[发明专利]利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法及系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及提供半导体晶片的两个或两个以上覆盖目标的基于相位的计量的方法及系统。

背景技术

制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常包含使用大量半导体制造工艺处理例如半导体晶片的衬底，以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻为一种半导体制造工艺，其涉及从光罩(reticle)将图案传递到布置于半导体晶片上的抗蚀剂。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可制造于单一半导体晶片上的布置中，且接着分离成个别半导体装置。

在半导体制造工艺期间的各种步骤使用计量过程，以监视及控制一个或一个以上半导体层处理。例如，计量过程用于测量晶片的一个或一个以上特性，例如在工艺步骤期间形成于晶片上的特征的尺寸(例如，线宽、厚度等等)，其中可通过测量一个或一个以上特性而确定工艺步骤的质量。一个此特性包含覆盖误差。覆盖测量一般指定第一图案化层相对于安置于其上方或其下方的第二图案化层的对准有多么精确，或第一图案相对于安置于相同层上的第二图案的对准有多么精确。常规地运用具有在加工件(例如，半导体晶片)的一个或一个以上层上形成的结构的覆盖目标来确定覆盖误差。所述结构可采用光栅的形式，且这些光栅可为周期性的。如果两个层或图案是适当形成，那么一层或图案上的结构趋于相对于另一层或图案上的结构对准。如果两个层或图案未适当形成，那么一层或图案上的结构趋于相对于另一层或图案上的结构偏移或错位。覆盖误差为于半导体集成电路制造的不同阶段使用的任何图案之间的错位。

常规地，利用基于强度的光学系统实行覆盖计量。在此设定中，强度检测器(例如基于CCD的检测器)用于使目标的两个或两个以上图案成像，以测量所述两个或两个以上图案之间的错位。

除强度信息之外，从半导体晶片的一组给定覆盖目标的表面反射的照明还包含相位信息。因此，期望提供适于利用来自半导体晶片的两个或两个以上目标的相位信息来测量覆盖误差的方法及系统。

发明内容

揭示一种利用光瞳相位信息来测量覆盖的方法。在一个方面中，一种方法可包含(但不限于)测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同的量值；确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜；确定与所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联的第二相位倾斜；利用所述所确定的第二相位倾斜及所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖的量值而校准一组相位倾斜数据；通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标及所述第二覆盖目标相关联的测试覆盖值。

在另一方面中，一种方法可包含(但不限于)测量跨从半导体晶片的第一覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第一相位分布，其中所述第一覆盖目标经制造以具有第一有意覆盖；具有沿着所选方向的所选量值；测量跨从所述半导体晶片的第二覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第二相位分布，其中所述第二覆盖目标经制造以具有第二有意覆盖，其中所述第二有意覆盖是沿着与所述第一有意覆盖相反的方向，其中所述第一有意覆盖及所述第二有意覆盖具有实质上相同量值；测量跨从所述半导体晶片的第三覆盖目标反射的照明的一部分的光瞳平面的第三相位分布，其中所述第三覆盖目标经制造以具有零有意覆盖；确定与所述第一相位分布及所述第二相位分布的总和相关联的第一相位倾斜；确定第二相位倾斜或第三相位倾斜中的至少一者，其中所述第二相位倾斜与所述第一相位分布及所述第三相位分布之间的差相关联，且所述第三相位倾斜与所述第三相位分布与所述第二相位分布之间的差相关联；利用第二相位倾斜或第三相位倾斜中的至少一者及第一有意覆盖及第二有意覆盖的量值而校准一组相位倾斜数据；及通过比较所述第一相位倾斜与所述组校准的相位倾斜数据而确定与所述第一覆盖目标、所述第二覆盖目标及所述第三覆盖目标相关联的一个或一个以上测试覆盖值。