CN115917720A - 用于改善半导体装置的不对齐及不对称性的小波***及方法 - Google Patents

用于改善半导体装置的不对齐及不对称性的小波***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于制造半导体装置晶片的小波分析***及方法，所述***包含：不对齐计量工具，其可操作以测量晶片上的至少一个测量位点，从而产生输出信号；以及基于小波的分析引擎，其可操作以通过将至少一个小波变换应用于所述输出信号来产生至少一个经小波变换信号，且通过分析所述经小波变换信号来产生质量度量。

Description

用于改善半导体装置的不对齐及不对称性的小波***及方法
相关申请案的交叉引用
特此参考2020年6月25日申请且标题为“基于小波的叠加(OVL)计算及不对称性提取(WAVELET BASED OVERLAY(OVL)CALCULATIONS AND ASYMMETRY EXTRACTION)”的第63/043,828号美国临时专利申请案，所述申请案的公开内容特此以引用的方式并入本文且特此主张其优先权。
还参考与本申请案的目标物相关的申请人的下列专利及专利申请案，所述申请案的公开内容特此以引用的方式并入本文中：
标题为“用于确定光刻焦点及曝光的方法(METHOD FOR DETERMININGLITHOGRAPHIC FOCUS AND EXPOSURE)”的第7,656,512号美国专利案；
标题为“叠加计量及控制方法(OVERLAY METROLOGY AND CONTROL METHOD)”的第7,804,994号美国专利案；
标题为“多个图案化参数的测量(MEASUREMENT OF MULTIPLE PATTERNINGPARAMETERS)”的第9,490,182号美国专利案；
标题为“多层叠加计量目标及互补叠加计量测量***(MULTI-LAYER OVERLAYMETROLOGY TARGET AND COMPLIMENTARY OVERLAY METROLOGY MEASUREMENT SYSTEMS)”的第9,927,718号美国专利案；
标题为“估计及消除单元间工艺变化不准确性(ESTIMATING AND ELIMINATINGINTER-CELL PROCESS VARIATION INACCURACY)”的第10,415,963号美国专利案；
标题为“复合成像计量目标(COMPOUND IMAGING METROLOGY TARGETS)”的第10,527,951号美国专利案；
2019年6月4日申请且标题为“使用组合光学及电子束技术的不对齐测量(MISREGISTRATION MEASUREMENTS USING COMBINED OPTICAL AND ELECTRON BEAMTECHNOLOGY)”的第PCT/US2019/035282号PCT申请案；及
2019年9月16日申请且标题为“周期性半导体装置不对齐计量***及方法(PERIODIC SEMICONDUCTOR DEVICE MISREGISTRATION METROLOGY SYSTEM AND METHOD)”的第PCT/US2019/051209号PCT专利申请案。
技术领域
本发明大体涉及半导体装置制造中的不对齐的测量。
背景技术
已知用于半导体装置制造中的不对齐的测量的各种方法及***。
发明内容
本发明寻求提供用于半导体装置制造中的不对齐的测量的改进方法及***。
因此，根据本发明的优选实施例，提供一种用于制造半导体装置晶片的小波分析***，所述***包含：不对齐计量工具，其可操作以测量晶片上的至少一个测量位点，从而产生输出信号；以及基于小波的分析引擎，其可操作以通过将至少一个小波变换应用于所述输出信号来产生至少一个经小波变换信号，且通过分析所述经小波变换信号来产生质量度量。
根据本发明的优选实施例，所述不对齐计量工具是电子束不对齐计量工具。优选地，所述分析包含将所述经小波变换信号的特定部分与所述测量位点内的特定位置相关联。
根据本发明的优选实施例，所述质量度量包含在所述测量位点内形成的至少一个个别结构、在所述测量位点内形成的至少一个群组的结构及所述测量位点中的至少一者的不对称性的指示。
根据本发明的另一优选实施例，所述质量度量包含在所述晶片上形成的第一层与第二层之间的不对齐的指示。
优选地，所述质量度量可操作以用于至少一个经调整制造参数的产生。优选地，在制造所述半导体装置晶片中使用所述至少一个经调整制造参数。
根据本发明的另一优选实施例，还提供一种制造半导体装置晶片的小波分析方法，所述方法包含：提供第一晶片；使用第一组制造参数来形成所述晶片上的至少第一层；使用第二组制造参数来形成所述晶片上的至少第二层；随后通过使用不对齐计量工具测量所述第一晶片上的测量位点而产生输出信号；通过将至少一个小波变换应用于所述输出信号而产生至少一个经小波变换信号；通过分析所述经小波变换信号来产生质量度量；通过至少部分地基于所述质量度量调整至少一个制造参数而产生至少一个经调整组制造参数，所述至少一个制造参数选自所述第一组制造参数及所述第二组制造参数中的至少一者；及随后使用所述经调整组制造参数在所述第一晶片及所述第二晶片中的至少一者上形成至少一个层。
根据本发明的优选实施例，所述小波变换是连续小波变换。优选地，所述分析包含将所述经小波变换信号的特定部分与所述测量位点内的特定位置相关联。
根据本发明的优选实施例，所述质量度量包含所述第一层与所述第二层之间的不对齐的指示。
根据本发明的优选实施例，所述产生所述经小波变换信号进一步包含选择频率范围，所述经小波变换信号依据所述频率范围变化，将零值指派到对应于所述频率范围之外的频率值的所述小波变换的系数。
替代地，根据本发明的优选实施例，所述产生所述经小波变换信号进一步包含选择频率范围，所述经小波变换信号依据所述频率范围变化，将对应于所述频率范围之外的频率值的所述小波变换的系数乘以加权因子。
根据本发明的优选实施例，所述频率范围包含对应于形成有所述第一层及所述第二层中的至少一者的至少一个结构的至少一个尺寸的频率。
替代地，根据本发明的优选实施例，所述频率范围不包含对应于形成在所述晶片上的至少一个结构的至少一个尺寸的频率。根据本发明的优选实施例，所述至少一个结构与所述第一层及所述第二层中的至少一者一起形成。替代地，根据本发明的优选实施例，所述至少一个结构与结构层一起形成，所述结构层是除所述第一层及所述第二层之外的层。
根据本发明的优选实施例，所述质量度量包含在所述测量位点内形成的至少一个个别结构、在所述测量位点内形成的至少一个群组的结构及所述测量位点中的至少一者的不对称性的指示。
根据本发明的优选实施例，所述分析所述经小波变换信号包含识别所述经小波变换信号内的一般对称界限及识别所述经小波变换信号的至少一对不对称部分，所述至少一对不对称部分中的每一者包含所述经小波变换信号的关于所述一般对称界限不对称的一对部分。
根据本发明的优选实施例，所述分析所述经小波变换信号包含分析具有与所述经小波变换信号的单元相同的单元的信号。替代地，根据本发明的优选实施例，所述分析所述经小波变换信号进一步包含分析具有与所述输出信号的单元相同的单元的信号。
根据本发明的优选实施例，所述方法还包含从所述晶片移除所述第一层及所述第二层中的至少一者，所述至少一个层替换所述第一层及所述第二层中的所述至少一者。替代地，根据本发明的优选实施例，所述至少一个层未替换所述第一层及所述第二层中的任一者。
附图说明
将从结合附图进行的下列详细描述更完整地理解及了解本发明，在图中：
图1是用于在晶片上制造半导体装置的小波分析***的简化示意图；
图2A是适用于图1的小波分析***的包含常规目标的常规测量位点的简化说明；
图2B是由不对齐计量工具从图2A中展示的目标的一部分产生的常规输出信号的简化说明，且是对应于图2A中的放大圆D的放大；
图2C是由图1的小波分析***从图2A中展示的目标的一部分产生的经小波变换信号的简化说明，且是对应于图2A中的放大圆E的放大；
图3是说明由图1到2C的小波分析***使用的小波分析方法的简化流程图；
图4A及4B是说明图3的小波分析方法的一部分的实施例的简化流程图；及
图5是说明图3的小波分析方法的一部分的额外实施例的简化流程图。
具体实施方式
现在参考图1，其为用于在晶片102或与其类似的晶片上制造半导体装置的小波分析***100的简化示意图，且参考图2A，其为适用于图1的小波分析***中的测量位点的简化说明，参考图2B，其为由图2A中展示的测量位点的一部分产生的常规输出信号的简化说明，且参考图2C，其为由图2A中展示的测量位点的一部分产生的经小波变换信号的简化说明。
尤其如图1及2A中所见，小波分析***100优选地与具有可调整制造参数的制造工具110结合使用，所述制造工具110优选地使用至少第一组制造参数来在晶片102上至少部分形成第一层112。另外，小波分析***100优选地与具有可调整制造参数的制造工具114结合使用，所述制造工具114优选地使用至少第二组制造参数来在晶片102上至少部分形成第二层116。应了解，第一层112及第二层116可为相邻层，但不需要如此，且可分离达在从100nm到超过10μm的范围中的高度。
在本发明的优选实施例中，第一组及第二组制造参数中的制造参数的实例特别包含由可从美国加利福尼亚州苗比达市(Milpitas)的科磊公司(KLA Corporation)购得的模型化套组(例如K-T分析器平台)识别的制造参数。
制造工具110及114可体现为任何合适制造工具，特别包含光刻扫描仪、及蚀刻工具以及抛光工具。在本发明的优选实施例中，制造工具110及114是光刻扫描仪，且体现为浸入式扫描仪及极紫外线(EUV)扫描仪中的一者或两者。可用作制造工具110或114的典型浸入式扫描仪是可从日本东京的尼康公司(Nikon Corporation)购得的NSR-S635E。
应理解，在本发明的一个实施例中，制造工具110及制造工具114是单个工具。在本发明的另一实施例中，制造工具110及制造工具114是单独工具。在其中制造工具110及114是单独工具的实施例中，制造工具110及114可为相同类别的工具(例如，两个光刻工具)，或不同类别的工具(例如，光刻工具及纳米压印光刻工具)。
通常，除第一层112及第二层116之外，还在晶片102上形成额外层。优选地，结构经形成有额外层。在本发明的一些实施例中，小波分析***100可操作以测量额外层中的至少一者与形成在晶片102上的至少一个其它层之间的不对齐，所述至少一个其它层体现为第一层112、第二层116或形成在晶片102上的额外层中的另一者。
小波分析***100优选地包含不对齐计量工具120，所述不对齐计量工具120测量晶片102上的多个测量位点122中的至少一者。不对齐计量工具120可为任何合适不对齐计量工具，特别包含电子束不对齐计量工具。可用作不对齐计量工具120的典型电子束不对齐计量工具是可从美国加利福尼亚州苗比达市的科磊公司购得的eDR7380TM。
优选地，不对齐计量工具120与第一层112及第二层116中的每一者之间的任何材料对由不对齐计量工具120用来测量晶片102上的测量位点或若干测量位点122的电磁辐射至少部分透明。
在本发明的一个实施例中，晶片102上的每一测量位点122包含在其内形成的结构，所述结构旨在与在晶片102上的测量位点122的其它者内形成的结构相同。在本发明的另一实施例中，晶片102上的每一测量位点122包含在其内形成的结构，所述结构旨在不同于在晶片102上的测量位点122的其它者内形成的结构。在本发明的又一额外实施例中，晶片102上的至少第一群组的测量位点中的测量位点122每一者包含在其内形成的结构，所述结构旨在与在晶片102上的测量位点122的其它者内形成的结构相同，而晶片102上的至少第二群组的测量位点中的测量位点122每一者包含在其内形成的结构，所述结构旨在与在晶片102上的测量位点122的其它者内的结构不同。
特别如在图2A中展示的一个测量位点122的实施例中所见，测量位点122优选地包含在其内形成的至少一个目标124。目标124优选地适合于由不对齐计量工具120进行测量。目标124通常包含与第一层112一起形成的第一结构126及与第二层116一起形成的第二结构128。
在本发明的优选实施例中，目标124尤其适合于通过不对齐计量工具120进行测量。例如，目标124可体现为尤其适合于由电子束不对齐计量工具测量的目标，且不对齐计量工具120可体现为电子束不对齐计量工具。然而，在本发明的额外实施例中，目标124尤其适合于通过除不对齐计量工具120外的不对齐计量工具进行测量。例如，目标124可体现为尤其适合于由成像不对齐计量工具测量的目标，且不对齐计量工具120可体现为电子束不对齐计量工具。优选地，在此情况中，不对齐计量工具120甚至可从此目标124产生有意义测量输出。
为简单起见，目标124在图2A中被展示为高级成像计量(AIM)目标。然而，目标124可体现为任何合适目标，特别例如：盒中盒目标，例如类似于第7,804,994号美国专利案中描述的目标的目标；AIM裸片中(AIMid)目标，例如类似于第10,527,951号美国专利案中描述的目标的目标；微型blossom目标，例如类似于C.P.奥斯切特(C.P.Ausschnitt)、J.茂宁思达(J.Morningstar)、W.穆特(W.Muth)、J.施耐德(J.Schneider)、R.J.耶顿(R.J.Yerdon)、L.A.宾斯(L.A.Binns)、N.P.史密斯(N.P.Smith)的“多层叠加计量(Multilayer overlay Meterlogy)”，《国际光学工程学会学报》(Proc.SPIE)6152，《微光刻的计量、检验及工艺控制》(Metrology,Inspection,and Process Control forMicrolithography)XX，615210(2006年3月24日)中描述的目标的目标；组合光学及电子束目标，例如类似于第PCT/US2019/035282号PCT申请案中描述的目标的目标；以及可用于测量三层或三个以上层之间的不对齐的目标，例如类似于第9,927,718号美国专利案中描述的目标的目标。另外，目标124可体现为旨在作为功能性半导体装置的完整或部分半导体装置，例如第PCT/US2019/051209号PCT专利申请案中描述的装置。
第一结构126中的每一者通常旨在各自具有相同最小尺寸J，但在一些实施例中，第一结构126中的不同者旨在具有最小尺寸J，其值有意不同于第一结构126的其它者的最小尺寸J。如图2A中所见，最小尺寸J优选为从顶部平面透视图测量的结构126的宽度。类似地，第二结构128通常旨在各自具有相同最小尺寸K，但在一些实施例中，第二结构128的不同者旨在具有最小尺寸K，其值有意不同于第二结构128的其它者的最小尺寸K。如图2A中所见，最小尺寸K优选为从顶部平面透视图测量的结构128的宽度。
在本发明的一些实施例中，尤其如放大圆A中所见，每一第一结构126由第一子结构136形成，每一第一子结构136具有最小尺寸L。如放大圆A中所见，最小尺寸L优选地是从顶部平面透视图测量的子结构136的宽度。在本发明的其它实施例中，第一结构126通常为整体结构，且不包含子结构。
类似地，在本发明的一些实施例中，尤其如放大圆A中所见，每一第二结构128由第二子结构138形成，每一第二子结构138具有最小尺寸M。如放大圆A中所见，最小尺寸M优选地为从顶部平面透视图测量的子结构138的宽度。在本发明的其它实施例中，第二结构128通常为整体结构，且不包含子结构。
通常，结构126及128以及子结构136及138通常旨在为对称的；然而，结构126及128以及子结构136及138中的一些或全部可展现无意的不对称性。结构126及128以及子结构136及138的无意不对称性的类型特别包含结构内的角度不对称性。
在图2A中说明的实施例中，目标124的结构126及128以及子结构136及138旨在为对称结构，例如对称结构142。尤其如放大圆B及C中所见，每一对称结构142优选地包含一对角度θ及一对角度
Figure BDA0003975100060000071
优选地，在每一对称结构142中，角度θ通常彼此相等，且角度
Figure BDA0003975100060000072
通常彼此相等。
然而，归因于无意的角度不对称性，目标124的结构126及128以及子结构136及138中的至少一些是不对称结构，例如不对称结构144。尤其如放大圆B及C中所见，每一不对称结构144包含至少一对角度α及β，其中角度α通常不等于角度β。
应理解，在图2A中展示的实施例中，尤其如放大圆B及C中所见，结构126及128的横截面旨在为具有两个相同上角及两个相同下角的等腰梯形。类似地，在图2A中展示的实施例中，子结构136及138的横截面(未示出)旨在为具有两个相同上角及两个相同下角的等腰梯形。因此，角度θ及
Figure BDA0003975100060000073
的对及角度α及β的对分别体现为结构142或144内的两个下角或两个上角。然而，在本发明的其它实施例中，其它角度可旨在为相同的，且角度θ及
Figure BDA0003975100060000074
的对及角度α及β的对体现为旨在为相同的任意角度，例如两个侧角。
类似地，甚至当目标124旨在为对称时，目标124也可展现无意的对称性。目标124的无意对称性的类型特别包含节距游走，如第9,490,182号美国专利案中描述；目标124中的结构之间的高度、宽度或其它变化，如第7,656,512号美国专利案中描述；及衬垫到衬垫变化，如第10,415,963号美国专利案中描述。此外，测量位点122可含有一或多个不对称结构，例如沟槽146或外来材料148的一部分。
在测量测量位点122时，如放大圆D中所见，不对齐计量工具120产生输出信号152。应理解，为了易于理解，为了简单起见，输出信号152被展示为二维信号；然而，输出信号152可具有任何合适数目个维度。
进一步应理解，图2A中展示的输出信号152的实施例包含仅与单个不对称结构144相关的数据。然而，在本发明的其它典型实施例中，输出信号152可包含与测量位点122的整体或其任何部分相关的数据。
在本发明的一个实施例中，输出信号152呈原始数据的形式，所述原始数据是欧几里德x-y-z坐标***中的三维数据。三维数据的优选地通过x-y-z坐标***的x-y平面中的每一位置与测量位点122内的位置之间的容易了解的一对对应关系特性化。
在图2A的放大圆D中展示的本发明的实施例中，输出信号152呈经调整数据的形式。此经调整数据特别可为内核，所述内核优选地从欧几里德x-y-z坐标***中的三维数据产生。对于x-y-z坐标***的x轴上的每一点，在所述x值处沿y轴的值经组合以产生所述x值的单个y值。特别可通过对y轴值求平均值来组合y轴值。内核中的数据优选地通过x轴上的每一位置与测量位点122内的多个位置之间的容易了解的对应关系特性化。
在本发明的优选实施例中，由不对齐计量工具120产生的输出信号152经传达到基于小波的分析引擎160，所述基于小波的分析引擎160将至少一个小波变换应用于输出信号152，从而产生至少一个经小波变换信号162，其实例在放大E中展示。应理解，为了易于理解，经小波变换信号162被展示为三维信号；然而，经小波变换信号162可具有任何合适数目个维度。
进一步应了解，图2A中展示的经小波变换信号162的实施例包含仅与单个不对称结构144相关的数据。然而，在本发明的其它典型实施例中，经小波变换信号162可包含与测量位点122的整体或其任何部分相关的数据。
在本发明的优选实施例中，由基于小波的分析引擎160应用于输出信号152的小波变换是连续小波变换。在本发明的另一实施例中，由基于小波的分析引擎160应用于输出信号152的小波变换是离散小波变换。
如本领域中已知，小波变换是信号与一系列小波函数的卷积。因为所述系列小波函数中的每一小波函数仅在有限间隔内返回非零值，因此经小波变换信号162的特定部分可容易与输出信号152的对应部分相关联。因此，经小波变换信号162的特定部分可容易与测量位点122内的特定位置相关联。
在本发明的一个实施例中，例如尤其在图2B及2C中所见的实施例，经小波变换信号162的特定部分与测量位点122内的特定位置之间的关系可不同于输出信号152的特定部分与测量位点122内的特定位置之间的关系。在本发明的另一实施例中，经小波变换信号162的特定部分与测量位点122内的特定位置之间的关系可与输出信号152的特定部分与测量位点122内的特定位置之间的关系相同。
基于小波的分析引擎160优选地分析经小波变换信号162，从而产生质量度量。基于小波的分析引擎160优选地将质量度量传达到制造工具110及制造工具114中的至少一者，以用于调整在形成第一层112中使用的第一组制造参数及在形成第二层116中使用的第二组制造参数中的至少一个制造参数。
本发明的特定特征在于，由于经小波变换信号162的特定部分可容易与测量位点122内的对应位置相关联，因此由基于小波的分析引擎160产生的质量度量可容易与测量位点122内的对应位置相关联。因此，小波分析***100识别测量位点122内的特定位置或结构126及128以及子结构136及138的特定者对质量度量的贡献，且相应地调整第一组制造参数及第二组制造参数中的至少一者的至少一个参数。
在本发明的一个实施例中，由基于小波的分析引擎160产生的质量度量是不对齐值，其优选地指示第一层112与第二层116之间的不对齐。在本发明的另一实施例中，由基于小波的分析引擎160产生的质量度量是结构126、结构128、子结构136、子结构138、目标124及不对齐位点122中的至少一者的不对称性的指示。由不对称性的此指示所指示的不对称性可特别包含：结构内的角度不对称性；节距游走；目标124中的结构之间的高度、宽度或其它变化；衬垫到衬垫变化；以及测量位点122内的不对称结构，例如一或多个沟槽146或外来材料148。
在本发明的优选实施例中，由基于小波的分析引擎160产生的质量度量用于在生产形成在晶片102上或不同晶片上的半导体装置中调整由制造工具110使用的第一组制造参数及由制造工具114使用的第二组制造参数的至少一个制造参数。
在其中质量度量是不对齐值的实施例中，与使用未经调整的制造参数制造的层112及116比较，制造参数中的至少一者的调整优选地导致使用经调整制造参数制造的层112与116之间的改进对齐。
在其中质量度量是不对称性的指示的实施例中，与使用未经调整的制造参数制造的结构126、结构128、子结构136、子结构138、测量位点122及目标124比较，至少一个制造参数的调整优选地导致结构126、结构128、子结构136、子结构138、测量位点122及目标124中的至少一者的更好对称性。
另外或替代地，不对称性的指示可用于调整由小波分析***100产生的不对齐值。例如，特定测量位点122处的不对称性的指示可导致小波分析***100使用不对齐计量工具120在不同测量位点122处测量晶片102，从而产生可用于产生不对齐值的数据。类似地，不对称性的指示可用于选择由不对齐计量工具120产生的输出信号152的特定部分，以用于产生不对齐值。此外，不对称性的指示可用于调整来自不对齐计量工具120的输出信号152，且可使用经调整的输出信号来产生不对齐值。
另外或替代地，不对称性的指示可用于调整由并非小波分析***100的部分的合适不对齐计量工具产生的不对齐值。合适的不对齐计量工具的实例特别包含eDR7380TM、ArcherTM750或ATL100TM，所有这些可从美国加利福尼亚州苗比达市的科磊公司购得。例如，特定测量位点122处的不对称性的指示可促进通过合适不对齐计量工具在不同测量位点122处测量晶片102，从而产生可用于产生不对齐值的数据。类似地，不对称性的指示可用于选择由合适不对齐计量工具产生的输出信号152的特定部分，以用于产生不对齐值。另外，不对称性的指示可用于调整来自合适不对齐计量工具的输出信号152，且可使用经调整的输出信号来产生不对齐值。
在本发明的优选实施例中，由小波分析***100产生的经小波变换信号162及其对应不对齐值相对于由常规工具产生的输出信号及不对齐值是相对不含噪声的。
应了解，在本发明的一个实施例中，小波分析***100用于在同一晶片102或不同晶片102上测量旨在彼此相同的多个不对齐位点122处的不对齐。
此外，对于旨在彼此相同的多个不对齐位点122的不同者由小波分析***100产生的不对齐值通常比对于旨在彼此相同的多个不对齐位点122的不同者由常规***产生的不对齐值彼此更类似。由小波分析***100产生的此类不对齐值相对于由常规不对齐计量***产生的不对齐值之间的更大相似性指示当与常规***比较时由小波分析***100产生的不对齐值的相对更大精度。
如下文特定参考图2B及2C更详细地描述，由小波分析***100产生的经小波变换信号162及对应不对称性指示与由常规工具产生的典型输出信号及对应不对称性指示相比具有对不对称性的相对更大敏感度。
现在参考图2B及2C，其分别为图2A中的放大圆D及E的放大，且分别展示输出信号152及经小波变换信号162。
尤其如图2B中所见，输出信号152通常关于一般对称轴172对称。输出信号进一步包含不对称信号部分174，其关于一般对称轴172不对称；然而，部分174的不对称性并不明显。
相比之下，尤其如图2C中所见，经小波变换信号162包含一般对称平面182及不对称信号部分184。如从对经小波变换信号162的视觉检验易于了解，不对称信号部分184关于一般对称平面182不对称。
因此，由小波分析***100产生的经小波变换信号162及对应不对称性指示相对于由常规工具产生的常规输出信号152及对应不对称性指示对测量位点122内的不对称性具有更大敏感度。
现在另外参考图3，其为说明由小波分析***100使用的小波分析方法200的简化流程图。
如图3中所见，在小波分析方法200的第一步骤202，制造工具110优选地使用至少第一组制造参数以在晶片102上至少部分形成第一层112。在下一步骤204，制造工具114优选地使用至少第二组制造参数以在晶片102上至少部分形成第二层116。
如上文提及，制造工具110及制造工具114可体现为单个工具或单独工具。也如上文提及，第一层112及第二层116可为相邻层，但不需要如此，且可分离在达从100nm到超过10μm的范围中的高度。
在下一步骤206，不对齐计量工具120优选地测量晶片102上的至少一个测量位点122，从而产生输出信号152。
在下一步骤208，在步骤206产生的输出信号152传达到基于小波的分析引擎160，所述基于小波的分析引擎160优选地将至少一个小波变换应用于输出信号152，从而产生至少一个经小波变换信号162。在本发明的优选实施例中，在步骤208执行的小波变换是连续小波变换。在本发明的另一实施例中，在步骤208执行的小波变换是离散小波变换。
在下一步骤210，基于小波的分析引擎160优选地分析在步骤208产生的经小波变换信号162，从而产生质量度量。在本发明的优选实施例中，质量度量特别是第一层112与第二层116之间的不对齐的指示，如下文参考图4A及4B更详细地描述，或测量位点122内存在的不对称性的指示，如下文参考图5更详细地描述。
在下一步骤212，基于小波的分析引擎160优选地通过至少部分基于在步骤210产生的质量度量来调整至少一个制造参数而产生至少经调整组制造参数。优选地，至少一个制造参数选自由制造工具110在步骤202使用的第一组制造参数及由制造工具114在步骤204使用的第二组制造参数中的至少一者。
在下一步骤214，在步骤212产生的至少经调整组制造参数优选地用于在晶片102或不同晶片上形成的半导体装置的生产中。优选地，经调整参数用于在晶片102及额外晶片中的至少一者上形成至少一个层。在本发明的一个实施例中，从晶片102移除第一层112及第二层116中的至少一者，且使用经调整参数形成的至少一个层替换第一层112及第二层116中的至少一者。在本发明的另一实施例中，第一层112及第二层116中的任一者均未从晶片102移除，且使用经调整参数形成的至少一个层形成在第一层112及第二层116上方或下方。
在其中质量度量是不对齐值的实施例中，与使用未经调整的制造参数制造的层112及116比较，步骤212的制造参数中的至少一者的调整优选地导致使用经调整参数制造的层112与116之间的改进对齐。
在其中质量度量是不对称性的指示的实施例中，与使用未经调整的制造参数制造的结构126、结构128、子结构136、子结构138、测量位点122及目标124比较，在步骤212的至少一个制造参数的调整优选地导致使用经调整制造参数制造的结构126、结构128、子结构136、子结构138、测量位点122及目标124中的至少一者的更好对称性。另外或替代地，如下文特别参考图5描述，不对称性的指示可用于调整不对齐值。
现在另外参考图4A，其为说明小波分析方法200的步骤208的实施例的简化流程图，其中在步骤210产生的质量度量是第一层112与第二层116之间的不对齐的指示。
如图4A中所见，在第一子步骤402，在步骤208做出在产生经小波变换信号162的小波变换期间，是否应用一或多个基于小波的滤波器的决策。此基于小波的滤波器优选地体现为频率范围，经小波变换信号162依据所述频率范围变化。如本领域中已知，经小波变换信号162包含来自在步骤208使用的小波变换的多个系数的输入。
在本发明的优选实施例中，当应用基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器时，将零值指派给对应于基于小波的滤波器的频率范围之外的频率值的小波变换的所有系数。因此，当应用一或多个基于小波的滤波器时，在步骤208产生的经小波变换信号162的所有非零值仅与基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器的频率范围内的频率相关联。
在本发明的额外实施例中，当应用基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器时，对应于基于小波的滤波器的频率范围之外的频率值的小波变换的所有系数乘以加权因子。优选地，加权因子大于零且小于一。因此，当应用一或多个基于小波的滤波器时，抑制来自不包含在基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器的频率范围内的频率对在步骤208产生的经小波变换信号162的贡献。
如果不应用基于小波的滤波器，那么方法可继续进行到下一子步骤404，且产生未经滤波的经小波变换信号。接着，方法继续进行到图3的步骤210。如果将应用一或多个基于小波的滤波器，那么方法替代地继续进行到下一子步骤406。在子步骤406，做出一或多个基于小波的滤波器是否包含受关注结构的决策。
如果基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器将包含受关注结构，那么方法继续进行到下一子步骤408，在所述下一子步骤408选择且应用包含受关注结构的一或多个基于小波的滤波器。在本发明的一个优选实施例中，包含受关注结构的基于小波的滤波器体现为对应于相应结构126及128以及子结构136及138的尺寸J、K、L及M中的至少一者的频率范围。在本发明的另一优选实施例中，尤其如果受关注结构是群组的周期性结构的部分，那么包含受关注结构的基于小波的滤波器体现为对应于周期性结构的节距的频率范围。
优选地，频率范围内的给定频率与测量位点122内的节距或尺寸(例如相应结构126及128以及子结构136及138的尺寸J、K、L及M中的一者)之间的关系是逆关系。应理解，对于使频率范围中的给定频率与测量位点122内的尺寸相关的按比例调整因子，可存在许多合适值。例如，用于包含在子步骤408的基于小波的滤波器的频率范围中的合适频率可特别等于1/J、10/J、0.5/K、4/K、0.1/M、3.14159/M、6/L、0.7/L或1/L。
如果基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器将不包含受关注结构，那么方法继续进行到下一子步骤410，在所述下一子步骤410选择且应用排除特定结构的一或多个基于小波的滤波器。在本发明的一个优选实施例中，排除特定结构的基于小波的滤波器抑制来自结构126及128以及子结构136及138中的至少一者对经小波变换信号162的贡献。在此情况中，基于小波的滤波器体现为不对应于相应结构126及128以及子结构136及138的尺寸J、K、L及M中的至少一者的至少一个频率范围。在本发明的另一优选实施例中，尤其如果在子步骤410应用的基于小波的滤波器旨在抑制来自作为群组的周期性结构的部分的至少一个结构对经小波变换信号162的贡献，那么排除特定结构的基于小波的滤波器或若干基于小波的滤波器体现为频率范围，每一频率对应于将排除的周期性结构的节距。
另外或替代地，排除特定结构的基于小波的滤波器抑制来自在晶片102上与除层112或116之外的层一起形成的结构或若干结构对经小波变换信号162的贡献。在此情况中，基于小波的结构体现为不对应于在晶片102上与除层112或116之外的层一起形成的至少一个结构的至少一个节距或尺寸的至少一个频率范围。
优选地，频率范围内的给定频率与测量位点122内的节距或尺寸(例如相应结构126及128以及子结构136及138的尺寸J、K、L及M中的一者)之间的关系是逆关系。应理解，对于使频率范围中的给定频率与测量位点122内的尺寸相关的按比例调整因子，可存在许多合适值。例如，用于包含在子步骤410的基于小波的滤波器的频率范围中的合适频率可特别等于1/J、10/J、0.5/K、4/K、0.1/M、3.14159/M、6/L、0.7/L或1/L。
无论在子步骤408及410分别应用包括或排除特定结构的一或多个滤波器，方法继续进行到下一子步骤412，在所述下一子步骤412产生经滤波的经小波变换信号。应理解，在子步骤412产生的经滤波的经小波变换信号在子步骤408的情况中强调，或在子步骤410的情况中移除特定受关注结构对步骤206的输出信号152的贡献。在子步骤412之后，方法继续图3的步骤210。
现在另外参考图4B，其为说明小波分析方法200的步骤210的实施例的简化流程图，其中在步骤210产生的质量度量是第一层112与第二层116之间的不对齐的指示。
如图4B中所见，在第一子步骤420，进行评估以确认在步骤208产生的经小波变换信号162是否是经滤波的经小波变换信号(例如在子步骤412产生的经小波变换信号)，或未经滤波的经小波变换信号(例如在子步骤404产生的经小波变换信号)。
如果在步骤208产生的经小波变换信号162是经滤波的经小波变换信号，那么方法继续进行到下一子步骤422，在所述下一子步骤422做出是否产生具有与输出信号152的单元相同的单元的经滤波信号的决策。如果做出产生具有与输出信号152的单元相同的单元的经滤波信号的决策，那么方法继续进行到下一子步骤424。在子步骤424，对在步骤208产生的经滤波的经小波变换信号应用逆变换，从而产生可用于产生不对齐值的经滤波信号。在本发明的优选实施例中，在子步骤424应用的逆变换是在步骤208应用的小波变换的数学反演(inverse)。在本发明的另一实施例中，在子步骤424应用的逆变换并非在步骤208应用的小波变换的数学反演。
如果在子步骤420，经小波变换信号162确认为未经滤波的经小波变换信号，或如果在子步骤422，做出不产生具有与输出信号152的单元相同的单元的经滤波信号的决策，或在子步骤424之后，方法继续进行到下一子步骤426。在子步骤426，产生指示第一层112与第二层116之间的不对齐的不对齐值。在子步骤426之后，方法继续图3的步骤212。应了解，在本发明的一个实施例中，通过分析具有与经小波变换信号162(例如在步骤208产生的经小波变换信号162)的单元相同的单元的信号来产生在子步骤426产生的不对齐值。在本发明的另一实施例中，通过分析具有与输出信号152的单元相同的单元的信号(例如，在子步骤424产生的经滤波信号)来产生在子步骤426产生的不对齐值。
现在另外参考图5，其为说明小波分析方法200的步骤210的实施例的简化流程图，其中在步骤210产生的质量度量是测量位点122内存在的不对称性的指示。
如图5中所见，在第一子步骤502，选择在其内检查在步骤208产生的经小波变换信号162的频率及位置范围。例如，对于从大约5.5μm到6.7μm的位置范围及从0.1到0.3个周期/样本的正规化频率范围，检查图2C的经小波变换信号162，即使经小波变换信号162可包含所述范围之外的位置及频率值的非零数据。
在下一子步骤504，识别一般对称界限，例如图2C的一般对称平面182。应了解，尽管为了简单起见，图2C及5中展示一般对称平面，但所识别的一般对称界限可具有任何合适形式及任何合适数目个尺寸。
接着，在随后的子步骤506，识别经小波变换信号的至少一对不对称部分，例如经小波变换信号162的不对称部分184。在随后子步骤508，产生不对称性的指示。应了解，在本发明的一个实施例中，通过分析具有与经小波变换信号162(例如在步骤208产生的经小波变换信号162)的单元相同的单元的信号来产生在子步骤508产生的不对称性的指示。在本发明的另一实施例中，在子步骤508产生的不对称性的指示通过分析具有与输出信号152的单元相同的单元的信号而产生，例如通过以类似于在子步骤424执行的操作的方式对经小波变换信号162执行逆变换。
在下一子步骤510，做出是否将在子步骤508产生的不对称性的指示用于由小波分析***100或不同合适不对齐计量***产生的不对齐值的调整中的决策，如上文参考图1到2C描述。
如果在子步骤508产生的不对称性的指示将用于不对齐值的调整中，那么方法继续进行到子步骤512并调整不对齐值。例如，在子步骤508产生的不对称性的指示可促进在不同测量位点122处测量晶片102，从而产生可用于产生经调整不对齐值的数据。类似地，在子步骤508产生的不对称性的指示可用于选择在步骤206产生的输出信号152的特定部分，以用于产生经调整不对齐值。另外，在子步骤508产生的不对称性的指示可用于调整在步骤206产生的输出信号152，且可使用经调整的输出信号来产生经调整不对齐值。
在子步骤512之后，或紧接在子步骤510之后，如果在子步骤508产生的不对称性的指示不用于不对齐值的调整中，那么方法继续图3的步骤212。
所属领域的技术人员将了解，本发明不限于在上文中已特定展示及描述的内容。本发明的范围包含上文描述的各种特征的组合及子组合两者以及其修改，其全部不在现有技术中。

Claims (23)

1.一种用于制造半导体装置晶片的小波分析***，所述***包括：
不对齐计量工具，其可操作以测量晶片上的至少一个测量位点，从而产生输出信号；及
基于小波的分析引擎，其可操作以：
通过将至少一个小波变换应用于所述输出信号来产生至少一个经小波变换信号；及
通过分析所述经小波变换信号来产生质量度量。
2.根据权利要求1所述的小波分析***，且其中所述不对齐计量工具是电子束不对齐计量工具。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的小波分析***，且其中所述分析包括将所述经小波变换信号的特定部分与所述测量位点内的特定位置相关联。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的小波分析***，且其中所述质量度量包括以下至少一者的不对称性的指示：
在所述测量位点内形成的至少一个个别结构；
在所述测量位点内形成的至少一个群组的结构；及
所述测量位点。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的小波分析***，且其中所述质量度量包括形成在所述晶片上的第一层与第二层之间的不对齐的指示。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的小波分析***，且其中所述质量度量可操作以用于至少一个经调整制造参数的产生中。
7.根据权利要求6所述的小波分析***，且其中所述至少一个经调整制造参数用于所述制造所述半导体装置晶片。
8.一种制造半导体装置晶片的小波分析方法，所述方法包括：
提供第一晶片；
使用第一组制造参数在所述晶片上形成至少第一层；
使用第二组制造参数在所述晶片上形成至少第二层；
随后通过使用不对齐计量工具测量所述第一晶片上的测量位点来产生输出信号；
通过将至少一个小波变换应用于所述输出信号来产生至少一个经小波变换信号；
通过分析所述经小波变换信号来产生质量度量；
通过至少部分基于所述质量度量调整至少一个制造参数而产生至少经调整组制造参数，所述至少一个制造参数选自所述第一组制造参数及所述第二组制造参数中的至少一者；及
随后使用所述经调整组制造参数在所述第一晶片及一第二晶片中的至少一者上形成至少一个层。
9.根据权利要求8所述的小波分析方法，且其中所述小波变换是连续小波变换。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的小波分析方法，且其中所述分析包括将所述经小波变换信号的特定部分与所述测量位点内的特定位置相关联。
11.根据权利要求8到10中任一权利要求所述的小波分析方法，且其中所述质量度量包括所述第一层与所述第二层之间的不对齐的指示。
12.根据权利要求11所述的小波分析方法，且其中所述产生所述经小波变换信号进一步包括：
选择频率范围，所述经小波变换信号依据所述频率范围变化；及
将零值指派给对应于所述频率范围之外的频率值的所述小波变换的系数。
13.根据权利要求11所述的小波分析方法，且其中所述产生所述经小波变换信号进一步包括：
选择频率范围，所述经小波变换信号依据所述频率范围变化；及
将对应于所述频率范围之外的频率值的所述小波变换的系数乘以加权因子。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的小波分析方法，且其中所述频率范围包括对应于形成有所述第一层及所述第二层中的至少一者的至少一个结构的至少一个尺寸的频率。
15.根据权利要求12或权利要求13所述的小波分析方法，且其中所述频率范围不包括对应于形成在所述晶片上的至少一个结构的至少一个尺寸的频率。
16.根据权利要求15所述的小波分析方法，且其中所述至少一个结构与所述第一层及所述第二层中的至少一者一起形成。
17.根据权利要求15所述的小波分析方法，且其中所述至少一个结构与结构层一起形成，所述结构层是除所述第一层及所述第二层之外的层。
18.根据权利要求8到17中任一权利要求所述的小波分析方法，且其中所述质量度量包括以下至少一者的不对称性的指示：
在所述测量位点内形成的至少一个个别结构；
在所述测量位点内形成的至少一个群组的结构；及
所述测量位点。
19.根据权利要求18所述的小波分析方法，且其中所述分析所述经小波变换信号包括：
识别所述经小波变换信号内的一般对称界限；及
识别所述经小波变换信号的至少一对不对称部分，所述至少一对不对称部分中的每一者包括关于所述一般对称界限不对称的所述经小波变换信号的一对部分。
20.根据权利要求8到19中任一权利要求所述的小波分析方法，且其中所述分析所述经小波变换信号包括分析具有与所述经小波变换信号的单元相同的单元的信号。
21.根据权利要求8到19中任一权利要求所述的小波分析方法，且其中所述分析所述经小波变换信号进一步包括分析具有与所述输出信号的单元相同的单元的信号。
22.根据权利要求8到21中任一权利要求所述的小波分析方法，且还包括从所述晶片移除所述第一层及所述第二层中的至少一者，且其中所述至少一个层替换所述第一层及所述第二层中的所述至少一者。
23.根据权利要求8到22中任一权利要求所述的小波分析方法，且其中所述至少一个层未替换所述第一层及所述第二层中的任一者。
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