CN110546574A

CN110546574A - 维护工艺指印集合

Info

Publication number: CN110546574A
Application number: CN201880025802.4A
Authority: CN
Inventors: A·雅玛; V·巴斯塔尼; D·索恩塔格; J·尼杰; H·E·切克利; G·特斯洛吉安尼斯; R·J·范维杰克
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-12-06
Anticipated expiration: 2038-04-09
Also published as: US11099485B2; JP6785993B2; JP2020518000A; TWI664492B; WO2018192789A1; TW201937273A; KR20190139980A; KR102308124B1; EP3392711A1; TW201842403A; CN110546574B; US20210157247A1

Abstract

一种维护指印集合(316)的方法，指印集合表示跨晶片的一个或多个工艺参数的变化，该方法具有以下步骤：(a)接收在晶片上测量的一个或多个参数的测量数据(324)；(b)基于一个或多个工艺参数的预期演变(322)更新(320)指印集合；以及(c)基于根据更新的指印集合对所接收的测量数据的分解评估更新的指印集合。每个指印可以具有存储的发生似然性(316)，并且分解可以包括：基于所接收的测量数据(324)，估算所接收的测量数据中的指印集合的发生似然性；以及基于估算的似然性更新存储的发生似然性。

Description

维护工艺指印集合

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月19日提交的EP/US申请17167117.5的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种维护指印集合的方法，指印集合表示与一个或多个(例如，在通过光刻技术制造器件时可用的)产品单元相关联的一个或多个工艺参数的变化。本发明还涉及相关联的计算机程序和计算机程序产品、以及设备。

背景技术

光刻设备是一种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，光刻设备可以被用在集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，可以使用图案形成装置(备选地称为掩模或掩模版)来生成要在IC的单独的层上形成的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或几个裸片)上。图案的转印通常经由成像到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含相邻目标部分的网络，相邻目标部分的网络被连续地图案化。这些目标部分通常被称为“场”。晶片通过半导体制造设施(fab)中的各种设备分批或批量处理。集成电路逐层构建，其中光刻步骤由每一层处的光刻设备执行，并且其他制造工艺在光刻步骤之间执行。

在成像步骤之前，使用各种化学和/或物理处理步骤来形成和制备用于图案化的层。在成像步骤限定图案之后，进一步的化学和/或物理处理步骤通过该图案工作以创建集成电路的功能特征。在多层工艺中重复成像和处理步骤以构建集成电路。

在衬底上精确布局图案是减小电路部件和可以由光刻生产的其它产品的尺寸的主要挑战。特别地，准确地测量已经铺设的衬底上的特征的挑战是能够使连续的特征层以足够精确的方式对准以产生具有高产量的工作器件的关键步骤。通常，所谓的套刻在当今的亚微米半导体器件中应该在几十纳米内实现，在最关键的层中可以降到几纳米。

因此，现代光刻设备涉及在目标位置处实际曝光或以其它方式图案化衬底的步骤之前的广泛测量或“映射”操作。已经并且将继续开发所谓的高级对准模型，以更精确地对由处理步骤和/或光刻设备本身引起的晶片“栅格”的非线性失真进行建模和校正。然而，并非所有失真在曝光期间都是可校正的，并且追踪和消除尽可能多的这种失真的原因仍然很重要。

现代多层光刻工艺和产品非常复杂，以至于由于处理引起的问题很难追溯到根本原因。因此，晶片完整性的监测和适当的校正策略的设计是一项耗时且费力的工作。

国际专利申请WO 2015049087公开了一种获得与工业过程有关的诊断信息的方法，该专利申请通过引用整体并入本文。在光刻工艺的执行期间的阶段处进行对准数据或其它测量，以获得表示在跨每个晶片的空间分布的点处测量的位置偏差或其它参数的对象数据。套刻和对准残差通常显示跨晶片的图案，称为指印(fingerprint)。该对象数据被用于通过执行多变量分析以将表示在多维空间中的晶片的矢量集合分解为一个或多个成分矢量，来获得诊断信息。使用成分矢量提取关于工业过程的诊断信息。可以基于提取的诊断信息来控制用于后续晶片的工业过程的性能。

在半导体制造设施中，半导体工艺步骤因此可以在产品晶片上留下它们的指印。除了对准传感器之外，光刻设备还具有许多可以测量这些指印的在线传感器。这些包括调平传感器、用于将掩模版对准晶片台卡盘的传感器(例如，“透射图像传感器”或“并行集成透镜干涉仪”型传感器)、和与致动器稳定性相关的传感器。光刻设备的传感器是可以测量跨衬底的空间地分布的参数值的传感器的示例。除了表示跨衬底的空间地分布的指印之外，指印还可以表示跨晶片批次的不同晶片的工艺参数的分布。本文献中的术语“工艺参数”需要被解读为与半导体制造工艺相关联的任何参数，该参数可能与产品单元(例如，衬底、晶片)上的(工艺)参数指印的指印相关。因此，工艺参数可以是与由(例如，在光刻设备或蚀刻设备内的)传感器执行的测量相关联的参数或与半导体制造工艺内使用的一个或多个设备(例如，用于蚀刻的某个蚀刻腔)的配置相关的(上下文)信息。例如，从“并行集成透镜干涉仪”传感器获得的指印可以表示跨晶片批次的掩模版加热识别标志。本发明的实施例利用这些传感器来表征许多或所有的单独工艺(例如，蚀刻、沉积、显影轨道)。这是可能的，因为在晶片上的层的制造期间至少涉及一次扫描器。扫描器可以将其传感器每一层至少一次地应用到通过光刻工艺的所有晶片。

经由许多传感器，可以从正在曝光的晶片导出晶片、区域、场和裸片指印。标识晶片上某个层集合上存在的指印非常有用，并且将这些指印的存在与处理和扫描器上下文(以发现“根本原因”)以及预期的产品性能影响(诸如，套刻、CD(临界尺寸)、焦距、电压对比度、CD-SEM、电气测试)相关(以确定“产量影响”)。

本文提到的指印是测得的信号的主要系统贡献者(或者“潜在因素”)。它们通常与晶片上的性能影响或之前的处理步骤相联系。它们可以指(例如，来自对准、调平、套刻、焦距、CD的)晶片栅格图案、(例如，来自场内的对准、调平、套刻、焦距、CD的)场图案、(例如，晶片测量的最外半径的)晶片区域图案或甚至与晶片曝光相关的扫描器测量中的图案(例如，批量来自掩模版对准“透射图像传感器”或“并行集成透镜干涉仪”型传感器测量的加热识别标志，温度/压力/伺服分布等)。

本文提到的测量数据可以是在晶片上执行的任何测量，并且旨在用于监测和控制，例如调平、对准、套刻、CD、焦距、SWA(侧壁角)等。

本文提到的性能数据可以是在晶片上执行的任何测量，该性能数据表示处理的晶片(产品单元)的预期质量。性能数据通常包括一个或多个性能参数的值，诸如：套刻误差、CD(临界尺寸)、焦距误差、边缘布局误差(EPE)、电压对比度信号、CD-SEM信号、电测试信号(以确定“产量影响”)、表示该过程的产量的任何其它信号。通常，性能数据包括跨产品单元的上述性能参数的一个或多个指印。

本文提到的指印库是可以均匀地或非均匀地编码的指印采集或集合。

传统的控制策略试图最小化一批或一组晶片中的平均观察误差(例如，套刻、焦距、CD)。这种方法有两个局限性：通过假设晶片之间的聚类，利用硬分配完成控制/监测；在这些方法中忽略了监测的特征(套刻、CD等)是不同因素的贡献的事实。当监测/控制的范围在空间上从扫描器扩展到整个半导体制造设施并且在时间上从每一层扩展到整个堆叠时，这是特别限制的。

特别地，当在半导体半导体制造设施的升级阶段从新产品/节点/工艺的暴露中检索数据时，人们希望了解导致潜在套刻/CD/焦距问题并且最终产生问题的主要指印。使用常规方法进行微调和故障排除可能需要花费经验丰富的半导体工程师数月的时间，这会影响产量时间，从而影响新产品/节点/工艺的上市时间。

发明内容

发明人设计了一种维护指印集合同时避免或至少减轻上述一个或多个相关问题的方法。

本发明在第一方面中提供了一种维护指印集合的方法，指印集合表示与一个或多个产品单元相关联的一个或多个工艺参数的变化，该方法包括以下步骤：

(a)接收在一个或多个产品单元上测量的一个或多个参数的测量数据；

(b)基于该指印集合的预期演变确定第一更新的指印集合；以及(c)基于根据第一更新的指印集合对所接收的测量数据的分解来确定第二更新的指印集合。

本发明在第二方面中提供了计算机程序，该计算机程序包括计算机可读指令，当在合适的计算机设备上运行时，导致计算机设备执行第一方面的方法。

本发明在第三方面中提供了计算机程序产品，该计算机程序产品包括第二方面的计算机程序。

本发明在第四方面中提供了设备，该设备特别适用于执行第一方面的方法的步骤。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明的实施例，其中：

图1描绘了光刻设备以及形成用于半导体器件的生产设施的其它设备。

图2是根据本发明的实施例示出了参考指印库和有效指印库的方法的流程图。

图3是根据本发明的实施例的方法的流程图。

图4示出了有效指印库的动态模型。

图5示出了图4的动态模型的简化示例。

图6示出了可用于实现本文公开的方法的计算设备硬件。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，提供可以实现本发明的实施例的示例环境是有益的。

图1在100处示出了作为实现高容量光刻制造工艺的工业设施的一部分的光刻设备LA。在本示例中，制造工艺适用于在衬底(诸如，半导体晶片)上制造半导体产品(集成电路)。技术人员将理解，可以通过在该工艺的变体中处理不同类型的衬底来制造多种产品。半导体产品的生产纯粹用作在当前具有重大商业意义的示例。

在光刻设备(或简称“光刻工具”100)内，测量站MEA在102处被示出，并且曝光站EXP在104处被示出。控制单元LACU在106处被示出。在该示例中，每个衬底访问测量站和曝光站，以施加图案。例如，在光学光刻设备中，投影系统被用于使用调节的辐射和投影系统将产品图案从图案形成装置MA转印到衬底上。这是通过在辐射敏感的抗蚀剂材料层中形成图案的图像来完成的。

本文使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括：折射、反射、反射折射、磁性、电磁以及静电光学系统、或其任何组合，视所使用的曝光辐射或者(诸如使用浸液或使用真空的)其它因素而定。图案形成装置MA可以是掩模或掩模版，其将图案赋予由图案形成装置透射或反射的辐射束。众所周知的操作模式包括步进模式和扫描模式。众所周知，投影系统可以以各种方式与用于衬底和图案形成装置的支撑件和定位系统协作，以将期望的图案施加到跨衬底的许多目标部分。可以使用可编程图案形成装置来代替具有固定的图案的掩模版。例如，辐射可以包括深紫外(DUV)或极紫外(EUV)波段中的电磁辐射。本公开还适用于其它类型的光刻工艺，例如压印光刻和(例如，通过电子束的)直写光刻。

光刻设备控制单元LACU控制各种致动器和传感器的所有移动和测量，使得设备接收衬底W和掩模版MA并且实现图案化操作。LACU还包括信号处理和计算能力，以实现与设备的操作相关的期望的计算。实际上，控制单元LACU将被实现为许多子单元的系统，每个子单元处理设备内的子系统或部件的实时数据采集、处理和控制。

在曝光站EXP处将图案施加到衬底之前，在测量站MEA处处理衬底，从而可以执行各种准备步骤。准备步骤可以包括使用水平传感器绘制衬底的表面高度，并且使用对准传感器测量衬底上的对准标记的位置。对准标记名义上被布置为规则的栅格图案。然而，由于产生标记时的不准确性以及由于在其整个处理过程中发生的衬底的变形，标记偏离理想的栅格。因此，除了测量衬底的位置和取向之外，如果设备要以非常高的精度在正确的位置打印产品特征，则实际上对准传感器必须详细地测量跨衬底区域的许多标记的位置。

光刻设备LA可以是具有两个衬底台的所谓的双台类型，每个衬底台具有由控制单元LACU控制的定位系统。当在一个衬底台上的一个衬底正在曝光站EXP处被曝光时，另一个衬底可以被加载到在测量站MEA处的另一个衬底台上，从而可以执行各种准备步骤。因此，对准标记的测量非常耗时，并且提供两个衬底台能够显著提高设备的生产量。如果位置传感器IF不能在衬底处于测量站和曝光站处时测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使两个站处的衬底台的位置能够被追踪。当光刻设备LA是具有两个衬底台的所谓的双台类型时，曝光站和衬底站可以是不同的位置，可以在这些位置之间交换衬底台。然而，这只是一种可能的布置，并且测量站和曝光站不需要如此不同。例如，已知具有在预曝光测量阶段期间与测量台临时耦合的单个衬底台。本公开不限于任何类型的系统。

在生产设施内，设备100形成“光刻单元”或“光刻簇”的部分，“光刻单元”或“光刻簇”还包含涂覆设备108，涂覆设备108用于将光敏抗蚀剂和其它涂层施加到衬底W上，以便由设备100进行图案化。在设备100的输出侧，提供了烘烤设备110和显影设备112，用于将曝光的图案显影到物理抗蚀剂图案中。在所有这些设备之间，衬底处理系统负责支撑衬底并且将它们从一件设备传递到下一件设备。这些设备通常统称为“轨道”，由轨道控制单元控制，轨道控制单元本身由管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS还经由光刻设备控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。管理控制系统SCS接收选配方案信息R，选配方案信息R非常详细地提供了要被执行以创建每个图案化衬底的步骤的定义。

一旦已经在光刻单元中施加并显影图案，图案化的衬底120被传递到其它处理设备(诸如122、124、126所示)。通过典型的制造设施中的各种设备实现各种处理步骤。为了举例，该实施例中的设备122是蚀刻站，并且设备124执行蚀刻后退火步骤。进一步的物理和/化学处理步骤在其它设备126等中被应用。可能需要许多类型的操作来制造实际器件，诸如材料的沉积、表面材料特性的改性(氧化、掺杂、离子注入等)、化学机械抛光(CMP)等。实际上，设备126可以表示在一个或多个设备中执行的一系列不同处理步骤。

众所周知，半导体器件的制造涉及这种处理的许多重复，以在衬底上逐层地构建具有适当材料和图案的器件结构。因此，到达光刻簇的衬底130可以是新制备的衬底，或者它们可以是先前已经在该簇中或在另一设备中完全处理过的衬底。类似地，取决于所需的处理，离开设备126上的衬底132可以被返回以用于相同光刻簇中的后续图案化操作，它们可以用于不同簇中的图案化操作，或者它们可以是要发送用于切割和封装的成品。

产品结构的每一层需要处理步骤的不同集合，并且在每一层处使用的设备126在类型上可能完全不同。进一步，即使在要由设备126应用的处理步骤名义上相同的情况下，在大型设施中，也可能存在几个假设相同的机器并行工作以在不同的衬底上执行步骤126。这些机器之间的设置或故障中的微小差异可能意味着它们以不同的方式影响不同的衬底。甚至每一层相对共用的步骤(诸如，蚀刻(设备122))也可以通过几个名义上相同但并行工作以最大化生产量的蚀刻设备来实现。此外，在实践中，根据要被蚀刻的材料的细节，不同的层需要不同的蚀刻工艺，例如化学蚀刻、等离子蚀刻、以及特殊要求(诸如，各向异性蚀刻)。

如前所述，可以在其它光刻设备中执行先前和/或后续处理，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续处理。例如，器件制造工艺中对参数(诸如，分辨率和套刻)非常苛刻的一些层可以在比其它要求较低的层更先进的光刻工具中执行。因此，一些层可以在浸没型光刻工具中曝光，而其它层在“干”工具中曝光。一些层可以在工作在DUV波长的工具中曝光，而其它层则使用EUV波长辐射曝光。

为了使由光刻设备曝光的衬底正确且一致地曝光，期望检查曝光的衬底以测量特性(诸如，后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等)。因此，光刻单元LC位于其中的制造设施还包括量测系统MET，量测系统MET接收已经在光刻单元中处理的一些或全部衬底W。量测结果直接地或间接地被提供给管理控制系统(SCS)138。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调整，特别是在可以很快地进行检查并且足够快以至相同批次的其它衬底仍然要被曝光的情况下。而且，已经曝光的衬底可以被剥离和再加工以提高产量，或者被丢弃，从而避免在已知有缺陷的衬底上执行进一步的处理。在仅衬底的一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对那些良好的目标部分进行进一步的曝光。

图1中还示出了量测设备140，量测设备140被设置为在制造过程中的期望的阶段处测量产品的参数。现代光刻生产设施中的量测设备的常见示例是散射仪(例如，角分辨散射仪或光谱散射仪)，并且它可以在设备122中的蚀刻之前在120处被应用于测量显影的衬底的特性。例如，使用量测设备140可以确定重要的性能参数(诸如，套刻或临界尺寸(CD))不满足在显影的抗蚀剂中规定的精确度要求。在蚀刻步骤之前，存在剥离显影的抗蚀剂并通过光刻簇再处理衬底120的机会。众所周知，来自设备140的量测结果142可以被用于通过管理控制系统SCS和/或控制单元LACU 106随时间进行小的调整166来维持光刻簇中的图案化操作的准确性能，从而最大限度地降低产品超出规格的风险，并且要求返工。当然，量测设备140和/或其它量测设备(未示出)可以被应用于测量处理的衬底132、134和输入衬底130的特性。

本发明的一个实施例通过使用光刻设备提供了通过集成电路的生命周期来表征完整的层堆叠的能力，光刻设备利用其内置传感器来捕获通过层堆叠的指印。该表征与限定每一层的曝光之间的处理步骤相关。通过层堆叠的指印的分析提供了校正在复杂和时变的多层过程中的现象的能力。例如，新设备和新工艺选配方案不断生成新的指印。

除了对准传感器之外，光刻设备还具有许多在线传感器。这些包括调平传感器、用于将掩模版对准晶片台卡盘的传感器(例如，“透射图像传感器”或“并行集成透镜干涉仪”型传感器)、和与致动器稳定性相关的传感器。光刻设备的传感器是可以测量跨衬底的空间地分布的参数值的传感器的示例。除了表示跨衬底的空间地分布的指印之外，指印还可以表示跨晶片批次的不同晶片的工艺参数的分布。例如，从“并行集成透镜干涉仪”传感器获得的指印可以表示跨晶片批次的掩模版加热识别标志。本发明的实施例利用这些传感器来表征许多或所有单独的过程(例如，蚀刻、沉积、显影轨道)。这是可能的，因为在晶片上的层的制造期间至少涉及一次扫描器。扫描器可以将其传感器每一层至少一次地应用到通过光刻工艺的所有晶片。

用于确定指印的扫描器传感器可以是动态的。例如，对于一个层，可以发现对准传感器对于确定代表处理步骤的指印是最有用的，而对于另一个层，调平传感器可以提供更多信息。传感器的使用和产生最具代表性结果(例如，用于工艺控制和处理设备优化的最有用的信息)的传感器信号的组合可能会发生变化，并且机器学习方法可以被用于收敛到每层最佳传感器信号群集(例如，第1层：对准颜色1，第二层：对准颜色2+调平，……等等)。

如上所述，通过层堆叠处理晶片，光刻设备可以在所有不同步骤处捕获指印。指印图案可以通过执行通过堆叠分析彼此相关，并且跨层共用的指印可以与在每一层处发生的事件和现象相关联。这使得可以适当地优化处理设备以用于后续处理步骤。由优化的设备执行的这些后续处理步骤可以施加到从其获得指印的晶片。在这种情况下，在晶片的处理期间通过其层堆叠施加校正，作为一种实时校正。这是在多阶段处理中的后续阶段处优化用于处理从其测量对象数据的产品单元的设备的示例。由优化的设备执行的后续处理步骤可以应用于贯穿其它晶片(包括将来处理的晶片)的处理的步骤。优化的设备可以被用于在工艺流程中的早期阶段和后期阶段执行处理步骤，而不是在执行分析和优化的阶段执行处理步骤。优化可以涉及固定所标识的处理设备和/或工艺选配方案。它还可能涉及经由对准或套刻校正使用专用扫描器校正。

本发明的实施例提供输入测量数据中的当前相关指印的动态细化(自适应)计算，而无需将指印硬分配给工艺控制线程。可以针对各种关键性能指标(例如，可用扫描器数据)和产量确定指印。使得不确定性明确，并且所有数据可以被用于所有指印的改进的估算(不一定每个线程都具有“硬”分裂)，而因子模型使推理机制易于处理。

本发明的实施例通过组合来自领域知识的指印并且通过将新的输入测量数据分解到有效指印库中来提供最佳初始化和在线分解。

在分解所接收的测量数据之后，可以标识下面的主要指印。基于分解，动作可以被标识以进行改进。

本发明的实施例提供了与上下文和产量影响评估的即时链接。指印可以被链接到半导体制造设施中的输入上下文历史，并且被用于实时产量(电探测、电压对比度、CD-SEM)影响评估。可以在IC制造过程期间执行产量评估，这比可用的实际产量数据早得多。

本发明的实施例提供了一种实时地对晶片测量发现并跟踪被称为有效指印(AFP)的贡献因素的方法。晶片测量包括但不限于对准、调平、套刻和CD。为了实现这一点，实施例结合了关于常见指印(被称为参考指印(RFP))的现有知识(即领域专业知识和现有数据挖掘)以及实时数据分析，以便发现晶片测量中的主要贡献因素。换句话说，它通过将晶片测量分解为已知指印(RFP)的当前实例化(AFP)来发现贡献因素。此外，当当前的AFP集合不足以解释测量时，实施例具有跟踪AFP中的系统变化和漂移(演变)的机制。此外，可以在模型中集成验证器，该模型相对于来自测量的统计证据检查新发现的AFP，以验证所发现的AFP是否是系统的而不是由于噪声。实施例通过利用用于量测估算的模型来实现动态晶片控制。

因此，我们能够监测测量中不同因素的贡献以及跟踪它们放在晶片上的指印。这样就形成了一种更自然的半导体制造设施工艺模型，该模型能够实现每晶片最优控制估算和产品性能影响分析的自适应和动态控制机制。此外，该方法可以促进根本原因和性能影响分析，因为这些因素可以通过堆叠跟踪并且链接到处理步骤。

图2是根据本发明的一个实施例的示出了参考指印库和有效指印库的方法的流程图。

参考图2，有效指印库216是指印集合，指印集合表示跨一个或多个产品单元(诸如，晶片)的一个或多个工艺参数的变化。接收在一个或多个产品单元上测量的一个或多个参数的新测量数据204。首先基于指印集合的预期演变来更新有效指印库216，该指印集合可以基于一个或多个工艺参数的预期演变。本文的演变意指与以下中的一个或多个相关联的发展：随机变化(噪声)、由于加热引起的漂移、由于动力学引起的漂移、由于动力学引起的振荡、由于部件磨损引起的漂移、(近)稳定行为。更新的指印集合的进一步更新是基于根据第一更新的指印集合对所接收的测量数据204的分解206。如果分解的指印与第一更新的指印相似208，则可以通过调整210指印来更新有效指印库216。如果指印不相似208，则可以通过向有效库添加212新指印来更新有效指印库216。也可以从有效库中删除指印。

通过从参考指印库214中的参考指印集合检索指印，可以将指印添加到有效库216。这可以涉及将检索到的指印变形以确定添加的指印。参考指印库214中的参考指印集合是从表示在晶片上测量的一个或多个参数的历史测量数据202导出的。

参考指印库214可以利用来自有效库216的更新的指印自己更新。

示出了参考指印库214中的指印的示例218。指印是写入错误224、掩模版加热226、SUSD 230(扫描向上/扫描向下效果，其是相对于在“向下”扫描方向上曝光的场，在“向上”扫描方向上曝光的场的偏移的测量)、蚀刻232、扫描器卡盘238、CMP(化学机械抛光)240、“波纹”246和退火“双旋流”248的示例。

示出了有效库216的初始指印220。指印234、242和250分别是参考指印232、240和248的副本。还示出了稍后在有效库216中的指印222。指印228是在步骤212处添加的新指印的示例。指印252是来自步骤210的自适应指印的示例。指印236和244仍然存在，尽管它们存储的发生似然性(未示出)可以从一个实例220到另一个实例222不同。

图3是根据本发明的实施例的方法的流程图。它示出了维护有效指印库316中的指印集合的方法。指印表示跨产品单元的一个或多个工艺参数的变化。在该示例中，产品单元是晶片衬底。该方法包括以下步骤：(a)接收在晶片上测量的一个或多个参数的测量数据324；(b)基于该指印集合的预期演变322，确定320在有效指印库316中的第一更新的指印集合；以及(c)基于根据第一更新的指印集合对所接收的测量数据的分解，确定320第二更新的指印集合。每个指印可以具有存储的发生似然性，并且分解可以包括：基于所接收的测量数据，估算指印集合在接收的测量数据中的发生似然性；并且基于估算的似然性更新存储的发生似然性。

分解可以包括使用因子模型，其中估算的发生似然性包括因子模型的系数。

基于所接收的测量数据的分解，可以对性能数据和/或工艺控制动作的特性进行推断，工艺控制动作被配置为校正推断的性能数据相对于性能数据的标称值的特定偏差。性能数据通常包括跨产品单元的性能参数(例如，套刻误差、焦距误差、CD等)的一个或多个指印。

上下文数据324表示晶片的一个或多个工艺参数的记录，测量数据是在晶片上测得的。然后，有效指印库316的更新320可以基于上下文数据324。例如，上下文数据可以包括：与处理设备的特定用途(特定蚀刻腔、特定CMP设备、光刻设备的类型等)有关的数据，以处理衬底；或者表示与一个或多个工艺相关联的测量值(诸如，温度、信号强度、信号置信度等)的参数数据。

更新有效指印库的步骤320可以包括计算328预期的测量数据。该计算基于预测的322指印，预测的322指印本身可以基于指印集合的预期演变。指印集合的预期演变可以基于预测指印集合的演变的模型，指印集合的演变基于与观察到的一个或多个工艺参数的演变相关联的知识。计算也基于所接收的上下文数据。然后基于计算的预期的测量数据确定工艺控制动作326。然后可以基于所确定的工艺控制动作326来更新有效指印库316中的指印。

更新320有效库316中的指印集合可以包括调整指印，向集合添加新指印以及从集合移除指印。

通过从参考指印库310中的参考指印集合检索(提取)312指印，可以将指印添加到有效指印库316。这可以涉及将312检索的指印变形以确定添加的指印。

在参考指印库310中的参考指印集合是从表示在晶片上测量的一个或多个参数的历史测量数据304导出308的。

可以利用来自有效指印库316的更新的指印来更新314参考指印库310。用户输入318可以被用于验证314该更新。

以下更详细地描述这些步骤。

初始设置302-308：在初始设置期间，可以使用三个过程标识参考指印：

知识引出306：向域专家咨询302以标识他们识别的指印工具/工艺指印。然后将指印的形状和变化以参数或非参数形式编码并放入参考指印库310中。

数据挖掘308：借助于不同的探索性数据分析技术(例如，簇分析、成分分析)来分析308历史测量数据304，以标识指印。然后将指印形状和变化以参数或非参数形式编码并放入参考指印库中。

动态标识314：下面描述在晶片测量分解期间由自适应过程识别的因素。

参考库310-312：由通用和异构指印的知识库以及在期望的布局上实例化指印的一些功能组成。

参考指印310：存储通用指印对象(从历史观察或物理定义中已知，被称为参考指印)的容器。指印可以以不同的参数和非参数方式编码。每个指印的信息可以包含其平均形状、形状变化以及关于其历史、根本原因等的元数据信息。

提取&变形312：在期望的布局上实例化通用参考指印的过程。这可以生成表示指印形状及其变化的概率分布形式。这可以通过统计函数回归技术(诸如，高斯过程、线性回归等)和/或通过采样技术(蒙特卡罗采样)和/或通过参数函数评估来完成。变形意味着：不仅可以应用布局自适应，还可以应用形状自适应来实例化通用参考指印。例如，基本形状的仿射变换(平移、旋转、缩放形状)可以被认为是相同形状的“可允许变体”。(例如，当实例化时，通过执行变换)可以明确地实现变形，(例如，当将新数据投影到指印基础时，通过使用旋转不变的相似性指标或内核)或者隐式地实现变形。

有效库314-322：包括维护和跟踪指印贡献晶片测量的状态变化所需的存储和功能：

有效指印316：指印的当前状态作为表示指印的形状及其变化的某种形式的概率分布被存储到容器。此外，关于每个指印的动力学和统计学的信息可以与(诸如)发生似然性一起存储。最初，从参考指印库提取有效指印。

预测322：基于指印动态(演变)模型、处理定时信息和用于即将到来的晶片测量的控制动作，来预测有效指印的状态。这里可以使用组合概率推理技术(贝叶斯递归滤波的变体，例如卡尔曼滤波、粒子滤波)。

更新320：使用预测的指印和晶片测量来：

A)根据有效指印分解输入的晶片测量。可以基于所需的正则化和约束(例如，稀疏编码、字典学习、套索/岭回归等)采取不同的成分分析方法。另外，可以在分解中使用上下文敏感的晶片聚类来利用分解系数中的聚类结构。

数据被分解的基础可以是正交的或过完备的。因此，我们在参考库中启用异构性，并且仍然具有可以分解输入数据的有效库。通常，可以以表格形式组织若干晶片、批次、场等的测量或模型参数。列表示不同的特征(例如，标记、参数)，而行表示不同的实例(例如，场、晶片、批次)。这种矩形/正方形表示可以被看作代数矩阵(实数或复数)并且接受几种分解。那些分解可以被认为是呈现矩阵的基本元素的不同方式。例如，主成分分解示出了具有最大方差的数据内的指印，这是从统计观点获得指印的极好方式，其中方差是关键因素。合适的分解可以基于表示学习，其中经常使用流形学习方法。流形学习方法可以进一步被分为线性或非线性降维方法。一些实现可以利用附加的物理信息(例如，通过包括对成分的特性的预先知识)。出于本发明的目的，建议利用矩阵分解和/或表示学习方法的能力。下面的列表不完整，但提供了可能合适的分解算法：

i)通用：

稀疏字典

秩因式分解(A＝CF)

插值分解

约旦

舒尔

QZ

高木

极性

聚类

ii)正交：

QR分解

LQ

SVD(奇异值分解)

iii)光谱：

特征值分解

iv)非负的：

对具有非负值的矩阵进行因式分解

v)非线性方法：

基于神经网络的表示学习，例如变分自动编码器(VAE)。

B)计算更新有效指印的校正。取决于有效指印的表示，这里可以采用不同的方法，诸如更新足够的统计学、MAP(最大后验概率)估算、ML(最大似然性)估算。

C)当有效指印集合不足以解释晶片测量时，标识新的指印。这里可以使用变化/新颖/异常检测方法和/或非参数潜在成分模型(例如，狄利克雷过程和印度自助过程)组合。

验证314：统计地评估动态标识的指印以检查它们是系统的还是由于噪声而引起的。当确认指印时，用户可以决定318将其放入参考库。顺序对数似然性比测试是该块的可能实现。

估算328：通过预测模型使用预测的有效指印以及上下文的信息324计算(在晶片测量方面)预期的测量。统计推断和/或预测模型的组合可以被用于该目的。

控制动作326：基于计算的预期测量发现最佳工艺控制动作。

该方法的工艺流程包含三个相互交织的回路：标识、更新和控制。标识回路(在310、312、316、314内示出)由参考库中动态地标识的指印的插入的速率异步地控制。在另一方面，(在316、322、320内)更新和(在322、328、326内)控制回路循环与接收(每个晶片的)晶片测量的速率同步。

图4示出了有效指印库的动态模型。是在观察第t个晶片测量z_t 412时的有效指印的状态。u_t是控制动作402，并且c_t是在上下文敏感聚类408中使用的上下文信息。a_t是分解系数410。

基于图4中的模型，图3中的块的功能可以被定义如下：

提取&变形312：生成初始有效指印至404。

预测322：从和u_t估算动态AFP 406

估计器328：从c_t、至估算z_t

更新320：

从u_t和z_t估算

如果必要添加

本发明的实施例的优点包括：

A)晶片测量中的贡献因素(指印)的在线估算，当来自新产品或节点的初始层在加速阶段暴露时，启用早期产量影响评估。启用更快的根本原因分析和工艺优化，并且可能加快产品上市速度和上市时间。

B)自适应动态模型(对半导体制造设施中的工艺或工具用途变化具有鲁棒性)。

C)启用基于“软分配”的晶片水平控制。

D)促进根本原因和产品上性能影响分析。

E)在线工艺监测以及指印和上下文对晶片的贡献的简单可视化。

图5示出了图4的动态模型的简化示例。参考图5，两个指印506和508位于参考指印库中(分别地被称为“缩放”和“双旋流”指印)。它们也被示出为参考指印R1和R2。示出了它们在两个时间实例502和504处在有效库中的演变。图案510和512在时间502处被示出，并且对应的有效指印也表示为A1和A2。在时间504处示出了图案514和516，并且对应的有效指印再次被表示为A1和A2。

测量是调平LV、对准AL和套刻OV。注意，一些测量并不总是可用的(例如，OV)，但是当它们被提供时，它们可以被利用。库中的指印表示晶片测量中看到的图案的常见原因，并且它们在不同类型的测量中表现出来。在测量AL、LV和OV中的指印A1和A2的贡献取决于处理CO和量测的上下文。在时间502处，示出了对准测量AL的测量结果518和调平测量LV的测量结果520。在时间504处，示出了对准测量AL的测量结果522、调平测量LV的测量结果524以及套刻测量OV的测量结果526。

水平箭头示出了指印A1和A2的演变。本文中的演变可以是时间性的(例如，当在不同的按时间顺序排列的晶片的单层上进行测量时)或通过堆叠的(例如，当在一个晶片的多个按时间顺序排列的层上进行测量时)。在图5的示例中，如通过比较512和516所看到的，显然双旋流指印508在两个时间实例502和504之间稍微旋转。

上下文信息“CO”可以被用于将相关性参数归属于有效指印A1、A2中的一个或多个指印。相关性参数确定与所述上下文信息CO相关联的有效指印A1、A2在何种程度上提供关于测量数据(AL、LV)和/或性能数据(例如，套刻数据OV)的预测特性(例如，指印)的信息。低相关性参数指示出于预测目的(例如，导出用于工艺监测目的性能参数)和/或过程的控制，不应考虑有效指印库中的某个指印。

在一个实施例中，将相关性参数归属于第二更新的指印集合中的指印的步骤基于所接收的上下文数据。

在一个实施例中，基于相关性参数和与相关性参数相关联的指印来确定性能数据和/或工艺控制动作。

一般而言，相关性参数是表示流形上的坐标，该坐标在线性情况下基于因式分解的线性方法减少到成分的传统系数。

本发明的进一步的实施例在以下编号的子句列表中公开：

1.一种维护指印集合的方法，所述指印集合表示与一个或多个产品单元相关联的一个或多个工艺参数的变化，所述方法包括步骤：

(b)基于所述指印集合的预期演变确定第一更新的指印集合；以及

(c)基于根据所述第一更新的指印集合对所接收的测量数据的分解来确定第二更新的指印集合。

2.根据子句1所述的方法，其中所述预期演变是以下中的一项或多项：随机变化、由于加热引起的漂移、由于动力学引起的漂移、由于动力学引起的振荡、由于磨损引起的漂移、(近)稳定行为。

3.根据子句1或2所述的方法，其中所述测量数据包括以下中的一项或多项：调平数据、对准数据、套刻数据、CD数据、焦距数据、侧壁角数据、晶片形貌数据。

4.根据前述任一项子句所述的方法，其中每个指印具有存储的发生似然性，并且根据所述第一更新的指印集合对所接收的测量数据的所述分解包括步骤：

基于所接收的测量数据，估算所接收的测量数据中的所述第一更新的指印集合的发生似然性；以及

基于所估算的似然性，更新所存储的发生似然性。

5.根据子句4所述的方法，其中所述分解包括使用因子模型，其中所估算的发生似然性包括所述因子模型的系数。

6.根据前述任一项子句所述的方法，进一步包括基于所接收的测量数据的所述分解确定性能数据和/或工艺控制动作的步骤。

7.根据子句6所述的方法，其中所述性能数据包括跨产品单元的性能参数的指印。

8.根据前述任一项子句所述的方法，进一步包括接收上下文数据的步骤，所述上下文数据表示在其上测量所述测量数据的所述一个或多个产品单元的一个或多个工艺参数的记录，并且其中所述步骤(b)确定第一更新的指印集合是进一步基于所接收的上下文数据的。

9.根据子句8所述的方法，进一步包括基于所接收的上下文数据将相关性参数归属于所述第二更新的指印集合中的指印的步骤。

10.根据子句9所述的方法，进一步包括基于所述相关性参数和所述指印确定性能数据和/或工艺控制动作。

11.根据子句10所述的方法，进一步包括基于所确定的性能参数和/或工艺控制动作更新所述指印集合的步骤。

12.根据前述任一项子句所述的方法，其中确定第一更新的指印集合的步骤(b)包括以下中的一项或多项：调整指印、将新指印添加到所述集合、从所述集合移除指印。

13.根据前述任一项子句所述的方法，进一步包括通过从参考指印集合检索指印来将指印添加到所述结合的所述步骤。

14.根据子句13所述的方法，进一步包括将所检索的指印变形以确定所添加的指印。

15.根据子句13或14所述的方法，其中所述参考指印集合从历史测量数据被导出，所述历史测量数据表示在一个或多个产品单元上测量的一个或多个参数。

16.根据子句13、14或15所述的方法，进一步包括利用来自所述指印集合的更新的指印来更新所述参考指印集合的步骤。

17.根据前述任一项子句所述的方法，其中所述产品单元是衬底。

18.一种包括计算机可读指令的计算机程序，所述计算机可读指令当在合适的计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行子句1至17中任一项所述的方法。

19.一种设备，特别地适用于执行如子句1至17中任一项所述的方法的步骤。

20.根据子句8所述的方法，其中确定所述第一更新的指印集合的所述步骤(b)包括步骤：

基于以下计算预期的测量数据：

预测的指印；以及

所接收的上下文数据；

基于所计算的预期的测量数据确定工艺控制动作；以及

基于所确定的工艺控制动作更新所述指印集合。

21.根据前述任一项子句所述的方法，其中确定第一更新的指印集合的所述步骤(b)包括调整指印。

22.根据前述任一项子句所述的方法，其中确定第一更新的指印集合的所述步骤(b)包括向所述集合添加新的指印。

23.根据前述任一项子句所述的方法，其中确定第一更新的指印集合的所述步骤(b)包括从所述集合移除指印。

如上所述，可以使用包含一个或多个机器可读指令序列的计算机程序来实现本发明的实施例，机器可读指令序列描述了维护指印集合的方法。该计算机程序可以在计算机设备内执行，诸如图1的控制单元LACU或一些其它控制器。还可以提供其中存储有这种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)。

该控制单元LACU可以包括如图6所示的计算机组件。计算机组件可以是根据本发明的组件的实施例中的控制单元形式的专用计算机，或者备选地是控制光刻设备的中央计算机。计算机组件可以被布置用于加载包括计算机可执行代码的计算机程序产品。当下载计算机程序产品时，这可以使计算机组件能够利用调平和对准传感器AS、LS的实施例来控制光刻设备的上述使用。

连接到处理器827的存储器829可以包括多个存储器部件，如硬盘861、只读存储器(ROM)862、电可擦除可编程只读存储器(EPPROM)863和随机存取存储器(RAM)864。并非所有上述存储器部件都需要存在。此外，上述存储器部件在物理上非常靠近处理器827或彼此靠近并不是必需的。它们可能位于一定距离以外。

处理器827还可以被连接到某种用户接口，例如键盘865或鼠标866。也可以使用触摸屏、跟踪球、语音转换器或本领域技术人员已知的其它接口。

处理器827可以被连接到读取单元867，读取单元867可以被布置为读取数据，例如以计算机可执行代码的形式从数据载体(如固态驱动器868或CDROM 869)读取数据并且在某些情况下将数据存储在数据载体上。也可以使用本领域技术人员已知的DVD或其它数据载体。

处理器827还可以被连接到打印机870以在纸上以及本领域技术人员已知的任何其它类型的显示器871(例如，监视器或LCD(液晶显示器))打印输出数据。

处理器827可以通过负责输入/输出(I/O)的发射器/接收器873被连接到通信网络872(例如，公共交换电话网络(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等)。处理器827可以被布置为经由通信网络872与其它通信系统通信。在本发明的实施例中，外部计算机(未示出)，例如操作员的个人计算机可以经由通信网络872登录到处理器827。

处理器827可以被实现为独立系统或并行操作的多个处理单元，其中每个处理单元被布置为执行较大程序的子任务。处理单元还可以被划分为具有多个子处理单元的一个或多个主处理单元。处理器827的一些处理单元甚至可以位于远离其它处理单元的一定距离并且经由通信网络872进行通信。模块之间的连接可以是有线的或无线的。

计算机系统可以是具有模拟和/或数字和/或软件技术的任何信号处理系统，处理系统被布置为执行本文讨论的功能。

具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，在不脱离本发明的一般概念的情况下，通过应用本领域技术范围内的知识，其他人可以容易地修改和/或调整这些具体实施例的各种应用，而无需过多的实验。因此，基于本文提供的教导和指导，这些改编和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应理解，本文中的措辞或术语是出于说明的目的而非限制，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预期演变是以下中的一项或多项：随机变化、由于加热引起的漂移、由于动力学引起的漂移、由于动力学引起的振荡、由于磨损引起的漂移、(近)稳定行为。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量数据包括以下中的一项或多项：调平数据、对准数据、套刻数据、CD数据、焦距数据、侧壁角数据、晶片形貌数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其中每个指印具有存储的发生似然性，并且根据所述第一更新的指印集合对所接收的测量数据的所述分解包括步骤：

基于所估算的似然性，更新所存储的发生似然性。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述分解包括使用因子模型，其中所估算的发生似然性包括所述因子模型的系数。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所接收的测量数据的所述分解确定性能数据和/或工艺控制动作的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述性能数据包括跨产品单元的性能参数的指印。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括接收上下文数据的步骤，所述上下文数据表示在其上测量所述测量数据的所述一个或多个产品单元的一个或多个工艺参数的记录，并且其中所述步骤(b)确定第一更新的指印集合是进一步基于所接收的上下文数据的。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括基于所接收的上下文数据将相关性参数归属于所述第二更新的指印集合中的指印的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括基于所述相关性参数和所述指印确定性能数据和/或工艺控制动作。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括基于所确定的性能参数和/或工艺控制动作更新所述指印集合的步骤。

12.根据权利要求1所述的方法，其中确定第一更新的指印集合的步骤(b)包括以下中的一项或多项：调整指印、将新指印添加到所述集合、从所述集合移除指印。

13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过从参考指印集合检索指印来将指印添加到所述结合的所述步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将所检索的指印变形以确定所添加的指印。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述参考指印集合从历史测量数据被导出，所述历史测量数据表示在一个或多个产品单元上测量的一个或多个参数。