CN117813555A

CN117813555A - 用于对衬底区域上的测量数据进行建模的方法及相关联的设备

Info

Publication number: CN117813555A
Application number: CN202280055184.4A
Authority: CN
Inventors: G·腾哈弗; N·哈维克; J·鲁泽; 陈光羽
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-04-02
Also published as: TW202403458A; KR20240047374A; WO2023016705A1; EP4134745A1

Abstract

披露了一种用于对与在光刻过程中被曝光的衬底相关的衬底区域上的对准数据进行建模的方法。所述方法包括：获得与所述衬底相关的对准数据；并且将所述对准数据分离为在不同衬底之间相对稳定的系统分量和在不同衬底之间相对不稳定的非系统分量。所述系统分量和所述非系统分量被单独地建模，并且基于经建模的系统分量和经建模的非系统分量来确定针对所述衬底的过程校正。

Description

用于对衬底区域上的测量数据进行建模的方法及相关联的设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年8月12日递交的欧洲申请21191008.8的优先权，该欧洲申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。

技术领域

本发明涉及对用于生产例如半导体器件的衬底的处理。

背景技术

光刻设备是构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。目前使用的典型波长为约365nm(i线)、约248nm、约193nm和约13nm。相较于使用例如波长为约193nm的辐射光刻设备，使用波长在4-20nm范围内(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。

低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以表示为CD＝k1×λ/NA，其中，λ是所采用的辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(虽然通常是印制的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，k1是经验分辨率因子。一般而言，k1越小，在衬底上再现类似于电路设计者为了实现特定的电气功能和性能而规划的形状和尺寸的图案就越困难。为了克服这些困难，可以对光刻投影设备和/或设计布局应用复杂的微调步骤。这些步骤包括但不限于数值孔径(NA)的优化、定制的照射方案、使用一个或更多个相移图案形成装置、设计布局的优化，诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC)，或通常定义为分辨率增强技术(RET)的其他方法。另外或替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的一个或更多个严格控制环来改善低k1下的图案的再现。

光刻设备的控制的有效性可以取决于各个衬底的特性。例如，相较于在由光刻设备处理之前由第二处理工具处理的第二衬底，在由光刻设备(或者制造过程的任何其他过程步骤，在本文统被称为制造过程步骤)进行处理之前由第一处理工具处理的第一衬底可以受益于(稍微)不同的控制参数。

在衬底上精确放置图案是减小电路部件和其他可以通过光刻生产的产品尺寸的主要挑战。具体地，准确地测量已铺设的衬底上的特征的挑战是能够足够准确地对准重叠的连续特征层以生产高产量的工作器件的关键步骤。一般而言，在当今的亚微米半导体器件中，所谓的重叠应该在数十纳米范围内实现，在最关键的层中可以达到数纳米范围。

因此，现代光刻设备涉及在目标位置处实际地曝光或以其他方式图案化衬底的步骤之前的大量测量或“映射”操作。所谓的高级对准模型已经并将继续被开发以更准确地建模和校正由处理步骤和/或光刻设备本身引起的晶片“网格”的非线性畸变。然而，并非所有畸变都能在曝光过程中纠正，因此尽可能多地追踪和消除造成此类畸变的原因仍然很重要。

由与标记位置相关的测量数据来表示晶片网格的这些变形。从晶片的测量中获得测量数据。这种测量的示例是在曝光之前使用光刻设备中的对准系统执行的对准标记的对准测量。

将会期望改进这些失真的建模。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种用于对与在光刻过程中被曝光的衬底相关的衬底区域上的对准数据进行建模的方法，所述方法包括：获得与所述衬底相关的对准数据；将所述对准数据分离为在不同衬底之间相对稳定的系统分量和在不同衬底之间相对不稳定的非系统分量；单独地对所述系统分量和所述非系统分量进行建模；和基于经建模的系统分量和经建模的非系统分量确定针对所述衬底的过程校正。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于对与在光刻过程中被曝光的衬底相关的衬底区域上的对准数据进行建模的方法，所述方法包括：获得与所述衬底相关的对准数据；确定所述对准数据的系统分量，所述系统分量在不同衬底之间是相对稳定的；以及对所述系统分量进行单独地建模。

在本发明的另一方面中，提供了一种计算机程序、以及相关联的处理设备和光刻设备，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当在合适的设备上运行时能够操作以执行第一方面所述的方法。

附图说明

现在将仅通过示例的方式并参考随附的示意图来描述本发明的实施例，附图中：

图1描绘了光刻设备的示意性概略图；

图2描绘了光刻单元的示意图；

图3示意性地示出了图1和图2的光刻设备和光刻单元与形成用于例如半导体器件的制造设施的一个或更多个其他设备一起的使用，该设施实施根据本发明的实施例的控制策略；

图4是描述根据第一实施例的用于实施对准反馈的方法的流程图；

图5是描述根据第二实施例的用于实施对准反馈的方法的流程图；和

图6是描述根据本发明的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；支撑件(例如，掩模台)T，其被构造为支撑图案形成装置(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精确地定位图案形成装置MA；一个或更多个衬底支撑件(例如，晶片台)WTa和WTb，其被构造为保持衬底(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准确地定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，其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，包括一个或更多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL例如经由束传递系统BD接收来自辐射源SO的辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学部件，或其任意组合，用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案形成装置MA的平面处的横截面中具有期望的空间及角度强度分布。

本文中使用的术语“投影系统”PS应该广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、折射反射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或其任意组合，视适合于所使用的曝光辐射和/或其他因素(例如使用浸没液体或使用真空)而定。本文中对术语“投影透镜”的任何使用都可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以是如下类型：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，以填充投影系统PS和衬底W之间的空间——这也被称为浸没式光刻。在美国专利No.6,952,253中给出了关于浸没技术的更多信息，该美国专利通过引用的方式并入本文中。

该示例中的光刻设备LA是所谓的双台类型，其具有两个衬底台WTa和WTb以及两个站——曝光站和测量站——衬底台可以在这两个站之间移动。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站EXP处被曝光时，另一个衬底可以在例如测量站MEA处或在另一个位置(未示出)处被装载到另一个衬底台上或者可以在测量站MEA处被处理。具有衬底的衬底台可以位于测量站MEA处，使得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LS映射衬底的表面高度和/或使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。由于创建标记时的不精确性以及由于在整个处理过程中发生的衬底变形，该组标记可能除了平移和旋转之外还经历了更复杂的变换。因此，除了测量衬底的位置和取向之外，如果设备LA要以高精度在正确的位置处印制产品特征，则对准传感器实际上可以详细地测量跨衬底区域的许多标记的位置。因此，对准标记的测量可能是耗时的，并且提供两个衬底台使得设备的生产量能够显著增加。如果当衬底台位于测量站以及曝光站时位置传感器IF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在两个站处跟踪衬底台的位置。本发明的实施例可以应用于仅具有一个衬底台或者具有多于两个衬底台的设备。

除了具有一个或更多个衬底支撑件之外，光刻设备LA还可以包括测量台(未示出)。测量台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的属性或者辐射束B的属性。测量台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或者提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量台可以在投影系统PS下方移动。

辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且由图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置、线性编码器或电容式传感器)，可以精确地移动衬底台WTa/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，第一定位器PM和另一个位置传感器(其未在图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的路径精确地定位图案形成装置MA。一般而言，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)和短行程模块(精定位)来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WTa/WTb的移动。在步进器(与扫描器相对)的情况下，支撑结构MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管如图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中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案形成装置MA上设置多于一个管芯的情况下，图案形成装置对准标记可以位于管芯之间。

该设备还包括光刻设备控制单元LACU，该控制单元LACU控制光刻设备的各种致动器和传感器(诸如所描述的那些)的所有移动和测量。控制单元LACU还包括信号处理和数据处理能力，以实施与装置的操作相关的期望的计算。实际上，控制单元LACU会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。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。分立的单元甚至可以处理粗略致动器和精细致动器，或不同的轴。另一个单元可能专用于读取位置传感器IF。设备的总体控制可以由中央处理单元控制，该中央处理单元与这些子系统处理单元、与操作员以及与光刻制造过程中涉及的其他设备通信。

如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，光刻单元LC有时也被称为光刻元或(光刻)簇，其通常还包括用于在衬底W上执行曝光前和曝光后处理的设备。传统上，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的一个或更多个旋涂机SC、用于显影经曝光的抗蚀剂的一个或更多个显影器DE、一个或更多个激冷板CH以及一个或更多个烘烤板BK，例如用于调节衬底W的温度，例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂。衬底处置器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同的处理设备之间移动它们，并且将衬底W传送到光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中的这些装置经常被统称为轨道或涂覆显影系统，通常处于轨道控制单元或涂覆显影系统控制单元TCU的控制下，该轨道控制单元或涂覆显影系统控制单元TCU本身由管理控制系统SCS进行控制，该管理控制系统还例如经由光刻控制单元LACU控制光刻设备LA。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此目的，一个或更多个检查工具(未示出)可以被包括在光刻元LC中。如果检测到错误，则例如可以对后续衬底的曝光或对将在衬底W上执行的其他处理步骤进行调整，特别是如果在相同批次或批量的其他衬底W仍待曝光或处理之前进行检查。

也可以被称为量测设备或量测工具的检查设备MET用于确定衬底W的一个或更多个属性，并且具体地，不同衬底W的一个或更多个属性如何变化，或者与同一衬底W的不同层相关联的一个或更多个属性如何因层而异。检查设备可以被构造为识别衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻单元LC的一部分，或者可以集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像(曝光之后抗蚀剂层中的图像)上、或半潜像(曝光后烘烤步骤之后抗蚀剂层中的图像)上、或经显影的抗蚀剂图像(其中，抗蚀剂的经曝光或未曝光部分已被去除)上，或者甚至在蚀刻图像(在诸如蚀刻的图案转移步骤之后)上的一个或更多个属性。

图3示出了在例如半导体产品的工业制造设施的背景下的光刻设备LA和光刻元LC。在光刻设备(或简被称为“光刻工具”200)内，测量站MEA被示出在“202”处，并且曝光站EXP被示出在“204”处。控制单元LACU被示出在“206”处。如已经描述的，光刻工具200形成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分，其还包括涂覆设备SC 208，用于将光敏抗蚀剂和/或一种或更多种其他涂层施加到衬底W上，以通过设备200形成图案。在设备200的输出侧，提供烘烤设备BK 210和显影设备DE 212，用于将经曝光的图案显影成物理抗蚀剂图案。为了清楚起见，图3中所示的其他部件被省略。

一旦图案已被施加和显影，经图案化的衬底220就被转移到其他处理设备，诸如在222、224、226处示出的。通过典型制造设施中的各种设备来实施多种处理步骤。为了举例，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。在另外的设备226等中，应用另外的物理和/或化学处理步骤。制造真实的器件可能需要多种类型的操作，例如材料的沉积、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可以表示在一个或更多个设备中执行的一系列不同的处理步骤。

所描述的包括一系列图案形成过程步骤的半导体制造过程只是可以应用本文所公开的技术的工业过程的一个示例。半导体制造过程包括一系列图案形成步骤。每个图案形成过程步骤包括图案形成操作，例如光刻图案形成操作，以及许多其他化学和/或物理操作。

半导体器件的制造涉及多次重复此类处理，以在衬底上逐层构建具有适当材料和图案的器件结构。例如，现代器件制造过程可以包括40或50个单独的图案形成步骤。因此，到达光刻簇处的衬底230可以是新准备的衬底，或者它们可以是先前已经在该簇232中或完全在另一个设备中处理过的衬底。类似地，根据所需的处理，离开设备226的衬底可以返回以用于同一光刻簇中的后续图案形成操作(诸如衬底232)，它们可以被指定用于不同簇中的图案形成操作(诸如衬底234)，或者它们可以是待送去切割和包装的成品(诸如衬底234)。

产品结构的每一层通常涉及一组不同的过程步骤，并且每一层所使用的设备的类型可能完全不同。此外，即使设备所应用的处理步骤名义上是相同的，在大型设施中，也可能存在并行工作的数个假定相同的机器以在不同的衬底上执行处理。这些机器之间的设定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。即使对于每层而言相对公共的步骤，诸如蚀刻(设备222)，也可以通过名义上相同但并行工作以使产量最大化的多个蚀刻设备来实施。也可以在较大设备内的不同室中执行并行处理。此外，在实践中，根据待蚀刻材料的细节以及诸如各向异性蚀刻的特殊要求，不同的层经常涉及不同的蚀刻过程，例如化学蚀刻、等离子体蚀刻等。

先前和/或后续过程可以在其他光刻设备中执行，甚至可以在不同类型的光刻设备中执行。例如，在器件制造过程中在例如分辨率和/或重叠方面要求非常高的一个或更多个层可以在比要求较低的一个或更多个其他层更先进的光刻工具中执行。因此，一个或更多个层可以在浸没式光刻工具中曝光，而一个或更多个其他层在“干”工具中曝光。一个或更多个层可以在以DUV波长工作的工具中曝光，而一个或更多个其他层则使用EUV波长辐射进行曝光。

图3中还示出了量测设备(MET)240，量测设备240被设置用于在制造过程中的期望阶段对产品的参数进行测量。现代光刻制造设施中的量测站的常见示例是散射仪，例如角分辨散射仪或光谱散射仪，并且它可以用于在设备220中蚀刻之前在220处测量经显影的衬底的一个或更多个属性。通过使用量测设备240，可以确定性能参数数据PDAT 252。根据该性能参数数据PDAT 252，可以进一步确定诸如重叠或临界尺寸(CD)之类的性能参数不满足经显影的抗蚀剂中的特定精度要求。在蚀刻步骤之前，存在剥离经显影的抗蚀剂并且通过光刻簇再处理一个或更多个衬底220的机会。此外，来自量测设备240的量测结果可以用于通过随着时间的推移进行微小的调整来维持光刻簇中的图案形成操作的准确性能，从而减少或最小化制造不合格产品并且需要返工的风险。当然，量测设备240和/或一种或更多种其他量测设备(未示出)可以用于测量经处理的衬底232、234和/或传入衬底230的一个或更多个属性。

通常，光刻设备LA中的图案形成处理是处理中最重要的步骤之一，其涉及衬底W上的结构的高精度的尺寸确定和放置。为了帮助确保这种高精度，可以在控制环境中组合三个系统，如图3示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻工具200，该光刻工具200(虚拟地)连接到量测设备240(第二系统)和计算机系统CL 250(第三系统)。这种环境的期望是优化或改进这三个系统之间的协作，以增强整体所谓的“过程窗口”并且提供一个或更多个严格控制回路以帮助确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口限定多个过程参数(例如，从剂量、聚焦、重叠等中选择的两个或更多个)的值的范围——在该范围内，特定的制造过程产生所限定的结果(例如，功能性半导体器件)——通常是允许光刻过程或图案形成过程中的过程参数的值变化同时产生适当结构的范围(例如，根据可接受的CD范围(例如标称CD的±10％)来指定)。

计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的一部分)来预测要使用哪一种或更多种分辨率增强技术并且执行计算光刻模拟和计算以确定哪些图案形成装置布局和光刻设备设定实现最大的总体过程图案形成过程的窗口(如图3中由第一刻度盘SC1中的双箭头描绘的)。通常，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案形成可能性。计算机系统CL还可以用于检测光刻设备LA当前在处理窗口内的何处操作(例如，使用来自量测工具MET的输入)以预测是否由于例如次优处理(如图所示)而可能存在缺陷(如图3中由第二刻度盘SC2中指向“0”的箭头描绘的)。

量测工具MET可以向计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如在光刻设备LA的校准状态中(如图3中由第三刻度盘SC3中的多个箭头描绘的)。

计算机系统250可以基于以下各项的组合来实现对过程的控制：(i)“预处理量测数据”(例如，包括扫描器量测数据LADAT 254和外部预处理量测ExDAT 260)和(ii)性能数据或“后处理数据”PDAT 252，其中“预处理量测数据”在衬底在给定处理步骤(例如，光刻步骤)中被处理之前与衬底相关联，该“后处理数据”PDAT 252在衬底被处理之后与衬底相关联。

第一组预处理量测数据LADAT 254(在本文中被称为扫描器量测数据，因为它是由光刻设备LA 200或扫描器生成的数据)可以包括由光刻设备LA 200使用测量站202中的对准传感器传统地获得的对准数据AS。替代地，或者除了对准数据之外，扫描器量测数据LADAT 254可以包括使用水平传感器LS获得的高度数据和/或来自对准传感器AS等的“晶片质量”信号。这样，扫描器量测数据LADAT 254可以包括衬底的对准网格以及与衬底变形(平坦度)相关的数据。例如，可以由双台光刻设备LA 200的测量站MEA 202(例如，因为这通常包括对准传感器和调平传感器)在曝光之前生成扫描器量测数据LADAT 254，从而能够同时进行测量和曝光操作。这种双台光刻设备是众所周知的。

越来越多地使用(例如独立的)外部预曝光量测工具ExM 270在光刻设备上曝光之前进行测量。这种外部预曝光量测工具ExM270不同于双级光刻设备LA 200的测量站MEA202。在轨道内执行的任何预曝光测量也被认为是外部测量。为了将曝光生产量保持在足够的水平，由测量站MEA 202测量的扫描器量测数据LADAT(例如，对准网格和衬底变形网格)基于如所期望的一组稀疏测量。这通常意味着这样的测量站无法收集足够的测量数据以用于更高阶的校正，特别是超过三阶的校正。除此之外，使用不透明硬掩模可能导致难以精确测量对准的晶片网格。

外部预曝光量测工具ExM 270可以在曝光之前对每个衬底进行更密集的测量。这些预曝光量测工具ExM 270中的一些可以以等于或快于扫描器的生产量来测量和/或预测晶片网格变形，并且测量密度远高于使用对准传感器和水平传感器所能达到的测量密度，即使当这些传感器被包括在分立的测量站MEA 202内时。预曝光量测工具包括例如衬底形状检查工具和/或独立的对准站。

虽然图3示出了针对性能数据PDAT、扫描器量测数据LADAT和外部预曝光数据ExDAT中的每一个的分立的存储器252、254、260，但是将明白的是，这些不同类型的数据可以存储在一个公共存储单元中，或者可以分布在大量存储单元上，当需要时可以从这些存储单元中检索特定的数据项。

为了表示晶片上和/或区域上的对准测量，使用对准模型。对准模型的第一个目的是提供一种用于内插和/或外推整个晶片上的可用测量数据的机制，使得可以在每个曝光场上创建曝光网格。测量数据将是稀疏的，这是因为从重叠的角度来看，测量尽可能多的测量区域是不切实际的：时间和生产量开销会过高。对准模型的第二个目的是提供噪声抑制。这可以通过使用比测量更少的模型参数或通过使用正则化来实现。

虽然标准模型可能使用少于10个参数，但是高级对准模型通常使用超过15个参数或超过30个参数。高级模型的示例是高阶晶片对准(HOWA)模型和基于径向基函数(RBF)的对准模型。HOWA是一种基于二阶和更高阶多项式函数的已公布的技术。在US2012218533A1中描述了RBF建模，该文献通过引用的方式并入本文中。可以设计这些高级模型的不同版本和扩展。高级模型生成晶片网格的复杂描述，并在目标层曝光期间进行校正。RBF和最新版本的HOWA提供基于数十个参数的特别复杂的描述。这意味着需要进行多次测量才能获得具有足够精度的晶片网格。

RBF建模是一种外推/内插建模技术，能够比多项式模型更好地捕获局部晶片变形。在US2012218533A1中详细描述的RBF模型类型被称为薄板样条模型。该模型是函数最小化样条，其中，被最小化的函数包括依赖于模型的二阶导数的密度函数的积分。

当前的晶片对准策略提供了基于针对每个晶片在先前曝光中所印制的对准标记上执行的对准传感器测量(对准数据)的前馈晶片网格校正。晶片对准的主要目标是最小化与先前层的重叠。

通常，可以对每个批次的经曝光产品晶片的(相对较小的)子集执行重叠测量(曝光后量测)，以便确定针对未来晶片的校正。这些是除了晶片对准校正之外而确定的校正，并且校正了由晶片对准所确定的晶片网格校正的(移动)平均误差。这可以被称为产品上重叠控制。

除了晶片对准和产品上重叠控制之外，还可以使用另一种校正策略，包括频繁地更新的机器重叠校准(稳定性监测应用)；例如，通常每隔几天。这样的稳定性监测应用可以提供针对所述对准测量和曝光网格两者的校正。与产品上重叠控制相比，稳定性监测基于对校准晶片的测量。

晶片对准并不完美。例如，它会遭受系统测量误差的影响，这些误差在单个晶片上的对准标记之间有所不同，但在晶片之间基本上是相同的。此外，晶片对准可能受到模型内插和/或外推误差的影响，这会错误地将(部分系统的)对准晶片网格从对准测量的稀疏集转换为完整的晶片校正即全晶片校正。

所述晶片对准误差的系统分量可以通过产品上重叠控制来校正，只要所述对准“选配方案”恒定即可，其中，所述对准选配方案描述了所有对准测量和模型参数的组合，诸如尤其是：(多种)测量波长/偏振、测量布局/采样方案、所使用的对准模型。更具体地，由于晶片之间的系统分量没有显著地变化，则它本质上限定了系统晶片网格误差。此系统晶片网格误差可以从经曝光的晶片测得(例如，经由离线重叠量测)并且在后续晶片中进行校正。

然而，对于已知的晶片对准架构，如果所述对准选配方案变化并且不稳定，则这种类型的校正是不可能的。系统晶片对准误差取决于所述选配方案，因此如果此选配方案与被用于确定产品上重叠控制校正的选配方案不同，则所确定的校正将不正确。此外，所述系统晶片网格误差与产品相关。标记变形和晶片网格内插和外推误差受到处理步骤的影响。这些影响意味着机器重叠控制(稳定性监测)无法立即校正这些错误或误差。

这样做的一个后果是：在利用产品上重叠量测来控制的过程中，倾向于避免改变对准选配方案。由这种选配方案变化导致的系统晶片网格误差的变化导致了有时被称为过程中晶片(WIP)重叠惩罚或重叠损失。即使当改变选配方案将会有益于减少产品上重叠变化时，也观察到这种不愿意改变选配方案的情况。

可归因于改变对准模型的WIP影响取决于更改本身以及取决于平均对准特征标识。作为具体示例，可能期望从经正则化(例如RBF)对准模型改变为非正则化(或不同地正则化的，例如RBF)对准模型(或反之亦然)。用于改变正则化的动机可能是例如光刻或其他处理装备的变化或漂移，从而导致不同性质的晶片扭曲。

保持所述选配方案不变的具体示例是已知的不愿意切换晶片对准模型映射(WAMM)，这是一种基于产品上重叠和对准数据的训练方法，它表现为改善产品上重叠变化。在美国专利US10331040B2中描述了WAMM，该美国专利由此通过引用的方式而被合并入本文中。所述方法需要大量的训练晶片(通常超过100个)才能正常工作，而这些晶片在生产开始时可能是不可用的(或不期望使用的)。然而，在生产已开始后切换为WAMM(例如，一旦已从足够数量的晶片收集了数据)或者在一段时间后更新WAMM以适应不断变化的过程会导致WIP重叠惩罚即损失，且因此通常被避免。

出于同样的原因，当前架构经常不期望实施自适应晶片对准颜色选配方案和建模，即，基于来自同一晶片的测量在逐个晶片的基础上改变颜色选配方案/模型。此类变化的系统晶片网格误差传播无法利用产品上重叠控制来被校正。然而，改变晶片对准颜色选配方案和每个晶片的模型也有益处。可以针对每个晶片选择颜色选配方案，以更好地抑制由于各个晶片上的对准标记变形而导致的误差，或者可以对每个晶片优化所述建模，以更好地适应各个晶片的晶片网格变形。这种自适应策略的动机可能是由于不同晶片上存在不同程度的晶片网格扭曲。当晶片遭受比典型情况更大的晶片网格变形或畸变时，对晶片进行更少的规整以更好地跟踪变形或畸变可能是有益的。动态地变化的对准模型的重叠惩罚或重叠损失类似于已经描述的WIP重叠惩罚或WIP重叠损失(即，当仅进行一次更改时)。

当前已知的晶片对准架构还存在与测量无效相关的缺点(要么在残余离群值即异常值去除中，或者通过辅助测量KPI)。当测量无效并且从数据中被去除时，模型所拟合的布局会由于它的去除而被有效地改变。由于系统晶片网格误差传播的变化，这会导致惩罚或损失(penalty)。

最后，异常值检测通常基于晶片对准建模残差，其中包含针对每个晶片都相同的重要系统分量。这种系统分量使得残差的分布比其不存在时更广泛。这使得检测异常值比其不存在的情况更加困难。

为了解决所提出的问题，建议引入晶片对准反馈回路，所述晶片对准反馈回路计算了历史的产品上对准数据的系统分量，并且将此系统分量反馈到同一类型的新晶片(曝光选配方案和对准布局)，以便将所述对准数据的所述系统分量与所述对准数据中的变化的或非系统分量分离开。然后，可以利用稳定的对准选配方案对所述系统分量进行监测和建模；例如，稳定的布局(例如，没有异常值去除)、颜色/偏振和建模选配方案，使得所述系统晶片网格误差被维持稳定并且可以利用产品上重叠控制来被校正。在适当或有益的情况下，可以将非系统分量与系统分量区别对待。具体地，当认为有益时，针对所述非系统分量的对准选配方案可以在运行时被改变，而不会产生WIP影响；例如：通过使用简化的布局，例如，去除异常值或由于其他原因改变布局、使用不同的模型和/或使用不同的颜色/偏振选配方案。

准备模型可以被用于准备所述对准数据。所述准备模型可以被参数化，使得当被拟合到所述对准数据时，它描述了被拟合的所述对准数据的变化分量的大部分。然后，可以从所述对准数据去除此拟合模型，并且可以计算剩余准备模型残差的移动平均值。然后，可以从后续批次的对准数据中减去准备模型残差(例如，包括所述对准数据的经估计系统分量)的此移动平均值，使得仅保留变化的分量。

这种变化的分量可以被正常建模(使用任何合适的对准模型)，益处是可以在(批次之间)运行或(晶片之间)批次期间灵活地更改对准选配方案，而不会产生WIP惩罚或WIP损失。虽然所述移动平均值(即，系统分量)也可以被建模为正常，但具有稳定的对准选配方案(即，相同的标记布局、对准模型和颜色/偏振选配方案)。可以针对每个对准标记来计算和校正所述移动平均值。可以针对以下各项中的一项或更多项额外地计算和校正所述移动平均值：测量辐射颜色、测量辐射偏振、衍射阶、方向、卡盘、曝光选配方案和测量布局。来自对系统分量和变化分量进行建模的模型系数可以一起被用于确定对准校正(例如，每次曝光的校正)。

在本公开的场景中，改变对准选配方案可以包括以下各项中的一项或更多项的改变：布局(例如，以使用经简化的布局)、模型、正则化、颜色和/或偏振和/或衍射阶选配方案、拟合权重(模型拟合可以可选地是经加权拟合，并且拟合权重可以是被赋予至模型拟合中的相应测量的权重)。

所述准备模型可以是比被用于主要建模步骤的模型更简单的模型。例如，它的阶数可能低于被用于主要建模步骤的模型(如果这些步骤使用更高阶的对准模型，这是可选的)。例如，所述准备模型可以是线性模型，诸如4参数模型(例如，平移(x和y)、旋转和晶片放大倍率)。当然，可以使用其他模型，例如标准线性6参数模型。例如，前述4参数模型可能足以捕获所述对准数据中的通常归因于晶片负载的大部分变化分量，因为正是这些参数通常表现出晶片之间的最大变化(例如，在微米量级上)。

可以在光刻设备/扫描器中的内部控制应用内或者在例如脱离工具的计算服务器中的外部控制应用内实施此晶片对准反馈策略。这样的外部控制应用和工具外计算服务器可能已经存在并且被使用，例如，用于以下各项中的一项或更多项：扫描器选配方案优化、具有精确特征标识估计的高级套刻过程控制和经优化的扫描器校正(例如，基于重叠量测的前馈和/或反馈校正，以改善产品上重叠性能)。

图4是描述基于内部控制应用的反馈对准建模方法的流程图。移动平均数据库MAD基于曝光选配方案x REC x和对准数据AD来确定并且跟踪移动平均值。更具体地，在先前的批次中(例如，直到批次n-1，其中，批次n是当前批次)，已经使用准备模型对所述对准数据进行建模，并且从所述对准数据中去除了经拟合的准备模型——PM。然后，使用所得到的残差(即，去除了经拟合的准备模型的所述对准数据)来更新这些准备模型残差的移动平均UPD MA。

对于批次n，获得所述对准数据AD n。从所述对准数据AD n中减去准备模型残差/系统分量MA n-1的移动平均值即-MA，从而留下所述对准数据的变化的或非系统分量ADVAR。然后，这可以经历(可选的)异常值去除步骤OR，以提供没有异常值AD VAR’的经处理的非系统分量。然后，使用合适的对准模型对这种非系统分量AD VAR或AD VAR’进行建模MODVAR。此对准模型可以根据需要而改变，例如，通过实施WAMM、不同的颜色/偏振选配方案、不同的建模策略，等等。在步骤-MA中被去除的所述移动平均MA n-1(包括所述对准数据的所述系统分量)即为MOD AV本身使用合适的对准模型进行建模，所述模型在整个运行过程中维持稳定。然后，一起使用来自此建模步骤MOD AV的模型系数AV COEF、和来自非系统建模步骤的模型系数VAR COEF来确定对准校正COR。

此外，如与先前的批次一样，也使用准备模型来建模所述对准数据AD n，并且从所述对准数据中去除所拟合的准备模型——PM，所得到的残差被用于更新这些准备模型残差的移动平均UPD MA。

如此，每个步骤均可以在此实施例中的扫描器内被实施。控制应用提供具有相同选配方案的先前批次的准备模型晶片对准残差的移动平均值。在执行异常值去除和晶片对准建模之前，从晶片对准测量中减去所述移动平均值，后者即晶片对准建模可能利用动态的或改变的晶片对准模型或颜色选配方案。在单独的路径上，根据测量进行校正的移动平均值自身也利用稳定的模型、布局和颜色选配方案而被建模。最后，评估两组模型系数以供进行每次曝光的校正。在每一批之后，该批次的晶片对准数据被用于更新所使用的选配方案的移动平均值，然后将其用于下一批次。

图5是描述基于使用在扫描器LA外部的外部控制应用EX CA的反馈对准建模方法的流程图。基本步骤与图4相同，并且将不再赘述或解释。此实施例中的差别在于，所述移动平均值被计算并且被存储在离线外部控制应用EX CA上，例如存储在外部服务器上。与当被用于当前应用时存在于这样的外部控制服务器上的接口相比，这需要扫描器LA和运行所述应用EX CA的外部服务器之间的附加接口IF2。接口IF1和IF3是现有接口。

在所有实施例中，加权平均值可以包括例如指数加权移动平均值(EWMA)。作为具体示例，EMWA可以根据下式计算：

MA_N＝（1-λ）MA_N-1+λA_N

其中，MA_N是直到N批次的移动平均值，A_N是N批次的平均值，并且λ是常数参数(权重)。

这种构思的优点在于，产品上重叠校正仍然可以被应用于系统分量，而针对非系统分量的对准建模和对准选配方案选择则具有更大的灵活性，而不会降低产品上重叠校正的有效性。

对于异常值去除的具体示例，优点是双重的。第一个优点是防止系统晶片网格误差传播的变化，该变化会导致存在无效测量的晶片上的重叠惩罚即重叠损失。这种重叠惩罚或重叠损失取决于所述对准测量的平均特征标识以及哪些标记被去除。第二个优点是残差分布宽度的减少，这改善了异常值检测。通常通过使高于绝对或相对阈值的测量无效来对所述晶片对准模型的残差执行异常值去除。因此，如果所述对准残差较低，则更容易区分异常值和常规测量值。可以预期，通过去除系统分量，对准残差的标准差可以降低15-80％(典型值～45％)，这意味着异常值去除更加敏感。

在上文中，对准数据可以包括例如每个测量点(每个对准标记)的位置值和/或模型拟合系数。此外，在本公开的情境中设想了其他(除了位置之外)晶片对准测量的反馈，例如诸如检测信号强度、衍射阶强度，等等。

在实施例中，可以确定移动变化性能指标或移动变化关键性能指标(KPI)。可以针对每个对准标记来确定这样的移动变化KPI可以另外针对以下各项中的一项或更多项来确定移动变化KPI：测量辐射颜色、测量辐射偏振、衍射阶、方向、卡盘、曝光选配方案和测量布局。这种移动变化KPI可以采用例如以下形式：

其中，res_var,i,t+1是已针对(测量位置i和序列号t+1的)所述移动平均值进行校正的所述对准测量的对准模型(针对变化分量)的残差，并且α是常数参数(权重)。

这种移动变化KPI可以被用于确定未来的校正，例如异常值去除或经加权拟合。例如，可以执行异常值去除，其中，通过将残差的量值abs(res_var,i)与n*σ_i(其中，i指测量位置并且n是设定)进行比较来确定所述异常值。如果abs(res_var,i,t+1)>n*σ_i,t，则测量结果可能无效。

替代地或另外，可以执行异常值去除，其中，在所述晶片上或在所述晶片的有限区域上确定经缩放残差的变化指标或变化KPIσ_s(例如标准偏差)。这些经缩放残差sres_i可以采用以下形式：

sres_i,t+1＝res_var,i,t+1/σ_i,t

如此，在已确定了经缩放残差sres_i之后，可以确定所述晶片(或所述晶片的有限区域)上的所有sres_i的标准偏差σ_s。然后，可以将经缩放残差sres_i,t+1与n*σ_s进行比较以确定测量结果是无效的。如果abs(sres_i,t+1)>n*σ_s，则测量结果可能是无效的。

替代地，移动变化KPI和/或经缩放残差可以被用于确定每个测量i的拟合权重，随后这些拟合权重被用于数据的加权模型拟合。

在实施例中，可以包括鲁棒性防御机制即稳健性防御机制以便防止反馈回路损坏。第一个这样的机制可以是手动机制，该手动机制可以包括在曝光设定中合并入否决或重新启动设定(例如，这样的否决可以阻止晶片对准反馈的应用或者重新启动可以触发重新启动所述反馈回路)。例如，当具有不同特征标识的特殊批次被曝光时，可以实施否决。如果已发生了可能导致永久性特征标识变化的重大过程变化(例如，晶片处理的变化或扫描器中的硬件更换)，则可以实施重新启动。替代地或组合地，所述鲁棒性防御机制即稳健性防御机制可以是自动机制。例如，当x个准备模型残差pmres_i在例如正如由所设定的范围之外时，这样的机制可以阻止反馈校正建模的执行。

高级过程校正或控制(APC)通常被用于控制光刻过程。有时，单个扫描器上的不同场景被组合，其中，场景可以是例如底层扫描器、处理工具或处理室、或掩模版。这些场景可能给出不同的晶片特征标识，从而使历史信息方法不一致。图6是描述基于使用重叠反馈信息(APC Cor)的反馈对准建模方法的流程图，该方法可以被提供给光刻设备以取出用于确定异常值的所述晶片对准模型残差中的“场景到场景”信息。通过向所述模型提供所述重叠反馈信息，可能引入第二层曝光效应和“套刻到对准”标记差异，这些差异需要从模型残差分布中被去除以使其再次干净。也就是说，可以使用产品上重叠反馈或前馈信息来进一步清理经对准的位置偏差测量结果。

如图所示，可以利用一个步骤来更新所述对准建模方法，以便考虑APC校正。也就是说，从批次n的对准数据AD n中减去所述APC校正(重叠反馈信息)。所述建模方法包括至少类似于以上所描述的建模方法的一个或更多个步骤的连续步骤。为了清楚起见，准备模型和经拟合的准备模型从所述对准数据–PM中被去除(并且针对重叠反馈(APC)而被校正)，且所得到的残差被用于更新这些准备模型残差的(经APC校正的)移动平均UPD MA。

可以通过被布置在光刻设备中或被连接到光刻设备的量测系统和/或通过外部量测设备来获得重叠反馈信息。可以经由数据载体提供所述重叠反馈信息。

在上文中，晶片对准残差的历史数据可以被用于确定是否要去除或保留异常值。可以根据历史数据对分布进行建模，这可以被用于估计任意数据点是否以及如何拟合历史分布。进行统计测试可能有益于确定去除可疑的异常值测量结果是否会使所述数据集或多或少与已知的群体相似。如果去除可疑的异常值会增加(属于群体的)可能性，则应该去除所述异常值。否则，应该保留可疑的异常值以用于晶片对准建模。

在示例中，假设：对于晶片的群体，所述测量数据在群体平均值周围变化。换句话说，数据集可以被建模为多变量正态分布即多元正态分布N(μ,Σ)，其中，μ是平均特征标识。

在更复杂的情况下，由多变量正态分布或多元正态分布ΣwiN(μi,Σi)的混合来形成所述测量数据。对于不同过程室将会给出不同贡献的情况，这可能是现实的模型。另外，可以通过高斯受限玻尔兹曼机或其他指标来描述分布，例如也可以使用多变量正态分布即多元正态分布的最简单情况的Z分数(即，Mahalanobis距离)。本领域技术人员将明白，本发明不限于上面所列举的分布。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC的制造中的使用，但是应该理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括制造集成光学系统、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。在这方面，根据所制造的产品的类型，经处理的“衬底”可以是半导体晶片，或者它们可以是其他衬底。

尽管在本文中可以在光刻设备的背景下具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用在其他设备中。本发明的实施例可以形成图案形成装置检查设备、量测设备、或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这样的光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

在本文件中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的辐射，包括紫外辐射(例如，波长为365、248、193、157或126nm)和EUV(极紫外辐射，例如，具有在约5-100nm范围内的波长)。

文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指的是通用图案形成装置，它可以用于赋予入射辐射束以经图案化的横截面，该横截面对应于将在衬底的目标部分中创建的图案。也可以在本文中使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射型或反射型、二元型、相移型、混合型等)之外，其他此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的背景下的使用，但是将明白的是，在背景允许的情况下，本发明不限于光学光刻并且可以用在其他应用中。例如压印光刻。

如本文中使用的术语“优化”和“最优化”是指或意指调整设备(例如，光刻设备)、过程等，使得结果和/或过程具有更期望的特性，诸如设计图案在衬底上的投影的更高精确度、更大的过程窗口等。因此，本文中使用的术语“优化”和“最优化”是指或意指识别一个或更多个参数的一个或更多个值的过程——与那些一个或更多个参数的一个或更多个值的初始集合相比，这些参数提供了至少一个相关指标的改进，例如局部最优。应该相应地解释“最优”和其他相关术语。在实施例中，可以迭代地应用优化步骤以提供一个或更多个指标的进一步改进。

可以以任何方便的形式来实施本发明的各方面。例如，实施例可以通过一个或更多个适当的计算机程序来实施，该计算机程序可以承载在适当的载体介质上，该载体介质可以是有形载体介质(例如磁盘)或无形载体介质(例如通信信号)。本发明的实施例可以使用合适的设备来实施，该设备可以具体地采取运行计算机程序的可编程计算机的形式，该计算机程序被布置为实施本文中描述的方法。

在框图中，虽然所示的部件被描绘为离散的功能块，但是实施例不限于其中如图所示地组织本文中描述的功能的系统。每个部件提供的功能可以由与当前描述的组织不同的软件或硬件模块来提供，例如，这样的软件或硬件可以混合、结合、复制、分解、分布(例如，在数据中心内)或地理上)，或以其他方式组织。可以由执行存储在有形、非暂时性、机器可读介质上的代码的一台或多台计算机的一个或更多个处理器来提供本文中描述的功能。在一些情况下，第三方内容传送网络可以托管通过网络传送的一些或全部信息，在这种情况下，在据说提供或以其他方式提供信息(例如，内容)的范围内，可以通过发送来提供信息从内容交付网络检索该信息的指令。

除非另外具体说明，如从讨论中显而易见的，应当明白的是，贯穿本说明书的讨论使用诸如“处理”、“计算”、“计算”、“确定”等术语指的是特定设备(诸如专用计算机或类似的专用电子处理/计算设备)的动作或过程。

读者应该明白的是，本申请描述了多项发明。不是将这些发明分成多个单独的专利申请，而是已经将这些发明分组到单个文档中，因为它们的相关主题有助于节省申请过程。然而，不应将这些发明的独特优点和方面混为一谈。在一些情况下，虽然实施例解决了本文中指出的所有缺陷，但是应该理解的是，各项发明是独立地有用的，并且一些实施例仅解决了此类问题的子集或提供对于回顾本发明的本领域技术人员而言将显而易见的其他未提及的益处。由于成本限制，本文中公开的一些发明当前可能未要求保护，并且可能在后续申请中要求保护，诸如继续申请或通过修改本权利要求书。类似地，由于篇幅限制，本文件的“说明书摘要”和“发明内容”部分均不应被视为包含所有此类发明或此类发明的所有方面的全面列表。

应该理解，说明书和附图并不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其意图是覆盖落入由随附的权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。

鉴于该描述，本发明的各个方面的修改和替代实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，该描述和附图仅被解释为说明性的并且是为了教导本领域技术人员实现本发明的一般方式的目的。应该理解，本文中示出和描述的本发明的形式应被视为实施例的示例。元件和材料可以替代本文中示出和描述的那些，部件和过程可以颠倒或省略，某些特征可以独立地利用，并且实施例或实施例的特征可以组合——在受益于这个描述之后，所有这些对于本领域技术人员而言都是显而易见的。在不脱离如随附的权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文中描述的元件进行改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制描述的范围。

如本申请通篇所使用的，词语“可以”以许可性的含义(即，意味着有潜力)而不是强制性的含义(即，意味着必须)被使用。词语“包括”、“含有”和“包含”等意思是包括但不限于。如本申请通篇所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数个指示物，除非内容另外明确指出。因此，例如，对“一”元素或“一个”元素的引用包括两个或更多个元素的组合，尽管使用其他术语和短语来表示一个或更多个元素，例如“一个或更多个”。除非另有说明，术语“或”是非排他性的，即涵盖“和”和“或”。描述条件关系的术语(例如“响应于X，Y”、“一X，就Y”、“如果X，则Y”、“当X，Y”等包含因果关系，其中，先行词是必要因果条件，先行词是充分因果条件，或者先行词是促成因果关系的条件，例如，“状态X在获得条件Y时发生”一般是“X仅在Y的情况下发生”和“X在Y和Z的情况下发生”。这种条件关系不限于紧随获得先行事件之后的结果，因为有些结果可能是延迟的，并且在条件语句中，前因与其后果相关，例如，前因与后果发生的可能性相关。其中多个属性或函数映射到多个对象的语句(例如，执行步骤A、B、C和D的一个或更多个处理器)涵盖被映射到所有这样的对象的所有这样的属性或功能以及被映射到属性或功能的子集的属性或功能的子集(例如，所有处理器分别执行步骤A-D以及如下情况：处理器1执行步骤A，处理器2执行步骤B和步骤C的一部分，处理器3执行步骤C和步骤D的一部分)，除非另有说明。此外，除非另有说明，否则一个值或动作“基于”另一个条件或值的陈述涵盖该条件或值是唯一因素的情况以及该条件或值是多个因素中的一个因素的情况。除非另有说明，否则某些集合的“每个”实例具有某些属性的陈述不应被解读为排除较大集合的一些其他相同或相似的成员不具有该属性的情况，即，“每个”不一定意味着各个和全部。对范围选择的引用包括该范围的端点。

在以上描述中，流程图中的任何过程、描述或框应该被理解为表示代码的模块、段或部分，其包括用于实施过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或更多个可执行指令，并且替代实施被包括在其中本发明进步的示例性实施例的范围内，其中，可以不按照所示出的或所讨论的顺序(包括基本上同时或以相反的顺序)来执行功能，这取决于所涉及的功能，如本领域技术人员将会理解的。

在以下方面中进一步阐述本发明的多个方面：

1.一种用于对与在光刻过程中被曝光的衬底相关的衬底区域上的对准数据进行建模的方法，所述方法包括：获得与所述衬底相关的对准数据；将所述对准数据分离为在不同衬底之间相对稳定的系统分量和在不同衬底之间相对不稳定的非系统分量；单独地对所述系统分量和所述非系统分量进行建模；和基于经建模的系统分量和经建模的非系统分量确定针对所述衬底的过程校正。

2.根据方面1所述的方法，其中，通过基于先前衬底的对准数据的反馈回路来实施分离步骤。

3.根据方面2所述的方法，其中，所述反馈回路包括对准数据的所述系统分量的反馈。

4.根据前述方面中任一项所述的方法，其中，通过减去先前衬底的所述对准数据的移动平均值来实施所述分离步骤。

5.根据方面4所述的方法，包括：根据先前衬底的所述对准数据来确定所述移动平均值。

6.根据方面5所述的方法，其中，所述先前衬底是相同生产运行批次的先前衬底。

7.根据方面5或6所述的方法，其中，所述确定所述移动平均值的步骤包括：将准备模型拟合到来自每个所述先前衬底的相应的对准数据；从所拟合的准备模型的相应的对准数据中减去所拟合的准备模型，以留下准备模型残差；以及将所述移动平均确定为所述准备模型残差的移动平均值。

8.根据方面7所述的方法，其中，所述准备模型被参数化，以在被拟合到所述对准数据时描述所述对准数据的大部分非系统分量。

9.根据方面7或8所述的方法，其中，所述准备模型是线性模型。

10.根据方面7至9中任一项所述的方法，其中，所述准备模型是四参数模型。

11.根据方面10所述的方法，其中，通过在衬底平面中的第一方向上的平移、在衬底平面中的第二方向上的平移、旋转和衬底放大来参数化所述四参数模型。

12.根据方面5至11中任一项所述的方法，其中，针对所述衬底上的每个对准标记来确定所述移动平均值。

13.根据方面5至12中任一项所述的方法，其中，针对以下各项中的一项或更多项来确定所述移动平均值：测量辐射波长、测量辐射偏振、衍射阶、方向、卡盘、曝光选配方案和测量布局。

14.根据方面4至13中任一项所述的方法，包括：在每个晶片和/或批量晶片的光刻曝光之后更新与所述衬底相关的所述对准数据的所述移动平均值。

15.根据方面4至14中任一项所述的方法，其中，所述移动平均值是指数加权移动平均值。

16.根据前述方面中任一项所述的方法，其中，所述系统分量的所述单独建模包括：根据与已经用于对当前生产运行批次的所有先前衬底的系统分量进行建模的对准选配方案相同的对准选配方案来对所述系统分量进行建模。

17.根据前述方面中任一项所述的方法，包括用以从所述对准数据中去除异常值的异常值去除步骤，仅对所述非系统分量执行所述异常值去除步骤。

18.根据前述方面中任一项所述的方法，还包括：确定所述衬底上的每个对准标记的移动变化指标。

19.根据方面18所述的方法，其中，所述移动变化指标是经加权的移动变化指标。

20.根据方面18或19所述的方法，其中，针对以下各项中的一项或更多项来确定所述移动变化指标：测量辐射波长、测量辐射偏振、衍射阶、方向、卡盘、曝光选配方案和测量布局。

21.根据方面18至20中任一项所述的方法，其中，根据所述非系统分量的所述建模的残差来确定所述移动变化指标。

22.根据方面21所述的方法，包括：通过将所述非系统分量的所述建模的所述残差的量值与所述移动变化指标或相关指标进行比较，使用所述移动变化指标来识别异常值。

23.根据方面18至22中任一项所述的方法，包括：使用所述移动变化指标来确定用于至少一个所述建模步骤中的加权拟合的权重。

24.根据前述方面中任一项所述的方法，还包括：根据所述衬底或其区域上的所述非系统分量的所述建模的经缩放残差来确定变化指标。

25.根据方面24所述的方法，其中，所述变化指标包括所述经缩放残差的标准偏差，并且所述方法还包括：将变化指标或依赖于所述变化指标的指标与所述经缩放残差的量值进行比较，以识别异常值。

26.根据前述方面中任一项所述的方法，包括用以防止反馈回路损坏的鲁棒性防御机制，所述鲁棒性防御机制包括手动机制和自动机制中的一项或两项，所述手动机制包括在用于所述光刻过程的曝光设定中的否决或重新启动设定，所述否决或重新启动设定阻止晶片对准反馈的应用和/或触发所述反馈回路的重新启动，所述自动机制在准备模型残差的阈值数量超出一范围时阻止反馈校正建模的执行。

27.根据前述方面中任一项所述的方法，其中，所述非系统分量的所述单独建模包括：利用与被用于当前生产运行批次的至少一个先前衬底的对准选配方案不同的对准选配方案来对所述非系统分量进行建模。

28.根据方面27所述的方法，其中，所述不同对准选配方案在以下各项中的一项或更多项方面是不同的：测量布局、模型和/或其正则化、拟合权重、以及颜色和/或偏振和/或衍射阶选配方案。

29.根据前述方面中任一项所述的方法，包括：对被用于对所述非系统分量进行建模的所述对准模型执行模型映射操作，尚未对当前生产运行批次的至少一些先前衬底执行所述模型映射操作。

30.根据前述方面中任一项所述的方法，包括：专门针对所述衬底来优化所述对准选配方案，经优化的所述对准选配方案仅被用于对所述非系统分量进行建模。

31.根据前述方面中任一项所述的方法，包括：基于来自一个或更多个先前曝光的衬底的重叠量测来确定针对所述衬底的进一步校正。

32.一种用于对与在光刻过程中被曝光的衬底相关的衬底区域上的对准数据进行建模的方法，所述方法包括：获得与所述衬底相关的对准数据；确定所述对准数据的系统分量，所述系统分量在不同衬底之间是相对稳定的；以及对所述系统分量进行单独地建模。

33.根据方面32所述的方法，其中，所述确定所述系统分量的步骤包括：将准备模型拟合到来自当前生产运行批次的多个先前衬底中的每一个先前衬底的相应的对准数据；从所拟合的准备模型的相应的对准数据中减去所拟合的准备模型，以留下准备模型残差；以及确定所述准备模型残差的移动平均值。

34.根据方面33所述的方法，其中，所述准备模型被参数化，以在被拟合到所述对准数据时描述所述对准数据的大部分非系统分量。

35.根据方面33或34所述的方法，其中，所述准备模型是线性模型。

36.根据方面33至35中任一项所述的方法，其中，所述准备模型是四参数模型。

37.根据方面36所述的方法，其中，通过在衬底平面中的第一方向上的平移、在衬底平面中的第二方向上的平移、旋转和衬底放大来参数化所述四参数模型。

38.根据方面33至37中任一项所述的方法，其中，针对所述衬底上的每个对准标记来确定所述移动平均值。

39.根据方面33至38中任一项所述的方法，其中，针对以下各项中的一项或更多项来确定所述移动平均值：颜色、偏振、衍射阶、方向、卡盘、曝光选配方案和测量布局。

40.根据方面33至39中任一项所述的方法，包括：在每个晶片和/或批量晶片的光刻曝光之后更新与所述衬底相关的所述对准数据的所述移动平均值。

41.根据方面33至40中任一项所述的方法，其中，所述移动平均值是指数加权移动平均值。

42.根据方面32至41中任一项所述的方法，其中，所述系统分量的所述单独建模包括：根据与已经用于对当前生产运行批次的所有先前衬底的系统分量进行建模的对准选配方案相同的对准选配方案来对所述系统分量进行建模。

43.根据方面32至42中任一项所述的方法，包括：将来自所述单独建模步骤的模型分量发送到光刻设备，以用于确定针对所述衬底的过程校正。

44.根据前述方面中任一项所述的方法，包括：测量所述衬底以获得所述对准数据。

45.一种计算机程序，包括程序指令，所述程序指令当在合适的设备上运行时能够操作以执行如方面1至44中任一项所述的方法。

46.一种非暂时性计算机程序载体，包括如方面45所述的计算机程序。

47.一种处理装置，包括：根据如方面46所述的非暂时性计算机程序载体；以及处理器，所述处理器能够操作以运行被包括在所述非暂时性计算机程序载体上的计算机程序。

48.一种光刻设备，包括：对准传感器；用于支撑图案形成装置的图案形成装置支撑件；用于支撑衬底的衬底支撑件；以及如方面47所述的处理设备。

49.根据方面48所述的光刻设备，其中，所述对准传感器能够操作以测量所述衬底以获得所述对准数据。

50.根据方面48或49所述的光刻设备，所述光刻设备能够操作以使用所确定的过程校正来用于控制所述图案形成装置和/或衬底支撑件。

尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是将明白的是，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。上述描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离随附的权利要求的范围内对所描述的本发明进行修改。

Claims

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过基于先前衬底的对准数据的反馈回路来实施分离步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述反馈回路包括对准数据的所述系统分量的反馈。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过减去先前衬底的所述对准数据的移动平均值来实施所述分离步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，包括：根据先前衬底的所述对准数据来确定所述移动平均值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述确定所述移动平均值的步骤包括：

将准备模型拟合到来自每个所述先前衬底的相应的对准数据；

从所拟合的准备模型的相应的对准数据中减去所拟合的准备模型，以留下准备模型残差；和

将所述移动平均确定为所述准备模型残差的移动平均值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述准备模型是线性模型。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述准备模型是四参数模型。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，针对以下各项中的一项或更多项来确定所述移动平均值：测量辐射波长、测量辐射偏振、衍射阶、方向、卡盘、曝光选配方案和测量布局。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，包括：在每个晶片和/或批量晶片的光刻曝光之后更新与所述衬底相关的所述对准数据的所述移动平均值。

11.根据权利要求4至10中任一项所述的方法，其中，所述移动平均值是指数加权移动平均值。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：确定所述衬底上的每个对准标记的移动变化指标。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：从所述对准数据减去重叠反馈信息。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括：根据所述衬底或其区域上的所述非系统分量的所述建模的经缩放残差来确定变化指标。

15.一种计算机程序，包括程序指令，所述程序指令当在合适的设备上运行时能够操作以执行如权利要求1至14中任一项所述的方法。