CN116868069A - 用于半导体装置晶片的改进计量的系统及方法 - Google Patents

用于半导体装置晶片的改进计量的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116868069A
CN116868069A CN202180094001.5A CN202180094001A CN116868069A CN 116868069 A CN116868069 A CN 116868069A CN 202180094001 A CN202180094001 A CN 202180094001A CN 116868069 A CN116868069 A CN 116868069A
Authority
CN
China
Prior art keywords
orientation
sdw
measurement
msss
sms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180094001.5A
Other languages
English (en)
Inventor
L·叶鲁舍米
D·内格里
O·巴沙尔
Y·西蒙
A·玛纳森
N·本大卫
Y·于齐耶尔
E·拉维特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLA Corp
Original Assignee
KLA Tencor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KLA Tencor Corp filed Critical KLA Tencor Corp
Publication of CN116868069A publication Critical patent/CN116868069A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41875—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by quality surveillance of production
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45031—Manufacturing semiconductor wafers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于在半导体装置晶片(SDW)的制造期间产生其质量参数值的系统及方法，所述方法包含：指定所述SDW上的多个测量位点集(MSS)，所述MSS中的每一者包含第一测量定向位点(FMS)及第二测量定向位点(SMS)，所述FMS及所述SMS为所述SDW上的不同测量位点；通过在第一测量定向上测量形成于所述MSS中的至少一者的每一所述FMS内的特征来产生第一测量定向质量参数数据集(FMQPD)；通过在第二测量定向上测量形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述SMS内的特征来产生第二测量定向质量参数数据集(SMQPD)；及至少部分基于所述FMQPD及所述SMQPD来产生至少一个工具诱发偏移(TIS)改进的质量参数值(TAQPV)。

Description

用于半导体装置晶片的改进计量的系统及方法
相关申请案的交叉引用
特此参考2021年4月22日申请且标题为通过交替晶片定向及数据建模的工具诱发偏移(TIS)映射及移除(TOOL INDUCED SHIFT(TIS)MAPPING AND REMOVAL BY ALTERNATEWAFER ORIENTATION AND DATA MODELING)的第63/177,966号美国临时专利申请案，所述申请案的公开内容在此以引用的方式并入且特此主张所述申请案的优先权。
还参考本申请人的以下专利及专利申请案，其与本申请案的目标物有关，其公开内容在此以引用的方式并入：
标题为用于确定叠加及其使用的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FORDETERMINING OVERLAY AND USES OF SAME)的第7,608,468号美国专利；
标题为叠加计量及控制方法(OVERLAY METROLOGY AND CONTROL METHOD)的第7,804,994号美国专利；
标题为用于确定叠加及其使用的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FORDETERMINING OVERLAY AND USES OF SAME)的第7,876,438号美国专利；
标题为具有组合的XRF及SAXS能力的计量工具(METROLOGY TOOL WITH COMBINEDXRF AND SAXS CAPABILITIES)的第9,778,213号美国专利；
标题为多层叠加计量目标及互补叠加计量测量系统(MULTI-LAYER OVERLAYMETROLOGY TARGET AND COMPLIMENTARY OVERLAY METROLOGY MEASUREMENT SYSTEMS)的第9,927,718号美国专利；
标题为复合成像计量目标(COMPOUND IMAGING METROLOGY TARGETS)的第10,527,951号美国专利；
标题为使用散射测量检测叠加误差的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FORDETECTING OVERLAY ERRORS USING SCATTEROMETRY)的第1,570,232号欧洲专利；
2019年3月25日申请且标题为用于压平弯曲半导体晶片的真空压紧设备(VACUUMHOLD-DOWN APPARATUS FOR FLATTENING BOWED SEMICONDUCTOR WAFERS)的第PCT/US2019/023918号PCT申请案；
2019年6月4日申请且标题为使用组合的光学及电子束技术的误配准测量(MISREGISTRATION MEASUREMENTS USING COMBINED OPTICAL AND ELECTRON BEAMTECHNOLOGY)的第PCT/US2019/035282号PCT申请案；及
2019年9月16日申请且标题为周期性半导体装置误配准计量系统及方法(PERIODIC SEMICONDUCTOR DEVICE MISREGISTRATION METROLOGY SYSTEM AND METHOD)的第PCT/US2019/051209号PCT申请案。
技术领域
本公开大体上涉及在半导体装置的制造中的质量度量的测量。
背景技术
已知用于半导体装置的制造中的质量度量的测量的各种方法及系统。
发明内容
本公开寻求提供用于半导体装置的制造中的质量度量的测量的改进方法及系统。
因此，根据本公开的实施例，提供一种用于在半导体装置晶片(SDW)的制造期间产生其质量参数值的方法，所述方法包含：指定所述SDW上的多个测量位点集(MSS)，所述MSS中的每一者包含第一测量定向位点(FMS)及第二测量定向位点(SMS)，所述FMS及所述SMS为所述SDW上的不同测量位点；通过在第一测量定向上测量形成于所述MSS中的至少一者的每一所述FMS内的特征来产生第一测量定向质量参数数据集(FMQPD)；通过在第二测量定向上测量形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述SMS内的特征来产生第二测量定向质量参数数据集(SMQPD)；及至少部分基于所述FMQPD及所述SMQPD来产生至少一个工具诱发偏移(TIS)改进的质量参数值(TAQPV)。
根据本公开的实施例，所述第一测量定向及所述第二测量定向各自包含在大体上平行于所述SDW的上表面的平面内的旋转定向。所述第一测量定向可体现为大体上平行于所述SDW的上表面的平面内的0°的旋转定向，且所述第二测量定向是体现为大体上平行于所述SDW的所述上表面的所述平面内的180°的旋转定向。
在本公开的实施例中，所述质量参数是在形成于所述SDW上的至少第一层与形成于所述SDW上的第二层之间的误配准。此外或替代性地，所述质量参数是所述特征中的至少一者的尺寸。此外或替代性地，所述质量参数是所述特征之间的至少一个空间的尺寸。
根据本公开的实施例，所述至少一个TAQPV中的每一者是与所述FMS或SMS中的一者相关联。替代性地，根据本公开的实施例，所述至少一个TAQPV中的每一者与所述MSS中的一者相关联。替代性地，根据本公开的实施例，所述至少一个TAQPV中的每一者与一群组的所述MSS相关联。
在本公开的实施例中，所述TAQPV是用于调整所述SDW的所述制造的至少一个参数。
可形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述FMS内的所述特征旨在与形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述SMS内的所述特征相同。
根据本公开的实施例，形成于所述FMS内的所述特征包含误配准目标且形成于所述SMS内的所述特征包含误配准目标。此外或替代性地，根据本公开的实施例，形成于所述FMS内的所述特征包含功能性半导体装置且形成于所述SMS内的所述特征包含功能性半导体装置。
所述至少一个TAQPV的所述产生可包含将所述FMQPD及所述SMQPD拟合到模型。
根据本公开的另一实施例，还提供一种用于产生半导体装置晶片(SDW)的质量参数值的系统，所述系统包含：测量位点集指定器(MSSD)，其可操作以指定所述SDW上的多个测量位点集(MSS)，所述MSS中的每一者包含第一测量定向位点(FMS)及第二定向测量位点(SMS)，所述FMS及所述SMS为所述SDW上的不同测量位点；计量工具，其可操作以在第一测量定向上测量形成于所述MSS中的每一者的每一所述FMS内的特征，从而产生第一测量定向质量参数数据集(FMQPD)，及在第二测量定向上测量形成于所述MSS中的每一者的每一所述SMS内的特征，从而产生第二测量定向质量参数数据集(SMQPD)；及质量参数分析器，其可操作以至少部分基于所述FMQPD及所述SMQPD来产生至少一个工具诱发偏移(TIS)改进的质量参数值(TAQPV)。
附图说明
将从结合附图获得的以下详细描述更充分理解及了解本公开，其中：
图1是本公开的计量系统的实施例的简化示意图；
图2是展示图1的计量系统的示范性使用情况的简化示意图；
图3A及3B一起是说明与图1及2的系统一起使用的方法的实施例的简化流程图；
图4A是说明产生TIS调整的质量参数值的现有技术方法的简化标绘图；及
图4B是说明图3A及3B的方法的一部分的简化标绘图。
具体实施方式
应了解，下文参考图1到3B所描述的系统及方法可用于测量半导体装置及产生其质量度量(例如半导体装置的不同层之间的误配准的指示)，且是半导体装置的制造工艺的部分。通过下文参考图1到3B所描述的系统及方法产生的质量度量可用于在半导体装置的制造期间调整制造工艺(例如光刻)以改进经制造的半导体装置，例如，改进半导体装置的各种层之间的误配准。
为维持形成于半导体装置晶片上的结构的所要特性(包含形成于所述半导体装置晶片上的半导体装置的各种层的空间配准)，质量度量(例如形成于半导体装置晶片上的结构之间的误配准)通常在半导体装置的制造工艺内测量多次。用于计算误配准值的信号通常包含所要数据及噪声两者，所述所要数据准确地表示误配准，所述噪声例如工具诱发偏移(TIS)误差，尤其是归因于与测量相关联的较差远心度或归因于经测量的特征的不规则性(例如不对称性)的TIS误差。
为改进计量测量的质量及效用，可识别并移除归因于TIS误差的误配准信号的一部分。常规系统通常通过测量每一位点两次来识别多个测量位点处的TIS误差，其中在测量位点处于x-y平面内的第一旋转定向时进行第一测量，所述x-y平面大体上平行于半导体装置晶片的上表面，且在测量位点处于x-y平面内的第二旋转定向时进行第二测量。例如，在每一位点具有在x-y平面中的0°的旋转定向时，可第一次测量所述位点，且接着，在每一位点具有在x-y平面中的180°的旋转定向时，可第二次测量所述位点。在两个不同旋转定向的两次测量之间的差异被视为TIS误差，且从针对所述位点报告的误配准值移除。
进行多次测量通常是影响制造产量的耗时过程，从而减少可在给定时间量内制造的半导体装置的数目。因此，在对测量的准确度的影响最小的情况下减少测量的次数是有利的，尤其是作为最小化计量测量对制造产量的影响的方式。
现参考图1，其为本公开的计量系统100的实施例的简化示意图，及参考图2，其为展示计量系统100的示范性使用情况的简化示意图。应了解，为便于理解，图1及2未按比例绘制。
如图1及2中所见，系统100可包含测量位点集指定器(MSSD)110、计量工具120及质量参数分析器(QPA)130。应了解，虽然在图1及2中，MSSD 110及QPA 130被绘制为与计量工具120分开，但在本公开的替代实施例中，MSSD 110及QPA 130中的至少一者包含在计量工具120中。应进一步了解，虽然计量工具120在图2中展示两次，但图2旨在展示单个计量工具120的两个不同操作定向。
MSSD 110及QPA 130通常包含可编程处理器，所述可编程处理器是编程为软件及/或固件以连同用于连接到系统100的其它元件的合适数字及/或模拟接口一起实行本文中所描述的功能。替代性地或此外，MSSD 110或QPA 130可包含实行MSSD 110或QPA 130的至少一些功能的硬接线及/或可编程硬件逻辑电路。尽管为简洁起见，MSSD 110及QPA130在图1中被展示为单片功能块，但实际上这些可包括具有用于接收及输出在图中说明及在文字中描述的信号的合适接口的单个单元或额外经互连控制单元。供MSSD 110或QPA 130实施本文中所公开的各种方法及功能的程序代码或指令可存储在可读存储媒体(例如存储器)中。
计量工具120可为任何合适计量工具，尤其包含基于成像的误配准计量工具、基于散射测量的误配准计量工具、关键尺寸计量工具、形状计量工具、膜计量工具、电子束计量工具及X射线成像工具(例如层间x射线计量工具)。适于用作计量工具120的示范性计量工具尤其包含ArcherTM750、ATLTM100、SpectraShapeTM11k、SpectraFilmTMF1及eDR7380TM，其全部商业上可购自美国加利福尼亚州米尔皮塔斯的科磊公司(KLA Corporation ofMilpitas,CA,USA)。适于用作计量工具120的额外示范性计量工具是类似于第9,778,213号美国专利中所描述的x射线工具的x射线工具。
计量工具120可操作以测量可体现为半导体装置晶片(SDW)150的样本的质量度量，例如形成于SDW上的至少两个层之间的误配准、形成于SDW 150上的一或多个特征152的尺寸或在形成于SDW 150上的特征152之间的一或多个空间154的尺寸。
SDW 150通常大体上呈盘状形状，且可包含定位特征156(例如凹口或平坦化部分)。定位特征156在识别SDW 150在大体上平行于SDW 150的上表面158的平面内的旋转定向时为有用的。
MSSD 110可指定SDW 150上的多个测量位点集(MSS)160，每一MSS160包含第一测量定向位点(FMS)162及第二测量定向位点(SMS)164。应了解，FMS162及SMS164是SDW 150上的不同测量位点，且因此FMS162及SMS164中的每一者的测量测量特征152的不同者。在本公开的一些实施例(未展示)中，每一MSS160包含至少一个额外测量定向位点。应了解，单个MSS160的FMS162及SMS164可彼此邻近，但并非必须如此。
应进一步了解，SDW 150上的每一FMS162及SMS164可具有任何合适形状及尺寸。类似地，SDW 150可具有其上具有任何合适分布的任何合适数目个MSS160。在本公开的一个实施例中，每一MSS160的FMS162及SMS164内的至少一些特征152旨在与其它MSS160的FMS162及SMS164内的特征相同或几乎相同。在本公开的另一实施例中，每一MSS160的FMS162及SMS164内的至少一些特征152有意地不同于其它MSS160的FMS162及SMS164内的特征152。然而，特定MSS160的FMS162内的特征152可旨在与所述特定MSS160的SMS164内的特征152相同或几乎相同。类似地，在其中MSS160包含至少一个额外测量定向位点的实施例中，特定MSS160的FMS162内的特征152可旨在与所述特定MSS160的每一额外测量定向位点内的特征152相同或几乎相同。
FMS162及SMS164中的特征152可用形成于SDW 150上的单个层或用形成于SDW 150上的多个层形成。例如，在图2中所展示的实例中，每一FMS162及SMS164包含一起用形成于SDW 150上的第一层166形成的两个特征152及一起用形成于SDW 150上的第二层168形成的特征152。半导体装置晶片上的特征通常由其在如由x轴及y轴指示的x-y平面中的最小尺寸(例如在图2中指示的特征152的尺寸D1及D2)特性化。类似地，半导体装置晶片上的特征之间的空间通常由其在x-y平面中的最小尺寸(例如在图2中指示的空间154的尺寸D3、D4及D5)特性化。
为简洁起见，FMS162及SMS164在图2中被展示为各自包含先进成像计量(AIM)目标。然而，FMS162及SMS164中的每一者内的特征152可形成任何合适误配准目标，尤其例如：框中框目标，例如类似于第7,804,994号美国专利中所描述的目标的目标；AIM裸片中(AIMid)目标，例如类似于第10,527,951号美国专利中所描述的目标的目标；blossom或micro-blossom目标，例如类似于C.P.阿苏克尼特(C.P.Ausschnitt)、J.莫宁斯塔(J.Morningstar)、W.慕斯(W.Muth)、J.施耐德(J.Schneider)、R.J.伊韦尔顿(R.J.Yerdon)、L.A.宾斯(L.A.Binns)、N.P.史密斯(N.P.Smith)的“多层叠加计量(Multilayer overlay metrology)”，《国际光学工程学会会刊》(Proc.SPIE)6152，《微光刻的计量、检验及过程控制XX》(Metrology,Inspection,and Process Control forMicrolithography XX)，615210(2006年3月24日)中所描述的目标的目标；莫列(Moiré)目标，例如类似于第7,876,438号美国专利中所描述的目标的目标；在基于衍射的测量中有用的目标，例如类似于第1,570,232号欧洲专利中所描述的目标的目标；在基于电子束的测量中有用的目标，例如类似于第7,608,468号美国专利中所描述的目标的目标；混合成像电子束目标或混合散射测量电子束目标，类似于第PCT/US2019/035282号PCT申请案中所描述的目标；及在测量三个或更多个层之间的误配准时有用的目标，例如类似于第9,927,718号美国专利中所描述的目标的目标。此外，形成于FMS162及SMS164内的特征可包含旨在为功能性半导体装置的完整或部分半导体装置，尤其例如在第PCT/US2019/051209号PCT申请案中所描述的那些。
如尤其在图2中所见，计量工具120可操作以在第一测量定向上测量形成于每一MMS160的每一FMS162内的特征152，及在第二测量定向上测量形成于每一MMS160的每一SMS164内的特征152。应了解，如本文中所使用，“定向”是指SDW 150在大体上平行于SDW150的上表面158的平面内的旋转定向。第一及第二测量定向可具有彼此不同的任何合适值，最典型地分别为0°及180°。在本公开的一个实施例中，在SDW 150处于除第一测量定向及第二测量定向以外的至少一个额外旋转定向中时，计量工具120可操作以测量SDW 150上的测量位点。
计量工具120可包含可在大体上平行于SDW 150的上表面158的x-y平面中旋转的卡盘170。卡盘170可操作以支撑及定位由计量工具120测量的样本(例如SDW 150)。卡盘170可为任何合适卡盘，尤其包含例如在第PCT/US2019/023918号PCT申请案中所描述的卡盘。DWS150的测量定向由卡盘170的位置确定。SDW 150可在测量期间通常通过真空附接固定地安装于卡盘170上，且SDW 150在大体上平行于SDW 150的上表面158的平面中的旋转定向由卡盘170的对应旋转定向确定。
本公开的特定特征是，虽然FMS162及SMS164可在第一测量定向及第二测量定向两者上进行测量，但大部分FMS162仅在第一定向上测量且大部分SMS164仅在第二测量定向上测量。例如，在本公开的一个实施例中，既在SDW 150处于第一测量定向中时且又在SDW 150处于第二测量定向中时，测量SDW 150上的FMS162的近似10％，且仅在SDW 150处于第一测量定向中时，测量SDW 150上的FMS162的剩余近似90％。在此示范性实施例中，既在SDW 150处于第一测量定向中时且又在SDW 150处于第二测量定向中时，测量SDW 150上的SMS164的近似10％，且仅在SDW 150处于第二测量定向中时，测量SDW 150上的SMS164的剩余近似90％。
计量工具120可进一步包含产生入射辐射182用于测量形成于FMS162及SMS164中的每一者内的特征152的至少一个光学模块180。应了解，计量工具120可从在第一测量定向上对每一FMS162的测量产生第一测量定向质量参数数据集(FMQPD)。类似地，计量工具120可从在第二测量定向上对每一SMS164的测量产生第二测量定向质量参数数据集(SMQPD)。
如下文参考图3及4所描述，QPA 130可接收FMQPD及SMQPD且至少部分基于其产生至少一个TIS改进的质量参数值(TAQPV)。所述TAQPV可与任何合适参数有关，尤其例如在至少第一层166与第二层168之间的误配准；尺寸，例如FMS162及SMS164中的特征152中的至少一者的D1或D2；尺寸，例如在FMS162及164中的特征152之间的空间154中的至少一者的D3、D4或D5；FMS162及SMS164中的特征152中的至少一者的形状；及在FMS162及SMS164中的特征152之间的空间154中的一者的形状。
在本公开的一个实施例中，TAQPV特性化单个FMS162或SMS164且与所述单个FMS162或SMS164相关联。在本公开的额外实施例中，TAQPV特性化单个MMS160且与所述单个MMS160相关联。在本公开的又一额外实施例中，TAQPV特性化一群组的MSS160且与所述群组的MSS160相关联，尤其例如在SDW 150的单个列、行、场域或象限中的群组的MSS160、单个SDW 150上的群组的MSS及多个SDW 150上的群组的MSS。
现参考图3A及3B，其合起来是说明与图1及2的系统100一起使用的方法300的实施例的简化流程图，参考图4A，其为说明产生TIS调整的质量参数值的现有技术方法的简化标绘图，且参考图4B，其为说明图3A及3B的方法300的一部分的简化标绘图。应了解，方法300可在形成SDW 150上的至少一个且更通常为至少两个层之后作为较大制造工艺的部分执行。此外，作为方法300的部分产生的数据可用于调整制造工艺(方法300形成其一部分)的制造参数。
如图3A中所见，在第一步骤302，例如通过MSSD 110指定样本(例如SDW 150)上的多个MSS160。如上文参考图1及2所描述，MSS160中的每一者可包含至少单个FMS162及单个SMS164。在本公开的一些实施例中，每一MSS160包含至少一个额外测量定向位点。又，如上文所描述，FMS162及SMS164是SDW 150上的不同测量位点，且因此FMS162及SMS164中的每一者的测量测量特征152中的不同者。
应了解，方法300尤其适于与MSS160一起使用，其中与来自对FMS162的测量的FMQPD相关联的TIS与来自对SMS164的测量的SMQPD相关联的TIS之间的差异在预定公差内。因此，在选用下一步骤304，例如，通过执行类似于波阿斯·欧菲尔(Boaz Ophir)、乌迪·舒斯特曼(Udi Shusterman)、安娜·格罗特思凡(Anna Golotsvan)、辛迪·凯托(CindyKato)、马萨诺布·哈亚西(Masanobu Hayashi)、里奇卡·凯托(Richika Kato)、友广·戈托(Tomohiro Goto)、栗山武藤(Taketo Kuriyama)、马纳布·三宅(Manabu Miyake)、竹内康树(Yasuki Takeuchi)、广幸水落(Hiroyuki Mizuochi)的“工具诱发偏移(TIS)减少的机器学习：HVM案例研究(Machine learning for Tool Induced Shift(TIS)reduction:anHVM case study)”，《国际光学工程学会会刊》(Proc.SPIE)11611，《半导体制造的计量、检验及过程控制XXXV》(Metrology,Inspection,and Process Control for SemiconductorManufacturing XXXV)，116110E(2021年2月22日)中所描述中的一者的链路上TIS协定，来评估与对SDW 150上的每一MSS160的FMS162及SMS164的测量相关联的TIS。
如果步骤304的评估的结果指示与来自对FMS162的测量的FMQPD相关联的TIS与来自对SMS164的测量的SMQPD相关联的TIS之间的差异不在预定公差内，那么可在下一步骤306使所述差异在预定公差内。步骤306可通过调整SDW 150的制造参数或通过调整方法300中所使用的测量参数来执行。
在步骤306之后，或如果步骤304的评估的结果指示与来自对FMS162的测量的FMQPD相关联的TIS与来自对SMS164的测量的SMQPD相关联的TIS之间的差异在预定公差内，那么在步骤304之后，或如果未执行步骤304那么在步骤302之后，方法300继续进行到下一步骤308。在步骤308，通过在第一测量定向上测量形成于MSS160中的至少一者的每一FMS162内的特征152来产生至少一个FMQPD。如上文参考图1及2所描述，如本文中所使用，“定向”是指SDW 150在大体上平行于SDW 150的上平面158的平面内的旋转定向。在步骤308进行的所述一或多个测量可使用计量工具120来测量。
在下一步骤310，通过针对在步骤308测量的每一MSS160，在第二测量定向上测量形成于每一SMS164内的特征152来产生至少一个SMQPD。如上文参考图1及2所描述，相应步骤308及310的第一及第二测量定向可具有彼此不同的任何合适值，最典型地分别为0°及180°。
如尤其在图3B中所见，在下一步骤312，进行是否以额外测量定向测量测量位点的确定。如果将进行以额外测量定向的额外测量，那么方法300继续进行到下一步骤314。
在步骤314，在其中MSS160包含至少一个额外测量定向位点的实施例中，每一额外测量定向位点是以其对应测量定向进行测量，从而针对在步骤314进行的每一额外测量产生额外测量定向质量参数数据集(AMQPD)。
仅通过实例，如果每一MSS160包含四个测量位点，那么针对每一MSS160，在步骤308，可以0°的旋转定向测量FMS162，在步骤310，可以180°的旋转定向测量SMS 164，且在步骤314，可以分别为90°及270°的旋转定向测量两个额外测量定向位点。
此外或替代性地，在步骤314，可以不同于在相应步骤308或310测量FMS162或SMS164所以的定向的定向测量FMS162及SMS164中的至少一者。例如，如上文所描述，在本公开的一个实施例中，既在SDW 150处于第一测量定向中时且又在SDW 150处于第二测量定向中时，测量SDW 150上的FMS162及SMS164的近似10％，且仅在SDW 150处于第一测量定向中时测量SDW 150上的FMS162的剩余近似90％，且仅在SDW 150处于第二测量定向中时，测量SDW 150上的SMS164的剩余近似90％。在此实施例中，在步骤308，在第一测量定向上测量所有FMS162，在步骤310，在第二测量定向上测量所有SMS164，且在步骤314，在第二测量定向上测量FMS162的近似10％且在第一测量定向上测量SMS164的近似10％。
应了解，尽管为便于理解，步骤312及314被展示为在步骤308及310两者之后执行，但在其中以第二测量定向测量一些FMS162及/或以第一测量定向测量一些SMS164的实施例中，步骤314可与步骤308及310一起执行。因此，针对方法300中所使用的每一测量定向，卡盘170可使SDW 150仅一次移动到所述测量定向，且以所述测量定向进行的所有测量在SDW处于所述测量定向时进行。仅在待以所述测量定向测量的所有测量位点已以所述测量定向进行测量之后，卡盘170才使SDW 150移动到不同测量定向。
在步骤314之后，或如果在步骤312进行不以额外测量定向测量测量位点的确定，那么在步骤312之后，方法300继续进行到下一步骤316。在步骤316，将在步骤308产生的FMQPD及在步骤310产生的SMQPD以及在步骤314产生的AMQPD(如果有)提供到QPA130。
在下一步骤318，QPA 130可分析在步骤316提供的FMQPD、SMQPD及AMQPD，且至少部分基于其产生至少一个工具诱发偏移(TIS)改进的质量参数值(TAQPV)。如上文参考图1及2所描述，在步骤318产生的TAQPV可为任何合适TAQPV，尤其例如在至少第一层166与第二层168之间的误配准；尺寸，例如FMS162及SMS164中的特征152中的至少一者的D1或D2；尺寸，例如在FMS162及164中的特征152之间的空间154中的至少一者的D3、D4或D5；FMS162及SMS164中的特征152中的至少一者的形状；及在FMS162及SMS164中的特征152之间的空间154中的一者的形状。
又如上文参考图1及2所描述，在本公开的一个实施例中，TAQPV特性化单个FMS162或SMS164且与所述单个FMS162或SMS164相关联。在本公开的额外实施例中，TAQPV特性化单个MMS160且与所述单个MMS160相关联。在本公开的又另一实施例中，TAQPV特性化一群组的MSS160且与所述群组的MSS160相关联，尤其例如在SDW 150的单个列、行、场域或象限中的群组的MSS160、单个SDW 150上的群组的MSS及多个SDW 150上的群组的MSS。
在本公开的实施例中，在步骤318执行的分析可包含将在步骤316提供的FMQPD、SMQPD及AMQPD拟合到模型。此模型可为任何合适模型，尤其例如算术平均值、线性回归或较高阶模型，例如类似于德纳·科林(Dana Klein)、达利亚·内格里(Daria Negri)的“先进节点光学叠加计量中的误差建模与准确度分解(Error modeling and accuracybreakdown in optical overlay metrology for advanced nodes)”，《国际光学工程学会会刊》(Proc.SPIE)11613，《光学微光刻XXXIV》(Optical Microlithography XXXIV)，116130X(2021年2月22日)中所描述的模型的模型。
本公开的特定特征是在步骤318，通过QPA130对FMQPD、SMQPD及AMQPD的分析可自动地移除质量参数的主要归因于或仅归因于TIS的至少一些分量，从而允许QPA130提供TAQPV。
如图4A中所见，现有技术方法以如通过三角形标记402中的每一者指示的第一测量定向及如通过矩形标记404中的每一者指示的第二测量定向两者测量多个测量位点中的每一者。所述现有技术方法接着使用线性回归将通过测量产生的数据拟合到直线模型，从而针对每一测量位点产生质量参数值，如通过虚线趋势线410指示。由于每一测量位点是以两个不同测量定向测量，因此当将数据拟合到合适模型时，每一位点的TIS误差消除。
相比来说，如图4B中所见，方法300在步骤308仅以如通过三角形标记422中的每一者指示的第一测量定向测量大部分或所有FMS162，且在步骤310仅在如通过矩形标记424中的每一者指示的第二测量定向测量大部分或所有SMS164。方法300接着使用线性回归将通过步骤308及310的测量产生的数据拟合到模型(在图4B中展示为直线模型拟合)，从而针对每一测量位点产生TAQPV，如通过虚线趋势线430指示。
如通过图4B中的标记422及424的数目相较于图4A中的标记402及404的数目所指示，方法300产生图4A中所说明的现有技术方法所需的测量的近似一半的测量。此外，如通过趋势线410及430的相对位置指示，方法300产生在由图4A中所说明的现有技术方法产生的质量参数值的预定公差内的TAQPV。
所属领域的技术人员将了解，本公开并不限于上文已特别展示及描述的内容。本公开的范围包含全部不在现有技术中的上文所描述的各种特征的组合及子组合两者以及其修改。

Claims (24)

1.一种在半导体装置晶片(SDW)的制造期间产生其质量参数值的方法，所述方法包括：
指定所述SDW上的多个测量位点集(MSS)，所述MSS中的每一者包括第一测量定向位点(FMS)及第二测量定向位点(SMS)，所述FMS及所述SMS为所述SDW上的不同测量位点；
通过在第一测量定向上测量形成于所述MSS中的至少一者的每一所述FMS内的特征来产生第一测量定向质量参数数据集(FMQPD)；
通过在第二测量定向上测量形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述SMS内的特征来产生第二测量定向质量参数数据集(SMQPD)；及
至少部分基于所述FMQPD及所述SMQPD来产生至少一个工具诱发偏移(TIS)改进的质量参数值(TAQPV)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一测量定向及所述第二测量定向各自包括在大体上平行于所述SDW的上表面的平面内的旋转定向。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一测量定向包括在大体上平行于所述SDW的上表面的平面内的0°的旋转定向；且
所述第二测量定向包括在大体上平行于所述SDW的所述上表面的所述平面内的180°的旋转定向。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述质量参数是在形成于所述SDW上的至少第一层与形成于所述SDW上的第二层之间的误配准。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述质量参数是所述特征中的至少一者的尺寸。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述质量参数是所述特征之间的至少一个空间的尺寸。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个TAQPV中的每一者与所述FMS或所述SMS中的一者相关联。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个TAQPV中的每一者与所述MSS中的一者相关联。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个TAQPV中的每一者与一群组的所述MSS相关联。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述TAQPV来调整所述SDW的所述制造的至少一个参数。
11.根据权利要求1所述的方法，其中形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述FMS内的所述特征旨在与形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述SMS内的所述特征相同。
12.根据权利要求1所述的方法，其中形成于所述FMS内的所述特征包括误配准目标且形成于所述SMS内的所述特征包括误配准目标。
13.根据权利要求1所述的方法，其中形成于所述FMS内的所述特征包括功能性半导体装置且形成于所述SMS内的所述特征包括功能性半导体装置。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述产生所述至少一个TAQPV包括将所述FMQPD及所述SMQPD拟合到模型。
15.一种用于产生半导体装置晶片(SDW)的质量参数值的系统，所述系统包括：
测量位点集指定器(MSSD)，其能够操作以指定所述SDW上的多个测量位点集(MSS)，所述MSS中的每一者包括第一测量定向位点(FMS)及第二定向测量位点(SMS)，所述FMS及所述SMS为所述SDW上的不同测量位点；
计量工具，其能够操作以：
在第一测量定向上测量形成于所述MSS中的每一者的每一所述FMS内的特征，从而产生第一测量定向质量参数数据集(FMQPD)；及
在第二测量定向上测量形成于所述MSS中的每一者的每一所述SMS内的特征，从而产生第二测量定向质量参数数据集(SMQPD)；及
质量参数分析器，其能够操作以至少部分基于所述FMQPD及所述SMQPD来产生至少一个工具诱发偏移(TIS)改进的质量参数值(TAQPV)。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一测量定向及所述第二测量定向各自包括在大体上平行于所述SDW的上表面的平面内的旋转定向。
17.根据权利要求15所述的系统，其中：
所述第一测量定向包括在大体上平行于所述SDW的上表面的平面内的0°的旋转定向；且
所述第二测量定向包括在大体上平行于所述SDW的所述上表面的所述平面内的180°的旋转定向。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述质量参数是在形成于所述SDW上的至少第一层与形成于所述SDW上的第二层之间的误配准、所述特征中的至少一者的尺寸，或所述特征之间的至少一个空间的尺寸。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述至少一个TAQPV中的每一者与所述FMS或SMS中的一者相关联。
20.根据权利要求15所述的系统，其中所述至少一个TAQPV中的每一者与一群组的所述MSS相关联。
21.根据权利要求15所述的系统，其中形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述FMS内的所述特征旨在与形成于所述MSS中的所述至少一者的每一所述SMS内的所述特征相同。
22.根据权利要求15所述的系统，其中形成于所述FMS内的所述特征包括误配准目标且形成于所述SMS内的所述特征包括误配准目标。
23.根据权利要求15所述的系统，其中形成于所述FMS内的所述特征包括功能性半导体装置且形成于所述SMS内的所述特征包括功能性半导体装置。
24.根据权利要求15所述的系统，其中所述质量参数分析器能够操作以将所述FMQPD及所述SMQPD拟合到模型，从而产生所述TAQPV。
CN202180094001.5A 2021-04-22 2021-10-01 用于半导体装置晶片的改进计量的系统及方法 Pending CN116868069A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163177966P 2021-04-22 2021-04-22
US63/177,966 2021-04-22
US17/469,280 US20220344218A1 (en) 2021-04-22 2021-09-08 Systems and methods for improved metrology for semiconductor device wafers
US17/469,280 2021-09-08
PCT/US2021/053051 WO2022225549A1 (en) 2021-04-22 2021-10-01 Systems and methods for improved metrology for semiconductor device wafers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116868069A true CN116868069A (zh) 2023-10-10

Family

ID=83694528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180094001.5A Pending CN116868069A (zh) 2021-04-22 2021-10-01 用于半导体装置晶片的改进计量的系统及方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220344218A1 (zh)
JP (1) JP2024517055A (zh)
KR (1) KR20230174215A (zh)
CN (1) CN116868069A (zh)
TW (1) TW202245090A (zh)
WO (1) WO2022225549A1 (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030025895A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-06 Michael Binnard Apparatus and methods for detecting tool-induced shift in microlithography apparatus
US20080239318A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Asml Netherlands B.V. Method of measuring asymmetry in a scatterometer, a method of measuring an overlay error in a substrate and a metrology apparatus
JP4314082B2 (ja) * 2003-08-19 2009-08-12 キヤノン株式会社 アライメント方法
US20110292365A1 (en) * 2008-12-16 2011-12-01 Asml Netherlands B.V. Calibration Method, Inspection Method and Apparatus, Lithographic Apparatus, and Lithographic Processing Cell
CN103377963A (zh) * 2012-04-27 2013-10-30 台湾积体电路制造股份有限公司 用于叠加度量的工具所致移位减少量的确定
US20190122357A1 (en) * 2017-10-22 2019-04-25 Kla-Tencor Corporation Utilizing overlay misregistration error estimations in imaging overlay metrology
TW202043757A (zh) * 2019-02-14 2020-12-01 美商科磊股份有限公司 用於使用誘發拓樸量測半導體裝置晶圓之錯位之系統及方法
TW202105550A (zh) * 2019-03-28 2021-02-01 美商科磊股份有限公司 用於量測及校正半導體裝置中層之間的偏移的方法及用於半導體裝置中的偏移目標
TW202115389A (zh) * 2019-06-25 2021-04-16 美商科磊股份有限公司 用於偏移測量之感興趣區域之選擇及其改善

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007033345B4 (de) * 2007-07-16 2009-07-16 Vistec Semiconductor Systems Gmbh Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern einer Messoptik einer Koordinaten-Messmaschine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030025895A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-06 Michael Binnard Apparatus and methods for detecting tool-induced shift in microlithography apparatus
JP4314082B2 (ja) * 2003-08-19 2009-08-12 キヤノン株式会社 アライメント方法
US20080239318A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Asml Netherlands B.V. Method of measuring asymmetry in a scatterometer, a method of measuring an overlay error in a substrate and a metrology apparatus
US20110292365A1 (en) * 2008-12-16 2011-12-01 Asml Netherlands B.V. Calibration Method, Inspection Method and Apparatus, Lithographic Apparatus, and Lithographic Processing Cell
CN103377963A (zh) * 2012-04-27 2013-10-30 台湾积体电路制造股份有限公司 用于叠加度量的工具所致移位减少量的确定
US20190122357A1 (en) * 2017-10-22 2019-04-25 Kla-Tencor Corporation Utilizing overlay misregistration error estimations in imaging overlay metrology
TW202043757A (zh) * 2019-02-14 2020-12-01 美商科磊股份有限公司 用於使用誘發拓樸量測半導體裝置晶圓之錯位之系統及方法
TW202105550A (zh) * 2019-03-28 2021-02-01 美商科磊股份有限公司 用於量測及校正半導體裝置中層之間的偏移的方法及用於半導體裝置中的偏移目標
TW202115389A (zh) * 2019-06-25 2021-04-16 美商科磊股份有限公司 用於偏移測量之感興趣區域之選擇及其改善

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022225549A1 (en) 2022-10-27
JP2024517055A (ja) 2024-04-19
US20220344218A1 (en) 2022-10-27
TW202245090A (zh) 2022-11-16
KR20230174215A (ko) 2023-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110622069B (zh) 用于预测器件制造工艺的良率的方法
US10025193B2 (en) Lithographic apparatus, device manufacturing method and associated data processing apparatus and computer program product
US7858404B2 (en) Measurement of overlay offset in semiconductor processing
US20110051150A1 (en) Unique mark and method to determine critical dimension uniformity and registration of reticles combined with wafer overlay capability
US20090186286A1 (en) Method To Control Semiconductor Device Overlay Using Post Etch Image Metrology
US20200233311A1 (en) Method of controlling a patterning process, lithographic apparatus, metrology apparatus lithographic cell and associated computer program
EP3312672A1 (en) Methods of determining corrections for a patterning process, device manufacturing method, control system for a lithographic apparatus and lithographic apparatus
KR101869573B1 (ko) 서브 샘플링 방식을 이용하여 툴-유도 시프트를 제공하는 방법 및 시스템
US20200278614A1 (en) Method for controlling a manufacturing apparatus and associated apparatuses
TWI788611B (zh) 樣本方案產生及最佳化之方法
CN115309005A (zh) 用于优化光刻工艺的方法和装置
EP3457213A1 (en) Methods and apparatus for use in a device manufacturing method
EP3321740A1 (en) Determining an optimal operational parameter setting of a metrology system
CN116868069A (zh) 用于半导体装置晶片的改进计量的系统及方法
US11256178B2 (en) Microlithographic mask, method for determining edge positions of the images of the structures of such a mask and system for carrying out such a method
JP2006286747A (ja) 位置合わせ方法、その装置、プロセス制御装置およびプログラム
US10379447B2 (en) Method and apparatus for simulation of lithography overlay
KR20220034902A (ko) 리소그래피 장치 제어 방법
JP2019082684A5 (zh)
CN111480119A (zh) 用于控制制造设备的方法以及相关联的设备
US20190011842A1 (en) Method for characterizing distortions in a lithographic process, lithographic apparatus, lithographic cell and computer program
CN114270271B (zh) 用于控制光刻装置的方法
US20230068016A1 (en) Systems and methods for rotational calibration of metrology tools
US11774861B2 (en) Calibration method for a lithographic system
TW202318098A (zh) 監測微影程序之方法及其相關設備

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination