CN116868127A - 针对光刻设备的新型接口定义 - Google Patents
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Abstract
本文公开了用于表示控制参数数据的方法，控制参数数据用于在曝光场在衬底上进行扫描曝光期间，控制光刻设备，方法包括：获取周期性基函数集，所述周期性基函数集中的每个基函数具有不同的频率以及比与曝光场相关联的尺寸更小的周期，需要跨曝光场控制光刻设备；获取控制参数数据；以及使用周期性基函数集，确定所述控制参数数据的表示。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年2月25日提交的EP申请21159201.9以及于2021年3月16日提交的EP申请21162871.4的优先权，其通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及控制接口，具体涉及与对应的基函数相关联的控制接口参数，控制接口参数用于表示在扫描(曝光)操作期间，用于控制光刻设备的控制配置文件。
背景技术
光刻设备是将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以被用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，图案形成装置(备选地被称为掩模或掩模版)可以被用于生成在IC的单独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，包括管芯的一部分、一个管芯或若干管芯，目标部分通常被称为“场”或“曝光场”)上。图案的转印通常经由成像到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。每个目标部分通常由光刻设备在扫描方式下曝光(例如，掩模版和衬底在曝光期间被移动，使得在一次扫描操作期间，一个完整的曝光场被曝光)。
在光刻工艺中，重要的是控制光刻设备的致动器，特别是控制用于在所述扫描操作期间将图案转印到所述目标部分时使用的衬底台位置和投影透镜的成像性质。为了能够控制重叠，例如，基于跨场的期望参数(通常是重叠或图案的定位)分布的多项式定义，最先进的光刻设备被提供有控制接口。这样的多项式定义的一个众所周知的示例是所谓的基于k参数的接口，其中每个k参数对应于与某种几何变形(例如，放大、枕形失真等)相关联的多项式的组合。现代光刻设备越来越能够以更高的分辨率(例如，较小的空间尺度)进行控制，因此它们的控制接口定义也需要适应该更高分辨率的控制。到目前为止，这通过并入越来越高阶多项式项，以能够跟上增强的控制能力来实现。例如，可用的k参数集在过去十年中得到了显著扩展。然而，使用高阶(HO)多项式对控制有明显的缺点；当使用这些HO多项式来表示或拟合(重叠)参数数据时，场边缘处的参数值可能会变得不稳定(爆破)，该效应通常被称为“龙格效应”。
发明内容
本发明的一个目的是提供控制接口定义，控制接口定义能够更好地以高分辨率(例如，小空间尺度)来表示参数数据，同时不易受到参数数据分布的场边缘处的不稳定行为的影响。
根据本发明的第一方面，提供了用于表示控制参数数据的方法，控制参数数据用于在曝光场在衬底上进行扫描曝光期间，控制光刻设备，方法包括：获取周期性基函数集，所述周期性基函数集中的每个基函数具有不同的频率以及比与曝光场相关联的尺寸更小，需要跨曝光场控制光刻设备；获取控制参数数据；以及使用周期性基函数集，确定所述控制参数数据的表示。
通过使用具有不同周期和/或频率的周期函数来表示控制参数数据，所有周期小于场的尺寸，提供了不易受到龙格效应的影响的高分辨率的控制接口。
可选地，控制参数数据的表示还可以被用于配置或控制光刻设备。
优选地，方法还包括获取多项式基函数集，每个多项式基函数具有比表示控制参数数据所需的阶数更低的阶数；以及在确定控制参数数据的表示时，还一起使用所述多项式基函数集与所述周期性基函数集。
优选地，周期性基函数集全部基于跨衬底的曝光场定义的正弦函数。
优选地，周期性基函数集被定义为曝光场在衬底上的第一(X)和第二(Y)坐标中的二维函数。
优选地，多项式基函数集与和k参数相关联的多项式的组合相关联。
优选地，周期性基函数集包括至少一个第一正弦函数，第一正弦函数在第一坐标中的周期是曝光场在第一坐标中的尺寸的一半，而在第二坐标中的周期是曝光场在第二坐标中的尺寸的40％。
优选地，周期性基函数集包括至少第二正弦函数，第二正弦函数在第一坐标中的周期是曝光场在第一坐标中的尺寸的四分之一，而在第二坐标中的周期是曝光场在第二坐标中的尺寸的约30％。
优选地，多项式基函数集在第一坐标中具有最大阶数为4，并且在第二坐标中具有最大阶数5。
优选地，与第一坐标相关联的周期性基函数和多项式基函数的组合集合f(x)由以下公式来表示：
f(x)＝c0+c1x1+c2x2+c3x3+c4x4-c5sin(2π(1-x))-c6sin(2.5π(1-x))-c7sin(3π(1-x))-c8sin(3.5π(1-x))-c9sin(4π(1-x))，
其中c0-c9是与第一坐标相关联的控制接口参数。
优选地，与第二坐标相关联的周期性基函数和多项式基函数的组合集合f(y)由以下公式来表示：
f(y)＝c′0+c′1y1+c′2y2+c′3y3+c′4y4+c′5y5-c′6sin(2.5π(1-y))--c′7sin(3π(1-y))-c′8sin(35π(1-x))
其中c′0-c′8是与第二坐标相关联的控制接口参数。
根据本发明的第二方面，提供了器件制造方法，包括：根据第一方面所述的方法来表示控制参数数据；以及随后使用控制参数数据的所述表示，在图案化衬底的曝光场期间，控制光刻设备。
根据本发明的第三方面，提供了计算机程序，计算机程序在由计算系统执行时，导致计算系统执行根据第一方面所述的方法。
根据本发明的第四方面，提供了携带指令的计算机可读介质，指令在由计算系统执行时，导致计算系统执行第一方面的方法。
根据本发明的第五方面，提供了被配置为实现第一方面的方法的光刻设备。
附图说明
现在将参考附图，通过示例来描述本发明的实施例，其中：
图1描绘了光刻设备与其他设备一起形成针对半导体器件的生产设施；
图2描绘了控制参数数据的表示；
图3示出了根据一个实施例的与控制参数表示相关联的值的示例矩阵。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，提出可以实现本发明的实施例的示例环境是有启发性的。
图1图示了半导体生产设施的典型布局。光刻设备100将期望的图案施加到衬底上。光刻设备被用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，图案形成装置MA(备选地被称为掩模或掩模版)包括在IC的单独层上形成的特征(通常被称为“产品特征”)的电路图案。通过将图案化装置曝光104到衬底上提供的辐射敏感材料层(抗蚀剂)上，该图案被转印到衬底“W”(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或若干管芯)上。通常，单个衬底将包含相邻目标部分的被连续图案化的网络。
已知的光刻设备通过照射图案形成装置，同时将衬底的目标部分同步定位在图案形成装置的图像位置处来辐照每个目标部分。所辐照的衬底的目标部分被称为“曝光场”，或简称为“场”。衬底上的场的布局通常是根据笛卡尔二维坐标系对准的相邻矩形的网络(例如，沿X轴和Y轴对准，两个轴彼此正交)。
对光刻设备的要求是将期望的图案精确地复制到衬底上。所施加的产品特征的位置和尺寸需要在一定的容许度范围内。位置误差可能由于重叠误差(通常被称为“重叠”)而发生。重叠是相对于在第二层内放置第二产品特征件，在第一层内放置第一产品特征件时的误差。光刻设备通过在图案化之前将每个晶片精确地对准到基准，将重叠误差最小化。这通过测量在衬底上施加的对准标记的位置来完成。基于对准测量值，衬底位置在图案化过程期间被控制，以便防止发生重叠误差。
当所施加的与曝光104相关联的剂量不在规格范围内时，在产品特征的临界尺寸(CD)中可能发生误差。为此，光刻设备100必须能够精确地控制施加到衬底的辐射剂量。当衬底相对于与图案图像相关联的焦平面未被正确定位时，也可能发生CD误差。焦点位置误差通常与衬底表面的非平面性相关联。光刻设备通过在图案化之前使用水平传感器测量衬底表面形貌来最小化这些焦点位置误差。在随后的图案化期间应用衬底高度校正，以确保图案形成装置正确成像(聚焦)到衬底上。
为了验证与光刻过程相关联的重叠和CD误差，由量测设备140来检查图案化的衬底。量测设备的一个常见示例是散射计。散射计通常测量专用量测目标的特性。这些量测目标表示产品特征，除了它们的尺寸通常更大，以便允许精确测量。散射计通过检测与重叠量测目标相关联的衍射图案的不对称性来测量重叠。临界尺寸通过分析与CD量测目标相关联的衍射图来被测量。量测工具的另一示例是基于电子束的检查工具，诸如扫描电子显微镜(SEM)。
在半导体生产设施内，光刻设备100和量测设备140形成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分。光刻簇还包括用于将光敏抗蚀剂施加到衬底W的涂覆设备108、烘烤设备110、用于将曝光图案显影为物理抗蚀剂图案的显影设备112、蚀刻站122、执行蚀刻后退火步骤的设备124以及可能的进一步处理设备126等。量测设备被配置为在显影(112)之后或进一步处理(例如，蚀刻)之后检查衬底。光刻单元内的各种设备由监督控制系统SCS控制，监督控制系统SCS发出控制信号166(由图1中从SCS出来的箭头示出)，以经由光刻设备控制单元LACU106来控制光刻设备以执行方案R。SCS允许操作不同的设备，从而提供最大的产量和产品产率。一个重要的控制机制是将量测设备140(经由SCS)反馈146到各种设备，特别是反馈146到光刻设备100。基于量测反馈特性，校正动作被确定，以改进后续衬底的处理质量。
光刻设备的性能通常通过诸如例如US2012008127A1中描述的高级过程控制(APC)等方法来控制和校正。先进过程控制技术使用施加到衬底的量测目标的测量值。制造执行系统(MES)安排APC测量并将测量结果传送给数据处理单元。数据处理单元将测量数据的特性转换为包括用于光刻设备的指令的方案。该方法在抑制与光刻设备相关联的漂移现象方面非常有效。
APC过程在反馈回路中应用校正。APC校正是批次内的每个衬底(即，晶片)的每个场定义的k参数集。k参数与多项式基函数相关联，多项式基函数将跨每个衬底的场的成像的失真参数化。例如，每个k参数可以描述某个图像失真分量，例如以下中的一项或多项：缩放误差、桶形失真、枕形失真等。
k参数也被用作光刻系统(扫描仪)的输入来校正失真。因此：
Wafer_1(field_1：k1-kn，field_2：k1-kn，etc)，Wafer_2(field_1：kI-kn，field_2：k1-kn，etc),etc。
每个k参数被传送到扫描仪的控制接口并且随后被用于控制/配置扫描仪的相关部分(例如，透镜、晶片台、掩模版台)。
在已知系统中，控制接口仅基于控制参数数据(诸如重叠数据和对准数据)的基于多项式基函数的表示。然而，对于高频率的控制参数数据，这将需要使用(非常)高阶多项式基函数(例如，在整个场上具有大于5的阶数)，导致控制参数数据的基函数表示在没有数据可用的位置出现处较大振荡。通常，该振荡行为被称为“龙格效应”，它禁止使用高阶多项式基函数来表示小空间尺度(高分辨率)上的数据。
已认识到，在这样的情况下使用周期性基函数是有益的。通过使用具有不同周期的周期函数来表示控制参数数据，所有周期小于场的尺寸，从而提供了不易产生龙格效应的高分辨率控制接口。
优选地，周期性基函数与低阶多项式基函数组合来表示控制参数数据，而不是使用越来越高阶的多项式基函数来跟上越来越高分辨率的控制接口要求。
通常，多项式基函数和周期性基函数是与场的尺寸相关联的X和Y坐标的函数。场尺寸通常在X和Y中不同，并且光刻设备的控制特性在两个坐标之间也不同。鉴于后者，所使用的周期性基函数和多项式基函数可以分别具有X坐标、Y坐标的不同周期/频率和多项式阶数。例如，在X中的最大阶数可以是4，并且在Y中的最大阶数可以是5，与周期性基函数周期相关联的周期数可以在X中的2到4和Y中的3和5之间变化。当然，最大和最小多项式阶数和周期/频率的确切配置可以与光刻设备的场尺寸和/或控制特性保持一致。
在图2中给出了本发明的一个实施例的一个示例。得到失真控制参数“disto”数据集；“disto”参数根据x坐标(平行于由光刻设备投影到衬底上的狭缝)进行测量。曲线201演示了使用(与k参数相关联)高阶多项式基函数对“disto”参数的传统表示，显然，测量点之间的振荡行为是可见的。曲线202演示了在使用周期性(正弦)和多项式(低阶)基函数的组合集情况下所获得的“disto”参数的表示。显然，表示202很好地遵循了测量点，同时没有表现出任何振荡行为(龙格效应)。
在实施例中提供了用于表示用于控制光刻设备的控制参数数据的方法，方法包括：获取周期性基函数集，所述周期性基函数集的每个基函数具有不同的频率以及比与衬底的曝光场相关联的尺寸更小的周期，需要跨曝光场控制光刻设备；获取控制参数数据；以及使用周期性基函数集，确定所述控制参数数据的表示。
通过使用具有不同周期和/或频率的周期函数来表示控制参数数据，周期小于场的尺寸提供了不易受到龙格效应的影响的高分辨率控制接口。
在一个实施例中，控制参数数据的表示可以进一步被用于例如通过生成包括因子的控制方案来配置或控制光刻设备，其中周期性基函数和多项式基函数集中的每一者需要与该因子相乘，以便准确地表示控制参数数据。
在一个实施例中，方法还包括获取多项式基函数集，每个多项式基函数具有低于表示控制参数数据所需的阶数，并且还一起使用所述多项式基函数集与所述周期性基函数集来确定控制参数数据的表示。
在一个实施例中，周期性基函数集均基于跨衬底的曝光场定义的正弦函数。
在一个实施例中，多项式基函数集与和k参数相关联的多项式的组合相关联。
在图3中给出了根据本发明的一个实施例的与控制接口相关联的值的矩阵的一个示例。例如，控制参数可以在X或Y方向上重叠；每个控制参数具有其自己的控制接口参数，控制接口参数与其用于表示控制参数数据的对应周期性基函数集和多项式基函数集相关联。图3示出了对于重叠X，多项式基函数集在X坐标中为4阶，并且在Y坐标中为5阶，而周期性基函数在X坐标中每个场的重复频率在2到4个周期之间，并且在Y坐标中每个场的重复频率在2.5到3.5个周期之间。对于重叠Y坐标，与X方向(狭缝方向)相比，根据光刻设备在Y方向(扫描方向)上的不同场尺寸和/或控制特性，选择与其周期性基函数定义有关的另一控制接口参数化。
在一个实施例中，周期性基函数集被定义为曝光场在衬底上的第一(X)和第二(Y)坐标中的二维函数。
在一个实施例中，周期性基函数集包括至少一个第一正弦函数，其在第一坐标中的周期是曝光场在第一坐标中的尺寸的一半，并且其在第二坐标中的周期是曝光场在第二坐标中的尺寸的40％。
在一个实施例中，周期性基函数集包括至少一个第二正弦函数，其在第一坐标中的周期是曝光场在第一坐标中的尺寸的四分之一，并且其在第二坐标中的周期约为曝光场在第二坐标中的尺寸的30％。
在一个实施例中，多项式基函数集在第一坐标中具有最大阶数为4，并且在第二坐标中具有最大阶数为5。
在一个实施例中，与第一坐标相关联的周期性基函数和多项式基函数的组合集f(x)由以下公式来表示：
f(x)＝c0+c1x1+c2x2+c3x3+c4x4-c5sin(2π(1-x))-c6sin(2.5π(1-x))-c7sin(3π(1-x))-c8sin(3.5π(1-x))-c9sin(4π(1-x))，
其中c0-c9是与第一坐标相关联的控制接口参数。第一坐标“x”沿所述第一坐标，跨场的整个尺寸被归一化到[-1，1]的范围。
在一个实施例中，与第二坐标相关联的周期性基函数和多项式基函数的组合集合f(y)由以下公式表示：
f(y)＝c′0+c′1y1+c′2y3+c′3y3+c′4y4+c′5y5-c′6sin(2.5π(1-y))--c′7sin(3π(1-y))-c′8sin(3.5π(1-x))，
其中c′0-c′8是与第二坐标相关联的控制接口参数。第二坐标“y”沿所述第二坐标，跨场的整个尺寸被归一化到[-1，1]的范围。
通常，第一坐标“x”与和由光刻设备执行的扫描的方向垂直的方向相关联，并且第二坐标“y”与扫描方向相关联。
在一个实施例中，提供了器件制造方法，包括：根据任何先前实施例的方法来表示控制参数数据，以及随后使用控制参数数据的所述表示，在图案化衬底的曝光场期间控制光刻设备。
在一个实施例中，提供了计算机程序，计算机程序在由计算系统执行时，使得计算系统执行任何先前实施例的方法。
在一个实施例中，提供了携带指令的计算机可读介质，指令在由计算系统执行时，使得计算系统执行任何先前实施例的方法。
在一个实施例中，提供了光刻设备，光刻设备被配置用于实现任何先前实施例的方法。
本文中使用的术语“辐射”和“射束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或约365nm、355nm、248nm、193nm、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在1-100nm范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。散射计和其它检查设备的实现方式可以使用合适的源在UV和EUV波长下进行，并且本公开不限于使用IR和可见光辐射的系统。
术语“透镜”，在上下文允许的情况下，可以指代各种类型的光学部件中的任一者或组合，包括折射型、反射型、磁性、电磁型和静电型光学部件。反射型部件可以被用于在UV和/或EUV范围内操作的设备中。
本发明的广度和范围不应受到上述任何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 (15)
1.一种用于表示控制参数数据的方法，所述控制参数数据用于在曝光场在衬底上进行扫描曝光期间，控制光刻设备，所述方法包括：
获取周期性基函数集，所述周期性基函数集中的每个基函数具有不同的频率以及比与所述曝光场相关联的尺寸小的周期，需要跨所述曝光场控制所述光刻设备；
获取所述控制参数数据；以及
使用所述周期性基函数集，确定所述控制参数数据的表示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制参数数据的所述表示还被用于配置或控制所述光刻设备。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，还包括：获取多项式基函数集，每个多项式基函数具有比表示所述控制参数数据所需的阶数低的阶数；以及在确定所述控制参数数据的所述表示时，还一起使用所述多项式基函数集与所述周期性基函数集。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述周期性基函数集全部基于跨所述曝光场而定义的正弦函数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述周期性基函数集被定义为所述曝光场在所述衬底上的第一(X)和第二(Y)坐标中的二维函数。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述多项式基函数集与k参数相关联。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述周期性基函数集包括至少一个第一正弦函数，所述第一正弦函数在所述第一坐标中的周期是所述曝光场在所述第一坐标中的尺寸的一半，而在所述第二坐标中的周期是所述曝光场在所述第二坐标中的所述尺寸的40％。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述周期性基函数集包括至少一个第二正弦函数，所述第二正弦函数在所述第一坐标中的周期是所述曝光场在所述第一坐标中的尺寸的四分之一，而在所述第二坐标中的周期是所述曝光场在所述第二坐标中的尺寸的约30％。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述多项式基函数集在所述第一坐标中具有最大阶数4，并且在所述第二坐标中具有最大阶数5。
10.根据权利要求5所述的方法，其中与所述第一坐标相关联的周期性基函数和多项式基函数的组合集合f(x)由以下公式来表示：
f(x)＝c0+c1x1+c2x2+c3x3+c4x4-c5sin(2π(1-x))-c6sin(2.5π(1-x))-c7sin(3π(1-x))-c8sin(3.5π(1-x))-c9sin(4π(1-x))，
其中c0-c9是与所述第一坐标相关联的控制接口参数。
11.根据权利要求5所述的方法，其中与所述第二坐标相关联的周期性基函数和多项式基函数的组合集合f(y)由以下公式来表示：
f(y)＝c′0+c′1y1+c′2y2+c′3y3+c′4y4+c′5y5-c′6sin(2.5π(1-y))--c′7sin(3π(1-y))-c′8sin(3.5π(1-x))
其中c′0-c′8是与所述第二坐标相关联的控制接口参数。
12.一种器件制造方法，所述方法包括：
根据前述权利要求中任一项所述的方法来表示所述控制参数数据；以及
随后使用所述控制参数数据的所述表示，在图案化所述衬底的所述曝光场期间，控制所述光刻设备。
13.一种计算机程序，所述计算机程序在由计算系统执行时，导致所述计算系统执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种携带指令的计算机可读介质，所述指令在由计算系统执行时，导致所述计算系统执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
15.一种被配置为实现根据权利要求1至12中任一项所述的方法的光刻设备。
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