[发明专利]多层重叠计量标靶和互补式重叠计量测量系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求来自下列申请（“相关申请”）的最早可用的有效申请日期的权益（如，对于非临时专利申请要求最早可用优先权日期或根据美国35USC 119(e)要求对于临时申请、对于相关申请（多个）的任何和所有的父辈、祖辈、曾祖辈等申请要求权益）。

相关申请：

对于USPTO的额外法定要求，本申请构成2010年8月3日提交的、申请系列号61/370,341、署名Daniel Kandel、Vladimir Levinski、和Guy Cohen作为发明人、名为“MULTI-LAYER OVERLAY METROLOGY”的美国临时申请的常规（非临时）专利申请。

技术领域

本发明一般涉及被用于重叠计量的重叠标靶，且更具体地涉及多层标靶和补偿式计量系统。

背景技术

在各种制造和生产设置中，需要控制给定样本的各层之间或在特定层内的对齐。例如，在半导体处理的情境中，基于半导体的设备可通过在衬底上制造一系列层来产生，这些层的一些或全部包括各种结构。这些结构在单个层内的相对位置和这些结构相对于其他层中的结构的相对位置对于设备的性能是关键的。各结构之间的未对准被称为重叠(overlay)误差。

对于在晶片上的连续被图案化的各层之间的重叠误差的测量是被用于制造集成电路和设备中的最关键的工艺控制技术。重叠准确度一般有关于确定第一图案化层如何准确地与部署于该第一层之上或之下的第二图案化层对齐、且还有关于确定第一图案如何准确地相对于部署于同一层上的第二图案对齐。当前，经由与晶片层一起被印刷的测试图案来执行重叠测量。经由成像工具来捕捉这些测试图案的图像，且使用解析算法来从所捕捉的图像计算出图案的相对位移。这样的重叠计量标靶（或“标记”）一般包括形成在两层中的特征，这些特征被配置为可实现层的特征之间的空间位移（即，层之间的重叠或位移）的测量。图1A到2B示出现有技术的典型的重叠标靶。图1A和1B示出围绕对称中心分别具有180度和90度的重叠标靶。另外，图1A和1B的标靶结构包括各自转90度而不变的图案元素（如，102a到108b）。由于各个图案元素的90度不变性，图1A和1B的标靶100和101的图案元素适于X-重叠和Y-重叠测量。

图2A和2B示出分别显示出对于90度和180度旋转不变性的标靶200和201。与图1A和1B相反，图案元素（如，202a到208d）仅显示出180度旋转对称性。如此，必须使用至少两个单独的正交取向的图案元素来测量X-和Y-方向的重叠。例如，可使用图案元素202a、204a、202d、和204d来测量第一方向的重叠，而可使用图案元素202b、204b、204c、和202c来测量与第一方向正交的第二方向的重叠。

尽管现有的标靶和标靶测量系统适用于很多实现情境，此处构想的是可作出很多改进。此处描述的发明公开了用于改进的计量测量的标靶和装置。

发明内容

公开了用于基于成像的计量的多层重叠标靶。在一个方面，该多方向重叠标记可包括，但不限于，多个标靶结构，其包括三个或更多个标靶结构，每一个标靶结构包括一组两个或更多个图案元素，其中标靶结构被配置为，一旦所述标靶结构对齐时共享公共对称中心，每一个标靶结构可围绕该公共对称中心对于N度旋转不变，其中N等于或大于180度，其中两个或更多个图案元素中的每一个具有单独的对称中心，其中每一个标靶结构的两个或更多个图案元素的每一个围绕该单独对称中心对于M度旋转不变，其中M等于或大于180度。

在另一方面，用于基于成像的计量的多层重叠标靶可包括，但不限于，多个标靶结构，其包括三个或更多个标靶结构，其中每一个标靶结构包括一组两个或更多个图案元素，其中标靶结构被配置为，一旦该标靶结构对齐则共享公共对称中心，其中每一个标靶结构相对于该公共对称中心对于90度旋转不变，其中两个或更多个图案元素的每一个具有独立对称中心，其中每一个标靶结构的两个或更多个图案元素的每一个围绕该独立对称中心对于M度旋转不变，其中M等于或大于180度。