用于确定半导体制造过程的事件的根源并且用于监测半导体制造过程的方法

摘要

描述了一种用于设计、配置和/或编辑表示与半导体制造过程相关联的控制策略的控制流程的用户接口，该用户接口包括：控制元素库，至少包括表示模拟任务的控制元素，并且每个控制元素能够由用户选择；控制流程编辑器，被配置为将上述控制元素组织成表示控制策略的控制流程；以及通信接口，用于将控制流程传送给被配置为评估控制流程的计算引擎。

说明书

本申请要求于2018年11月26日提交的EP申请18208386.5和于2019年3月04日提交的EP申请19160513.8的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体制造过程，并且具体地涉及影响经过该过程的衬底上的产出的根源的方法。

背景技术

光刻设备是一种被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如在图案形成装置(例如，掩模)处将图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了在衬底上投影图案，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4-20nm范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。

低k

为了优化半导体制造过程的这种控制回路和/或其他元件，可以提供分析工具。这种分析工具通常能够模拟和评估一种或多种预定义控制策略，从而优化制造过程。但是，这种分析工具缺乏灵活性。

发明内容

发明人的目的是改进这种分析工具。

在本发明的第一方面，提供了一种用于设计、配置和/或编辑表示与半导体制造过程相关联的控制策略的控制流程的用户接口，该用户接口包括：控制元素库，每个控制元素能够由用户选择；控制流程编辑器，被配置为将上述控制元素组织成表示控制策略的控制流程；以及通信接口，用于将控制流程传送给被配置为评估控制流程的计算引擎。

在本发明的第二方面，提供了一种控制策略评估工具，该控制策略评估工具包括：第一方面的用户接口和被配置为评估经由通信接口接收的控制流程的计算引擎。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考所附的示意图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了光刻设备的示意图；

图2示出了光刻单元的示意图；

图3示出了整体光刻的示意图，表示三种关键技术之间的合作以优化半导体制造；

图4(a)-(d)示意性地示出了根据本发明的实施例的控制流程设计接口的四个连续屏幕截图；

图5示出了可以是根据实施例的方法的输出的图，其包括在y轴上的质量度量Q(其中较高值指示较低质量)和度量时间T

图6是描述根据本发明的实施例的评估方法的流程图。

具体实施方式

在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如，波长为365、248、193、157或126nm)和EUV(极紫外线辐射，例如，波长在约5-100nm的范围内)。

本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以广义地解释为是指通用的图案形成装置，该通用的图案形成装置可以用于向入射的辐射束赋予与将在衬底的目标部分中创建的图案相对应的图案化横截面；在此上下文中也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射或反射掩模；二进制、相移、混合等)，其他这样的图案形成装置的示例还包括：

-可编程反射镜阵列。关于这种反射镜阵列的更多信息在美国专利号5,296,891和5,523,193(其通过引用并入本文)中给出。

-可编程的LCD阵列。这种结构的一个示例在美国专利号5,229,872(其通过引用并入本文)中给出。

图1示意性地示出了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，其被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置MA；衬底台(例如，晶片台)WT，其被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片，晶片和衬底是同义词并且将在整个公开中互换使用)W并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束，例如经由束传输系统BD。照射系统IL可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件、或其任何组合。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案形成装置MA的平面处在其横截面中具有期望的空间和角度强度分布。

本文中使用的的术语“投影系统”PS应当广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射、反射、折反射、变形、磁性、电磁和静电光学系统、或其任何组合，该投影系统适合于所使用的曝光辐射或其他因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备可以是如下这样的类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)重叠，以填充投影系统与衬底之间的空间，这也称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在美国专利号6,952,253和PCT公开号WO99-49504(其通过引用并入本文)中给出。

光刻设备LA也可以是具有两个(双台)或更多个衬底台WT和例如两个或更多个支撑结构MT(未示出)的类型。在这样的“多台”机器中，可以并行地使用附加台/结构，或者可以在一个或多个台上执行准备步骤，而一个或多个其他台用于将图案形成装置MA的设计布局暴露到衬底W上。

在操作中，辐射束B入射到图案形成装置(例如，掩模MA)上，该图案形成装置(例如，掩模MA)被保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上，并且由图案形成装置MA图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如，以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一定位器PM可能还有另一位置传感器(未在图1中明确示出)可以用于相对于辐射束B的路径准确地定位掩模MA。可以使用掩模对准标记M1、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专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些称为划线对准标记)。

如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，该光刻单元LC有时也称为光刻单元或(光刻)簇，其通常还包括在衬底W上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光抗蚀剂的显影剂DE、冷却板CH和烘烤板BK，例如用于调节衬底的温度W，例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂。衬底处理器或机械手RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同处理设备之间移动衬底W，并且将衬底W输送到光刻设备LA的装载台LB。光刻单元中的装置(通常也统称为轨道)通常受轨道控制单元TCU的控制，轨道控制单元TCU本身可以由监督控制系统SCS控制，SCS也可以控制光刻设备LA，例如经由光刻控制单元LACU。

为了使光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此，检查工具(未示出)可以被包括在光刻单元LC中。如果检测到误差，则例如可以对后续衬底的曝光或要对衬底W执行的其他处理步骤进行调节，尤其是在仍要曝光或处理同一批量或批次的其他衬底W之前进行检查的情况下。

检查设备(也可以称为量测设备)用于确定衬底W的性质，尤其是确定不同衬底W的性质如何变化，或者与同一衬底W的不同层相关的性质如何随层的不同而不同。检查设备可以替代地被构造为标识衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻单元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立装置。检查设备可以测量潜像(曝光之后的抗蚀剂层中的图像)、半潜像(曝光后烘烤步骤PEB之后的抗蚀剂层中的图像)或显影后的抗蚀剂图像(其中已经除去抗蚀剂的已曝光或未曝光部分)或甚至已蚀刻的图像(在图案转印步骤(诸如蚀刻)之后)的性质。

通常，光刻设备LA中的图案化过程是要求在衬底W上进行结构的高精度的确定尺寸和布置的处理中的最关键的步骤之一。为了确保这种高精度，可以将三个系统组合成所谓的“整体”控制环境，如图3所示。这些系统之一是(虚拟)连接到量测工具MT(第二系统)和计算机系统CL(第三系统)的光刻设备LA。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口，并且提供严格控制回路以确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口定义了一系列过程参数(例如，剂量、聚焦、重叠)，在该一系列的过程参数内，特定制造过程会产生定义的结果(例如，功能半导体器件)，通常在该过程参数范围内允许进行光刻过程或图案化过程中的过程参数改变。

计算机系统CL可以使用要图案化的设计布局(的一部分)，以预测要使用的分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设置可以实现图案化过程的最大总体过程窗口(在图3中由第一标度SC1的双白色箭头表示)。通常，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL还可以用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内的哪个位置操作(例如，使用来自量测工具MT的输入)，以便预测是否由于例如次最佳处理而可能存在缺陷(在图3中由第二标度SC2的箭头指向“0”表示)。

量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以标识可能的漂移，例如，在光刻设备LA的校准状态下(在图3中由第三标度SC3的多个箭头表示)。

光刻设备LA被配置为将图案准确地复制到衬底上。所应用的特征的位置和尺寸必须在一定的公差范围内。可能会由于重叠误差(通常称为“重叠”)而发生位置误差。重叠是相对于第二曝光期间的第二特征而言在第一曝光期间放置第一特征时的误差。光刻设备通过在图案化之前将每个晶片与基准准确对准来使重叠误差最小化。这是通过使用对准传感器测量衬底上对准标记的位置来完成的。关于对准过程的更多信息可以在公开号US20100214550的美国专利申请(其通过引用并入本文)中找到。例如，当衬底相对于光刻设备的焦平面没有被正确定位时，可能发生图案尺寸(例如，CD)误差。这些聚焦位置误差可以与衬底表面的不平坦相关联。光刻设备通过在使用水平传感器进行图案化之前测量衬底表面形貌来使这些聚焦位置误差最小化。在后续的图案化期间应用衬底高度校正，以确保将图案形成装置正确成像(聚焦)到衬底上。关于水平传感器系统的更多信息可以在公开号US20070085991的美国专利申请(其通过引用并入本文)中找到。

除了光刻设备LA和量测设备MT，在IC生产期间也可以使用其他处理设备。在将图案曝光到抗蚀剂中之后，蚀刻站(未示出)对衬底进行处理。蚀刻站将图案从抗蚀剂转印到抗蚀剂层下面的一层或多层中。通常，蚀刻基于等离子体介质的施加。局部蚀刻特性可以例如使用衬底的温度控制或使用电压控环引导等离子体介质来控制。关于蚀刻控制的更多信息可以在公开号WO2011081645的国际专利申请和公开号US 20060016561的美国专利申请(其通过引用并入本文)中找到。

在IC的制造过程中，非常重要的是使用诸如光刻设备或蚀刻站等处理设备来处理衬底的处理条件保持稳定，使得特征的性质保持在某些控制极限的范围内。对于IC的功能部分的特征，即，产品特征，过程的稳定性特别重要。为了保证稳定的处理，需要具备过程控制能力。过程控制涉及对处理数据的监测和用于过程校正的手段的实现，例如基于处理数据的特性来控制处理设备。过程控制可以基于通常被称为“先进过程控制”(进一步也称为APC)的由量测设备MT进行的周期性测量。关于APC的更多信息可以在公开号US20120008127的美国专利申请(其通过引用并入本文)中找到。典型的APC实现涉及对衬底上的量测特征的周期性测量，以监测和校正与一个或多个处理设备相关联的漂移。量测特征反映了对产品特征的过程变化的响应。与产品特征的敏感性相比，量测特征对过程变化的敏感性可以有所不同。在这种情况下，可以确定所谓的“设备的量测”偏移(进一步也称为MTD)。为了模仿产品特征的行为，量测目标可以合并分段特征、辅助特征或具有特定几何形状和/或尺寸的特征。精心设计的量测目标应当以与产品特征类似的方式对过程变化做出响应。关于量测目标设计的更多信息可以在公开号WO 2015101458的国际专利申请(其通过引用并入本文)中找到。

在跨衬底和/或图案形成装置上存在和/或测量量测目标的位置的分布通常被称为“采样方案”。通常，采样方案是基于相关过程参数的预期指纹来选择的；与过程参数被预期是相对稳定的区域相比，通常在衬底上过程参数被期望波动的区域被更密集地采样。然而，基于量测测量对光刻过程的生产量的允许影响，可以执行的量测测量的数目存在实际限制。精心选择的采样方案对于准确控制光刻过程而又不影响生产量(或至少对其影响不大)和/或将掩模版或衬底上的过大面积分配给量测特征非常重要。与最佳定位和/或测量量测目标有关的技术通常称为“方案优化”。关于方案优化的更多信息可以在公开号WO2015110191的国际专利申请和申请号EP16193903.8的欧洲专利申请(其通过引用并入本文)中找到。

术语指纹可以是指被测信号的主要(系统性的)贡献者(“潜在因子”)，并且特别地是指与晶片上的性能影响或先前的处理步骤有关的贡献者。这样的指纹可以是指衬底(栅格)图案(例如，来自对准、调平、重叠、聚焦、CD)、场图案(例如，来自场内对准、调平、重叠、聚焦、CD)、衬底区域图案(例如，晶片测量的最外半径)或甚至扫描仪测量中与晶片曝光有关的图案(例如，掩模版对准测量对整个通道的加热特征、温度/压力/伺服轮廓等)。指纹可以被包括在指纹集合内，并且可以在其中被同质或异质地编码。

除了量测测量数据，上下文数据也可以用于过程控制。上下文数据可以包括与以下中的一项或多项有关的数据：所选择的处理工具(来自处理设备池)、处理设备的特定特性、处理设备的设置、电路图案的设计以及与处理条件相关的测量数据(例如，晶片的几何形状)。将上下文数据用于过程控制目的的示例可以在请号EP16156361.4的欧洲专利申请申和申请号PCT/EP2016/072363的国际专利申请(其通过引用并入本文)中找到。上下文数据可以用于以前馈方式控制或预测处理，其中上下文数据涉及在当前控制的处理步骤之前执行的处理步骤。通常，上下文数据与产品特征性质在统计上相关。考虑到实现最佳产品特征性质，这使得能够对处理设备进行上下文驱动的控制。上下文数据和量测数据也可以被组合例如以将稀疏量测数据丰富到可以获取更详细(密集)数据的程度，这对于控制和/或诊断目的更有用。有关组合上下文数据和量测数据的更多信息可以在申请号62/382,764的美国专利临时(其通过引用并入本文)中找到。

如上所述，监测该过程是基于获取与过程相关的数据。所需要的数据采样率(每批次或每个衬底)和采样密度取决于所需要的图案再现精度级别。对于低k1光刻过程，即使是很小的衬底到衬底过程变化也可能很重要。然后，上下文数据和/或量测数据应当足以在每个衬底的基础上实现过程控制。另外，当过程变化引起整个衬底上的性质变化时，上下文和/或量测数据的密度应当在整个衬底上充分分布。但是，鉴于过程的所需要的生产量，可用于量测(测量)的时间是有限的。由于该限制，量测工具可能仅在所选择的衬底和/或整个衬底上的所选择的位置上进行测量。用于确定需要测量哪些衬底的策略在欧洲专利申请EP16195047.2和EP16195049.8(其通过引用并入本文)中有进一步描述。

在实践中，通常有必要从稀疏的一组测量值中获取与过程参数有关的较密集的值图(跨一个或多个衬底)。通常，这种密集的测量值图可以从稀疏的测量数据以及与过程参数的预期指纹相关联的模型中导出。关于建模测量数据的更多信息可以在公开号WO2013092106的国际专利申请(其通过引用并入本文)中找到。由于半导体制造过程涉及多个处理设备(光刻设备、蚀刻站等)，因此从整体上优化过程可能会有所帮助；例如，考虑与个体处理设备相关联的特定校正能力。这导致如下这样的观点：即，第一处理设备的控制可以(部分地)基于第二处理设备的已知控制性质。这个策略通常称为协同优化。这种策略的示例包括光刻设备和图案形成装置的密度分布的联合优化、以及光刻设备和蚀刻站的联合优化。关于共同优化的更多信息可以在申请号PCT/EP2016/072852的国际专利申请和申请号62/298,882的美国临时申请(其通过引用并入本文)中找到。

在某些过程控制情况下，控制目标可以是例如“合格管芯数目”。这描述了产出驱动的过程控制参数，该过程控制参数旨在获取每批次已处理衬底最大数目的功能产品。通常，产品与衬底上的管芯相关联，因此，基于产出的过程控制被称为基于“合格管芯”标准。这旨在使合格管芯数目最大化，而不是在整个衬底上应用平均优化(例如，基于与整个衬底上的最佳聚焦的聚焦差异的最小二乘最小化的最小二乘优化)。这样，当优化过程参数时，“合格管芯”优化可以使用产品的先验知识(管芯布局)。最小二乘优化通常在不考虑管芯布局的情况下均等地对待每个位置。因此，最小二乘优化可能更偏好“仅”具有四个不合格位置的校正，但每个位置在不同管芯中，而不是具有七个不合格位置但仅影响两个管芯的校正(例如，在一个管芯中有四个缺陷，在另一管芯中有三个缺陷)。但是，由于单个缺陷将趋向于使管芯有缺陷，因此，最大化无缺陷管芯(即，合格管芯)的数目最终比简单地最小化每个衬底的缺陷数目更为重要。合格管芯优化可以包括每个管芯优化的最大绝对值(maxabs)。这样的max abs最优化可以最小化性能参数与控制目标的最大偏差。可以改为使用max abs函数的可微近似，因此成本函数更易于解决。为使该方法有效，在优化中应当使用诸如晶片图等细节。为了获取良好的基于产出的过程控制，用于量测测量的采样方案可以受益于在预期对产出最关键和/或在统计上与确定产出是否受到影响最相关的位置处、上或或附近执行的测量。除了测量产品特征的性质，还可以测量缺陷的发生，以进一步帮助优化工艺以达到最佳产出(参考缺陷检查)。关于基于产出的控制的更多信息可以在PCT专利申请WO2018077651(其通过引用并入本文)中找到。

除了在预定义位置和衬底上执行量测测量，还存在动态地分配需要被选择以进行测量的位置和衬底的趋势。动态地选择用于测量的衬底的示例在PCT专利申请WO2018072962(其通过引用并入本文)中有描述。关于测量位置的动态选择(例如，采样方案)的更多信息可以在PCT专利申请WO2017140532(其通过引用并入本文)中找到。

为了向半导体制造过程提供更好的产出校正能力，提出了基于在处理期间已经可用的数据来预测衬底的产出。在衬底的处理期间，沉积、图案化和蚀刻多个层。至关重要的是，在衬底上提供的图案(特征)必须具有明确定义的性质，以生产功能性器件。例如，特征应当在正确的聚焦位置处被成像，具有正确的临界尺寸(CD)、正确的边缘放置(即，最小的边缘放置误差EPE)，并且具有良好的重叠(即，每一层都与与基础层相关联的特征准确对准)。如前所述，光刻设备(例如，对准系统、调平系统)和量测设备(例如，散射仪或电子束工具)在测量这些参数方面起着重要作用，在某些情况下，对于一批中的所有衬底而言。

为了尤其实现上述很多上述计算光刻和工艺控制技术，采用了半导体制造控制过程、控制过程分析工具。这种分析工具通常使得用户能够选择一个或多个工艺流程以用于模拟和/或优化控制过程。每个工艺流程可以描述特定控制策略(诸如特定反馈或前馈策略)的多个步骤。这样的模拟例如在控制流程开发中使用，以基于特定过程情况的控制策略的模拟输出，使决策能够优化制造过程，最小化产出损失，等等。

诸如所描述的分析工具仅包括预定义控制策略。这些预定义控制策略中的每个包括固定的控制元素流(例如，模拟元素、估计元素、优化元素等)，这些元素具有预定义(但可编辑)的设置。用户选择这些预定义控制策略中的一个或多个，并且根据所选择的控制策略来模拟/优化控制过程。纯粹地，例如，预定义控制策略可以包括使用计算量测来模拟前馈控制策略的流程、或者模拟运行间重叠反馈策略的流程。

这种分析工具存在很多缺点，因此，存在用于控制流程开发的当前方法。其中包括缺乏灵活性和定制机会。从预定义(硬编码)控制策略中进行选择提供的机会很少，无法适应新的请求和/或用户要求。当遇到新的控制流程(用例)时，即使仅微小的流程变化，分析工具本质上也需要重新设计(例如，重新编码或重新编译)以适应当变化。如果没有大量的编码工作，则无法评估控制流程不可用的任何控制提议。这导致大量的开发时间用于控制流程开发以合并这种重新编码和/或开发新工具。由于每个控制流程都经过硬编码，因此将来很难实现任何扩展。结果，为了正确地实现每个新的控制流程或流程改变，需要软件工程师对控制流程进行编码，因此将需要知道功能流程，而这不一定是软件工程师的核心能力。

另外，由于预定义控制策略通常表示为单个实体，因此现有的分析或控制流程模拟工具不支持控制流程的图形可视化。现有的工具通常需要大量的配置，这对于经验不足的用户是不友好的。

因此，提出了一种开发工具，该开发工具提供了以模块化方式设计和/或配置控制工艺流程的功能。这样的开发工具可以包括用于设计、配置和/或编辑表示控制策略的控制流程的用户接口。在流程设计接口中呈现了包括基本动作的控制元素；每个控制元素都可以使用可编辑元素设置元素自由配置。基本动作可以包括模拟、校正、去校正、优化、采样和可视化中的一项或多项。这不是详尽的清单，并且技术人员将认识到可以包括很多其他基本动作。

所提出的控制流程设计接口使得能够针对感兴趣的任何用例轻松且直观地构建控制策略，而不是将用户限制为预定义控制策略的硬编码接口。这种方法使得用户能够构建超级作业，提供控制流程的良好可视化，并且易于使用和灵活使用。

提出，使用流程设计接口设计的控制流程然后可以以与本分析工具中的预定义控制模板相同的方式来评估。在另外的实施例中，仍然可以以相同的方式提供和使用这种预定义控制模板。这为经验不足的用户提供了以当前使用本分析工具的方式继续使用该工具的机会，和/或可以为常见的控制策略提供捷径。例如，经验不足的用户可以使用预定义控制模板，而经验丰富的用户可以自由定义/编辑新的控制策略，并且模拟其对工艺性能(产出、重叠等)的影响。

然而，可以向用户提供改变每个流程的机会(无论是用户定义的和/或预定义的)。例如，可以添加/删除，按顺序改变不同的元素和/或以其他方式改变它们之间的关系。纯粹通过示例的方式，这种功能可以实现自校正重叠控制流程策略的相对简单的实现，而不是运行间反馈重叠控制流程模拟的实现。为了实现这种改变，仅需要对控制流程进行相对较小的改变。但是，使用当前的分析工具，将需要对整个新流程进行编码。

图4示出了根据一个示例的流程设计接口如何操作。可以提供控制元素(功能块)和数据元素(表示数据源或存储的数据块)的库。可以拖动控制元素CE和数据元素(用光标和虚线箭头表示)，或者也可以选择控制元素CE和数据元素并且将其移动到主设计区域。在这个(高度简化的)示例中，控制流程包括数据元素Dat、模拟任务元素Sim、估计任务元素Est和优化任务元素Opt。流程关系(由箭头表示)也是完全可配置的。此处的示例示出了批次间(示出为批次L

这样，用户可以使用上述流程图方法自由地选择控制元素，配置控制元素并且组织控制元素。该流程基本上被定义为控制元素及其相关配置(设置)以及上述控制元素之间的关系的集合。控制元素之间的关系说明了执行控制元素的顺序和/或如何在控制元素之间共享信息。

控制元素可以表示应用于过程数据的建模动作，例如，将重叠数据拟合到高阶函数的模型。在这种情况下，用户可以通过选择特定函数(例如，多项式、指数或样条函数)来配置控制元素。另外，建模动作可以是用于重构(虚拟或混合)量测数据的各种数据源的组合。

控制元素可以表示模拟动作；例如，在将(中间)控制策略应用于可用过程数据的情况下，模拟过程性能。另外，模拟动作可以与数据的去校正和/或校正相关联，以去除或考虑某些已知控制动作(例如，对过程的校正动作)。

控制元素可以表示控制动作或导致控制选配方案生成的动作。示例包括：作业创建、每个现场控制(每个曝光控制＝CPE)、每个晶片专用控制动作定义(例如，在晶片水平控制策略＝WLC的情况下)。

控制元素可以表示数据处理动作，诸如传感器数据的过滤，从在控制策略的执行期间创建的文件中的数据提取。

控制元素可以表示控制选项(例如，可以购买以提高过程控制的有效性的某些SW功能)。

控制元素可以表示数据可视化和/或通信动作，例如，半导体制造过程的KPI的计算和向用户和/或另一控制元素的传送。

在一个实施例中，控制流程模拟工具或控制策略评估工具可以被提供有高级“智能”顾问模块或程序。这样的顾问模块可以基于例如输入数据和/或任何要求来提供建议。该建议可以包括关于哪些控制元素和/或其设置最合适的推荐、关于特定控制策略的建议、针对或甚至防止选择不合适的控制元素、设置或策略的推荐。其他建议可能包括有关哪些数据可用于控制设置和/或模拟的建议、或有关与正在模拟/评估的过程相关的其他任何信息的建议。在一个实施例中，顾问程序模块可以被实现为自动提供这样的建议。

在一个实施例中，控制流程模拟工具或控制策略评估工具可以设置有用于基于用户输入来生成人工数据的人工数据生成器。这样的人工数据然后可以被模拟工具用作用于模拟的数据。人工数据可以包括例如从量测数据外推或获取的人工量测数据(例如，重叠数据、聚焦数据、CD数据等)，对于这些量测数据，一个或多个变化对控制策略的影响、和/或用于获取上述量测数据的半导体制造过程的另一特性被估计。替代地或另外地，人工数据可以包括已经从所输入的敏感用户数据中匿名化的数据。

这样，公开了一种控制流程模拟工具，其包括控制流程设计接口，该接口使得用户能够以简单的方式构建他们自己的控制流程和/或模拟流程，同时仍然(可选地)使得能够以当前使用的方式选择现有的控制模板。这样，用户或控制流程发明者可以构建自己的控制流程并且快速验证结果(无需软件工程师输入)。这使得能够通过提供新的控制元素或控制模板来快速且简单地实现新模型、产品和/或平台产品，其中新的控制元素或控制模板可以使用控制流程接口被简单地集成到控制流程中。例如，可以将新的计算量测元素添加到流程设计接口，以反映新的计算量测功能/产品提供的添加，从而可以轻松地将此新功能添加到流程中并且模拟其效果；否则添加新的对准元素以反映对准策略和/或新对准产品的变化。

下面结合图4和5来描述用于评估不同过程控制策略的纯示例性实施例。不管实际评估方法如何，不同过程控制策略的评估可以基于以下内容(其中每个可以由上述控制元素或数据元素表示)：

·过程数据：这可以包括历史数据和/或设计数据，这些数据表征半导体制造过程(通常用于将一系列层施加到诸如晶片等衬底上)。过程数据的示例可以包括以下中的一项或多项：

-描述特定层的布局的布局数据(例如，设计数据或掩模版数据)。这可以包括管芯内的布局(例如，管芯内不同功能区域的位置和尺寸)。

-过程规范度量，诸如流程窗口，该窗口定义了最低质量标准，诸如与过程相关的任何参数(例如，聚焦/剂量/重叠/边缘放置/产出)的最大/最小允许值(规范限制)；可以适当地针对每个场，每个管芯，每个衬底区域和/或每个功能区域定义过程窗口。这样，管芯内的关键结构或功能区域可以与其他结构相比具有更严格的与它们相关联的过程窗口。过程规范度量还可以包括任何参数的目标设置(例如，最佳聚焦设置)。同样，可以如所描述的针对每个区域/功能区域设置这些。

-过程上下文，例如：使用了可用的光刻设备、蚀刻设备、沉积设备和所提及的设备的腔室的哪些，和/或这些设备的任何设置、控制选项设置、传感器读数、产品定义。

·要评估的候选过程控制策略及其实现所需要的任何相关参数设置；这些可以从过程数据中输入或确定。

·质量度量预测数据。例如，这可以包括候选控制策略和/或适合于预测质量量测数据的任何其他控制策略(例如，参考策略)的特性的知识，例如，当将控制策略应用于由上述过程数据表征的过程时控制策略将如何影响性能。这可以基于：

ο与过程相关的历史质量度量数据(例如，基于量测或先前产出确定)和/或

ο与过程有关的建模/模拟质量度量数据。

·每个候选控制策略和/或任何其他控制策略(例如，参考策略)的相关成本度量数据：成本度量的示例包括：

-所需要的量测工作。这可以包括对应当执行测量以启用某种控制策略的密度和/或频率的度量；例如，所使用的采样方案。还可以定义所需要的量测类型。所需要的量测类型可以是指测量技术或被测参数。参数可以包括以下中的一项或多项：重叠量测、聚焦量测、CD(临界尺寸)/SWA(侧壁角度)量测。量测的类型可以包括：

ο基于散射的量测，例如：

*基于暗场衍射的重叠/聚焦技术(不对称技术)，

*基于重构的技术(例如，来自瞳孔图像)，

ο扫描电子显微镜

ο在线量测与离线量测(例如，对在线量测的需求可以归因于较高的成本)

ο光刻设备(扫描仪)量测：

·对准量测，和/或

·调平量测

-实现每种候选控制策略所需要的其他间接费用；例如，所需要的硬件和软件以及与其相关的任何相关成本(例如，软件许可成本、硬件成本)。

候选过程控制策略可以涉及与制造过程有关的任何参数的设置和/或校正。这些可以包括制造过程中(直接或间接)涉及的任何设备的(可变)参数，诸如光刻设备设置(例如，聚焦设置、剂量设置、载物台定位设置点)、蚀刻设备设置、沉积设备设置、跟踪设备设置、掩模版制造和/或掩模版光刻设置等。候选过程控制策略还可以涉及控制接口的特性。

候选过程控制策略可以与所使用的模型有关；例如建模策略的类型，例如任何建模策略的顺序(模型度)(例如，一阶/高阶)，无论建模是按批、批内、场间、场内、管芯间、管芯内和用于模拟任何制造过程(例如，用于确定校正)的任何其他相关模型细节。

所提出的过程从候选控制策略的选择中确定优选控制策略，使得该优选控制策略提供可接受的性能(例如，就产出或其他质量度量而言)并且需要可接受的量测工作。除了度量工作，还可以考虑其他开销：例如，在优选控制策略确定时还可以评估所需要的软件功能(许可成本)或硬件可用性。如果同时满足质量或量测时间的最低标准，则优选控制策略可以考虑优先考虑质量还是量测时间。

因此，公开了一种用于确定优选控制策略的方法。在一个实施例中，该方法包括：获取与半导体制造过程的性能和/或设计数据相关联的过程数据；基于以下各项确定被配置为控制半导体制造过程的多个候选控制策略的预期性能和成本：a)过程数据，b)每个控制策略中包括的个体控制机制的特性，以及c)成本度量：例如，所需要的量测工作和/或与每个候选控制策略相关联的软件组件的可用性。

在一个实施例中，还公开了一种软件产品，该软件产品包括：与过程数据形成接口的接口，该过程数据与半导体制造过程的性能和/或设计信息相关联；以及计算引擎，该计算引擎被配置为将多个候选控制策略应用于过程数据，以便评估其(预期的)性能和成本。根据该评估，可以从多个候选控制策略中选择优选/选择的控制策略。

在一个实施例中，可以基于具有以下内容中的一个或两个的成本函数来计算与每个候选控制策略相关联的成本：促进控制策略所需要的量测工作，以及其他开销，诸如启用控制策略所需要的软件和/或硬件部件的成本。可以在量测时间内测量量测工作，因为这会影响生产量。这将取决于进行的测量次数：即，测量密度和/或测量频率。关于其他开销，控制策略可能需要特定模拟方法，而该方法又可能需要具有相关成本(例如，软件许可成本)的软件或专用处理器硬件。类似地，控制策略可能需要附加量测工作，这不仅增加了量测时间，而且需要具有相关联的附加成本的附加设备(例如，扫描电子显微镜设备)。这些附加成本也可以计入适当成本函数中。

可以提供用于将优选控制策略传送给用户的接口(例如，图形或文本用户界面)。接口可以传送与优选控制策略和/或一个或多个其他候选控制策略有关的评估信息。例如，评估信息可以包括以下中的一项或多项：实现控制策略所需要的量测工作、根据控制策略执行的半导体制造过程的预期性能(例如，采用控制策略时的预期产出)；以及根据控制策略的半导体工艺的预期稳定性。

接口还可以使得能够添加一种或多种另外的候选控制策略，以用于评估和/或使得能够进行修改。还可以使用本文中公开的流程设计接口来修改被评估的任何候选控制策略(例如，使得能够修改与多个候选控制策略中的一个或多个有关的过程设置和/或所需要的量测设置)。可以以这种方式修改的过程设置可以包括例如以下中的一项或多项：在数据处理中使用的模型、采样方案布局、度量类型、控制接口的特性。

用户接口可以被配置为传送半导体制造过程的预期性能与至少对于优选控制策略并且可能对于一个或多个其他候选控制策略实现预期性能所需要的量测特性的关系图。量测特性可以是以下中的一项或多项：量测工作(例如，测量密度，即，每个批次/每多个衬底/每个衬底/每个场/每个管芯或每个区域或每个测量频率的测量位置数)、量测采样方案、量测类型、量测测量时间。

图5示出了可以是根据实施例的方法的输出的这样的图。该图在y轴上示出了质量度量Q(其中较高值表示质量较低)，在x轴上示出了量测时间TM(或其他量测工作度量)。该图分为四个象限。左下象限是感兴趣象限，在该象限中同时满足质量度量和量测时间规范(即，质量和量测是可接受的)。左上象限涉及满足了量测时间规范但超出质量度量规范(即，质量不足)的解决方案空间。右下象限涉及满足质量度量规范但超出量测时间规范的解决方案空间。右上象限涉及质量和量测时间度量均不满足的解决方案空间。该图示出了五个曲线CS1-CS5，每条曲线与对应控制策略有关，例如，正在评估的候选控制策略。一条或多条曲线也可以涉及一种参考策略。

可以看出，曲线CS1、CS2和CS3与候选控制策略有关，该候选控制策略对于曲线的至少一部分满足质量和量测时间规范。曲线CS4和CS5没有通过左下象限，因此可以折现以作进一步考虑或评估(至少在不修改对应策略的情况下)。如已经提到的，如果同时满足这两个方面的最低标准，则关于优选控制策略的决定可以考虑是否优先考虑量测时间的质量。这样的一个示例可以是在由曲线CS1、CS2和CS3表示的控制策略之间做出决定。如果应当优先考虑高质量，则以CS3表示的控制策略可以更优选，因为这些策略使得能够为可接受(但是相对长)的关联度量时间tM3实现最高质量度量Q1。曲线CS1之后可以是曲线CS2。但是，如果应当优先考虑量测时间，则曲线CS1表示的控制策略可以更优选，因为这使得能够为可接受质量Q3实现最小量测时间tM1。曲线CS3之后可以是曲线CS2。

优选控制策略可以与商业选项的所需要的存在(例如，特定软件的存在以及特定硬件的相关许可成本/存在)相关联。这样的实施例可以包括选择一个或多个可用的商业选项(例如，经由用户接口)。然后可以基于可用的商业选择来确定优选控制策略。

用户接口还可以基于其评估，例如基于以下中的一项或多项来选择候选控制策略的子集：所需要的量测工作、提供一种或多种控制策略的实现的所需要的商业产品。

用户接口还可以使得能够对过程数据进行过滤或扩展；例如，过滤与半导体制造过程的性能相关程度相关联的过程数据。

该方法可以包括确定与优选控制策略相关联的控制选配方案的步骤。控制选配方案可以包括用于所述半导体制造过程的任何方面的控制设置。这样，控制选配方案可以包括以下中的一项或多项的设置：光刻设备(扫描仪)校正(例如，用于重叠和/或聚焦的载物台定位、剂量控制、减轻透镜加热等)、掩模版校正、蚀刻过程的校正、轨道系统的校正、与在执行半导体制造过程时使用的一个或多个设备相关联的(例如，瞬态)模型的校正。

图6是描述根据实施例的用于评估候选过程策略的方法的流程图。在步骤310，用户开始针对特定过程(例如，与层的形成有关)的设置建议。这可以包括输入与半导体制造过程有关的设置数据315，例如布局数据(例如，掩模版或设计数据)等。在步骤320，用户为该过程(层)设置质量限制和量测预算。这可以包括过程规范量测数据330，例如过程窗口数据、最佳设置数据等。在步骤335，(可选地)设置优先级以对质量或度量进行优先级排序。这使得系统能够提供单个优选解决方案，其中有多个解决方案可用。在步骤340，基于设置数据和过程规范量测数据，系统提出用于设置和量化的很多候选控制策略(例如，扫描仪和量测数据集)。替代或补充系统提出候选控制策略，可以由用户输入候选控制策略345。在步骤350，系统通过(例如)针对每种控制策略针对量测时间/工作来计算预测的质量度量(例如，使用质量度量预测数据)来评估每种优化的控制策略。可选地，评估考虑其他成本引入解决方案355，例如：附加的许可证成本(商业选择)、附加的工具成本(例如，在蚀刻量测之后)和/或附加的设置/交货时间成本(例如，所需要的附加设置量测数据)。基于评估350，产生输出360。输出360可以包括优选控制策略，该控制策略对于可接受的量测工作(并且可选地考虑任何质量于量测偏好和/或其他成本引入解决方案355)最好地满足质量度量(例如产出或重叠)。输出360可以包括针对优选控制策略和/或其他候选控制策略中的一个、一些或全部的质量相对于量测工作的表示。输出可以仅被配置为示出评估的控制策略的选定子集，例如仅满足最小质量阈值和/或量测工作(或更普遍的是成本)阈值的子集，或仅最佳性能策略的一组子集(就质量和/或成本而言)。在步骤365，可以修改或改进例如与一种或多种候选控制策略有关的一个或多个参数，或者添加其他候选控制策略，并且重复评估步骤350。在步骤370，用户选择期望控制策略(例如，被标识为优选的或另一种的控制策略)，并且系统为所选择的控制策略生成适当的控制选配方案375。

在以下编号的条款列表中公开了本发明的其他实施例：

1.一种用于设计、配置和/或编辑表示与半导体制造过程相关联的控制策略的控制流程的用户接口，所述用户接口包括：

控制元素库，每个控制元素能够由用户选择；

控制流程编辑器，被配置为将所述控制元素组织成表示所述控制策略的控制流程；以及

通信接口，用于将所述控制流程传送给被配置为评估所述控制流程的计算引擎。

2.根据条款1所述的用户接口，其中所述控制元素库包括表示以下类型任务中的一项或多项的控制元素：模拟、优化、采样、可视化和估计。

3.根据条款1或2所述的用户接口，还包括表示一个或多个数据源和/或数据存储库的数据元素库。

4.根据条款3所述的用户接口，其中所述数据元素中的一个或多个是能够单独配置的。

5.根据任一前述条款所述的用户接口，其中所述控制元素中的一个或多个是能够单独配置的。

6.根据条款5所述的用户接口，其中所述控制元素能够通过为所述控制元素选择特定动作和/或模块来配置。

7.根据任一前述条款所述的用户接口，其中所述控制流程编辑器还被配置为启用一个或多个提供的预定义控制流程的编辑。

8.一种控制策略评估工具，包括：根据任一前述条款所述的用户接口；以及所述计算引擎被配置为评估经由所述通信接口接收的所述控制流程。

9.根据条款8所述的控制策略评估工具，其中所述计算引擎被配置为模拟由所述控制流程描述的所述控制策略；以及基于所述模拟评估所述控制策略。

10.根据条款8或9所述的控制策略评估工具，其中所述控制策略评估工具还包括被配置为提供关于所述控制流程的建议的顾问模块。

11.根据条款10所述的控制策略评估工具，其中所述建议包括用于优化所述半导体制造过程的建议。

12.根据条款10或11所述的控制策略评估工具，其中所述建议包括以下中的一项或多项：关于哪些控制元素和/或其设置能够优化控制流程的建议；关于哪些控制流程能够优化所述半导体制造过程的建议；反对或甚至防止选择不适当的控制元素、设置或流程的推荐；关于可用于控制设置和/或模拟的数据的建议。

13.根据条款8至12中任一项所述的控制策略评估工具，其中所述控制策略评估工具包括人工数据生成器，所述人工数据生成器用于生成人工数据以在所述评估步骤中供所述计算引擎使用。

14.根据条款13所述的控制策略评估工具，其中所述人工数据生成器能够操作以从测量数据中外推、内插或以其他方式获取人工数据，针对所述人工数据，一个或多个变化对控制策略的影响、和/或用于获取所述测量数据的所述半导体制造过程的另一特性被估计。

15.根据条款13或14所述的控制策略评估工具，其中所述人工数据包括已经从所输入的用户数据中匿名化的数据。

16.一种非暂态计算机程序载体，包括实现根据条款1至7中任一项所述的用户接口的计算机程序。

17.一种非暂态计算机程序载体，包括实现根据条款8至15中任一项所述的控制策略评估工具的计算机程序。

18.一种用于设计、配置和/或编辑表示与半导体制造过程相关联的控制策略的控制流程的用户接口，所述用户接口包括：控制元素库，所述控制元素库至少包括表示模拟任务的控制元素，并且每个控制元素能够由用户选择；控制流程编辑器，被配置为将所述控制元素组织成表示所述控制策略的控制流程；以及通信接口，用于将所述控制流程传送给被配置为评估所述控制流程的计算引擎。

19.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述控制元素库还包括表示以下类型任务中的一项或多项的控制元素：优化、采样、可视化和估计。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC的制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。其他可能的应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。

尽管在本文中可以在光刻设备的上下文中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以在其他设备中使用。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)等物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管以上可能已经在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用，但是应当理解，在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻，并且可以在例如压印光刻等其他应用中使用。

尽管上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域的技术人员将很清楚的是，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改。