TW201945857A - 覆蓋和邊緣放置錯誤的計量和控制 - Google Patents

覆蓋和邊緣放置錯誤的計量和控制 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種覆蓋計量系統，其可包含：一控制器，其藉由量測基於光學可解析特徵之一光學覆蓋量測與基於裝置級特徵之一裝置級覆蓋量測之間之一差來產生對包含該等光學可解析特徵及該等裝置級特徵之一混合覆蓋目標的光學工具錯誤調整；基於特徵在裝置區域內的位置來產生對該混合覆蓋目標的目標至裝置調整；基於該光學覆蓋量測、該等光學工具錯誤調整或該等目標至裝置調整之至少一者來判定該裝置區域中之一或多個位置的裝置相關覆蓋量測；及將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具，以基於該等裝置相關覆蓋量測來修改至少一個後續曝光的曝光條件。

Description

覆蓋和邊緣放置錯誤的計量和控制
本發明大體上係關於覆蓋計量，且更特定言之係關於用於使用光學計量工具判定裝置相關之覆蓋計量。
半導體製造通常需要在一結構上製造多個層，其中一些或全部層包含經製造特徵。覆蓋計量係一樣本之各個層上之結構之相對位置的量測，該等相對位置對一經製造裝置之效能係關鍵的且通常必須被控制在嚴格容限內。例如，覆蓋計量可量測不同樣本層上之特徵之相對位置作為製造工具之逐層對準的一量度。藉由另一實例，覆蓋計量可量測同一層上之特徵之相對位置作為樣本層上之多個曝光步驟之對準的一量度。
並非全部裝置特徵佈局皆適於直接覆蓋量測。此外，覆蓋量測可損害或以其他方式影響裝置特徵之效能。因此，覆蓋量測通常在具有經設計用於敏感覆蓋量測之特徵的專用覆蓋目標上而非直接在裝置特徵上執行。然而，覆蓋目標之樣本上相對於裝置特徵之大小、定向、密度及/或位置差異可引入目標處之經量測覆蓋與裝置特徵之實際覆蓋之間的一失配。因此，確保覆蓋目標上之裝置相關覆蓋量測在覆蓋計量中仍係一持續挑戰。
此外，為達成裝置相關覆蓋量測之努力通常必須與處理量需求相平衡。例如，具有裝置級特徵之覆蓋目標可提供裝置相關覆蓋。然而，裝置級特徵通常可使用粒子束計量工具(諸如但不限於可在一生產環境中限制處理量之掃描電子顯微鏡(SEM))解析。相比而言，光學覆蓋計量可提供更高處理量，但可需要實質上大於裝置特徵之覆蓋目標特徵且因此可更受錯誤影響。
因此，期望提供提供裝置相關覆蓋準確度同時平衡處理量需求之覆蓋計量之系統及方法。
揭示一種根據本發明之一或多個繪示性實施例之覆蓋計量系統。在一項繪示性實施例中，該系統包含一控制器。在另一繪示性實施例中，該控制器藉由量測基於光學可解析特徵之一光學覆蓋量測與基於裝置級特徵之一裝置級覆蓋量測之間的一差而產生對包含該等光學可解析特徵及該等裝置級特徵之一混合覆蓋目標之光學工具錯誤調整。在另一繪示性實施例中，該控制器基於特徵在裝置區域內之位置產生對該混合覆蓋目標之目標至裝置調整。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該光學覆蓋量測、該等光學工具錯誤調整或該等目標至裝置調整之至少一者判定該裝置區域中之一或多個位置之裝置相關覆蓋量測。在另一繪示性實施例中，該控制器將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具以基於該等裝置相關覆蓋量測修改至少一個後續曝光之曝光條件。
揭示一種根據本發明之一或多個繪示性實施例之覆蓋計量系統。在一項繪示性實施例中，該系統包含一光學計量工具，該光學計量工具經組態以產生基於一樣本上之一混合覆蓋目標之光學可解析特徵之一光學覆蓋量測。在另一繪示性實施例中，該系統包含一粒子束計量工具，該粒子束計量工具經組態以產生基於該混合覆蓋目標之裝置級特徵之一裝置級覆蓋量測。在另一繪示性實施例中，該系統包含一邊緣放置計量工具，該邊緣放置計量工具經組態以量測特徵在該樣本之一裝置區域內相對於該混合覆蓋目標之位置。在另一繪示性實施例中，該系統包含通信耦合至該光學計量工具及該粒子束計量工具之一控制器。在另一繪示性實施例中，該控制器基於藉由該光學計量工具接收之該光學覆蓋量測與藉由該粒子束計量工具接收之該裝置級覆蓋量測之間的一差產生對該混合覆蓋目標之光學工具錯誤調整。在另一繪示性實施例中，該控制器基於藉由該邊緣放置計量工具接收之特徵在裝置區域內之位置產生對該混合覆蓋目標之目標至裝置調整。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該光學覆蓋量測、該等光學工具錯誤調整或該等目標至裝置調整之至少一者判定該裝置區域中之一或多個位置之裝置相關覆蓋量測。在另一繪示性實施例中，該控制器將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具以基於該等裝置相關覆蓋量測修改至少一個後續曝光之曝光條件。
揭示一種根據本發明之一或多個繪示性實施例之覆蓋計量方法。在一項繪示性實施例中，該方法包含基於一樣本上之一混合覆蓋目標之光學可解析元件量測該混合覆蓋目標之一光學覆蓋。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該混合覆蓋目標之裝置級元件量測該混合覆蓋目標之一裝置級覆蓋。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該光學覆蓋與該裝置級覆蓋之間的一差判定對該混合覆蓋目標之光學工具錯誤調整。在另一繪示性實施例中，該方法包含量測該裝置區域內之一或多個特徵相對於該混合覆蓋目標之目標至裝置放置錯誤。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該等目標至裝置放置錯誤產生對該裝置區域之一或多個目標至裝置調整。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該光學覆蓋、該等光學工具錯誤調整及該等目標至裝置調整判定該裝置區域內之一或多個位置之裝置相關覆蓋量測。在另一繪示性實施例中，該方法包含將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具以基於該等裝置相關覆蓋量測修改至少一個後續樣本之曝光條件。
應理解，前述一般描述及下列詳細描述皆僅係例示性的及說明性的且未必要限制如主張之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例且與概述一起用於解釋本發明之原理。
相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)規定主張於2018年3月5日申請之以Andrei V. Shchegrov、Frank Laske及Nadav Gutman為發明人之標題為SYSTEMS AND METHODS FOR METROLOGY AND CONTROL OF OVERLAY AND EDGE PLACEMENT ERRORS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES之美國臨時申請案序號62/638,900的權利，該案之全文係以引用的方式併入本文中。
現在將詳細參考隨附圖式中繪示之所揭示標的物。已關於特定實施例及其等之特定特徵特別展示且描述本發明。本文闡述之實施例被視為繪示性而非限制性的。一般技術者應容易明白，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下進行形式及細節上之各種改變及修改。
本發明之實施例係關於用於藉由使用裝置相關校正調整光學覆蓋量測而產生裝置相關覆蓋量測之系統及方法。例如，裝置相關校正可補償與一覆蓋目標之一經量測光學覆蓋與一樣本上之所關注裝置特徵之實際覆蓋之間的一失配相關聯之錯誤。
光學計量工具可提供適合於線內覆蓋控制之高處理量覆蓋量測。例如，基於成像之光學覆蓋可使多個樣本層上之特徵同時成像且基於該等特徵之間的相對位移判定覆蓋。藉由另一實例，基於散射量測之光學計量可使用一基於模型方法來判定覆蓋，其中比較自樣本散射及/或繞射之光與基於已知樣本特徵(諸如但不限於重疊層中之光柵結構)之預期圖案。適合於光學特性化之覆蓋目標之特徵可另外經分段以提供一單一視野內之多個量測點，此可憑藉重複結構之基於低雜訊之統計平均化促進高度精確之覆蓋量測。此外，光學計量工具可提供(但不要求提供)每位點約0.2至1秒之量測且因此可為一生產線中之每樣本及每批次量測頻率提供實質靈活性。
然而，光學計量工具之解析度可要求遠大於裝置特徵之覆蓋目標特徵，此可引入經量測覆蓋與裝置相關覆蓋之間的系統性錯誤。例如，裝置相關覆蓋()可為(但不要求)如下表示：
(1)
其中係在一覆蓋目標處量測之一光學覆蓋，係與基於光學可解析特徵之光學量測與在目標位置處之一裝置相關覆蓋之間的一偏差相關聯之一目標錯誤，且係與空間上變化之製造變動相關聯之一目標至裝置錯誤，該等空間上變化之製造變動與覆蓋目標與所關注裝置特徵之間的實體分離相關聯。例如，可表示覆蓋目標與樣本上之不同層之所關注裝置特徵之間的圖案放置錯誤(PPE)間的差。
本發明之額外實施例係關於使用多個計量工具量測具有光學可解析特徵及裝置級特徵之一混合覆蓋目標之覆蓋。例如，一光學計量工具可使用任何光學覆蓋技術(例如，基於影像之光學計量、基於散射量測之光學計量或類似者)基於光學可解析特徵量測覆蓋，且具有足以解析裝置級特徵之解析度之一額外計量工具可基於裝置級特徵量測覆蓋。就此而言，方程式1之可包含同一目標上之光學覆蓋量測與裝置級覆蓋量測之間的差。
額外計量工具可包含適合於自裝置級特徵判定覆蓋之任何類型之計量工具。例如，額外計量工具可包含一粒子束計量工具(諸如但不限於一掃描電子顯微鏡(SEM)計量工具(例如，一臨界尺寸SEM (CD-SEM)或類似者)或一聚焦離子束(FIB)計量工具)。此外，粒子束計量工具可基於粒子束能量特性化不同層上之特徵。例如，低能量粒子束可用於特性化一頂層(例如，一電流層)，而相對更高能量之粒子束可穿透更深入樣本中以特性化先前製造之層上之特徵。
本發明之額外實施例係關於量測導致場內之位置特定覆蓋差之目標至裝置錯誤，其等可(但不要求)與製造期間之場內變動相關聯。場內變動可由一曝光步驟期間一微影工具中之像差(諸如但不限於由微影工具中之熱引起之透鏡像差或擾動)引發。就此而言，方程式1之可包含經量測之目標至裝置錯誤。例如，混合覆蓋目標與晶粒內之各種特徵之間的圖案放置距離可使用具有一平移狀態之一邊緣位置計量(EPM)工具(嚴格監測其位置)直接量測。就此而言，可使用EPM工具使混合覆蓋目標及晶粒內之特徵成像，且可基於平移載台之座標判定圖案放置距離。此外，EPM工具可基於任何類型之成像技術，諸如但不限於光學或粒子束成像(例如，電子束、離子束或類似者)。使用邊緣放置計量對結構之位置及尺寸的量測大體上描述於以下各者中：標題為「APPARATUS AND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF PATTERN PLACEMENT AND SIZE OF PATTERN AND COMPUTER PROGRAM THEREFOR」且於2018年1月4日發表之國際公開案第WO 2018/004511號；及標題為「METHOD FOR CORRECTING POSITION MEASUREMENTS FOR OPTICAL ERRORS AND METHOD FOR DETERMINING MASK WRITER ERRORS」且於2017年7月11日發佈之美國專利第9,704,238號，其等兩者之全文以引用的方式併入本文中。
本發明之額外實施例係關於基於對光學計量量測之裝置相關調整產生裝置相關覆蓋量測。本發明之進一步實施例係關於基於裝置相關覆蓋量測產生裝置相關覆蓋可校正值。接著，覆蓋可校正值可作為回饋及/或前饋資料提供至製造工具(例如，微影工具)。例如，在一樣本上量測的與一當前程序步驟相關聯之覆蓋量測可用於補償漂移且針對相同或後續批次中之後續樣本上之程序步驟將覆蓋維持在選定容限內。藉由另一實例，可前饋與一當前程序步驟相關聯之覆蓋量測以調整後續程序步驟以補償任何經量測覆蓋錯誤。
本文中認識到，可產生覆蓋可校正值之頻率(在一給定樣本及/或一給定批次上)可取決於覆蓋計量工具之精確度及處理量之間的權衡。例如，量測每一樣本或每一批次之光學工具錯誤或目標至裝置錯誤可為不實際或非預期的。在一些實施例中，不如光學覆蓋量測般頻繁地執行對光學覆蓋量測之裝置相關調整。就此而言，線內覆蓋量測可使用光學計量工具按一預期頻率對混合覆蓋目標執行且可基於之前基於光學工具錯誤及/或目標至裝置錯誤量測之裝置相關調整進行調整。
本發明之額外實施例係關於經產生作為一顯影後檢視(ADI)步驟之覆蓋量測。在此方面，光學計量工具可在時間上接近顯影步驟之製造期間直接在樣本上擷取覆蓋資料而不損壞樣本。此外，在此階段識別潛在問題可促進當前或未來批次中之樣本之重加工以在一費時且不可逆之蝕刻步驟之前校正該等問題。
現在大體上參考圖1至圖1D，描述提供裝置相關光學覆蓋量測之一覆蓋計量系統。
圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一覆蓋計量系統100之一概念圖。在一項實施例中，覆蓋計量系統100包含一光學計量工具102，該光學計量工具102適合於產生基於光學可解析特徵之覆蓋量測。在另一實施例中，覆蓋計量系統100包含一粒子束計量工具104，該粒子束計量工具104適合於產生基於覆蓋目標之裝置特徵及/或裝置級特徵之覆蓋量測。在另一實施例中，覆蓋計量系統100包含一邊緣放置計量(EPM)工具106，該邊緣放置計量(EPM)工具106適合於判定一或多個層中之圖案放置位置(例如，特徵配準位置)。
因此，光學計量工具102可提供一或多個覆蓋目標之光學覆蓋量測，且粒子束計量工具104及EPM工具106之任何組合可提供適合於對光學覆蓋量測之裝置相關調整的量測。此外，如本文之前描述，覆蓋計量系統100可在一生產線中利用任何組件(例如，光學計量工具102、粒子束計量工具104或EPM工具106) 於任何選定頻率以平衡覆蓋精確度及處理器需求。例如，光學計量工具102可用於線內覆蓋監測，而粒子束計量工具104及/或EPM工具106則可選擇性地採低頻用於判定對由光學計量工具102提供之光學覆蓋量測的裝置相關調整。
在另一實施例中，覆蓋計量系統100包含一控制器108。在另一實施例中，控制器108包含經組態以執行維持於一記憶體媒體112上之程式指令的一或多個處理器110。就此而言，控制器108之一或多個處理器110可執行貫穿本發明描述之各種程序步驟中的任一者。例如，控制器108可自光學計量工具102、粒子束計量工具104或EPM工具106之任一者接收資料，且可進一步產生裝置相關覆蓋資料。藉由另一實例，控制器108可基於來自光學計量工具102、粒子束計量工具104或EPM工具106之任一者的資料來產生裝置相關覆蓋可校正值。
此外，控制器108可經通信耦合至一或多個外部製造工具(諸如但不限於一微影工具)。就此而言，控制器108可作為適合於控制外部製造工具之輸入以將覆蓋維持在選定覆蓋容限內之一先進程序控制器(APC)操作。
一控制器108之一或多個處理器110可包含此項技術中已知的任何處理元件。在此意義上，一或多個處理器110可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。在一項實施例中，一或多個處理器110可包括：一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器，或經組態以執行經組態以如貫穿本發明描述般操作覆蓋計量系統100之一程式的任何其他電腦系統(例如，網路電腦)。進一步應認知，術語「處理器」可廣泛地被定義為涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶體媒體112之程式指令之一或多個處理元件的任何裝置。此外，可藉由一單一控制器108或替代地多個控制器實行貫穿本發明描述的步驟。另外，控制器108可包含經容置於一共同外殼中或多個外殼內的一或多個控制器。以此方式，任何控制器或控制器組合可被單獨地封裝為適合於整合至覆蓋計量系統100中之一模組。
記憶體媒體112可包含適合於儲存可由相關聯之一或多個處理器110執行之程式指令之此項技術中已知之任何儲存媒體。例如，記憶體媒體112可包含一非暫時性記憶體媒體。藉由另一實例，記憶體媒體112可包含但不限於一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態硬碟機及類似者。進一步應注意，記憶體媒體112可與一或多個處理器110容置於一共用控制器外殼中。在一項實施例中，記憶體媒體112可相對於一或多個處理器110及控制器108之實體位置遠端定位。例如，控制器108之一或多個處理器110可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，上文描述不應被解譯為限制本發明，而是僅為一繪示。
應理解，圖1A中繪示之覆蓋計量系統100連同相關聯描述僅出於繪示性目的提供，且不應被解譯為限制性的。例如，覆蓋計量系統100可包含圖1A中繪示之元件之任何組合。在一個例項中，覆蓋計量系統100可包含一光學計量工具102、一粒子束計量工具104及一控制器108。在另一例項中，覆蓋計量系統100可包含一光學計量工具102、一EPM工具106及一控制器108。此外，覆蓋計量系統100之任何組件可經定位為彼此靠近或可彼此遠端地定位。在一些實施例中，覆蓋計量系統100之多個組件可整合於一單一實體裝置中。例如，EPM工具106可(但不要求)整合於光學計量工具102或粒子束計量工具104中。
圖1B係根據本發明之一或多項實施例之一光學計量工具102之一概念圖。光學計量工具102可包含適合於產生與一樣本之兩個或兩個以上層相關聯之覆蓋資料之此項技術中已知之任何類型之光學覆蓋計量工具(諸如但不限於一基於影像之光學計量工具或一基於散射量測之光學計量工具)。
在一項實施例中，光學計量工具102包含一光學照明源114以產生一光學照明束116。光學照明束116可包含一或多個選定波長之光，包含但不限於紫外(UV)光、可見光或紅外(IR)光。
光學照明源114可為適合於產生一光學照明束116之此項技術中已知之任何類型之照明源。
光學照明源114可包含適合於提供一光學照明束116之任何類型之照明源。在一項實施例中，光學照明源114係一雷射源。例如，光學照明源114可包含但不限於一或多個窄頻雷射源、一寬頻雷射源、一超連續雷射源、一白光雷射源或類似者。在此方面，光學照明源114可提供具有高同調性(例如，高空間同調性及/或時間同調性)之一光學照明束116。在另一實施例中，光學照明源114包含一雷射維持電漿(LSP)源。例如，光學照明源114可包含但不限於一LSP燈、一LSP燈泡或適合於容納一或多個元素之一LSP腔室，該一或多個元素在由一雷射源激發至一電漿狀態中時可發射寬頻照明。在另一實施例中，光學照明源114包含一燈源。例如，光學照明源114可包含但不限於一弧光燈、一放電燈、一無電極燈或類似者。在此方面，光學照明源114可提供具有低同調性(例如，低空間同調性及/或時間同調性)之一光學照明束116。
在另一實施例中，光學照明源114經由一照明路徑120將光學照明束116引導至一樣本118。照明路徑120可包含適合於修改及/或調節光學照明束116之一或多個照明路徑透鏡122或額外光學組件124。例如，一或多個光學組件124可包含但不限於一或多個偏光器、一或多個濾光片、一或多個光束分離器、一或多個漫射體、一或多個均質器、一或多個變跡器或一或多個光束整形器。照明路徑120可進一步包含經組態以將光學照明束116引導至樣本118之一物鏡126。
在另一實施例中，樣本118安置於一樣本載台128上。樣本載台128可包含適合於定位及/或掃描光學計量工具102內之樣本118之任何裝置。例如，樣本載台128可包含線性平移載台、旋轉載台、傾斜(tip/tilt)載台或類似者之任何組合。
在另一實施例中，光學計量工具102包含經組態以透過一收集路徑132捕獲自樣本118放射之光之一偵測器130。收集路徑132可包含但不限於用於收集來自樣本118的光之一或多個收集路徑透鏡134。例如，一偵測器130可經由一或多個收集路徑透鏡134接收自樣本118反射或散射(例如，經由鏡面反射、漫反射及類似者)之光。藉由另一實例，一偵測器130可接收藉由樣本118產生之光(例如，與光學照明束116之吸收相關聯之發光或類似者)。藉由另一實例，一偵測器130可接收來自樣本118之一或多個繞射階之光(例如，0階繞射、±1階繞射、±2階繞射及類似者)。
偵測器130可包含適合於量測自樣本118接收之照明之此項技術中已知之任何類型之偵測器。例如，一偵測器130可包含(但不限於)一CCD偵測器、一TDI偵測器、一光電倍增管(PMT)、一雪崩光二極體(APD)或類似者。在另一實施例中，一偵測器130可包含適合於識別自樣本118放射之光之波長之一光譜偵測器。。
收集路徑132可進一步包含用於引導及/或修改自樣本118收集之照明的任何數目個光學元件(包含但不限於一或多個收集路徑透鏡134、一或多個濾光片、一或多個偏光器或一或多個光束擋塊)。
在一項實施例中，偵測器130定位成近似法向於樣本118之表面。在另一實施例中，光學計量工具102包含一光束分離器136，該光束分離器136經定向使得物鏡126可同時引導光學照明束116至樣本118且收集自樣本118放射之光。此外，照明路徑120及收集路徑132可共用一或多個額外元件(例如，物鏡126、孔隙、濾光片或類似者)。
光學計量工具102可基於此項技術中已知之任何技術量測覆蓋，諸如但不限於基於成像之技術或基於散射量測之技術。例如，在一成像模式中操作之光學計量工具102可照明樣本118之一部分且在一偵測器130上捕獲樣本118之經照明部分之一影像。經捕獲影像可為此項技術中已知之任何類型之影像，諸如但不限於一亮場影像、一暗場影像、一相位對比影像(phase-contrast image)或類似者。此外，經捕獲影像可拼接在一起(例如，藉由光學計量工具102，藉由控制器108或類似者)以形成樣本118之一複合影像。藉由另一實例，光學計量工具102可掃描一經聚焦光學照明束116遍及樣本118且在一或多個偵測器130上以一或多個量測角捕獲自樣本118放射之光及/或粒子以逐像素地產生一影像。可藉由修改束路徑(例如，使用一振鏡(galvo mirror)、一壓電鏡或類似者)及/或藉由使樣本118平移通過聚焦束之一聚焦體積而掃描聚焦光學照明束116遍及樣本118。因此，可基於定位在兩個或兩個以上樣本層上之特徵之相對位置判定與兩個或兩個以上樣本層相關聯之覆蓋。
藉由另一實例，光學計量工具102可藉由基於回應於光學照明束116之自樣本118散射及/或繞射之光之圖案判定覆蓋而作為一基於散射量測之計量工具操作。例如，光學計量工具102可(例如使用偵測器130)捕獲包含自樣本放射之光之有角度散佈之(例如，一覆蓋目標之不同區之)一或多個光瞳平面影像。因此，可基於自具有各層之已知大小及散佈之覆蓋目標特徵之經模型化散射及/或繞射自光瞳平面影像判定兩個或兩個以上樣本層之間的覆蓋。
此外，光學計量工具102可藉由使光學照明束116傳播通過一當前層以與一或多個之前製造之層上之特徵相互作用，使得藉由偵測器130接收之信號(例如，樣本118之一影像、一光瞳平面之一影像或類似者)指示至少兩個層之間的覆蓋而在任何製造步驟量測覆蓋。例如，光學計量工具102可在一當前層曝光之後量測一之前製造層與當前層之間的覆蓋作為一顯影後檢視(ADI)步驟。就此而言，當前層及任何之前層之一覆蓋量測可基於曝光特徵相對於未曝光特徵之折射率之差產生。藉由另一實例，光學計量工具102可在一顯影圖案已經蝕刻於一當前層中作為一浮雕結構之後量測一之前製造層與當前層之間的覆蓋作為一蝕刻後檢視(AEI)步驟。
圖1C係根據本發明之一或多項實施例之一粒子束計量工具104之一概念圖。粒子束計量工具104可包含適合於解析裝置特徵或裝置級特徵之任何類型之計量工具，諸如但不限於一電子束計量工具(例如，一SEM、一CD-SEM或類似者)或一離子束計量工具(例如，一聚焦離子束(FIB)計量工具)。
在一項實施例中，粒子束計量工具104包含一粒子源138 (例如，一電子束源、一離子束源或類似者)以產生一粒子束140 (例如，一電子束、一粒子束或類似者)。粒子源138可包含適合於產生一粒子束140之此項技術中已知之任何粒子源。例如，粒子源138可包含(但不限於)一電子槍或一離子槍。在另一實施例中，粒子源138經組態以提供具有一可調諧能量之一粒子束140。例如，包含一電子源之粒子源138可(但不限於)提供在0.1 kV至30 kV之範圍中之一加速電壓。如另一實例，包含一離子源之一粒子源138可(但不要求)提供具有在1至50 keV之範圍中之一能量之一離子束。
在另一實施例中，粒子束計量工具104包含一或多個粒子聚焦元件142。例如，一或多個粒子聚焦元件142可包含(但不限於)形成一複合系統之一單一粒子聚焦元件或一或多個粒子聚焦元件。在另一實施例中，一或多個粒子聚焦元件142包含經組態以將粒子束140引導至定位在一樣本載台146上之樣本118之一粒子物鏡144。此外，一或多個粒子源138可包含此項技術中已知之任何類型之電子透鏡(包含但不限於靜電、磁性、單電位或雙電位透鏡)。
在另一實施例中，粒子束計量工具104包含至少一個粒子偵測器148以使自樣本118放射之粒子成像或以其他方式偵測自樣本118放射之粒子。在一項實施例中，粒子偵測器148包含一電子收集器(例如，一二次電子收集器、一反向散射電子偵測器或類似者)。在另一實施例中，粒子偵測器148包含用於偵測來自樣本表面之電子及/或光子之一光子偵測器(例如，一光偵測器、一x射線偵測器、經耦合至光電倍增管(PMT)偵測器之一閃爍元件或類似者)。
應理解，如圖1C中描繪之一粒子束計量工具104之描述及以上相關描述僅出於繪示性之目的而提供且不應被解譯為限制性的。例如，粒子束計量工具104可包含適合於同時訊問一樣本118之一多光束及/或一多柱系統。在一進一步實施例中，粒子束計量工具104可包含經組態以將一或多個電壓施加至樣本118之一或多個位置之一或多個組件(例如，一或多個電極)。在此方面，粒子束計量工具104可產生電壓對比成像資料。
此外，粒子束計量工具104可在任何製造步驟量測覆蓋。例如，粒子束計量工具104可在一當前層曝光及/或顯影之後量測一之前製造層與當前層之間的覆蓋作為一顯影後檢視(ADI)步驟。藉由另一實例，光學計量工具102可在一顯影圖案已經蝕刻於一當前層中作為一浮雕結構之後量測一之前製造層與當前層之間的覆蓋作為一蝕刻後檢視(AEI)步驟。
本文中應認知，粒子束140在樣本118中之穿透深度可取決於粒子能量，使得較高能量束通常更深地穿透至樣本118中。在一項實施例中，粒子束計量工具104利用不同粒子能量來基於粒子束140至樣本118中之穿透深度訊問裝置之不同層。例如，粒子束計量工具104可利用一相對低能量之電子束(例如，約1 keV或更低)且可利用一更高能量束(例如，約10 keV或更高)來特性化一先前製造之層。本文中應認知，依據粒子能量而變化之穿透深度可針對不同材料變化，使得針對一特定層之粒子能量之選擇可針對不同材料而變化。
圖1D係根據本發明之一或多項實施例之一EPM工具106之一概念圖。EPM工具106可包含適合於量測樣本118之兩個或兩個上特徵上之圖案放置距離之此項技術中已知之任何類型之計量工具。使用邊緣放置計量對結構之位置及尺寸的量測大體上描述於以下各者中：標題為「APPARATUS AND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF PATTERN PLACEMENT AND SIZE OF PATTERN AND COMPUTER PROGRAM THEREFOR」且於2018年1月4日發表之國際公開案第WO 2018/004511號；及標題為「METHOD FOR CORRECTING POSITION MEASUREMENTS FOR OPTICAL ERRORS AND METHOD FOR DETERMINING MASK WRITER ERRORS」且於2017年7月11日發佈之美國專利第9,704,238號中，其等兩者之全文以引用的方式併入本文中。
在一項實施例中，EPM工具106包含一EPM成像系統150及一經精確監測之樣本載台152。就此而言，EPM工具106可使兩個特徵成像(例如，如本文之前描述之一混合覆蓋目標及一晶粒內之一或多個特徵)且基於樣本載台152之座標判定兩個特徵之間的圖案放置距離。
此外，EPM工具106之EPM成像系統150可包含此項技術中已知之任何類型之成像系統。例如，EPM成像系統150可包含一光學成像系統。在一個例項中，EPM成像系統150可包含但不要求包含來自KLA-Tencor之一IPRO系列計量工具。藉由另一實例，EPM成像系統150可包含一粒子束成像系統，諸如但不限於來自KLA-Tencor之基於SEM之電氣程序監測(EPM)計量工具。此外，EPM工具106可(但不要求)整合於圖1B中繪示之光學計量工具102及/或圖1C中繪示之粒子束計量工具104內。藉由另一實例，EPM工具106可包含功能上等效於圖1B或圖1C中繪示之組件而並不整合於光學計量工具102或粒子束計量工具104內之一或多個組件。
在一項實施例中，EPM成像系統150包含一照明源154以產生一照明束156。照明源154可為適合於產生一照明束156之此項技術中已知之任何類型之照明源，諸如但不限於用於產生一光束之一光學照明源或用於產生一粒子束(例如，一電子束、一粒子束或類似者)之一粒子照明源。
在另一實施例中，EPM成像系統150包含一聚焦元件158以將照明束156引導至安裝於樣本載台152上之樣本118。在另一實施例中，EPM成像系統150包含一偵測器160以使自樣本118放射之輻射(例如，電磁輻射、粒子或類似者)成像或以其他方式偵測自樣本118放射之輻射(例如，電磁輻射、粒子或類似者)。偵測器160可包含任何類型之偵測器，諸如但不限於一光學偵測器(例如，一光偵測器、一x射線偵測器、經耦合至光電倍增管(PMT)偵測器之一閃爍元件或類似者)或一電子收集器(例如，一二次電子收集器、一反向散射電子偵測器或類似者)。此外，偵測器160可經定向以直接捕獲自樣本118放射之輻射或可偵測藉由一或多個額外元件捕獲之輻射。在一項例項中，如在圖1D中繪示，EPM工具106可包含一光束分離器162來將藉由聚焦元件158收集之輻射之至少一部分引導至偵測器160。
樣本載台152可包含適合於在選定容限(例如，精確度容限、可重複性容限或類似者)內沿著兩個或兩個以上運動軸定位樣本118之任何類型之平移載台。例如，樣本載台152可包含任何類型之軸承技術，諸如但不限於空氣軸承載台或滾子軸承載台。此外，樣本載台152可包含任何類型之致動系統，諸如但不限於直接驅動致動器或滾珠螺桿致動器。
在另一實施例中，EPM成像系統150包含一載台追蹤裝置164以沿著一或多個軸精確追蹤樣本載台152之位置。情況可為如此，但未必如此：可使用高於用於控制樣本載台152之位置之一控制系統之一準確度及/或精確度判定樣本載台152之一實際位置。因此，EPM工具106可至少部分基於藉由載台追蹤裝置164產生之實際載台位置判定樣本118上之一或多個特徵之位置(例如，相對於一視野)。
載台追蹤裝置164可為適合於監測沿著一或多個軸之樣本載台152之位置及/或其他追蹤資料(例如，速度、加速度或類似者)之此項技術中已知之任何類型之載台追蹤裝置。在一項實施例中，載台追蹤裝置164包含一或多個干涉儀(例如，基於雷射之干涉儀或類似者)。
在另一實施例中，樣本載台152安裝於適合於提供一穩定安裝表面之一量測台166上。例如，量測台166可包含提供用於安裝樣本載台152之一精確及穩定平面之一固體表面(例如，花崗岩或類似者)。藉由另一實例，量測台166可安裝於一振動隔離系統168上以抑制可降低載台追蹤量測之準確度及/或精確度之機械振動。
圖2係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於裝置相關光學覆蓋之一方法200中執行之步驟之一流程圖。申請人提及，本文中先前在覆蓋計量系統100之內容脈絡中描述之實施例及實現技術應被解譯為擴展至方法200。然而，進一步應注意，方法200不限於覆蓋計量系統100之架構。
在一項實施例中，方法200包含基於一樣本上之一混合覆蓋目標之光學可解析特徵來量測該混合覆蓋目標之一光學覆蓋之一步驟202。例如，可使用一光學覆蓋計量工具(諸如但不限於光學計量工具102)來執行步驟202。在另一實施例中，方法200包含基於混合覆蓋目標之裝置級特徵來量測混合覆蓋目標之一裝置級覆蓋之一步驟204。例如，可使用一高解析度計量工具(諸如但不限於粒子束計量工具104)來執行步驟204。在另一實施例中，方法200包含基於光學覆蓋與裝置級覆蓋之間之一差來判定對混合覆蓋目標之光學工具錯誤調整之一步驟206。例如，可使用一光學覆蓋計量工具(諸如但不限於控制器108)來執行步驟202。
為本發明之目的，術語「光學可解析」指示特徵的至少一部分可使用一選定光學計量工具(例如，光學計量工具102)在選定容限內解析。此外，「裝置級」特徵可包含類似於待併入一經製造裝置中之裝置特徵的一或多個特性(例如，線寬、特徵之間的分離距離或類似者)。本文應認知，特定裝置特徵可在選定光學計量工具中至少部分解析，但可進一步含有低於選定光學計量工具之解析度的特性。應理解，術語「光學可解析」特徵及「裝置級」特徵係繪示性的，且不期望限制樣本上之任何圖案化特徵的大小、定向或分佈。
本文中進一步認知，基於一覆蓋目標之光學可解析特徵的光學覆蓋量測可展現與光學可解析特徵相對於所關注裝置特徵之大小、定向及/或密度之間的差相關聯的光學工具錯誤。因此，一覆蓋目標之一光學覆蓋量測可展現相對於所關注裝置特徵之實際覆蓋之一系統性錯誤。
在方法200之步驟202至206中，可使用包含光學可解析特徵及裝置級特徵兩者之一混合覆蓋目標特性化光學工具錯誤。因此，步驟202可包含使用光學可解析特徵來量測混合覆蓋目標的覆蓋，且步驟204可包含使用裝置級特徵來量測同一混合覆蓋目標的覆蓋。接著，光學覆蓋與裝置級覆蓋之間之差的量值及方向可用於校正任何當前或未來量測中的系統性光學工具錯誤。
例如，一旦判定步驟206之光學工具錯誤調整，便可藉由量測混合覆蓋目標之光學覆蓋且使用已知光學工具錯誤調整調整光學覆蓋而有效產生裝置相關覆蓋。就此而言，一覆蓋計量系統(例如，覆蓋計量系統100或類似者)可產生裝置相關覆蓋量測，同時利用光學覆蓋計量之益處(諸如但不限於自重複特徵之使用導出之高處理量能力及低雜訊量測)。
混合覆蓋目標之光學可解析特徵及裝置級特徵可具有適合於提供同一方向或若干方向上之光學及裝置級覆蓋兩者之混合覆蓋目標中之任何定向或分佈。在一項實施例中，光學可解析特徵及裝置級特徵實體分離。例如，具有嵌入式裝置級特徵之光學計量目標大體上描述於2015年7月28日發佈之標題為「DEVICE CORRELATED METROLOGY (DCM) FOR OVL WITH EMBEDDED SEM STRUCTURE OVERLAY TARGETS」之美國專利案第9,093,458號，該案之全文以引用的方式併入本文中。在另一實施例中，混合覆蓋目標之至少一些光學解析特徵按一裝置級節距分段。就此而言，可在同一實體位置中執行光學覆蓋量測及裝置級覆蓋量測，此可提供覆蓋工具錯誤之增大之準確度。例如，具有光學可解析特徵及裝置級特徵之經分段目標大體上描述於標題為「Process Compatible Segmented Targets and Design Methods」且在2014年10月16日發表之美國專利公開案第US 2014/0307256號中，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
圖3係根據本發明之一或多項實施例之具有使用裝置級特徵分段之光學可解析特徵之一混合覆蓋目標之一系列影像。光學影像302繪示適合於量測兩個樣本層之間的覆蓋之一先進成像計量(AIM)覆蓋目標304。例如，目標304包含四個象限306a至306d，其等各具有樣本之一第一層中之第一層特徵308及樣本之一第二層中之第二層特徵310，使得第一層特徵308與第二層特徵310之間的相對位置指示第一層與第二層之間的覆蓋。此外，象限之兩者(例如，象限306a、306c)可提供沿著一第一方向之覆蓋且象限之兩者(例如，象限306b、306d)可提供沿著一第二方向之覆蓋。
在一項實施例中，光學影像302之特徵(例如，第一層特徵308及/或第二層特徵310)經分段以包含光學可解析元件及裝置級元件兩者。例如，如在光學影像302中繪示，第一層特徵308可經分段以包含具有一光學可解析寬度314之第一層光學可解析區段312，其按一光學可解析節距316分佈。類似地，第二層特徵310可經分段以包含具有光學可解析寬度314及光學可解析節距316之第二層光學可解析區段318。
此外，光學影像302之至少一些特徵(例如，第一層光學可解析區段312及/或第二層光學可解析區段318)可經進一步分段以包含裝置級特徵。裝置級影像320繪示按一更高放大率展示之目標304之一部分322。例如，第一層光學可解析區段312可在選定容限內使用具有無法使用一選定光學計量工具(例如，光學計量工具102)解析之一子解析度寬度326及/或一子解析度節距328之裝置級特徵324分段。類似地，第二層光學可解析區段318可使用具有子解析度節距328及子解析度寬度326之裝置級特徵330分段。
因此，第一層與第二層之間的一光學覆蓋可基於第一層光學可解析區段312及第二層光學可解析區段318之相對位置(例如，使用光學計量工具102)產生，而一裝置級覆蓋可基於第一層裝置級特徵324及第二層裝置級特徵330之相對位置(例如，使用粒子束計量工具104)產生。接著，可基於光學覆蓋與裝置級覆蓋之間的差判定光學工具錯誤(例如，方程式1之)。
應理解，圖3中繪示之基於影像之目標304連同以上相關描述僅出於繪示性目的而提供，且不應被解譯為限制性的。例如，適合於光學覆蓋量測之一覆蓋目標可具有樣本118之任何層上之光學可解析特徵之任何分佈。藉由另一實例，一覆蓋目標可經組態用於使用不基於影像之覆蓋技術(諸如但不限於基於散射量測之技術)之覆蓋量測。就此而言，一光學計量工具102可捕獲與光學照明束116與多個所關注樣本層上之覆蓋目標特徵之同時相互作用相關聯之繞射階且可使用經捕獲信號之一基於模型分析判定覆蓋。
藉由另一實例，一目標(諸如但不限於目標304)可包含週期性結構(例如，一或多個方向上之週期性分佈特徵)。本文中應認知，在一或多個層中具有週期性特徵之目標可提供多個量測位置。例如，可相對於週期性結構之任一者量測覆蓋。就此而言，在一或多個層中具有週期性元件之目標可因此增強一覆蓋量測(例如，裝置級特徵之一光學覆蓋量測或一基於粒子之覆蓋量測)之準確度及/或處理量。例如，按與覆蓋量測相關聯之一給定照明劑量(例如，一樣本上之每面積沈積能量)，基於多個量測位置之週期性特徵之覆蓋量測可具有高於基於一單一量測位置(例如，一單一特徵)之一覆蓋量測之一準確度。在另一例項中，相較於基於一單一量測位置之一覆蓋量測，在基於多個量測位置時可使用一更低照明劑量獲得一給定覆蓋量測準確度。本文進一步應認知，降低執行一覆蓋量測所需之照明劑量可減輕樣本118之損害及/或增加量測處理量。
在另一實施例中，方法200包含量測裝置區域內之一或多個特徵相對於混合覆蓋目標之目標至裝置放置錯誤之一步驟208。在另一實施例中，方法200包含基於目標至裝置放置錯誤產生對裝置區域之一或多個目標至裝置調整之一步驟210。
本文中應認知，覆蓋錯誤可在幾乎每一製造階段引入，且可在空間上跨樣本變化或在時間上在一生產運行中自一個樣本至下一樣本或自一個樣本批次至下一樣本批次變化。例如，一微影工具(例如，一步進器、一掃描器或類似者)可通常具有小於一整個樣本之一視野且因此可將樣本劃分為可單獨曝光之一系列(例如，一網格)之曝光場。與在一或多個曝光場之一曝光步驟期間一主光罩與樣本之失配相關聯之網格錯誤可促成空間上跨樣本變化之覆蓋錯誤。另外，曝光期間微影工具中之像差(例如，透鏡像差、與熱相關聯之亂流或類似者)可導致一單一曝光場內之空間上變化之圖案放置錯誤。藉由另一實例，覆蓋錯誤可包含與基於曝光圖案之樣本上之三維結構之製造相關聯之程序錯誤。程序錯誤可包含但不限於微影期間之一曝光圖案之失真、蝕刻引發之錯誤、拋光錯誤或與樣本中之變動相關聯之錯誤。因此，一覆蓋目標處量測之覆蓋可經受基於覆蓋目標與裝置特徵之間的位移之空間上變化之目標至裝置錯誤。
覆蓋目標可大體上放置在樣本上之任何位置處。然而，一目標中之特徵之大小、定向及/或密度可影響目標放置。例如，具有光學可解析特徵之覆蓋目標通常放置於一樣本之晶粒之間的劃線道中以便針對裝置特徵保留晶粒內之空間及/或因為光學可解析特徵無法遵守程序設計規則。藉由另一實例，具有遵守程序設計規則之特徵之覆蓋目標可通常放置於樣本晶粒內靠近所關注裝置特徵或在劃線道內。
圖4係繪示根據本發明之一或多項實施例之覆蓋目標之放置之一晶圓晶粒之一概念俯視圖。一樣本118可包含藉由劃線道404圍繞之至少一個裝置區域(例如，一晶粒402)。此外，晶粒402可包含與待製造之一裝置相關聯之裝置特徵且劃線道404可提供晶粒402之間的緩衝區。在一項實施例中，包含光學可解析特徵及裝置級特徵兩者之至少一個混合覆蓋目標406經定位於劃線道404內。因此，混合覆蓋目標406可經設計以提供敏感覆蓋量測，且目標之大小可不減小樣本118上可用於裝置特徵之空間。例如，混合覆蓋目標406可包含(但不要求包含)經分段以包含裝置級特徵(諸如圖3A中繪示之混合覆蓋目標304)之光學可解析特徵。在另一實施例中，包含裝置級特徵之一或多個裝置級覆蓋目標408可經定位於晶粒402內之選定位置處(例如，作為插入(drop-in)目標)。例如，混合覆蓋目標406可經設計以遵守裝置設計規則，相對較小且可包含(但不要求包含)具有裝置級特性(諸如圖3B中繪示之特性)之特徵。
圖5係根據本發明之一或多項實施例之裝置特徵502及一空間上分開之覆蓋目標504上之覆蓋錯誤之一概念輪廓圖。
在一項實施例中，覆蓋目標504之一第一層506與一第二層508之間的目標至裝置覆蓋錯誤至少部分基於針對各層之覆蓋目標與裝置特徵之間的一圖案放置距離之間的一差(例如，方程式1之)。例如，第一層目標特徵504a與裝置特徵502a之間的一第一層圖案放置距離510可依據跨一曝光場之裝置特徵502a之位置而變化。類似地，第二層目標特徵504b與裝置特徵502b之間的一第二層圖案放置距離512可依據跨曝光場之裝置特徵502b之位置而變化。此外，第一層圖案放置距離510及第二層圖案放置距離512可在任何給定位置處彼此不同，從而引起位置相依目標至裝置覆蓋錯誤。因此，步驟210可包含基於在晶粒402內之各種位置處量測之第一層圖案放置距離510與第二層圖案放置距離512之間的差(例如，方程式1之)產生目標至裝置調整。應理解，雖然圖5繪示沿著一單一方向之覆蓋量測，但可沿著多個方向量測位移。
在一項實施例中，使用一EPM工具(諸如但不限於覆蓋計量系統100之EPM工具106)針對各層直接量測圖案放置距離。圖6係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於產生目標至裝置調整之子步驟之一流程圖。在一項實施例中，步驟210包含在第一層506之曝光及蝕刻之後量測晶粒402內之一或多個裝置級特徵(例如，一裝置級覆蓋目標、所關注裝置特徵或類似者)之一第一層圖案放置距離510作為一AEI步驟之一子步驟602。在另一實施例中，步驟210包含在第二層508之曝光之後量測裝置級特徵處之一覆蓋作為一ADI步驟之一子步驟604。例如，子步驟604可提供經量測層之圖案放置距離量測之間的一校準。在另一實施例中，步驟210包含在第二層508之曝光之後量測一或多個裝置級特徵之一第二層圖案放置距離512作為一ADI步驟之一子步驟606。因此，可基於第一層圖案放置距離510及第二層圖案放置距離512之間的一差判定目標至裝置調整。
如本文之前描述，EPM可基於光學成像或粒子束成像操作。例如，在基於粒子束成像之EPM工具之情況中，子步驟602之第一層圖案放置距離510可使用一低能量粒子束量測，裝置級特徵之覆蓋可針對第二層508中之特徵使用一低能量粒子束量測且針對第一層506中之特徵使用一高能量粒子束量測，且第二層圖案放置距離512可使用一低能量粒子束量測。
在另一實施例中，目標至裝置調整至少部分基於混合覆蓋目標及晶粒402中之裝置級覆蓋目標上量測之裝置級覆蓋之間的差。例如，再次參考圖4，基於劃線道404中定位之一混合覆蓋目標406處量測之覆蓋與晶粒402中之一或多個裝置級覆蓋目標408處量測之覆蓋之間的差產生目標至裝置調整。就此而言，在跨樣本118之多個位置處量測之裝置級覆蓋之間的變動可提供可藉由對應目標至裝置調整校正之場內變動之一映射。此外，可使用一覆蓋計量工具(例如，粒子束計量工具104)在不需要具有一高精度載台(例如，樣本載台152)之一EPM的情況下產生基於跨樣本之覆蓋變動之此等目標至裝置調整。
再次參考圖2，在另一實施例中，方法200包含判定裝置區域內之一或多個位置之裝置相關覆蓋量測之一步驟212。在一項實施例中，裝置相關覆蓋量測基於步驟202之光學覆蓋、步驟206之光學工具錯誤調整及步驟210之目標至裝置調整產生。
例如，再次參考圖4及圖5，在晶粒402內之一特定位置處之一裝置相關覆蓋(例如，方程式1之)之特徵可為來自標稱位置之第一層裝置特徵502a與第二層裝置特徵502b之間的一相對位移。此裝置相關覆蓋量測可基於一混合覆蓋目標406之經調整量測間接判定(例如，見方程式1)。例如，可基於覆蓋目標504之光學可解析特徵(圖5中未展示)判定一目標上光學覆蓋量測()。可基於光學覆蓋與裝置級目標特徵(例如，目標特徵504)之一目標上覆蓋之間的一差判定一光學工具錯誤()。此外，可透過在多個位置處之第一層圖案放置距離510及第二層圖案放置距離512之直接量測及/或藉由量測裝置級覆蓋目標408處之覆蓋變動而判定目標至裝置錯誤()。
在另一實施例中，裝置相關覆蓋量測表達為混合覆蓋目標之光學覆蓋量測與裝置相關覆蓋量測之間的一變換。例如，再次參考圖3，其繪示具有經分段以包含光學可解析特徵及裝置級特徵兩者之元件之一混合覆蓋目標，可利用覆蓋目標之週期性性質以提供混合AIM覆蓋目標之光學覆蓋量測與裝置相關覆蓋量測之間的一高度敏感變換。例如，使用一光學計量工具(例如，光學計量工具102)及一裝置可解析計量工具(例如，粒子束計量工具104)兩者量測一共同所關注區之覆蓋可提供具有包含基於光學可解析節距316及子解析度節距328兩者之空間頻率諧波之週期性信號之影像：
; (2)
; (3)
其中表示具有擁有振幅及相位之第階諧波之裝置級特徵，表示具有擁有振幅及相位之光學可解析特徵之第階諧波，係子解析度節距328，係光學可解析節距316，係方程式1之目標至裝置錯誤，且係量測方向。本文應注意，場中之各位置處之表示為方向上之一偏移。
可使用此項技術中已知之任何方法(諸如但不限於使用光學計量工具及裝置可解析計量工具兩者產生之所關注區之影像之一空間頻率分析)來判定分量空間頻率諧波及(排除)。例如，空間頻率分析可包含一傅立葉(Fourier)分析技術，諸如但不限於一傅立葉變換(FT)分析、一快速傅立葉變換(FFT)分析或類似者。
接著，與一混合覆蓋目標406之光學可解析特徵相關聯之信號可使用經量測及變換()與在裝置級覆蓋目標408之各者處之裝置相關信號相關：
(5)。
此外，變換()可監測及/或補償混合覆蓋目標406及/或使用混合覆蓋目標406之覆蓋之光學量測之額外不準確度。本文應認知，覆蓋目標之量測可包含與一量測之前可已知或可未知之目標及/或系統缺陷相關聯之各種錯誤。例如，用於評估覆蓋目標之品質及/或準確度之度量大體上描述於2016年5月3日發佈之標題為「Method for estimating and correcting misregistration target inaccuracy」之美國專利案第9,329,033號及2013年2月7日發表之標題為「Method and system for providing a quality metric for improved process control」之美國專利公開案第2013/0035888號中，其等兩者之全文以引用的方式併入本文中。
再次參考圖2，在另一實施例中，方法200包含將裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具以基於裝置相關覆蓋量測修改至少一個後續曝光之曝光條件之一步驟214。
例如，步驟214可包含基於裝置相關覆蓋產生用於製造工具(諸如但不限於微影工具)之控制參數(或對控制參數之校正)。可藉由一控制系統(諸如但不限於覆蓋計量系統100之控制器108)產生控制參數。可提供覆蓋可校正值作為一回饋及/或一前饋控制迴路之部分。在一項實施例中，在一樣本上量測的與一當前程序步驟相關聯之裝置相關覆蓋量測用於補償一或多個製造程序之漂移且因此可跨對相同或不同批次中之後續樣本的多個曝光將覆蓋維持在選定容限內。在另一實施例中，可前饋與一當前程序步驟相關聯之裝置相關覆蓋量測以調整後續程序步驟以補償任何經量測覆蓋錯誤。例如，可調整後續層上之圖案的曝光以匹配後續層之經量測覆蓋。
可按任何選定頻率產生及/或發送覆蓋可校正值。例如，可產生覆蓋可校正值之頻率(在一給定樣本上及/或一給定批次中)可取決於覆蓋量測之處理量。此外，可按任何選定頻率產生對光學覆蓋量測之調整。
在一項實施例中，裝置相關覆蓋調整(諸如但不限於步驟206中產生之光學工具錯誤調整及/或步驟210之目標至裝置調整)可比步驟202之光學覆蓋量測較不頻繁地產生。例如，裝置相關覆蓋調整可按一選定間隔(諸如但不限於每批次一次、每選定數目個批次一次或類似者)產生，而可對跨一樣本之多個位置執行混合覆蓋目標之光學覆蓋量測。就此而言，各樣本之光學覆蓋量測可使用之前產生之裝置相關調整進行調整以提供精確裝置相關覆蓋與適合於一生產運行期間之線內控制之光學計量工具之處理量。
在本文中描述之標的物有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪之架構僅為例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之組件之任何配置經有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，本文中經組合以達成一特定功能性之任兩個組件可被視為彼此「相關聯」，使得達成所要功能性，而與架構或中間組件無關。同樣地，如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含但不限於可實體互動及/或實體互動之組件、及/或可無線互動及/或無線互動之組件，及/或可邏輯互動及/或邏輯互動之組件。
據信，藉由前文描述將理解本發明及本發明之許多伴隨優點，且將明白，可在不背離所揭示標的或不犧牲所有其重大優點之情況下對組件之形式、構造及配置進行各種改變。所描述之形式僅為說明性的，且以下發明申請專利範圍意欲涵蓋且包含此等改變。此外，應瞭解，本發明係由隨附發明申請專利範圍定義。
100‧‧‧覆蓋計量系統
102‧‧‧光學計量工具
104‧‧‧粒子束計量工具
106‧‧‧邊緣放置計量(EPM)工具
108‧‧‧控制器
110‧‧‧處理器
112‧‧‧記憶體媒體
114‧‧‧光學照明源
116‧‧‧光學照明束
118‧‧‧樣本
120‧‧‧照明路徑
122‧‧‧照明路徑透鏡
124‧‧‧光學組件
126‧‧‧物鏡
128‧‧‧樣本載台
130‧‧‧偵測器
132‧‧‧收集路徑
134‧‧‧收集路徑透鏡
136‧‧‧光束分離器
138‧‧‧粒子源
140‧‧‧粒子束
142‧‧‧粒子聚焦元件
144‧‧‧粒子物鏡
146‧‧‧樣本載台
148‧‧‧粒子偵測器
150‧‧‧EPM成像系統
152‧‧‧樣本載台
154‧‧‧照明源
156‧‧‧照明束
158‧‧‧聚焦元件
160‧‧‧偵測器
162‧‧‧光束分離器
164‧‧‧載台追蹤裝置
166‧‧‧量測台
168‧‧‧振動隔離系統
200‧‧‧方法
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
212‧‧‧步驟
214‧‧‧步驟
302‧‧‧光學影像
304‧‧‧目標
306a至306d‧‧‧象限
308‧‧‧第一層特徵
310‧‧‧第二層特徵
312‧‧‧第一層光學可解析區段
314‧‧‧光學可解析寬度
316‧‧‧光學可解析節距
320‧‧‧裝置級影像
322‧‧‧部分
324‧‧‧裝置級特徵
326‧‧‧子解析度寬度
328‧‧‧子解析度節距
330‧‧‧第二層裝置級特徵
402‧‧‧晶粒
404‧‧‧劃線道
406‧‧‧混合覆蓋目標
408‧‧‧裝置級覆蓋目標
502‧‧‧裝置特徵
502a‧‧‧第一層裝置特徵
502b‧‧‧第二層裝置特徵
504‧‧‧覆蓋目標
504a‧‧‧第一層目標特徵
504b‧‧‧第二層目標特徵
506‧‧‧第一層
508‧‧‧第二層
510‧‧‧第一層圖案放置距離
512‧‧‧第二層圖案放置距離
602‧‧‧子步驟
604‧‧‧子步驟
606‧‧‧子步驟
藉由參考附圖可使熟習此項技術者更好理解本發明之數種優勢，在圖式中：
圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一覆蓋計量系統之一概念圖。
圖1B係根據本發明之一或多項實施例之一光學計量工具之一概念圖。
圖1C係根據本發明之一或多項實施例之一粒子束計量工具之一概念圖。
圖1D係根據本發明之一或多項實施例之一EPM工具之一概念圖。
圖2係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於裝置相關光學覆蓋之一方法中執行之步驟之一流程圖。
圖3係根據本發明之一或多項實施例之具有使用裝置級特徵分段之光學可解析特徵之一混合覆蓋目標之一系列影像。
圖4係繪示根據本發明之一或多項實施例之覆蓋目標之放置之一晶圓晶粒之一概念俯視圖。
圖5係根據本發明之一或多項實施例之裝置特徵及一空間上分開之覆蓋目標上之覆蓋錯誤之一概念輪廓圖。
圖6係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於產生目標至裝置調整之子步驟之一流程圖。

Claims (42)

  1. 一種計量系統，其包括： 一控制器，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行經組態以引起該一或多個處理器執行以下項之程式指令： 藉由量測基於光學可解析特徵之一光學覆蓋量測與基於裝置級特徵之一裝置級覆蓋量測之間之一差來產生對包含該等光學可解析特徵及該等裝置級特徵之一混合覆蓋目標的光學工具錯誤調整； 基於特徵在裝置區域內的位置來產生對該混合覆蓋目標的目標至裝置調整； 基於該光學覆蓋量測、該等光學工具錯誤調整或該等目標至裝置調整之至少一者來判定該裝置區域中之一或多個位置的裝置相關覆蓋量測；及 將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具，以基於該等裝置相關覆蓋量測來修改至少一個後續曝光的曝光條件。
  2. 如請求項1之計量系統，其中用於判定該等目標至裝置調整之該等特徵在該裝置區域內之該等位置包括： 針對該樣本之兩個或兩個以上層之該混合覆蓋目標與該裝置區域內之該等特徵之間的圖案放置距離。
  3. 如請求項2之計量系統，其中該混合覆蓋目標與該裝置區域內之該等特徵之間的該等圖案放置距離係自一邊緣放置計量工具接收，該邊緣放置計量工具包括： 一平移載台，用於緊固該樣本，其中該平移載台具有至少等於該混合覆蓋目標與該裝置區域內之該等裝置級特徵之間之一分離之一運動範圍；及 一成像系統，其中該等圖案放置距離包含該混合覆蓋目標與該等裝置級特徵之間之藉由該平移載台量測的距離。
  4. 如請求項3之計量系統，其中該邊緣放置計量工具經整合於一光學計量工具或一粒子束計量工具之至少一者內。
  5. 如請求項1之計量系統，其中用於判定該等目標至裝置調整之該等特徵在該裝置區域內之該等位置包括： 該裝置區域內之覆蓋量測。
  6. 如請求項5之計量系統，其中該裝置區域內之該等覆蓋量測包括： 該裝置區域內之裝置特徵的覆蓋量測。
  7. 如請求項5之計量系統，其中該裝置區域內之該等覆蓋量測包括： 該裝置區域內之裝置級覆蓋目標的覆蓋量測。
  8. 如請求項1之計量系統，其中該等光學可解析特徵經分段以包含提供多個量測位置之週期性分佈的特徵，其中該光學覆蓋量測包含基於該多個量測位置所判定的覆蓋。
  9. 如請求項1之計量系統，其中該等裝置級特徵經分段以包含提供多個量測位置之週期性分佈的特徵，其中該裝置級覆蓋量測包含基於該多個量測位置所判定的覆蓋。
  10. 如請求項1之計量系統，其中該控制器自一光學計量工具接收該光學覆蓋量測。
  11. 如請求項10之計量系統，其中該光學計量工具係一基於影像之計量工具，其中該光學覆蓋量測係一基於影像之覆蓋量測。
  12. 如請求項10之計量系統，其中該光學計量工具係一基於散射量測之計量工具，其中該光學覆蓋量測係一基於散射量測之覆蓋量測。
  13. 如請求項1之計量系統，其中該控制器自一粒子束計量工具接收該裝置級覆蓋量測。
  14. 如請求項13之計量系統，其中該粒子束計量工具包括： 一掃描電子顯微鏡計量工具。
  15. 如請求項14之計量系統，其中該掃描電子顯微鏡計量工具包括： 一臨界尺寸掃描電子顯微鏡。
  16. 如請求項13之計量系統，其中該粒子束計量工具包括： 一經聚焦粒子束計量工具。
  17. 如請求項1之計量系統，其中該裝置區域係該樣本之一晶粒。
  18. 如請求項1之計量系統，其中該混合覆蓋目標經定位於該樣本之一劃線道中。
  19. 如請求項1之計量系統，其中該混合覆蓋目標之該光學覆蓋量測、該混合覆蓋目標之該裝置級覆蓋量測，或用於判定該等目標至裝置調整之該裝置區域內之該等特徵之該等位置之量測的至少一者包括： 顯影後檢視資料。
  20. 如請求項1之計量系統，其中該混合覆蓋目標之該光學覆蓋量測、該混合覆蓋目標之該裝置級覆蓋量測，或用於判定該等目標至裝置調整之該裝置區域內之該等特徵之該等位置之量測的至少一者包括： 蝕刻後檢視資料。
  21. 如請求項1之計量系統，其中該混合覆蓋目標之該等光學可解析特徵及該等裝置級特徵係實體上分離的。
  22. 如請求項1之計量系統，其中該等光學可解析特徵之至少一些經分段，其中該等裝置級特徵形成該等光學可解析特徵的區段。
  23. 如請求項1之計量系統，其中該混合覆蓋目標之該等裝置級特徵與該裝置區域內之裝置特徵的設計規則相容。
  24. 如請求項1之計量系統，其中該計量系統經組態為一覆蓋計量系統。
  25. 如請求項1之計量系統，其中該計量系統經組態為一邊緣放置計量系統。
  26. 一種計量系統，其包括： 一光學計量工具，其經組態以產生基於一樣本上之一混合覆蓋目標之光學可解析特徵之一光學覆蓋量測； 一粒子束計量工具，其經組態以產生基於該混合覆蓋目標之裝置級特徵之一裝置級覆蓋量測； 一邊緣放置計量工具，其經組態以量測特徵在該樣本之一裝置區域內相對於該混合覆蓋目標的位置；及 一控制器，其經通信耦合至該光學計量工具及該粒子束計量工具，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行經組態以引起該一或多個處理器執行以下項的程式指令： 基於藉由該光學計量工具接收之該光學覆蓋量測與藉由該粒子束計量工具接收之該裝置級覆蓋量測之間之一差來產生對該混合覆蓋目標的光學工具錯誤調整； 基於藉由該邊緣放置計量工具接收之特徵在該裝置區域內的位置來產生對該混合覆蓋目標的目標至裝置調整； 基於該光學覆蓋量測、該等光學工具錯誤調整或該等目標至裝置調整之至少一者來判定該裝置區域中之一或多個位置的裝置相關覆蓋量測；及 將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具，以基於該等裝置相關覆蓋量測來修改至少一個後續曝光的曝光條件。
  27. 如請求項26之計量系統，其中用於判定該等目標至裝置調整之該等特徵在該裝置區域內的該等位置包括： 針對該樣本之兩個或兩個以上層之該混合覆蓋目標與該裝置區域內之該等特徵之間的圖案放置距離。
  28. 如請求項27之計量系統，其中該邊緣放置計量工具包括： 一平移載台，用於緊固該樣本，其中該平移載台具有至少等於該混合覆蓋目標與該裝置區域內之該等裝置級特徵之間之一分離之一運動範圍；及 一成像系統，其中該等圖案放置距離包含該混合覆蓋目標與該等裝置級特徵之間之藉由該平移載台量測的距離。
  29. 如請求項26之計量系統，其中該邊緣放置計量工具經整合於一光學計量工具或一粒子束計量工具之至少一者內。
  30. 如請求項26之計量系統，其中用於判定該等目標至裝置調整之該等特徵在該裝置區域內之該等位置進一步包括： 使用該光學計量工具或該粒子束計量工具之至少一者來量測之該裝置區域內的覆蓋量測。
  31. 如請求項30之計量系統，其中該裝置區域內之該等覆蓋量測包括： 該裝置區域內之裝置特徵的覆蓋量測。
  32. 如請求項30之計量系統，其中該裝置區域內之該等覆蓋量測包括： 該裝置區域內之裝置級覆蓋目標的覆蓋量測。
  33. 如請求項26之計量系統，其中該等光學可解析特徵經分段以包含提供多個量測位置之週期性分佈的特徵，其中該光學覆蓋量測包含基於該多個量測位置所判定的覆蓋。
  34. 如請求項26之計量系統，其中該等裝置級特徵經分段以包含提供多個量測位置之週期性分佈的特徵，其中該裝置級覆蓋量測包含基於該多個量測位置所判定的覆蓋。
  35. 如請求項26之計量系統，其中該光學計量工具係一基於影像之計量工具，其中該光學覆蓋量測係一基於影像之覆蓋量測。
  36. 如請求項26之計量系統，其中該光學計量工具係一基於散射量測之計量工具，其中該光學覆蓋量測係一基於散射量測之覆蓋量測。
  37. 如請求項26之計量系統，其中該粒子束計量工具包括： 一掃描電子顯微鏡計量工具。
  38. 如請求項37之計量系統，其中掃描電子顯微鏡計量工具包括： 一臨界尺寸掃描電子顯微鏡。
  39. 如請求項26之計量系統，其中該粒子束計量工具包括： 一經聚焦粒子束計量工具。
  40. 如請求項26之計量系統，其中該計量系統經組態為一覆蓋計量系統。
  41. 如請求項26之計量系統，其中該計量系統經組態為一邊緣放置計量系統。
  42. 一種計量方法，其包括： 基於一樣本上之一混合覆蓋目標之光學可解析元件來量測該混合覆蓋目標之一光學覆蓋； 基於該混合覆蓋目標之裝置級元件來量測該混合覆蓋目標之一裝置級覆蓋； 基於該光學覆蓋與該裝置級覆蓋之間之一差來判定對該混合覆蓋目標之光學工具錯誤調整； 量測該裝置區域內之一或多個特徵相對於該混合覆蓋目標之目標至裝置放置錯誤； 基於該等目標至裝置放置錯誤來產生對該裝置區域之一或多個目標至裝置調整； 基於該光學覆蓋、該等光學工具錯誤調整及該等目標至裝置調整來判定該裝置區域內之一或多個位置之裝置相關覆蓋量測；及 將該裝置區域之覆蓋可校正值提供至一微影工具，以基於該等裝置相關覆蓋量測來修改至少一個後續樣本之曝光條件。
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