CN115461684B - 希望用于多信号测量的叠加目标的目标设计过程 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定计量目标设计的方法、系统及计算机程序产品，其包括：针对与一或多个计量工具兼容的所选择的设计类型及模拟范围的一组边界，产生第一候选目标设计。针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量所述第一目标设计以产生一或多个性能度量。模拟所述测量考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质。基于一或多个选择准则，从至少所述性能度量确定最佳设计，且接着发送或存储所述最佳设计。

Description

希望用于多信号测量的叠加目标的目标设计过程

优先权主张

本申请案主张2020年4月28日申请的第63/016,981号美国临时专利申请案的优先权权益，所述案的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开的方面涉及电路布局中的计量，具体来说，本公开涉及用于计量的目标的设计。

背景技术

半导体装置的制造需要用于在衬底上准确地形成特征及层的数个过程步骤。需要每一过程步骤的准确对准以确保每一层或特征在相对于其它特征的正确位置中以使装置起作用。使用计量以定位且对准过程步骤。一些类型的计量使用晶片上的特征的例如大小、形状或厚度的特性以定位且对准过程。其它类型的计量使用在层中产生的测试图案以定位且对准每一后续层。每一层内及层之间的特征的相对位置被称为叠加。一般来说，使用叠加计量以确定层中的特征的位置与特征相对于先前层的预期位置之间的差异。恰当形成层具有与先前层的特征对准的特征而不恰当形成层可相对于先前层偏移或错误形成。

可在不同测量模式中进行叠加计量测量。如本文中使用，术语“测量模式”是指用于收集且分析特定类型的测量信号或测量信号组的方法。如本文中使用，术语“测量信号”是指通过凭借计量工具进行的单个收集操作收集的一段信息。测量信号的非限制性实例是使用经定义照明光谱在特定光学设置下获取的显微镜图像。自然地，信号的类型取决于用于收集且分析信号的计量工具的类型。如本文中使用，术语“计量工具类型”是指在一或多个给定测量模式中操作的计量工具的一般类别或类型。

存在用于叠加计量的若干不同测量模式，例如散射测量、光场图像或电子束图像。叠加计量测量通常遭受两种类型的问题。第一问题是随机误差，其可为归因于仪器精确性或随机测量事件(例如瞬时振动)的误差。可通过进行许多测量且平均化其结果而移除随机误差。第二问题是系统误差。系统误差是过程条件的结果，例如计量工具、衬底性质的偏差、目标自身的性质的偏差或其任何组合。无法通过平均化移除系统误差，这是因为误差存在于每一测量中。为了减少这些误差，已设想准确目标设计方法以进行单计量测量。当前计量方法仅依赖于叠加的单个类型的计量测量且如果条件不利于经选取计量系统，那么必须设计新目标且必须使用不同计量系统。当前，必须使用多个不同目标以适应每一计量类型。当前不存在针对多个计量测量类型设计单个目标的方式。

因此，所属领域中需要用于产生与多个不同测量模式兼容的单个叠加目标的方式。

附图说明

通过结合附图考虑以下详细描述而容易理解本公开的教示，其中：

图1是展示根据本公开的方面的用于使用两个或更多个不同测量模式或工具类型进行叠加目标设计的方法的框图。

图2是描绘根据本公开的方面的在半导体装置制造的上下文中的最佳叠加目标设计过程的框图。

图3是描绘经配置以确定且使用本公开的最佳叠加目标设计方面的系统的系统框图。

具体实施方式

虽然以下详细描述为了说明的目的含有许多具体细节，但任何所属领域的技术人员将了解，对以下细节的许多变化及更改在本发明的范围内。因此，陈述下文描述的本发明的示范性实施例而无本发明的一般性的任何损失且不对本发明施加限制。

在以下详细描述中，参考形成本发明的部分且其中通过说明展示其中可实践本发明的特定实施例的附图。在此方面，参考图的定向使用例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前缘”、“尾缘”等的方向性术语。由于本发明的实施例的组件可以数个不同定向定位，因此方向性术语是为了说明的目的使用且绝非为限制性。应理解，可利用其它实施例且可作出结构或逻辑改变而不脱离本发明的范围。因此，不应将以下详细描述视为限制性意义，且本发明的范围由随附权利要求书界定。

为了清楚起见，未展示且描述本文中描述的实施方案的全部常规特征。所属领域的技术人员将理解，在任何此类实施方案的开发中，必须作出许多实施方案特定决策以便实现开发者的特定目标(例如遵守与申请案及业务相关的约束)，且这些特定目标将随实施方案或开发者变化。此外，将了解，此开发努力可为复杂的且耗时的，但对于受益于本公开的所属领域的一般技术人员，所述开发努力仍将为工程的常规任务。

介绍

半导体集成电路(IC)制造涉及用于将电路集成到半导体材料中的高度复杂技术。一个技术包含光刻，其涉及使用蚀刻及沉积过程的组合以将对应于IC装置中的结构的图案从光掩模或分划板转印到抗蚀剂层。通过凭借通过图案化掩模将电磁辐射(例如，可见、紫外或X射线)投射到抗蚀剂上选择性地暴露抗蚀剂层的部分且使抗蚀剂显影以移除已暴露(针对正抗蚀剂)或未暴露(针对负抗蚀剂)的部分而图案化抗蚀剂。接着在选择性地蚀刻下伏于抗蚀剂的材料或通过抗蚀剂中的图案中的开口沉积材料时使用所得图案化抗蚀剂层。典型光掩模或光阻挡掩模由支撑不透明材料(例如铬)的图案化层的石英(玻璃)衬底制成。例如，一个类型的光阻挡掩模是相移掩模或PSM。其它类型的掩模包含先进相移掩模，例如嵌入式衰减相移掩模(EAPSM)及交替相移掩模(APSM)。

作为电磁能量(包含x射线)的替代例，已使用带电粒子束(例如电子束)进行高分辨率光刻抗蚀剂暴露。特定来说，已使用电子束，这是因为低质量电子允许在相对低功率及相对高速度下相对准确地控制电子束而无制造物理掩模的代价。为了暴露抗蚀剂，使带电粒子束扫描遍及抗蚀剂的部分且选择性地接通及关断带电粒子束以将图案“写入”到抗蚀剂上，接着可如针对光刻工艺般使所述抗蚀剂显影。电子束光刻的优点是图案可以电子形式存储。尤其在由多个层制成的装置需要许多图案的情况下，此可大大降低成本。

一般来说，每一层的图案可包含装置特征及计量目标特征两者。装置特征包含构成最终装置的电路元件的所述特征。计量目标特征通常并入未用于装置特征的图案的部分(例如切割道)中。计量通常涉及引导某一形式的探测辐射(电磁辐射(例如，红外、可见、紫外)或带电粒子(例如，电子或离子))朝向计量目标且检测由目标散射的辐射。

使用此类目标的重要类型的测量称为叠加，叠加通常涉及确定一个图案化层相对于安置于其上方或下方的另一图案化层对准的准确度及还安置于相同层上的不同图案的对准。已以不同程度的成功开发并采用叠加测量的各种技术。一般来说，使用形成到形成于半导体衬底上的层堆叠的一或多个层中的目标执行叠加测量。所使用目标的类型取决于用于叠加计量的测量模式。本公开使用术语“目标类型”以指代经图案化在晶片上且适合使用一或多个测量模式确定叠加的结构的类型。

在一些叠加测量模式中，目标的图像可由成像工具捕获且分析算法计算形成于不同层中的目标的部分从经捕获图像的相对位移。在叠加测量期间，从单个叠加目标收集信号。然而，可在不同层中形成目标的不同部分。例如，普遍使用的叠加目标类型是包含在晶片的连续层上建立在邻近裸片之间的切割道中的对同心正方形(或盒)的“盒中盒”目标。通常通过比较一个正方形相对于另一正方形的位置而确定叠加误差。叠加目标图案的另一实例是包含在晶片的连续层上的多个平行条的“条中条”目标。叠加目标类型的又一实例是光栅目标。此目标类型通常包含第一周期性测试结构及第二周期性测试结构。第一周期性测试结构经放置于装置的第一层上且当装置的第二层经放置于第一层上时，第二周期性结构邻近第一周期性结构放置于所述第二层上。可发生在第一与第二周期性测试结构之间的任何偏移可光学地、微机械地或使用电子束检测。此类光栅目标类型(有时称为“AIM”标记)可比“盒”型标记更密集且更稳健，从而导致收集更多过程信息以及可耐受CMP的严谨性的目标结构。此类标记的使用(例如)由阿德尔(Adel)等人在共同转让的美国专利第6,023,338号、第6,921,916号及第6,985,618号中描述，所述专利的全部三者为了全部目的以引用的方式并入本文中。

在一些情境中，相同目标可与不同计量工具(例如，成像工具及散射工具，或光学工具及电子束工具)一起使用。当相同目标将与两个或更多个不同计量工具一起使用时，本公开的方面与最佳目标设计相关。

最佳目标设计

根据本发明的一些方面，目标设计系统可针对堆叠轮廓中的给定层及所选择的目标类型、工具类型及测量模式来确定一组候选目标设计。接着在考虑设计类型、层性质、堆叠轮廓及层性质的变化范围、允许测量设置的目标设计参数范围的计量模拟中，使用候选目标设计。如本文中使用，术语“测量设置”是指可在给定测量模式中于信号收集过程期间对工具调整的工具参数。测量设置的实例包含光学照明波长范围、焦点设置、偏光、电子束能量、电子束图像收集传感器的选取等。在给定测量模式中，对于给定工具的每一组测量设置定义一个测量信号。

针对每一候选目标设计，计量模拟模拟每一允许测量设置及层性质的每一可能变化的经收集信号，且计算每一经模拟信号的性能度量。模拟产生每一候选目标设计的一组不同性能度量，例如，一组用于经模拟工具设置中的每一者。系统使用用于加总目标性能度量的加权函数以产生目标排名，且确定待输出的数个候选目标设计。针对每一目标设计，系统识别给出性能度量及相关联加权和的最高加权和的测量设置(或设置组)。系统可接着根据性能度量的加权和来对候选目标设计进行排名。系统可接着输出各自具有产生最高度量分数的其相关联工具设置的最高排名目标设计(精确参数值)。

通过实例且非通过限制，前述设计过程可应用到叠加计量目标的设计。叠加目标设计的参数可包含目标大小、目标中的线的宽度及间隔、目标执行最佳的波长等。在一些实施方案中，对于给定候选叠加目标设计的模拟可为针对轮廓堆叠的不同层或针对其中叠加对于生产良率至关重要的层的子集。可针对其中叠加对于生产良率不重要或可容忍叠加中的较大误差的层跳过模拟。另外，模拟可限于对测量具有影响的重要层。可针对不重要层(即，不显著影响测量的层)跳过模拟。通过实例且非通过限制，重要层可包含含有晶体管主动分区图案化、晶体管栅极图案化、通孔图案化或互连件图案化的层。外延层及衬底通常不是重要层(或根本不是层)。

在一些重要实施方案中，上文描述的一般化目标设计过程可用于设计用于使用单个工具在单个测量模式中运用单组工具设置或多组工具设置进行测量的叠加目标。在替代实施方案中，目标设计过程可容易针对用于多个测量模式中及/或使用多个工具的测量的目标的设计调适。

图1展示根据本公开的方面的用于叠加目标设计的方法100的实例。方法100包含三个主要阶段：目标设计候选者选择1、测量模拟2及性能分析3。

在输入初始步骤102，将工具类型及测量模式输入到模拟系统。工具及测量模式的选择可限制可能目标设计类型。测量模式还可影响模拟，这是因为一些测量模式可需要单个测量信号且其它测量模式可能需要多个测量信号。常见情况涉及针对给定测量模式在两个或更多个设置下进行测量的单个计量工具。其它可能使用情况可涉及在不同测量模式中进行测量的一或多个计量工具。在多于一个目标类型与所选择的工具及测量模式兼容的情况下，在104可选择目标类型且将其输入到系统。替代地，如果仅一个目标类型与所选择的工具及测量模式兼容，那么目标设计系统可自动确定目标类型。替代地，叠加目标设计类型可为用户指定设计类型或由计量工具制造商指定的设计类型。经确定目标设计类型可具有已知可由计量工具检测的特征或可具有其可检测性尚未知的特征。目标设计类型可包含设计的二维布局，例如(但不限于)构成设计的线的相对线位置、相对形状、相对线长度及相对数目。相对位置、相对形状及相对长度是相对于设计中的其它线。叠加目标设计类型可从(例如且不限于)与计量工具兼容的设计类型的数据库确定。叠加目标类型可选自已知与希望使用计量工具兼容的一组设计。

在106输入将模拟其测量的层的性质。此类层性质的实例包含(例如)用于模拟测量的堆叠中的每一层的层堆叠、材料性质、标称厚度等。可将模拟范围的边界输入到系统，如在108处指示。此类边界可包含(例如)一或多个层性质的变化范围、目标设计参数(大小、线CD、线间距及类似者)的范围及在模拟期间对搜索的允许测量设置的范围。通过实例且非通过限制，给定层性质、目标设计参数或测量设置的边界可包含上界、下界及增量大小。在一些实施方案中，如果可用于确定各种参数及边界，那么在一些实施方案中，还可在此点指定光刻配方。

边界可包含一或多个目标设计参数(例如尺寸规格，例如，绝对线宽度、绝对线长度、绝对线厚度、线之间的绝对间隔及将构成设计的材料的性质)的范围的边界。边界还可包含对于每一指定尺寸或材料性质的公差。通常选取与所选择的工具兼容的测量设置边界。例如且非限制性，光学叠加中的测量设置可包含照明波长及偏光、光学系统焦点偏移、照明及集光孔径设置及图像捕获方法。在某些实施方案中，还可根据所选择的工具选择目标设计参数及其边界。在其中目标希望与两个或更多个不同测量模式或计量工具一起使用的实施方案中，计量工具可具有不同测量参数范围(例如，线宽分辨率的不同范围)。在此类情况中，可选取与测量参数范围的重叠部分一致的目标设计参数。在模拟期间，如果所得设计将具有使用其它经考虑计量工具或测量模式中的一或多者的更佳测量质量，那么可选取在计量工具或测量模式中的一者的设计参数之外的设计参数。

系统可从计量工具、测量模式、层性质及边界的选择确定一组候选目标设计，如在110处指示。

一旦已确定候选目标设计，便可在模拟范围的边界内模拟目标设计的测量。例如，如在112处指示，针对每一候选目标，目标设计系统针对允许测量设置中的每一者且针对在模拟范围的边界内堆叠性质的一或多个可能变化中的每一者模拟经收集信号。目标设计系统计算每一经模拟信号的性能度量，如在114处指示。

性能度量通常(例如)在准确度、精确度或稳健性方面与测量的质量相关。如所属领域的技术人员将通常理解，测量的准确度通常是指例如当测量已知值的某一标准时测量值与预期值的接近程度。如通常理解，测量的精确度通常是指可重复性，即，在相同测量设置下使用相同工具重复测量相同特征时，重复测量彼此接近的程度。如通常理解，稳健性是指使用给定工具进行的测量对测量设置的偏差的敏感性。

模拟112使用层性质105、工具性质107及边界109。层性质105可包含(但不限于)指定在测量时形成于衬底上的层的顺序的堆叠轮廓、构成衬底的材料的物理性质及构成堆叠轮廓中的每一层的材料的物理性质。层性质105可包含(但不限于)膜或层厚度、波长相依折射率、介电常数及衬底厚度。

工具性质107可包含与用于经模拟测量中的计量工具相关的性质。工具性质107可包含计量工具设置及特性化一或多个计量工具的信息。通过实例且非通过限制，测量设置可包含焦距、数值孔径、透射率、反射率、像差系数、探针的辐射的波长、探针的辐射的强度、光学偏光(照明或集光)、照明空间结构化(照明孔隙的形状及大小)、照明偏光、光学系统焦点偏移、照明及集光孔隙设置以及图像捕获方法、检测器中的元件的光敏度或准确模拟计量工具所需的任何其它参数。

一般来说，术语“工具性质”包含测量设置，即，其值可在正常操作期间由工具操作者(例如，通过设置开关、转动旋钮或响应于来自工具操作接口或程序的提示而键入值)调整的工具性质。术语“工具性质”还涵盖除工具设置之外的工具性质，例如，通常由工具制造商确定的在值上或多或少固定的性质。作为工具设置的非限制性实例，考虑具有多个操作者可选择设置(例如照明辐射的波长)的计量工具。在此情况中，照明波长将是工具设置的实例。替代地，工具可具有可选择操作模式，例如具有明及暗场模式两者的散射测量工具。在此情况中，明或暗场操作设置将是工具设置的实例。如果工具使用具有固定光学性质(例如，焦距、数值孔径等)的物镜，那么相对于工具设置，这些将是具有固定值的工具性质的实例。

堆叠轮廓可包含(但不限于)形成于衬底上的堆叠中的层的数目、每一层的厚度、每一层的材料组合物(例如，层是否为氧化物、氮化物、金属、半导体、非晶、结晶等)、堆叠中的层的顺序、与衬底上的层中的装置特征的布局相关的信息、堆叠中的先前(即，下)层上的目标的位置。

边界109可包含过程变化范围，例如，制造期间材料的物理特性的变化。在任何制造过程期间，材料的生产因数个不可控制因素变化以考虑此可变性，过程变化范围包含于模拟112中。过程变化范围包含在被制造时的指定尺寸及材料性质(例如线宽度、长度、高度、间隔)的变化、层厚度变化范围、衬底或层的折射率的变化、衬底或层的介电常数的变化。额外重要参数包含与图案化结构的轮廓相关的参数，包含(例如)侧壁角、顶表面斜率、结构不对准性。

112处的模拟数学上确定在测量时计量工具、目标设计、衬底与经形成于衬底上的任何层之间的相互作用。模拟可模型化由计量工具使用的探测辐射、探测辐射通过与目标设计、衬底、经形成于衬底上的一或多个层及堆叠轮廓的层上或中的特征的相互作用的散射，及散射辐射与计量工具的任何集光光学器件及/或检测器组件的相互作用。模拟可使用已知数学元素确定方法(例如马克士威(Maxwell)方程式)，以运用计量工具中的每一者，使用经选取目标设计以数学上近似计算测量值。可依以裸衬底开始的堆叠轮廓，针对衬底上的每一层来运行模拟。可反复运行模拟，从而针对经形成于衬底上的每一层建立模拟结果。在一些实施例中，可不模拟或以较大误差容限来模拟具有对于生产良率不关键的叠加的层。堆叠轮廓中的衬底上的一或多个层的模拟还可包含在形成目标设计的部分以及可在装置制造期间形成于层中的其它特征的光刻工艺中使用的掩模的影响的模拟。

到模拟的输入可用作方程式中的变量，以产生衬底上的设计与计量工具在测量期间的相互作用的最终近似值。最终近似计算值可用于确定设计结果，所述设计结果包含与叠加目标设计的分析有关的信息，以及设计类型、设计参数及设计的最佳工具设置。与叠加目标设计的分析有关的信息可包含(但不限于)信噪比、对测量设置的改变的稳健性、对材料性质及指定尺寸的变化的敏感性。可使用目标设计类型及目标参数，针对衬底上的每一层运行模拟。另外，可在模拟期间反复地改变工具性质以确定设计对工具性质的改变的稳健性。可在工具性质的反复调整期间确定最佳工具设置。针对每一设计类型、设计参数及工具设置组合计算性能度量。选择具有最高组合结果的组合，且从所述组合确定最佳工具设置。可在模拟期间反复地改变过程变化范围及/或材料性质，以确定叠加目标设计对材料变化的敏感性。

针对经模拟测量设置中的每一者产生一组不同性能度量。分析这些性能度量以确定最佳目标设计。通过实例且非通过限制，使用光学显微镜工具的叠加测量的性能度量可包含：1)在最佳焦点下的叠加测量精确度；2)叠加测量对焦点偏差、照明波长或其它测量设置的稳健性；及3)对图案化在晶片上的目标中的过程引发的不对称性的经测量叠加的影响。关于2)，经计算精确度随着测量设置变化而变化，对精确度的影响越低越佳。关于3)，针对给定过程引发的不对称性，经测量叠加的移位越低越佳。所属领域的技术人员将能够从模拟112的结果确定此类性能度量。所属领域的技术人员还将能够基于这些教示确定相同或不同测量模式中的相同或不同测量的模拟的其它性能度量。

通过实例，系统可通过在116处根据输入加权函数117计算加权和而确定目标性能，所述输入加权函数117定义每一性能度量的权重且指定如何加总所得加权性能度量以产生目标排名。系统还可使用加权函数以确定待输出的数个经排名目标候选者。通过实例，针对每一目标设计，系统确定给出度量的最高加权和及相关联加权和的测量设置(或一组设置)，如在118处指示。系统可接着(例如)根据“度量的最高加权和”对候选目标进行排名，如在120处指示。系统可接着输出最高排名候选目标设计121(包含相关目标参数值)及产生度量的最高加权和的相关联测量设置。

通过实例且非通过限制，考虑模拟112使用光学显微镜工具的叠加测量。加权和可包含对应于在最佳焦点下的叠加测量精确度的项、分别对应于叠加测量对焦点偏差、照明波长偏差或其它测量设置偏差的稳健性的项及对应于经图案化于晶片上的目标中的过程引发的不对称性的经测量叠加的影响的一或多个项。每一项可包含性能度量及对应权重的乘积。可根据对应性能度量的相对重要性指派每一项的权重，其中较高权重经指派到较重要性能度量。加权和可为(例如)项的简单算术和、项的平方和、项的平方和的平方根或项的乘积的均方根，例如，n个项或这些项中的两者或更多者的某一组合的乘积的第n根。

可将经排名目标设计结果保存到存储器及/或数据库110。可任选地针对不同工具或测量模式使用经更改设计类型及/或经更改设计参数重复目标设计候选者选择、测量模拟及性能分析以产生额外经排名候选目标设计，如在113处指示。可接着将额外经排名候选目标设计保存到存储器或数据库110。

在一些实施方案中，可比较经排名目标候选者121与一或多个选择准则以确定最佳叠加目标设计。可选取最佳匹配或超过选择准则的目标设计作为最佳设计。设计选择准则可由用户提供到系统或可为由计量工具确定的设计选择准则。设计选择准则可包含(但不限于)：信噪比、对测量设置的改变的稳健性、对材料或指示设计的整体质量作为使用两个或更多个计量工具类型的计量的目标的其它设计度量的变化的敏感性。

在替代实施方案中，在针对其它候选目标设计执行模拟之前，可比较每一候选目标设计结果与选择准则。如果候选目标设计的性能特性满足或超过选择准则，那么系统可放弃用于进一步设计的模拟。如果候选目标设计不满足选择准则，那么可保存其且可对其它设计执行其它模拟且可对性能特性进行汇总及排名，如上文论述。在又其它替代实施方案中，如果无候选目标设计满足或超过选择准则，那么可从经汇总设计选取具有最接近选择准则的性能特性的候选目标设计。

经排名目标候选者121可包含设计类型、设计参数、最佳工具设置及信噪比、对测量设置的变化的稳健性、对晶片处理条件的变化的稳健性、对材料的变化的敏感性。可将此信息(例如)以电子形式发送到掩模制造系统或电子束光刻工具或经保存以供后续使用。另外，经排名目标候选信息121可包含所选择的计量工具的最佳测量设置。可将最佳测量设置发送到相应计量工具作为计量配方。如先前提及，可存在针对单个测量模式具有多个测量设置的一个计量工具或针对每一此工具及/或测量模式具有不同测量设置的多个计量工具及/或测量模式。

过程流程概述

图2描绘根据本公开的方面的在半导体装置制造的上下文中的最佳叠加目标设计过程。如展示，最初选择计量工具201以在半导体装置制造过程中使用。计量工具可为(但不限于)光场图像、散射测量、电子束工具、多设置光场图像、多设置散射测量或多设置电子束(单独或组合)中的任何者。多设置计量工具针对每一测量使用不同工具设置进行多个计量测量。多设置计量工具可为具有在多个设置下进行测量而无需用户改变计量设置的能力的计量工具或在单个设置下进行测量且用户改变设置且使用新设置进行另一测量的计量工具或具有多个操作模式的单个计量工具。例如且非限制性，多设置计量可为在明场模式及暗场模式两者中操作的散射测量工具。具有明场及暗场模式的散射测量工具以两个不同照明模式设置操作。在明场模式中，入射辐射在广入射角范围内到达样本的特征，从而引起有序散射入射辐射及漫散射入射辐射两者离开特征。第0衍射级散射入射辐射从散射辐射过滤且用于确定特征的一或多个临界尺寸(CD)。使用特征的CD，产生模型以确定通过除零之外的衍射级特性化的有序散射入射辐射的量。在暗场模式中，入射辐射在入射角的非常窄范围内到达样本的特征。通过监测入射辐射的角响应，我们可直接测量通过除零之外的衍射级特性化的有序散射入射辐射及/或漫散射辐射的量。针对关于使用明场及暗场模式的散射测量工具的更多信息参见庄(Zhuang)等人的美国专利8,045,179，所述专利以引用的方式并入本文中。

接着使用计量工具的选择201作为到最佳计量目标设计过程202的输入。在设计过程202中，可通过基于与多设置计量工具或多个不同叠加计量工具兼容的设计类型选择第一设计类型且基于多设置计量工具或多个不同叠加计量工具的设计参数范围选择第一组设计参数而产生第一目标设计。计算机程序可执行计量模拟，所述计量模拟针对两个或更多个测量设置模拟在模拟范围的边界内使用一或多个计量工具对一或多个目标设计的测量以产生测量的一或多个性能度量。模拟测量可考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质。测量模拟可针对两个或更多个测量设置考虑探测辐射与目标设计的相互作用。可针对给定计量工具针对一组不同测量设置重复计量模拟且可比较针对每一候选目标设计及测量设置组获得的性能度量以确定最佳工具设置及目标设计。

可从性能度量的准则加权和确定最佳目标设计，如上文论述。替代地，可比较每一目标设计与预定选择准则。如果第一候选目标设计满足或超过选择准则，那么已确定最佳设计。如果第一候选目标设计不满足或超过选择准则，那么可针对一或多个不同目标设计及相容测量设置反复地重复测量模拟。具体来说，可针对基于与所选择的计量工具或多个不同计量工具兼容的设计类型的相同或不同设计类型且针对基于工具的参数范围的第二组设计参数产生第二目标设计。第二候选目标设计可通过与第一候选目标设计不同的设计类型或设计参数特性化。可针对给定计量工具的一组不同测量设置重复计量模拟且可分析所得性能度量以确定最佳工具设置及目标设计。

如上文论述的目标设计过程的结果是计量工具中的每一者的最佳设计类型、最佳设计参数及工具设置。可将最佳设计类型及最佳设计参数发送到晶片厂中的图案化工具，其中所选择的最佳设计可经图案化到衬底上或层中的晶片上203或存储于存储器或存储装置中以供后续使用。此图案化可涉及使用最佳设计作为掩模图案的部分，使用图案制造掩模及使用经制造掩模执行光刻。替代地，图案化可涉及使用最佳设计作为带电粒子束(例如，电子束)光刻图案的部分及使用图案执行带电粒子束光刻。将最佳工具设置发送到计量站，所述计量站将最佳工具设置应用到计量工具站处的计量工具204。在使用掩模图案化具有最佳目标设计的晶片之后，使用计量工具进行目标设计的计量测量以确定下一层的叠加205及对准。应注意，多设置计量工具的使用提供用于辨别真实层间叠加(所要测量)与可影响叠加读数的系统偏差的能力的益处。例如且非限制性，可确定且校正图案化层中的一者的不对称性。另外，相对于具有各自分别针对不同测量设置或工具优化的两个不同目标，本发明提供针对两个或更多个不同测量设置或工具优化的单个设计。

系统

图3描绘经配置以确定且使用本公开的最佳叠加目标设计方面的系统300。系统300可包含可根据众所周知的架构配置的一或多个处理器单元303，例如(例如)单核心、双核心、四核心、多核心、处理器-协处理器、胞元处理器及类似者。系统亦可包含一或多个存储器单元304(例如，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)及类似者)。

处理器单元303可执行一或多个程序317(其部分可存储于存储器304中)，且处理器303可(例如)通过经由数据总线305存取存储器而可操作地耦合到存储器。程序317可经配置以确定两个或更多个类型的计量装置301、302的最佳叠加目标，如上文关于图1及图2描述。另外，存储器304可含有信息，例如设计类型309、材料性质310、工具性质308、堆叠轮廓319、过程变化范围320、选择准则321、模拟数据322、候选目标设计模拟结果323(例如，性能准则)及测量设置324。另外，可将模拟数据、目标设计模拟结果、测量设置、过程变化范围、选择准则、工具性质、设计类型及设计参数、材料性质及堆叠轮廓作为数据318保持于大容量存储装置315中。数据还可存储于通过网络接口314连接到系统的数据库中。

系统300还可包含可(例如)经由总线305与系统的其它组件通信的众所周知的支持电路，例如输入/输出(I/O)307、电路、电源供应器(P/S)311、时钟(CLK)312及高速缓存313。计算装置可包含网络接口314。处理器单元303及网络接口314可经配置以经由适合网络协议(例如，针对PAN，蓝牙)实施局域网络(LAN)或个人局域网络(PAN)。计算装置可任选地包含大容量存储装置315，例如磁盘驱动器、光驱、磁带机、快闪存储器或类似者，且大容量存储装置可存储程序及/或数据。系统还可包含用于促进系统与用户之间的互动的用户接口316。用户接口可包含监视器、电视屏幕、扬声器、耳机或将信息传达给用户的其它装置。系统还可通过网络接口314或通过I/O端口307与计量工具通信，如展示。计量工具可包含光学工具302(例如光学显微镜或光学散射计)及电子束工具301(例如电子显微镜)。计量工具301、302可经配置以使用如由上述方法论设计且选取且经图案化于衬底326上及/或形成于衬底上的一或多个层327中的最佳叠加目标325通过使用由系统300产生的最佳叠加目标设计的光刻工具执行叠加计量。

虽然上文是本发明的优选实施例的完整描述，但可使用各种替代例、修改及等效物。因此，本发明的范围应在不参考上文描述的情况下确定但应代替地，参考随附权利要求书连同等效物的其全范围确定。任何特征(无论是否优选)可与任何其它特征(无论是否优选)组合。在以下权利要求书中，不定冠词“一(a/an)”是指在冠词之后的一或多个物项的数量，除了另外明确陈述的情况外。随附权利要求书不应解译为包含构件加功能限制，除非使用词组“用于...的构件”在给定权利要求中明确叙述此限制。不应将权利要求中未明确陈述“用于执行指定功能的构件”的任何元件解译为“构件”或“步骤”子句，如在35 USC§112,6中指定。

Claims (21)

1.一种用于确定计量目标设计的方法，其包括：

针对与一或多个计量工具兼容的所选择的设计类型或及模拟范围的一组边界，产生第一组候选目标设计；

针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个以产生所述测量的一或多个性能度量，其中模拟所述测量考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质；

基于选择准则，从所述性能度量确定最佳目标设计；

发送所述最佳设计到晶片厂中的图案化工具以图案化到晶片上。

2.一种用于确定计量目标设计的系统，其包括：

处理器；

存储器，其经耦合到所述处理器；

非暂时性指令，其经嵌入存储器中，所述非暂时性指令在经执行于所述处理器上之后实施确定计量目标设计的方法，所述方法包括：

针对与一或多个计量工具兼容的所选择的设计类型或及模拟范围的一组边界，产生第一组候选目标设计；

针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个以产生所述测量的一或多个性能度量，其中模拟所述测量考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质；

基于选择准则，从所述性能度量确定最佳目标设计；

发送或存储所述最佳目标设计。

3.根据权利要求2所述的系统，其中确定计量目标设计的所述方法进一步包括针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量第二目标设计以产生所述测量的一或多个性能度量，其中模拟所述测量考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述模拟范围的所述边界包含一或多个层性质的变化范围。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述模拟范围的所述边界包含或多个目标设计参数的范围的边界。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述两个或更多个测量设置包含两个更多个不同计量测量模式的设置。

7.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括经耦合到所述处理器的数据库，所述数据库包含设计类型、多设置计量工具或多个不同叠加计量工具的设计参数范围、工具性质或材料性质。

8.根据权利要求2所述的系统，其中模拟使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个包含在计量测量期间模拟所述第一组候选目标设计的所述一个与多设置计量工具或多个不同叠加计量工具及衬底以及堆叠轮廓中的所述衬底上的一或多个层的相互作用包含模拟探测辐射与所述第一组候选目标设计的所述一个、所述衬底、经形成于所述衬底上的一或多个层及所述堆叠轮廓的一或多个层上或中的一或多个特征的相互作用。

9.一种计算机可读媒体，具有嵌入其中的用于确定计量目标设计的方法的非暂时性指令，所述方法包括：

针对与一或多个计量工具兼容的所选择的设计类型或及模拟范围的一组边界，产生第一组候选目标设计；

针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个以产生所述测量的一或多个性能度量，其中模拟所述测量考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质；

基于选择准则，从所述性能度量确定最佳目标设计；

发送或存储所述最佳目标设计。

10.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中用于确定计量目标设计的所述方法进一步包括针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量第二目标设计以产生所述测量的一或多个性能度量，其中模拟所述测量考虑堆叠轮廓中的一或多个层的层性质。

11.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中所述模拟范围的所述边界包含一或多个层性质的变化范围。

12.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中所述模拟范围的所述边界包含或多个目标设计参数的范围的边界。

13.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中针对两个或更多个测量设置，模拟在所述模拟范围的所述边界内使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个包含针对所述两个或更多个经允许测量设置中的每一者且针对所述模拟范围的所述边界内堆叠性质的一或多个可能变化中的每一者，模拟使用所述一或多个计量工具针对所述第一组候选目标设计的所述一个收集的信号。

14.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中所述两个或更多个测量设置包含一或多个叠加计量工具的不同工具设置。

15.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中所述两个或更多个测量设置包含两个或更多个不同计量测量模式的设置。

16.根据权利要求15所述的计算机可读媒体，其中所述两个或更多个不同计量模式对应于两个或更多个不同计量工具。

17.根据权利要求16所述的计算机可读媒体，其中所述两个或更多个不同计量工具包含电子束计量工具或光学散射测量计量工具。

18.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中基于所述选择准则从所述性能度量确定所述最佳目标设计包含计算性能准则的加权和及确定给出性能度量的最高加权和的一或多个测量设置。

19.根据权利要求18所述的计算机可读媒体，其中基于所述选择准则从所述性能度量确定所述最佳目标设计进一步包含根据性能度量的所述加权和，对一或多个候选目标设计进行排名。

20.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中模拟使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个包含模型化探测辐射与所述堆叠中的重要层的相互作用。

21.根据权利要求9所述的计算机可读媒体，其中模拟使用所述一或多个计量工具测量所述第一组候选目标设计的一个包含模型化探测辐射与所述第一组候选目标设计的所述一个、衬底、经形成于衬底上的一或多个层以及所述堆叠轮廓的一或多个层上或中的一或多个特征的相互作用。