CN115668060A - 用于优化采样方案的方法和相关设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于优化采样方案的方法和相关设备，所述采样方案定义了经历了晶片到晶片结合过程的结合衬底上的采样位置。所述方法包括：确定量测过程的采样方案，以及针对于由大重叠误差定义的奇异性(SG)和/或所述结合衬底上的中心位置处的网格变形优化所述采样方案的，以获得经修改的采样方案。

Description

用于优化采样方案的方法和相关设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月26日提交的EP申请20176435.4的优先权，其通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及用于在光刻制造过程中向衬底以及具体地结合衬底应用图案的方法和设备。

背景技术

光刻设备是将期望图案应用到衬底上(通常应用到衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以被用于例如集成电路(IC)的制造中。在该实例中，图案形成装置(备选地被称为掩模或掩模版)可以被用于生成要被形成在IC的各个层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括部分管芯、一个或多个管芯)上。图案的转移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，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进器(其中每个目标部分通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射)以及所谓的扫描仪(其中每个目标部分通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案来辐射，同时同步扫描平行或反平行于该方向的衬底。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底。

为了监测光刻过程，图案化衬底的参数被测量。参数可以包括例如在图案化衬底中或上形成的连续层之间的重叠误差和显影光敏抗蚀剂的临界线宽(CD)。该测量可以对产品衬底和/或专用量测目标执行。有各种技术用于测量在光刻过程中形成的微观结构，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。一种快速且非侵入形式的专用检查工具是散射仪，其中辐射束被导向到衬底表面上的目标上，并且散射或反射束的性质被测量。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散射仪将宽带辐射束导向到衬底上，并且测量散射到特定窄角范围中的辐射的光谱(根据波长的强度)。角分辨散射仪使用单色辐射束，并且根据角度测量散射辐射的强度。

已知散射仪的示例包括在US2006033921A1和US2010201963A1中描述类型的角分辨散射仪。由这种散射仪使用的目标是相对较大(例如40μm×40μm)的光栅，并且测量束会生成小于光栅的光斑(即，光栅未填充)。除了通过重构测量特征形状之外，基于衍射的重叠还可以使用这种设备来测量，如所发布的专利申请US2006066855A1中描述的。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测可以在较小的目标上实现重叠测量。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到，这些文档通过引用全部并入本文。该技术的进一步发展已在所发布的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中描述。这些目标可以小于照射光斑，并且可以被晶片上的产品结构包围。多个光栅可以使用复合光栅目标在一个图像中测量。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。

过程控制方法被用于集成装置的制造，以监测和控制在衬底上应用图案或测量这种图案的过程。这种过程控制技术通常被执行以获得用于控制过程的校正。随后，有时(某些装置)需要将衬底结合在一起。结合过程包括管芯到管芯、管芯到晶片和晶片到晶片。在整个晶片在切割之前被永久结合在一起的情况下，晶片到晶片结合有可能提供高准确性和高产出的结合解决方案。

期望改进集成装置的制造中的过程控制方法。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种用于优化采样方案的方法，该采样方案定义了经历了晶片到晶片结合过程的结合衬底上的采样位置，该方法包括：确定量测过程的采样方案；以及针对于由大重叠误差定义的奇异性和/或结合衬底上的中心位置处的网格变形来优化所述采样方案，以获得经修改的采样方案。

在本发明的第二方面中，提供了一种光刻设备，被配置为在光刻过程中向衬底提供产品结构，所述光刻设备包括处理器，该处理器可操作以通过执行第一方面的方法来优化光刻过程期间对光刻设备的控制。

在本发明的第三方面中，提供了一种包括程序指令的计算机程序，当在合适的设备上运行时，该程序指令可操作以执行第一方面的方法。

本发明的其他方面、特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作在下面参照附图详细描述。要注意的是，本发明不被限于本文描述的具体实施例。这种实施例是仅出于说明性目的而在本文中呈现的。基于本文包含的教导，附加实施例对于(多个)相关领域的技术人员将是显而易见的。

附图说明

本发明的实施例现在将通过示例参照附图描述，其中：

图1描绘了与其他设备一起形成半导体器件的生产设施的光刻设备；

图2包括根据本发明的实施例的用于测量目标的散射仪的示意图；

图3是描述了利用晶片到晶片结合的制造集成装置的现有方法的流程图；以及

图4是结合衬底上的重叠或变形误差的矢量图。

具体实施方式

在更详细地描述本发明的实施例之前，呈现本发明的实施例可以被实施的示例环境是有益的。

图1在200示出了作为实施大容量光刻制造过程的工业生产设施的一部分的光刻设备LA。在本示例中，制造过程适用于在诸如半导体晶片等衬底上制造半导体产品(集成电路)。本领域技术人员将了解，各种产品可以通过在该过程的变型中处理不同类型的衬底来制造。半导体产品的生产仅被用作示例，这在今天具有很大的商业意义。

在光刻设备(或简称为“光刻工具”200)内，测量站MEA在202示出，并且曝光站EXP在204示出。控制单元LACU在206示出。在该示例中，每个衬底访问测量站和曝光站，以被应用图案。例如，在光学光刻设备中，投影系统被用于使用调节辐射和投影系统将产品图案从图案形成装置MA转移到衬底上。这是通过在辐射敏感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涵盖任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学系统或其任何组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸液或使用真空等其他因素来说所适合的。图案形成装置MA可以是掩模或掩模版，它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，投影系统可以以多种方式与用于衬底和图案形成装置的支撑和定位系统协作，以将期望图案应用到跨衬底的许多目标部分。可编程图案形成装置可以被使用来代替具有固定图案的掩模版。例如，辐射可以包括深紫外(DUV)或极紫外(EUV)波段的电磁辐射。本公开也适用于其他类型的光刻过程，例如压印光刻和直写光刻，例如通过电子束。

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，以容置衬底W和掩模版MA，并且实施图案化操作。LACU还包括信号处理和数据处理能力，以实施与设备操作相关的期望计算。实际上，控制单元LACU将被实现为许多子单元的系统，每个子单元处置设备内的子系统或组件的实时数据获取、处理和控制。

在图案在曝光站EXP处被应用到衬底之前，衬底在测量站MEA处被处理，使得各种准备步骤可以被执行。准备步骤可以包括使用水平传感器映射衬底的表面高度，并且使用对准传感器测量衬底上的对准标记的位置。对准标记名义上以规则的网格图案布置。然而，由于创建标记时的不准确性以及由于衬底在整个处理中发生的变形，标记会偏离理想的网格。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准确性在正确的位置处印刷产品特征，那么实际上，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。该设备可以是所谓的双工作台类型，它具有两个衬底台，每个衬底台具有由控制单元LACU控制的定位系统。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站EXP处被曝光时，另一衬底可以在测量站MEA处被装载到另一衬底台上，使得各种准备步骤可以被执行。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着提高设备的产出。如果位置传感器IF在它位于测量站以及曝光站时无法测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器，以使得衬底台的位置能够在两个站处被追踪。例如，光刻设备LA可以是所谓的双工作台类型，它具有两个衬底台和两个站–曝光站和测量站–衬底台可以在这两个站之间交换。

在生产设施内，设备200形成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分，它还包含涂覆设备208，用于将光敏抗蚀剂和其他涂层应用到衬底W以由设备200进行图案化。在设备200的输出侧，烘烤设备210和显影设备212被提供，以用于将曝光的图案显影为物理抗蚀剂图案。在所有这些设备之间，衬底处置系统负责支撑衬底，并且将它们从一个设备转移到下一设备。通常被统称为轨道的这些设备受轨道控制单元的控制，该轨道控制单元本身由监控系统SCS控制，该监控系统SCS也经由光刻设备控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作，以最大化产出和处理效率。监控系统SCS接收配方信息R，该配方信息R更详细地提供了对要被执行的步骤的定义，以创建每个图案化衬底。

一旦图案在光刻单元中被应用和显影，图案化衬底220就被转移到其他处理设备，诸如在222、224、226中图示的。在典型的制造设施中，广泛的处理步骤通过各种设备来实现。为了示例，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。其他物理和/或化学处理步骤被应用于其他设备226等中。可能需要多种类型的操作来制造真正的装置，诸如材料的沉积、表面材料特性的修改(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的处理步骤。作为另一示例，用于实施自对准多重图案化的设备和处理步骤可以被提供，以基于由光刻设备铺设的前体图案产生多个更小的特征。

众所周知，半导体器件的制造涉及多次重复这种处理，以在衬底上逐层构建具有适当材料和图案的装置结构。因此，到达光刻簇的衬底230可以是新准备好的衬底，或者它们可以是先前在该簇中或完全在另一设备中处理过的衬底。类似地，取决于所需的处理，离开设备226的衬底232可以被返回，以用于同一光刻簇中的后续图案化操作，它们可能被送往不同簇中的图案化操作，或者它们可以是待发送以进行切割和包装的成品。

产品结构的每层都需要不同的过程步骤集合，并且在每层处使用的设备226的类型可能完全不同。进一步地，即使在要由设备226应用的处理步骤名义上相同的情况下，在大型设施中，也可能有多个假定相同的机器并行工作，以对不同的衬底执行步骤226。这些机器之间的设置或故障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。甚至对于每层相对通用的步骤(诸如蚀刻(设备222))也可以由名义上相同但并行工作以最大化产出的若干蚀刻设备来实施。而且，实际上，根据要被蚀刻的材料的细节和特殊要求(诸如例如各向异性蚀刻)，不同层需要不同的蚀刻过程，例如化学蚀刻、等离子体蚀刻。

先前和/或后续过程可以在其他光刻设备中被执行，正如刚刚提及的，甚至可以在不同类型的光刻设备中执行。例如，器件制造过程中对诸如分辨率和重叠等参数要求非常高的一些层可以在比要求较低的其他层更先进的光刻工具中执行。因此，一些层可能会在浸没型光刻工具中被曝光，而其他层则在‘干燥’工具中被曝光。一些层可能会在以DUV波长工作的工具中被曝光，而其他层则使用EUV波长辐射来曝光。

为了由光刻设备曝光的衬底被正确且一致地曝光，期望检查曝光的衬底，以测量诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等性质。因此，光刻单元LC所在的制造设施还包括量测系统，该量测系统接收已在光刻单元中处理的一些或全部衬底W。量测结果被直接或间接地提供给监控系统SCS。如果误差被检测到，则调整可以对后续衬底的曝光进行，特别是如果量测可以被立即且足够快地完成，以致同一批次的其他衬底仍要被曝光。而且，已经曝光的衬底可以被剥离和返工以提高良率，或者被丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，进一步的曝光可以仅对那些好的目标部分执行。

在图1中还示出了量测设备240，它被提供用于在制造过程中的期望阶段进行产品参数的测量。现代光刻生产设施中的量测站的常见示例是散射仪，例如暗场散射仪、角分辨散射仪或光谱散射仪，并且它可以被应用于在设备222中的蚀刻之前在220中测量显影衬底的性质。使用量测设备240，可以确定例如重要的性能参数(诸如重叠或临界尺寸(CD))不满足显影抗蚀剂中指定的精确度要求。在蚀刻步骤之前，存在剥离显影的抗蚀剂并且通过光刻簇再处理衬底220的机会。通过监控系统SCS和/或控制单元LACU 206随时间进行小的调整，来自设备240的量测结果242可以被用于维持光刻簇中的图案化操作的准确性能，从而最小化制造产品不符合规范的风险，并且需要返工。

附加地，量测设备240和/或其他量测设备(未示出)可以被应用于测量已处理衬底232、234和传入衬底230的性质。量测设备可以被用于已处理衬底上，以确定重要参数，诸如重叠或CD。

适合用于本发明的实施例的量测设备在图2(a)中示出。目标T和用于照射目标的测量辐射的衍射射线在图2(b)中更详细地图示。所图示的量测设备是一种称为暗场量测设备的类型。量测设备可以是独立的装置或并入到光刻设备LA中，例如在测量站处，或者并入到光刻单元LC中。在整个设备中具有多个分支的光轴由虚线O表示。在该设备中，由源11(例如氙灯)发射的光由光学系统经由分束器15导向到衬底W上，该光学系统包括透镜12、14和物镜16。这些透镜以4F布置的双序列布置。不同的透镜布置可以被使用，只要它仍将衬底图像提供到检测器上，同时允许访问中间光瞳平面以进行空间频率滤波。因此，辐射入射到衬底上的角度范围可以通过定义呈现衬底平面(此处称为(共轭)光瞳平面)的空间光谱的平面中的空间强度分布来选择。具体地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的背面投影图像的平面中在透镜12和14之间插入合适形式的孔板13来完成。在所图示的示例中，孔板13具有不同的形式，标记为13N和13S，允许不同的照射模式被选择。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式下，孔板13N提供与指定为‘北’(仅用于描述)的方向的离轴。在第二照射模式下，孔板13S被用于提供类似的照射，但从相反的方向，标记为‘南’。通过使用不同的孔径，其他照射模式是可能的。光瞳平面的其余部分最好是暗的，因为超出期望照射模式的任何不必要的光都会干扰期望的测量信号。

如图2(b)所示，目标T被放置为使得衬底W法向于物镜16的光轴线O。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。从偏离轴线O的角度撞击目标T的测量辐射I的射线产生零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)。应该记住的是，利用过度填充的小目标，这些射线只是覆盖衬底区域(包括量测目标T和其他特征)的许多平行射线中的一个平行射线。由于板13中的孔径具有有限的宽度(必须允许有效数量的光进入，因此入射射线I事实上会占用一定角度范围，并且衍射射线0和+1/-1会稍微散开。根据小目标的点扩散函数，每阶+1和-1将被进一步扩散到一定角度范围内，而不是所示的单个理想射线。要注意的是，目标的光栅节距和照射角度可以被设计或调整为使得进入物镜的一阶射线与中心光轴紧密对准。图2(a)和2(b)所图示的射线被示出为略微离轴，纯粹是为了使它们能够在附图中更容易地区分。

由衬底W上的目标T衍射的至少0阶和+1阶由物镜16收集，并且通过分束器15导向回。返回到图2(a)，第一照射模式和第二照射模式均通过指定标记为北(N)和南(S)的直径相对的孔径来图示。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，即，当第一照射模式使用孔板13N应用时，标记为+1(N)的+1衍射射线进入物镜16。相比之下，当第二照射模式使用孔板13S应用时，-1衍射射线(标记为1(S))是进入透镜16的射线。

第二分束器17将衍射束划分为两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射束在第一传感器19(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶都命中传感器上的不同点，使得图像处理可以比较和对比多阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以被用于许多测量目的，诸如在本文描述的方法中使用的重构。光瞳平面图像也可以被用于聚焦量测设备和/或归一化一阶束的强度测量结果。

在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标T的图像。在第二测量分支中，孔径光阑21被设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21起到阻挡零阶衍射束的作用，使得在传感器23上形成的目标图像仅由-1或+1阶束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，其功能将取决于正被执行的特定类型的测量。注意，术语‘图像’在此处以广义使用。如果仅存在-1和+1阶之一，则这种光栅线图像不会被形成。

图2所示的孔板13和场阑21的特定形式仅是示例。在本发明的另一实施例中，目标的轴上照射被使用，并且具有离轴孔径的孔径光阑被用于将基本上仅一个一阶衍射光传递到传感器。在其他实施例中，2阶、3阶和更高阶束(图2中未示出)可以被用于测量，以代替一阶束或除了一阶束之外。

目标T可以包括多个光栅，这些光栅可以具有不同的偏置重叠偏移，以便于测量形成复合光栅的不同部分的层之间的重叠。光栅的取向也可能不同，以便在X和Y方向上衍射传入辐射。在一个示例中，目标可以包括具有偏置重叠偏移+d和-d的两个X方向光栅以及具有偏置重叠偏移+d和-d的Y方向光栅。这些光栅的单独图像可以在由传感器23捕获的图像中识别。一旦光栅的单独图像已被识别，这些单独图像的强度就可以被测量，例如通过对所识别区域内的所选像素强度值进行平均或求和。图像的强度和/或其他性质可以被彼此比较。这些结果可以被组合以测量光刻过程的不同参数。

各种技术可以被用于提高将图案复制到衬底上的准确性。将图案准确复制到衬底上并不是IC生产中唯一关心的问题。另一关心的问题是良率，它通常测量装置制造商或器件制造过程可以在每个衬底上生产多少功能性装置。各种方法可以被采用以提高良率。一种这样的方法试图使装置的生产(例如使用诸如扫描仪等光刻设备将设计布局的一部分成像到衬底上)在处理衬底期间更能容忍至少一个处理参数的扰动，例如在使用光刻设备将设计布局的一部分成像到衬底上期间。重叠过程窗口(OPW)的概念是这种方法的有用工具。器件(例如IC)的生产可以包括其他步骤，诸如在成像之前、之后或期间进行衬底测量、衬底的装载或卸载、图案形成装置的装载或卸载、在曝光之前将管芯定位在投影光学器件下方、从一个管芯步进到另一管芯等。进一步地，图案形成装置上的各种图案可能具有不同的过程窗口(即，图案将在规范内被产生的处理参数空间)。与潜在系统缺陷相关的图案规范示例包括检查颈缩、线回拉、线变细、CD、边缘位置、重叠、抗顶部损耗、抗咬边和/或桥接。图案形成装置上的图案的全部或一些(通常是特定区域内的图案)的过程窗口可以通过合并(例如重叠)每个单独图案的过程窗口来获得。这些图案的过程窗口因此被称为重叠过程窗口。OPW的边界可能包含一些单独图案的过程窗口的边界。换言之，这些单独图案限制了OPW。这些单独的图案可以被称为“热点”或“过程窗口限制图案(PWLP)”，它们在本文中可互换使用。在控制光刻过程时，关注热点是可能的，而且通常是经济的。当热点没有缺陷时，很可能所有图案都没有缺陷。如果处理参数的值在OPW外，则当处理参数的值更接近OPW时，或者如果处理参数的值在OPW内，则当处理参数的值离OPW的边界更远时，成像变得更能容忍扰动。

处理参数的值可以被选择，使得它们远离OPW或拟合OPW的边界，以减少处理参数漂移出OPW由此导致缺陷并且降低良率的机会。选择处理参数值的一种方法包括：在实际成像之前，(1)优化光刻设备(例如优化源和投影光学器件)并且优化设计布局，(2)确定OPW或拟合OPW(例如通过模拟)，以及(3)在处理参数空间中确定尽可能远离OPW或拟合OPW的边界的一个点(即，确定处理参数的值)(该点可能被称为OPW或拟合OPW的“中心”)。

在实际成像期间或之前，处理参数可能会受到扰动，导致它们偏离尽可能远离OPW或拟合OPW的边界的点。例如，聚焦可能因待曝光衬底的形貌、衬底工作台的漂移、投影光学器件的变形等而改变；剂量可能会因源强度的漂移、停留时间等而改变。扰动可能大到足以导致处理参数超出OPW，从而可能导致缺陷。各种技术可以被用于识别被扰动的处理参数，并且校正该处理参数。例如，如果聚焦受到扰动，例如因为从衬底的其余部分略微升高的衬底区域正被曝光，则衬底工作台可以被移动或倾斜以补偿扰动。

光刻过程的控制通常基于反馈或前馈的测量结果，然后使用例如场间(跨衬底指纹)或场内(跨场指纹)模型进行建模。在管芯内，可能有单独的功能区域，诸如存储器区域、逻辑区域、接触区域等。每个不同的功能区域或不同的功能区域类型可能有不同的过程窗口，每个过程窗口都有不同的过程窗口中心。例如，不同的功能区域类型可能具有不同的高度，因此具有不同的最佳聚焦设置。而且，不同的功能区域类型可能具有不同的结构复杂性，因此每个最佳聚焦周围的聚焦容差(聚焦过程窗口)也不同。然而，由于控制网格分辨率的限制，这些不同的功能区域中的每个功能区域通常将使用相同的聚焦(或剂量或位置等)设置来形成。

图3示出了用于制造结合衬底(以及基于结合衬底的IC)的器件制造布置，该结合衬底包括第一制造光刻单元LC1和第二制造光刻单元LC2。在每个光刻单元内是一对光刻处理系统300a、300b和第一量测系统310a、310b。光刻处理系统300a、300b可以包括完整的图案化系统。例如，这种系统可以包括诸如关于图1描述的光学光刻设备或扫描仪、轨道工具、沉积工具、蚀刻工具、在图案化过程中使用的任何其他设备或者从其中选择的任何组合。该系统还可以分别包括与其相应的光刻处理系统300a、300b和量测系统310a、310b通信的软件应用320a、320b，使得光刻处理系统300a、300b和/或量测设备310a、310b的结果、设计、数据等可以由软件应用320a、320b同时或在不同时间进行存储和分析。

一旦衬底或晶片对从光刻单元LC1和光刻单元LC2中的每个光刻单元完成，它们就可以在结合工具330内被结合以获得结合晶片。在该上下文中，结合是晶片到晶片的结合，其中整个晶片被对准和结合在一起，使得每个晶片上的单个管芯都被对准。晶片到晶片结合的概念在许多IC制造过程中都是已知的，并且被使用。结合工具330可以包括结合对准装置，用于将晶片对准在一起以进行结合。例如，结合工具330可以使用提供给晶片的盒中盒标记(例如每个晶片上的一个盒子)执行预对准，并且对用于对准质量/位置控制的标记进行视觉检查。另一方法使用两个成像传感器(例如面对面)，它们首先被一起校准以找到它们的相对位置；然后，每个传感器都被用于单独对准要被结合的相应晶片。

光刻单元LC1和光刻单元LC2可能是同一光刻单元、不同的光刻单元但包括一个或多个共享工具和元素或者完全不同的光刻单元(具有完全不同的设备和工具集，甚至可能在不同的站点或工厂处)。例如，光刻处理系统300a和300b的一个或多个工具或设备可以包括每个相应系统内的不同工具或相同工具。类似地，量测设备310和310b可能是相同的设备或不同的设备。软件应用320a、320b可以被包括在相应的光刻处理系统300a、300b之一或两者和/或第一量测系统310a、310b之一或两者内或其他地方。

一旦结合，结合晶片可能会受到进一步的光刻图案化和处理。因此，将对结合晶片执行对准；例如用于对准衬底并且基于测量的网格变形确定前馈校正。曝光后量测(诸如重叠量测)可以对曝光后的结合晶片执行；例如确定对后续晶片的反馈校正。

常规的晶片制造过程(例如针对非结合晶片)通常遭受晶片到晶片的非均匀性，它在晶片边缘处最突出，并且通常通过使用对准模型来校正。晶片到晶片结合是一种相对较新的晶片制造过程，它导致先前未知的指纹类型，这在晶片中心占主导地位。这是由于结合工具的结合印章在晶片中心处开始晶片结合，结合前方从中心处朝着边缘向前行进。

大多数现有的对准模型和对准策略无法很好地捕获中心晶片指纹。通常使用的对准模型是原点中具有零效应的多项式模型(中心晶片)。而且，对准标记和/或重叠目标布局可能与晶片的中心不太匹配，因此易于错过可校正的指纹内容。

因此，提出了一种改进的对准策略，该策略更好地捕获了由晶片到晶片结合过程引起的具体中心晶片指纹。

图4图示了晶片中心奇异性的问题，该奇异性是由结合工具和衬底减薄过程引起的。图4是结合后晶片的重叠矢量图，其中较深的阴影指示较大的重叠误差(或网格变形误差)。奇异性SG(圆圈)是晶片中心处或附近的大的重叠误差的区域。在该图中，还有其他区域和点也有大的重叠矢量；然而，针对使用当前可用的对准或重叠校正方案，中心区域很难或不可能校正。

通常，用于收集重叠或对准数据的晶片采样具有类似的稀疏性，如图4所示。该采样无法正确定位和解析晶片中心处的大偏移。这可以通过调整采样布局来在有限的范围内求解。然而，限制这种方法的约束是，重叠标记通常位于单个管芯/芯片周围存在的划道中。这已经限制了分辨率。

另一方面是一旦量测数据已被获得的可校正性。典型的对准重叠校正模型是基于多项式的，旨在校正跨晶片的以及场内的慢慢变化的指纹。诸如图4所示的奇异性需要单独的方法，其方案可能与现有方法组合针对奇异性的不同校正。

因此，提出了一种方法，该方法包括针对于由结合晶片的中心区域处的大重叠误差定义的奇异性对物理上处于晶片上的对准或重叠采样方案进行调整、匹配和/或移位，以捕获中心晶片指纹。这种方法可以包括确定奇异性的位置，并且基于该确定来优化采样方案。

该方法可能进一步包括以这种奇异性的位置相关方式(例如通过正则化)更改对准模型。对准模型可以包括局域模型，诸如现有区域对准或径向基函数(RBF)样条模型，具有半径相关或位置相关正则化。区域对准在例如Huang等人于2008年在SPIE论文集6922,69221G上发表的“Overlay improvement by zone alignment strategy(按区域对准策略进行重叠改进)”。RBF建模在US2012218533A1中描述。这些文档都通过引用并入本文。RBF建模基本上包括一种插值方法，例如基于径向基薄板样条。薄板样条(TPS)是指涉及金属薄板的弯曲的物理类比。在物理设置中，偏转位于z方向，与薄板平面正交。为了将该思想应用于光刻过程中的衬底变形问题，板的提升可以被解释为平面内的x或y坐标的位移。

另外，由于结合过程的多个步骤，晶片结合步骤之后的对准信号可能会嘈杂。为了与现有正则化方法相比进一步提高稳健性，上述局域模型也可以使用基于机器学习的噪声抑制方法，诸如支持向量机(SVM)方法。SVM回归方法通过误差值很小(例如在阈值∈内)的基本上牺牲/妥协并且利用该自由来校正误差较大的管芯(例如否则几乎会产生管芯)来工作。更具体地，SVM回归方法试图找到一个函数f(x)，该函数f(x)对于所有训练数据最多∈偏离已知值(例如训练数据)，同时是尽可能平坦的(不复杂的)。换言之，误差被接受和忽略，前提是它们小于∈。在基础的SVM回归中不耐受大于此的偏差；然而，在实际情况下，所得的优化问题通常不可行。为了解决这个问题，松弛变量ξ_i、ξ_i*可以被用于容纳异常值。

备选地或者另外，可以使用人工对准数据生成技术，诸如结合平坦度通过使用调平数据，来更密集地捕获晶片中心光斑以覆盖转换模型。这种转换模型可以被用于计算量测方法中，以基于水平传感器数据(垂直于衬底平面的测量值)预测重叠或其他衬底平面网格数据。

提出了对准或重叠采样方案被调整，而不增加量测劳动量(或者不显著，例如在测量位置增加不超过10％或不超过20％)。

关于光刻设备使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如波长等于或约为365、355、248、193、157或126nm)和极紫外(EUV)辐射(例如波长在5至20nm范围内)以及粒子束，诸如离子束或电子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学组件中的任何一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学组件。

具体实施例的前述描述将充分展现本发明的一般性，通过应用技术领域内的知识，在未过度实验，未脱离本发明的一般概念的情况下，其他人可以容易地修改和/或适应这种具体实施例的各种应用。因此，基于本文提出的教导和指导，这种适应和修改旨在在与所公开的实施例等效的含义和范围内。要理解的是，通过示例而非限制，本文的措辞或术语是出于描述的目的的，使得本说明书的术语或措辞是由本领域技术人员鉴于教导和指导而解释的。

本发明的广度和范围不应该受到任何上述示例性实施例的限制，而应该只根据以下权利要求及其等效物来定义。

Claims (16)

1.一种用于优化采样方案的方法，所述采样方案定义了在经历了晶片到晶片结合过程的结合衬底上的采样位置，所述方法包括：

确定量测过程的采样方案；以及

针对于由大重叠误差定义的奇异性和/或所述结合衬底上的中心位置处的网格变形来优化所述采样方案，以获得经修改的采样方案。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述奇异性的位置，并且基于所述确定来优化所述采样方案。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述优化所述采样方案包括：针对于所述奇异性来对所述采样方案进行调整、匹配和/或移位。

4.根据任何前述权利要求所述的方法，还包括：根据经修改的采样方案来执行所述量测过程，以获得量测数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述量测过程是曝光后重叠量测过程。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述量测过程是对准过程。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：针对依赖于位置的这种奇异性更改对准模型，所述对准模型被用于定义所述结合衬底的衬底网格。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述对准模型包括具有半径相关和/或位置相关正则化的局域模型。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述局域模型包括区域对准模型或者径向基函数样条模型。

10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其中所述对准模型使用机器学习噪声抑制方法。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述噪声抑制方法包括支持向量机方法。

12.根据权利要求4至11中任一项所述的方法，还包括：结合转换模型，通过使用调平数据来生成附加量测数据，所述转换模型基于调平数据来生成衬底平面网格数据。

13.一种光刻设备，被配置为在光刻过程中向已经经历了晶片到晶片结合过程的结合衬底提供产品结构；还包括处理器，所述处理器能够操作以通过执行任何前述权利要求的任一项所述的方法来优化制造过程期间对所述光刻设备的控制。

14.一种量测装置，能够操作以执行权利要求4至12中任一项所述的方法。

15.一种包括程序指令的计算机程序，当在合适的设备上运行时，所述程序指令能够操作以执行权利要求1至12中任一项所述的方法。

16.一种非瞬态计算机程序载体，包括权利要求15所述的计算机程序。

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