類裝置散射測量疊蓋目標的制作方法
【專利說明】類裝置散射測量疊蓋目標
[0001]相關申請案交叉參考
[0002]本申請案主張以下現有申請案的權益:(i)由丹尼爾.坎德爾(Daniel Kandel)等人在2012年6月26日提出申請的標題為“類裝置散射測量目標(Device-LikeScatterometry Targets) ”的第61/664，453號美國臨時申請案；及(ii)由弗拉基米爾?列文斯基(Vladimir Levinski)等人在2013年3月15日提出申請的標題為“類裝置散射測量疊蓋目標(Device-Like Scatterometry Overlay Targets) ”的第 61/792，674 號美國臨時申請案，所述申請案出于所有目的以其全文引用的方式并入本文中。
【背景技術】
[0003]本發明一般來說涉及半導體制造過程中所使用的疊蓋測量技術。更具體來說，本發明涉及用于測量半導體晶片堆疊的不同層或相同層上的不同圖案之間的對準誤差的技術。
[0004]疊蓋測量通常指定第一經圖案化層相對于安置于其上方或下方的第二經圖案化層對準的準確程度或第一圖案相對于安置于相同層上的第二圖案對準的準確程度。疊蓋誤差通常借助具有形成于工件(例如，半導體晶片)的一或多個層上的結構的疊蓋目標來確定。所述結構可呈光柵的形式，且這些光柵可為周期性的。如果兩個層或圖案經適當地形成，那么一個層或圖案上的結構相對于另一層或圖案上的結構往往是對準的。如果兩個層或圖案并非適當地形成，那么一個層或圖案上的結構相對于另一層或圖案上的結構往往是偏移的或不對準的。
[0005]仍然需要改進的疊蓋目標以及用于測量及確定疊蓋的技術及設備。
【發明內容】
[0006]下文呈現本發明的簡化
【發明內容】
以便提供對本發明的某些實施例的基本理解。本
【發明內容】
并非本發明的擴展概述且其不識別本發明的關鍵性/決定性元素或描寫本發明的范圍。本
【發明內容】
的唯一目的是以簡化形式呈現本文中所揭示的一些概念作為稍后呈現的更詳細說明的前序。
[0007]一般來說，本發明的某些實施例包括具有經布置以促進散射測量類型檢驗過程的光柵的目標。所述光柵可由兩種尺度表征-粗略間距及精細間距。精細間距為遵守設計規則的間距，且整個光柵(包含粗略及精細光柵)也形成遵守設計規則的光柵，光柵的工作循環以對應于粗略間距大小的周期性而改變。一個周期內的此改變可為連續的或離散的。
[0008]在一個實施例中，揭示一種用于檢測襯底的兩個或兩個以上連續層之間或襯底的單個層上的兩個或兩個以上單獨產生的圖案之間的疊蓋誤差的半導體目標。所述目標包括:至少多個多個第一光柵結構，其具有可由檢驗工具分辨的粗略間距；及多個第二光柵結構，其相對于所述第一光柵結構而定位。所述第二光柵結構具有小于所述粗略間距的精細間距，且所述第一及第二光柵結構兩者均形成于襯底的兩個或兩個以上連續層中或襯底的單個層上的兩個或兩個以上單獨產生的圖案之間。所述第一及第二光柵具有全部遵守預定義設計規則規格的特征尺寸。
[0009]在特定實施方案中，所述第二光柵結構布置于每一對第一光柵結構之間，使得所述第一及第二光柵結構的多個空間遵守所述預定義設計規則規格而所述粗略間距在不具有所述第二光柵結構的情況下將不遵守所述預定義設計規則規格。在另一實施方案中，工作循環在所述第一與第二光柵結構之間變化。在另一方面中，所述第一及第二光柵結構具有多個不同臨界尺寸(CD)值。在又一方面中，所述第一光柵結構具有針對線寬度及間隔寬度的第一組CD值，且所述第二光柵結構具有針對線寬度及間隔寬度的第二組CD值。所述第二組⑶值不同于所述第一組⑶值。在再一方面中，所述第一組⑶值跨越所述粗略間距的循環而變化。
[0010]在另一實施例中，所述第一及第二光柵結構為形成于襯底的兩個或兩個以上連續層中或襯底的單個層上的兩個或兩個以上單獨產生的圖案之間的多個孔，且此些孔具有變化的多個CD值。在另一實施例中，選擇所述粗略間距以增強來自所述第一及第二光柵的I級衍射，同時使其它衍射級最小化。在又一方面中，所述第一及第二光柵兩者均形成于第一層及不同于所述第一層的第二層中，且所述第一及第二組CD值包括經選擇以均衡在散射測量檢驗過程期間從所述第一及第二層兩者中的所述第一及第二光柵所測量的信號的振幅的⑶值子組。
[0011]在另一實施例中，本發明涉及一種制造半導體目標的方法，所述半導體目標用于檢測襯底的兩個或兩個以上連續層之間或襯底的單個層上的兩個或兩個以上單獨產生的圖案之間的疊蓋誤差。所述方法包含形成上文所描述的目標中的一或多者。
[0012]在另一實施例中，本發明涉及一種用于檢測襯底的兩個或兩個以上連續層之間或襯底的單個層上的兩個或兩個以上單獨產生的圖案之間的疊蓋誤差的設備。所述設備包括用于從疊蓋目標獲得散射測量信號的至少一散射測量模塊，所述疊蓋目標具有:多個第一光柵結構，其具有可由檢驗設備分辨的粗略間距；及多個第二光柵結構，其相對于所述第一光柵結構而定位，其中所述第二光柵結構具有小于所述粗略間距的精細間距，其中所述第一及第二光柵結構兩者均形成于襯底的兩個或兩個以上連續層中或襯底的單個層上的兩個或兩個以上單獨產生的圖案之間。所述設備進一步包括經配置以分析所述所獲得散射測量信號以借此確定此些目標內的疊蓋誤差的處理器。在特定實施方案中，所述散射測量模塊包含:照射模塊，其經定向以使輻射跨越所述疊蓋目標而掃描，其中所述照射模塊包括物鏡及定位于所述物鏡與所述疊蓋目標之間的固態浸沒透鏡；及一或多個檢測器，其經定向以檢測已響應于跨越所述疊蓋目標掃描的所述輻射而從所述疊蓋目標散射的所述散射測量信號。在一個方面中，所述固態浸沒透鏡為具有平面前表面的消球差透鏡。
[0013]在以實例方式圖解說明本發明的原理的本發明的實施例及附圖的以下說明書中將更加詳細地呈現本發明的這些及其它特征。
【附圖說明】
[0014]圖1是具有不遵守設計規則的尺寸的散射測量疊蓋(SCOL)目標的光柵的俯視平面圖表示。
[0015]圖2是具有遵守設計規則的精細分段及不遵守設計規則的粗略分段的光柵的俯視平面圖表示。
[0016]圖3是根據本發明的第一實施例的類裝置SCOL目標的圖式表示。
[0017]圖4圖解說明可如何將標準大間距光柵變換成根據本發明的一個實施例的類裝置SCOL光柵的第一實例。
[0018]圖5圖解說明可如何將標準大間距光柵變換成根據本發明的另一實施例的類裝置SCOL光柵的第二實例。
[0019]圖6 (a)是根據本發明的一個實施例的與經圖案化底部層LI偏移達預定義偏移+f的經圖案化頂部層L2的側視圖圖解。
[0020]圖6(b)是根據本發明的一個實施例的與經圖案化底部層LI偏移達預定義偏移+f及疊蓋誤差+ ε的經圖案化頂部層L2的側視圖圖解。
[0021 ] 圖6 (C)是根據本發明的一個實施例的與經圖案化底部層LI偏移達預定義偏移_f的經圖案化頂部層L2的側視圖圖解。
[0022]圖6(d)是根據本發明的一個實施例的與經圖案化底部層LI偏移達預定義偏移-f及疊蓋誤差+ ε的經圖案化頂部層L2的側視圖圖解。
[0023]圖7是圖解說明根據本發明的一個實施例的用于確定疊蓋誤差的過程的流程圖。
[0024]圖8是其中可測量本發明的類裝置SCOL目標的測量系統的圖式表示。
[0025]圖9圖解說明根據本發明的替代實施例的由具有不同形狀的多個孔形成的類裝置目標。
[0026]圖1OA是在不同層中具有類設計光柵的層堆疊的圖式側視圖。
[0027]圖1OB是圖解說明強度隨已添加到類裝置目標光柵的額外CD而變的圖表。
【具體實施方式】
[0028]現在將詳細地參考本發明的特定實施例。在附圖中圖解說明此實施例的實例。盡管將結合此特定實施例來描述本發明，但應理解，并不打算將本發明限制于一個實施例。相反，其打算涵蓋可包含于如所附權利要求書所界定