基于跨越晶片的參數(shù)變化的測量模型優(yōu)化的制作方法
【專利摘要】基于跨越半導(dǎo)體晶片的參數(shù)變化的模型來確定優(yōu)化測量模型。全局跨晶片模型依據(jù)所述晶片上的位置而表征結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過使用工藝變化的所述跨晶片模型約束測量模型而優(yōu)化所述測量模型。在一些實例中，所述跨晶片模型本身為參數(shù)化模型。然而，所述跨晶片模型表征所述晶片上的任何位置處的結(jié)構(gòu)參數(shù)的值，其中參數(shù)遠(yuǎn)少于在每個位置處將所述結(jié)構(gòu)參數(shù)視為未知的測量模型。在一些實例中，所述跨晶片模型基于所述晶片上的位置在未知結(jié)構(gòu)參數(shù)值之間產(chǎn)生約束。在一個實例中，所述跨晶片模型基于測量位點的群組在所述晶片上的位置而使與所述測量位點的群組相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)參數(shù)值相關(guān)。
【專利說明】基于跨越晶片的參數(shù)變化的測量模型優(yōu)化
[0001]相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本專利申請案根據(jù)35U.S.C.§ 119主張2012年5月8日申請的標(biāo)題為“ProcessBased Cross Wafer Model Optimizat1n (基于工藝的跨晶片模型優(yōu)化)”的第 61/644，030號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)，所述申請案的主題以引用方式全部并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]所述實施例涉及度量系統(tǒng)及方法，且更特定來說，涉及用于結(jié)構(gòu)參數(shù)的改善測量的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004]例如邏輯及存儲器裝置的半導(dǎo)體裝置通常通過施加于樣品的一序列處理步驟而制造。半導(dǎo)體裝置的各種特征及多個結(jié)構(gòu)層級通過這些處理步驟形成。例如，除其它以外，光刻為涉及在半導(dǎo)體晶片上產(chǎn)生圖案的一種半導(dǎo)體制造工藝。半導(dǎo)體制造工藝的額外實例包含(但不限于)化學(xué)機(jī)械拋光、蝕刻、沉積及離子植入?？稍趩蝹€半導(dǎo)體晶片上制造多個半導(dǎo)體裝置且接著可將多個半導(dǎo)體裝置分成個別半導(dǎo)體裝置。
[0005]在半導(dǎo)體制造工藝期間的各個步驟處使用度量過程以檢測晶片上的缺陷以促進(jìn)更高良率。光學(xué)度量技術(shù)提供實現(xiàn)高處理能力而無需冒樣品破壞的風(fēng)險的潛能。通常使用包含散射測量及反射測量實施方案以及相關(guān)聯(lián)分析算法的數(shù)個基于光學(xué)度量的技術(shù)以表征納米級結(jié)構(gòu)的臨界尺寸、膜厚度、組合物及其它參數(shù)。
[0006]傳統(tǒng)上，對由薄膜及/或重復(fù)周期性結(jié)構(gòu)組成的目標(biāo)執(zhí)行光學(xué)度量。在裝置制造期間，這些膜及周期性結(jié)構(gòu)通常表示實際裝置幾何形狀及材料結(jié)構(gòu)或中間設(shè)計。隨著裝置(例如，邏輯及存儲器裝置)邁向較小納米級尺寸，表征變得更加困難。并入復(fù)雜三維幾何形狀及具有多種物理性質(zhì)的材料的裝置造成表征困難。
[0007]例如，現(xiàn)代存儲器結(jié)構(gòu)通常為使光學(xué)輻射難以穿透到底層的高寬高比的三維結(jié)構(gòu)。此外，表征復(fù)雜結(jié)構(gòu)(例如，F(xiàn)inFET)所需的參數(shù)數(shù)目增加導(dǎo)致參數(shù)相關(guān)性增加。因此，表征目標(biāo)的測量模型參數(shù)通常無法可靠地解除相關(guān)。
[0008]響應(yīng)于這些挑戰(zhàn)，已開發(fā)出更復(fù)雜的光學(xué)工具。在若干機(jī)器參數(shù)(例如，波長、方位角及入射角等等)的大范圍內(nèi)執(zhí)行測量且通常同時執(zhí)行測量。因此，用以產(chǎn)生可靠結(jié)果(包含測量體系)的測量時間、計算時間及總體時間顯著增加。此外，在大波長范圍內(nèi)的光強(qiáng)度的展開降低了任何特定波長下的照明強(qiáng)度且增加在所述波長下執(zhí)行的測量的信號不確定性。
[0009]未來的度量應(yīng)用歸因于越來越小的分辨率要求、多參數(shù)相關(guān)性、越來越復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)及越來越多地使用不透明材料而對度量提出挑戰(zhàn)。因此，期望用于改善測量的方法及系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提呈用于針對經(jīng)配置以測量與不同的半導(dǎo)體制造工藝相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)及材料特性的度量系統(tǒng)產(chǎn)生優(yōu)化測量模型的方法及系統(tǒng)。
[0011]在一個方面中，基于跨越半導(dǎo)體晶片的參數(shù)變化的建模確定優(yōu)化測量模型。全局地(即，跨越所述晶片的表面)為一或多個樣品參數(shù)的變化建模。通過使用工藝變化的跨晶片模型約束測量模型來改善測量模型定義。
[0012]在許多實施例中，工藝引發(fā)的變化顯現(xiàn)為跨越晶片的空間圖案(例如，具有U或W形狀的徑向?qū)ΨQ薄膜厚度圖案)。這些圖案大體上由跨越晶片的平滑且連續(xù)參數(shù)改變所致?？缇Ｐ鸵罁?jù)晶片上的位置而表征樣品參數(shù)值。
[0013]在一些實例中，所述跨晶片模型本身為參數(shù)化模型，但是參數(shù)遠(yuǎn)少于在每個位置處將樣品參數(shù)視為不同未知參數(shù)的測量模型。
[0014]在一些實例中，所述跨晶片模型基于所述晶片上的位置對未知樣品參數(shù)之間的關(guān)系產(chǎn)生約束。以此方式，所述跨晶片模型基于測量位點的群組在所述晶片上的位置而產(chǎn)生與所述測量位點的群組相關(guān)聯(lián)的樣品參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。
[0015]通過參數(shù)變化的跨晶片模型約束測量模型。以此方式，縮減必須經(jīng)擬合以達(dá)到測量解的參數(shù)集合。這導(dǎo)致參數(shù)之間的相關(guān)性更小、測量結(jié)果更準(zhǔn)確且用于庫產(chǎn)生、擬合及分析的計算時間更少。例如，消除或顯著地減小層厚度與制造于所述層的頂部上的光柵結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性。由于建模參數(shù)跨越晶片浮動且受到約束而非固定在某個標(biāo)稱值，所以準(zhǔn)確度得以改善。在一些實例中，優(yōu)化測量模型使用較少的測量技術(shù)及減小的照明波長范圍實現(xiàn)測量以實現(xiàn)滿意的測量結(jié)果。在一些實例中，通過所述優(yōu)化測量模型實現(xiàn)采用有限波長范圍內(nèi)的高強(qiáng)度光源的測量系統(tǒng)。
[0016]前述為
【發(fā)明內(nèi)容】
且因此必然含有細(xì)節(jié)的簡化、一股化及省略；因此，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，
【發(fā)明內(nèi)容】
僅僅為闡釋性的且絕無任何限制。在本文中陳述的非限制性詳細(xì)描述中將明白本文所述的裝置及/或工藝的其它方面、發(fā)明特征及優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為說明經(jīng)配置以根據(jù)本文所述的方法基于工藝變化的跨晶片模型優(yōu)化測量模型的度量系統(tǒng)100的圖。
[0018]圖2為說明基于工藝變化的跨晶片模型優(yōu)化測量模型的示范性方法200的流程圖。
[0019]圖3為描繪晶片上的不同徑向位置的膜厚度的測量的曲線圖150。
[0020]圖4為說明具有晶片101上的相同徑向位置的測量位點的群組的圖。

【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的背景實例及一些實施例，本發(fā)明的實例在附圖中加以說明。本發(fā)明提呈用于基于跨越半導(dǎo)體晶片的參數(shù)變化的建模優(yōu)化測量模型的方法及系統(tǒng)。采用優(yōu)化測量模型的系統(tǒng)用以測量與不同的半導(dǎo)體制造工藝相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)及材料特性(例如，材料組合物、結(jié)構(gòu)及膜的尺寸特性等等)。
[0022]一股來說，本文中論述的光學(xué)度量技術(shù)為測量受檢驗樣品的物理性質(zhì)的間接方法。在大多數(shù)情況中，測量值無法用來直接確定所述樣品的物理性質(zhì)。標(biāo)稱測量過程由結(jié)構(gòu)的參數(shù)化(例如，膜厚度、臨界尺寸等等)及機(jī)器的參數(shù)化(例如，波長、入射角、偏光角等等)組成。創(chuàng)建嘗試預(yù)測測量值的測量模型。所述模型包含與機(jī)器相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(Pmadlim)及與樣品相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(Pspec;imJ。
[0023]機(jī)器參數(shù)為用以表征度量工具本身的參數(shù)。示范性機(jī)器參數(shù)包含入射角(AOI)、分析器角度(Atl)、偏光器角度(匕)、照明波長、數(shù)值孔徑(NA)等等。樣品參數(shù)為用以表征樣品的參數(shù)。對于薄膜樣品，示范性樣品參數(shù)包含折射率、電介質(zhì)函數(shù)張量、所有層的標(biāo)稱層厚度、層順序等等。為測量目的，所述機(jī)器參數(shù)被視為已知的固定參數(shù)，且所述樣品參數(shù)(或樣品參數(shù)的子集)被視為未知浮動參數(shù)。浮動參數(shù)通過產(chǎn)生理論預(yù)測值與實驗數(shù)據(jù)之間的最佳擬合的擬合過程(例如，回歸、庫匹配等等)解析。改變未知樣品參數(shù)Pspecdmm且計算模型輸出值，直到確定導(dǎo)致所述模型輸出值與實驗測量值之間的近似匹配的樣品參數(shù)值集口 ο
[0024]在許多情況中，所述樣品參數(shù)高度相關(guān)。這可導(dǎo)致模型不穩(wěn)定。在一些情況中，這通過固定特定樣品參數(shù)來解決。然而，這通常導(dǎo)致在估計剩余參數(shù)時產(chǎn)生重大錯誤。例如，在晶片的表面上方，下伏層(例如，半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體材料堆疊的氧化物基層)的厚度并非均勻。然而，為減小參數(shù)相關(guān)性，構(gòu)造將這些層視為在所述晶片的表面上方具有固定厚度的測量模型。不幸的是，這可導(dǎo)致在估計其它參數(shù)時產(chǎn)生重大錯誤。
[0025]也可通過并入表征單個目標(biāo)或緊密相鄰的多個目標(biāo)的額外幾何信息而減小參數(shù)相關(guān)性，但是此幾何信息為位置特定的且必須針對每一位置單獨并入。從晶片上的多個位置收集的工藝變化信息也可并入測量模型以減小參數(shù)相關(guān)性。然而，類似地，此工藝變化信息為位置特定的且必須針對每一位置單獨并入。
[0026]在一個方面中，基于跨越半導(dǎo)體晶片的參數(shù)變化的建模確定優(yōu)化測量模型。全局地(即，跨越所述晶片的表面)為一或多個樣品參數(shù)的變化建模。因此，跨半導(dǎo)體晶片的參數(shù)變化的模型是跨晶片模型。通過使用工藝變化的跨晶片模型約束測量模型來改善測量模型定義。
[0027]在許多實施例中，工藝引發(fā)的變化跨越所述晶片顯現(xiàn)為空間圖案(例如，具有U或W形狀的徑向?qū)ΨQ薄膜厚度圖案)。這些圖案大體上由跨越所述晶片且容易地通過跨晶片模型捕獲的平滑且連續(xù)參數(shù)改變所致。所述跨晶片模型依據(jù)所述晶片上的位置而表征樣品參數(shù)值。在一些實例中，所述跨晶片模型本身為參數(shù)化模型，但是參數(shù)遠(yuǎn)少于在每個位置處將樣品參數(shù)視為不同未知參數(shù)的測量模型。在一些實例中，所述跨晶片模型基于所述晶片上的位置對未知樣品參數(shù)之間的關(guān)系產(chǎn)生約束。以此方式，所述跨晶片模型基于測量位點的群組在所述晶片上的位置而產(chǎn)生與所述測量位點的群組相關(guān)聯(lián)的樣品參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。
[0028]測量模型受參數(shù)變化的跨晶片模型約束。以此方式，縮減必須經(jīng)擬合以達(dá)到測量解的參數(shù)集合。這導(dǎo)致參數(shù)之間的相關(guān)性更小、測量結(jié)果更準(zhǔn)確且用于庫產(chǎn)生、擬合及分析的計算時間更少。例如，消除或顯著地減小層厚度與制造于所述層的頂部上的光柵結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性。由于建模參數(shù)跨越晶片浮動且受到約束而非固定在某個標(biāo)稱值，所以準(zhǔn)確度得以改善。在一些實例中，優(yōu)化測量模型使用較少的測量技術(shù)及減小的照明波長范圍實現(xiàn)測量以實現(xiàn)滿意測量結(jié)果。在一些實例中，通過所述優(yōu)化測量模型實現(xiàn)采用有限波長范圍內(nèi)的高強(qiáng)度光源的測量系統(tǒng)。
[0029]圖1說明根據(jù)本文提呈的示范性方法測量樣品的特性的系統(tǒng)100。如圖1中所示，系統(tǒng)100可用以對一樣品101的一或多個結(jié)構(gòu)執(zhí)行光譜橢圓偏光測量。在此方面中，系統(tǒng)100可包含裝備有照明器102及光譜儀104的光譜橢圓偏光儀。系統(tǒng)100的照明器102經(jīng)配置以產(chǎn)生選定波長范圍(例如，150nm到850nm)的照明并將所述照明引導(dǎo)到安置在樣品101的表面上的結(jié)構(gòu)。繼而，光譜儀104經(jīng)配置以接收從樣品101的表面反射的照明。進(jìn)一步注意，使用偏光狀態(tài)產(chǎn)生器107使從照明器102出射的光偏光以產(chǎn)生偏光照明光束106。由安置在樣品101上的結(jié)構(gòu)反射的輻射行進(jìn)穿過偏光狀態(tài)分析器109且到達(dá)光譜儀104。就偏光狀態(tài)分析收集光束108中由光譜儀104接收的輻射，從而允許通過光譜儀對通過分析器傳遞的輻射進(jìn)行光譜分析。這些光譜111被傳遞到計算系統(tǒng)130以用于分析結(jié)構(gòu)。
[0030]如圖1中描繪，系統(tǒng)100包含單個測量技術(shù)(S卩，SE)。然而，一股來說，系統(tǒng)100可包含任何數(shù)目種不同的測量技術(shù)。通過非限制性實例，系統(tǒng)100可配置為光譜橢圓偏光儀(包含穆勒(Mueller)矩陣橢圓偏光測量)、光譜反射計、光譜散射計、重疊散射計、角度解析光束輪廓反射計、偏光解析光束輪廓反射計、光束輪廓反射計、光束輪廓橢圓偏光儀、任何單個或多個波長橢圓偏光儀或其任何組合。此外，一股來說，可從多個工具而非集成多種技術(shù)的一個工具收集通過不同測量技術(shù)收集且根據(jù)本文所述方法分析的測量數(shù)據(jù)。
[0031]在進(jìn)一步實施例中，系統(tǒng)100可包含用以根據(jù)本文所述方法基于通過參數(shù)變化的跨晶片模型引入的約束產(chǎn)生優(yōu)化測量模型的一或多個計算系統(tǒng)130。一或多個計算系統(tǒng)130可通信地耦合到光譜儀104。在一個方面中，一或多個計算系統(tǒng)130經(jīng)配置以接收與樣品101的結(jié)構(gòu)測量相關(guān)聯(lián)的測量數(shù)據(jù)111。
[0032]此外，在一些實施例中，一或多個計算系統(tǒng)130進(jìn)一步經(jīng)配置以接收與樣品101通過參考測量源120的測量相關(guān)聯(lián)的參考測量數(shù)據(jù)121的集合。在一些實例中，參考測量數(shù)據(jù)121存儲在存儲器(例如存儲器132)中且通過計算系統(tǒng)130檢索。
[0033]在進(jìn)一步實施例中，一或多個計算系統(tǒng)130經(jīng)配置以采用實時臨界尺寸標(biāo)注(RTCD)實時存取模型參數(shù)，或其可存取預(yù)先計算模型的庫以根據(jù)本文所述方法確定優(yōu)化測量模型。
[0034]應(yīng)認(rèn)識到，可通過單個計算機(jī)系統(tǒng)130或替代地多個計算機(jī)系統(tǒng)130實行貫穿本發(fā)明描述的各種步驟。此外，系統(tǒng)100的不同子系統(tǒng)(例如光譜橢圓偏光儀104)可包含適用于實行本文所述步驟的至少一個部分的計算機(jī)系統(tǒng)。因此，前述描述不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明，而僅僅為說明。此外，一或多個計算系統(tǒng)130可經(jīng)配置以執(zhí)行本文所述的任何方法實施例的(若干)任何其它步驟。
[0035]此外，計算機(jī)系統(tǒng)130可以此項技術(shù)中已知的任何方式通信地耦合到光譜儀104。例如，一或多個計算系統(tǒng)130可耦合到與光譜儀104相關(guān)聯(lián)的計算系統(tǒng)。在另一實例中，可通過耦合到計算機(jī)系統(tǒng)130的單個計算機(jī)系統(tǒng)直接控制光譜儀104。
[0036]度量系統(tǒng)100的計算機(jī)系統(tǒng)130可經(jīng)配置以通過可包含有線部分及/或無線部分的傳輸媒體從所述系統(tǒng)的子系統(tǒng)(例如，光譜儀104、參考測量源120等等)接收及/或獲取數(shù)據(jù)或信息。以此方式，所述傳輸媒體可用作計算機(jī)系統(tǒng)130與系統(tǒng)100的其它子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鏈路。
[0037]集成度量系統(tǒng)100的計算機(jī)系統(tǒng)130可經(jīng)配置以通過可包含有線部分及/或無線部分的傳輸媒體從其它系統(tǒng)接收及/或獲取數(shù)據(jù)或信息(例如，測量結(jié)果、建模輸入、建模結(jié)果等等)。以此方式，所述傳輸媒體可用作計算機(jī)系統(tǒng)130與其它系統(tǒng)(例如，板上存儲器度量系統(tǒng)100、外部存儲器、參考測量源120或其它外部系統(tǒng))之間的數(shù)據(jù)鏈路。例如，計算系統(tǒng)130可經(jīng)配置以經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路從存儲媒體(即，存儲器132或外部存儲器)接收測量數(shù)據(jù)。例如，使用光譜儀104獲得的光譜結(jié)果可存儲在永久或半永久存儲器裝置(例如，存儲器132或外部存儲器)中。在此方面，可從板上存儲器或外部存儲器系統(tǒng)導(dǎo)入光譜結(jié)果。此外，所述計算機(jī)系統(tǒng)130可經(jīng)由傳輸媒體發(fā)送數(shù)據(jù)到其它系統(tǒng)。例如，通過計算機(jī)系統(tǒng)130確定的優(yōu)化測量模型或樣品參數(shù)140可經(jīng)傳達(dá)且存儲在外部存儲器中。在此方面，可對另一系統(tǒng)導(dǎo)出測量結(jié)果。
[0038]計算系統(tǒng)130可包含(但不限于)個人計算機(jī)系統(tǒng)、主計算機(jī)系統(tǒng)、工作站、圖像計算機(jī)、并行處理器或此項技術(shù)中已知的任何其它裝置。一股來說，術(shù)語“計算系統(tǒng)”可經(jīng)廣泛定義以涵蓋具有執(zhí)行來自存儲器媒體的指令的一或多個處理器的任何裝置。
[0039]可經(jīng)由例如導(dǎo)線、電纜或無線傳輸鏈路的傳輸媒體傳輸實施例如本文中描述的方法的程序指令134。例如，如圖1中說明，存儲于存儲器132中的程序指令134經(jīng)由總線133傳輸?shù)教幚砥?31。程序指令134存儲在計算機(jī)可讀媒體(例如，存儲器132)中。示范性計算機(jī)可讀媒體包含只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器、磁盤或光盤或磁帶。
[0040]圖2說明適用于通過本發(fā)明的度量系統(tǒng)100實施的方法200。在一個方面中，應(yīng)認(rèn)識到可經(jīng)由通過計算系統(tǒng)130的一或多個處理器執(zhí)行的預(yù)編程算法實行方法200的數(shù)據(jù)處理框。雖然下列描述在度量系統(tǒng)100的背景內(nèi)容下提出，但是在本文中應(yīng)認(rèn)識到度量系統(tǒng)100的特定結(jié)構(gòu)方面并不表示限制且應(yīng)僅解釋為闡釋性。
[0041]在框201中，確定位于半導(dǎo)體晶片上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第一測量模型。所述第一測量模型包含第一參數(shù)集合。所述參數(shù)可包含幾何參數(shù)、材料參數(shù)及其它參數(shù)。此類測量模型可通過計算系統(tǒng)130使用建模及庫產(chǎn)生封裝(例如可從加利福尼亞州，圣何塞，KLA-Tencor,Corp.購得的AcuShape?)而產(chǎn)生。
[0042]在框202中，確定表征所述半導(dǎo)體晶片上的任何位置處的所述第一參數(shù)集合的至少一個參數(shù)的工藝變化的跨晶片模型。所述跨晶片模型表征用以描述正測量的結(jié)構(gòu)的至少一個參數(shù)的工藝變化。所述參數(shù)取決于所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體晶片上的位置，且所述跨晶片模型描述此相依性。
[0043]可由產(chǎn)生自多種源的工藝變化數(shù)據(jù)確定所述跨晶片模型。在一些實施例中，工藝變化數(shù)據(jù)產(chǎn)生自實際工藝數(shù)據(jù)，例如在物理工藝流程中實際上測量的數(shù)據(jù)(例如，在半導(dǎo)體晶片制造工藝流程中的任何時刻采取的測量)。例如，可基于通過參考測量源120執(zhí)行的測量產(chǎn)生工藝變化數(shù)據(jù)。在一些實施例中，參考測量源120為能夠高度準(zhǔn)確地測量目標(biāo)結(jié)構(gòu)的另一度量工具(例如，TEM、SEM、X光散射計等等)。在一些其它實例中，可基于通過系統(tǒng)100使用擬合于使用測量技術(shù)及機(jī)器參數(shù)值的不同集合收集的測量數(shù)據(jù)的第一測量模型執(zhí)行的測量產(chǎn)生工藝變化數(shù)據(jù)。
[0044]在一些其它實施例中，工藝變化數(shù)據(jù)是基于模型的。例如，工藝模擬器(例如，可從加利福尼亞州，圣荷塞，KLA-TenconCorp.購得的PR0LITH?模擬器)可用以基于工藝窗內(nèi)的變化模擬目標(biāo)結(jié)構(gòu)的改變以產(chǎn)生工藝變化數(shù)據(jù)。
[0045]在一些其它實例中，工藝變化數(shù)據(jù)通過用戶定義。例如，工藝變化數(shù)據(jù)可通過定義參數(shù)之間的關(guān)系的方程式加以描述。在另一實例中，工藝變化數(shù)據(jù)可通過定義參數(shù)之間的關(guān)系的一或多個相關(guān)矩陣加以描述。在另一實例中，工藝變化數(shù)據(jù)可通過選擇期望配置文件集合而定義。
[0046]所述工藝變化數(shù)據(jù)定義或用以定義約束第一測量模型的參數(shù)的跨晶片模型。示范性參數(shù)包含底部臨界尺寸(BCD)、頂部臨界尺寸(TCD)、中間臨界尺寸(MCD)、側(cè)壁角度(SWA)、膜厚度等等。
[0047]如前文論述，在許多實施例中，工藝引發(fā)的變化顯現(xiàn)為跨越晶片的空間圖案。圖3為說明晶片上的數(shù)個不同徑向位置處的膜厚度的測量的曲線圖150。如圖3中說明，膜厚度跨越晶片以相異空間圖案顯著地變化。開發(fā)依據(jù)晶片上的位置描述膜厚度的跨晶片模型。在所描繪實例中，通過方程式(I)描述的多項式函數(shù)為依據(jù)晶片上的徑向位置描述膜厚度的跨晶片模型，其中R為距晶片中心的距離，H為膜厚度，且VB1及B2為多項式系數(shù)。
[0048]H = B0-B1R^B2R2 (I)
[0049]在一些實例中，將所述跨晶片模型擬合于膜厚度測量數(shù)據(jù)以達(dá)到依據(jù)晶片上的位置而表征膜厚度的跨晶片模型。在此實例中，所述跨晶片模型依據(jù)徑向位置R而定義所述膜厚度。通過圖3中的標(biāo)繪線151說明示范性模型擬合。
[0050]在一些實例中，基于參考測量數(shù)據(jù)(例如，接收自參考測量源120的測量數(shù)據(jù)121、通過度量系統(tǒng)100產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)111或通過預(yù)定義工藝特定模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù))對所述跨晶片模型執(zhí)行擬合。在擬合所述跨晶片模型的參數(shù)(例如，Br B1及B2)之后，針對特定位置計算膜厚度值且將所述值視為涉及在所述特定位置處收集的測量數(shù)據(jù)的后續(xù)測量分析中的常數(shù)。
[0051]在一些其它實例中，使用參數(shù)化跨晶片模型本身以約束測量模型，而非通過憑借所述跨晶片模型產(chǎn)生的特定值約束所述測量模型。例如，可使用方程式(I)來約束所述測量模型。以此方式，所述測量模型對膜厚度的表征僅取決于三個參數(shù)(Bc^ B1及B2),而非使參數(shù)針對晶片上的每個位置浮動。在這些實例中，所述跨晶片模型本身為參數(shù)化模型，但是參數(shù)遠(yuǎn)少于在每個位置處將樣品參數(shù)視為不同未知參數(shù)的測量模型。在這些實例中，所述跨晶片模型的參數(shù)(例如，B0, B1 R B2)在后續(xù)測量分析中為浮動的。在許多情況中，樣品參數(shù)(例如，膜厚度)的值隨晶片變化。使所述跨晶片模型的參數(shù)浮動的測量模型能夠通過與每一晶片相關(guān)聯(lián)的測量分析直接適應(yīng)樣品參數(shù)(例如，膜厚度)的晶片到晶片變化，而非必須產(chǎn)生顯式前饋值以用于每一晶片的后續(xù)分析。
[0052]在一些實例中，所述跨晶片模型基于晶片上的位置對未知樣品參數(shù)之間的關(guān)系產(chǎn)生約束。以此方式，所述跨晶片模型基于測量位點的群組在所述晶片上的位置而產(chǎn)生與所述測量位點的群組相關(guān)聯(lián)的樣品參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。
[0053]在一個實例中，通過方程式(I)描述表征膜厚度參數(shù)的跨晶片模型。所述跨晶片模型定義半導(dǎo)體晶片上的任何位置處的膜厚度的變化。在此實例中，所述跨晶片模型取決于徑向位置，但是獨立于角位置?；诳缇に嚹Ｐ?，膜厚度的值可連結(jié)在一起并一起浮動以用于測量定位于與所述晶片中心相距相同距離處的位點的任何組合。例如，如圖4中說明，晶片101包含與晶片101的中心相距距離Rl的測量位點141A、141B、141C及141D的群組?？苫谶B結(jié)這些位點處的測量的每一者的膜厚度的值的測量模型同時分析這些測量。如前文論述，在一些實例中，所述值可浮動。在一些其它實例中，可針對定位成與晶片的中心相距固定距離的測量位點的每一群組通過將測量數(shù)據(jù)擬合于所述跨晶片模型來確定所述值。以此方式，預(yù)期與位點141A、141B、141C及141D處的測量相關(guān)聯(lián)的膜厚度不同于定位成與晶片101的中心相距距離R2的位點140A、140B、140C及140D處的測量。
[0054]在框203中，接收一定數(shù)量的測量數(shù)據(jù)。在一些實例中，所述一定數(shù)量的測量數(shù)據(jù)與通過度量工具對目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的測量相關(guān)聯(lián)。在一個實例中，所述一定數(shù)量的測量數(shù)據(jù)包含通過圖1中說明的SE度量子系統(tǒng)在波長及偏光角范圍內(nèi)測量的測量數(shù)據(jù)111。在另一實例中，所述測量數(shù)據(jù)可為存儲于庫中的數(shù)據(jù)。
[0055]在框204中，確定表征所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二參數(shù)值集合?；趯y量數(shù)據(jù)擬合于受跨晶片模型約束的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二測量模型來確定所述第二參數(shù)值集合。在一些實例中，將所述第一測量模型變換為包含第二參數(shù)集合的結(jié)構(gòu)的第二測量模型。所述第一模型到所述第二模型的變換受所述跨晶片模型約束。此外，所述第二參數(shù)集合不同于所述第一參數(shù)集合。此外，所述第二參數(shù)集合包含的參數(shù)少于所述第一參數(shù)集合所包含的參數(shù)。相對于第一數(shù)目個參數(shù)，參數(shù)數(shù)目的減小及所述第二參數(shù)集合之間的相關(guān)性減小造成模型穩(wěn)定性及計算速度增加。
[0056]跨晶片模型用以確定通過變換最小化參數(shù)相關(guān)性的新參數(shù)化(即，第二參數(shù)集合)。一股來說，這些操作涉及使用依據(jù)不同的機(jī)器參數(shù)(例如，波長、偏光角、相干性狀態(tài)等等)測量的信號而工作。在一些實例中，主成分分析(PCA)用以產(chǎn)生所述第二模型。
[0057]讓與KLA-Tencor公司且在2013年5月2日以第2013/0110477 Al號美國專利公開案的名義發(fā)表的第13/286，079號美國專利申請案中描述用于模型變換的示范性方法及系統(tǒng)，所述案的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0058]在框205中，將所述第二參數(shù)值集合存儲在存儲器中。所述第二參數(shù)值集合可存儲在板上測量系統(tǒng)100(例如，存儲器132中)或可(例如經(jīng)由輸出信號140)傳達(dá)到外部存儲器裝置。
[0059]一股來說，本文所述的系統(tǒng)及方法可實施為制備用于脫機(jī)或工具型(on-tool)測量的優(yōu)化測量模型的工藝的部分。此外，兩個測量模型及任何重新參數(shù)化測量模型皆可描述一或多個目標(biāo)結(jié)構(gòu)及測量位點。
[0060]如本文中描述，術(shù)語“臨界尺寸”包含結(jié)構(gòu)的任何臨界尺寸(例如，底部臨界尺寸、中間臨界尺寸、頂部臨界尺寸、側(cè)壁角度、光柵高度等等)、任何兩個或更多個結(jié)構(gòu)之間的臨界尺寸(例如，兩個結(jié)構(gòu)之間的距離)及兩個或更多個結(jié)構(gòu)之間的位移(例如，重疊光柵結(jié)構(gòu)之間的重疊位移等等)。結(jié)構(gòu)可包含三維結(jié)構(gòu)、圖案化結(jié)構(gòu)、重疊結(jié)構(gòu)等等。
[0061 ] 如本文中描述，術(shù)語“臨界尺寸應(yīng)用”或“臨界尺寸測量應(yīng)用”包含任何臨界尺寸測量。
[0062]如本文中描述，術(shù)語“度量系統(tǒng)”包含至少部分用以在任何方面(包含測量應(yīng)用(例如臨界尺寸度量、重疊度量、焦距/劑量度量及組合物度量))表征樣品的任何系統(tǒng)。然而，此類專門術(shù)語并不限制如本文中描述的術(shù)語“度量系統(tǒng)”的范圍。此外，度量系統(tǒng)100可經(jīng)配置以測量圖案化晶片及/或未經(jīng)圖案化的晶片。度量系統(tǒng)可配置為LED檢驗工具、邊緣檢驗工具、背面檢驗工具、宏觀檢驗工具或多模式檢驗工具(同時涉及來自一或多個平臺的數(shù)據(jù))及獲利于基于臨界尺寸數(shù)據(jù)對系統(tǒng)參數(shù)的校準(zhǔn)的任何其它度量或檢驗工具。
[0063]本文針對可用于處理樣品的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)(例如，檢驗系統(tǒng)或光刻系統(tǒng))描述各種實施例。術(shù)語“樣品”在本文中用以指代晶片、光罩或可通過此項技術(shù)中已知的方式處理(例如，印刷或檢驗缺陷)的任何其它樣品。
[0064]如本文中使用，術(shù)語“晶片”大體上指代由半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體材料形成的襯底。實例包含(但不限于)單晶硅、砷化鎵及磷化銦。此類襯底通?？稍诎雽?dǎo)體制造設(shè)施中找到及/或處理。在一些情況中，晶片可僅包含襯底(即，裸晶片)。替代地，晶片可包含形成于襯底上的一或多個不同材料層。形成于晶片上的一或多個層可“經(jīng)圖案化”或“未經(jīng)圖案化”。例如，晶片可包含具有可重復(fù)圖案特征的多個裸片。
[0065]“光罩”可為在光罩制造工藝的任何階段的光罩或者可或不一定經(jīng)釋放以于半導(dǎo)體制造設(shè)施中使用的完成光罩。光罩或“掩?！贝篌w上被定義為具有形成于其上且以一圖案配置的實質(zhì)上不透明區(qū)域的實質(zhì)上透明襯底。所述襯底可包含(例如)例如非晶S1JA玻璃材料?？稍诠饪坦に嚨钠毓獠襟E期間將光罩安置在覆蓋有光致抗蝕劑的晶片上方，使得可將所述光罩上的圖案轉(zhuǎn)印到光致抗蝕劑。
[0066]形成于晶片上的一或多個層可經(jīng)圖案化或未經(jīng)圖案化。例如，晶片可包含各自具有可重復(fù)圖案特征的多個裸片。此類材料層的形成及處理最終可產(chǎn)生完成的裝置?？稍诰闲纬稍S多不同類型的裝置，且如本文中使用的術(shù)語晶片旨在涵蓋其上制造此項技術(shù)中已知的任何類型的裝置的晶片。
[0067]在一或多個示范性實施例中，可將所描述的功能實施于硬件、軟件、固件或其任何組合中。如果實施于軟件中，那么功能可作為一或多個指令或程序代碼存儲在計算機(jī)可讀媒體上或經(jīng)由所述計算機(jī)可讀媒體傳輸。計算機(jī)可讀媒體包含計算機(jī)存儲媒體及通信媒體二者，通信媒體包含促進(jìn)將計算機(jī)程序從一個位置傳送到另一位置的任何媒體。存儲媒體可為可通過通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C(jī)存取的任何可用媒體。舉例來說(且不不受限制)，此計算機(jī)可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可用以攜載或存儲呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式的所要程序代碼裝置及可通過通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C(jī)或通用或?qū)Ｓ锰幚砥鞔嫒〉娜魏纹渌襟w。再者，任何連接也可適當(dāng)?shù)胤Q為計算機(jī)可讀媒體。例如，如果軟件為使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或例如紅外線、無線電及微波的無線技術(shù)從網(wǎng)站、服務(wù)器或其它遠(yuǎn)程源傳輸，那么同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或例如紅外線、無線電及微波的無線技術(shù)包含于媒體的定義中。如本文中使用，磁盤及光盤包含光盤(CD)、激光光盤、光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟盤及藍(lán)光光盤，其中磁盤通常磁性地重現(xiàn)數(shù)據(jù)而光盤使用激光光學(xué)地重現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述組合應(yīng)也包含于計算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。
[0068]雖然上文已針對指導(dǎo)目的描述某些特定實施例，但是本專利文獻(xiàn)的教示具有一股適用性且不限于上述特定實施例。因此，在不脫離如權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的范圍的情況下，可實踐所述實施例的各種特征的各種修改、調(diào)適及組合。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，其包括: 確定位于半導(dǎo)體晶片上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第一測量模型，所述第一測量模型包含第一參數(shù)集合; 確定表征所述半導(dǎo)體晶片上的任何位置處的所述第一參數(shù)集合的至少一個參數(shù)的工藝變化的跨晶片模型； 接收與通過度量工具對所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的測量相關(guān)聯(lián)的第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)；基于將所述第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)擬合于受所述跨晶片模型約束的所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二測量模型而確定表征所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二參數(shù)值集合；及將所述第二參數(shù)值集合存儲在存儲器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定所述跨晶片模型涉及:依據(jù)所述半導(dǎo)體晶片上的位置而產(chǎn)生所述至少一個第一參數(shù)的值的參數(shù)化模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定所述跨晶片模型涉及:依據(jù)所述半導(dǎo)體晶片上的位置而鏈接所述至少一個第一參數(shù)值的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括: 接收指示所述半導(dǎo)體晶片上的任何位點處的所述第一參數(shù)集合的所述至少一個參數(shù)的工藝變化的第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)，其中所述確定所述跨晶片模型至少部分基于所述經(jīng)接收的第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)與所述第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括: 基于受所述跨晶片模型約束的所述第一測量模型的變換確定所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的所述第二測量模型，其中所述第二測量模型包含的參數(shù)少于所述第一參數(shù)集合所包含的參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一參數(shù)集合的所述至少一個參數(shù)的值取決于所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體晶片上的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中表征所述至少一個參數(shù)的工藝變化的所述跨晶片模型取決于所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體晶片上的所述位置。
9.一種產(chǎn)生優(yōu)化測量模型的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 光學(xué)度量系統(tǒng)，其包含照明源及檢測器，所述光學(xué)度量系統(tǒng)經(jīng)配置以使用測量技術(shù)及機(jī)器參數(shù)值集合對目標(biāo)結(jié)構(gòu)執(zhí)行測量；及計算系統(tǒng)，其經(jīng)配置以: 確定位于半導(dǎo)體晶片上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第一測量模型，所述第一測量模型包含第一參數(shù)集合; 確定表征所述半導(dǎo)體晶片上的任何位置處的所述第一參數(shù)集合的至少一個參數(shù)的工藝變化的跨晶片模型； 接收與通過度量工具對所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的測量相關(guān)聯(lián)的第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)；基于將所述第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)擬合于受所述跨晶片模型約束的所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二測量模型而確定表征所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二參數(shù)值集合；及存儲所述第二參數(shù)值集合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述確定所述跨晶片模型涉及:依據(jù)所述半導(dǎo)體晶片上的位置而產(chǎn)生所述至少一個第一參數(shù)的值的參數(shù)化模型。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述確定所述跨晶片模型涉及:依據(jù)所述半導(dǎo)體晶片上的位置而鏈接所述至少一個第一參數(shù)值的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述計算系統(tǒng)進(jìn)一步經(jīng)配置以: 接收指示所述半導(dǎo)體晶片上的任何位點處的所述第一參數(shù)集合的所述至少一個參數(shù)的工藝變化的第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)，其中所述確定所述跨晶片模型至少部分基于所述經(jīng)接收的第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述計算系統(tǒng)進(jìn)一步經(jīng)配置以: 基于受所述跨晶片模型約束的所述第一測量模型的變換確定所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的所述第二測量模型，其中所述第二測量模型包含的參數(shù)少于所述第一參數(shù)集合所包含的參數(shù)。
14.一種非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其包括: 用于致使計算機(jī)確定位于半導(dǎo)體晶片上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第一測量模型的代碼，所述第一測量模型包含第一參數(shù)集合； 用于致使所述計算機(jī)確定表征所述半導(dǎo)體晶片上的任何位置處的所述第一參數(shù)集合的至少一個參數(shù)的工藝變化的跨晶片模型的代碼； 用于致使所述計算機(jī)接收與通過度量工具對所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的測量相關(guān)聯(lián)的第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)的代碼； 用于致使所述計算機(jī)基于將所述第一數(shù)量的測量數(shù)據(jù)擬合于受所述跨晶片模型約束的所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二測量模型而確定表征所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的第二參數(shù)值集合的代碼；及 用于致使所述計算機(jī)將所述第二參數(shù)值集合存儲在存儲器中的代碼。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其中所述確定所述跨晶片模型涉及:依據(jù)所述半導(dǎo)體晶片上的位置而產(chǎn)生所述至少一個第一參數(shù)的值的參數(shù)化模型。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其中所述確定所述跨晶片模型涉及:依據(jù)所述半導(dǎo)體晶片上的位置而鏈接所述至少一個第一參數(shù)值的值。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其進(jìn)一步包括: 用于致使所述計算機(jī)接收指示所述半導(dǎo)體晶片上的任何位點處的所述第一參數(shù)集合的所述至少一個參數(shù)的工藝變化的第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)的代碼，其中所述確定所述跨晶片模型至少部分基于所述經(jīng)接收的第二數(shù)量的測量數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其進(jìn)一步包括: 用于致使所述計算機(jī)基于受所述跨晶片模型約束的所述第一測量模型的變換確定所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的所述第二測量模型的代碼，其中所述第二測量模型包含的參數(shù)少于所述第一參數(shù)集合所包含的參數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其中所述第一參數(shù)集合的所述至少一個參數(shù)的值取決于所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體晶片上的位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非暫時性計算機(jī)可讀媒體，其中表征所述至少一個參數(shù)的工藝變化的所述跨晶片模型取決于所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體晶片上的所述位置。
【文檔編號】H01L21/66GK104395997SQ201380033194
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月8日
【發(fā)明者】史帝藍(lán)·伊凡渥夫·潘戴夫 申請人:科磊股份有限公司