CN110870052A - 在成像技术中估计振幅及相位不对称性以在叠加计量中达到高精准度 - Google Patents

在成像技术中估计振幅及相位不对称性以在叠加计量中达到高精准度 Download PDF

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Abstract

本发明提供通过识别其中(若干)对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的(若干)计量测量参数值而导出所述(若干)值的计量方法。如所揭示选择所述测量参数值明显降低测量不精准度。例如，可检测波长值及/或焦点值以指示最小振幅不对称性及/或最小相位不对称性。在某些实施例中，提供最小振幅不对称性的波长值也提供对焦点的最小信号灵敏度。开发的度量可进一步用于指示跨晶片及批次的工艺稳健性。在一些实施例中，可通过振幅不对称性的离焦横向化及具有最小振幅不对称性的参数值的检测而增强成像精准度。

Description

在成像技术中估计振幅及相位不对称性以在叠加计量中达到 高精准度
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2017年7月6日申请的美国临时专利申请案第62/529,107号的权利，且进一步主张2018年1月26日申请的美国临时专利申请案第62/622,712号的权利，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及半导体计量的领域，且更特定来说，涉及改进计量成像测量的精准度。
背景技术
随着半导体节点尺寸缩小，计量测量的精准度要求提高且生产不对称性的影响变得越来越明显。
发明内容
下文是提供本发明的初步了解的简化概述。此概述不一定识别关键要素或限制本发明的范围，而是仅作为以下描述的介绍。
本发明的一个方面提供一种包括通过识别其中对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的至少一计量测量参数的值而导出所述值的方法。
本发明的这些、额外和/或其它方面和/或优点在下文的具体实施方式中阐述；可能是可以从具体实施方式推断出的；和/或可通过实践本发明而学习。
附图说明
为了更好地理解本发明的实施例且展示可如何实行本发明的实施例，现将仅通过实例参考附图，其中遍及图式中的相同数字指定对应元件或区段。
在附图中：
图1是根据本发明的一些实施例的用于测量计量目标的计量工具的高阶示意框图。
图2是说明根据本发明的一些实施例的方法的高阶示意流程图。
图3提供根据本发明的一些实施例的在光栅结构中存在经模拟的SWA(侧壁角)不对称性的情况下振幅不对称性δA/A及离焦光栅位置变化对现实堆叠的RCWA(严格耦合波分析)模拟中的测量波长的以经验建立的相依性的非限制性实例。
图4提供根据本发明的一些实施例的在光栅结构中存在经模拟的SWA不对称性的情况下振幅不对称性δA/A、相位不对称性
Figure BDA0002353009400000021
(如
Figure BDA0002353009400000022
)及TF3σ对现实堆叠的RCWA模拟中的测量波长的以经验建立的相依性的非限制性实例。
具体实施方式
在以下描述中，描述本发明的各种方面。为了解释，阐述特定配置和细节以提供本发明的透彻理解。但是，所属领域的技术人员也将了解，本发明可在没有本文中呈现的具体细节的情况下实践。此外，可能已省略或简化熟知的特征以不使本发明模糊。具体参考图式，应强调，所展示细项是通过实例且仅是为了阐释性讨论本发明的目的的，且为了提供据信是本发明的原理和概念方面的最有用且容易理解的描述的原因而呈现。在这方面，不试图比基本理解本发明所需更详细展示本发明的结构细节，结合图式进行的描述使所属领域的技术人员了解实际上可如何体现本发明的若干形式。
在详细解释本发明的至少一个实施例前，应理解，本发明在其应用上不限于以下描述中阐述或图式中说明的组件的构造和布置的细节。本发明可应用在可以各种方式实践或实行的其它实施例以及所揭示实施例的组合。又，应理解，本文中采用的词组及术语是为了描述的目的且不应视为限制性的。
除非另外明确陈述，否则如自以下论述显而易见，应了解，贯穿说明书，利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“增强”、“导出”或类似者的术语的论述是指计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为计算系统的寄存器和/或存储器内的物理(例如电子)量的数据操纵和/或变换为类似表示为计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储、传输或显示设备内的物理量的其它数据。在某些实施例中，照明技术可包括视觉范围内的电磁辐射、紫外线或甚至更短波辐射(例如x射线)及可能甚至粒子束。
本发明的实施例提供用于增强计量精准度且借此提供对半导体计量的技术领域的改进的高效且经济的方法及机制。某些实施例提供用以在成像技术中估计导致不精准度的信号中的振幅不对称性及确定将所述不精准度降低到可能0nm的最优测量的方式。所揭示方法允许改进叠加测量的精准度。
提供通过识别其中(若干)对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的(若干)计量测量参数值而导出所述(若干)值的计量方法。如所揭示选择所述测量参数值明显降低测量不精准度。例如，可检测到波长值及/或焦点值以指示最小振幅不对称性及/或最小相位不对称性。在某些实施例中，提供最小振幅不对称性的波长值也提供对焦点的最小信号灵敏度。开发的度量可进一步用于指示跨晶片及批次的工艺稳健性。在一些实施例中，可通过振幅不对称性的离焦横向化(landscaping)及具有最小振幅不对称性的参数值的检测而增强成像精准度。
在某些实施例中，叠加成像技术包括使AIM(先进成像计量)目标(其包括周期性图案，例如两个或两个以上层中(例如，在先前层及当前层中)的光栅)成像及提取表示所述周期性图案间的未对准的(若干)叠加值(例如，以奈米为单位)。所述目标中的不对称性(例如，归因于可印刷性误差)引发叠加测量中的不精准度。(例如，在当前层或先前层中的)目标结构的每一者在测量时提供作为不同绕射阶之间的干扰的产物的信号，所述信号在等式1中表示，其中I+/-1表示在坐标x及对应角坐标±θ0处的信号S的+1/-1绕射阶的强度，P表示光栅结构的周期性(例如，图案节距)，A表示信号的振幅，
Figure BDA0002353009400000031
表示形貌相位(topographicphase)，且
Figure BDA0002353009400000032
及δa分别表示相位不对称性及振幅不对称性，其中Z(θ,λ,P)为未知函数且ΔF表示对焦点参数的相依性。
Figure BDA0002353009400000033
在目标光栅完美对称的情况下，信号可通过
Figure BDA0002353009400000034
表示，在所述信号中不具有任何振幅或相位不对称性且具有叠加测量的完整精准度。光栅结构中的任何轻微不对称性都会导致振幅及相位不对称性(δa及
Figure BDA0002353009400000035
)且因此导致不精准度。通常，振幅不对称性δa是不精准度的主要贡献者而相位不对称性
Figure BDA0002353009400000036
通常可忽略不计。本发明者注意到，δa是强波长相依的且对于任何层堆叠，在频谱内存在波长λ，针对所述波长λ，振幅不对称性被最小化且甚至被消除。本发明者指出等式1中的相位不对称性
Figure BDA0002353009400000037
与失焦ΔF之间的耦合，使得振幅不对称性δa的消除将导致焦点相依性ΔF的消除。因此，通过不同焦点位置测量叠加变化指示相位不对称性行为。本发明者进一步注意到，在其中振幅不对称性较小或为零(例如，δA＝0)的波长λ0中，不精准度(在λ0下)也较小或为零，且叠加随着焦点位置的变化不大(叠加变化为零或接近零)。在某些实施例中，通过焦点的叠加变化因此可用于评估信号的不对称性强度，且也可用于选择最精准测量配方(例如，所述配方的一或多个测量参数的值)。
图1是根据本发明的一些实施例的用于测量计量目标90的计量工具100的高阶示意框图。在模拟中或在实际测量期间，由计量工具100应用指示多个测量参数的值的(若干)测量配方以从(若干)计量目标90导出(若干)计量信号。计量工具100可包括使用模拟或实际测量来执行所揭示方法的计量模块。
图2是说明根据本发明的一些实施例的方法200的高阶示意流程图。方法阶段可参考上文所描述的计量工具或计量模块100来执行，所述计量工具或计量模块100可视需要经配置以实施方法200。方法200可至少部分由(例如)计量模块中的至少一个计算机处理器实施。某些实施例包括计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读存储媒体，所述计算机可读存储媒体具有与其一起体现且经配置以执行方法200的相关阶段的计算机可读程序。方法200可包括以下阶段(不考虑其顺序)。
方法200可包括通过识别其中对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的至少一个计量测量参数的值(阶段220)而导出所述值(阶段210)。例如，识别220可通过扫描所述至少一个测量参数的至少一个范围而执行(阶段230)，例如，在指定均匀及/或分离范围内扫描作为所述至少一个计量测量参数的测量波长及/或测量焦点位置(阶段232)。在某些实施例中，方法200可包括在模拟中扫描所述测量波长以确定作为第一参数值的波长，及在目标测量期间扫描所述测量焦点以确定作为第二参数值的焦点位置(阶段234)。可将方法200的各项实施例应用于成像计量及成像计量目标(阶段240)。
在某些实施例中，方法200可包括识别其中从成像目标测量的信号中的振幅不对称性经最小化的至少一个测量参数值(阶段220)，且配置计量工具及/或计量模块以按所述至少一个经识别值执行成像目标测量(阶段250)。识别220可参考作为至少一个测量参数的波长而执行，且方法200可进一步包括扫描指定波长范围以识别其中振幅不对称性经最小化的值(阶段230)。在某些实施例中，识别220可参考作为至少一个测量参数的波长及焦点位置而执行，其中方法200进一步包括扫描指定波长及焦点范围以识别其中对应光栅位置在经识别波长下提供最小振幅不对称性的焦点位置及波长(阶段232)。
某些实施例包括经配置以通过识别其中对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的至少一个计量测量参数的值而导出所述值的(若干)计量模块。所述识别可通过扫描所述至少一个测量参数的至少一个范围而执行。所述扫描可包括扫描作为所述至少一个计量测量参数的测量波长及/或测量焦点位置。在某些实施例中，扫描所述测量波长可在模拟中执行以确定作为第一参数值的波长，且扫描所述测量焦点是在目标测量期间执行以确定作为第二参数值的焦点位置。所揭示的计量模块及工具可应用于成像计量及成像计量目标，且作为(若干)对应计量系统的部分。在某些实施例中，度量(例如目标结构的离焦位置变化)可进一步用于指示晶片内或晶片或批次之间的工艺稳健性。
图3提供根据本发明的一些实施例的在光栅结构中存在经模拟的SWA(侧壁角)不对称性的情况下振幅不对称性δA/A及离焦光栅位置变化对现实堆叠的RCWA(严格耦合波分析)模拟中的测量波长的以经验建立的相依性的非限制性实例。如图3中所说明，发现离焦光栅位置与振幅不对称性相关，并且另外指示其中振幅不对称性最小且接近零(例如，振幅不对称性(及离焦光栅位置变化)在约495nm及约750nm几乎消失，从而导致叠加测量的高精准度)的波长值。可选择这些值作为后续测量的(若干)测量参数(例如，波长及/或对应焦点位置)。在某些实施例中，可选择具有更广泛最小值的值以相对于测量参数值的偏差提供具有更稳健高精准度的测量。
图4提供根据本发明的一些实施例的在光栅结构中存在经模拟的SWA不对称性的情况下振幅不对称性δA/A、相位不对称性
Figure BDA0002353009400000051
(如
Figure BDA0002353009400000052
)及TF3σ对现实堆叠的RCWA模拟中的测量波长的以经验建立的相依性的非限制性实例。
图4又说明存在其中振幅不对称性经最小化(例如，大约590nm及约740nm)的参数值且另外展示相位不对称性类似于振幅不对称性表现，且因此可估计为
Figure BDA0002353009400000053
有利的是，所揭示方法提供与信号振幅不对称性且因此与测量的不精准度高度相关的新度量，且实现对测量精准度的明显改进。在某些实施例中，本发明者已发现，每一光栅的光栅位置或叠加的离焦变化与振幅不对称性高度相关且因此与不精准度高度相关，且必然地，相关度量可用于选择最佳精准测量条件。因为这些度量随着不对称性的程度而按比例调整，所以它们可进一步用作晶片内或晶片或批次之间的工艺稳健性的指针。可在其中对不对称性的灵敏度较高以便映射存在于场、晶片及批次内的工艺变化的波长下执行实际计量测量。此外，提出其中最小化对振幅及相位不对称性的灵敏度的目标设计。
上文参考根据本发明的实施例的方法、设备(系统)及计算机程序产品的流程图说明及/或部分图式来描述本发明的方面。将理解，可通过计算机程序指令实施所述流程图说明及/或部分图式的每一部分以及所述流程图说明及/或部分图式中的若干部分的组合。可将这些计算机程序指令提供到通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由所述计算机或其它可编程数据处理设备的所述处理器执行的所述指令形成用于实施流程图及/或部分图式或其部分中所指定的功能/动作的方法。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读媒体中，所述计算机程序指令可引导计算机、其它可编码数据处理设备或其它装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读媒体中的指令产生制品，包含实施流程图和/或部分图式或其的部分中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令也可加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实施程序，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图和/或部分图式或其的部分中指定的功能/动作的程序。
前述流程图及图式说明根据本发明的各项实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能和操作。在这方面，流程图或部分图式中的各部分可表示模块、片段或代码的部分，其包括用于实施(若干)指定逻辑功能的一或多个可执行指令。也应注意，在一些替代实施方案中，部分中提及的功能可以不按照图中提及的顺序发生。举例来说，事实上，取决于所涉及的功能，依序展示的两个部分实质上可同时执行或所述部分有时可以相反顺序执行。也应注意，部分图式和/或流程图说明的各部分及部分图式和/或流程图说明中的部分的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合实施。
在上文的描述中，实施例是本发明的实例或实施方案。“一个实施例”、“实施例”、“某些实施例”或“一些实施例”的不同形态不一定全部是指相同实施例。虽然可在单个实施例的背景内容中描述本发明的各种特征，但所述特征也可单独或以任何适合组合提供。相反地，虽然为了清楚起见，本文中在单独实施例的背景内容中描述本发明，但本发明也可在单个实施例中实施。本发明的某些实施例可包含来自上文中揭示的不同实施例的特征，且某些实施例可并入来自上文中揭示的其它实施例的元件。不应将在特定实施例的背景内容中对本发明的元件的揭示视为将其用途单独限于特定实施例中。此外，应理解，本发明可以多种方式实行或实践且本发明可实施于除了上文中的描述中概述的实施例外的某些实施例中。
本发明不限于所述图式或对应描述。举例来说，流程不需要进行各个所说明的方块或状态或按照如所说明且描述的完全相同的顺序进行。本文中使用的技术及科学术语的意义是如由所属领域的技术人员普遍理解的那样，除非另外定义。虽然已针对有限数目个实施例描述本发明，但不应将这些理解为对本发明的范围的限制，而为一些优选实施例的例证。其它可能变化、修改及应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应由目前为止已描述的内容限制，而应由所附权利要求书及其的合法等效物限制。

Claims (15)

1.一种包括通过识别其中对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的至少一个计量测量参数的值而导出所述值的方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述识别是通过扫描所述至少一个测量参数的至少一个范围而执行的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述扫描包括扫描作为所述至少一个计量测量参数的测量波长及/或测量焦点位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中扫描所述测量波长是在模拟中执行以确定作为第一参数值的波长，且所述测量焦点的所述扫描是在目标测量期间执行以确定作为第二参数值的焦点位置。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其应用到成像计量及成像计量目标。
6.一种方法，其包括：
识别其中从成像目标测量的信号中的振幅不对称性经最小化的至少一个测量参数值，及
配置计量工具以按所述至少一个经识别值执行成像目标测量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述识别是参考作为所述至少一个测量参数的波长而执行的，所述方法进一步包括扫描指定波长范围以识别其中所述振幅不对称性经最小化的所述值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述识别是参考作为所述至少一个测量参数的波长及焦点位置而执行的，所述方法进一步包括扫描指定波长及焦点范围以识别其中对应光栅位置在所述经识别波长下提供所述最小振幅不对称性的焦点位置及波长。
9.一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读存储媒体，所述非暂时性计算机可读存储媒体具有与其一起体现的计算机可读程序，所述计算机可读程序经配置以执行根据权利要求1到8中任一权利要求的方法。
10.一种计量模块，其经配置以通过识别其中对应计量测量信号具有最小振幅不对称性的至少一个计量测量参数的值而导出所述值。
11.根据权利要求10所述的计量模块，其中所述识别是通过扫描所述至少一个测量参数的至少一个范围而执行的。
12.根据权利要求11所述的计量模块，其中所述扫描包括扫描作为所述至少一个计量测量参数的测量波长及/或测量焦点位置。
13.根据权利要求12所述的计量模块，其中扫描所述测量波长是在模拟中执行以确定作为第一参数值的波长，且所述测量焦点的所述扫描是在目标测量期间执行以确定作为第二参数值的焦点位置。
14.根据权利要求10至13中任一权利要求所述的计量模块，其应用到成像计量及成像计量目标。
15.一种计量系统，其包括根据权利要求10到13中任一权利要求所述的计量模块。
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