型以模擬來自各種目標(biāo)結(jié)構(gòu)的預(yù)期光譜結(jié)果。圖2是模擬具有一個或多個特征特性的代表性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)202的光譜響應(yīng)的模型的圖解性表示。舉例來說，模型化目標(biāo)結(jié)構(gòu)202可具有輪廓高度(HT)204a、側(cè)壁角度(SWA)204b、間距204c、中間臨界尺寸(MOT) 204d、材料組合物等。所述模型模擬由特定工具朝向所述結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的入射光206及來自此結(jié)構(gòu)的散射光208。
[0032]模型通常模擬來自具有各種參數(shù)配置的結(jié)構(gòu)的結(jié)果。圖3A是針對不相關(guān)變化的特征參數(shù)的實例性模型的光譜結(jié)果隨波長而變的圖表。例如，光譜結(jié)果302由頂部CD(TCD)及底部CD(BCD)的初始值集合產(chǎn)生。光譜部分304由TCD的變化產(chǎn)生，而光譜部分306由BCD的變化產(chǎn)生。參數(shù)TCD及BCD在此實例中是不相關(guān)的，且由改變這些參數(shù)而來的結(jié)果可容易地彼此區(qū)分。
[0033]然而，S⑶模型通常具有參數(shù)之間的相關(guān)性，且⑶的準(zhǔn)確度可不利地受此些相關(guān)性的影響。圖3B是針對相關(guān)變化的特征參數(shù)的第二實例性模型的光譜結(jié)果隨波長而變的圖表。光譜結(jié)果352對應(yīng)于TCD及BCD值的特定集合。在此模型中，對應(yīng)于TCD及BCD的光譜改變(例如，354a及354b)難以彼此區(qū)分且高度相關(guān)。
[0034]可通過固定一個或多個參數(shù)來打破參數(shù)相關(guān)性。如果存在許多臨界參數(shù)，那么每一臨界參數(shù)可在不同參數(shù)為固定的情況下具有最佳準(zhǔn)確度。在本文中稱為“傳遞策略”的一種方法僅提供一個固定條件以獲得關(guān)于特定臨界CD的更準(zhǔn)確值。
[0035]實例性多模型實施例:
[0036]本發(fā)明的某些實施例通過使用多個模型以實現(xiàn)多個臨界參數(shù)測量準(zhǔn)確度來擴(kuò)展傳遞策略。不同模型一般將固定一個或多個參數(shù)的不同集合，同時使一個或多個其它參數(shù)變化。每一模型可經(jīng)配置以確定產(chǎn)生模型確定的光譜與從未知目標(biāo)結(jié)構(gòu)測量的光譜之間的最佳匹配的一個或多個參數(shù)值。不同模型可經(jīng)選擇以在不同條件下獲得所確定參數(shù)結(jié)果的最優(yōu)準(zhǔn)確度。由以不同方式配置的模型的此集合輸出的參數(shù)值將趨向于與參考數(shù)據(jù)良好地相關(guān)，所述參考數(shù)據(jù)包含參考結(jié)構(gòu)的已知特征參數(shù)值。
[0037]不同模型一般可相對于變化/浮動或固定的特定模型臨界參數(shù)具有不同自由度。一些模型可具有高D0F(例如，10或15D0F)且可報告許多不同CP，但并非容易地準(zhǔn)確地確定所有CP，因為可能存在參數(shù)之間的高相關(guān)性。另一模型可具有低DOF且無法報告許多CPJS可提供CP子集的準(zhǔn)確解。低DOF模型可展示歸因于其低參數(shù)相關(guān)性的較佳參數(shù)晶片內(nèi)變化。最后，可利用多個低DOF模型來獲得許多CP的較佳解，同時提供晶片內(nèi)變化的經(jīng)改進(jìn)監(jiān)測。
[0038]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的多模型系統(tǒng)400的圖解性表示。如所展示，所述系統(tǒng)可利用任何數(shù)目或類型的模型，例如模型I 404、模型2 406及模型3 408。每一模型可包含具有一個或多個不同約束條件的同一幾何模型或不同幾何模型。例如，模型1404可包含子模型1_1到子模型l_i。
[0039]特定服務(wù)器或計量工具402可針對不同類型的臨界參數(shù)測量而選擇性地利用這些模型。就是說，不同模型及/或子模型將提供與不同臨界參數(shù)測量較佳地相關(guān)的輸出。舉例來說，臨界參數(shù)CPl由模型1_1更準(zhǔn)確地確定;CP2及CP3分別用子模型2_1及模型2_2更準(zhǔn)確地確定;且CP4由模型3_1更準(zhǔn)確地報告。數(shù)據(jù)可任選地在模型之間轉(zhuǎn)移。舉例來說，從模型I確定的SWA(未必為CP)可出于M⑶(CP2)及HT(CP3)的較佳準(zhǔn)確度的目的通過打破模型2中的相關(guān)性而轉(zhuǎn)移到模型2。在替代實施例中，一個或多個CP可從一個模型饋送到另一模型以便獲得較佳CP結(jié)果。圖5是根據(jù)本發(fā)明的替代實施方案的多模型系統(tǒng)500的圖解性表示。此實施方案提供如下靈活性:提供任意轉(zhuǎn)移函數(shù)f以用于將一個或多個參數(shù)從一個模型饋送到另一模型(例如，M2_3 = a*Ml_3+b)。在此情形中，來自模型I的Ml_3通過簡單線性轉(zhuǎn)移函數(shù)饋送到模型2中的M2_3。以類似方式，函數(shù)F(M)可為用于將特定參數(shù)從一個模型饋送到服務(wù)器中的最后結(jié)果的任意變換函數(shù)。在所圖解說明的實例中，CP3通過從模型2轉(zhuǎn)移的輸出與轉(zhuǎn)移函數(shù)F2的組合來獲得，且CP4依據(jù)來自模型3的輸出與不同轉(zhuǎn)移函數(shù)F3的組合來獲得。
[0040]圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定模型集合以用于確定臨界參數(shù)的多模型設(shè)置過程600的流程圖。最初，在操作602中獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的具有已知臨界參數(shù)值及已知光譜的參考數(shù)據(jù)。例如，可已通過收集來自具有變化的輪廓的目標(biāo)的光譜的計量光學(xué)工具獲得參考數(shù)據(jù)，例如，不同MCD及SWA等。在特定實例中，通過使過程條件跨越實驗設(shè)計(DOE)晶片變化而獲得不同目標(biāo)的變化的臨界參數(shù)值。為確定參考或訓(xùn)練目標(biāo)的尺寸參數(shù)(例如輪廓特性(底部或頂部CD、側(cè)壁角度等))，這些目標(biāo)可由任何適合參考計量(例如橫截面TEM、原子力顯微鏡(AFM)或CD?SEM)表征。接著可以光譜及匹配臨界參數(shù)值的形式提供參考數(shù)據(jù)。
[0041 ]從各種目標(biāo)采集的光譜可包含可與一個或多個臨界參數(shù)相關(guān)的任何適合計量信號。實例性光譜信號包含但不限于任何類型的散射測量、光譜、橢圓偏振測量及/或反射測量信號(包含Ψ、A、Rs (s偏振的復(fù)反射率)、Rp (P偏振的復(fù)反射率)、Rs ( I rs 12)、Rp ( I rp 12)、R(非偏振反射率)、α(光譜“阿爾法”信號)、β(光譜“貝塔”信號)及這些參數(shù)的函數(shù)(例如tan(W)、C0S(A)、((RS-Rp)/(RS+Rp))、米勒矩陣元素(Mlj)等)。替代地或另外，所述信號可測量為以下各項的函數(shù):入射角、偏振、方位角、角度分布、相位或波長或者這些參數(shù)中的一者以上的組合。所述信號還可為信號組合的表征，例如上文所描述的橢圓偏振測量及/或反射測量信號類型中的任何者中的多個的平均值。其它實施例可使用其中可在單個波長處而非在多個波長處獲得信號中的至少一者的單色或激光光源。照明波長可為任何范圍，從X射線波長開始且遠(yuǎn)達(dá)紅外線波長?？苫趯λP(guān)注結(jié)構(gòu)的信號靈敏度而選擇所采集信號的類型。例如，某些波長可對某些特定結(jié)構(gòu)尺寸更加靈敏。
[0042]返回參考圖6，接著可在操作604中產(chǎn)生多個模型。這些模型具有浮動與固定臨界參數(shù)的變化的組合。每一模型一般將表示由不同材料但相同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形成的復(fù)雜輪廓形狀。所述模型還模擬相對于每一不同浮動參數(shù)改變以及固定參數(shù)的散射及輸出光譜。實例性模型產(chǎn)生技術(shù)可包含EM(電磁)解算器且使用例如如下各項的算法:RCWA(嚴(yán)格耦合波分析)、FEM(有限元法)、矩量法、表面積分法、體積積分法、FDTD(時域有限差分)等。一個實例性RCWA軟件是可從加利福尼亞州的苗必達(dá)市的科雷(KLA-Tencor)購得的AcuShape。
[0043]接著可在操作606中基于參考數(shù)據(jù)而確定哪一模型輸出與每一臨界參數(shù)最佳相關(guān)。例如，可相對于參考數(shù)據(jù)確定哪一模型輸出與每一臨界參數(shù)最佳相關(guān)。更具體來說，參考數(shù)據(jù)將針對特定參數(shù)(例如高度)的變化值包含不同光譜。最優(yōu)模型輸出與此些特定參數(shù)值(高度)的參考光譜最佳相關(guān)的此些特定參數(shù)值(高度)的光譜。針對每一特定參數(shù)類型(例如，M⑶、T⑶、B⑶等)重復(fù)此過程。在一個實例中，第一模型針對高度將比第二模型更佳地相關(guān)，而第二模型針對MCD比第一模型更佳地相關(guān)。圖7A圖解說明兩個不同模型的相對于參考數(shù)據(jù)的高度相關(guān)性。線702表示參考高度與模型高度之間的完美相關(guān)性。在當(dāng)前實例中，模型I的關(guān)于參考高度的高度相關(guān)性704a比模型2的相關(guān)性704b更佳。類似地，圖7B圖解說明兩個不同模型的相對于參考數(shù)據(jù)的MCD相關(guān)性。如所展示，模型2的關(guān)于參考MCD的MCD相關(guān)性708b比模型I的相關(guān)性(708a)更佳。
[0044]基于這些不同相關(guān)性，接著可在操作608中在計量期間設(shè)置不同模型以用于確定不同臨界參數(shù)。在當(dāng)前實例中，第一模型經(jīng)選擇以用于確定高度，而第二模型經(jīng)選擇以用于確定MCD。多模型設(shè)置程序600接著可結(jié)束。當(dāng)然，舉例來說，當(dāng)過程改變時，可再次執(zhí)行設(shè)置程序600。
[0045]每一模型可包含任何適合類型及數(shù)目的參數(shù)。實例性參數(shù)包含抵抗結(jié)構(gòu)的M⑶、TCD、BCD、HT及SWA、層組合物、層粗糙