TWI603216B - 處理相容分段目標及設計方法 - Google Patents

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Description

處理相容分段目標及設計方法
本發明係關於計量之領域，且更特定而言係關於計量目標設計。
在闡述相關技術之背景之前，闡述在下文中將會使用之某些術語之定義可為有幫助的。
如本文中在此申請案中所使用之術語「計量目標」或「目標」定義為設計或產生之任何結構或用於計量目的之一晶圓。計量目標之非限制性實例係成像目標(諸如在一框式目標中之一框)及散射測量目標(諸如週期結構(例如，光柵))。
如本文中在此申請案中所使用之術語「計量量測」或「量測」定義為用於自計量目標提取資訊之任何計量量測程序。例如，計量量測可為目標之成像或目標之散射測量量測。計量量測之非限制性實例包含重疊量測(成像或散射測量)、臨界尺寸(CD)量測、聚焦及用量量測等。
如本文中在此申請案中所使用之術語「目標元件」定義為可在設計中與其背景(諸如個別目標區域或框、光柵尺等)區分的計量目標中之任何特徵。如本文中在此申請案中所使用之術語「背景」定義為接近一目標元件之一晶圓區域，該晶圓區域可藉由設計而與目標元件 區分。
圖1A至圖1C示意性繪示在先前技術中使用之計量目標元件。圖1A將在一空白背景110上作為目標元件120之一實心棒示意性繪示為設計目標100之部分。棒具有一特徵寬度W。圖1B及圖1C將在一空白背景110上作為目標元件120之一分段棒示意性繪示為設計目標100之部分。棒具有一特徵寬度W及一分段節距P。線130表示在各別方向上之目標元件120與背景110之表示特徵寬度W及節距P之中心剖面。
本發明之一態樣提供設計計量目標之一方法，該方法包括藉由分段一目標元件之背景區域及視情況分段該等目標元件來區分該目標元件與該背景區域。在某些態樣中，呈現計量目標，其中目標特徵與相鄰背景特徵之間之所有轉變維持低於一特定臨限值之特徵之一特徵大小。
本發明之此等、額外及/或其他態樣及/或優點在以下詳細描述中闡述；可能自詳細描述推論；及/或藉由本發明之實踐可學會。
100‧‧‧設計目標
110‧‧‧空白背景/分段背景
120‧‧‧目標元件/背景
130‧‧‧線
A‧‧‧分段高度(振幅)
A1‧‧‧背景分段之分段高度(振幅)
A2‧‧‧目標元件分段之分段高度(振幅)
P‧‧‧背景分段節距
P1‧‧‧背景分段之分段節距
P2‧‧‧目標元件分段之分段節距
W‧‧‧背景特徵寬度
W1‧‧‧背景分段之特徵寬度
W2‧‧‧目標元件分段之特徵寬度
為對本發明之實施例之一更好理解及展示可如何實施本發明之實施例，現將僅僅經由實例參考附圖，其中在全文中相同編號指定對應元件或區段。
在附圖中：圖1A至圖1C示意性繪示在先前技術中使用之計量目標元件。
圖2A及圖2B係根據本發明之某些實施例之作為一設計目標之部分之一分段背景上之一目標元件之高階示意性圖解。
圖3A至圖3E係根據本發明之某些實施例之作為一設計目標之部分之分段背景上之分段目標元件之高階示意性圖解。
圖4係繪示根據本發明之某些實施例之設計計量目標之一方法之 一高階流程圖。
在闡述詳細描述之前，闡述下文中將會使用之某些術語之定義可為有幫助的。
如在此申請案中所使用之術語「設計目標」係指適用於目標元件之一設計原理，無論整體目標設計如何。所揭示設計原理僅依靠目標元件藉由設計而可與背景區分且因此適用於任何特定目標設計之假設。
如在此申請案中所使用之術語「分段」係指將一目標元件再劃分為更小特徵，通常自圖1A中繪示之實心棒之數百奈米(例如，200奈米至800奈米)寬度之一標度至例如圖1A及圖1B中繪示之較小特徵之數十奈米(例如，10奈米至100奈米)之寬度之標度。
如在此申請案中所使用之術語「分段」分別係指一目標元件或背景分段成之最小實心部分或特徵。
如在此申請案中所使用之術語「特徵大小」係指在一目標設計中之最小特徵或分段之窄側之一尺寸。術語「特徵大小」內隱地包含跨越特徵大小之數量級之一半之最小特徵或分段之窄側之尺寸之一特定容限。例如，30奈米、50奈米及80奈米之特徵大小實質上係相同特徵大小，且400奈米、600奈米及800奈米之特徵大小實質上係相同特徵大小，但是此等兩組特徵大小彼此相異。
現詳細特定參考圖式，強調所展示之詳情係經由實例方式且僅出於對本發明之較佳實施例之繪示論述之目的，且經呈現以便提供被認為係對本發明之原理及概念態樣之最有用且更容易理解之描述之詳情。就這一點而言，未試圖展示比對本發明之一基本理解所需之細節更詳細之本發明之結構細節，隨圖式取得之描述使得熟習此項技術者明白本發明之若干形式可如何在實踐中體現。
在詳細闡釋本發明之至少一項實施例之前，應理解在本發明申請案中本發明不限於以下描述中闡述或圖式中所繪示之組件之構造及配置之細節。本發明適用於其他實施例或以各種方式實踐或實施。此外，應理解本文採用之詞組及術語係出於描述之目的且不應視為限制性。
提供設計計量目標之方法，該方法包括藉由分段目標元件之背景區域及視情況分段該等目標元件來區分該等目標元件與該背景區域。當量測時，所提供之計量目標可維持一所需特徵大小，而且被精確分段以達成處理及設計規則相容性，此導致計量量測之更高準確度。特定而言，目標特徵與相鄰背景特徵之間之所有轉變可經設計以維持低於一特定臨限值之特徵之一特徵大小。在某些實施例中，目標特徵及相鄰背景特徵可經光柵化、分段，包括裝置元件或經設計以模擬裝置元件，同時維持或加強目標元件與其背景之間之光學區別。
圖2A及圖2B係根據本發明之某些實施例之作為設計目標100之部分之分段背景110上之目標元件120之高階示意性圖解。關於設計目標100，應注意本發明繪示用於區分目標100中之目標元件120與其背景110之設計原理，且不應將此等設計原理理解為對整體目標設計設定任何限制。線130表示在各別方向上之目標元件120與背景110之中心剖面。藉由W表示背景特徵(分段)寬度，藉由P表示背景分段節距且藉由A表示分段高度(或振幅)。特徵寬度及特徵高度係特徵大小之參數。在某些實施例中，參數W、P及A之任何一者可經調整以提供目標元件120與背景110之對比度及減小目標元件120與背景110之生產錯誤。關於在本發明中全部目標圖解，應注意對圖式中之目標元件及其背景之光柵化通常用於表示實心分段。然而，如下文所描述，目標特徵亦可在生產中光柵化。
圖3A至圖3E係根據本發明之某些實施例之作為設計目標100之部 分之分段背景110上之分段目標元件120之高階示意性圖解。線130表示在各別方向上之目標元件120與背景110之中心剖面。藉由W1表示背景分段之特徵寬度且藉由W2表示目標元件分段之特徵寬度，藉由P1表示背景分段之分段節距且藉由P2表示目標元件分段之分段節距，且藉由A1表示背景分段之分段高度(振幅)且藉由A2表示目標元件分段之分段高度(振幅)。目標元件120與背景110之間之分段參數W、P、A之差異在目標100之層間可不同，即，參數W1、P1、A1、W2、P2、A2之任何者在目標100之不同層中可具有一不同值。
在某些實施例中，關於分段之寬度及節距，可藉由處理參數及/或藉由處理效應控制分段高度A1、A2。當圖式繪示具有A1=A2之分段時，強調某些實施例可包括具有A1≠A2之一分段。例如，歸因於處理效應，可蝕刻具有一較大節距之一區域以產生比在一較小節距之一區域中之分段更短之分段。在此等實例中，分段高度可經設計以在某些階段(諸如蝕刻)後且非在其他階段(諸如照明光阻劑(潛像))後在目標元件120與背景110之間不同。在一個非限制性實例中，目標100可經設計在一先前層(蝕刻後)具有A1≠A2及在一當前層(蝕刻前)中具有A1=A2。
圖3A係根據本發明之某些實施例之用不同於背景110之特徵寬度W1之一特徵寬度W2分段之目標元件120之一示意性圖解。在所繪示實例中，可用相同節距P1=P2分段目標元件120及背景110。在應用各別計量程序(例如，成像或散射測量)時，特徵寬度之差異在目標元件120與背景110之間產生一可區分的差異。例如，不同之特徵寬度可在經量測目標元件與經量測背景之間產生一較好對比度。
換言之，不同特徵寬度可理解為目標元件120與背景110之間之分段之一不同縱橫比。同樣地，在量測時，不同縱橫比區分目標元件120與背景110。在另一構想中，不同特徵寬度可理解為目標元件120 與背景110之間之一不同占空比(分段/空間比率)。同樣地，在量測時，不同占空比區分目標元件120與背景110。
圖3B係根據本發明之某些實施例之用不同於背景110之特徵寬度W1之一特徵寬度W2，以及用不同於背景110之節距P1之一節距P2分段之目標元件120之一示意性圖解。在應用各別計量程序(例如，成像或散射測量)時，特徵寬度與節距之不同產生在目標元件120與背景110之間之一可區分差異。例如，不同之特徵寬度及節距可在經量測目標元件與經量測背景之間產生一較好對比度。
在某些實施例中，目標元件120之特徵寬度W2及/或節距P2可比背景110之特徵寬度W1及/或節距P1更大或更小。目標元件120之特徵寬度W2及/或節距P2以及背景110之特徵寬度W1及/或節距P1可經最佳化以在指定計量量測下產生一最佳計量效能及/或準確度。在一非限制性實例中，目標120及背景110之此等參數可經設計以在成像計量量測中使目標與其背景之間之一對比度最大化。在某些實施例中，目標元件120之特徵寬度W2及/或節距P2以及背景110之特徵寬度W1及/或節距P1可經最佳化以產生一最佳散射測量重疊量測及/或量測準確度。
圖3C及圖3D係根據本發明之某些實施例之以不同於背景110之一定向分段之目標元件120之示意性圖解。在應用各別計量程序(例如，成像或散射測量)時，分段定向之差異產生目標元件120與背景110之間之一可區分差異。例如，不同定向可在經量測目標元件與經量測背景之間產生一較好對比度。在某些實施例中，目標元件120與背景110之特徵寬度(W2、W1)及/或節距(P2、P1)可不同或相同。目標元件120與背景110之特徵寬度(W2、W1)及/或節距(P2、P1)可經最佳化以在指定計量量測下產生一最佳計量效能。另外，目標元件120之分段定向與背景110之分段定向之間之一角度α可經選擇及調整最佳化以在指定計量量測下產生一最佳計量效能及/或準確度。
圖3E係根據本發明之某些實施例之在兩個方向上分段之目標元件120與背景110之一示意性圖解。在所繪示非限制性實例中，用在兩個方向上相同且在目標元件120與背景110之間不同之特徵寬度(分別為W2、W1)及節距(分別為P2、P1)分段目標元件120及背景110。明顯地，此等參數(目標元件120與背景110中之各者之各方向中之特徵元件及節距以及角度)之任何其他組合係可能的且可經最佳化以改良在指定計量量測下之計量效能及/或準確度(例如，在應用各別計量程序時產生目標元件120與背景110之間之一可區分差異)。
在某些實施例中，目標元件120及背景110之任一者或兩者可以一指定圖案經光柵化、經選擇以增強其可區分性及對比度及/或模擬裝置設計。在某些實施例中，目標元件120及/或背景110可經光柵化以用L型特徵或典型裝置設計元件(例如，記憶體胞元件)填充。可以不同圖案光柵化目標元件120及/或背景110，此產生目標元件120及/或背景110之間之一光學差別。在此等實施例中，圖2A、圖2B及圖3A至圖3E中之分段之光柵化應理解為用指定(可能不同的)元件表示分段之一真正光柵化。在某些實施例中，目標元件120及/或背景110可包括裝置特徵，即，為實際裝置設計或實際裝置設計之模擬部分之元件。
在某些實施例中，取決於生產及計量需求，目標100之設計原理(即，(若干)目標元件120及背景110之分段)經組態以使以下各項中之任何者減小低於一指定臨限值：不需要的總體蝕刻偏差、局部蝕刻偏差、拋光偏差、薄膜厚度偏差及/或微影印刷偏差。有利的是，與先前技術目標相比，此等目標與半導體製造設計規則更程序相容，且此等目標使得用於半導體微影應用之重疊及其他計量目標能夠達成更好或完全程序相容性。目標100可經設計以與微影處理流程中之任何一個步驟相容，例如，與蝕刻、拋光及薄膜沈積處理相容。有利的是，所揭示設計原理亦將ADI(顯影後檢測)改良為AEI(蝕刻後檢測)以匹配 目標。
特定而言，提出的分段克服當前困難：(i)與掃描器象差相關之目標之特徵邊緣回應與對彼等掃描器象差之裝置回應之間之不匹配；(ii)當前設計中之目標邊緣之半嵌套性質(於一方向上嵌套且於其他方向上隔離)相對產生於晶圓上之裝置之通常嵌套性質；(iii)歸因於取決於局部抗蝕劑密度且因此受經蝕刻結構之典型特徵大小影響之蝕刻偏差之一ADI(蝕刻前)至AEI(蝕刻後)不匹配；(iv)歸因於化學機械拋光在目標特徵內或目標特徵周圍凹陷；(v)歸因於目標之設計規則違背所致之裝置中之隨後寄生電容。
在圖1A至圖1C中所繪示之先前技術設計原理中之各者中，存在將兩個未經分段區域(一個係填滿的且一個係空白的)分離或將一分段區域與一未經分段區域(填滿的或空白的)分離之特徵邊緣。此等邊緣導致在計量目標與實際裝置(通常不展示此等邊緣)之間不同之處理效應(例如，蝕刻偏差、凹陷)。此差異導致計量量測之一不準確度。根據所提出設計原理，目標元件120與背景110之間之邊緣不展現未經分段區域之間或一未經分段區域與一分段區域之間之此等轉變，且因此避免相關處理效應及量測不準確度。
應注意，為了達成光學需求及充足準確度，計量目標經設計以具有幾百奈米(例如，0.2微米至2.5微米)之一特徵大小。然而，發明者已發現以不同方式分段目標及背景維持目標與光學需求之相容，而且歸因於處理相容性而增強量測準確度。不受理論限制，假設由於分段所致之小特徵大小引起超過光學系統之解析度之光學效應且因此不干擾目標元件之光學量測(成為所揭示設計中之分段聚合而非先前技術塊狀特徵)。
在某些實施例中，一計量目標經設計以使目標特徵與相鄰背景特徵之間之所有轉變維持低於500奈米、低於300奈米、低於200奈 米、低於100奈米或低於80奈米之特徵之一特徵大小。目標設計可經組態以達成目標偵測之光學需求且增強計量量測之品質(例如，增強解析度及準確度)。
圖4係繪示根據本發明之某些實施例之設計計量目標之一方法200之一高階流程圖。方法200可包括藉由分段背景區域來區分一目標元件與其背景區域(階段210)。
方法200可進一步包括以下階段中之任何者：以不同於其背景之方式來分段目標元件(階段220)，例如以不同於其背景之一節距、一定向、一特徵大小、一空間頻率及/或一圖案來分段目標元件。
在某些實施例中，方法200進一步包括：光柵化目標元件及其背景中之至少一者(階段222)，在非限制實例中，以不同方式光柵化目標元件及其背景及/或使用模擬裝置元件或特徵之裝置設計元件或特徵來光柵化目標元件及/或其背景。
在某些實施例中，方法200進一步包括：設計背景及/或目標元件之分段以減小目標之不需要的總體蝕刻偏差、局部蝕刻偏差、拋光偏差、薄膜厚度偏差及/或微影印刷偏差(階段230)。特定而言，此可藉由正確組態目標特徵與背景特徵之間及目標特徵與背景特徵中之各者中之空間及節距來實施。在某些實施例中，方法200進一步包括根據與一各別一或多個微影程序例如，蝕刻、拋光、薄膜沈積程序)相容之設計規則來將背景及(若干)目標元件分段(階段235)及/或設計分段以增強計量量測中達成之目標與其背景之間之對比度及/或改良目標準確度(階段240)。
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「某些實施例」之各個出現未必全部係指相同實施例。
儘管可在一單一實施例之環境中描述本發明之各種特徵，但是 亦可個別或以任何合適組合提供特徵。相反地，儘管為明瞭起見，本文可在單獨實施例之環境中描述本發明，但本發明亦可在一單一實施例中實施。
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自上文揭示之其他實施例之元件。一特定實施例之環境中之本發明之元件之揭示內容不當作限制其在單獨特定實施例中使用。
此外，應理解可以各種方式實施或實踐本發明且本發明可在除了以上描述中概述之實施例外之某些實施例中實施。
本發明不限於彼等圖示或對應描述。例如，流程無需移動穿過各繪示框或狀態，或如繪示或描述之完全相同順序。
本文中使用之技術或科技術語之含義通常係熟習本發明所屬於之此項技術者所共知的，除非另有定義。
雖然已關於限制數目個實施例描述本發明，但此等不應解讀為對本發明之範疇之限制，而是某些較佳實施例之範例。其他可能變形、修改及應用亦在本發明之範疇內。因此，不應藉由迄今所描述內容，而應藉由隨附申請專利範圍及其法律等效物限制本發明之範疇。

Claims (17)

  1. 一種形成一計量目標之方法，其包括：在一單一層中形成該計量目標之一目標元件及一背景區域，其中該目標元件具有一分段(segmentation)，且該背景區域具有一分段，其中該目標元件之該分段之節距(pitch)或特徵大小(feature size)之至少一者係不同於該背景區域之該分段，以提供該目標元件及該背景區域之間的對比度。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：光柵化該目標元件及該背景區域。
  3. 如請求項1之方法，其中該目標元件或該背景區域之至少一者包括一或多個裝置特徵。
  4. 如請求項1之方法，其中用不同於該背景區域之一定向(orientation)來分段該目標元件。
  5. 如請求項1之方法，其中用不同於該背景區域之一縱橫比(aspect ratio)來分段該目標元件。
  6. 如請求項1之方法，其中用不同於該背景區域之一形貌(topography)來分段該目標元件。
  7. 如請求項1之方法，其中用不同於該背景區域之一空間頻率(spatial frequency)來分段該目標元件。
  8. 如請求項1之方法，其中形成該背景區域之該分段以減小該目標之以下各項中之至少一者：一不需要的總體蝕刻偏差、一局部蝕刻偏差、一拋光偏差、一薄膜厚度偏差或一微影印刷偏差。
  9. 如請求項1之方法，其中形成該目標元件之該分段以減小該目標之以下各項中之至少一者：一總體蝕刻偏差、一局部蝕刻偏差、一拋光偏差、一薄膜厚度偏差或一微影印刷偏差。
  10. 如請求項1之方法，其中根據與一微影程序、一蝕刻程序、一拋光程序或一薄膜沈積程序中之至少一者相容之設計規則實施該背景區域及該目標元件之該分段。
  11. 一種計量目標，其包括：一目標元件；及一背景區域，其中該目標元件及背景區域形成於一單一層中，其中該目標元件具有一分段且該背景區域具有一分段，其中該目標元件之該分段之節距或特徵大小之至少一者不同於該背景區域之該分段，以提供該目標元件及該背景區域之間的對比度。
  12. 如請求項11之計量目標，其中該目標元件之該分段之定向、空間頻率、縱橫比、形貌、占空比(duty cycle)或分段圖案中之至少一者不同於該背景區域之該分段。
  13. 如請求項11之計量目標，其中該目標元件及該經分段背景之該分段經組態以使以下各項中之至少一者減少低於一特定臨限值：一總體蝕刻偏差、一局部蝕刻偏差、一拋光偏差、一薄膜厚度偏差或一微影印刷偏差。
  14. 如請求項11之計量目標，其中使用與以下各別之至少一者相容之設計規則來產生該目標元件及該背景區域：一微影程序、一蝕刻程序、一拋光程序或一薄膜沈積程序。
  15. 如請求項11之計量目標，其中光柵化該目標元件或該背景區域中之至少一者。
  16. 如請求項11之計量目標，其中該目標元件或該背景區域中之至少一者包括一或多個裝置特徵。
  17. 如請求項11之計量目標，其中在一或多個目標特徵與相鄰一或多個背景區域特徵之間之一或多個轉變維持低於300奈米或低於100奈米之一特徵大小。
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