CN113906345A - 基于倾斜拟合技术来确定对准模型的方法 - Google Patents

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Abstract

本文中描述了确定与标记布局相关联的对准模型的方法。一种方法包括：获得(a)与相比于相对稀疏的标记布局(例如，少于65个标记)而言相对密集的标记布局(例如，多于200个标记)相关联的第一测量数据以及与相对稀疏的标记布局相关联的第二测量数据，以及(b)描述与相对密集的套刻标记布局相关的物体变形的第一拟合模型；以及基于描述与相对稀疏的标记布局相关的物体变形的第二拟合模型，经由拟合技术，基于使用倾斜内积矩阵(例如，W)的广义二乘拟合或使用倾斜投影矩阵(例如，P)的倾斜投影最小二乘拟合，来确定对准模型。

Description

基于倾斜拟合技术来确定对准模型的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年5月3日递交的欧洲申请19172514.2的优先权，该欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本说明书涉及能够用于例如在图案化过程期间通过光刻技术或控制光刻设备在制造器件时执行测量的检测设备及方法。本说明书还进一步涉及在实施此类方法时使用的计算机程序产品。
背景技术
光刻设备是构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。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)的图案(经常也称为“设计布局”或“设计”)投影至提供于衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造过程继续进步，几十年来，电路元件的尺寸已不断地减小，而每器件的诸如晶体管的功能元件的量已在稳步地增加，这遵循通常被称作“摩尔定律”的趋势。为了跟得上摩尔定律，半导体行业正寻求能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。此辐射的波长确定图案化于衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。相比于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备，使用具有在4nm至20nm(例如，6.7nm或13.5nm)的范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成较小的特征。
在示例性光刻设备中，图案形成装置(其被替代地称作掩模或掩模版)可以用于产生待形成于IC的单层上的电路图案。此图案可以转移至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或若干管芯)上。通常经由成像至提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转移。一般而言，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常被称作“场”。在半导体制造设施(厂房)中通过各种设备来处理批量或批次中的晶片。在每一层处通过由光刻设备执行的光刻步骤来逐层地建立集成电路，并且在光刻步骤之间执行其他厂房程序。
图案在衬底上的准确放置是用于减小电路部件以及可以通过光刻产生的其他产品的尺寸的主要挑战。具体地说，准确地测量衬底上已经被放置的特征的挑战是能够足够准确地对准重叠的特征的连续层而以高产率产生工作器件的关键步骤。一般而言，在现今的亚微米半导体器件中，应该在几十纳米内以及下至最关键的层中的几纳米来实现所谓的套刻。
因此，现代光刻设备涉及在实际上曝光或以其他方式图案化处于目标部位处的衬底的步骤之前的广泛测量或“映射”操作。已开发并持续开发所谓的高级对准模型，以对由处理步骤和/或由光刻设备自身造成的晶片“栅格”的非线性失真更准确地建模及校正。然而，在曝光期间并非所有的失真都能够校正，并且追踪及消除尽可能多的这些失真的原因仍然很重要。
由与标记位置相关的测量数据表示晶片栅格的这些失真。从对晶片的测量获得测量数据。这些测量的示例是在曝光之前使用光刻设备中的对准***执行的对准标记的对准测量。这些测量的另一示例是在曝光之后使用量测***执行的套刻目标的套刻精度测量。
由于处理，对准标记和套刻目标变形，这导致测量误差，从而引起套刻精度劣化。通常通过选择或加权用于测量的照射色彩来执行对该变形的影响的减轻。在示例中，对该变形的影响的减轻可以例如经由配置为对衬底的变形建模的衬底模型。在一些应用中，此类衬底模型应该基于稀疏的布局测量来对变形准确地建模以便维持光刻过程的生产量要求。
发明内容
在图案化过程中，需要对所产生的结构进行测量例如以用于过程控制及验证。本发明旨在在维持高生产量的同时改善光刻过程中的对准及套刻性能。确定衬底变形的对准模型可以用于改善对准、改善量测以及改善光刻过程的校正，同时避免或至少减轻诸如维持生产量的相关联问题中的一个或多个。
在实施例中，提供一种用于确定与标记布局相关联的对准模型的方法。该方法包括：获得(a)与相比于相对稀疏的标记布局而言相对密集的标记布局相关联的第一测量数据以及与所述相对稀疏的标记布局相关联的第二测量数据；(b)描述与所述相对密集的标记布局相关的物体变形的第一拟合模型；以及(c)基于描述与所述相对稀疏的标记布局相关的物体变形的第二拟合模型，经由或借助于拟合技术，优选地经由或借助于倾斜拟合技术来确定所述对准模型。
在一个实施例中，标记布局可以是对准标记布局。因此，在该实施例中，相对稀疏的标记布局是相对稀疏的对准标记布局，并且相对密集的标记布局是相对密集的对准标记布局。在另一个实施例中，标记布局可以是套刻标记布局。因此，在该实施例中，相对稀疏的标记布局是相对稀疏的套刻标记布局，并且相对密集的标记布局是相对密集的套刻标记布局。在另一个实施例中，标记布局可以是使用相对稀疏的对准标记布局和相对密集的套刻标记布局的套刻和对准两者。
在实施例中，拟合技术使用第一测量数据和第二测量数据。
在实施例中，拟合技术是使用倾斜内积矩阵的广义最小二乘拟合(GLSF)，即，拟合技术是GLSF算法。
在实施例中，确定倾斜内积矩阵包括以下步骤：使用第一拟合模型及第一测量数据来确定第一输出；使用倾斜内积矩阵、第二拟合模型、第二测量数据及第一拟合模型来确定第二输出；以及确定倾斜内积矩阵的系数，使得第一拟合模型与第二拟合模型之间的差减小。
在一个实施例中，第一拟合模型与第二拟合模型之间的差可以通过减少第一输出与第二输出之间的差而减小。在另一个实施例中，最小化第一输出与第二输出之间的差。
在另一个实施例中，倾斜内积矩阵的系数被确定为使得第一输出与第二输出之间的差减小。在另一个实施例中，最小化第一输出与第二输出之间的差。
在实施例中，拟合技术是使用倾斜投影矩阵的倾斜投影最小二乘拟合(OPF)，即，拟合技术是OPF算法。在一个实施例中，OPF算法包括应用倾斜投影矩阵及执行常规最小二乘拟合。
在实施例中，确定倾斜投影矩阵包括以下步骤：使用第一拟合模型及第一测量数据来确定第一输出；使用倾斜投影矩阵、第二拟合模型、第二测量数据及第一拟合模型来确定第二输出；以及确定倾斜投影矩阵的系数，使得第一拟合模型与第二拟合模型之间的差减小。
在一个实施例中，第一拟合模型与第二拟合模型之间的差可以通过减少第一输出与第二输出之间的差而减小。在另一个实施例中，最小化第一输出与第二输出之间的差。
在另一个实施例中，倾斜投影矩阵的系数被确定为使得第一输出与第二输出之间的差减小。在另一个实施例中，最小化第一输出与第二输出之间的差。
如已在上文中评论的，第一输出可以提供可以是更准确数据的密集的标记布局的表示，这是因为密集的标记布局包括更多测量。由于稀疏的标记布局的信息与密集的标记布局的信息之间的串扰，对来自相对稀疏的标记布局的测量建模不提供对来自密集的标记布局上的测量的模型结果的准确估算。因此，本发明允许考虑源于密集的标记布局和稀疏的标记布局的测量或信息来修改在第二拟合模型中使用的系数。有利地，本发明消除所述串扰，提供对于与相对稀疏的标记布局相关联的测量数据的更准确拟合，从而增加测量的准确度并减少层之间的套刻。
应该理解的是，先前实施例中的任何一个以及所提出的实施例中的任何一个都可以被视为计算机实施方法。因此，所述实施例可以被视为用于确定与对准标记布局相关联的对准模型的计算机实施方法。
此外，在实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括非暂时性计算机可读介质，在所述非暂时性计算机可读介质上记录有指令，所述指令在被计算机执行时实施上述实施例中的任何一个实施例的步骤。在另一个实施例中，提供一种包括以上计算机程序产品的测量***。在其他实施例中，提供一种包括所述测量***的光刻设备。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式描述实施例，在附图中：
图1描绘了根据实施例的光刻设备的示意性概略图；
图2示意性地描绘了根据实施例的光刻单元或簇的实施例；
图3示意性地说明了根据已知实践的图1的设备中的测量和曝光过程；
图4是用于根据已知实践的控制图1的设备的高级过程控制方法的示意图；
图5说明了根据实施例的在图4的方法中实施衬底建模及过程建模；
图6是根据实施例的用于基于稀疏的布局确定对准模型的流程图；
图7是根据实施例的在图6中使用的第二对准模型的示例性方法；
图8A是根据实施例的稀疏的布局；
图8B是根据实施例的密集的套刻布局；
图9A和图9B是根据实施例的分别使用密集的布局及稀疏的布局拟合的不同的对准模型的结果；
现在将参考附图详细地描述实施例，附图被提供作为说明性的示例以便使本领域技术人员能够实践所述实施例。值得注意地，以下附图和示例不意味着将保护范围限制于单独的实施例，而是借助于所描述或所说明的元件中的一些或全部的互换而使其他实施例是可能的。在任何方便之处，将在全部附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。在可以使用已知部件来部分地或完全地实施这些实施例的某些元件的情况下，将仅描述理解该实施例所必需的这些已知部件的那些部分，并且将省略这些已知部件的其他部分的详细描述以免混淆实施例的描述。在本说明书中，示出单个部件的实施例不应该被视为限制性的；相反，除非本文中另外明确地陈述，否则保护范围意图涵盖包括多个相同部件的其他实施例，并且反之亦然。此外，申请人不意图使本说明书或权利要求书中的任何术语被解释为不常见的或特殊的含义，除非如此明确地阐述。另外，保护范围涵盖本发明中借助于说明而提及的部件的目前及未来已知的等同物。
具体实施方式
在详细地描述实施例之前，有指导性的是呈现可供实施实施例的示例性环境。
在本文件中，术语“辐射”及“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，具有为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)以及EUV(极紫外辐射，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。
如本文中所采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为指可以用于向入射束赋予图案化横截面的通用图案形成装置，图案化横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案。在此内容背景中也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射式或反射式、二元式、相移式、混合式等)以外，其他此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列及可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射***(也被称作照射器)IL，该照射***被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，该掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接至被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置MA的第一***PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，该衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接至被配置为根据某些参数准确地定位衬底支撑件的第二***PW；以及投影***(例如，折射型投影透镜***)PS，该投影***被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。
在操作时，照射***IL例如经由束传递***BD接收来自辐射源SO的辐射束。照射***IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学部件，或其任何组合。照射器IL可以用于调节辐射束B，以在图案形成装置MA的平面处在其横截面中具有期望的空间及角强度分布。
本文中所使用的术语“投影***”PS应该被宽泛地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用的其他因素的各种类型的投影***，包括折射型、反射型、反射折射型、合成型、磁性型、电磁型和/或静电型光学***，或其任何组合。可认为本文中对术语“投影透镜”的任何使用均与更上位的术语“投影***”PS同义。
光刻设备LA可以属于这种类型：其中，衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影***PS与衬底W之间的空间-这也被称为浸没光刻。在以引用的方式并入本文中的US6952253中给出了关于浸没技术的更多信息。
光刻设备LA也可以属于具有两个或更多衬底支撑件WT(又名“双平台”)的类型。在此“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以对位于衬底支撑件WT中的一个上的衬底W进行准备衬底W的后续曝光的步骤，同时将另一个衬底支撑件WT上的另一个衬底W用于在另一个衬底W上曝光图案。
除了衬底支撑件WT以外，光刻设备LA可以包括测量台。该测量台被配置为保持传感器和/或清洁器件。传感器可以被配置为测量投影***PS的性质或辐射束B的性质。测量台可以保持多个传感器。清洁器件可以被配置为清洁光刻设备的一部分，例如投影***PS的一部分或***的提供浸没液体的一部分。在衬底支撑件WT远离投影***PS时，测量台可以在投影***PS下方移动。
在操作时，辐射束B入射至保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置MA(例如，掩模)上，并且被位于图案形成装置MA上的图案(设计布局)图案化。在穿过掩模MA后，辐射束B通过投影***PS，投影***PS将束聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二***PW及位置测量***IF，衬底支撑件WT可以准确地移动，例如，以便在聚焦及对准位置处在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一***PM及可能的另一个位置传感器(该另一个位置传感器未在图1中被明确地描绘)可以用于相对于辐射束B的路径来准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2及衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA与衬底W。尽管如所说明的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。
为了阐明本发明，使用笛卡尔坐标系。笛卡尔坐标系具有三个轴，即x轴、y轴和z轴。三个轴中的每一个都与其他两个轴正交。围绕x轴的旋转被称作Rx旋转。围绕y轴的旋转称为Ry旋转。围绕z轴的旋转被称作Rz旋转。x轴和y轴限定水平平面，而z轴在竖直方向上。笛卡尔坐标系不限制本发明，而仅用于说明。实际上，其他坐标系(诸如圆柱形坐标系)也可以用于阐明本发明。笛卡尔坐标系的定向可以不同，例如，使得z轴具有沿着水平平面的分量。
在复杂器件的制造中，通常执行许多光刻图案化步骤，由此在衬底上的连续层中形成功能性特征。因此，光刻设备的性能的关键方面能够相对于(由相同设备或不同光刻设备)放置于先前层中的特征恰当且准确地放置所施加的图案。出于此目的，衬底具备一组或多组标记。各个标记是可以稍后使用位置传感器(典型地是光学位置传感器)测量其位置的结构。位置传感器可以被称作“对准传感器”并且标记可以被称作“对准标记”。
光刻设备可以包括可以用于准确地测量设置于衬底上的对准标记的位置的一个或多个(例如，多个)对准传感器。对准(或位置)传感器可以使用光学现象(诸如衍射及干涉)以从形成于衬底上的对准标记获得位置信息。用于当前光刻设备中的对准传感器的示例是基于如US6961116中所描述的自参考干涉计。已开发出位置传感器的各种增强及变型，例如US2015261097A1中所披露的。所有这些公开的内容均以引用的方式并入本文中。
标记或对准标记可以包括形成于设置于衬底上的层上或层中或(直接)形成于衬底中的一系列栅条。栅条可以规则地隔开并充当光栅线，以使得标记可以被视为具有公知的空间周期(节距)的衍射光栅。依赖于这些光栅线的定向，标记可以被设计成允许沿着X轴或沿着Y轴(Y轴被定向为基本上垂直于X轴)测量位置。包括以相对于X轴和Y轴两者成+45度和/或-45度配置的栅条的标记允许使用如以引用方式并入的US2009/195768A中所描述的技术进行组合的X和Y测量。
对准传感器利用辐射光点光学地扫描每个标记，以获得周期性变化的信号，诸如正弦波。分析此信号的相位以确定标记的位置，并且因此确定衬底相对于对准传感器的位置，该对准传感器又相对于光刻设备的参考框架固定。可以提供与不同(粗略及精细)标记尺寸相关的所谓的粗略及精细标记，使得对准传感器可以区分周期性信号的不同周期，以及在一个周期内的确切位置(相位)。也可以出于此目的而使用不同节距的标记。
量测标记的位置也可以提供关于提供有例如呈晶片栅格的形式的标记的衬底的变形的信息。衬底的变形可以通过例如将衬底静电夹持至衬底台和/或在衬底曝光于辐射时对衬底的加热而出现。
图2为诸如例如US6961116中所描述且以引用方式并入的已知对准传感器的实施例的示意性框图。辐射源RSO提供具有一个或多个波长的辐射束RB，该辐射束由转向光学器件转向至标记(诸如位于衬底W上的标记AM)上而作为照射光点SP。在此示例中，转向光学器件包括光点反射镜SM及物镜OL。用于照射标记AM的照射光点SP的直径可以稍微小于标记自身的宽度。
由标记AM衍射的辐射(在此示例中经由物镜OL)被准直为信息携载束IB。术语“衍射”意图包括来自标记的零阶衍射(零阶衍射可以被称作反射)。例如上文所提及的US6961116中所披露的类型的自参考干涉计SRI以自身干涉束IB，然后束被光检测器PD接收。可以包括额外光学器件(图中未示出)以在由辐射源RSO产生多于一种波长的情况下提供单独或分离的束。光检测器可以是单个元件，或者光检测器视需要可以包括多个像素。光检测器可以包括传感器阵列。
在此示例中包括光点反射镜SM的转向光学器件也可以用于阻挡从标记反射的零阶辐射，以使得信息携载束IB仅包括来自标记AM的更高阶衍射辐射(虽然这对于测量并非必需的，但是提高了信噪比)。
将强度信号SI供应至处理单元PU。通过区块SRI中的光学处理与单元PU中的计算处理的组合，输出衬底上的相对于参考框架的X位置和Y位置的值。
所说明类型的单个测量仅将标记的位置固定于对应于该标记的一个节距的某一范围内。结合该测量来使用较粗略的测量技术，以识别正弦波的哪一个周期是包含被标记位置的周期。可以在不同波长下重复较粗略和/或较精细的层级的同一过程，以用于提高准确度和/或用于标记的稳固检测，而与制成标记所用的材料及标记被设置于其上方和/或下方的材料无关。可以光学地多路复用及多路分解所述波长以便同时处理所述波长，和/或可以通过分时或分频而多路复用所述波长。
在此示例中，对准传感器及光点SP保持静止，而衬底W移动。对准传感器可以因此被稳固且准确地安装至参考框架，同时在与衬底W的移动方向相反的方向上有效地扫描标记AM。在此移动中，通过衬底W安装于衬底支撑件上并且衬底定位***控制衬底支撑件的移动来控制衬底W。衬底支撑件位置传感器(例如，干涉计)测量衬底支撑件的位置(图中未示出)。在实施例中，一个或多个(对准)标记设置于衬底支撑件上。对设置于衬底支撑件上的标记的位置的测量允许校准衬底支撑件的由位置传感器确定的位置(例如，相对于对准***所连接的框架)。对设置于衬底上的对准标记的位置的测量允许确定衬底的相对于衬底支撑件的位置。
对准过程背景技术
图3说明了用于将目标部分(例如，管芯)曝光于图1的双平台设备中的衬底W上的步骤。首先将描述根据常规实践的过程。
点线框内的左侧是在测量站MEA处执行的步骤，而右侧示出了在曝光站EXP处执行的步骤。有时，衬底台WTa、WTb中的一个将在曝光站处，而另一个在测量站处，如以上所描述的。出于此描述的目的，假定衬底W已经被装载至曝光站中。在步骤200处，通过图中未示出的机构将新衬底W’装载至设备。并行地处理这两个衬底以便增加光刻设备的生产量。
首先参照最新装载的衬底W’，该衬底可以是先前未经处理的衬底，该衬底是利用新的光学抗蚀剂制备的以供在设备中进行第一次曝光。然而，一般而言，所描述的光刻过程将仅是一系列曝光及处理步骤中的一个步骤，使得衬底W’已经通过此设备和/或其他光刻设备若干次，并且也可以经历后续过程。特别地，针对改善套刻性能的问题，任务是确保新的图案被准确地施加于已经经受图案化及处理的一个或多个循环的衬底上的正确位置中。每一个图案化步骤都可能在所施加的图案中引入位置偏差，而后续处理步骤在衬底和/或施加至衬底的图案中渐进地引入失真，该失真必须被测量及校正以实现令人满意的套刻性能。
可以在其他光刻设备中执行先前和/或后续图案化步骤(如刚才所提及的)，并且可以甚至在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续图案化步骤。例如，器件制造过程中的在诸如分辨率及套刻的参数方面要求极高的一些层相比于要求不高的其他层可以在更高级的光刻工具中予以执行。因此，一些层可以曝光于浸没型光刻工具中，而其他层曝光于“干式”工具中。一些层可以曝光于在DUV波长下工作的工具中，而其他层使用EUV波长辐射来曝光。一些层可以通过为对所说明光刻设备中的曝光的替代或补充的步骤而被图案化。这些替代及补充技术包括例如压印光刻、自对准多重图案化及定向自组装。
在202处，使用衬底标记P1等和图像传感器(图中未示出)的对准测量用于测量及记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。另外，将使用对准传感器AS来测量在整个衬底W’上的若干对准标记。这些测量在一个实施例中用于建立衬底模型(有时被称作“晶片栅格”)，衬底模型非常准确地映射标记的在整个衬底上的分布，包括相对于标称矩形栅格的任何失真。
在步骤204处，还使用水平传感器LS来测量相对于X-Y位置的晶片高度(Z)图。基本上，高度图仅用于实现被曝光图***聚焦。另外它可以用于其他目的。
当装载衬底W’时，接收选配方案数据206，选配方案数据206定义待执行的曝光，并且还定义晶片和先前产生的图案及待产生于晶片上的图案的性质。将在202、204处获得的晶片位置、晶片栅格及高度图的测量结果添加至这些选配方案数据，使得可以将选配方案及测量数据208的完整集合传递至曝光站EXP。对准数据的测量例如包括对准目标的X位置和Y位置，对准目标以与作为光刻过程的产品的产品图案所成的固定或标称固定关系而形成。恰好在曝光之前获得的这些对准数据用于产生对准模型，对准模型具有将模型拟合至数据的参数。这些参数及对准模型将在曝光操作期间用于校正在当前光刻步骤中所施加的图案的位置。在使用中的模型内插所测量的位置之间的位置偏差。常规的对准模型可能包括4个、5个或6个参数，这些参数一起以不同尺寸定义“理想”栅格的平移、旋转及按比例缩放。如US2013230797A1中进一步所描述的，使用较多参数的高级模型是已知的。
在210处，调换晶片W’与W，使得被测量的衬底W’变成进入曝光站EXP的衬底W。在图1的示例性设备中，通过交换设备内的支撑件WTa及WTb来执行此调换，使得衬底W、W’保持准确地被夹持并定位于那些支撑件上，以保留衬底台与衬底自身之间的相对对准。因此，一旦已经调换所述台，则为了利用用于衬底W(以前是W’)的测量信息202、204以控制曝光步骤，必需确定投影***PS与衬底台WTb(以前是WTa)之间的相对位置。在步骤212处，使用掩模对准标记M1、M2执行掩模版对准。在步骤214、216、218中，将扫描运动及辐射脉冲施加于在衬底W上各处的连续目标位置处，以便完成数个图案的曝光。
通过在执行曝光步骤时使用在测量站处获得的对准数据及高度图，使这些图案相对于期望的部位准确地对准，并且特别是相对于先前放置于同一衬底上的特征准确地对准。在步骤220处从设备卸除现在被标注为W”的被曝光衬底，以根据被曝光图案使被曝光衬底经历蚀刻或其他过程。
使用历史性能数据进行的高级过程控制
为了实现最优性能，除了在将当前衬底装载至光刻设备中时进行测量以外，还通常使用关于光刻过程的历史性能数据。出于此目的，利用量测***MET(图2)进行性能的测量。可以实施不同形式的高级过程控制。图4仅说明了一个示例，该示例实施已知的稳定性控制方法。
图4描绘了稳定性模块300。此模块例如是在处理器上运行的应用程序。示出被标示为1、2、3的三个主过程控制回路。第一回路使用稳定性模块300及监测器晶片来提供光刻设备的局域控制。监测器晶片302被示出为从光刻单元304穿过，光刻单元304可以是例如图2的光刻元LC。监测器晶片302已经利用校准图案来曝光，以设定用于聚焦及套刻的“基线”参数。稍后，量测工具306读取这些基线参数，然后基线参数被稳定性模块300解释以便计算特定用于此光刻元的稳定性校正308。可以将此性能数据回馈至光刻单元304，并且当执行另外的曝光时使用该性能数据。监测器晶片的曝光可以涉及将标记的图案印刷于参考标记的顶部上。通过测量顶部标记与底部标记之间的套刻误差，可以测量光刻设备的性能的偏差，即使在已经从设备移除晶片并将晶片放置于量测工具中也如此。
第二(APC)控制回路基于实际产品晶片上的诸如焦点、剂量及套刻的性能参数的测量。使被曝光的产品晶片320传递至量测工具322，量测工具322可以与第一控制回路中的量测工具306相同或不同。在322处，确定关于例如诸如临界尺寸、侧壁角及套刻精度的参数的信息并将该信息传递至高级过程控制(APC)模块324。此数据也被传递至稳定性模块300。过程校正326由与稳定性模块300通信的管理控制***(SCS)328计算并使用，从而提供对光刻元304的控制。
第三控制回路用于允许例如在双重图案化应用中将量测整合至第二(APC)控制回路中。使已蚀刻的晶片330穿过而到达量测单元332，量测单元332又可以与用于第一和/或第二控制回路中的量测工具306、322相同或不同。量测工具332测量从晶片读取的诸如临界尺寸、侧壁角及套刻精度的性能参数。将这些参数传递至高级过程控制(APC)模块324。该回路继续与第二回路相同。
衬底模型图-背景技术
为了实现套刻性能，应该相对于已经在衬底上的图案来正确地定位新图案，而不仅是定位于某些标称“正确”位置处。根据以上描述，应该理解的是，若干不同机制被实施以实现诸如套刻精度的参数中的高性能。
图5概述了这些机制，这是因为它们涉及在控制光刻设备LA的已知方法中对当前衬底的图案化操作。在402处，通过光刻设备使用其对准传感器AS以参考图3所描述的方式来测量当前衬底的位置偏差。在404处，从当前衬底的位置测量结果来计算衬底模型SM，衬底模型SM在施加图案时在408处允许通过光刻设备应用衬底特定校正。
另外，在412处，储存对先前衬底的性能的测量以提供历史性能数据。此历史性能数据在414处用于计算一个或多个过程模型PM，该一个或多个过程模型PM表示特定光刻设备以及与当前衬底相关的其他处理装备的性能。这些计算可以例如是在图4的示例的控制回路中进行的计算。
在416处，组合衬底模型及过程模型以产生完整衬底及过程校正模型PSM。在使用被组合模型的情况下，光刻设备408计算校正使得可以将新图案施加至每一衬底，以不仅校正已经在衬底上的特征的位置偏差，而且校正图案化及其他处理步骤的性能的偏差。
理想地，衬底模型将仅校正未通过过程模型校正的偏差，并且反之亦然。发明人已认识到，在已知的***中，可能在通过衬底模型校正的对准偏差与经由过程模型校正的套刻误差之间出现相关性元素。此相关性可能引起误差的过校正或欠校正。根据本公开，通过识别及消除这些相关性，可以进一步改善(特别就套刻而言)光刻过程的整体上的性能。
虽然过程模型PM及衬底模型SM可以以单个形式被提及，但是本领域技术人员应该理解的是，这些模型中的任一个或两个可以是两个或更多个子模型的叠加。虽然过程模型可以包括用于执行光刻设备及执行其他处理步骤的子模型，但是在本发明中为了简单起见，基于历史性能数据的所有模型都被简单地看作过程模型。作为常见示例，过程模型可以包括场间模型及场内模型。场间模型表示关于在衬底上各处的位置的性能变化，而场内模型表示倾向于在衬底的每个目标部分(场)中重复的变化。这些模型中的每一个都可以进一步再分成子模型。这些模型中的任一个或两个都可以包括特定用于特定产品设计的子模型以及为数个产品设计所共有的子模型。额外模型可以为了暂时效应而应用校正，暂时效应诸如透镜、掩模版和/或衬底的加热。稳定性模块产生另一个子模型，该另一个子模型表示基于历史性能测量的过程模型的实际性能的逐日漂移。
类似地，衬底模型实践上可以包括两个或更多个子模型的组合。通常例如，将首先拟合四参数(4PAR)模型。接着将具有更高阶变化的第二模型拟合于4PAR模型的残差上(残差包括未通过4PAR模型而建模的位置偏差)。更高阶模型可以是例如六参数(6PAR)模型、3阶多项式模型，或基于径向基函数的模型。因此，术语“衬底模型”涵盖两个或更多个子模型的组合。此外，如同过程模型一样，衬底模型可以包括场内模型以及场间模型。在一个示例中，针对当前衬底上的较少的场测量多个对准标记，并且使用所述对准标记以拟合场内衬底模型。在那种情况下，衬底模型实际上是三个子模型-4PAR衬底模型、更高阶场间衬底模型和场内衬底模型-的组合。虽然每个连续模型都表示越来越小的偏差，但是每个模型都有助于以另一小量的方式减少套刻，这在现代半导体制造中是关键的。
当前晶片对准拟合使用最小二乘技术(例如，通过如(MTM)-1MT的矩阵计算表征)以确定拟合与晶片标记布局相关联的测量数据的对准模型(例如，先前论述的衬底模型)。拟合的模型可以产生描述晶片的变形的栅格。在实施例中，可以如先前在图4中所论述地获得测量数据。例如，测量数据包括在晶片对准标记布局的标记处的位置(例如，X、Y)测量结果、高度(例如，Z)测量结果。
在一些情况下，稀疏的标记布局用于晶片对准以便维持图案化过程的生产量要求。在实施例中，相较于密集的布局，稀疏的标记布局(也被称作稀疏的布局)包括相对较少数量的标记。例如，稀疏的布局可以包括少于65个标记(例如，晶片的每管芯大约1个标记)而密集的布局包括多于200个标记(例如，晶片的每管芯多个标记)。因而，相较于对应于密集的布局的测量数据，对应于稀疏的布局的测量数据将具有相对较少的数据。因此，在稀疏的布局的数据上训练的模型可能不会准确地描述衬底。
利用相较于稀疏的标记布局(例如，图8A中的布局800)更密集的标记布局(例如，图8B中的布局810)，可以获得更佳的模型。为了桥接基于密集的布局及稀疏的布局拟合的模型之间的间隙，晶片对准模型图(WAMM)被提出于在2016年9月15日申请的PCT专利申请号15/763,780中，该申请的全部内容并入本文中。通过使用具有例如65个标记的WAMM，可以获得相似于100个标记对的性能水平。
然而，存在稀疏的晶片标记布局对密集的晶片标记布局的两个性能相关方面：(i)稀疏的标记布局导致较小的噪声抑制(或降低维度)；以及(ii)稀疏的标记布局导致不可校正分量与可校正分量之间的更多串扰。可校正分量是可以通过晶片模型建模的分量，而不可校正分量是与晶片模型相关联的残差。
在实施例中，晶片模型对晶片表面的变形建模。因此，可校正分量是指通过晶片模型描述的变形，而不可校正分量是指晶片模型的残差。在实践中，残差在晶片的边缘处最强，并且相较于在晶片的中心处，变形也可以在晶片的边缘处相对较高。
在实施例中，可以通过使用WAMM或子空间建模(例如，如PCT专利申请号15/763,780中所论述的)有效地改善部分噪声抑制。例如，通过减少模型空间的维度的数目，噪声抑制(方案因子)改善。然而，当最小二乘对准拟合用于确定晶片对准模型时可能存在可校正分量与不可校正分量之间的串扰。因此，WAMM需要进一步改善以用于桥接稀疏的对准布局与密集的对准布局之间的间隙。
在WAMM的已知最小二乘拟合过程期间，不可校正分量(或形状)通过WAMM模型投影在可校正分量(或形状)上，并且因此更加难以与可校正形状区别开。
当从密集的对准栅格进入至稀疏的对准栅格时，可校正分量与不可校正分量之间的正交性关系改变：在密集的布局上，可校正分量与不可校正分量正交，而在稀疏的布局上，可校正分量与不可校正分量不正交。与稀疏的布局相关联的这种非正交性导致串扰。根据本公开，可以经由倾斜拟合技术减少串扰。在实施例中，倾斜拟合技术包括广义最小二乘拟合(例如，广义最小二乘拟合，稍后论述的方法600)或倾斜投影最小二乘拟合(例如，倾斜投影最小二乘拟合，稍后论述的方法700)。
在实施例中，广义最小二乘拟合涉及修改与稀疏的布局相关联的内积元素，使得可校正分量与不可校正分量之间的正交性相似于密集的布局。在实施例中，此类修改涉及将稀疏的布局的内积设在不同(非正交)的基上。
在实施例中，倾斜投影最小二乘拟合涉及最小二乘拟合中的倾斜投影以阻挡串扰。
根据本公开，广义最小二乘拟合论述如下。可以使用<x，y>＝xTy计算内积，其中，x和y是包含在晶片上的不同标记位置处的测量数据(即对准测量数据或套刻精度测量数据)的列向量。然后，与此内积相关联的范数可以计算为
Figure BDA0003328533710000171
现在，假定y包括与密集的布局相关联的被密集测量的对准数据(或未校正的套刻数据)，即，第一测量数据。然后，可以使用y可校正＝Mycy计算密集的布局数据的可校正分量(y可校正)，其中，My包含在密集的标记位置处取样的模型函数(即，第一拟合模型)并且cy包括密集的布局数据的模型的拟合系数。
在普通最小二乘的情况下，使用上文所描述的最小二乘范数优化拟合系数。可以示出可以使用
Figure BDA0003328533710000172
计算该优化的结果，其中，“+”运算符代表矩阵的伪逆。
通过组合y可校正及cy的先前两个等式，
Figure BDA0003328533710000173
其中，Py是将所测量的数据y投影于通过模型矩阵My的列所横跨的空间上的正交投影矩阵，这产生可校正分量y可校正。因此，在概念上，使用最小二乘拟合的常规晶片对准可以被视为所测量的数据使用内积在通过模型所横跨的空间上的正交投影。
根据本公开，两个列向量x和y之间的倾斜内积被计算为<x，y>w＝xTWTWy。并且，倾斜范数为
Figure BDA0003328533710000181
其中，矩阵W可以被视为基变换矩阵(即，倾斜内积矩阵)。根据本公开，内积及范数为在新的倾斜基上定义的新的内积及范数。
考虑x包含稀疏的晶片对准测量数据(即，第二测量数据)并且y包含密集的晶片对准数据(或未校正的套刻精度测量数据，即，第一测量数据)。可以示出可以使用倾斜范数将来自广义最小二乘拟合的拟合系数写为：
Figure BDA0003328533710000182
在实施例中，这些拟合系数cw用于估算密集的布局的对准数据(或未校正的密集的套刻数据)，并优化倾斜内积矩阵W。
在实施例中，与和密集的布局相关联的模型协作来执行与稀疏的布局相关联的晶片对准模型的估算。此类晶片对准模型可以通过执行以下等式来计算：
Figure BDA0003328533710000183
在实施例中，矩阵W中的系数被优化，使得与稀疏的布局相关联的晶片对准模型接近地估算密集的布局的数据(或未校正的套刻数据)的结果。W的系数是通过执行以下等式而确定的：
Figure BDA0003328533710000184
在矩阵W为可逆的情况下，对准模型的可校正分量与不可校正分量之间的串扰可以通过广义最小二乘拟合抑制。如果矩阵为不可逆的，则广义最小二乘拟合可以借助于降低维度不仅抑制串扰而且校正劣化的噪声传播。应当注意的是，最优矩阵W依赖于所使用的稀疏的布局以及变形的种类及存在于数据中的噪声等级。因此，可能需要训练晶片或历史数据以用于拟合以及验证所拟合的模型。还应当注意的是，如果y包含密集的对准布局的数据，则稀疏的对准模型的结果被优化，以尽可能接近地匹配密集的对准的结果。如果y包含密集的未校正的套刻数据，则W直接被优化以用于套刻。这些是两个独立的应用。
在实施例中，可以识别内积矩阵W的四个类别：(i)单位矩阵；(ii)对角矩阵，该对角矩阵可以用于将较多权重给予至晶片的不太密集取样区域中的对准标记或者将较少权重给予至更多噪声的对准扫描；(iii)用于本公开的广义最小二乘拟合的可逆矩阵。内积及范数所基于的基不正交。此内积可以通过选择如本发明所论述的矩阵W来减少不可校正分量与可校正分量之间的串扰；以及(iv)不可逆矩阵，该不可逆矩阵可以被视为具有(倾斜)子空间模型的组合的广义最小二乘，这是因为不可逆矩阵减少了数据的自由度的数目(例如，仅至数据的子空间的倾斜投影)。此方法可以减少串扰及噪声传播两者。此方法(iv)可以通过使用倾斜投影矩阵的倾斜投影最小二乘拟合求解。
在下文中简单论述并在图7A和图7B的方法700中进一步详述倾斜投影最小二乘拟合。在倾斜投影最小二乘拟合中，执行以下等式。
Figure BDA0003328533710000191
其中，P是倾斜投影矩阵。因为密集的对准布局上的不可校正分量不正交于稀疏的对准布局上的可校正分量，所以只要可校正分量及不可校分量至少线性地独立于稀疏的网格，便可以使用倾斜投影矩阵来阻挡该不可校正分量。
在实施例中，矩阵P(即，倾斜投影矩阵)被优化，使得稀疏晶片对准模型的结果尽可能接近地匹配密集对准数据(或密集去校正的套刻数据)。例如，在矩阵P是倾斜投影矩阵(例如，能够利用等于0或1的每个本征值诊断的矩阵)的约束条件下，确定该矩阵中的系数的值。在实施例中，反复执行以下模型来执行优化，使得P的系数的值逐渐减少(例如，在实施例中，最小化)前述差异。
Figure BDA0003328533710000201
图6是用于确定与标记相关联的对准模型610的方法600的流程图。对准模型可以用于进行待由光刻设备应用的衬底特定校正，如先前例如关于图4和图5所提及的。在实施例中，用于确定对准模型的过程使得噪声是被抑制的数据，并且对准模型的分量(例如，可校正分量与不可校正分量)之间的串扰实质上减少。
在实施例中，与对准模型相关联的串扰是指可校正分量与不可校正(例如，残差)分量之间的相关性。例如，不可校正分量(例如，模型的残差)可呈现为拟合模型610的可校正分量，拟合模型610的可校正分量可以导致对图案化过程(例如，对衬底台、焦点等)的不必要调整。
程序P601中的方法600包括获得(i)第一测量数据和第二测量数据602。第一测量数据与相比于相对密集的标记布局而言密集稀疏的标记布局(例如，图8B中的810)相关联，并且第二测量数据与备用的稀疏的标记布局(例如，图8A中的800)相关联。此外，该方法包括获得(ii)描述与相对密集的标记布局相关的物体变形的第一拟合模型604(例如，由先前论述的矩阵My表示)以及(iii)经由拟合技术，优选地经由倾斜拟合技术，基于描述与相对稀疏的标记布局相关的物体变形的第二拟合模型来确定对准模型。如上文已评论的，相对密集的标记布局可以是相对密集的对准标记布局603或相对密集的套刻标记布局605。
如先前所论述的，第一测量数据和第二测量数据602分别包括但不限于稀疏及密集的布局的标记的X-Y位置、在标记处的高度(Z)、在曝光之前及之后的偏差、套刻精度等。图8A说明了衬底801的示例性稀疏的布局800，其中，稀疏的布局800包括32个标记。稀疏的布局800包括彼此相对远离地间隔开的标记(例如，800a、800b、800c、800d等)。在实施例中，稀疏的布局800的标记的数目受例如光刻设备的生产量要求限制。典型地，用于图案化过程的光刻设备非常昂贵，并且为了进行图案化过程，每小时应该曝光有利的足够数目的晶片。例如，最新的机器能够每小时曝光多于275个晶片)。在实践中，这意味着可用的测量时间为每晶片数秒。因此，可以测量仅有限数目个标记(大致44至65个标记)。换句话说，稀疏的布局可以包括每晶片场大致1个标记。在实施例中，稀疏的布局800可以包括小于100个标记(例如，40、44、65个标记等)。典型地，数据落入过度拟合区(例如，与模型参数的数目相比，更多且充分地分布的测量)中。然而，稀疏的布局中的标记的数目不足以达到高噪声抑制，并且串扰存在于模型分量之间。为了克服此类问题，本公开确定与第一拟合模型604协作的第二拟合模型610(与稀疏的布局相关联)。
第一拟合模型604基于从相对密集的布局603(或605)获得的第二测量数据而拟合，并且由此更准确地描述例如衬底变形。在实施例中，第一拟合模型604是基于与相对密集的对准标记布局603或相对密集的套刻标记布局605相关联的历史数据拟合的模型。图8B中示出了密集的标记布局的示例，其中，密集的标记布局810包括1024个标记。
在实施例中，第一拟合模型604及第二拟合模型可以是包括可以根据本公开拟合的多个参数的任何数学模型。例如，第二拟合模型(和/或第一拟合模型604)可以是四参数(4PAR)模型、六参数(6PAR)模型或两个或更多个模型的组合，它们可以被称作单一模型(例如，衬底模型，如先前所论述的)。例如，第二拟合模型(和/或第一模型604)可以是两个子模型的组合：一个子模型具有第一参数集合(例如，四参数)，并且另一个子模型具有第二参数集合(例如，六参数)。根据本公开，第二拟合模型具有经由基于与倾斜投影数据(例如，倾斜投影矩阵或倾斜投影运算符)协作的历史数据(例如，套刻或对准数据)拟合的模型确定的模型参数的值，如下文所论述的。在实施例中，倾斜投影数据以矩阵形式表示，该矩阵另外与对准模型(例如，以矩阵形式表示)一起用于拟合对准模型。相较于现有的模型拟合方法，用于模型拟合的倾斜投影方法提供更准确的拟合模型。
程序P603涉及经由倾斜拟合技术基于描述用于相对稀疏的标记布局(例如，800)的物体变形的第二拟合模型来确定对准模型610。在实施例中，倾斜拟合技术可以基于第一测量数据和第二测量数据602、第一拟合模型604以及使用倾斜内积矩阵的广义最小二乘拟合，如先前所论述的以及参照图7中的过程P615进一步论述的。在其他实施例中，倾斜拟合技术可以基于使用倾斜投影矩阵的倾斜投影最小二乘拟合，在先前论述过并且还参照图7中的程序P715进一步被论述。
在实施例中，物体是图案化过程的晶片，并且对准模型是晶片对准模型。物体变形是晶片的表面的变形，在所述表面上，经由图案化过程转移期望的图案。
参照图7进一步论述过程P603的示例性流程图。在实施例中，确定倾斜内积矩阵或确定倾斜投影矩阵可以是迭代程序，其中，迭代包括过程P611、P613和P615。在实施例中，系数在每一次迭代中调整，使得差被减少或被最小化，如下文进一步论述。在实施例中，在差被最小化后，第二拟合模型被视为可以在光刻应用中使用的对准模型。
程序P611涉及使用第一拟合模型604及第一测量数据确定第一输出611(例如，使用第一拟合模型604确定的可校正值yc，如先前论述的)。过程P613涉及使用倾斜内积矩阵W、第二拟合模型(例如，由矩阵Mx表示)、第二测量数据x和第一拟合模型604(例如，由矩阵My表示)来确定第二输出613(例如，xc(W))。
在实施例中，过程P615涉及确定倾斜内积矩阵(例如，W)的系数615，使得第一输出与第二输出之间的差减小。在实施例中，迭代继续，直至差被最小化。
在实施例中，第一测量数据和第二测量数据包括对准标记测量位置数据和/或套刻精度测量位置数据，并且确定倾斜内积矩阵W的系数615涉及执行以下数学模型：
Figure BDA0003328533710000231
xc＝Mycw
Figure BDA0003328533710000232
Figure BDA0003328533710000233
其中：(a)W是倾斜内积矩阵；(b)cw是与第二拟合模型相关联的W的拟合系数；(c)Mx包括与稀疏的标记布局相关联的第二拟合模型的模型函数；(d)My包括与密集的标记布局相关联的第一拟合模型604的模型函数；(e)xc是基于与第一拟合模型604相关联的My、第二测量数据以及与第二拟合模型相关联的W的系数，针对密集的标记布局估计的第二输出613；并且(f)yc是基于第一拟合模型604及第一测量数据y的第一输出611。
在实施例中，在确定倾斜内积矩阵的第一迭代中，倾斜内积矩阵的系数的初始值可以被随机地(例如，自高斯分布)选择或者是由使用者选择的，以产生第二输出。在后续迭代中，倾斜内积矩阵的系数的当前值被修改以使得第一输出及第二输出减小。
在实施例中，第一输出611与第二输出613之间的上述差被最小化。在实施例中，第二测量数据包括位置数据及稀疏的对准标记的布局相对于预定标称位置数据的位移数据。第二测量数据可以是经由如先前所论述的对准传感器测量的对准数据或套刻数据。相同情形可以应用于第一测量数据。因此，稀疏或密集的标记布局中描述的数据可以包括对准标记测量位置数据或套刻精度测量位置数据。
如先前所提及的，与密集的标记布局相比，稀疏的标记布局(例如，800)包括实质上较少的数量的标记。例如，稀疏的布局包括小于或等于65个的标记。
在实施例中，倾斜拟合技术可以基于使用倾斜投影矩阵的倾斜投影最小二乘拟合。然后，过程P715可以用于确定倾斜投影矩阵的系数。
例如，过程P715涉及确定倾斜投影矩阵的系数715，使得第一输出711与第二输出713之间的差减小。
在实施例中，确定倾斜投影矩阵的系数涉及执行以下数学模型，其中，x是(基于对准标记布局或套刻布局的)第二测量数据。
Figure BDA0003328533710000241
Figure BDA0003328533710000242
在以上等式中：(a)P是倾斜投影矩阵；(b)cp是与第二拟合模型相关联的倾斜投影矩阵P的拟合系数；(c)Mx包括与稀疏的标记布局相关联的模型函数；(d)x是第二测量数据；(e)My包括与密集的标记布局相关联的第一拟合模型604的模型函数；(f)yc是通过第一拟合模型604及测量数据描述的第一输出711；并且(g)Mycp是指基于与第二拟合模型610相关联的Mx、第二测量数据x以及与第一拟合模型604相关联的My计算的并且针对第一测量数据估计的第二输出711。具体地，使用第二拟合模型的Mx、第二测量数据x确定cp，如上述等式中所描述的。
在实施例中，第一输出711与第二输出713之间的上述差被最小化。在实施例中，第二测量数据包括位置数据及稀疏的对准标记的布局相对于预定标称位置数据的位移数据。第二测量数据可以是经由如先前所论述的对准传感器测量的对准数据或套刻数据。相同情形可以应用于第一测量数据。
如先前所提及的，与密集的标记布局相比，稀疏的标记布局(例如，800)包括实质上较少数量的标记。例如，稀疏的布局包括小于或等于65个标记。
此外，在实施例中，如先前所提及的，对准模型可以使用密集套刻数据(即，套刻精度测量位置数据)来确定。因此，提供确定与对准标记布局相关联的拟合模型的另一种方法(例如，与方法600类似)。该方法涉及获得与相比于相对密集的套刻标记布局605而言相对稀疏的对准标记布局相关联的测量数据(例如，602)，以及描述与相对密集的套刻标记布局相关的物体变形的第一对准模型604。
另外，该方法涉及经由倾斜拟合技术，基于描述与相对稀疏的对准标记布局相关的物体变形的第二拟合模型来确定对准模型。拟合技术是使用倾斜内积矩阵的广义最小二乘拟合或者是使用倾斜投影矩阵的倾斜投影最小二乘拟合，如上文所论述的。
在模型拟合过程之后，当与拟合模型(例如，模型矩阵)一起使用时，倾斜投影数据(例如，表示为倾斜投影矩阵)可以抑制与用于稀疏的布局的拟合模型相关联的噪声及(例如，在可校正与不可校正之间的)串扰分量。例如，对准模型的分量包括可校正分量(例如，经由对准模型确定的衬底或过程校正)及不可校正分量(例如，对准模型的残差)。残差是所观测数据与模型预测之差。
当模型准确地描述数据(例如，用于模型拟合的历史对准或套刻数据)时，残差可以忽略为零(例如，分别为图9A和图9B中的残差913及943)。可以忽略的残差或零残差是非常需要的，这是由于可以忽略的残差或零残差指示该模型进行与衬底相关联的(例如，衬底变形的)准确预测，由此可以确定用于整个衬底的校正。然而，如果例如与衬底边缘相关联的残差存在，则与衬底边缘相关联的残差指示模型预测可能不准确，这是因为可能没有在衬底的边缘处确定此类校正(例如，衬底台调整、光刻设备的焦点调整等)。图9A和图9B说明了用于不同对准模型的可校正分量及残差的示例。
图9A和图9B说明了使用来自密集的布局及稀疏的布局的测量数据拟合的不同模型的示例结果。在图9A中，执行与精细的晶片栅格相关联的对准模型的结果。在实施例中，模型输出901表示分解成可校正分量902(或形状)及不可校正分量903(或形状)的衬底变形(或形状)。该模型在903中具有大量的残差值。
在实施例中，说明了关于密集的布局数据的更高阶晶片模型的结果。例如，模型输出911表示分解成可校正分量912(或形状)及不可校正分量913(或形状)的衬底变形(或形状)。应该注意的是，更高阶模型及密集的测量数据提供其中可以忽略残差的拟合。例如，在所示的示例中，x和y的平均残差值分别为0.323nm和0.313nm。
参考图9B，使用现有方法及稀疏的布局数据拟合的更高阶晶片模型提供如所说明的结果。例如，模型输出921表示分解成可校正分量922(或形状)及不可校正分量923(或形状)的衬底变形(或形状)。应当注意，由于稀疏的布局的数据的使用，残差是大量的。例如，如933中所示出的，相较于衬底的中心部分，沿着边缘处的残差基本上更高。因此，在稀疏的布局上拟合的更高阶晶片模型不提供衬底变形的准确预测。
在实施例中，使用(先前论述的)WAMM方法及稀疏的布局的数据的更高阶晶片模型提供如所说明的结果。例如，模型输出931表示分解成可校正分量932(或形状)及不可校正分量933(或形状)的衬底变形(或形状)。应当注意，由于稀疏的布局的数据的使用，大量的残差在边缘处，但在中心处的残差可以忽略。因此，利用现有方法及基于WAMM的方法拟合的更高阶模型的结果921及931基本上不同。具体地，除了在晶片的边缘处的残差以外，基于WAMM的模型的残差933基本上低于残差923。
相较于上文所论述的结果911、921及931，根据上文所论述的方法(例如，方法600及700)确定的对准模型提供许多优良结果941。例如，即使使用稀疏数据拟合的对准模型，也在整个衬底中提供可以忽略至零的残差943。例如，相较于残差913、923及933，在衬底的边缘处的残差943可以忽略。因此，根据方法600及700确定的对准模型有利地更准确。
根据实施例，根据本公开的方法的实施例中的任一个获得的对准模型可以进一步用于控制光刻设备LA，如上文在图5中所论述的。例如，对准模型为与过程模型PM协作工作以在图案化过程中控制光刻设备的衬底模型SM。
根据实施例，对准模型可以进一步用于确定量测工具的取样。因为对准模型可以准确地确定衬底变形，所以执行该模型的结果提供可以用于准确确定待测量的晶片上的位置的变形信息。
术语“值”可以是数字数据、符号数据、字母数据等。
在实施例中，如本文中所使用的术语“优化”、“优化的”和“优化了”指代或意味着调整图案形成设备(例如，光刻设备)、图案化过程等，使得结果和/或过程具有较为合意的特性，诸如衬底上的设计布局的投影的较高准确度、较大的过程窗口等。因此，如本文中所使用的术语“优化的”和“优化了”是指或意味着识别用于一个或多个参数的一个或多个值的过程，该一个或多个值相比于用于那些一个或多个参数的一个或多个值的初始集合提供在至少一个相关指标方面的改善，例如局部最优。因此，“最优”及其他相关术语应予以解释。在实施例中，优化步骤可以反复应用，以提供一个或多个指标的进一步改善。
本文中所披露的概念可以对用于使子波长特征成像的任何通用成像***建模或数学上建模，并且可以尤其供能够产生越来越短的波长的新兴成像技术使用。已经在使用中的新兴技术包括能够通过使用ArF激光器来产生193nm波长以及甚至能够通过使用氟激光器来产生157nm波长的极紫外(EUV)、DUV光刻。此外，EUV光刻能够通过使用同步加速器或通过用高能电子射到材料(固体或等离子体中任一种)上来产生在20nm至5nm的范围内的波长，以便产生在此范围内的光子。
虽然本文中所披露的概念可以用于在诸如硅晶片的衬底上成像，但是应该理解的是，所披露的概念可以与任何类型的光刻成像***一起使用，例如，用于在不同于硅晶片的衬底上成像的光刻成像***。
尽管可以在本文中特定地参考在IC制造中的光刻设备的使用，但应该理解的是，本文中所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***、用于磁畴存储器的引导及检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。
尽管可以在本文中特定地参考在光刻设备的内容背景中的本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用于其他设备中。本发明的实施例可以形成掩模检测设备、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)的物体的任何设备的一部分。这些设备可以通称为光刻工具。此类光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
尽管上文可以特定地参考在光学光刻的内容背景中对本发明的实施例的使用，但是将明白的是，本发明在内容背景允许的情况下不限于光学光刻，而且可以用于其他应用(例如，压印光刻)中。
在内容背景允许的情况下，可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实施本发明的实施例。本发明的实施例也可以被实施为储存于机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取及执行。机器可读介质可以包括用于储存或传输成可以由机器(例如，计算器件)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁性储存介质；光学储存介质；闪速存储器；电学、光学、声学或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)；以及其他介质。另外，固件、软件、进程、指令可以在本文中被描述为执行特定动作。然而，应该明白的是，此类描述仅是出于方便起见，并且此类动作事实上是由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、进程、指令等的其他装置引起的，并且这样做可以使得致动器或其他装置与物理世界相互作用。
虽然上文已经描述了本发明的特定实施例，但是将明白的是，可以以与所描述的方式不同的其他方式来实践本发明。以上描述意图是说明性的，而非限制性的。由此，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不背离下文所阐述的权利要求书的保护范围的情况下对如所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种用于确定与标记布局相关联的对准模型的方法，该方法包括：
获得(a)与相比于相对稀疏的标记布局而言相对密集的标记布局相关联的第一测量数据以及与所述相对稀疏的标记布局相关联的第二测量数据，(b)描述与所述相对密集的标记布局相关的物体变形的第一拟合模型；以及(c)经由拟合技术，优选地经由倾斜拟合技术，基于描述与所述相对稀疏的标记布局相关的物体变形的第二拟合模型，来确定所述对准模型。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述拟合技术使用所述第一测量数据和所述第二测量数据。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述拟合技术是使用倾斜内积矩阵的广义最小二乘拟合。
4.如权利要求3所述的方法，其中，确定所述倾斜内积矩阵包括以下步骤：
使用所述第一拟合模型和所述第一测量数据来确定第一输出；
使用所述倾斜内积矩阵、所述第二拟合模型、所述第二测量数据和所述第一拟合模型来确定第二输出；以及
确定所述倾斜内积矩阵的系数，使得所述第一拟合模型与所述第二拟合模型之间的差减小。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一测量数据和所述第二测量数据包括对准标记测量位置数据和/或套刻精度测量位置数据，并且其中，所述确定所述倾斜内积矩阵的系数包括：
执行如下数学模型：
xc＝Mycw
Figure FDA0003328533700000021
Figure FDA0003328533700000022
Figure FDA0003328533700000023
其中：W是所述倾斜内积矩阵；cw是与所述第二拟合模型相关联的W的拟合系数；Mx包括与所述相对稀疏的标记布局相关联的所述第二拟合模型的模型函数；My包括与所述相对密集的标记布局相关联的所述第一拟合模型的模型函数；xc是基于与所述第一拟合模型相关联的My、所述第二测量数据x以及与所述第二拟合模型相关联的W的系数针对所述相对密集的标记布局估计的所述第二输出；以及yc是基于所述第一拟合模型和所述第一测量数据y的所述第一输出。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，所述拟合技术是使用倾斜投影矩阵的倾斜投影最小二乘拟合。
7.如权利要求6所述的方法，其中，确定所述倾斜投影矩阵包括以下步骤：
使用所述第一拟合模型和所述第一测量数据来确定第一输出；
使用所述倾斜投影矩阵、所述第二拟合模型、所述第二测量数据和所述第一拟合模型来确定第二输出；以及
确定所述倾斜投影矩阵的系数，使得所述第一拟合模型与所述第二拟合模型之间的差减小。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一测量数据和所述第二测量数据包括对准标记测量位置数据和/或套刻精度测量位置数据，并且其中，确定所述倾斜投影矩阵的系数包括：
执行如下数学模型：
Figure FDA0003328533700000024
Figure FDA0003328533700000031
Figure FDA0003328533700000032
其中：P是所述倾斜投影矩阵；cp是与所述第二拟合模型相关联的所述倾斜投影矩阵P的拟合系数；Mx包括与所述相对稀疏的标记布局相关联的模型函数；x是所述第二测量数据；My包括与所述相对密集的标记布局相关联的所述第一拟合模型的模型函数；yc是由所述第一拟合模型描述的并且针对所述第一测量数据估计的所述第一输出；并且Mycp是指基于与所述第二拟合模型相关联的Mx、所述第二测量数据x计算的并使用与所述第一拟合模型相关联的My针对所述相对密集的标记布局估计的所述第二输出。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述测量数据包括位置数据以及所述稀疏的标记布局相对于预定标称位置数据的位移数据。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述物体是图案化过程的晶片，并且所述拟合模型是晶片拟合模型。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述物体变形是所述晶片的表面的变形，期望的图案经由所述图案化过程被转移到所述晶片的所述表面上。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二拟合模型和/或所述第一模型是以下两个子模型的组合：
第一子模型，所述第一子模型包括第一参数集，优选地是4个参数；以及
第二子模型，所述第二子模型包括第二参数集，优选地是6个参数。
13.一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质，在所述非暂时性计算机可读介质上记录有指令，所述指令在被计算机执行时实施如前述权利要求中任一项所述的方法。
14.一种测量***，包括根据权利要求13所述的计算机程序产品。
15.一种光刻设备，包括根据权利要求14所述的测量***。
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