CN108713166A - 计算用于控制制造工艺的校正的方法、计量设备、器件制造方法和建模方法 - Google Patents

计算用于控制制造工艺的校正的方法、计量设备、器件制造方法和建模方法 Download PDF

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Abstract

校正(CPE)被计算用于在控制光刻设备(100)时使用。使用计量设备(140)，测量(200)先前已经被施加光刻工艺的一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数。将工艺模型拟合(210)到测量的性能参数，并且针对衬底上的工艺引起的效应提供上采样的估计。使用驱动模型并且至少部分地基于拟合的工艺模型，计算(230)用于在控制光刻设备时使用的校正。对于测量数据(312)可用的位置，将其添加(240)到估计以替换工艺模型值。因此，驱动校正的计算基于作为由工艺模型估计的值(318)的组合的已修改估计(316)并且部分地基于实际测量数据(312)。

Description

计算用于控制制造工艺的校正的方法、计量设备、器件制造方 法和建模方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年3月11日提交的EP申请16159959.2的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于计算用于在控制制造工艺时使用的校正的方法和设备。本发明可以应用于例如控制光刻制造工艺中的工艺步骤。例如，当跨一个或多个衬底的位置处施加图案时，本发明可以应用于控制光刻设备。本发明可以应用于计量设备。本发明进一步涉及制造器件的方法、以及用于实现这样的方法的部分的数据处理设备和计算机程序产品。
背景技术
光刻设备是一种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的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造。在这种情况下，可以使用图案化装置(替代地称为掩模或掩模版)来生成要在IC的单个层上形成的电路图案。这个图案可以转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或几个管芯的部分)上。图案的转移通常经由到衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像来进行。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常称为“场”。
在光刻工艺中，期望经常对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜、以及用于测量套刻(器件中的两个层的对准的准确度)(overlay)的专用工具。最近，已经开发出各种形式的散射仪以用于在光刻领域中使用。这些装置将辐射束引导到目标上并且测量散射辐射的一个或多个特性(例如，根据波长的单个反射角处的强度；根据反射角的一个或多个波长处的强度；或者根据反射角的偏振)以获取衍射“光谱”，由此可以确定目标的感兴趣特性。
已知散射仪的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射仪。这种散射仪所使用的目标相对较大，例如40μm×40μm，光栅和测量光束生成小于光栅的光斑(即，光栅欠填充)。除了通过重建来测量特征形状之外，可以使用这种设备测量基于衍射的套刻，如公布的专利申请US2006066855A1中所述。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的套刻计量使得能够在较小的目标上进行套刻测量。暗场成像计量的示例可以在国际专利申请US2014192338和US2011069292A1中找到，这些文档的全部内容通过引用并入本文。技术的进一步发展在公布的专利公开US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A和US20130271740A中描述。这些目标可以小于照射点，并且可以被晶片上的产品结构包围。可以使用复合光栅目标来在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。
这样的技术带来了测量衬底上具有高空间密度的光刻工艺的性能的能力。这又允许在由光刻设备执行的图案化操作的控制中包括复杂的工艺校正。这些校正可以包括工艺校正，例如用于校正在连续层上的图案化操作之间衬底所经受的各种化学和物理工艺引起的变形。一些现代光刻设备提供用于“每次曝光校正”或CPE的机制。基于先前处理的一组衬底的测量，定义了一组附加校正，这些校正随着衬底上的场位置而变化。这个CPE成分被添加到在衬底级定义的其他校正，以优化每个场位置处的图案化操作的性能。
CPE和其他工艺校正是由光刻设备及其控制***提供的设施，但是生产设施的操作者根据可用的测量数据和工具来确定校正。在某些情况下，CPE校正已经手动定义。最近，已经提出了用于计算校正的自动校准方法。无论使用何种方法，校正最终必须适合可用于控制光刻设备的自由度。在本公开的术语中，这些自由度由一个或多个驱动模型表示。
计量目标的空间密度通常是有限的，以避免从功能产品结构中窃取太多空间。此外，即使具有可能的测量位置的高的空间密度，实际测量每个目标也会对大批量制造中的计量设备的光刻工艺的生产量产生不利影响。用于获取测量数据的采样方案可以用自动化工具优化，例如如专利公开WO2015110191A1中所述。然而，样本的密度通常会受到限制。
专利公开US2014089870A1(Mos等人)描述了一种***，其中根据来自衬底样本上的位置样本的测量数据来计算工艺签名模型。这个公开的内容通过引用并入本文。工艺签名模型有效地对测量数据进行上采样，以提供表示感兴趣的工艺效应的更高密度的样本点。这种更高密度的表示又与驱动模型一起使用以计算校正。这种方法的一个好处是，工艺签名模型被设计为更准确地表示衬底和工艺效应。与将测量数据直接馈送到驱动模型的早先的方案相比，上采样允许应用更有效的工艺校正。
简单的工艺签名模型通常不能表示测量数据中表示的全方位的效应。例如，可能存在非常局部于衬底边缘的变化，这些变化未由设计用于捕获整个衬底上的工艺签名的工艺签名模型完全捕获。已经提出的一个选项是专门为这些效应定义附加模型，诸如边缘效应模型。然而，这样的模型增加了整体***复杂性，并且除非测量数据可用于准确地表示附加效应，否则其益处有限。
发明内容
本发明的目的是使用工艺模型来改善校正的性能，而不必增加需要测量的测量位置的数目，并且不增加工艺模型复杂性。
根据本发明的一个方面，提供了一种计算用于在制造工艺中使用的校正的方法，该方法包括：
测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；
将工艺模型拟合到测量的性能参数；以及
至少部分地基于拟合的工艺模型计算所述校正，
其中所述校正的计算部分地基于拟合的工艺模型并且部分地基于测量的性能参数。
制造工艺可以是例如上述类型的光刻制造工艺。校正可以用于在控制工艺的图案化步骤或不同的步骤中使用。通过使用工艺模型和实际测量数据两者，计算的校正可以把将要在工艺模型中表示(例如)过于局部的效应考虑在内，而不添加另一层工艺建模。还获得了工艺签名模型的益处。在一个实施例中，该方法简单地用实际测量值替换上采样的工艺模型中的值，其中实际测量值是可用的。可以考虑其他用于组合数据的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于获得用于在监测制造工艺时使用的测量的计量***，该计量***包括：
检查设备，用于测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；以及
处理设备，用于将工艺模型拟合到测量的性能参数并且生成要在制造工艺中校正的工艺效应的估计，
其中处理设备被布置为部分地基于拟合的工艺模型并且部分地基于测量的性能参数来生成工艺效应的估计。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造***，其包括与至少一个处理设备和控制器相结合的如上所述的根据本发明的计量***，控制器被布置为基于生成的工艺效应的估计来计算校正并且控制处理设备在向一个或多个衬底施加图案应时使用计算的驱动校正。
所生成的估计可以用于例如计算在光刻设备中施加的图案的定位中的校正。这种定位可以在衬底的平面中(套刻控制)，或者垂直于该平面(焦点控制)。
所生成的估计可以用于例如计算在衬底上的场位置之间变化的校正。例如，这种校正可以使用现有的CPE机制来应用。
本发明进一步提供一种器件制造方法，其包括在衬底上的一个或多个层中施加图案以及处理衬底以产生功能器件特征，其中至少一个所述层的处理使用通过根据如上所述的本发明的方法计算的驱动校正来被控制。
在一些实施例中，本发明的设备和方法可以通过修改现有设备的控制软件来实现。
本发明进一步提供了一种计算机程序产品，其包括用于引起一个或多个处理器实现如上所述的根据本发明的光刻设备的控制器的机器可读指令。
本发明进一步提供了一种数据处理***，其包括被编程为实现如上所述的根据本发明的制造***的控制器的一个或多个处理器。
本发明进一步提供了一种计算机程序产品，其包括用于引起可编程数据处理设备作为如上所述的根据本发明的计量***的处理设备而执行的机器可读指令。
本发明进一步提供了一种对衬底上的性能参数进行建模的方法，该方法包括：
测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；
将工艺模型拟合到测量的性能参数；以及
生成存在于衬底上的工艺效应的估计，
其中工艺效应的估计使用拟合的工艺模型和测量的性能参数两者来生成。
本发明还进一步提供了一种计算机程序产品，其包括用于引起可编程数据处理设备生成如上所述的根据本发明的建模方法中的工艺效应的估计的指令。
附图说明
现在将通过仅示例的方式参考所附示意图描述本发明的实施例，在附图中：
图1描绘了光刻设备以及形成用于半导体器件的生产设施的其他设备作为根据本发明的实施例的制造***的示例；
图2是在图1的生产设施中生成校正的方法的流程图；以及
图3示出了利用来自半导体衬底的示例测量数据的图2的方法。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，提供其中可以实现本发明的实施例的示例环境是有益的。将呈现用于制造半导体器件的光刻工艺作为制造工艺的示例，而本公开的原理可以应用于其他工艺而没有限制。
图1在100处示出了作为实现高容量光刻制造工艺的工业设施的一部分的光刻设备LA。在本示例中，制造工艺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)。技术人员将理解，可以通过在该工艺的变体中处理不同类型的衬底来制造各种各样的产品。使用半导体产品的生产纯粹作为在今天具有重大商业意义的示例。
在光刻设备(或简称“光刻工具”100)内，测量站MEA在102处示出，并且曝光站EXP在104处示出。控制单元LACU在106处示出。在这个示例中，每个衬底访问测量站和曝光站以具有应用的图案。在光学光刻设备中，例如，使用投影***来使用经调节的辐射和投影***将产品图案从图案化装置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。
本文中使用的术语“投影***”应当广义地解释为包括任何类型的投影***，包括折射、反射、反射折射、磁、电磁和静电光学***、或其任何组合，其适合于所使用的曝光辐射或其他因素，诸如浸没液体的使用或真空的使用。图案化MA装置可以是掩模或掩模版，其将图案赋予由图案化装置透射或反射的辐射束。公知的操作模式包括步进模式和扫描模式。众所周知，投影***可以以各种方式与用于衬底和图案化装置的支撑和定位***协作，以将期望图案施加到衬底上的很多目标部分。可以使用可编程图案化装置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)波段中的电磁辐射。本公开还适用于其他类型的光刻工艺，例如压印光刻和例如通过电子束的直接写入光刻。
光刻设备控制单元LACU控制各种驱动器和传感器的所有移动和测量，以引起该设备容纳衬底W和掩模版MA并且实现图案化操作。LACU还包括信号处理和数据处理能力，以实现与设备的操作相关的期望计算。在实践中，控制单元LACU将被实现为很多子单元的***，每个子单元处理设备内的子***或部件的实时数据获取、处理和控制。
在图案被施加到曝光站EXP处的衬底之前，衬底在测量站MEA处被处理，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绘制衬底的表面高度，并且使用对准传感器测量衬底上的对准标记的位置。对准标记名义上布置成规则的栅格图案。然而，由于创建标记的不准确性以及由于在整个处理工艺中发生的衬底变形，标记偏离理想栅格。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度在正确的位置打印产品特征，则实际上对准传感器必须详细测量衬底区域上的很多标记的位置。
光刻设备LA可以是所谓的双台型，其具有两个衬底台，每个衬底台具有由控制单元LACU控制的定位***。当在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处被加载到另一衬底台上，使得可以执行各种准备步骤。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著提高设备的生产量。如果位置传感器IF在测量站和曝光站处不能测量衬底台的位置，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。可替代地，可以组合测量站和曝光站。例如，已知具有单个衬底台，在预曝光测量阶段期间测量台临时耦合到该单个衬底台。本公开不限于任一类型的***。
在生产设施内，设备100形成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分，其还包含用于将光敏抗蚀剂和其他涂层施加到衬底W上以用于由设备100进行图案化的涂覆设备108。在设备100的输出侧，提供烘焙设备110和显影设备112以用于将曝光的图案显影成物理抗蚀剂图案。在所有这些设备之间，衬底处理***负责支撑衬底并且将它们从一件设备转移到下一件设备。通常统称为“轨道”的这些设备在轨道控制单元的控制之下，轨道控制单元本身由监督控制***SCS控制，监督控制***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***作以最大化生产量和处理效率。监督控制***SCS接收配方信息R，配方信息R非常详细地提供要执行以创建每个图案化衬底的步骤的定义。
一旦图案已在光刻单元中被施加并且显影，图案化的衬底120被转移到诸如在122、124、126处示出的其他处理设备。各种处理步骤通过典型的生产设施中的各种设备来实现。为了举例，这个实施例中的设备122是蚀刻站，并且设备124执行蚀刻后退火步骤。另外的物理和/或化学处理步骤在其他设备126等中被施加。可能需要很多类型的操作来制造真实的装置，诸如材料的沉积、表面材料特性的改变(氧化、掺杂、离子注入等)、化学机械抛光(CMP)等。实际上，设备126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很多重复，以在衬底上逐层地构建具有适当材料和图案的器件结构。因此，到达光刻簇的衬底130可以是新制备的衬底，或者可以是先前已在该簇中或在另一设备中完全处理过的衬底。类似地，取决于所需要的处理，离开设备126上的衬底132可以被返回以用于相同光刻簇中的后续图案化操作，它们可以用于不同簇中的图案化操作，或者它们可以是要发送用于切割和封装的成品。
产品结构的每层需要不同的一组处理步骤，并且在每层使用的设备126的类型可以完全不同。此外，即使在由设备126要应用的处理步骤名义上相同的情况下，在大型设施中，也可能存在若干假定相同的机器并行工作以在不同衬底上执行步骤126。这些机器之间的设置或故障的微小差异可能表示它们以不同的方式影响不同的衬底。甚至每层相对共用的步骤(诸如蚀刻(设备122))也可以通过若干名义上相同但并行工作以最大化生产量的蚀刻设备来实现。此外，在实践中，根据待蚀刻材料的细节以及诸如例如各向异性蚀刻等特殊要求，不同的层需要不同的蚀刻工艺，例如化学蚀刻、等离子蚀刻。
如前所述，先前和/或后续处理可以在其他光刻设备中执行，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行。例如，器件制造工艺中对诸如分辨率和套刻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，一些层可以在浸没型光刻工具中被曝光，而其他层则在“干”工具中被曝光。一些层可以在工作在DUV波长的工具中被曝光，而其他层则使用EUV波长辐射来被曝光。
为了使由光刻设备曝光的衬底正确且一致地曝光，期望检查曝光的衬底以测量诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等性质。因此，光刻单元LC位于其中的制造设施还包括接收已经在光刻单元中被处理的一些或全部衬底W的计量***MET。计量结果直接或间接地提供给监督控制***(SCS)138。如果检测到错误，则可以对后续衬底的曝光进行调整，尤其是在计量可以很快并且足够快地完成使得相同批次的其他衬底还有待曝光的情况下。而且，已经曝光的衬底可以被剥离和再加工以提高产量或被丢弃，从而避免在已知有缺陷的衬底上进行进一步处理。在仅衬底的一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对那些良好的目标部分进行进一步的曝光。
图1中还示出了计量设备140，其被提供用于在制造工艺中的期望阶段处测量产品的参数。现代光刻生产设施中的计量设备的常见示例是散射仪，例如角度分辨散射仪或光谱散射仪，并且其可以应用以在设备122中的蚀刻之前在120处测量显影的衬底的性质。使用计量设备140，例如，可以确定诸如套刻或临界尺寸(CD)等重要性能参数不满足显影抗蚀剂的特定准确度要求。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120的机会。同样众所周知，来自设备140的计量结果142可以用于通过监督控制***SCS和/或控制单元LACU 106随时间进行小的调节来维持光刻簇中的图案化操作的准确性能，从而最小化产品超出规格和需要返工的风险。当然，可以应用计量设备140和/或其他计量设备(未示出)来测量经处理的衬底132、134和进入的衬底130的性质。
本公开涉及用于校正经历制造工艺的衬底中的工艺效应的校正的应用。在光刻制造工艺的示例中，衬底是半导体晶片或在图案化步骤中将要被施加图案的其他衬底、以及通过物理和化学工艺步骤形成的结构。所描述的示例中的工艺校正将是在图案化步骤中应用的校正，特别是用于控制所施加的图案相对于已经在衬底上的特征的精确定位的校正。这些校正可以是例如由光刻设备施加的每次曝光的校正或CPE。可替代地，校正可以是对整个制造工艺中的另一工艺步骤的控制的校正。
如在上面的介绍中讨论，CPE是允许在衬底上的单个场位置定义和应用校正的机制。这些校正基于对先前处理过的衬底的测量，例如在图1的生产设施中经历图案化操作的衬底。出于本公开的目的，假定使用上述US2014089870A1中描述的类型的工艺签名模型来计算校正。US2014089870A1的全部内容通过引用并入本文。这里将不再详细重复工艺签名模型的原理。
图2是示出在图1的半导体制造设施内根据本公开的原理生成校正的方法的流程图。在这个示例中，该方法基于US2014089870A1中描述的方法。将描述对应于已知方法的步骤200至230。然后将描述步骤240，其通过将来自工艺签名模型的数据与实际测量数据组合以生成工艺效应的已修改估计来实现本文中公开的修改。相同的修改可以在除了US2014089870A1中公开的方法之外的方法的上下文中应用。
在第一步骤200中，例如，使用计量设备140在衬底晶片上执行测量。测量包括特定性能参数(例如，套刻)在已经形成合适的计量目标的多个位置处偏离理想(零套刻)的量。测量的目标的数目可以仅是可用目标的样本。可以使用诸如WO2015110191A1中公开的优化方法来确定样本。由于上采样将受到工艺签名模型的影响，因此样本数目可能少于执行早先的CPE技术所需要的数目。
在估计步骤210中，使用工艺签名模型或“指纹”模型来拟合测量数据，以便描述与理想的偏差。该步骤使用足以表征偏差的最小数目的参数以稳健的方式执行。这些偏差的根本原因可以是光刻设备100外部的晶片的处理、光刻设备本身的处理或两者的组合。
可以将工艺签名模型设计为表示工艺签名，而不是局限于可以在图案化操作中控制的驱动参数。在一个实施例中，指纹模型使用径向和切向套刻分量的Zernike函数。Zernike模型更适合晶片加工工具的指纹特性，因为这种工具的典型几何形状是圆形对称的。出于同样的原因，描述径向和切向(即，垂直于径向)分量(与X和Y分量相反)的套刻可以提供更好的拟合。可以用于表征工艺指纹的其他模型是径向基函数、傅立叶级数和多项式级数(例如，勒让德)。对于典型的工艺设备指纹，除了r、θ或X、Y之外，还可以在模型中包括诸如扫描方向、扫描速度或曝光序列等附加参数。
在下一步骤520中，可以针对晶片上的任何位置计算降噪测量，从而将模型与测量位置分离。其结果是针对密集栅格而计算的指纹。换言之，该模型提供了上采样功能以及降噪。在这个步骤中，可以考虑管芯布局。例如，可以仅针对晶片上的完整(并且因此可能是所得到的)管芯而计算栅格。
在步骤530中，使用工艺签名模型来计算每次曝光所需要的校正。这通过将来自工艺模型的估计的工艺特征拟合到光刻设备的驱动模型中来完成。在该步骤中可以使用光刻工艺工具的所有自由度，因为工艺签名模型可以用于估计晶片上的任何位置的所需要的校正值。例如，每个曝光场的参数的数目可以超过6个或超过10个。在一个特定实施例中，每个场使用15个参数。校正值的估计可以通过使用估计的工艺指纹模型的内插和外推来完成。
如US2014089870A1中解释，工艺签名模型提供一定程度的降噪以及上采样。然而，本发明人已经认识到，在这种降噪中，来自测量数据的一些有用信息丢失，其实际上可以用于改进计算的校正。例如，具有诸如在晶片边缘附近产生的效应的非常局部化的效应正是这种情况。由于这些效应太局部化而无法在模型中表示，因此它们被有效地作为噪声丢弃。在已知方法中，唯一的解决方案是增加模型参数的数目，和/或添加不同类型的模型。前一种方法通常需要大量附加测量，而后一种方法带来了显著的复杂性。
再次参考图2，本公开的方法中的步骤240将来自步骤200的实际测量数据与由工艺签名模型估计的值组合。这提供了可以在驱动模型中使用的工艺效应的已修改估计，而不是单独使用工艺签名模型。衬底的局部区域中的实际值可能影响最终校正，而不会作为噪声被忽视。现在将提供示出的示例，以说明该方法并且描述一种可能的实现。
现在参考图3，作为示例，使用在实际生产设施中在多个晶片上测量的套刻的图来说明图2方法的步骤。这些晶片可以是生产晶片或校准晶片，这取决于实现，并且取决于该方法是在设置阶段还是在正在进行的生产阶段应用。本技术特别针对生产阶段中的应用而被开发，因此假定所测量的晶片是生产晶片。在图的右上方，在302处指示晶片(衬底W)的示意性布局。衬底的区域被划分为规则栅格图案的场。一个场304被突出显示。这些场形成由光刻设备100执行的图案化操作中被施加图案的部分。
在图1的生产设施中处理一个或多个层之后，使用计量设备140测量晶片或代表性的晶片样本集合。这是图2的方法中的步骤200。所讨论的晶片可以是例如图1中标记为120、132或134的任何晶片，这些晶片已经经历一个或多个物理和化学处理步骤的图案化操作。在套刻计量的情况下，可以在计量目标上进行测量，计量目标(例如)包括在显影步骤112之后在显影的抗蚀剂层中形成的特征，并且在下面的层中形成的特征已经通过物理和化学步骤以及先前的图案化操作被形成。因此，套刻测量可以揭示当在抗蚀剂层中印刷图案时还未通过对准步骤和其他校正而校正的工艺引起的变形的分量。每次曝光的校正(CPE)旨在减少这些未校正的错误。
测量数据310包括用矢量在图中表示的套刻样本。每个矢量具有X分量和Y分量，其可以被单独测量并且被视为单独的性能参数，但是被组合用于说明性图。测量值可以来自单个晶片，但更通常地，测量将在几个晶片上被重复并且一起被平均，例如4到6个晶片。样本的分布通过如上所述的优化方法来被确定。可以看出，朝向晶片的边缘的样本的密度略微增加。恰好边缘处的样本包括显著地高于平均套刻的样本312，这是常见的。通常，这种效应可以简单地降低晶片的边缘处的功能产品管芯的产量。然而，理想地，如果可以使用光刻工具的驱动***中的自由度来校正这些效应，则可以增加良好器件的产量。
在314处，示出了使用参数化工艺签名模型在步骤210、220生成的工艺诱导套刻的估计。可以清楚地看出，这个模型提供衬底上的任何期望位置的估计值，而不仅仅是在步骤200中测量的估计值。如上所述，这种上采样效应是有益的。同时，消除了测量数据中的噪声。作为降噪功能的副产品，换言之，由于模型的形式和参数计数有限，一些实际效应(诸如边缘样本312中的高的套刻)变为被不代表真实情况的估计312'所取代。
在已修改的方法中，执行步骤240，其在实际测量可用的样本位置处替换这些估计值中的一些或全部。结果，产生估计316，其中来自模型的估计值318在一些位置处提供，而实际测量312在其他位置处提供。可以执行该方法以替换存在可用测量的所有值，或仅替换其中的一些。例如，如果关注的仅仅是边缘效应，则可以执行步骤240以仅替换衬底的外部区域中的值，例如半径大于0.8或0.9的区域。在另一种情况下，它可以是实际测量值为更大值的中央区域。在其他情况下，它可以是测量数据为更大值的每个场的某些部分。
组合测量数据和模型数据以生成已修改估计的方式不需要限于值的简单替换。进一步概括，组合测量数据和模型数据以生成已修改估计的方式不需要在衬底的所有区域中相同。在某些情况下，可能优选的是将模型估计值与测量值组合，例如通过对它们求平均。在其他情况下，可能认为期望的是允许一个采样点处的测量数据影响相邻采样点处的估计的值(即，在一定程度上从测量值外推)。粗心外推当然会引入人为错误。外推不需要在所有方向上相同。例如，在边缘区域中，可以在切向或圆周方向上比在径向方向上更多地施加外推。这些变体都在所附权利要求的范围内。
在320处，示出了使用光刻设备100的驱动模型从估计316生成的校正。可以看出，虽然在驱动模型中可以实现的控制程度方面存在限制，但是一些测量值312以单独使用工艺模型将是不可能的方式明显地影响校正。
结论
总之，本公开提供了一种生成用于在定义校正时使用的估计的方法，其利用工艺模型而不丢失来自原始测量数据的有用信息。特别是在工艺效应高度本地化的情况下，这些可以在不过度增加工艺模型的复杂性的情况下被考虑。
所公开的方法允许提供光刻设备和操作光刻设备的方法，其中可以改善诸如套刻等性能参数，而不需要附加测量，或者甚至具有减少的测量数目。可以在使用或不使用附加上下文信息的情况下执行动态选择。可以维持和/或增加生产量，而没有否则可能导致的性能损失。
组合测量数据和模型的步骤可以在任何合适的处理设备中执行，该处理设备可以位于图1的设施中的任何地方，或者可以在物理上远离该设施。本发明的实施例可以使用包含描述如上所述的组合工艺模型值和测量值的方法的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序来实现。该计算机程序可以例如在图1的控制单元LACU或某种其他控制器内执行，例如在包括计量设备140的计量***内，或者在先进的工艺控制***或单独的咨询工具中。还可以提供其中存储有这样的计算机程序的一种数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
CPE校正可以在图1的监督控制***中或在光刻工具控制单元LACU中生成。它们可以在远程***中生成并且随后传送到设施。工艺模型和测量数据可以分别传送到处理设备，然后处理设备将它们组合作为生成校正的一部分。可替代地，工艺模型和测量数据可以组合成已修改估计，其然后被传递给负责生成校正的处理设备或软件模块。在这种情况下，后一模块不需要从其现有形式进行修改。然后，生成已修改估计的处理设备可以是单独的设备，或者它也可以是包括计量设备140的计量***的一部分。
可以使用以下项进一步描述实施例：
1.一种计算用于在制造工艺中使用的校正的方法，所述方法包括：
测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；
将工艺模型拟合到所测量的性能参数；以及
至少部分地基于所拟合的工艺模型来计算所述校正，
其中所述校正的计算部分地基于所拟合的工艺模型并且部分地基于所测量的性能参数。
2.根据项1的方法，其中所述校正的计算主要基于在测量步骤中采样的一个或多个位置处的所测量的性能参数，并且主要基于在其他位置处的所拟合的工艺模型的值。
3.根据项1或2的方法，其中所拟合的工艺模型提供与所测量的性能参数中表示的采样位置相比具有更大采样密度的值。
4.根据任一前述项的方法，其中所述制造工艺包括图案被施加到衬底的光刻图案化步骤，其中所计算的校正用于在所述图案化步骤中使用。
5.根据项4的方法，其中所计算的校正用于在控制所施加的图案的定位时使用。
6.根据项4或5的方法，其中在所述图案化步骤中，所述图案在每个衬底上的多个场位置处被重复地施加，并且其中所计算的校正随着所述场位置而变化。
7.根据任一前述项的方法，其中所述性能参数在多个衬底上被测量，并且来自那些衬底的所测量的值被组合以用作所测量的性能参数。
8.根据任一前述项的方法，其中所述性能参数是套刻。
9.一种用于获得用于在监测制造工艺时使用的测量的计量***，所述计量***包括：
检查设备，用于测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数的；以及
处理设备，用于将工艺模型拟合到所测量的性能参数，并且生成要在所述制造工艺中校正的工艺效应的估计，
其中所述处理设备被布置为部分地基于所拟合的工艺模型并且部分地基于所测量的性能参数来生成所述工艺效应的估计。
10.根据项9的计量***，其中所述处理设备被布置为主要基于由所述检查设备测量的一个或多个位置处的所测量的性能参数并且主要基于在其他位置处的所拟合的工艺模型的值来生成所述工艺效应的估计。
11.根据项9或10的计量***，其中所拟合的工艺模型提供与所测量的性能参数中表示的采样位置相比具有更大采样密度的值。
12.根据项9、10或11的计量***，其中所述检查设备被布置为测量多个衬底上的性能参数，并且所述处理设备被布置为在所述工艺模型的拟合中对来自所述多个衬底的测量值进行组合。
13.一种制造***，包括根据项9至12中任一项的与至少一个处理设备和控制器结合的计量***，所述控制器被布置为基于所生成的工艺效应的估计来计算校正并且控制所述处理设备在处理一个或多个衬底时使用所计算的校正。
14.根据项13的制造***，其中所述处理设备是光刻设备，并且其中所述控制器被布置为控制图案被施加到衬底的光刻图案化步骤。
15.根据项14的制造***，其中所计算的校正用于在控制所施加的图案的定位时使用。
16.根据项14或15的制造***，其中所述光刻设备被布置为在每个衬底上的多个场位置处重复地施加图案，并且其中所述校正随着所述场位置而变化。
17.一种器件制造方法，包括在衬底上的一个或多个层中施加图案以及处理所述衬底以产生功能器件特征，其中所述层中的至少一个层的处理使用通过根据项1至8中任一项的方法计算的校正来被控制。
18.一种计算机程序产品，包括用于引起可编程数据处理设备作为根据项9至12中任一项的计量***的所述处理设备而执行的指令。
19.一种对衬底上的性能参数进行建模的方法，所述方法包括：
测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；
将工艺模型拟合到所测量的性能参数；以及
生成存在于所述衬底上的工艺效应的估计，
其中所述工艺效应的估计使用所拟合的工艺模型和所测量的性能参数两者来生成。
20.根据项19的方法，其中所生成的工艺效应的估计主要基于在测量步骤中测量的一个或多个采样位置处的所测量的性能参数，并且主要基于在其他位置处的所拟合的工艺模型的值。
21.根据项19或20的方法，其中所拟合的工艺模型提供与所测量的性能参数中表示的采样位置相比具有更大采样密度的值。
22.根据项19、20或21的方法，其中所述性能参数在多个衬底上被测量，并且来自所述多个衬底的所测量的值被组合以用于在所述工艺模型的拟合时使用。
23.一种计算机程序产品，包括用于引起可编程数据处理设备生成根据项9至12中任一项的方法中的所述工艺效应的估计的指令。
如上所述，光刻制造工艺的图案化步骤仅是可以应用本公开的原理的一个示例。光刻工艺的其他部分和其他类型的制造工艺也可以从以本文中公开的方式生成已修改的估计和校正而受益。
本领域技术人员在考虑本公开内容之后可以设想这些和其他修改和变化。本发明的广度和范围不应当受任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种计算用于在制造工艺中使用的校正的方法，所述方法包括：
测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；
将工艺模型拟合到所测量的性能参数；以及
至少部分地基于所拟合的工艺模型来计算所述校正，
其中所述校正的计算部分地基于所拟合的工艺模型并且部分地基于所测量的性能参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正的计算主要基于在所述测量步骤中采样的一个或多个位置处的所测量的性能参数，并且主要基于在其他位置处的所拟合的工艺模型的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所拟合的工艺模型提供与所测量的性能参数中表示的采样位置相比具有更大采样密度的值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造工艺包括图案被施加到衬底的光刻图案化步骤，其中所计算的校正用于在所述图案化步骤中使用。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所计算的校正用于在控制所施加的图案的定位时使用。
6.根据权利要求4所述的方法，其中在所述图案化步骤中，所述图案在每个衬底上的多个场位置处被重复地施加，并且其中所计算的校正随着所述场位置而变化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述性能参数在多个衬底上被测量，并且来自那些衬底的测量值被组合以用作测量性能参数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述性能参数是套刻。
9.一种用于获得用于在监测制造工艺时使用的测量的计量***，所述计量***包括：
检查设备，用于测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；以及
处理设备，用于将工艺模型拟合到所测量的性能参数，并且生成要在所述制造工艺中校正的工艺效应的估计，
其中所述处理设备被布置为部分地基于所拟合的工艺模型并且部分地基于所测量的性能参数来生成所述工艺效应的估计。
10.根据权利要求9所述的计量***，其中所述处理设备被布置为主要基于由所述检查设备测量的一个或多个位置处的所测量的性能参数并且主要基于在其他位置处的所拟合的工艺模型的值来生成所述工艺效应的估计。
11.根据权利要求9所述的计量***，其中所述检查设备被布置为测量多个衬底上的性能参数，并且所述处理设备被布置为在所述工艺模型的拟合中对来自所述多个衬底的测量值进行组合。
12.一种制造***，包括与至少一个处理设备和控制器相结合的根据权利要求9所述的计量***，所述控制器被布置为基于所生成的工艺效应的估计来计算校正并且控制所述处理设备在处理一个或多个衬底时使用所计算的校正。
13.一种器件制造方法，包括在衬底上的一个或多个层中施加图案以及处理所述衬底以产生功能器件特征，其中所述层中的至少一个层的处理使用通过根据权利要求1所述的方法计算的校正来被控制。
14.一种对衬底上的性能参数进行建模的方法，所述方法包括：
测量一个或多个衬底上的采样位置处的性能参数；
将工艺模型拟合到所测量的性能参数；以及
生成存在于所述衬底上的工艺效应的估计，
其中所述工艺效应的估计使用所拟合的工艺模型和所测量的性能参数两者来生成。
15.一种计算机程序产品，包括用于引起可编程数据处理设备生成根据权利要求1或14中任一项所述的方法中的所述工艺效应的估计的指令。
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