用于图案化晶片特性化的混合度量制造技术

本发明专利技术呈现用于评估图案化结构的几何特性的方法及系统。更特定来说，根据混合度量方法通过两个或两个以上度量系统测量由一或多个图案化工艺产生的几何结构。将来自一个度量系统的测量结果传送到至少一个其它度量系统以增大接收系统的测量性能。类似地，将来自所述接收度量系统的测量结果传送回到发送度量系统以增大所述发送系统的测量性能。以此方式，基于从其它协作度量系统接收的测量结果来改进从每一度量系统获得的测量结果。在一些实例中，扩展度量能力以测量先前无法通过独立操作的每一度量系统测量的所关注参数。在其它实例中，改进测量敏感度且减小参数相关性。

Hybrid metric for patterned wafer characterization

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图案化晶片特性化的混合度量相关申请案的交叉参考本专利申请案根据35U.S.C.§119规定主张在2016年10月20日申请的题为“用于图案化晶片特性化的混合度量(HybridMetrologyforPatternedWaferCharacterization)”的第62/410,395号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的主题的全部内容以引用的方式并入本文中。
所描述实施例涉及度量系统及方法，且更特定来说涉及用于特性化半导体结构的尺寸的参数的改进测量的方法及系统。
技术介绍
通常通过应用到样品的处理步骤序列制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)。通过这些处理步骤形成半导体装置的各种特征及多个结构层级。例如，其中的光刻术是一种涉及在半导体晶片上产生图案的半导体制程。半导体制程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可制造在单个半导体晶片上且接着分离为个别半导体装置。针对给定光刻系统，多重图案化技术常用来增大印刷到半导体晶片上的特征的分辨率。在半导体制程期间的各种步骤使用度量制程来检测晶片上的缺陷以促进更高良率，包含使用多重图案化技术制造的晶片。光学度量技术有可能提供高处理能力测量而无样本破坏的风险。包含散射测量及反射测量实施方案以及相关联分析算法的数个基于光学度量的技术常用于特性化纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、组成及其它参数。一般来说，需经测量的参数数目随着度量目标的几何复杂性增大而增大。这增大了限制测量性能的被测量参数之间相关的风险。另外，光学度量遭受对度量目标(尤其多重图案化目标)的一些参数的低敏感度。通常，采用基于物理模型的测量的光学度量技术需要图案化结构的参数化、几何模型。实例参数包含临界尺寸、间距偏差(pitchwalk)或其它所关注参数。另外，需要光学系统与被测量结构之间的互动的精确电磁模型来模拟测量期间产生的信号。应用模拟信号对测量信号的非线性回归来确定建模结构的参数。此方法需要结构及材料性质的精确建模。通常，测量制程遭受对临界参数的弱敏感度，且在一些情况中，基于物理模型的测量技术导致低敏感度及不良精度。经测量光学信号缺少对这些临界参数的敏感度使得极难监测且控制图案化制程。在一些实例中，采用光学度量系统来测量目标。通常，测量若干参数，例如临界尺寸(CD)、ΔCD、平均CD、侧壁角(SWA)及其它形状参数。在让渡给科磊(KLA-Tencor)公司的第2015/0176985号美国专利公开案中描述实例系统，所述公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。在一些实例中，将与被测量晶片相关联的制程信息传送到光学度量工具以增强光学测量。在一个实例中，将在光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)多重图案化制程的两个不同图案化步骤的光刻剂量传送到光学度量工具。如果LELE制程中的第一光刻剂量大于第二剂量，那么已知一个临界尺寸参数(CD1)将小于另一临界尺寸参数(CD2)。通过施行此约束，破坏光学度量测量模型中的简并性，从而实现更精确测量结果。尽管已在一些特定实例中展示制程信息以改进测量结果，但存在其中制程信息不可用或不具有帮助的其它实例。在一些其它实例中，测量系统包含两个度量技术。这些系统通常称为“混合”度量系统。由阿洛克韦德(AlokVaid)等人在第2017/0018069号美国专利公开案中描述实例系统，所述公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。但是，从先前技术混合度量系统获得的测量结果通常涉及基于来自两个不同测量技术的测量结果的加权平均值来确定所关注参数的值。归因于越来越小的分辨率需求、多参数相关性、越来越复杂的几何结构及不透明材料的越来越多的使用，涉及图案化结构的测量的度量应用具有挑战性。因此，期望用于改进测量的方法及系统。
技术实现思路
在本文中呈现用于评估图案化结构的几何特性的方法及系统。更特定来说，通过两个或两个以上度量系统测量由一或多个图案化制程产生的几何结构。在一个方面中，将来自一个度量系统的测量结果传送到至少一个其它度量系统以增大接收系统的测量性能。类似地，将来自接收度量系统的测量结果传送回到发送度量系统。在一些实施例中，每一度量系统至少部分基于从另一度量系统接收的测量结果来确定特性化几何误差的至少一个所关注参数的值。以此方式，基于从其它协作度量系统接收的测量结果来改进从每一度量系统获得的测量结果。在一些实例中，扩展度量能力以测量先前无法独立使用每一度量系统测量的所关注参数。在其它实例中，改进测量性能(例如，精度及精确性)。在一个方面中，计算系统经配置为混合度量测量引擎，其用来基于两个或两个以上不同度量系统对目标结构的测量来估计多个不同所关注参数的值。使用由一个度量系统获得的所述测量结果以增强另一度量系统对所关注参数的值的估计，且反之亦然。在进一步方面中，通过一个度量系统估计的参数值在被另一度量系统利用之前经重新参数化。在另一进一步方面中，通过一个度量系统估计的参数值在被另一度量系统利用之前经变换。在另一方面中，本文中描述的混合度量系统及方法可应用于多个目标。在又另一方面中，本文中描述的测量技术可用于将主动反馈提供到制程工具(例如，光刻工具、蚀刻工具、沉积工具等)。例如，可将使用本文中描述的方法确定的结构参数值传送到光刻工具以调整光刻系统以达成所要输出。前文是
技术实现思路
且因此必要地含有细节的简化、概括及省略；因此，所属领域的技术人员将了解
技术实现思路
仅是说明性的且不以任何方式加以限制。本文中描述的装置及/或制程的其它方面、专利技术特征及优点将在本文中阐述的非限制性详细描述中变得显而易见。附图说明图1A到1D描绘通常称为光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)制程的双重图案化光刻(DPL)技术的选定步骤。图2描绘使用自对准四重图案化(SAQP)制程建构的半导体结构20。图3描绘一个实施例中的混合度量系统100。图4是说明一个实施例中的示范性混合度量测量引擎150的图。图5描绘另一实施例中的混合度量测量引擎160。图6描绘另一实施例中的混合度量测量引擎170。图7描绘包含三个度量系统的混合度量系统105。图8是说明另一实施例中的示范性混合度量测量引擎180的图。图9是说明另一实施例中的示范性混合度量测量引擎190的图。图10描绘说明在无前馈的情况下SEM测量性能的标绘图200。图11描绘说明在前馈的情况下SEM测量性能的标绘图201。图12描绘说明从不同目标位置处的SEM图像估计的CD值的标绘图203。图13描绘说明针对在图12中描绘的每一对应CD值达成的测量精度的标绘图204。图14描绘与在图10及11中描绘的测量相关联的测量精度的表205。图15描绘说明基于来自SEM系统的参数前馈的各种形状参数的改进OCD测量性能的标绘图206。图16是说明测量由多重图案化制程引发的几何误差的方法300的流程图。图17说明用于根据本文中呈现的示范性方法测量样品的特性的光学度量系统103。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的背景实例及一些实施例，它们的实例在随附图式中加以说明。图1A到1D描绘通常称为光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)制程的双重图案化光刻(DPL)技术。图1A描绘硅基底层10、接口层(例如二氧化硅)、装置层12、硬掩模层13、牺牲层14及源自光刻图案化步骤的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合度量系统，其包括：第一度量系统，其经配置以产生与半导体晶片上的第一测量点相关联的第一量的测量数据，其中所述第一测量点包含通过多个几何参数特性化的图案化度量目标；第二度量系统，其不同于所述第一度量系统，其中所述第二度量系统产生与所述半导体晶片上的所述第一测量点的测量相关联的第二量的测量数据；及计算系统，其经配置以：基于所述第一量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第一几何参数的值；基于所述第二量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第二几何参数的值；基于所述第一量的测量数据及所述第二几何参数的所述值确定第一所关注参数的值；及基于所述第二量的测量数据及所述第一几何参数的所述值确定第二所关注参数的值；及将所述第一所关注参数及所述第二所关注参数的所述值存储于存储器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.20 US 62/410,3951.一种混合度量系统，其包括：第一度量系统，其经配置以产生与半导体晶片上的第一测量点相关联的第一量的测量数据，其中所述第一测量点包含通过多个几何参数特性化的图案化度量目标；第二度量系统，其不同于所述第一度量系统，其中所述第二度量系统产生与所述半导体晶片上的所述第一测量点的测量相关联的第二量的测量数据；及计算系统，其经配置以：基于所述第一量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第一几何参数的值；基于所述第二量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第二几何参数的值；基于所述第一量的测量数据及所述第二几何参数的所述值确定第一所关注参数的值；及基于所述第二量的测量数据及所述第一几何参数的所述值确定第二所关注参数的值；及将所述第一所关注参数及所述第二所关注参数的所述值存储于存储器中。2.根据权利要求1所述的混合度量系统，其中所述第二度量系统是以下任一者：扫描电子显微镜SEM系统、透射电子显微镜TEM系统、原子力显微镜AFM系统及基于x射线的度量系统。3.根据权利要求1所述的混合度量系统，其进一步包括：第三度量系统，其不同于所述第一度量系统及所述第二度量系统，其中所述第三度量系统产生与所述半导体晶片上的所述第一测量点的测量相关联的第三量的测量数据，其中所述计算系统经进一步配置以：基于所述第三量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第三几何参数的值，其中所述第一所关注参数的所述确定也是基于所述第三几何参数的所述值；基于所述第三量的测量数据及所述第一几何参数的所述值确定第三所关注参数的值；及将所述第三所关注参数的所述值存储于存储器中。4.根据权利要求1所述的混合度量系统，其中所述第二几何参数的所述值的所述确定在所述第一几何参数的所述值的所述确定之后发生且至少部分基于所述第一几何参数的所述值。5.根据权利要求1所述的混合度量系统，其中第一所关注参数的所述值的所述确定在所述第二几何参数的所述值的所述确定之后发生且至少部分基于所述第二几何参数的所述值。6.根据权利要求1所述的混合度量系统，其中所述计算系统经进一步配置以在第二所关注参数的所述值的所述确定之前使所述第一几何参数重新参数化。7.根据权利要求1所述的混合度量系统，其中所述计算系统经进一步配置以在所述第二所关注参数的所述值的所述确定之前变换所述第一几何参数的所述值。8.根据权利要求1所述的混合度量系统，其中所述第二度量系统产生与包含裸片中度量目标的所述半导体晶片上的第二测量点的测量相关联的第三量的测量数据，其中所述计算系统经进一步配置以基于所述第三量的测量数据及所述第一几何参数和所述第二几何参数的所述值确定第三所关注参数的值。9.一种混合度量系统，其包括：第一度量系统，其经配置以产生与半导体晶片上的第一测量点相关联的第一量的测量数据，其中所述第一测量点包含通过多个几何参数特性化的图案化度量目标；及第二度量系统，其不同于所述第一度量系统，其中所述第二度量系统产生与所述半导体晶片上的所述第一测量点相关联的第二量的测量数据；及非暂时性计算机可读媒体，其包括指令，当通过计算系统执行所述指令时导致所述计算系统：基于所述第一量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第一几何参数的值；基于所述第二量的测量数据确定与所述图案化度量目标相关联的第二几何参数的值；基于所述第一量的测量数据及所述第二几何参数的所述值确定第一所关注参数的值；及基于所述第二量的测量数据及所述第一几何参数的所述值确定第二所关注参数的值。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博学，A·韦尔德曼，A·库兹涅佐夫，A·舒杰葛洛夫，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US