基于模型的对齐及临界尺寸计量的制作方法
【专利说明】基于模型的对齐及临界尺寸计量
[0001]相关申请案交叉参考
[0002]本申请案依据35 U.S.C.§ 119(e)主张在2012年9月24日提出申请的序列号为61/705，028的美国临时申请案的权益。所述序列号为61/705，028的美国临时申请案特此以全文引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明一股来说涉及计量领域，特定来说涉及对齐及临界尺寸计量。
【背景技术】
[0004]掩模(也可称作光掩模或光罩)是一种物理上存储图案的装置。所述图案通过光刻而转印到晶片。晶片包含半导体晶片、LCD或OLED显示器或磁性存储媒体。光刻包含紫外线(UV)光刻、深紫外线(DUV)光刻、极紫外线(EUV)光刻、电子或X射线投影光刻及纳米压印光刻(NIL)。在UV及DUV光刻中，掩模是借助光学光刻投影仪透射地成像到晶片上的玻璃板。在DUV中，掩模可为二元掩模(蚀刻于玻璃板上的铬膜中的图案)、衰减型相移掩模(蚀刻于玻璃板上的硅化钼膜中的图案)、交替型相移掩模(蚀刻到玻璃板上的铬膜中的第一图案及蚀刻到玻璃衬底中的第二图案)或无铬相移掩模(蚀刻到不具有不透明材料的玻璃板中的图案)。在EUV光刻中，掩模反射地成像到晶片上。玻璃板或由其它低热膨胀系数材料制成的板涂覆有钼及硅的多个层以实现高反射率。将例如氮化钽硼的吸收膜涂覆于所述多层上方，且将图案蚀刻到吸收膜中。在NIL中，在特定步进快闪式压印光刻(SFIL)中，将图案蚀刻到也称作“模板”的玻璃板中。在电子及X射线投影光刻中，掩模包括不透明型板，所述不透明型板是例如镍的薄膜，具有蚀刻穿过所述膜的图案。
[0005]上文所描述的图案化及掩模技术是作为背景实例给出的。不应将其视为将本发明限制于特定图案化技术。每一晶片通常具有许多经图案化层，且使用单独掩模来图案化每一层。使用针对所有层设定的掩模来制造许多晶片。先进半导体装置的层需要以约为几纳米(nm)的极紧密公差叠对。晶片叠对的促成因素之一是掩模对齐。在制作期间，界定于掩模上的特征可能从其理想位置稍微位移。此类位移称为对齐误差或简称对齐。所制造的每一掩模的对齐通过掩模对齐计量系统来测量。如果对齐不满足规格，那么摒弃所述掩模，且可调整掩模写入设备及过程以确保图案放置是精确及可重复的。传统上，使用计量目标来测量对齐。计量目标是计量特有的图案，且其并非形成于半导体晶片上的电路的部分。计量目标被插入于掩模布局中，其中每一目标周围具有空白区。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种用于执行基于模型的测量的方法。所述方法包含:利用成像装置来获得针对光掩模指定的测量部位的至少一个光学图像；从掩模设计数据库检索光掩模的设计；选择所述设计的对应于所述所指定测量部位的一部分；利用所述成像装置的计算装置实施模型来产生所述设计的所述选定部分的至少一个所模拟图像；调整所述计算装置实施模型的至少一个参数以使所述至少一个所模拟图像与所述至少一个光学图像之间的相异性最小化，其中所述至少一个参数包含以下各项中的至少一者:图案对齐参数或临界尺寸参数；及在所述至少一个所模拟图像与所述至少一个光学图像之间的所述相异性被最小化时，报告所述计算装置实施模型的所述图案对齐参数或所述临界尺寸参数中的所述至少一者O
[0007]本发明的另一实施例也针对于一种用于执行基于模型的测量的方法。所述方法包含:利用成像装置来获得针对光掩模指定的测量部位的离焦图像堆叠，所述离焦图像堆叠包含以不同焦点设定获得的针对所述测量部位的多个光学图像；从掩模设计数据库检索光掩模的设计；选择所述设计的对应于所述所指定测量部位的一部分；利用所述成像装置的计算装置实施模型来产生所述设计的所述选定部分的多个所模拟图像，所述多个所模拟图像是针对不同焦点设定而产生的，且所述多个所模拟图像中的每一者对应于所述多个光学图像中的一者；调整所述计算装置实施模型的至少一个参数以使所述多个所模拟图像与所述多个光学图像之间的相异性最小化，其中所述至少一个参数包含以下各项中的至少一者:图案对齐参数或临界尺寸参数；及在所述多个所模拟图像与所述多个光学图像之间的所述相异性被最小化时，报告所述计算装置实施模型的所述图案对齐参数或所述临界尺寸参数中的所述至少一者。
[0008]此外，本发明针对于一种计量系统。所述计量系统包含:成像装置，其经配置用于获得针对光掩模指定的测量部位的离焦图像堆叠，其中所述离焦图像堆叠可包含以不同焦点设定获得的针对所述测量部位的多个光学图像。所述计量系统还包含处理器。所述处理器经配置用于:从掩模设计数据库检索光掩模的设计；选择所述设计的对应于所述所指定测量部位的一部分；利用所述成像装置的计算装置实施模型来产生所述设计的所述选定部分的多个所模拟图像，所述多个所模拟图像是针对不同焦点设定而产生的，且所述多个所模拟图像中的每一者对应于所述多个光学图像中的一者；调整所述计算装置实施模型的至少一个参数以使所述多个所模拟图像与所述多个光学图像之间的相异性最小化，其中所述至少一个参数包含以下各项中的至少一者:图案对齐参数或临界尺寸参数；及在所述多个所模拟图像与所述多个光学图像之间的所述相异性被最小化时，报告所述计算装置实施模型的所述图案对齐参数或所述临界尺寸参数中的所述至少一者。
[0009]将理解，上述一股说明及以下详细说明两者均仅为示范性及解释性的，且未必限制本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图图解说明本发明的标的物。说明连同图式一起用来阐释本发明的原理。
【附图说明】
[0010]所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本发明的众多优点，在所述附图中:
[0011]图1是图解说明基于模型的对齐方法的流程图；
[0012]图2是图解说明图1中所描绘的基于模型的对齐的框图；
[0013]图3是描绘所模拟图像的产生的图解；且
[0014]图4是图解说明根据本发明的用于执行基于模型的对齐的计量系统的框图。
【具体实施方式】
[0015]现在将详细参考附图中所图解说明的所揭示标的物。
[0016]存在与传统的基于目标的对齐相关联的数个局限性。举例来说，在功能性装置图案与对齐目标之间可存在对齐差异，从而使测量结果变得不准确。另外，任何掩模上均可包含仅有限数目个目标，因此限制掩模覆盖范围。此外，基于目标的对齐由于所需要的密集目标(这消耗作用区之内的光罩空间且潜在地妨碍装置功能)而不能有效地测量对齐图的高空间频率分量。此外，由于需要在掩模制造之前将目标放置于设计中，因此不能恰当地监视由叠对工具识别的热点，且并非所有掩模类型及图案大小均可借助当前技术测量。
[0017]本发明针对于基于功能性装置图案而非预定义计量目标来实现基于模型的对齐及临界尺寸(CD)计量的方法及系统。出于说明性目的，详细地描述一种经配置用于实施基于模型的对齐过程的方法及系统。预期类似方法适用于对齐测量及CD测量两者。
[0018]大体参考图1及2。图1是图解说明根据本发明的一个实施例用于实施基于模型的对齐过程的方法100的流程图，且图2是图解说明所述基于模型的对齐过程的框图。
[0019]如在各图中所图解说明，步骤102可首先获取光掩模202上的功能性图案的光学图像。举例来说，一或多个用户选择的测量部位可指定需要获得掩模202的哪一(些)部分的光学图像。另外及/或替代地，部位选择算法可搜索数据库以找出测量不确定性较小的适合图案且为用户分类/建议/选择一或多个测量部位。预期虽然上文所使用的术语“测量部位”可指代掩模202的一部分，但步骤102可经配置以获取整个掩模202的光学图像，此并不背离本发明的精神及范围。
[0020]步骤102中针对特定测量部位获得的光学图像在图2中展示为元件204。注意，元件204指示可获得针对同一测量部位的多个光学图像(以不同焦点设定)，且这些光学图像可共同地称为光学图像堆叠。稍后将在本发明中描述其中获得多个光学图像的各种实施例。现在出于说明性的目的，首先描述获得一个测量部位的一个光学图像的实施例。
[0021]—旦获得所述测量部位的光学图像，步骤104便可应用图像校正来校正图像传感器(例如，电荷耦合装置或CCD)非线性响应以及场失真等等。所得光学图像(在应用图像校正之后)将用作基于测量的光学图像，其将与用于对齐测量的参考图像进行比较。更具体来说，参考图像是计算机产生的模拟图像，其表示测量部位中的功能性图案预期看上去的样子。利用各种参数(包含图案对齐)来产生所模拟图像，且调整此类参数(包含图案对齐)以使得所述所模拟图像与所测量光学图像之间的相异性最小化。预期可在必要时重复地及/或反复地调整各种参数