以光瞳相位分析进行覆盖计量的制作方法

以光瞳相位分析进行覆盖计量的制作方法
【专利摘要】本发明可包含：测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；测量跨从第二覆盖目标反射的照明的一部分的所述光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有与所述第一有意覆盖方向相反且量值相同的第二有意覆盖；确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜；确定与所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联的第二相位倾斜；校准一组相位倾斜数据；及确定与所述第一覆盖目标及所述第二覆盖目标相关联的测试覆盖值。
【专利说明】以光瞳相位分析进行覆盖计量
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及提供半导体晶片的两个或两个以上覆盖目标的基于相位的计量的方法及系统。
【背景技术】
[0002]制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常包含使用大量半导体制造工艺处理例如半导体晶片的衬底，以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻为一种半导体制造工艺，其涉及从光罩(reticle)将图案传递到布置于半导体晶片上的抗蚀剂。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可制造于单一半导体晶片上的布置中，且接着分离成个别半导体装置。
[0003]在半导体制造工艺期间的各种步骤使用计量过程，以监视及控制一个或一个以上半导体层处理。例如，计量过程用于测量晶片的一个或一个以上特性，例如在工艺步骤期间形成于晶片上的特征的尺寸(例如，线宽、厚度等等)，其中可通过测量一个或一个以上特性而确定工艺步骤的质量。一个此特性包含覆盖误差。覆盖测量一般指定第一图案化层相对于安置于其上方或其下方的第二图案化层的对准有多么精确，或第一图案相对于安置于相同层上的第二图案的对准有多么精确。常规地运用具有在加工件(例如，半导体晶片)的一个或一个以上层上形成的结构的覆盖目标来确定覆盖误差。所述结构可采用光栅的形式，且这些光栅可为周期性的。如果两个层或图案是适当形成，那么一层或图案上的结构趋于相对于另一层或图案上的结构对准。如果两个层或图案未适当形成，那么一层或图案上的结构趋于相对于另一层或图案上的结构偏移或错位。覆盖误差为于半导体集成电路制造的不同阶段使用的任何图案之间的错位。
[0004]常规地，利用基于强度的光学系统实行覆盖计量。在此设定中，强度检测器(例如基于CCD的检测器)用于使目标的两个或两个以上图案成像，以测量所述两个或两个以上图案之间的错位。
[0005]除强度信息之外，从半导体晶片的一组给定覆盖目标的表面反射的照明还包含相位信息。因此，期望提供适于利用来自半导体晶片的两个或两个以上目标的相位信息来测量覆盖误差的方法及系统。

【发明内容】

[0006]揭不一种利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法。在一个方面中，一种方法可包含(但不限于)测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同的量值；确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜；确定与所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联的第二相位倾斜；利用所述所确定的第二相位倾斜及所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖的量值而校准一组相位倾斜数据；通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标及所述第二覆盖目标相关联的测试覆盖值。
[0007]在另一方面中，一种方法可包含(但不限于)测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；具有沿着所选方向的所选量值；测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同量值；测量跨从所述半导体晶片的第三覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第三相位分布，其中所述第三覆盖目标经制造以具有零有意覆盖；确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜；确定第二相位倾斜或第三相位倾斜中的至少一者，其中所述第二相位倾斜与所述第一相位分布及所述第三相位分布之间的差相关联，且所述第三相位倾斜与所述第三相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联；利用第二相位倾斜或第三相位倾斜中的至少一者及第一有意覆盖及第二有意覆盖的量值而校准一组相位倾斜数据；及通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标、所述第二覆盖目标及所述第三覆盖目标相关联的一个或一个以上测试覆盖值。
[0008]揭不一种利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统。在一个方面中，一种系统可包含(但不限于)基于相位的计量系统，其经配置以:测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；及测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同量值；以及包括一个或一个以上计算机系统，其经配置以:确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜；确定与所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联的第二相位倾斜；及利用所述所确定的第二相位倾斜校准一组相位倾斜数据；及通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标及所述第二覆盖目标相关联的测试覆盖值。
[0009]应理解，前述一般描述及下文详细的描述两者仅为示范性及解释性的，且未必限制所主张的本发明。并入说明书中且组成说明书的一部分的【专利附图】

【附图说明】本发明的实施例，且与一般描述一起用于解释本发明的原理。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]本发明的许多优点可通过参考附图而由所属领域的技术人员更好地理解，其中:
[0011]图1A说明根据本发明的源自零覆盖的光瞳相位分布的概念图。
[0012]图1B说明根据本发明的源自非零覆盖的光瞳相位分布的概念图。
[0013]图2A说明根据本发明的具有零覆盖的一组覆盖目标的二维光瞳相位图像。
[0014]图2B说明根据本发明的具有2nm覆盖的一组覆盖目标的二维光瞳相位图像。[0015]图2C说明根据本发明的二维光瞳相位差图像。
[0016]图3为说明根据本发明的一个实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统的框图。
[0017]图4为说明根据本发明的一个实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法的流程图。
[0018]图5为说明根据本发明的替代实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法的流程图。
[0019]图6为说明根据本发明的一个实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统的基于相位的计量系统的实施例的框图。
[0020]图7为说明根据本发明的一个实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统的基于相位的计量系统的实施例的框图。
[0021]图8为说明根据本发明的一个实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统的基于相位的计量系统的实施例的框图。
[0022]图9为说明根据本发明的一个实施例的利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统的基于相位的计量系统的实施例的框图。
【具体实施方式】
[0023]现将详细参考在附图中说明的所揭示的标的物。
[0024]总体参考图1 A到9，描述根据本发明的利用光瞳相位信息来测量两个或两个以上处理层之间的覆盖的系统及方法。本发明主要涉及适于利用经设计以具有所选量的有意覆盖的两个或两个以上覆盖目标实行基于相位的覆盖计量的方法及系统。在此方面，本发明的各种实施例可用于沿着覆盖计量系统的光瞳平面的一个或一个以上方向量化相位分布，且继而确定从两个或两个以上有意偏移覆盖目标反射的照明的相关联“相位倾斜”。利用所测量的相位倾斜信息，本发明的实施例可接着对于半导体晶片的测量的覆盖目标确定“测试”覆盖(即，无意覆盖误差)。
[0025]图1A及IB说明沿着光学系统的光瞳平面的一个或一个以上方向的覆盖引发的相位倾斜的概念图。如图1A中所展示，没有可测量覆盖误差的半导体晶片105的覆盖目标104显示粗略“平坦”的光瞳相位分布102(例如，光瞳相位图像)，其为沿着光学计量系统的成像通路的光瞳103的所选方向的位置的函数。相比之下，具有非零覆盖的覆盖目标110产生具有“相位倾斜”的光瞳相位分布108，其为沿着光学测量系统的成像通路的光瞳103的所选方向的位置的函数。在此方面，光瞳相位分布108的相位值作为沿着所选方向(例如，X方向或Y方向)的位置的函数而近似线性地增加或减小。此外，由于给定相位分布(例如，102或108)的复杂性，可利用具有引入的“有意”覆盖的覆盖目标而校准使用覆盖目标测量的光瞳相位倾斜，如将在本文中以更多细节进一步讨论。应进一步注意，通过下列方程式使光瞳相位倾斜的角度可近似与给定覆盖目标组的覆盖相关:
【权利要求】
1.一种利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法，其包括: 测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖； 测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的所述光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同的量值； 确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜； 确定与所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联的第二相位倾斜；利用所述所确定的第二相位倾斜以及所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖的量值而校准一组相位倾斜数据；以及 通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标及所述第二覆盖目标相关联的测试覆盖值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一相位分布或所述第二相位分布中的至少一者包括: 二维相位图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其中经由相位分析算法执行所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和或所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的所述差中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的方法，其中光学地执行所述第一相位分布及所述第二相位分布或所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的所述差中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的方法，其中实质上同时执行从所述第一覆盖目标的所述第一分布的所述测量及从所述第二覆盖目标的所述第二分布的所述测量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一覆盖目标反射的所述照明及从所述第二覆盖目标反射的所述照明包括窄带照明或宽带照明中的至少一者。
7.一种利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法，其包括: 测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；具有沿着所选方向的所选量值；测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的所述光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同的量值； 测量跨从所述半导体晶片的第三覆盖目标反射的照明的一部分的所述光瞳平面的第三相位分布，其中所述第三覆盖目标经制造以具有零有意覆盖； 确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜； 确定第二相位倾斜或第三相位倾斜中的至少一者，其中所述第二相位倾斜同所述第一相位分布与所述第三相位分布之间的差相关联，且所述第三相位倾斜同所述第三相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联； 利用所述第二相位倾斜或所述第三相位倾斜中的至少一者及所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖的所述量值来校准一组相位倾斜数据；以及 通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标、所述第二覆盖目标及所述第三覆盖目标相关联的一个或一个以上测试覆盖值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一相位分布、所述第二相位分布或所述第三相位分布中的至少一者包括: 二维相位图像。
9.根据权利要求7所述的方法，其中经由相位分析算法执行所述第一相位分布及所述第二相位分布的所述总和、所述第一相位分布与所述第三相位分布之间的所述差或所述第三相位分布与所述第二相位分布之间的所述差中的至少一者。
10.根据权利要求7所述的方法，其中光学地执行所述第一相位分布及所述第二相位分布的所述总和、所述第一相位分布与所述第三相位分布之间的所述差或所述第三相位分布与所述第二相位分布之间的所述差中的至少一者。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述利用所述第二相位倾斜或所述第三相位倾斜中的至少一者校准一组相位倾斜数据包括: 利用所述第二相位倾斜或所述第三相位倾斜的统计合并而校准一组相位倾斜数据。
12.根据权利要求7所述的方法，其中实质上同时执行从所述第一覆盖目标的所述第一分布的所述测量、从所述第二覆盖目标的所述第二分布的所述测量及从所述第三覆盖目标的所述第三分布的所述测量。
13.根据权利要求7所述的方法，其中从所述第一覆盖目标反射的所述照明、从所述第二覆盖目标反射的所述照明及从所述第三覆盖目标反射的所述照明包括窄带照明或宽带照明中的至少一者。
14.一种利用光瞳相位信息来测量覆盖的系统，其包括: 基于相位的计量系统， 其经配置以: 测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；及 测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的所述光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同的量值；及 一个或一个以上计算机系统，其经配置以: 确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜； 确定与所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联的第二相位倾斜；及利用所述所确定的第二相位倾斜校准一组相位倾斜数据；以及通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标及所述第二覆盖目标相关联的测试覆盖值。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述基于相位的计量系统经配置以实质上同时测量从所述第一覆盖目标的所述第一分布及从所述第二覆盖目标的所述第二分布。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述基于相位的计量系统经配置以光学地将所述第一相位分布及所述第二相位分布相加，及光学地将所述第二相位分布从所述第一相位分布中减去。
17.根据权利要求14所述的方法，其中从所述第一覆盖目标反射的所述照明及从所述第二覆盖目标反射的所述照明包括窄带照明或宽带照明中的至少一者。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述基于相位的计量系统包含一个或一个以上波前传感器。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述基于相位的计量系统包括球面镜或全像镜中的至少一者。
20.根据权利要求14的方法，其中所述基于相位的计量系统被配置为双光束干涉光学系统。
21.根据权利要求14所述的系统，其中所述基于相位的计量系统经配置以测量跨从所述半导体晶片的至少一个额外覆盖目标反射的照明的一部分的所述光瞳平面的至少一个额外相位分布。
22.根据权利要求14所述的方法，其中利用从所述第一覆盖目标或所述第二覆盖目标反射的所述照明的空间可变特性将所述光瞳平面分成多个对称区段。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述空间可变特性包括偏振或波长中的至少一者。
【文档编号】H01L21/66GK103843123SQ201280048728
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2011年8月15日
【发明者】阿姆农·玛纳森, 丹尼尔·坎德尔, 摩西·巴鲁赫, 弗拉基米尔·莱温斯基, 诺姆·沙皮恩, 约埃尔·L·塞利格松, 安迪·希尔, 欧哈德·巴沙尔, 达莉亚·内格里, 奥弗·查哈兰 申请人:科磊股份有限公司