CN113366389A - 用于控制光刻工艺的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

披露了一种确定用于光刻工艺的控制参数的方法，该方法包括：限定用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型，该衬底模型被限定为基函数的组合，该基函数包括适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的至少一个基函数；接收在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果；使用测量结果及基函数计算衬底模型参数；以及基于衬底模型参数及至少一个基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度确定控制参数。

Description

用于控制光刻工艺的方法及设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月19日递交的欧洲申请19154087.1、2019年7月31日递交的欧洲申请19189258.7和2019年8月21日递交的欧洲申请19192740.9的优先权，这些欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
技术领域
本发明涉及用于控制光刻工艺的方法及设备，并且涉及用于实施此方法及设备的计算机程序产品。
相关技术
光刻工艺是光刻设备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)，在此之后各种化学处理步骤和/或物理处理步骤经由图案起作用以产生复杂产品的功能特征的工艺。图案在衬底上的准确放置是用于减小电路部件及可以通过光刻产生的其他产品的尺寸的主要挑战。具体地，准确地测量已经被放下到衬底上的特征的挑战是能够足够准确地定位处于叠加状态的特征的连续层而以高良率产生工作器件时的关键步骤。通常，应该在当今的亚微米半导体器件中在数十纳米内，直到最关键的层中的数纳米内实现所谓的套刻。
因此，现代光刻设备涉及实际上在目标部位处曝光或以其他方式图案化衬底的步骤之前的广泛测量或“映射”操作。在以下论述中，为了方便起见将衬底称作“晶片”，而不意味着对可以使用本发明行进处理的衬底的类型的任何限制。高级衬底模型(例如对准模型)已经且继续发展为模型，并且更准确地校正由处理步骤和/或光刻设备自身引起的晶片栅格的非线性失真。词语“晶片栅格”用于指代由晶片处的(所测量的)对准标记所形成的坐标系。例如，由晶片的划线中的对准标记形成晶片栅格，所述对准标记在理想情况下形成正交栅格。
计算对准、套刻或聚焦模型参数以便使衬底模型拟合衬底上的结构的测量结果。可以借助于这些衬底模型来描述依据晶片上的位置而变化的生产晶片上的套刻、聚焦及对准误差。这些衬底模型在批次间(前馈)基础上用于自动工艺控制(APC)系统中以控制光刻工艺(批次是一批的一个或多个衬底或晶片)。然而，用于建立衬底模型的测量数据经常包含展现出批次间波动的空间内容。因此，经常观测到基于测量数据的衬底模型参数也展现出批次间的变化。然后，在控制光刻工艺中使用衬底模型参数可能导致光刻工艺的不稳定性，这是由于对光刻工艺的校正随后基于过时的衬底模型参数数据(例如基于与先前批次相关联的测量结果，所述先前批次不代表后续批次，例如后续批次是待校正的批次)而确定。因此，需要一种用于确定被配置为通过稳健且稳定的方式控制光刻工艺的衬底模型参数的方法。
发明内容
发明人已经认识到，可以在没有不恰当地增加计算或测量开销的情况下，通过减小批次间的变化或衬底间的变化的影响来改善对光刻工艺的控制，所述变化被包括于用于确定衬底模型参数的测量数据内。
本发明提供一种确定用于光刻工艺的控制参数的方法，该方法包括：限定用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型，该衬底模型被限定为基函数的组合，所述基函数包括适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的至少一个基函数；接收在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果；使用所述测量结果及所述基函数计算衬底模型参数；以及基于所述衬底模型参数以及所述至少一个基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度来确定控制参数。
在本发明的另一方面中，提供一种对与在经受工艺处理的衬底上各处的工艺参数的值的空间分布相关联的测量数据建模的方法，该方法包括：获得测量数据；使用傅立叶变换操作将测量数据变换至频域；使用空间滤波器对被变换的测量数据进行滤波，所述空间滤波器被配置为至少部分地移除与工艺的控制设施的已知噪声特性和/或限制相关联的空间频率分量；使用反向傅立叶变换操作来获得被滤波的测量数据，从而将频域中的被滤波的测量数据变换至空间域；以及对被滤波的测量数据建模，以便为所述工艺的控制设施提供输入。
下文参考附图详细地描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。应该注意的是，本发明不限于此处所描述的具体实施例。本文中仅出于说明性目的呈现此类实施例。基于本文中所包含的教导，附加实施例对于相关领域技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
现在将参考随附的示意图并仅借助于示例来描述本发明的实施例，在附图中：
图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；
图2示意性地示出了图1中的光刻设备和形成用于半导体器件的生产设施的其他设备的使用；
图3示意性地说明了图1中的设备中的测量及曝光工艺；
图4A至图4C说明了用于校正晶片栅格失真的对准信息；
图5说明了两个示例性多晶片批次的对准误差及残差的示例，其中，箭头指示对准误差的方向；
图6是说明根据本发明的实施例的方法步骤的流程图；
图7A是说明应用特征标识捕获来控制光刻衬底工艺的已建立方法的应用的流程图，并且图7B是说明根据本发明的实施例的对应方法的流程图；
图8是说明根据本发明的光刻处理方法中所应用的方法步骤的流程图；以及
图9示意性地说明了可编程以实施本发明的实施例的设备的数据处理硬件。
具体实施方式
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，该照射系统被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或EUV辐射)；
-支撑结构(例如，掩模台)MT，该支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数来准确地定位该图案形成装置；
-衬底台(例如，晶片台)WTa或WTb，该衬底台被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数来准确地定位衬底；以及
-投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，该投影系统被配置为将由图案形成装置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。
照射系统可以包括用于导向、成形或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学组件，或其任何组合。
支撑结构支撑(即，承载)图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如例如，图案形成装置是否被保持于真空环境中)的方式来保持图案形成装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是例如可以根据需要是固定的或可移动的框架或台。支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以被视为与更上位的术语“图案形成装置”是同义的。
本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广泛地解释为是指可以用于在辐射束的横截面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意的是，例如，如果赋予辐射束的图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则该图案可能不准确地对应于衬底的目标部分中的期望的图案。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中产生的器件(诸如，集成电路)中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射型的或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元式、交变相移式以及衰减相移式等掩模类型，以及各种混合的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用较小的反射镜的矩阵布置，所述较小的反射镜中的每一个都可以单独地倾斜以便使入射辐射束在不同方向上反射。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。
本文中使用的术语“投影系统”应该被广泛地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用等其他因素的任何类型的投影系统，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，或其任何组合。本文中对术语“投影透镜”的任何使用都可以被视为与更上位的术语“投影系统”是同义的。
如此处所描绘的，设备属于透射类型(例如，采用透射型掩模)。可替代地，该设备可以属于反射类型(例如，采用如上文所提及的类型的可编程反射镜阵列，或采用反射型掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在此类“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，或者可以在对一个或多个台执行预备步骤的同时将一个或多个其他台用于曝光。
光刻设备也可以属于以下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(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他空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本技术领域中被公知地用于增大投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”不是意味着诸如衬底的结构必须浸没于液体中，而是仅意味着液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。
照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源是准分子激光器时，源及光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不将源视为形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如合适的导向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而从源SO传递到照射器IL。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的一体式部分。可以将源SO及照射器IL连同束传递系统BD(如果需要的话)称作辐射系统。
照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别称作σ外部及σ内部)。此外，照射器IL可以包括各种其他组件，诸如积光器IN及聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性及强度分布。
辐射束B入射在被保持于支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且被该图案形成装置图案化。在已穿过掩模MA的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将该束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW及位置传感器IF(例如，干涉量测装置、线性编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台WTa/WTb，例如以便使不同目标部分C定位于辐射束B的路径中。相似地，第一定位器PM以及另一个位置传感器(另一个位置传感器未在图1中明确地描绘)可以用于例如在从掩模库机械获取之后或在扫描期间相对于辐射束B的路径来准确地定位掩模MA。通常，可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗定位)及短行程模块(精定位)来实现掩模台MT的移动。相似地，可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块及短行程模块来实现衬底台WTa/WTb的移动。在步进器(与扫描仪相对)的情况下，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA以及衬底W。尽管所说明的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是所述标记可以位于目标部分之间的空间中(这些标记被称为划线对准标记)。相似地，在将多于一个的管芯设置于掩模MA上的情况下，掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种模式下：
1.在步进模式下，使掩模台MT以及衬底台WTa/WTb保持基本静止，同时将赋予辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，使衬底台WTa/WTb在X方向和/或Y方向上移位，使得能够曝光不同的目标部分C。在步进模式下，曝光场的最大尺寸限制了单次静态曝光中所成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式下，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上时，同步地扫描掩模台MT以及衬底台WTa/WTb(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)以及图像反转特性来确定衬底台WTa/WTb相对于掩模台MT的速度以及方向。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。
3.在另一种模式下，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上时，使掩模台MT保持基本静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WTa/WTb。在此模式下，通常采用脉冲式辐射源，并且在衬底台WTa/WTb的每一次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要来更新可编程图案形成装置。此操作模式可以容易地应用于利用可编程图案形成装置(诸如，上文所提及的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用对上文所描述的使用模式的组合和/或变化或完全不同的使用模式。
此示例中的光刻设备LA属于所谓的双平台类型，该双平台类型具有两个衬底台WTa及WTb以及两个站-曝光站以及测量站-在这两个站之间可以交换衬底台。当在曝光站EXP处曝光位于一个衬底台上的一个衬底时，可以在测量站MEA处将另一个衬底装载到另一个衬底台上，使得能够执行各种预备步骤。预备步骤可以包括使用水平传感器LS来映射衬底的表面高度，以及使用对准传感器AS来测量衬底上的对准标记的位置。对准标记名义上或标称地以规则栅格图案布置。然而，由于在产生标记时的不准确性以及由于衬底在其整个处理过程中发生的变形，标记偏离理想的栅格。因此，在设备LA将以极高准确度将产品特征印刷于正确部位的情况下，除了测量衬底的位置以及定向，对准传感器实际上还必须详细地测量在衬底上各处区域的许多标记的位置。因此，对准标记的测量非常耗时，并且提供两个衬底台使得能够显著增加设备的吞吐量。如果位置传感器IF在衬底台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，则可以提供第二位置传感器以使得能够追踪衬底台在两个站处的位置。
该设备还包括光刻设备控制单元LACU，该光刻设备控制单元LACU控制所描述的各种致动器以及传感器的所有移动以及测量。LACU还包括用于实施与设备的操作相关的期望的计算的信号处理以及数据处理能力。实际上，控制单元LACU将被实现为许多子单元的系统，这些子单元各自处置该设备内的子系统或组件的实时数据获取、处理以及控制。例如，一个处理子系统可以专用于衬底定位器PW的伺服控制。分离的单元甚至可以处理粗致动器以及精致动器或者不同的轴线。另一个单元可以专用于位置传感器IF的读出。设备的总体控制可以由中央处理单元控制，中央处理单元与这些子系统处理单元通信，与操作员通信，并且与光刻制造工艺中涉及的其他设备通信。
图2在200处示出了在用于半导体产品的工业生产设施的背景中的光刻设备LA。在光刻设备(或简称为“光刻工具”200)内，在202处示出了测量站MEA并且在204处示出了曝光站EXP。在206处示出了控制单元LACU。在生产设施内，设备200形成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分，该“光刻单元”或“光刻簇”的该部分还包括涂覆设备208以用于将感光性抗蚀剂以及其他涂层施加到衬底W以供设备200进行图案化。在设备200的输出侧，提供烘烤设备210以及显影设备212，以用于将被曝光的图案显影至实体抗蚀剂图案中。
一旦已经施加并显影图案，则将被图案化的衬底220转移到诸如在222、224、226处所说明的其他处理设备。通过典型制造设施中的各种设备来实施宽较泛范围的处理步骤。出于示例的目的，该实施例中的设备222是蚀刻站，并且设备224执行蚀刻后退火步骤。将其他物理和/或化学处理步骤应用于其他设备226等中。可能需要众多类型的操作以制作实际器件，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226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多次重复，以利用适当的材料以及图案在衬底上逐层地建造器件结构。因此，到达光刻簇的衬底230可以是最新制备的衬底，或到达光刻簇的衬底230可以是先前已经在此簇中或在另一设备中完全地经过处理的衬底。相似地，依赖于所需的处理，离开设备226时的衬底232可以返回，以用于相同的光刻簇中的后续图案化操作，衬底232可以被指定为用于不同簇中的图案化操作，或衬底232可以是待发送以用于切割以及封装的成品。
产品结构的每一层都需要工艺步骤的不同集合，并且用于每一层处的设备226可能在类型方面完全不同。另外，即使在待由设备226应用的处理步骤在大型设施中名义上或标称地相同的情况下，也可以存在并行地工作以对不同衬底执行步骤226的若干假设相同的机器。这些机器之间的设定或故障的较小差异可能意味着该较小差异以不同的方式影响不同的衬底。即使为每一层相对所共有的步骤，诸如蚀刻(设备222)，也可以通过名义上或标称地相同但并行地工作以最大化吞吐量的若干蚀刻设备来实施。此外，实际上，不同的层根据待蚀刻的材料的细节需要不同的蚀刻工艺，例如化学蚀刻、等离子体蚀刻，并且需要特殊要求，诸如例如各向异性蚀刻。
可以在如刚才所提以及的其他光刻设备中执行先前和/或后续工艺，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续工艺。例如，器件制造工艺中的在诸如分辨率以及套刻的参数上要求极高的一些层相比于要求较不高的其他层可以在更高级光刻工具中执行。因此，一些层可以被曝光于浸没型光刻工具中，而其他层被曝光于“干式”工具中。一些层可以被曝光于在DUV波长下工作的工具中，而其他层使用EUV波长辐射来曝光。
图2中还示出了量测设备240，该量测设备240被提供为用于在制造工艺中对在期望的平台处的产品进行参数测量。现代光刻生产设施中的测量站的常见示例是散射仪(例如，角分辨散射仪或光谱散射仪)，并且现代光刻生产设施中的测量站的常见示例可以应用于在设备222中的蚀刻之前测量被显影的衬底220的性质。在使用量测设备240的情况下，可以确定诸如套刻或临界尺寸(CD)的重要性能参数不符合被显影的抗蚀剂中的指定准确度要求。在蚀刻步骤之前，存在经由光刻簇剥离被显影的抗蚀剂并重新处理衬底220的机会。众所周知，来自设备240的量测结果242可以用于通过控制单元LACU 206随着时间推移进行小幅调整来维持光刻簇中的图案化操作的准确执行，由此最小化产品不合规格并且需要返工的风险。当然，量测设备240和/或其他量测设备(未示出)可以应用于测量被处理的衬底232、234以及入射衬底230的性质。
图3说明了用于将目标部分(例如，管芯)曝光于图1的双平台设备中的衬底W上的步骤。
在虚线框内的左侧是在测量站MEA处所执行的步骤，而右侧示出了在曝光站EXP处所执行的步骤。有时，衬底台WTa、WTb中的一者将位于曝光站处，而衬底台WTa、WTb中的另一者位于测量站处，如上文所描述的那样。出于此描述的目的，假定衬底W已经装载到曝光站中。在步骤300处，通过未示出的机构将新衬底W’装载到设备上。并行地处理这些两个衬底以便增加光刻设备的吞吐量。
首先参照最新装载的衬底W’，此衬底可以是先前未被处理的衬底，它是利用新的光致抗蚀剂制备的以供在设备中进行第一次曝光。然而，通常，所描述的光刻工艺将仅是一系列曝光以及处理步骤中的一个步骤，使得衬底W’已经通过此设备和/或其他光刻设备若干次，并且也可以经历后续工艺。特别针对改善套刻性能的问题，任务是确保新图案被准确地施加于已经经受图案化以及处理的一个或多个周期的衬底上的正确位置处。这些处理步骤逐渐地在衬底中引入失真，所述失真必须被测量以及校正以实现令人满意的套刻性能。
在302处，使用衬底标记P1等以及传感器(未示出)的对准测量结果用于测量以及记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。此外，将使用对准传感器AS来测量在衬底上各处W’的若干对准标记。这些测量结果用于一个实施例中以建立所谓的晶片栅格，该晶片栅格非常准确地映射对准标记的在衬底上各处的空间分布，包括相对于标称矩形栅格的任何失真。换句话说，测量结果记录衬底上的点的相对于其理想部位的位置偏差。
在步骤304处，还使用水平传感器LS来测量相对于X-Y位置的晶片高度(Z)图。高度图用于实现被曝光的图案的准确聚焦。另外，测量结果记录衬底上的点相对于理想(平坦)衬底在Z方向上的位置偏差。
当装载衬底W’时，接收选配方案数据306，该选配方案数据306限定待执行的曝光，并且还限定晶片以及先前产生的图案以及待产生于该衬底W’上的图案的性质。选配方案数据306也可以包括从前述量测测量中获得的高阶对准模型参数。将在302、304处获得的晶片位置、晶片栅格以及高度图的测量结果添加到这些选配方案数据，使得可以将选配方案数据以及测量数据308的完整集合传递到曝光站EXP。对准数据的测量结果例如包括以与作为光刻工艺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位置以及Y位置。恰好在曝光之前采集的这些对准数据被组合和内插，以提供对准模型的参数。这些参数以及对准模型将在曝光操作期间用于校正当前光刻步骤中所施加的图案的位置。常规对准模型可能包括4个、5个或6个参数，这些参数共同以不同尺寸限定“理想”栅格的平移、旋转以及按比例缩放。如US 2013230797A1中进一步所描述的，使用较多参数的高级模型是已知的。
在这方面，本描述主要是指所谓的“场间”衬底模型，所述衬底模型描述作为在衬底上各处的部位的特性的位置偏差。在实际工艺中，通常对作为每一个场内的部位(目标部分C)的特性的“场内”变化进行建模。为了确定施加图案的最终位置，场间模型以及场内模型可以以公知的方式组合。
在310处，晶片W’与晶片W被调换，以使得被测量的衬底W’发挥如先前所论述的待曝光的衬底W的作用，晶片W’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以及WTb来执行此调换，使得衬底W、W’保持被准确地夹持且定位于那些支撑件上，以维持衬底台与衬底自身之间的相对对准。移除实际上已经曝光的晶片W并且相关支撑件将接收新衬底(未示出)以用于经受测量。因此，一旦已经调换所述台，为了利用用于衬底W(以前是W’)的测量信息302、304以控制曝光步骤，就必需确定投影系统PS与衬底台WTb(以前是WTa)之间的相对位置。在步骤312处，使用掩模对准标记M1、M2来执行掩模版对准。在步骤314、316、318中，将扫描动作以及辐射脉冲施加于在衬底上各处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以及高度图，将这些图案相对于期望的部位精确地对准，并且具体地，相对于先前放在相同衬底上的特征准确地对准。在步骤320处，从设备卸除现在被标注为W”的被曝光的衬底，以根据被曝光的图案使被曝光的衬底W”经历蚀刻或其他工艺。
图4A至图4C说明了对准信息的形式，对准信息可以用于校正晶片栅格失真，由对准传感器AL测量，并且关于在晶片(衬底)W上的先前层中的对准标记(目标)400。如图4A所示，每一个目标都具有标称位置，通常相对于规则矩形栅格402以轴线X以及Y予以限定。参照图4B，每一个目标的实际位置404的测量结果都显示出与标称栅格的偏差。对准标记可以被提供于衬底的器件区域内，和/或对准标记可以被提供于器件区域之间的所谓的“划线”区域中。
参照图4C，所有目标的被测量的位置404可以被数值地处理，以设定用于此特定晶片的被失真的晶片栅格406的模型。此对准模型用于图案化操作中以控制施加到衬底的图案的位置。在所说明的示例中，标称栅格的直线已变为曲线。对于这种情况，可以使用高阶(高级)对准模型来代替线性对准模型。不言而喻，相比于实际情形，所说明的失真被放大了。
即使当使用高级对准模型时，误差也不可避免地保持于光刻设备的套刻性能中。单个光刻设备也可以以与处理相同衬底的其他光刻设备不同的方式来执行。为了正确且持续地曝光由光刻设备曝光的衬底，需要检测被曝光的衬底以测量性能参数，诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)、聚焦(误差)等。
因此，检测设备用于独立于对准传感器AS来确定衬底的性质，并且具体地，确定不同衬底或相同衬底的不同层的性质在各层间如何变化。检测设备(图3中未示出，但在图2中的240处示出)可以一体形成到光刻设备LA或光刻单元LC中或可以是分立的装置。它可以是散射仪，例如在已公开的美国专利申请案US 2006033921A1中描述的当时的角分辨散射仪。
检测设备也可以用于高级工艺控制(APC)系统中，以校准单独的光刻设备且允许更大程度上可互换地使用不同的工具。近来已通过实施稳定性模块来实现对设备的聚焦以及套刻(层间对准)的均匀性的改善，从而导致用于给定特征尺寸以及芯片应用的被优化的工艺窗口，从而使得能够继续产生更小、更高级的芯片。在一个实施例中，稳定性模块以规则的时间间隔(例如每日)将系统自动重设至预先限定的基线。可以在US 2012008127A1中发现包括稳定性模块的光刻以及量测方法的更多细节。已知的示例实施三个主工艺控制回路。第一回路使用稳定性模块以及监测晶片来提供光刻设备的局域控制。第二(APC)回路用于对产品的局域扫描仪控制(确定关于产品晶片的聚焦、剂量以及套刻)。
第三控制回路允许量测整合到第二(APC)回路中(例如，用于双重图案化)。除了在图3的实际图案化操作期间进行的测量以外，所有这些回路还使用由图2中的检测设备240进行的测量。
如上文所提以及的，标准对准模型可以具有六个参数(实际上，每个X方向和Y方向上三个参数)并且另外存在更多高级的对准模型。另一方面，对于当前在使用中以及在开发中的要求最高的工艺，为实现期望的套刻性能需要晶片栅格的更详细校正。虽然标准模型可能使用少于十个参数，但是高级的对准模型通常使用超过十五个参数，或超过三十个参数。高级的模型的示例是高阶晶片对准(HOWA)模型、基于区域对准(ZA)和径向基函数(RBF)的对准模型。HOWA是基于二阶、三阶以及更高阶多项式函数的已公开技术。例如，在Huang等人的“通过区域对准策略进行的套刻改进(Overlay improvement by zone alignmentstrategy)”(Proc.SPIE 6922，69221G(2008))中描述了区域对准。在已公开的美国专利申请案2012/0218533中描述了RBF建模。高级模型产生在目标层的曝光期间被校正的晶片栅格的复杂描述。HOWA的最新版本和RBF提供基于数十个参数的特别复杂的描述。这暗示为了获得具有足够细节的晶片栅格需要许多测量结果。
对准以及套刻(衬底)模型可以对位置偏差建模。模型亦适用于其他光刻图案化特性(诸如但不限于临界尺寸(CD)、聚焦以及侧壁角(SWA))，这是因为这些特性的衬底边缘相关的干扰具有相似的根本原因。因此，本公开参考衬底模型，所述衬底模型包括对准模型、CD模型、聚焦模型以及SWA模型。衬底模型用于对光刻处理中引入的干扰建模，并且可以表示在衬底上各处的特定光刻工艺或工艺步骤的干扰的“特征标识”或图案。这些干扰包括但不限于对准(衬底的平面中的位置偏差)、高度偏差(垂直于平面)、CD、聚焦以及SWA。
在所提出的扩展模型中，可以在从晶片中心所看到的其径向与切向(R&T)分量方面来描述场间套刻干扰，而不是在其中传递测量结果的传统笛卡尔(X&Y)定向方面来描述场间套刻干扰。
半导体晶片总体上呈圆形，但是半导体晶片可以具有用于对准的较小扁平区段或凹口(例如，图4所示)。如果R是从晶片的中心到边缘的距离并且r是点到晶片的中心的距离，则使t＝R-r为距任何给定曝光场的晶片边缘的距离。更一般地，本发明的原理可以应用于处理矩形衬底，或其他非圆形衬底。依赖于衬底形状以及待建模的处理效应，可以采用不同的坐标系来表达距衬底边缘的距离。
根据本发明的原理，将一个或多个具体的与边缘相关的基函数添加到被设计以更能够描述边缘效应的场间衬底模型。因此，使用基函数的组合计算衬底模型参数，所述基函数包括与衬底边缘相关的至少一个边缘基函数。
令u(t)是边缘基函数(通常具有为纳米的单位)。可以将各种函数视为适用作与衬底边缘相关的边缘基函数。指数衰减函数可以定义为u(t)＝C·2-t/λ，其中，λ是半衰期衰减距离或衰减范围参数并且C是边缘处的振幅。
另一个示例是有理函数u(t)＝C1/t+C2/t2，其中，C1和C2是形状常数。
如在以上第二示例中，当将有理函数用作基函数时，应当谨慎以避免“除以零”的错误。使用上文的简单公式，当“t”接近零时，u(t)将无穷大。因此，在实际实施方案中，公式的一些修改用于避免过大的值，并且避免计算错误的情况。在一个这样的实施方案中，我们使用术语C/(t+δ)的形式来代替C/t，其中，δ是有效地避免在晶片边缘处除以零的较小偏差。(可替代地且等效地，技术人员可以参照稍微大于衬底的真实半径的半径R来计算t。)可替代地，技术人员可以应用规则，从而有理函数仅用于比大于零的最小值δ大的“t”的值。可以设想多种测量。
在另一个示例中，可以将δ用作边缘效应模型的可变参数中的一个。例如，可以设想出函数u(t)＝C1/(t+δ)，其中，C1和δ发挥形状常数的作用。
应该注意的是，这些示例性边缘基函数是具有在距晶片边缘的距离t方面被表示的一个或多个比重的基函数。在指数衰减函数中，一个或多个术语使距边缘的距离作为指数。在示例性有理函数中，一个或多个术语使距边缘的距离在分母中。可以组合这些形式和/或可以使用其他的边缘基函数。这些示例的特征是其效应可以受限于衬底的任意窄的边缘区域，即，受限于以衬底的周长为边界的且具有比衬底的半径小得多的径向宽度的衬底的表面面积。因此，边缘基函数使得能够考虑多个干扰中的仅与靠近衬底的边缘的衬底区域相关的具体一个干扰的空间依赖性。这样，其不破坏作为整体的在衬底上各处的场间模型的限定以及拟合。还将注意的是，每一个示例仅为模型引入两个额外的自由度。因此，额外的计算复杂度被最小化，并且避免了额外的测量负担。
发明人已经观察到，在一些工艺中，对准和/或套刻误差特征标识展现多个衬底之间和/或多批衬底(例如批次)之间的显著变化。相同情形对于其他工艺参数(比如CD、聚焦或其他导出工艺度量(比如边缘放置误差))可以是适用的。通常，特征标识内的低阶空间内容显示出相对较大的批次间的变化，而高阶项保持相对稳定。例如，在衬底的边缘区域处与套刻、对准或聚焦的行为相关联的衬底模型参数可以针对引入套刻、对准或聚焦参数的明显边缘效应的某些工艺而显著地改变。例如，针对第一衬底，套刻误差可能在幅度方面朝向晶片的边缘急剧增加，而针对第二衬底，幅度可能不太明显，或甚至符号相反。图5示出两个不同的示例性产品中的未经校正的套刻误差的绘图502和504。箭头指示对准误差的方向。误差的方向可以是向内的或向外的，这依赖于根本原因和/或测量定则(例如，上层至下层对准或反之亦然)。在图5中，边缘效应是清晰可见的。
发明人已经了解，当前的自动工艺控制(APC)系统将不能够处置此类边缘特征标识变化，因此当前的自动工艺控制(APC)系统将不充分地校正这些边缘干扰。因此，使用APC系统改善边缘管芯的良率的能力被此边缘效应不利地影响。
简单的解决方案将是省略对包括于测量数据内的变化敏感的衬底模型的基函数。然而，当在拟合测量数据之前从衬底模型移除基函数时，存在如下风险：由于串扰效应，测量数据内的变化将影响对与剩余的基函数相关联的衬底模型参数的确定。测量数据内的变化可以在这种情况下(其中，有意地将获取变化的一个或多个基函数排除在拟合算法之外)以不可预测的方式影响剩余的衬底模型参数的值。
因此，提出了限定被配置为表示测量数据的衬底模型，包括一个或多个工艺参数变化特征标识的至少一部分。衬底模型用于确定描述在拟合衬底模型时使用的测量数据的衬底模型参数。仅在确定衬底模型参数之后，基于衬底模型参数与包括于测量数据内的特征标识的衬底间或批次间(批次是一批衬底)变化的(被确定、假设或预测)相似度来应用衬底模型参数在控制光刻工艺中的使用的选择性修改。这样，没有工艺参数特征标识变化信息转移到用于控制光刻工艺的衬底模型参数；将测量数据拟合于基函数，基函数包括共享与工艺参数特征标识变化的相似度的至少一个基函数(例如，适合于表示套刻参数的边缘特征标识变化的指数径向基函数)。至少一个基函数“吸收”衬底间或批次间的特征标识变化，减小在用于控制光刻工艺的其他衬底模型参数中观测到的变化的量。因此，目前可以基于更稳定的衬底模型参数(例如，排除与工艺参数特征标识变化相似的基函数相关联的衬底模型参数的衬底模型参数)来控制光刻工艺。
修改可能涉及移除操作，例如在后续用于控制光刻工艺之前将包括变化内容的衬底模型参数减少至零。然后，可以基于与工艺参数特征标识变化不相似的基函数相关联的衬底模型参数专门地确定用于光刻工艺的控制参数。
可替代地，修改可能涉及基于衬底模型参数的相关联基函数与工艺参数特征标识的批次间或衬底间变化的相似度，对所述衬底模型参数进行加权。控制参数接着可以是衬底模型参数的权重函数。
可替代地，修改可能涉及基于衬底模型参数与测量数据变化内容的相似度，将与APC控制框架的指数加权式移动平均EWMA滤波器功能性相关联的不同平滑因子与单独的衬底模型参数相关联。例如，与对边缘特征标识波动不敏感的衬底模型参数相比，与获取波动边缘变化的基函数相关联的衬底模型参数可以通过在衬底上各处的更多批次求平均值而被更大程度地平滑(例如，选择较大的平滑因子lambda)。
虽然为了控制光刻工艺仅使用稳定的衬底模型参数，但为了监测光刻工艺，仍然可以使用所有衬底模型参数，并且因此所有衬底模型参数可以用于监测目的。
此外，可以确定衬底模型参数并且随后将衬底模型参数同与测量数据相关联的背景信息相关联。例如，可以将描述工艺参数(比如，套刻)的边缘特征标识变化的衬底模型参数与某个光刻工艺性质(例如，用于光刻工艺的处理或具体设定的具体装置)相关联。通过将衬底模型参数与背景信息相关联，衬底模型参数(预测)模型的背景可以被限定，该背景允许确定用于校正与待曝光衬底(背景信息至少部分地可以用于该待曝光衬底)相关联的工艺参数的校正信息。
可以使用追踪测量数据的演化以及确定衬底模型参数的适当修改的学习模型来自动完成衬底模型参数的修改，以实现对光刻工艺的稳定控制。
在实施例中，披露一种确定用于光刻工艺的控制参数的方法，该方法包括：限定用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型，该衬底模型被限定为基函数的组合，所述基函数包括适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数的变化的至少一个基函数；接收在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果；使用测量结果以及基函数的组合计算衬底模型参数；以及基于衬底模型参数以及至少一个基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度确定控制参数。
在另一个实施例中，至少一个基函数适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的边缘特征标识变化。
在另一个实施例中，基函数是多项式。
在另一个实施例中，多项式是泽尔尼克多项式。
在另一个实施例中，控制参数是衬底模型参数的权重函数，其中，权重基于与衬底模型参数相关联的基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度。
在另一个实施例中，与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化相似的基函数相关联的衬底模型参数的权重值归零。
在另一个实施例中，控制参数为APC参数，例如与包括于在自动工艺控制(APC)策略中被使用的模型内的指数加权式移动平均EWMA滤波器相关联的平滑参数。
在另一个实施例中，控制参数是被配置为在每个衬底的基础上控制光刻设备的晶片级控制(WLC)参数。
在另一个实施例中，将单独的衬底模型参数同与用于提供测量数据的衬底相关联的背景信息相关联。
在另一个实施例中，通过使用追踪测量数据的演化以及确定衬底模型参数权重的适当修改的学习模型来更新与衬底模型参数相关联的权重，以实现对光刻工艺的稳定控制。
图6是示出如由本发明的一些实施例执行的用于确定用于光刻工艺的控制参数的方法步骤的流程图。在步骤601处，获得用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型。如上文所解释的，衬底模型被限定为基函数的组合，所述基函数包括适合于表示多个衬底和/或多批衬底(批次)之间的工艺参数特征标识变化的至少一个基函数。在步骤602处，接收对在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果。在步骤603处，模型用于使用测量结果以及基函数来确定衬底模型参数。在步骤604处，基于衬底模型参数来确定控制参数。在一些实施例中，确定可以基于至少一个基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度。例如，至少一个基函数可以是描述边缘效应的函数。在一些实施例中，确定可以基于衬底模型参数的权重值。与至少一个基函数相关联的衬底模型参数的值具有被减小的权重。
图7A是说明目前可以如何将参数特征标识捕获应用于晶片或晶片的批量(批次)的光刻处理的流程图。在步骤701处，获得用于第一晶片/批次(批次1)的测量数据。例如，用于批次1的测量数据可以包括套刻数据。在步骤702处，调用用于表示在晶片/衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型。在步骤703处，模型用于拟合针对批次1获得的数据。模型由此提供对参数特征标识的估计，该参数特征标识的估计可以用于例如批次2以及后续批次的一个或多个衬底的曝光校正中。然而，特征标识也可以用作控制参数以帮助设定针对批次1自身的曝光校正(所谓的“返工”)。这示出于步骤704处和步骤705处，在步骤704处将针对批次2的测量数据输入到模型，在步骤705处，将从批次1的模型估计获得的参数应用于批次2。最后，在步骤706处，输出针对批次2的残差。可以使用残差以做出例如用于确定大量晶片的曝光校正的返工决策。可以在例如用于监测SPC趋势的统计工艺控制(SPC)中使用残差。可以例如通过曝光校正控制工艺来获得低于预定阈值的残差。阈值可以是专用的且基于特定衬底的要求而确定。
图7B是说明根据本发明的实施例的可以如何应用参数特征标识捕获的流程图。在步骤711处，对于图7A的方法中的步骤701，针对第一晶片/批次(批次1)获得测量数据。步骤712以及713也基本与图7A的步骤702以及703相同。应该注意的是，此时的建模优选地包括所有基函数，所述基函数被发现在光刻工艺的该阶段为衬底提供对参数特征标识的最佳估计。在步骤714处，通过移除或剥离出参数估计的已知或已经预定用于产生“噪声”的那些部分来确定被修订或被修改的参数特征标识，在参数特征标识用作控制参数(即，用于下一批次、批次2的处理，而非用于批次1的后续处理)时，“噪声”使参数特征标识失真。在控制情形实施中，步骤715至717与批次2相关。在步骤715中，可以通过使用在步骤714中确定的被修改的参数特征标识的参数将批次2曝光，在步骤714中可能已经去除噪声效应。该被修改的参数特征标识也可以称作控制参数特征标识。在步骤716中，可以测量批次2。在步骤717中，批次2的测量结果以及控制参数特征标识然后可以用于确定批次2的残差。有可能在不考虑和/或不去除噪声效应(即，跳过步骤714)的情况下，执行参数特征标识捕获的方法。然而，此方法可能导致针对在衬底上各处的其他参数的干扰拟合。
下面的表1中提供晶片的处理中的套刻测量数据，其中比较了确定控制参数特征标识的三种方法。所示出的数据包括针对在衬底上各处的正交x以及y方向的以纳米为单位的套刻测量结果OvX以及OvY。数据是来自在衬底上进行的大量测量的统计分析的结果，并且针对x方向以及y方向二者包括：99.7％的数据是较小的值(99.7)；最大值(Max)；对应于比平均值高平均+3的标准偏差的值(m+3sd)以及3个标准偏差的量值(3sd)。在示例性实施中，由平均值加上比平均值高3个标准偏差(m+3sd)的值组成的数据可以用于估计控制参数。示出了针对批次1的测量数据，并且这已由衬底模型用于估计控制参数，接着已通过三种方法中的每一者将所述控制参数应用于批次2的处理。在方法1中，已经在不使用任何指数边缘模型(基函数)来考虑接近于衬底的边缘的效应的情况下应用该模型。在方法2中，已经利用应用于批次2的处理的指数边缘模型以及完整参数特征标识来应用该模型。在方法3中，已经将指数边缘模型应用于对参数特征标识的估计中，但已出于将控制参数特征标识应用于批次2的处理中的目的来移除边缘模型的效应。应该注意的是，方法1以及方法3的控制参数特征标识不相同，这是由于在完整参数特征标识估计中使用指数边缘建模影响该模型的其他部分(即，其他基函数)在确定参数估计时如何表现。随后在方法3中移除指数边缘模型的效应不会产生与如在方法1中不在初始模型估计中使用指数边缘模型相同的参数特征标识。
表1
Figure BDA0003184216120000201
Figure BDA0003184216120000211
表1示出了当存在用于拟合针对批次1的数据的指数边缘模型且针对批次2使用所得到的未被修改的控制参数特征标识时，与在不使用指数边缘模型(模型1)时相比，这导致针对批次2(模型2)的平均值+3个标准偏差(m+3s)套刻值OvX以及OvY的增加-与3.47nm以及3.48nm相比，3.54nm以及3.70nm。然而，当使用其中在初始模型估计之后移除指数边缘模型的噪声效应的模型3时，套刻值是最小的-3.28以及2.91。
图8是说明应用于晶片或晶片的批量的光刻处理的参数特征标识捕获的方法的应用的流程图，该方法利用模型确定包括至少一个控制参数的操作参数。光刻工艺涉及对一系列衬底执行的多个处理步骤。在801处，在工艺中的第一步骤之后，获得对在衬底上各处的测量参数的测量结果。在802处，将所述测量结果作为输入提供给模型以确定对在衬底上各处的操作参数的完整特征标识估计。在此阶段，优选地，被发现提供对参数特征标识的最佳估计的所有基函数用于该模型中。在803处，在衬底的第二处理步骤中使用完整特征标识估计来应用操作参数。此外，在804处，修改完整特征标识估计以考虑到预定对至少一个控制参数具有失真效应的效应，由此获得衬底的控制参数特征标识估计。在805处，针对光刻工艺的第一步骤，将控制参数特征标识估计应用于该系列衬底中的后续衬底的处理中。
每一个晶片的另一种用途或每一批次拟合结果可以用于获得各个背景的特征标识。背景数据是与产品单元和/或影响产品单元的工艺相关的数据。例如，背景数据可以包括与光刻设备LA相关的数据，例如设备ID、设备参数。背景数据也可以包括与用于图案化由设备执行的产品单元的工艺相关的测量数据，例如获得了温度、压力、时间/日期输入数据。背景数据可以保持不存在于分布数据中的一些信息并且可以帮助预测。例如，每一个设备以及卡盘可以具有影响多维数据的唯一特征标识。知晓晶片被曝光于具体设备或卡盘上例如可以帮助模型优选地捕获感兴趣的参数。背景数据可以例如由于使用用于图案化衬底的特定设备或卡盘而与存在于被图案化的衬底上的预先限定的结构相关。例如，使用第一卡盘图案化的产品单元可以具有与使用第二卡盘图案化的产品单元不同的性质。对在产品单元上的与预先限定的结构相关联的目标结构的预测可以基于所提供的背景数据。例如，可以添加背景变量作为光刻处理的前馈方面的一部分。
可以对批次执行各个背景的特征标识确定，在背景变量上产生优化的特征标识分解，该优化的特征标识分解可以用于例如(在具体光刻处理设备(例如蚀刻器)上或在扫描仪上)各个背景的控制。
测量数据可以在任何后续建模发生之前进一步被滤波。通常，噪声分量存在于测量数据内，噪声分量可以折衷旨在基于被建模的测量数据改善工艺的控制动作。为了防止噪声影响建模和/或不利地控制，提出了移除具有超过某一阈值的空间频率的测量数据内的周期性内容。在这些工艺控制能力不延伸至高于所述阈值的空间频率的情况下，阈值可以例如基于工艺控制能力。在实施例中，获得与性能数据的空间特征标识相关联的测量数据，空间特征标识被变换到应用了频率滤波器(例如，低通滤波器)的频域(傅立叶变换)。然后，通过将反向傅立叶变换应用于被滤波的数据来随后将被滤波的数据变换到空间域。被滤波的测量数据被建模并充当用于工艺控制动作(例如，APC控制)的输入。
滤波器参数(截止频率，频率滤波器的函数表达)可以基于学习方法，例如基于比较电子束量测数据(扫描电子束显微镜，SEM)与感兴趣的测量数据(通常基于散射量测数据，诸如套刻、聚焦或临界尺寸(CD)数据)。
在实施例中，获得测量数据，诸如套刻、聚焦或CD数据。随后使用空间滤波的方法处理测量数据，其中，限定用于空间滤波中的滤波器的参数基于工艺控制能力和/或关于包括于测量数据内的噪声分量的空间频率特性的预备知识。
在实施例中，限定滤波器的参数基于使用第一量测设备获得的第一测量数据与使用第二量测设备获得的第二测量数据之间的比较。
在实施例中，使用本文件中披露的任何建模方法对被滤波的测量数据建模。
在实施例中，出于工艺控制的目的(例如，控制光刻设备的套刻、CD或聚焦)使用被建模的滤波后的测量数据。
在以下被编号的方面的列表中披露了本发明的其他实施例：
1.一种确定用于光刻工艺的控制参数的方法，该方法包括：
获得用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型，该衬底模型被限定为基函数的组合，所述基函数包括适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的至少一个基函数；
接收在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果；
使用所述测量结果以及所述基函数确定衬底模型参数；以及
基于所述衬底模型参数以及所述至少一个基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度来确定控制参数。
2.如方面1所述的方法，其中，所述至少一个基函数适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的边缘特征标识变化。
3.如方面1或2所述的方法，其中，所述基函数是多项式，例如泽尔尼克多项式。
4.如任一前述方面所述的方法，其中，所述控制参数是所述衬底模型参数的权重函数，其中，权重基于与所述衬底模型参数相关联的所述基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度。
5.如方面4所述的方法，其中，与超过与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度的量度界限的基函数相关联的衬底模型参数的权重归零。
6.如任一前述方面所述的方法，其中，所述控制参数是自动工艺控制(APC)模型参数，例如与在所述APC模型中被使用的指数加权式移动平均(EWMA)滤波器相关联的平滑参数。
7.如方面6所述的方法，其中，所述APC模型包括多个平滑参数，并且所述多个平滑参数中的至少两个平滑参数对所述衬底模型参数具有不同的函数依赖性。
8.如方面1至5所述的方法，其中，所述控制参数是晶片级控制(WLC)参数，晶片级控制(WLC)参数被配置为在各个衬底的基础上控制光刻设备。
9.如任一前述方面所述的方法，其中，将单独的衬底模型参数同与用于提供测量数据的所述衬底相关联的背景信息相关联。
10.如任一前述方面所述的方法，还包括：通过使用追踪测量数据的演化以及确定控制参数的适当修改的学习模型来使控制参数保持最新，以实现对光刻工艺的稳定控制。
11.一种确定用于光刻工艺的控制参数的方法，该方法包括：
获得用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型，该衬底模型被限定为基函数的组合，所述基函数包括适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的至少一个基函数；
接收在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果；
使用所述测量结果以及所述基函数确定衬底模型参数；以及
基于所述衬底模型参数的权重值确定该控制参数，其中，与该至少一个基函数相关联的衬底模型参数的值具有减小的权重。
12.一种利用模型确定用于光刻工艺的包括至少一个控制参数的操作参数的方法，该光刻工艺涉及对一系列衬底执行的多个处理步骤，该方法包括：
在该工艺中的第一步骤之后，获得对在至少一个衬底上各处的测量参数的测量结果；
将所述测量结果应用于该模型，以确定对在所述衬底上各处的操作参数的完整特征标识估计；
在该衬底的第二处理步骤处，利用该完整特征标识估计来应用所述操作参数；
修改该完整特征标识估计以考虑到预定对该至少一个控制参数具有失真效应的效应，由此获得该衬底的控制参数特征标识估计；以及
在该第一步骤处，在该该系列衬底中的至少一个后续衬底的处理中应用该控制参数特征标识估计。
13.如方面12所述的方法，其中，修改该完整特征标识估计以考虑到预定对该至少一个控制参数具有失真效应的效应基于在控制策略设定阶段期间确定的已知特征标识行为。
14.如方面12或方面13所述的方法，其中，通过调谐指数加权式移动平均(EWMA)滤波器来为所述参数中的每一个参数提供半衰期衰减距离或衰减范围参数λ值来选择在所述模型中使用的操作参数。
15.如任一前述方面所述的方法，其中，所述控制参数特征标识估计用于确定与在该光刻工艺中采用的具体设备相关联的各个背景特征标识。
16.一种包括指令的计算机程序，所述指令在至少一个处理器上执行时，引起该至少一个处理器执行如方面1至15中的任一方面所述的方法。
17.一种用于确定用于光刻工艺的控制参数的设备，该设备包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为执行计算机程序代码以执行如方面1至15中的任一方面所述的方法。
18.一种量测设备，包括如方面17所述的设备。
19.一种检测设备，包括如方面17所述的设备。
20.一种光刻设备，包括如方面17所述的设备。
21.一种对测量数据建模的方法，所述测量数据与在经受工艺的衬底上各处的工艺参数的值的空间分布相关联，该方法包括：
获得测量数据；
使用傅立叶变换操作将测量数据变换到频域；
使用空间滤波器对被变换的测量数据进行滤波，所述空间滤波器被配置为至少部分地移除与工艺的控制设施的已知噪声特性和/或限制相关联的空间频率分量；
使用反向傅立叶变换操作来获得被滤波的测量数据，从而将频域中的被滤波的测量数据变换到空间域；以及
对被滤波的测量数据建模以为该工艺的控制设施提供输入。
只要该通用数据处理硬件可以存取测量数据，上文所描述的方法的步骤可以在任何通用数据处理硬件(计算机)中被自动化。设备可以与诸如图2中所示出的光刻设备控制单元LACU或总体工艺控制系统的现有处理器集成。硬件可以远离处理设备，甚至定位于不同的国家。图6中示出了合适的数据处理设备(DPA)的部件。该设备可以被配置为用于装载包括计算机可执行代码的计算机程序产品。这可以在下载计算机程序产品时使计算机组件能够实施如上文所描述的PCA设备和/或RCA设备的功能。
参照图9，连接到处理器927的存储器929可以包括多个存储器部件，比如硬盘961、只读存储器(ROM)962、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)963和/或随机存取存储器(RAM)964。并不需要所有前述存储器部件都存在。此外，前述存储器部件不必以实体方式非常接近处理器927或彼此非常接近。它们可以被定位成相隔一定距离。
处理器927也可以连接到某种用户接口，例如键盘965或鼠标966。也可以使用本领域技术人员知道的触摸屏、轨迹球、语音转换器或其他接口。
处理器927可以连接到读取单元967，该读取单元967被配置为从数据载体(比如软盘968或CDROM 969)读取例如呈计算机可执行代码的形式的数据，并且在一些情况下将该数据存储于数据载体(比如软盘968或CDROM 969)上。也可以使用DVD或本领域技术人员知道的其他数据载体。
处理器927也可以连接到用于在纸张上印出输出数据的打印机970，以及连接到本领域技术人员知道的任何其他类型的显示器971，例如，监视器或LCD(液晶显示器)。
处理器927可以借助于负责输入/输出(I/O)的传输器/接收器973而连接到通信网络972，例如公众交换电话网络(PSTN)、局域网络(LAN)、广域网(WAN)等。处理器927可以被配置为经由通信网路972而与其他通信系统通信。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)可以经由通信网路972而登录到处理器927中。
处理器927可以实施为独立系统或实施为并行地操作的多个处理单元，其中，每一个处理单元都被配置为执行较大程序的子任务。也可以将处理单元划分成一个或多个主处理单元与若干子处理单元。处理器927的一些处理单元甚至可以被定位成与其他处理单元相隔一定距离并经由通信网络972而通信。可以使模块之间的连接是有线的或无线的。
计算机系统可以是具有被配置为执行本发明中所论述的功能的模拟和/或数字和/或软件技术的任何信号处理系统。
尽管在本发明中可以具体地参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，本发明中所描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。如已经提以及的，本发明可以应用于与光刻完全分离的工业处理应用中。示例可能在光学部件的生产、汽车制造、建筑-目标数据呈以在产品上各处的某一空间分布进行的测量的形式存在的任何数量的应用中。如在光刻的示例中。尽管上文可以具体地参考在光学光刻的背景中对本发明的实施例的使用，但应当了解，本发明可以用于其他类型的光刻(例如压印光刻)中，并且在背景允许的情况下不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定在衬底上产生的图案。可以将图案形成装置的形貌压入被供应到衬底的抗蚀剂层中；在该衬底上，通过施加电磁辐射、热、压力或其组合使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在抗蚀剂中留下图案。
本文中使用的术语“辐射”以及“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有等于或约等于365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5nm至20nm的范围内的波长)以及粒子束，诸如离子束或电子束。
以上描述意图是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不背离在此随附的权利要求书的精神以及范围的情况下对所描述的本发明进行修改。此外，应当了解的是，本发明中的任何一个实施例中所示出或描述的结构特征或方法步骤也可以用于其他实施例中。

Claims (14)

1.一种确定用于光刻工艺的控制参数的方法，该方法包括：
获得用于表示在衬底上各处的工艺参数特征标识的衬底模型，该衬底模型被限定为基函数的组合，所述基函数包括适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的至少一个基函数；
接收在至少一个衬底上各处的工艺参数的测量结果；
使用所述测量结果及所述基函数确定衬底模型参数；以及
基于所述衬底模型参数及所述至少一个基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度来确定所述控制参数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个基函数适合于表示多个衬底之间和/或多批衬底之间的边缘特征标识变化。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述基函数为多项式，例如泽尔尼克多项式。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制参数是所述衬底模型参数的权重函数，其中，权重基于与所述衬底模型参数相关联的所述基函数与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度。
5.如权利要求4所述的方法，其中，与超过与多个衬底之间和/或多批衬底之间的工艺参数特征标识变化的相似度的量度界限的基函数相关联的衬底模型参数的权重值被减小或归零。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制参数是自动工艺控制(APC)模型参数，例如与在自动工艺控制模型中被使用的指数加权式移动平均(EWMA)滤波器相关联的平滑参数。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述自动工艺控制模型包括多个平滑参数，并且所述多个平滑参数中的至少两个平滑参数对所述衬底模型参数具有不同的函数依赖性。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制参数被配置为在每个衬底的基础上控制光刻设备。
9.如权利要求1所述的方法，其中，将单独的衬底模型参数同与用于提供测量数据的衬底相关联的背景信息相关联。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：通过使用追踪测量数据的演化以及确定控制参数的适当修改的学习模型来使控制参数保持最新，以实现对光刻工艺的稳定控制。
11.一种包括指令的计算机程序，所述指令在至少一个处理器上被执行时，引起所述至少一个处理器执行如权利要求1所述的方法。
12.一种用于确定用于光刻工艺的控制参数的设备，所述设备包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为执行计算机程序代码以执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
13.一种量测设备，包括如权利要求12所述的设备。
14.一种光刻设备，包括如权利要求12所述的设备。
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