专利名称：衬底模型参数计算方法、光刻设备及控制光刻过程的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算衬底的模型参数的方法、光刻设备以及用于控制光刻设备的光刻过程的设备。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图 案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。为了相继地将被曝光的目标部分精确地曝光在彼此之上，衬底将设置有对准标记、以便在衬底上提供参考部位。通过测量对准标记的部位，可以计算先前曝光的目标部分的位置，并可以控制光刻设备、使其曝光先前曝光过的目标部分之上的后续目标部分。为了以所需的精确度确定先前曝光的目标部分的位置，估计衬底的模型参数是有利的。过去，仅使用线性模型来以所需的重叠规格相继曝光彼此之上的目标部分就已经足够了。然而，非线性项可以是对覆盖误差的最大的贡献者。最近的发展也允许测量每个衬底的更多的对准标记。线性模型的精确度在更多的对准标记的情况下不能提高。因此，需要更加复杂精密的模型。
发明内容
期望计算衬底的模型参数。根据本发明的第一方面，提供一种计算设备内衬底的模型参数的方法，所述方法包括步骤测量所述设备内的衬底上的多个标记的部位(location);使用所测量的多个标记的部位以生成径向基函数；和使用所生成的径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述设备内的所述衬底的模型参数。使用计算的模型参数，衬底台上的衬底上的部位可以通过插值更精确地确定，以最小化在设备内曝光的衬底的重叠误差。所述方法还可以用于计算在设备内的第一和第二衬底台的模型参数，以最小化重叠误差，例如用于所谓的卡盘至卡盘的校准。所述方法还用于计算在制造场所内第一和第二设备的模型参数，例如用于所谓的机器至机器的校准，其中在制造场所内的第一和第二设备被校准以便最小化重叠误差。所述方法还用于机器设置。根据本发明的第二方面，提供一种光刻设备，布置成跨经衬底执行光刻过程和控制光刻过程，所述设备包括处理器，所述处理器配置成接收在光刻设备中的衬底上的多个标记的测量部位；使用所测量的标记部位生成径向基函数；用所述径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述光刻设备内所述衬底的模型参数；和使用所述模型参数控制所述光刻设备的光刻过程。根据本发明的第三方面，提供一种设备，布置用以控制光刻设备的光刻过程和跨经衬底执行光刻过程，所述设备包括处理器，所述处理器配置成接收在所述设备内衬底上的多个标记的测量部位；使用所测量的标记部位生成径向基函数；用所述径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述设备内所述衬底的模型参数；和使用所述模型参数控制所述光刻设备的光刻过程。本发明可以应用于光刻设备或应用于可以用于控制光刻设备的光刻过程和跨经衬底执行光刻过程的设备，例如轨道(通常将抗蚀剂层应用至衬底并将曝光的抗蚀剂显影 的工具)、量测工具和/或检查工具(例如，SEM/TEM)。
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中图I示出光刻设备；图2示出衬底布局和衬底上若干个点相对于中心的径向距离；和图3示出具有5、9以及25个定位点的曝光场的若干个布局。
具体实施例方式图I不意地不出了一光刻设备。所述光刻设备包括-照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)辐射)；-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；-衬底台(例如晶片台)WT，其构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PL，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。所述支撑结构支撑，即承载图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置、(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PL，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图I中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定 的。可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中I.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(B卩，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。为了使光刻设备曝光的多个衬底被正确地且一致地曝光，期望确定衬底上的预曝光标记的位置。因此，需要测量设备内的衬底上例如N个预曝光标记的部位。为了获得每个标记的位移，可以从标记的所测量的部位减去预定的标记部位(在衬底上预曝光层的曝光条件下被确定)。这些标记的位移可以用于预测衬底上每个点的位移。因此，该位移可以用线性的6参数模型中每个标记的平移、放大率以及转动来描述。对于(一个对准标记的)每个测量值，可以形成下式Mwx · xc-Rwy · yc+Cwx = dxRwx · Xc+Mwy · yc+Cwy = dy
其中xc和yc是实施测量的名义位置，w是在此具有恒定值的加权系数，以及Cx(沿X方向的平移)、Cy (沿y方向的平移)、Mx(沿x方向的放大率)、My (沿y方向的放大率)、Rx(x轴线围绕z轴线的旋转)和Ry (y轴线围绕z轴线的旋转)是要拟合的模型参数，dx、dy是测量的位移(偏差)(测量的位置减去预期位置)。对衬底上的每个标记列出这些等式得出下面的系统
权利要求
1.一种计算设备内衬底的模型參数的方法，所述方法包括步骤 測量所述设备内的衬底上的标记的部位； 使用所测量的标记的部位生成径向基函数；和 使用所生成的径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述设备内的所述衬底的模型參数。
2.如权利要求I所述的方法，其中，使用所测量的标记的部位的步骤包括使用所述标记的预定部位和所测量的部位。
3.如权利要求I或2所述的方法，其中，所述径向基函数是高斯基函数、逆基函数、多重二次基函数、逆二次基函数、样条度k基函数或薄板样条基函数。
4.如权利要求2所述的方法，其中，计算在所述设备内的所述衬底的模型參数的步骤包括步骤 使用所述径向基函数和所述预定的标记部位构造矩阵。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，优化所述预定的标记部位以提高所计算的模型參数的精确度。
6.如权利要求5所述的方法，其中，使用包括沃罗诺伊图的算法来优化所述预定的标记部位。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述径向基函数包括松弛參数。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述设备是光刻设备并且所述方法还包括步骤 使用所述光刻设备跨经衬底执行光刻过程，和 通过所述光刻设备、使用所计算的模型參数来控制所述光刻过程。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述设备是包括第一和第二衬底台的光刻设备并且所述方法还包括步骤 測量在所述设备内的第一和第二衬底台上的衬底上的标记的部位。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述方法还包括 使用在第一和第二衬底台上的衬底上的标记的所测量的部位为在第一和第二衬底台上的衬底生成径向基函数；和 使用所生成的径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述设备中的第一和第二衬底台上的所述衬底的模型參数。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述方法还包括步骤 使用在第一衬底台上的衬底上的标记的所测量的部位和在第二衬底台上的标记的所测量的部位为在第一和第二衬底台上的衬底之间的差异生成径向基函数；和 使用所生成的径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述设备内的第一或第二衬底台上的衬底之间的所述差异的模型參数。
12.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述设备位于包括具有第一和第二衬底部位的第一和第二设备的制造场所内，所述方法包括步骤 測量在第一和第二衬底部位上的衬底上的标记的部位； 使用在第一衬底部位上的衬底上的标记的所测量的部位和在第二衬底部位上的标记的所测量的部位为在第一或第二衬底部位上的衬底之间的差异生成径向基函数；和使用所生成的径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述制造场所内的第一或第二衬底部位上衬底之间的差异的模型參数。
13.ー种光刻设备，布置成跨经衬底执行光刻过程并控制所述光刻过程，所述设备包括处理器，所述处理器配置成 接收在光刻设备内的衬底上的标记的測量部位； 使用所测量的标记部位生成径向基函数； 使用所述径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述光刻设备内所述衬底的模型參数；和 使用所述模型參数来控制由所述光刻设备执行的光刻过程。
14.ー种布置用以控制由光刻设备执行的光刻过程和跨经衬底执行光刻过程的设备，所述设备包括处理器，所述处理器配置成 接收在所述设备内的衬底上的标记的測量部位； 使用所测量的标记部位生成径向基函数； 使用所述径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算在所述设备内的所述衬底的模型參数；和 使用所述模型參数来控制由所述光刻设备执行的光刻过程。
15.如权利要求13或14所述的设备，其中，所述径向基函数是高斯基函数、逆基函数、多重二次基函数、逆二次基函数、样条度k基函数或薄板样条基函数。
全文摘要
本发明公开了一种计算衬底的模型参数的方法、光刻设备和用于控制光刻设备的光刻过程的设备。具体地，本发明涉及估计光刻设备的模型参数和控制光刻设备的光刻过程。使用光刻设备跨经晶片执行曝光。测量一组预定的晶片测量部位。标记的预定的和测量的部位被用于生成径向基函数。使用所生成的径向基函数作为跨经所述衬底的基函数来计算所述衬底的模型参数。最后，使用所估计的模型参数来控制光刻设备以曝光衬底。
文档编号G06F19/00GK102650832SQ20121004120
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月21日 优先权日2011年2月25日
发明者D·M·斯劳特布姆, H·J·G·西蒙斯, I·里尤利纳, M·G·田纳, M·范柯莫纳德, P·J·赫利斯, S·C·T·范德山登 申请人:Asml荷兰有限公司