减少装置覆盖误差

背景技术

1.技术领域

本发明涉及半导体计量领域，且更特定来说，涉及消除或减少过程覆盖误差。

2.相关技术讨论

随着半导体制造中的节点大小的减小，过程覆盖误差的影响变得越来越显著。

发明内容

以下是提供对本发明的初步理解的简化概述。此概述不一定识别关键要素也不限制本发明的范围，而仅用作对以下描述的介绍。

本发明的一个方面提供一种过程控制方法，其利用至少在光刻制备中的晶片的先前层及当前层处具有周期结构的计量目标，所述过程控制方法包括：直接在先前层处的周期结构的生产之后及在当前层处的周期结构的生产之前从先前层处的周期结构导出计量测量，并使用导出的测量来至少调整作为当前层的生产的一部分的光刻阶段。

本发明的这些、额外及/或其它方面及/或优点在下面的详细描述中阐述；可能从详细描述中推断；及/或可通过本发明的实践来学习。

附图说明

为了更好地理解本发明的实施例，并为了展示如何实施本发明，现在将仅通过实例的方式参考附图，附图中相同的数字始终标示对应的元件或部分。

在附图中：

图1A及1B是根据本发明的一些实施例的过程控制方法的高级示意框图。

图2A到2C是根据本发明的一些实施例的适用于计量目标的设计原理的高级示意图。

图3及4是根据本发明的一些实施例的与所公开的测量方法有关的生产后的计量目标的高级示意图。

图5是根据本发明的一些实施例的计量散射测量目标的高级示意图，其经设计为并排印刷以采用过程控制方法。

图6A、6B、7A及7B是根据本发明的一些实施例的生产系统的高级示意图。

具体实施方式

在以下描述中，描述了本发明的各个方面。为了解释的目的，阐述了特定配置及细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于所属领域的技术人员来说也将显而易见的是，本发明可在没有本文中所呈现的特定细节的情况下实践。此外，为了不模糊本发明，可省略或简化众所周知的特征。特定地参考附图，强调所示的细节仅作为实例且仅用于本发明的说明性讨论，为了提供被认为是本发明的原理及概念方面的最有用且最容易理解的描述而呈现。在这方面，并不试图比基本理解本发明所必需的更详细地展示本发明的结构细节，结合附图进行的描述使所属领域的技术人员显而易见地知道如何在实践中实现本发明的几种形式。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解，本发明的应用不限于以下描述中所述或附图中所示的组件的构造及布置的细节。本发明适用于可以各种方式实践或执行的其它实施例以及所公开的实施例的组合。此外，应理解，本文中采用的用语及术语是为了描述的目的，而不应被视为限制性的。

除非另有特别说明，否则从以下讨论中可明显看出，贯穿整个说明书讨论，利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“增强”、“导出”等术语是指计算机或计算系统的动作及/或过程，或类似的电子计算装置，其操纵及/或将在计算系统的寄存器及/或存储器中表示为物理量的数据(例如电子量)转换为在计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置中类似地表示为物理量的其它数据。在某些实施例中，照明技术可包括可见范围内的电磁辐射、紫外线或甚至更短的波辐射(例如x射线)及甚至可能的粒子束。

本发明的实施例提供通过消除或减少过程覆盖误差来改进(减少)装置覆盖的有效且经济的方法及机制，且由此提供对半导体制造技术领域以及计量学的改进。

随着半导体节点大小不断地缩小，所公开的实施例减少覆盖的变化，并改进对影响产品上覆盖(OPO)的过程变化的控制。具体地说，所公开的实施例减少或消除与传入过程相关的覆盖变化，所述覆盖变化可能会导致覆盖偏移与特征大小依赖性。为了改进控制，所公开的实施例在特定光刻过程阶段之前建立测量，并将每个晶片的测量前馈以改进例如扫描器之类的光刻工具中的晶片特定覆盖控制。下面我们公开了实现这种目标设计、测量及控制的概念。

提供过程控制方法、计量目标及生产系统以减少或消除过程覆盖误差。计量目标具有一(多)对具有不同分段的周期结构，例如，在所述对的一个周期结构中无分段，而在所述对的另一周期结构中具有类似装置的分段。过程控制方法直接在先前层处的周期结构的生产之后及在当前层处的周期结构的生产之前从先前层处的周期结构导出计量测量，并使用导出的测量来调整作为当前层的生产的一部分的光刻阶段。生产系统将光刻工具及计量工具集成到生产反馈回路中，所述生产反馈回路实现了逐层过程调整。

图1A及1B是根据本发明的一些实施例的过程控制方法100的高级示意框图。过程控制方法利用至少在光刻制备中的晶片90的先前层210A及当前层210B处具有周期结构214的计量目标210(参见图2A到2C及3到5中所说明的目标)。方法阶段可关于下面描述的系统200来执行(例如，参见图6A、6B、7A及7B)，其可任选地经配置以实施方法100。方法100可至少部分地由至少一个计算机处理器实施，例如，在控制单元240、计量模块230或光刻模块220中(参见图6A、6B、7A及7B)。某些实施例包括计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读存储媒体，所述计算机可读存储媒体具有与其一起体现的计算机可读程序，且经配置以执行方法100的相关阶段。某些实施例包括本文中所公开的相应计量目标210的目标设计文件。方法100可包括以下阶段，而不考虑其顺序。

方法100可包括：在设计阶段，将计量成像及/或散射测量目标设计为至少在其先前层处具有一对一个分段的及一个未分段的周期结构(阶段105)。应注意，在某些实施例中，分段的周期结构可以装置间距进行分段，而未分段的周期结构可部分地或全部进行分段，但不以装置间距，例如，以不经历与装置类似的过程误差的较大幅度标度进行分段。在某些实施例中，不同周期结构214A、214B可在其布局风格上不同，例如在分段特性的一或多个参数(例如，间距，CD–临界尺寸，可能为图案)上及/或在周期结构特性的一或多个参数(例如，间距，CD–临界尺寸，可能为图案)上。

图1B示意性地说明过程控制方法100，其包含在过程执行期间，例如在先前的后处理步骤80之后，通过添加预光刻覆盖测量(例如，110到114中的任何一个)来测量过程覆盖，及将测量结果120前馈到连续的光刻步骤85中，例如，根据例如质量优点或误差条来校正NZO(非零偏移)。可连续地进行定期计量测量87，例如显影后检测(ADI)。中间测量可基于在先前的后处理步骤80之前与之后的目标布局之间的覆盖差异，如下面举例所示，以指示并至少部分地量化对覆盖的过程效应。

过程控制方法100包括直接在先前层处的周期结构的生产之后及在当前层处的周期结构的生产之前从先前层处的周期结构导出计量测量(阶段110)，并使用导出的测量来至少调整作为当前层的生产的一部分的光刻阶段(阶段120)。

例如，导出的计量测量可至少包括关于先前层中的两个不同周期结构的覆盖测量(参见下面的实例)。特定来说，两个不同周期结构可被不同地分段，例如，一个周期结构可以装置间距进行分段(见下文，周期结构214A)，而另一周期结构可未分段(见下文，周期结构214B)。由于过程覆盖误差由结构大小及精细分段主导，因此可表征两个对准结构之间的覆盖偏移，且甚至在完全生产计量目标210之前，可运算并可能校正或减少过程覆盖误差(参见图1B)。

过程控制方法100可进一步包括在对先前层处的周期结构施加蚀刻阶段之后及在当前层处的周期结构的生产之前从先前层处的周期结构导出计量测量(阶段112)。导出的计量测量可至少包括在蚀刻阶段之前及之后的关于先前层中的周期结构的覆盖测量。

在某些实施例中，计量目标210可包括成像目标，所述成像目标包括两个层、三个层或更多层。例如，成像目标210可包括晶片90的至少三个层(210A、210B、210C，参见例如图3及4)，且可在三个层中的第一层的生产之后及在三个层中的第二层的生产之后执行过程控制方法100(阶段114)。

在某些实施例中，计量目标210可包括散射目标，其包括至少两个光栅覆光栅目标(210D、210E，参见图2C、5、7A及7B)，所述光栅覆光栅目标具有其在晶片90上并排生产的先前层210A以用于计量测量导出。

应注意，以下几幅图中的元件可组合成任何可操作的组合，且在某些图中而不是在其它图中对某些元件的说明仅用于解释目的，是非限制性的。

图2A到2C是根据本发明的一些实施例的适用于计量目标210的设计原理的高级示意图。计量目标210包括周期结构214的至少两对212，至少一对在先前层210A处且至少另一对在当前层210C中。在每一对212中，一个周期结构214A以类似装置的分段进行分段，而另一周期结构214B未分段。计量目标210可包括在两个测量方向中的每个方向上具有两对或三对周期结构的成像目标(例如，参见图3及4)。计量目标210可包括散射测量目标，其沿着至少一个测量方向具有两个并排光栅覆光栅周期结构(例如，参见图2C、5、7A及7B)。

图2A分别示意性地说明分段的周期结构214A及未分段的周期结构214B的对212，其中周期结构214A的分段可能具有类似装置的分段。对212可用作独立计量目标210及/或用作更复杂计量目标210中的元件。图2B示意性地说明简化的成像计量目标210，其在先前层210A中具有在两个测量方向(表示为X及Y)上的对212，且在当前层210B中具有在每个对内类似的规则周期结构(例如，分段的或未分段的)。成像计量目标210可在两个测量方向(X，Y)中的每个方向上包括两对212以上的周期结构214，例如，成像计量目标210可在每个测量方向上进一步包括先前层210A中的两对212，其经配置以使能够在蚀刻阶段之前及之后测量所生产的结构(例如，参见图3及4)。图2C示意性地说明简化的散射计量目标210，其沿着至少一个测量方向具有两个并排光栅覆光栅周期结构210D、210E。在先前层210B处的目标210D、210E的光栅(周期结构)可被不同地分段(例如，具有装置间距的分段的周期结构214A及未分段的或分段的间距大于装置间距的未分段的周期结构214B)。

所公开的计量目标210的目标设计文件及计量测量同样是本公开的一部分。应注意，在图2A到C中以非限制性的方式将所公开的计量目标210描述为掩模图案，且由于OPC(光学邻近校正)修改及过程特性，包括通过所公开的方法200测量的过程误差，实际印刷目标可能与掩模设计不同。

图3及4是根据本发明的一些实施例的关于所公开的测量方法100的生产后的计量目标210的高级示意图。在非限制性实例中，计量目标210包括具有三组周期结构的TAIM(三重AIM-高级成像计量)目标-先前层210A、蚀刻后的先前层210B及当前层(例如，抗蚀剂)210C。在每一层中，在每一测量方向(例如，X及Y，对应于扫描器轴线)上的周期结构对用于导出对应的覆盖测量。应注意，为了提高精度及性能，可使用多种照明及收集方案。为了获得足够的成像信号分析信息，需要相对大的目标间距。虽然可在常规方法中运算覆盖，但可使用根据所公开的目标结构(例如对212中的不同周期结构)设计的修改的算法来运算先前层结构的成像覆盖。

如图3及4示意性地所说明，由于过程误差，部件或虽然周期结构可能无法被印刷或蚀刻掉。对应的分段的周期结构214A及未分段的周期结构214B的不同生产可分别用于指示所涉及的过程误差，并使得即使在印刷当前层210B之前也能够对所述过程误差进行至少部分校正。

图5是根据本发明的一些实施例的计量散射测量目标210D、210E的高级示意图，其经设计为并排印刷以采用过程控制方法100。计量散射测量目标210D、210E可经配置以共享至少一个层210A中的周期结构，例如先前层，通过测量不同分段的周期结构可从所述先前层导出过程误差(也参见图2C、7A及7B)。在某些实施例中，成像覆盖结果与散射测量覆盖结果之间的相关性可用作NZO(非零偏移)及/或误差条估计的质量优点。

图6A、6B、7A及7B是根据本发明的一些实施例的生产系统250的高级示意图。生产系统250包括：至少一个光刻工具220，其经配置以通过生产晶片90的层来制备所述晶片；计量工具230，其经配置以直接在先前层周期结构的生产之后及在计量目标210的当前层210C处的周期结构214的生产之前从计量目标210的先前层210A处的周期结构214导出计量测量；及控制单元240(其可为独立的、作为光刻工具220的一部分)及/或作为计量工具230的一部分)，其经配置以使用导出的测量来至少关于作为计量目标210的当前层210C的生产的一部分的光刻阶段来调整光刻工具220。

计量目标210可包括周期结构214的至少两对212，至少一对212在先前层210A处且至少另一对212在当前层210B中，其中在每一对212中，一个周期结构以类似装置的分段进行分段，而另一周期结构未分段。

例如，图6A及6B分别说明由光刻工具220逐层生产的成像目标210，其中计量工具230在先前(第一)层210A的生产之后提供测量结果，如图6A示意性地所说明，其可用于由光刻工具调整连续当前(第二)层210B的生产参数，如图6B示意性地所说明。应注意，成像目标210可包括具有测量及生产调整过程的对应调整的两个以上层。

在另一实例中，图7A及7B分别说明由光刻工具220逐层生产的散射测量目标210，其中计量工具230在先前(第一)层210A的生产之后提供测量结果，如图7A示意性地所说明，其可用于由光刻工具调整连续当前(第二)层210B的生产参数，如图7B中示意性地所说明。应注意，散射测量目标210可包括具有测量及生产调整过程的对应调整的两个以上层。可并排生产两个散射测量目标210以在至少先前层210A中提供足够的周期结构以实施所公开的过程。

有利的是，所公开的过程克服了基于结构覆盖的光刻后测量的常规计量方法的缺点。虽然现有技术方法仅提供由于晶片到晶片变化的反馈覆盖控制，其导致控制过程窗口的能力差，但所公开的实施例使能够表示装置内的装置结构的不同群体，准确反映裸片中实际装置特征的状态，且因此使能够在更紧的覆盖预算及产品上覆盖(OPO)下运行。虽然现有技术方法在精确反映裸片中实际装置特征状态的能力方面受到限制(由于过程负载、图案密度或畸变场的差异，因为没有在类似结构及类似位置进行计量测量)，但所公开的实施例可以特定于结构的方式使用，以提供空间上区分的覆盖测量。所公开的在生产过程中调整光刻过程的能力还降低总体误差并增强生产及计量过程的准确性及精度。

以上参考根据本发明实施例的方法、设备(系统)及计算机程序产品的流程图说明及/或部分图描述本发明的各个方面。应理解，流程图说明及/或部分图的每个部分及流程图说明及/或部分图中的部分的组合可通过计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以生产机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实施流程图及/或部分图或其部分中指定的功能/动作的方法。

这些计算机程序指令也可存储在计算机可读媒体中，其可指示计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读媒体中的指令生产包括实施流程图及/或部分图或其部分中指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令也可加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以生产计算机实施的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施流程图及/或部分图或其部分中指定的功能/动作的过程。

上述提及的流程图及示意图说明根据本发明的各种实施例的系统、方法及计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能及操作。在这方面，流程图或部分图中的每个部分可表示模块、区段或部分代码，其包括用于实施指定逻辑功能的一或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方案中，所述部分中的所述功能可能与图中所提及的顺序不符。例如，连续展示的两个部分实际上可基本上同时执行，或有时可根据所涉及的功能以相反的顺序执行。还将注意到，部分图及/或流程图说明的每个部分及部分图及/或流程图说明中的部分的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统，或专用硬件与计算机指令的组合来实施。

在上述描述中，实施例是本发明的实例或实施方案。“一个实施例”、“某些实施例”或“一些实施例”的各种外观不一定都指相同的实施例。尽管可在单个实施例的上下文中描述本发明的各种特征，但也可单独地或以任何合适的组合来提供这些特征。相反，尽管为了清楚起见，本发明可在单独实施例的上下文中描述，但本发明也可在单个实施例中实施。本发明的某些实施例可包含来自上述不同实施例的特征，且某些实施例可包含来自上述其它实施例的元件。在特定实施例的上下文中公开本发明的元件不应被视为仅限制其在特定实施例中的使用。此外，应理解，可以各种方式实施或实践本发明，且可在除上述描述中概述的实施例之外的某些实施例中实施本发明。

本发明不限于这些图或对应的描述。例如，流不需要在每个说明的框或状态中移动，或以与说明及描述的完全相同的顺序移动。除非另有界定，否则本文中使用的技术术语及科学术语的含义通常被本发明所属领域的普通技术人员所理解。虽然已经针对有限数量的实施例描述本发明，但这些不应被解释为对本发明范围的限制，而是作为一些优选实施例的例证。其他可能的变化、修改及应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应受到迄今为止所描述的内容的限制，而应受到所附权利要求书及其合法等同物的限制。