基于模型的對齊及臨界尺寸計(jì)量的制作方法
【專利說明】基于模型的對齊及臨界尺寸計(jì)量
[0001]相關(guān)申請案交叉參考
[0002]本申請案依據(jù)35 U.S.C.§ 119(e)主張?jiān)?012年9月24日提出申請的序列號為61/705，028的美國臨時(shí)申請案的權(quán)益。所述序列號為61/705，028的美國臨時(shí)申請案特此以全文引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一股來說涉及計(jì)量領(lǐng)域，特定來說涉及對齊及臨界尺寸計(jì)量。
【背景技術(shù)】
[0004]掩模(也可稱作光掩?；蚬庹?是一種物理上存儲圖案的裝置。所述圖案通過光刻而轉(zhuǎn)印到晶片。晶片包含半導(dǎo)體晶片、LCD或OLED顯示器或磁性存儲媒體。光刻包含紫外線(UV)光刻、深紫外線(DUV)光刻、極紫外線(EUV)光刻、電子或X射線投影光刻及納米壓印光刻(NIL)。在UV及DUV光刻中，掩模是借助光學(xué)光刻投影儀透射地成像到晶片上的玻璃板。在DUV中，掩?？蔀槎谀?蝕刻于玻璃板上的鉻膜中的圖案)、衰減型相移掩模(蝕刻于玻璃板上的硅化鉬膜中的圖案)、交替型相移掩模(蝕刻到玻璃板上的鉻膜中的第一圖案及蝕刻到玻璃襯底中的第二圖案)或無鉻相移掩模(蝕刻到不具有不透明材料的玻璃板中的圖案)。在EUV光刻中，掩模反射地成像到晶片上。玻璃板或由其它低熱膨脹系數(shù)材料制成的板涂覆有鉬及硅的多個(gè)層以實(shí)現(xiàn)高反射率。將例如氮化鉭硼的吸收膜涂覆于所述多層上方，且將圖案蝕刻到吸收膜中。在NIL中，在特定步進(jìn)快閃式壓印光刻(SFIL)中，將圖案蝕刻到也稱作“模板”的玻璃板中。在電子及X射線投影光刻中，掩模包括不透明型板，所述不透明型板是例如鎳的薄膜，具有蝕刻穿過所述膜的圖案。
[0005]上文所描述的圖案化及掩模技術(shù)是作為背景實(shí)例給出的。不應(yīng)將其視為將本發(fā)明限制于特定圖案化技術(shù)。每一晶片通常具有許多經(jīng)圖案化層，且使用單獨(dú)掩模來圖案化每一層。使用針對所有層設(shè)定的掩模來制造許多晶片。先進(jìn)半導(dǎo)體裝置的層需要以約為幾納米(nm)的極緊密公差疊對。晶片疊對的促成因素之一是掩模對齊。在制作期間，界定于掩模上的特征可能從其理想位置稍微位移。此類位移稱為對齊誤差或簡稱對齊。所制造的每一掩模的對齊通過掩模對齊計(jì)量系統(tǒng)來測量。如果對齊不滿足規(guī)格，那么摒棄所述掩模，且可調(diào)整掩模寫入設(shè)備及過程以確保圖案放置是精確及可重復(fù)的。傳統(tǒng)上，使用計(jì)量目標(biāo)來測量對齊。計(jì)量目標(biāo)是計(jì)量特有的圖案，且其并非形成于半導(dǎo)體晶片上的電路的部分。計(jì)量目標(biāo)被插入于掩模布局中，其中每一目標(biāo)周圍具有空白區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行基于模型的測量的方法。所述方法包含:利用成像裝置來獲得針對光掩模指定的測量部位的至少一個(gè)光學(xué)圖像；從掩模設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫檢索光掩模的設(shè)計(jì)；選擇所述設(shè)計(jì)的對應(yīng)于所述所指定測量部位的一部分；利用所述成像裝置的計(jì)算裝置實(shí)施模型來產(chǎn)生所述設(shè)計(jì)的所述選定部分的至少一個(gè)所模擬圖像；調(diào)整所述計(jì)算裝置實(shí)施模型的至少一個(gè)參數(shù)以使所述至少一個(gè)所模擬圖像與所述至少一個(gè)光學(xué)圖像之間的相異性最小化，其中所述至少一個(gè)參數(shù)包含以下各項(xiàng)中的至少一者:圖案對齊參數(shù)或臨界尺寸參數(shù)；及在所述至少一個(gè)所模擬圖像與所述至少一個(gè)光學(xué)圖像之間的所述相異性被最小化時(shí)，報(bào)告所述計(jì)算裝置實(shí)施模型的所述圖案對齊參數(shù)或所述臨界尺寸參數(shù)中的所述至少一者O
[0007]本發(fā)明的另一實(shí)施例也針對于一種用于執(zhí)行基于模型的測量的方法。所述方法包含:利用成像裝置來獲得針對光掩模指定的測量部位的離焦圖像堆疊，所述離焦圖像堆疊包含以不同焦點(diǎn)設(shè)定獲得的針對所述測量部位的多個(gè)光學(xué)圖像；從掩模設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫檢索光掩模的設(shè)計(jì)；選擇所述設(shè)計(jì)的對應(yīng)于所述所指定測量部位的一部分；利用所述成像裝置的計(jì)算裝置實(shí)施模型來產(chǎn)生所述設(shè)計(jì)的所述選定部分的多個(gè)所模擬圖像，所述多個(gè)所模擬圖像是針對不同焦點(diǎn)設(shè)定而產(chǎn)生的，且所述多個(gè)所模擬圖像中的每一者對應(yīng)于所述多個(gè)光學(xué)圖像中的一者；調(diào)整所述計(jì)算裝置實(shí)施模型的至少一個(gè)參數(shù)以使所述多個(gè)所模擬圖像與所述多個(gè)光學(xué)圖像之間的相異性最小化，其中所述至少一個(gè)參數(shù)包含以下各項(xiàng)中的至少一者:圖案對齊參數(shù)或臨界尺寸參數(shù)；及在所述多個(gè)所模擬圖像與所述多個(gè)光學(xué)圖像之間的所述相異性被最小化時(shí)，報(bào)告所述計(jì)算裝置實(shí)施模型的所述圖案對齊參數(shù)或所述臨界尺寸參數(shù)中的所述至少一者。
[0008]此外，本發(fā)明針對于一種計(jì)量系統(tǒng)。所述計(jì)量系統(tǒng)包含:成像裝置，其經(jīng)配置用于獲得針對光掩模指定的測量部位的離焦圖像堆疊，其中所述離焦圖像堆疊可包含以不同焦點(diǎn)設(shè)定獲得的針對所述測量部位的多個(gè)光學(xué)圖像。所述計(jì)量系統(tǒng)還包含處理器。所述處理器經(jīng)配置用于:從掩模設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫檢索光掩模的設(shè)計(jì)；選擇所述設(shè)計(jì)的對應(yīng)于所述所指定測量部位的一部分；利用所述成像裝置的計(jì)算裝置實(shí)施模型來產(chǎn)生所述設(shè)計(jì)的所述選定部分的多個(gè)所模擬圖像，所述多個(gè)所模擬圖像是針對不同焦點(diǎn)設(shè)定而產(chǎn)生的，且所述多個(gè)所模擬圖像中的每一者對應(yīng)于所述多個(gè)光學(xué)圖像中的一者；調(diào)整所述計(jì)算裝置實(shí)施模型的至少一個(gè)參數(shù)以使所述多個(gè)所模擬圖像與所述多個(gè)光學(xué)圖像之間的相異性最小化，其中所述至少一個(gè)參數(shù)包含以下各項(xiàng)中的至少一者:圖案對齊參數(shù)或臨界尺寸參數(shù)；及在所述多個(gè)所模擬圖像與所述多個(gè)光學(xué)圖像之間的所述相異性被最小化時(shí)，報(bào)告所述計(jì)算裝置實(shí)施模型的所述圖案對齊參數(shù)或所述臨界尺寸參數(shù)中的所述至少一者。
[0009]將理解，上述一股說明及以下詳細(xì)說明兩者均僅為示范性及解釋性的，且未必限制本發(fā)明。并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖解說明本發(fā)明的標(biāo)的物。說明連同圖式一起用來闡釋本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0010]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過參考附圖來更好地理解本發(fā)明的眾多優(yōu)點(diǎn)，在所述附圖中:
[0011]圖1是圖解說明基于模型的對齊方法的流程圖；
[0012]圖2是圖解說明圖1中所描繪的基于模型的對齊的框圖；
[0013]圖3是描繪所模擬圖像的產(chǎn)生的圖解；且
[0014]圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的用于執(zhí)行基于模型的對齊的計(jì)量系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖中所圖解說明的所揭示標(biāo)的物。
[0016]存在與傳統(tǒng)的基于目標(biāo)的對齊相關(guān)聯(lián)的數(shù)個(gè)局限性。舉例來說，在功能性裝置圖案與對齊目標(biāo)之間可存在對齊差異，從而使測量結(jié)果變得不準(zhǔn)確。另外，任何掩模上均可包含僅有限數(shù)目個(gè)目標(biāo)，因此限制掩模覆蓋范圍。此外，基于目標(biāo)的對齊由于所需要的密集目標(biāo)(這消耗作用區(qū)之內(nèi)的光罩空間且潛在地妨礙裝置功能)而不能有效地測量對齊圖的高空間頻率分量。此外，由于需要在掩模制造之前將目標(biāo)放置于設(shè)計(jì)中，因此不能恰當(dāng)?shù)乇O(jiān)視由疊對工具識別的熱點(diǎn)，且并非所有掩模類型及圖案大小均可借助當(dāng)前技術(shù)測量。
[0017]本發(fā)明針對于基于功能性裝置圖案而非預(yù)定義計(jì)量目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)基于模型的對齊及臨界尺寸(CD)計(jì)量的方法及系統(tǒng)。出于說明性目的，詳細(xì)地描述一種經(jīng)配置用于實(shí)施基于模型的對齊過程的方法及系統(tǒng)。預(yù)期類似方法適用于對齊測量及CD測量兩者。
[0018]大體參考圖1及2。圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于實(shí)施基于模型的對齊過程的方法100的流程圖，且圖2是圖解說明所述基于模型的對齊過程的框圖。
[0019]如在各圖中所圖解說明，步驟102可首先獲取光掩模202上的功能性圖案的光學(xué)圖像。舉例來說，一或多個(gè)用戶選擇的測量部位可指定需要獲得掩模202的哪一(些)部分的光學(xué)圖像。另外及/或替代地，部位選擇算法可搜索數(shù)據(jù)庫以找出測量不確定性較小的適合圖案且為用戶分類/建議/選擇一或多個(gè)測量部位。預(yù)期雖然上文所使用的術(shù)語“測量部位”可指代掩模202的一部分，但步驟102可經(jīng)配置以獲取整個(gè)掩模202的光學(xué)圖像，此并不背離本發(fā)明的精神及范圍。
[0020]步驟102中針對特定測量部位獲得的光學(xué)圖像在圖2中展示為元件204。注意，元件204指示可獲得針對同一測量部位的多個(gè)光學(xué)圖像(以不同焦點(diǎn)設(shè)定)，且這些光學(xué)圖像可共同地稱為光學(xué)圖像堆疊。稍后將在本發(fā)明中描述其中獲得多個(gè)光學(xué)圖像的各種實(shí)施例?，F(xiàn)在出于說明性的目的，首先描述獲得一個(gè)測量部位的一個(gè)光學(xué)圖像的實(shí)施例。
[0021]—旦獲得所述測量部位的光學(xué)圖像，步驟104便可應(yīng)用圖像校正來校正圖像傳感器(例如，電荷耦合裝置或CCD)非線性響應(yīng)以及場失真等等。所得光學(xué)圖像(在應(yīng)用圖像校正之后)將用作基于測量的光學(xué)圖像，其將與用于對齊測量的參考圖像進(jìn)行比較。更具體來說，參考圖像是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的模擬圖像，其表示測量部位中的功能性圖案預(yù)期看上去的樣子。利用各種參數(shù)(包含圖案對齊)來產(chǎn)生所模擬圖像，且調(diào)整此類參數(shù)(包含圖案對齊)以使得所述所模擬圖像與所測量光學(xué)圖像之間的相異性最小化。預(yù)期可在必要時(shí)重復(fù)地及/或反復(fù)地調(diào)整各種參數(shù)