CN111801625A - 叠加及边缘放置错误的计量及控制 - Google Patents

叠加及边缘放置错误的计量及控制 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种叠加计量系统，其可包含：控制器，其通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差来产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整；基于特征在装置区域内的位置来产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整；基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者来确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量；及将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续曝光的曝光条件。

Description

叠加及边缘放置错误的计量及控制
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)规定主张在2018年3月5日申请的以安德烈V.舍格罗夫(Andrei V.Shchegrov)、弗兰克·拉斯克(Frank Laske)及纳达夫·古特曼(NadavGutman)为发明人的标题为半导体装置的叠加及边缘放置错误的计量及控制的系统及方法(SYSTEMS AND METHODS FOR METROLOGY AND CONTROL OF OVERLAY AND EDGE PLACEMENTERRORS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES)的序列号为62/638,900的美国临时申请案的权益，所述申请案的全文是以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及叠加计量，且更特定来说涉及用于使用光学计量工具确定装置相关的叠加计量。
背景技术
半导体制造通常需要在结构上制造多个层，其中一些或全部层包含经制造特征。叠加计量是样本的各个层上的结构的相对位置的测量，所述相对位置对经制造装置的性能是关键的且通常必须被控制在严格公差内。举例来说，叠加计量可测量不同样本层上的特征的相对位置作为制造工具的逐层对准的量度。通过另一实例，叠加计量可测量同一层上的特征的相对位置作为样本层上的多个曝光步骤的对准的量度。
并非全部装置特征布局都适于直接叠加测量。此外，叠加测量可损害或以其它方式影响装置特征的性能。因此，叠加测量通常在具有经设计用于敏感叠加测量的特征的专用叠加目标上而非直接在装置特征上执行。然而，叠加目标的样本上相对于装置特征的大小、定向、密度及/或位置差异可引入目标处的经测量叠加与装置特征的实际叠加之间的失配。因此，确保叠加目标上的装置相关叠加测量在叠加计量中仍是持续挑战。
此外，为实现装置相关叠加测量的努力通常必须与处理量需求相平衡。举例来说，具有装置级特征的叠加目标可提供装置相关叠加。然而，装置级特征通常可使用粒子束计量工具(例如但不限于可在生产环境中限制处理量的扫描电子显微镜(SEM))分辨。相比来说，光学叠加计量可提供更高处理量，但可需要比装置特征大得多的叠加目标特征且因此可更受错误影响。
因此，期望提供提供装置相关叠加准确度同时平衡处理量需求的叠加计量的系统及方法。
发明内容
揭示一种根据本发明的一或多个说明性实施例的叠加计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差而产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于特征在装置区域内的位置产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量。在另一说明性实施例中，所述控制器将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于所述装置相关叠加测量修改至少一个后续曝光的曝光条件。
揭示一种根据本发明的一或多个说明性实施例的叠加计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含光学计量工具，所述光学计量工具经配置以产生基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨特征的光学叠加测量。在另一说明性实施例中，所述系统包含粒子束计量工具，所述粒子束计量工具经配置以产生基于所述混合叠加目标的装置级特征的装置级叠加测量。在另一说明性实施例中，所述系统包含边缘放置计量工具，所述边缘放置计量工具经配置以测量特征在所述样本的装置区域内相对于所述混合叠加目标的位置。在另一说明性实施例中，所述系统包含通信耦合到所述光学计量工具及所述粒子束计量工具的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器基于通过所述光学计量工具接收的所述光学叠加测量与通过所述粒子束计量工具接收的所述装置级叠加测量之间的差产生对所述混合叠加目标的光学工具错误调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于通过所述边缘放置计量工具接收的特征在装置区域内的位置产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量。在另一说明性实施例中，所述控制器将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于所述装置相关叠加测量修改至少一个后续曝光的曝光条件。
揭示一种根据本发明的一或多个说明性实施例的叠加计量方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨元件测量所述混合叠加目标的光学叠加。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述混合叠加目标的装置级元件测量所述混合叠加目标的装置级叠加。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述光学叠加与所述装置级叠加之间的差确定对所述混合叠加目标的光学工具错误调整。在另一说明性实施例中，所述方法包含测量所述装置区域内的一或多个特征相对于所述混合叠加目标的目标到装置放置错误。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述目标到装置放置错误产生对所述装置区域的一或多个目标到装置调整。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述光学叠加、所述光学工具错误调整及所述目标到装置调整确定所述装置区域内的一或多个位置的装置相关叠加测量。在另一说明性实施例中，所述方法包含将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于所述装置相关叠加测量修改至少一个后续样本的曝光条件。
应理解，前述一般描述及下列详细描述都仅是示范性的及说明性的且未必要限制如主张的本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与概述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
通过参考附图可使所属领域的技术人员更好理解本发明的数种优势，在图式中：
图1A是根据本发明的一或多个实施例的叠加计量系统的概念图。
图1B是根据本发明的一或多个实施例的光学计量工具的概念图。
图1C是根据本发明的一或多个实施例的粒子束计量工具的概念图。
图1D是根据本发明的一或多个实施例的EPM工具的概念图。
图2是说明根据本发明的一或多个实施例的在用于装置相关光学叠加的方法中执行的步骤的流程图。
图3是根据本发明的一或多个实施例的具有使用装置级特征分段的光学可分辨特征的混合叠加目标的一系列图像。
图4是说明根据本发明的一或多个实施例的叠加目标的放置的晶片裸片的概念俯视图。
图5是根据本发明的一或多个实施例的装置特征及空间上分开的叠加目标上的叠加错误的概念轮廓图。
图6是说明根据本发明的一或多个实施例的用于产生目标到装置调整的子步骤的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考附图中说明的所揭示标的物。已关于特定实施例及其特定特征特别展示且描述本发明。本文阐述的实施例被视为说明性而非限制性的。所属领域的一般技术人员应容易明白，可在不脱离本发明的精神及范围的情况下进行形式及细节上的各种改变及修改。
本发明的实施例涉及用于通过使用装置相关校正调整光学叠加测量而产生装置相关叠加测量的系统及方法。举例来说，装置相关校正可补偿与叠加目标的经测量光学叠加与样本上的所关注装置特征的实际叠加之间的失配相关联的错误。
光学计量工具可提供适合于线内叠加控制的高处理量叠加测量。举例来说，基于成像的光学叠加可使多个样本层上的特征同时成像且基于所述特征之间的相对位移确定叠加。通过另一实例，基于散射测量的光学计量可使用基于模型方法来确定叠加，其中比较从样本散射及/或衍射的光与基于已知样本特征(例如但不限于重叠层中的光栅结构)的预期图案。适合于光学特性化的叠加目标的特征可另外经分段以提供单个视野内的多个测量点，此可凭借重复结构的基于低噪声的统计平均化促进高度精确的叠加测量。此外，光学计量工具可提供(但不要求提供)每位点约0.2到1秒的测量且因此可为生产线中的每样本及每批次测量频率提供很大的灵活性。
然而，光学计量工具的分辨率可要求远大于装置特征的叠加目标特征，此可引入经测量叠加与装置相关叠加之间的系统性错误。举例来说，装置相关叠加(OVLdevice)可为(但不要求)如下表示：
OVLdevice＝OVLtarget+(Optical Tool Error)target+ΔPPEtarget_to_device (1)
其中OVLtarget是在叠加目标处测量的光学叠加，(Optical Tool Error)target是与基于光学可分辨特征的光学测量与在目标位置处的装置相关叠加之间的偏差相关联的目标错误，且ΔPPEtarget_to_device是与空间上变化的制造变化相关联的目标到装置错误，所述空间上变化的制造变化与叠加目标与所关注装置特征之间的物理分离相关联。举例来说，ΔPPEtarget_to_device可表示叠加目标与样本上的不同层的所关注装置特征之间的图案放置错误(PPE)间的差。
本发明的额外实施例涉及使用多个计量工具测量具有光学可分辨特征及装置级特征的混合叠加目标的叠加。举例来说，光学计量工具可使用任何光学叠加技术(例如，基于图像的光学计量、基于散射测量的光学计量或类似者)基于光学可分辨特征测量叠加，且具有足以分辨装置级特征的分辨率的额外计量工具可基于装置级特征测量叠加。就此来说，方程式1的(Optical Tool Error)target可包含同一目标上的光学叠加测量与装置级叠加测量之间的差。
额外计量工具可包含适合于从装置级特征确定叠加的任何类型的计量工具。举例来说，额外计量工具可包含粒子束计量工具(例如但不限于扫描电子显微镜(SEM)计量工具(例如，临界尺寸SEM(CD-SEM)或类似者)或聚焦离子束(FIB)计量工具)。此外，粒子束计量工具可基于粒子束能量特性化不同层上的特征。举例来说，低能量粒子束可用于特性化顶层(例如，电流层)，而相对更高能量的粒子束可穿透更深入样本中以特性化先前制造的层上的特征。
本发明的额外实施例涉及测量导致场内的位置特定叠加差的目标到装置错误，其可(但不要求)与制造期间的场内变化相关联。场内变化可由曝光步骤期间光刻工具中的像差(例如但不限于由光刻工具中的热引起的透镜像差或扰动)引发。就此来说，方程式1的ΔPPEtarget_to_device可包含经测量的目标到装置错误。举例来说，混合叠加目标与裸片内的各种特征之间的图案放置距离可使用具有平移状态的边缘位置计量(EPM)工具(严格监测其位置)直接测量。就此来说，可使用EPM工具使混合叠加目标及裸片内的特征成像，且可基于平移载台的坐标确定图案放置距离。此外，EPM工具可基于任何类型的成像技术，例如但不限于光学或粒子束成像(例如，电子束、离子束或类似者)。使用边缘放置计量对结构的位置及尺寸的测量大体上描述于以下各者中：标题为“用于测量图案放置及图案大小的设备及方法及其计算机程序(APPARATUS AND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF PATTERNPLACEMENT AND SIZE OF PATTERN AND COMPUTER PROGRAM THEREFOR)”且在2018年1月4日发表的第WO 2018/004511号国际公开案；及标题为“用于校正光学错误的位置测量的方法及用于确定掩模写入器错误的方法(METHOD FOR CORRECTING POSITION MEASUREMENTSFOR OPTICAL ERRORS AND METHOD FOR DETERMINING MASK WRITER ERRORS)”且于2017年7月11日发布的第9,704,238号美国专利，所述专利两者的全文以引用的方式并入本文中。
本发明的额外实施例涉及基于对光学计量测量的装置相关调整产生装置相关叠加测量。本发明的进一步实施例涉及基于装置相关叠加测量产生装置相关叠加可校正值。接着，叠加可校正值可作为反馈及/或前馈数据提供到制造工具(例如，光刻工具)。举例来说，在样本上测量的与当前工艺步骤相关联的叠加测量可用于补偿漂移且针对相同或后续批次中的后续样本上的工艺步骤将叠加维持在选定公差内。通过另一实例，可前馈与当前工艺步骤相关联的叠加测量以调整后续工艺步骤以补偿任何经测量叠加错误。
本文中认识到，可产生叠加可校正值的频率(在给定样本及/或给定批次上)可取决于叠加计量工具的精确度及处理量之间的权衡。举例来说，测量每一样本或每一批次的光学工具错误或目标到装置错误可为不实际或非预期的。在一些实施例中，不如光学叠加测量那样频繁地执行对光学叠加测量的装置相关调整。就此来说，线内叠加测量可使用光学计量工具按预期频率对混合叠加目标执行且可基于先前基于光学工具错误及/或目标到装置错误测量的装置相关调整进行调整。
本发明的额外实施例涉及经产生作为显影后检验(ADI)步骤的叠加测量。在此方面，光学计量工具可在时间上接近显影步骤的制造期间直接在样本上捕获叠加数据而不损坏样本。此外，在此阶段识别潜在问题可促进当前或未来批次中的样本的重加工以在费时且不可逆的蚀刻步骤之前校正所述问题。
现在大体上参考图1到1D，描述提供装置相关光学叠加测量的叠加计量系统。
图1A是根据本发明的一或多个实施例的叠加计量系统100的概念图。在一个实施例中，叠加计量系统100包含光学计量工具102，所述光学计量工具102适合于产生基于光学可分辨特征的叠加测量。在另一实施例中，叠加计量系统100包含粒子束计量工具104，所述粒子束计量工具104适合于产生基于叠加目标的装置特征及/或装置级特征的叠加测量。在另一实施例中，叠加计量系统100包含边缘放置计量(EPM)工具106，所述边缘放置计量(EPM)工具106适合于确定一或多个层中的图案放置位置(例如，特征配准位置)。
因此，光学计量工具102可提供一或多个叠加目标的光学叠加测量，且粒子束计量工具104及EPM工具106的任何组合可提供适合于对光学叠加测量的装置相关调整的测量。此外，如本文先前描述，叠加计量系统100可在生产线中以任何选定频率利用任何组件(例如，光学计量工具102、粒子束计量工具104或EPM工具106)以平衡叠加精确度及处理量需求。举例来说，光学计量工具102可用于线内叠加监测，而粒子束计量工具104及/或EPM工具106则可选择性地以较低频率用于确定对由光学计量工具102提供的光学叠加测量的装置相关调整。
在另一实施例中，叠加计量系统100包含控制器108。在另一实施例中，控制器108包含经配置以执行维持于存储器媒体112上的程序指令的一或多个处理器110。就此来说，控制器108的一或多个处理器110可执行贯穿本发明描述的各种工艺步骤中的任一者。举例来说，控制器108可从光学计量工具102、粒子束计量工具104或EPM工具106中的任一者接收数据，且可进一步产生装置相关叠加数据。通过另一实例，控制器108可基于来自光学计量工具102、粒子束计量工具104或EPM工具106中的任一者的数据来产生装置相关叠加可校正值。
此外，控制器108可经通信耦合到一或多个外部制造工具(例如但不限于光刻工具)。就此来说，控制器108可作为适合于控制外部制造工具的输入以将叠加维持在选定叠加公差内的先进工艺控制器(APC)操作。
控制器108的一或多个处理器110可包含所属领域中已知的任何处理元件。在此意义上，一或多个处理器110可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器型装置。在一个实施例中，一或多个处理器110可包括：桌上型计算机、主计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器，或经配置以执行经配置以如贯穿本发明描述那样操作叠加计量系统100的程序的任何其它计算机系统(例如，网络计算机)。进一步应认识到，术语“处理器”可广泛地被定义为涵盖具有执行来自非暂时性存储器媒体112的程序指令的一或多个处理元件的任何装置。此外，可通过单个控制器108或替代地多个控制器实行贯穿本发明描述的步骤。另外，控制器108可包含经容置于共同外壳中或多个外壳内的一或多个控制器。以此方式，任何控制器或控制器组合可被单独地封装为适合于集成到叠加计量系统100中的模块。
存储器媒体112可包含适合于存储可由相关联的一或多个处理器110执行的程序指令的所属领域中已知的任何存储媒体。举例来说，存储器媒体112可包含非暂时性存储器媒体。通过另一实例，存储器媒体112可包含但不限于只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态硬盘机及类似者。进一步应注意，存储器媒体112可与一或多个处理器110一起容置于共享控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体112可相对于一或多个处理器110及控制器108的物理位置远程定位。例如，控制器108的一或多个处理器110可存取可通过网络(例如，因特网、内部网络及类似者)存取的远程存储器(例如，服务器)。因此，上文描述不应被解释为限制本发明，而是仅为说明。
应理解，图1A中说明的叠加计量系统100连同相关联描述仅出于说明性目的提供，且不应被解释为限制性的。举例来说，叠加计量系统100可包含图1A中说明的元件的任何组合。在一个例子中，叠加计量系统100可包含光学计量工具102、粒子束计量工具104及控制器108。在另一例子中，叠加计量系统100可包含光学计量工具102、EPM工具106及控制器108。此外，叠加计量系统100的任何组件可经定位为彼此靠近或可彼此远程地定位。在一些实施例中，叠加计量系统100的多个组件可集成于单个物理装置中。举例来说，EPM工具106可(但不要求)集成于光学计量工具102或粒子束计量工具104中。
图1B是根据本发明的一或多个实施例的光学计量工具102的概念图。光学计量工具102可包含适合于产生与样本的两个或更多个层相关联的叠加数据的所属领域中已知的任何类型的光学叠加计量工具(例如但不限于基于图像的光学计量工具或基于散射测量的光学计量工具)。
在一个实施例中，光学计量工具102包含光学照明源114以产生光学照明束116。光学照明束116可包含一或多个选定波长的光，包含但不限于紫外(UV)光、可见光或红外(IR)光。
光学照明源114可为适合于产生光学照明束116的所属领域中已知的任何类型的照明源。
光学照明源114可包含适合于提供光学照明束116的任何类型的照明源。在一个实施例中，光学照明源114是激光源。举例来说，光学照明源114可包含但不限于一或多个窄带激光源、宽带激光源、超连续激光源、白光激光源或类似者。在此方面，光学照明源114可提供具有高相干性(例如，高空间相干性及/或时间相干性)的光学照明束116。在另一实施例中，光学照明源114包含激光维持等离子体(LSP)源。举例来说，光学照明源114可包含但不限于LSP灯、LSP灯泡或适合于容纳一或多种元素的LSP腔室，所述一或多种元素在由激光源激发到等离子体状态中时可发射宽带照明。在另一实施例中，光学照明源114包含灯源。举例来说，光学照明源114可包含但不限于弧光灯、放电灯、无电极灯或类似者。在此方面，光学照明源114可提供具有低相干性(例如，低空间相干性及/或时间相干性)的光学照明束116。
在另一实施例中，光学照明源114经由照明路径120将光学照明束116引导到样本118。照明路径120可包含适合于修改及/或调节光学照明束116的一或多个照明路径透镜122或额外光学组件124。举例来说，一或多个光学组件124可包含但不限于一或多个偏光器、一或多个滤光片、一或多个光束分离器、一或多个漫射体、一或多个均质器、一或多个变迹器或一或多个光束整形器。照明路径120可进一步包含经配置以将光学照明束116引导到样本118的物镜126。
在另一实施例中，样本118安置于样本载台128上。样本载台128可包含适合于定位及/或扫描光学计量工具102内的样本118的任何装置。举例来说，样本载台128可包含线性平移载台、旋转载台、倾斜(tip/tilt)载台或类似者的任何组合。
在另一实施例中，光学计量工具102包含经配置以通过收集路径132捕获从样本118放射的光的检测器130。收集路径132可包含但不限于用于收集来自样本118的光的一或多个收集路径透镜134。举例来说，检测器130可经由一或多个收集路径透镜134接收从样本118反射或散射(例如，经由镜面反射、漫反射及类似者)的光。通过另一实例，检测器130可接收通过样本118产生的光(例如，与光学照明束116的吸收相关联的发光或类似者)。通过另一实例，检测器130可接收来自样本118的一或多个衍射级的光(例如，0级衍射、±1级衍射、±2级衍射及类似者)。
检测器130可包含适合于测量从样本118接收的照明的所属领域中已知的任何类型的检测器。举例来说，检测器130可包含(但不限于)CCD检测器、TDI检测器、光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)或类似者。在另一实施例中，检测器130可包含适合于识别从样本118放射的光的波长的光谱检测器。
收集路径132可进一步包含用于引导及/或修改从样本118收集的照明的任何数目个光学元件(包含但不限于一或多个收集路径透镜134、一或多个滤光片、一或多个偏光器或一或多个光束挡块)。
在一个实施例中，检测器130定位成近似法向于样本118的表面。在另一实施例中，光学计量工具102包含光束分离器136，所述光束分离器136经定向使得物镜126可同时引导光学照明束116到样本118且收集从样本118放射的光。此外，照明路径120及收集路径132可共享一或多个额外元件(例如，物镜126、孔隙、滤光片或类似者)。
光学计量工具102可基于所属领域中已知的任何技术测量叠加，例如但不限于基于成像的技术或基于散射测量的技术。举例来说，在成像模式中操作的光学计量工具102可照明样本118的一部分且在检测器130上捕获样本118的经照明部分的图像。经捕获图像可为所属领域中已知的任何类型的图像，例如但不限于亮场图像、暗场图像、相位对比图像(phase-contrast image)或类似者。此外，经捕获图像可拼接在一起(例如，通过光学计量工具102，通过控制器108或类似者)以形成样本118的复合图像。通过另一实例，光学计量工具102可扫描经聚焦光学照明束116遍及样本118且在一或多个检测器130上以一或多个测量角捕获从样本118放射的光及/或粒子以逐像素地产生图像。可通过修改束路径(例如，使用振镜(galvo mirror)、压电镜或类似者)及/或通过使样本118平移通过聚焦束的聚焦体积而扫描聚焦光学照明束116遍及样本118。因此，可基于定位在两个或更多个样本层上的特征的相对位置确定与两个或更多个样本层相关联的叠加。
通过另一实例，光学计量工具102可通过基于响应于光学照明束116的从样本118散射及/或衍射的光的图案确定叠加而作为基于散射测量的计量工具操作。举例来说，光学计量工具102可(例如使用检测器130)捕获包含从样本放射的光的有角度散布的(例如，叠加目标的不同区的)一或多个光瞳平面图像。因此，可基于从具有各层的已知大小及散布的叠加目标特征的经模型化散射及/或衍射从光瞳平面图像确定两个或更多个样本层之间的叠加。
此外，光学计量工具102可通过使光学照明束116传播通过当前层以与一或多个先前制造的层上的特征相互作用，使得通过检测器130接收的信号(例如，样本118的图像、光瞳平面的图像或类似者)指示至少两个层之间的叠加而在任何制造步骤测量叠加。举例来说，光学计量工具102可在当前层曝光之后测量先前制造层与当前层之间的叠加作为显影后检验(ADI)步骤。就此来说，当前层及任何先前层的叠加测量可基于曝光特征相对于未曝光特征的折射率的差产生。通过另一实例，光学计量工具102可在显影图案已经蚀刻于当前层中作为浮雕结构之后测量先前制造层与当前层之间的叠加作为蚀刻后检验(AEI)步骤。
图1C是根据本发明的一或多个实施例的粒子束计量工具104的概念图。粒子束计量工具104可包含适合于分辨装置特征或装置级特征的任何类型的计量工具，例如但不限于电子束计量工具(例如，SEM、CD-SEM或类似者)或离子束计量工具(例如，聚焦离子束(FIB)计量工具)。
在一个实施例中，粒子束计量工具104包含粒子源138(例如，电子束源、离子束源或类似者)以产生粒子束140(例如，电子束、粒子束或类似者)。粒子源138可包含适合于产生粒子束140的所属领域中已知的任何粒子源。举例来说，粒子源138可包含(但不限于)电子枪或离子枪。在另一实施例中，粒子源138经配置以提供具有可调谐能量的粒子束140。举例来说，包含电子源的粒子源138可(但不限于)提供在0.1kV到30kV的范围中的加速电压。如另一实例，包含离子源的粒子源138可(但不要求)提供具有在1到50keV的范围中的能量的离子束。
在另一实施例中，粒子束计量工具104包含一或多个粒子聚焦元件142。举例来说，一或多个粒子聚焦元件142可包含(但不限于)形成复合系统的单个粒子聚焦元件或一或多个粒子聚焦元件。在另一实施例中，一或多个粒子聚焦元件142包含经配置以将粒子束140引导到定位在样本载台146上的样本118的粒子物镜144。此外，一或多个粒子源138可包含所属领域中已知的任何类型的电子透镜(包含但不限于静电、磁性、单电位或双电位透镜)。
在另一实施例中，粒子束计量工具104包含至少一个粒子检测器148以使从样本118放射的粒子成像或以其它方式检测从样本118放射的粒子。在一个实施例中，粒子检测器148包含电子收集器(例如，二次电子收集器、反向散射电子检测器或类似者)。在另一实施例中，粒子检测器148包含用于检测来自样本表面的电子及/或光子的光子检测器(例如，光检测器、x射线检测器、经耦合到光电倍增管(PMT)检测器的闪烁元件或类似者)。
应理解，如图1C中描绘的粒子束计量工具104的描述及以上相关描述仅出于说明性的目的而提供且不应被解释为限制性的。举例来说，粒子束计量工具104可包含适合于同时讯问样本118的多光束及/或多柱系统。在进一步实施例中，粒子束计量工具104可包含经配置以将一或多个电压施加到样本118的一或多个位置的一或多个组件(例如，一或多个电极)。在此方面，粒子束计量工具104可产生电压对比成像数据。
此外，粒子束计量工具104可在任何制造步骤测量叠加。举例来说，粒子束计量工具104可在当前层曝光及/或显影之后测量先前制造层与当前层之间的叠加作为显影后检验(ADI)步骤。通过另一实例，光学计量工具102可在显影图案已经蚀刻于当前层中作为浮雕结构之后测量先前制造层与当前层之间的叠加作为蚀刻后检验(AEI)步骤。
本文中应认识到，粒子束140在样本118中的穿透深度可取决于粒子能量，使得较高能量束通常更深地穿透到样本118中。在一个实施例中，粒子束计量工具104基于粒子束140到样本118中的穿透深度利用不同粒子能量来询问装置的不同层。举例来说，粒子束计量工具104可利用相对低能量的电子束(例如，约1keV或更低)且可利用更高能量束(例如，约10keV或更高)来特性化先前制造的层。本文中应认识到，依据粒子能量而变化的穿透深度可针对不同材料变化，使得针对特定层的粒子能量的选择可针对不同材料而变化。
图1D是根据本发明的一或多个实施例的EPM工具106的概念图。EPM工具106可包含适合于测量样本118的两个或两个上特征上的图案放置距离的所属领域中已知的任何类型的计量工具。使用边缘放置计量对结构的位置及尺寸的测量大体上描述于以下各者中：标题为“用于测量图案放置及图案大小的设备及方法及其计算机程序”且在2018年1月4日发表的第WO 2018/004511号国际公开案；及标题为“用于校正光学错误的位置测量的方法及用于确定掩模写入器错误的方法”且在2017年7月11日发布的第9,704,238号美国专利中，其两者的全文以引用的方式并入本文中。
在一个实施例中，EPM工具106包含EPM成像系统150及经精确监测的样本载台152。就此来说，EPM工具106可使两个特征成像(例如，如本文先前描述的混合叠加目标及裸片内的一或多个特征)且基于样本载台152的坐标确定两个特征之间的图案放置距离。
此外，EPM工具106的EPM成像系统150可包含所属领域中已知的任何类型的成像系统。举例来说，EPM成像系统150可包含光学成像系统。在一个例子中，EPM成像系统150可包含但不要求包含来自科磊公司(KLA-Tencor)的IPRO系列计量工具。通过另一实例，EPM成像系统150可包含粒子束成像系统，例如但不限于来自科磊公司的基于SEM的电气过程监测(EPM)计量工具。此外，EPM工具106可(但不要求)集成于图1B中说明的光学计量工具102及/或图1C中说明的粒子束计量工具104内。通过另一实例，EPM工具106可包含功能上等效于图1B或1C中说明的组件而并不集成于光学计量工具102或粒子束计量工具104内的一或多个组件。
在一个实施例中，EPM成像系统150包含照明源154以产生照明束156。照明源154可为适合于产生照明束156的所属领域中已知的任何类型的照明源，例如但不限于用于产生光束的光学照明源或用于产生粒子束(例如，电子束、离子束或类似者)的粒子照明源。
在另一实施例中，EPM成像系统150包含聚焦元件158以将照明束156引导到安装于样本载台152上的样本118。在另一实施例中，EPM成像系统150包含检测器160以使从样本118放射的辐射(例如，电磁辐射、粒子或类似者)成像或以其它方式检测从样本118放射的辐射(例如，电磁辐射、粒子或类似者)。检测器160可包含任何类型的检测器，例如但不限于光学检测器(例如，光检测器、x射线检测器、经耦合到光电倍增管(PMT)检测器的闪烁元件或类似者)或电子收集器(例如，二次电子收集器、反向散射电子检测器或类似者)。此外，检测器160可经定向以直接捕获从样本118放射的辐射或可检测通过一或多个额外元件捕获的辐射。在一个例子中，如在图1D中说明，EPM工具106可包含光束分离器162来将通过聚焦元件158收集的辐射的至少一部分引导到检测器160。
样本载台152可包含适合于在选定公差(例如，精确度公差、可重复性公差或类似者)内沿着两个或更多个运动轴定位样本118的任何类型的平移载台。举例来说，样本载台152可包含任何类型的轴承技术，例如但不限于空气轴承载台或滚子轴承载台。此外，样本载台152可包含任何类型的致动系统，例如但不限于直接驱动致动器或滚珠螺杆致动器。
在另一实施例中，EPM成像系统150包含载台跟踪装置164以沿着一或多个轴精确跟踪样本载台152的位置。情况可为如此，但未必如此：可使用高于用于控制样本载台152的位置的控制系统的准确度及/或精确度确定样本载台152的实际位置。因此，EPM工具106可确定样本118上的一或多个特征的位置(例如，相对于至少部分基于通过载台跟踪装置164产生的实际载台位置的视野。
载台跟踪装置164可为适合于监测沿着一或多个轴的样本载台152的位置及/或其它跟踪数据(例如，速度、加速度或类似者)的所属领域中已知的任何类型的载台跟踪装置。在一个实施例中，载台跟踪装置164包含一或多个干涉仪(例如，基于激光的干涉仪或类似者)。
在另一实施例中，样本载台152安装于适合于提供稳定安装表面的测量台166上。举例来说，测量台166可包含提供用于安装样本载台152的精确及稳定平面的固体表面(例如，花岗岩或类似者)。通过另一实例，测量台166可安装于振动隔离系统168上以抑制可降低载台跟踪测量的准确度及/或精确度的机械振动。
图2是说明根据本发明的一或多个实施例的在用于装置相关光学叠加的方法200中执行的步骤的流程图。申请人提及，本文中先前在叠加计量系统100的上下文中描述的实施例及实现技术应被解释为扩展到方法200。然而，进一步应注意，方法200不限于叠加计量系统100的架构。
在一个实施例中，方法200包含基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨特征来测量所述混合叠加目标的光学叠加的步骤202。举例来说，可使用光学叠加计量工具(例如但不限于光学计量工具102)来执行步骤202。在另一实施例中，方法200包含基于混合叠加目标的装置级特征来测量混合叠加目标的装置级叠加的步骤204。举例来说，可使用高分辨率计量工具(例如但不限于粒子束计量工具104)来执行步骤204。在另一实施例中，方法200包含基于光学叠加与装置级叠加之间的差来确定对混合叠加目标的光学工具错误调整的步骤206。举例来说，可使用光学叠加计量工具(例如但不限于控制器108)来执行步骤202。
为了本发明的目的，术语“光学可分辨”指示特征的至少一部分可使用选定光学计量工具(例如，光学计量工具102)在选定公差内分辨。此外，“装置级”特征可包含类似于待并入经制造装置中的装置特征的一或多个特性(例如，线宽、特征之间的间隔距离或类似者)。本文应认识到，特定装置特征可在选定光学计量工具中至少部分分辨，但可进一步含有低于选定光学计量工具的分辨率的特性。应理解，术语“光学可分辨”特征及“装置级”特征是说明性的，且不期望限制样本上的任何图案化特征的大小、定向或分布。
本文中进一步认识到，基于叠加目标的光学可分辨特征的光学叠加测量可展现与光学可分辨特征相对于所关注装置特征的大小、定向及/或密度之间的差相关联的光学工具错误。因此，叠加目标的光学叠加测量可展现相对于所关注装置特征的实际叠加的系统性错误。
在方法200的步骤202到206中，可使用包含光学可分辨特征及装置级特征两者的混合叠加目标特性化光学工具错误。因此，步骤202可包含使用光学可分辨特征来测量混合叠加目标的叠加，且步骤204可包含使用装置级特征来测量同一混合叠加目标的叠加。接着，光学叠加与装置级叠加之间的差的量值及方向可用于校正任何当前或未来测量中的系统性光学工具错误。
举例来说，一旦确定步骤206的光学工具错误调整，便可通过测量混合叠加目标的光学叠加且使用已知光学工具错误调整调整光学叠加而有效产生装置相关叠加。就此来说，叠加计量系统(例如，叠加计量系统100或类似者)可产生装置相关叠加测量，同时利用光学叠加计量的益处(例如但不限于从重复特征的使用导出的高处理量能力及低噪声测量)。
混合叠加目标的光学可分辨特征及装置级特征可具有适合于提供同一方向或若干方向上的光学及装置级叠加两者的混合叠加目标中的任何定向或分布。在一个实施例中，光学可分辨特征及装置级特征物理分离。举例来说，具有嵌入式装置级特征的光学计量目标大体上描述在2015年7月28日发布的标题为“具有嵌入式SEM结构重叠目标的OVL的装置相关计量(DCM)(DEVICE CORRELATED METROLOGY(DCM)FOR OVL WITH EMBEDDED SEMSTRUCTURE OVERLAY TARGETS)”的第9,093,458号美国专利案，所述专利案的全文以引用的方式并入本文中。在另一实施例中，混合叠加目标的至少一些光学分辨特征按装置级节距分段。就此来说，可在同一物理位置中执行光学叠加测量及装置级叠加测量，此可提供叠加工具错误的增大的准确度。举例来说，具有光学可分辨特征及装置级特征的经分段目标大体上描述于标题为“工艺兼容分段目标及设计方法(Process Compatible SegmentedTargets and Design Methods)”且在2014年10月16日发表的第US 2014/0307256号美国专利公开案中，所述公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。
图3是根据本发明的一或多个实施例的具有使用装置级特征分段的光学可分辨特征的混合叠加目标的一系列图像。光学图像302说明适合于测量两个样本层之间的叠加的先进成像计量(AIM)叠加目标304。举例来说，目标304包含四个象限306a到306d，其各自具有样本的第一层中的第一层特征308及样本的第二层中的第二层特征310，使得第一层特征308与第二层特征310之间的相对位置指示第一层与第二层之间的叠加。此外，象限的两者(例如，象限306a、306c)可提供沿着第一方向的叠加且象限的两者(例如，象限306b、306d)可提供沿着第二方向的叠加。
在一个实施例中，光学图像302的特征(例如，第一层特征308及/或第二层特征310)经分段以包含光学可分辨元件及装置级元件两者。举例来说，如在光学图像302中说明，第一层特征308可经分段以包含具有光学可分辨宽度314的第一层光学可分辨区段312，其按光学可分辨节距316分布。类似地，第二层特征310可经分段以包含具有光学可分辨宽度314及光学可分辨节距316的第二层光学可分辨区段318。
此外，光学图像302的至少一些特征(例如，第一层光学可分辨区段312及/或第二层光学可分辨区段318)可经进一步分段以包含装置级特征。装置级图像320说明按更高放大率展示的目标304的一部分322。举例来说，第一层光学可分辨区段312可在选定公差内使用具有无法使用选定光学计量工具(例如，光学计量工具102)分辨的子分辨率宽度326及/或子分辨率节距328的装置级特征324分段。类似地，第二层光学可分辨区段318可使用具有子分辨率节距328及子分辨率宽度326的装置级特征330分段。
因此，第一层与第二层之间的光学叠加可基于第一层光学可分辨区段312及第二层光学可分辨区段318的相对位置(例如，使用光学计量工具102)产生，而装置级叠加可基于第一层装置级特征324及第二层装置级特征330的相对位置(例如，使用粒子束计量工具104)产生。接着，可基于光学叠加与装置级叠加之间的差确定光学工具错误(例如，方程式1的(Optical Tool Error)target)。
应理解，图3中说明的基于图像的目标304连同以上相关描述仅出于说明性目的而提供，且不应被解释为限制性的。举例来说，适合于光学叠加测量的叠加目标可具有样本118的任何层上的光学可分辨特征的任何分布。通过另一实例，叠加目标可经配置用于使用不基于图像的叠加技术(例如但不限于基于散射测量的技术)的叠加测量。就此来说，光学计量工具102可捕获与光学照明束116与多个所关注样本层上的叠加目标特征的同时相互作用相关联的衍射级且可使用经捕获信号的基于模型分析确定叠加。
通过另一实例，目标(例如但不限于目标304)可包含周期性结构(例如，一或多个方向上的周期性分布特征)。本文中应认识到，在一或多个层中具有周期性特征的目标可提供多个测量位置。举例来说，可相对于周期性结构中的任一者测量叠加。就此来说，在一或多个层中具有周期性元件的目标可因此增强叠加测量(例如，装置级特征的光学叠加测量或基于粒子的叠加测量)的准确度及/或处理量。例如，按与叠加测量相关联的给定照明剂量(例如，样本上的每面积沉积能量)，基于多个测量位置的周期性特征的叠加测量可具有高于基于单个测量位置(例如，单个特征)的叠加测量的准确度。在另一例子中，相较于基于单个测量位置的叠加测量，在基于多个测量位置时可使用更低照明剂量获得给定叠加测量准确度。本文进一步应认识到，降低执行叠加测量所需的照明剂量可减轻样本118的损害及/或增加测量处理量。
在另一实施例中，方法200包含测量装置区域内的一或多个特征相对于混合叠加目标的目标到装置放置错误的步骤208。在另一实施例中，方法200包含基于目标到装置放置错误产生对装置区域的一或多个目标到装置调整的步骤210。
本文中应认识到，叠加错误可在几乎每一制造阶段引入，且可在空间上跨样本变化或在时间上在生产运行中从一个样本到下一样本或从一个样本批次到下一样本批次变化。举例来说，光刻工具(例如，步进器、扫描仪或类似者)可通常具有小于整个样本的视野且因此可将样本划分为可单独曝光的一系列(例如，网格)的曝光场。与在一或多个曝光场的曝光步骤期间主光罩与样本的失配相关联的网格错误可促成空间上跨样本变化的叠加错误。另外，曝光期间光刻工具中的像差(例如，透镜像差、与热相关联的乱流或类似者)可导致单个曝光场内的空间上变化的图案放置错误。通过另一实例，叠加错误可包含与基于曝光图案的样本上的三维结构的制造相关联的工艺错误。工艺错误可包含但不限于光刻期间的曝光图案的失真、蚀刻引发的错误、抛光错误或与样本中的变化相关联的错误。因此，叠加目标处测量的叠加可经受基于叠加目标与装置特征之间的位移的空间上变化的目标到装置错误。
叠加目标可大体上放置在样本上的任何位置处。然而，目标中的特征的大小、定向及/或密度可影响目标放置。举例来说，具有光学可分辨特征的叠加目标通常放置于样本的裸片之间的划线道中以便针对装置特征保留裸片内的空间及/或因为光学可分辨特征无法遵守工艺设计规则。通过另一实例，具有遵守工艺设计规则的特征的叠加目标可通常放置于样本裸片内靠近所关注装置特征处或在划线道内。
图4是说明根据本发明的一或多个实施例的叠加目标的放置的晶片裸片的概念俯视图。样本118可包含通过划线道404围绕的至少一个装置区域(例如，裸片402)。此外，裸片402可包含与待制造的装置相关联的装置特征且划线道404可提供裸片402之间的缓冲区。在一个实施例中，包含光学可分辨特征及装置级特征两者的至少一个混合叠加目标406经定位于划线道404内。因此，混合叠加目标406可经设计以提供敏感叠加测量，且目标的大小可不减小样本118上可用于装置特征的空间。举例来说，混合叠加目标406可包含(但不要求包含)经分段以包含装置级特征(例如图3A中说明的混合叠加目标304)的光学可分辨特征。在另一实施例中，包含装置级特征的一或多个装置级叠加目标408可经定位于裸片402内的选定位置处(例如，作为插入(drop-in)目标)。举例来说，混合叠加目标406可经设计以遵守装置设计规则，相对较小且可包含(但不要求包含)具有装置级特性(例如图3B中说明的特性)的特征。
图5是根据本发明的一或多个实施例的装置特征502及空间上分开的叠加目标504上的叠加错误的概念轮廓图。
在一个实施例中，叠加目标504的第一层506与第二层508之间的目标到装置叠加错误至少部分基于针对每一层的叠加目标与装置特征之间的图案放置距离之间的差(例如，方程式1的ΔPPEtarget_to_device)。举例来说，第一层目标特征504a与装置特征502a之间的第一层图案放置距离510可依据跨曝光场的装置特征502a的位置而变化。类似地，第二层目标特征504b与装置特征502b之间的第二层图案放置距离512可依据跨曝光场的装置特征502b的位置而变化。此外，第一层图案放置距离510及第二层图案放置距离512可在任何给定位置处彼此不同，从而引起位置相依目标到装置叠加错误。因此，步骤210可包含基于在裸片402内的各种位置处测量的第一层图案放置距离510与第二层图案放置距离512之间的差(例如，方程式1的ΔPPEtarget_to_device)产生目标到装置调整。应理解，虽然图5说明沿着单个方向的叠加测量，但可沿着多个方向测量位移。
在一个实施例中，使用EPM工具(例如但不限于叠加计量系统100的EPM工具106)针对各层直接测量图案放置距离。图6是说明根据本发明的一或多个实施例的用于产生目标到装置调整的子步骤的流程图。在一个实施例中，步骤210包含在第一层506的曝光及蚀刻之后测量裸片402内的一或多个装置级特征(例如，装置级叠加目标、所关注装置特征或类似者)的第一层图案放置距离510作为AEI步骤的子步骤602。在另一实施例中，步骤210包含在第二层508的曝光之后测量装置级特征处的叠加作为ADI步骤的子步骤604。举例来说，子步骤604可提供经测量层的图案放置距离测量之间的校准。在另一实施例中，步骤210包含在第二层508的曝光之后测量一或多个装置级特征的第二层图案放置距离512作为ADI步骤的子步骤606。因此，可基于第一层图案放置距离510及第二层图案放置距离512之间的差确定目标到装置调整。
如本文之前描述，EPM可基于光学成像或粒子束成像操作。举例来说，在基于粒子束成像的EPM工具的情况中，子步骤602的第一层图案放置距离510可使用低能量粒子束测量，装置级特征的叠加可针对第二层508中的特征使用低能量粒子束测量且针对第一层506中的特征使用高能量粒子束测量，且第二层图案放置距离512可使用低能量粒子束测量。
在另一实施例中，目标到装置调整至少部分基于混合叠加目标及裸片402中的装置级叠加目标上测量的装置级叠加之间的差。举例来说，再次参考图4，基于划线道404中定位的混合叠加目标406处测量的叠加与裸片402中的一或多个装置级叠加目标408处测量的叠加之间的差产生目标到装置调整。就此来说，在跨样本118的多个位置处测量的装置级叠加之间的变化可提供可通过对应目标到装置调整校正的场内变化的映射。此外，可使用叠加计量工具(例如，粒子束计量工具104)在不需要具有高精度载台(例如，样本载台152)的EPM的情况下产生基于跨样本的叠加变化的此类目标到装置调整。
再次参考图2，在另一实施例中，方法200包含确定装置区域内的一或多个位置的装置相关叠加测量的步骤212。在一个实施例中，装置相关叠加测量基于步骤202的光学叠加、步骤206的光学工具错误调整及步骤210的目标到装置调整产生。
举例来说，再次参考图4及5，在裸片402内的特定位置处的装置相关叠加(例如，方程式1的OVLdevice)的特征可为来自标称位置的第一层装置特征502a与第二层装置特征502b之间的相对位移。此装置相关叠加测量可基于混合叠加目标406的经调整测量间接确定(例如，见方程式1)。例如，可基于叠加目标504的光学可分辨特征(图5中未展示)确定目标上光学叠加测量(OVLtarget)。可基于光学叠加与装置级目标特征(例如，目标特征504)的目标上叠加之间的差确定光学工具错误((Optical Tool Error)target)。此外，可通过在多个位置处的第一层图案放置距离510及第二层图案放置距离512的直接测量及/或通过测量装置级叠加目标408处的叠加变化而确定目标到装置错误(ΔPPEtarget_to_device)。
在另一实施例中，装置相关叠加测量表达为混合叠加目标的光学叠加测量与装置相关叠加测量之间的变换。举例来说，再次参考图3，其说明具有经分段以包含光学可分辨特征及装置级特征两者的元件的混合叠加目标，可利用叠加目标的周期性性质以提供混合AIM叠加目标的光学叠加测量与装置相关叠加测量之间的高度敏感变换。例如，使用光学计量工具(例如，光学计量工具102)及装置可分辨计量工具(例如，粒子束计量工具104)两者测量共同所关注区的叠加可提供具有包含基于光学可分辨节距316及子分辨率节距328两者的空间频率谐波的周期性信号的图像：
Figure BDA0002662583280000181
Figure BDA0002662583280000182
其中Kerdevice表示具有拥有振幅
Figure BDA0002662583280000183
及相位
Figure BDA0002662583280000184
的第i阶谐波的装置级特征，Keroptical表示具有拥有振幅
Figure BDA0002662583280000191
及相位
Figure BDA0002662583280000192
的光学可分辨特征的第i阶谐波，Pdevice是子分辨率节距328，Poptical是光学可分辨节距316，ΔPPEtarget_to_device是方程式1的目标到装置错误，且x是测量方向。本文应注意，场中的各位置处的ΔPPEtarget_to_device表示为x方向上的偏移。
可使用所属领域中已知的任何方法(例如但不限于使用光学计量工具及装置可分辨计量工具两者产生的所关注区的图像的空间频率分析)来确定分量空间频率谐波Kerdevice及Keroptical(排除ΔPPEtarget_to_device)。举例来说，空间频率分析可包含傅里叶(Fourier)分析技术，例如但不限于傅里叶变换(FT)分析、快速傅里叶变换(FFT)分析或类似者。
接着，与混合叠加目标406的光学可分辨特征相关联的信号可使用经测量ΔPPEtarget_to_device及变换(T)与在装置级叠加目标408中的每一者处的装置相关信号相关：
Figure BDA0002662583280000193
此外，变换(T)可监测及/或补偿混合叠加目标406及/或使用混合叠加目标406的叠加的光学测量的额外不准确度。本文应认识到，叠加目标的测量可包含与测量之前可已知或可未知的目标及/或系统缺陷相关联的各种错误。举例来说，用于评估叠加目标的质量及/或准确度的度量大体上描述于2016年5月3日发布的标题为“用于估计及校正失准目标准确性的方法(METHOD FOR ESTIMATING AND CORRECTING MISREGISTRATION TARGETINACCURACY)”的第9,329,033号美国专利案及2013年2月7日发表的标题为“用于提供用于改进工艺控制的质量度量的方法及系统(METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A QUALITYMETRIC FOR IMPROVED PROCESS CONTROL)”的第2013/0035888号美国专利公开案中，其两者的全文以引用的方式并入本文中。
再次参考图2，在另一实施例中，方法200包含将装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于装置相关叠加测量修改至少一个后续曝光的曝光条件的步骤214。
举例来说，步骤214可包含基于装置相关叠加产生用于制造工具(例如但不限于光刻工具)的控制参数(或对控制参数的校正)。可通过控制系统(例如但不限于叠加计量系统100的控制器108)产生控制参数。可提供叠加可校正值作为反馈及/或前馈控制回路的部分。在一个实施例中，在样本上测量的与当前工艺步骤相关联的装置相关叠加测量用于补偿一或多个制造工艺的漂移且因此可跨对相同或不同批次中的后续样本的多个曝光将叠加维持在选定公差内。在另一实施例中，可前馈与当前工艺步骤相关联的装置相关叠加测量以调整后续工艺步骤以补偿任何经测量叠加错误。举例来说，可调整后续层上的图案的曝光以匹配后续层的经测量叠加。
可按任何选定频率产生及/或发送叠加可校正值。举例来说，可产生叠加可校正值的频率(在给定样本上及/或给定批次中)可取决于叠加测量的处理量。此外，可按任何选定频率产生对光学叠加测量的调整。
在一个实施例中，装置相关叠加调整(例如但不限于步骤206中产生的光学工具错误调整及/或步骤210的目标到装置调整)可比步骤202的光学叠加测量较不频繁地产生。举例来说，装置相关叠加调整可按选定间隔(例如但不限于每批次一次、每选定数目个批次一次或类似者)产生，而可对跨样本的多个位置执行混合叠加目标的光学叠加测量。就此来说，每一样本的光学叠加测量可使用之前产生的装置相关调整进行调整以提供精确装置相关叠加与适合于生产运行期间的线内控制的光学计量工具的处理量。
在本文中描述的标的物有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘的架构仅为示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能性的组件的任何布置经有效“相关联”使得实现所要功能性。因此，本文中经组合以实现特定功能性的任两个组件可被视为彼此“相关联”，使得实现所要功能性，而与架构或中间组件无关。同样地，如此相关联的任两个组件还可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含但不限于可物理交互及/或物理交互的组件、及/或可无线交互及/或无线交互的组件，及/或可逻辑交互及/或逻辑交互的组件。
据信，通过前文描述将理解本发明及本发明的许多伴随优点，且将明白，可在不背离所揭示目标或不牺牲所有其重大优点的情况下对组件的形式、构造及布置进行各种改变。所描述的形式仅为说明性的，且所附权利要求书希望涵盖且包含此类改变。此外，应了解，本发明是由所附权利要求书定义。

Claims (42)

1.一种计量系统，其包括：
控制器，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行经配置以引起所述一或多个处理器执行以下项的程序指令：
通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差来产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整；
基于特征在装置区域内的位置来产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整；
基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者来确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量；及
将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续曝光的曝光条件。
2.根据权利要求1所述的计量系统，其中用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置包括：
针对所述样本的两个或更多个层的所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述特征之间的图案放置距离。
3.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述特征之间的所述图案放置距离是从边缘放置计量工具接收，所述边缘放置计量工具包括：
平移载台，用于紧固所述样本，其中所述平移载台具有至少等于所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述装置级特征之间的间隔的运动范围；及
成像系统，其中所述图案放置距离包含所述混合叠加目标与所述装置级特征之间的通过所述平移载台测量的距离。
4.根据权利要求3所述的计量系统，其中所述边缘放置计量工具经集成于光学计量工具或粒子束计量工具中的至少一者内。
5.根据权利要求1所述的计量系统，其中用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置包括：
所述装置区域内的叠加测量。
6.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述装置区域内的所述叠加测量包括：
所述装置区域内的装置特征的叠加测量。
7.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述装置区域内的所述叠加测量包括：
所述装置区域内的装置级叠加目标的叠加测量。
8.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光学可分辨特征经分段以包含提供多个测量位置的周期性分布的特征，其中所述光学叠加测量包含基于所述多个测量位置所确定的叠加。
9.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述装置级特征经分段以包含提供多个测量位置的周期性分布的特征，其中所述装置级叠加测量包含基于所述多个测量位置所确定的叠加。
10.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述控制器从光学计量工具接收所述光学叠加测量。
11.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述光学计量工具是基于图像的计量工具，其中所述光学叠加测量是基于图像的叠加测量。
12.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述光学计量工具是基于散射测量的计量工具，其中所述光学叠加测量是基于散射测量的叠加测量。
13.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述控制器从粒子束计量工具接收所述装置级叠加测量。
14.根据权利要求13所述的计量系统，其中所述粒子束计量工具包括：
扫描电子显微镜计量工具。
15.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述扫描电子显微镜计量工具包括：
临界尺寸扫描电子显微镜。
16.根据权利要求13所述的计量系统，其中所述粒子束计量工具包括：
经聚焦粒子束计量工具。
17.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述装置区域是所述样本的裸片。
18.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标经定位于所述样本的划线道中。
19.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述光学叠加测量、所述混合叠加目标的所述装置级叠加测量或用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置的测量中的至少一者包括：
显影后检验数据。
20.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述光学叠加测量、所述混合叠加目标的所述装置级叠加测量或用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置的测量中的至少一者包括：
蚀刻后检验数据。
21.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述光学可分辨特征及所述装置级特征在物理上分离。
22.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光学可分辨特征的至少一些经分段，其中所述装置级特征形成所述光学可分辨特征的区段。
23.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述装置级特征与所述装置区域内的装置特征的设计规则兼容。
24.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述计量系统经配置为叠加计量系统。
25.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述计量系统经配置为边缘放置计量系统。
26.一种计量系统，其包括：
光学计量工具，其经配置以产生基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨特征的光学叠加测量；
粒子束计量工具，其经配置以产生基于所述混合叠加目标的装置级特征的装置级叠加测量；
边缘放置计量工具，其经配置以测量特征在所述样本的装置区域内相对于所述混合叠加目标的位置；及
控制器，其经通信耦合到所述光学计量工具及所述粒子束计量工具，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行经配置以引起所述一或多个处理器执行以下项的程序指令：
基于通过所述光学计量工具接收的所述光学叠加测量与通过所述粒子束计量工具接收的所述装置级叠加测量之间的差来产生对所述混合叠加目标的光学工具错误调整；
基于通过所述边缘放置计量工具接收的特征在所述装置区域内的位置来产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整；
基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者来确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量；及
将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续曝光的曝光条件。
27.根据权利要求26所述的计量系统，其中用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置包括：
针对所述样本的两个或更多个层的所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述特征之间的图案放置距离。
28.根据权利要求27所述的计量系统，其中所述边缘放置计量工具包括：
平移载台，用于紧固所述样本，其中所述平移载台具有至少等于所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述装置级特征之间的间隔的运动范围；及
成像系统，其中所述图案放置距离包含所述混合叠加目标与所述装置级特征之间的通过所述平移载台测量的距离。
29.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述边缘放置计量工具经集成于光学计量工具或粒子束计量工具中的至少一者内。
30.根据权利要求26所述的计量系统，其中用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置进一步包括：
使用所述光学计量工具或所述粒子束计量工具中的至少一者来测量的所述装置区域内的叠加测量。
31.根据权利要求30所述的计量系统，其中所述装置区域内的所述叠加测量包括：
所述装置区域内的装置特征的叠加测量。
32.根据权利要求30所述的计量系统，其中所述装置区域内的所述叠加测量包括：
所述装置区域内的装置级叠加目标的叠加测量。
33.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述光学可分辨特征经分段以包含提供多个测量位置的周期性分布的特征，其中所述光学叠加测量包含基于所述多个测量位置所确定的叠加。
34.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述装置级特征经分段以包含提供多个测量位置的周期性分布的特征，其中所述装置级叠加测量包含基于所述多个测量位置所确定的叠加。
35.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述光学计量工具是基于图像的计量工具，其中所述光学叠加测量是基于图像的叠加测量。
36.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述光学计量工具是基于散射测量的计量工具，其中所述光学叠加测量是基于散射测量的叠加测量。
37.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述粒子束计量工具包括：
扫描电子显微镜计量工具。
38.根据权利要求37所述的计量系统，其中扫描电子显微镜计量工具包括：
临界尺寸扫描电子显微镜。
39.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述粒子束计量工具包括：
经聚焦粒子束计量工具。
40.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述计量系统经配置为叠加计量系统。
41.根据权利要求26所述的计量系统，其中所述计量系统经配置为边缘放置计量系统。
42.一种计量方法，其包括：
基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨元件来测量所述混合叠加目标的光学叠加；
基于所述混合叠加目标的装置级元件来测量所述混合叠加目标的装置级叠加；
基于所述光学叠加与所述装置级叠加之间的差来确定对所述混合叠加目标的光学工具错误调整；
测量所述装置区域内的一或多个特征相对于所述混合叠加目标的目标到装置放置错误；
基于所述目标到装置放置错误来产生对所述装置区域的一或多个目标到装置调整；
基于所述光学叠加、所述光学工具错误调整及所述目标到装置调整来确定所述装置区域内的一或多个位置的装置相关叠加测量；及
将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续样本的曝光条件。
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