用于图案化结构中的测试结构及利用测试结构的计量技术制造技术

提出了一种配置为控制多次图案化处理(如间隔件自对准多次图案化)的物件，以产生目标图案。该物件包括带有测试结构的测试位置，该测试结构包括至少一对光栅，其中一对光栅的第一和第二光栅具有交替特征和间隔的第一和第二图案的形式，并且分别与目标图案相差第一和第二值，第一和第二值被选择为共同提供总差异，使得来自测试结构的差分光学响应指示走离效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上属于计量技术的领域，并涉及利用测试结构在图案化样本中进行测量的计量方法和系统。
技术介绍
计量过程被用来监视和控制半导体生产过程的不同步骤，通过测量晶片的参数，如线宽、厚度、角度等。由于缩小半导体设备的需求持续增长，多次图案化技术(multiplepatterningtechnology)被用来生产集成电路(IC)以提高图案特征密度。多次图案技术的一个最简单的例子就是双图案化，双图案化允许以标准光刻技术在当前尽可能使具有更小特征的图案有更小的节距。为此，标准光刻图案和蚀刻技术可被施加在相同的衬底两次，从而形成间隔紧密的更大图案，并实现单次曝光难以实现的更小特征尺寸。在双图案化期间，衬底上的一层辐射敏感材料被曝光于第一图案，该第一图案通过使用蚀刻过程发展并转化成底层，然后这些标准光刻步骤被重复使用于第二图案，此时第二图案相对于第一图案位移。另一使光刻图案的分辨率翻倍的方法是利用双音发展(dual-tonedevelopment，双音显影)技术，其中衬底上的一层辐射敏感材料被曝光于辐射图案，然后第二图案发展成一层辐射敏感材料。这种双音发展技术如同美国专利第8,283,111号描述的那样。总体而言，多次图案光刻处理，可以是双、三重、四重等图案化处理，需要多个光刻掩模来在晶片上印制单层。因此，多次图案光刻处理为叠加误差做出了新的贡献，叠加误差与用于在晶片上形成单层图案的两或多个掩模的位置误差相联系。由自对准双图案化技术产生的图案中的叠加误差被称为“走离(pitchwalking)”效应。例如，美国专利发表第2014/036243号描述了一种方法，用于修正在多次图案光刻处理中使用的至少一个至少两个光刻掩模处理的至少一个晶片上的误差。这种方法包括在晶片处理场测量至少一个误差，并通过在光刻掩模中引入至少一个本地持续修改来修改至少一个光刻掩模。这种技术推荐在需要在自对准双图案化处理中蚀刻的层上使用对牺牲层光致抗蚀的所谓坚硬材料，并在牺牲层中引入本地持续修改或像素，以避免在蚀刻牺牲层下的上述层期间线的变化，从而防止在蚀刻步骤中出现“走离”效应。
技术实现思路
如上所述，多次图案化应用，如间隔件自对准多次图案化(节距分裂)创造了具有叠加外观的线宽/间隔阵列，因为在相同程度(相同材料和相同层)中出现线宽和间隔不同。完成节距分裂是为了克服在曝光阶段使用的光照波长和数值孔径的限制。通常来说，多重图案应用的测量是对真实结构采用真实设计规则周期/临界尺寸(criticaldimension)(CD)实施的。这使得“标准”叠加(OL)测量技术更难适用于监视和控制多个图案化处理。基于影像的叠加(IBO)和基于衍射的叠加(DBO)难以使用最短周期和最小临界尺寸来测量结构，且还需要更大特征。对于多个图案化方案中的大多数，尤其是如间隔件自对准双图像成形(SADP)这种应用而言，很难创造比设计规则大得多的特征。此外，现代有希望的叠加测量技术，如第一阶DBO和基于DBO设计的穆勒矩阵，尽管被视为可完美地测量常规叠加，由于缺少不对称不能展现如“走离”效应的测量中的益处。如上所示，走离效应与用自对准多次图案技术产生的图案中的叠加误差(overlayerror)相联系。本专利技术提供了用于控制多次图案化处理的测试位置的全新设计和最优化。应注意为了本应用的目的，文中使用的术语“测试位置”指的是图案化物件的位置，同时图案化物件可由被多次图案化处理图案化的样本(如半导体晶片)组成，并呈现在多次图案化处理中使用的图案化掩模上。此外，本专利技术提供了一种数据处理技术，该技术利用特殊算法和解译序列(基于模型的方法)以允许快速并精确解译走离(与所有其它所需参数一同)，和/或特殊数据处理以允许基于校准的对走离的无模型测量。应注意本专利技术的技术并不要求修改现有的散射测量法测量系统且可利用各种测量硬件。“走离”的原始测量数据可通过使用倾斜或垂直入射反射法、椭圆偏光法、角分辨且基于相位的系统或它们的组合来获取。宽带或预定波长、各种偏振、各种入射角和方位角可被使用。明亮、昏暗和“灰场(grey-field)”配置也可被使用。根据本专利技术的一大方面，提供了一种物件，其包括带有测试结构的测试位置，该测试结构被配置为控制多次图案化处理以产生目标图案，该测试结构包括至少一对光栅，其中这一对光栅的第一和第二光栅具有交替特征和间隔的第一和第二图案并且与目标图案相差第一和第二值，第一和第二值被选择为共同提供总差异，从而来自上述测试结构的差分光学响应能指示出该走离效应。指示出走离效应的来自上述测试结构的差分光学响应是作为至少一个不同测量条件(例如，波长、偏振、角度)的函数测量的。来自目标图案的第一和第二差异被选择为使得若没有走离效应(叠加误差)或走离效应低于预定的限值，则差分光学响应将实际上等于零，或一般低于预定的阈值。只有在图案化中引入了走离现象的情况下，差分光学响应才会落在可探测范围内。根据本专利技术的另一大方面，提供了一种物件，其包括带有测试结构的测试位置，该物件被配置为控制多次图案化处理以产生目标图案，该测试结构包括至少一对光栅，其中这一对光栅的第一和第二光栅被布置在测试位置的第一和第二分隔区域，各光栅呈现由交替特征和间隔的阵列形成的图案，其中这一对光栅的所述第一和第二光栅被配置为使得它们具有至少一个图案参数的第一和第二值，至少一个图案参数与目标图案的相应参数差异预定差异值，该预定差异值被选择为使得上述至少一对光栅的图案参数和目标图案的相应图案参数之间的总差值与在被控制的多次图案化处理中预期的走离效应对应。带有测试位置的物件可以是要经历多次图案化处理的样本，或可以是在多次图案化处理中使用的掩模(如心轴)。测试结构可包括多于一对的光栅。测试结构中的光栅数量可等于或不等于多次图案化处理中的图案化步骤的数量(测试结构中的光栅数量可小于多次图案化处理中的图案化步骤的数量)。预定差异值可被选择为与和走离效应的处理窗口对应的预定值成比例。在一些实施例中，至少一个图案参数包括图案的特征/间隔尺寸(线宽和/或间隔)。测试结构中光栅的特征/间隔和目标图案的特征/间隔尺寸之间相差的预定值被选择为，与和表征受控制的多次图案化处理的走离效应对应的预定值成比例。不同光栅的比例参数被选择为使得一对(或更多)光栅与目标图案的特征/间隔尺寸之间的总差异基本上等于与走离效应对应的预定值。在一些实施例中，测试结构中一对光栅的第一和第二图案被配置为控制双图案化处理。在这些实施例中，考虑到两个测试光栅(对)，具有第一和第二特征/间隔尺寸(CD_m)1和(CD_m)2的第一和第二图案被选择为满足以下条件：(CD_m)1＝CD_m+(0.5Δ)且(CD_M)2＝CD_m-(0.5Δ)其中CD_m是目标图案中的特征/间隔尺寸；△是与表征双图案化处理的走离效应的处理窗口对应的预定值。如上所示，在一些实施例中，带有测试结构的物件可以是真实的准备经历受控制的多次图案化处理的样本(如晶片)。此外，这种物件可以是在多次图案化处理中使用的图案化掩模(如心轴)，该处理被应用于样本。应注意尽管测试光栅的图案参数相对于目标图案的参数的修改在下文中被称为“特征”，这也适用于“间隔”参数。根据本专利技术的又一方面，提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括带有测试结构的测试位置的物件，所述物件被配置为用于控制多次图案化处理以产生目标图案，所述测试结构包括至少一对光栅，其中，该对光栅的第一光栅和第二光栅为交替的结构和间隔的第一图案和第二图案的形式并且与所述目标图案相差第一值和第二值，所述第一值和所述第二值被选择为共同提供总差异，使得来自所述测试结构的差分光学响应指示走离效应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.10 US 61/950,2481.一种包括带有测试结构的测试位置的物件，所述物件被配置为用于控制多次图案化处理以产生目标图案，所述测试结构包括至少一对光栅，其中，该对光栅的第一光栅和第二光栅为交替的结构和间隔的第一图案和第二图案的形式并且与所述目标图案相差第一值和第二值，所述第一值和所述第二值被选择为共同提供总差异，使得来自所述测试结构的差分光学响应指示走离效应。2.根据权利要求1所述的物件，其中，至少一项图案参数包括图案的特征和间隔的至少一个的尺寸。3.根据权利要求1或2所述的物件，其中，总差异值被选择为与和所述走离效应的处理窗口对应的预定值成比例。4.根据权利要求3所述的物件，其中，不同光栅的比例因子被选择为使得所述总差异基本上等于所述走离效应。5.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中，所述测试结构包括至少一对额外的光栅。6.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中，所述测试结构中的光栅的数量等于所述多次图案化处理中的图案化步骤的数量。7.根据权利要求1至5中任一项所述的物件，其中，所述测试结构中光栅的数量小于所述多次图案化处理中的图案化步骤的数量。8.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中，所述测试结构被配置为用于控制双图案化处理。9.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中，根据至少一个不同的测量条件来测量指示所述走离效应的来自所述测试结构的所述差分光学响应。10.根据权利要求9所述的物件，其中，所述至少一个不同的测量条件包括以下中的至少一个：不同光照波长、不同偏振、光收集的不同角度。11.根据权利要求2至10中任一项所述的物件，其中，所述测试结构中所述一对光栅的所述第一图案和所述第二图案被配置为用于控制双图案化处理，所述第一图案和所述第二图案具有满足以下条件的图案的特征和间隔之一的第一尺寸和第二尺寸(CD_M)1和(CD_m)2：(CD_m)1＝CD_m+(0.5·Δ)且(CD_M)2＝CD_m-(0.5·Δ)，其中，CD_m是所述目标图案中的相应尺寸；且Δ是与表征所述双图案化处理的所述走离效应对应的预定值。12.根据前述权利要求中任一项所述的物件，作为准备经历所述多次图案化处理的样本被控制为在所述样本上产生所述目标图案。13.根据前述权利要求中任一项所述的物件，作为准备经历所述多次图案化处理的半导体晶片被控制为在样本上产生所述目标图案。14.根据权利要求13所述的物件，其中，所述测试位置被定位于晶片的划线或管芯内区域内。15.根据权利要求1至11中任一项所述的物件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹戈尔·蒂罗韦斯，
申请(专利权)人：诺威量测设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL