CN103003681A

CN103003681A - 结构的光学计量的材料光学特性的确定

Info

Publication number: CN103003681A
Application number: CN2011800228258A
Authority: CN
Inventors: J·M·马德森; 杨卫东
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; KLA Tencor Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2013-03-27
Also published as: WO2011139982A2; US20110276319A1; EP2567209A2; WO2011139982A3; EP2567209B1; JP5848328B2; JP2013525813A; KR20130061688A; EP2567209A4

Abstract

描述了确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。一种方法包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。另一种方法包括基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。

Description

结构的光学计量的材料光学特性的确定

技术领域

本发明的实施方式属于光学计量领域，更特别地，涉及结构的光学计量的材料光学特性的确定。

背景技术

在过去的几年，严格耦合波方法（RCWA）和类似算法已广泛用于对衍射结构的研究和设计。在RCWA方法中，周期性结构的剖面（profile）由给定数量的足够薄的平面光栅（grating）板来近似。具体来说，RCWA包含三个主要步骤，即，光栅内的场的傅里叶展开、表征衍射信号的恒定系数矩阵的本征值和本征向量的计算以及根据边界匹配条件导出的线性系统的求解。RCWA将问题分为三个不同的空间区域：1）支持入射面波场的周围区，以及所有反射的衍射级（order）的总计，2）光栅结构以及下面的非图案（pattern）层，其中波场被视为与每个衍射级相关联的模式的叠加，以及3）包含被传送的波场的基底。

RCWA解的精确性部分地依赖于在波场的空间谐波展开中保留的项数，一般满足能量守恒。保留的项数是在计算过程中考虑的衍射级数的函数。针对给定的假定剖面的模拟的衍射信号的有效生成包括为衍射信号的横向磁（TM）分量和/或横向电（TE）分量，在每个波长处选择衍射级的最优集。数学上，选择的衍射级数越多，模拟的精确度越高。但是，衍射级数越大，计算模拟的衍射信号所需的计算量也越大。此外，计算时间是所使用的级数的非线性函数。

发明内容

本发明的实施方式涉及结构的光学计量的材料光学特性的确定。

本发明的至少一些实施方式的一个方面包括确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于该衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，该方法还包括将模拟的光谱与样本光谱进行比较。

本发明的至少一些实施方式的另一个方面包括确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于该衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，该方法还包括将模拟的光谱与样本光谱进行比较。

本发明的至少一些实施方式的另一个方面包括机器可访问存储介质，在该存储介质上存储有指令，所述指令使得数据处理系统执行确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。在该方法中，基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。

本发明的至少一些实施方式的另一个方面包括机器可访问存储介质，在该存储介质上存储有指令，所述指令使得数据处理系统执行确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。在该方法中，基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。

附图说明

图1示出了根据本发明实施方式的表示用于确定并使用用于自动过程和设备控制的剖面参数的示例性操作序列的流程图；

图2是根据本发明实施方式的确定并使用用于自动过程和设备控制的剖面参数的系统的示例性框图；

图3示出了根据本发明实施方式的表示在确定结构的光学计量的材料光学特性的方法中的操作的流程图；

图4A示出了根据本发明实施方式的具有在x-y平面中变化的剖面的周期性光栅；

图4B示出了根据本发明实施方式的具有在x方向变化但在y方向不变化的剖面的周期性光栅；

图5示出了根据本发明实施方式的表示在确定结构的光学计量的材料光学特性的方法中的操作的流程图；

图6示出了根据本发明实施方式的包括确定结构的光学计量的材料光学特性的方法的细化（refinement）和测试方面的决策图；

图7示出了根据本发明实施方式的确定光学计量的材料光学特性所针对的代表性材料叠层（stack）的截面图；

图8是根据本发明实施方式的示出使用光学计量确定半导体晶圆（wafer）上的结构的剖面的架构图；

图9示出了根据本发明实施方式的示例性计算机系统的框图。

具体实施方式

这里描述了用于确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。在以下描述中，提出了多个具体细节，例如“n，k”细化方法，以提供对本发明的实施方式的全面理解。对本领域技术人员显而易见地是，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况中，公知的处理步骤，例如制造有图案的材料层的叠层，没有被详细描述以免不必要地模糊本发明的实施方式。此外，可以理解，图中所示的各种实施方式是图示性的，不必按比例绘制。

这里公开了确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。在一个实施方式中，方法包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，方法包括基于两个或更多个入射角模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。

衍射信号的级可以被模拟为从周期性结构中得到。第零级表示在相对于周期性结构的法线N的等于假定入射光束的入射角的角度处的衍射信号。更高的衍射级被指定为+1、+2、+3、-1、-2、-3等。还可以考虑称为渐逝（evanescent）级的其他级。根据本发明的实施方式，生成模拟的衍射信号以在光学计量中使用。

晶圆结构中的材料的光学特性，例如折射率指标和消光系数，可以被建模以在光学计量中使用。根据本发明的实施方式，材料的光学特性可以是“浮动的”或“固定的”，其与光学计量模型的其他变量一起用于测量晶圆结构。常规上，未形成图案的晶圆可以用于确定材料层的n&k，该n&k然后被用于固定模型中的n&k。但是，当晶圆经历某些制造步骤时，裸晶圆可能不能捕获n&k的潜在改变。相反地，包括在光学计量模型中使更多的变量浮动的方式初始产生改进的结果。但是由于模型变得更复杂，模拟花费更多的时间和计算机资源。此外，使许多变量浮动还可以导致结构测量的低敏感度，使光学计量模型产生不可靠的结果。n&k模型的示例是柯西（Cauchy）和托克劳朗（Tauc Laurentz）。对于n的最基本的等式为：

N=a+b/λ+c/λ²+d/λ³… （等式1）

从等式1可以看出，在多层结构中，光学计量模型中变量的数量快速增加，可能由于大数量的浮动参数和参数相关而在测量中产生稳定性问题。

根据本发明的实施方式，提供用于确定晶圆中的材料的光学特性（n&k）的值的方法，以满足光学计量敏感度和精确度度量标准。在第一实施方式中，在测量和模拟衍射信号中使用两个或更多个方位角。在一个这样的实施方式中，使用晶圆应用的在先知识或专家经验，可以选择n&k变量用于浮动。具有可调整方位角的光学计量设备可以用于在两个或更多个方位角测量离开结构的衍射信号。使用两个或更多个方位角生成模拟的信号。两个或更多个测量的信号通过联合回归与两个或更多个模拟的信号相结合。然后测试结构的确定的剖面参数的敏感度和精确度。

在第二实施方式中，遵循第一实施方式中的方法，不同的是在晶圆中使用两个或更多个测量目标来确定光学特性。在一个这样的实施方式中，使用晶圆中的两个或更多个目标而不是使用一个同样的目标。例如，第一个目标可以是密栅（dense grating）结构而第二个目标可以是隔离（iso）结构。

在第三实施方式中，遵循第二实施方式中的方法，不同的是在晶圆中使用两个或更多个不同结构来确定光学特性。在一个这样的实施方式中，两个或更多个目标是不同类型的目标。例如，第一个目标可以是光栅结构而第二个目标可以是晶圆的未形成图案的区域。可替换地，第一个目标可以是光栅结构而第二个目标可以是接触孔、通孔或槽。其他可替换方式可以是第一个目标是有图案的结构而第二个目标是部分蚀刻的类似有图案的结构或第二个目标可以是化学机械平面化（CMP）结构。在特定实施方式中，要求是目标必须包括相同的材料。

在第四实施方式中，遵循以上的第一、第二和第三实施方式中的方法中的两个或更多个的任意组合，以确定光学特性。

根据本发明的至少一些实施方式，执行光栅结构的n，k细化。在一个实施方式中，考虑薄膜色散（dispersion）并执行使用多个入射角的技术来获得薄膜上的精确色散。在一个实施方式中，使用光栅样本。在特定的实施方式中，光栅中的色散由于处理而与薄膜焊盘（pad）中的不同，或者在另一个实施方式中，薄膜焊盘不可用。在一个实施方式中，提供了用于在光栅中获得精确n，k色散模型的技术。在一个实施方式中，这样的技术包括多个方位角测量和多个入射角测量，或使用方位角和入射角测量的组合。在一个实施方式中，使用了多个目标。一些实施方式考虑到问题的“过分确定”和从光栅结构的n，k的优化。在特定实施方式中，由于得到结果的时间增加，因此减少计算所需要的n，k添加的薄膜叠层的数量。在另一个特定实施方式中，针对薄膜或光栅不同捕获光栅结构的n，k。

以计算为基础的模拟的衍射级可以指示有图案的薄膜（例如有图案的半导体膜或光阻层）的剖面参数，并可以用于校准自动过程或设备控制。图1示出了根据本发明实施方式的表示用于确定和使用用于自动过程和设备控制的剖面参数的示例性操作序列的流程图100。

参考流程图100的操作102，开发库或训练的机器学习系统（MLS），以从测量的衍射信号的集合中提取剖面参数。在操作104中，使用库或训练的MLS来确定结构的至少一个剖面参数。在操作106，至少一个剖面参数被传送给制造设备组（fabrication cluster），该制造设备组被配置成执行处理步骤，其中处理步骤可以在完成测量步骤104之前或之后在半导体制造过程中执行。在操作108，使用至少一个被传送的剖面参数来修改由制造设备组执行的处理步骤的工艺变量或设备设置。对机器学习系统和算法的更详细的描述见2003年6月27日提交的名称为“OPTICAL METROLOGY OFSTRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USINGMACHINE LEARNING SYSTEMS”的美国专利申请No.10/608,300，其全部内容以引用的方式结合于此。对二维重复结构的衍射级优化的描述见2006年3月24日提交的名称为“OPTIMIZATION OF DIFFRACTION ORDERSELECTION FOR TWO-DIMENSIONAL STRUCTURES”的美国专利申请No.11/388,265，其全部内容以引用的方式结合于此。

图2是根据本发明实施方式的用于确定并使用用于自动过程和设备控制的剖面参数的系统200的示例性框图。系统200包括第一制造设备组202和光学计量系统204。系统200还包括第二制造设备组206。虽然在图2中将第二制造设备组206描绘成在第一制造设备组200后面，但是可以理解，在系统200中（以及例如在制造过程流程中），第二制造设备组206可以位于第一制造设备组202前面。

光刻工艺，例如曝光并显影施加在晶圆上的光阻层，可以使用第一制造设备组202来执行。在一个示例性实施方式中，光学计量系统204包括光学计量工具208和处理器210。光学计量工具208被配置成测量从结构中获得的衍射信号。如果测量到的衍射信号和模拟的衍射信号相匹配，则将剖面参数的一个或多个值确定为与模拟的衍射信号相关联的剖面参数的一个或多个值。

在一个示例性实施方式中，光学计量系统204还可以包括库212，该库具有多个模拟的衍射信号和与多个模拟的衍射信号相关联的一个或多个剖面参数的多个值。如上所述，可以预先生成库。计量处理器210可以将从结构获得的测量到的衍射信号与库中的多个模拟的衍射信号进行比较。当找到匹配的模拟的衍射信号时，与库中的匹配的模拟的衍射信号相关联的剖面参数的一个或多个值被认为是在制造结构的晶圆应用中使用的剖面参数的一个或多个值。

系统200还包括计量处理器216。在一个示例性实施方式中，处理器210可以将一个或多个剖面参数的一个或多个值传送到计量处理器216。计量处理器216然后可以基于使用光学计量系统204确定的一个或多个剖面参数的一个或多个值来调整第一制造设备组202的一个或多个工艺参数或设备设置。计量处理器216还可以基于使用光学计量系统204确定的一个或多个剖面参数的一个或多个值来调整第二制造设备组206的一个或多个工艺参数或设备设置。如上所述，制造设备组206可以在制造设备组202之前或之后对晶圆进行处理。在另一个示例性实施方式中，处理器210被配置成使用作为机器学习系统214的输入的测量到的衍射信号的集合和作为机器学习系统214的期望输出的剖面参数来训练机器学习系统214。

在本发明的一个方面，对从模拟的衍射信号获得的结构的光学计量的材料光学特性的确定包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。图3示出了根据本发明实施方式的表示确定结构的光学计量的材料光学特性的方法中的操作的流程图300。

参考流程图300的操作302，确定结构的光学计量的材料光学特性的方法包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。根据本发明的实施方式，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。在一个实施方式中，基于两个或更多个入射角来模拟衍射级的集合。

在实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括使用三维光栅结构。这里使用的术语“三维光栅结构”是指除了z方向上的深度之外还具有在二维中变化的x-y剖面的结构。例如，图4A示出了根据本发明实施方式的具有在x-y平面上变化的剖面的周期性光栅400。该周期性光栅的剖面在z方向的变化是x-y剖面的函数。

在实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构。这里使用的术语“二维光栅结构”是指除了z方向上的深度之外还具有仅在一个维度变化的x-y剖面的结构。例如，图4B示出了根据本发明实施方式的具有在x方向变化但在y方向不变化的剖面的周期性光栅402。该周期性光栅的剖面在z方向的变化是x剖面的函数。可以理解，二维结构在y方向上不变化不需要是无限的，但是在图案中的任何折断都被认为是长范围的，例如y方向上图案中的任何折断基本上进一步与x方向上图案中的折断隔开。

参考流程图300的操作304，确定结构的光学计量的材料光学特性的方法还包括基于衍射级的集合提供模拟的光谱。

根据本发明的实施方式，确定结构的光学计量的材料光学特性的方法还包括将模拟的光谱与样本光谱进行比较。在一个实施方式中，模拟衍射级的集合以表示由椭偏光学计量系统（例如以下参考图8描述的光学计量系统800）从三维光栅结构中生成的衍射信号。但是，可以理解，相同的概念和原理等同地应用到其他光学计量系统，例如反射计量系统。被表示的衍射信号可以说明三维光栅结构的特征，例如但不限于维度或材料组成。

在本发明的另一个方面，对从模拟的衍射信号中获得的结构的光学计量的材料光学特性的确定包括基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。图5示出了根据本发明实施方式的表示确定结构的光学计量的材料光学特性的方法中的操作的流程图500。

参照流程图300的操作302，确定结构的光学计量的材料光学特性的方法包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。根据本发明的实施方式，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。在实施方式中，模拟衍射级的集合还基于两个或更多个方位角。

在本发明的另一个方面，确定结构的光学计量的材料光学特性包括基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。例如，参考流程图500的操作502，确定结构的光学计量的材料光学特性的方法包括基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。根据本发明的实施方式，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。在实施方式中，模拟衍射级的集合还基于一个或多个方位角。

参考流程图500的操作504，确定结构的光学计量的材料光学特性的方法还包括基于衍射级的集合提供模拟的光谱。

图6示出了根据本发明实施方式的包括确定结构的光学计量的材料光学特性的方法的细化和测试方面的决策图600。

参考决策图600的细化部分600，在框604，材料的已知好的n、k被用作起始点。在框606，使用具有一些浮动参数的“简单”模型。同时，在框608，针对多个方位角，确定来自整个晶圆的多个位置的光谱（包括膜光谱）。在框610，针对对具有联合方位角的所有位置的组合回归，对来自框606和608的输入进行回归。然后，在框621，报告平均n、k值。

参考决策图600的测试部分614，在框616，从晶圆上的多个位置获得多个方位角光谱。在框618和620，基于每个单独的方位角，对每个单独位置执行回归。在框622，比较参数，例如临界维度（CD）变化。在框624，如果可用，可以将总的测量不确定性（TMU）用作对参考数据进行检查的选项。在框626，如果模型数据与参考数据没有对准，则n、k公式值被调整并用于修改框606处的模型，从而再次开始循环。

图7示出了根据本发明实施方式的确定光学计量的材料光学特性所针对的代表性材料叠层700的截面图。参考图7，在硅（Si）基底702上布置底部防反射涂覆（BARC）层704。在BARC层704上布置光阻层706，或对光阻层706形成图案。光阻层706的各个线（例如线707）具有各种特性，例如光阻高度708、光阻线临界维度（CD）709以及光阻线侧壁角（SWA）710。在建模示例中，根据本发明的特定实施方式，对于n、k细化，n、k色散模型被用于BARC层704和光阻层706。对于BARC层704，柯西变量是A=1.45和B=317140，而对于光阻层706，柯西变量是A=1.545、B=-3.10000且C=7.4E12。在0和90度的方位角处测量光栅光谱。

根据本发明的至少一些实施方式，执行n、k细化并使用组合回归来从光栅结构中直接细化n、k。例如，在一个实施方式中，8个参数是浮动的：4个形状参数和4个色散参数。色散模型可以合理的与来自连续膜叠层的模型一致。结果可以追踪预期的有限元方法（FEM）行为。但是，在一个实施方式中，为了改进，优化的膜叠层模型被用作光栅结构细化的起始点，但是这在测试中不必使用，因为最终的膜模型被用作检查点。

图8是根据本发明实施方式的示出使用光学计量确定半导体晶圆上的结构的剖面的架构图。光学计量系统800包括用于在晶圆808的目标结构806处投射计量光束804的计量光束源802。计量光束804在入射角θ处向目标结构806投射。计量光束接收器812测量衍射光束810。衍射光束数据814被传送到剖面应用服务器816。剖面应用服务器816将表示目标结构的临界维度和分辨率的变化的组合的模拟的衍射光束数据的库818与测量到的衍射光束数据814进行比较。

根据本发明的实施方式，模拟的衍射光束数据的至少一部分基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角。根据本发明的另一个实施方式，模拟的衍射光束数据的至少一部分基于两个或更多个入射角。在一个示例性实施方式中，选择与测量到的衍射光束数据814最佳匹配的库818实例。可以理解，虽然衍射光谱或信号的库以及相关联的假定的剖面被频繁用于阐释概念和原理，但是本发明同样应用于包括模拟的衍射信号和相关联的剖面参数的集合（例如在用于剖面提取的回归、神经网络以及类似方法中）的数据空间。所选的库816实例的假定的剖面和相关联的临界维度被认为对应于目标结构806的特征的实际截面剖面和临界维度。光学计量系统800可以使用反射仪、椭偏仪或其他光学计量设备来测量衍射光束或信号。

为了便于描述本发明的实施方式，使用椭偏光学计量系统来说明上述概念和原理。可以理解，相同的概念和原理同样应用于其他光学计量系统，例如反射计量系统。以类似的方式，可以使用半导体晶圆来说明概念的应用。此外，方法和过程同等地应用于具有重复结构的其他工件。

本发明可以被提供为计算机程序产品或软件，其可以包括在其上存储有指令的机器可读介质，所述指令可以用于对计算机系统（或其他电子设备）进行编程以执行根据本发明的过程。机器可读介质包括用于以机器（例如计算机）可读的方式存储或传送信息的任意机制。例如，机器可读（例如计算机可读）介质包括机器（例如计算机）可读存储介质（例如，只读存储器（“ROM”）、随机存取存储器（“RAM”）、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备等）、机器（例如计算机）可读传输介质（电、光、声或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等））等。

图9示出了以计算机系统900的示例性形式的机器的图形描述，在该系统900中可以执行指令集，所述指令集例如使该机器执行这里所述的方法中的任意一种或多种。在可替换的实施方式中，机器可以连接（例如联网）到局域网（LAN）、内联网、外联网或因特网中的其他机器。机器可以作为客户端-服务器网络环境中的服务器或客户机来操作，或作为端对端（或分布式）网络环境中的对等机器来操作。机器可以是个人计算机（PC）、平板PC、机顶盒（STB）、个人数字助理（PDA）、蜂窝电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机或网桥、或能够执行指定机器采取的动作的指令集（按顺序或其他）的任意机器。此外，虽然仅示出了单个机器，但是术语“机器”也包括独自或联合执行指令集（或多个集）以执行这里所述的方法中的任意一种或多种方法的机器（例如计算机）的任意集合。

示例性计算机系统900包括处理器902、主存储器904（例如，只读存储器（ROM）、闪存、动态随机存取存储器（DRAM）（例如同步DRAM（SDRAM）或存储器总线DRAM（RDRAM）等））、静态存储器906（例如，闪存、静态随机存取存储器（SRAM）等）以及辅助存储器918（例如，数据存储设备），它们经由总线930彼此通信。

处理器902代表一个或多个通用处理设备，例如微处理器、中央处理单元等。更特别地，处理器902可以是复杂指令集计算（CISC）微处理器、精简指令集计算（RISC）微处理器、超长指令字（VLIW）微处理器、执行其他指令集的处理器或执行指令集的组合的处理器。处理器902还可以是一个或多个专用处理设备，例如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）、网络处理器等。处理器902被配置成执行用于执行这里所述的操作和步骤的处理逻辑926。

计算机系统900还可以包括网络接口设备908。计算机系统900还可以包括视频显示单元910（例如液晶显示器（LCD）或阴极射线管（CRT））、文字数字输入设备912（例如键盘）、光标控制设备914（例如鼠标）以及信号生成设备916（例如，扬声器）。

辅助存储器918可以包括机器可访问存储介质（或更具体地计算机可读存储介质）931，在其上存储有体现这里描述的方法或功能中的任意一个或多个的一个或多个指令集（例如软件922）。在计算机系统900执行该软件922的过程中，软件922还可以完全地或至少部分地位于主存储器904和/或处理器902中，主存储器904和处理器902也构成机器可读存储介质。软件922还可以经由网络接口设备908在网络920上被传送或接收。

虽然在示例性实施方式中将机器可访问存储介质931示为单个介质，但术语“机器可读存储介质”应当被认为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质（例如，集中或分布式数据库，和/或相关联的缓存和服务器）。术语“机器可读存储介质”还应当被认为包括能够存储或编码由机器执行并使机器执行本发明的方法中的任意一种或多种的指令集的任意介质。术语“机器可读存储介质”因此应当被认为包括但不限于固态存储器和光和磁性介质。

根据本发明的实施方式，机器可访问存储介质在其上存储有指令，所述指令使数据处理系统执行用于确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。该方法包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括使用三维光栅结构。在一个实施方式中，模拟衍射级的集合基于两个或更多个入射角。在一个实施方式中，存储在介质上的指令使数据处理系统执行该方法，该方法还包括将模拟的光谱与样本光谱进行比较。

根据本发明的另一个实施方式，机器可访问存储介质在其上存储有指令，所述指令使数据处理系统执行用于确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。该方法包括基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括使用三维光栅结构。在一个实施方式中，模拟衍射级的集合还基于两个或更多个方位角。在一个实施方式中，存储在介质上的指令使数据处理系统执行该方法，该方法还包括将模拟的光谱与样本光谱进行比较。

在本发明的另一个方面，为了优化平面叠层或光栅叠层中的材料的色散（n，k），可以利用某些层的材料特性。例如，根据本发明的实施方式，考虑以下的叠层（自上而下定义）：光阻光栅/防反射涂层（ARC）/多晶硅/氮化物/氧化物/硅。多晶硅吸收（阻挡）波长低于大约350纳米的光而允许波长大于大约350纳米的光透过。因此，在一个实施方式中，使用350纳米以下的波长（例如，使用多个入射角、方位角等）来优化光阻光栅和ARC层的色散，然后使用可见波长来优化多晶硅层下面的材料（例如，氮化物/氧化物/硅）。

在实施方式中，上述的方式通过将优化问题分成两个更容易的问题，从而极大简化了优化问题。在实施方式中，这种方法还用于测量光栅参数，因为多晶硅可以用作阻挡材料的层以“挡住”下面的光栅材料，极大降低了设备中测量的问题复杂性。因此，在一个实施方式中，在上述方法的一个或多个方法中，根据光栅结构生成样本光谱，该光栅结构包括多个材料层，多个材料层中的至少一个材料层在提供样本光谱的光栅结构的测量过程中阻挡材料层中的至少一个其他的材料层。在另一个实施方式中，在上述方法的一个或多个方法中，根据光栅结构生成样本光谱，该光栅结构包括多个材料层，且用于提供样本光谱的光栅结构的测量包括在两个不同的波长处测量光栅结构。

因此，公开了确定结构的光学计量的材料光学特性的方法。根据本发明的实施方式，方法包括基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。根据本发明的另一个实施方式，方法包括基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合。然后基于衍射级的集合提供模拟的光谱。在一个实施方式中，模拟光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。

Claims

1.一种用于确定一结构的光学计量的材料光学特性的方法，该方法包括：

基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合；以及

基于所述衍射级的集合提供模拟的光谱。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括使用三维光栅结构。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述衍射级的集合基于两个或更多个入射角。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

将所述模拟的光谱与样本光谱进行比较。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，在提供所述样本光谱的对所述结构的测量期间，所述材料层中的至少一个材料层阻挡所述材料层中的至少一个其他的材料层。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，且其中用于提供所述样本光谱的所述结构的测量包括在两个不同的波长处测量所述结构。

9.一种用于确定一结构的光学计量的材料光学特性的方法，该方法包括：

基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合；以及

基于所述衍射级的集合提供模拟的光谱。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括将隔离结构与密栅结构结合使用。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括使用三维光栅结构。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，模拟所述衍射级的集合还基于两个或更多个方位角。

14.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括：

将所述模拟的光谱与样本光谱进行比较。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，在提供所述样本光谱的对所述结构的测量期间，所述材料层中的至少一个材料层阻挡所述材料层中的至少一个其他的材料层。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，且其中用于提供所述样本光谱的对所述结构的测量包括在两个不同的波长处测量所述结构。

17.一种机器可访问存储介质，在该机器可访问存储介质上存储有指令，所述指令使得数据处理系统执行用于确定一结构的光学计量的材料光学特性的方法，该方法包括：

基于两个或更多个方位角和基于一个或多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合；

基于所述衍射级的集合提供模拟的光谱；以及

将所述模拟的光谱与样本光谱进行比较。

18.根据权利要求17所述的存储介质，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构、使用三维光栅结构、或将隔离结构与密栅结构结合使用。

19.根据权利要求17所述的存储介质，其中，模拟所述衍射级的集合基于两个或更多个入射角。

20.根据权利要求17所述的存储介质，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，在提供所述样本光谱的对所述结构的测量期间，所述材料层中的至少一个材料层阻挡所述材料层中的至少一个其他的材料层。

21.根据权利要求17所述的存储介质，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，且其中用于提供所述样本光谱的对所述结构的测量包括在两个不同的波长处测量所述结构。

22.一种机器可访问存储介质，在该机器可访问存储介质上存储有指令，所述指令使得数据处理系统执行用于确定一结构的光学计量的材料光学特性的方法，该方法包括：

基于两个或更多个入射角来模拟光栅结构的衍射级的集合；

基于所述衍射级的集合提供模拟的光谱；以及

将所述模拟的光谱与样本光谱进行比较。

23.根据权利要求22所述的存储介质，其中，模拟所述光栅结构的衍射级的集合包括使用二维光栅结构、使用三维光栅结构、或将隔离结构与密栅结构结合使用。

24.根据权利要求22所述的存储介质，其中，模拟所述衍射级的集合还基于两个或更多个方位角。

25.根据权利要求22所述的存储介质，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，在提供所述样本光谱的对所述结构的测量期间，所述材料层中的至少一个材料层阻挡所述材料层中的至少一个其他的材料层。

26.根据权利要求22所述的存储介质，其中，从包括多个材料层的结构生成所述样本光谱，且其中用于提供所述样本光谱的对所述结构的测量包括在两个不同的波长处测量所述结构。