專利名稱：利用具有仿真衍射信號(hào)輸入的支持向量機(jī)的光學(xué)計(jì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般地涉及對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量，更具體而 言，涉及利用具有仿真衍射信號(hào)輸入的支持向量機(jī)的光學(xué)計(jì)量。
背景技術(shù)：
光學(xué)計(jì)量涉及將入射光束導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，測(cè)量所產(chǎn)生的衍射光束，并且對(duì) 衍射光束進(jìn)行分析來(lái)確定該結(jié)構(gòu)的特征。在半導(dǎo)體制造中，光學(xué)計(jì)量一般 被用于質(zhì)量保證。例如，當(dāng)在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體芯片附近制作了周期
光柵(periodic grating)后，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)被用來(lái)確定該周期光柵的輪廓。 通過(guò)確定周期光柵的輪廓，可以對(duì)用來(lái)形成該周期光柵的制作工藝的質(zhì)量 進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而對(duì)制作該周期光柵附近的半導(dǎo)體芯片的制作工藝的質(zhì)量進(jìn) 行評(píng)估。
一種傳統(tǒng)的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)使用衍射建模技術(shù)，例如，嚴(yán)格耦合波分析 (RCWA)，來(lái)對(duì)衍射光束進(jìn)行分析。更具體而言，在衍射建模技術(shù)中， 部分地基于求解麥克斯韋方程組來(lái)計(jì)算模型衍射信號(hào)。計(jì)算模型衍射信號(hào) 包括執(zhí)行耗時(shí)耗力的大量復(fù)雜計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
在一種示例性實(shí)施方式中，可以利用支持向量機(jī)來(lái)對(duì)半導(dǎo)體晶片上形 成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢査。獲得結(jié)構(gòu)的輪廓模型。該輪廓模型是由表征該結(jié)構(gòu)的 幾何形狀的輪廓參數(shù)定義的。獲得一組輪廓參數(shù)值。利用該組輪廓參數(shù) 值，生成一組仿真衍射信號(hào)，其中每個(gè)仿真衍射信號(hào)表征從該結(jié)構(gòu)衍射的 光的行為。利用該組仿真衍射信號(hào)作為對(duì)支持向量機(jī)的輸入，該組輪廓參 數(shù)值作為該支持向量機(jī)的期望輸出，來(lái)對(duì)該支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。獲得離 開該結(jié)構(gòu)的測(cè)得衍射信號(hào)。測(cè)得衍射信號(hào)被輸入到經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)。獲得結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值，作為經(jīng)訓(xùn)練支持向量機(jī)的輸出。


結(jié)合附圖參考下面的描述將最好地理解本發(fā)明，在附圖中，相似的部 件由相似的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)
圖1示出了示例性光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)；
圖2示出了對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查的示例性過(guò)程； 圖3A-3E示出了示例性輪廓模型； 圖4A示出了示例性的一維結(jié)構(gòu)； 圖4B示出了示例性的二維結(jié)構(gòu)；
圖5A、 5B和5C示出了二維結(jié)構(gòu)的示例性輪廓模型； 圖6A、 6B和6C示出了支持向量機(jī)的精度圖7示出了利用支持向量機(jī)和臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM) 獲得的結(jié)果的比較；
圖8示出了對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查的另一個(gè)示例性過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
下面的描述闡述了許多具體配置、參數(shù)等。但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這種 描述不是要作為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，而是提供來(lái)作為對(duì)示例性實(shí)施方 式的描述。
參考圖1，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100可以用來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢査和分析。例 如，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100可用來(lái)確定在晶片104上形成的周期光柵102的特 征。如前所述，周期光柵102可以被形成在晶片104的測(cè)試區(qū)域中，例 如，鄰近于晶片104上形成的器件?；蛘?，周期光柵102可以被形成在器 件的不與該器件的工作相干擾的區(qū)域中，或者沿晶片104上的劃線。
如圖1所示，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100可以包括具有源106和探測(cè)器112的 光學(xué)計(jì)量設(shè)備。周期光柵102被來(lái)自源106的入射光束108照明，在本示 例性實(shí)施方式中，入射光束108以相對(duì)于周期光柵102的法線5的入射角《和方位角^ (即，入射光束108的平面和周期光柵102的周期的方向之
間的角度)入射到周期光柵102上。衍射光束110以相對(duì)于法線卩的角度 ^離開，并且被探測(cè)器112接收到。探測(cè)器112將衍射光束110轉(zhuǎn)換成測(cè) 得衍射信號(hào)，其可以包括反射系數(shù)、tan(y)、 cos(A)、傅立葉系數(shù)等。但 是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，入射光束108可以垂直于周期光柵102入射到周期光柵 102上。
光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)IOO還包括處理模塊114，處理模塊114具有支持向量 機(jī)116。處理模塊114配置來(lái)接收測(cè)得衍射信號(hào)，并且利用測(cè)得衍射信號(hào) 和支持向量機(jī)116確定結(jié)構(gòu)102的一個(gè)或多個(gè)特征。
參考圖2，示出了用于確定半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特 征的示例性過(guò)程200。在步驟202中，獲得結(jié)構(gòu)的輪廓模型。下面將更詳 細(xì)地描述，輪廓模型是由表征結(jié)構(gòu)的幾何形狀的輪廓參數(shù)定義的。
例如，如圖3A所示，輪廓模型300由輪廓參數(shù)hl和wl定義，輪廓 參數(shù)hl和wl分別定義了結(jié)構(gòu)的高度和寬度。如圖3B和3E所示，通過(guò)增 加定義輪廓模型300的輪廓參數(shù)的數(shù)目，可以表征結(jié)構(gòu)的額外的形狀和特 征。例如，如圖3B所示，可以利用分別定義結(jié)構(gòu)的高、底寬和頂寬的輪 廓參數(shù)hl、 wl和w2定義輪廓模型300。注意，輪廓模型300的輪廓參數(shù) wl或w2也可以分別被稱作底部臨界尺寸(CD)和頂部CD。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí) 到，可以使用各種類型的輪廓參數(shù)來(lái)定義輪廓模型300，包括入射角 (AOI)、節(jié)距(pitch) 、 n&k、硬件參數(shù)(例如，偏振片角度)等。
術(shù)語(yǔ)"一維結(jié)構(gòu)"在這里用來(lái)指輪廓在一維中變化的結(jié)構(gòu)。例如，圖 4A示出了輪廓在一維(即，x方向)中變化的周期光柵。圖4A中示出的 周期光柵的輪廓在z方向中作為x方向的函數(shù)變化。但是，假設(shè)圖4A中 示出的周期光柵的輪廓在y方向上是基本一致并且連續(xù)的。
術(shù)語(yǔ)"二維結(jié)構(gòu)"在這里用來(lái)指輪廓在二維中變化的結(jié)構(gòu)。例如，圖 4B示出了輪廓在二維(即，x方向和y方向)中變化的周期光柵。圖4B 中示出的周期光柵的輪廓還在z方向中變化。
圖5A示出了二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的單元格的示例性正交格柵的頂視圖。假 想的格柵線被疊加在該重復(fù)結(jié)構(gòu)的頂視圖上，其中格柵線是沿周期方向畫出的。假想格柵線形成了被稱作單元格的區(qū)域。單元格可以按照正交配置 或者非正交配置來(lái)排列。二維重復(fù)結(jié)構(gòu)在單元格中可以包括諸如重復(fù)的 柱、接觸孔、通孔、島、或者兩種或者更多種形狀的組合之類的特征。此 外，特征可以具有各種形狀，并且可以是凹陷的特征或者凸起的特征，或
者可以是凹陷和凸起特征的組合。參考圖5A，重復(fù)結(jié)構(gòu)500包括具有按 照正交方式排列的孔的單元格。單元格502包括單元格502內(nèi)部的所有特 征和組件，主要包括基本位于單元格502的中央的孔504。
圖5B示出了二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的頂視圖。單元格510包括凹陷橢圓孔。 圖5B示出了具有特征520的單元格510，特征520包括一個(gè)橢圓孔，該孔 的尺寸向著孔的底部逐步變小。用來(lái)表征該結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)包括X節(jié)距 510和Y節(jié)距514。另外，表示特征520頂部的橢圓516長(zhǎng)軸和表示特征 520底部的橢圓518長(zhǎng)軸也可以用來(lái)表征特征520。此外，也可以使用該 特征的頂部和底部之間的任何中間長(zhǎng)軸以及頂部橢圓、中間橢圓或底部橢 圓的任何短軸(未示出)。
圖5C示出了用于對(duì)二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的頂視圖進(jìn)行表征的示例性技術(shù)。 重復(fù)結(jié)構(gòu)的單元格530是特征532，即，從頂部看具有花生形狀的島。一 種建模方法包括用可變數(shù)目的橢圓和多邊形或者它們的組合對(duì)特征532進(jìn) 行近似。還假設(shè)在對(duì)特征522的頂視圖的形狀變化進(jìn)行分析后，判斷為找 到兩個(gè)橢圓(橢圓體1和橢圓體2)和兩個(gè)多邊形(多邊形1和多邊形 2)完全表征了特征532。從而，表征這兩個(gè)橢圓和兩個(gè)多邊形所需的參數(shù) 包括如下9個(gè)參數(shù)橢圓體1的T1和T2;多邊形1的T3、 T4和《；多邊 形2的T4、 T5和《；橢圓體2的T6和T7。也可以使用許多其他形狀的 組合來(lái)表征單元格530中的特征532的頂視圖。對(duì)于建模二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的 詳細(xì)描述，參見Vuong等于2004年4月27日提交的題為OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES的美國(guó) 專利申請(qǐng)No. 11/061,303，該申請(qǐng)全部通過(guò)引用結(jié)合于此。
在一個(gè)實(shí)施例中，確定輪廓參數(shù)之間的相關(guān)性。用來(lái)定義輪廓模型的 輪廓參數(shù)是基于所確定的相關(guān)性選擇的。具體而言，選擇相關(guān)性小于期望 相關(guān)量的輪廓參數(shù)。可以利用多變量分析來(lái)確定輪廓參數(shù)的相關(guān)性。多變量分析可以包括線性分析或非線性分析。另外，多變量分析可以包括主成 分分析(PCA)、獨(dú)立成分分析、互相關(guān)分析、線性近似分析等。對(duì)于用
于確定多個(gè)輪廓參數(shù)的相關(guān)性的方法的詳細(xì)描述，參見Vuong等于2006 年5月8日提交的題為TRANSFORMING METROLOGY DATA FROM A SEMICONDUCTOR TREATMENT SYSTEM USING MULTIVARIATE ANALYSIS的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/349,773，該申請(qǐng)全部通過(guò)引用結(jié)合于 此。
在步驟204中，獲得一組輪廓參數(shù)值。該組中的輪廓參數(shù)值可以是基 于經(jīng)驗(yàn)確定的或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的。例如，如果預(yù)期要被檢査的結(jié)構(gòu)的頂 部寬度(即，頂部CD)在一定值范圍中變化，則該一定值范圍內(nèi)的多個(gè) 不同值被用作在步驟204中獲得的組。例如，假設(shè)預(yù)期頂部CD在30納米 的范圍內(nèi)變化，例如，在80納米到110納米之間。則頂部CD的在80納 米到110納米范圍內(nèi)的多個(gè)不同的值被用作步驟204中的一組輪廓參數(shù) 值。
在步驟206中，利用該組輪廓參數(shù)值，生成一組仿真衍射信號(hào)。每個(gè) 仿真衍射信號(hào)表征從結(jié)構(gòu)衍射的光的行為。在一種示例性實(shí)施方式中，可 以通過(guò)以輪廓參數(shù)作為輸入，利用諸如嚴(yán)格耦合波分析之類的數(shù)值分析技 術(shù)來(lái)計(jì)算仿真衍射信號(hào)，從而生成仿真衍射信號(hào)。在另一種示例性實(shí)施方 式中，可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法生成仿真衍射信號(hào)，所述機(jī)器學(xué)習(xí)方法例如 反向傳播、徑向基函數(shù)、支持向量、核回歸等。更詳細(xì)內(nèi)容參見Niu等的 2005年9月13日授權(quán)的題為GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL的美國(guó)專利No. 6,913,900， 該專利全部通過(guò)引用結(jié)合于此。
在步驟208中，利用該組仿真衍射信號(hào)作為對(duì)支持向量機(jī)的輸入，并 且利用該組輪廓參數(shù)值作為支持向量機(jī)的期望輸出，來(lái)對(duì)該支持向量機(jī)進(jìn) 行訓(xùn)練。通過(guò)利用該組仿真衍射信號(hào)作為輸入，并且利用該組輪廓參數(shù)值 作為期望輸出，支持向量機(jī)學(xué)習(xí)了這兩個(gè)組之間的函數(shù)。更具體而言，在 一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，支持向量機(jī)利用核函數(shù)來(lái)將與該組輪廓參數(shù)值具 有非線性關(guān)系的該組仿真衍射信號(hào)變換到與該組輪廓參數(shù)值具有線性關(guān)系的特征空間。參見Lipo Wang的"Support Vector Machine-An introduction" Support Vector Machines: Theory and Applications, 第1-45頁(yè) (2005)。
支持向量機(jī)的精度一般通過(guò)增加訓(xùn)練過(guò)程中所用的仿真衍射信號(hào)和輪 廓參數(shù)的值的數(shù)目得到了提高。為了增大訓(xùn)練過(guò)程的速度，可以使用連續(xù) 最小優(yōu)化過(guò)程。參見Piatt, John C., "Fast Training of Support Vector Machines using' Sequential Minimal Optimization " , Advances in kernel methods: support vector learning,的185-208頁(yè)(1999)。
在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，在訓(xùn)練過(guò)程之后，可以利用一組測(cè)試仿真 衍射信號(hào)和輪廓參數(shù)的一組測(cè)試值對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試。更具體而言， 獲得輪廓參數(shù)的一組測(cè)試值。優(yōu)選地，該測(cè)試組中的輪廓參數(shù)的值與用于 訓(xùn)練的組中使用的值不同。但是，該測(cè)試組中使用的值也在用于訓(xùn)練的值 的范圍內(nèi)。該測(cè)試組的仿真衍射信號(hào)是利用輪廓參數(shù)的該組測(cè)試值生成 的。該組測(cè)試仿真衍射信號(hào)被輸入到支持向量機(jī)來(lái)產(chǎn)生輪廓參數(shù)的一組輸 出值。然后將該輸出組與輪廓參數(shù)的該組測(cè)試值進(jìn)行比較，來(lái)確定支持向 量機(jī)的精度。
圖6A和6B是示出了針對(duì)30納米的頂部CD范圍，利用2,000個(gè)訓(xùn)練 點(diǎn)(即，用于訓(xùn)練的組中的2,000個(gè)輪廓參數(shù)值和用于訓(xùn)練的組中的2,000 個(gè)仿真衍射信號(hào))訓(xùn)練的支持向量機(jī)的精度的圖。圖6A和6B所示的精度 是以頂部CD的期望值與作為支持向量機(jī)的輸出而產(chǎn)生的頂部CD值之間 的差的形式確定的，所述期望值是與用作對(duì)支持向量機(jī)的輸入的仿真衍射 信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頂部CD值。在圖6A中，使用500個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)試了支持向 量機(jī)的精度。在圖6B中，使用了 2500個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)試了支持向量機(jī)的精 度。
如果在測(cè)試過(guò)程中，支持向量機(jī)的精度不滿足一個(gè)或多個(gè)精度標(biāo)準(zhǔn)， 則可以重新訓(xùn)練該支持向量機(jī)。在一種示例性實(shí)施方式中，可以利用在測(cè) 試過(guò)程中所使用的一個(gè)或多個(gè)仿真衍射信號(hào)和輪廓參數(shù)的值來(lái)重新訓(xùn)練支 持向量機(jī)。
例如，參見圖6B，所示的若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)超過(guò)了作為歸一化值的0.1和-0.1納米。因此，如果精度標(biāo)準(zhǔn)是不能有超過(guò)0.1或-0.1納米的測(cè)試點(diǎn)， 則重新對(duì)該支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。在一種示例性實(shí)施方式中，在重新訓(xùn)練
支持向量機(jī)時(shí)，使用了與超過(guò)0.1或-0.1納米的測(cè)試點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的輪廓參數(shù)
值和仿真衍射信號(hào)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以使用各種精度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定是否要重
新訓(xùn)練支持向量機(jī)。例如，超過(guò)0.1或-0.1的測(cè)試點(diǎn)的最大數(shù)目可以被用
作精度標(biāo)準(zhǔn)。
在一種示例性實(shí)施方式中，測(cè)試過(guò)程可以包括將噪聲信號(hào)引入用于測(cè)
試的仿真衍射信號(hào)。例如，圖6C示出了在0.002 (西格馬)的噪聲級(jí)別被 引入到測(cè)試組中的仿真衍射信號(hào)的情況下的500個(gè)測(cè)試點(diǎn)。圖6C中示出 的精度是以頂部CD的期望值與作為支持向量機(jī)的輸出而產(chǎn)生的頂部CD 值之間的差的形式確定的，所述期望值是與用作對(duì)支持向量機(jī)的輸入的仿 真衍射信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頂部CD值。圖6C中的精度值是歸一化值。
在訓(xùn)練、測(cè)試并且/或者重新訓(xùn)練了支持向量機(jī)之后，可以利用該支持 向量機(jī)確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特征。具體而言，在步驟210中，獲得離開 結(jié)構(gòu)的測(cè)得衍射信號(hào)。在已訓(xùn)練了支持向量機(jī)之后，在步驟212中，測(cè)得 衍射信號(hào)被輸入到經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)。在歩驟212后，在歩驟214中， 獲得結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值，作為來(lái)自經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)的輸出。
圖7示出了利用支持向量機(jī)和CD-掃描電子顯微鏡(CD-SEM)來(lái)確 定結(jié)構(gòu)的特征(在本示例中是中間CD)所獲得的結(jié)果的比較。具體而 言，水平軸對(duì)應(yīng)于利用支持向量機(jī)確定的中間CD的值。垂直軸對(duì)應(yīng)于利 用CD-SEM確定的中間CD的值。中間CD的值以納米表示并且已被歸一 化。如圖7所示，結(jié)果的ie值為0.9962。
在一種示例性實(shí)施方式中，輪廓參數(shù)值是歸一化值。更具體而言，在 步驟204中獲得的輪廓參數(shù)值被歸一化。在步驟208中利用歸一化的輪廓 參數(shù)值訓(xùn)練支持向量機(jī)。因此，在步驟214中作為來(lái)自經(jīng)訓(xùn)練的支持向量 機(jī)的輸出而獲得的輪廓參數(shù)值是歸一化的值。在本示例性實(shí)施方式中，在 步驟214中獲得的歸一化值然后被去歸一化(de-normalize)。
在一種示例性實(shí)施方式中，利用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組定義仿真衍射信 號(hào)。該標(biāo)準(zhǔn)組包括反射參數(shù)和偏振參數(shù)，反射參數(shù)表征光在結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的強(qiáng)度改變，偏振參數(shù)表征光在結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的偏振狀態(tài)改變。
在本示例性實(shí)施方式中，信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組的反射參數(shù)(R)對(duì)應(yīng)于 光的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的絕對(duì)值的平方均值。偏振參數(shù)包括第一參數(shù)(N)、
第二參數(shù)(S)以及第三參數(shù)(C)，第一參數(shù)(N)表征被相對(duì)于R進(jìn)行
了歸一化的、復(fù)數(shù)反射系數(shù)的絕對(duì)值的平方之間的差的一半，第二參數(shù)
(S)表征被相對(duì)于R進(jìn)行了歸一化的、兩個(gè)復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的虛部 分量，第三參數(shù)(C)表征被相對(duì)于R進(jìn)行了歸一化的、兩個(gè)復(fù)數(shù)反射系 數(shù)的干涉的實(shí)部分量。因此，信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組包括參數(shù)(R， NSC)。
在本示例性實(shí)施方式中，利用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組(R， NSC)定義步 驟206中生成的仿真衍射信號(hào)。在步驟208中，使用利用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn) 組(R， NSC)定義的仿真衍射信號(hào)對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。當(dāng)利用僅測(cè) 量光強(qiáng)度改變的反射計(jì)(例如，分光反射計(jì))測(cè)量出測(cè)得衍射信號(hào)時(shí)，處 理模塊114僅使用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組的反射參數(shù)。當(dāng)利用既測(cè)量光的強(qiáng)度 改變也測(cè)量光的偏振狀態(tài)改變的橢偏儀(例如，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償橢偏儀
(RCE))測(cè)量出測(cè)得衍射信號(hào)時(shí)，處理模塊114使用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組 的反射參數(shù)和偏振參數(shù)。
參考圖8，示出了用于確定半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特 征的示例性過(guò)程800。在步驟802中，獲得結(jié)構(gòu)的輪廓模型。如上所述， 輪廓模型是利用對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何形狀進(jìn)行表征的輪廓參數(shù)定義的。在步驟 804中，獲得輪廓參數(shù)值的訓(xùn)練組。在步驟806中，利用輪廓參數(shù)值的訓(xùn) 練組生成仿真衍射信號(hào)的訓(xùn)練組。如上所述，每個(gè)仿真衍射信號(hào)表征了從 結(jié)構(gòu)衍射的光的行為。在步驟808中，利用輪廓參數(shù)值的訓(xùn)練組作為對(duì)支 持向量機(jī)的輸入并且利用仿真衍射信號(hào)的訓(xùn)練組作為支持向量機(jī)的預(yù)期輸 出，來(lái)對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。
如上所述，在訓(xùn)練過(guò)程之后，可以利用仿真衍射信號(hào)的測(cè)試組和輪廓 參數(shù)值的測(cè)試組對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試。如上所述，如果測(cè)試過(guò)程期間支 持向量機(jī)的精度不滿足一個(gè)或多個(gè)精度標(biāo)準(zhǔn)，則可以重訓(xùn)練該支持向量 機(jī)。
在訓(xùn)練、測(cè)試并且/或者重新訓(xùn)練了支持向量機(jī)后，可以利用該支持向量機(jī)來(lái)確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特征。具體而言，在步驟810中，獲得離開
結(jié)構(gòu)的測(cè)得衍射信號(hào)。在步驟812中，利用一組輪廓參數(shù)值作為對(duì)經(jīng)訓(xùn)練 的支持向量機(jī)的輸入來(lái)生成仿真衍射信號(hào)。在步驟814中，將測(cè)得衍射信 號(hào)與步驟812中生成的仿真衍射信號(hào)相比較。當(dāng)測(cè)得衍射信號(hào)與仿真衍射 信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)衍射標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)匹配時(shí)，將結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值確定為在步驟 812中用來(lái)生成仿真衍射信號(hào)的一組輪廓參數(shù)值，
如上所述，在一種示例性實(shí)施方式中，輪廓參數(shù)值是歸一化值。如上 所述，在一種示例性實(shí)施方式中，仿真衍射信號(hào)是利用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組 (R， NSC)定義的。
在一種示例性實(shí)施方式中，在步驟812中，利用不同組輪廓參數(shù)值作 為對(duì)經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)的輸入來(lái)生成多個(gè)仿真衍射信號(hào)。每個(gè)仿真衍射 信號(hào)與用來(lái)生成仿真衍射信號(hào)的一組輪廓參數(shù)值相關(guān)聯(lián)。這多個(gè)仿真衍射 信號(hào)、不同組輪廓參數(shù)值、以及每個(gè)仿真衍射信號(hào)與用來(lái)生成該仿真衍射 信號(hào)的一組輪廓參數(shù)值之間的關(guān)聯(lián)被存儲(chǔ)到庫(kù)118中(圖l)。
在本示例性實(shí)施方式中，當(dāng)在步驟814中測(cè)得衍射信號(hào)和仿真衍射信 號(hào)不在一個(gè)或多個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)匹配時(shí)，測(cè)得衍射信號(hào)被與來(lái)自仿真衍射信 號(hào)的庫(kù)118 (圖1)的另一個(gè)仿真衍射信號(hào)相比較。當(dāng)該測(cè)得衍射信號(hào)與 該另一個(gè)仿真衍射信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)匹配時(shí)，結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù) 值被確定為庫(kù)118 (圖1)中的與該仿真衍射信號(hào)相關(guān)聯(lián)的一組輪廓參數(shù) 值。
在另一種示例性實(shí)施方式中，當(dāng)在步驟814中測(cè)得衍射信號(hào)和仿真衍 射信號(hào)不在一個(gè)或多個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)匹配時(shí)，利用一組不同的輪廓參數(shù)值作 為對(duì)經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)的輸入，生成另一個(gè)仿真衍射信號(hào)。該測(cè)得衍射 信號(hào)被與該另一個(gè)仿真衍射信號(hào)相比較。當(dāng)該測(cè)得衍射信號(hào)與該另一個(gè)仿
真衍射信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)匹配時(shí)，結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值被確定為 用來(lái)生成該另一個(gè)仿真衍射信號(hào)的一組不同的輪廓參數(shù)值。
為了說(shuō)明和描述目的，前面描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式。但是，它 們不是窮盡的，并且不是要將本發(fā)明限制于所公開的具體的形式，應(yīng)當(dāng)理 解，根據(jù)上述教導(dǎo)可以作出許多修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于確定形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特征的方法，該方法包括a)獲得結(jié)構(gòu)的輪廓模型，所述輪廓模型由對(duì)所述結(jié)構(gòu)的幾何形狀進(jìn)行表征的輪廓參數(shù)定義；b)獲得輪廓參數(shù)值組；c)利用所述輪廓參數(shù)值組生成仿真衍射信號(hào)組，每個(gè)仿真衍射信號(hào)表征從所述結(jié)構(gòu)衍射的光的行為；d)利用所述仿真衍射信號(hào)組作為對(duì)支持向量機(jī)的輸入并且利用所述輪廓參數(shù)值組作為所述支持向量機(jī)的期望輸出，對(duì)所述支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練；e)獲得從所述結(jié)構(gòu)離開的測(cè)得衍射信號(hào)；f)將所述測(cè)得衍射信號(hào)輸入到所述經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)；以及g)在f)之后，獲得所述結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值作為所述經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)的輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述仿真衍射信號(hào)組是利用信號(hào) 參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組生成的，所述標(biāo)準(zhǔn)組包括反射參數(shù)和偏振參數(shù)，所述反射參 數(shù)表征光在所述結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的強(qiáng)度改變，所述偏振參數(shù)表征光在所述結(jié) 構(gòu)上反射時(shí)的偏振狀態(tài)改變，其中，所述偏振參數(shù)包括第一偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的絕對(duì)值的平方之間的差；第二偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的虛部分量；以及第三偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的實(shí)部分量。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將輪廓參數(shù)值歸一化，其中，所述仿真衍射信號(hào)組是利用經(jīng)歸一化的 輪廓參數(shù)值生成的；以及對(duì)在g)中獲得的所述輪廓參數(shù)值進(jìn)行去歸一化。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述仿真衍射信號(hào)組是利用建模 技術(shù)生成的。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述建模技術(shù)包括嚴(yán)格耦合波分 析、積分法、菲涅耳法、有限分析或者模態(tài)分析。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定輪廓參數(shù)的相關(guān)性；以及基于所確定的相關(guān)性，選擇用于在a)中定義所述輪廓模型的輪廓參數(shù)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述支持向量機(jī)是利用連續(xù)最小 優(yōu)化在d)中訓(xùn)練的。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，在d)之后和e)之前 獲得仿真衍射信號(hào)的測(cè)試組和輪廓參數(shù)值的測(cè)試組； 利用所述仿真衍射信號(hào)的測(cè)試組作為對(duì)所述支持向量機(jī)的輸入，并且利用所述輪廓參數(shù)值的測(cè)試組作為所述支持向量機(jī)的期望輸出，對(duì)所述支 持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試；以及如果一個(gè)或多個(gè)精度標(biāo)準(zhǔn)未得到滿足，則利用所述仿真衍射信號(hào)的測(cè) 試組中的一個(gè)或多個(gè)仿真衍射信號(hào)以及所述輪廓參數(shù)值的測(cè)試組中的一個(gè) 或多個(gè)輪廓參數(shù)值，重新訓(xùn)練所述支持向量機(jī)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在對(duì)所述支持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試之前，將噪聲信號(hào)插入到所述仿真衍射 信號(hào)的測(cè)試組中的所述仿真衍射信號(hào)中。
10. —種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī) 可執(zhí)行指令用于使計(jì)算機(jī)確定形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特 征，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于下述過(guò)程的指令a) 獲得結(jié)構(gòu)的輪廓模型，所述輪廓模型由對(duì)所述結(jié)構(gòu)的幾何形狀進(jìn) 行表征的輪廓參數(shù)定義；b) 獲得輪廓參數(shù)值組；c) 利用所述輪廓參數(shù)值組生成仿真衍射信號(hào)組，每個(gè)仿真衍射信號(hào)表征從所述結(jié)構(gòu)衍射的光的行為；d) 利用所述仿真衍射信號(hào)組作為對(duì)支持向量機(jī)的輸入并且利用所述 輪廓參數(shù)值組作為所述支持向量機(jī)的期望輸出，對(duì)所述支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練；e) 獲得從所述晶片上制造的所述結(jié)構(gòu)離開的測(cè)得衍射信號(hào)；f) 將所述測(cè)得衍射信號(hào)輸入到所述經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)；g) 在f)之后，獲得所述結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值作為所述經(jīng)訓(xùn)練的支持向 量機(jī)的輸出。
11. 如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述仿真衍射 信號(hào)組是利用信號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組生成的，所述標(biāo)準(zhǔn)組包括反射參數(shù)和偏振 參數(shù)，所述反射參數(shù)表征光在所述結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的強(qiáng)度改變，所述偏振參 數(shù)表征光在所述結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的偏振狀態(tài)改變，其中所述偏振參數(shù)包括第一偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的絕對(duì)值的平方之間的差；第二偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的虛部分量；以及第三偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的實(shí)部分量。
12. 如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括用于下述過(guò)程 的指令將輪廓參數(shù)值歸一化，其中，所述仿真衍射信號(hào)組是利用所述經(jīng)歸一 化的輪廓參數(shù)值生成的；以及對(duì)在g)中獲得的所述輪廓參數(shù)值進(jìn)行去歸一化。
13. 如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括用于下述過(guò)程 的指令確定輪廓參數(shù)的相關(guān)性；以及基于所確定的相關(guān)性，選擇用于在a)中定義所述輪廓模型的輪廓參數(shù)。
14. 如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述支持向量機(jī)是利用連續(xù)最小優(yōu)化在d)中訓(xùn)練的。
15. 如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，在d)之后和e)之刖獲得仿真衍射信號(hào)的測(cè)試組和輪廓參數(shù)值的測(cè)試組；利用所述仿真衍射信號(hào)的測(cè)試組作為對(duì)所述支持向量機(jī)的輸入，并且 利用所述輪廓參數(shù)值的測(cè)試組作為所述支持向量機(jī)的期望輸出，對(duì)所述支 持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試；以及如果一個(gè)或多個(gè)精度標(biāo)準(zhǔn)未得到滿足，則利用所述仿真衍射信號(hào)的測(cè) 試組中的一個(gè)或多個(gè)仿真衍射信號(hào)以及所述輪廓參數(shù)值的測(cè)試組中的一個(gè) 或多個(gè)輪廓參數(shù)值，重新訓(xùn)練所述支持向量機(jī)。
16. 如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括用于以下過(guò)程 的指令在對(duì)所述支持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試之前，將噪聲信號(hào)插入到所述仿真衍射 信號(hào)的測(cè)試組中的所述仿真衍射信號(hào)中。
17. —種用于確定形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特征的系 統(tǒng)，包括光學(xué)計(jì)量設(shè)備，配置來(lái)測(cè)量衍射信號(hào)；支持向量機(jī)，其中，所述支持向量機(jī)被利用仿真衍射信號(hào)組作為對(duì)所 述支持向量機(jī)的輸入并且利用輪廓參數(shù)值組作為所述支持向量機(jī)的期望輸 出進(jìn)行訓(xùn)練，所述仿真衍射信號(hào)組是利用所述輪廓參數(shù)值組生成的，所述 輪廓參數(shù)表征所述結(jié)構(gòu)的幾何形狀；以及處理器，配置來(lái)將測(cè)得衍射信號(hào)輸入到所述經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)，并 且獲得所述結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值作為所述經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)的輸出。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述仿真衍射信號(hào)組是利用信 號(hào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)組生成的，所述標(biāo)準(zhǔn)組包括反射參數(shù)和偏振參數(shù)，所述反射 參數(shù)表征光在所述結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的強(qiáng)度改變，所述偏振參數(shù)表征光在所述結(jié)構(gòu)上反射時(shí)的偏振狀態(tài)改變，其中所述偏振參數(shù)包括第一偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的絕對(duì)值的平方之間的差；第二偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的虛部分量；以及第三偏振參數(shù)，表征被相對(duì)于所述反射參數(shù)進(jìn)行了歸一化的、對(duì)去偏 振效果平均的復(fù)數(shù)反射系數(shù)的干涉的實(shí)部分量。
19. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述仿真衍射信號(hào)組是利用經(jīng) 歸一化的輪廓參數(shù)值生成的，并且所述處理器配置來(lái)對(duì)作為所述支持向量 機(jī)的輸出獲得的所述輪廓參數(shù)值進(jìn)行去歸一化。
20. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述輪廓參數(shù)是基于所述輪廓 參數(shù)的相關(guān)性選擇的。
21. 如權(quán)利要求n所述的系統(tǒng)，其中，所述支持向量機(jī)是利用連續(xù)最小優(yōu)化訓(xùn)練的。
22. 如權(quán)利要求n所述的系統(tǒng)，其中，所述支持向量機(jī)被利用仿真衍射信號(hào)的測(cè)試組和輪廓參數(shù)值的測(cè)試組進(jìn)行訓(xùn)練，并且其中，如果對(duì)所述 支持向量機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)一個(gè)或多個(gè)精度標(biāo)準(zhǔn)未得到滿足，則利用所述仿真 衍射信號(hào)的測(cè)試組中的一個(gè)或多個(gè)仿真衍射信號(hào)以及所述輪廓參數(shù)值的測(cè) 試組中的一個(gè)或多個(gè)輪廓參數(shù)值，重新訓(xùn)練所述支持向量機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用具有仿真衍射信號(hào)輸入的支持向量機(jī)的光學(xué)計(jì)量?？梢岳弥С窒蛄繖C(jī)來(lái)檢查在半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)。獲得結(jié)構(gòu)的輪廓模型。該輪廓模型由表征結(jié)構(gòu)的幾何形狀的輪廓參數(shù)定義。獲得一組輪廓參數(shù)值。利用該組輪廓參數(shù)值生成一組仿真衍射信號(hào)，每個(gè)仿真衍射信號(hào)表征從所述結(jié)構(gòu)衍射的光的行為。利用該組仿真衍射信號(hào)作為對(duì)支持向量機(jī)的輸入并且利用該組輪廓參數(shù)值作為支持向量機(jī)的期望輸出，對(duì)該支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。獲得離開結(jié)構(gòu)的測(cè)得衍射信號(hào)。將測(cè)得衍射信號(hào)輸入到經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)。獲得結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)值作為經(jīng)訓(xùn)練的支持向量機(jī)的輸出。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101285677SQ200810090440
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者李世芳, 文 金, 鮑君威 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社