用于经验套刻测量的多层校准制造技术

使用从器件测得的信号和从多个校准目标确定的对套刻的信号响应来确定该器件的套刻

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于经验套刻测量的多层校准
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年3月
30
日提交的名称为“MULTI
‑
LAYER CALIBRATION FOR EMPIRICAL OVERLAY MEASUREMENT”的美国临时申请第
63/168,181
号和
2022
年3月
29
日提交的名称为“MULTI
‑
LAYER CALIBRATION FOR EMPIRICAL OVERLAY MEASUREMENT”的美国非临时申请第
17/707,776
号的权益和优先权，两项申请均转让给本专利技术的受让人并且全文以引用方式并入本文中
。


[0003]本文所述的主题的实施方案整体涉及光学计量
(optical metrology)
，并且更具体地涉及对准计量
。

技术介绍

[0004]用于形成集成电路的半导体加工需要一系列加工步骤
。
这些加工步骤包括材料层诸如绝缘层
、
多晶硅层和金属层的沉积和图案化
。
材料层通常使用光致抗蚀剂层进行图案化，该光致抗蚀剂层使用光掩模或光罩在材料层上进行图案化
。
通常，光掩模具有与基底上的前一层中形成的基准标记对准的对准目标或键
。
然而，随着集成电路特征尺寸的不断减小，测量一层掩膜与上一层掩膜的套刻
(overlay)
精度变得越来越困难
。
这种套刻计量问题在亚微米级特征尺寸上变得尤为困难，因为在这种尺寸上，为了提供可靠的半导体器件，需要降低套刻对准公差
。
[0005]当一个或多个材料层使用多个图案形成，从而产生具有多个潜在套刻误差的结构时，套刻测量问题就会变得更加复杂
。
例如，单个层可能包括两个或三个或更多由不同光罩产生的图案，以及一个或多个上覆的图案化层，其中每个图案必须与所有其他图案精确地对准
。
或者，多层图案
(
例如，多于两层
)
可用单独的光罩形成，同样，每个图案必须与先前图案准确地对准
。
当存在三个或更多个图案时，必须测量每个图案之间的对准，从而导致两个或更多个套刻误差测量
。
通常，要测量多个套刻误差，需要为每个单独的套刻误差生成一组单独的目标，并分别测量套刻误差
。
因此，大量目标需要占用大量空间，而且由于需要进行大量单独测量，吞吐量也会降低
。

技术实现思路

[0006]可以使用从被测器件获取的信号和使用多个校准目标确定的信号响应来确定被测器件的套刻
。
每个校准目标具有与被测器件相同的设计，但是包括已知套刻偏移
。
用于校准目标的套刻偏移各不相同，可能包括零套刻偏移
。
在一些具体实施中，被测器件可充当这些校准目标中的一个校准目标，例如，具有零套刻偏移
。
该套刻偏移能够在两个正交方向上
。
此外，对于多个层可能存在套刻偏移
。
这些校准目标能够位于划线中
、
晶片上的产品区域内或单独的校准晶片上
。
可以基于从校准目标获取的一组信号来确定对套刻的信号响应
。
可以从被测器件获得第二组信号，并且可以基于第二组信号和所确定的对套刻的信号
响应来确定器件的套刻
。
[0007]在一个具体实施中，一种器件的套刻控制的方法包括从多个校准目标获得第一组信号，其中每个校准目标具有与器件相同的图案，每个校准目标在该图案中具有已知套刻偏移
。
基于第一组信号来确定对套刻的信号响应
。
从器件获得第二组信号
。
基于第二组信号和信号响应来确定器件中的套刻误差
。
[0008]在一个具体实施中，光学计量器件被配置用于器件的套刻控制
。
计量器件包括产生入射到样本上并被样本反射的光的光源和在光被样本反射之后接收光的至少一个检测器
。
计量器件还包括耦合到至少一个检测器的至少一个处理器
。
该至少一个处理器被配置为从多个校准目标获得第一组信号，其中每个校准目标具有与器件相同的图案，每个校准目标在该图案中具有已知套刻偏移
。
该至少一个处理器被进一步配置为基于第一组信号确定对套刻的信号响应
。
该至少一个处理器被进一步配置为从器件获得第二组信号
。
该至少一个处理器被进一步配置为基于第二组信号和信号响应确定器件中的套刻误差
。
[0009]在一个具体实施中，光学计量器件被配置用于器件的套刻控制
。
计量器件包括产生入射到样本上并被样本反射的光的光源和在光被样本反射之后接收光的至少一个检测器
。
计量器件还包括用于从多个校准目标获得第一组信号的装置，其中每个校准目标具有与器件相同的图案，每个校准目标在该图案中具有已知套刻偏移
。
计量器件还包括用于基于第一组信号确定对套刻的信号响应的装置
。
计量器件还包括用于从器件获得第二组信号的装置
。
计量器件还包括用于基于第二组信号和信号响应确定器件中的套刻误差的装置
。
附图说明
[0010]图
1A
示出了一种可以确定器件上套刻测量的器件结构的等距视图
。
[0011]图
1B
示出了可以确定器件上套刻测量的另一器件的制造的等距视图
。
[0012]图2示出了示出使用来自多个校准目标的套刻信号响应的多层校准来测量器件的套刻的过程示例的流程图
。
[0013]图
3A
示出了晶片的一部分的俯视图，其中包括待测量套刻的器件和位于划线中的多个校准目标
。
[0014]图
3B
示出了晶片的一部分的俯视图，其中包括待测量套刻的器件和位于具有器件的晶片的产品区域中的多个校准目标
。
[0015]图
3C
示出了晶片的一部分的俯视图，其中包括待测量套刻的器件和包括多个校准目标的单独校准晶片
。
[0016]图
4A
示出了全4×4穆勒矩阵阵列的示例
。
[0017]图
4B
示出了对套刻敏感的非对角样本穆勒矩阵元素的组合阵列
。
[0018]图5示出了用于被测器件的二维层对的二维校准目标的校准目标布局
。
[0019]图6示出了用于被测二维多层器件的一组多层校准目标
。
[0020]图
7A...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种器件的套刻控制方法，所述方法包括：从多个校准目标获得第一组信号，其中每个校准目标具有与所述器件相同的图案，每个校准目标在所述图案中具有已知套刻偏移；基于所述第一组信号确定对套刻的信号响应；从所述器件获得第二组信号；以及基于所述第二组信号和所述信号响应确定所述器件中的套刻误差
。2.
根据权利要求1所述的方法，还包括将所确定的套刻误差发送到加工工具以调整所述器件的进一步加工
。3.
根据权利要求1所述的方法，其中所述多个校准目标中的一个或多个校准目标具有零套刻偏移
。4.
根据权利要求1所述的方法，其中从所述多个校准目标获得所述第一组信号包括从第一校准目标获得第一信号以及从第二校准目标获得第二信号，并且其中确定所述信号响应包括：基于所述第一信号和所述第二信号确定差值信号；以及基于所述差值信号确定所述信号响应
。5.
根据权利要求1所述的方法，其中一个或多个校准目标位于具有所述器件的晶片的产品区域中
。6.
根据权利要求1所述的方法，其中所述已知套刻偏移包括两个方向上的套刻偏移，并且其中所述多个校准目标包括用于所述器件上的每个图案化步骤的两个校准目标，其中所述信号响应在所述两个方向上确定
。7.
根据权利要求1所述的方法，其中每个校准目标中的所述已知套刻偏移被选择为使得在所述多个校准目标中使用的校准目标的数量比所述器件中的单独套刻误差的数量多一
。8.
根据权利要求1所述的方法，其中所述图案中的所述已知套刻偏移通过光刻掩模中的程控偏移或通过对光刻工具的调整而引入
。9.
根据权利要求1所述的方法，其中所述多个校准目标位于划线中或位于校准晶片上
。10.
根据权利要求1所述的方法，还包括：从所述器件附近的第二校准目标获得第三组信号；以及使用所述第三组信号验证对基于所述第一组信号确定的套刻的所述信号响应
。11.
一种被配置用于对器件进行套刻控制的光学计量器件，所述光学计量器件包括：光源，所述光源产生入射到样本上并被所述样本反射的光；至少一个检测器，所述至少一个检测器接收被所述样本反射后的所述光；至少一个处理器，所述至少一个处理器耦接到所述至少一个检测器，其中所述至少一个处理器被配置为：从多个校准目标获得第一组信号，其中每个校准目标具有与所述器件相同的图案，每个校准目标在所述图案中具有已知套刻偏移；基于所述第一组信号确定对套刻的信号响应；从所述器件获得第二组信号；以及基于所述第二组信号和所述信号响应确定所述器件中...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：昂图创新有限公司，
类型：发明
国别省市：