TW201824420A - 晶圓之三維映射 - Google Patents

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Abstract

本發明提供方法及散射量測疊對度量工具，其等掃描一晶圓區，在該掃描期間執行焦點量測以自該等焦點量測提取相位資訊，及自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料。可沿著線或表面導出與垂直於該晶圓之一尺寸有關之該深度資訊，從而分別提供輪廓量測及表面資料。該深度資料可被用以定位度量目標，以及提供關於晶圓層的材料性質，以估計程序變動及改良疊對量測。

Description

晶圓之三維映射
本發明係關於度量之領域且更特定言之係關於散射量測疊對度量。
散射量測疊對度量工具使用焦點量測來判定其上量測疊對資料之度量目標上之對焦度。 Kocher 1983 (Applied Optics 22(12)第1887至1892頁，用於焦點感測之自動佛科測試)教示使用一斬波輪、一雙單元光電偵測器及一電子相位偵測器來獲得用於一孤立點影像之一線性對焦誤差電壓之焦點量測，該等焦點量測歸因於其等利用刀刃陰影運動(例如，斬波輪部件)之方向對邊緣相對於焦點之軸向位置之相關性而亦被稱為刀刃對焦。
下文係提供本發明之初始瞭解之一簡化概述。此概述不一定識別關鍵要素或限制本發明之範疇，而僅作為以下描述之一介紹。 本發明之一個態樣提供一種方法，其包括：藉由一度量工具掃描一晶圓區；在該掃描期間藉由該度量工具執行焦點量測及自該等焦點量測提取相位資訊；及自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料。 本發明之此等、額外及/或其他態樣及/或優點係在以下詳細描述中進行闡述；可能可自詳細描述推論；及/或可藉由本發明之實踐學習。
在以下描述中，描述本發明之各項態樣。出於解釋目的，闡述特定組態及細節以提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者亦將明白，可在沒有本文中提出之該等特定細節之情況下實踐本發明。此外，為不模糊本發明，可省略或簡化熟知特徵。特別參考圖式，應強調所展示之細節係藉由實例且僅出於本發明之闡釋性論述之目的，且係為了提供被認為本發明之原理及概念態樣之最有用且易於理解之描述之內容而提出。就此點而言，未進行任何嘗試以展示比本發明之一基礎理解所需更詳細之本發明之結構細節，該等圖式所採取之描述使熟習此項技術者明白可如何在實踐中體現本發明之若干形式。 在詳細闡釋本發明之至少一個實施例之前，應理解，本發明並不使其應用限於以下描述中所闡述或圖式中所繪示之組件之構造及配置的細節。本發明可被應用於可依各種方式實踐或實施之其他實施例以及所揭示實施例的組合。又，應理解，本文中所採用之語法及術語係出於描述之目的，且不應視為限制性。 除非另有特別說明，否則如自以下論述明白應理解，貫穿本說明書利用諸如「處理」、「運算」、「計算」、「判定」、「改良」或類似者之術語的論述係指操縱及/或將表示為運算系統之暫存器及/或記憶體內之物理(諸如電子)量的資料轉換成類似表示為運算系統之記憶體、暫存器或其他此等資訊儲存器、傳輸或顯示裝置內之物理量之其他資料之一電腦或運算系統或類似電子運算裝置的動作及/或程序。 提供方法及散射量測疊對度量工具，其等掃描一晶圓區，在該掃描期間(例如，使用如由Kocher 1983教示之基於佛科(Foucault)測試之刀刃方法)執行焦點量測，以自該等焦點量測提取相位資訊，及自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料。可沿著線或表面導出與垂直於該晶圓之一尺寸有關之該深度資訊，從而分別提供輪廓量測及表面資料。該深度資料可被用以定位度量目標，以及提供關於晶圓層的材料性質，以估計程序變動及改良疊對量測。 圖1係根據本發明之一些實施例之一度量工具100之一高階示意圖解。度量工具100示意性地包括一疊對量測零件90、一晶圓成像零件80及一焦點量測零件110。疊對量測零件90可係使用偏光照明源92A、92B (例如，S-偏光光纖及P-偏光光纖，其中S-及P-表示不同(例如，正交)偏光狀態)及對應偵測器98A、98B而連同光學路徑95A、95B一起實施，該等光學路徑95A、95B包含用於控制各自光束、經由一物鏡65將照明引導至一晶圓60上之一晶圓區61上，及經由光學元件將所收集之經散射輻射遞送至對應偵測器98A、98B之該等光學元件。包括(例如)對應變跡器、孔徑及視場光闌、透鏡及分束器(其中處置偏光輻射之偏光分束器)之該等光學元件經配置以沿著光學路徑95A、95B來控制及最佳化各自光束。 (例如)藉由一多模態(MM)光纖82，晶圓成像零件80利用非偏光照明，經由具有光學元件之一光學路徑85，將一晶圓區61成像於諸如一CCD (電荷耦合偵測器)之一相機88上，該等光學元件經組態以控制經由物鏡65被引導至晶圓區61之對應照明及集光光束。 焦點量測零件110使用來自疊對量測零件90之照明(例如，雷射偏光照明)及/或來自晶圓成像零件80之照明(例如，非偏光白光照明)，該照明係經由一單獨光學路徑115導引以導出與晶圓區61之對焦度有關之一對焦信號。焦點量測零件110通常包括場平面處之一斬波器116及量測自晶圓60穿過斬波器116之經反射照明之一焦點偵測器118 (諸如一雙單元焦點偵測器)。當(例如，來自照明源82、92A、92B之任一者之)一雷射光束擊中晶圓60時，部分經反射光係透過對焦通道110收集；藉由斬波器116調變及藉由偵測器118 (例如，具有兩個光電二極體之雙單元偵測器)收集。對焦信號提供該兩個光電二極體之信號之間的相位且歸因於晶圓60與物鏡65之幾乎線性關係而用於量測該晶圓60相對於該物鏡65之垂直位置。 圖2係根據本發明之一些實施例之對焦信號111及其相位在校準曲線112上之線性度之一例示性示意圖解。信號111A繪示其中晶圓區61不在焦點處從而導致藉由單元(標記為A及B)量測之信號之間的一相位112 (標記為φ)之一情況；而信號111B繪示其中晶圓區61位在焦點處從而導致藉由單元量測之信號(其等因此疊對)之間的一零相位之一情況。失焦度對相位112之相關性係展示為至少在φ=0 (位在焦點處)之區域中為線性。相位曲線112或類似曲線可用於根據經量測相位(取決於波長及變跡器，經繪示之非限制性實例係針對685 nm波長及一0.2頂帽型變跡器)校準晶圓區61 (即，晶圓失焦)距物鏡65之距離。 焦點量測零件110可經組態以提供一特定晶圓區之表面之二維或三維量測，該等量測亦提供關於垂直尺寸(垂直於晶圓平面)之資訊。出於此目的，度量工具經組態以：(i)能夠掃描晶圓區61 (可能包含一或多個度量目標單元)；(ii)在該掃描期間藉由焦點量測零件110執行焦點量測及自該等焦點量測提取相位資訊(如圖2中所例示)；及(iii)自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料(即，諸如2D輪廓量測資料之表面構形資訊及/或與垂直於該晶圓區之一垂直方向有關之3D表面資料)。 度量工具可進一步經組態以自經提取相位資訊導出晶圓區61之材料性質，諸如關於晶圓區61之折射率或晶圓區61之分割比之資料。 可藉由移動支撐晶圓60之一載台(在圖1中藉由雙頭箭頭120示意性繪示)來進行晶圓區61之掃描。載台移動120在平行於晶圓60之一平面中可為水平的。替代性地或互補地，可使用度量工具100中之疊對量測零件90之掃描鏡125A、125B (參見圖1及/或圖4中之掃描鏡125)來執行晶圓區61之掃描。特定言之，可藉由分別來自MM光纖82及/或(若干)單模態光纖(例如，P-光纖及/或S-光纖92A、92B)之非偏光照明及/或偏光照明來進行焦點量測。 度量工具100可(例如)經由一度量模組來組態以將經導出之深度資料(即，表面構形資訊或表面映射)用於以下各項之任一者：(i)為可避免採集額外影像之當前需要且尤其在諸如暗晶圓區61之低精確度情況中，(例如)使用信號邊緣定位晶圓區61中之度量目標；(ii)估計晶圓區61中之程序變動，例如，在厚度、折射率、分割比方面之程序變動；及(iii)藉由度量工具改良疊對量測，例如，藉由獲得較佳疊對可校正值，可能藉由包含用於程序變動之校正及可能在連續量測中遍及整個晶圓60。 在某些實施例中，可跨晶圓表面掃描一雷射光束同時記錄對焦信號111 (例如，雙單元信號)以計算相位信號及自該相位信號計算距離信號。可沿著一個方向進行雷射掃描以獲得(2D)輪廓量測資訊，及/或可沿著兩個方向進行雷射掃描以獲得(3D)表面資訊。可藉助於機器載台(120)及/或藉由掃描鏡(125A、125B)來實現掃描。校準曲線112 (參見圖2中之實例)可用於使對焦信號111之相位與晶圓區61與物鏡65之間的垂直距離相關(取決於波長及變跡器)。對焦信號111及深度資料可用於導出晶圓區61之各種材料性質，諸如層厚度、折射率及分割比(顯影光阻劑相對非顯影光阻劑之分配)，以及影響有效厚度信號之任何其他性質。 圖3係繪示根據本發明之一些實施例之一方法200之一高階流程圖。該方法之階段可藉由參考上文所描述之度量工具100來執行，該度量工具100可視需要經組態以實施方法200。方法200可至少部分藉由(例如)一度量模組中之至少一電腦處理器實施。某些實施例包括電腦程式產品，該等電腦程式產品包括具有與其一起體現且經組態以執行方法200之相關階段之電腦可讀程式之一電腦可讀儲存媒體。某些實施例包括藉由方法200之實施例設計之各別目標之目標設計檔案。 方法200包括：藉由一度量工具掃描一晶圓區(可能包含一或多個度量目標單元) (階段210)；在該掃描期間藉由該度量工具執行焦點量測及自該等焦點量測提取相位資訊(階段220)；及自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料(即，諸如2D輪廓量測資料之表面構形資訊及/或與垂直於該晶圓區之一垂直方向有關之3D表面資料) (階段230)。 方法200可進一步包括自經提取相位資訊導出晶圓區之材料性質(階段235)，諸如關於該晶圓區之折射率之資料。 可藉由移動支撐晶圓之一載台來進行掃描210 (階段212)。載台移動120在平行於晶圓60之一平面中可為水平的。可使用度量工具之掃描鏡來進行掃描210 (階段214)。 方法200可進一步包括以下各項之任一者：使用經導出深度資料來定位晶圓區中之度量目標(階段240)；自該經導出之深度資料估計晶圓區中之程序變動(階段250)；及藉由度量工具，使用該經導出之深度資料來改良疊對量測(階段260)。 圖4係根據本發明之一些實施例之散射量測疊對度量工具100之一高階示意方塊圖。來自圖1及圖4之元件可經組合以提供本發明之實施例。包括至少疊對量測零件90及焦點量測零件110之散射量測疊對度量工具100可經組態以：掃描晶圓區61及/或晶圓60；在該掃描期間(例如，藉由焦點量測零件110)執行焦點量測，及自該等焦點量測提取相位資訊；及(例如)藉由與至少一電腦處理器135相關聯之一度量模組130，自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料。 可藉由(例如，在水平方向上，平行於晶圓60)移動支撐晶圓60之載台120及/或使用掃描鏡125來進行掃描，且深度資料可為分別提供輪廓量測及/或表面資訊之二維或三維深度資料。 度量模組130可進一步經組態以自經提取相位資訊導出晶圓區61之材料性質，諸如一或多層之層厚度、一或多層之折射率、一或多層中之分割比等。度量模組130可經組態以使用經導出深度資料來定位晶圓60上之度量目標，估計晶圓60中之程序變動，及/或改良疊對量測。 某些實施例包括一電腦程式產品，其包括具有與其一起體現(且可藉由(若干)處理器135運行)之電腦可讀程式之一非暫時性電腦可讀儲存媒體，該電腦可讀程式經組態以從自焦點量測提取之相位資訊導出一經掃描晶圓區之深度資料，其中該經導出之深度資料係關於垂直於該晶圓區之至少一垂直方向。電腦可讀程式可進一步經組態以自該經提取之相位資訊導出晶圓區之材料性質，該等經導出之材料性質係與至少一晶圓層之一折射率及一分割比中之至少一者有關。電腦可讀程式可進一步經組態以自經導出之深度資料提供2D輪廓量測資訊及/或3D表面資訊。電腦可讀程式可進一步經組態以使用經導出之深度資料來定位晶圓區中之度量目標。電腦可讀程式可進一步經組態以自經導出之深度資料來估計晶圓區中之程序變動。電腦程式產品可被整合於散射量測疊對度量工具100之度量模組130中，且電腦可讀程式可進一步經組態以藉由度量工具100使用經導出之深度資料來改良疊對量測。某些實施例包括包含電腦程式產品之散射量測疊對度量工具100。 有利的是，所揭示之度量工具100及方法200用散射量測疊對度量工具實施用於量測晶圓表面構形之焦點量測，因此一方面簡化晶圓表面構形量測，特定言之相對於(例如)林尼克(Linnik)干涉儀及成像工具(其等使用白光干涉量測)消耗更少時間，而另一方面改良散射量測疊對量測及/或加強目標及/或晶圓定位。 上文參考根據本發明之實施例之方法、設備(系統)及電腦程式產品之流程圖解說明及/或部分圖式來描述本發明之態樣。將理解，該等流程圖解說明及/或部分圖式之各部分以及該等流程圖解說明及/或部分圖式中之若干部分之組合可藉由電腦程式指令實施。可將此等電腦程式指令提供至一通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理設備之一處理器以產生一機器，使得經由該電腦或其他可程式化資料處理設備之該處理器執行之該等指令創建用於實施流程圖及/或部分圖式或其部分中所指定之功能/動作的方法。 此等電腦程式指令亦可儲存於一電腦可讀媒體中，該電腦可讀媒體可引導一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置以一特定方式運作，使得儲存於該電腦可讀媒體中之指令製造包含實施流程圖及/或部分圖式或其部分中所指定之功能/動作之指令之一製品。 亦可將電腦程式指令載入至一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置上以使一系列操作步驟在該電腦、其他可程式化設備或其他裝置上執行以產生一經電腦實施程序，使得執行於該電腦或其他可程式化設備上之該等指令提供用於實施流程圖及/或部分圖式或其部分中所指定之功能/動作之程序。 上述流程圖及圖式繪示根據本發明之各項實施例之系統、方法及電腦程式產品之可行實施方案之架構、功能性及操作。就此點而言，該等流程圖或部分圖式中之各部分可表示包括用於實施(若干)所指定之邏輯功能之一或多個可執行指令之一模組、區段或程式碼之部分。亦應注意，在一些替代實施方案中，該部分中所提及之該等功能可不按圖中所提及之順序發生。例如，連續展示之兩個部分可實際上同時予以執行，或該等部分可有時按相反順序予以執行，此取決於所涉及之功能性。亦將注意，部分圖式及/或流程圖解說明之各部分以及該等部分圖式及/或流程圖解說明中之若干部分之組合可藉由執行所指定之功能或動作或專用硬體及電腦指令之組合之基於專用硬體之系統來實施。 在以上描述中，一實施例係本發明之一實例或實施方案。「一項實施例」、「一實施例」、「某些實施例」或「一些實施例」之各種表示並不一定全部指代相同實施例。儘管本發明之各種特徵可以一單一實施例為背景內容而描述，然該等特徵亦可單獨提供或以任何合適組合提供。相反地，儘管為清楚起見本發明可在本文中以單獨實施例為背景內容而描述，然本發明亦可實施於一單一實施例中。本發明之某些實施例可包含來自上文揭示之不同實施例之特徵，且某些實施例可併入有來自上文揭示之其他實施例之元件。在一特定實施例之背景內容中之本發明之元件之揭示內容不應被視為將其等使用僅限於特定實施例中。此外，應理解，本發明可以各種方式執行或實踐且本發明可在除上文描述中概述之實施例以外之某些實施例中實施。 本發明並不限於該等圖式或對應描述。例如，流程不需要移動通過各所繪示方框或狀態或依與所繪示及描述完全一樣之順序移動通過。除非另有定義，否則應通常由本發明所屬於之技術之一般技術者理解本文中所使用之技術及科學術語之意義。雖然已參考有限數目個實施例描述本發明，但此等實施例不應解釋為限制本發明之範疇而是解釋為一些較佳實施例之例示。其他可能變動、修改及應用亦在本發明之範疇內。因此，本發明之範疇不應藉由目前為止已描述之內容限制，而應由隨附申請專利範圍及其等合法等效物限制。
60‧‧‧晶圓
61‧‧‧晶圓區/暗晶圓區
65‧‧‧物鏡
80‧‧‧晶圓成像零件
82‧‧‧多模態(MM)光纖/照明源
85‧‧‧光學路徑
88‧‧‧相機
90‧‧‧疊對量測零件
92A‧‧‧偏光照明源/照明源
92B‧‧‧偏光照明源/照明源
95A‧‧‧光學路徑
95B‧‧‧光學路徑
98A‧‧‧偵測器
98B‧‧‧偵測器
100‧‧‧度量工具/散射量測疊對度量工具
110‧‧‧焦點量測零件/對焦通道
111‧‧‧對焦信號
111A‧‧‧信號
111B‧‧‧信號
112‧‧‧校準曲線/相位/相位曲線
115‧‧‧單獨光學路徑
116‧‧‧斬波器
118‧‧‧焦點偵測器/偵測器
120‧‧‧雙頭箭頭/載台移動/機器載台/載台
125‧‧‧掃描鏡
125A‧‧‧掃描鏡
125B‧‧‧掃描鏡
130‧‧‧度量模組
135‧‧‧電腦處理器
200‧‧‧方法
210‧‧‧階段/掃描
212‧‧‧階段
214‧‧‧階段
220‧‧‧階段
230‧‧‧階段
235‧‧‧階段
240‧‧‧階段
250‧‧‧階段
260‧‧‧階段
為本發明之實施例之一較佳理解及為展示可如何實行該等實施例，現將純粹藉由實例參考隨附圖式，其中相同數字始終指定對應元件或部分。 在隨附圖式中： 圖1係根據本發明之一些實施例之一度量工具之一高階示意圖解； 圖2係根據本發明之一些實施例之對焦信號及其相位在校準曲線上之線性度之一例示性示意圖解； 圖3係繪示根據本發明之一些實施例之一方法之一高階流程圖；及 圖4係根據本發明之一些實施例之散射量測疊對度量工具之一高階示意方塊圖。

Claims (20)

  1. 一種方法，其包括： 藉由一度量工具來掃描一晶圓區， 在該掃描期間，藉由該度量工具來執行焦點量測及自該等焦點量測提取相位資訊，及 自該經提取之相位資訊導出該經掃描晶圓區之深度資料。
  2. 如請求項1之方法，進一步包括自該經提取之相位資訊導出該晶圓區之材料性質。
  3. 如請求項2之方法，其中該等經導出之材料性質係與至少一晶圓層之一折射率及一分割比中之至少一者有關。
  4. 如請求項1之方法，其中該晶圓區包括至少一度量目標單元。
  5. 如請求項1之方法，其中藉由移動支撐該晶圓之一載台來進行該掃描。
  6. 如請求項1之方法，其中使用該度量工具之掃描鏡來進行該掃描。
  7. 如請求項1之方法，其中該經導出之深度資料係關於垂直於該晶圓區之至少一垂直方向。
  8. 如請求項1之方法，其中相對於該晶圓區之一表面方向進行該導出以提供2D (二維)輪廓量測資訊。
  9. 如請求項1之方法，其中相對於該晶圓區之一表面方向進行該導出以提供3D (三維)表面資訊。
  10. 如請求項1之方法，進一步包括使用該經導出之深度資料來定位該晶圓區中之度量目標。
  11. 如請求項1之方法，進一步包括自該經導出之深度資料估計該晶圓區中之程序變動。
  12. 如請求項1之方法，進一步包括藉由該度量工具，使用該經導出之深度資料來改良疊對量測。
  13. 一種散射量測疊對度量工具，其經組態以執行該如請求項1至12中任一項之方法。
  14. 一種電腦程式產品，其包括具有與其一起體現之電腦可讀程式之一非暫時性電腦可讀儲存媒體，該電腦可讀程式經組態以從自焦點量測提取之相位資訊導出一經掃描晶圓區之深度資料，其中該經導出之深度資料係關於垂直於該晶圓區之至少一垂直方向。
  15. 如請求項14之電腦程式產品，其中該電腦可讀程式進一步經組態以自該經提取之相位資訊導出該晶圓區之材料性質，該等經導出之材料性質係與至少一晶圓層之一折射率及一分割比中之至少一者有關。
  16. 如請求項14之電腦程式產品，其中該電腦可讀程式進一步經組態以自該經導出之深度資料提供2D輪廓量測資訊及/或3D表面資訊。
  17. 如請求項14之電腦程式產品，其中該電腦可讀程式進一步經組態以使用該經導出之深度資料來定位該晶圓區中之度量目標。
  18. 如請求項14之電腦程式產品，其中該電腦可讀程式進一步經組態以自該經導出之深度資料估計該晶圓區中之程序變動。
  19. 如請求項14之電腦程式產品，其經整合於一散射量測疊對度量工具之一度量模組中，其中該電腦可讀程式進一步經組態以藉由該度量工具使用該經導出之深度資料來改良疊對量測。
  20. 一種散射量測疊對度量工具，其包括如請求項14至19中任一項之電腦程式產品。
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