用于扫描计量工具的自适应对焦系统的制作方法

本发明大体上涉及半导体装置制造中的配准错误(misregistration)的测量。

背景技术：

1、已知用于半导体装置制造中的配准错误的测量的各种方法及系统。

技术实现思路

1、本发明寻求提供用于特定来说半导体装置制造中的配准错误的测量的经改进系统。

2、因此，根据本发明的优选实施例，提供一种用于扫描计量工具的自适应对焦系统，所述自适应对焦系统包含：光学模块，其包含至少一个光学组件；光学模块高度定位器(omhp)；位置传感器，其可操作以产生指示所述光学模块的高度的位置输出；预测性高度估计器(phe)，其可操作以产生样本在多个位点的每一位点处的估计高度值，所述多个位点沿着由所述光学模块相对于所述样本的移动界定的路径定位，且针对所述位点中的每一者产生所要光学模块高度输出，所述所要光学模块高度输出至少部分基于所述位点处的所述估计高度值；调节器，其可操作以至少部分基于所述所要光学模块高度输出及所述光学模块的已知高度产生用于所述多个位点的序列光学模块高度控制指令；驱动器，其可操作以将序列控制输出提供到所述omhp，所述序列控制输出基于所述序列光学模块高度控制指令；及模型预测控制器(mpc)，其可操作以监测所述光学模块的报告高度与所述光学模块的mpc预期高度之间的差，从而产生系统改善值，所述报告高度至少部分基于由所述位置传感器产生的所述位置输出，所述光学模块的所述mpc预期高度至少部分基于所述光学模块高度控制指令。

3、根据本发明的优选实施例，所述自适应对焦系统还包含可操作以产生经改善光学模块高度反馈值的滤波器。优选地，所述经改善光学模块高度反馈值至少依据所述位置传感器的所述位置输出及所述光学模块的滤波器预期高度而变化。

4、优选地，所述光学模块的所述滤波器预期高度依据所述调节器的所述光学模块高度控制指令及所述驱动器的所述控制输出中的至少一者而变化。

5、根据本发明的优选实施例，所述光学模块的所述报告高度包含由所述滤波器产生的所述经改善光学模块高度反馈值。优选地，所述滤波器可操作以将所述经改善光学模块高度反馈值反馈传达到所述phe、所述调节器及所述mpc中的至少一者。

6、根据本发明的优选实施例，所述系统改善值包含一组方程的参数，所述一组方程描述以下至少两者之间的关系：所述光学模块、所述omhp、所述位置传感器、所述phe、所述调节器、所述驱动器及所述滤波器。优选地，所述mpc可操作以将所述系统改善值传达到所述phe、所述调节器及所述滤波器中的至少一者。

7、根据本发明的优选实施例，所述自适应对焦系统还包含估计高度数据库(ehd)，且所述phe可操作以存取及修改所述ehd。优选地，所述phe在测量位点的测量及所述光学模块相对于所述样本的移动中的至少一者期间更新所述估计高度值。

8、优选地，所述估计高度值包含半导体装置晶片在所述位点处的表面高度，且所述phe至少部分基于以下中的至少一者产生所述估计高度值：卡盘特征标记(signature)、来自经图案化晶片几何工具(patterned wafer geometry tool)的输出、由制作晶片的至少一部分的制作工具输出的至少一个制作表面高度，与及旨在与所述位点的高度相同的至少一个额外位点的报告高度。

9、根据本发明的优选实施例，所述额外位点包含定位于以下中的至少一者上的至少一个位点：所述晶片上的一或多个先前测量的切割道(scribe line)、所述晶片上的一或多个先前测量的场、额外晶片上的一或多个先前测量的切割道，以及额外晶片上的一或多个先前测量的场。

10、优选地，至少部分基于在所述晶片上的当前层的形成之前的所述晶片的测量产生所述至少一个额外位点的所述高度的值。

11、根据本发明的优选实施例，所述phe包含线性估计模型。优选地，所述线性估计模型包含最小均方估计(mmse)模型。

12、替代地，根据本发明的优选实施例，所述phe包含非线性估计模型。优选地，所述非线性估计模型包含神经网络。

13、根据本发明的优选实施例，所述光学模块高度控制指令进一步基于所述控制输出的所需量值。优选地，所述调节器包含线性二次调节器(lqr)及线性二次高斯(gaussian)(lqg)调节器中的一者。

14、优选地，所述系统改善值包含质量、阻尼常数、弹簧常数、功率系数、电磁力、电阻率、电感及电容中的至少一者。根据本发明的优选实施例，所述mpc预期高度至少部分基于所述控制输出。

15、优选地，位点处的实际光学模块高度与所述位点处的所述所要光学模块高度输出之间的差小于25nm。优选地，所述光学模块在第一测量位点处具有第一对焦操作定向，所述光学模块在第二测量位点处具有第二对焦操作定向，且所述光学模块可操作以在小于2毫秒的时间内在所述第一对焦操作定向与所述第二对焦操作定向之间移动。优选地，所述omhp汲取小于0.1w的平均功率及小于2w的最大功率。

16、根据本发明的另一优选实施例，还提供一种扫描计量系统，所述扫描计量系统包含扫描计量工具，所述扫描计量工具包含自适应对焦系统，所述自适应对焦系统包含：光学模块，其包含至少一个光学组件；光学模块高度定位器(omhp)；位置传感器，其可操作以产生指示所述光学模块的高度的位置输出；预测性高度估计器(phe)，其可操作以产生样本在多个位点的每一位点处的估计高度值，所述多个位点沿着由所述光学模块相对于所述样本的移动界定的路径定位，且针对所述位点中的每一者产生所要光学模块高度输出，所述所要光学模块高度输出至少部分基于所述位点处的所述估计高度值；调节器，其可操作以至少部分基于所述所要光学模块高度输出及所述光学模块的已知高度产生用于所述多个位点的序列光学模块高度控制指令；驱动器，其可操作以将序列控制输出提供到所述omhp，所述序列控制输出基于所述序列光学模块高度控制指令；及模型预测控制器(mpc)，其可操作以监测所述光学模块的报告高度与所述光学模块的mpc预期高度之间的差，从而产生系统改善值，所述报告高度至少部分基于由所述位置传感器产生的所述位置输出，所述光学模块的所述mpc预期高度至少部分基于所述光学模块高度控制指令。

17、根据本发明的优选实施例，所述扫描计量工具包含配准错误计量工具、临界尺寸及形状计量工具、薄膜计量工具及缺陷检验计量工具中的一者。

技术特征：

1.一种用于扫描计量工具的自适应对焦系统，所述自适应对焦系统包括：

2.根据权利要求1所述的自适应对焦系统，且其还包括可操作以产生经改善光学模块高度反馈值的滤波器。

3.根据权利要求2所述的自适应对焦系统，且其中所述经改善光学模块高度反馈值至少依据所述位置传感器的所述位置输出及所述光学模块的滤波器预期高度而变化。

4.根据权利要求3所述的自适应对焦系统，且其中所述光学模块的所述滤波器预期高度依据所述调节器的所述光学模块高度控制指令及所述驱动器的所述控制输出中的至少一者而变化。

5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述光学模块的所述报告高度包括由所述滤波器产生的所述经改善光学模块高度反馈值。

6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述滤波器可操作以将所述经改善光学模块高度反馈值反馈传达到以下中的至少一者：

7.根据权利要求2至6中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述系统改善值包括一组方程的参数，所述一组方程描述以下至少两者之间的关系：

8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述mpc可操作以将所述系统改善值传达到以下中的至少一者：

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其还包括估计高度数据库(ehd)，且其中所述phe可操作以存取及修改所述ehd。

10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述phe在以下中的至少一者期间更新所述估计高度值：

11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述估计高度值包括半导体装置晶片在所述位点处的表面高度，且其中所述phe至少部分基于以下中的至少一者产生所述估计高度值：

12.根据权利要求11所述的自适应对焦系统，且其中所述额外位点包括定位于以下中的至少一者上的至少一个位点：

13.根据权利要求11所述的自适应对焦系统，且其中至少部分基于在所述晶片上的当前层的形成之前的所述晶片的测量产生所述至少一个额外位点的所述高度的值。

14.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述phe包括线性估计模型。

15.根据权利要求14所述的自适应对焦系统，且其中所述线性估计模型包括最小均方估计(mmse)模型。

16.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述phe包括非线性估计模型。

17.根据权利要求16所述的自适应对焦系统，且其中所述非线性估计模型包括神经网络。

18.根据权利要求1至17中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述光学模块高度控制指令进一步基于所述控制输出的所需量值。

19.根据权利要求1至18中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述调节器包括以下中的一者：

20.根据权利要求1至19中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述系统改善值包括以下中的至少一者：

21.根据权利要求1至20中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述mpc预期高度至少部分基于所述控制输出。

22.根据权利要求1至21中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中位点处的实际光学模块高度与所述位点处的所述所要光学模块高度输出之间的差小于25nm。

23.根据权利要求1至22中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中：

24.根据权利要求1至23中任一权利要求所述的自适应对焦系统，且其中所述omhp汲取小于0.1w的平均功率及小于2w的最大功率。

25.一种扫描计量系统，其包括：

26.根据权利要求25所述的扫描计量系统，且其中所述扫描计量工具包括以下中的一者：

技术总结
本发明公开一种自适应对焦系统，其包含：光学模块；光学模块高度定位器(OMHP)；位置传感器，其可操作以产生指示所述光学模块的高度的位置输出；预测性高度估计器，其可操作以产生样本在多个位点的每一位点处的估计高度值且针对所述位点中的每一者产生所要光学模块高度输出；调节器，其可操作以至少部分基于所述所要光学模块高度输出及所述光学模块的已知高度产生用于所述多个位点的序列光学模块高度控制指令；驱动器，其可操作以将序列控制输出提供到所述OMHP；以及模型预测控制器(MPC)，其可操作以监测所述光学模块的报告高度与所述光学模块的MPC预期高度之间的差，从而产生系统改善值。

技术研发人员：G·拉雷多
受保护的技术使用者：科磊股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13