叠加及边缘放置错误的计量及控制制造技术

本发明专利技术揭示一种叠加计量系统，其可包含：控制器，其通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差来产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整；基于特征在装置区域内的位置来产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整；基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者来确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量；及将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续曝光的曝光条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】叠加及边缘放置错误的计量及控制相关申请案的交叉参考本申请案根据35U.S.C.§119(e)规定主张在2018年3月5日申请的以安德烈V.舍格罗夫(AndreiV.Shchegrov)、弗兰克·拉斯克(FrankLaske)及纳达夫·古特曼(NadavGutman)为专利技术人的标题为半导体装置的叠加及边缘放置错误的计量及控制的系统及方法(SYSTEMSANDMETHODSFORMETROLOGYANDCONTROLOFOVERLAYANDEDGEPLACEMENTERRORSFORSEMICONDUCTORDEVICES)的序列号为62/638,900的美国临时申请案的权益，所述申请案的全文是以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及叠加计量，且更特定来说涉及用于使用光学计量工具确定装置相关的叠加计量。
技术介绍
半导体制造通常需要在结构上制造多个层，其中一些或全部层包含经制造特征。叠加计量是样本的各个层上的结构的相对位置的测量，所述相对位置对经制造装置的性能是关键的且通常必须被控制在严格公差内。举例来说，叠加计量可测量不同样本层上的特征的相对位置作为制造工具的逐层对准的量度。通过另一实例，叠加计量可测量同一层上的特征的相对位置作为样本层上的多个曝光步骤的对准的量度。并非全部装置特征布局都适于直接叠加测量。此外，叠加测量可损害或以其它方式影响装置特征的性能。因此，叠加测量通常在具有经设计用于敏感叠加测量的特征的专用叠加目标上而非直接在装置特征上执行。然而，叠加目标的样本上相对于装置特征的大小、定向、密度及/或位置差异可引入目标处的经测量叠加与装置特征的实际叠加之间的失配。因此，确保叠加目标上的装置相关叠加测量在叠加计量中仍是持续挑战。此外，为实现装置相关叠加测量的努力通常必须与处理量需求相平衡。举例来说，具有装置级特征的叠加目标可提供装置相关叠加。然而，装置级特征通常可使用粒子束计量工具(例如但不限于可在生产环境中限制处理量的扫描电子显微镜(SEM))分辨。相比来说，光学叠加计量可提供更高处理量，但可需要比装置特征大得多的叠加目标特征且因此可更受错误影响。因此，期望提供提供装置相关叠加准确度同时平衡处理量需求的叠加计量的系统及方法。
技术实现思路
揭示一种根据本专利技术的一或多个说明性实施例的叠加计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差而产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于特征在装置区域内的位置产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量。在另一说明性实施例中，所述控制器将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于所述装置相关叠加测量修改至少一个后续曝光的曝光条件。揭示一种根据本专利技术的一或多个说明性实施例的叠加计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含光学计量工具，所述光学计量工具经配置以产生基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨特征的光学叠加测量。在另一说明性实施例中，所述系统包含粒子束计量工具，所述粒子束计量工具经配置以产生基于所述混合叠加目标的装置级特征的装置级叠加测量。在另一说明性实施例中，所述系统包含边缘放置计量工具，所述边缘放置计量工具经配置以测量特征在所述样本的装置区域内相对于所述混合叠加目标的位置。在另一说明性实施例中，所述系统包含通信耦合到所述光学计量工具及所述粒子束计量工具的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器基于通过所述光学计量工具接收的所述光学叠加测量与通过所述粒子束计量工具接收的所述装置级叠加测量之间的差产生对所述混合叠加目标的光学工具错误调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于通过所述边缘放置计量工具接收的特征在装置区域内的位置产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量。在另一说明性实施例中，所述控制器将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于所述装置相关叠加测量修改至少一个后续曝光的曝光条件。揭示一种根据本专利技术的一或多个说明性实施例的叠加计量方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含基于样本上的混合叠加目标的光学可分辨元件测量所述混合叠加目标的光学叠加。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述混合叠加目标的装置级元件测量所述混合叠加目标的装置级叠加。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述光学叠加与所述装置级叠加之间的差确定对所述混合叠加目标的光学工具错误调整。在另一说明性实施例中，所述方法包含测量所述装置区域内的一或多个特征相对于所述混合叠加目标的目标到装置放置错误。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述目标到装置放置错误产生对所述装置区域的一或多个目标到装置调整。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述光学叠加、所述光学工具错误调整及所述目标到装置调整确定所述装置区域内的一或多个位置的装置相关叠加测量。在另一说明性实施例中，所述方法包含将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具以基于所述装置相关叠加测量修改至少一个后续样本的曝光条件。应理解，前述一般描述及下列详细描述都仅是示范性的及说明性的且未必要限制如主张的本专利技术。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本专利技术的实施例且与概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的技术人员更好理解本专利技术的数种优势，在图式中：图1A是根据本专利技术的一或多个实施例的叠加计量系统的概念图。图1B是根据本专利技术的一或多个实施例的光学计量工具的概念图。图1C是根据本专利技术的一或多个实施例的粒子束计量工具的概念图。图1D是根据本专利技术的一或多个实施例的EPM工具的概念图。图2是说明根据本专利技术的一或多个实施例的在用于装置相关光学叠加的方法中执行的步骤的流程图。图3是根据本专利技术的一或多个实施例的具有使用装置级特征分段的光学可分辨特征的混合叠加目标的一系列图像。图4是说明根据本专利技术的一或多个实施例的叠加目标的放置的晶片裸片的概念俯视图。图5是根据本专利技术的一或多个实施例的装置特征及空间上分开的叠加目标上的叠加错误的概念轮廓图。图6是说明根据本专利技术的一或多个实施例的用于产生目标到装置调整的子步骤的流程图。具体实施方式现在将详细参考附图中说明的所揭示标的物。已关于特定实施例及其特定特征特别展示且描述本专利技术。本文阐述的实施例被视为说明性而非限制性的。所属领域的一般技术人员应容易明白，可在不脱离本专利技术的精神及范围的情况下进行形式及细节上的各种改变及修改。本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计量系统，其包括：/n控制器，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行经配置以引起所述一或多个处理器执行以下项的程序指令：/n通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差来产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整；/n基于特征在装置区域内的位置来产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整；/n基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者来确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量；及/n将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续曝光的曝光条件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180305 US 62/638,900;20180807 US 16/057,4981.一种计量系统，其包括：
控制器，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行经配置以引起所述一或多个处理器执行以下项的程序指令：
通过测量基于光学可分辨特征的光学叠加测量与基于装置级特征的装置级叠加测量之间的差来产生对包含所述光学可分辨特征及所述装置级特征的混合叠加目标的光学工具错误调整；
基于特征在装置区域内的位置来产生对所述混合叠加目标的目标到装置调整；
基于所述光学叠加测量、所述光学工具错误调整或所述目标到装置调整中的至少一者来确定所述装置区域中的一或多个位置的装置相关叠加测量；及
将所述装置区域的叠加可校正值提供到光刻工具，以基于所述装置相关叠加测量来修改至少一个后续曝光的曝光条件。


2.根据权利要求1所述的计量系统，其中用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置包括：
针对所述样本的两个或更多个层的所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述特征之间的图案放置距离。


3.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述特征之间的所述图案放置距离是从边缘放置计量工具接收，所述边缘放置计量工具包括：
平移载台，用于紧固所述样本，其中所述平移载台具有至少等于所述混合叠加目标与所述装置区域内的所述装置级特征之间的间隔的运动范围；及
成像系统，其中所述图案放置距离包含所述混合叠加目标与所述装置级特征之间的通过所述平移载台测量的距离。


4.根据权利要求3所述的计量系统，其中所述边缘放置计量工具经集成于光学计量工具或粒子束计量工具中的至少一者内。


5.根据权利要求1所述的计量系统，其中用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置包括：
所述装置区域内的叠加测量。


6.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述装置区域内的所述叠加测量包括：
所述装置区域内的装置特征的叠加测量。


7.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述装置区域内的所述叠加测量包括：
所述装置区域内的装置级叠加目标的叠加测量。


8.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光学可分辨特征经分段以包含提供多个测量位置的周期性分布的特征，其中所述光学叠加测量包含基于所述多个测量位置所确定的叠加。


9.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述装置级特征经分段以包含提供多个测量位置的周期性分布的特征，其中所述装置级叠加测量包含基于所述多个测量位置所确定的叠加。


10.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述控制器从光学计量工具接收所述光学叠加测量。


11.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述光学计量工具是基于图像的计量工具，其中所述光学叠加测量是基于图像的叠加测量。


12.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述光学计量工具是基于散射测量的计量工具，其中所述光学叠加测量是基于散射测量的叠加测量。


13.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述控制器从粒子束计量工具接收所述装置级叠加测量。


14.根据权利要求13所述的计量系统，其中所述粒子束计量工具包括：
扫描电子显微镜计量工具。


15.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述扫描电子显微镜计量工具包括：
临界尺寸扫描电子显微镜。


16.根据权利要求13所述的计量系统，其中所述粒子束计量工具包括：
经聚焦粒子束计量工具。


17.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述装置区域是所述样本的裸片。


18.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标经定位于所述样本的划线道中。


19.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述光学叠加测量、所述混合叠加目标的所述装置级叠加测量或用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置的测量中的至少一者包括：
显影后检验数据。


20.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述光学叠加测量、所述混合叠加目标的所述装置级叠加测量或用于确定所述目标到装置调整的所述特征在所述装置区域内的所述位置的测量中的至少一者包括：
蚀刻后检验数据。


21.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述光学可分辨特征及所述装置级特征在物理上分离。


22.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光学可分辨特征的至少一些经分段，其中所述装置级特征形成所述光学可分辨特征的区段。


23.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述混合叠加目标的所述装置级特征与所述装置区域内的装置特...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·V·舒杰葛洛夫，F·拉斯克，N·古特曼，
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