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TWI869609B - 用於判定半導體晶圓計量中量測位置之系統及方法 - Google Patents

用於判定半導體晶圓計量中量測位置之系統及方法 Download PDF

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TWI869609B
TWI869609B TW110124290A TW110124290A TWI869609B TW I869609 B TWI869609 B TW I869609B TW 110124290 A TW110124290 A TW 110124290A TW 110124290 A TW110124290 A TW 110124290A TW I869609 B TWI869609 B TW I869609B
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阿薩夫 格萊諾特
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美商科磊股份有限公司
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Abstract

本發明揭示一種用於產生與一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)相關之一品質度量之系統及方法，該方法包含：提供使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖；進行形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一量測，藉此產生該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一量測場影像(MFI)及該至少一個FPFSDW結構之該至少一部分之一光瞳影像；針對該量測使用該MFI及該光點圖識別該至少一個FPFSDW結構上之一量測光點位置(MSL)；及使用該光瞳影像及該MSL產生該FPFSDW之一品質度量。

Description

用於判定半導體晶圓計量中量測位置之系統及方法
本發明大體上係關於半導體裝置之製造中之品質度量之量測。
已知用於半導體裝置之製造中之品質度量之量測之各種方法及系統。
本發明試圖提供用於半導體裝置之製造中之品質度量之量測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產生與一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)相關之品質度量之方法，該方法包括：提供使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖；進行形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一量測，藉此產生該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一量測場影像(MFI)及該至少一個FPFSDW結構之該至少一部分之一光瞳影像； 針對該量測使用該MFI及該光點圖識別該至少一個FPFSDW結構上之一量測光點位置(MSL)；及使用該光瞳影像及該MSL產生該FPFSDW之一品質度量。
根據本發明之一較佳實施例，該品質度量包含形成於該FPFSDW上之至少兩個層之間之偏移之一指示。
較佳地，該提供該光點圖包含：針對該至少一個參考結構上之複數個位置之各者：自使用一第一輻射源之該至少一個參考結構之一第一量測產生一RFI，該RFI係該複數個RFI之一者；自使用一第二輻射源之該至少一個參考結構之一第二量測產生一訓練場影像(TFI)；及基於該TFI識別該至少一個參考結構上之一對應RSL，該對應RSL係該複數個RSL之一者；及藉由使該對應RSL與該RFI相關聯而填入該光點圖。
根據本發明之一較佳實施例，該第一輻射源提供大致相干輻射，且該第二輻射源提供大致不相干輻射。
較佳地，該產生該MFI包含使用一專用目標獲取接受器。
在本發明之一較佳實施例中，該產生該MFI包含使用一光瞳接受器及至少一個光瞳影像至場影像光學組件。
較佳地，若該MSL不包含一適合光點位置，則該方法亦包含在該產生該品質度量之前：進行該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一額外量測，藉此產生該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一額外MFI及該至少一個FPFSDW結構之該至少一部分之一額外光瞳影像；及針對該額外量測使用該額外MFI及該光點圖識別該至少一個FPFSDW結構上之一額外MSL。
在本發明之一較佳實施例中，該至少一個FPFSDW結構包 含沿著一週期性軸為週期性之複數個週期性結構，且該等RSL及該MSL之各者指示在大致平行於該週期性軸之一方向上之一距離。
根據本發明之一較佳實施例，該方法亦包含在至少一個半導體裝置晶圓之一製造程序中使用該品質度量。
根據本發明之另一較佳實施例，亦提供一種用於與可操作以量測一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)之一計量工具一起使用之系統，該系統包含：一光點圖產生器，其可操作以產生使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖；及一場影像位置映射引擎(FILME)，其可操作以使用該光點圖使複數個量測場影像(MFI)之各者與形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構上之一對應量測光點位置(MSL)相互關聯。
在本發明之一較佳實施例中，該複數個MFI之各者係使用一大致相干輻射源產生。
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經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)之系統，該系統包含：一計量工具，其包含一第一輻射源及一第二輻射源；一光點圖產生器，其可操作以填入使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖；及一場影像位置映射引擎(FILME)，其可操作以使用該光點圖使複數個量測場影像(MFI)之各者與形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構上之一對應量測光點位置(MSL)相互關聯。
較佳地，該計量工具進一步包含可操作以捕獲一光瞳影像 之一第一輻射接受器及可操作以捕獲一場影像之一第二輻射接受器。
根據本發明之一較佳實施例，該第二輻射接受器包含一專用目標獲取接受器。
替代地，根據本發明之一較佳實施例，該第二輻射接受器包含一光瞳接受器。較佳地，該計量工具進一步包含至少一個光瞳影像至場影像光學組件。
100:系統
110:系統
120:計量工具
122:半導體裝置晶圓(SDW)
126:量測位點
130:光點圖產生器(SMG)
132:參考場影像(RFI)
134:參考光點位置(RSL)
136:參考結構
140:入射輻射/相干入射輻射
142:第一輻射源
144:經反射輻射
146:專用目標獲取(TA)接受器
148:S光瞳接受器
150:P光瞳接受器
152:光瞳影像至場影像(PIFI)光學組件
154:光瞳影像至場影像(PIFI)光學組件
156:額外光學組件
158:特性特徵
162:參考光點位置(RSL)
164:參考場影像(RFI)
166:特性特徵
168:位置
172:特性特徵
174:位置
182:參考光點位置(RSL)
184:參考場影像(RFI)
186:特性特徵
188:位置
192:特性特徵
194:位置
212:參考光點位置(RSL)
214:參考場影像(RFI)
216:特性特徵
218:位置
222:特性特徵
224:位置
230:週期性軸
240:場影像位置映射引擎(FILME)
242:第二輻射源
246:不相干入射輻射/入射輻射
248:經反射輻射
432:量測場影像(MFI)
434:量測光點位置(MSL)
436:經完全或部分製造半導體裝置晶圓(FPFSDW)結構
462:量測場影像(MFI)
464:量測光點位置(MSL)
472:量測場影像(MFI)
474:量測光點位置(MSL)
482:量測場影像(MFI)
484:量測光點位置(MSL)
490:週期性軸
500:方法
502:步驟
504:步驟
506:步驟
508:步驟
510:步驟
512:步驟
514:步驟
602:步驟
604:步驟
606:步驟
608: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係包含一計量工具之一計量系統之一第一實施例之一簡化示意圖；圖1B係用於與一計量工具一起使用之一計量系統之一第二實施例之簡化示意圖；圖2A係在一第一使用案例中之圖1A及圖1B之計量工具之一部分之一簡化示意圖；圖2B係在一第二使用案例中之圖1A及圖1B之計量工具之一部分之一簡化示意圖；圖3A、圖3B及圖3C係在一組參考結構上之各自第一、第二及第三光點位置及藉由圖1A至圖2B之計量工具產生之對應場影像之簡化圖解；圖4A、圖4B及圖4C係在一組量測結構上之各自第一、第二及第三光點位置及藉由圖1A至圖2B之計量工具產生之對應場影像之簡化圖解；圖5係繪示用於與圖1A至圖2B之系統一起使用之一方法之一較佳實施例之一簡化流程圖；及 圖6係繪示用於與圖1A至圖2B之系統且與圖5之方法一起使用之一方法之一較佳實施例之一簡化流程圖。
相關申請案之參考
藉此參考2020年9月30日申請且標題為MICRO-NAVIGATION FEEDBACK VIA SPOT SHAPE之美國臨時專利申請案第3/086,019號，該案之揭示內容藉此以引用的方式併入本文中且藉此主張該案之優先權。
應瞭解，下文參考圖1A至圖6描述之系統及方法較佳用於量測半導體裝置且產生其品質度量(諸如半導體裝置之不同層之間之偏移之指示)且係半導體裝置之一製造程序之部分。藉由下文參考圖1A至圖6描述之系統及方法產生之品質度量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)以改善經製造之半導體裝置(例如，以改善半導體裝置之各個層之間之偏移)。
為了維持形成於一半導體裝置晶圓上之結構之所要特性(包含形成於其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品質度量(諸如形成於半導體裝置晶圓上之結構之偏移及一形狀或尺寸)。通常言之，自所進行之半導體裝置晶圓之量測產生之資料包含一光點位置。光點位置係在一計量量測中使用之入射輻射之一射束照射於其上之一位置，且光點位置通常係相對於形成於經量測半導體晶圓上之一結構或結構集合之一位置。
為了改良計量量測之品質及效用，較佳提供具有大於30nm、更佳大於20nm、甚至更佳大於15nm且最佳大於10nm之一準確度 之光點位置。本發明試圖提供具有大於30nm、更佳大於20nm、甚至更佳大於15nm且最佳大於10nm之一準確度之一光點位置。
具體言之，在本發明中，一場影像內之一或多個特性特徵之位置與藉由一計量工具量測之至少一個參考結構上之一光點位置相關。在本發明之一較佳實施例中，計量工具較佳提供大致相干入射輻射(諸如雷射光)之大致一單一射束以量測形成於半導體晶圓上之結構。較佳地，計量工具自大致相干入射輻射之大致一單一射束產生一場影像及一光瞳影像兩者。如此項技術中已知，進行多個量測通常係影響製造產量，從而降低可在一給定時間量中製造之半導體裝置之一數目之一耗時程序。因此，自入射輻射之一大致單一射束產生場影像及光瞳影像兩者係有利的，尤其作為最小化計量量測對製造產量之一影響之一方式。另外，藉由自入射輻射之大致一單一射束產生一場影像及一光瞳影像兩者，本發明提供用於產生光瞳影像之光點位置之一高度準確值。
較佳地，場影像用於產生光點位置，且光瞳影像用於產生品質度量。在本發明之一較佳實施例中，光點位置亦用於產生品質度量，此係因為自一量測產生之品質度量特定於藉由量測進行量測之半導體裝置晶圓之區域，且光點位置指示藉由量測進行量測之半導體裝置晶圓之區域。
現參考圖1A，其係包含一計量工具120之一計量系統100之一第一實施例之一簡化示意圖；參考圖1B，其係用於與計量工具120一起使用之一計量系統110之一第二實施例之簡化示意圖；參考圖2A及圖2B，其等係在各自第一及第二使用案例中之計量工具120之一部分之簡化示意圖；參考圖3A至圖3C，其等係在一組參考結構上之各自第一、第二 及第三光點位置及藉由計量工具120產生之對應場影像之簡化圖解；且參考圖4A至圖4C，其等係在一組參考結構上之各自第一、第二及第三光點位置及藉由計量工具120產生之對應場影像之第一、第二及第三簡化圖解。
應瞭解，為了易於理解，圖1A至圖4C未按比例繪製。應進一步瞭解，圖1A及圖1B中展示之實施例不同之處在於在圖1A中繪示之實施例中，系統100包含計量工具120，而在圖1B中繪示之實施例中，系統110與計量工具120分開且與計量工具120通信。另外，雖然藉由計量工具120產生之場影像通常體現為灰階強度影像，但圖3A至圖4C中展示之場影像由線圖表示。
計量工具120可係任何適合計量工具，最佳採用大致相干輻射(諸如藉由一雷射輸出之光)以產生量測輸出信號之一計量工具。適合用作計量工具120之一典型計量工具係一ATLTM 100或一SpectraShapeTM 11k，其等兩者商業上可購自美國，加利福尼亞州，米爾皮塔斯市(Milpitas)之KLA Corporation。
計量工具120較佳可操作以量測一半導體裝置晶圓(SDW)122之一品質度量(諸如形成於SDW 122上之至少兩個層之間之偏移或形成於SDW 122上之至少一個結構之一形狀或尺寸之至少一者)。應瞭解，SDW 122較佳體現為一參考半導體裝置晶圓(RSDW)或一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)。
應進一步瞭解，在本發明之一項實施例中，RSDW及FPFSDW之各者係晶圓之一單一批次或設計之部分，其等全部經歷相同製造步驟且包含旨在與晶圓之該單一批次或設計中之全部其他SDW 122上 之對應半導體裝置相同之半導體裝置。
在本發明之另一實施例中，RSDW及FPFSDW之各者係晶圓之一單一批次或設計之部分，但晶圓之該單一批次或設計中之至少一個SDW 122(最通常RSDW)有意地不同於晶圓之該單一批次或設計中之其他SDW 122製造為通常一實驗設計(DOE)晶圓，該DOE晶圓係使用有意地自晶圓之該單一批次或設計中之其他SDW 122變動之參數製造。
如尤其在圖2A及圖2B之各者中之放大圓圈A中所見，計量工具120較佳量測一或多個SDW 122上之複數個量測位點126。應瞭解，量測位點126可具有任何適合形狀及尺寸。類似地，SDW 122可具有具備在其上之任何適合分佈之任何適合數目個量測位點126。在本發明之一項實施例中，至少一些量測位點126旨在彼此相同或接近彼此相同。在本發明之另一實施例中，至少一些量測位點126有意地彼此不同。
應瞭解，由計量工具120進行之各計量量測較佳包含：量測一特定量測位點126，藉此產生與量測位點126相關之計量量測資料；及分析藉由計量工具120產生之偏移量測資料，藉此產生量測位點126之至少一個品質度量。在本發明之一較佳實施例中，品質度量係形成於FPFSDW 122上之至少兩個層之間之偏移之一指示，尤其在量測位點126處量測其等之間之偏移之層之一偏移值。在本發明之一額外較佳實施例中，品質度量指示形成於量測位點126內之一或多個結構之一尺寸或一形狀之至少一者。
如尤其在圖1A及圖1B中所見，系統100及系統110之各者較佳包含可操作以產生一光點圖之一光點圖產生器(SMG)130，該光點圖使複數個參考場影像(RFI)132與形成於RSDW 122上之至少一個參考結 構136上之對應複數個參考光點位置(RSL)134相互關聯。應瞭解，各量測位點126可包含參考結構136之任何數目、形狀、大小及配置。
如尤其在圖2A中所見，計量工具120較佳使用藉由一第一輻射源142提供之入射輻射140以量測RSDW 122，藉此產生RFI 132。在本發明之一較佳實施例中，第一輻射源提供大致相干入射輻射140(諸如雷射光)。應瞭解，入射輻射140較佳入射於RSDW 122上且亦藉由RSDW 122反射。在藉由RSDW 122反射之後，入射輻射140在本文中被稱為經反射輻射144。
在本發明之一項實施例中，複數個RFI 132由藉由一專用目標獲取(TA)接受器146收集之經反射輻射144產生，該TA接受器146通常經調整以收集SDW 122之場影像。在本發明之一替代實施例中，複數個RFI 132由藉由一S光瞳接受器148收集之經反射輻射144產生。在本發明之又一替代實施例中，複數個RFI 132由藉由一P光瞳接受器150收集之經反射輻射144產生。
應瞭解，在計量工具120之典型使用案例中，S光瞳接受器148及P光瞳接受器150收集SDW 122之光瞳影像且非場影像。在其中S光瞳接受器148或P光瞳接受器150用於收集經反射輻射144以產生RFI 132之上文描述之實施例中，計量工具120較佳包含分別經安置使得經反射輻射144在分別藉由S光瞳接受器148或P光瞳接受器150收集之前穿過光瞳影像至場影像(PIFI)光學組件152或154之至少一個PIFI光學組件152或154(諸如透鏡)。
較佳地，PIFI光學組件152具有兩個操作定向(一經接合操作定向及一經脫離操作定向)，因此S光瞳接受器148收集輻射以分別產生 一場影像或一光瞳影像。類似地，PIFI光學組件154較佳具有兩個操作定向(一經接合操作定向及一經脫離操作定向)，因此P光瞳接受器150收集輻射以分別產生一場影像或一光瞳影像。
在本發明之一較佳實施例中，計量工具120進一步包含額外光學組件156，該等額外光學組件156之至少一些視需要可操作以引導入射輻射140及經反射輻射144。
如上文描述且尤其如圖3A至圖4C中所見，大致相干入射輻射140入射於量測位點126之一特定區域(在本文中稱為一光點位置，諸如RSL 134)上。應瞭解，藉由入射輻射140照射於其上之特定區域可具有相對於參考結構136之任何適合形狀及大小。
如在圖3A至圖3C另外所見，RFI 132較佳包含至少一個特性特徵158。應瞭解，RFI 132內之至少一個特性特徵158之一位置依據至少一個參考結構136上之RSL 134而移位。
藉由實例，圖3A中展示之RSL 134體現為定位於參考結構136之一大致左側區域中之一RSL 162，且一對應RFI 164包含特性特徵158(諸如在一位置168處之一特性特徵166及在一位置174處之一特性特徵172)。如圖3A中所見，在本文中繪示之實例中，位置168具有沿著一垂直軸之稍微小於40個像素之一值。類似地，位置174具有沿著一水平軸之稍微大於20個像素之一值。
相比之下，在圖3B中展示之實例中，RSL 134經體現為定位於參考結構136之一大致右側區域中之一RSL 182，且一對應RFI 184包含特性特徵158(諸如在一位置188處之一特性特徵186及在一位置194處之一特性特徵192)。如圖3B中所見，在本文中繪示之實例中，位置188具有 沿著一垂直軸之稍微大於40個像素之一值。類似地，位置194具有沿著一水平軸之稍微小於20個像素之一值。
應瞭解，雖然位置168及188不同，但特性特徵166及特性特徵186可辨識為相同特性特徵。類似地，位置174及194不同，而特性特徵172及特性特徵192可辨識為相同特性特徵。
在圖3C中展示之實例中，RSL 134經體現為定位於參考結構136之一大致中心區域中之一RSL 212，且一對應RFI 214(其通常與圖3A中展示之RFI 164相同)包含特性特徵158(諸如在一位置218處之一特性特徵216及在一位置224處之一特性特徵222)。應注意，雖然RSL 162及212不同，但如各自特性特徵172及222之位置174及224，各自特性特徵166及216之位置168及218通常係相同的。
應瞭解，在圖3A至圖3C中繪示之實施例中，參考結構136包含沿著一週期性軸230為週期性之複數個週期性結構。應進一步瞭解，雖然圖3A之RSL 162及圖3C之RSL 212在參考結構136上具有不同位置，但RSL 162及RSL 212各呈現在參考結構136之相同週期性點處。RSL 162與RSL 212之間之此週期性共同性導致RFI 164與RFI 214之間之強類似性。
類似地，本發明之光點圖較佳將多個RSL 134集中在一起，該多個RSL 134沿著大致平行於週期性軸230之一軸具有一單一位置，且沿著大致垂直於週期性軸230之一軸具有不同位置。因此，僅沿著大致垂直於週期性軸230之一軸在位置上不同但沿著大致平行於週期性軸230之一軸共同一位置之多個RSL 134在此一組RSL 134中之各RSL 134不延伸直至或超出參考結構136之邊緣之情況下全部藉由SMG 130映射至一 單一光點位置。
除RFI 132之外，針對各RSL 134，亦產生一訓練場影像(TFI)(未展示)。通常言之，RFI 132藉由一或若干第一解析度特性化且TFI藉由一或若干第二解析度特性化，其中該或該等第二解析度具有比該或該等第一解析度更佳之一品質。
較佳地，TFI係藉由計量工具120產生，而計量工具120及SDW 122處在與用於產生RFI 132相同之相對位置中。最佳地，針對各RSL 134，連續地產生RFI 132及TFI。本發明之一特定特徵係RFI 132較佳係自使用來自第一輻射源142之入射輻射140進行之一量測產生，且TFI較佳係自使用一第二輻射源242進行之一量測產生。較佳地，第二輻射源242提供大致不相干入射輻射246(諸如來自一或多個發光二極體(LED)之光)。應瞭解，入射輻射246較佳入射於RSDW 122上且亦藉由RSDW 122反射。在藉由RSDW 122反射之後，入射輻射246在本文中被稱為經反射輻射248。
如尤其在圖2B中所見，在本發明之一項實施例中，TFI由藉由專用TA接受器146收集之經反射輻射248產生。在本發明之一替代實施例中，TFI由藉由S光瞳接受器148收集之經反射輻射248產生。在本發明之又一替代實施例中，TFI由藉由P光瞳接受器150收集之經反射輻射248產生。
在其中S光瞳接受器148或P光瞳接受器150用於收集經反射輻射248以產生TFI之一實施例中，計量工具120較佳包含分別經安置使得經反射輻射248在分別藉由S光瞳接受器148或P光瞳接受器150收集之前穿過PIFI光學組件152或154之至少一個PIFI光學組件152或154(諸如透 鏡)。應進一步瞭解，光學組件156之至少一些較佳視需要引導入射輻射246及經反射輻射248。
較佳地，SMG 130藉由針對至少一個參考結構136上之複數個RSL 134之各者使用第一輻射源142自至少一個參考結構136之一第一量測接收RFI 132且使用第二輻射源242自至少一個參考結構136之一第二量測接收TFI而填入光點圖。SMG 130較佳至少部分基於TFI識別至少一個參考結構136上之一對應RSL 134，且接著藉由使對應RSL 134與RFI 132相關聯而填入光點圖。
可使用任何適合方法(尤其包含影像處理及監督式或非監督式機器學習)填入光點圖。此等適合方法之實例包含(但不限於)斑點偵測、圖案辨識及非線性影像配準。
在本發明之一較佳實施例中，計量工具120在一專用訓練程序期間量測RSDW 122，在該專用訓練程序期間，針對參考結構136上之複數個RSL 134產生對應RFI 132及TFI。接著，針對TFI之各者產生RSL 134之一相對高準確度值，且RSL 134之該值經採取為用於對應RFI 132之對應RSL 134，且藉此填入光點圖。
較佳地，光點圖包含量測位點126處之參考結構136之全部適合RSL 134。應瞭解，針對一給定範圍內之任何組RSL 134(給定範圍較佳小於30nm，更佳小於20nm，甚至更佳小於15nm且最佳小於10nm)，一組對應RFI 132之RFI 132通常無法彼此區分。因此，為了在光點圖中包含全部適合RSL 134，參考結構136之一總長度較佳藉由給定範圍劃分，從而產生大量所得區域，且計量工具120較佳量測各所得區域中之至少一個RSL 134。因此，應瞭解，計量工具120進行有限數目個量測以 便使SMG 130產生含有參考結構136之每一可能適合RFI 132之一光點圖。
系統100及系統110之各者較佳進一步包含可操作以使用藉由SMG 130產生之光點圖使複數個量測場影像(MFI)432與形成於FPFSDW 122上之至少一個FPFSDW結構436上之一對應量測光點位置(MSL)434相互關聯之一場影像位置映射引擎(FILME)240。較佳地，FILME 240藉由將各MFI 432與來自藉由SMG 230產生之光點圖之一對應RFI 132匹配而使MFI 432與MSL 434相互關聯。因此，FILME 240較佳自光點圖擷取該RFI 132之對應RSL 134之一值，且將RSL 134之該值識別為對應於該MFI 432之MSL 434之一適合值。
系統100或系統110之組件(諸如FILME 240或SMG 130)可使用一處理器操作。處理器可以任何適合方式耦合至系統100、系統110或計量工具120之組件以接收輸出。處理器可經組態以使用輸出執行數個功能。可根據本文中描述之任何實施例組態處理器。實務上，處理器可藉由硬體、軟體及韌體之任何組合實施。又，如本文中描述之其功能可由一個單元執行或在不同組件當中劃分，該等不同組件之各者繼而可藉由硬體、軟體及韌體之任何組合實施。用於處理器實施各種方法及功能之程式碼或指令可儲存於可讀儲存媒體中。
本文中描述之FILME 240、SMG 130、(若干)其他系統或(若干)其他子系統可係各種系統之部分，包含一個人電腦系統、影像電腦、主機電腦系統、工作站、網路設備、網際網路設備或其他裝置。(若干)子系統或(若干)系統亦可包含此項技術中已知之任何適合處理器(諸如一平行處理器)。另外，該(等)子系統或該(等)系統可包含具有高速處理及 軟體之一平台(作為一獨立工具或一網路連結工具)。
例如，圖4A中展示之MFI 432被體現為一MFI 462，該MFI 462較佳藉由FILME 240與圖3B中展示之來自藉由SMG 130產生之光點圖之對應RFI 184匹配。此後，FILME 240較佳另外自光點圖擷取RFI 184之對應RSL 182，且將RSL 182之值識別為對應於MFI 462之MSL 464之一適合值。
較佳地，若FILME 240無法將MFI 432之一者匹配於光點圖中之一RFI 132，則MFI 432經判定為與一不適合MSL 434相關聯，且標記該量測之結果。此後，一使用者較佳決定是否忽視或加權經標記結果及是否重複不適合MSL 434之量測。
例如，圖4B中展示之MFI 432經體現為一MFI 472，該MFI 472較佳未藉由FILME 240與藉由SMG 130產生之光點圖中之一對應RFI 132匹配。因此，MFI 472較佳經判定為與一不適合MSL 434(諸如MSL 474)相關聯，且標記產生MFI 472之量測之結果以供使用者追踪。
類似地，圖4C中展示之MFI 432經體現為一MFI 482，該MFI 482較佳未藉由FILME 240與藉由SMG 130產生之光點圖中之一對應RFI 132匹配。因此，MFI 482較佳經判定為與一不適合MSL 434(諸如MSL 484)相關聯，且標記產生MFI 482之量測之結果以供使用者追踪。
應瞭解，FPFSDW結構436包含沿著對應於圖3A至圖3C中之週期性軸230之一週期性軸490為週期性之複數個週期性結構。應瞭解，在本發明之一較佳實施例中，RSL 134及MSL 434之各者指示在大致平行於週期性軸230或490之一方向上之一距離。
在本發明之一額外實施例中(諸如在圖4B中展示之實例 中)，MSL 434指示在大致垂直於週期性軸490之一方向上之一距離。更特定言之，MSL 434指示藉由入射輻射140照射於其上之特定區域不完全包含在FPFSDW結構436內。
在本發明之一較佳實施例中，複數個MFI 432藉由在第一輻射源142之照明下進行之FPFSDW 122之各自量測產生。更特定言之，MFI 432較佳在產生RFI 132之相同條件下產生。
因此，若RFI 132由藉由專用TA接受器146收集之經反射輻射144產生，則MFI 432亦由藉由專用TA接受器146收集之經反射輻射144產生。類似地，若RFI 132由藉由S光瞳接受器148收集之經反射輻射144產生，則MFI 432亦由藉由專用S光瞳接受器148收集之經反射輻射144產生。另外，若RFI 132由藉由P光瞳接受器150收集之經反射輻射144產生，則MFI 432亦由藉由專用S光瞳接受器148收集之經反射輻射144產生。類似地，若PIFI光學組件152或154在產生RFI 132期間在一經接合操作定向上，則PIFI光學組件152或154在產生MFI 432期間在一經接合操作定向上。
較佳地，與收集經反射輻射144以產生MFI 432同時，計量工具120另外使用S光瞳接受器148或P光瞳接受器150收集經反射輻射144，藉此產生形成於FPFSDW 122上之至少一個結構436之一光瞳影像。較佳地，至少一個結構436與至少一個結構136相同或接近相同。應瞭解，在藉由S光瞳接受器148產生光瞳影像期間，PIFI光學器件152在一脫離操作定向上。類似地，在藉由P光瞳接受器150產生光瞳影像期間，PIFI光學器件154在一脫離操作定向上。
應瞭解，在其中S光瞳接受器148用於產生MFI 432之一實 施例中，P光瞳接受器150用於產生光瞳影像。相反地，在其中P光瞳接受器150用於產生MFI 432之一實施例中，S光瞳接受器148用於產生光瞳影像。
較佳地，系統100及系統110之各者可操作以使用形成於FPFSDW 122上之至少一個結構之MSL 434及對應光瞳影像產生FPFSDW 122之一品質度量。應瞭解，「形成於FPFSDW 122上之至少一個結構」在本文中亦稱為「至少一個FPFSDW結構」及為「量測結構」。
現參考圖5，其係繪示用於與系統100及系統110之各者一起使用之用於量測FPFSDW 122之一方法500之一簡化流程圖。如上文描述，方法500較佳係半導體裝置之一製造程序之部分。應瞭解，方法500之經繪示部分通常在SDW 122上形成至少一個層之後且更特定言之在SDW 122上形成至少兩個層之後開始。
較佳地，在方法500開始之前，如上文參考圖1A至圖3C描述，藉由SMG 130產生一光點圖，藉此使RFI 132與形成於RSDW 122上之至少一個參考結構136上之對應複數個RSL 134相互關聯，且在一第一步驟502處提供該光點圖。
在一下一步驟504處，如上文參考圖1A至圖4C描述，計量工具120較佳量測形成於FPFSDW 122上之至少一個FPFSDW結構436之至少一部分，藉此產生至少一個FPFSDW結構436之至少一部分之MFI 432及至少一個FPFSDW結構436之至少一部分之一光瞳影像兩者。如上文更詳細描述，在本發明之一項實施例中，MFI 432係使用專用TA接受器146產生。在本發明之另一實施例中，MFI 432係使用一光瞳接受器(較佳S光瞳接受器148及P光瞳接受器150之一者)產生，如上文更詳細描述。
如上文特定參考圖4A至圖4C描述，在一下一步驟506處，FILME 240較佳使用在步驟504處產生之MFI 432及在步驟502處提供之光點圖識別至少一個FPFSDW結構436上之MSL 434。在本發明之一項實施例中，如上文更詳細描述，至少一個FPFSDW結構136包含沿著週期性軸490為週期性之複數個週期性結構且在步驟506處識別之MSL 434指示在大致平行於週期性軸490之一方向上之一距離。類似地，在此一實施例中，RSL 134各指示在大致平行於週期性軸230之一方向上之一距離。
在一下一步驟508處，作出確定MSL 434是否適用於產生一品質度量之一判定。通常言之，一適合MSL 434係具有可適合地匹配於在步驟502處提供之光點圖中之一RFI 132之一對應MFI 432之一MSL 434。相反地，一不適合MSL 434或不合適MSL 434通常係具有無法適合地匹配於在步驟502處提供之光點圖中之一RFI 132之一對應MFI 432之一MSL 434。
在本發明之一項實施例中，若MSL 434不適合(例如，若MSL 434分別體現為圖4B及圖4C之MSL 474或484)，則方法500返回至步驟504且針對至少一個額外MSL 434重複步驟504及506。替代地，如上文更詳細描述，若MSL 434不適合，則標記在步驟504處進行之量測之結果以供一使用者檢視，且方法500進行至一下一步驟510。
若MSL 434適合(例如，若MSL 434體現為圖4A之MSL 464)，則在下一步驟510處，基於在步驟506處識別之MSL 434作出待使用在步驟504處產生之光瞳影像在MSL 434處計算之一品質度量是否將需要調整之一判定。若不需要調整，則在一下一步驟512處，使用在步驟504處產生之光瞳影像及在步驟506處識別之MSL 434產生FPFSDW 122 之一品質度量。若在步驟510處，確定需要調整，則在一下一步驟514處，使用在步驟504處產生之光瞳影像、在步驟506處識別之MSL 434及一適合調整產生FPFSDW 122之一經調整品質度量。
例如，可已知參考結構136之一量測以產生包含1nm/1μm之基於位置之雜訊之一偏移值，其中1μm表示光點位置自一參考點之一移位。在此一情況中，若基於在步驟504處產生之光瞳影像之計算將通常產生1nm之一偏移值，且在步驟506處識別之MSL 434指示自參考點之0.1μm之一移位，則在步驟514處，將(0.1μm)*(1nm/1μm)之一調整應用至1nm之偏移值，且方法500基於在步驟504處產生之光瞳影像(其產生1nm之一偏移)及在步驟506處識別之MSL 434之適合調整(其係0.1nm)提供1.1nm之一經調整偏移值。
如上文描述，在本發明之一較佳實施例中，至少一個品質度量係形成於FPFSDW 122上之至少兩個層之間之偏移之一指示，尤其在量測位點126處量測其等之間之偏移之不同層之一偏移值。在本發明之一額外較佳實施例中，品質度量指示形成於量測位點126內之一或多個結構之一尺寸或一形狀之至少一者。
如上文描述，在本發明之一較佳實施例中，在一半導體裝置晶圓之一製造程序中使用在步驟512或514處產生之品質度量。在本發明之一項實施例中，在步驟512或514處產生之品質度量用於產生一組經調整製造參數，且該組經調整製造參數用於製造一半導體裝置晶圓之至少一個層，藉此改善至少一個特性(諸如其層之間之偏移或形成於量測位點126內之一或多個結構之一尺寸或一形狀之至少一者)。在本發明之另一實施例中，在步驟512或514處產生之品質度量用於判定SDW 122之至少一 個特性(諸如其層之間之偏移或形成於量測位點126內之一或多個結構之一尺寸或一形狀之至少一者)在一預定容限內，且歸因於方法500，其製造繼續而無需調整。
現參考圖6，其係繪示在方法500之步驟502處提供之光點圖之產生之一較佳實施例之一簡化流程圖。較佳地，針對至少一個參考結構136上之複數個位置(較佳RSL 134)之各者執行圖6中繪示之步驟。
在一第一步驟602處，計量工具120較佳自使用第一輻射源142之至少一個參考結構136之一第一量測產生RFI 132。應瞭解，在步驟602處產生之RFI 132係複數個RFI 132之一者。如上文更詳細描述，在本發明之一較佳實施例中，第一輻射源142較佳提供大致相干輻射140。
在一下一步驟604處，計量工具120較佳自使用第二輻射源242之至少一個參考結構136之一第二量測產生一TFI。如上文更詳細描述，第二輻射源242較佳提供大致不相干光。另外，如上文更詳細描述，TFI係藉由計量工具120產生，而計量工具120及SDW 122處在與用於在步驟602產生RFI 132相同之相對位置中。最佳地，針對各RSL 134，連續執行步驟602及604。然而，在本發明之另一較佳實施例中，針對RSL 134之一些或全部，步驟604在步驟602之前。
在一下一步驟606處，SMG 130較佳至少部分基於在步驟604處產生之TFI識別至少一個參考結構136上之一對應RSL 134。應瞭解，在步驟606處識別之對應RSL 134係複數個RSL 134之一者。
在一下一步驟608處，SMG 130較佳藉由使在步驟606處識別之對應RSL 134與在步驟602處識別之RFI 132相關聯而填入光點圖。應瞭解，可使用任何適合方法(尤其包含影像處理及監督式或非監督式機器 學習)填入光點圖。此等適合方法之實例包含(但不限於)斑點偵測、圖案辨識及非線性影像配準。
較佳地，針對複數個RSL 134(包含針對量測位點126處之參考結構136之全部適合RSL 134)重複步驟602、604、606及608。
應瞭解，針對一給定範圍內之任何組RSL 134(給定範圍較佳小於30nm，更佳小於20nm，甚至更佳小於15nm且最佳小於10nm)，一組對應RFI 132之RFI 132通常無法彼此區分。因此，為了在光點圖中包含全部適合RSL 134，參考結構136之一總長度較佳藉由給定範圍劃分，從而產生大量所得區域，且計量工具120較佳量測各所得區域中之至少一個RSL 134。因此，應瞭解，計量工具120進行有限數目個量測以便使SMG 130產生含有參考結構136之每一可能適合RFI 132之一光點圖。
系統之各種步驟、功能及/或操作及本文中揭示之方法可由以下項之一或多者實行：電子電路、邏輯閘、多工器、可程式化邏輯裝置、ASIC、類比或數位控制件/開關、微控制器或運算系統。實施諸如本文中描述之方法之方法之程式指令可經由載體媒體傳輸或儲存於載體媒體上。載體媒體可包含一儲存媒體，諸如一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟、一非揮發性記憶體、一固態記憶體、一磁帶及類似者。一載體媒體可包含一傳輸媒體，諸如一導線、電纜或無線傳輸鏈路。例如，貫穿本發明描述之各種步驟可藉由一單一處理器或替代地多個處理器實行。再者，系統之不同子系統可包含一或多個運算或邏輯系統。因此，上文描述不應被解譯為對本發明之一限制而僅為一圖解。
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修改，其等全部不在先前技術中。
120:計量工具
122:半導體裝置晶圓(SDW)
126:量測位點
140:入射輻射/相干入射輻射
142:第一輻射源
144:經反射輻射
146:專用目標獲取(TA)接受器
148:S光瞳接受器
150:P光瞳接受器
152:光瞳影像至場影像(PIFI)光學組件
154:光瞳影像至場影像(PIFI)光學組件
156:額外光學組件
242:第二輻射源
A:放大圓圈

Claims (25)

  1. 一種用於產生與一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)相關之一品質度量之方法，該方法包括： 提供使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖； 進行形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一量測，藉此產生： 該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一量測場影像(MFI)；及 該至少一個FPFSDW結構之該至少一部分之一光瞳影像； 針對該量測使用該MFI及該光點圖識別該至少一個FPFSDW結構上之一量測光點位置(MSL)；及 使用該光瞳影像及該MSL產生該FPFSDW之一品質度量。
  2. 如請求項1之方法，其中該品質度量包括形成於該FPFSDW上之至少兩個層之間之偏移之一指示。
  3. 如請求項1之方法，其中該提供該光點圖包括： 針對該至少一個參考結構上之複數個位置之各者： 自使用一第一輻射源之該至少一個參考結構之一第一量測產生一RFI，該RFI係該複數個RFI之一者； 自使用一第二輻射源之該至少一個參考結構之一第二量測產生一訓練場影像(TFI)； 基於該TFI識別該至少一個參考結構上之一對應RSL，該對應RSL係該複數個RSL之一者；及 藉由使該對應RSL與該RFI相關聯而填入該光點圖。
  4. 如請求項3之方法，其中該第一輻射源提供大致相干輻射，且該第二輻射源提供大致不相干輻射。
  5. 如請求項1之方法，其中該產生該MFI包括使用一專用目標獲取接受器。
  6. 如請求項1之方法，其中該產生該MFI包括使用一光瞳接受器及至少一個光瞳影像至場影像光學組件。
  7. 如請求項1之方法，若該MSL不包括一適合光點位置，則其進一步包括在該產生該品質度量之前： 進行該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一額外量測，藉此產生： 該至少一個FPFSDW結構之至少一部分之一額外MFI；及 該至少一個FPFSDW結構之該至少一部分之一額外光瞳影像；及 針對該額外量測使用該額外MFI及該光點圖識別該至少一個FPFSDW結構上之一額外MSL。
  8. 如請求項1之方法，其中該至少一個FPFSDW結構包括沿著一週期性軸為週期性之複數個週期性結構，且該等RSL及該MSL之各者指示在大致平行於該週期性軸之一方向上之一距離。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包括在至少一個半導體裝置晶圓之一製造程序中使用該品質度量。
  10. 一種用於與可操作以量測一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)之一計量工具一起使用之系統，該系統包括： 一光點圖產生器，其可操作以產生使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖；及 一場影像位置映射引擎(FILME)，其可操作以使用該光點圖使複數個量測場影像(MFI)之各者與形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構上之一對應量測光點位置(MSL)相互關聯。
  11. 如請求項10之系統，其中該系統可操作以使用該MSL及該至少一個FPFSDW結構之一對應光瞳影像產生該FPFSDW之一品質度量。
  12. 如請求項11之系統，其中該品質度量包括形成於該FPFSDW上之至少兩個層之間之偏移之一指示。
  13. 如請求項10之系統，其中該至少一個FPFSDW結構包括沿著一週期性軸為週期性之複數個週期性結構，且該等RSL及該MSL之各者指示在大致平行於該週期性軸之一方向上之一距離。
  14. 如請求項10之系統，其中該複數個MFI之該各者係使用一大致相干輻射源產生。
  15. 一種用於量測一經完全或部分製造之半導體裝置晶圓(FPFSDW)之系統，該系統包括： 一計量工具，其包括： 一第一輻射源；及 一第二輻射源； 一光點圖產生器，其可操作以填入使複數個參考場影像(RFI)與形成於一參考半導體裝置晶圓上之至少一個參考結構上之對應複數個參考光點位置(RSL)相互關聯之一光點圖；及 一場影像位置映射引擎(FILME)，其可操作以使用該光點圖使複數個量測場影像(MFI)之各者與形成於該FPFSDW上之至少一個FPFSDW結構上之一對應量測光點位置(MSL)相互關聯。
  16. 如請求項15之系統，其中該第一輻射源提供大致相干輻射，且該第二輻射源提供大致不相干輻射。
  17. 如請求項15之系統，其中該光點圖產生器藉由以下項填入該光點圖： 針對該至少一個參考結構上之複數個位置之各者： 自使用一第一輻射源之該至少一個參考結構之一第一量測接收一RFI，該RFI係該複數個RFI之一者； 自使用一第二輻射源之該至少一個參考結構之一第二量測接收一訓練場影像(TFI)； 基於該TFI識別該至少一個參考結構上之一對應RSL，該對應RSL係該複數個RSL之一者；及 藉由使該對應RSL與該RFI相關聯而填入該光點圖。
  18. 如請求項15之系統，其中該複數個MFI係藉由在該第一輻射源之照明下進行之該FPFSDW之各自量測產生。
  19. 如請求項15之系統，其中該計量工具進一步包括： 一第一輻射接受器，其可操作以捕獲一光瞳影像；及 一第二輻射接受器，其可操作以捕獲一場影像。
  20. 如請求項15之系統，其中該第二輻射接受器包括一專用目標獲取接受器。
  21. 如請求項15之系統，其中該第二輻射接受器包括一光瞳接受器。
  22. 如請求項21之系統，其中該計量工具進一步包括至少一個光瞳影像至場影像光學組件。
  23. 如請求項15之系統，其中該系統可操作以使用該MSL及該至少一個FPFSDW結構之一對應光瞳影像產生該FPFSDW之一品質度量。
  24. 如請求項23之系統，其中該品質度量包括形成於該FPFSDW上之至少兩個層之間之偏移之一指示。
  25. 如請求項15之系統，其中該至少一個FPFSDW結構包括沿著一週期性軸為週期性之複數個週期性結構，且該等RSL及該MSL之各者指示在大致平行於該週期性軸之一方向上之一距離。
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