用于确定在衬底中的平面内变形的方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示衬底的平面内变形的确定，其包含：测量所述衬底在未夹紧状态中的一或多个平面外变形；基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定在所述未夹紧状态中的所述衬底上的膜的有效膜应力；基于在所述未夹紧状态中的所述衬底上的所述膜的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形；及基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或叠加工具中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定在衬底中的平面内变形的方法及系统相关申请案的交叉参考本申请案根据35U.S.C.§119(e)规定主张2015年4月6日申请的标题为用于工艺引起的变形预测的简化模型(SIMPLIFIEDMODELFORPROCESS-INDUCEDDISTORTIONPREDICTION)的第62/143,708号美国临时申请案的正规(非临时)专利申请案的权利且构成所述专利申请案，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及夹紧衬底的平面内变形的预测，且特定地说，涉及基于衬底在未夹紧状态中的平面外变形的测量预测所述夹紧衬底的平面内变形。
技术介绍
制造例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常包含使用较大数目个半导体制造工艺处理例如半导体晶片的衬底以形成半导体装置的各种特征及多个层级。举例来说，光刻是涉及将图案从主光罩转印到布置于半导体晶片上的抗蚀剂的半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可以布置制造于单个半导体晶片上且接着分离为个别半导体装置。如贯穿本专利技术使用，术语“晶片”通常是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。举例来说，半导体或非半导体材料可包含(但不限于)单晶硅、砷化镓及磷化铟。晶片可包含一或多个层或膜。举例来说，此类层可包含(但不限于)抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导电材料。在所属领域中已知许多不同类型的此类层，且如在本文中使用的术语晶片旨在涵盖其上可形成所有类型的此类层或膜的晶片。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如在本文中使用的术语晶片旨在涵盖其上可制造所属领域中已知的任何类型的装置的晶片。一般地说，针对晶片的平坦性及厚度均匀性建立特定要求。然而，在装置制造期间所需的应用于晶片的各种工艺步骤以及厚度变化可导致晶片的弹性变形。此类弹性变形可引起显著变形。此类变形可包含平面内变形(IPD)及/或平面外变形(OPD)。变形可导致下游应用中的误差，例如光刻图案化或类似物中的叠加误差。因此，提供预测/估计工艺引发的变形的能力是半导体制造工艺的重要部分。因而，提供一种提供改善晶片变形能力的系统及方法将是有利的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，揭示一种用于确定衬底的平面内变形的系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以测量所述衬底在未夹紧状态中的平面外变形的衬底几何形状测量工具。在另一实施例中，所述系统包含以通信方式耦合到所述测量工具的控制器，所述控制器包含经配置以执行一组程序指令的一或多个处理器。在另一实施例中，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器以：从所述测量工具接收指示所述衬底在所述未夹紧状态中的平面外变形的一或多个测量结果；使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效表面膜应力；使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效表面膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形；及基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或计量工具中的至少一者。根据本专利技术的一个实施例，揭示一种用于确定衬底的平面内变形的系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以测量所述衬底在未夹紧状态中的平面外变形的衬底几何形状测量工具。在另一实施例中，所述系统包含以通信方式耦合到所述测量工具的控制器，所述控制器包含经配置以执行一组程序指令的一或多个处理器。在另一实施例中，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器以：从所述测量工具接收指示所述衬底在所述未夹紧状态中的平面外变形的一或多个测量结果；应用二维平板模型以基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述平面外变形确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形；及基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或叠加工具中的至少一者。根据本专利技术的一个实施例，揭示一种用于确定衬底的平面内变形的系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以测量所述衬底在未夹紧状态中的平面外变形的衬底几何形状测量工具。在另一实施例中，所述系统包含以通信方式耦合到所述测量工具的控制器，所述控制器包含经配置以执行一组程序指令的一或多个处理器。在另一实施例中，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器以：从所述测量工具接收指示所述衬底在所述未夹紧状态中的平面外变形的一或多个测量结果；应用欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)平板模型以基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述平面外变形确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形；及基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或叠加工具中的至少一者。根据本专利技术的一个实施例，揭示一种用于确定衬底的平面内变形的方法。在一个实施例中，所述方法包含测量所述衬底在未夹紧状态中的一或多个平面外变形。在另一实施例中，所述方法包含使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定在所述未夹紧状态中的所述衬底上的膜的有效膜应力。在另一实施例中，所述方法包含使用所述二维平板模型基于在所述未夹紧状态中的所述衬底上的所述膜的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形。在另一实施例中，所述方法包含基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或叠加工具中的至少一者。应理解，前述一般描述及下列详细描述仅是示范性及解释性的且不必限制本专利技术。并入本说明书中且构成本说明书的部分的附图说明本专利技术的实施例且与一般描述一起用于解释本专利技术的原理。附图说明通过参考附图可使所属领域技术人员更好地理解本专利技术的许多优势，其中：图1A是根据本专利技术的一个实施例的用于测量衬底几何形状的系统的框图。图1B说明根据本专利技术的一个实施例的双菲索(Fizeau)干涉仪的双菲索空腔的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的说明在用于确定衬底中的平面内变形的方法中实行的步骤的流程图。图3是根据本专利技术的一个实施例的说明基于所获取平面内变形结果的信息反馈及前馈的流程图。具体实施方式现在将详细参考在附图中说明的所揭示标的物。大体上参考图1A到3，根据本专利技术描述用于确定衬底中的平面内变形的方法及系统。本专利技术的实施例涉及用于基于未夹紧衬底(即，独立衬底)的所测量平面外变形确定夹紧衬底的平面内变形的系统及方法。本专利技术的实施例利用薄对象的线性弹性固体变形力学(例如，二维平板理论)以导出允许从未夹紧衬底的所测量平面外变形预测夹紧晶片的平面内变形的模型。由晶片处理及/或晶片夹紧引起的晶片形状改变可引发晶片内的平面内变形(IPD)，这可导致第一图案化步骤(N)与后续图案化步骤(N+1)之间的叠加误差。在K.特纳(K.Turner)等人的“预测归因于光刻扫描仪上的夹紧期间的晶片变形引起的变形及叠加误差(PredictingDistortionsandOverlayErrorsDuetoWaferDeformationDuringChuckingonLithographyScanners)”,《微米/纳米光刻杂志(J.Micro/Nanolith)》,MEMSMOEMS8(4),043015,(2009年10月到12月)中详细描述晶片形状改变与叠加误差之间的关系，所述案的全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定衬底的平面内变形的系统，其包括：衬底几何形状测量工具，其经配置以测量所述衬底在未夹紧状态中的平面外变形；及控制器，其以通信方式耦合到所述测量工具，所述控制器包含经配置以执行一组程序指令的一或多个处理器，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：从所述测量工具接收指示所述衬底在所述未夹紧状态中的平面外变形的一或多个测量结果；使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效表面膜应力；使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效表面膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形；及基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或计量工具中的至少一者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.06 US 62/143,708;2016.04.05 US 15/091,0211.一种用于确定衬底的平面内变形的系统，其包括：衬底几何形状测量工具，其经配置以测量所述衬底在未夹紧状态中的平面外变形；及控制器，其以通信方式耦合到所述测量工具，所述控制器包含经配置以执行一组程序指令的一或多个处理器，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：从所述测量工具接收指示所述衬底在所述未夹紧状态中的平面外变形的一或多个测量结果；使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效表面膜应力；使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效表面膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形；及基于所述所测量平面外变形或所述所确定平面内变形中的至少一者调整处理工具或计量工具中的至少一者。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底几何形状测量工具包括：双菲索干涉仪。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效膜应力包括：将拟合函数应用于所述所测量平面外变形；及使用所述二维平板模型基于所述拟合函数确定所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述拟合函数包括：泽尼克多项式。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效膜应力包括：应用有限差分近似以使用所述二维平板模型确定所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效膜应力包括：应用有限元素近似以使用所述二维平板模型确定所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述所测量平面外变形确定所述衬底在所述未夹紧状态中的有效膜应力包括：应用有限体积近似以使用所述二维平板模型确定所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形包括：应用有限差分近似以使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的所述平面内变形。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形包括：应用有限元素近似以使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的所述平面内变形。10.根据权利要求1所述的系统，其中使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形包括：应用有限体积近似以使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的所述平面内变形。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的平面内变形包括：应用力矩近似法以使用所述二维平板模型基于所述衬底在所述未夹紧状态中的所述有效膜应力确定所述衬底在夹紧状态中的所述平面内变形。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述计量工具包括：叠加计量工具。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底包括：半导体晶片。14.一种用于确定衬底的平面内变形的系统，其包括：衬底几何形状测量工具，其经配置以测量所述衬底在未夹紧状态中的平面外变形；及控制器，其以通信方式耦合到所述测量工具，所述控制器包含经配置以执行一组程序指令的一或多个处...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·史密斯，J·所罗门，S·舍温，W·D·米厄尔，A·莱维，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US