專利名稱：用多元分析對來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及對來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形，更具體地
說，涉及用多元分析(multivariate analysis)對計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造中，計量(metrology)被越來越多地使用以確保單獨(dú)的 工藝步驟以及一系列工藝步驟與設(shè)計規(guī)范相符。例如，計量可以用來識別 工藝漂移的情形，并提供足以為校正這種漂移建立控制方案的數(shù)據(jù)。
盡管過去已經(jīng)使用了臨界尺寸掃描電子顯微法(CD-SEM)，但是半 導(dǎo)體襯底上形成的器件的復(fù)雜性以及它們越來越小的特征尺寸(例如 lOOnm以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn))與越來越復(fù)雜的單元工藝和工藝集成方案結(jié)合起 來，已經(jīng)保證了光學(xué)計量的實(shí)施。除了非破壞性計量之外，在線光學(xué)計量 (例如光學(xué)散射計量)也可以用于健壯的先進(jìn)工藝控制(APC)。
在光學(xué)散射計量中， 一種應(yīng)用包括對半導(dǎo)體襯底上形成的、與半導(dǎo)體 器件中形成操作結(jié)構(gòu)的位置很近的周期性結(jié)構(gòu)進(jìn)行利用。通過確定周期性 結(jié)構(gòu)的輪廓，可以評價用來形成該周期性結(jié)構(gòu)的制造工藝的質(zhì)量，并擴(kuò)展 到評價該周期性結(jié)構(gòu)附近的半導(dǎo)體器件的操作結(jié)構(gòu)。
總的來說，光學(xué)散射計量包括用電磁(EM)輻射照射周期性光柵， 并測量所得的衍射信號。測得的衍射信號的特性通常被與預(yù)先確定的、跟 己知輪廓關(guān)聯(lián)的衍射信號(即模擬衍射信號)的庫進(jìn)行比較。在測得的衍 射信號與模擬衍射信號之一之間構(gòu)成匹配時，則認(rèn)為與匹配的假定衍射信
號關(guān)聯(lián)的輪廓代表了周期性光柵的輪廓。
但是，產(chǎn)生模擬衍射信號的過程通常包括執(zhí)行大量復(fù)雜的計算，這不 僅耗時而且需要密集的計算。產(chǎn)生模擬衍射信號所需的時間量、計算能力 和計算容量可能限制所能產(chǎn)生的模擬衍射信號庫的大小和分辨率(即條目
7的數(shù)目以及條目之間的增量)。此外，測得延伸信號的復(fù)雜性(即數(shù)據(jù) 量)和存在噪聲的可能性還可能進(jìn)一步阻礙測得衍射信號與模擬衍射信號 之間的精確相關(guān)。例如，測得衍射信號之間的差異常常只能由測得衍射信 號的廣譜特征形狀中輕微的偏移或小的改變而構(gòu)成。

發(fā)明內(nèi)容
在一種示例性實(shí)施例中，來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)被利用多元 分析進(jìn)行變形。具體地，獲得對用處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或 模擬的計量數(shù)據(jù)組。用多元分析對所獲得的計量數(shù)據(jù)組確定一個或多個關(guān) 鍵變量。獲得對使用處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬的第一計 量數(shù)據(jù)。第一計量數(shù)據(jù)不是早先獲得的計量數(shù)據(jù)組中的計量數(shù)據(jù)之一。用 所確定的一個或多個關(guān)鍵變量將第一計量數(shù)據(jù)變形為第二計量數(shù)據(jù)。


結(jié)合附圖參考以下說明，可以對本申請有最佳的理解，附圖中相同的
部分可以用相同的標(biāo)號來表示
圖l示出了根據(jù)一種實(shí)施例的處理系統(tǒng)的示意圖2示出了根據(jù)一種實(shí)施例，襯底上形成的結(jié)構(gòu)的示意圖3以示意圖的形式表現(xiàn)了根據(jù)一種實(shí)施例用電磁輻射對襯底上的結(jié)
構(gòu)進(jìn)行照明的技術(shù)；
圖4圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，用電磁輻射對襯底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照明
所獲得的示例性測得信號；
圖5圖示了根據(jù)一種實(shí)施例，對于多個測得信號的示例性關(guān)鍵變量 CEV);
圖6圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，對于關(guān)鍵變量的示例性統(tǒng)計學(xué)特性； 圖7A圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，隨著用于處理工藝的兩個可控工藝
參數(shù)而變化的示例性工藝性能參數(shù)；
圖7B圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，隨著用于處理工藝的兩個可控工藝
參數(shù)而變化的示例性關(guān)鍵變量數(shù)據(jù)；圖8A圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，隨著用于處理工藝的兩個可控工藝
參數(shù)而變化的示例性工藝性能參數(shù)的輪廓曲線圖8B圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，隨著用于處理工藝的兩個可控工藝參數(shù)而變化的示例性關(guān)鍵變量數(shù)據(jù)的輪廓曲線圖9圖示了根據(jù)另一種實(shí)施例，確定一個或多個關(guān)鍵變量的方法；
圖10圖示了根據(jù)再一種實(shí)施例，利用一個或多個關(guān)鍵變量對處理系統(tǒng)進(jìn)行操作的方法；以及
圖ll示出了根據(jù)再一種實(shí)施例的處理系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面的說明闡述了多種具體的構(gòu)造、參數(shù)等。但是應(yīng)當(dāng)明白，這種說明不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制，而是提供來作為對示例性實(shí)施例的說明。
現(xiàn)在參考附圖，其中，多個附圖中相同的標(biāo)號表示相同或相應(yīng)的部分，圖1圖示了一種材料處理系統(tǒng)1，該系統(tǒng)包括半導(dǎo)體處理系統(tǒng)10和工藝控制器12，半導(dǎo)體處理系統(tǒng)IO被構(gòu)造來處理襯底，工藝控制器12用于對工藝數(shù)據(jù)執(zhí)行監(jiān)視、測量、調(diào)節(jié)或控制中的至少一種，或者它們中兩種或更多種的組合，以執(zhí)行處理系統(tǒng)10中的處理過程。工藝數(shù)據(jù)包括處理工藝中工藝變量的值，例如用于處理工藝的溫度和時間。材料處理系統(tǒng)1還包括計量系統(tǒng)14和數(shù)據(jù)處理器20，計量系統(tǒng)14用于對來自由處理系統(tǒng)10中所執(zhí)行的處理工藝所得的一個或多個襯底的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。計量數(shù)據(jù)包括計量儀器(例如散射一、CDSEM等)的測量值。工藝控制器12能夠執(zhí)行在處理系統(tǒng)中執(zhí)行處理工藝的方法。此外，數(shù)據(jù)處理器20還耦合到工藝控制器12和計量系統(tǒng)14。數(shù)據(jù)處理器20能夠與工藝控制器12和計量系統(tǒng)14交互并與之交換數(shù)據(jù)，以及用多元分析對來自耦合到處理系統(tǒng)10的工藝控制器12的工藝數(shù)據(jù)與來自計量系統(tǒng)14的測得計量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行表征。
在圖示的實(shí)施例中，圖1所示材料處理系統(tǒng)1可以包括光刻系統(tǒng)，所述光刻系統(tǒng)具有耦合到光刻曝光系統(tǒng)的勻膠顯影(track)系統(tǒng)，這種組合被構(gòu)造來在襯底上形成光敏材料(例如光刻膠)的膜，所述襯底上形成有圖案(例如集成電路圖案)。圖案化的膜可以在后續(xù)處理步驟(例如刻蝕步驟)中用作圖案化掩膜。在用于制備光刻結(jié)構(gòu)的工藝中，工藝數(shù)據(jù)例如可以包括將光敏材料涂敷(或涂抹)到襯底之后的后涂敷烘烤(PAB)
的溫度、圖案曝光期間的曝光焦點(diǎn)(exposure focus)、圖案曝光期間的曝光劑量、或者圖案曝光之后的后曝光烘烤(PEB)的溫度。另外，工藝數(shù)據(jù)還可以包括其他參數(shù)，例如與PAB之前的(光敏材料)涂抹工藝有關(guān)的分配速率和旋涂速率。
或者，材料處理系統(tǒng)1可以包括刻蝕系統(tǒng)?？涛g系統(tǒng)可以包括干法刻蝕系統(tǒng)或濕法刻蝕系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造來將掩膜層上形成的圖案轉(zhuǎn)移到下方的一個或多個層。例如，干法刻蝕系統(tǒng)可以包括干法等離子體刻蝕系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造來便于形成等離子體以輔助化學(xué)活性組分的產(chǎn)生并對襯底表面的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行催化。在用于將圖案刻蝕到下方的層中的工藝中，工藝數(shù)據(jù)例如可以包括處理系統(tǒng)中的氣壓、被引入處理系統(tǒng)中的(處理氣體的) 一種或多種化學(xué)粒子的流速、功率(例如被通過電極耦合到處理氣體以便形成等離子體的射頻(RF)功率)、用于執(zhí)行刻蝕工藝的時間、
或者處理期間的襯底溫度(該溫度接著可以包括例如被施加來將襯底夾
持到襯底支架的靜電夾持電壓、襯底支架的溫度、或者向襯底背面供應(yīng)的(氦)氣體的背面壓力、或者它們的任意組合)。在另一種實(shí)施例中，材料處理系統(tǒng)1包括介質(zhì)涂抹室，例如旋涂玻璃
(SOG)或旋涂介質(zhì)(SOD)系統(tǒng)。在另一種實(shí)施例中，材料處理系統(tǒng)1包括沉積室，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)系統(tǒng)、原子層沉積(ALD)系統(tǒng)、等離子體增強(qiáng)ALD(PEALD)系統(tǒng)、或者物理氣相沉積(PVD)系統(tǒng)。在另外一種實(shí)施例中，材料處理系統(tǒng)1包括快速熱處理(RTP)室，例如用于熱退火的RTP系統(tǒng)。在另一種實(shí)施例中，材料處理系統(tǒng)1包括批次擴(kuò)散爐(batchdiffusion fhmace)。在再一種實(shí)施例中，材料處理系統(tǒng)1可以包括半導(dǎo)體器件制造設(shè)備中使用的任意數(shù)目個處理系統(tǒng)。
再參考圖l，計量系統(tǒng)14可以包括光學(xué)計量系統(tǒng)，例如光學(xué)散射計量系統(tǒng)。例如，散射計量系統(tǒng)可以包括集成光學(xué)數(shù)字式輪廓測量散射計量模塊，該模塊構(gòu)造來對在處理系統(tǒng)10中執(zhí)行處理工藝所得的工藝性能數(shù)據(jù)
進(jìn)行測量。計量系統(tǒng)14例如可以對處理工藝所得的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行測量或
監(jiān)視。計量數(shù)據(jù)例如可以用來確定表征了處理工藝的工藝性能數(shù)據(jù)，例如工藝速率、相對工藝速率、特征輪廓角度、臨界尺寸、特征厚度或深度、特征形狀等。例如，在用于制備光刻結(jié)構(gòu)的工藝中，工藝性能數(shù)據(jù)可以包
括臨界尺寸(CD，例如特征(即過孔、導(dǎo)線等)中的頂部、中部或底部
CD)、特征深度、側(cè)壁角度、側(cè)壁形狀、其任意參數(shù)的空間分布、表征了
其空間分布均勻性的參數(shù)等。另外，例如，在用于將圖案刻蝕到襯底上的
下方層中的工藝中，工藝性能數(shù)據(jù)可以包括臨界尺寸(CD，例如特征
(即過孔、導(dǎo)線等)中的頂部、中部或底部CD)、特征深度、側(cè)壁角
度、側(cè)壁形狀、刻蝕速率、相對刻蝕速率(例如刻蝕選擇性)等。
計量系統(tǒng)可以是原位設(shè)備也可以是異位設(shè)備。例如，計量系統(tǒng)可以包括結(jié)合了束輪廓橢偏計量(橢偏儀)和束輪廓反射計量(反射計)的散射
儀，該散射儀位于轉(zhuǎn)移室(未示出)內(nèi)以對被轉(zhuǎn)移出入處理系統(tǒng)10的襯底進(jìn)行分析。
在執(zhí)行光學(xué)計量(例如散射計量)時，用電磁(EM)輻射照射襯底(例如半導(dǎo)體晶片或平板)上的待檢測結(jié)構(gòu)，并利用從該結(jié)構(gòu)接收到的衍射信號來確定該結(jié)構(gòu)的輪廓。該結(jié)構(gòu)可以包括周期性結(jié)構(gòu)或非周期性結(jié)構(gòu)。另外，該結(jié)構(gòu)還可以包括襯底上的操作結(jié)構(gòu)(例如過孔或接觸孔，或者互連導(dǎo)線或溝槽，或者與之關(guān)聯(lián)的掩膜層中形成的特征)，或者，該結(jié)構(gòu)可以包括在襯底上形成的操作結(jié)構(gòu)附近形成的周期性光柵或非周期性光柵。在這種示例中，待檢測的結(jié)構(gòu)是周期性光柵，并可以在形成于襯底上的晶體管附近形成?；蛘?，該周期性光柵也可以在不干擾晶體管工作的晶體管區(qū)域附近形成。該周期性光柵的輪廓被獲得以確定該周期性光柵(并擴(kuò)展到該周期性光柵附近的操作結(jié)構(gòu))是否已被根據(jù)規(guī)范制造。例如，2圖示了襯底(例如硅襯底)上的一種示例性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有頂部臨界尺寸(CD) Xq、底部CD Xl以及高度x2。另外，該結(jié)構(gòu)可以位于具有厚度x3的另一個層(例如抗反射涂敷(ARC)層)頂部。例如，圖2所示的結(jié)構(gòu)
ii可以代表一種光刻結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參考圖3，由來自EM源(例如橢偏儀或反射計)的入射信號54照射襯底50上的周期性光柵52 (或待檢測的任何其他類型結(jié)構(gòu))。入射信號54被相對于周期性光柵52的面法線矢量(n)以入射角(9i)導(dǎo)向到周期性光柵52上。衍射信號56相對于面法線矢量以衍射角(ed)離開周期性光柵52。在一種示例性實(shí)施例中，入射角接近布儒斯特角。但是，入射角可以根據(jù)應(yīng)用情況而改變。例如，入射角的范圍可以從大約0度至大約90度。
衍射信號由檢測器接收并由信號處理系統(tǒng)分析。在EM源是橢偏儀時，衍射信號的幅度和相位被接收和檢測。在EM源是反射計時，衍射信號的相對強(qiáng)度被接收和檢測。例如，圖4圖示了用散射計量技術(shù)獲得的一種示例性衍射信號。
信號處理系統(tǒng)將檢測器接收到的衍射信號(即測得衍射信號)與模擬衍射信號的庫中儲存的模擬衍射信號進(jìn)行比較。庫中的每個模擬衍射信號與假定輪廓相關(guān)聯(lián)。在測得衍射信號與庫中的模擬衍射信號之一之間構(gòu)成匹配時，與匹配的模擬衍射信號關(guān)聯(lián)的那個假定輪廓就被認(rèn)為表示了周期性光柵或結(jié)構(gòu)的實(shí)際輪廓。然后可以提供該匹配模擬衍射信號和/或假定輪廓，以幫助確定該周期性結(jié)構(gòu)或光柵是否是根據(jù)規(guī)范制造的。
在另一種實(shí)施例中，信號處理系統(tǒng)將檢測器接收的衍射信號與實(shí)時確定的一系列模擬衍射信號進(jìn)行比較。這些模擬衍射信號是由假定的輪廓參數(shù)組確定的，其中，根據(jù)一種或多種優(yōu)化算法來變更下一組輪廓參數(shù)。對于為實(shí)時使用或用在庫中而產(chǎn)生模擬衍射信號的方法的詳細(xì)情況，可參見通過引用而全文結(jié)合于此的題為"Generation of a library of periodic gratingdiffraction signals"的美國專利No.6，943,900。
如上所述，庫包括與感興趣的襯底上形成的周期性光柵或結(jié)構(gòu)的假定
輪廓相關(guān)聯(lián)的模擬衍射信號。通常，用于預(yù)備庫的過程可以包括(1)
對周期性光柵或結(jié)構(gòu)的膜堆疊進(jìn)行表征；(2)獲得形成該周期性光柵或結(jié)構(gòu)時所用材料的光學(xué)特性；(3)獲得來自該周期性光柵或結(jié)構(gòu)的測得衍射信號；(4)確定對該周期性光柵或結(jié)構(gòu)的輪廓建模時要使用的假定參數(shù)(例如可能與諸如CD的工藝性能參數(shù)有關(guān)的幾何參數(shù))的數(shù)目；
(5)調(diào)節(jié)產(chǎn)生假定輪廓組時的假定參數(shù)的變化范圍；(6)確定對假定輪廓進(jìn)行劃分以產(chǎn)生用于該假定輪廓的模擬衍射信號時要用的層的數(shù)目；
(7)確定產(chǎn)生模擬衍射信號組時要用的諧波階數(shù)；(8)確定產(chǎn)生模擬衍射信號組時要用的分辨率；(9)根據(jù)經(jīng)調(diào)節(jié)的范圍、參數(shù)化和/或分辨率來產(chǎn)生模擬衍射信號組。
例如，庫可以包括衍射信號，這些衍射信號的范圍足夠?qū)捯圆蹲较鄳?yīng)的襯底間變動、批次間變動、或與用于執(zhí)行規(guī)定襯底處理工藝的記錄(或標(biāo)稱工藝配方)的預(yù)先確定的工藝相關(guān)聯(lián)的假定參數(shù)組中的漂移。另外，例如，庫可以包括衍射信號，這些衍射信號的范圍足夠?qū)捯圆蹲接糜趫?zhí)行規(guī)定襯底處理的預(yù)先確定的工藝窗口相關(guān)聯(lián)的假定參數(shù)組中的相應(yīng)變動。
但是，由于工藝數(shù)據(jù)(例如，處理工藝中的工藝變量的值，如用于處理工藝的溫度和時間)、計量數(shù)據(jù)(例如，計量儀器(例如散射儀、CDSEM等)的測量值)和工藝性能數(shù)據(jù)(例如表征了處理工藝的數(shù)據(jù)，如工藝速率、相對工藝速率、特征輪廓角度、臨界尺寸、特征厚度或深度、特征形狀等)之間的關(guān)系不是預(yù)知的，所以即使已有與這些相互關(guān)系有關(guān)的一些經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生庫以及確定產(chǎn)生庫時的分辨率也經(jīng)常耗費(fèi)大量人力和時間。而且，對于每種應(yīng)用需要單獨(dú)的庫。
因此在一種實(shí)施例中，多元分析在應(yīng)用于兩組或更多組工藝數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)和工藝性能數(shù)據(jù)時可以有助于識別這些相互關(guān)系。例如，多元分析可以包括線性分析或非線性分析。另外例如，多元分析可以包括主成分分析(PCA)、獨(dú)立成分分析、互相關(guān)分析、線性近似分析等。
在一種實(shí)施例中，通過從實(shí)際半導(dǎo)體處理系統(tǒng)獲得測量結(jié)果或根據(jù)模擬來收集計量數(shù)據(jù)。特別是，在這種示例中，繼續(xù)參考圖1，可以在保持其他工藝參數(shù)恒定的同時使工藝數(shù)據(jù)中的一個或多個工藝參數(shù)變化，可以測量或模擬每個處理工藝步驟(工藝條件)開始或結(jié)束時的計量數(shù)據(jù)(例如從襯底接收到的光譜)。
針對各組工藝數(shù)據(jù)的計量數(shù)據(jù)可以以數(shù)據(jù)矩陣^的形式被數(shù)字式地記錄和儲存在數(shù)據(jù)處理器20上，所述計量數(shù)據(jù)例如衍射信號，該衍射信號包括隨波長變化的光強(qiáng)度。例如，矩陣^的每個行對應(yīng)于針對工藝數(shù)據(jù)中 給定變動(例如工藝參數(shù)中的變動)的衍射信號(隨波長變化的光強(qiáng) 度)。這樣，矩陣^中不同的行對應(yīng)于針對工藝數(shù)據(jù)中不同變動的不同衍 射信號。矩陣2中的每個列對應(yīng)于衍射信號中的具體波長。因此，由計量
數(shù)據(jù)裝配成的矩陣f具有mXn的維數(shù)，其中，例如，m為測量結(jié)果的數(shù) 目，n為波長的數(shù)目。
在一種示例性實(shí)施例中，可以對收集到的計量數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)計 算。例如，如果需要，可以對矩陣》中儲存的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值對中(mean-center) 和/或歸一化。將儲存在矩陣列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對中包括計算列元素 的平均值以及將其從各個元素減去。此外，處于矩陣列中的元素可以通過 該列中的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行歸一化。此外，還可以在每次獲取新的計量 數(shù)據(jù)之后更新對中系數(shù)和/或歸一化系數(shù)；參見題為"Method and system of diagnosing a processing system using adaptive multivariate analysis"的美國專 利申請No.l0/660，697，該申請的全部內(nèi)容通過引用而結(jié)合于此。應(yīng)當(dāng)明 白，在某些應(yīng)用中，執(zhí)行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)計算的步驟可以略去。
在一種示例性實(shí)施例中，用多元分析來確定工藝數(shù)據(jù)對計量數(shù)據(jù)改變 具有的貢獻(xiàn)的程度(例如各個衍射信號(光譜)的譜特征)。例如，為了 確定工藝數(shù)據(jù)和計量數(shù)據(jù)的變動之間的相互關(guān)系，矩陣f受到多元分析。
在一種示例性實(shí)施例中，采用主成分分析(PCA)，通過用更低維度 的矩陣乘積(F)加上誤差矩陣f對矩陣f進(jìn)行近似，來得到矩陣f內(nèi) 的相關(guān)結(jié)構(gòu)
X = 7Pr + f ( 1 )
其中，f為對2變量進(jìn)行概括的(mXp)得分矩陣，戶為示出了這些變量 的影響的(nXp，其中p《n)負(fù)荷矩陣。
一般地，負(fù)荷矩陣P可以表示為包括了^的協(xié)方差矩陣的本征矢量， 其中協(xié)方差矩陣f可以表示為
(2)
協(xié)方差矩陣^是實(shí)對稱矩陣，因此可以表示為
f = C/A / (3)其中，實(shí)對稱本征矢量矩陣^7包括歸一化本征矢量作為各個列，X為對角
矩陣，沿對角線包括與每個本征矢量對應(yīng)的本征值。
利用式(1)和(3)(對于p=n的滿矩陣，即沒有誤差矩陣)，可以
表示如下
^ = 0 (4)
和
frf = X (5)
上述本征分析的結(jié)果是每個本征值表示了 n維空間內(nèi)沿對應(yīng)本征矢量方向的計量數(shù)據(jù)的方差。因此，最大的本征值對應(yīng)于n維空間內(nèi)計量數(shù)據(jù)的最大方差，而最小的本征值表示計量數(shù)據(jù)中最小的方差。根據(jù)定義，全部本征矢量是正交的，因此第二大的本征值對應(yīng)于與第一本征矢量方向正交的對應(yīng)本征矢量方向上計量數(shù)據(jù)中第二大的方差。
在一種實(shí)施例中，通過執(zhí)行多元分析獲得一個或多個關(guān)鍵變量。特別是，來自多元分析的一個或多個本征值和本征矢量被選擇為這一個或多個關(guān)鍵變量。然后可以用這一個或多個關(guān)鍵變量來對新獲取的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形以產(chǎn)生細(xì)化的計量數(shù)據(jù)。
在這種示例中，在執(zhí)行PCA分析之后，可以利用負(fù)荷矩陣P，通過將新的計量數(shù)據(jù)投影到負(fù)荷矩陣P (或主成分組)上以產(chǎn)生得分組(例如細(xì)化的計量數(shù)據(jù)或增強(qiáng)的數(shù)據(jù)信號)，來將新的計量數(shù)據(jù)(例如新獲取的(原始的)衍射信號)變形為細(xì)化的計量數(shù)據(jù)(例如增強(qiáng)的衍射信號)。
在一種實(shí)施例中，在產(chǎn)生負(fù)荷矩陣P時使用所有的本征矢量(或主成分)(n)。在另一種實(shí)施例中，在產(chǎn)生負(fù)荷矩陣P時使用本征矢量(主成分)的一部分(<n)。例如，選用最大的三個到四個本征值(以及相應(yīng)的本征矢量)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行近似并裝配負(fù)荷矩陣^。作為近似的結(jié)果，誤差f被引入式(1)中的表達(dá)式。
可買到的支持PCA建模的軟件一種示例是MATLAB，另一種示例是SIMCA-P 8.0;可以參見用戶手冊(User Guide to SIMCA隱P 8.0: A newstandard in multivariate data analysis, Umetrics AB， Version 8.0, September1999)來獲得更多細(xì)節(jié)。
15在參考圖9中的流程圖500的同時，提供了一種應(yīng)用示例，其中，一
種處理過程的特征在于用一個或多個計算出的主成分(下文中稱為關(guān)鍵變
量(EV1、 EV2、 EV3...))來定義工藝窗口。對于這種示例，處理過程 可以包括使用具有勻膠顯影系統(tǒng)和曝光系統(tǒng)的處理系統(tǒng)在襯底上形成光刻
結(jié)構(gòu)的工藝。如上所述，光刻結(jié)構(gòu)制備中的工藝數(shù)據(jù)例如可以包括向襯
底涂敷(或涂抹)光敏材料之后的后涂敷烘烤(PAB)溫度、圖案曝光期 間的曝光焦點(diǎn)、圖案曝光期間的曝光劑量、或者圖案曝光之后的后曝光烘 烤(PEB)溫度。
在保持這些工藝參數(shù)中的兩個參數(shù)(例如PAB溫度和PEB溫度)恒 定的同時，使其余兩個工藝參數(shù)(例如曝光焦點(diǎn)和劑量)在預(yù)定的二維工 藝空間上變化。對于每個工藝條件，如上所述測量計量數(shù)據(jù)(例如衍射信 號，如4中所示的信號)并將其收集成數(shù)據(jù)矩陣(J )中的列(參見圖9 中的510)。例如，隨著曝光系統(tǒng)在襯底上步進(jìn)，使曝光焦點(diǎn)或劑量變 化。可以使用一個或多個襯底來裝配數(shù)據(jù)矩陣)。
在裝配了數(shù)據(jù)矩陣之后，可選地，所收集的數(shù)據(jù)可以被進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)數(shù) 據(jù)計算(見圖9中的520)。可以對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值對中(例如， 從列中的每個元素中減去該列中所收集數(shù)據(jù)的平均值)。另外，所收集的 數(shù)據(jù)還可以被歸一化(例如，用列中所收集數(shù)據(jù)的平均值或者列中所收集 數(shù)據(jù)的均方根(rms)值對列中所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化)。
在對所收集的計量數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)計算(如圖9中的530所示) 之后，由數(shù)據(jù)矩陣計算協(xié)方差矩陣，該數(shù)據(jù)矩陣可以是已經(jīng)經(jīng)過了統(tǒng)計學(xué) 數(shù)據(jù)計算。隨后，如圖9中的540所示，計算本征值和相應(yīng)的本征矢量， 并如圖9中的550所示，通過本征分析識別一個或多個關(guān)鍵變量。例如， 圖5圖示了由計量數(shù)據(jù)組計算的、三個關(guān)鍵變量(或主成分，或本征矢 量)的示例性組，所述計量數(shù)據(jù)組是對于被構(gòu)造來制備光刻結(jié)構(gòu)的處理工 藝所收集的。在這種示例中，選用這三個關(guān)鍵變量作為按照本征值從大到 小的順序?qū)Ρ菊魇噶窟M(jìn)行了排序之后的前三個本征矢量。
如圖9中的560所示，可以確定由每個關(guān)鍵變量解釋的可變性 (variability)百分比。圖6示出了由最先的四個關(guān)鍵變量中每一者解釋的可變性百分比，以及由為最先這四個關(guān)鍵變量(或主成分)提取的(一個或多個)主成分所解釋的^中所有變量的累積平方和。隨后，可以如圖9
中的570所示對所確定的關(guān)鍵變量的精度進(jìn)行測試。
如上所述，多元分析可以應(yīng)用于對工藝數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)和工藝性能數(shù)據(jù)的兩個或更多個組。在上述示例中，多元分析被應(yīng)用于工藝數(shù)據(jù)和計量數(shù)據(jù)。在下面的示例中，多元分析被應(yīng)用于計量數(shù)據(jù)和工藝性能數(shù)據(jù)。
在一種實(shí)施例中，參考圖7A和圖8A，可以將對于所執(zhí)行的各輪(run)的矩陣所獲得的計量數(shù)據(jù)(例如衍射信號)與工藝性能數(shù)據(jù)(例如特征CD (在特征的中間高度處))進(jìn)行相關(guān)。例如，假設(shè)獲得測得衍射信號作為計量數(shù)據(jù)。使測得衍射信號與衍射信號庫(如上所述裝配而得)中儲存的模擬衍射信號匹配以確定CD。圖7A示出了對于曝光劑量的各個值，隨著曝光劑量變化的(中等高度處)CD，圖8A示出了隨著曝光焦點(diǎn)和劑量二者變化的CD的輪廓曲線。對圖7A和圖8A的檢視表明，存在著這樣的曝光焦點(diǎn)和劑量范圍在該范圍內(nèi)，光刻結(jié)構(gòu)包括有限的寬度。例如，在圖7A中，曝光焦點(diǎn)的范圍從約0.0至約0.2。在圖8A中，該工藝范圍(或可接收的工藝窗口)由陰影橢圓突出顯示。
另外，圖7B示出了對于曝光劑量的每個值，隨著曝光焦點(diǎn)而變化的第三關(guān)鍵變量的得分(即每個衍射信號(光譜)向第三關(guān)鍵表面(主成分)上的投影)。圖8B示出了隨著曝光焦點(diǎn)和劑量兩者變化的第三關(guān)鍵變量的得分的輪廓曲線。對圖7A、圖7B、圖8A和圖8B的檢視表明，可以例如通過對處理系統(tǒng)中的處理工藝限定工藝窗口 (或空間)，來用關(guān)鍵變量來表征處理系統(tǒng)中的處理工藝。例如，如果20至30nm的中間CD是可接受的，則與20 — 30nm的CD對應(yīng)的焦點(diǎn)和劑量范圍可以看作工藝窗□。
現(xiàn)在參考圖10，其描述了對處理系統(tǒng)進(jìn)行操作的方法，以在一個或多個襯底上執(zhí)行處理工藝。該方法由流程圖600圖示，流程圖600開始于為一個或多個處理工藝或處理步驟收集計量數(shù)據(jù)(例如光譜，如衍射信號)或者計量數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)的610。
在620中，為一個或多個處理工藝以及所得的計量數(shù)據(jù)的分析設(shè)定目標(biāo)。例如，多元分析可以用來預(yù)備用于確定一個或多個處理工藝的工藝窗 口的模型?；蛘?，例如，多元分析可以用來預(yù)備一個或多個處理工藝的工 藝控制算法中所用的模型。又或者，例如，多元分析可以用來預(yù)備一個或 多個處理工藝的工藝故障檢測算法中所用的模型。
在630中，為計量數(shù)據(jù)的分析設(shè)定一個或多個終止判據(jù)。終止判據(jù)例
如可以包括設(shè)定要使用的關(guān)鍵變量的最小數(shù)目或最大數(shù)目，或者設(shè)定要 由關(guān)鍵變量解釋的計量數(shù)據(jù)中的差異比例的一個或多個統(tǒng)計學(xué)參數(shù)。
在640中，對所收集的計量數(shù)據(jù)的組執(zhí)行多元分析。例如，多元分析 可以包括主成分分析(PCA)。另外例如，所收集的計量數(shù)據(jù)可以包括來 自光學(xué)計量系統(tǒng)的多個衍射信號(或由對一個或多個襯底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照 明所獲取的光譜)。
在650中，可以對關(guān)鍵變量的確定進(jìn)行確認(rèn)。例如，可以像圖5所示 那樣對關(guān)鍵變量進(jìn)行檢視，并可以像圖6那樣對關(guān)鍵變量解釋計量數(shù)據(jù)中 變化的能力進(jìn)行驗(yàn)證。
在660中，對多元分析的結(jié)果進(jìn)行檢查以確保預(yù)選的終止判據(jù)得到滿 足。否則，在695中，可以對分析中采用的下列一項(xiàng)或多項(xiàng)進(jìn)行調(diào)節(jié)終 止判據(jù)、分析目標(biāo)、多元分析(計算)算法、或者任何假定。
在670中，選擇關(guān)鍵變量中的一個或多個用于將來的計量數(shù)據(jù)。例 如，可以使用一個或多個關(guān)鍵變量來將舊的計量數(shù)據(jù)、新的計量數(shù)據(jù)、或 者測試計量數(shù)據(jù)、或者它們的組合變形為細(xì)化的計量數(shù)據(jù)，例如由衍射信 號投影到關(guān)鍵變量上所得的得分。
這種細(xì)化的計量數(shù)據(jù)(即得分)可以被與工藝性能數(shù)據(jù)(例如臨界尺 寸)進(jìn)行比較，所述工藝性能數(shù)據(jù)是由把衍射信號與已知信號和輪廓的庫 進(jìn)行匹配的傳統(tǒng)技術(shù)所恢復(fù)的?；蛘撸@種細(xì)化的計量數(shù)據(jù)可以被與從 SEM測量結(jié)果恢復(fù)的工藝性能數(shù)據(jù)(例如臨界尺寸)進(jìn)行比較。這時，如 圖7A、圖7B、圖8A和圖8B所示，可以選擇產(chǎn)生了與工藝性能數(shù)據(jù)(即
臨界尺寸等)有最佳相關(guān)的細(xì)化計量數(shù)據(jù)的一個或多個關(guān)鍵變量。
圖7A、圖7B、圖8A和圖8B的檢視可以由了解這種分析所屬領(lǐng)域的
技術(shù)的操作者來執(zhí)行，也可以用一種或多種模式識別技術(shù)來執(zhí)行。例如，圖7A中的曲線(焦點(diǎn)對中間CD的關(guān)系)的形狀具有與圖7B中曲線(焦 點(diǎn)對關(guān)鍵變量3)近似相同的模式。因此，關(guān)鍵變量3被假定對應(yīng)于中間 CD，焦點(diǎn)可以與中間CD相關(guān)。根據(jù)這種相關(guān)，可以在處理工藝中用輸入 焦點(diǎn)值來確定中間CD。
在步驟670期間，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)化的計量數(shù)據(jù)與工藝性能數(shù)據(jù)之間的校 準(zhǔn)。然后可以用這種校準(zhǔn)來預(yù)測工藝性能數(shù)據(jù)，例如臨界尺寸。
在再一種實(shí)施例中，可以用偏最小二乘法(PLS)分析、經(jīng)典最小二 乘法(CLS)、反向最小二乘法(ILS)等或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來確定細(xì)化的計 量數(shù)據(jù)(例如PCA得分)與工藝性能數(shù)據(jù)之間的校準(zhǔn)(或關(guān)系)。
例如，在PLS分析中，可以對工藝性能數(shù)據(jù)(例如臨界尺寸 (CD))的范圍獲取衍射信號(或光譜)的多個觀測值(計量數(shù)據(jù))，所 述工藝性能數(shù)據(jù)可以代表用于具體處理工藝的典型變化。通過確定每個衍 射信號向預(yù)定關(guān)鍵變量組上的投影，每個計量數(shù)據(jù)(例如衍射信號)可以 被變形為細(xì)化的計量數(shù)據(jù)。然后，可以儲存細(xì)化計量數(shù)據(jù)的各個陣列作為 新的數(shù)據(jù)矩陣f的行，并可以儲存相應(yīng)的工藝性能數(shù)據(jù)(例如CD等)作 為第二新的數(shù)據(jù)矩陣F的行。
在將數(shù)據(jù)裝配到它們各自的矩陣中之后，可以用PLS分析求解下面的 關(guān)系
望=7 (7) 其中，f表示包含了細(xì)化計量數(shù)據(jù)的上述mXn矩陣，》'表示nXp (p<n)負(fù)荷(或相關(guān))矩陣，F(xiàn)'表示包含了工藝性能數(shù)據(jù)的mXp矩陣。 在裝配了數(shù)據(jù)矩陣JT'和終點(diǎn)信號矩陣P后，用PLS分析來建立關(guān)系， 該關(guān)系被設(shè)計為對f和空間進(jìn)行了最佳近似并被設(shè)計為使f與F'之間 的相關(guān)最大化。
在PLS分析中，矩陣f和F'被如下分解
》'=,+f (7a) F' = ^+P (7b) 0 = f+A (7c) 其中，f為對t變量進(jìn)行概括的得分矩陣，P為用于矩陣f的負(fù)荷矩陣，
19^為對F'變量進(jìn)行概括的得分矩陣，5為表示P與f (f)之間相關(guān)的權(quán)
重矩陣，f、 ^和g為殘余矩陣。此外，在PLS分析中，還有附加負(fù)荷 ^，其稱為對G和f進(jìn)行相關(guān)的權(quán)重，并用來計算f 。
總的來說，PLS分析在幾何上對應(yīng)于將直線、平面或超平面擬合到以 多維空間中的點(diǎn)的形式表示的f'和F'數(shù)據(jù)，其目的是對初始數(shù)據(jù)表f和 F'進(jìn)行良好的近似，并使超平面上各觀測位置之間的協(xié)方差最大化。
可以買到的支持PLS分析的軟件一種示例是MATLAB，另一種示例 是SIMCA-P8.0;可以參見用戶手冊(User Guide to SIMCA-P 8.0: A new standard in multivariate data analysis, Umetrics AB, Version 8.0, September 1999)來獲得更多細(xì)節(jié)。
在680中，準(zhǔn)備了PCA模型(即確定了對一個或多個處理工藝進(jìn)行表 征的一個或多個關(guān)鍵變量)之后，使用這一個或多個關(guān)鍵變量來執(zhí)行下列 的一項(xiàng)或多項(xiàng) 一個或多個處理工藝的表征； 一個或多個處理工藝的監(jiān) 視； 一個或多個處理工藝的調(diào)節(jié)； 一個或多個處理工藝的自動控制；或者 用于一個或多個處理工藝的故障檢測。例如，在一個或多個處理工藝的表 征過程中，可以用這一個或多個所選擇的關(guān)鍵變量來限定工藝窗口，如圖 7A、圖7B、圖8A和圖8B所示。
或者，例如，可以利用這一個或多個所選擇的關(guān)鍵變量，用來自當(dāng)前 處理工藝和此前處理工藝的計量數(shù)據(jù)，來預(yù)測工藝性能數(shù)據(jù)從一個襯底到 下一個襯底中的、或者從一批襯底到下一批襯底中的改變。計量數(shù)據(jù)或工 藝性能數(shù)據(jù)中的改變可以與工藝數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)相關(guān)(使用上述多元分析)。 可以對工藝數(shù)據(jù)執(zhí)行利用濾波器的或不用濾波器的調(diào)節(jié)，以對計量數(shù)據(jù)或 工藝性能數(shù)據(jù)中觀測到的變化或漂移進(jìn)行校正。
又或者，例如，可以利用這一個或多個所選擇的關(guān)鍵變量來預(yù)測一個 或多個處理工藝中的故障，或者來預(yù)測漂移的一個或多個處理工藝。這一 個或多個所選擇的關(guān)鍵變量可以用來將計量數(shù)據(jù)變形為細(xì)化的計量數(shù)據(jù)。 可以用細(xì)化計量數(shù)據(jù)的組的統(tǒng)計值(例如方差或均方根變化)來確定是否 發(fā)生了有故障的或漂移的處理工藝。例如，在細(xì)化計量數(shù)據(jù)、或細(xì)化計量 數(shù)據(jù)中的改變、或細(xì)化計量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)超過了預(yù)定閾值時，可以認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生了有故障的或漂移的工藝。
在690，關(guān)鍵變量的精度受到檢查和復(fù)查?？梢杂靡粋€或多個關(guān)鍵變 量來將計量數(shù)據(jù)變形為細(xì)化的計量數(shù)據(jù)，這種細(xì)化的計量數(shù)據(jù)可以與例如 上述工藝性能數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)，也可以不進(jìn)行相關(guān)?？梢詫⒓?xì)化的計量數(shù)據(jù) 與舊的(經(jīng)過驗(yàn)證的)計量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，或者，也可以將預(yù)計的工藝性 能數(shù)據(jù)與通過傳統(tǒng)技術(shù)(例如庫匹配、或?qū)崟r模擬、或SEM數(shù)據(jù))所獲 取的工藝性能數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
現(xiàn)在參考圖11，圖示了包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020的材料處理系統(tǒng) 1001，其用于根據(jù)例如上述方法，通過控制器1012和計量系統(tǒng)1014來對 處理系統(tǒng)IOIO進(jìn)行操作。控制器1012被構(gòu)造成執(zhí)行工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)視、測 量、調(diào)節(jié)或控制中的至少一種，或者它們中兩種或更多種的組合，以在處 理系統(tǒng)1010中執(zhí)行處理工藝?？刂破?012能夠在處理系統(tǒng)1010中執(zhí)行實(shí) 施處理工藝的方法。計量系統(tǒng)1014被構(gòu)造成對計量數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，所述 計量數(shù)據(jù)來自處理系統(tǒng)1010中執(zhí)行的處理工藝所得的一個或多個襯底。
此外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020被耦合到控制器1012和計量系統(tǒng)1014。數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)1020能夠與控制器1012和計量系統(tǒng)1014交互并與其交換數(shù) 據(jù)，以及用多元分析對來自耦合到處理系統(tǒng)1010的工藝控制器1012的工 藝數(shù)據(jù)與來自計量系統(tǒng)1014的測得計量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行表征。
繼續(xù)參考圖11，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020包括預(yù)處理器，所述預(yù)處理器被 構(gòu)造成對用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020的工藝數(shù)據(jù)和計量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。例 如，預(yù)處理器1022可以在確定關(guān)鍵變量之前，對計量數(shù)據(jù)進(jìn)行對中和歸 一化。另外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020還包括關(guān)鍵變量處理器1024，關(guān)鍵變量 處理器1024被構(gòu)造成與預(yù)處理器1022交換數(shù)據(jù)并使用多元分析確定關(guān)鍵 變量。此外，關(guān)鍵變量處理器1024還可以構(gòu)造成將計量數(shù)據(jù)變形為細(xì)化 的計量數(shù)據(jù)以用于一個或多個處理工藝。耦合到關(guān)鍵變量處理器1024的 變量分析器1030可以用來對計算出的關(guān)鍵變量進(jìn)行確認(rèn)。此外，耦合到 關(guān)鍵變量處理器1024的比較器1026可以用來判定是否已經(jīng)滿足預(yù)先定義 的終止判據(jù)，調(diào)節(jié)器1028可以被構(gòu)造成對分析期間施加的下列一項(xiàng)或多 項(xiàng)進(jìn)行調(diào)節(jié)終止判據(jù)、分析目標(biāo)、多元分析(計算)算法、或者任何假設(shè)。
另外，模式識別軟件1032 (例如PLS分析或其他分析技術(shù))可以用 來確定細(xì)化的計量數(shù)據(jù)與工藝性能數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，關(guān)鍵變量驗(yàn)證器 1034可以用來對利用一個或多個關(guān)鍵變量的精度或可重復(fù)性進(jìn)行檢査，以 對處理系統(tǒng)中的處理工藝進(jìn)行表征、監(jiān)視、調(diào)節(jié)或控制。
繼續(xù)參考圖11，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020可以包括能夠產(chǎn)生控制電壓的微 處理器、存儲器和I/0端口，所述控制電壓足以與控制器1012和計量系統(tǒng) 1014通信并激活其輸入，以及對來自控制器1012和計量系統(tǒng)1014的輸出 進(jìn)行監(jiān)視。此外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020還耦合到處理系統(tǒng)IOIO并與之交換 信息。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020的一種示例是可以從Dell Corporation, Dallas, Texas獲得的DELL PRECISION WORKSTATION 610 。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 1020也可以用通用計算機(jī)、數(shù)字信號處理器等形式實(shí)現(xiàn)。
但是，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020也可以用通用計算機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，所述通 用計算機(jī)系統(tǒng)響應(yīng)于處理器來執(zhí)行本發(fā)明的基于微處理器的處理步驟的部 分或全部，所述處理器執(zhí)行存儲器中包含的一條或多條指令的一個或多個 序列。這些指令可以被從另外的計算機(jī)可讀介質(zhì)(例如硬盤或可移動介質(zhì) 驅(qū)動器)讀入控制器存儲器中。也可以用多處理構(gòu)造中的一個或多個處理 器作為控制器微處理器來執(zhí)行主存儲器中包含的指令序列。在可替換實(shí)施 例中，可以用硬連線電路代替軟件指令或與軟件指令相結(jié)合。因此，實(shí)施 方式不限于硬件電路和軟件的任何具體組合方式。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020包括至少一個計算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲器(例如所 述控制器存儲器)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲器用于保持根據(jù)本發(fā)明教 導(dǎo)而編程的指令以及實(shí)施本發(fā)明可能需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、記錄或其他數(shù) 據(jù)。計算機(jī)可讀介質(zhì)的示例有光盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁光盤、PROM (EPROM、 EEPROM、快閃EPROM) 、 DRAM、 SRAM、 SDRAM ，或 者任何其他磁性介質(zhì)、光盤(例如CD — ROM)，或者任何其他光學(xué)介 質(zhì)、穿孔卡片、紙帶，或者帶有孔的圖案的其他實(shí)體介質(zhì)、載波(下文中 說明)，或者來自計算機(jī)所能夠讀取的任何其他介質(zhì)。
用于對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020進(jìn)行控制、用于對一個或多個設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動、和/或用于使控制器能夠與人類用戶交互的軟件可以被儲存在計算機(jī)可 讀介質(zhì)中的任何一種或者任意組合之上。這種軟件可以包括但不限于設(shè)備 驅(qū)動器、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具以及應(yīng)用軟件。這種計算機(jī)可讀介質(zhì)還包括 用于執(zhí)行上述處理中的全部或一部分(如果處理是分布式的)的計算機(jī)程 序產(chǎn)品。
計算機(jī)代碼設(shè)備可以是任何可解釋或可執(zhí)行的代碼機(jī)制，包括但不限
于腳本、可解釋程序、動態(tài)鏈接庫(DLL) 、 Java類以及完整的可執(zhí)行程 序。此外，為了性能、可靠性和/或成本更好，部分處理可以被分布式進(jìn) 行。
這里所用的術(shù)語"計算機(jī)可讀介質(zhì)"指的是參與了向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 1020的處理器提供指令以便執(zhí)行的任何介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以采取任 何形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)和傳播介質(zhì)。非易失性 介質(zhì)例如包括光盤、磁盤和磁光盤，例如硬盤或可移動介質(zhì)驅(qū)動器。易失 性介質(zhì)包括動態(tài)存儲器，例如主存儲器。此外，在對控制器的處理器執(zhí)行 一條或多條指令的一個或多個序列中可以涉及計算機(jī)可讀介質(zhì)的多種形 式。例如，指令可以最初被攜帶于磁盤或遠(yuǎn)程計算機(jī)上。遠(yuǎn)程計算機(jī)能夠 遠(yuǎn)程地將指令裝載到動態(tài)存儲器中，并通過網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020發(fā) 送指令。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020相對于處理系統(tǒng)IOIO可以位于本地，也可以通過 因特網(wǎng)或內(nèi)部網(wǎng)而相對于處理系統(tǒng)1010位于遠(yuǎn)程。于是，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 1020可以采用直接連接、內(nèi)部網(wǎng)或因特網(wǎng)中的至少一種來與處理系統(tǒng) 1010交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020可以在顧客方(即器件制造者等)耦 合到內(nèi)部網(wǎng)，也可以在發(fā)售方(即設(shè)備制造商)耦合到內(nèi)部網(wǎng)。此外，其 他的計算機(jī)(即控制器、服務(wù)器等)可以通過直接連接、內(nèi)部網(wǎng)或因特網(wǎng) 中的至少一種來訪問數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1020以交換數(shù)據(jù)。
盡管已經(jīng)說明了多種具體實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明的精神和/或范 圍的情況下可以進(jìn)行各種更改。因此，本發(fā)明不應(yīng)認(rèn)為限制在附圖所示和 上文所述的具體形式。
2權(quán)利要求
1.一種用多元分析對來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形的方法，所述方法包括a)獲得針對使用所述處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬出的計量數(shù)據(jù)組；b)用多元分析確定針對所獲得的計量數(shù)據(jù)組的一個或多個關(guān)鍵變量；c)獲得針對使用所述處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬出的第一計量數(shù)據(jù)，其中，所述第一計量數(shù)據(jù)不是在a)中獲得的計量數(shù)據(jù)組中的計量數(shù)據(jù)之一；以及d)用在b)中確定的一個或多個關(guān)鍵變量將在c)中獲得的所述第一計量數(shù)據(jù)變形為第二計量數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計量數(shù)據(jù)組包括通過對襯 底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照明而測得的衍射信號組，并且其中，所述第一計量數(shù)據(jù) 是通過對襯底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照明而測得的衍射信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用多元分析包括使用線性分 析或非線性分析。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，b)包括 使用主成分分析從所獲得的計量數(shù)據(jù)組計算出一個或多個主成分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在b)之前對所獲得的計量數(shù)據(jù)組執(zhí)行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)計算。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，b)包括 從所獲得的計量數(shù)據(jù)組計算協(xié)方差矩陣；以及針對所述協(xié)方差矩陣計算本征值和相應(yīng)的本征矢量，其中，所述本征 值和所述本征矢量中的一個或多個被用作所述一個或多個關(guān)鍵變量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，執(zhí)行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)計算包括 對所獲得的計量數(shù)據(jù)組進(jìn)行對中或歸 一化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括對所獲得的計量數(shù)據(jù)組中由所確定的一個或多個關(guān)鍵變量指示的可變 性百分比進(jìn)行確認(rèn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在兩個或更多個關(guān)鍵變量己被確定時，基于由所述關(guān)鍵變量指示的可 變性百分比來選擇至少一個關(guān)鍵變量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，d)包括 選擇在b)中確定的關(guān)鍵變量中的一個或多個；以及 將所選擇的一個或多個關(guān)鍵變量投影到所述第一計量數(shù)據(jù)上以產(chǎn)生所述第二計量數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述第二計量數(shù)據(jù)來表征在所述處理系統(tǒng)中執(zhí)行的處理工藝。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，表征處理工藝包括 為所述處理工藝定義工藝窗口 。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括 使用所述第二計量數(shù)據(jù)監(jiān)視或控制所述處理工藝。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在a)之前，為在所述處理系統(tǒng)中執(zhí)行的處理工藝收集所述計量數(shù)據(jù)組；在b)之前，為所述處理工藝的分析選擇目標(biāo)；在b)之前，為執(zhí)行所述分析選擇一個或多個終止判據(jù)；在b)之后，通過用所述一個或多個關(guān)鍵變量計算與解釋所述計量數(shù)據(jù)組相關(guān)聯(lián)的一個或多個統(tǒng)計值，來確認(rèn)在b)中所確定的一個或多個關(guān) 鍵變量；在b)之后，確定是否滿足所述一個或多個終止判據(jù)；如果未滿足所述一個或多個終止判據(jù)，則調(diào)節(jié)下列的一項(xiàng)或多項(xiàng)所 述一個或多個終止判據(jù)、用于所述分析的目標(biāo)、或者所述多元分析；在b)之后，使用一種或多種模式識別技術(shù)來識別在b)中確定的一 個或多個關(guān)鍵變量中的至少一個；以及使用所識別的關(guān)鍵變量來對所述處理工藝進(jìn)行表征、調(diào)節(jié)、監(jiān)視或控制。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，使用所識別的關(guān)鍵變量包括確定所述第二計量數(shù)據(jù)與和一個或多個襯底上的一個或多個結(jié)構(gòu)的輪 廓有關(guān)的工藝性能數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
16. —種包含計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令用于使 計算機(jī)用多元分析對來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于下列內(nèi)容的指令a) 獲得針對使用所述處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬出 的計量數(shù)據(jù)組；b) 用多元分析確定針對所獲得的計量數(shù)據(jù)組的一個或多個關(guān)鍵變量；c) 獲得針對使用所述處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬出 的第一計量數(shù)據(jù)，其中，所述第一計量數(shù)據(jù)不是在a)中獲得的計量數(shù)據(jù) 組中的計量數(shù)據(jù)之一；以及d) 用在b)中確定的一個或多個關(guān)鍵變量將在c)中獲得的所述第一 計量數(shù)據(jù)變形為第二計量數(shù)據(jù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述計量數(shù)據(jù)組 包括通過對襯底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照明而測得的衍射信號組，并且其中，所述 第一計量數(shù)據(jù)是通過對襯底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照明而測得的衍射信號。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括用于下列內(nèi)容的 指令在b)之前對所獲得的計量數(shù)據(jù)組執(zhí)行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)計算。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，b)包括用于下 列內(nèi)容的指令-從所獲得的計量數(shù)據(jù)組計算協(xié)方差矩陣；以及針對所述協(xié)方差矩陣計算本征值和相應(yīng)的本征矢量，其中，所述本征 值和所述本征矢量中的一個或多個被用作所述一個或多個關(guān)鍵變量。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括用于下列內(nèi)容的指令-在兩個或更多個關(guān)鍵變量已被確定時，基于由所述關(guān)鍵變量指示的可 變性百分比來選擇至少一個關(guān)鍵變量。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，d)包括用于下列內(nèi)容的指令選擇在b)中確定的關(guān)鍵變量中的一個或多個；以及 將所選擇的一個或多個關(guān)鍵變量投影到所述第一計量數(shù)據(jù)上以產(chǎn)生所述第二計量數(shù)據(jù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括用于下列內(nèi)容的 指令-在a)之前，為在所述處理系統(tǒng)中執(zhí)行的處理工藝收集所述計量數(shù)據(jù)組；在b)之前，為所述處理工藝的分析選擇目標(biāo)；在b)之前，為執(zhí)行所述分析選擇一個或多個終止判據(jù)；在b)之后，通過用所述一個或多個關(guān)鍵變量計算與解釋所述計量數(shù)據(jù)組相關(guān)聯(lián)的一個或多個統(tǒng)計值，來確認(rèn)在b)中所確定的一個或多個關(guān)鍵變量；在b)之后，確定是否滿足所述一個或多個終止判據(jù)；如果未滿足所述一個或多個終止判據(jù)，則調(diào)節(jié)下列的一項(xiàng)或多項(xiàng)所 述一個或多個終止判據(jù)、用于所述分析的目標(biāo)、或者所述多元分析；在b)之后，使用一種或多種模式識別技術(shù)來識別在b)中確定的一 個或多個關(guān)鍵變量中的至少一個；以及使用所識別的關(guān)鍵變量來對所述處理工藝進(jìn)行表征、調(diào)節(jié)、監(jiān)視或控制。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，使用所識別的關(guān)鍵變量包括確定所述第二計量數(shù)據(jù)與和一個或多個襯底上的一個或多個結(jié)構(gòu)的輪 廓有關(guān)的工藝性能數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
24. —種用多元分析對來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括計量系統(tǒng)，其針對用所述處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量計量數(shù) 據(jù)組；和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其被構(gòu)造成a) 獲得所述計量數(shù)據(jù)組；b) 用多元分析確定針對所獲得的計量數(shù)據(jù)組的一個或多個關(guān)鍵 " C)對使用所述處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底，獲得用所述計量系統(tǒng)測量的第一計量數(shù)據(jù)，其中，所述第一計量數(shù)據(jù)不是在a)中獲得 的計量數(shù)據(jù)組中的計量數(shù)據(jù)之一；以及d)用在b)中確定的一個或多個關(guān)鍵變量將在c)中獲得的第一 計量數(shù)據(jù)變形為第二計量數(shù)據(jù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述計量系統(tǒng)包括橢偏儀或 反射計，其中，所述計量數(shù)據(jù)組包括用所述橢偏儀或反射計對襯底上的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行照明而測得的衍射信號組，并且其中，所述第一計量數(shù)據(jù)是用所述 橢偏儀或反射計對襯底上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行照明而測得的衍射信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了用多元分析對來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行變形。來自半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)被利用多元分析進(jìn)行變形。具體地，獲得對用處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬的計量數(shù)據(jù)組。用多元分析對所獲得的計量數(shù)據(jù)組確定一個或多個關(guān)鍵變量。獲得對使用處理系統(tǒng)處理的一個或多個襯底測量或模擬的第一計量數(shù)據(jù)。第一計量數(shù)據(jù)不是早先獲得的計量數(shù)據(jù)組中的計量數(shù)據(jù)之一。用所確定的一個或多個關(guān)鍵變量將第一計量數(shù)據(jù)變形為第二計量數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N31/00GK101542280SQ200780004926
公開日2009年9月23日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月7日
發(fā)明者維·翁, 賽巴斯坦·埃格瑞特, 燕 陳, 韋徹特·赫依蔻, 鮑君威 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社