TWI630465B - 計算用於控制製程的修正之方法、度量衡設備、元件製造方法、及模型化方法 - Google Patents

計算用於控制製程的修正之方法、度量衡設備、元件製造方法、及模型化方法 Download PDF

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Abstract

計算供用於控制一微影設備(100)之修正(CPE)。使用一度量衡設備(140)，在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數(200)，先前已將一微影製程應用於該一或多個基板。一製程模型與該所量測效能參數擬合(210)，且提供一增加取樣估計以用於跨越該基板之製程誘發效應。使用一致動模型及至少部分地基於該擬合製程模型而計算供用於控制該微影設備之修正(230)。對於量測資料(312)可用之部位，將此增加至該估計以替換製程模型值(240)。因此，致動修正之計算係基於一經修改估計(316)，其為藉由該製程模型估計之值(318)之一組合；且部分基於真實量測資料(312)。

Description

計算用於控制製程的修正之方法、度量衡設備、元件製造方法、及模型化方法
本發明係關於用於計算供用於控制製程之修正之方法及設備。本發明可例如應用於在微影製程中控制處理步驟。本發明可例如應用於在跨越一或多個基板之各部位處施加圖案時控制微影設備。本發明可應用為度量衡設備。本發明進一步係關於製造元件之方法，且係關於用於實施此方法之各部分之資料處理設備及電腦程式產品。
微影設備為將所要之圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化元件(其被替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、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的網路。此等目標部分通 常被稱作「場」。
在微影製程中，常需要進行所產生結構之量測(例如)以用於製程控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(元件中兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等元件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性-例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振-以獲得可供判定目標之所關注屬性的繞射「光譜(spectrum)」。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型之角解析散射計。由此類散射計使用之目標相對較大(例如，40μm×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)。除了藉由重構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此設備來量測基於繞射之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像之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US2014192338及US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等申請案之文獻之全文特此係以引用方式併入。已公開專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A及US20130271740A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。可使用一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之方式併入本文中。
此類技術引入用以在跨越基板之高空間密度之情況下量測微影製程 之效能之能力。此又允許在藉由微影設備執行之圖案化操作之控制中所包括之複雜製程修正。此等修正可包括製程修正，例如以修正在對連續層之圖案化操作之間由基板所經受之各種化學及物理製程引起之失真。一些現代微影設備提供用於「修正每一曝光」或CPE之機制。基於對先前處理之基板群體之量測，界定一組額外修正隨遍及基板之場位置變化。將此CPE組件增加至在基板位階處經界定之其他修正，以使圖案化操作在每一場部位處之效能最佳化。
CPE及其他製程修正為由微影設備及其控制系統提供之設施，但其供生產設施之操作員取決於可用量測資料及工具而判定修正。在一些狀況下，已經手動界定CPE修正。近年來，已經提議自動化校準方法以計算修正。無論使用任何方法，修正最終必須擬合在可供用於控制微影設備之自由度內。在本發明之術語中，此等自由度由一或多個致動模型表示。
通常限制度量衡目標之空間密度以避免自功能產品結構竊用過多空間。此外，甚至在可能量測部位之高空間密度之情況下，實際上量測每一目標將不利地影響大容量製造中度量衡設備之微影製程之產出率。可藉由自動化工具使用於獲得量測資料之取樣方案最佳化，例如如專利公開案WO2015110191A1中所描述。儘管如此，取樣樣品之密度大體上將有限。
專利公開案US2014089870A1(Mos等人)描述其中自來自跨越基板樣本之部位樣本之量測資料計算製程簽名模型的系統。彼公開案之內容以引用之方式併入本文中。製程簽名模型有效地增加取樣量測資料，以提供表示受關注製程效應之取樣點之較高密度。此較高密度表示又與致動模型一起使用以計算修正。此途徑之益處為製程簽名模型經設計以較準確地表示 基板及製程效應。增加取樣允許相較於其中量測資料直接饋入至致動模型之先前方案應用較有效製程修正。
簡單的製程簽名模型通常無法表示以量測資料表示之效應之完整範圍。舉例而言，可存在並未完全由經設計以捕獲遍及整個基板之製程簽名之製程簽名模型捕獲的對於基板邊緣極其局部之變化。已提議之一個選項為特定地針對此等效應界定額外模型，諸如邊緣效應模型。然而，此類模型提高整個系統複雜度，且具有有限益處，除非量測資料可用於準確地表示額外效應。
本發明具有使用製程模型改良修正之效能而不必增加需要量測之量測部位之數目且無需提高製程模型複雜度之目標。
根據本發明之一態樣，提供一種計算供用於一製程中之修正之方法，該方法包含：在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；將一製程模型與該所量測效能參數擬合；以及至少部分地基於該擬合製程模型計算該等修正，其中該等修正之該計算係部分基於該擬合製程模型且部分基於該所量測效能參數。
舉例而言，製程可為上文所描述之類型之微影製程。修正可供用於控制製程之圖案化步驟，或不同步驟。藉由使用製程模型及實際量測資料兩者，所計算修正可考慮(例如)在無製程模型化之增加另一層之情況下過於局部而無法以製程模型表示之效應。亦獲得製程簽名模型之益處。在一個實施例中，該方法僅僅藉由真實量測值替換增加取樣製程模型中之值， 其中真實量測值可用。可考慮組合資料之其他方法。
根據本發明之一態樣，提供一種用於獲得供用於監視一製程之量測之度量衡系統，該度量衡系統包含：檢測設備，其用於在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；以及一處理設備，其用於將一製程模型與該所量測效能參數擬合，及產生對待在該製程中修正之製程效應之一估計，其中該處理設備經配置以部分基於該擬合製程模型且部分基於該所量測效能參數而產生對製程效應之該估計。
根據本發明之另一態樣，提供一種結合至少一個處理設備及一控制器之包含如上文所闡述之根據本發明之一度量衡系統之製造系統，該控制器經配置以基於製程效應之所產生的估計計算修正及控制該處理設備以在將一圖案施加至一或多個基板時使用所計算致動修正。
所產生的估計可例如用於在定位經施加在微影設備中之圖案時計算修正。此定位可處於基板之平面中(疊對控制)或垂直於該平面(聚焦控制)。
所產生的估計可例如用於計算在基板上之場部位之間發生變化之修正。舉例而言，可使用現有CPE機制而應用此類修正。
本發明進一步提供一種包含在一基板上之一或多個層中施加圖案及處理該基板以產生功能元件特徵之元件製造方法，其中使用藉由如上文所闡述之根據本發明之一方法所計算之致動修正而控制該等層中之至少一者之處理。
在一些實施例中，本發明之設備及方法可藉由修改現有設備之控制 軟體予以實施。
本發明進一步提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使得一或多個處理器實施如上文所闡述之根據本發明之一微影設備之控制器。
本發明進一步提供一種包含一或多個處理器之資料處理系統，該一或多個處理器經程式化以實施如上文所闡述之根據本發明之一製造系統之控制器。
本發明進一步提供一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使得一可程式化資料處理設備作為如上文所闡述之根據本發明之一度量衡系統之處理設備執行。
本發明進一步提供一種跨越一基板模型化一效能參數之方法，該方法包含：在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；將一製程模型與該所量測效能參數擬合；以及產生對存在於該基板上之製程效應之一估計，其中使用該擬合製程模型及該所量測效能參數兩者而產生對製程效應之該估計。
本發明又進一步提供一種包含指令之電腦程式產品，該等指令用於使得一可程式化資料處理設備在如上文所闡述之根據本發明之一模型化方法中產生製程效應之估計。
100‧‧‧微影工具/設備
102‧‧‧量測站
104‧‧‧曝光站
106‧‧‧控制單元
108‧‧‧塗佈設備
110‧‧‧烘烤設備
112‧‧‧顯影設備/顯影步驟
120‧‧‧經圖案化基板/經顯影基板/基板/晶圓
122‧‧‧處理設備
124‧‧‧處理設備
126‧‧‧處理設備/步驟
130‧‧‧基板/傳入基板
132‧‧‧基板/經處理基板/晶圓
134‧‧‧經處理基板/晶圓
140‧‧‧度量衡設備
142‧‧‧度量衡結果
200‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟/估計步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟
302‧‧‧晶圓/基板
304‧‧‧場
310‧‧‧量測資料
312‧‧‧邊緣樣品/真實量測/量測值
312'‧‧‧估計
314‧‧‧估計
316‧‧‧估計
318‧‧‧估計值
320‧‧‧修正
MA‧‧‧圖案化元件/倍縮光罩
R‧‧‧配方資訊
SCS‧‧‧監督控制系統
W‧‧‧基板
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 圖1描繪作為根據本發明之一實施例的製造系統之實例的形成半導體元件之生產設施之微影設備以及其他設備；圖2為在圖1之生產設施中產生修正之方法之流程圖；以及圖3說明藉由來自半導體基板之實例量測資料的圖2之方法。
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。用於製造半導體元件之微影製程將呈現為製程之實例，同時本發明之原理可在其他製程中應用而無限制。
圖1在100處將微影設備LA展示為實施大容量微影製程之工業設施之部分。在本實例中，製程經調適用於在基板(諸如，半導體晶圓)上之半導體產品(積體電路)之製造。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巨大商業意義之實例。
在微影設備(或簡言之，「微影工具」100)內，在102處展示量測站MEA且在104處展示曝光站EXP。在106處展示控制單元LACU。在此實例中，每一基板訪問已施加圖案之量測站及曝光站。舉例而言，在光學微影設備中，投影系統用於使用經調節輻射及投影系統將產品圖案自圖案化元件MA轉印至基板上。此轉印藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像而完成。
本文中所使用之術語「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。圖案化元件MA可為將圖案賦予至由圖案化元件透射 或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。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元件之支撐件及定位系統合作，以跨越基板將所要圖案施加至許多目標部分。可使用可程式化圖案化元件而非具有固定圖案之倍縮光罩。輻射(例如)可包括深紫外線(DUV)或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於(例如)藉由電子束進行之其他類型的微影製程，例如壓印微影及直寫微影。
微影設備控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測，從而致使該設備接納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與設備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，該等子單元各自處置設備內之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處處理基板以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的位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於建立標記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，對準感測器在實務上亦必須詳細地量測跨越基板區域之許多標記的位置(在設備將以極高準確度印刷處於正確部位之產品特徵的情況下)。
微影設備LA可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，每一基板台具有藉由控制單元LACU控制之定位系統。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設備之產出率的實質性提高。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。或者，可組合量測站及曝光站。舉例而言，已知具有單一基板台，在曝光前量測階段期間將量測台暫時耦接至該基板台。本發明不限於任一類型之系統。
在生產設施內，設備100形成「微影製造單元(litho cell)」或「微影叢集(litho cluster)」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈設備108以用於將感光性抗蝕劑及其他塗層施加至基板W，以用於圖案化設備100。在設備100之輸出側處，提供烘烤設備110及顯影設備112以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等設備之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台設備轉移至下一台設備。常常統稱為自動化光阻塗佈及顯影系統(track)之此等設備係在自動化光阻塗佈及顯影系統控制單元之控制下，自動化光阻塗佈及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亦經由微影設備控制單元LACU而控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，配方資訊R非常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。
一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板120轉移至諸如在122、124、126處所說明之其他處理設備。廣泛範圍之處理步驟係藉由典型製造設施中之各種設備來實施。出於實例起見，此實施例中之設備122為蝕刻站，且設備124執行蝕刻後退火步驟。在另外設備126等中應用另外的物理及/或化學處理步驟。可需要眾多類型之操作以製造實際元件，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，設備126可表示在一或多個設備中執行之一系列不同處理步驟。
眾所周知，半導體元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元件結構。因此，到達微影叢集之基板130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設備中完全地被處理之基板。類似地，取決於所需處理，基板132在離開設備126時可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經預定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以用於切塊及封裝之成品。
產品結構之每一層需要一組不同製程步驟，且用於每一層處之設備126可在類型方面完全不同。另外，即使在待由設備126應用之處理步驟在大型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126之若干假設相同的機器。此等機器之間的設定之小差異或故障可意謂其以不同方式影響不同基板。即使為每一層相對所共有之步驟，諸如蝕刻(設備122)亦可藉由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻設備實施。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，且需要特殊要求，諸如各向異性蝕刻。
可在其他微影設備中執行先前及/或後續製程(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續製程。舉例而言，元件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先進微影工具中予以執行。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。
為了正確且一致地曝光由微影設備所曝光之基板，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，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET接納已在微影製造單元中處理之基板W中的一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統(SCS)138。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在度量衡可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批次之其他基板仍待曝光之情況下。並且，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之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
圖1中亦展示度量衡設備140，該度量衡元件140經提供以用於在製程中對在所要載物台處之產品進行參數量測。現代微影生產設施中之度量衡設備之常見實例為散射計(例如，角解析散射計或光譜散射計)，且其可應用於在設備122中之蝕刻之前量測在120處之經顯影基板之屬性。在使用度量衡設備140的情況下，可判定(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，存在經由微影叢集來剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板120之機會。亦眾所周知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 106隨著時間推移進行小幅度調整，可使用來自設備140之度量衡結果142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。當然，度量衡設備140及/或其他度量衡設備(未展示)可經應用以量測經處理基板132、134及傳入基板130之屬性。
本發明係關於修正之應用以修正經歷製程之基板中之製程效應。在 微影製程之實例中，基板為半導體晶圓或其他基板(在圖案化步驟中將使圖案施加至該等基板)，及藉由物理及化學處理步驟形成之結構。所描述實例中之製程修正將為在圖案化步驟中所應用之修正，尤其為用以控制經施加圖案相對於已經在基板上之特徵之確切定位之修正。舉例而言，此等修正可為藉由微影設備應用之每一曝光之修正或CPE。或者，該等修正可為在總體製程內控制另一處理步驟之修正。
如上文之介紹中所論述，CPE為允許跨越基板之個別場部位界定及應用修正之機制。此等修正基於對先前經處理基板之量測，該等基板在例如圖1之生產設施中經受圖案化操作。出於本發明之目的，假定使用上文所提及之US2014089870A1中所描述之類型之製程簽名模型而計算修正。US2014089870A1之完整內容以引用之方式併入本文中。製程簽名模型之原理將並不在此詳細地重複。
圖2為說明在圖1之半導體製造設施內根據本發明之原理產生修正之方法的流程圖。在此實例中，該方法係基於US2014089870A1中所描述之方法。將描述對應於已知方法之步驟200至230。接著將描述藉由組合來自製程簽名模型之資料與真實量測資料實施本文中所揭示之修改以產生製程效應之經修改估計的步驟240。可在除US2014089870A1中所揭示之彼方法之外的方法之內容背景中應用相同修改。
在第一步驟200中，舉例而言，使用度量衡設備140對基板晶圓執行量測。該等量測包含某一效能參數(例如，疊對)在已經形成有合適的度量衡目標之數個部位處與理想(零疊對)偏離的量。所量測該數個目標可僅為可用目標之樣品。可使用諸如WO2015110191A1中所揭示之彼方法之最佳化方法來判定該樣品。由於增加取樣將由製程簽名模型實現，因此樣品 之數目可少於執行先前CPE技術所需之數目。
在估計步驟210中，製程簽名模型或「指紋」模型用於擬合所量測資料以便描述此與理想之偏差。使用足以表徵偏差之參數之最小數目以穩固方式執行此步驟。此等偏差之根本原因可為微影設備100外部之晶圓、微影設備自身或兩者之組合之處理。
製程簽名模型可經設計以表示製程簽名，而非被限制為可在圖案化操作中經控制之致動參數。在一個實施例中，指紋模型使用徑向及切向疊對分量之任尼克(Zernike)函數。任尼克模型與晶圓處理工具之指紋特性更好地擬合，由於此類工具之典型幾何形狀為對稱圓形。出於相同原因，描述徑向及切向(亦即，垂直於徑向方向)分量(與X及Y分量相反)之疊對可提供更好的擬合。可用以表徵製程指紋之其他模型為徑向基底函數、傅立葉級數及多項式級數(例如，Legendre)。對於典型製程設備指紋，諸如掃描方向、掃描速度或曝光序列等額外參數可併入於除r,θ或X,Y之外的模型中。
在下一步驟220中，可針對晶圓上之任何部位計算雜訊減小之量測，因此將該模型與量測部位解耦。此量測之結果為針對密集柵格所計算之指紋。換言之，該模型提供增加取樣函數以及雜訊降低。在此步驟中，有可能考慮晶粒佈局。舉例而言，可僅針對晶圓上之完整(及因此可能產生)之晶粒計算柵格。
在步驟230中，製程簽名模型用於計算每一曝光之必要修正。藉由將來自製程模型之估計製程簽名擬合至微影設備之致動模型中而進行此操作。可在此步驟中使用微影製程工具之所有自由度，由於製程簽名模型可用於估計對於晶圓上之任何部位之所需修正值。舉例而言，每一經曝光 場，參數之數目可為大於6或大於10之數字。在一個特定實施例中，使用每一場15個參數。可藉由使用估計製程指紋模型之內插及外插而進行修正值之估計。
如US2014089870A1中所解釋，製程簽名模型提供一定程度之雜訊降低，以及增加取樣。然而，本發明人已認識到，在此雜訊降低中，實際上可用於改良所計算修正的來自量測資料之一些有用資訊丟失。舉例而言，此將為在極局部化的效應(諸如，在晶圓邊緣附近產生之效應)之情況下的狀況。由於此等效應過於局部化而無法以模型表示，因此其作為雜訊被有效地丟棄。在已知途徑內，唯一解決方案將為提高模型參數之數目及/或增加不同類型的模型。前一途徑大體上將需要大量額外量測，及後一途徑引入大量併發情況。
再次參看圖2，本發明之方法中之步驟240產生來自步驟200之實際量測資料與藉由製程簽名模型估計之值的組合。此提供可在致動模型中使用而非單獨使用製程簽名模型之製程效應之經修改估計。基板之局部化區域中之實際值可影響最終修正而不會作為雜訊被忽略。現將提供所說明的實例以說明方法及描述一個可能的實施方案。
現參考圖3，作為實例，使用在真實生產設施中跨越數個晶圓所量測之疊對之曲線說明圖2方法之步驟。此等晶圓可為生產晶圓或校準晶圓，取決於實施方案及取決於在設定階段中或在進行中生產階段中是否應用該方法。已在生產階段中尤其針對應用開發本發明技術，因此假定所量測晶圓為生產晶圓。在圖中之右上方，在302處指示晶圓(基板W)之示意性佈局。基板區被劃分成呈常規柵格圖案之場。突出顯示一個場304。此等場形成各部分，在藉由微影設備100執行之圖案化操作中將圖案施加至該等 部分。
在圖1之生產設施中處理一或多個層之後，使用度量衡設備140量測晶圓或晶圓之代表樣品集。此為圖2之方法中之步驟200。舉例而言，所討論之晶圓可為圖1中標註為120、132或134之彼等晶圓中之任一者，為已經歷圖案化操作、一或多個物理及化學處理步驟之彼等晶圓。在疊對度量衡之狀況下，可對度量衡目標進行量測，該等度量衡目標(例如)包含在顯影步驟112之後在經顯影抗蝕劑層中形成之特徵及在已經藉由物理及化學步驟及前一圖案化操作形成之基礎層中形成之特徵。疊對量測可因此揭露製程誘發失真之在抗蝕劑層中列印圖案時尚未藉由對準步驟及其他修正修正之分量。每一曝光修正(CPE)試圖減小此等未修正誤差。
量測資料310包含在圖式中藉由向量表示之疊對樣品。每一向量具有X分量及Y分量，其可單獨地量測及被視為單獨效能參數，但經組合以用於說明性曲線。所量測值可來自單一晶圓，但較通常地將遍及幾個晶圓重複量測及共同平均化量測，例如4至6個晶圓。樣品之分佈已由如上文所提及之最佳化方法判定。將可見，存在朝向晶圓之邊緣的樣品之略微增大密度。在極邊緣處之樣品包括明顯地高於通常發現之平均疊對之樣品312。習知地，此類效應僅僅可減小晶圓之邊緣處功能產品晶粒之良率。然而，理想地，若可使用微影工具之致動系統中之自由度修正此等效應，則可提高良好元件之良率。
在314處，展示有使用參數化的製程簽名模型在步驟210、220處所產生的製程誘發疊對之估計。如可清楚地看出，此模型提供在基板上之任何所要部位處之估計值，不僅步驟200中所量測之彼等值。此增加取樣效應如上文所描述為有益的。同時，消除量測資料中之雜訊。如雜訊降低函數 之副產品，換言之歸因於該模型之有限形式及參數計數，諸如邊緣樣品312之高疊對之一些真實效應變得由並不表示真實情形之估計312'替代。
在經修改方法中，在真實量測可用之樣品位置處執行替代彼等估計值中之一些或全部的步驟240。因此，產生估計316，其中在一些部位處提供來自該模型之估計值318，及在其他部位處提供真實量測312。可執行該方法以替代其中存在可用量測之所有值或僅替代其中之一些。舉例而言，若僅關注邊緣效應，則可執行步驟240以替代僅在基板之外部區域中之值，例如半徑大於0.8或0.9之區域中之值。在另一狀況下，該區域可為真實量測具有較大值之中心區域。在其他狀況下，該區域可為所量測資料具有較大值之每一場之某些部分。
組合量測資料與模型資料以產生經修改估計之方式並不需要限於對值之簡單取代。進一步概括，組合量測資料與模型資料以產生經修改估計之方式並不需要在基板之所有區域中均相同。在一些情形下，例如藉由平均化模型估計及量測值而組合模型估計與量測值可為較佳的。在其他狀況下，允許在一個樣品點處之量測資料影響在鄰近樣品點處之估計之值(亦即，在一定程度上自量測值推斷)可被視為合乎需要的。粗心的外插當然可引入人工誤差。外插並不需要在所有方向上均相同。舉例而言，在邊緣區域中，相較於在徑向方向上可較多地在切向或圓周方向上應用外插。此等變體均在所附申請專利範圍之範疇內。
在320處，展示有使用微影設備100之致動模型的由估計316產生之修正。可以看出，儘管在致動模型中可達成之控制程度存在限制，但一些量測值312已經以單獨使用製程模型將並不可能之方式明顯地影響修正。
結論
總之，本發明提供產生供用於界定修正之估計之方法，其利用製程模型而不會丟失來自原始量測資料之有用資訊。尤其在高度局部化的製程效應之狀況下，可考慮此等製程效應而不會過度地提高製程模型之複雜度。
所揭示方法允許微影設備之佈建及操作其中諸如疊對等效能參數可經改良之微影設備而無需額外量測或甚至在減小數目之量測之情況下操作該微影設備之方法。可在使用或不使用額外內容背景資訊之情況下執行動態選擇。可維持及/或提高產出率，而無可以其它方式產生之效能之損耗。
可在任何合適之處理設備中執行組合量測資料與模型之步驟，該處理設備可定位在圖1之設施中之任何地方或可實體上遠離該設施。可使用含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式實施本發明之實施例，該等機器可讀指令描述如上文所描述之組合製程模型值與量測值之方法。此電腦程式可例如在圖1之控制單元LACU內執行，或例如包括度量衡設備140之度量衡系統內之一些其他控制器內執行，或在高級製程控制系統或單獨諮詢工具中執行。亦可提供有其中經儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟)。
可在圖1之監督控制系統中或在微影工具控制單元LACU中產生CPE修正。可在遠程系統中產生該等CPE修正及然後將其傳達至設施。製程模型及量測資料可單獨地遞送至處理設備，其接著將其組合以作為產生修正之部分。或者，製程模型及量測資料可經組合至經修改估計中，其接著被遞送至負責產生修正之處理設備或軟體模組。在該狀況下之後一模組無需自其現有形式經修改。產生經修改估計之處理設備可接著為單獨設備，或 其可為包括度量衡設備140之度量衡系統之部分。
可使用以下條項來進一步描述實施例：
1.一種計算供用於一製程中之修正之方法，該方法包含：在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；將一製程模型與該所量測效能參數擬合；以及至少部分地基於該擬合製程模型計算該等修正，其中該等修正之該計算部分基於該擬合製程模型且部分基於該所量測效能參數。
2.如條項1之方法，其中該等修正之該計算係主要基於在該量測步驟中所取樣之一或多個部位處之該所量測效能參數且主要基於其他部位處之該擬合製程模型之值。
3.如條項1或2之方法，其中該擬合製程模型藉由相較於以該所量測效能參數表示之該等取樣部位之一較大取樣密度來提供值。
4.如前述條項中任一項之方法，其中該製程包括其中一圖案施加至一基板之一微影圖案化步驟，其中該等所計算修正供用於該圖案化步驟中。
5.如條項4之方法，其中該等所計算修正供用於控制該經施加圖案之定位。
6.如條項4或5之方法，其中在該圖案化步驟中，在跨越每一基板之複數個場部位處重複施加該圖案，且其中該等所計算修正隨該場部位變化。
7.如前述條項中任一項之方法，其中遍及複數個基板量測該效能參數且來自彼等基板之所量測值經組合以用作量測效能參數。
8.如前述條項中任一項之方法，其中該效能參數為疊對。
9.一種用於獲得供用於監視一製程之量測之度量衡系統，該度量衡系統包含：檢測設備，其用於在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；以及一處理設備，其用於將一製程模型與該所量測效能參數擬合，及產生對待在該製程中修正之製程效應之一估計，其中該處理設備經配置以部分基於該擬合製程模型且部分基於該所量測效能參數而產生對製程效應之該估計。
10.如條項9之度量衡系統，其中該處理設備經配置以主要基於在一或多個部位處由該檢測設備量測之該所量測效能參數且主要基於該擬合製程模型在其他部位處之值而產生對製程效應之該估計。
11.如條項9或10之度量衡系統，其中該擬合製程模型藉由相較於以該所量測效能參數表示之該等取樣部位之一較大取樣密度來提供值。
12.如條項9、10或11之度量衡系統，其中該檢測設備經配置以遍及數個基板量測效能參數且該處理設備經配置以在該製程模型之該擬合時組合來自該數個基板之所量測值。
13.一種結合至少一個處理設備及一控制器的包含如一條項9至12中任一項之度量衡系統之製造系統，該控制器經配置以基於製程效應之該所產生的估計計算修正及控制該處理設備以在處理一或多個基板時使用該等所計算修正。
14.如條項13之製造系統，其中該處理設備為一微影設備且其中該控制器經配置以控制其中將一圖案施加至一基板之一微影圖案化步驟。
15.如條項14之製造系統，其中該等所計算修正供用於控制該經施加圖案之定位。
16.如條項14或15之製造系統，其中該微影設備經配置以在跨越每一基板之複數個場部位處重複施加一圖案，且其中該等修正隨該場部位變化。
17.一種包含在一基板上之一或多個層中施加圖案及處理該基板以產生功能元件特徵之元件製造方法，其中使用藉由一如條項1至8中任一項之方法所計算之修正而控制對該等層中之至少一者之處理。
18.一種包含指令之電腦程式產品，該等指令用於使得一可程式化資料處理設備作為一如條項9至12中任一項之度量衡系統之該處理設備執行。
19.一種跨越一基板模型化一效能參數之方法，該方法包含：在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；將一製程模型與該所量測效能參數擬合；以及產生對存在於該基板上之製程效應之一估計，其中使用該擬合製程模型及該所量測效能參數兩者而產生對製程效應之該估計。
20.如條項19之方法，其中製程效應之該所產生的估計主要基於在該量測步驟中所量測之在該等取樣部位中之一或多者處之該所量測效能參數且主要基於在其他部位處之該擬合製程模型之值。
21.如條項19或20之方法，其中該擬合製程模型藉由相較於以該所量測效能參數表示之該等取樣部位之一較大取樣密度來提供值。
22.如條項19、20或21之方法，其中遍及數個基板量測該效能參數 且來自該數個基板之該等所量測值經組合以供用於該製程模型之該擬合。
23.一種包含指令之電腦程式產品，該等指令用於使得一可程式化資料處理設備在一如條項9至12中任一項之方法中產生製程效應之該估計。
如上文所提及，微影製程之圖案化步驟僅為可供應用本發明之原理之一個實例。微影製程之其他部分及其他類型之製程亦可得益於經修改估計之產生及以本文中所揭示之方式之修正。
可自對本發明之考量由熟練的讀者設想此等及其他修改及變化。本發明之廣度及範疇不應由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。

Claims (14)

  1. 一種計算供用於一製程中之修正之方法，該方法包含：在跨越一或多個基板之取樣部位(sampling locations)處量測一效能參數；將一製程模型與該所量測效能參數擬合(fitting)；以及至少部分地基於該擬合製程模型計算該等修正，其中該等修正之該計算係部分基於該擬合製程模型且部分基於該所量測效能參數，其中該擬合製程模型藉由相較於以該所量測效能參數表示之該等取樣部位之一較大取樣密度來提供值。
  2. 如請求項1之方法，其中該等修正之該計算係主要基於在該量測步驟中所取樣之一或多個部位處之該所量測效能參數且主要基於其他部位處之該擬合製程模型之值。
  3. 如請求項1之方法，其中該製程包括其中一圖案施加至一基板之一微影圖案化步驟，其中該等所計算修正供用於該圖案化步驟中。
  4. 如請求項3之方法，其中該等所計算修正供用於控制該經施加圖案之定位。
  5. 如請求項3之方法，其中在該圖案化步驟中，在跨越每一基板之複數 個場部位處重複施加該圖案，且其中該等所計算修正隨該場部位變化。
  6. 如請求項1之方法，其中遍及複數個基板量測該效能參數且來自彼等基板之所量測值經組合以用作量測效能參數。
  7. 如請求項1之方法，其中該效能參數為疊對。
  8. 一種用於獲得供用於監視一製程之量測之度量衡系統，該度量衡系統包含：檢測設備，其用於在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；以及一處理設備，其用於將一製程模型與該所量測效能參數擬合，及產生對待在該製程中修正之製程效應之一估計，其中該處理設備經配置以部分基於該擬合製程模型且部分基於該所量測效能參數而產生對製程效應之該估計，其中該擬合製程模型藉由相較於以該所量測效能參數表示之該等取樣部位之一較大取樣密度來提供值。
  9. 如請求項8之度量衡系統，其中該處理設備經配置以主要基於在一或多個部位處由該檢測設備量測之該所量測效能參數且主要基於該擬合製程模型在其他部位處之值而產生對製程效應之該估計。
  10. 如請求項8之度量衡系統，其中該檢測設備經配置以遍及數個基板量 測效能參數且該處理設備經配置以在該製程模型之該擬合時組合來自該數個基板之所量測值。
  11. 一種包含一如請求項8之度量衡系統、結合至少一個處理設備及一控制器之製造系統，該控制器經配置以基於對製程效應之該所產生的估計計算修正及控制該處理設備在處理一或多個基板時使用該等所計算修正。
  12. 一種包含在一基板上之一或多個層中施加圖案及處理該基板以產生功能元件特徵之元件製造方法，其中使用藉由一如請求項1之方法所計算之修正而控制對該等層中之至少一者之處理。
  13. 一種跨越一基板模型化一效能參數之方法，該方法包含：在跨越一或多個基板之取樣部位處量測一效能參數；將一製程模型與該所量測效能參數擬合；以及產生對存在於該基板上之製程效應之一估計，其中使用該擬合製程模型及該所量測效能參數兩者而產生對製程效應之該估計，其中該擬合製程模型藉由相較於以該所量測效能參數表示之該等取樣部位之一較大取樣密度來提供值。
  14. 一種包含用於使得一可程式化資料處理設備在一如請求項1或13中任一項之方法中產生對製程效應之該估計之指令的電腦程式產品。
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