多模型计量的制作方法
【专利说明】多模型计量
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张In-kyoKim(金任教)等人2013年8月23日提出申请的先前申请案第61/869,434号美国临时申请案的益处，所述申请案出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明一般来说涉及用于半导体晶片的表征的方法及系统，且更具体来说涉及基于模型的计量。
【背景技术】
[0004]在集成电路的制造中使用的光学光刻(Photolithography或opticallithography)系统已存在一段时间。已证明此些系统在产品中的极小细节的精确制造及形成中极为有效。在一些光学光刻系统中，通过经由光或辐射束(例如，UV或紫外光)转印图案而将电路图像写入于衬底上。举例来说，光刻系统可包含将电路图像投影穿过比例光罩且投影到涂覆有对辐照敏感的材料(例如，光致抗蚀剂)的硅晶片上的光或辐射源。经暴露光致抗蚀剂通常形成在显影之后在后续处理步骤(如(举例来说)沉积及/或蚀刻)期间掩蔽所述晶圆的层的图案。
[0005]由于电路集成的大规模及半导体装置的减小的大小，比例光罩及所制作装置已变得对临界尺寸(CD)变化以及其它临界参数变化(例如，膜厚度及组合物等)越来越敏感。如果未校正这些变化，那么可致使最终装置由于电定时误差而无法满足所要性能。更糟的是，这些误差可致使最终装置发生故障且对良率造成不利影响。
[0006]在一种计量技术中，通过在晶片上的每一位置处扫描电子显微镜⑶-SEM图像且针对图案质量检查每一图像来测量临界尺寸。此技术是耗费时间的(例如，数小时)。其它技术具有其自身的缺点。
[0007]鉴于前文，需要用于确定临界参数的经改进计量设备及技术。
【发明内容】
[0008]下文呈现本发明的简化
【发明内容】
以便提供对本发明的某些实施例的基本理解。本
【发明内容】
并非对本发明的广泛概述，且其并不识别本发明的关键/紧要元素或描写本发明的范围。其唯一目的是以经简化形式呈现本文中所揭示的一些概念作为稍后呈现的较详细说明的前序。
[0009]在一个实施例中，揭示一种表征半导体晶片上的多个所关注结构的方法。产生具有浮动与固定临界参数的变化的组合及对应所模拟光谱的多个模型。每一模型经产生以基于从未知结构收集的光谱而确定此些未知结构的一个或多个临界参数。基于参考数据而确定所述模型中的哪一者与每一临界参数最佳相关，所述参考数据包含多个临界参数中的每一者的多个已知值及对应已知光谱。针对使用计量工具从未知结构获得的光谱，选择并使用所述模型中的不同模型来基于如下操作而确定所述未知结构的所述临界参数中的不同临界参数:基于所述参考数据而确定所述模型中的哪一者与每一临界参数最佳相关。
[0010]在特定实施方案中，所述模型具有为固定的一个或多个临界参数的不同集合以及为浮动的一个或多个临界参数的不同集合。在另一方面，所述模型中的每一者具有低自由度且经配置以提供所述未知结构的所述临界参数的不同子集。在又一方面，所述模型中的至少一者经配置以利用具有对应于多个子模型的多个不同约束条件的同一几何模型或利用对应于多个子模型的不同几何模型。在另一实例中，所述模型中的至少第一模型经配置以使用变换函数将选定临界参数发送到所述模型中的第二模型。在特定实施方案中，使用以下各项中的一者或多者采集来自所述已知结构及所述未知结构的所述光谱:光谱椭圆偏振测量、米勒矩阵光谱椭圆偏振测量、光谱反射测量、光谱散射测量、光束轮廓反射测量、光束轮廓椭圆偏振测量、单一波长、单一离散波长范围或多个离散波长范围。在另一特定实例中，使用严格波耦合分析技术产生所述模型。
[0011]在一个实施例中，所述临界参数包含中间临界尺寸(MCD)、顶部CD(TCD)、底部CD(BCD)、轮廓高度(HT)、侧壁角度(SWA)及材料性质。在另一方面，不同模型相比于其它模型具有针对所述临界参数中的不同一者或多者的较高相关性，且基于哪些模型具有针对每一临界参数的最高相关性而选择并使用不同模型。在另一方面，选择并使用不同模型包含基于第一模型满足一条件的执行而在所述第一模型的多个子模型之间进行选择，且每一子模型经配置以用于确定临界参数的同一集合。在另一方面，每一子模型具有固定及浮动临界参数的不同集合且最初在所有所述第一模型的临界参数为浮动的情况下执行所述第一模型。在替代实施例中，选择并使用不同模型包含基于第一模型满足一条件的执行而在所述第一模型的多个子模型与所述第一模型之间进行选择，且每一子模型经配置以用于确定临界参数的基本集合的不同子集且所述第一模型经配置以用于确定临界参数的所述基本集合。在另一实施方案中，选择并使用不同模型进一步基于预期临界尺寸范围。在另一方面，还针对所述计量工具的不同子系统选择并使用不同模型。
[0012]在替代实施例中，本发明涉及一种用于检验或测量样品的系统。此系统包括用于产生照明的照明器及用于将所述照明朝向未知结构引导的照明光学器件。所述系统还包含用于响应于所述照明将多个光谱信号从所述未知结构引导到所述系统的传感器的收集光学器件。所述系统进一步包含处理器及经配置以用于执行上文所描述的操作中的任一者的存储器。
[0013]下文参考各图来进一步描述本发明的这些及其它方面。
【附图说明】
[0014]图1是混合多工具计量系统的图解性图解说明。
[0015]图2是模拟具有一个或多个特征特性的代表性半导体结构的光谱响应的模型的图解性表示。
[0016]图3A是针对不相关变化的特征参数的实例性模型的光谱结果随波长而变的图表。
[0017]图3B是针对相关变化的特征参数的第二实例性模型的光谱结果随波长而变的图表。
[0018]图4是根据本发明的一个实施例的多模型系统的图解性表示。
[0019]图5是根据本发明的替代实施方案的多模型系统的图解性表示。
[0020]图6是图解说明根据本发明的一个实施例的用于确定模型集合以用于确定临界参数的多模型设置过程的流程图。
[0021]图7A图解说明两个不同模型的相对于参考数据的高度相关性。
[0022]图7B图解说明两个不同模型的相对于参考数据的MCD相关性。
[0023]图8是根据本发明的特定实施方案的用于基于一条件而选择子模型的实例性计量流程。
[0024]图9是根据本发明实施例的另一实施例的用于基于一条件而选择单模型或多模型的第二实例性计量流程。
[0025]图10是根据本发明实施例的另一实施例的用于基于一条件而选择子模型的第三实例性计量流程。
[0026]图11图解说明根据本发明的一个实施例的通过使用多个模型的经改进临界参数相关性。
[0027]图12图解说明根据本发明的一个实施例的实例性计量系统。
【具体实施方式】
[0028]在以下说明中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。本发明可在没有这些特定细节中的一些细节或所有细节的情况下实践。在其它例子中，未详细描述众所周知的过程操作以免不必要地使本发明模糊。尽管将连同特定实施例一起描述本发明，但将理解，并不打算将本发明限于所述实施例。
[0029]简介
[0030]图1是混合多工具计量系统122的图解性图解说明。如所展示，混合系统122可利用初级工具126来组合来自多个工具(例如，124a及124b)的结果以经由包含光学光刻过程工具的晶片制作控制系统128改进一个或多个临界参数的测量。通过实例的方式，各种计量工具可包含以下工具中的任一者:CD-SEM(临界尺寸扫描电子显微镜)、⑶-TEM(⑶透射电子显微镜)、⑶-AFM(⑶原子力显微镜)及/或S⑶(散射测量临界尺寸)。每一类型的工具可具有相关联优势及劣势。例如，⑶-SEM、⑶-TEM及⑶-AFM是破坏性的且耗费时间的。
[0031]SCD是基于来自产品或测试晶片上的各种半导体目标的光学散射测量信号或光谱测量的非破坏性计量技术。在一些实施方案中，实施模