[發(fā)明專利]用于疊層測(cè)量的方法和設(shè)備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00118612.4
• 申請(qǐng)日: 2000-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN1329246A
• 公開（公告）日: 2002-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯·古爾德;K·保羅·穆勒;V·C·賈帕凱什;羅伯特·范·德·伯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司;英芬能技術(shù)北美公司
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李德山

一般地說，本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量，具體地說，涉及圖紋的疊層測(cè)量。

現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件和集成電路含有多層結(jié)構(gòu)，其尺寸小于一個(gè)微米。不同層的準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)對(duì)于所制造的半導(dǎo)體器件和電路的適當(dāng)性能十分關(guān)鍵。為驗(yàn)證其準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)，通常進(jìn)行疊層測(cè)量。準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)的欠缺一般導(dǎo)致疊層測(cè)量的限定并引發(fā)再加工。

疊層測(cè)量通過光學(xué)方法測(cè)量半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的不同層上疊層標(biāo)記的相對(duì)位置。更具體地說，在該結(jié)構(gòu)的各層上形成有矩形疊層標(biāo)記。當(dāng)兩個(gè)相繼層上的兩個(gè)矩形疊層標(biāo)記互相中心對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該兩層即互相準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)。矩形疊層標(biāo)記也稱作套箱式圖紋(box-in-boxpattern)。就寬度、長(zhǎng)度、圖紋密度等而言，套箱式疊層圖紋與晶片上的器件相關(guān)陣列圖紋(device?related?array?pattern)顯著不同。另外，為了獲得器件相關(guān)陣列圖紋的最佳性能，需要優(yōu)化例如金屬印刷、刻蝕、剝離、填充等制作工藝。這會(huì)經(jīng)常引起疊層標(biāo)記整體性的降低。這些因素對(duì)疊層測(cè)量能力有不利的影響。另外，對(duì)尺寸小于一微米的套箱式圖紋的邊緣位置進(jìn)行光學(xué)測(cè)量是困難的。

因此，最好能提供在亞微米范圍易于實(shí)施的疊層測(cè)量方法和設(shè)備。疊層測(cè)量的能力最好不受半導(dǎo)體器件制作工藝的不利影響。并且設(shè)備最好簡(jiǎn)單便宜。

一般地，本發(fā)明提供了一種用于疊層測(cè)量的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，在需彼此對(duì)準(zhǔn)的不同面或?qū)由闲纬芍貜?fù)圖紋。這些圖紋用作疊層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。優(yōu)選地，不同面上的重復(fù)疊層標(biāo)記具有彼此大致相等的周期。另外，它們最好大致等于產(chǎn)品圖紋(product?pattern)的周期。圖像處理器將重復(fù)疊層標(biāo)記的圖像轉(zhuǎn)換成相位圖像。通過分析不同面上的重復(fù)疊層標(biāo)記之間的相位差來進(jìn)行所述的疊層測(cè)量。

圖1示意畫出了根據(jù)本發(fā)明的疊層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；

圖2示意畫出了根據(jù)本發(fā)明的另一疊層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的疊層測(cè)量設(shè)備的方框圖；以及

圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一疊層測(cè)量設(shè)備的方框圖。

應(yīng)當(dāng)指出，附圖不必按比例畫出，并且圖中具有相同功能的元件采用相同的數(shù)標(biāo)表示。

下面說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，采用在半導(dǎo)體晶片上形成疊層測(cè)量結(jié)構(gòu)作為例子。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于半導(dǎo)體器件制作工藝，也可以應(yīng)用于多層設(shè)計(jì)圖紋的對(duì)準(zhǔn)測(cè)量。

圖1為表示根據(jù)本發(fā)明的疊層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記12的示意圖。作為例示，標(biāo)記12形成在半導(dǎo)體晶片(未畫出)上。標(biāo)記12為一個(gè)重復(fù)圖紋14的陣列。圖紋14的陣列12按行排列。在每一行中，兩個(gè)相鄰圖紋14之間的距離稱作陣列12的間距17。圖紋14的相鄰行之間的距離稱作陣列12的深度19。陣列12的間距17和深度19構(gòu)成陣列12的周期。圖紋14的陣列12可以是更大的重復(fù)圖紋陣列的一個(gè)部分。

圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的疊層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記22的示意圖。作為例示，標(biāo)記22如圖1中所示標(biāo)記12一樣形成在半導(dǎo)體晶片(未畫出)上，或者形成在掩模(未畫出)上。如同標(biāo)記12，標(biāo)記22為一個(gè)重復(fù)圖紋24的陣列。圖紋24的陣列22按行排列。在每一行中，兩個(gè)相鄰圖紋24之間的距離稱作陣列22的間距27。圖紋24的相鄰行之間的距離稱作陣列22的深度29。陣列22的間距27和深度29構(gòu)成陣列22的周期。圖紋24的陣列22可以是更大的重復(fù)圖紋陣列的一個(gè)部分。

優(yōu)選地，陣列12與22的周期彼此大致相等。換句話說，陣列12的間距17與陣列22的間距27最好彼此大致相等，陣列12的深度19與陣列22的深度29最好彼此大致相等。為了在優(yōu)化制作工藝的過程中保持陣列12和22的整體性，陣列12和22的周期最好與半導(dǎo)體晶片上的器件相關(guān)陣列圖紋的周期大致相同。間距17和27以及深度19和29一般在數(shù)十微米量級(jí)至數(shù)百微米量級(jí)的范圍內(nèi)。

如圖1所示，兩個(gè)相鄰行中圖紋14的位置彼此偏移。移位沿基本平行于圖紋14的行的方向，其幅度約等于間距17的一半。類似地，圖2顯示沿基本平行于圖紋24行的方向圖紋24兩個(gè)相鄰行的位置發(fā)生偏移。應(yīng)當(dāng)理解，這些圖紋結(jié)構(gòu)并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。根據(jù)本發(fā)明，圖紋14的陣列12和圖紋24的陣列22可以具有任意的重復(fù)結(jié)構(gòu)。例如，在陣列12的兩個(gè)相鄰行之間圖紋14位置的偏移可以為任意值，比如為間距17的1/4、間距17的1/3、間距17的3/5等等。而且，陣列12不同行的圖紋14可以互相對(duì)準(zhǔn)。類似地，陣列22不同行的圖紋24可以互相對(duì)準(zhǔn)或者互相偏移一個(gè)任意的值。