多模型計量的制作方法
【專利說明】多模型計量
[0001 ] 相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本申請案主張In-kyoKim(金任教)等人2013年8月23日提出申請的先前申請案第61/869,434號美國臨時申請案的益處，所述申請案出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般來說涉及用于半導(dǎo)體晶片的表征的方法及系統(tǒng)，且更具體來說涉及基于模型的計量。
【背景技術(shù)】
[0004]在集成電路的制造中使用的光學(xué)光刻(Photolithography或opticallithography)系統(tǒng)已存在一段時間。已證明此些系統(tǒng)在產(chǎn)品中的極小細(xì)節(jié)的精確制造及形成中極為有效。在一些光學(xué)光刻系統(tǒng)中，通過經(jīng)由光或輻射束(例如，UV或紫外光)轉(zhuǎn)印圖案而將電路圖像寫入于襯底上。舉例來說，光刻系統(tǒng)可包含將電路圖像投影穿過比例光罩且投影到涂覆有對輻照敏感的材料(例如，光致抗蝕劑)的硅晶片上的光或輻射源。經(jīng)暴露光致抗蝕劑通常形成在顯影之后在后續(xù)處理步驟(如(舉例來說)沉積及/或蝕刻)期間掩蔽所述晶圓的層的圖案。
[0005]由于電路集成的大規(guī)模及半導(dǎo)體裝置的減小的大小，比例光罩及所制作裝置已變得對臨界尺寸(CD)變化以及其它臨界參數(shù)變化(例如，膜厚度及組合物等)越來越敏感。如果未校正這些變化，那么可致使最終裝置由于電定時誤差而無法滿足所要性能。更糟的是，這些誤差可致使最終裝置發(fā)生故障且對良率造成不利影響。
[0006]在一種計量技術(shù)中，通過在晶片上的每一位置處掃描電子顯微鏡⑶-SEM圖像且針對圖案質(zhì)量檢查每一圖像來測量臨界尺寸。此技術(shù)是耗費時間的(例如，數(shù)小時)。其它技術(shù)具有其自身的缺點。
[0007]鑒于前文，需要用于確定臨界參數(shù)的經(jīng)改進(jìn)計量設(shè)備及技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]下文呈現(xiàn)本發(fā)明的簡化
【發(fā)明內(nèi)容】
以便提供對本發(fā)明的某些實施例的基本理解。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并非對本發(fā)明的廣泛概述，且其并不識別本發(fā)明的關(guān)鍵/緊要元素或描寫本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以經(jīng)簡化形式呈現(xiàn)本文中所揭示的一些概念作為稍后呈現(xiàn)的較詳細(xì)說明的前序。
[0009]在一個實施例中，揭示一種表征半導(dǎo)體晶片上的多個所關(guān)注結(jié)構(gòu)的方法。產(chǎn)生具有浮動與固定臨界參數(shù)的變化的組合及對應(yīng)所模擬光譜的多個模型。每一模型經(jīng)產(chǎn)生以基于從未知結(jié)構(gòu)收集的光譜而確定此些未知結(jié)構(gòu)的一個或多個臨界參數(shù)?；趨⒖紨?shù)據(jù)而確定所述模型中的哪一者與每一臨界參數(shù)最佳相關(guān)，所述參考數(shù)據(jù)包含多個臨界參數(shù)中的每一者的多個已知值及對應(yīng)已知光譜。針對使用計量工具從未知結(jié)構(gòu)獲得的光譜，選擇并使用所述模型中的不同模型來基于如下操作而確定所述未知結(jié)構(gòu)的所述臨界參數(shù)中的不同臨界參數(shù):基于所述參考數(shù)據(jù)而確定所述模型中的哪一者與每一臨界參數(shù)最佳相關(guān)。
[0010]在特定實施方案中，所述模型具有為固定的一個或多個臨界參數(shù)的不同集合以及為浮動的一個或多個臨界參數(shù)的不同集合。在另一方面，所述模型中的每一者具有低自由度且經(jīng)配置以提供所述未知結(jié)構(gòu)的所述臨界參數(shù)的不同子集。在又一方面，所述模型中的至少一者經(jīng)配置以利用具有對應(yīng)于多個子模型的多個不同約束條件的同一幾何模型或利用對應(yīng)于多個子模型的不同幾何模型。在另一實例中，所述模型中的至少第一模型經(jīng)配置以使用變換函數(shù)將選定臨界參數(shù)發(fā)送到所述模型中的第二模型。在特定實施方案中，使用以下各項中的一者或多者采集來自所述已知結(jié)構(gòu)及所述未知結(jié)構(gòu)的所述光譜:光譜橢圓偏振測量、米勒矩陣光譜橢圓偏振測量、光譜反射測量、光譜散射測量、光束輪廓反射測量、光束輪廓橢圓偏振測量、單一波長、單一離散波長范圍或多個離散波長范圍。在另一特定實例中，使用嚴(yán)格波耦合分析技術(shù)產(chǎn)生所述模型。
[0011]在一個實施例中，所述臨界參數(shù)包含中間臨界尺寸(MCD)、頂部CD(TCD)、底部CD(BCD)、輪廓高度(HT)、側(cè)壁角度(SWA)及材料性質(zhì)。在另一方面，不同模型相比于其它模型具有針對所述臨界參數(shù)中的不同一者或多者的較高相關(guān)性，且基于哪些模型具有針對每一臨界參數(shù)的最高相關(guān)性而選擇并使用不同模型。在另一方面，選擇并使用不同模型包含基于第一模型滿足一條件的執(zhí)行而在所述第一模型的多個子模型之間進(jìn)行選擇，且每一子模型經(jīng)配置以用于確定臨界參數(shù)的同一集合。在另一方面，每一子模型具有固定及浮動臨界參數(shù)的不同集合且最初在所有所述第一模型的臨界參數(shù)為浮動的情況下執(zhí)行所述第一模型。在替代實施例中，選擇并使用不同模型包含基于第一模型滿足一條件的執(zhí)行而在所述第一模型的多個子模型與所述第一模型之間進(jìn)行選擇，且每一子模型經(jīng)配置以用于確定臨界參數(shù)的基本集合的不同子集且所述第一模型經(jīng)配置以用于確定臨界參數(shù)的所述基本集合。在另一實施方案中，選擇并使用不同模型進(jìn)一步基于預(yù)期臨界尺寸范圍。在另一方面，還針對所述計量工具的不同子系統(tǒng)選擇并使用不同模型。
[0012]在替代實施例中，本發(fā)明涉及一種用于檢驗或測量樣品的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生照明的照明器及用于將所述照明朝向未知結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的照明光學(xué)器件。所述系統(tǒng)還包含用于響應(yīng)于所述照明將多個光譜信號從所述未知結(jié)構(gòu)引導(dǎo)到所述系統(tǒng)的傳感器的收集光學(xué)器件。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含處理器及經(jīng)配置以用于執(zhí)行上文所描述的操作中的任一者的存儲器。
[0013]下文參考各圖來進(jìn)一步描述本發(fā)明的這些及其它方面。
【附圖說明】
[0014]圖1是混合多工具計量系統(tǒng)的圖解性圖解說明。
[0015]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)的光譜響應(yīng)的模型的圖解性表示。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的多模型系統(tǒng)的圖解性表示。
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明的替代實施方案的多模型系統(tǒng)的圖解性表示。
[0020]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)置過程的流程圖。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]圖8是根據(jù)本發(fā)明的特定實施方案的用于基于一條件而選擇子模型的實例性計量流程。
[0024]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的另一實施例的用于基于一條件而選擇單模型或多模型的第二實例性計量流程。
[0025]圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的另一實施例的用于基于一條件而選擇子模型的第三實例性計量流程。
[0026]圖11圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的通過使用多個模型的經(jīng)改進(jìn)臨界參數(shù)相關(guān)性。
[0027]圖12圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實例性計量系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0028]在以下說明中，陳述眾多特定細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的透徹理解。本發(fā)明可在沒有這些特定細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)或所有細(xì)節(jié)的情況下實踐。在其它例子中，未詳細(xì)描述眾所周知的過程操作以免不必要地使本發(fā)明模糊。盡管將連同特定實施例一起描述本發(fā)明，但將理解，并不打算將本發(fā)明限于所述實施例。
[0029]簡介
[0030]圖1是混合多工具計量系統(tǒng)122的圖解性圖解說明。如所展示，混合系統(tǒng)122可利用初級工具126來組合來自多個工具(例如，124a及124b)的結(jié)果以經(jīng)由包含光學(xué)光刻過程工具的晶片制作控制系統(tǒng)128改進(jìn)一個或多個臨界參數(shù)的測量。通過實例的方式，各種計量工具可包含以下工具中的任一者:CD-SEM(臨界尺寸掃描電子顯微鏡)、⑶-TEM(⑶透射電子顯微鏡)、⑶-AFM(⑶原子力顯微鏡)及/或S⑶(散射測量臨界尺寸)。每一類型的工具可具有相關(guān)聯(lián)優(yōu)勢及劣勢。例如，⑶-SEM、⑶-TEM及⑶-AFM是破壞性的且耗費時間的。
[0031]SCD是基于來自產(chǎn)品或測試晶片上的各種半導(dǎo)體目標(biāo)的光學(xué)散射測量信號或光譜測量的非破壞性計量技術(shù)。在一些實施方案中，實施模