CN109983405A - 确定量测系统的优化操作参数设定 - Google Patents

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Abstract

描述了一种确定量测系统的优化操作参数设定的方法。执行自由形式晶片形状测量(304)。应用一模型(306)，以将测得的翘曲变换成模型化翘曲缩放值(308)。将晶片夹持在光刻设备中的卡盘上，使得晶片变形。使用具有四个对准测量颜色的扫描仪对准系统来测量对准标记(312)。利用模型化翘曲缩放值(308)来校正(316)如此获得的缩放值(314)，以确定校正缩放值(318)。基于校正缩放值(318)确定优化对准测量颜色。选择使用优化对准测量颜色测量的缩放值，并且在步骤(326)中使用所选择的缩放值来确定晶片栅格(328)。使用所确定的晶片栅格(328)来曝光晶片(330)，以校正该晶片的曝光。

Description

确定量测系统的优化操作参数设定
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月11日递交的EP申请16198435.6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
本发明涉及例如在利用光刻技术制造器件时确定用于测量在衬底上的量测标记的量测系统的优化操作参数设定的方法。本发明还涉及确定衬底栅格的方法和曝光衬底的方法。本发明还涉及相关联的计算机程序、计算机程序产品和包括光刻设备的设备。
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。光刻设备可以用于制造例如集成电路(IC)。在这种情况下，图案化装置(其可替代地被称作掩模或掩模版)可以用于产生待形成于IC的单层上的电路图案。该图案可以转印到衬底(例如硅晶片，通常被称作“晶片”)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或多个管芯)上。通常经由成像到设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常被称作“域”。
在本文中，将半导体晶片用作衬底的示例。
在用于处理晶片的光刻设备中，晶片对准子系统的目标可以是提供对晶片栅格的准确描述。晶片栅格映射遍及晶片的对准标记的分布。晶片栅格按域转换成适当的描述，以校正曝光。重要的前提条件是通过对准系统对晶片上的对准标记进行准确且可靠的测量。
已知诸如蚀刻和化学机械平坦化(CMP)的半导体制造工艺会引起对准标记变形。这使得对准操作错误地测量标记位置，从而在后续层中引起大的重叠误差。例如，已知蚀刻会引起晶片缩放“指纹”，晶片缩放指纹是晶片栅格的线性缩放，从而引起可校正的晶片缩放重叠误差。例如，通过浅沟槽隔离蚀刻，缩放指纹是非常显著的。然而，对于栅极蚀刻，线性缩放不太明显。除了线性缩放以外，蚀刻工艺可能在标记变形中引起更高阶缩放。指纹可能起因于晶片变形，晶片变形还引起对准标记位置位移(APD)。已知的对准系统可能无法在由对准标记变形或晶片变形产生的APD之间的作出区分。位置误差对标记变形的敏感度可能依赖于对准颜色的波长和/或偏振。
在传统光刻处理中，在测量重叠之后(因此在曝光之后)确定优化对准颜色。如果没有使用优化颜色并且重叠误差太高，则晶片需要被再加工或废弃。
发明内容
本发明人已经设计出了一种确定用于测量在衬底上的量测标记的量测系统的优化操作参数设定的方法。它可以用于例如选择对对准标记变形最不敏感或者不敏感的颜色，并且因此可以实现更加准确且可靠的对准位置测量，同时避免或者至少缓和上文所提及的相关联问题中的一个或多个问题。
本发明在第一方面中提供一种确定用于测量在衬底上的量测标记的量测系统的优化操作参数设定的方法，所述方法包括以下步骤：
从多个衬底中的每一个的测量结果中获得第一数据；
使用量测系统从所述多个衬底中的每一个上的量测标记的第二测量结果中获得用于所述量测系统的多个操作参数设定的第二数据，所述量测系统由所述多个操作参数设定来配置；
利用所述第一数据校正所述第二数据，以确定校正数据；以及
基于所述校正数据确定所述多个操作参数设定中的优化操作参数设定。
所述量测标记可能受到多个变化源的影响，所述多个变化源具有衬底间变化(substrate-to-substrate variation)的不同测量敏感度，所述测量敏感度是所述量测系统的操作参数设定的函数。所述第一数据可以包括与关于源于第一变化源的变化的信息；与另一个变化源相比，所述第一变化源的衬底间变化的测量敏感度对所述量测系统的操作参数设定的依赖性相对较小或者没有依赖性。所述第二数据可以包括与关于源于所述多个变化源的变化的信息。
本发明在第二方面中提供一种确定衬底栅格的方法，所述衬底栅格映射遍及所述衬底的量测标记的分布，该方法包括如第一方面所述的方法并且还包括以下步骤：
选择第二数据，所述第二数据是使用所确定的优化操作参数设定来测量的；以及
使用所选择的第二数据确定所述衬底栅格。
本发明在第三方面中提供一种曝光衬底的方法，该方法包括如第二方面所述的方法并且还包括以下步骤：使用所确定的衬底栅格曝光衬底，以校正所述衬底的曝光。
本发明在第四方面中提供一种包括计算机可读指令的计算机程序；当在适当的计算机设备上运行所述计算机程序时，所述计算机可读指令使得所述计算机设备执行如第一方面、第二方面或第三方面所述的方法。
本发明在第五方面中提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括如第四方面所述的计算机程序。
本发明在第六方面中提供一种设备，所述设备特别适合于执行根据第一方面、第二方面或第三方面所述的方法的步骤。所述设备可以特别地被配置为光刻设备，所述光刻设备能够操作以对所述衬底执行光刻处理。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式来描述本发明的实施例，其中：
图1描绘了光刻设备；
图2示意性地说明了根据已知实际的图1的设备中的测量和曝光处理；
图3说明了根据本发明的实施例的方法的流程图；
图4是利用不同对准测量颜色获得的一批晶片的晶片缩放值的图示；
图5是使用晶片翘曲测量结果校正后的这批晶片的晶片缩放值的图示；并且
图6示意性地说明了如图2所示的、但根据本发明的实施例修改的图1的设备中的测量和曝光处理。
具体实施方式
在详细地描述本发明的实施例之前，呈现可以实施本发明的实施例的示例性环境是具指导性的。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置成调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；图案化装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑图案化装置(例如掩模)MA并且连接到配置成根据某些参数来准确地定位图案化装置的第一定位器PM；两个衬底台(晶片台)WTa和WTb，它们分别构造成用于保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的衬底)W并且分别连接到配置成根据某些参数来准确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，其配置成将由图案化装置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。参照框架RF连接多种部件，并且充当用于设定和测量图案化装置和衬底的位置以及图案化装置和衬底上的特征的位置的参照物。
照射系统可以包括多种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或者它们的任意组合，用于对辐射进行引导、成形或控制。
图案化装置支撑件以依赖于图案化装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案化装置是否被保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械的、真空的、静电的、或其它夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支撑件MT可以是例如框架或台，它可以根据需要而是固定的或者可移动的。图案化装置支撑件可以确保图案化装置例如相对于投影系统位于期望的位置。
本文中使用的术语“图案化装置”应该被广义地解释为可以用于将图案在辐射束的横截面中赋予辐射束以便在衬底的目标部分中产生图案的任何器件。应该注意的是，例如，如果被赋予辐射束的图案包括相移特征或者所谓的辅助特征，则该图案可能不会确切地对应于衬底的目标部分中的期望的图案。通常，被赋予辐射束的图案将对应于目标部分(例如集成电路)中形成的器件中的特定功能层。
如在这里所描绘的，该设备可以是透射型的(例如，采用透射型图案化装置。可替代地，该设备可以是反射型的(例如，采用以上提及的可编程反射镜阵列的类型，或者采用反射型掩模)。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。本文中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以认为与更加上位的术语“图案化装置”同义。术语“图案化装置”也可以被解释为指以数字形式存储用于控制这种可编程图案化装置的图案信息的装置。
本文中使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型以及静电型光学系统或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空之类等其它因素所适合的。可以认为本文中使用的任何术语“投影透镜”被认为是与更加上位的术语“投影系统”同义。
光刻设备也可以是以下类型：其中，衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加到光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。在本领域中将浸没技术用于增大投影系统的数值孔径是公知的。
在操作中，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当该源是准分子激光时，该源和光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不将源看作成形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD从源SO传递到照射器IL。在其它情况下，例如当该源是汞灯时，该源可以是光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL连同光束传递系统BD(在需要时)可以被称作辐射系统。
照射器IL可以包括例如用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以便在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。
辐射束B入射到保持在图案化装置支撑件MT上的图案化装置MA上，并且通过该图案化装置来形成图案。在穿过图案化装置(例如掩模)MA之后，辐射束B通过投影系统PS，该投影系统将辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台WTa或WTb，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或者在扫描期间，可以将第一定位器PM和另一个位置传感器(图1中未明确地示出)用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案化装置(例如掩模)MA。
可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案化装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管图中所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些是公知的划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案化装置(例如掩模)MA上的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。在器件特征中，在管芯内也可以包括小对准标记；在这种情况下，期望该标记尽量小，并且与相邻特征相比不需要任何不同的成像或过程条件。在下文中进一步描述检测对准标记的对准系统。
可以在多种模式中使用图中所描绘的设备。在扫描模式中，在对图案化装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa同步地进行扫描的同时，将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WTa相对于图案化装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度决定了目标部分C(在扫描方向上)的高度。在本领域中公知的是，其它类型的光刻设备和操作模式是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓“无掩模”光刻术中，使可编程图案化装置保持静止，但具有变化的图案，并且移动或扫描衬底台WT。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变型或者完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的双平台类型，该光刻设备具有两个衬底台WTa、WTb和两个站-曝光站EXP和测量站MEA-所述衬底台可以在所述站之间交换。例如，当一个衬底台上的衬底在曝光站处进行曝光时，另一个衬底可以在测量站处被装载到另一个衬底台上并且执行多个预备步骤。这样实现了设备的生产量的相当大的增加。预备步骤可以包括：使用调平传感器LS映射衬底的表面高度轮廓，以及使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。如果位置传感器IF在其处于测量站处以及处于曝光站处时不能够测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器来实现相对于参照框架RF在两个站处追踪衬底台的位置。作为图中所示的双平台布置的替代方案，其它配置是已知的并且是可用的。例如，其中设置有衬底台和测量台的其它光刻设备是已知的。这些衬底台和测量台在执行预备测量时衔接在一起，然后在衬底台经历曝光时不衔接。
图2说明了用于曝光图1的双平台设备中的衬底W上的目标部分(例如管芯)的步骤。将描述根据传统实际情况的处理。
虚线框内的左侧是在测量站MEA执行的步骤，而右侧示出了在曝光站EXP执行的步骤。有时，衬底台WTa、WTb中的一者将位于曝光站处，而另一者位于测量站处，如上文所述。出于这种描述的目的，假定衬底W已经被装载到曝光站中。在步骤200处，通过未示出的机构将新衬底W’装载到该设备上。并行地处理这两个衬底，以便增加光刻设备的生产量。
首先参考新装载的衬底W’，该衬底可以是先前未经处理的衬底，而是利用新的光阻剂制备的，用于在该设备中进行第一次曝光。然而，通常，所描述的光刻处理将仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，以使得衬底W’已经穿过该设备和/或其它光刻设备多次，并且还可以经历后续处理。尤其对于改善重叠性能的问题而言，任务是确保在已经受一个或多个图案化和处理周期的衬底上在恰好正确的位置施加了新图案。这些处理步骤逐渐地在衬底中引入失真或变形，所述失真必须被测量和校正，以实现令人满意的重叠或覆盖性能。
先前和/或后续图案化步骤可以在其它光刻设备中执行，如刚提及，并且可以甚至在不同类型的光刻设备中执行。例如，器件制造工艺中的在诸如分辨率和重叠的参数上要求非常高的一些层与要求不太高的其它层相比可以在更高级的光刻工具中执行。因此，一些层可以于浸没型光刻工具中曝光，而其它层于“干式”工具中曝光。一些层可以在DUV波长下工作的工具中曝光，而其它层使用EUV波长辐射来曝光。
在202处，使用衬底标记P1等以及图像传感器(未示出)的对准测量是用于测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。另外，将使用对准传感器AS来测量跨越衬底W’的多个对准标记。在一个实施例中，这些测量结果被用于建立“晶片栅格”，该晶片栅格非常准确地映射跨越衬底的标记的分布，包括相对于标称矩形栅格的任何失真。
在步骤204处，还使用调平传感器LS测量相对于X-Y位置的晶片高度(Z)图。通常，高度图仅用于实现已曝光的图案的准确聚焦。首先，高度图仅用于实现已曝光的图案的准确聚焦。此外，高度图可以用于其它目的。
当衬底W’被装载时，接收选配数据206，该选配数据限定待执行的曝光，并且还定义晶片和先前产生的图案以及待产生于晶片上的图案的性质。将在202、204处进行的对晶片位置、晶片栅格和高度图的测量结果增加到这些选配数据中，以使得全集选配及测量数据208可以传递到曝光站EXP。对准数据的测量结果例如包括以与为光刻处理的产品的产品图案成固定或标称固定关系而形成的对准目标的X位置和Y位置。正在曝光之前取得的这些对准数据用于产生具有使模型适合于数据的参数的对准模型。这些参数和对准模型将在曝光操作期间用于校正在当前光刻步骤中施加的图案的位置。处于使用中的模型内插所测得的位置之间的位置偏差。传统对准模型可能包括四个、五个或六个参数，这些参数一起以不同尺寸限定“理想”栅格的平移、旋转和缩放。如在US 2013230797A1进一步描述的，使用更多参数的高级模型是已知的。
在210处，交换晶片W’与W，使得所测量的衬底W’变成衬底W而进入曝光站EXP。在图1的示例性设备中，通过交换设备内的支撑件WTa和WTb来执行该交换，使得衬底W、W’保持准确地被夹持并且定位于那些支撑件上，以保持衬底台与衬底自身之间的相对对准。因此，一旦已经交换所述台，则为了利用用于衬底W(以前是W’)的测量信息202、204以控制曝光步骤，必需确定投影系统PS与衬底台WTb(以前是WTa)之间的相对位置。在步骤212处，使用掩模对准标记M1、M2来执行掩模版对准。在步骤214、216、218中，将扫描运动和辐射脉冲施加于横过衬底W的连续目标部位处，以便完成多个图案的曝光。
通过在执行曝光步骤中使用在测量站处获得的对准数据和高度图，使这些图案相对于期望的部位(尤其相对于先前放置于同一衬底上的特征)准确地对准。在步骤220处，从设备上卸除现在标记为W”的已曝光的衬底，以根据曝光图案使其经历蚀刻或其它工艺。
现在将描述本发明的基于晶片形状测量来选择优化对准测量颜色(频率)的实施例。它降低了对准标记变形对晶片间变化的影响。另一个实施例可以基于晶片形状测量来选择优化对准测量颜色(频率)和/或偏振。
如上文所述，蚀刻可能产生归因于对准标记变形的晶片缩放指纹或数据标识，并且所测得的缩放的量值及其晶片间的变化可能依赖于所使用的对准测量颜色。为了获得良好的重叠，对准系统应该校正由潜在的晶片翘曲引起的晶片缩放，而不校正归因于对准标记变形而错误地测量的晶片缩放。
在本发明的实施例中，晶片形状检测工具可以用于选择最少或不受由对准标记变形引入的晶片间变化影响的对准测量颜色。
图3说明了根据本发明的实施例的方法的流程图。该方法确定用于测量在晶片上的量测标记(在本示例中是对准标记)的量测系统的优化操作参数设定(在本示例中为对准颜色)。
量测标记受多个变化源的影响，在本示例中这些变化源(共平面)晶片变形和标记变形具有依据量测系统的操作参数设定而变化的衬底间变化的不同测量敏感度。在本示例中，虽然翘曲诱发的晶片变形不是颜色敏感的，但是标记变形是颜色敏感的。
参考图3，在步骤302处，晶片经历半导体制造设施中的诱发晶片变形和对准标记变形的处理，所述晶片变形例如是晶片中的翘曲。
在步骤304处，执行对晶片的子集的自由形式晶片形状测量。可以由在典型半导体制造设施中可用的量测工具来量测晶片的自由形式形状。可替代地，可以从晶片的子集的其它测量结果导出自由形式形状。可替代的测量可以基于光刻设备内的调平测量。针对每一个衬底执行该调平测量，并且确定衬底的高度图。高度图用于在衬底的后续曝光期间相对于投影透镜的焦平面控制衬底位置。高度图可以用作自由形式晶片形状测量的替代物，或者用于重新构造自由形式晶片形状。
子集可以是来自生产批次的晶片和/或并行于生产运行而执行的监测晶片。可以从自由形式形状导出翘曲。翘曲可以被定义为自由的、未被夹持的晶片的中间面距参考平面的最大距离与最小距离之间的差，该参考平面由等边三角形的三个角限定。对于可以由抛物面z＝W*(x∧2+y∧2)描述的典型伞状或碗状形状而言，翘曲等于W。
拉动在光刻设备的卡盘上平坦的具有厚度H的翘曲晶片将引起晶片变形，该翘曲晶片的形状由函数W(x，y)来描述。该变形可以被模型化。
在步骤306处，应用将所测得的翘曲变换成模型化翘曲缩放值308的模型。实际上，这是将使翘曲的晶片符合平坦卡盘的物理过程模型化。模型化翘曲缩放值308是晶片状变形值的示例。晶片状变形值在本示例中包括通过晶片的自由形式晶片形状测量而获得的翘曲变形值。
作为简单模型的示例，对于第一近似，共平面变形(IPD)可以由以下等式来描述：
这暗示了对于所遇到的最常见的晶片形状(伞状、碗状)而言，主要变形是线性缩放，并且其量值与晶片翘曲直接相关。作为示例，等式可以简化成：
模型化翘曲缩放(ppm)＝-0.01148×所测得的翘曲(μm)。
因此，在本示例性模型化翘曲缩放值308中，从多个衬底中的每一个(即，晶片的子集)的自由形式晶片形状测量结果304获得数据。对于伞状晶片而言，上述抛物面函数中的W是负数，并且模型化缩放将是正数。反之亦然，对于碗状晶片而言，模型化缩放将是负数。
在上文所描述的示例中，我们仅聚焦于晶片缩放。简单模型基于晶片翘曲而产生模型化缩放。缩放是一阶线性失真或变形。可以使用其它模型，使得可以根据自由形式晶片形状测量结果来预测高阶晶片变形。在这种情况下，还可以通过查看其它(较高阶)可校正项来改进并且进一步扩展该方法。
在步骤310处，将晶片夹持到光刻设备中的卡盘上。如上文所述，对在光刻设备的卡盘上平坦的翘曲晶片的这种夹持将引起晶片变形。
在步骤312处，执行第二组量测。使用量测系统(在本示例中是扫描仪对准系统)在晶片中的每一个上测量量测标记(在本示例中是对准标记)。扫描仪对准系统被配置为具有多个操作参数设定，在本示例中用于产生四组测量结果的四个对准测量颜色。
步骤312处的测量用于针对扫描仪对准系统的多个对准测量颜色来获得各个晶片的缩放值314。对被执行翘曲测量的晶片中的每一个及生产批次中的所有晶片完成该测量。缩放值314是总变形值的示例。
在步骤316处，通过模型化翘曲缩放值308校正缩放值数据314，以确定经校正的缩放值318。针对四个对准测量颜色中的每一个进行该校正。校正缩放值数据314的步骤包括从所述衬底的缩放值数据314减去模型化翘曲缩放值308。
在步骤320处，当已经完成翘曲和对准测量的晶片的子集足够大时，基于经校正的缩放值318确定优化对准测量颜色。当可以以充分的准确性确定经校正的缩放值的晶片间变化以识别显著地引起较少晶片间变化的颜色时，晶片的数目足够大。将所述颜色选择为优化对准测量颜色。
因此，模型化缩放值数据308包括与关于源于第一变化源(翘曲)的变化的信息；与另一个变化源(标记变形)相比，第一变化源的衬底间变化的测量敏感度对量测系统的操作参数设定的依赖性相对较小或者没有依赖性。缩放值数据314包括与关于源于多个变化源(翘曲诱发的晶片变形和标记变形)的变化的信息。
使晶片经受卡盘的夹持处理将第一变化源(翘曲)的效果(翘曲诱发缩放)添加到第二组(对准)测量的对准标记。
操作参数可以是用于测量量测标记的测量辐射的属性或性质。当测量辐射是电磁辐射时，该属性或性质可以是如上文所描述的频率(颜色)、或偏振、或者不同频率及偏振的强度比例。例如，在后一种情况下，0.1*红色、0.4*绿色+0.5*蓝色。在上文所描述的示例中，存在四个颜色：红色、绿色、近红外(NIR)和远红外(FIR)。红色和FIR具有相同的偏振，并且绿色和NIR具有相同偏振。在另一个示例中，对于所有颜色(多于4个)而言，两个偏振(横向磁性和横向电性)可以是可获得的并且可以被使用。
图3所示的剩余步骤涉及确定晶片栅格及其在晶片的后续曝光中的用途。
在步骤322处，选择使用所确定的优化对准测量颜色而测得的缩放值数据325。在步骤326处，使用所选择的缩放值数据324来确定晶片栅格328。
在步骤330处，使用确定晶片栅格328来曝光晶片，以校正对该晶片的曝光。已曝光的晶片可以是在步骤304处测量的晶片，并且从它获得模型化缩放值308。已曝光的晶片可以是下述晶片：诸如产品晶片，它具有诱发与从其中获得模型化晶片缩放值数据308的晶片(诸如监测晶片)相同的对准标记变形的处理302。
图4示出了如在光刻设备上测量的一批晶片的每一个对准颜色的晶片缩放值。图4和图5中的横轴是晶片数目WN，并且纵轴是晶片缩放值WS(百万分之几，ppm)。颜色是绿色G、红色R、近红外NIR和远红外FIR。所有颜色指示晶片缩放的显著晶片间变化，并且所有颜色具有类似的变化水平。仅根据对准数据，人们无法区分该变化是由晶片翘曲的变化引起的，还是由标记变形引起的，因此，人们应该校正晶片翘曲的变化，而不应该校正标记变形。
图5是该晶片批次的使用晶片翘曲测量校正的晶片缩放值的图示。并且当晶片的翘曲(例如通过在晶片状检测工具上测量翘曲)是已知的时，人们可以校正对缩放的翘曲作用。图5示出了减去翘曲作用时的缩放。这样，针对每一个颜色隔离对来自对准标记变形的晶片缩放的作用。立即变得清楚的是，红色最不受由标记变形引入的晶片间变化影响：通过红色获得的所有变化(如图4所示)应该被校正，这是因为它是由翘曲的变化引起的。为了完整性，还在图5中示出了基于翘曲WPR的每个晶片的缩放。
应该注意的是，尽管对准标记变形不引起显著的晶片间变化，但是对于对准颜色红色而言，它的确引起固定偏移。然而，可以使用自动过程控制来简单地校正该固定偏移。
图6示意性地说明了如图2所示的、但根据本发明的实施例修改的图1的设备中的测量和曝光处理。图中示出了一批晶片602，并且在本示例中，在进入测量和曝光处理之前对每一批中的一个晶片604进行自由形式晶片形状测量SHA。测量和曝光处理具有与参考图2所描述的相同的特征。控制器LACU运行控制参考图3所描述的处理的软件。
优化对准测量颜色无法被确定并且用于在诸如图6所示的双平台光刻设备中立即或直接校正曝光。这是因为晶片从对准MEA直接通往曝光EXP，并且不存在累积与晶片间变化有关的数据的时间。在可以确定优化颜色之前，将具有自由形式晶片形状测量的训练晶片对准。然而，一旦开始运行，那么每批中的一个晶片可以具有如参考图6所描述的测得的翘曲。另外或者可替代地，可以与生产并行地使用非产品监测晶片。
最小化对准标记变形的影响产生更小的重叠误差，更小的重叠误差与更高的良率直接相关。本发明的实施例还可以改善半导体制造设施中的物流流程，这是因为可以避免晶片再加工。
可以使用计算机程序来实施本发明的实施例，该计算机程序包含描述确定量测系统的优化操作参数设定的方法以及确定如上文所描述的衬底栅格的机器可读指令的一个或多个序列。可以例如在图1或图6的控制单元LACU内，或者在其它处理器或控制器内执行该计算机程序。还可以提供在其中存储有该计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。
在下文中列举所披露的其它实施例：
1.一种确定用于测量在衬底上的量测标记的量测系统的优化操作参数设定的方法，所述方法包括以下步骤：
从多个衬底中的每一个的测量结果中获得第一数据；
使用量测系统从所述多个衬底中的每一个上的量测标记的第二测量结果中获得用于所述量测系统的多个操作参数设定的第二数据，所述量测系统由所述多个操作参数设定来配置；
利用所述第一数据校正所述第二数据，以确定校正数据；以及
基于所述校正数据确定所述多个操作参数设定中的优化操作参数设定。
2.如实施例1所述的方法，其中：
-所述量测标记受到多个变化源的影响，所述多个变化源具有衬底间变化的不同测量敏感度，所述测量敏感度是所述量测系统的操作参数设定的函数；
-所述第一数据包括与关于源于第一变化源的变化的信息；与另一个变化源相比，所述第一变化源的衬底间变化的测量敏感度对所述量测系统的操作参数设定的依赖性相对较小或者没有依赖性；并且
-所述第二数据包括与关于源于所述多个变化源的变化的信息。
3.如实施例2所述的方法，还包括步骤：使所述多个衬底经受针对所述第二测量结果而将所述第一变化源的效果添加到所述量测标记上的处理。
4.如前述实施例中任一项所述的方法，其中，所述操作参数包括用于测量所述量测标记的测量辐射的性质。
5.如实施例4所述的方法，其中，所述测量辐射包括电磁辐射，并且所述性质包括频率。
6.如实施例4所述的方法，其中，所述测量辐射包括电磁辐射，并且所述性质包括偏振。
7.如实施例4所述的方法，其中，所述测量辐射包括电磁辐射，并且所述性质包括不同频率的比例。
8.如前述实施例中任一项所述的方法，其中，校正所述第二数据的步骤包括：从所述衬底的第二数据中减去所述第一数据。
9.如前述实施例中任一项所述的方法，其中，确定所述多个操作参数设定中的优化操作参数设定的步骤基于所述校正数据的衬底间变化。
10.如前述实施例中任一项所述的方法，其中，所述第一数据包括晶片形状变形值，并且所述第二数据包括总变形值。
11.如前述实施例中任一项所述的方法，其中，所述第一数据包括所述衬底的高度图数据，并且所述第二数据包括总变形值。
12.如实施例10或11所述的方法，其中，所述变形值包括缩放值。
13.如实施例10或实施例12所述的方法，其中，所述晶片形状变形值包括由所述衬底的自由形式衬底形状测量结果获得的变形值。
14.一种确定衬底栅格的方法，所述衬底栅格映射遍及所述衬底的量测标记的分布，该方法包括如前述实施例中任一项所述的方法，并且还包括以下步骤：
选择第二数据，所述第二数据是使用所确定的优化操作参数设定来测量的；以及
使用所述第二数据确定所述衬底栅格。
15.一种曝光衬底的方法，该方法包括如实施例14所述的方法，并且还包括以下步骤：使用所确定的衬底栅格来曝光衬底，以校正所述衬底的曝光。
16.如实施例15所述的方法，其中，所述已曝光的衬底包括从其中获得第一数据的衬底。
17.如实施例15所述的方法，其中，所述已曝光的衬底包括下述衬底：该衬底具有诱发与从其中获得第一数据的衬底相同的量测标记变形的处理。
18.一种包括计算机可读指令的计算机程序，当在适当的计算机设备上执行所述计算机程序时，所述计算机可读指令使得所述计算机设备执行如实施例1至17中任一项所述的方法。
19.一种计算机程序产品，其包括如实施例18所述的计算机程序。
20.一种设备，其特别适合于执行如实施例1至17中任一项所述的方法的步骤。
21.根据实施例20所述的设备，所述设备特别地被配置为光刻设备，所述光刻设备能够操作以对所述衬底执行光刻处理。
本文中使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，波长为约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5nm至20nm范围内)以及诸如离子束或电子束等粒子束。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁性型以及静电型光学部件。
对具体实施例的前述说明将充分地揭示本发明的一般性质，使得在不进行过多试验、在不背离本发明的整体构思的情况下，其他人可以通过应用本技术领域内的知识、容易地根据各种应用修改和/或调适这些具体实施例。因此，基于本文中呈现的教导和指导，这些调适和修改将落入所公开的实施例的等同物的含义以及范围内。应该理解的是，这里的措辞或术语是出于举例描述的目的而不是限制性的，因此本说明书中的术语或措辞应该由本领域的技术人员根据所述教导和指导进行解释。
本发明的广度和范围不应该受上文所描述的示例性实施例中的任一个限制，而应该仅根据随附的权利要求书及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种确定用于测量在衬底上存在的量测标记的量测系统的优化操作参数设定的方法，所述方法包括以下步骤：
从多个衬底中的每一个衬底的测量结果获得第一数据；
使用量测系统从所述多个衬底中的每一个衬底上的量测标记的第二测量结果获得用于所述量测系统的多个操作参数设定的第二数据，所述量测系统由所述多个操作参数设定来配置；
利用所述第一数据校正所述第二数据，以确定校正数据；以及
基于所述校正数据确定所述多个操作参数设定中的优化操作参数设定。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
-所述量测标记受到多个变化源的影响，所述多个变化源具有衬底间变化的不同测量敏感度，所述测量敏感度是所述量测系统的操作参数设定的函数；
-所述第一数据包括关于源于第一变化源的变化的信息，与另一个变化源相比，所述第一变化源的衬底间变化的测量敏感度对所述量测系统的操作参数设定的依赖性相对较小或者没有依赖性；并且
-所述第二数据包括关于源于所述多个变化源的变化的信息。
3.如权利要求2所述的方法，还包括步骤：使所述多个衬底经受针对所述第二测量结果而将所述第一变化源的效果添加到所述量测标记上的处理。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述操作参数包括用于测量所述量测标记的测量辐射的性质。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述测量辐射包括电磁辐射，并且所述性质包括频率。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述测量辐射包括电磁辐射，并且所述性质包括不同频率的比例。
7.如权利要求1所述的方法，其中，校正所述第二数据的步骤包括：从所述衬底的第二数据中减去所述第一数据。
8.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述多个操作参数设定中的优化操作参数设定的步骤基于所述校正数据的衬底间变化。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一数据包括晶片形状变形值，并且所述第二数据包括总变形值。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一数据包括所述衬底的高度图数据，并且所述第二数据包括总变形值。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中，所述变形值包括缩放值。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述晶片形状变形值包括由所述衬底的自由形式衬底形状的测量结果获得的变形值。
13.一种确定衬底栅格的方法，所述衬底栅格映射跨越所述衬底的量测标记的分布，该方法包括如权利要求1所述的方法，并且还包括以下步骤：
选择第二数据，所述第二数据是通过使用所确定的优化操作参数设定测量的；以及
使用所述第二数据确定所述衬底栅格。
14.一种设备，所述设备特别适合于执行如权利要求1所述的方法的步骤。
15.如权利要求14所述的设备，所述设备特别地被配置为光刻设备，所述光刻设备能够操作以对所述衬底执行光刻处理。
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