714A的PPE。可以用公式(2)确定示例性花状区714B的PPE，而可以用公式(4)确定示例性花状区714E的PPE。相应地，可以用公式(1)确定示例性花状区714C的PPE，而可以用公式(3)确定示例性花状区714D的PPE。

图7的实现通过实现跨越不同拼接的场的PPE的降低来促进拼接过程。当各场形成互连的集成电路图案(例如金属层连接)的一部分时，这可能是重要的。在这种情况下，PPE可能导致各拼接的场的互连之间的电连接失败。例如，另外的一个或多个花状区714B-714D可以促进场708a-708d之间的提高的拼接精度。具体地，测量除花状区714A之外的花状区714B的PPE可以提高拼接精度并且确保建立场708a和708b之间的电连接。在这种情况下，如果PPE在需要的容差之外，则场708a和708b之间的连接可能错过彼此，最终导致制作的器件的操作失败。在图7的实现中，当确定PPE时，可以在度量工具的分离的FOV内对各花状区进行成像。从而，与利用另外的花状区关联的处理开销可能是相对于需要的拼接精度的偏离。如前所述，当各场形成单个集成电路图案的一部分并且场的互连成为最重要的时候，提高的拼接精度可能是必需的。

图8示出了根据本发明的说明性实施例的例如度量工具990内的数据处理系统800、900的组件的框图。应当理解，图8仅提供了一个实现的示图，并不意味着针对可以在其中实现不同实施例的环境的任何限制。基于设计和实现要求可以对所描绘的环境作出很多修改。

数据处理系统800、900代表能够执行机器可读程序指令的任何电子装置。数据处理系统800、900可以代表智能电话、计算机系统、PDA或者其它电子装置。可以由数据处理系统800、900代表的计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户端、胖客户端、手持或膝上装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、网络PC、小型计算机系统、以及包括任何上述系统或装置的分布式云计算环境。

度量工具990可以包括图8中示出的外部组件900a,b,c和内部组件800a,b,c的相应的组。内部组件800a,b,c的每一组包括一个或多个总线826上的一个或多个计算机可读ROM 824、一个或多个计算机可读RAM 822和一个或多个处理器820、和一个或多个操作系统828和一个或多个计算机可读有形存储装置830。度量工具990中的所述一个或多个操作系统828和程序被存储在一个或多个计算机可读有形存储装置830上，用于通过一个或多个RAM 822(通常包括缓存存储器)由一个或多个处理器820执行。在图8中示出的实施例中，每个计算机可读有形存储装置830是内部硬盘驱动器的磁盘存储装置。替代地，每个计算机可读有形存储装置830是诸如能够存储计算机程序和数字信息的ROM 824、EPROM、闪存或者任何其它计算机可读有形存储装置的半导体存储装置。

内部组件800a,b,c的每一组还包括R/W驱动器或接口832以从一个或多个便携式计算机可读有形存储装置936读取或者写入一个或多个便携式计算机可读有形存储装置936，所述一个或多个便携式计算机可读有形存储装置936诸如为CD-ROM、DVD、记忆棒、磁带、磁盘、光盘或者半导体存储装置。与度量工具990关联的WFS程序300(也可参见图3)能够被存储在相应的便携式计算机可读有形存储装置936中的一个或多个上，经由相应的R/W驱动器或接口832被读取，以及被加载到相应的硬盘驱动器830中。此外，所述一个或多个处理器820可以包括用于执行从WFS程序300(也可参见图3)得到的任何算法的图像处理模块。成像模块995可以因此在花状图像的FOV内捕获花状图像，以便由与所述一个或多个处理器820关联的图像处理模块来处理。捕获的图像可以由接口836接收，并且被沿着总线826传送到与所述一个或多个处理器820关联的图像处理模块或者存储器、或者与所述一个或多个处理器820关联的图像处理模块和存储器两者。通过执行WFS程序300(也可参见图3)，可以产生各花状图像内的瓣状图像的相对位置。

内部组件800a,b,c的每一组还可以包括网络适配器(或者交换机端口卡)或接口836，诸如TCP/IP适配器卡、无线wi-fi接口卡、或者3G或4G无线接口卡或者其它有线或无线通信链路。在度量工具990中，WFS程序300(也可参见图3)能够被从外部计算机(例如服务器)经由网络(例如互联网、局域网或者其它广域网)和相应的网络适配器或接口836下载到度量工具990。WFS程序300(也可参见图3)被从网络适配器(或者交换机端口适配器)或接口836加载到相应的硬盘驱动器830中。所述网络可以包括铜线、光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。

外部组件900a,b,c的每一组可以包括计算机显示监视器920、键盘930、计算机鼠标934。外部组件900a,b,c还可以包括触摸屏、虚拟键盘、触摸板、定点装置、以及其它人机接口装置。内部组件800a,b,c的每一组还包括装置驱动程序840以与计算机显示监视器920、键盘930和计算机鼠标934对接。装置驱动程序840、R/W驱动器或接口832和网络适配器或接口836包括硬件和软件(存储在存储装置830和/或ROM 824中)。

已经关于根据本发明的实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的框图和/或流程图描述了本发明的各方面。将理解，框图和/或流程图的每个方框，以及框图和/或流程图中的各方框的组合，能够由计算机指令实现。这些计算机指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或者其它可编程数据处理设备的处理器，以产生一种机器，使得通过计算机或者其它可编程数据处理设备执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。

可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写上述程序，所述编程语言包括低级、高级、面向对象或非面向对象的语言，诸如Java、Smalltack、C和C++。程序代码可以全部地在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立软件包执行，部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上执行，或者全部在远程计算机或服务器上执行。在后一情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或者广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，利用互联网服务提供商通过互联网连接)。替代地，上述程序的功能可以全部或者部分地由计算机电路和其它硬件(未示出)实现。

附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现的架构、功能和操作。关于这一点，框图或者流程图中的每个方框可以代表代码的一部分、模块或者片段，其包括用于实现规定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当注意，在一些替代的实现中，方框中记录的功能可以不以附图中记录的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框实际上可以基本上并发地执行，或者所述方框有时可以以相反顺序执行。还将注意到，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中的各方框的组合可以由执行规定的功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。

为了说明的目的已经提供了各种示例性实施例的描述，但是各种示例性实施例的描述不是要穷举的或者限于公开的实施例。在不偏离所描述的实施例的精神和范围的情况下，很多修改和改变将对本领域普通技术人员来说是清楚的。选择本文使用的术语以最佳地解释一个或多个实施例的原理、在市场中发现的技术之上的技术改进或实际应用，或者使得本领域其他普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (20)

1.一种在半导体制造过程期间在半导体层上拼接多个光刻曝光的场的方法，所述方法包括：

在半导体层上曝光第一光刻场图像，所述第一光刻场图像具有基本邻近第一光刻场图像的外周边缘定位的第一瓣状区；

在半导体层上曝光第二光刻场图像，所述第二光刻场图像具有基本邻近第二光刻场图像的外周边缘定位的第二瓣状区；

在半导体层上曝光第三光刻场图像，所述第三光刻场图像具有基本邻近第三光刻场图像的外周边缘定位的第三瓣状区；以及

在半导体层上曝光第四光刻场图像，所述第四光刻场图像具有基本邻近第四光刻场图像的外周边缘定位的第四瓣状区，第一、第二、第三和第四光刻场的外周边缘基于第一、第二、第三和第四瓣状区之间的预定设计距离以非重叠方式基本邻接，

其中，在度量工具的视场(FOV)内捕获第一、第二、第三和第四瓣状区，用于确定第一、第二、第三和第四光刻场图像之间的拼接误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述FOV包括约35μm×35μm的窗口。

3.根据权利要求1所述的方法，其中第一、第二、第三和第四瓣状区提供位置误差指示，所述位置误差指示与第一、第二、第三和第四光刻场的外周边缘的基本邻接对应。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述位置误差指示包括：

基于与在半导体层上成像的第一和第二瓣状区对应的相应的坐标以及第一和第二瓣状区之间的第一预定设计距离来测量第一和第二瓣状区之间的布置误差；以及

基于与在半导体层上成像的第三和第四瓣状区对应的相应的坐标以及第三和第四瓣状区之间的第一预定设计距离来测量第三和第四瓣状区之间的布置误差。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述位置误差指示包括：

基于与在半导体层上成像的第二和第三瓣状区对应的相应的坐标以及第一和第二瓣状区之间的第二预定设计距离来测量第二和第三瓣状区之间的布置误差；以及

基于与在半导体层上成像的第一和第四瓣状区对应的相应的坐标以及第三和第四瓣状区之间的第二预定设计距离来测量第一和第四瓣状区之间的布置误差。

6.根据权利要求4所述的方法，其中第一预定设计距离包括可由度量工具测量的从第一光刻场的外周边缘到第一瓣状区以及从第二光刻场的外周边缘到第二瓣状区的距离。

7.根据权利要求5所述的方法，其中第二预定设计距离包括可由度量工具测量的从第二光刻场的外周边缘到第二瓣状区以及从第三光刻场的外周边缘到第三瓣状区的距离。

8.根据权利要求5所述的方法，还包括：

基于第一和第二瓣状区之间的布置误差、第二和第三瓣状区之间的布置误差、第三和第四瓣状区之间的布置误差、以及第一和第四瓣状区之间的布置误差来确定平均瓣状区位置误差。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

基于平均瓣状区位置误差超过预定阈值来确定曝光的第一光刻场图像、曝光的第二光刻场图像、曝光的第三光刻场图像和曝光的第四光刻场图像的线性场误差。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

基于平均瓣状区位置误差超过预定阈值来确定曝光的第一光刻场图像、曝光的第二光刻场图像、曝光的第三光刻场图像和曝光的第四光刻场图像的场到场步进和扫描平移误差。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

利用确定的线性场误差和确定的场到场步进和扫描平移误差两者来减轻确定的平均瓣状区位置误差。

12.根据权利要求1所述的方法，其中曝光的第一光刻场图像包括邻近第一光刻场图像的外周边缘定位的第一另外的瓣状区，并且其中曝光的第二光刻场图像包括邻近第二光刻场图像的外周边缘定位的第二另外的瓣状区，在度量工具的另一个视场(FOV)内捕获第一和第二另外的瓣状区，用于确定第一和第二光刻场图像之间的另一拼接误差。

13.根据权利要求12所述的方法，其中第一和第二光刻场图像整体形成与单个器件对应的集成电路图案。

14.根据权利要求13所述的方法，其中由极紫外(EUV)辐射源将第一、第二、第三和第四光刻场图像曝光到半导体层上。

15.一种在半导体制造过程期间确定半导体层上的多个光刻曝光的场中的拼接误差的方法，所述方法包括：

接收与和所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区对应的预定设计距离；

在度量工具的单个视场(FOV)内识别花状区，所述花状区由与所述多个光刻曝光的场对应的角的非重叠邻接形成，所述花状区包括与所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区；以及

基于所述花状区内的所述多个瓣状区中的每一个的坐标位置和预定设计距离两者来计算瓣状区位置误差，

其中，计算的瓣状区位置误差指示所述多个光刻曝光的场的拼接误差。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述FOV包括约35μm×35μm的窗口。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个瓣状区包括各与所述多个光刻曝光的场中的一个对应的第一、第二、第三和第四瓣状区。

18.根据权利要求15所述的方法，其中计算所述瓣状区位置误差包括：

基于与在半导体层上成像的第一和第二瓣状区对应的相应的坐标以及所述预定设计距离来测量第一和第二瓣状区之间的布置误差；以及

基于与在半导体层上成像的第三和第四瓣状区对应的相应的坐标以及所述预定设计距离来测量第三和第四瓣状区之间的布置误差；

基于与在半导体层上成像的第二和第三瓣状区对应的相应的坐标以及所述预定设计距离来测量第二和第三瓣状区之间的布置误差；以及

基于与在半导体层上成像的第一和第四瓣状区对应的相应的坐标以及所述预定设计距离来测量第一和第四瓣状区之间的布置误差。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括：

在度量工具的另一单个视场(FOV)内识别另一花状区，所述另一花状区由与具有非重叠的邻接边缘的多个光刻曝光的场中的两个关联的另一多个瓣状区形成。

20.一种用于在半导体制造过程期间确定半导体层上的多个光刻曝光的场中的拼接误差的计算机系统，包括：

存储器；

与所述存储器通信的处理器，所述处理器包括用于从存储器获取指令的指令获取单元和用于执行获取的指令的一个或多个执行单元；

其中，所述计算机系统能够执行包括以下步骤的方法：

接收与和所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区对应的预定设计距离；

在度量工具的单个视场(FOV)内识别花状区，所述花状区由与所述多个光刻曝光的场对应的角的非重叠邻接形成，所述花状区包括与所述多个光刻曝光的场关联的多个瓣状区；以及

基于所述花状区内的所述多个瓣状区中的每一个的坐标位置和所述预定设计距离两者来计算瓣状区位置误差，

其中，计算的瓣状区位置误差指示所述多个光刻曝光的场的拼接误差。