[发明专利]扫描信号表征诊断

说明书

一种用于处理晶片的系统和方法，其中局部地分析扫描信号以提取关于对准、重叠、标记品质、晶片品质等的信息。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月17日提交的美国临时专利申请号62/618,230的优先权，该美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及使用光刻技术进行器件的制造。具体地，本公开涉及扫描信号的分析以表征和控制半导体光刻过程。

背景技术

光刻设备能够用于例如制造集成电路(IC)。在这种应用中，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成于集成电路的单个层上的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或更多个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。

已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过将整个图案一次性地曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案而同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底来辐照每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底。

为了监视光刻过程，必须测量图案化衬底的参数，例如在其中或其上形成的连续层之间的重叠误差。器件是逐层构建的，重叠是光刻设备准确地将这些层印制于彼此的顶部上的能力的度量。连续的层或同一层上的多个过程必须与上一层准确地对准，否则结构之间的电接触会很差，并且所得的器件将无法达到规格要求。重叠是对该对准的准确度的度量。良好的重叠改良器件良率，并且实现印制更小的产品图案。由(光刻设备的)曝光设备的各个部分控制在图案化的衬底之中或之上形成的连续层之间的重叠误差。负责将辐射对准到衬底的正确部分上的主要是光刻设备的对准系统。

有多种测量在光刻过程中形成的微观结构的技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。专用检查工具的一种形式是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并测量散射束或反射束的属性。通过比较束在已经被衬底反射或散射之前和之后的属性，能够确定衬底的各种属性。例如，这能够通过将反射束与存储在与已知衬底属性相关联的已知测量结果库中的数据进行比较来完成。散射仪的两种主要类型是已知的。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上，并测量散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角分辨散射仪使用单色辐射束，并测量作为角度的函数的散射辐射的强度。后一类包括使用辐射束衍射阶的相位信息的干涉法。

对准标记的扫描产生原始扫描信号。各种值，诸如每种颜色、阶和偏振的对准位置，都可以从该信号中导出。从扫描信号导出的值的其他示例包括Col2Col位置(传感器中使用的多种颜色之间的位置差异)、晶片品质(归一化衍射光功率WQ)和多重相关性系数(MCC)。使用FFT拟合原始时域数据来处理扫描信号，以获得有关信号频率特性的信息。但是，这些技术本身不能用于正确地检测各种对准问题，诸如对准标记的损坏(例如，扫描仪上的平行集成透镜干涉仪(PARIS)标记损坏、标记内的局部变形、叠层属性)。另外，对准标记变形会引起被对准的位置移位，因为背景成分将包含对准标记的频率内容，该频率内容将对FFT拟合算法产生串扰。

用户对晶片的处理还会横跨所述标记上引起变化，所述变化影响被对准的位置。例如，横跨标记扫描长度变化的背景信号会影响对准位置，或者横跨所述标记变化的变形会改变标记不对称性，从而导致对准位置误差。

因此，需要能够提供一种对准系统，该对准系统能够正确地检测更多的对准误差并且能够适应由用户修改引起的变化。

发明内容