專利名稱：用于通過apc控制策略來減少曝光場內(nèi)的覆蓋誤差的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)諸如集成電路的微結(jié)構(gòu)(microstmcture)之制造之領(lǐng) 域，且尤系有關(guān)一種在形成及圖案化用于制造微結(jié)構(gòu)特征的堆棧材料 層的光刻(lithography)處理期間用于控制對準(zhǔn)準(zhǔn)確度(alignment accuracy)及圖案方文置茅青石角度(pattern placement precision)之t支術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如集成電路的微結(jié)構(gòu)之制造需要在諸如硅襯底、絕緣體上覆硅 (Silicon On Insulator;簡稱SOI)襯底、或其它適當(dāng)?shù)妮d體材料等適當(dāng) 的襯底之材料層中形成被精確控制尺寸之微小區(qū)域。通過執(zhí)行光刻、 蝕刻、植入(implantation)、沉積、及氧化處理等的處理圖案化該材料層， 而產(chǎn)生這些被精確控制尺寸之微小區(qū)域，其中典型地至少在圖案化處 理的某一階段中，可在將被處理的該材料層之上形成屏蔽層，以便界 定這些微小區(qū)域。 一般而言，屏蔽層可包含光阻層或可通過光阻層形 成，該光阻層通過典型為光光刻(photolithography)處理的光刻處理來圖 案化。在光光刻處理期間，可以將阻劑(resist)旋轉(zhuǎn)涂布(spin-coated)在 襯底表面上，然后經(jīng)由對應(yīng)的諸如光罩Creticle:i的光刻屏蔽而選擇性地 曝光于紫外線輻射中，因而將該光罩圖案成像在該阻劑層中，而在該 阻劑層中形成潛影(latent image)。在將光阻顯影之后，將根據(jù)阻劑的類 型是正阻劑或負(fù)阻劑而去除曝光部分或未曝光部分，以便在該光阻層 中形成所需的圖案。根據(jù)此光阻圖案，可通過諸如蝕刻、植入、及退 火處理等的處理之進(jìn)一步的處理形成實(shí)際的器件圖案。因?yàn)閺?fù)雜的整 合式微結(jié)構(gòu)器件中之圖案的尺寸不斷地減小，所以用來圖案化器件特 征之設(shè)備必須滿足與所涉及的處理的分辨率及覆蓋(overlay)準(zhǔn)確度有 關(guān)之嚴(yán)格要求。在這一點(diǎn)上，分辨率被視為在預(yù)定的制造變化之條件 下用來規(guī)定印制最小尺寸的影像的一致性之衡量值。光刻處理代表了 改善分辨率時(shí)的一個(gè)重要因素，其中系經(jīng)由光學(xué)成像系統(tǒng)將光掩膜或 光罩中所含的圖案以光學(xué)方式轉(zhuǎn)移到襯底。因此，投入了相當(dāng)多的工作，以便不斷地改善光刻系統(tǒng)的光學(xué)特性，諸如數(shù)值孔徑(numerical aperture)、聚焦深度(depth of focus)、以及所使用之光源的波長。
在產(chǎn)生極小的特征尺寸(feature size)時(shí)，光刻成像的品質(zhì)是極端重 要的。然而，至少同樣重要的是可在襯底表面上將影像定位之準(zhǔn)確度。 典型地，通過相繼地圖案化材料層而制造諸如集成電路的微結(jié)構(gòu)，其 中在連續(xù)的材料層上的特征具有相互的空間關(guān)系。在后續(xù)材料層中形 成的每一圖案必須在指定的重合公差(registration tolerance)之內(nèi)對準(zhǔn)先
前圖案化之材料層中形成之對應(yīng)的圖案。由于諸如阻劑厚度、烘烤溫 度、曝光劑量及時(shí)間、以及顯影條件此等參數(shù)之不一致，而產(chǎn)生襯底 上的光阻影像之變化，因而造成了這些重合公差。此外，蝕刻處理的 不一致也可能導(dǎo)致被蝕刻的特征之變化。此外，以光光刻法將光掩膜 的影像轉(zhuǎn)移到襯底上時(shí)，存在了將現(xiàn)有材料層的圖案影像疊對于先前 形成的材料層中被蝕刻的或以其它方式界定的圖案之不確定性。諸如 一組屏蔽內(nèi)之瑕疵、不同曝光時(shí)間的溫度差異、對準(zhǔn)工具的有限重合 能力、以及系為對準(zhǔn)誤差的主要來源的諸如透鏡變形的曝光工具本身 之瑕疵(尤其在與各別的光罩瑕疵結(jié)合時(shí))等的數(shù)種因素影響到成像系 統(tǒng)使兩層完美地覆蓋之能力。當(dāng)將不同曝光工具用來界定后續(xù)的器件 層時(shí)，上述的狀況甚至將更為惡化，這是因?yàn)槠毓庀到y(tǒng)的曝光工具/ 光罩中原本就有的誤差可能隨著不同的工具及不同的光罩而有所變 化。雖然可將相同的曝光工具用于使重要的器件層成像，但是實(shí)際上， 這些限制無法在復(fù)雜的制造環(huán)境中提供有效率的整體流程，這是因?yàn)?復(fù)雜的制造環(huán)境通常包含用于同一器件層的復(fù)數(shù)種光刻工具及復(fù)數(shù)種 光罩。因此，確定最后可得到的最小特征尺寸之首要準(zhǔn)則是用來產(chǎn)生 個(gè)別襯底層中之特征的分辨率、以及由上述因素(尤其是光刻處理)造成 的總覆蓋誤差(overlay error)。
因此，不斷地監(jiān)視分辨率(亦即，可靠地且可再現(xiàn)地產(chǎn)生最小特征 尺寸(也稱為特定材料層內(nèi)之關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension;簡稱CD)) 之能力)且不斷地確定已相繼形成的且必須相互對準(zhǔn)的各材料層的圖案 之覆蓋準(zhǔn)確度是必要的。例如，當(dāng)形成集成電路的布線結(jié)構(gòu)時(shí)，連接 兩個(gè)堆棧金屬區(qū)的各別金屬線及通孔可能必須以嚴(yán)格的處理范圍 (process margin)來相互對準(zhǔn)，這是因?yàn)轱@著的不對準(zhǔn)可能造成實(shí)際上未連接的各線路間之短路，因而可能產(chǎn)生不可挽回的器件缺陷。
在覆蓋測量技術(shù)中，典型地系以指定的處理形成兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu) (亦即，將要被印制的每一層中一個(gè)結(jié)構(gòu))，并確定各對稱中心間之位移。
經(jīng)常使用所謂的對準(zhǔn)測試標(biāo)記(box-in-box mark)，該對準(zhǔn)測試標(biāo)記系在 每一層中以同心方式圖案化且系以獨(dú)立的測量工具依據(jù)所述對準(zhǔn)測試 標(biāo)記之位移而進(jìn)行測量，其中通常測量一個(gè)曝光場(exposure field)內(nèi)之 4至5個(gè)位置，且所述位置較佳是在該曝光場的角落。然而，可觀察 到單一晶?；蚱毓鈭鰞?nèi)的覆蓋特征與通常位在襯底的切割線(scribe line)中之覆蓋標(biāo)記的大許多的結(jié)構(gòu)間之差異，因而使自切割線中之目標(biāo) 得到的測量數(shù)據(jù)之可靠性較低，且因而使根據(jù)這些測量結(jié)果的任何控 制策略之可靠性較低。此種差異的理由在于前文所述的光刻工具以及 用來將各別層成像的光罩之瑕疵，且其中可能以與通常被用來形成覆 蓋標(biāo)記的較大結(jié)構(gòu)不同的一種成像方式將通常出現(xiàn)在晶粒內(nèi)的諸如閘 電極及淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation;簡稱STI)結(jié)構(gòu)等的細(xì)微結(jié) 構(gòu)予以成像。此種不同覆蓋程度的圖案與尺寸之相依現(xiàn)象被稱為圖案 放置誤差(Pattern Placement Error;簡稱PPE)。
因此，現(xiàn)代的先進(jìn)處理控制(AdvancedProcess.Control;簡稱APC) 策略致力于根據(jù)自先前被測量的襯底得到之測量結(jié)果(亦即，對應(yīng)于位 在襯底的切割線中之覆蓋標(biāo)記的測量結(jié)果)而減少各別的誤差，以便反 饋(feedback)測量數(shù)據(jù)所指示的不匹配，而減少將被處理的下一襯底的 對準(zhǔn)誤差。APC控制器可具有通常被稱為模式預(yù)測控制(Model Predictive Control;簡稱MPC)之預(yù)測行為，而當(dāng)可取得的測量數(shù)據(jù)量 因處理需求而受到限制時(shí)，該預(yù)測行為可能是方便的。例如，理想上 是要將大量的覆蓋標(biāo)記放置在整個(gè)曝光場，且將測量所述覆蓋標(biāo)記， 以便得到覆蓋誤差的代表性映像(map)。然而，該歩驟需要極長的處理 時(shí)間，這在制造狀況下可能無法取得。此外，提供分布在整個(gè)曝光場(亦 即，光罩)之對應(yīng)的大量適當(dāng)?shù)母采w標(biāo)記時(shí)，可能造成對實(shí)際產(chǎn)品圖案 的各別設(shè)計(jì)限制。因此，許多傳統(tǒng)的APC機(jī)制有賴于自切割線標(biāo)記 取得的測量數(shù)據(jù)。
為了產(chǎn)生適當(dāng)?shù)牟倏v值，可將測量到的"覆蓋"分隔成諸如放大倍 數(shù)、平移、襯底旋轉(zhuǎn)、光罩旋轉(zhuǎn)、以及正交性(orthogonality)等的個(gè)別
7對準(zhǔn)參數(shù)。因此，用來將光罩的影像對準(zhǔn)襯底的指定位置之對應(yīng)的曝
光工具配方(recipe)可包含與前文所述的覆蓋參數(shù)對應(yīng)之各別的操縱變 量。所述操縱變量可代表所謂的控制器輸入，亦即，該控制器可調(diào)整 以便得到前文所述諸如放大倍數(shù)、x軸平移、及正交性等的覆蓋參數(shù) 或控制變量的指定值之光刻工具的任何處理參數(shù)。
然而，根據(jù)四個(gè)角的覆蓋標(biāo)記而產(chǎn)生用來控制曝光工具的對準(zhǔn)行 動(dòng)之各別的"最佳"值可能因前文所述的光罩瑕疵及不同曝光工具間之 透鏡變形不匹配而無法代表整個(gè)曝光場。更確切地說，對所述角落覆 蓋標(biāo)記的最佳化甚至可能造成額外的放置誤差，這是因?yàn)楦鶕?jù)角落測 量結(jié)果而進(jìn)行的控制器調(diào)整可能與曝光場內(nèi)之各別的變動(dòng)重疊，因而 可能因前文所述之原因而有顯著不同的行為，甚至可能因而造成放置 誤差的"放大"。因此，在某些傳統(tǒng)的策略中，提議將覆蓋測量分成兩
個(gè)工作(a)測量產(chǎn)品上的傳統(tǒng)覆蓋圖案；及(b)使用對應(yīng)的測試光罩測
量具有在測試襯底上形成的如同設(shè)計(jì)規(guī)則圖案之晶粒內(nèi)(in-die)圖案。 因此，如前文所述，雖然這些技術(shù)可考慮到特殊的曝光場內(nèi)部效應(yīng)， 但是這些技術(shù)無法應(yīng)付產(chǎn)品光罩的特定瑕疵以及所述誤差與實(shí)際用來 將特定器件層成像的多個(gè)曝光工具中之特定一個(gè)曝光工具的對應(yīng)成像 效能間之復(fù)雜相互影響所造成之誤差。
有鑒于此種狀況，需要一種用來減少覆蓋誤差同時(shí)避免或至少減 少前文所述的一個(gè)或多個(gè)問題的影響之增進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一般而言，本發(fā)明系有關(guān)一種用來增強(qiáng)提供了多個(gè)光罩或光掩膜 (photomask)且可配合多個(gè)光刻工具而使用該多個(gè)光罩或光掩膜的復(fù)雜 制造環(huán)境中之光刻工具的對準(zhǔn)效能之技術(shù)。為達(dá)到此一目的，系在以 所述光掩膜或光罩界定的各別曝光場有較高程度的空間涵蓋之情形下 產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)，其中可為光刻工具以及光罩或光掩膜的復(fù)數(shù)種組合產(chǎn) 生各別組的測量數(shù)據(jù)，以便提供估計(jì)和工具有關(guān)的變形特征記號 (distortion signature)與各別光罩的因制造引發(fā)的重合或放置特性間之 復(fù)雜相互影響的可能性。因此，可將和工具有關(guān)的特性與和光罩有關(guān) 的特性間之復(fù)雜相互影響相關(guān)之各別信息編碼成各別的測量數(shù)據(jù)，因而可在比用來估計(jì)各別器件層的覆蓋特性的典型測量位置高的空間涵蓋之情形下提供該測量數(shù)據(jù)。因此，用來減少將一個(gè)器件層對準(zhǔn)下方器件層之控處理序可根據(jù)可在有效率且快速的處理中收集之傳統(tǒng)的覆蓋測量數(shù)據(jù)，因而可應(yīng)付與處理有關(guān)的變動(dòng)，同時(shí)具有高空間涵蓋的各別測量數(shù)據(jù)可也考慮到通常在時(shí)間上較穩(wěn)定的復(fù)雜之與光罩及工具有關(guān)的相互影響，而且所述測量數(shù)據(jù)可用于多個(gè)襯底，因而不會(huì)將實(shí)際產(chǎn)品處理期間的整體測量程序與處理過度復(fù)雜化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)例示實(shí)施例， 一種方法包含下列步驟產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)器件的第一器件層及第二器件層的多個(gè)不同組合的覆蓋修正數(shù)
據(jù)，其中該第一器件層由一個(gè)或多個(gè)第一光掩膜(photomask)界定，且
該第二器件層由一個(gè)或多個(gè)第二光掩膜界定。使用多個(gè)光刻工具以形成該第一及第二器件層，其中系自該第一及第二光掩膜內(nèi)的第一多個(gè)
測量位置得到所述覆蓋修正數(shù)據(jù)。該方法進(jìn)一歩包含下列步驟使用所述第一光掩膜之一以及該多個(gè)光刻工具之一而在第一產(chǎn)品襯底上形成第一器件層。此外，使用該覆蓋修正數(shù)據(jù)以及自其上形成有該第一及第二層的先前被處理過的襯底的第二多個(gè)測量位置得到的覆蓋測量數(shù)據(jù)，而將用于該多個(gè)光刻工具之一的所述第二光掩膜之一對準(zhǔn)在該第一產(chǎn)品襯底上形成之該第一器件層，其中該第二多個(gè)測量位置少于該第一多個(gè)測量位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一例示實(shí)施例， 一種方法包含下列步驟界定用來形成微結(jié)構(gòu)器件的第一器件層并將該第一器件層對準(zhǔn)該微結(jié)構(gòu)器件
的第二器件層的多個(gè)光刻工具/光罩組合的覆蓋數(shù)據(jù)映像(map ofoverlay data),其中使用了所述光刻工具/光罩組合中之各別兩個(gè)光刻工具/光罩組合，且其中該映像系根據(jù)第一多個(gè)在空間分布的測量位置。該方法進(jìn)一步包含下列步驟自其上形成有該第一及第二器件層的第一產(chǎn)品襯底得到覆蓋測量數(shù)據(jù)，其中系自第二多個(gè)在空間分布的測量位置得到該覆蓋測量數(shù)據(jù)，其中該第二多個(gè)測量位置少于該第一多個(gè)測量位置。最后，該方法包含下列步驟控制使用其中包含用于
該第一器件層的光罩的第一光刻工具/光罩組合而在第二產(chǎn)品襯底上形成的該第一器件層與將被其中包含用于該第二器件層的光罩的第二光刻工具/光罩組合形成的該第二器件層間的對準(zhǔn)，其中該控制歩驟系根據(jù)該覆蓋數(shù)據(jù)映像以及該覆蓋測量數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一例示實(shí)施例， 一種對準(zhǔn)控制系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)庫， 該數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)光刻工具/光罩組合的每一光刻工具/光罩組合的 各別組之覆蓋修正數(shù)據(jù)，其中至少一個(gè)第一光罩界定微結(jié)構(gòu)的第一器 件層，且至少一個(gè)第二光罩界定將對準(zhǔn)該第一器件層的第二器件層， 其中每一組之覆蓋修正數(shù)據(jù)具有比在該第一及第二光罩之每一光罩中 形成的覆蓋測量標(biāo)記提供之空間涵蓋更高的曝光場空間涵蓋。該對準(zhǔn) 控制系統(tǒng)進(jìn)一歩包含在操作上被連接到該數(shù)據(jù)庫之控制器，用以選擇 性地重獲特定組的覆蓋修正數(shù)據(jù)，且該控制器被設(shè)置成接收自先前被 處理過的襯底之所述覆蓋測量標(biāo)記取得的覆蓋測量數(shù)據(jù)，其中該控制 器進(jìn)一步被設(shè)置成根據(jù)該覆蓋測量數(shù)據(jù)以及該特定組的覆蓋修正數(shù)據(jù) 而提供多個(gè)對準(zhǔn)參數(shù)值，其中該特定組對應(yīng)于用來形成第一器件層的 所述組合的所述光刻工具之一、以及對應(yīng)于用來形成在該第一器件層 之上的該第二器件層的所述光刻工具之一。


本發(fā)明之其它優(yōu)點(diǎn)、目的及實(shí)施例系界定于所附之申請專利范圍 及先前敘述中，且通過參照各附圖而參閱前文中之詳細(xì)說明將變得更 加明顯，其中
圖la示意地圖標(biāo)出根據(jù)本發(fā)明的例示實(shí)施例之控制系統(tǒng)，該控制 系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含各別組之覆蓋修正數(shù)據(jù)；
圖lb及圖lc示意地圖標(biāo)出用來形成特定器件層之多個(gè)光刻工具 /光罩組合；
圖ld是兩個(gè)接續(xù)的器件層的組合的多個(gè)曝光場之俯視圖le及圖lf示意地圖標(biāo)出根據(jù)例示實(shí)施例而在高空間涵蓋度下估
計(jì)與光罩有關(guān)的重合或放置特性以及光刻工具變形特征記號之在空間
分布的測量位置；
圖lg示意地圖標(biāo)出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)例示實(shí)施例的控制機(jī)制； 圖lh示意地圖標(biāo)出根據(jù)一個(gè)例示實(shí)施例而確定覆蓋數(shù)據(jù)的二維映
像之控制機(jī)制；
圖li示意地圖標(biāo)出根據(jù)其中包括額外的測量行動(dòng)的其它例示實(shí)施例而產(chǎn)生覆蓋數(shù)據(jù)的二維映像；以及
圖lj及圖lk是根據(jù)本發(fā)明各種例示實(shí)施例而用來得到修正系數(shù)的 處理之流程圖。
具體實(shí)施例方式
雖然將參照下文的詳細(xì)說明及各圖式中示出之實(shí)施例而說明本發(fā) 明，但是應(yīng)了解下文中之詳細(xì)說明以及各圖式之用意并非在將本發(fā) 明限制在所揭示之特定實(shí)施例，而是所述之例示實(shí)施例只是例示本發(fā) 明的各種態(tài)樣，且由最后的申請專利范圍界定本發(fā)明之范圍。
一般而言，本發(fā)明系有關(guān)一種用來控制對準(zhǔn)處理之增進(jìn)技術(shù)，其 中系在可配合多個(gè)光掩膜或光罩而使用多個(gè)光刻工具的復(fù)雜制造環(huán)境 中形成微結(jié)構(gòu)器件。如前文所述，通常系以自動(dòng)化方式執(zhí)行非常復(fù)雜 的對準(zhǔn)程序，以便努力減少數(shù)個(gè)器件層間之覆蓋誤差。因?yàn)樵趶?fù)雜的 制造環(huán)境中，要滿足對高產(chǎn)出率的復(fù)雜需求，而通常后續(xù)的關(guān)鍵性器 件層需要有對準(zhǔn)準(zhǔn)確度有關(guān)的相當(dāng)高之準(zhǔn)確度，因而可能不必然能以 相同的光刻工具進(jìn)行成像。因此，由于與工具及光罩有關(guān)的瑕疵，所 以曝光場內(nèi)之各別層部分之覆蓋準(zhǔn)確度可能顯著地取決于用來形成所 述各別的器件層之對應(yīng)的光罩/工具組合，其中可能無法以用來估計(jì) 產(chǎn)品襯底的覆蓋準(zhǔn)確度的已確立之測量程序而有效率地呈現(xiàn)各別的隨 著空間而改變之不準(zhǔn)確，這是因?yàn)榈湫偷刂挥猩贁?shù)的測量位置能在其 上提供通常是在鄰接各別的曝光場的切割線內(nèi)之各別的覆蓋標(biāo)記，以 便不會(huì)過度地干擾到分布在整個(gè)曝光場上之各別的器件圖案。因此， 縱然使用了極復(fù)雜的APC(先進(jìn)處理控制)策略，用來控制對準(zhǔn)程序的各 別程序仍然可能受困于降低之控制品質(zhì)，這尤其是因?yàn)榭赡軣o法以自 所述少數(shù)專用的覆蓋測量標(biāo)記所得到的測量數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)與光罩有 關(guān)的及與工具有關(guān)的系統(tǒng)性偏差。本發(fā)明因而提供了影響增加的空間 涵蓋的各別的工具/光罩組合的額外的測量數(shù)據(jù)，其中各別的測量數(shù) 據(jù)在時(shí)間上顯得更為穩(wěn)定，使得可配合根據(jù)所述專用的覆蓋測量標(biāo)記 之各別更新后之覆蓋測量值，而將所述各別的測量數(shù)據(jù)用于多個(gè)產(chǎn)品 襯底。因此，例如可通過重新調(diào)整對應(yīng)的對準(zhǔn)參數(shù)值之各別目標(biāo)值， 以便得到各別的經(jīng)過修正之參數(shù)值，而有效率地將具有增加之空間涵蓋的對應(yīng)的額外之測量數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)赜脕硇薷目刂扑惴?，其中系以高?間涵蓋將與工具及光罩有關(guān)的相互影響之各別信息編碼。因此，可顯 著地改善各別曝光場內(nèi)之覆蓋準(zhǔn)確度，但是在實(shí)際的控制序列反饋期 間，系自對應(yīng)于所述專用覆蓋測量標(biāo)記的少數(shù)測量位置上得到測量數(shù) 據(jù)。
請參閱各附圖，現(xiàn)在將更詳細(xì)地說明本發(fā)明之進(jìn)一步的例示實(shí)施
圖la系示意地圖標(biāo)出制造環(huán)境(180)，該制造環(huán)境(180)包含多個(gè)光 刻工具(183)，該多個(gè)光刻工具(183)可代表諸如步進(jìn)機(jī)(stepper)以及步 進(jìn)及掃描器件(step and scan device)等之任何先進(jìn)的光光刻器件，且所述 光刻器件系適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)置成將指定的曝光場成像在先前形成的器件層 上。此外，可提供可代表特定器件層之多個(gè)第一光罩或光掩膜(181)， 亦即，第一光罩或光掩膜(181)可在其中形成有各別的圖案，以便產(chǎn)生 諸如導(dǎo)電線與門電極等的各別的器件特征。此外，可提供至少第二多 個(gè)光罩或光掩膜(182)，該第二多個(gè)光罩或光掩膜(182)可代表必須被精 確地對準(zhǔn)第一光罩或光掩膜(181)所代表的圖案之各別的圖案。應(yīng)了解 到，在制造環(huán)境(180)中，典型地提供了對應(yīng)于各別器件層的多個(gè)不同 之光罩或光掩膜，其中為了方便，并未示出任何另外類型的光罩及光 掩膜。此外，制造環(huán)境(180)可包含在操作上被連接到光刻工具(183)的 對準(zhǔn)控制系統(tǒng)(IOO)，該對準(zhǔn)控制系統(tǒng)(100)進(jìn)一步被設(shè)置成自已被多個(gè) 光刻工具(183)根據(jù)所述光罩或光掩膜(181)、 (182)而處理過的襯底(184) 接收各別的覆蓋測量數(shù)據(jù)。請注意，術(shù)語"光罩"及"光掩膜"可在本說明 書中被用來作為同義字，其中應(yīng)了解到在復(fù)雜的應(yīng)用中，通常使用 光罩，所述光罩代表已被重復(fù)地成像在各別襯底C184)以便在所述襯底 上形成各別的微結(jié)構(gòu)器件之曝光場。因此，系統(tǒng)(100)可利用各別的接 口(110)而得到自諸如實(shí)質(zhì)上被定位在各別曝光場(185)的角落上之專用 覆蓋測量標(biāo)記(l 85a)得到的各別的測量數(shù)據(jù)。
此外，系統(tǒng)(100)可包含數(shù)據(jù)庫(120)，該數(shù)據(jù)庫(120)可包含覆蓋修 正數(shù)據(jù)、或可用來得到各別覆蓋修正數(shù)據(jù)的任何其它與處理相關(guān)之?dāng)?shù) 據(jù)，且已在所述覆蓋修正數(shù)據(jù)中編碼了和對應(yīng)的光罩(181)、 (182)與各 別的光刻工具(183)間之與特定內(nèi)曝光場有關(guān)的相互影響相關(guān)之覆蓋信
12息。因此，數(shù)據(jù)庫(120)中儲(chǔ)存的各別的信息可包含與光罩有關(guān)的重合
或放置特性與光刻工具有關(guān)的變形特征記號間之相關(guān)性。數(shù)據(jù)庫(120)
及接口(110)系連接到各別的對準(zhǔn)控制器(130)，該對準(zhǔn)控制器(130)被設(shè)
置成根據(jù)自數(shù)據(jù)庫(120)重獲的信息以及自接口(110)得到的信息，而
確定諸如放大倍數(shù)、旋轉(zhuǎn)、x軸平移、及y軸平移等適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)參數(shù)值。
可將用于各別對準(zhǔn)參數(shù)之對應(yīng)地確定之參數(shù)值供應(yīng)到各別的光刻工具
(183)，以便將在該光刻工具(183)中執(zhí)行的對準(zhǔn)程序最佳化。
現(xiàn)在將進(jìn)一步參照圖lb至圖ld而說明制造環(huán)境(180)的作業(yè)。 圖lb示意地圖標(biāo)出多個(gè)襯底(184)，該多個(gè)襯底(184)將被多個(gè)光刻 工具(183)處理以便在襯底(184)上形成第一器件層(186)。第一器件層 (186)可代表諸如包括其它接點(diǎn)(contact)將要精確地對準(zhǔn)的金屬線或任 何其它器件區(qū)等的任何關(guān)鍵性之器件層。在襯底(184)的處理期間，可 將個(gè)別的襯底或襯底組供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)光刻工具(183)，該一個(gè)或多 個(gè)光刻工具(183)也配備有指示為Ril-Riy的該多個(gè)光罩(181)中之各別 的光罩，其中第一層(186)系代表特定的器件層i。視制造環(huán)境(180)及對 應(yīng)的排程體制之復(fù)雜性而定，可將指示為S1-SX的多個(gè)光刻工具用來 形成各別的第一層(186)，其中如前文所述，第一層(186)中之特征的對 應(yīng)特性可能顯著地取決于諸如與制造有關(guān)的重合特性(亦即，各別光罩 內(nèi)的器件圖案之實(shí)際位置)等的與工具及光罩有關(guān)的特性?？蓪⑴c工具 有關(guān)的變形特征記號理解為一種各別光刻工具的在空間中變化的成像 行為，且此種成像行為可能隨著個(gè)別的光刻工具而變化。應(yīng)了解到 這些與工具及光罩有關(guān)的特性可能隨著時(shí)間而變化，然而，其中對應(yīng) 的漂移(drift)遠(yuǎn)小于影響將在經(jīng)由各別第一光罩(181)將各別襯底(184) 實(shí)際曝光之前執(zhí)行的對準(zhǔn)程序之其它組件。
圖lc示意地圖標(biāo)出在進(jìn)一步的先進(jìn)處理階段中之襯底(184)，其中 于其上已形成第一器件層186之襯底184系根據(jù)第二光罩182或至少 一些該第二光罩182(指示為Rjl-RjZ)而將被處理以接受第二器件層 187。因此，以所需的高度覆蓋準(zhǔn)確度在各別的第一層(186)上將形成各 別的第二層(187)。而且，在此例子中，對應(yīng)的與光罩有關(guān)的重合特性 與對應(yīng)的工具變形特征記號間之各別的相互影響可能導(dǎo)致第二層(187:i 與第一層(186)間之各別的特性覆蓋及放置誤差，這是因?yàn)橛筛鲃e的光刻工具/光罩對所產(chǎn)生的對應(yīng)之圖案變形系重疊在用來形成第二層 (187)(—般也指示為層j)的各別的光刻工具/光罩對所產(chǎn)生的對應(yīng)之圖
案變形。在前文所述的本例子中，可假設(shè)層i及j(亦即，層(186)及(187)) 可代表關(guān)鍵性的器件層，使得必須在高精確度下執(zhí)行將第二層(187)對 準(zhǔn)第一層(186)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可通過提供用來提供對各別曝光 場(185)的高空間涵蓋程度之各別測量數(shù)據(jù)，以便得到由各別的光刻工 具/光罩對所產(chǎn)生的圖案變形程度之有關(guān)信息，而得到各別之與工具 有關(guān)的及與光罩有關(guān)的特性。因此，于系統(tǒng)(100)在根據(jù)圖lc而處理襯 底(184)期間所控制的對準(zhǔn)程序期間，可將此額外的信息用來建立該對 準(zhǔn)程序的各別參數(shù)值，以便增加整個(gè)曝光場(185:i上的覆蓋準(zhǔn)確度。
圖ld系示意地圖標(biāo)出對應(yīng)的曝光場(185)，亦即，于其上已形成有 層i及j的各別襯底184之一部分，該層i及j系根據(jù)制造環(huán)境180中 之流程通過各別的光刻工具/光罩對而產(chǎn)生。如前文所述，可根據(jù)自 先前被處理過的襯底的對應(yīng)之專用覆蓋測量標(biāo)記(185a)得到的各別測 量數(shù)據(jù)而完成對準(zhǔn)控制，因而有效率地提供與可根據(jù)覆蓋測量標(biāo)記 (185a)而"被偵測到"的處理特性有關(guān)之處理信息。此外，在所示之例子 中，可通過使用第一層(186)的光罩1之光刻工具Sl以及使用形成第二 層(187)的光罩R3之光刻工具S1形成曝光場(185),亦即，所考慮的襯 底的層(186)及(187)之堆棧層部分。因此，可自數(shù)據(jù)庫(120)重獲這些工 具/光罩組合的對應(yīng)組之修正數(shù)據(jù)，以便提供圖ld所示的襯底的對準(zhǔn) 程序之適當(dāng)?shù)膮?shù)值。
圖le系示意地圖標(biāo)出根據(jù)本發(fā)明的例示實(shí)施例的光罩(181)、 (182)，光罩(1S1)、 (182)被設(shè)置成提供具有高空間涵蓋度之各別與光罩 有關(guān)的信息。光罩(181)可包含可以經(jīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)的標(biāo)記呈現(xiàn)之各別的測 量位置(181a)，且所述測量位置可具有與專用覆蓋測量標(biāo)記(185a)明顯 不同的尺寸及不同的組構(gòu)。例如，可在整個(gè)曝光場(185)的多個(gè)位置上 提供具有比測量標(biāo)記(185a)尺寸小許多的尺寸之各別的標(biāo)記，其中可實(shí) 質(zhì)上避免與由光罩(181)所呈現(xiàn)的各別層的實(shí)際器件圖案間之過度干 擾。在其它例示實(shí)施例中，當(dāng)有確定這些專用器件圖案的各別放置或 重合特性之適當(dāng)?shù)臏y量機(jī)制可使用時(shí)，可根據(jù)實(shí)際器件圖案而界定各 別多個(gè)測量位置(181a)。在此例子中，可配合本發(fā)明而使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的光罩。可得到所有相關(guān)光罩(181)(亦即，可實(shí)際用于制造環(huán)境(180)的所
有光罩(181))的基于該多個(gè)測量位置(181a)之各別測量數(shù)據(jù)。只是以舉 例方式提供測量位置(181a)的例示圖案，這是因?yàn)槲恢?181a)的數(shù)目及 圖案可根據(jù)特定的應(yīng)用而改變。
同樣地，可界定該多個(gè)第二光罩(182)之各別測量位置(182a)，以便 得到每一光罩(182)之各別重合特性。此外，在此例子中，如前文所述， 經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的標(biāo)記可代表所述位置(182a)，且可配合用來估計(jì)光罩的 重合特性之標(biāo)準(zhǔn)測量技術(shù)而有效率地使用所述標(biāo)記，且(或)可使用專用 器件圖案。
圖lf示意地圖標(biāo)出在產(chǎn)生各別變形特征記號或任何其它與工具有 關(guān)的特性的處理期間之光刻工具(183)。為達(dá)到此一目的，可準(zhǔn)備專用 的測試襯底或特定的產(chǎn)品襯底，且可測量所述襯底上形成的各別圖案 之變形，以便得到各別曝光工具的成像效能之對應(yīng)的特征記號(亦即， 特性行為)。然而，亦可使用可確定該各別曝光工具在該曝光工具產(chǎn)生 的對應(yīng)的曝光場內(nèi)之多個(gè)特定測量位置上的成像特性之任何其它的測 量技術(shù)。如同諸如前文中參照圖le及圖lf所述，以獨(dú)立于各別工具數(shù) 據(jù)之方式收集各別的光罩?jǐn)?shù)據(jù)，而產(chǎn)生具有各別曝光場的高空間涵蓋 度之各別測量數(shù)據(jù)時(shí)，可提供對數(shù)據(jù)庫(120)的對應(yīng)的覆蓋修正數(shù)據(jù)的 適當(dāng)之更新或調(diào)整時(shí)之高彈性程度。例如，當(dāng)在制造環(huán)境(180)中取得 新光罩時(shí)，可根據(jù)前文所述之技術(shù)而適當(dāng)?shù)販y量各別的光罩，且可根 據(jù)新收集的光罩?jǐn)?shù)據(jù)及先前取得的工具數(shù)據(jù)而建立曝光工具/光罩的 任何所需組合的對應(yīng)組之修正數(shù)據(jù)。上述原則同樣適用于光刻工具 (183)，其中也可在新的安裝、維修等事件之后收集各別的工具數(shù)據(jù)， 或在其它的例子中，在制造環(huán)境(180)的各別閑置時(shí)間期間，可產(chǎn)生各 別的工具數(shù)據(jù)，以便更新對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫條目。
在其它例示實(shí)施例中，可形成各別的光罩/光刻工具對，并確定 各別曝光場內(nèi)之諸如位置(181a)、 (182a)(請參閱圖lc)等的多個(gè)位置上 之各別覆蓋數(shù)據(jù)，而得到高空間涵蓋度的各別測量數(shù)據(jù)，因而可提高 各別測量數(shù)據(jù)的可靠性。在另外的例示實(shí)施例中，可針對相關(guān)光罩及 光刻工具之任何組合，而根據(jù)諸如前文所述的層i及j等實(shí)際形成的第 一及第二器件區(qū)，而在高空間涵蓋度下確定曝光場內(nèi)之各別的覆蓋誤
15差。雖然可能必須投入更多的測量工作，以便針對光刻工具/光罩及 光罩層對的任何所需組合而建立各別的覆蓋誤差數(shù)據(jù)，但是可甚至進(jìn) 一歩增強(qiáng)各別測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度及可靠性。
請參閱圖lg至圖lk，現(xiàn)在將參照本發(fā)明的進(jìn)一歩之例示實(shí)施例而 更詳細(xì)地說明圖la所示之控制系統(tǒng)(100)所執(zhí)行的各別控制策略。
圖lg示意地圖標(biāo)出系統(tǒng)(100)之控制機(jī)制。在此機(jī)制中，如前文所 述，可假設(shè)可將對準(zhǔn)控制器(130)可得到的測量數(shù)據(jù)(101)分成兩個(gè)來源。 亦即，測量數(shù)據(jù)(101)可包含根據(jù)諸如標(biāo)記(185a)等各別的專用覆蓋測量 標(biāo)記(也指示為"四角(four comer)"測量結(jié)果)而以標(biāo)準(zhǔn)方式得到的各別 之"線上"("in-line")測量數(shù)據(jù)。這些測量結(jié)果可代表可能會(huì)以一種與各 別曝光場的任何中心部分實(shí)質(zhì)上類似之方式影響到該曝光場的角落部 分之諸如晶圓變形及溫度變化等處理的各別變動(dòng)。與上述部分不同， 測量數(shù)據(jù)(101)之另一部分可包含可指示為在時(shí)間上"穩(wěn)定的"之較不隨 著時(shí)間而變化的各別成分，其中應(yīng)了解到雖然確定對應(yīng)的"穩(wěn)定"測 量數(shù)據(jù)的作用之變化仍可能發(fā)生，然而，其發(fā)生的機(jī)率將遠(yuǎn)低于"四角" 測量數(shù)據(jù)。由于所述各別測量數(shù)據(jù)的較穩(wěn)定之行為，所以可在延伸的 處理期間使用所述數(shù)據(jù)，因而不會(huì)過度地增加整體的測量工作，同時(shí) 仍然可顯著地增強(qiáng)各別對準(zhǔn)處理的處理品質(zhì)。根據(jù)對應(yīng)的"穩(wěn)定"測量 數(shù)據(jù)，可建立適當(dāng)?shù)母采w修正數(shù)據(jù)，且可將所述覆蓋修正數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在 數(shù)據(jù)庫(120)中。為了方便，可將此種數(shù)據(jù)稱為"全場(full fidd)"覆蓋數(shù) 據(jù)，以便指示對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)提供了比"四角"測量數(shù)據(jù)更高的曝光場 空間涵蓋度。因此，在某些例示實(shí)施例中，各別的"全場"覆蓋數(shù)據(jù)可 包含指示為OVLi,j(X,Y;k,l)140之各別的映像，該映像可包含用于特定 器件層i, j以及工具/光罩對(k, l)的各別與工具及光罩有關(guān)的特性?？?以將特定覆蓋性質(zhì)特征化的數(shù)據(jù)值的對應(yīng)的"網(wǎng)格(grid)"之形式(例如， 在特定位置(x, y)上之覆蓋誤差)提供覆蓋數(shù)據(jù)的各別映像，其中如果各 別的值需要高空間分辨率，以便諸如在控制處理期間執(zhí)行各別的計(jì)算， 則可根據(jù)實(shí)際的測量結(jié)果并配合內(nèi)插法(interpolatkm)而建立所述各別 的數(shù)據(jù)值。在其它例示實(shí)施例中，可根據(jù)諸如將于下文中更詳細(xì)說明 的處理等的任何適當(dāng)之技術(shù)而處理對應(yīng)的"全場"測量數(shù)據(jù)，以便得到 可儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(120)內(nèi)之適當(dāng)?shù)男拚?，且所述修正值可直接用來作為在對?zhǔn)控制器(130)中實(shí)施的對應(yīng)的控制算法之各別目標(biāo)偏移值
(target offset value)。
因此，在系統(tǒng)(100)的作業(yè)期間，可以精密APC系統(tǒng)的形式提供的 對準(zhǔn)控制器(130)可自接口(1 IO)接收對應(yīng)的"四角"測量數(shù)據(jù)，并可自數(shù) 據(jù)庫(120)重獲諸如形式為前文所述的覆蓋數(shù)據(jù)映像、或形式為任何其 它被進(jìn)一步操作過的數(shù)據(jù)、或形式甚至為具有高空間涵蓋度的起始產(chǎn) 生的測量數(shù)據(jù)之適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，其中可使數(shù)據(jù)庫(120)的數(shù)據(jù)與層i,j所 使用的工具/光罩組合相關(guān)?？刂破?130)可根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)組而提供 用于對準(zhǔn)參數(shù)之適當(dāng)?shù)膮?shù)值，其中在一個(gè)例示實(shí)施例中，各別的目 標(biāo)值等同于自"四角"測量數(shù)據(jù)得到的實(shí)際測量覆蓋誤差間之對應(yīng)的差 異，且可根據(jù)由"穩(wěn)定的"測量數(shù)據(jù)確定的偏移值而調(diào)整"四角"測量數(shù)據(jù) 之對應(yīng)的目標(biāo)值，因而將被編碼到其中之信息加入到由對準(zhǔn)控制器(130) 所執(zhí)行的各別控制算法中。
圖lh示意地圖標(biāo)出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)例示實(shí)施例而得到覆蓋數(shù)據(jù) 之映像(140)之流程。在此實(shí)施例中，如同諸如前文中參照圖lc所述的， 可獨(dú)立地得到光罩及光刻工具的"穩(wěn)定的"測量信息(亦即，測量數(shù)據(jù) (IOI)中與工具及與光罩有關(guān)的特性相關(guān)之部分)。因此，在歩驟(141) 中，可確定任何所需關(guān)鍵性的光罩(例如，制造環(huán)境(180)中將被用于特 定器件層之每一光罩)之光罩放置特性。有關(guān)取得具有對應(yīng)的光罩之所 需空間涵蓋度的所需信息之適當(dāng)技術(shù)，可參考前文中參照圖lc所述之 實(shí)施例。在歩驟(142)中，可得到用于特定器件層i的每一光罩l之"全 場"表示法(也指示為RETi(x,y;l)),其中應(yīng)了解至U:該"全場"表示法可代 表間隔緊密的數(shù)據(jù)點(diǎn)之映像，該映像可呈現(xiàn)可取得對應(yīng)的許多測量值 時(shí)之測量值，或者該映像可呈現(xiàn)對應(yīng)的被計(jì)算出的或以內(nèi)插法插入的 數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中可根據(jù)處理要求而選擇對應(yīng)的映像之分辨率。同樣地， 在歩驟(143)中，如同前文中參照圖ld所述的，可確定相關(guān)曝光工具之 對應(yīng)的透鏡變形特征記號或任何其它特性。在步驟(144)中，可確定每 一相關(guān)曝光工具k之"全場"變形表示法D(x，y;k)，其中在一個(gè)例示實(shí)施 例中，可根據(jù)對準(zhǔn)處理的可用模型而得到映像D的變形表示法。例如， 方程式1
dx=Tx+Mxx-Rxy+exdy=Ty+Myy-Ryy+ey (1) 描述了步進(jìn)及掃描系統(tǒng)之場內(nèi)模型(intra fieldmodd)，其中各別的對準(zhǔn) 參數(shù)描述了在各別測量位置(x,y)處之一組覆蓋測量數(shù)據(jù)，其中對應(yīng)的 參數(shù)T、 M、 R、及ef^表沿著下標(biāo)所示的對應(yīng)方向的對應(yīng)之參數(shù)平 移、放大倍數(shù)、旋轉(zhuǎn)、及殘余誤差(residual error)。因此，可根據(jù)對應(yīng) 的測量數(shù)據(jù)A、 dy，并使用諸如最小平方技術(shù)(least square technique)等 適當(dāng)?shù)淖罴鸦夹g(shù)，而確定殘余放置誤差ex、 ey，且所述殘余放置誤差 ex、 ey可代表曝光工具k在測量位置(x,y)上的對應(yīng)之變形D。根據(jù)一個(gè) 例示實(shí)施例，可合并所述對應(yīng)的"全場"表示法RET及D，以便得到各
別的總內(nèi)域覆蓋數(shù)據(jù)，其中可根據(jù)下列方程式而將兩個(gè)成分相加
RETi(x，y;l)M+D(x,y;k)=OVLi(x,y;l,k) (2) 其中OVLi(x,y;l,k)指示由光罩1及曝光工具k形成的層i中之總內(nèi)域覆 蓋誤差。為了方便，可通過索引Ci指示曝光工具/光罩之對應(yīng)的組合 (l，k)，其中Ci對應(yīng)于Cl,…，CN，其中N指示相關(guān)組合的總數(shù)。根據(jù) 每一層的各別總放置誤差，可得到"不可修正的"覆蓋誤差，以便確定 圖lg所示之映像(140)。為達(dá)到此一目的，在一個(gè)例示實(shí)施例中，可將 相關(guān)之兩個(gè)接續(xù)層的t艮據(jù)方程式(2)之各別總放置誤差相減。例如，可 將示為層i的起始幵》〗戎之層視為具有對應(yīng)的映像OVLi(x,y; Ci)所描述 的某一程度的放置誤差之參考層，這是因?yàn)楫?dāng)次一層j可在特定位置 (x,y)上沿著相同的方向產(chǎn)生各別的放置誤差時(shí)，原則上可減少該"參考" 層的放置誤差。因此，界定兩層i,j的這兩種誤差來源間之對應(yīng)的差異， 即可界定X寸應(yīng)的"不可修正的"放置誤差，且可以映像(140)之形式提供 該"不可修正的"放置i吳差。如前文所述，圖le及圖lf所示之流程提供 了分別地得到相關(guān)光罩及任何相關(guān)曝光工具的各別變形特性的各別 "全場"表示法之高度彈性。此外，因?yàn)榭梢愿叨热ヱ詈?highly decoupled) 之方式執(zhí)行對各別測量數(shù)據(jù)的各別收集，所以可易于針對制造環(huán)境(180) 中之整體處理要求而助、調(diào)對應(yīng)的測量活動(dòng)。例如，如果需要更新"穩(wěn)定 的"覆蓋修正數(shù)據(jù)，則可執(zhí)行工具使用率及光罩可得性等的對應(yīng)之測量 處理，且不會(huì)過度地影響到環(huán)境(180)中之整體流程。
圖li示意地圖豐示出可產(chǎn)生更多數(shù)量的各別覆蓋數(shù)據(jù)而以一種更 "直接的"方式得到覆蓋數(shù)據(jù)的各別映斷140)之流程。在圖li所示之例
18示實(shí)施例中，可針對所有相關(guān)層組合以及所有相關(guān)工具/光罩對而直
接測量各別的縮減映像圖OVL\Kx，y; Cn)。為達(dá)到此一目的，可將各 別的光罩及工具用來形成各別的器件層i,j,且可確定在多個(gè)場內(nèi)位置 (x,y)上之對應(yīng)的覆蓋誤差，其中視測量點(diǎn)的密度而定，可執(zhí)行諸如內(nèi) 插法等的適當(dāng)之?dāng)?shù)據(jù)操縱，以便得到具有所需空間分辨率之"全場"映 像(140)。如前文中參照圖ld所述，在其它例示實(shí)施例中，可直接測量 每一相關(guān)層i，j的所形成之總放置誤差OVLi(x,y; Cn)、 OVLj(x，y; Cn)， 而得到映像(145)，且可如前文中參照映像(140)所述，將各別的層誤差 來源(亦即，OVLj(x,y; Cn)、 OVLi(x,y; Cn))相減，而得到對應(yīng)的映像圖 (145)。在此種方式下，可獲得對應(yīng)的覆蓋數(shù)據(jù)(140)之更高之準(zhǔn)確度， 且只需要適度增加測量活動(dòng)的數(shù)量。
請參閱圖lj及圖lk，現(xiàn)在將說明可根據(jù)"全場"覆蓋數(shù)據(jù)(140)而得 到對準(zhǔn)控制器(130)所提供的對準(zhǔn)參數(shù)的各別修正值的根據(jù)進(jìn)一歩的例 示實(shí)施例之各別的流程。
在圖lj中，可將步驟(150)的"全場"覆蓋數(shù)據(jù)(140)(例如，映像 OVLi,j(x,y; Cn)，其中Cn代表光罩1及工具k的組合的其中一者)用于 步驟(151)，以便確定在各別測量位置處之各別"四角"覆蓋誤差值，且 亦可根據(jù)諸如標(biāo)記(185a)等的各別專用覆蓋測量標(biāo)記而得到所述測量 位置處之各別"四角"測量數(shù)據(jù)。可將各別的測量位置稱為(x角,y角)。 然而，應(yīng)了解到可根據(jù)各別的專用覆蓋測量標(biāo)記之位置而改變對應(yīng) 的實(shí)際測量位置。在步驟(152)中，可根據(jù)各別的模型以及在歩驟(151) 中確定的對應(yīng)之覆蓋誤差值，而得到對應(yīng)的對準(zhǔn)參數(shù)之各別參數(shù)值。 例如，可使用在對準(zhǔn)控制器(130)中通常被用來確定各別參數(shù)的更新后 的參數(shù)值之對應(yīng)的模型，其中可以步驟(151)中產(chǎn)生的對應(yīng)之"四角"數(shù) 據(jù)代表對應(yīng)的"測量值"。例如，可使用前文中參照方程式(l)所述之對 應(yīng)的模型及各別的最佳化技術(shù)，以便得到對應(yīng)的參數(shù)值。
在歩驟(153)中，可執(zhí)行用來得到適當(dāng)?shù)膮?shù)值之對應(yīng)的處理，其 中模型化(moddling)可基于"全場"覆蓋誤差值(140)，以便得到代表場內(nèi) 特性對用來得到更新后的參數(shù)值的對應(yīng)處理之影響之對應(yīng)的參數(shù)值。 例如，可計(jì)算多個(gè)場內(nèi)位置之各別參數(shù)值，且可以任何適當(dāng)?shù)姆绞接?jì) 算所述對應(yīng)的參數(shù)值之平均值。在其它的例子中，可執(zhí)行對輸入的"測量數(shù)據(jù)"的所需之平均值計(jì)算，亦即，可在整個(gè)曝光場或其指定部分上 計(jì)算映像(140)之平均值，因而產(chǎn)生了該模型化處理的輸入"測量數(shù)據(jù)"， 然后可根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的平均值而執(zhí)行該模型化處理。無論如何，在步
驟(152)及歩驟(153)中得到的對應(yīng)之參數(shù)值可能互不相同，這是因?yàn)樵?步驟(152)中得到的參數(shù)值只反映了諸如四角位置等的少數(shù)位置上的對 應(yīng)之覆蓋特性，而在步驟(153)中得到的參數(shù)值則考慮到了被編碼到本 身系基于多個(gè)場內(nèi)測量數(shù)據(jù)的映像(140)的信息之大部分。因此，步驟 (152)中得到的所述"四角"參數(shù)值與步驟(153)中得到的所述"全場"參數(shù) 值間之差異描述了考慮到與工具及光罩有關(guān)的特性對系根據(jù)數(shù)目減少 的測量位置(亦即，所述"四角"位置)而執(zhí)行的該控制算法之影響。因此， 根據(jù)所述各別的參數(shù)值，可建立實(shí)際控制處理的適當(dāng)偏移值，以便補(bǔ) 償實(shí)際對準(zhǔn)控制處理期間沒有考慮到的場內(nèi)影響。因此，在歩驟(154) 中，建立了對準(zhǔn)控制器(130)使用的每一參數(shù)之適當(dāng)?shù)钠浦怠＠纾?在一個(gè)例示實(shí)施例中，可將步驟(152)及(153)中得到的所述各別參數(shù)值 間之差異用來作為對應(yīng)的修正值。方程式(3)示出諸如x軸平移等的一 個(gè)對準(zhǔn)參數(shù)之代表性例子，其中系根據(jù)步驟(153)中得到的對應(yīng)參數(shù)值 (亦即，在方程式(3)中，右端的第一項(xiàng))以及步驟(152)中得到的對應(yīng)參 數(shù)值(亦即，方程式(3)中的第二項(xiàng))而計(jì)算出對應(yīng)的偏移值TxCORR。 TxCorr=Tx(OVLj,i(x，y)-Tx(OVLj,i(x-corner,y-corner) (3)
因此，在對準(zhǔn)系統(tǒng)(100)的作業(yè)期間，控制器(130)可自數(shù)據(jù)庫(120) 重獲對應(yīng)的經(jīng)過修正之參數(shù)值，或控制器(l30)可在任何適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn) 上根據(jù)諸如覆蓋映像(140)等的具有高空間涵蓋度之適當(dāng)?shù)母采w數(shù)據(jù)， 而執(zhí)行步驟(151)至(154)中之各別的步驟。應(yīng)了解到當(dāng)可取得具有高 空間涵蓋度的各別測量數(shù)據(jù)時(shí)，可在任何時(shí)間執(zhí)行用來得到適當(dāng)?shù)膮?數(shù)修正值之對應(yīng)的行動(dòng)。因此，可將對應(yīng)的修正值本身或修正值的任 何中間數(shù)據(jù)(intermediate data)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(120)中，且需要執(zhí)行對應(yīng)的 控制行動(dòng)時(shí)，由控制器(130)重獲所述數(shù)據(jù)。
圖lk示意地圖標(biāo)出根據(jù)本發(fā)明的又一例示實(shí)施例而取得對準(zhǔn)參數(shù) 的適當(dāng)?shù)男拚抵鞒?。并且，在此例子中，該程序可基于諸如參照 圖lg、圖lh及圖lj所述的映像(140)的適當(dāng)?shù)母采w數(shù)據(jù)映像。在步驟 (155)中，如同諸如前文中亦參照圖lj的歩驟(153)所述的，可根據(jù)對應(yīng)的"全場"覆蓋映像(140)，而將對應(yīng)的值用來作為確定各別參數(shù)值的對應(yīng)模型之輸入值。例如，可配合用來得到對準(zhǔn)參數(shù)的對應(yīng)值之適當(dāng)?shù)淖罴鸦夹g(shù)而使用前文中參照方程式(l)所述之該模型。
在步驟(156)中，可根據(jù)步驟(155)中得到的參數(shù)值以及對應(yīng)的"全場"覆蓋數(shù)據(jù)(140)而確定諸如參照方程式(1)所述的殘余值ex、 ey等的對應(yīng)覆蓋誤差殘余值。因此，步驟(156)中得到的各別殘余值可代表在根據(jù)代表所使用的對應(yīng)光罩及光刻工具的作用之對應(yīng)的輸入"測量數(shù)據(jù)"而選擇"最佳"參數(shù)值之后仍然可能存在的對應(yīng)之覆蓋誤差。因此，在步驟(157)中，可諸如以對應(yīng)的四角覆蓋值(如同諸如參照圖lj中之歩驟(151)所述的，可根據(jù)覆蓋映像(140)而得到所述四角覆蓋值)減掉對應(yīng)的殘余值，而將覆蓋誤差的該"不可修正的"基線重疊在對應(yīng)的"四角"測量位置上。因此，得到了考慮到對應(yīng)的場內(nèi)作用之經(jīng)過修改的"四角"覆蓋值。在實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于圖lj所示的歩驟(152)之步驟(152A)中，可根據(jù)歩驟(157)中得到的對應(yīng)之經(jīng)過修改的"四角"值而得到各別的參數(shù)值，然而，其中使用了經(jīng)過修改的"四角"數(shù)據(jù)。因此，步驟(152A)中得到的對應(yīng)之參數(shù)值可能不同于步驟(152)中得到的對應(yīng)之參數(shù)值，這是因?yàn)閷?yīng)的場內(nèi)作用已被加入成比步驟(152)中得到的參數(shù)值更高之程度。然后，可執(zhí)行前文中己參照圖lj而述及之步驟(154)，以便得到諸如步驟(152A)與步驟(155)中得到的對應(yīng)的參數(shù)值間之各別差異等的適當(dāng)之修正值。因此，在此實(shí)施例中，可考慮到場內(nèi)成分，以便在對于對應(yīng)的控制算法(亦即，對應(yīng)的最佳化技術(shù))具有較低相依性之情形下確定各別的修正值。
因此，本發(fā)明提供了一種于根據(jù)多個(gè)曝光工具及多個(gè)光罩而形成微結(jié)構(gòu)器件的接續(xù)的器件層時(shí)用來控制要被執(zhí)行的對準(zhǔn)程序之增強(qiáng)技術(shù)，其中可將相同類型的一個(gè)或多個(gè)光罩用于各別的第一器件層，且其中可將一個(gè)或多個(gè)同等的光罩用于第二器件層。而在傳統(tǒng)的技術(shù)中，典型地系根據(jù)具有適度低的對應(yīng)曝光場空間涵蓋度之覆蓋測量數(shù)據(jù)而執(zhí)行先進(jìn)的APC策略，這是因?yàn)槔缙毓鈭鰞?nèi)只有少數(shù)位置可接受測量，其中使用阻尼移動(dòng)平均(damped moving average)來嘗試將實(shí)際使用的參數(shù)值與各別目標(biāo)值間之差異最小化。本發(fā)明通過提供了每一對準(zhǔn)參數(shù)之適當(dāng)?shù)男拚?，而考慮到與工具及光罩有關(guān)的作用所造成之場內(nèi)效應(yīng)。因?yàn)閷?yīng)的與工具及光罩有關(guān)之作用可以是在時(shí)間上較穩(wěn)定的，所以可能必須在低頻度下執(zhí)行各別的測量，因而不會(huì)過度地增加得到所需場內(nèi)測量數(shù)據(jù)的整體測量工作。在某些例示實(shí)施例中，可針對所考慮的曝光工具及各別的光罩而分別地得到具有比根據(jù)傳統(tǒng)覆蓋標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)更高的空間涵蓋度之各別的測量數(shù)據(jù)，因而提供了在工具可得性、光罩可得性、新光罩及工具的導(dǎo)入以及工具組構(gòu)的改變等方面之與處理內(nèi)部要求有關(guān)的高彈性度。在其它的例子中，可直接測量工具變形特征記號與對應(yīng)的本質(zhì)光罩特性間之相互影響，而實(shí)現(xiàn)各別場內(nèi)測量數(shù)據(jù)的高準(zhǔn)確度及可靠性。因此，可在高準(zhǔn)確度下呈現(xiàn)各別的相互影響，因而也提供了各別對準(zhǔn)參數(shù)的高可靠性之修正。在對準(zhǔn)程序期間，對應(yīng)的控制器可接收標(biāo)準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)，且該控制器可根據(jù)本發(fā)明而額外地存取對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，以便得到涉及對應(yīng)的器件層之形成的各別工具/光罩對之對應(yīng)的修正值。因?yàn)榭扇〉萌魏嗡杞M合的對應(yīng)的修正值，所以具有高彈性度之所述對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫條目可涵蓋甚至非常復(fù)雜的處理情況，這是因?yàn)榭梢子卺槍θ魏涡碌奶幚砬闆r而延伸該對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，例如，可能在將額外的光罩以及新的曝光器件等的因素導(dǎo)入各別的制造環(huán)境時(shí)，發(fā)生該新的處理情況。因?yàn)樵谏a(chǎn)狀況期間，可將對各別參數(shù)修正值的對應(yīng)之確定實(shí)質(zhì)上從實(shí)際的控制處理去耦合，所以可實(shí)質(zhì)上避免對與工作速度有關(guān)的控制處理效能之不利影響。因此，根據(jù)個(gè)別的對準(zhǔn)參數(shù)之各別修正值，可通過變動(dòng)對應(yīng)的目標(biāo)值，而修改各別的控制算法，其中該對應(yīng)的變動(dòng)或偏移可代表場內(nèi)誤差來源對覆蓋誤差及放置誤差的影響。
熟悉此項(xiàng)技術(shù)者在參閱本說明之后，本發(fā)明之進(jìn)一步的修改及變化將變得明顯。因此，應(yīng)將本說明理解為只具有例示性，且本說明之目的在于向熟悉此項(xiàng)技術(shù)者揭示實(shí)施本發(fā)明之一般方式。應(yīng)了解到在此所示出及說明的本發(fā)明之形式系視為目前較佳之實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種方法，包括產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)器件的第一器件層(186)及第二器件層(187)的多個(gè)不同組合的覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)，該第一器件層(186)由一個(gè)或多個(gè)第一光掩膜(181)界定，該第二器件層(187)由一個(gè)或多個(gè)第二光掩膜(182)界定，該第一器件層(186)及第二器件層(187)通過使用多個(gè)光刻工具(183)而形成，該覆蓋補(bǔ)償數(shù)據(jù)(140)從第一及第二光掩膜(181、182)內(nèi)的第一多個(gè)測量位置(181a)得到；使用所述第一光掩膜(181)之一以及該多個(gè)光刻工具(183)之一在第一產(chǎn)品襯底(180)上形成該第一器件層(186)；以及使用該覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)以及從其上形成有該第一及第二層的先前被處理過的襯底的第二多個(gè)測量位置(185a)所得到的覆蓋測量數(shù)據(jù)(110)，將用于該多個(gè)光刻工具(183)之一的所述第二光掩膜(182)之一對準(zhǔn)到該第一產(chǎn)品襯底(184)上形成的該第一器件層(186)，該第二多個(gè)測量位置(185a)少于該第一多個(gè)測量位置(181a)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，產(chǎn)生該覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)包 括產(chǎn)生(142)該第一及第二光掩膜(181、 182)中的每一個(gè)的各自的放置 數(shù)據(jù)組；以及產(chǎn)生(144)該多個(gè)光刻工具中的每一個(gè)的成像變形數(shù)據(jù)組。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，產(chǎn)生(142)所述各自的放置數(shù) 據(jù)組包括在該第一多個(gè)測量位置(181a、 182a)中的每一個(gè)提供放置測 量標(biāo)記。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，產(chǎn)生該覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)包括使用不同的光刻工具/光掩膜對以形成該第一及第二器件層的多個(gè)不同組合；以及測量每一組合的該第一多個(gè)測量位置中的每一個(gè)的 覆蓋數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，該覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)確定被用來作為控制該第二層的對準(zhǔn)的被操縱變量的對準(zhǔn)參數(shù)的目標(biāo)值(130) 的偏移值。
6. —種方法，包括界定用來形成微結(jié)構(gòu)器件的第一器件層(186)以及與該第一器件層 對準(zhǔn)的第二器件層(187)的多個(gè)光刻工具(183)/光罩(1S1、 182)組合的 覆蓋數(shù)據(jù)映像(140)，其中使用了所述光刻工具/光罩組合中的兩個(gè)分 別的光刻工具/光罩組合，該映像(140)基于第一多個(gè)空間分布的測量 位置(181a、 182a);從其上形成有該第一器件層(186)及第二器件層(187)的第一產(chǎn)品襯 底(180)得到覆蓋測量數(shù)據(jù)(110)，其中從第二多個(gè)空間分布的測量位置 (185a)得到該覆蓋測量數(shù)據(jù)(110)，該第二多個(gè)測量位置(185a)少于該第 一多個(gè)測量位置(181a、 182a);以及根據(jù)該覆蓋數(shù)據(jù)映像(140)以及該覆蓋測量數(shù)據(jù)(110)，控制(130)該 第一器件層(186)與該第二器件層(187)間的對準(zhǔn)，其中該第一器件層采 用包括用于該第一器件層(186)的光罩(181)的第一光刻工具/光罩組合 在第二產(chǎn)品襯底上形成，該第二器件層由包括用于該第二器件層(187) 的光罩(182)的第二光刻工具/光罩組合形成。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，界定該覆蓋修正數(shù)據(jù)映像(140) 包括根據(jù)比該第二多個(gè)測量位置(185a)提供了更高的空間覆蓋度的放 置測量位置(181a、 182a)，而確定該多個(gè)光刻工具/光罩組合中的每一 個(gè)光罩的放置數(shù)據(jù)(141);以及確定所使用的每個(gè)光刻工具的透鏡變形 特征記號(143)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)該放置數(shù)據(jù)而確 定所述光罩中的每一個(gè)的重合映像(142)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一歩包括根據(jù)對準(zhǔn)模型以及所 述透鏡變形特征記號(143)而確定殘余放置誤差；以及根據(jù)所述殘余放 置誤差而確定變形映像(144)。
10.—種對準(zhǔn)控制系統(tǒng)(IOO)，包括數(shù)據(jù)庫(120)，該數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)光刻工具(183)/光罩(181、 182) 組合的各組覆蓋修正數(shù)據(jù)(140);至少一個(gè)第一光罩(181)，界定微結(jié)構(gòu) 的第一器件層(186);以及至少一個(gè)第二光罩(182)，界定對準(zhǔn)該第一器 件層(186)的第二器件層(187)，每一組的該覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)具有比在 該第一光罩(181)及第二光罩(182)中的每一個(gè)中形成的覆蓋測量標(biāo)記 (185a)提供的空間涵蓋度更高的曝光場(185)的空間涵蓋度；以及控制器(130)，在操作上被連接到該數(shù)據(jù)庫(120)，用以選擇性地重 獲特定組的覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)，且該控制器被設(shè)置成接收從先前被處 理過的襯底(184)的所述覆蓋測量標(biāo)記(185a)取得的覆蓋測量數(shù)據(jù) (110)，該控制器(130)進(jìn)一步被設(shè)置成根據(jù)該覆蓋測量數(shù)據(jù)(110)以及該 特定組的該覆蓋修正數(shù)據(jù)(140)而提供多個(gè)對準(zhǔn)參數(shù)(放大系數(shù)、旋轉(zhuǎn)) 的值，該特定組對應(yīng)于被用來形成第一器件層(186)的所述組合的所述 光刻工具(183)之一、以及對應(yīng)于被用來形成在該第一器件層(186)之上 的該第二器件層(187)的所述光刻工具(18"之一。
全文摘要
通過考慮到對準(zhǔn)控制系統(tǒng)中的與工具有關(guān)的變形特征記號以及與光罩有關(guān)的放置特性，可顯著地增強(qiáng)復(fù)雜的APC策略的控制品質(zhì)?？筛鶕?jù)工具/光罩的任何組合及將要相互對準(zhǔn)的各層，而建立各個(gè)修正數(shù)據(jù)，因而可根據(jù)從專用覆蓋標(biāo)記得到的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋測量數(shù)據(jù)，而修改用來控制對準(zhǔn)處理的對準(zhǔn)參數(shù)的各個(gè)目標(biāo)值。
文檔編號G03F7/20GK101535898SQ200780032454
公開日2009年9月16日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者B·舒爾茨, F·亨普爾, R·澤而特曼, U·舒爾策 申請人:先進(jìn)微裝置公司