用于獲得與工業過程有關的診斷信息的方法和設備技術

在光刻處理中，諸如半導體晶片的產品單元經歷光刻圖案化操作和化學和物理處理操作。在處理的執行過程中在各階段形成對準數據或其它測量以獲得對象數據，所述對象數據代表在跨每一個晶片空間分布的點處測量的位置偏差或其它參數。該對象數據被用于通過執行多變量分析以將代表在所述多維空間中的晶片的所述矢量組分解為一個或多個分量矢量而獲得診斷信息。關于工業過程的診斷信息使用所述分量矢量被提取。對于后續產品單元的工業過程的性能可以基于所提取的診斷信息被控制。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請與2013年10月2日遞交的申請號為61/885,977的美國臨時專利申請有關，其通過引用全文并入本文。
本申請涉及獲得與工業過程有關的診斷信息的方法。該方法被發展所用于的工業過程的一個示例是光刻過程，所述光刻過程包括一個或多個使用光刻設備將圖案從圖案形成裝置轉移到襯底上的步驟。本專利技術還涉及診斷設備、裝置的制造方法，涉及用于工業過程的控制器，并且涉及用于使數據處理設備執行所描述的方法和設備的計算機程序產品。
技術介紹
光刻過程是這樣一種過程，即在該過程中光刻設備將所需圖案應用到襯底上(通常應用到所述襯底的目標部分上)，在此之后各種化學處理和/或物理處理步驟作用于圖案以形成復雜產品的功能性特征。圖案在襯底上的精確定位對于降低電子元件和可以通過光刻術生產的其它產品的尺寸來說是一項主要的挑戰。特別地，已經被提出的精確地測量襯底上的特征的挑戰在如下方面是一步關鍵步驟，即在能夠足夠精確地定位疊加的特征的連續層以高產率地生產工作器件方面。在如今的亞微米半導體器件中，所謂的重疊通常應當被實現為在幾十納米的范圍內，在大多數臨界層中低至幾納米。因此，現代的光刻設備在實際曝光或者以其他方式在目標位置圖案化襯底的步驟之前包含廣泛的測量或“繪圖”操作。已經發展并且持續發展的所謂的高級的對準模型以更精確地模擬和修正晶片‘網格’的非線性失真，晶片‘網格’的非線性失真由處理步驟和/或光刻設備本身導致。然而，不是所有失真都是可修正的，并且追蹤并減小盡可能多的所述失真的誘因是重要的?，F代的光刻過程和產品是非常復雜的以至于由于處理導致的問題很難追溯到根本原因。重疊和對準殘差通常在(處理和/或光刻工具的)晶片上顯示出圖案。這可以被解釋為關于預先限定的模型的不可修正量，而標志印記的視覺檢查和詳細分析可以給出原因和修正策略的指示。標志印記中的空間圖案不用于量化標志印記，而多種原因可以同時示現在明顯的標志印記中的觀察結果也不用于量化標志印記。重疊測量通常對每一個單獨的晶片是不可用的，并且與處理歷史和情境的關系通常不是已知的或者不被使用。此外，對于手頭的機器和過程列出所有可能的空間變化源是困難而且耗時的。除了確定處理誤差的成因的問題之外，已經實施了過程性能監視系統，其允許根據被處理的產品進行性能參數的測量，所述性能參數然后被用于計算用在處理后續產品中的修正。對目前的性能監視系統的限制是在時間量和專用于性能監視的儀器以及修正可被執行的速度和精度之間存在折中。也將期望具有能夠在早期階段檢測問題而不僅僅是當一些性能參數超過容許極限時檢測它們的性能監視系統。
技術實現思路
專利技術人已經意識到根本原因的發現、晶片完整性的監測以及合適的修正策略的設計因此是主觀的和費力的工作。本專利技術旨在提供解決上面確定的已知技術的一個或多個問題的自動化的支持。在第一方面，本專利技術提供了一種涉及工業過程使用的診斷設備，所述設備包括數據處理設備，所述數據處理設備被編程以執行如下步驟：-接收用于產品單元組的對象數據，所述產品單元組名義上已經經歷相同的工業過程，用于每一個產品單元的對象數據代表在產品單元上、在跨產品單元空間分布的點處測量的一個或多個參數；-限定多維空間，在所述多維空間中用于所述產品單元中的每一個產品單元的對象數據能夠被表示為矢量；-執行對對象數據的多變量分析以在所述多維空間中獲得一個或多個分量矢量；和-使用所述分量矢量提取關于工業過程的診斷信息。在一些實施例中，所述多變量分析在對象數據的呈現上被執行，所述對象數據包括在所述多維空間中的矢量組，所述矢量中的每一個對應于所述產品單元(或一組產品單元)中的一個。該矢量可以具有代表在跨產品單元空間分布的所述點中的不同點處的測量的元素。在該實施方式中，先于所述多變量分析的對象數據和由所述多變量分析獲得的分量矢量都被表達為在同一多維空間中的矢量。替代的實施方式是可行的，其中先于所述多變量分析的對象數據被表達為在與分量矢量被表達的空間不同的多維空間中的矢量。這些空間之間的轉換可以在多變量分析期間或者在多變量分析之后被執行(明確地或隱含地)。例如，在一個替代實施方式中，對象數據被表達在如下矢量中，所述矢量中的每一個矢量對應于所述點中的一個并且具有代表在跨所述產品單元的不同產品單元上的所述點處的測量的元素。在另一個替代例中，多變量分析被在對象數據上執行，而沒有將它表達為在任何特定多維空間中的矢量。本專利技術還提供一種獲得關于工業過程的診斷信息的方法，所述方法包括：-接收用于產品單元組的對象數據，所述產品單元組名義上已經經歷相同的工業過程，用于每一個產品單元的對象數據代表在產品單元上、在跨產品單元空間分布的點處測量的一個或多個參數；-限定多維空間，在所述多維空間中用于所述產品單元中的每一個產品單元的對象數據能夠被表示為矢量；-執行對對象數據的多變量分析以在所述多維空間中獲得一個或多個分量矢量；和-使用所述分量矢量提取關于工業過程的診斷信息。在一實施例中，所述工業過程包括在襯底形式的產品單元上執行的一個或多個光刻處理步驟的序列，每一個光刻處理步驟包括在一個或多個物理和/或化學處理操作之前的一個或多個光刻圖案化操作。在光刻術中的對準程序通常包含跨襯底的自動進行的測量。這些測量可以被捕獲和呈現在對象數據中。以這種方式，本專利技術的方法可以以其最基本的形式執行，而不需要特殊的測量數據的捕獲或者處理背景的知識。然而，該方法不限于對準測量的使用，在操作中其也不限于光刻處理。多變量分析的結果可以以多種方式被用于提取診斷信息。提取的部分可以被自動化，其它部分可以是基于由設備產生的視覺化而被用戶驅動的。提取診斷信息的步驟例如可以包括基于當投影到所述分量矢量中的一個或多個分量矢量上時它們的矢量的位置而將某些產品單元指定為感興趣的產品單元。提取診斷信息的步驟還可以包括在根據它們的矢量在選定的一個或多個矢量上的投影被指定為感興趣的產品單元和根據代表針對于每一個產品單元測量的一個或多個性能參數的性能數據被指定為感興趣的產品單元之間觀察到的相關性。提取診斷信息的步驟還可以包括接收和使用針對于產品單元中的每一個產品單元的背景數據，所述背景數據代表應用于每一個獨立的產品單元的工業過程的一個或多個參數。提取診斷信息的步驟例如可以包括基于所述分量矢量作為感興趣的產品單元的認定和背景數據中的一個或多個參數之間的相關性。在其它實施例中，提取診斷信息的步驟包括：-接收用于已本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種涉及工業過程使用的診斷設備，所述設備包括數據處理設備，所述數據處理設備被編程以執行如下步驟：?接收用于產品單元組的對象數據，所述產品單元組名義上已經經歷相同的工業過程，用于每一個產品單元的對象數據代表在產品單元上、在跨產品單元空間分布的點處測量的一個或多個參數；?限定多維空間，在所述多維空間中用于所述產品單元中的每一個產品單元的對象數據能夠被表示為矢量；?執行對對象數據的多變量分析以在所述多維空間中獲得一個或多個分量矢量；和?使用所述分量矢量提取關于工業過程的診斷信息。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.10.02 US 61/885,9771.一種涉及工業過程使用的診斷設備，所述設備包括數據處理設備，所述數據處理設
備被編程以執行如下步驟：
-接收用于產品單元組的對象數據，所述產品單元組名義上已經經歷相同的工業過程，
用于每一個產品單元的對象數據代表在產品單元上、在跨產品單元空間分布的點處測量的
一個或多個參數；
-限定多維空間，在所述多維空間中用于所述產品單元中的每一個產品單元的對象數
據能夠被表示為矢量；
-執行對對象數據的多變量分析以在所述多維空間中獲得一個或多個分量矢量；和
-使用所述分量矢量提取關于工業過程的診斷信息。
2.根據權利要求1所述的設備，所述設備適于在所述工業過程包括在襯底形式的產品
單元上執行的一個或多個光刻處理步驟的序列的情況下使用，并且所述設備被設置為使得
在光刻圖案化操作執行中自動進行的測量被捕獲和表示在對象數據中。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述測量包括在所述光刻圖案化操作的執行中在
跨每一個襯底空間分布的位置處自動測量的位置偏差。
4.根據權利要求3所述的設備，其中在所述矢量中，所述位置偏差被相對于由用位置偏
差計算的對準模型限定的修正的位置來表達。
5.根據前述權利要求中任一項所述的設備，所述設備被設置為接收重疊、臨界尺寸、側
壁角度、晶片品質、聚焦中的一個或多個的空間分布的測量值，用作所述對象數據。
6.根據前述權利要求中任一項所述的設備，所述設備被設置為至少部分地通過基于當
投影到所述分量矢量中的一個或多個上時某些產品單元的矢量的位置來指定該某些產品
單元為感興趣的產品單元來提取診斷信息。
7.根據權利要求6所述的設備，所述設備被設置為將其矢量在投影到所述分量矢量中
的選定的一個上時占據邊遠位置的那些產品單元指定為感興趣的產品單元。
8.根據權利要求6或7所述的設備，其中所述設備被設置為將其矢量占據由所述分量矢
量的選定的兩個或更多個限定的平面中的邊遠區域的那些產品單元指定為感興趣的產品
單元。
9.根據權利要求6、7或8所述的設備，所述設備進一步被設置為接收代表針對每一個產
品單元測量的一個或多個性能參數的性能數據，并且進一步被設置為將分量軸線中的一個
或多個指定為感興趣的，這基于根據它們的矢量在選定的一個軸線或多個軸線上的投影被
指定為感興趣的產品單元和根據所述性能數據被指定為感興趣的產品單元之間觀察到的
相關性進行。
10.根據權利要求9所述的設備，所述設備適于在所述工業過程包括在襯底形式的產品
單元上執行的一個或多個光刻處理步驟的序列的情況下使用，其中所述性能參數包括重
疊、臨界尺寸、側壁角度、晶片品質、聚焦中的一個或多個。
11.根據前述權利要求中任一項所述的設備，所述設備進一步被設置為接收代表應用
于每一個獨立的產品單元的工業過程的一個或多個參數的背景數據，并且進一步被編程為
使用所述背景數據提取診斷信息。
12.根據權利要求11所述的設備，所述設備被編程為至少部分地通過辨別基于所述分
量矢量作為感興趣的產品單元的認定和背景數據中的一個或多個參數之間的相關性來提
取所述診斷信息。
13.根據權利要求11或12述的設備，所述設備被編程為通過使用來自所述背景數據的
選定的參數顯示產品單元的分布的一維或多維圖來提取診斷信息，所述產品單元被呈現在
所述圖中，以使得被指定為感興趣的產品單元能夠與其它產品單元在視覺上區分。
14.根據前述權利要求中任一項所述的設備，所述設備適于在所述工業過程包括在不
同的獨立的產品單元上通過不同的獨立的處理設備執行一個或多個光刻、物理和/或化學
操作的情況下使用，并且其中所述背景數據包括辨別用于給定操作的獨立的處理設備的至
少一個參數。
15.根據前述權利要求中任一項所述的設備，所述設備被編程為至少部分地通過比較
代表在所述工業過程中在不同階段的特定的產品單元的矢量來提取診斷信息。
16.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中提取診斷信息的步驟包括：
-接收用于已經名義上經歷了與所述產品單元組相同的工業過程的一個或多個另外的
產品單元的稀疏的對象數據，用于所述一個或多個另外的產品單元的稀疏的對象數據表示
以比針對于所述產品單元組接收的測量更低的密度跨產品單元空間分布的點處在一個或
多個產品單元上測量的所述一個或多個參數，
-至少參照由所述多變量分析辨別的分量矢量的子組來分析稀疏的對象數據；和
-根據所述分析步驟的結果將所述稀疏的對象數據和所述分量矢量組合，由此重構表
示以比稀疏的對象數據更高的密度在所述一個或多個另外的產品單元上、在跨產品單元空
間分布的點處測量的所述一個或多個參數的對象數據。
17.根據權利要求16所述的設備，其中參照所述分量矢量的稀疏形式執行分析稀疏的
對象數據的步驟，分量矢量的每一稀疏形式根據稀疏的對象數據的空間分布通過對分量矢
量進行子采樣產生。
18.根據前述權利要求中任一項所述的設備，所述設備進一步被編程為產生用于控制
工業過程的修正數據。
19.根據權利要求16所述的設備，所述設備進一步被編程為產生背景標準，所述背景標
準用于通過比較所述背景標準與描述被應用于所述另外的產品單元的工業過程的參數的
另外的背景數據確定修正應當應用于哪些產品單元。
20.根據權利要求18或19所述的設備，所述設備適于在工業過程包括光刻圖案化操作
和物理和/或化學操作的混合的情況下使用，并且所述設備被編程為產生用于在光刻圖案
化操作中應用修正的所述修正數據。
21.根據前述權利要求中任一項所述的設備，還包括控制器，所述控制器被設置為通過
基于提取的診斷信息應用修正來控制光刻設備。
22.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中在所述多變量分析之前的對象數據
和由所述多變量分析獲得的分量矢量都被表達為在同一多維空間中的矢量。
23.一種獲得關于工業過程的診斷信息的方法，所述方法包括：
-接收用于產品單元組的對象數據，所述產品單元組名義上已經經歷相同的工業過程，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·伊普瑪，J·門格爾，大衛·德克斯，大衛·漢，A·庫普曼，I·里尤利納，S·米德爾布魯克斯，理查德·范哈倫，J·文登伯格，
申請(專利權)人：ASML荷蘭有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL