绕射重迭标记的制作方法

本发明是关于半导体器具重迭测量程序。本发明特别是应用于通过微影制造方法所形成的半导体器具。

背景技术：

目前的重迭测量概念对于增加的小科技术节点的设计者而言，有很多挑战。举例来说，转向图1A，框中框(BIB)这种传统的基于影像的重迭标记需要大图案101，其可造成化学机械抛光(CMP)议题。并且，非对称设计轮廓可造成重迭偏移；需要撷取影像；以及整体的精确性不是那么好。进阶成像计量学(AIM)和Blossom也是基于影像的重迭标记，分别如图1B和1C所绘示的。AIM使用多个线条103的平均，以增加测量精准性。虽然AIM因为是基于多个影像因此其精准性比BIB或Blossom好，然而，整体的准确性受限于影像解析度。此外，如同BIB，也需要大图案，其可造成CMP议题；非对称设计轮廓造成重迭偏移；以及需要撷取影像。Blossom标记105是小的，以节省空间。然而，没有标记，可使发现测量层变得困难；该图案的小尺寸可造成测量精确性变差；以及Blossom是基于单一影像。转至图1D，另一重迭概念(基于绕射的重迭(DBO))是基于绕射强度、而非基于影像。一般而言，DBO涉及第一级数数据、比较+d/-d强度、以及因为正弦曲线反应致使工作范围是小的。然而，所导致的测量数据仅可用于该第一级数；需要两个测量垫件107(第一曝光，没有偏压)和109(第二曝光，偏压的目标)，以测量该重迭；以及该结果会因褪色(discoloration)而受影响。影像111和113分别是测量垫件107和109的剖面视图。

因此需要出现方法和装置，以致能基于高级数绕射的重迭测量。

技术实现要素：

本发明的态样是依据高级数绕射相位测量计算重迭的方法。

本发明的另一态样是高级数绕射相位测量计算重迭的装置。

本发明的额外态样和其它特征将在描述中提出，其接着并且对于本领域中具有通常技术者而言，在审视过接下来的内容后，会变得明显，并且可从本发明的实施而学习。本发明的优点可从附随的权利要求中所特别指出的而了解和获得。

依据本发明，一些技术效果可部分通过一种方法而达成，该方法包含：形成第一绕射图案在晶圆的第一层中；形成第二绕射图案在该晶圆的第二层中，该第二层是形成在该第一层上方；从各个该第一和第二绕射图案侦测X和Y方向的第一或更高奇数级数信号；计算各个信号的峰值；测量该X方向的该信号的峰值之间的三角数值及该Y方向的该信号的峰值之间的三角数值；以及依据该三角数值计算该第一和第二层之间的重迭。

本发明的态样包含形成该第一绕射图案具有80纳米(nm)至800nm的间距。其它态样包含形成该第二绕射图案具有160nm至1600nm的间距。另外态样包含在与该第一绕射图案平行方向、垂直方向、或平行和垂直方向形成与该第一绕射图案重迭的该第二绕射图案。额外态样包含从各个该第一和第二绕射图案侦测该X和Y方向的该第一或更高奇数级数信号是通过：以雷射在该X方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第一方波；针对该X方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第一方波分解成该第一或更高奇数级数信号；以雷射在该Y方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第二方波；以及针对该Y方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第二方波分解成该第一或更高奇数级数信号。另一态样包含使用傅立叶转换方程式分解该第一和第二方波。其它态样包含形成没有与该第一绕射图案重迭的该第二绕射图案。另外态样包含从各个该第一和第二绕射图案侦测该X和Y方向的该第一或更高奇数级数信号是通过：以雷射在该X方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第一和第二方波；针对在该X方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第一和该第二方波分解成第一和第二第一或更高奇数级数信号；以雷射在该Y方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第三和第四方波；针对在该Y方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第三和第四方波分解成第三和第四第一或更高奇数级数信号。额外态样包含使用傅立叶转换方程式分解该第一、第二、第三和第四方波。

本发明的另一样态为一种装置，其包含：处理器；以及记忆体，包含用于一个或多个程式的电脑程式代码，该记忆体和该电脑程式代码组构以使用该处理器造成该装置实施下列：形成第一绕射图案在晶圆的第一层中；形成第二绕射图案在该晶圆的第二层中，该第二层是形成在该第一层上方；从各个该第一和第二绕射图案侦测X和Y方向的第一或更高奇数级数信号；计算各个信号的峰值；测量该X方向的该信号的峰值之间的三角数值及该Y方向的该信号的峰值之间的三角数值；以及依据该三角数值计算该第一和第二层之间的重迭

该装置的态样包含该装置还被造成形成该第一绕射图案具有60纳米(nm)至800nm的间距。其它态样包含该装置还被造成形成该第二绕射图案具有160nm至1600nm的间距。另外态样包含该装置还被造成在与该第一绕射图案平行方向、垂直方向、或平行和垂直方向形成与该第一绕射图案重迭的该第二绕射图案。额外态样包含该装置关于从各个该第一和第二绕射图案侦测该X和Y方向的该第一或更高奇数级数信号，还被造成：以雷射在该X方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第一方波；针对该X方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第一方波分解成该第一或更高奇数级数信号；以雷射在该Y方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第二方波；以及针对该Y方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第二方波分解成该第一或更高奇数级数信号。另一态样包含该装置还被造成以傅立叶转换方程式分解该第一和第二方波。其它态样包含该装置还被造成形成没有与该第一绕射图案重迭的该第二绕射图案。另外态样包含该装置关于从各个该第一和第二绕射图案侦测该X和Y方向的该第一或更高奇数级数信号，还被造成：以雷射在该X方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第一和第二方波；针对在该X方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第一和该第二方波分解成第一和第二第一或更高奇数级数信号；以雷射在该Y方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第三和第四方波；以及针对在该Y方向的各个该第一和第二绕射图案，将该第三和第四方波分解成第三和第四第一或更高奇数级数信号。额外态样包含该装置还被造成使用傅立叶转换方程式分解该第一、第二、第三和第四方波。

本发明的另外态样是一种方法，其包含：形成具有80纳米(nm)至800nm的间距的第一绕射图案在晶圆的第一层中；形成具有160nm至1600nm的间距的第二绕射图案在该晶圆的第二层中，该第二绕射图案在与该第一绕射图案平行方向、垂直方向、或平行和垂直方向与该第一绕射图案重迭；从该第一和第二绕射图案侦测X和Y方向的第一或更高奇数级数信号；计算各个信号的峰值；测量该X方向的该信号的峰值之间的三角数值及该Y方向的该信号的峰值之间的三角数值；以及依据该三角数值计算该第一和第二层之间的重迭。本发明的态样包含从该第一和第二绕射图案侦测该X和Y方向的该第一或更高奇数级数信号是通过：以雷射在该X方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第一方波；针对该X方向的各个该第一和第二绕射图案，使用傅立叶转换方程式将该第一方波分解成该第一或更高奇数级数信号；以雷射在该Y方向扫描该第一和第二绕射图案；从该第一和第二绕射图案侦测第二方波；以及针对该Y方向的各个该第一和第二绕射图案，使用傅立叶转换方程式将该第二方波分解成该第一或更高奇数级数信号。

本发明的额外态样和技术效果，对于本领域技术人员从接下来的详细描述，将变得明显，其中，本发明的实施例只是通过例示设想到来实践本发明的最佳模式来加以描述。将了解到，本发明可有其它不同的实施例，并且，其数种细节也可在不同的明显态样中加以修饰，均没有偏离本发明。因此，图式和描述在本质上应视为例示，而非限制。

附图说明

本发明是通过附随的图式的附图中的范例、而非限制，来加以例示，在该等图式中，相同的参考编号是指类似的元件，并且其中，

图1A至1D示意地例示目前的重迭设计标记；

图2绘示依据范例实施例的基于绕射的重迭测量程序流程；

图3A至3C依据范例实施例示意地例示在X和Y方向配置的范例重迭预先层和目前层绕射图案；

图3D依据范例实施例示意地例示在X和Y方向配置的范例非重迭预先层和目前层绕射图案；

图4依据范例实施例例示源自扫描该X方向的图3A的该预先层和目前层图案的范例方波和第一级数信号；以及

图5A和5B依据范例实施例分别例示在该X和Y方向配置的范例非重迭预先层和目前层绕射图案以及在该X和Y方向配置的对应的分段预先层和目前层绕射图案。

具体实施方式

在接下来的描述中，为了解释的目的，提出多个特定细节，以提供范例实施例的透彻了解。然而，应该很明显，范例实施例没有这些特定细节、或具有等效的配置，也可加以实施。在其它案例中，已知的结构和器具是以方块图形形式显示，以为了避免不必要模糊范例实施例。此外，除非另外指明，否则说明书和权利要求中所使用的所有数字表现的数量、比例、以及成分、反应条件等的数值性质，均应了解可在所有案例中通过术语“大约”加以修饰。

本发明针对并解决不精确重迭测量、源自于传统所需的影像识别步骤、以及在使用微影制造方法和传统重迭概念形成半导体器具时出现的拥挤晶圆设计等问题。

依据本发明的实施例的方法包含形成第一绕射图案在晶圆的第一层中。第二绕射图案是形成在该晶圆的第二层中，该第二层是形成在该第一层上方。从各个该第一和第二绕射图案，在X和Y方向侦测第一或更高奇数级数信号。针对各个信号计算峰值。测量该X方向的该信号的峰值之间的三角数值及该Y方向的该信号的峰值之间的三角数值。

其它的态样、特征和技术效果，对于本领域技术人员而言，从接下来的详细描述，将变得明显，其中，仅通过设想到的最佳实施例，来显示和描述较佳实施例。本发明可有其它不同的实施例，并且其多个细节可在不同的明显方面加以修饰。因此，图式和描述在本质上是视为例示、而非限制。

图2依据范例实施例绘示基于绕射的重迭测量程序流程。在步骤201中，绕射的图案形成在X和Y方向的晶圆的预先层中。举例来说，该预先层绕射图案可形成具有80nm至800nm或更多(例如，等于侦测器的波长)的间距(P1)。在步骤203中，第二绕射的图案是形成在该X和Y方向的该晶圆的目前层中。举例来说，该目前层绕射图案可形成具有160nm至1600nm或更多的间距(P2＝2xP1)。该目前层的间距也可为4xP1或6xP1、或另一偶数多数，视特别的应用而定。举例来说，该目前层绕射图案可通过在与该预先层绕射图案平行方向、垂直方向、或平行和垂直方向与该预先层绕射图案重迭，而加以形成。举例来说，图3A的该目前层绕射图案301在与该预先层绕射图案303平行方向与该预先层绕射图案303重迭；图3B的该目前层绕射图案305在与该预先层绕射图案307垂直方向与该预先层绕射图案307重迭；以及图3C的该目前层绕射图案309在与该预先层绕射图案311平行和垂直方向与该预先层绕射图案311重迭。举例来说，该目前层绕射图案也可形成与该预先层绕射图案分离、及/或与该预先层绕射图案没有重迭。举例来说，图3D的该目前层绕射图案313是形成与该预先层绕射图案315分离、及/或与该预先层绕射图案315没有重迭。

在步骤205中，针对各个该预先层绕射图案和该目前层绕射图案，在该X和Y方向侦测第一或更高奇数级数信号。举例来说，转至图3A，以雷射在该X方向扫描该预先层绕射图案303和该目前层301。该导致的测量图案是方波401(f(x)+f(2x))，如图4所绘示的。使用傅立叶转换方程式，其中，n对应于该方波401的级数，该方波401可被分解成对应于该预先层绕射图案303的第一级数或更高正弦曲线或波形(例如，该第一级数正弦曲线403(1^st(x)))、以及对应于该目前层绕射图案301的第一级数或更高正弦曲线或波形(例如，该第一级数正弦曲线405(1^st(2x)))。将该方波f(x)和f(2x)放在一起，可致能该第一级数信号从各个波形被判定，这是因为f(2x)的该第一级数是f(x)的该第二级数，其没有来自于f(x)的强度。该等点线307和309分别代表假定的方波方波f(x)和f(2x)，这是由于资讯无法从扫描该重迭的预先层绕射图案303和该目前层绕射图案301而直接判定。然而，转至图3D，其中，该目前层绕射图案313是形成没有重迭该预先层绕射图案315，该等个别的方波可针对该预先层绕射图案和该目前层绕射图案而被侦测，并且接着使用傅立叶转换方程式而被分解成正弦曲线。在重迭层和非重迭层这两者的范例中，针对该预先层绕射图案和该目前层绕射图案在该Y方向，重复扫描、侦测和分解的步骤。该Y方向的该第一级数签名(signature)与该X方向的该第一级数签名相同，除了该签名旋转了90°。

在步骤207中，在该X方向计算对应于该预先层绕射图案的该第一或更高级数正弦曲线的峰值(例如，该正弦波形403的峰值411)、以及在该X方向计算对应于该目前层绕射图案的该第一或更高级数正弦曲线(例如，该正弦波形405的峰值413)。在该Y方向的对应正弦波形的峰值(为了例示方便而没有显示)也以相同方式计算。

在步骤209中，在该X方向测量该信号的该峰值(例如，峰值411和413)之间的该三角数值、以及在该Y方向测量该信号的该峰值之间的该三角数值。之后，在步骤211中，依据在步骤209中所测量的该三角数值，计算该预先层绕射图案与该目前层绕射图案(例如，该预先层绕射图案303与该目前层绕射图案301)之间的该重迭。举例来说，在二层图案(例如，该预先层绕射图案303与该目前层绕射图案301)的中心之间给定固定的偏移，则该两个图案之间的重迭等于该测量的三角数值减去该固定的偏移。

除了改变傅立叶转换方程式的n数值以判定更高级数外，额外的分段也可添加至绕射图案，以增加高级数强度。举例来说，该预先层绕射图案501和该目前层绕射图案503的各条线，如图5A中所绘示的，可加以分段成三条线，如图5B的对应分段过的预先层绕射图案505和分段过的目前层绕射图案507所绘示的。因此，该分段过的预先层绕射图案505和该分段过的目前层绕射图案507将强化第五级数强度，并且将致能该第五级数的更好侦测性。

本发明的实施例可达成数个技术效果，包含基于绕射和利用该整个图案，其增加测量精准性；不需要影像撷取，其可显著地改善产出；具有几乎不受限的布局弹性，例如，x1、x2、y1和y2为独立、而没有交错(crosstalk)；节省相当的空间；为基于波形的，并且因此不会被基底褪色影响；以及具有高级数的可能性，其比(由该程序所造成的)非对称标记好。本发明的实施例可在各种工业应用上利用，举例来说，微处理器、智能电话、行动电话、峰巢式话机(cellular handset)、机上盒(set-top boxe)、DVD记录器和播放器、自动导航、印表时和周边、网路和电信设备、游戏系统、和数位相机。本发明因此可在工业上应用至各种类型由微影制造方法所形成的高度集积式半导体器具。

在先前的描述中，本发明是参照其特定的范例实施例加以描述。然而，很明显的，可对本发明作出各种修饰和改变，而不致于偏离权利要求中所提出的较宽精神和范围。相应地，说明书和图式应视为例示、而非限制的。应了解本发明可使用各种其它组合和实施例，并且可在如本文表达的发明概念的范围内的任何改变或修饰。