TWI825415B - 用於最佳化取樣方案之方法及相關聯裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示用於最佳化界定一經接合基板上之取樣位置的一取樣方案之方法及相關聯裝置，該經接合基板已經歷一晶圓間接合製程。該方法包含：判定用於一度量衡製程之一取樣方案；及相對於藉由該經接合基板上之一中心位置處之一大疊對誤差及/或柵格變形界定的一奇異點而最佳化該取樣方案，以獲得一經修改取樣方案。
Description
本發明係關於用於在微影製造製程中將圖案施加至基板且尤其施加至接合基板之方法及裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作遮罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如矽晶圓)上之目標部分(例如包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知的微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
為了監測微影製程，量測經圖案化基板之參數。舉例而
言，參數可包括形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差，及經顯影感光性抗蝕劑之臨界線寬(CD)。可對產品基板及/或對專用度量衡目標執行此量測。存在用於對在微影製程中形成之微觀結構進行量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種特殊化工具。特殊化檢測工具之快速且非侵入性形式為散射計，其中輻射光束經至基板之表面上之目標上，且量測經散射或經反射光束之屬性。兩種主要類型之散射計係已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射光束導向至基板上且量測散射至特定窄角度範圍中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。角度解析散射計使用單色輻射光束且量測依據角度而變化的散射輻射之強度。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1所描述之類型之角度解析散射計。由此類散射計使用之目標為相對大(例如40μm乘40μm)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。除了藉由重新建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此類裝置來量測以繞射為基礎之疊對，如已公佈專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像的以繞射為基礎之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場成像度量衡之實例，該等申請案之文件之全文特此係以引用方式併入。已公佈專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用方式
併入本文中。
製程控制方法係用於製造積體器件以監測及控制將圖案施加於基板上或量測此圖案之製程。通常執行此類製程控制技術以獲得對製程之控制之校正。隨後，有時需要(對於某些器件)將基板接合在一起。接合製程包括晶粒至晶粒、晶粒至晶圓及晶圓間。晶圓間接合(其中整個晶圓在切割之前永久地接合在一起)具有提供高準確度及高產出量接合解決方案之潛力。
將需要改良積體器件之製造中的製程控制方法。
在本發明之一第一態樣中，提供一種用於最佳化界定一經接合基板上之取樣位置的一取樣方案之方法，該經接合基板已經歷一晶圓間接合製程，該方法包含：判定用於一度量衡製程之一取樣方案；及相對於藉由該經接合基板上之一中心位置處之一大疊對誤差及/或柵格變形界定的一奇異點而最佳化該取樣方案，以獲得一經修改取樣方案。
在本發明之一第二態樣中，提供一種經組態以在一微影製程中將產品結構提供至一基板之微影裝置，該微影裝置包含一處理器，該處理器可操作以在該微影製程期間藉由執行該第一態樣之方法而最佳化該微影裝置之控制。
在本發明之一第三態樣中，提供一種包含程式指令之電腦程式，該等程式指令可操作以在執行於一合適裝置上時執行該第一態樣之該方法。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之另外態樣、特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於
本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
0:繞射射線
+1:繞射射線
-1:繞射射線
+1(N):+1繞射射線
-1(S):-1繞射射線
11:源
12:透鏡
13:孔徑板
13N:孔徑板
13S:孔徑板
14:透鏡
15:光束分裂器
16:物鏡
17:第二光束分裂器
18:光學系統
19:第一感測器
20:光學系統
21:孔徑光闌/場光闌
22:光學系統
23:感測器
200:微影裝置LA/微影工具
202:量測站MEA
204:曝光站EXP
206:微影裝置控制單元LACU
208:塗佈裝置
210:烘烤裝置
212:顯影裝置
220:經圖案化基板
222:處理裝置
224:處理裝置
226:處理裝置/步驟
230:基板
232:基板
234:基板
240:度量衡裝置
242:度量衡結果
300a:微影處理系統
300b:微影處理系統
310a:第一度量衡系統
310b:第一度量衡系統
320a:軟體應用程式
320b:軟體應用程式
330:接合工具
I:量測輻射射線/入射射線
LC1:第一製造微影單元
LC2:第二製造微影單元
MA:圖案化器件/倍縮光罩
N:北
O:光軸
PU:處理器
R:配方資訊
S:南
SCS:監督控制系統
SG:奇異點
T:度量衡目標
W:基板
現在將參看隨附圖式作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1描繪微影裝置連同形成用於半導體器件之生產設施的其他裝置；圖2包含根據本發明之實施例的用於量測目標之散射計之示意圖；圖3為描述製造利用晶圓間接合之積體器件之本發明方法的流程圖；及圖4為經接合基板上之疊對或變形誤差的向量標繪圖。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例之實例環境。
圖1在200處將微影裝置LA展示為實施大容量微影製造製程之工業生產設施之部件。在本實例中，製造製程適用於在諸如半導體晶圓之基板上製造半導體產品(積體電路)。熟習此項技術者將瞭解，可藉由以此製程之變體處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有大商業意義之實例。
在微影裝置(或簡言之，「微影工具(litho tool)200)內，在202處展示量測站MEA且在204處展示曝光站EXP。在206處展示控制單元LACU。在此實例中，每一基板造訪量測站及曝光站以被施加圖案。舉例而言，在光學微影裝置中，投影系統用以使用經調節輻射及投影系統而將
產品圖案自圖案化器件MA轉印至基板上。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。圖案化器件MA可為將圖案賦予至由圖案化器件透射或反射之輻射光束的遮罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化器件之支撐件及定位系統合作，以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。可使用可程式化圖案化器件來替代具有固定圖案之倍縮光罩。輻射例如可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於其他類型之微影製程，例如(例如)藉由電子束之壓印微影及直寫微影。
微影裝置控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測以收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與裝置之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，每一子單元處置裝置內之一子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。
在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記之位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記時之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵
格。因此，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記之位置(在裝置將以極高準確度印刷正確位置處之產品特徵的情況下)。裝置可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，每一基板台具有受到控制單元LACU控制之一定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現裝置之產出量之相當大的增加。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。微影裝置LA可例如屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台以及兩個站-曝光站及量測站-在該兩個站之間可交換該等基板台。
在生產設施內，裝置200形成「微影單元」或「微影叢集」之部分，該「微影單元」或「微影叢集」亦含有塗佈裝置208以用於將感光性抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以藉由裝置200進行圖案化。在裝置200之輸出側處，提供烘烤裝置210及顯影裝置212以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等裝置之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台裝置轉移至下一台裝置。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等裝置係在塗佈顯影系統控制單元之控制下，塗佈顯影系統控制單元自身受監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影裝置控制單元LACU來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出量及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，該配方資訊R極詳細地提供待執行以產生每一經圖案化基板之步驟的定義。
一旦已在微影單元中施加並顯影圖案，就將經圖案化基板
220轉移至諸如在222、224、226處說明之其他處理裝置。廣泛範圍之處理步驟係由典型製造設施中之各種裝置來實施。出於實例起見，此實施例中之裝置222為蝕刻站，且裝置224執行蝕刻後退火步驟。將另外物理及/或化學處理步驟應用於另外裝置226，等。可需要眾多類型之操作以製造實際器件，諸如材料之沈積、表面材料特性之改質(氧化、摻雜、離子植入等)、化學機械拋光(CMP)等等。實務上，裝置226可表示在一或多個裝置中執行之一系列不同處理步驟。作為另一實例，可提供用於實施自對準多重圖案化之裝置及處理步驟，以基於藉由微影裝置敷設之前驅圖案而產生多個較小特徵。
眾所周知，半導體器件之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之器件結構。因此，到達微影叢集之基板230可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或在另一裝置中完全地被處理之基板。相似地，取決於所需處理，離開裝置226之基板232可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經指定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以供切塊及封裝之成品。
產品結構之每一層需要製程步驟之不同集合，且用於每一層處之裝置226可在類型方面完全不同。另外，即使在待由裝置226應用之處理步驟在大設施中標稱地相同的情況下，亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟226之若干假設相同的機器。此等機器之間的小設置差異或疵點可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於每一層相對而言為共同的步驟，諸如蝕刻(裝置222)亦可由標稱地相同但並行地工作以最大化產出量之若干蝕刻裝置來實施。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料
的細節需要不同蝕刻製程，例如化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特定要求，諸如各向異性蝕刻。
可在如剛才所提及之其他微影裝置中執行先前及/或後續製程，且可甚至在不同類型之微影裝置中執行先前及/或後續製程。舉例而言，器件製造製程中之在諸如解析度及疊對之參數上要求極高的一些層相比於要求較不高之其他層可在更進階微影工具中來執行。因此，一些層可曝光於浸潤類型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。
為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，經定位有微影單元LC之製造設施亦包括收納已在微影單元中被處理之基板W中之一些或全部的度量衡系統。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成度量衡以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
圖1中亦展示度量衡裝置240，度量衡裝置240經提供以用於在製造製程中之所要階段處進行產品之參數的量測。現代微影生產設施中之度量衡裝置之常見實例為散射計(例如暗場散射計、角度解析散射計或光譜散射計)，且其可經應用以(例如)在裝置222中之蝕刻之前量測在
220處之經顯影基板之一或多個屬性。在使用度量衡裝置240之情況下，可判定出例如諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板220的機會。藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 206隨著時間推移進行小幅度調整，可使用來自裝置240之度量衡結果242以維持微影叢集中之圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且需要重工之風險。
另外，度量衡裝置240及/或其他度量衡裝置(圖中未繪示)可經應用以量測經處理基板232、234及傳入基板230之屬性。可在經處理基板上使用度量衡裝置以判定諸如疊對或CD之重要參數。
圖2之(a)中展示適合用於本發明之實施例中的度量衡裝置。圖2之(b)中更詳細地說明目標T及用以照明該目標之量測輻射之繞射射線。所說明之度量衡裝置屬於被稱為暗場度量衡裝置之類型。度量衡裝置可為單機器件，或併入於例如量測站處之微影裝置LA中或併入於微影單元LC中。由點線O表示貫穿裝置具有若干分支之光軸。在此裝置中，由源11(例如氙氣燈)發射之光經由光束分裂器15由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列進行配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由定義在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之，可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中在透鏡12與14之間插入合適形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板
13具有不同形式，被標註為13N及13S，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N提供自僅出於描述起見被指明為「北」之方向之離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供相似照明，但提供來自被標註為「南」之相對方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。其餘光瞳平面理想地暗，此係因為所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖2之(b)中所展示，目標T經置放成使得基板W垂直於物鏡16之光軸O。基板W可由支撐件(圖中未繪示)支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈點線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，故入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，目標之光柵間距及照明角度可經設計或調整成使得進入物鏡之一階射線與中心光軸接近地對準。圖2之(a)及圖2之(b)中所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖解中被更容易地區分。
由基板W上之目標T繞射之至少0階及+1階係由物鏡16收集，且被返回導向通過光束分裂器15。返回至圖2之(a)，藉由指明被標註為北(N)及南(S)之完全相反孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時(亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時)，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。與
此對比，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分裂器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束而在第一感測器19(例如CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。可將由感測器19捕捉之光瞳平面影像用於許多量測目的，諸如在本文中所描述之方法中使用的重新建構。光瞳平面影像亦可用於聚焦度量衡裝置及/或正規化一階光束之強度量測。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23(例如CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而，若存在-1階及+1階中之僅一者，則將不形成光柵線之影像。
圖2中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，亦在量測中使用二階光束、三階光束及高階光束(圖2中未繪示)。
目標T可包含數個光柵，該等光柵可具有經不同偏置之疊對
偏移以便促進對供形成複合光柵之不同部分的層之間的疊對之量測。該等光柵亦可在其定向方面不同，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在一項實例中，目標可包含具有偏置疊對偏移+d及-d之兩個X方向光柵，以及具有偏置疊對偏移+d及-d之Y方向光柵。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等光柵之單獨影像。一旦已識別光柵之單獨影像，就可例如藉由平均化或求和經識別區域內之經選擇像素強度值來量測彼等個別影像之強度。可將該等影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。可組合此等結果以量測微影製程之不同參數。
各種技術可用以改良圖案再現至基板上之準確度。圖案至基板上之準確再現並非IC之產生中的唯一關注點。另一關注點為良率，其大體上量測器件製造商或器件製造製程每基板可產生多少功能器件。各種途徑可用以增強良率。一個此類途徑嘗試使器件之產生(例如，使用諸如掃描器之微影裝置將設計佈局之一部分成像至基板上)在處理基板期間(例如，在使用微影裝置將設計佈局之一部分成像至基板上期間)對處理參數中之至少一者的擾動更具容許性。重疊製程窗(OPW)之概念為此途徑之有用工具。器件(例如IC)之產生可包括其他步驟，諸如在成像之前、之後或期間的基板量測、裝載或卸載基板、裝載或卸載圖案化器件、在曝光之前將晶粒定位於投影光學件之下方、自一個晶粒步進至另一晶粒等。另外，圖案化器件上之各種圖案可具有不同製程窗(亦即，將產生合乎規格的圖案所根據之處理參數之空間)。關於潛在系統性缺陷之圖案規格之實例包括檢查頸縮、線拉回、線薄化、CD、邊緣置放、重疊、抗蝕劑頂部損耗、抗蝕劑底切及/或橋接。圖案化器件上之圖案中之所有或一些(通常為特定區域內之圖案)的製程窗可藉由合併(例如重疊)每一個別圖案之製程
窗來獲得。此等圖案之製程窗因此被稱為重疊製程窗。OPW之邊界可含有個別圖案中之一些之製程窗的邊界。換言之，此等個別圖案限制OPW。此等個別圖案可被稱作「熱點」或「製程窗限制圖案(PWLP)」，「熱點」與「製程窗限制圖案(PWLP)」在本文中可互換地使用。當控制微影製程時，有可能聚焦於熱點且聚焦於熱點通常係低成本的。當熱點並未有缺陷時，很可能的是，所有圖案未有缺陷。當在處理參數之值在OPW外部的情況下處理參數之值較接近於OPW時，或當在處理參數之值在OPW內部的情況下處理參數之值較遠離OPW之邊界時，成像變得對擾動更具容許性。
可選擇處理參數之值使得其保持遠離OPW或經擬合OPW之邊界，以便減小處理參數移位於OPW外部且藉此造成缺陷且降低良率的機會。選擇處理參數之值之一種途徑包括：在實際成像之前，(1)最佳化微影裝置(例如，最佳化源及投影光學件)且最佳化設計佈局，(2)(例如藉由模擬)判定OPW或經擬合OPW，及(3)判定處理參數之空間中的點(亦即判定處理參數之值)，該點儘可能遠離OPW或經擬合OPW之邊界(此點可被稱為OPW或經擬合OPW之「中心」)。
在實際成像期間或之前，處理參數可具有致使其偏離儘可能遠離OPW或經擬合OPW之邊界之點的擾動。舉例而言，焦點可歸因於待曝光基板之構形、基板載物台中之漂移、投影光學件之變形等而改變；劑量可歸因於源強度中之漂移、停留時間等而改變。擾動可足夠大以致使處理參數在OPW外部，且因此可導致缺陷。各種技術可用以識別經擾動之處理參數且用以校正彼處理參數。舉例而言，若焦點被擾動(例如因為自基板之其餘部分稍微升高的基板之區域被曝光)，則基板載物台可經移
動或傾斜以補償擾動。
微影製程之控制通常係基於量測回饋或前饋且接著使用例如場間(橫越基板指紋)或場內(橫越場指紋)模型而模型化。在一晶粒內，可存在諸如記憶體區域、邏輯區域、接觸區域等之單獨功能區域。每一不同功能區域或不同功能區域類型可具有不同製程窗，每一製程窗具有不同製程窗中心。舉例而言，不同功能區域類型可具有不同高度，且因此具有不同最佳焦點設定。又，不同功能區域類型可具有不同結構複雜度且因此具有圍繞每一最佳焦點之不同焦點容許度(焦點製程窗)。然而，此等不同功能區域中之每一者將通常歸因於控制柵格解析度限制使用相同焦點(或劑量或位置等)設定而形成。
圖3展示用於製造經接合基板(且因此製造基於經接合基板之IC)之器件製造配置，其包含第一製造微影單元LC1及第二製造微影單元LC2。在每一微影單元內為一對微影處理系統300a、300b及第一度量衡系統310a、310b。微影處理系統300a、300b可包含完整圖案化系統。此系統可包含(例如)諸如關於圖1所描述之光學微影裝置或掃描器、塗佈顯影系統工具、沈積工具、蝕刻工具、用於圖案化製程中之任何其他裝置，或選自前述各者之任何組合。系統亦可各自包含與其各別微影處理系統300a、300b及度量衡系統310a、310b通信之軟體應用程式320a、320b，使得微影處理系統300a、300b及/或度量衡裝置310a、310b之結果、設計、資料等可藉由軟體應用程式320a、320b同時或在不同時間儲存及分析。
一旦自微影單元LC1及微影單元LC2中之每一者完成基板或晶圓對，就可在接合工具330內接合該等基板或晶圓對以獲得經接合晶
圓。在此內容背景中之接合為晶圓間接合，其中整個晶圓經對準且接合在一起以使得每一晶圓上之個別晶粒對準。晶圓間接合之概念係已知的且用於許多IC製造製程中。接合工具330可包含用於將晶圓對準在一起以供接合的接合對準器件。舉例而言，接合工具330可使用提供至晶圓(例如每一晶圓上之一個方框)的盒中盒標記執行預對準，其中標記之視覺檢測用於對準品質/位置控制。另一方法使用兩個成像感測器(例如面對面)，其首先一起被校準以找到其相對位置；每一感測器接著用以單獨地對準待接合之各別晶圓。
微影單元LC1及微影單元LC2可為相同微影單元、不同微影單元但包含一或多個共用工具及元件，或為具有完全不同裝置及工具集合(可能甚至在不同位點或廠房處)之完全不同的微影單元。舉例而言，微影處理系統300a及300b之工具或裝置中之一或多者可在每一各別系統內包含不同工具或相同工具。相似地，度量衡裝置310a及310b可為相同裝置或不同裝置。軟體應用程式320a、320b可包含於各別微影處理系統300a、300b中之一者或兩者及/或第一度量衡系統310a、310b中之一者或兩者內或在別處。
一旦經接合，接合晶圓就可經受進一步微影圖案化及處理。因而，將對經接合晶圓執行對準；例如，以用於對準基板且基於經量測柵格變形判定前饋校正。亦可在曝光之後對經接合晶圓執行曝光後度量衡，諸如疊對度量衡；例如以判定用於後續晶圓之回饋校正。
習知晶圓加工製程(例如用於非接合晶圓)通常遭受晶圓間非均一性，該等非均一性在晶圓邊緣處最突出且通常藉由使用對準模型予以校正。晶圓間接合為相對新的晶圓加工製程，其導致在晶圓中心主導的
先前未知的指紋類型。此係歸因於在晶圓中心處起始晶圓接合之接合工具的接合印模，接合前部自晶圓中心朝向邊緣行進。
大部分現有對準模型及對準策略並不良好地捕捉中心晶圓指紋。通常使用之對準模型為在原點(中心晶圓)具有零效應的多項式模型。對準標記及/或疊對目標佈局亦可能不與晶圓之中心良好匹配，且因此易於錯過可校正的指紋內容。
因此，提議改良之對準策略，其更好地捕捉由晶圓間接合製程所引起的特定中心晶圓指紋。
圖4說明藉由接合工具及基板薄化製程誘發之晶圓中心奇異點的問題。圖4為接合後晶圓之疊對向量標繪圖，其中較深陰影指示較大疊對誤差(或柵格變形誤差)。奇異點Sg(圓圈)為在晶圓中心處或附近之大疊對誤差之區域。在此標繪圖中，存在亦具有大疊對向量之其他區域及點；然而，使用當前可用之對準或疊對校正方案，中心區域極難以或不可能校正。
通常，用以收集疊對或對準資料之晶圓取樣具有相似稀疏性，如圖4中所展示。此取樣未能適當地定位及解析晶圓中心處之較大漂移。此可藉由調整取樣佈局而在有限程度上解決。然而，限制此途徑之約束為疊對標記通常置放於存在於個別晶粒/晶片周圍之切割道中。此已經限制了解析度。
另一態樣為一旦已獲得度量衡資料時的可校正性。典型對準疊對校正模型係基於多項式的，旨在校正橫越晶圓以及場內之緩慢變化之指紋。諸如圖4中所展示之奇異點需要具有以奇異點之相異校正為目標之方案的單獨途徑，可能與本發明途徑結合。
因此，提議一種方法，其包含相對於藉由經接合晶圓之中心區處之大疊對誤差所定義之奇異點而在晶圓上實體地調整、匹配及/或移位對準或疊對取樣方案，以便捕捉中心晶圓指紋。此方法可包含判定奇異點之位置及基於此判定而最佳化取樣方案。
該方法可進一步包含針對此奇異點以位置相依方式(例如，藉由正則化)變更對準模型。對準模型可包含具有半徑或位置相依性正則化之局部模型，諸如現有分區對準或徑向基底函數(RBF)樣條模型。例如在黃等人之「Overlay improvement by zone alignment strategy」(Proc.SPIE 6922，69221G(2008年))中描述了分區對準。在US2012218533A1中描述了RBF模型化。兩個此等文件係以引用方式併入本文中。RBF模型化基本上包含內插方法，例如基於基於徑向之薄板樣條。薄板樣條(TPS)係指涉及金屬薄片之彎曲的實體類似。在實體設定中，偏轉係在正交於薄片之平面之z方向上。為了將此想法應用於微影製程中之基板變形之問題，板之提昇可被解譯為該平面內之x或y座標之位移。
另外，在晶圓接合步驟之後的對準信號歸因於接合製程進行可為雜訊的。為了比目前正則化方法進一步改良穩固性，以上提及之局部模型亦可使用基於機器學習之雜訊抑制方法，諸如支援向量機(SVM)方法。SVM回歸方法藉由基本上犧牲/損害誤差值較小(例如，在臨限值
內)之處，及使用彼自由度來校正具有較大誤差之晶粒(例如其否則其幾乎會產生晶粒)來工作。更具體言之，SVM回歸方法嘗試找到與用於所有訓練資料之已知值(例如，訓練資料)具有至多
偏差且同時儘可能平坦(非複雜)的函數f(x)。換言之，可接受及忽略誤差，其限制條件為誤差小於
。基本SVM之回歸中不容許大於此之偏差；然而，在實務情形中，所得最佳化
問題將通常為不可行的。為解決此問題，鬆弛變數ξ i ,
可用以調節離群值。
替代地或另外，可使用人工對準資料產生技術(諸如，使用位階量測資料結合對疊對轉換模型之平坦度)更密集地捕捉晶圓中心光點。此轉換模型可用於計算度量衡方法中以用於基於位階感測器資料(垂直於基板平面之量測)來預測疊對或其他基板平面柵格資料。
提議在不增加度量衡工作量之情況下調整對準或疊對取樣方案(或不顯著增加度量衡工作量，例如其中量測位置增加不多於10%或不多於20%)。
關於微影裝置所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或約365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5nm至20nm範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許之情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於例如描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語
或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
SG:奇異點
Claims (16)
- 一種用於最佳化界定一經接合基板(bonded substrate)上之取樣位置的一取樣方案(sampling scheme)之方法，該經接合基板已經歷一晶圓間接合製程(wafer to wafer bonding process)，該方法包含：判定用於一度量衡製程之一取樣方案；及相對於藉由該經接合基板上之相較於其他位置的一中心位置處之一較大疊對誤差(overlay error)及/或柵格變形(grid deformation)界定的一奇異點(singularity)而最佳化該取樣方案，以獲得一經修改取樣方案。
- 如請求項1之方法，其進一步包含：判定該奇異點之一位置；及基於此判定而最佳化該取樣方案。
- 如請求項1或2之方法，其中該最佳化該取樣方案包含：相對於該奇異點調整、匹配及/或移位該取樣方案。
- 如請求項1或2之方法，其進一步包含根據該經修改取樣方案執行該度量衡製程以獲得度量衡資料。
- 如請求項4之方法，其中該度量衡製程係一曝光後疊對度量衡製程。
- 如請求項4之方法，其中該度量衡製程係一對準製程。
- 如請求項6之方法，其進一步包含取決於位置針對此奇異點變更一對準模型，該對準模型用以界定用於該經接合基板之一基板柵格。
- 如請求項7之方法，其中該對準模型包含具有一半徑相依及/或位置相依之正則化之一局部模型。
- 如請求項8之方法，其中該局部模型包含一分區對準模型或一徑向基底函數樣條模型。
- 如請求項7之方法，其中該對準模型使用一機器學習雜訊抑制方法。
- 如請求項10之方法，其中該雜訊抑制方法包含一支援向量機方法。
- 如請求項4之方法，其進一步包含使用位階量測資料結合一轉換模型來產生額外度量衡資料，該轉換模型基於位階量測資料而產生基板平面柵格資料。
- 一種經組態以在一微影製程中將產品結構提供至一經接合基板之微影裝置，該經接合基板已經歷一晶圓間接合製程；該微影裝置進一步包含一處理器，該處理器可操作以在一製造製程期間藉由執行如請求項1至12中任一項之方法而最佳化該微影裝置之控制。
- 一種度量衡器件，其可操作以執行如請求項4至12中任一項之方法。
- 一種電腦程式，其包含可操作以在經執行於一合適裝置上時執行如請求項1至12中任一項之方法的程式指令。
- 一種非暫時性電腦程式載體，其包含如請求項15之電腦程式。
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