类装置散射测量叠盖目标的制作方法
【专利说明】类装置散射测量叠盖目标
[0001]相关申请案交叉参考
[0002]本申请案主张以下现有申请案的权益:(i)由丹尼尔.坎德尔(Daniel Kandel)等人在2012年6月26日提出申请的标题为“类装置散射测量目标(Device-LikeScatterometry Targets) ”的第61/664，453号美国临时申请案；及(ii)由弗拉基米尔?列文斯基(Vladimir Levinski)等人在2013年3月15日提出申请的标题为“类装置散射测量叠盖目标(Device-Like Scatterometry Overlay Targets) ”的第 61/792，674 号美国临时申请案，所述申请案出于所有目的以其全文引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明一般来说涉及半导体制造过程中所使用的叠盖测量技术。更具体来说，本发明涉及用于测量半导体晶片堆叠的不同层或相同层上的不同图案之间的对准误差的技术。
[0004]叠盖测量通常指定第一经图案化层相对于安置于其上方或下方的第二经图案化层对准的准确程度或第一图案相对于安置于相同层上的第二图案对准的准确程度。叠盖误差通常借助具有形成于工件(例如，半导体晶片)的一或多个层上的结构的叠盖目标来确定。所述结构可呈光栅的形式，且这些光栅可为周期性的。如果两个层或图案经适当地形成，那么一个层或图案上的结构相对于另一层或图案上的结构往往是对准的。如果两个层或图案并非适当地形成，那么一个层或图案上的结构相对于另一层或图案上的结构往往是偏移的或不对准的。
[0005]仍然需要改进的叠盖目标以及用于测量及确定叠盖的技术及设备。
【发明内容】
[0006]下文呈现本发明的简化
【发明内容】
以便提供对本发明的某些实施例的基本理解。本
【发明内容】
并非本发明的扩展概述且其不识别本发明的关键性/决定性元素或描写本发明的范围。本
【发明内容】
的唯一目的是以简化形式呈现本文中所揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细说明的前序。
[0007]一般来说，本发明的某些实施例包括具有经布置以促进散射测量类型检验过程的光栅的目标。所述光栅可由两种尺度表征-粗略间距及精细间距。精细间距为遵守设计规则的间距，且整个光栅(包含粗略及精细光栅)也形成遵守设计规则的光栅，光栅的工作循环以对应于粗略间距大小的周期性而改变。一个周期内的此改变可为连续的或离散的。
[0008]在一个实施例中，揭示一种用于检测衬底的两个或两个以上连续层之间或衬底的单个层上的两个或两个以上单独产生的图案之间的叠盖误差的半导体目标。所述目标包括:至少多个多个第一光栅结构，其具有可由检验工具分辨的粗略间距；及多个第二光栅结构，其相对于所述第一光栅结构而定位。所述第二光栅结构具有小于所述粗略间距的精细间距，且所述第一及第二光栅结构两者均形成于衬底的两个或两个以上连续层中或衬底的单个层上的两个或两个以上单独产生的图案之间。所述第一及第二光栅具有全部遵守预定义设计规则规格的特征尺寸。
[0009]在特定实施方案中，所述第二光栅结构布置于每一对第一光栅结构之间，使得所述第一及第二光栅结构的多个空间遵守所述预定义设计规则规格而所述粗略间距在不具有所述第二光栅结构的情况下将不遵守所述预定义设计规则规格。在另一实施方案中，工作循环在所述第一与第二光栅结构之间变化。在另一方面中，所述第一及第二光栅结构具有多个不同临界尺寸(CD)值。在又一方面中，所述第一光栅结构具有针对线宽度及间隔宽度的第一组CD值，且所述第二光栅结构具有针对线宽度及间隔宽度的第二组CD值。所述第二组⑶值不同于所述第一组⑶值。在再一方面中，所述第一组⑶值跨越所述粗略间距的循环而变化。
[0010]在另一实施例中，所述第一及第二光栅结构为形成于衬底的两个或两个以上连续层中或衬底的单个层上的两个或两个以上单独产生的图案之间的多个孔，且此些孔具有变化的多个CD值。在另一实施例中，选择所述粗略间距以增强来自所述第一及第二光栅的I级衍射，同时使其它衍射级最小化。在又一方面中，所述第一及第二光栅两者均形成于第一层及不同于所述第一层的第二层中，且所述第一及第二组CD值包括经选择以均衡在散射测量检验过程期间从所述第一及第二层两者中的所述第一及第二光栅所测量的信号的振幅的⑶值子组。
[0011]在另一实施例中，本发明涉及一种制造半导体目标的方法，所述半导体目标用于检测衬底的两个或两个以上连续层之间或衬底的单个层上的两个或两个以上单独产生的图案之间的叠盖误差。所述方法包含形成上文所描述的目标中的一或多者。
[0012]在另一实施例中，本发明涉及一种用于检测衬底的两个或两个以上连续层之间或衬底的单个层上的两个或两个以上单独产生的图案之间的叠盖误差的设备。所述设备包括用于从叠盖目标获得散射测量信号的至少一散射测量模块，所述叠盖目标具有:多个第一光栅结构，其具有可由检验设备分辨的粗略间距；及多个第二光栅结构，其相对于所述第一光栅结构而定位，其中所述第二光栅结构具有小于所述粗略间距的精细间距，其中所述第一及第二光栅结构两者均形成于衬底的两个或两个以上连续层中或衬底的单个层上的两个或两个以上单独产生的图案之间。所述设备进一步包括经配置以分析所述所获得散射测量信号以借此确定此些目标内的叠盖误差的处理器。在特定实施方案中，所述散射测量模块包含:照射模块，其经定向以使辐射跨越所述叠盖目标而扫描，其中所述照射模块包括物镜及定位于所述物镜与所述叠盖目标之间的固态浸没透镜；及一或多个检测器，其经定向以检测已响应于跨越所述叠盖目标扫描的所述辐射而从所述叠盖目标散射的所述散射测量信号。在一个方面中，所述固态浸没透镜为具有平面前表面的消球差透镜。
[0013]在以实例方式图解说明本发明的原理的本发明的实施例及附图的以下说明书中将更加详细地呈现本发明的这些及其它特征。
【附图说明】
[0014]图1是具有不遵守设计规则的尺寸的散射测量叠盖(SCOL)目标的光栅的俯视平面图表示。
[0015]图2是具有遵守设计规则的精细分段及不遵守设计规则的粗略分段的光栅的俯视平面图表示。
[0016]图3是根据本发明的第一实施例的类装置SCOL目标的图式表示。
[0017]图4图解说明可如何将标准大间距光栅变换成根据本发明的一个实施例的类装置SCOL光栅的第一实例。
[0018]图5图解说明可如何将标准大间距光栅变换成根据本发明的另一实施例的类装置SCOL光栅的第二实例。
[0019]图6 (a)是根据本发明的一个实施例的与经图案化底部层LI偏移达预定义偏移+f的经图案化顶部层L2的侧视图图解。
[0020]图6(b)是根据本发明的一个实施例的与经图案化底部层LI偏移达预定义偏移+f及叠盖误差+ ε的经图案化顶部层L2的侧视图图解。
[0021 ] 图6 (C)是根据本发明的一个实施例的与经图案化底部层LI偏移达预定义偏移_f的经图案化顶部层L2的侧视图图解。
[0022]图6(d)是根据本发明的一个实施例的与经图案化底部层LI偏移达预定义偏移-f及叠盖误差+ ε的经图案化顶部层L2的侧视图图解。
[0023]图7是图解说明根据本发明的一个实施例的用于确定叠盖误差的过程的流程图。
[0024]图8是其中可测量本发明的类装置SCOL目标的测量系统的图式表示。
[0025]图9图解说明根据本发明的替代实施例的由具有不同形状的多个孔形成的类装置目标。
[0026]图1OA是在不同层中具有类设计光栅的层堆叠的图式侧视图。
[0027]图1OB是图解说明强度随已添加到类装置目标光栅的额外CD而变的图表。
【具体实施方式】
[0028]现在将详细地参考本发明的特定实施例。在附图中图解说明此实施例的实例。尽管将结合此特定实施例来描述本发明，但应理解，并不打算将本发明限制于一个实施例。相反，其打算涵盖可包含于如所附权利要求书所界定