CN112585538B - 用于控制制造过程的方法及相关联的设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于控制制造半导体器件的制造过程的方法，所述方法包括：获得指示所述制造过程的性能的性能数据，所述性能数据包括横跨经受所述制造过程的衬底的性能参数的值；和基于所述性能数据和与所述制造过程的一个或更多个控制参数的动态行为有关的至少一个控制特性，确定对所述制造过程的过程校正，其中所述确定步骤还基于当施加所述过程校正时所述制造过程的预期稳定性。

Description

用于控制制造过程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2018年8月16日提交的欧洲申请18189305.8的优先权，该欧洲申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及用于控制制造过程的方法和设备，所述制造过程包括在光刻过程中将图案施加至衬底。

背景技术

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分)上的机器。光刻设备能够例如用于半导体(例如集成电路(IC))的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成要在IC的单层上形成的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或几个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。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和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；在扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案，同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描衬底来辐照每个目标部分。也有可能通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。

为了监控光刻过程，测量被图案化的衬底的参数。参数可以包括，例如，形成在被图案化的衬底中或被图案化的衬底上的连续层之间的重叠误差，和显影后的光敏抗蚀剂的临界线宽(CD)。这一测量可以在产品衬底上和/或专用量测目标上执行。存在用于对在光刻过程中形成的微观结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。快速且非侵入性形式的专用检查工具为散射仪，其中辐射束被引导至衬底的表面上的目标上，并且对被散射或被反射的束的属性进行测量。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并测量散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。角度分辨散射仪使用单色辐射束，并测量作为角度函数的散射辐射的强度。

已知的散射仪的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中所述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，光栅和测量束产生比光栅更小的斑(即，光栅未被充满)。除了通过重构进行特征形状的测量之外，也可以使用这种设备来测量基于衍射的重叠，如公开专利申请案US2006066855A1中所描述的。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测，使得能够在较小的目标上进行重叠的测量。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，这些文献通过引用全文并入本文。已经在专利公开出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中描述了上述技术的进一步发展。这些目标能够小于照射斑并且可以被晶片上的产品结构包围。可以通过使用复合光栅目标在一幅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。

在执行光刻过程(诸如在衬底上施加图案或测量这种图案)中，使用过程控制方法来监控和控制所述过程。典型地执行这种过程控制技术以获得对于光刻过程的控制的校正。将期望改良这种过程控制方法。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种用于控制制造半导体器件的制造过程的方法，所述方法包括：获得指示所述制造过程的性能的性能数据，所述性能数据包括横跨经受所述制造过程的衬底的性能参数的值；和基于所述性能数据和与所述制造过程的一个或更多个控制参数的动态行为有关的至少一个控制特性，确定对所述制造过程的过程校正，其中所述确定步骤还基于当施加所述过程校正时所述制造过程的预期稳定性。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于控制制造半导体器件的制造过程的处理装置，所述处理装置配置成执行根据第一方面所述的方法。

在本发明的第三方面中，提供了一种半导体器件制造设备，所述半导体器件制造设备包括：光刻设备；和根据第二方面所述的处理装置；其中，所述半导体器件制造设备配置成在用于制造半导体器件的制造过程中将产品结构提供至衬底。

在本发明的第四方面中，提供了一种包括程序指令的计算机程序，所述程序指令能够操作以当在适当的设备上运行时执行根据第一方面所述的方法。

参考附图，在下文更详细地描述本发明的另外的特征和优点以及本发明的各实施例的结构和操作。注意到，本发明不限于本文描述的具体实施例。本文仅出于图示的目的来呈现这些实施例。基于本文包含的教导，相关领域的技术人员将明白另外的实施例。

附图说明

现在将参考附图通过举例方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1描绘了一种光刻设备以及构成半导体器件的生产设施的其它设备；

图2描绘了整体光刻术的示意图，其表示三种关键技术之间的协作以优化半导体的制造；

图3是根据本发明的实施例的过程控制方法的概念性流程图；和

图4是图3的过程控制方法的控制部件的概念性流程图。

具体实施方式

在详细地描述本发明的实施例之前，提出一个可以实施本发明的实施例的示例性环境是有指导意义的。

图1以200将光刻设备LA显示为实施高容量光刻制造过程的工业生产设施的部分。在本示例中，制造过程被调适用于在诸如半导体晶片之类的衬底上制造半导体产品(半导体)。本领域技术人员应了解，可以通过以该过程的变化形式处理不同类型的衬底，来制造各种各样的产品。半导体产品的生产纯粹用作现今具有巨大商业意义的示例。

在光刻设备(或简称“光刻工具”200)内，测量站MEA以202显示，曝光站EXP以204显示。控制单元LACU以206显示。在该示例中，每个衬底访问测量站和曝光站以施加图案。例如，在光学光刻设备中，投影***用于使用调节后的辐射和投影***，将产品图案从图案形成装置MA转印至衬底上。这通过在辐射敏感抗蚀剂材料层中形成图案的图像来进行。

本文使用的术语“投影***”应该被广义地解释为包括任何类型的投影***，包括折射光学***、反射光学***、反射折射光学***、磁性光学***、电磁光学***和静电光学***或其任意组合，例如对于所使用的曝光辐射或者对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素所适合的。图案形成装置MA可以是将图案赋予至由图案形成装置透射或反射的辐射束的掩模或掩模版。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***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***协作，以将所期望的图案施加至横跨衬底的许多目标部分。可以使用可编程图案形成装置来代替具有固定图案的掩模版。辐射例如可以包括在深紫外(DUV)波段或极紫外(EUV)波段中的电磁辐射。本公开也适用于其它类型的光刻过程，例如压印光刻术和例如通过电子束的直写光刻术。

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，使得设备接收衬底W和图案形成装置MA并实施图案化操作。LACU还包括信号处理和数据处理能力，以实施与设备的操作相关的期望计算。在实践中，控制单元LACU将被实现为许多子单元的***，每个子单元处理所述设备内的子***或部件的实时数据采集、处理和控制。

在将图案施加到曝光站EXP处的衬底之前，在测量站MEA处处理衬底，使得可以执行各个预备步骤。预备步骤可包括使用水平传感器来绘制衬底的表面高度，和使用对准传感器来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，由于产生标记的不准确性以及还由于在其整个处理过程中发生的衬底变形，所述标记偏离理想栅格。因此，除了测量所述衬底的位置和方向之外，如果设备要以非常高的准确度在正确的部位处印制产品特征，则在实践中所述对准传感器必须详细测量横跨衬底区域的许多标记的位置。该设备可以是所谓的双平台型，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***。在曝光站EXP处正曝光一个衬底台上的一个衬底的同时，可以在测量站MEA处将另一衬底装载至另一衬底台上以使得可以执行各个预备步骤。因此，对准标记的测量非常耗时，设置两个衬底台能够显著地提高设备的生产量。如果位置传感器IF在测量站和曝光站处时都不能测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器以实现在两个站处追踪衬底台的位置。光刻设备LA可以例如是所谓的双平台类型，其具有两个衬底台以及两个站——曝光站和测量站——在所述两个站之间衬底台可以被交换。

在生产设施内，设备200构成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分，所述“光刻单元”或“光刻簇”还包含涂覆设备208，用于将光敏抗蚀剂和其它涂层施加到衬底W，以用于由设备200图案化。在设备200的输出侧，设置焙烤设备210和显影设备212，用于将曝光后的图案显影成实体抗蚀剂图案。在所有这些设备之间，衬底处理***负责支撑所述衬底并将它们从一件设备转移到下一件设备。这些设备通常统称为“轨道或涂覆显影***”，并由涂覆显影***控制单元控制，涂覆显影控制***控制单元本身由管理控制***SCS控制，该管理控制***SCS也经由光刻设备控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。管理控制***SCS接收选配方案信息R，所述选配方案信息R非常详细地提供了待执行以创建每个图案化的衬底的步骤的定义。

一旦已经在光刻单元中施加并显影了图案，就将图案化的衬底220转移到诸如在222、224、226处所示的其它处理设备。由典型的制造设施中的各个设备实施各个处理步骤。出于举例目的，本实施例中的设备222是蚀刻站，设备224执行蚀刻后的退火步骤。进一步的物理和/或化学处理步骤在其它设备226等中被施加。制造真实的器件可能需要许多类型的操作，诸如材料的沉积、表面材料特性的改性(氧化、掺杂、离子注入等)、化学机械抛光(CMP)等。在实践中，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。作为另一示例，可以提供用于实施自对准多重图案化的设备和处理步骤，以基于由光刻设备所敷设的前驱图案而产生多个较小特征。

众所周知，半导体器件的制造涉及这种处理的多次重复，以在衬底上逐层建立具有适当材料和图案的器件结构。因此，到达光刻簇的衬底230可以是新制备的衬底，或者它们可以是先前已经在该簇中或完全在另一个设备中被处理过的衬底。类似地，依赖于所需的处理，离开设备226的衬底232可以返回以用于在同一光刻簇中的后续图案化操作，或者它们可以被指定用于在不同簇中的图案化操作，或者它们可以是待发送用于切片和封装的成品。

产品结构中的每一层需要一组不同的过程步骤，并且在每一层处使用的设备226在类型上可能完全不同。此外，即使在待由设备226施加的处理步骤在大型设施中名义上是相同的情况下，也可能存在几个假设相同的机器并行地工作以对不同的衬底执行步骤226。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。甚至对于每一层是相对地共同的步骤，诸如蚀刻(设备222)，也可以由几个蚀刻设备实施，这些蚀刻设备名义上是相同的但并行地工作以使生产量最大化。此外，在实践中，不同的层根据待蚀刻材料的细节而需要不同的蚀刻过程，例如化学蚀刻、等离子体蚀刻，并且需要特定的要求，诸如例如各向异性蚀刻。

可以在其它光刻设备中执行先前和/或后续的过程(如刚才所提到的)，且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续的过程。例如，在器件制造过程中，在诸如分辨率和重叠等参数上要求非常高的一些层相比于其它要求较不高的层，可以在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曝光，而其它层在“干型”工具中曝光。一些层可以在DUV波长下工作的工具中曝光，而其它层是使用EUV波长辐射曝光。

为了正确且一致地曝光由光刻设备所曝光的衬底，期望检查被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)等属性。由此，其中定位有光刻单元LC的制造设施也包括量测***，量测***接收已在光刻单元中处理的衬底W中的一些或全部。将量测结果直接或间接地提供至管理控制***SCS。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调整，尤其在量测可以足够迅速地且快速地进行使得同一批次的其它衬底仍处于待曝光的情况下。此外，已经曝光的衬底可以被剥离及返工以改善良率，或被废弃，由此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，可以仅对良好的那些目标部分执行进一步曝光。

图1还示出了量测设备240，该量测设备240设置为用于对在制造过程中在期望的阶段的产品的参数进行测量。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)，并且它可以被应用以在设备222中的蚀刻之前在220处测量被显影的衬底的属性。可以被使用(替代基于散射仪的工具或者与基于散射仪的工具互补)的另一类型的量测设备是扫描电子显微镜(SEM)或电子束(e-beam)量测工具。通过使用量测设备240可以确定，例如诸如重叠或临界尺寸(CD)的重要性能参数不满足被显影的抗蚀剂中规定的准确度要求。在蚀刻步骤之前，存在剥离被显影的抗蚀剂并且通过光刻簇重新处理衬底220的机会。来自设备240的量测结果242可以用于通过随着时间推移进行小调整的管理控制***SCS和/或控制单元LACU 206来维持光刻簇中的图案化操作的准确性能，由此使得制造出不符合规格且需要返工的产品的风险最小化。

附加地，量测设备240和/或其它量测设备(未示出)可以应用于测量被处理的衬底232、234和入射衬底230的属性。量测设备可以在被处理的衬底上使用以确定重要的参数，诸如重叠、CD、临界尺寸均一性(CDU)、线宽粗糙度(LWR)或边缘放置误差(EPE)，其实质上为重叠和CDU的组合效应的量度。

典型地，光刻设备LA中的图案化过程是在所述处理中最关键的步骤之一，所述处理要求以高准确度尺寸化和放置衬底W上的结构。为了确保这种高准确度，可以将三个***组合为所谓的“整体”控制环境，如图3所示意性地描绘。这些***中的一个是光刻设备LA，所述光刻设备LA(实质上)连接到量测工具MET(第二***)和计算机***CL(第三***)。这种“整体”环境的关键是优化这三个***之间的协作，以增强整个过程窗口，并提供紧密的控制回路以确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口定义了过程参数(例如，剂量、聚焦、重叠)的范围，在所述范围内，具体的制造过程会产生明确的结果(例如，功能半导体器件)，典型地在所述范围内允许改变在光刻过程或图案化过程中的过程参数。

计算机***CL可以使用要被图案化的设计布局(的一部分)，以预测使用哪种分辨率增强技术并执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设定实现图案化过程的最大的总体过程窗口(在图3中由第一标度SC1中的双箭头描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案化的可能性。计算机***CL还可以用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内何处操作(例如，使用来自量测工具MET的输入)，以预测是否存在由于例如次优处理导致的缺陷(在图3中由第二标度SC2中的指向“0”的箭头所描绘)。

量测工具MET可以向计算机***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的校准状态下(在图3中由第三标度SC3中的多个箭头所描绘)。

光刻过程的控制典型地基于反馈或前馈的测量结果，并且接着使用例如场间(横跨衬底的指纹)或场内(横跨场的指纹)模型来建模。光刻控制典型地基于(例如)先前形成的结构的测量结果而使用用于一或更多个特定控制自由度的一个或更多个设定点过程校正的脱机计算来执行。设定点过程校正可以包括对特定过程参数的过程校正，并且可以包括对特定自由度的设定的过程校正以补偿任何漂移或误差，使得被测量的过程参数维持在规格内(例如，在从最佳设定点或最佳值的所允许的变化内，例如过程窗口)。例如，重要过程参数是重叠，重叠误差自身可以显现于形成于衬底上的有缺陷的结构中。在典型的重叠控制回路中，可以使用重叠反馈方法。这种方法可以包括可以测量先前曝光的衬底上的重叠的量测步骤。被测量的重叠可以接着用于确定对光刻过程的过程校正；例如用于对校正重叠误差的掩模版平台或衬底平台中的一个或两个的位置过程校正。可以接着将这种位置过程校正作为设定点过程校正传送至扫描器，以用于由扫描器进行直接致动。

除了被确定的过程校正的准确度之外，另一重要的方面为在实施过程校正之后的过程的稳定性。因此提出，当应用过程校正(或结合过程校正的控制选配方案)时，过程控制器确定过程校正，同时也考虑过程的稳定性。为实现这种情形，提出当确定过程校正时，除空间行为以外，还考虑过程校正的预期动态潜能(时间行为)。例如，这需要相关过程的控制方面的特定动态能力的知识，例如控制参数反应时间(即，过程可以对控制参数设定的变化的反应快速程度)，以及其它因素，诸如例如横跨某些空间尺度的可实现过程校正范围(过程校正的粒度)。

上文的描述和许多典型的1C制造控制策略经由光刻设备(扫描器)的控制参数来实施控制。然而，其它处理工具(例如蚀刻工具)也可以在产品性能方面发挥重要作用。仅通过使用光刻工具的现有控制能力，多个动态处理工具引发的误差仍然未得到校正。此外，现有控制技术易受在控制回路中使用蚀刻后检查(AEI)指纹与显影后检查(ADI)指纹(预蚀刻)之间的差异限制。设想在一实施例中，本文所描述的方法还考虑过程的其它控制能力(诸如沉积工具、显影工具和蚀刻工具控制参数)。经由其它过程控制参数(诸如量测控制参数)实施控制也可以对整个过程具有积极的影响。因此，所确定的过程校正可以与以下中的一个或更多个相关：扫描器控制参数、蚀刻工具控制参数、量测控制参数(例如采样方案)或任何其它控制参数(例如涂覆显影***控制、沉积控制等)，所述参数可以影响半导体(1C)制造过程中的性能参数(例如关键性能指示符(KPI)(诸如重叠、CDU、LWR、EPE)。在一实施例中，所确定的过程校正可以针对这些类型的控制参数中的两个或更多个而共同优化。因此，设想可以基于所选择的处理工具和/或光刻控制参数(至少)来设计用于性能参数的时变控制策略。以此方式，控制策略可以得益于扫描器与处理工具控制特性之间的协同作用。例如，与蚀刻控制特性相比，扫描器控制可以趋向于具有更高的空间/时间频率特性。附加地，对于某些衬底区域(例如边缘区域)，蚀刻控制可能比扫描器控制更有效。

由于大量过程可能引发产品特征、对准标记和重叠标记中的图案不对称性，因此处理工具控制(诸如蚀刻工具)参数至关重要。这些不对称性通过重叠、CD和LWR的由以下等式所致的误差影响EPE：

其中，σ_EPE、σ_overlay、σ_PBA、σ_{CDU_L}、σ_local分别地为由抗蚀剂和光子随机指数(其主要影响LWR)所致的EPE、重叠、邻近偏置平均值、线CDU和局部误差的标准偏差；μ_EPE是EPE的平均值；HR_OPC为由光学邻近残差所致的CD误差的半范围。

存在多个(扫描器和处理设备)控制参数，所述参数可以被改变以致动性能参数(例如，EPE)过程校正。用于扫描器设备的这些参数包括例如：聚焦、剂量、源的激光带宽、投影***像差的控制和衬底平台的控制(用于重叠控制)。这些变量中的一些为工具的设定点，一些为局部可调谐变量。然而，这些变量的影响主要在局部EPE中观测到。每个控制参数以不同方式影响EPE贡献因素，主要EPE贡献因素为性能参数：重叠、CD/CDU和LWR。衬底平台控制和剂量控制分别为主要影响重叠和CD的变量。激光带宽控制影响预期与LWR具有关系的成像的对比度。聚焦和投影***(odd)像差控制分别影响CD和重叠。这些控制参数(例如不同对控制参数)的组合效应也示出与特定性能参数的不同关系。

因此，在具体的实施例中，提出当确定用于该过程的过程校正时，通过估计所得到的被控制的过程的预期稳定性来控制EPE。例如，控制策略可以使得将实施仅符合稳定性阈值的过程校正。可替代地，已经确定，对EPE具有类似影响的过程校正可以由其预期稳定性来表征，从而选择最稳定的。这种实施例可以包括基于预期稳定性，从全部符合用于性能参数的控制规格限制的多个过程校正中选择过程校正(并且也可以使将描述的残差控制最大化)。替代地，实施符合控制规格限制的过程校正的控制选配方案可以被修改为，在仍然确保符合控制限制的同时优化其稳定性。替代地或附加地，执行对于过程校正(符合控制限制)和稳定性的共同优化。

控制可以经由任何合适的控制参数(诸如扫描器参数和/或其它过程参数)来实施。在特定的实施例中，提出了被共同优化的扫描器控制。

在一实施例中，这种控制可以被实施为控制层或接口。这种控制层可以是能够操作的，以确保EPE指纹符合控制限制。根据实施例，控制层接收包括以下各项的数据：i)指示EPE(例如重叠、CD、CDU、LCDU、LWR)的性能参数值(例如量测数据)；ii)空间指纹信息；和iii)动力学(控制参数的预期时间行为)。在一实施例中，控制接口可以匿名，使得相关设备(例如蚀刻机和/或扫描器)的控制依据控制(EPE)部件来实施。例如，控制部件可以包括以下中的一个或更多：重叠部件、CD部件、CDU部件、LCDU部件和LWR部件。

控制层基于半导体制造流程中使用的相应设备的(已知)控制特性来分配控制。控制特性可以包括横跨某一空间尺度的可实现过程校正范围(校正的粒度)和过程校正的动态范围(可以调整校正的快速程度)。

在一可选的实施例中，控制层可以被配置成有利于使残差控制潜能最大化的控制解决方案；即，保留进一步范围用于校正(预期或未预期)未来过程波动或漂移的解决方案。因此，通过确保针对未来不稳定的行为的进一步过程校正是可能的，将一些现有的稳定性用于交换未来控制潜能以使未来稳定性优化。例如，控制解决方案可以被估计为具有极高的预期稳定性，但可能需要控制所有高反应性(高速)控制参数，使得对未来事件存在极小的附加反应能力。可以丢弃这种解决方案而用替代方案，所述替代方案以稍微不太最优的所估计的稳定性为代价为附加过程校正提供更大的范围。

在一可选的实施例中，控制层可以确定采样方案并将其分配至量测工具，所述量测工具使用测量方案在所实施的过程校正的预期稳定性方面使所述量测工具优化。这种实施例可以包括利用第一测量频率来确定用于ADI量测((例如通过使用基于散射量测的工具)的采样方案和/或利用第二测量频率来确定用于AEI量测(例如通过使用SEM类型工具)的采样方案。

在数学上，控制层基于性能参数(例如EPE或其部件)的预期改良和这一改善的稳定程度(例如控制策略对影响EPE的过程的时间和空间行为的鲁棒程度)来确定用于控制参数的值。

可替代地，提供至衬底的特征的倾斜也可以是控制层的目标，而不是以EPE的改良为目标。控制参数的值可以随后由控制层确定以实现用于使特征的倾斜误差最小化的稳定控制策略目标。例如，这种倾斜误差可以是蚀刻路径与衬底的法线的偏离，如国际专利申请W02019052747A1所公开的，该申请通过引用全文并入本文。适合于倾斜控制的控制参数可以例如为蚀刻设备(电场控制)、沉积设备或光刻设备的控制参数(重叠控制被布置以补偿倾斜误差)。

不同的控制参数的组合可以被限定用于每个控制部件；例如用于使重叠优化的重叠部件、用于使CD优化的CD部件和用于使LWR优化的LWR部件等。在一实施例中，这些控制部件可以划分为如图3中所图示的不同的扫描器部件。因此最终的EPE值将是这些部件的函数。

图3为根据实施例的概念性过程流程图。性能参数(例如EPE)设定点300和性能数据(例如量测数据，诸如所测量的EPE值)305馈入至PID控制器310中。PID控制器控制所述过程，以通过改变控制部件315至340来将设定点值300与性能数据305之间的误差最小化，这些控制部件在该示例中包括：扫描器重叠部件315、扫描器CD部件325、扫描器LWR部件335、处理设备重叠部件320、处理设备CD部件330和处理设备LWR部件340。控制部件之间的增益加权通过重叠增益放大器345、CD增益放大器350和LWR增益放大器355来设定。被确定的过程校正中的每一个过程校正的效应被合并以估计受控制的性能参数(EPE)360(即，施加有过程校正的性能参数)。这一估计还考虑过程校正的预期稳定性。过程校正被优化为最小的EPE，但其也是随时间的流逝而相对稳定的。性能数据305可以包括EPE(例如使用SEM类型工具)的产品上测量，并且后续的过程校正可以是基于每批次或每衬底来施加的。PID控制器310的时间常数和个别的控制参数可以依赖于使用实例及其特征以及过程依赖性来校准。

例如，扫描器重叠部件315可以包括光刻扫描器重叠优化器，其对扫描器能力进行优化以用于校正光刻术和过程对衬底的影响。这一控制接口通过更新对准和重叠校正设定来改良在维持期望的重叠方面的扫描器能力。可以通过每曝光高阶校正(CPE)将重叠校正馈入至扫描器。高阶CPE功能尤其有益于校正衬底上的特定区域上所观测到的由具有高空间频率的过程指纹所导致的缺陷。对准校正可以由局部对准建模来辅助。对于高晶片间变化或当过程指纹影响晶片边缘时，这一局部对准功能是尤其有益的。将高阶CPE(HO-CPE)重叠校正和局部对准策略的应用进行组合可以改良具有高空间频率误差的衬底区域处的重叠性能。

对应的扫描器部件(例如部件315和320)应被同步以在可接受的空间和时间分辨率的情况下使衬底上的性能优化。

更具体地，这些控制部件中的每一个控制部件都可以在单个控制参数x_i对特定性能参数的最终响应的组合影响Y_n方面加以描述，其中下标n标识性能参数(例如n＝1为重叠、n＝2为CD且n＝3为LWR)。在带有五个控制参数i＝1-5的具体示例中，这种控制部件可以采取以下形式：

Y_n＝a_nx₁+b_nx₂+c_nx₃+d_nx₄+e_nx₅+x₁(f_nx₂+g_nx₃+h_nx₄+i_nx₅)+x₂(j_nx₃+k_nx₄+l_nx₅)+x₃(m_nx₄+n_nx₅)+x₄(q_nx₅)

因此，通过使用单个控制参数的校正潜能a_n-q_n，可以计算控制参数的组合影响Y₁-Y₃。例如，在一具体实施例中，控制部件可以是扫描器控制部件，并且参数x₁-x₅可以包括扫描器控制参数；例如分别为：衬底平台(位置、速率、加速度)、剂量、聚焦、投影***变形、激光带宽。同样可以包括另一处理设备控制参数。

图4为由前述段落的等式描述的控制部件的示意性图示；更具体地，扫描器重叠部件315的示意性图示。该图描述经由参数x₁-x₅控制扫描器。控制部件开始于重叠设定点400(即Y₁)且终止于被校正的设定点410(即Y₁’)。除单独优化控制参数x₁-x₅以外，还使不同对控制参数的组合效应优化。增益放大器G1至G15设定不同控制参数的相对加权并控制参数对，即系数a₁-q₁。

应特别注意控制参数x_i中的每一个控制参数具有其自身时变响应函数：因此提出使用这一时变响应以估计预期稳定性并在确定控制策略时使用这一预期稳定性。例如，这可通过在比例-积分-微分(PID)控制器(例如PID闭合回路控制器)中使用时变响应函数来实现。不同的控制参数依据其本质而具有不同的时间常数α_i，并且单个控制信号u_i(t)每个具有以下形式：

其中，K_P、K_I、K_D分别是：比例、积分和微分常数。PID控制器对EPE的整体影响可以遵循相同的函数。因此，可以计算过程校正随时间的推移对性能参数(例如EPE)的效应。在选定最终性能参数之前(若其完全选定)，不稳定的行为将(例如)随在被校正的性能参数中的振荡变得明显。这种振荡行为越明显，过程校正就越不稳定。因此，快速选定性能参数值的过程校正将是优选的。

在一实施例中，过程参数过程校正可以基于已描述的方式中的反馈(例如来自量测)使得设定点更接近优选值。可替代地或附加地，过程参数过程校正可以包括“光谱中的晶粒(dies-in-spec)”优化。这旨在使符合规格的管芯的数目最大化，而非应用横跨衬底的平均优化(例如基于误差残差的最小二乘法的最小二乘优化)。

关于光刻设备所使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(UV)辐射(例如具有或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm的范围内的波长)以及诸如离子束或电子束等粒子束。

在所述内容背景允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学部件。

具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，在不背离本发明的整体构思且不进行过度实验的情况下，其他人可以通过应用本领域技术范围内的知识容易地修改和/或调适这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文展示的教导和指导，这些调适和修改旨在落入所公开实施例的等同方案的含义和范围内。应理解，本文的措辞或术语是出于通过举例的描述的目的，而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。

在以下编号实施例的清单中公开了本发明的其他实施例：

1.一种用于控制制造半导体器件的制造过程的方法，所述方法包括：

获得指示所述制造过程的性能的性能数据，所述性能数据包括横跨经受所述制造过程的衬底的性能参数的值；和

基于所述性能数据和与所述制造过程的一个或更多个控制参数有关的至少一个控制特性，确定对所述制造过程的过程校正，其中所述确定步骤还基于当施加所述过程校正时所述制造过程的预期稳定性。

2.根据实施例1所述的方法，其中所述控制特性包括一个或更多个控制参数的动态行为。

3.根据实施例2所述的方法，其中，使用PID控制器，以基于一个或更多个控制参数的动态行为来确定所述过程校正。

4.根据实施例2或3所述的方法，其中所述控制特性还包括一个或更多个控制参数的可实现的校正范围。

5.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述一个或更多个控制参数中的每一个控制参数具有对应的时变响应函数，所述确定步骤考虑所述时变响应函数中的每一个时变响应函数。

6.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述过程校正试图将所述性能参数维持在指定的边界内。

7.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述过程校正试图使每衬底的功能半导体器件的数目最大化。

8.根据前述实施例中任一项所述的方法，所述方法包括当确定所述过程校正时估计所述制造过程的预期稳定性的步骤。

9.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中，确定过程校正的步骤包括：确定所述过程校正是否满足稳定性阈值。

10.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中，确定过程校正的步骤包括依据性能参数和所述预期稳定性来共同优化所述过程校正。

11.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中，确定过程校正的步骤还包括：考虑用于阻止未来不稳定的行为和/或用于对未来事件做出反应的残差控制潜能。

12.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述性能参数是边缘放置误差和/或对所述边缘放置误差的一个或更多个贡献因素。

13.根据实施例12所述的方法，其中所述一个或更多个贡献因素包括以下中的一个或更多个：重叠、临界尺寸、临界尺寸均一性、线宽粗糙度。

14.根据实施例12或13所述的方法，其中在控制一个或更多个控制部件方面实施所述过程校正，每个控制部件对应于所述一个或更多个贡献因素中的一个。

15.根据实施例14所述的方法，其中依据所述制造过程中的与所述一个或更多个控制部件中的每一个控制部件相关的设备，进一步划分所述一个或更多个控制部件中的每一个控制部件。

16.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述一个或更多个控制参数包括：与在所述制造过程中所使用的光刻设备有关的一个或更多个参数；和/或与在所述制造过程中所使用的另一处理设备有关的一个或更多个参数。

17.根据实施例1至16中任一项所述的方法，其中，所述过程校正包括：针对在所述制造过程中所使用的光刻设备和在所述制造过程中所使用的另一处理设备的共同优化的过程校正。

18.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中，确定过程校正的步骤包括：基于所述预期稳定性确定用于获得另一性能数据的量测策略。

19.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中，确定对所述制造过程的过程校正的步骤还包括：基于与所述控制参数的一个或更多个贡献因素有关的至少一个控制特性，确定所述过程校正。

20.一种用于控制制造半导体器件的制造过程的处理装置，所述处理装置配置成执行根据实施例1至19中任一项所述的方法。

21.一种半导体器件制造设备，包括：

光刻设备；和

根据实施例20所述的处理装置；

其中，所述半导体器件制造设备配置成在用于制造半导体器件的制造过程中将产品结构提供至衬底上。

22.一种包括程序指令的计算机程序，所述程序指令能够操作以当在适当的设备上运行时执行根据实施例1至19中任一项所述的方法。

23.一种非暂态计算机程序载体，包括根据实施例22所述的计算机程序。

22.

24.根据实施例1所述的方法，其中所述性能参数是衬底上所形成的特征的与倾斜相关的参数和/或对所述与倾斜相关的参数的一个或更多个贡献因素。

本发明的宽度和范围不应受任一上述的示例性实施例限制，而应仅由下述的权利要求书及其等同方案来限定。

Claims (17)

1.一种用于控制用于制造半导体器件的制造过程的方法，所述方法包括：

获得指示所述制造过程的性能的性能数据，所述性能数据包括横跨经受所述制造过程的衬底的性能参数的值；和

基于所述性能数据和与所述制造过程的一个或更多个控制参数的动态行为有关的至少一个控制特性，确定对所述制造过程的过程校正，其中所述确定步骤还基于当施加所述过程校正时所述制造过程的预期稳定性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用PID控制器，以基于所述一个或更多个控制参数的动态行为来确定所述过程校正。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制特性还包括所述一个或更多个控制参数的能够实现的校正范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或更多个控制参数中的每一个控制参数具有对应的时变响应函数，并且所述确定步骤考虑所述时变响应函数中的每一个时变响应函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定过程校正的步骤包括：确定所述过程校正是否满足稳定性阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定过程校正的步骤包括：依据所述性能参数和所述预期稳定性，共同优化所述过程校正。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定过程校正的步骤还包括：考虑用于阻止未来不稳定的行为和/或用于对未来事件做出反应的残差控制潜能。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述性能参数是边缘放置误差和/或对所述边缘放置误差的一个或更多个贡献因素。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述性能参数是所述衬底上所形成的特征的与倾斜相关的参数和/或对所述与倾斜相关的参数的一个或更多个贡献因素。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述一个或更多个贡献因素包括以下中的一个或更多个：重叠、临界尺寸、临界尺寸均一性、线宽粗糙度。

11.根据权利要求8或9所述的方法，其中在控制一个或更多个控制部件方面实施所述过程校正，每个控制部件对应于所述一个或更多个贡献因素中的一个。

12.根据权利要求11所述的方法，其中依据制造过程中的、与所述一个或更多个控制部件中的每一个控制部件相关的设备，进一步划分所述一个或更多个控制部件中的每一个控制部件。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或更多个控制参数包括：与在所述制造过程中所使用的光刻设备有关的一个或更多个参数；和/或与在所述制造过程中所使用的另一处理设备有关的一个或更多个参数。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过程校正包括：针对在所述制造过程中所使用的光刻设备和在所述制造过程中所使用的另一处理设备的共同优化的过程校正。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，确定对所述制造过程的过程校正的步骤还包括：基于与所述控制参数的一个或更多个贡献因素有关的至少一个控制特性，确定所述过程校正。

16.一种包括程序指令的计算机程序，所述程序指令能够操作以当在适当的设备上运行时执行根据权利要求1所述的方法。

17.一种非暂态计算机程序载体，所述非暂态计算机程序载体包括根据权利要求16所述的计算机程序。