TW202101630A - 偏移量測之動態改善 - Google Patents

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TW202101630A
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羅伊 弗克維奇
安娜 格羅茲凡
艾亞 阿本德
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美商科磊股份有限公司
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Abstract

本發明揭示一種包含在一第一半導體裝置晶圓上之多個位點處進行至少一次偏移量測之動態偏移量測改善方法，該第一半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓；分析該等偏移量測中之每一者；使用來自該等偏移量測中之每一者之該分析之資料來判定該多個位點中之每一者處之經改善偏移量測參數；其後改善用於該多個位點中之每一者處之經改善偏移量測之偏移計量工具設置，藉此產生一經改善偏移計量工具設置；及其後在一第二半導體裝置晶圓上之多個位點處使用該經改善偏移計量工具設置來量測偏移，該第二半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之該批次半導體裝置晶圓。

Description

偏移量測之動態改善
本發明係關於計量之領域，且更特定而言係關於計量處方設置及量測程序步驟。
已知用於計量及計量處方設置之各種類型之裝置及程序步驟。
本發明尋求提供用於計量之經改良方法及系統。
因此，根據本發明之一較佳實施例提供一種動態偏移量測改善方法，該方法包含：在一第一半導體裝置晶圓上之多個位點處進行至少一次偏移量測，該第一半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓；分析該等偏移量測中之每一者；使用來自該等偏移量測中之每一者之該分析之資料來判定該多個位點中之每一者處之經改善偏移量測參數；其後改善用於該多個位點中之該每一者處之經改善偏移量測之偏移計量工具設置，藉此產生一經改善偏移計量工具設置；及其後在一第二半導體裝置晶圓上之多個位點處使用該經改善偏移計量工具設置來量測偏移，該第二半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之該批次半導體裝置晶圓。
根據本發明之一較佳實施例，用一成像偏移計量工具進行該等偏移量測。另外，該偏移計量工具設置包含以下各項中之至少一者：一所關注區，其在一計量目標中；光之一波長，其用於偏移量測中；光之一偏光，其用於偏移量測中；及一數值孔徑。
根據本發明之一較佳實施例，用一散射量測偏移計量工具進行該等偏移量測。另外，該偏移計量工具設置包含以下各項中之至少一者：光之一偏光，其用於偏移量測中；一繞射遮罩，其用於偏移量測中；及一繞射孔徑，其用於偏移量測中。
較佳地，該方法不減少處理輸送量。
根據本發明之一較佳實施例，該動態偏移量測改善方法亦包含使用多個位點中之該每一者處之該等經改善偏移量測參數來重新計算該至少一次偏移量測之結果。
根據本發明之一較佳實施例，該第一半導體裝置晶圓與該第二半導體裝置晶圓係相同的半導體裝置晶圓。
較佳地，該偏移計量工具設置係基於以下各項中之至少一者而選擇：該等偏移量測之結果之經增加對比精確度、該等偏移量測之結果之經改良殘差值，該等偏移量測之結果與電子束量測之結果之間的較佳相關、經改良裝置良率、該等偏移量測之結果之經改良精確度、該等偏移量測之結果之經減小工具誘發移位、該等偏移量測之結果之經改良敏感度、該等偏移量測之經改良輸送量、該等偏移量測之結果與由其他偏移計量工具進行之偏移量測之結果之經改良匹配及隨著程序變化該等偏移量測之結果之經減少波動。
根據本發明之一較佳實施例，亦提供一種包含操作以執行動態最佳化偏移方法之一偏移計量工具之動態偏移量測改善系統。
根據本發明之另一較佳實施例，進一步提供一種動態偏移量測改善方法，該方法包含：在一半導體裝置晶圓上之多個位點處進行至少一次偏移量測，該半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓；分析該等偏移量測中之每一者；使用來自該等偏移量測中之每一者之該分析之資料來判定多個位點中之每一者之經改善位點特定偏移參數；其後改善用於多個位點中之該每一者處之偏移量測之一設置，藉此產生一經改善偏移計量工具設置；及其後使用該經改善偏移計量工具設置來重新量測該等半導體裝置晶圓之偏移，該半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓。
根據本發明之一較佳實施例，用一成像偏移計量工具進行該等偏移量測。另外，該偏移計量工具設置包含以下各項中之至少一者：一所關注區，其在一計量目標中；光之一波長，其用於偏移量測中；光之一偏光，其用於偏移量測中；及一數值孔徑。
根據本發明之一較佳實施例，用一散射量測偏移計量工具進行該等偏移量測。另外，該偏移計量工具設置包含以下各項中之至少一者：光之一偏光，其用於偏移量測中；一繞射遮罩，其用於偏移量測中；及一繞射孔徑，其用於偏移量測中。
較佳地，該方法不減少處理輸送量。
根據本發明之一較佳實施例，該動態偏移量測改善方法亦包含使用多個位點中之該每一者處之該等經改善偏移量測參數來重新計算該至少一次偏移量測之結果。
根據本發明之一較佳實施例，該動態偏移量測改善方法亦包含在一第二半導體裝置晶圓上之多個位點處使用該經改善偏移計量工具設置來量測偏移，該第二半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之該批次半導體裝置晶圓。
較佳地，該偏移計量工具設置係基於以下各項中之至少一者而選擇：該等偏移量測之結果之經增加對比精確度、該等偏移量測之結果之經改良殘差值，該等偏移量測之結果與電子束量測之結果之間的較佳相關、經改良裝置良率、該等偏移量測之結果之經改良精確度、該等偏移量測之結果之經減小工具誘發移位、該等偏移量測之結果之經改良敏感度、該等偏移量測之經改良輸送量、該等偏移量測之結果與由其他偏移計量工具進行之偏移量測之結果之經改良匹配，及隨著程序變化該等偏移量測之結果之經減少波動。
根據本發明之一較佳實施例，亦提供一種包含操作以執行動態最佳化偏移方法之一偏移計量工具之動態偏移量測改善系統。
相關申請案之交叉參考 參考2019年3月8號提出申請且標題為「IMPROVE OVERLAY RESULTS BY DYNAMIC MEASUREMENTS」之美國臨時專利申請案第62/815,990號，該專利申請案之揭示內容以參考方式併入且主張該專利申請案之優先權。
現在參考圖1，其係圖解說明一動態偏移量測改善方法之一簡化流程圖。如在一第一步驟102處所見，在選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓之一半導體裝置晶圓上之多個位點處量測偏移。在一半導體裝置晶圓上量測之位點之數目可介於自2個位點至4000個位點之範圍內。
應瞭解，在步驟102處進行之多個位點中之每一者處之偏移量測可由一單個抓取或多個抓取組成。應進一步瞭解，在步驟102處在多個位點中之每一者處進行之偏移量測可使用一單個偏移計量工具設置或多個替代偏移計量工具設置來量測。
在步驟102處，可使用尤其包含一成像偏移計量工具或一散射量測偏移計量工具之任何適合偏移計量工具來量測偏移。用於步驟102中之一典型成像偏移計量工具係商購自美國加利福尼亞州苗比達(Milpitas)之KLA-Tencor公司之一Archer™ 600。用於步驟102中之一典型散射量測計量工具係可商購自美國加利福尼亞州苗比達之KLA-Tencor公司之一ATL™ 100。
在一下一步驟104處，分析在步驟102處量測之每一位點之偏移資料。步驟104之分析可包含基於用於在步驟102處進行之量測中之偏移量測參數及經調整偏移量測參數兩者之分析。
經調整偏移量測參數包含與用於在步驟102處進行之量測中之偏移量測參數不同之至少一個量測參數。舉例而言，量測可既基於用於在步驟102處進行之量測中之整個所關注區(ROI)且基於用於在步驟102處進行之量測中之ROI之子區段來分析。
基於步驟104處之分析，在一下一步驟106處，針對在步驟102處量測之多個位點中之每一者選擇經改善偏移量測參數，及針對每一量測位點選擇一經改善偏移計量工具設置。應瞭解，一經改善偏移計量工具設置可經選擇以滿足各種準則，尤其包含：偏移量測之結果之經增加對比精確度、偏移量測之結果之經改良殘差值、偏移量測之結果與電子束量測之結果之間的較佳相關；經改良裝置良率、偏移量測之結果之經改良精確度、偏移量測之結果之經減小工具誘發移位、偏移量測之結果之經改良敏感度、偏移量測之經改良輸送量、偏移量測之結果與由其他偏移計量工具進行之偏移量測之結果之經改良匹配，及隨著程序變化偏移量測之結果之經減少波動。
在本發明之一較佳實施例中，經改善偏移量測參數包含比用於在步驟102處進行之量測中之偏移量測參數少的變化。舉例而言，可在步驟102處用多個波長之光進行量測，該多個波長中之僅一者係包含於經調整偏移量測參數中。類似地，可在步驟102處用多個偏光之光進行量測，該多個偏光中之僅一者係包含於經調整偏移量測參數中。類似地，可在步驟102處用多個數值孔徑進行量測，該多個數值孔徑中之僅一者係包含於經調整偏移量測參數中。
另外，經改善偏移量測參數可與用於在步驟102處進行之量測中之偏移量測參數不同。舉例而言，可在步驟102處使用一相對大ROI來進行量測，且經改善偏移量測參數可包含用於在步驟102處進行之量測中之ROI之僅某些子區段。
若採用一成像偏移計量工具，則在步驟102與步驟106之間調整之偏移量測參數可尤其包含：一所關注區，其在一計量目標中；光之一波長，其用於一偏移量測中；光之偏光，其用於偏移量測中；及數值孔徑。
若採用一散射量測偏移計量工具，則在步驟102與步驟106之間調整之偏移量測參數可尤其包含：光之偏光，其用於偏移量測中；繞射遮罩，其用於偏移量測中；及繞射孔徑，其用於偏移量測中。
如在一下一步驟108處所見，針對在步驟102處量測之每一位點獲得一偏移值。在本發明之一較佳實施例中，步驟108使用在步驟106處選擇之每一位點之經改善偏移量測參數來計算在步驟102處量測之每一位點之偏移值。舉例而言，可使用在步驟106處選擇之經改善ROI來重新計算使用一相對大ROI在步驟102處進行之偏移量測。
如在一下一步驟110處所見，確定是否應使用在步驟106處選擇之經改善偏移計量工具設置來重新量測在步驟102處量測其偏移之半導體裝置晶圓。若應重新量測先前經量測半導體裝置晶圓，舉例而言，若在步驟102處在相對少位點處量測先前經量測半導體裝置晶圓，則在一下一步驟112中，使用在步驟106處選擇之經改善偏移計量工具設置來重新量測在步驟102處量測其偏移之相同半導體裝置晶圓。
在步驟112之後或直接在步驟110之後，若在步驟102處量測其偏移之半導體裝置晶圓不需要重新量測，則在另一步驟114中，在至少一個其他半導體裝置晶圓上之多個位點處量測偏移，該其他半導體裝置晶圓係選自相同批次半導體裝置晶圓，在步驟102處量測其偏移之半導體裝置晶圓係選自該相同批次半導體裝置晶圓。本發明之一實施例之一特定特徵係使用在步驟106處選擇之經改善偏移計量工具設置來量測在步驟114處量測之偏移。
本發明之一實施例之一特定特徵係在步驟104處分析且用於偏移計量工具設置之改善之量測係通常將在確定各種半導體裝置晶圓之偏移之過程中進行之量測，該等各種半導體裝置晶圓係在經設計為相同的該批次半導體裝置晶圓中。因此，本發明之方法不減少處理輸送量。
現在參考圖2，其係用於執行在上文參考圖1所闡述之方法之一動態偏移量測改善系統200之一簡化示意性立體圖解說明。如在圖2中所見，動態偏移量測改善系統200包含操作以量測一半導體裝置晶圓上之多個位點處之偏移之一多位點偏移量測級210。
多位點偏移量測級210可包含尤其包含一成像偏移計量工具或一散射量測偏移計量工具之任何適合偏移計量工具。用於多位點偏移量測級210中之一典型成像偏移計量工具係商購自美國加利福尼亞州苗比達之KLA-Tencor公司之一Archer™ 600。用於多位點偏移量測級210中之一典型散射量測計量工具係商購自美國加利福尼亞州苗比達之KLA-Tencor公司之一ATL™ 100。
多位點偏移量測級210操作以將偏移量測之結果傳達至多位點偏移量測分析器220。多位點偏移量測分析器220操作以既基於用於由多位點偏移量測級210進行之量測中之偏移量測參數且基於經調整偏移量測參數來分析由多位點偏移量測級210提供之偏移資料。
經調整偏移量測參數包含至少一個量測參數，該至少一個量測參數與用於由多位點偏移量測級210進行之量測中之偏移量測參數不同。舉例而言，可既基於用於由多位點偏移量測級210進行之量測中之整個ROI且基於用於由多位點偏移量測級210進行之量測中之ROI之子區段來分析量測。
多位點偏移量測分析器220進一步操作以將其分析之結果傳達至多位點偏移量測參數設置引擎230。多位點偏移量測參數設置引擎230操作以針對由多位點偏移量測級210量測之多個位點中之每一者選擇經改善偏移量測參數，且針對每一量測位點選擇一經改善偏移計量工具設置。多位點偏移量測參數設置引擎230進一步操作以將經改善偏移計量工具設置傳達至多位點偏移量測級210。
由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經改善偏移計量工具設置可滿足各種準則，尤其包含：偏移量測之結果之經增加對比精確度、偏移量測之結果之經改良殘差值、偏移量測之結果與電子束量測之結果之間的較佳相關；經改良裝置良率、偏移量測之結果之經改良精確度、偏移量測之結果之經減小工具誘發移位、偏移量測之結果之經改良敏感度、偏移量測之經改良輸送量、偏移量測之結果與由其他偏移計量工具進行之偏移量測之結果之經改良匹配，及隨著程序變化偏移量測之結果之經減少波動。
在本發明之一較佳實施例中，經改善偏移量測參數包含比用於最初由多位點偏移量測級210進行之量測中之偏移量測參數少的變化。舉例而言，可藉由多位點偏移量測級210用多個波長之光進行最初量測，該多個波長中之僅一者係包含於由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經調整偏移量測參數中。
類似地，可藉由多位點偏移量測級210用光之多個偏光之光進行最初量測，該多個偏光中之僅一者係包含於由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經調整偏移量測參數中。類似地，可藉由多位點偏移量測級210用多個數值孔徑進行最初量測，該多個數值孔徑中之僅一者係包含於由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經調整偏移量測參數中。
另外，由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經改善偏移量測參數可與用於由多位點偏移量測級210進行之最初量測中之偏移量測參數不同。舉例而言，可藉由多位點偏移量測級210使用一相對大ROI來進行最初量測，且由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經改善偏移量測參數可包含用於最初由多位點偏移量測級210進行之量測中之ROI之僅某些子區段。
若多位點偏移量測級210包含一成像偏移計量工具，則由多位點偏移量測參數設置引擎230調整之偏移量測參數可尤其包含：一所關注區，其在一計量目標中；光之一波長，其用於一偏移量測中；光之偏光，其用於偏移量測中；及數值孔徑。
若多位點偏移量測級210包含一散射量測偏移計量工具，則由多位點偏移量測參數設置引擎230調整之偏移量測參數可尤其包含：用於偏移量測中之光之偏光、用於偏移量測中之繞射遮罩及用於偏移量測中之繞射孔徑。
多位點偏移量測分析器220進一步操作以將其分析之結果傳達至多位點偏移量測報告器240。多位點偏移量測報告器240操作以輸出由多位點偏移量測級210量測之每一位點之一偏移值。
在本發明之一較佳實施例中，多位點偏移量測報告器240使用由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之每一位點之經改善偏移量測參數來計算由多位點偏移量測級210量測之每一位點之偏移值。舉例而言，可使用由多位點偏移量測參數設置引擎230選擇之經改善ROI來重新計算藉由多位點偏移量測級210使用一相對大ROI進行之偏移量測。
熟習此項技術者將瞭解，本發明不限於在上文中已特定地展示及闡述之內容。本發明之範疇包含在上文中所闡述之各種特徵組合及子組合以及其修改兩者，該兩者之全部不在先前技術中。
102:第一步驟/步驟 104:下一步驟/步驟 106:下一步驟/步驟 108:下一步驟/步驟 110:下一步驟/步驟 112:下一步驟/步驟 114:另一步驟/步驟 200:動態偏移量測改善系統 210:多位點偏移量測級 220:多位點偏移量測分析器 230:多位點偏移量測參數設置引擎 240:多位點偏移量測報告器
結合圖式依據以下詳細說明將對本發明進行更全面地理解及瞭解，在圖式中： 圖1係圖解說明一動態偏移量測改善方法之一簡化流程圖；及 圖2係用於執行圖1之方法中之一動態偏移量測改善系統之一簡化示意性立體圖解說明。
102:第一步驟/步驟
104:下一步驟/步驟
106:下一步驟/步驟
108:下一步驟/步驟
110:下一步驟/步驟
112:下一步驟/步驟
114:另一步驟/步驟

Claims (20)

  1. 一種動態偏移量測改善方法，其包括： 在一第一半導體裝置晶圓上之多個位點處進行至少一次偏移量測，該第一半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓； 分析該等偏移量測中之每一者； 使用來自該等偏移量測中之每一者之該分析之資料來判定該多個位點中之至少一者處之經改善偏移量測參數； 其後改善用於該多個位點中之該每一者處之經改善偏移量測之偏移計量工具設置，藉此產生一經改善偏移計量工具設置；及 其後在一第二半導體裝置晶圓上之多個位點處使用該經改善偏移計量工具設置來量測偏移，該第二半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之該批次半導體裝置晶圓。
  2. 如請求項1之動態偏移量測改善方法，且其中用一成像偏移計量工具進行該等偏移量測。
  3. 如請求項2之動態偏移量測改善方法，且其中該偏移計量工具設置包括以下各項中之至少一者： 一所關注區，其在一計量目標中； 光之一波長，其用於偏移量測中； 光之一偏光，其用於偏移量測中；及 一數值孔徑。
  4. 如請求項1之動態偏移量測改善方法，且其中用一散射量測偏移計量工具進行該等偏移量測。
  5. 如請求項4之動態偏移量測改善方法，且其中該偏移計量工具設置包括以下各項中之至少一者： 光之一偏光，其用於偏移量測中； 一繞射遮罩，其用於偏移量測中；及 一繞射孔徑，其用於偏移量測中。
  6. 如請求項1至5中任一項之動態偏移量測改善方法，且其中該方法不減少處理輸送量。
  7. 如請求項1至6中任一項之動態偏移量測改善方法，且亦包括使用多個位點中之該每一者處之該等經改善偏移量測參數來重新計算該至少一次偏移量測之結果。
  8. 如請求項1至7中任一項之動態偏移量測改善方法，且其中該第一半導體裝置晶圓與該第二半導體裝置晶圓係相同半導體裝置晶圓。
  9. 如請求項1至8中任一項之動態偏移量測改善方法，且其中基於以下各項中之至少一者選擇該偏移計量工具設置： 該等偏移量測之結果之經增加對比精確度； 該等偏移量測之結果之經改良殘差值； 該等偏移量測之結果與電子束量測之結果之間的較佳相關； 經改良裝置良率； 該等偏移量測之結果之經改良精確度； 該等偏移量測之結果之經減小工具誘發移位； 該等偏移量測之結果之經改良敏感度； 該等偏移量測之經改良輸送量； 該等偏移量測之結果與由其他偏移計量工具進行之偏移量測之結果之經改良匹配；及 隨著程序變化該等偏移量測之結果之經減少波動。
  10. 一種動態偏移量測改善系統，其包括操作以執行如請求項1至9中任一項之動態最佳化偏移方法之一偏移計量工具。
  11. 一種動態偏移量測改善方法，其包括： 在一半導體裝置晶圓上之多個位點處進行至少一次偏移量測，該半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓； 分析該等偏移量測中之每一者； 使用來自該等偏移量測中之每一者之該分析之資料來判定多個位點中之每一者之經改善位點特定偏移參數； 其後改善用於多個位點中之該每一者處之偏移量測之一設置，藉此產生一經改善偏移計量工具設置；及 其後使用該經改善偏移計量工具設置來重新量測該半導體裝置晶圓之偏移，該半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之一批次半導體裝置晶圓。
  12. 如請求項11之動態偏移量測改善方法，且其中用一成像偏移計量工具進行該偏移量測。
  13. 如請求項12之動態偏移量測改善方法，且其中該偏移計量工具設置包括以下各項中之至少一者： 一所關注區，其在一計量目標中； 光之一波長，其用於偏移量測中； 光之一偏光，其用於偏移量測中；及 一數值孔徑。
  14. 如請求項11之動態偏移量測改善方法，且其中用一散射量測偏移計量工具進行該等偏移量測。
  15. 如請求項14之動態偏移量測改善方法，且其中該偏移計量工具設置包括以下各項中之至少一者： 光之一偏光，其用於偏移量測中； 一繞射遮罩，其用於偏移量測中；及 一繞射孔徑，其用於偏移量測中。
  16. 如請求項11至15中任一項之動態偏移量測改善方法，且其中該方法不減少處理輸送量。
  17. 如請求項11至16中任一項之動態偏移量測改善方法，且亦包括使用多個位點中之該每一者處之該等經改善偏移量測參數來重新計算該至少一次偏移量測之結果。
  18. 如請求項11至17中任一項之動態偏移量測改善方法，且亦包括在一第二半導體裝置晶圓上之多個位點處使用該經改善偏移計量工具設置來量測偏移，該第二半導體裝置晶圓係選自意欲為相同之該批次半導體裝置晶圓。
  19. 如請求項11至18中任一項之動態偏移量測改善方法，且其中基於以下各項中之至少一者選擇該偏移計量工具設置： 該等偏移量測之結果之經增加對比精確度； 該等偏移量測之結果之經改良殘差值； 該等偏移量測之結果與電子束量測之結果之間的較佳相關； 經改良裝置良率； 該等偏移量測之結果之經改良精確度； 該等偏移量測之結果之經減小工具誘發移位； 該等偏移量測之結果之經改良敏感度； 該等偏移量測之經改良輸送量； 該等偏移量測之結果與由其他偏移計量工具進行之偏移量測之結果之經改良匹配；及 隨著程序變化該等偏移量測之結果之經減少波動。
  20. 一種動態偏移量測改善系統，其包括操作以執行如請求項10至19中任一項之動態最佳化偏移方法之一偏移計量工具。
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