TWI865670B

TWI865670B - 用於偏移之量測及其改善之系統及方法

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Publication number: TWI865670B
Application number: TW109142853A
Authority: TW
Inventors: 羅伊弗克維奇; 納赫雄羅斯曼; 由西西門; 安娜格羅茲凡; 維拉得摩朗維司基; 尼瑞卡珊納Ｋ雷迪; 阿農馬那森; 達里亞尼葛瑞; 尤瑞帕斯卡維爾
Original assignee: 美商科磊股份有限公司
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2024-12-11
Also published as: WO2022098354A1; TW202224045A; US20220307824A1; US12222199B2

Abstract

本發明揭示一種用於與一偏移度量衡工具(MMT)一起使用之系統，該系統包含：一資料庫，其包含複數個程序變動(PV)類別及對應複數個參數集；及一程序變動適應引擎(PVAE)，其包含：一量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA)，其可操作以至少部分基於與藉由該MMT量測之一量測位點相關之一MMT輸出將該量測位點與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；一量測位點參數集擷取器(MSPSR)，其可操作以擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)；及一量測位點參數集通信器(MSPSC)，其可操作以將該MSPS傳達至該MMT。

Description

用於偏移之量測及其改善之系統及方法

本發明大體上係關於半導體裝置之製造中之偏移之量測。

已知用於量測半導體裝置之製造中之偏移之各種方法及系統。

本發明試圖提供用於量測在半導體裝置之製造中之偏移之經改良方法及系統。

因此，根據本發明之一較佳實施例，提供一種用於與一偏移度量衡工具(MMT)一起使用之系統，該系統包含：一資料庫，其包含複數個程序變動(PV)類別及對應複數個參數集；及一程序變動適應引擎(PVAE)，其包含：一量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA)，其可操作以至少部分基於與藉由該MMT量測之一量測位點相關之一MMT輸出將該量測位點與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；一量測位點參數集擷取器(MSPSR)，其可操作以擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)；及一量測位點參數集通信器(MSPSC)，其可操作以將該MSPS傳達至該MMT。

根據本發明之一較佳實施例，該MSPS由該MMT在以下項之一者中使用：量測該量測位點，藉此產生偏移量測資料；分析藉由該MMT產生之偏移量測資料，藉此產生該量測位點之至少一個品質度量；及量測該量測位點，藉此產生偏移量測資料，且分析該偏移量測資料，藉此產生該量測位點之至少一個品質度量。

較佳地，該複數個PV類別特性化以下項之至少一者：至少一個層之一厚度；至少一個層之一介電常數；至少一個層之一折射率；至少一個層之一應力；至少一個層之一應變；及該量測位點之一表面粗糙度。

在本發明之一較佳實施例中，該系統報告以下項之至少一者之一值：至少一個層之該厚度；至少一個層之該介電常數；至少一個層之該折射率；至少一個層之該應力；至少一個層之該應變；及該量測位點之該表面粗糙度。

在本發明之一較佳實施例中，若由以下項之至少一者超過一預定公差，則該系統警告一使用者：至少一個層之該厚度；至少一個層之該介電常數；至少一個層之該折射率；至少一個層之該應力；至少一個層之該應變；及該量測位點之該表面粗糙度。

根據本發明之一較佳實施例，該MMT輸出包含該量測位點之一反射率。根據本發明之一較佳實施例，該MMT輸出包含該量測位點之一反射率之一光譜相依性。根據本發明之一較佳實施例，該MMT輸出包含該量測位點在該晶圓上之一位置。

根據本發明之一較佳實施例，該MMT包含一基於成像之MMT。較佳地，該MMT輸出包含與該量測位點相關之一林尼克(Linnik)干涉圖形狀。較佳地，該林尼克干涉圖形狀包含以下項之至少一者：一林尼克干涉圖振幅；一林尼克干涉圖質量中心；及一林尼克干涉圖近似對稱性。

在本發明之一較佳實施例中，該MMT輸出包含該量測位點之一工具引發移位(TIS)值。較佳地，該TIS值係一經估計TIS值，該經估計TIS值係基於藉由一量測位點之一單一量測及一估計模型產生之一輸出信號。

在本發明之一較佳實施例中，該MMT輸出包含該量測位點之一焦點偏移值。較佳地，該焦點偏移值係一機器學習焦點值，該機器學習焦點值係藉由一機器學習方法產生。

替代地，根據本發明之一較佳實施例，該MMT包含一基於散射量測之MMT。較佳地，該MMT輸出包含藉由該散射量測MMT產生之一輸出信號內之一弧位置。

在本發明之一較佳實施例中，該MSPS包含一或多個量測參數之適合值。較佳地，該一或多個量測參數包含以下項之至少一者：在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一線性位置；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一方位角定向；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一仰角定向；沿著其量測偏移之一軸線；該量測位點內之一所關注區域；在偏移量測中使用之光之一偏光；在偏移量測中使用之光之至少一個波長之至少一個值；在偏移量測中使用之光之波長之一頻寬；在偏移量測中使用之光之一強度；在偏移量測中使用之一焦深；在偏移量測中使用之一變跡器；在偏移量測中使用之一光學器件通道；在偏移量測中使用之一數值孔徑；在偏移量測中使用之一相機；及在偏移量測中使用之一焦點偏移值。

根據本發明之一較佳實施例，該MSPS包含分析演算法參數。較佳地，該分析演算法參數包含以下項之至少一者：加權規則；及幾何校正。

根據本發明之一較佳實施例，該PVAE在將該MMT輸出提供至該PVAE之後小於5 s內將該MSPS傳達至該MMT。

根據本發明之另一較佳實施例，亦提供一種用於量測一半導體裝置晶圓上之複數個量測位點之偏移之系統，該系統包含：一偏移度量衡工具(MMT)，其可操作以提供與藉此經量測之一量測位點相關之一MMT輸出；一資料庫，其包含複數個程序變動(PV)類別及對應複數個參數集；及一程序變動適應引擎(PVAE)，其包含：一量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA)，其可操作以至少部分基於該MMT輸出將藉由該MMT量測之該量測位點與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；一量測位點參數集擷取器(MSPSR)，其可操作以擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)；及一量測位點參數集通信器(MSPSC)，其可操作以將該MSPS傳達至該MMT。

較佳地，該MSPS由該MMT在以下項之一者中使用：量測該量測位點，藉此產生偏移量測資料；分析藉由該MMT產生之偏移量測資料，藉此產生該量測位點之至少一個品質度量；及量測該量測位點，藉此產生偏移量測資料，且分析該偏移量測資料，藉此產生該量測位點之至少一個品質度量。

根據本發明之又一較佳實施例，進一步提供一種用於量測一半導體裝置晶圓上之複數個量測位點之偏移之方法，該方法包含：提供複數個程序變動(PV)類別與對應複數個參數集；產生與藉由一偏移度量衡工具(MMT)量測之一量測位點相關之一MMT輸出；至少部分基於該MMT輸出將藉由該MMT量測之該量測位點與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)；及將該MSPS傳達至該MMT。

較佳地，該方法亦包含在該量測位點之至少一個品質度量之一產生中使用該MSPS，且該至少一個品質度量之該產生包含：量測該量測位點，藉此產生對應複數個偏移量測資料；及分析該偏移量測資料，藉此產生該至少一個品質度量；且在以下項之至少一者中使用該MSPS：該量測該量測位點；及該分析該偏移量測資料。

根據本發明之一較佳實施例，該方法亦包含在一半導體裝置晶圓之一製造程序中使用該至少一個品質度量。

相關申請案之參考

藉此參考申請者之以下專利及專利申請案，其等與本申請案之標的物相關，該等案之揭示內容藉此以引用的方式併入：標題為ANALYZING ROOT CAUSES OF PROCESS VARIATION IN SCATTEROMETRY METROLOGY之美國專利第10,203,200號； 2017年8月25日申請且標題為DIRECT FOCUSING WITH IMAGE BINNING IN METROLOGY TOOLS之美國專利申請案第15/562,556號； 2019年12月5日申請且標題為DATA-DRIVEN MISREGISTRATION PARAMETER CONFIGURATION AND MEASUREMENT SYSTEM AND METHOD之美國專利申請案第16/619,847號； 2020年2月21日申請且標題為MACHINE LEARNING FOR METROLOGY MEASUREMENTS之美國專利申請案第16/640,783號； 2020年10月1日申請且標題為SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING TARGET FEATURE FOCUS IN IMAGE-BASED OVERLAY METROLOGY之美國專利申請案第17/060,372號；及 2019年5月19日申請且標題為DYNAMIC AMELIORATION OF MISREGISTRATION MEASURMENT之PCT專利申請案第PCT/US2019/033019號。

應瞭解，下文參考圖1及圖2描述之系統及方法較佳用於量測半導體裝置之不同層之間之偏移且係半導體裝置之一製造程序之部分。藉由下文參考圖1及圖2描述之系統及方法量測之偏移較佳用於在半導體裝置之製造期間調整製造程序(諸如微影)以改善所製造之半導體裝置之各個層之間之偏移。

通常言之，在具有多個圖案化層之半導體裝置之製造中，需要以嚴格空間配準(較佳至小於10 nm之一公差內，且更較佳至小於3 nm之一公差內)維持各個層。

為了維持形成於一半導體裝置晶圓上之半導體裝置之各個層之空間配準，通常貫穿半導體裝置之一製造程序多次量測偏移。為了改良偏移量測之品質，較佳使用尤其適合於不同實體特性之參數集量測及/或分析具有該等實體特性之量測位點。應瞭解，在下文，將「不同實體特性」稱為「程序變動」，此係因為此等不同實體特性通常係程序變動之結果。

然而，判定程序變動及相關聯之適合參數集通常係影響製造處理能力，從而降低每小時可製造之半導體裝置之一數目之一耗時程序。因此，本發明試圖提供用於識別程序變動且提供尤其適合於在量測半導體裝置之不同層之間之偏移時使用之參數集之經改良之相對快速系統及方法。

現參考圖1A及圖1B，其等各係用於與一偏移度量衡工具(MMT) 102一起使用之一系統100之一較佳實施例之一簡化示意圖。應瞭解，為了易於理解，圖1A及圖1B未按比例繪製。應進一步瞭解，雖然在圖1A中繪示之實施例中，系統100與MMT 102分開，但在圖1B中繪示之實施例中，系統100包含MMT 102。

MMT 102可係任何適合MMT，諸如一基於成像之MMT或一基於散射量測之MMT。可用作MMT 102之一典型基於成像之MMT係商業上可購自美國加利福尼亞州米爾皮塔斯市(Milpitas)之KLA Corporation之一Archer™ 750。可用作MMT 102之一典型散射量測偏移度量衡工具係商業上可購自美國加利福尼亞州米爾皮塔斯市之KLA Corporation之一ATL™ 100。

MMT 102較佳可操作以量測形成於具有一頂表面112之一半導體裝置晶圓(SDW) 110上之至少兩個層之間之偏移。如尤其在放大圓圈A中所見，MMT 102較佳量測一或多個SDW 110上之複數個量測位點116。應瞭解，量測位點116可係任何適合形狀及尺寸。類似地，SDW 110可具有具備在其等上之任何適合分佈之任何適合數目個量測位點116。在本發明之一項實施例中，至少一些量測位點116旨在彼此相同或接近彼此相同。在本發明之另一實施例中，量測位點116有意地彼此不同。

應瞭解，藉由MMT 102執行之偏移量測較佳包含：量測量測位點116，藉此產生與量測位點116相關之偏移量測資料；及分析藉由MMT 102產生之偏移量測資料，藉此產生量測位點116之至少一個品質度量。在本發明之一較佳實施例中，品質度量指示在量測位點116處量測其等之間之偏移之不同層之一偏移值。

在其中量測位點116旨在彼此相同或接近彼此相同之一實施例中且亦在其中量測位點116有意地彼此不同之一實施例中，量測位點116通常展現相對於彼此之程序變動。程序變動通常存在於一單一SDW 110上之量測位點116之間且亦存在於不同SDW 110上之量測位點116之間。

程序變動可併入尤其以下項之對應者之間之一差異之至少一者：至少一個層之一厚度；至少一個層之一介電常數；至少一個層之一折射率；至少一個層之一應力；至少一個層之一應變；及量測位點116之一表面粗糙度。應瞭解，如本文中使用，應力及應變分別係指一機械應力及一機械應變。

系統100較佳包含一資料庫120，該資料庫120包含複數個程序變動(PV)類別及對應複數個參數集。各PV類別特性化以下項之至少一者：至少一個層之一厚度；至少一個層之一介電常數；至少一個層之一折射率；至少一個層之一應力；至少一個層之一應變；及一量測位點(諸如量測位點116)之一表面粗糙度。應瞭解，各PV類別包含量測位點可具有且仍被視為PV類別之部分之一值範圍。將SDW 110上之藉由在一特定PV類別之值範圍內之一值特性化之任何量測位點116被稱為該PV類別之一成員。

例如，對厚度進行分類之一PV類別可具有自10 nm至100 nm，更較佳自10 nm至50 nm，且最較佳自10 nm至30 nm之一值範圍。應瞭解，PV類別之範圍可係相同的，但不需要相同。例如，若PV類別對厚度進行分類，則一些PV類別可包含在50 nm之一範圍內之值，且其他PV類別可包含在10 nm之一範圍內之值。應進一步瞭解，PV類別之值可係連續的，但不需要連續。藉由實例，在其中PV類別對在50 nm至100 nm之一範圍中之厚度進行分類之一實施例中，資料庫120中之第一代表性PV類別、第二代表性PV類別及第三代表性PV類別可具有20.0 µm至20.1 µm、20.1 µm至20.2 µm及20.30 µm至20.35 µm之各自特性厚度值。在此一情況中，具有具備20.14 µm之一組合厚度之層之量測位點116係第二PV類別之一成員，且具有具備20.01 µm之一組合厚度之層之量測位點116係第一PV類別之一成員。

本發明之一特定特徵係各PV類別與尤其適合於由MMT 102在產生係該PV類別之一成員之量測位點116之品質度量時使用之一單一參數集相關聯。

應瞭解，各參數集包含供MMT 102在產生量測位點106之品質度量時使用之一或多個量測及/或分析參數。參數集較佳包含以下項之至少一者：一或多個量測參數及分析演算法參數之適合值。

在其中參數集包含一或多個量測參數之適合值且MMT 102係一基於成像之MMT之一實施例中，量測參數較佳包含尤其以下項之至少一者：在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一線性位置；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一方位角定向；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一仰角定向；沿著其量測偏移之一軸線；量測位點116內之一所關注區域；在偏移量測中使用之光之一偏光；在偏移量測中使用之光之至少一個波長之至少一個值；在偏移量測中使用之光之波長之一頻寬；在偏移量測中使用之光之一強度；在偏移量測中使用之一焦深；在偏移量測中使用之一焦點偏移值；在偏移量測中使用之一變跡器及在偏移量測中使用之一光學器件通道。

在其中參數集包含一或多個量測參數之適合值且MMT 102係一基於散射量測之MMT之一實施例中，量測參數較佳包含尤其以下項之至少一者：在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一線性位置；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一方位角定向；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一仰角定向；沿著其量測偏移之一軸線；量測位點116內之一所關注區域；在偏移量測中使用之光之一偏光；在偏移量測中使用之光之至少一個波長之至少一個值；在偏移量測中使用之光之波長之一頻寬；在偏移量測中使用之光之一強度；在偏移量測中使用之一焦深；在偏移量測中使用之一焦點偏移值；在偏移量測中使用之一數值孔徑及在偏移量測中使用之一相機。

在其中參數集包含分析演算法參數之一實施例中，分析演算法參數較佳包含尤其以下項之至少一者：加權規則及幾何校正。加權規則較佳判定給予使用不同量測參數產生之偏移量測資料之各自權重。例如，若使用入射輻射之多個波長產生偏移量測資料，則加權規則判定給予與入射輻射之各波長相關聯之偏移量測資料之相對權重。

幾何校正調整偏移量測資料以考量SDW中之結構傾斜之事實。幾何校正可尤其用於其中SDW 110具有一大厚度梯度(諸如大於50 nm/10 μm、大於100 nm/10 μm、大於250 nm/10 μm、大於500 nm/10 μm、大於800 nm/10 μm、大於1 μm/10 μm、大於1.5 μm/10 μm或大於2 μm/10 μm之一厚度梯度)之實施例中。具體言之，在其中厚度在SDW 110上之不同位點之間不變動之一實施例中，偏移量測資料中之典型距離表示通常平行於藉由SDW 110之頂表面112界定之平面之一平面內之距離。然而，在具有相對大厚度變動之一實施例中，偏移量測資料中之典型距離具有通常平行於藉由SDW 110之頂表面112界定之平面之平面內及沿著通常垂直於藉由SDW 110之頂表面112界定之平面之一方向兩者之分量。因此，幾何校正提供將偏移量測資料中之距離適合地分解成在通常平行於藉由SDW 110之頂表面112界定之平面之平面內之一分量及沿著通常垂直於藉由SDW 110之頂表面112界定之平面之一方向之一分量之分析演算法參數。

資料庫120可使用任何適合方法填入。在本發明之一項實施例中，MMT 102在一專屬訓練程序期間量測SDW 110，在該專屬訓練程序期間，識別PV類別及因此其適合參數集，且藉此填入資料庫120。可尤其在美國專利申請案第16/619,847號及PCT專利申請案第PCT/US2019/033019號中找到此等適合方法之實例。

系統100較佳進一步包含一程序變動適應引擎(PVAE) 130。PVAE 130較佳包含較佳將量測位點116與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯之一量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA) 132，該MSPVC係資料庫120中之PV類別之一者。較佳地，MSPVCA 132至少部分基於與量測位點116相關之一MMT輸出將量測位點與MSPVC相關聯。在本發明之一較佳實施例中，MMT輸出係藉由MMT 102產生。在本發明之另一實施例中，MMT輸出係藉由除MMT 102之外之一工具產生。

本發明之一特定特徵係MSPVCA 132在運行時間期間將量測位點116與MSPVC相關聯，亦即，MSPVCA 132實質上在接收MMT輸出之後立即且實質上在MMT 102量測量測位點116之偏移之前立即將量測位點116與MSPVC相關聯。

在其中MMT 102係一基於成像之MMT之一實施例中，MMT輸出較佳係以下項之至少一者：量測位點116之一反射率；量測位點116之一反射率之一光譜相依性；量測位點116在SDW 110上之一位置；與量測位點116相關之一林尼克干涉圖形狀；量測位點116之一工具引發移位(TIS)值；及量測位點116之一焦點偏移值。

若SDW 110展現PV類別與位置之間之一已知或容易外推相關性，則量測位點116在SDW 110上之位置在判定量測位點116之PV類別時可尤其有用。例如，一些製造程序(諸如旋塗)通常形成具有在SDW 110之邊緣附近更大且在SDW 110之中心區域附近更小之厚度之層。

林尼克干涉圖形狀較佳包含以下項之至少一者：一林尼克干涉圖振幅，振幅較佳係一最大林尼克干涉圖振幅或林尼克干涉圖振幅之一比率；一林尼克干涉圖質量中心；及一林尼克干涉圖近似對稱性，諸如最大振幅或質量中心之一位置。

在本發明之一項實施例中，量測位點116之TIS值係藉由針對其選擇MSPVC之量測位點116之至少一個量測產生。在本發明之另一實施例中，量測位點116之TIS值係藉由旨在與量測位點116類似或相同之至少一個量測位點之至少一個量測產生。在本發明之一項實施例中，藉由比較來自一單一量測位點之多個(較佳兩個)量測之輸出而產生量測位點116之TIS值，如在Sullivan、Neal及Shin、Jennifer之「Overlay metrology: the systematic, the random and the ugly」，AIP會議論文集(Conference Proceedings) 449, 502 (1998年)中描述。在本發明之另一實施例中，量測位點116之TIS值係一經估計TIS值，其係基於藉由一量測位點之一單一量測及一估計模型產生之一輸出信號，如在美國專利申請案第16/640,783號中描述。

應瞭解，一焦點偏移值量化一干涉焦點位置(其實質上最大化由MMT 102使用之入射輻射之一相長干涉)與一對比度焦點位置(其實質上最大化藉由MMT 102產生之一輸出信號之一影像對比度)之間之一差異。由於程序變動不同地影響干涉焦點位置及對比度焦點位置，故焦點偏移值含有關於程序變動之資訊，且因此，一特定焦點偏移值可與一特定PV類別相關聯。

在本發明之一項實施例中，量測位點116之焦點偏移值係藉由針對其選擇MSPVC之量測位點116之至少一個量測產生。在本發明之另一實施例中，量測位點116之焦點偏移值係藉由旨在與量測位點116類似或相同之至少一個量測位點之至少一個量測產生。

在本發明之一項實施例中，使用類似於在美國專利申請案第15/562,556號中描述之一方法之一方法產生量測位點116之焦點偏移值。在本發明之另一實施例中，量測位點116之焦點偏移值係使用一機器學習方法(諸如在美國專利申請案第17/060,372號中描述之一方法)產生之一機器學習焦點值。

在其中MMT 102係一基於散射量測之MMT之一實施例中，MMT輸出較佳係以下項之至少一者：量測位點116之一反射率；量測位點116之一反射率之一光譜相依性；量測位點116在SDW 110上之一位置；及藉由MMT 102產生之一輸出信號內之一弧位置。

如在美國專利第10,203,200號中描述，藉由MMT 102產生之輸出信號可含有一弧，該弧在輸出信號內之位置可與一特定程序變動相關。因此，在本發明之一項實施例中，藉由MMT 102產生之輸出信號內之弧位置用於將量測位點116與MSPVC相關聯。

在本發明之一項實施例中，系統100報告量測位點116之MSPVC之至少一個值，且若由量測位點116之MSPVC之至少一個值超過一預定公差，則系統100警告一使用者。較佳地，MSPVC之至少一個值包含以下項之至少一者：至少一個層之厚度；至少一個層之介電常數；至少一個層之折射率；至少一個層之應力；至少一個層之應變；及量測位點116之表面粗糙度。

系統100較佳進一步包含擷取對應於MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)之一量測位點參數集擷取器(MSPSR) 134。較佳地，在判定資料庫120之哪一PV類別適合用作MSPVC之後，MSPSR 134自資料庫120擷取MSPS，MSPS係資料庫120中對應於MSPVC之參數集。

另外，系統100較佳包含將MSPS傳達至MMT 102之一量測位點參數集通信器(MSPSC) 136。在本發明之一項實施例中，MSPSC 136將MSPS直接傳達至MMT 102。在本發明之另一實施例中，MSPSC 136將MSPS傳達至一額外組件，且該額外組件將MSPS傳達至MMT 102。

較佳地，在由MMT 102對SDW 110進行偏移量測期間使用系統100。因此，系統100試圖最小化選擇適當參數集之處理能力影響。較佳地，MMT輸出至PVAE 130之提供與MSPS至MMT 102之傳達之間之一延遲小於5 s，更較佳小於4 s，甚至更較佳小於2 s，且最較佳小於1 s。

現參考圖2，其係繪示用於與系統100一起使用之一方法200之一簡化流程圖。如上文描述，方法200較佳係半導體裝置之一製造程序之部分。應瞭解，方法200之經繪示部分通常在於SDW 110上形成至少兩個層之後開始。

較佳地，在方法200之一開始之前，使用複數個PV類別及對應複數個參數集填入資料庫120，如上文參考圖1A及圖1B描述。應瞭解，複數個PV類別及對應複數個參數集可係如上文參考圖1A及圖1B描述之任何適合PV類別及參數集。如圖2中所見，在一第一步驟202，提供複數個PV類別與對應複數個參數集。較佳地，藉由使資料庫120可由PVAE 130存取而提供複數個PV類別與對應複數個參數集。

在一下一步驟204，較佳藉由MMT 102產生與藉由MMT 102量測之量測位點116相關之MMT輸出且將該MMT輸出傳達至MSPVCA 132。在本發明之另一實施例中，藉由除MMT 102之外之一工具產生與藉由MMT 102量測之量測位點116相關之MMT輸出且將該MMT輸出傳達至MSPVCA 132。MMT輸出可係任何適合MMT輸出，如上文參考圖1A及圖1B描述。此後，在一下一步驟206，MSPVCA 132較佳至少部分基於來自步驟204之MMT輸出將來自步驟204之量測位點116與一MSPVC (其係在步驟202提供之複數個PV類別之一者)相關聯。應瞭解，MSPVC可係任何適合MSPVC，且MSPVCA 132可使用任何適合資料以將量測位點116與MSPVC相關聯，如上文參考圖1A及圖1B描述。

在一下一步驟208，如上文參考圖1A及圖1B描述，較佳藉由MSPSR 134通常自一資料庫(諸如一資料庫120)擷取一MSPS，MSPS係對應於MSPVC之參數集。

在一下一步驟210，如上文參考圖1A及圖1B描述，較佳藉由MSPSC 136較佳將在步驟208擷取之MSPS直接或間接地傳達至MMT 102。

在一下一步驟212，MMT 102較佳使用步驟210之MSPS以產生量測位點116之至少一個品質度量。如上文描述，在本發明之一較佳實施例中，至少一個品質度量指示在量測位點116處量測其等之間之偏移之不同層之至少一個偏移值。

較佳作為步驟212之部分，MMT 102量測量測位點116，藉此產生對應複數個偏移量測資料，且分析偏移量測資料，藉此產生至少一個度量品質。此外，作為步驟212之部分，較佳在量測量測位點116及分析偏移量測資料(其兩者較佳在步驟212執行)之至少一者中使用MSPS。

在一選用下一步驟214，較佳在一半導體裝置晶圓之一製造程序中使用在步驟212產生之至少一個品質度量之至少一者。在本發明之一項實施例中，作為步驟214之部分，使用在步驟212產生之品質度量以產生一組經調整製造參數，且使用該組經調整製造參數以製造一半導體裝置晶圓之至少一個層，藉此改善半導體裝置晶圓之層之間之一偏移。在本發明之另一實施例中，作為步驟214之部分，使用在步驟212產生之品質度量以判定半導體裝置晶圓110之不同層之間之偏移在一預定公差內，且其製造繼續而不需要歸因於方法200之調整。

在方法200之一個實例中，使用在PCT申請案第PCT/US2019/033019號中描述之方法填入資料庫120，且在步驟202，使資料庫120可由PVAE 130存取。接著，在步驟204，針對量測位點116產生一光譜反射率曲線。應瞭解，一「光譜反射率曲線」中含有之資料係一反射率之一光譜相依性。在步驟206，MSPVCA 132至少部分基於在步驟204產生之光譜反射率曲線將量測位點116與一MSPVC相關聯，MSPVC係步驟202之針對具有20.30 µm至20.35 µm之厚度值之量測位點之PV類別。在步驟208，MSPSR 134較佳自資料庫120擷取一MSPS，該MSPS對應於針對具有20.30 µm至20.35 µm之厚度值之量測位點之PV類別。

此外，在步驟210，MSPSC 136將MSPS傳達至MMT 102，且在步驟212，MMT 102使用MSPS之量測參數量測量測位點，藉此產生用於量測位點116之複數個偏移量測資料，且使用MSPS之分析參數分析偏移量測資料，藉此產生量測位點116之一偏移值。

此外，在步驟214，若發現在步驟212產生之偏移值在預定公差之外，則產生一組經調整製造參數，自SDW 110移除一頂層且使用在步驟214產生之該組經調整製造參數在SDW 110上形成一層。

熟習此項技術者將瞭解，本發明不限於上文已特定展示且描述之內容。本發明之範疇包含上文描述之各種特徵之組合及子組合兩者以及其等之修改，其等全部不在先前技術中。

100:系統 102:偏移度量衡工具(MMT) 110:半導體裝置晶圓(SDW) 112:頂表面 116:量測位點 120:資料庫 130:程序變動適應引擎(PVAE) 132:量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA) 134:量測位點參數集擷取器(MSPSR) 136:量測位點參數集通信器(MSPSC) 200:方法 202:步驟 204:步驟 206:步驟 208:步驟 210:步驟 212:步驟 214:步驟 A:放大圓圈

自結合圖式進行之以下詳細描述將更完全理解及瞭解本發明，其中：圖1A係本發明之一系統之一較佳實施例之一簡化示意性圖解；圖1B係本發明之一系統之另一較佳實施例之一簡化示意性圖解；及圖2係繪示用於與圖1A及圖1B之系統一起使用之一方法之一簡化流程圖。

100:系統

102:偏移度量衡工具(MMT)

110:半導體裝置晶圓(SDW)

112:頂表面

116:量測位點

120:資料庫

130:程序變動適應引擎(PVAE)

132:量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA)

134:量測位點參數集擷取器(MSPSR)

136:量測位點參數集通信器(MSPSC)

A:放大圓圈

Claims

一種用於量測一半導體裝置晶圓上之複數個量測位點之偏移之系統，該系統包括：一偏移度量衡工具(misregistration metrology tool；MMT)；及一資料庫，其包含複數個程序變動(process variation；PV)類別及對應複數個參數集；及一程序變動適應引擎(process variation accommodation engine；PVAE)，其包括：一量測位點程序變動類別關聯器(measurement site process variation category associator；MSPVCA)，其可操作以至少部分基於與藉由該MMT量測之一量測位點相關之一MMT輸出在運行時間期間將該量測位點與一量測位點程序變動類別(measurement site process variation category；MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；一量測位點參數集擷取器(measurement site parameter set retriever；MSPSR)，其可操作以擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(measurement site parameter set；MSPS)；及一量測位點參數集通信器(measurement site parameter set communicator；MSPSC)，其可操作以將該MSPS傳達至該MMT；及其中該MMT經組態以：基於該MSPS量測在一晶圓上之該量測位點，藉此產生偏移量測資料；及分析該偏移量測資料，藉此產生該量測位點之至少一個品質度量，其中該品質度量指示不同層之至少一偏移值，在該量測位點處量測該等不同層之間之偏移。
如請求項1之系統，其中該複數個PV類別特性化以下項之至少一者：至少一個層之一厚度；至少一個層之一介電常數；至少一個層之一折射率；至少一個層之一應力；至少一個層之一應變；或該量測位點之一表面粗糙度。
如請求項2之系統，其中該系統報告以下項之至少一者之一值及/或若由以下項之至少一者超過一預定公差，則該系統警告一使用者：至少一個層之該厚度；至少一個層之該介電常數；至少一個層之該折射率；至少一個層之該應力；至少一個層之該應變；或該量測位點之該表面粗糙度。
如請求項1之系統，其中該MMT輸出包括該量測位點之一反射率、該量測位點之一反射率之一光譜相依性、或該量測位點在該晶圓上之一位置。
如請求項1之系統，且其中該MMT包括一基於成像之MMT。
如請求項5之系統，其中該MMT輸出包括與該量測位點相關之一林尼克干涉圖形狀(Linnik interferogram shape)。
如請求項6之系統，其中該林尼克干涉圖形狀包括以下項之至少一者：一林尼克干涉圖振幅；一林尼克干涉圖質量中心；或一林尼克干涉圖近似對稱性。
如請求項5之系統，其中該MMT輸出包括該量測位點之一工具引發移位(tool-induced-shift；TIS)值。
如請求項8之系統，其中該TIS值係一經估計TIS值，該經估計TIS值係基於藉由該量測位點之一單一量測及一估計模型產生之一輸出信號。
如請求項5之系統，其中該MMT輸出包括該量測位點之一焦點偏移值。
如請求項10之系統，其中該焦點偏移值係一機器學習焦點值，該機器學習焦點值係藉由一機器學習方法產生。
如請求項1之系統，其中該MMT包括一基於散射量測之MMT。
如請求項12之系統，其中該MMT輸出包括藉由該基於散射量測之MMT產生之一輸出信號內之一弧位置(arc position)。
如請求項1之系統，其中該MSPS包括一或多個量測參數之適合值，且其中該一或多個量測參數包括以下項之至少一者：在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一線性位置；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一方位角定向；在偏移量測中使用之一晶圓載物台之一仰角定向；沿著其量測偏移之一軸線；該量測位點內之一所關注區域；在偏移量測中使用之光之一偏光；在偏移量測中使用之光之至少一個波長之至少一個值；在偏移量測中使用之光之波長之一頻寬；在偏移量測中使用之光之一強度；在偏移量測中使用之一焦深；在偏移量測中使用之一變跡器(apodizer)；在偏移量測中使用之一光學器件通道；在偏移量測中使用之一數值孔徑；在偏移量測中使用之一相機；或在偏移量測中使用之一焦點偏移值。
如請求項1之系統，其中該MSPS包括分析演算法參數，且其中該分析演算法參數包括加權規則或幾何校正之至少一者。
如請求項1之系統，其中該PVAE在將該MMT輸出提供至該PVAE之後小於5s內將該MSPS傳達至該MMT。
一種用於量測一半導體裝置晶圓上之複數個量測位點之偏移之系統，該系統包括：一偏移度量衡工具(MMT)，其可操作以提供與藉此經量測之一量測位點相關之一MMT輸出；一資料庫，其包含複數個程序變動(PV)類別及對應複數個參數集；及一程序變動適應引擎(PVAE)，其包括：一量測位點程序變動類別關聯器(MSPVCA)，其可操作以至少部分基於該MMT輸出在運行時間期間將藉由該MMT量測之該量測位點與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；一量測位點參數集擷取器(MSPSR)，其可操作以擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)；及一量測位點參數集通信器(MSPSC)，其可操作以將該MSPS傳達至該MMT；其中該MMT經組態以：基於該MSPS量測在一晶圓上之該量測位點，藉此以偏移量測資料之形式產生該MMT輸出；及分析該偏移量測資料，藉此產生該量測位點之至少一個品質度量，其中該品質度量指示不同層之至少一偏移值，在該量測位點處量測該等不同層之間之偏移。
如請求項17之系統，其中該PVAE在將該MMT輸出提供至該PVAE之後小於5s內將該MSPS傳達至該MMT。
一種用於量測一半導體裝置晶圓上之複數個量測位點之偏移之方法，該方法包括：提供複數個程序變動(PV)類別與對應複數個參數集；產生與藉由一偏移度量衡工具(MMT)量測之一量測位點相關之一MMT輸出；至少部分基於該MMT輸出在運行時間期間將藉由該MMT量測之該量測位點與一量測位點程序變動類別(MSPVC)相關聯，該MSPVC係該複數個PV類別之一者；擷取對應於該MSPVC之一量測位點參數集(MSPS)；將該MSPS傳達至該MMT；及基於該MSPS量測具有該MMT之該量測位點，藉此產生對應複數個偏移量測資料。
如請求項19之方法，其進一步包括在該量測位點之至少一個品質度量之一產生中使用該MSPS，且其中該至少一個品質度量之該產生包括：分析該偏移量測資料，藉此產生該至少一個品質度量；且其中：在以下項之至少一者中使用該MSPS：該量測該量測位點；或該分析該偏移量測資料。
如請求項19之方法，其進一步包括在一半導體裝置晶圓之一製造程序中使用該至少一個品質度量。
如請求項19之方法，其中該將該MSPS傳達至該MMT包括在該MMT輸出至該PVAE之一提供之後小於5s內將該MSPS傳達至該MMT。