经接合晶片的叠对计量制造技术

一种用于特性化由第一晶片及在接口处接合的第二晶片形成的在所述接口附近具有计量目标的样本的计量系统可包含计量工具及控制器。所述计量工具可包含一或多个照明源及用于将来自所述一或多个照明源的照明引导到所述计量目标的照明子系统、检测器及用于收集来自所述样本的光的集光子系统。从所述样本收集的所述光可包含来自所述计量目标的光及来自所述第一晶片的顶面的光，且所述集光子系统可将来自所述计量目标的所述光引导到所述检测器。所述控制器可执行程序指令，从而引起一或多个处理器基于从所述检测器接收的数据产生与所述样本相关联的一或多个参数的估计。述样本相关联的一或多个参数的估计。述样本相关联的一或多个参数的估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经接合晶片的叠对计量
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案根据35 U.S.C.
§
119(e)主张2020年1月30日申请的序列号为62/967,957的美国临时申请案及2020年6月9日申请的序列号为63/036,834的美国临时申请案的权利，所述两个申请案的全部内容以引用方式并入本文中。


[0003]本专利技术大体上涉及叠对计量且更特别来说，涉及经接合晶片的叠对计量。

技术介绍

[0004]对于半导体装置的物理密度的日益增加的需求已导致日益复杂的三维设计。达成三维设计的一个方法是在两个单独晶片上制造结构且在接口附近将其与结构接合在一起。此技术可促进复杂结构的整合，因为两个晶片可经单独制造且在后续过程中加以接合。
[0005]例如，经接合晶片方法可促进高密度三维存储器装置及对应控制电路系统的制造。三维存储器装置通常包含其中存储器胞元的层经堆叠且通过垂直通道连接的垂直存储器结构。使用传统单晶片制造技术，用于垂直存储器结构的控制电路系统可制造在垂直存储器结构下方或旁边。然而，两个方法具有实质缺点：将控制电路系统放置于垂直存储器结构下方以复杂性及成本为代价达成高密度，而邻近垂直存储器结构放置控制电路系统达成低制造复杂性且以密度为代价。相比之下，经接合晶片制造技术可实现在一个晶片上制造垂直存储器结构且在另一晶片上制造控制电路系统，其中通过将两个晶片接合在一起而将垂直存储器结构及控制电路系统整合在一起。经接合晶片制造技术可应用到广泛多种半导体装置。
[0006]无关于应用，经接合晶片制造技术需要两个晶片的相对对准或叠对的严格控制。因此，可期望提供用于准确地测量经接合晶片的叠对的系统及方法。

技术实现思路

[0007]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含计量工具。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含一或多个照明源。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含用于以一或多个选定入射角将来自所述一或多个照明源的照明引导到样本上的计量目标的照明子系统，其中所述样本由第一晶片及在接口处接合到所述第一晶片的第二晶片形成，且其中所述计量目标定位于所述接口处。在另一说明性实施例中，来自所述一或多个照明源的所述照明传播通过所述第一晶片以到达所述计量目标。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含用于收集来自所述样本的光的集光子系统，其中从所述样本收集的所述光包含来自所述计量目标的光及来自所述第一晶片的顶面的光，且其中所述集光子系统将来自所述计量目标的所述光引导到所述检测器。在另一说明性实施例中，所述系统包含通信地耦合到所述集光子系统的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器基于从所述检测器接收的数据产生与所述样本相关联的一或多个
参数的估计。
[0008]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含使用来自一或多个照明源的照明以一或多个选定入射角照明样本上的计量目标，其中所述样本由第一晶片及在接口处接合到所述第一晶片的第二晶片形成，且其中所述计量目标定位于所述接口处。在另一说明性实施例中，来自所述一或多个照明源的所述照明传播通过所述第一晶片以到达所述计量目标。在另一说明性实施例中，所述方法包含响应于来自所述一或多个照明源的所述照明收集来自所述样本的光，其中从所述样本收集的所述光包含来自所述计量目标的光及来自所述第一晶片的顶面的光，且其中将来自所述计量目标的所述光引导到检测器。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于从所述检测器接收的数据产生与所述样本相关联的一或多个参数的估计。
[0009]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含一或多个照明源。在另一说明性实施例中，所述系统包含一或多个检测器。在另一说明性实施例中，所述系统包含用于使用椭偏仪照明子系统以第一组的一或多个选定入射角将来自所述一或多个照明源的照明引导到样本上的计量目标的椭偏仪，其中所述样本由第一晶片及在接口处接合到所述第一晶片的第二晶片形成，且其中所述计量目标定位于所述接口处。在另一说明性实施例中，来自所述一或多个照明源的所述照明传播通过所述第一晶片以到达所述计量目标。在另一说明性实施例中，所述椭偏仪进一步使用椭偏仪集光子系统将从所述计量目标反射的光引导到所述一或多个检测器中的至少一者以产生椭偏测量信号。在另一说明性实施例中，所述系统包含用于使用反射计照明子系统以第二组的一或多个选定入射角将来自所述一或多个照明源的照明引导到所述计量目标的反射计。在另一说明性实施例中，所述反射计进一步经配置以使用反射计集光子系统将从所述计量目标反射的光引导到所述一或多个检测器中的至少一者以产生反射测量信号。在另一说明性实施例中，所述系统包含通信地耦合到所述椭偏仪及所述反射计的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述椭偏测量信号及所述反射测量信号产生与所述样本相关联的一或多个参数的估计。
[0010]应理解，前文一般描述及下文详细描述两者仅是示范性及说明性的且未必限制如所主张的本专利技术。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
[0011]所属领域的技术人员通过参考附图可更佳理解本公开的多个优点，其中：
[0012]图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的半导体装置制造系统的概念图。
[0013]图1B是说明根据本公开的一或多个实施例的提供倾斜入射角的计量工具的概念图。
[0014]图1C是说明根据本公开的一或多个实施例的提供近法向入射角的计量工具的概念图。
[0015]图2是根据本公开的一或多个实施例的在经接合晶片样本的两个晶片之间的接口处的叠对目标的轮廓图。
[0016]图3A是根据本公开的一或多个实施例的由金属目标元件形成的叠对目标的轮廓
图。
[0017]图3B是根据本公开的一或多个实施例的CD叠对目标的叠对目标元件的轮廓图。
[0018]图4是说明根据本公开的一或多个实施例的响应于经聚焦照明光束的顶面反射及目标产生光的光束路径的经仿真光线图。
[0019]图5是根据本公开的一或多个实施例的在照明子系统及集光子系统两者中包含柱面透镜的计量工具的概念图。
[0020]图6是根据本公开的一或多个实施例的对应于依据使用倾斜照明产生的波长而变化的从叠对目标反射的光及从硅接合晶片样本的顶面反射的光的量的经测量信号的曲线图。
[0021]图7包含根据本公开的一或多个实施例的依据测试叠对目标上的已知叠对误差而变化的光谱椭偏测量(SE)α及β值的曲线图。
[0022]图8是说明根据本公开的一或多个实施例的在计量方法中执行的步骤的流程图。
具体实施方式
[0023]现将详细参考在附图中说明的所公开标的物。已关于特定实施例及其特定特征特别展示且描述本公开。将本文中阐述的实施例视为说明性而非限制性。所属领域的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计量系统，其包括：计量工具，其包括：一或多个照明源；照明子系统，其经配置以依一或多个选定入射角将来自所述一或多个照明源的照明引导到样本上的计量目标，其中所述样本是由第一晶片及在接口处接合到所述第一晶片的第二晶片形成，其中所述计量目标定位于所述接口处，其中来自所述一或多个照明源的所述照明传播通过所述第一晶片以到达所述计量目标；检测器；集光子系统，其经配置以收集来自所述样本的光，其中从所述样本收集的所述光包含来自所述计量目标的光及来自所述第一晶片的顶面的光，其中所述集光子系统经配置以将来自所述计量目标的所述光引导到所述检测器；及控制器，其通信地耦合到所述集光子系统，其中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程序指令，从而引起所述一或多个处理器基于从所述检测器接收的数据产生与所述样本相关联的一或多个参数的估计。2.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述照明子系统进一步经配置以依一或多个选定方位角将来自所述照明源的所述照明引导到所述计量目标。3.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述一或多个选定方位角包含在从0度到360度的范围内的方位角。4.根据权利要求1所述的计量系统，其中基于从所述检测器接收的数据产生与所述样本相关联的一或多个参数的估计包括：基于来自所述计量目标的反射光产生指示所述第一晶片相对于所述第二晶片的对准的叠对误差的估计。5.根据权利要求4所述的计量系统，其中基于来自所述计量目标的所述反射光产生指示所述第一晶片相对于所述第二晶片的对准的叠对误差的估计包括：使用基于来自所述计量目标的所述反射光的严格耦合波分析技术基于来自所述计量目标的所述反射光产生指示所述第一晶片相对于所述第二晶片的对准的叠对误差的估计。6.根据权利要求4所述的计量系统，其中基于来自所述计量目标的所述反射光产生指示所述第一晶片相对于所述第二晶片的对准的叠对误差的估计包括：使用基于来自所述计量目标的所述反射光的机器学习技术基于来自所述计量目标的所述反射光产生指示所述第一晶片相对于所述第二晶片的对准的叠对误差的估计。7.根据权利要求1所述的计量系统，其中来自所述一或多个照明源中的至少一者的所述照明包括：在从750纳米到2,800纳米的范围内的波长。8.根据权利要求1所述的计量系统，其中来自所述一或多个照明源中的至少一者的所述照明包括：在从150纳米到300纳米的范围内的波长。9.根据权利要求1所述的计量系统，其中来自所述一或多个照明源中的至少一者的所述照明包括：在从190纳米到900纳米的范围内的波长。
10.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述计量工具包括：光谱椭偏仪。11.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述一或多个选定入射角大于35度。12.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述计量工具包括：光谱反射计。13.根据权利要求12所述的计量系统，其中所述一或多个选定入射角在5度到40度的范围内。14.根据权利要求12所述的计量系统，其进一步包括：物镜，其中所述照明子系统通过所述物镜将来自所述一或多个照明源的所述照明引导到所述计量目标，其中所述集光子系统通过所述物镜收集来自所述样本的所述光。15.根据权利要求1所述的计量系统，其中一或多个集光器件包含用于将来自所述计量目标的所述光与从所述第一晶片的所述顶面反射的光隔离的一或多个元件。16.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述一或多个集光器件包含用于阻挡来自所述第一晶片的所述顶面的所述光且使来自所述计量目标的所述光通过的场光阑或光束挡块中的至少一者。17.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述一或多个集光器件包含具有非零光焦度以选择性地将从所述计量目标反射的所述光引导到所述检测器的至少一个光学元件。18.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，从而引起所述一或多个处理器基于来自所述计量目标的所述光或来自所述第一晶片的所述顶面的所述光中的至少一者的一或多个已知特性将来自所述计量目标的所述光与来自所述第一晶片的所述顶面的所述光隔离。19.根据权利要求18所述的计量系统，其中来自所述计量目标的所述光或来自所述第一晶片的所述顶面的所述光中的至少一者的所述一或多个已知特性是基于来自所述一或多个照明源的所述照明的波长、来自所述一或多个照明源的所述照明在所述计量目标上的入射角、来自所述一或多个照明源的所述照明在所述计量目标上的方位角、所述第一晶片的透射率或所述第一晶片的厚度或所述计量目标的设计中的至少一者。20.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述一或多个照明源包括：一或多个激光器，其提供一或多个窄带光谱。21.根据权利要求20所述的计量系统，其中所述照明子系统及所述集光子系统形成窄带椭偏仪或窄带反射计中的至少一者。22.根据权利要求1所述的...

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