度等。一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可浮動(dòng)或具有變化的值，而其他參數(shù)可保持固定。例如，MCD可設(shè)定到特定值或設(shè)定到等于浮動(dòng)參數(shù)TCD值+偏移值，例如，MCD = TCD+20
[0046]在另一實(shí)施例中，可在計(jì)量期間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)條件以用于模型選擇。圖8是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方案的用于基于一條件而選擇子模型的實(shí)例性計(jì)量流程。最初，可選擇并執(zhí)行第一模型I 802以用于確定一個(gè)或多個(gè)臨界參數(shù)。在所圖解說(shuō)明的實(shí)例中，模型I802具有用于確定臨界參數(shù)CPl、CP2、CP3及CP4的兩個(gè)子模型(例如，810及812)。不同子模型(例如，模型Ia及模型Ib)可包含固定與浮動(dòng)參數(shù)(包含浮動(dòng)參數(shù)CPl到CP4)的不同組合。
[0047]接著可在操作804中確定是否已滿足一條件?？墒褂萌魏芜m合條件來(lái)確定哪一模型是最佳的，如下文進(jìn)一步描述。如果已滿足該條件，那么可在操作806中使用子模型Ia來(lái)確定參數(shù)CPl到CP4。否則，在操作808中可使用子模型Ib來(lái)確定此些參數(shù)。
[0048]圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一實(shí)施例的用于基于一條件而選擇單模型或多模型的第二實(shí)例性計(jì)量流程。在此實(shí)例中，選擇并執(zhí)行模型I以用于確定參數(shù)CPl到CP4。接著在操作904中確定是否滿足一條件。如果滿足該條件，那么可在操作906中使用選定模型I來(lái)確定臨界參數(shù)CPl到CP4結(jié)果910。否則，可在操作908a中使用子模型2a且在操作908b中使用子模型2b來(lái)分別確定參數(shù)CPl與CP2的第一集合(912a)及參數(shù)CP3與CP4的第二集合(912b)。
[0049]圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一實(shí)施例的用于基于一條件而選擇子模型的第三實(shí)例性計(jì)量流程。在此實(shí)例中，在操作1002中可最初在所有模型I的參數(shù)為浮動(dòng)的情況下執(zhí)行模型I。接著可在操作1004中確定是否滿足特定條件。如果滿足該條件，那么在操作1006中在參數(shù)CPl及CP2為固定的情況下使用第一子模型la。否則，在操作1008中在參數(shù)CP1、CP2及CP3為固定的情況下使用子模型lb。
[0050]可使用任何適合數(shù)目及類(lèi)型的條件來(lái)確定選擇哪一模型或子模型用于以上過(guò)程。在一個(gè)實(shí)例中，一條件可為所達(dá)到的擬合質(zhì)量閾值。例如，可需要模型的光譜輸出在預(yù)定擬合量?jī)?nèi)擬合實(shí)際光譜作為一條件?？墒褂酶鞣N擬合優(yōu)度統(tǒng)計(jì)資料。實(shí)例包含由于誤差的平方和(SSE)、R平方、經(jīng)調(diào)整R平方、均方根誤差(RMSE)、正規(guī)化GOF(NGOF)等。替代地或另外，可使用置信及預(yù)測(cè)界限的殘差分析或集合來(lái)評(píng)估擬合優(yōu)度質(zhì)量條件。
[0051]在另一條件實(shí)例中，可確定模型的特定CP是否在預(yù)定范圍內(nèi)。例如，可針對(duì)較大CD值產(chǎn)生特定模型，而針對(duì)較?、侵捣秶a(chǎn)生第二模型。
[0052]不同模型可用于不同計(jì)量工具子系統(tǒng)。就是說(shuō)，不同計(jì)量模塊可具有不同相關(guān)聯(lián)的模型或子模型。例如，SE O及90度方位子系統(tǒng)可使用第一模型；SE及eUVR子系統(tǒng)可使用第二模型;且SE及BPR子系統(tǒng)可使用第三模型。每一模型可具有用于設(shè)定及控制其狀態(tài)的其自身的狀態(tài)機(jī)制，因此允許單模型內(nèi)的多個(gè)類(lèi)型的操作(不同子模型)。一般來(lái)說(shuō)，每一模型可為具有用于確定CP的不同集合或使用不同算法來(lái)確定CP的同一集合的多個(gè)子模型的多模型。例如，模型可利用遞歸多模型結(jié)構(gòu)。
[0053]本發(fā)明的某些實(shí)施例包含用于通過(guò)使用與經(jīng)改進(jìn)CP測(cè)量相關(guān)聯(lián)的多個(gè)模型來(lái)確定半導(dǎo)體晶片上的所關(guān)注結(jié)構(gòu)的臨界參數(shù)的設(shè)備及方法。常規(guī)模型可提供特定CP的改進(jìn)，但具有其它CP的降級(jí)。使用多個(gè)模型允許對(duì)所有CP的改進(jìn)。這些技術(shù)允許基于使用以不同方式配置的模型分析光譜信號(hào)而跨越整個(gè)晶片測(cè)量CP變化的更準(zhǔn)確方法。在某些實(shí)施例中，這些技術(shù)可適用于確定線、溝槽、抵抗或定向自組裝(DSA)結(jié)構(gòu)、膜、周期性及非周期性結(jié)構(gòu)等的CP。
[0054]圖11圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)使用多個(gè)模型的經(jīng)改進(jìn)臨界參數(shù)相關(guān)性。針對(duì)三個(gè)不同模型Ml、M2及M3展示高度(HT)、SWA、B⑶、M⑶及T⑶的模型結(jié)果與參考數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。表1102展示針對(duì)模型Ml的相關(guān)性。表1104展示針對(duì)模型M2的相關(guān)性。表1106展示針對(duì)模型M3的相關(guān)性。不同模型針對(duì)不同CP產(chǎn)生不同相關(guān)性水平。例如，模型Ml針對(duì)MCD具有最高相關(guān)性，而模型M2針對(duì)BCD具有最高相關(guān)性?？蓤?bào)告來(lái)自所有模型的最佳結(jié)果。如所展示，表1108針對(duì)來(lái)自不同模型的每一 CP報(bào)告最佳相關(guān)結(jié)果。因此，所報(bào)告CP結(jié)果一起比個(gè)別模型Ml到M3更高度相關(guān)于參考數(shù)據(jù)。
[0055]可使用硬件及/或軟件的任一適合組合來(lái)實(shí)施上文所描述的技術(shù)中的任一者。在一般實(shí)例中，計(jì)量工具可包括對(duì)目標(biāo)照明的照明系統(tǒng)、捕獲由照明系統(tǒng)與目標(biāo)、裝置或特征的相互作用(或其缺乏)提供的相關(guān)信息的收集系統(tǒng)及分析使用一個(gè)或多個(gè)算法收集的信息的處理系統(tǒng)。計(jì)量工具一般可用于測(cè)量關(guān)于與各種半導(dǎo)體制作過(guò)程相關(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(例如膜厚度)及/或結(jié)構(gòu)的臨界尺寸、疊加等)的各種輻射信號(hào)。這些測(cè)量可用于在半導(dǎo)體裸片的制造中促進(jìn)過(guò)程控制及/或產(chǎn)出效率。
[0056]計(jì)量工具可包括可連同本發(fā)明的某些實(shí)施例使用的一個(gè)或多個(gè)硬件配置。此些硬件配置的實(shí)例包含但不限于以下各項(xiàng):光譜橢圓偏振計(jì)(SE)、具有多個(gè)照明角度的SE、測(cè)量米勒矩陣元素(例如使用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器)的SE、單波長(zhǎng)橢圓偏振計(jì)、光束輪廓橢圓偏振計(jì)(角度分辨的橢圓偏振計(jì))、光束輪廓反射計(jì)(角度分辨的反射計(jì))、寬帶反射光譜儀(光譜反射計(jì))、單波長(zhǎng)反射計(jì)、角度分辨的反射計(jì)、成像系統(tǒng)及散射計(jì)(例如斑點(diǎn)分析器)。
[0057]硬件配置可分離成離散操作系統(tǒng)。另一方面，一個(gè)或多個(gè)硬件配置可組合成單個(gè)工具。第7，933，026號(hào)美國(guó)專利中進(jìn)一步圖解說(shuō)明及描述這種多個(gè)硬件配置組合成單個(gè)工具的一個(gè)實(shí)例，所述專利出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。舉例來(lái)說(shuō)，圖12展示包括以下各項(xiàng)的示范性計(jì)量工具的示意圖:a)寬帶SE(例如，18) ;b)具有旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器(例如，98)的SE(例如，2) ;c)光束輪廓橢圓偏振計(jì)(例如，10) ;d)光束輪廓反射計(jì)(例如，12) ;e)寬帶反射光譜儀(例如，14);及f)深紫外線反射光譜儀(例如，16)。另外，此些系統(tǒng)中通常存在許多光學(xué)元件(例如，92、72、94、70、96、74、76、80、78、98、100、102、104、32/33、42、84、60、62、64、66、30、82、29、28、44、50、52、54、56、46、34、36、38、40 及 86)，包含某些透鏡、準(zhǔn)直器、反射鏡、四分之一波板、偏光器、檢測(cè)器、相機(jī)、光圈及/或光源。光學(xué)系統(tǒng)的波長(zhǎng)可從大約120nm變化到3微米。光學(xué)系統(tǒng)的方位角也可變化。針對(duì)非橢圓偏振計(jì)系統(tǒng)，所收集的信號(hào)可為偏振分辨的或非偏振的。
[0058]圖12提供集成在同一工具上的多個(gè)計(jì)量頭部的圖解說(shuō)明。然而，在許多情形中，多個(gè)計(jì)量工具用于對(duì)單個(gè)或多個(gè)計(jì)量目標(biāo)的測(cè)量。例如，在贊谷(Zangooie)等人的標(biāo)題為“多工具及結(jié)構(gòu)分析(Multiple tool and structure analysis)” 的U.S.7,478,019中進(jìn)一步描述多工具計(jì)量的數(shù)個(gè)實(shí)施例，所述專利出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。
[0059]某些硬件配置的照明系統(tǒng)可包含一個(gè)或多個(gè)光源。一個(gè)或多個(gè)光源可產(chǎn)生具有僅一個(gè)波長(zhǎng)的光(例如，單色光)、具有若干個(gè)離散波長(zhǎng)的光(例如，多色光)、具有多個(gè)波長(zhǎng)的光(例如，寬帶光)及/或掃略穿過(guò)波長(zhǎng)(連續(xù)地或在波長(zhǎng)之間跳躍)的光(例如，可調(diào)諧源或經(jīng)掃略源)ο適合光源的實(shí)例為:白色光源、紫外線(UV)激光、弧光燈或無(wú)電極燈、激光持續(xù)的等離子體(LSP)源(舉例來(lái)說(shuō)，可從馬薩諸塞州的沃本市的Energetiq技術(shù)有限公司商購(gòu)的那些源)、超連續(xù)光譜源(例如寬帶激光源)(例如可從新澤西州的摩根維爾市的NKT光子有限公司商購(gòu)的那些源)或較短波長(zhǎng)源(例如X射線源、極端UV源或其某一組合)。光源還可經(jīng)配置以提供具有充足亮度的光，所述充足亮度在一些情形中可為大于大約lW/(nmcm2Sr)的亮度。計(jì)量系統(tǒng)還可包含對(duì)光源的快速反饋以用于使其功率及波長(zhǎng)穩(wěn)定。光源的輸出可經(jīng)由自由空間傳播遞