周期性半导体装置偏移计量学系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可用于半导体装置的制造中的偏移计量学系统及方法，所述多层半导体装置包含：第一周期性结构，其具有沿着第一轴的第一间距，所述第一周期性结构与所述多层半导体装置的第一层一起形成；第二周期性结构，其具有沿着第二轴的第二间距，所述第二轴与所述第一轴不平行，所述第二周期性结构与所述多层半导体装置的所述第一层一起形成；及第三周期性结构，其具有沿着第三轴的第三间距，所述第三轴与所述第一轴不平行且所述第三轴与所述第二轴不平行，所述第三周期性结构与所述多层半导体装置的第二层一起形成，所述第三周期性结构及所述第一周期性结构及所述第二周期性结构彼此覆盖，所述偏移计量学系统及方法包含：产生所述第一周期性结构、所述第二周期性结构及所述第三周期性结构的单个图像，借此提供聚合信号；从所述聚合信号提取第一分量，所述第一分量归因于所述第一周期性结构；从所述聚合信号提取第二分量，所述第二分量归因于所述第二周期性结构；从所述聚合信号提取第三分量，所述第三分量归因于所述第三周期性结构；及分析所述第一分量、所述第二分量及所述第三分量，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。偏移。偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】周期性半导体装置偏移计量学系统及方法
[0001]相关申请案的引用
[0002]特此参考与本申请案的主题相关的申请人的下列专利及专利申请案，所述案的公开内容借此以引用的方式并入本文中：
[0003]标题为“覆盖标记，覆盖标记设计的方法及覆盖测量的方法(OVERLAY MARKS,METHODS OF OVERLAY MARK DESIGN AND METHODS OF OVERLAY MEASUREMENTS)”的第7,274,814号美国专利；
[0004]标题为“具有嵌入式SEM结构覆盖目标的OVL的装置相关计量(DCM)(DEVICE CORRELATED METROLOGY(DCM)FOR OVL WITH EMBEDDED SEM STRUCTURE OVERLAY TARGETS)”的第9,093,458号美国专利；
[0005]标题为“SEM覆盖计量的系统及方法(SYSTEM AND METHOD OF SEM OVERLAY METROLOGY)”的第9,214,317号美国专利；
[0006]标题为“控制两层间错位的周期性模式及技术(PERIODIC PATTERNS AND TECHNIQUE TO CONTROL MISALIGNMENT BETWEEN TWO LAYERS)”的第9,476,698号美国专利；及
[0007]标题为“使用覆盖及产量关键模式的计量(METROLOGY USING OVERLAY AND YIELD CRITICAL PATTERNS)”的第2016/0253450号美国公开专利申请案。


[0008]本专利技术大体上涉及半导体装置制造中的偏移测量。

技术介绍

[0009]已知用于测量半导体装置制造中的偏移的各种方法及系统。

技术实现思路

[0010]本专利技术寻求提供用于测量半导体装置制造中的偏移的改进方法及系统。
[0011]因此，根据本专利技术的优选实施例，提供一种用于测量多层半导体装置的制造中的偏移的偏移计量学方法，所述多层半导体装置包含：第一周期性结构，其具有沿着第一轴的第一间距，所述第一周期性结构与所述多层半导体装置的第一层一起形成；第二周期性结构，其具有沿着第二轴的第二间距，所述第二轴与所述第一轴不平行，所述第二周期性结构与所述多层半导体装置的所述第一层一起形成；及第三周期性结构，其具有沿着第三轴的第三间距，所述第三轴与所述第一轴不平行且所述第三轴与所述第二轴不平行，所述第三周期性结构与所述多层半导体装置的第二层一起形成，所述第三周期性结构及所述第一周期性结构及所述第二周期性结构彼此覆盖，所述偏移计量学方法包含：产生所述第一周期性结构、所述第二周期性结构及所述第三周期性结构的单个图像，借此提供聚合信号；从所述聚合信号提取第一分量，所述第一分量归因于所述第一周期性结构；从所述聚合信号提取第二分量，所述第二分量归因于所述第二周期性结构；从所述聚合信号提取第三分量，所
述第三分量归因于所述第三周期性结构；及分析所述第一分量、所述第二分量及所述第三分量，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。
[0012]根据本专利技术的优选实施例，所述单个图像使用使用具有长度及面积的视野的扫描电子显微镜产生。优选地，所述聚合信号包含来自整个所述面积的贡献。
[0013]优选地，从所述聚合信号提取所述第一分量包含仅考虑位于沿着所述第一轴的所述聚合信号的一部分。优选地，从所述聚合信号提取所述第二分量包含仅考虑位于沿着所述第二轴的所述聚合信号的一部分。优选地，从所述聚合信号提取所述第三分量包含仅考虑位于沿着所述第三轴的所述聚合信号的一部分。
[0014]根据本专利技术的优选实施例，所述方法还包含：产生干净第一周期性结构数据；产生干净第二周期性结构数据；及产生干净第三周期性结构数据。
[0015]根据本专利技术的优选实施例，所述干净第一周期性结构数据是所述第一分量及所述第一间距的函数。替代地，根据本专利技术的优选实施例，所述干净第一周期性结构数据是所述第一分量、所述第一间距及所述第一间距的谐波的函数。
[0016]根据本专利技术的优选实施例，所述干净第二周期性结构数据是所述第二分量及所述第二间距的函数。替代地，根据本专利技术的优选实施例，所述干净第二周期性结构数据是所述第二分量、所述第二间距及所述第二间距的谐波的函数。
[0017]根据本专利技术的优选实施例，所述干净第三周期性结构数据是所述第三分量及所述第三间距的函数。替代地，根据本专利技术的优选实施例，所述干净第三周期性结构数据是所述第三分量、所述第三间距及所述第三间距的谐波的函数。
[0018]优选地，分析所述第一分量、所述第二分量及所述第三分量，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移包含：识别在所述干净第一周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者与所述干净第二周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者相交处的第一参考位置；识别在所述干净第三周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者处的第二参考位置，所述第二参考位置与所述第一参考位置最紧密相交；及计算所述第一参考位置与所述第二参考位置之间的差，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。
[0019]根据本专利技术的优选实施例，所述第二层还包含：第四周期性结构，所述第四周期性结构具有沿着第四轴的第四间距，所述第四轴与所述第一轴、所述第二轴或所述第三轴不平行，从所述聚合信号提取归因于所述第四周期性结构的第四分量，从所述第四分量产生干净第四周期性结构数据，且所述第一层与所述第二层之间的偏移的确定包含：识别在所述干净第一周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者与所述干净第二周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者相交处的第一参考位置；识别在所述干净第三周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者与所述干净第四周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者相交处的第二参考位置，所述第二参考位置与所述第一参考位置最紧密相交；及计算所述第一参考位置与所述第二参考位置之间的差，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。
[0020]根据本专利技术的优选实施例，所述第一间距、所述第二间距及所述第三间距每一者在晶片成像工具的所述视野的长度的1/1000到1/4之间。替代地，根据本专利技术的优选实施例，所述第一间距、所述第二间距及所述第三间距每一者在所述晶片成像工具的所述视野的所述长度的1/500到1/20之间。
[0021]根据本专利技术的优选实施例，所述多层半导体装置还包含至少第三层，所述第三层与具有沿着第三层轴的第三层间距的至少第三层周期性结构一起形成，所述第三层轴与所述第一轴不平行，所述第三层轴与所述第二轴不平行且所述第三层轴与所述第三轴不平行，且其中所述方法包含：产生所述第三层周期性结构及所述第一周期性结构及所述第二周期性结构的单个图像，借此提供聚合信号；从所述聚合信号提取第三层分量，所述第三层分量归因于所述第三层周期性结构；及分析所述第三层分量、所述第一分量及所述第二分量，借此确定所述第三层与所述第一层之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量多层半导体装置的制造中的偏移的偏移计量学方法，所述多层半导体装置包含：第一周期性结构，其具有沿着第一轴的第一间距，所述第一周期性结构与所述多层半导体装置的第一层一起形成；第二周期性结构，其具有沿着第二轴的第二间距，所述第二轴与所述第一轴不平行，所述第二周期性结构与所述多层半导体装置的所述第一层一起形成；及第三周期性结构，其具有沿着第三轴的第三间距，所述第三轴与所述第一轴不平行且所述第三轴与所述第二轴不平行，所述第三周期性结构与所述多层半导体装置的第二层一起形成，所述第三周期性结构及所述第一周期性结构及所述第二周期性结构彼此覆盖；所述偏移计量学方法包括：产生所述第一周期性结构、所述第二周期性结构及所述第三周期性结构的单个图像，借此提供聚合信号；从所述聚合信号提取第一分量，所述第一分量归因于所述第一周期性结构；从所述聚合信号提取第二分量，所述第二分量归因于所述第二周期性结构；从所述聚合信号提取第三分量，所述第三分量归因于所述第三周期性结构；及分析所述第一分量、所述第二分量及所述第三分量，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。2.根据权利要求1所述的偏移计量学方法，且其中所述单个图像使用使用具有长度及面积的视野的扫描电子显微镜产生。3.根据权利要求2所述的偏移计量学方法，且其中所述聚合信号包含来自整个所述面积的贡献。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述从所述聚合信号提取所述第一分量包括仅考虑位于沿着所述第一轴的所述聚合信号的一部分。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述从所述聚合信号提取所述第二分量包括仅考虑位于沿着所述第二轴的所述聚合信号的一部分。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述从所述聚合信号提取所述第三分量包括仅考虑位于沿着所述第三轴的所述聚合信号的一部分。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其还包括：产生干净第一周期性结构数据；产生干净第二周期性结构数据；及产生干净第三周期性结构数据。8.根据权利要求7所述的偏移计量学方法，且其中所述干净第一周期性结构数据是所述第一分量及所述第一间距的函数。9.根据权利要求7所述的偏移计量学方法，且其中所述干净第一周期性结构数据是所述第一分量、所述第一间距及所述第一间距的谐波的函数。10.根据权利要求7到9中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述干净第二周期性结构数据是所述第二分量及所述第二间距的函数。11.根据权利要求7到9中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述干净第二周期性结构数据是所述第二分量、所述第二间距及所述第二间距的谐波的函数。12.根据权利要求7到11中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述干净第三周期性结构数据是所述第三分量及所述第三间距的函数。
13.根据权利要求7到11中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述干净第三周期性结构数据是所述第三分量、所述第三间距及所述第三间距的谐波的函数。14.根据权利要求7到13中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中分析所述第一分量、所述第二分量及所述第三分量，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移包括：识别在所述干净第一周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者与所述干净第二周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者相交处的第一参考位置；识别在所述干净第三周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者处的第二参考位置，所述第二参考位置与所述第一参考位置最紧密相交；及计算所述第一参考位置与所述第二参考位置之间的差，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。15.根据权利要求1到13中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中：所述第二层还包括第四周期性结构，所述第四周期性结构具有沿着第四轴的第四间距，所述第四轴与所述第一轴、所述第二轴或所述第三轴不平行；从所述聚合信号提取归因于所述第四周期性结构的第四分量；从所述第四分量产生干净第四周期性结构数据；及所述第一层与所述第二层之间的偏移的所述确定包括：识别在所述干净第一周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者与所述干净第二周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者相交处的第一参考位置；识别在所述干净第三周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者与所述干净第四周期性结构数据的最大值及最小值中的至少一者相交处的第二参考位置，所述第二参考位置与所述第一参考位置最紧密相交；及计算所述第一参考位置与所述第二参考位置之间的差，借此确定所述第一层与所述第二层之间的偏移。16.根据权利要求2到15中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述第一间距、所述第二间距及所述第三间距每一者在所述晶片成像工具的所述视野的所述长度的1/1000到1/4之间。17.根据权利要求2到15中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述第一间距、所述第二间距及所述第三间距每一者在所述晶片成像工具的所述视野的所述长度的1/500到1/20之间。18.根据权利要求1到17中任一权利要求所述的偏移计量学方法，且其中所述多层半导体装置还包括至少第三层，所述第三层与具有沿着第三层轴的第三层间距的至少第三层周期性结构一起形成，所述第三层轴与所述第一轴不平行，所述第三层轴与所述第二轴不平行且所述第三层轴与所述第三轴不平行，且其中所述方法包括：产生所述第三层周期性结构及所述第一周期性结构及所述第二周期性结构的单个图像，借此提供聚合信号；从所述聚合信号提取第三层分量，所述第三层分量归因于所述第三层周期性结构；及分析所述第三层分量、所述第一分量及所述第二分量，借此确定所述第三层与所述第一层之间的偏移。19.一种用于测量多层半导体装置的制造中的偏移的偏移计量学系统，所述多层半导
体装置包含：第一周期性结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：