TWI748110B - 在成像技術中估計振幅及相位不對稱性以用於在疊對計量中達到高精準度 - Google Patents

在成像技術中估計振幅及相位不對稱性以用於在疊對計量中達到高精準度 Download PDF

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Abstract

本發明提供藉由識別其中(若干)對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之(若干)計量量測參數值而導出該(等)值之計量方法。如所揭示選擇該等量測參數值顯著降低量測不精準度。例如，可偵測波長值及/或焦點值以指示最小振幅不對稱性及/或最小相位不對稱性。在某些實施例中，提供最小振幅不對稱性之波長值亦提供對焦點之最小信號靈敏度。開發之度量可進一步用於指示跨晶圓及批次之程序穩健性。在一些實施例中，可藉由振幅不對稱性之離焦橫向化及具有最小振幅不對稱性之參數值之偵測而增強成像精準度。

Description

在成像技術中估計振幅及相位不對稱性以用於在疊對計量中達到高精準度
本發明係關於半導體計量之領域，且更特定言之，係關於改良計量成像量測之精準度。
隨著半導體節點尺寸縮小，計量量測之精準度要求提高且生產不對稱性之影響變得愈發顯著。
下文係提供本發明之初步瞭解之一簡化概述。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。
本發明之一態樣提供一種包括藉由識別其中一對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之至少一計量量測參數之一值而導出該值之方法。
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。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張於2017年7月6日申請之美國臨時專利申請案第62/529,107號之權利，且進一步主張於2018年1月26日申請之美國臨時專利申請案第62/622,712號之權利，該等案之全部內容以引用的方式併入本文中。
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，且係為了提供據信係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，未試圖比本發明之一基本理解所需更詳細地展示本發明之結構細節，結合該等圖式進行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項實施例之前，應理解，本發明在其應用方面不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之細節。本發明可應用於可依各種方式實踐或執行之其他實施例以及所揭示實施例之組合。又，應理解，本文中所採用之措辭及術語係出於描述之目的且不應被視為限制性。
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」、「增強」、「導出」或類似者之術語之論述係指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)量之資料操縱及/或變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、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之動作及/或程序。在某些實施例中，照明技術可包括視覺範圍內之電磁輻射、紫外線或甚至更短波輻射(諸如x射線)及可能甚至粒子束。
本發明之實施例提供用於增強計量精準度且藉此提供對半導體計量之技術領域之改良之高效且經濟之方法及機制。某些實施例提供用以在成像技術中估計導致不精準度之信號中之振幅不對稱性及判定將該不精準度降低至可能0 nm之最佳量測的方式。所揭示方法允許改良疊對量測之精準度。
提供藉由識別其中(若干)對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之(若干)計量量測參數值而導出該(等)值之計量方法。如所揭示選擇該等量測參數值顯著降低量測不精準度。例如，可偵測波長值及/或焦點值以指示最小振幅不對稱性及/或最小相位不對稱性。在某些實施例中，提供最小振幅不對稱性之波長值亦提供對焦點之最小信號靈敏度。開發之度量可進一步用於指示跨晶圓及批次之程序穩健性。在一些實施例中，可藉由振幅不對稱性之離焦橫向化(landscaping)及具有最小振幅不對稱性之參數值之偵測而增強成像精準度。
在某些實施例中，疊對成像技術包括使AIM (先進成像計量)目標(其等包括週期性圖案，諸如兩個或兩個以上層中(例如，在一先前層及一當前層中)之光柵)成像及提取表示該等週期性圖案間之未對準之(若干)疊對值(例如，以奈米為單位)。該等目標中之不對稱性(例如，歸因於可印刷性誤差)引發疊對量測中之不精準度。(例如，在當前層或先前層中之)目標結構之各者在量測時提供作為不同繞射階之間的干擾之一產物之一信號，該信號在等式1中予以表示，其中
Figure 02_image009
表示在座標
Figure 02_image011
及對應角座標
Figure 02_image013
處之信號
Figure 02_image015
之+1/-1繞射階之強度，
Figure 02_image017
表示光柵結構之週期性(例如，圖案節距)，
Figure 02_image019
表示信號之振幅，
Figure 02_image021
表示形貌相位(topographic phase)，且
Figure 02_image023
及
Figure 02_image025
分別表示相位不對稱性及振幅不對稱性，其中
Figure 02_image027
為一未知函數且
Figure 02_image029
表示對焦點參數之一相依性。
Figure 02_image031
等式1
在目標光柵完美對稱之情況下，信號可藉由
Figure 02_image033
表示，在該信號中不具有任何振幅或相位不對稱性且具有疊對量測之完整精準度。光柵結構中之任何輕微不對稱性導致振幅及相位不對稱性(
Figure 02_image035
及
Figure 02_image037
)且因此導致不精準度。通常，振幅不對稱性
Figure 02_image039
係不精準度之主要貢獻者而相位不對稱性
Figure 02_image041
通常可忽略不計。本發明者注意到，
Figure 02_image043
係強波長相依的且對於任何層堆疊，在頻譜內存在波長
Figure 02_image045
，針對該波長
Figure 02_image045
，振幅不對稱性被最小化且甚至被消除。本發明者指出等式1中之相位不對稱性
Figure 02_image047
與失焦
Figure 02_image049
之間的耦合，使得振幅不對稱性
Figure 02_image051
之消除將導致焦點相依性
Figure 02_image053
之消除。因此，透過不同焦點位置量測疊對變動指示相位不對稱性行為。本發明者進一步注意到，在其中振幅不對稱性小或為零(例如，
Figure 02_image055
)之波長
Figure 02_image057
中，不精準度(在
Figure 02_image059
下)亦小或為零，且疊對隨著焦點位置之變化不大(疊對變動為零或接近零)。在某些實施例中，透過焦點之疊對變動因此可用於評估信號之不對稱性強度，且亦可用於選擇最精準量測配方(例如，該配方之一或多個量測參數之值)。
圖1係根據本發明之一些實施例之用於量測一計量目標90之一計量工具100之一高階示意方塊圖。在模擬中或在實際量測期間，由計量工具100應用指示多個量測參數之值之(若干)量測配方以自(若干)計量目標90導出(若干)計量信號。計量工具100可包括使用模擬或實際量測來執行所揭示方法之計量模組。
圖2係繪示根據本發明之一些實施例之一方法200之一高階示意流程圖。方法階段可參考上文所描述之計量工具或計量模組100來執行，該計量工具或計量模組100可視需要經組態以實施方法200。方法200可至少部分由(例如)一計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。方法200可包括以下階段(不考慮其等順序)。
方法200可包括藉由識別其中一對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之至少一計量量測參數之一值(階段220)而導出該值(階段210)。例如，識別220可藉由掃描該至少一量測參數之至少一範圍而執行(階段230)，例如，在指定均勻及/或分離範圍內掃描作為該至少一計量量測參數之一量測波長及/或一量測焦點位置(階段232)。在某些實施例中，方法200可包括在模擬中掃描該量測波長以判定作為一第一參數值之一波長，及在目標量測期間掃描該量測焦點以判定作為一第二參數值之一焦點位置(階段234)。可將方法200之各項實施例應用於成像計量及成像計量目標(階段240)。
在某些實施例中，方法200可包括識別其中自一成像目標量測之一信號中之一振幅不對稱性經最小化之至少一量測參數值(階段220)，且組態一計量工具及/或計量模組以按該至少一經識別值執行成像目標量測(階段250)。識別220可參考作為至少一量測參數之一波長而執行，且方法200可進一步包括掃描一指定波長範圍以識別其中振幅不對稱性經最小化之值(階段230)。在某些實施例中，識別220可參考作為至少一量測參數之一波長及一焦點位置而執行，其中方法200進一步包括掃描指定波長及焦點範圍以識別其中一對應光柵位置在經識別波長下提供最小振幅不對稱性之一焦點位置及一波長(階段232)。
某些實施例包括經組態以藉由識別其中一對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之至少一計量量測參數之一值而導出該值的(若干)計量模組。該識別可藉由掃描該至少一量測參數之至少一範圍而執行。該掃描可包括掃描作為該至少一計量量測參數之一量測波長及/或一量測焦點位置。在某些實施例中，掃描該量測波長可在模擬中執行以判定作為一第一參數值之一波長，且掃描該量測焦點係在目標量測期間執行以判定作為一第二參數值之一焦點位置。所揭示之計量模組及工具可應用於成像計量及成像計量目標，且作為(若干)對應計量系統之部分。在某些實施例中，度量(諸如目標結構之離焦位置變動)可進一步用於指示晶圓內或晶圓或批次之間的程序穩健性。
圖3提供根據本發明之一些實施例之在光柵結構中存在一經模擬之SWA (側壁角)不對稱性之情況下振幅不對稱性
Figure 02_image061
及離焦光柵位置變動對現實堆疊之一RCWA (嚴格耦合波分析)模擬中之量測波長之以經驗建立之相依性的一非限制性實例。如圖3中所繪示，發現離焦光柵位置與振幅不對稱性相關，且此外指示其中振幅不對稱性最小且接近零(例如，振幅不對稱性(及離焦光柵位置變動)在約495 nm及約750 nm幾乎消失，從而導致疊對量測之高精準度)之波長值。可選擇此等值作為後續量測之(若干)量測參數(例如，波長及/或對應焦點位置)。在某些實施例中，可選擇具有更廣泛最小值之值以相對於量測參數值之偏差提供具有更穩健高精準度之量測。
圖4提供根據本發明之一些實施例之在光柵結構中存在一經模擬之SWA不對稱性之情況下振幅不對稱性
Figure 02_image001
、相位不對稱性
Figure 02_image003
(如
Figure 02_image005
)及
Figure 02_image007
對現實堆疊之一RCWA模擬中之量測波長之以經驗建立之相依性的一非限制性實例。
圖4又繪示存在其中振幅不對稱性經最小化(例如，大約590 nm及約740 nm)之參數值且另外展示相位不對稱性類似於振幅不對稱性表現，且因此可估計為
Figure 02_image063
。
有利的是，所揭示方法提供與信號振幅不對稱性且因此與量測之不精準度高度相關之新度量，且實現對量測精準度之顯著改良。在某些實施例中，本發明者已發現，各光柵之光柵位置或疊對之離焦變動係與振幅不對稱性且因此與不精準度高度相關，且必然地，相關聯度量可用於選擇最佳精準量測條件。因為此等度量隨著不對稱性之程度而按比例調整，所以其等可進一步用作晶圓內或晶圓或批次之間的程序穩健性之指標。可在其中對不對稱性之靈敏度為高以便映射存在於場、晶圓及批次內之程序變動之波長下執行實際計量量測。此外，提出對於其最小化對振幅及相位不對稱性之靈敏度之目標設計。
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圖解說明及/或部分圖式來描述本發明之態樣。將理解，可藉由電腦程式指令實施該等流程圖圖解說明及/或部分圖式之各部分以及該等流程圖圖解說明及/或部分圖式中之若干部分之組合。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形成用於實施流程圖及/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，此等電腦程式指令可引導一電腦、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，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程式碼之一模組、片段或部分。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實質同時予以執行，或該等部分有時可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/或流程圖圖解說明之各部分以及該等部分圖式及/或流程圖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專用的基於硬體之系統來實施。
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」之各種出現並不一定全部指代相同實施例。儘管本發明之各種特徵可在一單一實施例之背景內容中描述，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在本文中可在單獨實施例之背景內容中描述，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相同之順序移動通過。除非另有定義，否則應由本發明所屬之技術之一般技術者常規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，但此等實施例不應被解釋為限制本發明之範疇，而是應被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，而應由隨附發明申請專利範圍及其等合法等效物限制。
90‧‧‧計量目標100‧‧‧計量工具/計量模組200‧‧‧方法210‧‧‧階段220‧‧‧階段/識別230‧‧‧階段232‧‧‧階段234‧‧‧階段240‧‧‧階段250‧‧‧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，其中通篇相同數字指定對應元件或區段。
在隨附圖式中： 圖1係根據本發明之一些實施例之用於量測一計量目標之一計量工具之一高階示意方塊圖。 圖2係繪示根據本發明之一些實施例之一方法之一高階示意流程圖。 圖3提供根據本發明之一些實施例之在光柵結構中存在一經模擬之SWA (側壁角)不對稱性之情況下振幅不對稱性dA/A及離焦光柵位置變動對現實堆疊之一RCWA (嚴格耦合波分析)模擬中之量測波長之以經驗建立之相依性的一非限制性實例。
圖4提供根據本發明之一些實施例之在光柵結構中存在一經模擬之SWA不對稱性之情況下振幅不對稱性
Figure 02_image001
、相位不對稱性
Figure 02_image003
(如
Figure 02_image005
)及
Figure 02_image007
對現實堆疊之一RCWA模擬中之量測波長之以經驗建立之相依性的一非限制性實例。
200‧‧‧方法
210‧‧‧階段
220‧‧‧階段/識別
230‧‧‧階段
232‧‧‧階段
234‧‧‧階段
240‧‧‧階段
250‧‧‧階段

Claims (14)

  1. 一種用於疊對計量之方法，其包括：藉由識別其中一對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之至少一計量量測參數之一值而使用一處理器導出該至少一計量量測參數之該值，其中該識別包含掃描一量測波長及/或一量測焦點位置之至少一範圍，其中掃描該量測波長係在模擬中執行以判定作為一第一參數值之一波長，且該量測焦點之該掃描係在目標量測期間執行以判定作為一第二參數值之一焦點位置；及組態一計量工具以按該至少一量測參數值執行成像目標量測。
  2. 如請求項1之方法，其應用於成像計量及成像計量目標。
  3. 如請求項1之方法，其中該識別係參考該量測波長而執行。
  4. 如請求項1之方法，其中該識別係參考該量測焦點位置而執行。
  5. 如請求項1之方法，其中該識別係參考該量測波長及該量測焦點位置而執行。
  6. 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執行如請求項1之方法。
  7. 一種用於疊對計量之方法，其包括：使用一處理器識別其中自一成像目標量測之一信號中之一振幅不對稱性經最小化之至少一量測參數值，從而產生至少一經識別值，其中該識別包含掃描一量測波長及/或一量測焦點位置之至少一範圍，其中掃描該量測波長係在模擬中執行以判定作為一第一參數值之一波長，且該量測焦點之該掃描係在目標量測期間執行以判定作為一第二參數值之一焦點位置，及組態一計量工具以按該至少一量測參數值執行成像目標量測。
  8. 如請求項7之方法，其中該識別係參考作為該至少一量測參數之該波長而執行，該方法進一步包括掃描一指定波長範圍以識別其中該振幅不對稱性經最小化之該經識別值。
  9. 如請求項7之方法，其中該識別係參考作為該至少一量測參數之該波長及該焦點位置而執行，該方法進一步包括掃描指定波長及焦點範圍以識別其中一對應光柵位置在該波長下提供經最小化之振幅不對稱性之該焦點位置及該波長。
  10. 一種用於疊對計量之系統，其包括：一計量模組，其包含一處理器，其中該計量模組經組態以藉由識別其中一對應計量量測信號具有最小振幅不對稱性之至少一計量量測參數之一值而導出該至少一計量量測參數之該值，其中該識別包 含掃描一量測波長及/或一量測焦點位置之至少一範圍，其中掃描該量測波長係在模擬中執行以判定作為一第一參數值之一波長，且該量測焦點之該掃描係在目標量測期間執行以判定作為一第二參數值之一焦點位置；及一計量系統，其包含該計量模組，其中該計量系統經組態以成像一計量目標。
  11. 如請求項10之系統，其中該計量模組應用於成像計量及成像計量目標。
  12. 如請求項10之系統，其中該識別係參考該量測波長而執行。
  13. 如請求項10之系統，其中該識別係參考該量測焦點位置而執行。
  14. 如請求項10之系統，其中該識別係參考該量測波長及該量測焦點位置而執行。
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