TWI621190B - 併合成像及散射測量靶 - Google Patents

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TWI621190B
TWI621190B TW103121263A TW103121263A TWI621190B TW I621190 B TWI621190 B TW I621190B TW 103121263 A TW103121263 A TW 103121263A TW 103121263 A TW103121263 A TW 103121263A TW I621190 B TWI621190 B TW I621190B
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崔東燮
托爾 伊茲卡維奇
大衛 田
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克萊譚克公司
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Abstract

本發明提供計量靶、設計檔案及其設計及產生方法。該等計量靶係併合的，此乃因其包括經組態以可藉由成像量測之至少一個成像靶結構及經組態以可藉由散射測量量測之至少一個散射測量靶結構。因此，可同時或交替地藉由成像及散射測量來量測該等併合靶及/或可關於晶圓區域及其他空間參數以及關於時間程序參數最佳化該等量測技術。該等併合靶可用於舉例而言經由比較疊對量測及/或高解析度量測監視程序參數。

Description

併合成像及散射測量靶 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2013年6月19日提出申請之第61/837,058號美國臨時專利申請案之權益，該美國臨時專利申請案之全文以引用方式併入本文中。
本發明係關於計量靶之領域，且更特定而言，係關於用於經組合成像量測及散射測量量測之計量靶。
計量靶經設計以達成指示晶圓生產步驟之品質且量化晶圓上之結構之設計與實施之間的對應性之參數之量測。作為特定結構之成像計量靶最佳化裝置類似性及光學影像可量測性之要求且其影像提供量測資料。另一方面，散射測量計量靶在光瞳平面處產生繞射圖案，靶參數可來源於該等繞射圖案。
本發明之一項態樣提供一計量靶，該計量靶包括經組態以可藉由成像量測之至少一個成像靶結構及經組態以可藉由散射測量量測之至少一個散射測量靶結構。
本發明之此等額外及/或其他態樣及/或優點在以下詳細說明中陳述；可能自詳細說明推斷；及/或可藉由本發明之實踐得知。
(1)‧‧‧層
(2)‧‧‧層
100‧‧‧併合計量靶/計量靶/靶/經分段靶/併合靶組態
100A‧‧‧細節/成像區域
100B‧‧‧細節/散射測量區域
110‧‧‧結果影像/量測
111‧‧‧疊對
112‧‧‧疊對
113‧‧‧場相關
115‧‧‧中心晶圓區域
116‧‧‧晶圓周邊
120A‧‧‧成像靶結構/結構/靶結構/區域
120B‧‧‧成像靶結構/區域
120C‧‧‧成像靶結構/結構/內區域/靶結構/區域
121(1)‧‧‧區
121(2)‧‧‧區
121(3)‧‧‧疊對
122(1)‧‧‧區
122(2)‧‧‧區
122(3)‧‧‧疊對
124(1)‧‧‧區
124(2)‧‧‧區
124(3)‧‧‧疊對
130A‧‧‧散射測量靶結構/靶結構/區域/零階散射測量結構
130B‧‧‧散射測量靶結構/靶結構/區域/零階散射測量結構
130C‧‧‧散射測量靶結構/靶結構/區域/一階散射測量結構
141‧‧‧外先前層/層/先前層
142‧‧‧內當前層/層/當前層
151‧‧‧ROI
152‧‧‧ROI
153‧‧‧ROI
162‧‧‧ROI
163‧‧‧ROI
P1X‧‧‧間距
P2X‧‧‧間距
P3X‧‧‧間距
P4X‧‧‧間距
P1Y‧‧‧間距
P2Y‧‧‧間距
P3Y‧‧‧間距
P4Y‧‧‧間距
P3X(1)‧‧‧間距
P3X(2)‧‧‧間距
P4X(1)‧‧‧間距
P4X(2)‧‧‧間距
P3Y(1)‧‧‧間距
P3Y(2)‧‧‧間距
P4X(2)‧‧‧間距
P4Y(2)‧‧‧間距
SP1X‧‧‧分段間距
SP1Y‧‧‧分段間距
SP2X‧‧‧分段間距
SP2Y‧‧‧分段間距
W1X‧‧‧分段間距
W1Y‧‧‧分段間距
W2X‧‧‧分段間距
W2Y‧‧‧分段間距
為更好地理解本發明之實施例及展示可如何實施本發明之實施例，現在將純粹地藉由實例之方式參考附圖，在所有附圖中相似編號指定對應元件或區段。
在附圖中：圖1A及圖1B係根據本發明之某些實施例之併合計量靶之高階示意性圖解說明。
圖2係根據本發明之某些實施例之併合計量靶中之一個層之一高階示意性圖解說明。
圖3A至圖3C係根據本發明之某些實施例之併合計量靶之高階示意性圖解說明。
圖4A至圖4C係根據本發明之某些實施例之在晶圓上之不同區域處出於不同目的使用併合靶之高階示意性圖解說明。
圖5係根據本發明之某些實施例之用於使用高解析度成像進行靶特徵之成像量測之併合靶之一高階示意性圖解說明。
圖6係根據本發明之某些實施例之一方法之一高階示意性流程圖。
在所陳述之詳細說明之前，陳述下文將使用之特定術語之定義可係有幫助的。
在此申請案中如本文中所使用之術語「計量靶」或「靶」定義為用於計量目的之在一晶圓上設計或產生之結構。在此申請案中如本文中所使用之術語「成像」及「散射測量」分別定義為施加至場平面處之靶結構之影像(光學或SEM)及光瞳平面處之繞射圖案(為零階、一階、二階等)之量測技術。在此申請案中如本文中所使用之術語「層」定義為在一光微影程序中在其步驟中之任一步驟中所使用之層中之任一層。在此申請案中如本文中所使用之術語「成像靶結構」及 「散射測量靶結構」分別定義為根據經組態以達成成像量測或散射測量計量量測之規範設計或產生之結構。靶結構可改編自任何已知靶設計，諸如成像靶設計AIM(進階成像計量)、BiB(盒中盒)、AIMid及BLOSSOM以及其對應變化及替代方案；及散射測量靶設計，諸如SCOL(散射測量疊對)以及其對應變化及替代方案。如此申請案中所使用之術語「週期性結構」係指展現某些週期性之至少一個層中之任何種類所設計或產生之結構。該週期性以其間距(亦即其空間頻率)為特徵。如本申請案中所使用之術語「分段」係指一靶設計中之一元件至更小特徵之任何細分。
現在詳細地特定參考圖式，應強調，細情以實例之方式且僅出於本發明之較佳實施例之說明性論述之目的而展示，並且為了提供認為最有用的內容且使本發明之原理及概念態樣之說明易於理解而提出。就此而言，未嘗試比基本理解本發明所必需的更詳細地展示本發明之結構細節，結合圖式進行之說明使熟習此項技術者明瞭可如何在實踐中體現本發明之數種形式。
在詳細地闡釋本發明之至少一項實施例之前，應理解，本發明在其應用上並不限於在以下說明中所陳述或在圖式中所圖解說明之構造細節及組件配置。本發明可適用於其他實施例或以各種方式實踐或實施。而且，應理解，本文中所採用之措辭及術語係出於說明目的且不應視為具有限制性。
提供計量靶、設計檔案及其設計及產生方法。該等計量靶係併合的，此乃因其包括經組態以可藉由成像量測之至少一個成像靶結構及經組態以可藉由散射測量量測之至少一個散射測量靶結構。因此，可同時或交替地藉由成像及散射測量來量測該等併合靶及/或可關於晶圓區域及其他空間參數以及關於時間程序參數最佳化該等量測技術。該等併合靶可用於舉例而言經由比較疊對量測及/或高解析度量 測監視程序參數。
圖1A及圖1B係根據本發明之某些實施例之併合計量靶100之高階示意性圖解說明。計量靶100將成像靶結構及散射測量疊對(SCOL)靶結構整合成可藉由成像技術及SCOL技術兩者量測之一單個併合靶。
計量靶100包括經組態以可藉由成像量測之至少一個成像靶結構及經組態以可藉由散射測量量測之至少一個散射測量靶結構。舉例而言，圖1A示意性地圖解說明作為週期性結構之成像靶結構120A及120C(兩者在靶100之兩個各別區域處具有X分量及Y分量(即，界定各別量測方向之垂直子結構))及同樣係週期性結構且在靶100之區域120B中之兩個各別子區域處具有X分量及Y分量(即，界定各別量測方向之垂直子結構)之散射測量靶結構130A、130B、130C。在所圖解說明之非限制性實例中，成像靶結構120A及120C在兩個不同層(例如，結構120A在一外先前層141處且結構120C在一內當前層142處)中且分別具有經組態以達成其成像量測之間距P1X、P1Y及P2X、P2Y；散射測量靶結構130A、130B係關於層141、142之光柵上光柵靶(grating-over-grating target)且具有經組態以產生零階散射測量量測之間距P3X、P3Y；且散射測量靶結構130C係關於層141、142之光柵上光柵靶且具有經組態以產生一階散射測量量測之間距P4X、P4Y。在另一實例中，圖1B示意性地圖解說明靶100，該靶具有關於靶結構位於其中之靶100之區域與成像靶結構120C交換之散射測量靶結構130A、130B、130C，具體而言，在圖1B中，成像靶結構120A、120B在兩個外區域中而散射測量靶結構130A、130B、130C在靶100之內區域120C之子區域處。所圖解說明之實例用作說明性目的且不應理解為限制本發明。靶結構120A至120C及130A至130C中之任一者之區域及位置排列以及成像及/或散射測量結構之添加或移除同樣係本發明之部分。
有利地，靶100允許藉由成像技術、散射測量零階技術及散射測 量一(±1)階技術之量測疊對。此外，靶100亦可用於監視程序參數，諸如焦點(參見下文之細節)。靶100因此使用晶圓之可用空間及計量量測之可用時間而係更高效的，提供計量技術之選擇之經增強靈活性，在用於自自我參考(藉由不同技術量測之靶之間無移位)時提供經增強準確度且可使用雙模式(成像及散射測量)演算法來量測。
靶100之區域或子區域可經分段以增強與產生程序之相容性。舉例而言，分段可經設計以限制或完全避免連續靶元件排成連續條或連續間隙。
圖2係根據本發明之某些實施例之併合計量靶100中之一個層之一高階示意性圖解說明。
舉例而言，圖2可表示各種靶設計中之先前層141或當前層142。舉例而言，圖2可表示類似於圖1B中所圖解說明之靶設計之一靶設計中之先前層141，其中層141、142交換(內層係先前層而非當前層，例如，以增強關於程序不準確性之穩健性)。照此，區域120B中之經分段條替換圖1B中所圖解說明之區域120B中之連續條，且可經設計以係更加程序相容的。可根據程序參數及計量要求而調整分段參數，如條之間的分段間距SP2X、SP2Y及間隙W2X、W2Y以及間距P2X、P2Y。
圖2亦圖解說明其中使用貫穿靶100可用之不同間距來監視程序參數之實施例。舉例而言，ROI 151、152、153在選擇為足夠小的時在間距方面不同(在所圖解說明之實例中，分別展現間距SP2Y、P3Y、P4Y，在一非限制性實例中，2000nm、300nm及600nm，亦參見下文之圖3A)。可使用靶100中之間距值之頻譜來量測、監視及按比例縮放諸如焦點及劑量之程序參數。
圖3A至圖3C係根據本發明之某些實施例之併合計量靶100之高階示意性圖解說明。圖3A至圖3C提供具有變化之分段組態之經分段靶100之額外非限制性實例。如上所述，本發明揭示關於區域120A至 120C、130A至130C之定序之任何排列、靶結構之添加或移除、分段參數之變化及所揭示之原理至其他類型之計量靶及至計量靶之新設計之施加。
圖3A示意性地圖解說明靶100，其中成像靶結構120A及120B分別在層141及142處且具有根據規定要求組態之分別間距P1X、P1Y及P2X、P2Y、分別分段間距SP1X、SP1Y及SP2X、SP2Y及分別分段間隙W1X、W1Y及W2X、W2Y；且其中散射測量靶結構130A、130B及130C具有根據規定要求組態之分別層141(1)及142(2)之分別間距P3X(1)、P3Y(1)、P3X(2)、P3Y(2)及P4X(1)、P4Y(1)、P4X(2)、P4Y(2)。在一非限制性實例中，此等值可係針對成像結構之P1X=P1Y=P2X=P2Y=2000nm，SP1X=SP1Y=SP2X=SP2Y=300nm，W1X=W1Y=W2X=W2Y=600nm，以及P3X(1)=P3Y(1)=P3X(2)=P3Y(2)=600nm(從而產生零階散射測量結構130A、130B之300nm之一有效間距)及P4X(1)=P4Y(1)=P4X(2)=P4Y(2)=1200nm(從而產生一階散射測量結構130C之600nm之一有效間距)。圖3B示意性地圖解說明類似於圖3A中所圖解說明之靶之靶100，除成像靶結構120A及120B之間距值係P1X=P1Y=P2X=P2Y=1200nm而不具有分段之外。圖3C示意性地圖解說明類似於圖3A中所圖解說明之靶之靶100，除成像靶結構120A及120B之間距值係P1X=P1Y=P2X=P2Y=600nm而不具有分段之外。在非限制性實例中，結構間距可針對成像靶介於1000nm與3000nm之間且針對散射測量靶介於200nm與1000nm之間，後者進一步以靶結構(例如，在不同層處)之間的一預定義經設計偏移(未展示)為特徵，該偏移具有比結構元件小得多之尺寸(例如，16nm)且根據光學效能要求經選擇。
圖4A至圖4C係根據本發明之某些實施例之在晶圓上之不同區域處出於不同目的使用靶100之高階示意性圖解說明。圖4A至圖4C示意性地圖解說明例示性量測晶圓分佈之結果影像110。
圖4A及圖4B圖解說明其中在遍及晶圓之相同併合靶組態100上分別使用成像技術及散射測量技術(例如，零階SCOL)來量測疊對111、112之一中心晶圓區域115及一晶圓周邊116。舉例而言，中心晶圓區域115可具有120mm(或在非限制性實例中，介於100mm與150mm之間之範圍)之一半徑。中心晶圓區域115可(例如)根據不同靶區域之程序穩健性之空間分佈而以不同方式經選擇。中心晶圓區域115可由於徑向操作之晶圓處理步驟(諸如蝕刻及化學機械平坦化(CMP))及/或發生在晶圓之周邊處之邊緣產生之不準確性而係圓的，但亦可採取其他形式或在特定情形中包括多個區域。圖4C示意性地圖解說明場相關113之量測110，即，以場位準視覺化疊對誤差圖譜之疊對誤差向量。在特定實施例中，可藉由針對整個晶圓或針對晶圓之規定區域量測疊對分佈及比較由不同量測技術達成之結果而增強程序監視。
圖5係根據本發明之某些實施例之用於使用高解析度成像進行靶特徵之成像量測(諸如CD-SEM量測)之靶100之一高階示意性圖解說明。在圖1B中所圖解說明之靶100之左下角四分之一上例示，可關於靶100之細節(諸如包含所圖解說明之成像靶結構120A、120B之成像區域中之由ROI 162界定之細節100A及/或包含所圖解說明之散射測量靶結構130A、130B、130C中之任一者之散射測量區域中之由ROI 163界定之細節100B)進行高解析度成像，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)成像。在一非限制性實例中，可使用層141、142中之各別元件之規定邊界區(1)、(2)量測此等層之間的疊對(3)。在該實例中，區對121(1)及121(2)可用於量測疊對121(3)且區對122(1)及122(2)可用於量測成像區域100A中之疊對122(3)及/或區對123(1)及123(2)可用於量測疊對123(3)且區對124(1)及124(2)可用於量測散射測量區域100B中之疊對124(3)。
在特定實施例中，併合靶100可用於定義及/或監視以下各項中之 任一者：計量量測技術、針對晶圓之量測分佈類型、量測處方(演算法及條件)及其針對晶圓之分佈。特定而言，可藉由各種技術量測之結構之整合提供整體上最佳化及控制晶圓及程序之計量策略之最大靈活性。
圖6係根據本發明之某些實施例之一方法200之一高階示意性流程圖。方法200可包括用於設計及/或產生靶100之階段，諸如以下階段中之任一者，不論其次序如何。可由至少一個電腦處理器進行設計階段及組態階段中之任一者。特定實施例包括電腦程式產品，該等電腦程序產品包括具有隨其體現之電腦可讀程式之一電腦可讀儲存媒體。該電腦可讀程式可經組態以進行方法200之階段。亦提供根據方法200之階段產生之設計檔案。特定實施例包括一電腦程式產品，該電腦程序產品包括具有隨其體現之電腦可讀程式之一電腦可讀儲存媒體。該電腦可讀程式可經組態以進行靶100或根據方法200及/或根據方法200之各別量測階段產生之任何靶之計量量測。
方法200可包括將成像靶結構及SCOL靶結構整合成可藉由成像技術及SCOL技術兩者量測之一單個併合靶(階段210)；組態併合靶以達成以下各項中之任何者之同時量測：成像、零階SCOL、一階SCOL、CD-SEM疊對(階段220)；設計SCOL靶結構作為成像靶結構之子結構(階段230)；修改週期性結構之間距以可藉由成像技術及SCOL技術兩者量測(階段240)及/或將靶結構分段且修改分段之間距(階段245)；同時進行併合靶之成像量測及SCOL量測(階段250)；使用相同靶，關於晶圓之靶之位置使成像量測及SCOL量測交替(階段260)；使用併合靶上之具有不同間距之區域來量測程序參數(階段270)；及針對晶圓最佳化計量量測及處方之選擇(階段280)。
在以上說明中，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」、「特定實施例」或「某些實施例」之各種出現 未必全部係指相同實施例。
雖然可在一單個實施例之上下文中闡述本發明之各種特徵，但亦可單獨地或以任何適合組合提供該等特徵。相反地，雖然為清晰起見本文中可在單獨實施例之上下文中闡述本發明，但亦可在一單個實施例中實施本發明。
本發明之特定實施例可包含來自上文所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所揭示之其他實施例之元件。在一特定實施例之上下文中之本發明之元件之揭示不應被視為限制該等元件單獨在該特定實施例中使用。
此外，應理解，本發明可以各種方式進行或實踐且本發明可在除上文說明中所概括之實施例之外之特定實施例中實施。
本發明不限於彼等圖式或對應說明。舉例而言，流程不必穿過每一所圖解說明之方框或狀態或以與所圖解說明及所闡述完全相同之次序進行。
本文中所使用之技術及科學術語之意義通常由熟習此項技術者理解為本發明所屬，除非另有定義。
儘管已關於限定數目個實施例闡述本發明，但此等實施例不應解釋為對本發明之範疇之限制，而是某些較佳實施例之範例。其他可能變化、修改及應用亦在本發明之範疇內。因此，本發明之範疇不應受迄今已闡述之內容限制，而是受隨附申請專利範圍及其法定等效內容限制。

Claims (18)

  1. 一種計量靶，其包括經組態以可藉由成像而量測之至少一個成像靶結構及經組態以可藉由散射測量而量測之至少一個散射測量靶結構，該至少一個成像靶結構包括與該至少一個散射測量靶結構之一第一者接界(bordering)之一部分，該部分包括至少一個週期性結構。
  2. 如請求項1之計量靶，其中該部分包括在不同靶層中之至少兩個週期性結構。
  3. 如請求項1之計量靶，其中該至少一個散射測量靶結構包括經組態以提供零階散射測量疊對(SCOL)量測之至少一個週期性結構及經組態以提供一階散射測量疊對(SCOL)量測之至少一個週期性結構。
  4. 如請求項1之計量靶，其中將該至少一個成像靶結構及該至少一個散射測量靶結構中之至少一者分段。
  5. 如請求項1之計量靶，其中該至少一個散射測量靶結構之該第一者鄰近該至少一個週期性結構。
  6. 一種如請求項1之計量靶之靶設計檔案。
  7. 一種如請求項1之計量靶之成像及散射測量量測。
  8. 一種用於產生一計量靶之方法，其包括將多個成像靶結構(imaging target structures)及多個SCOL靶結構整合成可藉由成像技術及SCOL技術兩者而量測之一單個併合靶，使得該成像靶結構之一部分與該等SCOL靶結構之一第一者接界，且該等SCOL靶結構之至少一第二者形成該部分之一子結構。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包括組態該併合靶以達成以下各項中之任何者之同時量測：成像、零階SCOL、一階SCOL及CD- SEM疊對。
  10. 如請求項8之方法，其進一步包括將該等靶結構分段且修改該經分段靶結構之間距以可藉由成像技術及SCOL技術兩者而量測。
  11. 如請求項8之方法，其進一步包括同時進行該併合靶之成像量測及SCOL量測。
  12. 如請求項8之方法，其進一步包括使用一相同併合靶類型，針對一晶圓上之該靶之一位置使成像量測及SCOL量測交替。
  13. 如請求項8之方法，其進一步包括使用該併合靶上之具有不同間距之區域來量測程序參數。
  14. 如請求項13之方法，其中使用掃描電子顯微鏡(SEM)來量測該等程序參數。
  15. 如請求項8之方法，其進一步包括針對具有該等併合靶之一晶圓最佳化計量量測及處方之選擇。
  16. 一種包括具有隨其體現之電腦可讀程式之一電腦可讀儲存媒體之電腦程式產品，該電腦可讀程式經組態以進行如請求項8之方法。
  17. 一種根據請求項8之方法設計或產生之靶設計檔案。
  18. 一種根據請求項8之方法設計、產生或量測之多層靶。
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