确定多重图案化步骤叠加误差制造技术

本发明专利技术提供用于确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的方法及系统。对于多重图案化步骤设计，使用第一图案化步骤的所述设计作为参考且使剩余图案化步骤中的每一者的设计合成偏移，直到所述合成偏移的设计基于全局图像到设计对准，而具有与整个图像的最佳全局对准。每一图案化步骤的每一设计相对于所述第一图案化步骤的所述设计的最终合成偏移提供使用多重图案化技术印刷于所述晶片上的任何两个特征之间的相对叠加误差的测量。

Determining the superposition error of multiple patterned steps

The present invention provides a method and system for determining the stacking error between different patterned features printed on wafers in multiple patterning step processes. For multiple steps to design the design pattern, using the first patterning step as the reference and the design and synthesis of offset each remaining patterning step, until the design and synthesis of offset to design the global image alignment based on, and has the best and the global image alignment. Each design step of each patterning step provides the measurement of relative superposition error between any two features printed on the wafer with respect to the designed final synthesis offset relative to the first patterning step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定多重图案化步骤叠加误差
本专利技术大体上涉及确定多重图案化步骤叠加误差。某些实施例涉及用于确定在多重图案化步骤工艺的不同步骤中印刷于晶片的层级上的不同图案化特征之间的叠加误差的方法及系统。
技术介绍
以下描述及实例鉴于其包含在此章节中而不被承认为现有技术。制造半导体装置(例如集成电路)涉及在晶片上形成多个层。在晶片的不同层上形成不同结构，且一些结构希望彼此电连接，而其它结构希望彼此绝缘。如果一个层上的结构未与相同或其它层的其它结构适当对准，那么结构的未对准可妨碍一些结构的适当电连接及/或其它结构的适当绝缘。因此，测量并控制晶片上的结构的对准在成功制造工作半导体装置的方面是重要的。通常，在对晶片执行的光刻工艺的曝光步骤中由误差源(例如，光罩的对准、晶片的对准等等)确定所述晶片上的结构的对准。特定来说，由于光刻工艺涉及在抗蚀剂材料中形成图案化特征，接着使用其它制造过程将所述图案化特征转印到装置材料，所以光刻工艺通常控制图案化特征形成于晶片上的位置(及因此由图案化特征形成的装置结构的位置)。因此，在光刻工艺之前、期间及/或之后测量并控制一个层上的特征相对于相同或另一层上的特征的对准是制造工艺中的关键步骤。因此，开发不具有当前使用的方法及系统的缺点中的一或多者的用于确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的系统及方法将为有利的。
技术实现思路
各种实施例的以下描述不应以任何方式解释为限制所附权利要书的标的物。一个实施例涉及一种经配置以确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的系统。所述系统包含输出获取子系统，所述输出获取子系统包含至少一能量源及检测器。所述能量源经配置以产生引导到晶片的能量。所述检测器经配置以从所述晶片检测能量且响应于所述检测到的能量产生输出。第一及第二图案化特征分别使用第一及第二图案化步骤印刷于所述晶片的层级上。所述系统还包含一或多个计算机子系统，所述一或多个计算机子系统经配置以用于使所述晶片层级的设计对准到从所述输出产生的所述晶片的图像，借此使所述第一图案化特征的设计对准到所述图像中的所述第一图案化特征，借此使所述层级的全部设计对准到所述第一图案化特征。所述计算机子系统还经配置以用于通过仅使所述第二图案化特征的设计仅对准到所述图像中的所述第二图案化特征，而仅将所述第二图案化特征的设计从通过对准全部设计来确定的所述第二图案化特征的设计的位置偏移到所述第二图案化特征的设计的偏移位置。另外，所述计算机子系统经配置以用于确定在所述第二图案化特征的设计的位置与所述第二图案化特征的设计的偏移位置之间的偏差。所述偏差等于所述晶片上的所述第一图案化特征与所述晶片上的所述第二图案化特征之间的相对叠加误差。可如本文中描述那样进一步配置所述系统。另一实施例涉及一种用于确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的计算机实施方法。所述方法包含上文描述的对准、偏移及确定。由一或多个计算机系统执行所述方法的步骤。可如本文中进一步描述那样进一步执行上文描述的方法的步骤中的每一者。另外，上文描述的方法的实施例可包含本文中描述的任何其它方法的任何其它步骤。此外，可由本文中描述的任何系统执行上文描述的方法。另一实施例涉及一种存储程序指令的非暂时性计算机可读媒体，所述程序指令可在计算机系统上执行以执行用于确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的计算机实施方法。所述计算机实施方法包含上文描述的方法的步骤。可如本文中描述那样进一步配置计算机可读媒体。可如本文中进一步描述那样执行计算机实施方法的步骤。另外，可针对其执行所述程序指令的计算机实施方法可包含本文中描述的任何其它方法的任何其它步骤。附图说明所属领域的技术人员在受益于优选实施例的以下详细描述的情况下且在参考附图之后将了解本专利技术的另外优点，其中：图1及2是说明如本文中描述那样配置的系统的实施例的侧视图的示意图；图3是说明分别使用第一、第二及第三图案化步骤印刷于晶片的层级上的第一、第二及第三图案化特征的一个实例的平面图的示意图；图4是说明图3的第一、第二及第三图案化特征在其可能出现在设计空间中时的平面图的示意图；图5是说明图3的第一、第二及第三图案化特征在其可能印刷于晶片上时的平面图的示意图；图6是说明图3中展示的特征的一部分的一个实施例的平面图的示意图，其中通过使第一图案化特征的设计对准到图像中的第一图案化特征而使所述层级的全部设计对准到第一图案化特征；图7是说明图6中展示的特征的部分的一个实施例的平面图的示意图，其中箭头展示第二图案化特征中的一者的设计可如何经偏移而仅使第二图案化特征的设计仅对准到图像中的第二图案化特征；图8是说明在第二图案化特征中的一者的设计已经偏移而仅使第二图案化特征的设计仅对准到图像中的第二图案化特征之后图6中展示的特征的部分的一个实施例的平面图的示意图；图9是说明图6中展示的特征的部分的一个实施例的平面图的示意图，其中箭头展示第三图案化特征中的一者的设计可如何经偏移而仅使第三图案化特征的设计仅对准到图像中的第三图案化特征；图10是说明在第三图案化特征中的一者的设计已经偏移而仅使第三图案化特征的设计仅对准到图像中的第三图案化特征之后图6中展示的特征的部分的一个实施例的平面图的示意图；图11到12是说明用于对准设计空间中的晶片的设计的一部分与晶片空间中的晶片的设计的部分的当前使用方法的结果的不同实例的平面图的示意图；图13是说明设计空间中的晶片的设计的一部分的平面图的示意图，其中设计中的图案化特征的基于设计的中心线及设计中的图案化特征之间的空间的基于设计的中心线可由本文中描述的实施例确定；图14是说明晶片空间中的晶片的设计的一部分的平面图的示意图，其中设计中的图案化特征的基于图像的中心线及设计中的图案化特征之间的空间的基于图像的中心线可由本文中描述的实施例确定；图15到17是说明设计及晶片空间中的晶片的设计的一部分及其可如何由本文中描述的实施例对准的平面图的示意图；及图18是说明存储用于引起计算机系统执行本文中描述的计算机实施方法的程序指令的非暂时性计算机可读媒体的一个实施例的框图。虽然本专利技术易受多种修改及替代形式影响，但本专利技术的特定实施例通过实例以图式展示且将在本文中详细描述。图式可不按比例绘制。然而，应理解，图式及其详细描述不希望将本专利技术限于所揭示的特定形式，而相反，本专利技术将涵盖落于如由所附权利要求书界定的本专利技术的精神及范围内的全部修改、等效物及替代。具体实施方式如本文中使用的术语“设计”及“设计数据”通常是指IC的物理设计(布局)及通过复杂模拟或简单几何及布尔运算从物理设计导出的数据。物理设计可存储于数据结构中，例如图形数据流(GDS)文件、任何其它标准机器可读文件、所属领域中已知的任何其它适合文件及设计数据库。GDSII文件是用于设计布局数据的表示的一类文件中的一者。此类文件的其它实例包含GL1及OASIS文件及专属文件格式(例如RDF数据)，其专属于加利福尼亚州苗必达市(Milpitas)的科磊公司(KLA-Tencor)。另外，由光罩检验系统获取的光罩的图像及/或其导出物可用作用于设计的“代理”或“若干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经配置以确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的系统，所述系统包括：输出获取子系统，其包括至少一能量源及检测器，其中所述能量源经配置以产生引导到晶片的能量，其中所述检测器经配置以从所述晶片检测能量且响应于所述检测到的能量产生输出，且其中第一及第二图案化特征分别使用第一及第二图案化步骤印刷于所述晶片的层级上；及一或多个计算机子系统，其经配置以用于：通过使所述第一图案化特征的所述设计对准到从所述输出产生的所述晶片的图像中的所述第一图案化特征而使所述晶片的所述层级的设计对准到所述图像，借此使所述层级的全部所述设计对准到所述第一图案化特征；通过仅使所述第二图案化特征的所述设计仅对准到所述图像中的所述第二图案化特征，而仅将所述第二图案化特征的所述设计从通过所述对准全部所述设计而确定的所述第二图案化特征的所述设计的位置偏移到所述第二图案化特征的所述设计的偏移位置；及确定所述第二图案化特征的所述设计的所述位置与所述第二图案化特征的所述设计的所述偏移位置之间的偏差，其中所述偏差等于所述晶片上的所述第一图案化特征与所述晶片上的所述第二图案化特征之间的相对叠加误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.23 US 62/183,277;2016.01.15 US 62/279,644;1.一种经配置以确定在多重图案化步骤工艺中印刷于晶片上的设计的不同图案化特征之间的叠加误差的系统，所述系统包括：输出获取子系统，其包括至少一能量源及检测器，其中所述能量源经配置以产生引导到晶片的能量，其中所述检测器经配置以从所述晶片检测能量且响应于所述检测到的能量产生输出，且其中第一及第二图案化特征分别使用第一及第二图案化步骤印刷于所述晶片的层级上；及一或多个计算机子系统，其经配置以用于：通过使所述第一图案化特征的所述设计对准到从所述输出产生的所述晶片的图像中的所述第一图案化特征而使所述晶片的所述层级的设计对准到所述图像，借此使所述层级的全部所述设计对准到所述第一图案化特征；通过仅使所述第二图案化特征的所述设计仅对准到所述图像中的所述第二图案化特征，而仅将所述第二图案化特征的所述设计从通过所述对准全部所述设计而确定的所述第二图案化特征的所述设计的位置偏移到所述第二图案化特征的所述设计的偏移位置；及确定所述第二图案化特征的所述设计的所述位置与所述第二图案化特征的所述设计的所述偏移位置之间的偏差，其中所述偏差等于所述晶片上的所述第一图案化特征与所述晶片上的所述第二图案化特征之间的相对叠加误差。2.根据权利要求1所述的系统，其中第三图案化特征使用第三图案化步骤印刷于所述晶片的所述层级上，且其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于：通过仅使所述第三图案化特征的所述设计仅对准到所述图像中的所述第三图案化特征，而仅将所述第三图案化特征的所述设计从通过所述对准全部所述设计而确定的所述第三图案化特征的所述设计的位置偏移到所述第三图案化特征的所述设计的偏移位置；及确定所述第三图案化特征的所述设计的所述位置与所述第三图案化特征的所述设计的所述偏移位置之间的偏差，其中所述第三图案化特征的所述偏差等于所述晶片上的所述第一图案化特征与所述晶片上的所述第三图案化特征之间的相对叠加误差。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于基于针对所述第二图案化特征确定的所述偏差及针对所述第三图案化特征确定的所述偏差而确定所述晶片上的所述第二图案化特征与所述晶片上的所述第三图案化特征之间的相对叠加误差。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于确定所述设计中的所述第一及第二图案化特征的基于设计的中心线及所述设计中的所述第一与第二图案化特征之间的空间的基于设计的中心线。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于确定所述图像中的所述第一及第二图案化特征的基于图像的中心线及所述图像中的所述第一与第二图案化特征之间的所述空间的基于图像的中心线。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于确定在所述图像中的所述第一图案化特征与所述第一图案化特征之间的所述空间的所述基于图像的中心线中的每一者的位置与其对应基于设计的中心线的位置之间的额外偏差，且其中相对于通过所述对准全部所述设计而确定的所述第一图案化特征的所述设计的位置来确定用以确定所述额外偏差的所述对应基于设计的中心线的所述位置。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于确定在所述图像中的所述第二图案化特征及所述第二图案化特征之间的所述空间的所述基于图像的中心线中的每一者的位置与其对应基于设计的中心线的位置之间的另一额外偏差，且其中相对于所述第二图案化特征的所述设计的所述偏移位置来确定用以确定所述其它额外偏差的所述对应基于设计的中心线的所述位置。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于通过寻找所述第一图案化特征及所述第一图案化特征之间的所述空间的所述基于图像的中心线中的两者或两者以上与其对应基于设计的中心线之间的所述额外偏差的全局最小值，而执行所述基于图像的中心线中的所述两者或两者以上与其对应基于设计的中心线的全局对准。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于基于执行所述全局对准的结果来修改所述偏差。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于通过凭借寻找所述第二图案化特征及所述第二图案化特征之间的所述空间的所述基于图像的中心线中的两者或两者以上与其对应基于设计的中心线之间的所述其它额外偏差的全局最小值来执行所述第二图案化特征及所述第二图案化特征之间的所述空间的所述基于图像的中心线中的所述两者或两者以上与其对应基于设计的中心线的全局对准，而针对所述第二图案化特征的所述设计确定第二偏差。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于通过将所述第二偏差施加到所述经修改偏差而确定最终偏差，且其中所述最终偏差等于所述晶片上的所述第一图案化特征与所述晶片上的所述第二图案化特征之间的精细相对叠加误差。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述一或多个计算机子系统能够确定等于或小于5nm的精细相对叠加误差。13.根据权利要求11所述的系统，其中第三图案化特征使用第三图案化步骤印刷于所述晶片的所述层级上，且其中所述一或多个计算机子系统进一步经配置以用于：通过仅使所述第三图案化特征的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·古普塔，夏清，O·莫罗，K·拉娅，
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