CN104040707A - 以频谱匹配为基础的校正 - Google Patents

Abstract

本发明呈现用于校正目标检验系统的系统参数值的方法及系统。以频谱误差为基础的校正SEBC通过最小化不同检验系统之间对于一给定样本或一组样本的频谱误差的差来增加检验系统之间的一致性。所述系统参数值经确定使得与所述目标检验系统的样本测量相关联的频谱误差及与参考检验系统的相同样本的测量相关联的频谱误差之间的差得以最小化。在一些实例中，在不修改样本参数的情况下校正系统参数值。因为所述目标系统及所述参考系统二者都测量相同的样本或相同的一组样本，故样本参数值的小偏差对校正影响微小。通过对一组样本执行SEBC，所得校正对于广泛范围的受测试样本来说都是强健的。

Description

以频谱匹配为基础的校正

相关申请案的交叉参考

本专利申请案根据35U.S.C.§119主张2011年11月21日申请的标题为“以频谱匹配为基础的校正(Spectral Matching Based Calibration)”的第61/562,154号美国临时专利申请案的优先权，所述案的标的物以引用方式并入本文中。

技术领域

所描述的实施例涉及用于晶片检验的系统，且更特定来说涉及用于半导体制造的薄膜的特征鉴定及缺陷检测。

背景技术

例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常是通过应用于衬底或晶片的处理步骤序列而加工。所述半导体装置的各种特征及多个结构层位是通过这些处理步骤形成。例如，尤其光刻术是涉及在半导体晶片上产生图案的半导体加工工艺。半导体加工工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。可在单个半导体晶片上加工多个半导体装置且接着将其分离为个别半导体装置。

在半导体制造工艺期间的各种步骤处使用检验过程以检测晶片上的缺陷以有助于获得较高成品率。随着设计规则及处理窗口在大小上继续缩小，需要检验系统捕获晶片表面上的更广泛范围的物理缺陷同时维持高生产量。

对半导体检验系统执行多种校正过程以保证特定检验系统的测量精确度。在一些实例中，通过检验系统测量具有已知性质的参考晶片(或一组参考晶片)。所述检验系统的参数经调整使得由所述检验系统产生的测量结果匹配所述参考晶片的已知特性。此过程保证了所校正检验系统对于性质紧密匹配参考晶片的性质的晶片的测量精确度。

在制造环境中，在具有相同测量任务目标的一系列检验系统之间的测量一致性也是重要的。若检验系统之间的测量一致性劣化，则经处理的半导体晶片之间的一致性丧失且成品率降到不可接受的水平。在某种程度上，可通过用参考晶片(或一组参考晶片)校正一系列检验系统中的每一检验系统而获得测量一致性。然而，为了获得高精确度的结果，必须在匹配当最初特征鉴定所述参考晶片时存在的环境条件的受到小心控制的环境中执行涉及所述参考晶片的校正实验。此可能在制造环境中难以达成且导致丧失检验系统之间的一致性。此外，必须在制造环境中维持昂贵的参考晶片组。晶片破损或劣化的风险潜在地危害校正工艺的完整性。此外，基于参考晶片而校正的检验系统的精确度通常限于性质紧密匹配参考晶片性质的晶片。

因此，将有利的是，开发用于检验系统的改良的校正方法以保证在广泛范围的晶片中且在一系列检验系统间的测量一致性。

发明内容

本发明呈现用于校正目标检验系统的系统参数值的方法及系统。本文描述的实施例大体上涉及用于通过最小化不同的检验系统之间的对于一给定样本或一组样本的频谱误差的差来增加检验系统之间的测量一致性的方法。目标检验系统的系统参数值经校正，使得与通过所述目标检验系统的样本测量相关联的频谱误差及与通过参考检验系统的相同样本的测量相关联的频谱误差之间的差得以最小化。

以频谱误差为基础的校正(SEBC)通过最小化不同的检验系统之间的对于给定样本或一组样本的频谱误差的差来增加检验系统之间的一致性。在不修改样本参数的情况下，经校正的系统参数经调整使得所得频谱误差接近所述参考检验系统的频谱误差。通过对具有广泛范围的样本参数值的一组样本执行SEBC，所得校正对于广泛范围的受测试样本来说都是强健的。而且，通过匹配检验系统之间的频谱误差而非所测量频谱，可校正具有不同的标称系统参数值的检验系统以提供一致的测量结果。

在一实例中，计算系统116接收目标检验系统100对样本测量得的频谱响应的指示。计算系统116确定与目标检验系统100相关联的频谱误差。所述频谱误差是基于所述样本的所述经测量频谱响应与通过所述目标检验系统的所述样本的经建模频谱响应之间的差。所述经建模频谱响应包含至少一个系统参数及至少一个样本参数。计算系统116也接收与参考检验系统相关联的频谱误差的指示。所述频谱误差是基于通过所述目标检验系统测量的相同样本的经测量频谱响应与通过所述参考检验系统的所述样本的经建模频谱响应之间的差。计算系统116确定所述目标检验系统的至少一个系统参数的值。所述值(或多个值)经确定使得包含所述目标检验系统的频谱误差与所述参考检验系统的频谱误差之间的差的误差函数得以最小化。

术语参考检验系统及目标检验系统大体上指代要求适配系统参数以获得与另一检验情境(例如，参考检验系统)的测量一致性的检验情境(例如，目标检验系统)。以此方式，相对于所述参考校正所述目标。

在一些实例中，所述目标检验系统及所述参考检验系统是不同的工具。在一些其它实例中，可定期对个别检验系统执行SEBC以随着时间经过维持测量稳定性。随着时间经过，特定检验系统的物理特性可漂移。可通过定期运行SEBC重新校正所述检验系统以随着时间经过补偿漂移。在此情境中，所述参考检验系统是处在检验特定晶片的相对较早时间的物理状态下的检验系统。目标检验系统是处在再次检验相同晶片的稍晚时间的经改变物理状态下(例如，在发生漂移之后)的相同检验系统。在又另一实例中，可在对特别检验系统执行任何预防性维护操作之前及之后执行SEBC。以此方式，执行SEBC以重新校正所述系统以恢复在执行预防性维护之前的所述系统的测量性能。在又另一实例中，可执行SEBC作为检验系统的完好性诊断。若频谱误差匹配劣化，则其可为所述检验系统的硬件受损且必须在修复后才能继续使用的指示。

前述是发明内容且因此必然含有简单化、一般化及细节的省略。因此，所属领域的技术人员将了解，说明内容仅是阐释性且不以任何方式限制。在本文陈述的非限制性详细描述中将明白本文描述的装置及/或处理的其它方面、发明特征及优点。

附图说明

图1是图解说明可根据本文描述的以频谱误差为基础的校正(SEBC)方法操作的检验系统100的简图。

图2是图解说明具有附着的薄膜层114A及114B的半导体衬底112的简图。

图3图解说明图表300，其指示通过实施SEBC改良两个不同的检验系统之间的测量一致性。

图4图解说明图表400，其指示通过实施如本文描述的SEBC在预防性维护操作之前及之后改良测量一致性。

图5是图解说明校正检验系统的系统参数以最小化目标检验系统与参考检验系统之间的频谱误差的差的方法200的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的背景实例及一些实施例，其实例在随附图式中予以图解说明。

图1图解说明根据本文呈现的示范性方法的用于测量半导体晶片的薄膜的特性的系统100。如图1中所示，系统100可用以对安置在晶片定位系统110上的半导体晶片112的一或多个膜114执行光谱椭圆偏振计测量。在此方面中，系统100可包含装备有照明器102及频谱仪104的光谱椭圆偏振计。系统100的照明器102经配置以产生并引导选定波长范围(例如150纳米到850纳米)的照明到安置在半导体晶片112的表面上的薄膜(例如，HfSiON薄膜)。继而，频谱仪104经配置以接收从半导体晶片112的表面反射的照明。进一步注意，从照明器102出现的光是使用偏振片107加以偏振以产生经偏振照明光束106。由安置在晶片112上的薄膜114反射的辐射穿过分析器109且到频谱仪104。在这方面，分析收集光束108中的由频谱仪104接收的辐射，从而容许对薄膜114的频谱分析。

在进一步实施例中，检验系统100是目标检验系统100，其可包含用以执行目标检验系统100的以频谱误差为基础的校正(SEBC)的一或多个计算系统116。一或多个计算系统116可通信地耦合到频谱仪104。在一方面中，一或多个计算系统116经配置以从所述频谱仪接收一或多个取样处理的结果。所述结果包含通过目标检验系统100的所述样本的经测量频谱响应的指示。

一或多个计算系统116确定与目标检验系统100相关联的频谱误差。在这方面，计算系统116将所述频谱误差确定为所述样本的经测量频谱与经建模频谱响应之间的差。

此外，一或多个计算系统116经进一步配置以接收与参考检验系统相关联的频谱误差。在一些实例中，与所述参考检验系统相关联的频谱误差存储于载体媒体118中且由计算系统116检索。与所述参考检验系统相关联的频谱误差是基于相同的样本的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差。

所述一或多个计算机系统经进一步配置以确定检验系统100的至少一个系统参数的值，使得包含目标检验系统100的频谱误差与所述参考检验系统的频谱误差之间的差的误差函数得以最小化。在此方面，可运用回归处理(例如，寻常最小平方回归)以识别所述检验系统的最小化与所述参考检验系统相关联的频谱误差与所述检验系统的频谱误差之间的差的系统参数。

申请人提请注意，本文将进一步更详细地论述与以频谱误差为基础的校正有关的具体情况。

如图2中图解说明，在一些实施例中，可在半导体衬底112上安置若干个层。例如，在半导体衬底112(例如硅)与高介电常数绝缘层114A之间定位中间层114B，以促进高介电常数材料与所述半导体衬底之间的黏附。通常，中间层114B是非常薄的(例如十埃)。

应了解，贯穿本揭示内容描述的各种步骤可通过单计算机系统116或替代地通过多计算机系统116实行。此外，系统100的不同子系统(例如光谱椭圆偏振计101)可包含适用于实行上述所述步骤的至少一部分的计算机系统。因此，上文描述不应被解释为对本发明的限制而仅仅是图解。进一步，一或多个计算系统116可经配置以执行本文描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。

在另一实施例中，计算机系统116可以此领域中已知的任何方式通信地耦合到椭圆偏振计101的频谱仪104或照明器子系统102。例如，一或多个计算系统116可耦合到椭圆偏振计101的频谱仪104的计算系统及照明器子系统102的计算系统。在另一实例中，频谱仪104及照明器102可由单计算机系统控制。以此方式，系统100的计算机系统116可耦合到单椭圆偏振计计算机系统。

系统100的计算机系统116可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体从所述系统的子系统(例如频谱仪104、照明器102及其类似物)接收及/或获取数据或信息。以此方式，所述传输媒体可用作系统100的计算机系统116与其它子系统之间的数据链路。进一步，计算系统116可经配置以经由存储媒体(即，存储器)接收频谱结果。譬如，使用椭圆偏振计的频谱仪获得的频谱结果可存储在永久或半永久存储器装置中。在这方面，可从外部系统导入所述频谱结果。

此外，计算机系统116可经由传输媒体将数据发送到外部系统。此外，系统100的计算机系统116可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体从其它系统接收及/或获取数据或信息(例如来自检验系统的检验结果或来自计量系统的计量结果)。以此方式，所述传输媒体可用作系统100的计算机系统116与其它子系统之间的数据链路。此外，计算机系统116可经由传输媒体将数据发送到外部系统。

计算系统116可包含(但不限于)个人计算机系统、主计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器，或此领域中已知的任何其它装置。通常，术语“计算系统”可被广泛地定义以涵盖具有执行来自存储器媒体的指令的一或多个处理器的任何装置。

实施例如本文所描述方法的方法的程序指令120可经由载体媒体118传输或存储在载体媒体118上。所述载体媒体可为传输媒体，例如导线、电缆或无线传输链路。所述载体媒体也可包含计算机可读媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘，或磁带。

图1中图解说明的系统100的实施例可进一步如本文描述的进行配置。此外，系统100可经配置以执行本文描述的方法实施例中的任一者的任何其它框。

如图1中图解说明，在偏振片107中线性偏振来自照明器102的宽带辐射光束，且接着所述经线性偏振光束入射在样本112上。在从样本112反射之后，所述光束传播朝向分析器109，同时具有经改变偏振状态。在一些实例中，经反射光束具有椭圆形偏振。所述经反射光束穿过分析器109传播到频谱仪104中。在频谱仪104中，将具有不同的波长的光束分量在不同的方向上折射到不同的检测器。所述检测器可为光电二极管的线性阵列，其中每一光电二极管测量不同波长范围中的辐射。

在一实例中，计算系统116从每一检测器接收所测量数据，且用软件编程以按适当方式处理其接收的数据。可通过以此领域中已知的任何数目个方式分析响应于具有已知偏振状态的入射辐射而从样品反射的辐射的偏振变化来确定样本的所测量频谱响应。

偏振片107及分析器109中的任一者可经配置以在测量操作期间围绕其光学轴旋转。在一些实例中，计算系统116经编程以产生控制信号以控制偏振片107及/或分析器109或系统100的其它元件(例如，样本112静置于其上的晶片定位系统110)的角定向。计算系统116也可从与分析器109相关联的分析器位置传感器接收指示分析器109的角定向的数据。类似地，计算系统116也可从与偏振片107相关联的偏振片位置传感器接收指示偏振片107的角定向的数据。计算系统116可用软件编程以按适当的方式处理此定向数据。

在一实施例中，偏振片107经控制使得其以恒定速率旋转。在频谱仪104的每一检测器处接收的信号将具有由下式给定的时变强度：

I(t)＝I₀[1+αcos(2ωt-P₀)+βsin(2ωt-P₀)] (1)

其中I₀是取决于由照明器102发射的辐射的强度的常数，ω是偏振片107的角速度，P₀是在初始时间(t＝0)的偏振片107的光学轴与入射平面(例如，图1的平面)之间的角度，且α及β是定义如下的值：

α＝[tan²Ψ-tan²(A-A₀)]/[tan²Ψ+tan²(A-A₀)] (2)

及

β＝[2(tanΨ)(cosΔ)(tan(A-A₀))]/[tan²Ψ+tan²(A-A₀)] (3)

其中tan(Ψ)是样品的反射率的p分量与s分量的复数比的幅值，且Δ是样品的反射率的p分量与s分量的复数比的相位。“p”分量表示电场在图1的平面中的经偏振辐射的分量，且“s”表示电场垂直于图1的平面的经偏振辐射的分量。A是标称分析器角度(例如，从(例如)与分析器109相关联之上文提及的分析器位置传感器供应的定向角度的经测量值)。A₀是分析器109的实际定向角度与读数“A”的偏移(例如，归因于机械失准，A₀可非零)。

根据方程式(1)到(3)，可基于检验系统100对特定样本的测量确定α及β的值。因此，对于特定样本，α_meas值及β_meas值是基于频谱仪数据而确定。

通常，椭圆偏振计测量是测量受检验的样本的物理性质的间接方法。在大部分情况中，所测量值(例如，α_meas及β_meas)不能用来直接确定所述样本的物理性质。为解决此问题，建立尝试预测所述经测量值(例如α_meas及β_meas)的模型。如方程式(4)及(5)中图解说明，所述模型包含与系统(P_sys)及样本(P_specimen)相关联的参数。

α_model＝f(P_sys，P_specimen) (4)

β_model＝g(P_sys，P_specimen) (5)

系统参数是用以特征鉴定检验工具(例如椭圆偏振计101)的参数。示范性系统参数包含入射角度(AOI)、分析器角度(A₀)、偏振片角度(P₀)、照明波长、数值孔径(NA)等等。样本参数是用以特征鉴定样本(例如，包含层114的样本112)的参数。示范性样本参数包含折射率、介电函数张量、所有层的标称层厚度、层顺序等等。受检验的样本的物理性质是通过迭代过程(例如回归)加以确定。变化未知样本参数且演算模型输出值(例如，α_model及β_model)直到确定引起所述模型输出值与经实验测量值(例如，α_meas及β_meas)之间的紧密匹配的样本参数值的集合。受测试的样本的经建模响应与经实验捕获的响应之间的剩余频谱失配是频谱误差。对于频谱响应值α及β，在方程式(6)及(7)中表达相应的频谱误差δα及δα。

δα＝α_mmas-α_model (6)

δβ＝β_meas-β_model (7)

在一方面中，目标检验系统的系统参数值经校正，使得与所述目标检验系统对样本的测量相关联的频谱误差及与参考检验系统对相同样本的测量相关联的频谱误差之间的差得以最小化。以频谱误差为基础的校正(SEBC)通过最小化不同检验系统之间的对于给定样本或一组样本的频谱误差的差，增加检验系统之间的一致性。在不修改样本参数的情况下，调整经校正的系统参数，使得所得频谱误差接近所述参考检验系统的频谱误差。因为所述目标系统及所述参考系统二者都测量相同样本或一组样本，故样本参数值的小偏差对所述校正影响微小。此外，通过对具有广泛范围的样本参数值的一组样本执行SEBC，所得校正对于广泛范围的受测试样本来说是强健的。而且，通过匹配检验系统之间的频谱误差而非所测量频谱，可校正具有不同的系统参数值的检验系统以提供一致的测量结果。例如，可校正具有65度的入射角度的检验系统以提供与具有70度的入射角度的检验系统一致的测量结果。

图5图解说明适于由本发明的检验系统100实施的方法200。在一方面中，认识到方法200的数据处理框可经由由计算系统116的一或多个处理器执行的预编程算法实行。虽然下列描述是在检验系统100的背景中呈现，但是应在本文中认识到检验系统100的特定结构方面并不表示限制，且应仅被解释为阐释性的。

在框201中，计算系统116接收通过目标检验系统的样本的所测量频谱响应的指示。例如，可从光谱椭圆偏振计101接收频谱。在另一实例中，可从反射计(未展示)接收频谱。可利用所述光谱椭圆偏振计101从沉积在晶片112上的薄膜114中的各者获取频谱数据。譬如，光谱椭圆偏振计101可包含照明器102及频谱仪104，如本文先前论述。频谱仪104可将与所述晶片的薄膜的光谱测量相关联的结果传输到一或多个计算系统116以用于分析。在另一实例中，可通过导入先前获得的频谱数据获取多个薄膜114的频谱。在这方面，不要求频谱获取及频谱数据之后续分析必需同期或在空间上接近的执行。譬如，频谱数据可存储于存储器中以在稍晚时间用于分析。在另一例项中，可获得频谱结果并将其传输到位于远程位置处的计算系统以用于分析。

在一实例中，所测量频谱响应的指示是通过如上文参考方程式(1)到(3)论述的此领域中已知的方法从测量数据导出的α_meas及β_meas值。在其它实例中，可预期所测量频谱响应的其它指示(例如tanΨ及Δ等等)。通过非限制性实例提供前述频谱响应指示。可预期其它指示或指示的组合。重要的是注意到，频谱指示是基于样本的频谱响应，而非可从样本的频谱响应导出的特定度量(例如膜厚度、折射率、介电常数等等)。

在框202中，计算系统116确定与目标检验系统100相关联的频谱误差。所述频谱误差是基于通过所述目标检验系统的所述样本的经测量频谱响应与所述样本的经建模频谱响应之间的差。所述经建模频谱响应包含如上文参考方程式(4)到(5)论述的至少一个系统参数及至少一个样本参数。

在框203中，计算系统116接收与参考检验系统相关联的频谱误差的指示。所述频谱误差是基于通过所述目标检验系统测量的相同样本的经测量频谱响应与通过所述参考检验系统的所述样本的经建模频谱响应之间的差。例如，可通过导入先前获得的频谱误差数据来接收所述频谱误差。在这方面，不要求频谱获取及频谱数据之后续分析必需同期或在空间上接近的执行。譬如，频谱数据可存储于存储器中以在稍晚时间用于分析。在另一例项中，可获得频谱结果并将其传输到位于远程位置处的计算系统以用于分析。

在一些实例中，计算系统116可确定与所述参考检验系统相关联的频谱误差。在一些实例中，计算系统116接收通过所述参考检验系统的所述样本的经测量频谱响应及通过所述参考检验系统的所述样本的经建模频谱响应，并确定所述差。

在框204中，计算系统116确定所述目标检验系统的至少一个系统参数的值。所述值或所述多个值经确定使得包含所述目标检验系统的频谱误差与所述参考检验系统的频谱误差之间的差的误差函数得以最小化。

在一实例中，执行回归以求解所述目标检验系统的系统参数集合(P_sys)，使得方程式(8)中图解说明的误差函数E得以最小化。

$E=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[{({\mathrm{\δ\α}}_{T,i}\left(P_{\mathrm{sys}}\right)-{\mathrm{\δ\α}}_{R,i})}^2+\left({({\mathrm{\δ\β}}_{T,i}\left(P_{\mathrm{sys}}\right)-{\mathrm{\δ\β}}_{R,i})}^2\right)]---\left(8\right)$

误差函数E是最小平方误差函数，其包含对于所捕获的像素(N个像素)中的每一者的所述目标检验系统的频谱误差(例如δα_T及δβ_T)与所述参考检验系统的频谱误差(例如，δα_R及δβ_R)之间的差中的每一者的平方和(对于α及β二者)。

通过实例提供方程式(8)中呈现的误差函数。许多其它误差函数可用以驱动系统参数值的回归。例如，所述误差函数可由α及β的不确定性加权。在另一实例中，所述误差函数可为与所述参考检验系统及所述目标检验系统相关联的误差频谱之间的差的最大值的最小化。可基于此领域中已知的参数拟合方法预期其它实例。

术语参考检验系统及目标检验系统大体上指代要求适配系统参数以获得与另一检验情境(例如所述参考检验系统)的测量一致性的检验情境(例如，所述目标检验系统)。以此方式，相对于所述参考校正所述目标。

在一些实例中，所述目标检验系统及所述参考检验系统是不同的工具。例如，在制造背景中，具有各自相对于单个参考检验系统通过SEBC校正过的一系列检验系统可为有利的。以此方式，所述系列检验系统中的每一者与单个参考工具一致。

图3图解说明图表300，其指示通过实施SEBC来改良两个不同的检验系统之间的测量一致性。如图3中图解说明，第一列展示由参考检验系统执行的一系列层厚度测量。第二列图解说明在不执行SEBC的情况下由目标检验系统对相同的晶片进行的相同系列的厚度测量的结果。第三列中图解说明所述两个测量之间的差。第四列图解说明在执行如本文描述的SEBC之后由所述目标检验系统对相同的晶片进行的相同系列的厚度测量的结果。第五列中图解说明由所述目标检验系统在校正之后进行的厚度测量与由所述参考检验系统进行的厚度测量之间的差。如第五列中的较小差所图解说明，通过实施SEBC，显著地改良了目标检验系统与参考检验系统之间的测量一致性。

在一些实例中，可定期对个别检验系统执行SEBC以随着时间经过维持测量稳定性。例如，特定检验系统的物理特性可随着时间经过而漂移。通过定期运行SEBC，可重新校正检验系统以随着时间经过而补偿漂移。在此情境中，所述参考检验系统是处在检验特定晶片时的物理状态中的检验系统。所述目标检验系统是处在再次检验相同晶片的稍晚时间的经改变物理状态中(例如在已发生漂移之后)的相同检验系统。以此方式，可执行SEBC以重新校正所述检验系统的系统参数以保证测量行为与同一工具在较早时间(例如，当工具最初被校正时)的测量行为一致。

在另一实例中，可在对特定检验系统执行任何预防性维护操作之前及之后执行SEBC。必须定期地部分拆卸检验系统以执行预防性维护。当重新组装所述检验系统时，所述系统的物理特性会改变。可执行SEBC以重新校正所述系统以恢复在执行预防性维护之前的所述系统的测量性能。以此方式，所述参考检验系统是处在所述预防性维护操作之前的物理状态中的检验系统，且所述目标检验系统是处在预防性维护之后的经改变物理状态中的检验系统。

图4图解说明图表400，其指示通过实施如本文描述的SEBC改良预防性维护操作之前及之后的测量一致性。如图4中图解说明，在执行预防性维护操作之前，通过检验系统测量各具有不同的氧化物层厚度的若干个不同晶片。第一列中图解说明每一晶片的氧化物层的标称厚度且第二列中图解说明测量结果。第三列展示在所述预防性维护操作及在不执行SEBC的情况下通过传统技术的初始校正之后的测量结果。第四列中图解说明测量结果的移位。所述移位图解说明传统的校正技术的限制。第五列图解说明在所述预防性维护操作及用SEBC的校正之后的测量结果。第六列图解说明测量结果的所得移位。如此实例中图解说明，SEBC增加在预防性维护操作之前及之后的测量一致性。此外，(通过最小化进行额外的校正操作的需要)减小系统恢复时间，且在一些情况中，在无额外的校正努力的情况下维持系统基线及相关性。

此外，图4图解说明对于样本的一系列物理特性的测量一致性的改良。如图4中图解说明，通过检验系统测量各具有不同的标称氧化物层厚度的不同晶片。第一列中图解说明每一晶片的标称氧化物层厚度。对于各具有不同的氧化物层厚度的若干个不同晶片论证了测量一致性的改良。图解说明了具有大范围的氧化物层厚度(30埃到9000埃)的晶片的测量结果。通过实施如本文描述的SEBC，显著地改良对于各氧化物层厚度的测量一致性。

在另一实例中，可执行SEBC作为检验系统的完好性的诊断。若频谱误差匹配劣化，则其可为检验系统的硬件受损且必须在修复后才能继续使用的指示。

本文描述的实施例大体上涉及用于通过最小化不同的检验系统之间的对于给定样本或一组样本的频谱误差的差来增加检验系统之间的一致性的方法。目标检验系统的系统参数值经校正，使得与所述目标检验系统对样本的测量相关联的频谱误差及与参考检验系统对相同的样本的测量相关联的频谱误差之间的差得以最小化。例如，一实施例涉及一种用于基于光谱椭圆偏振计数据最小化不同的检验系统之间的对于一给定样本或一组样本的频谱误差的差的计算机实施方法。然而，本文描述的方法在可从中导出频谱误差的检验系统的类型方面并不受限。例如，在一实施例中，所述检验系统包含用于晶片的薄膜检验的反射计。

如本文描述，除其它校正方法以外，也可将SEBC应用于一或多个检验系统。在一些实例中，可使用已知的技术个别地校正每一检验系统且接着可应用SEBC以增加一组检验系统之间的一致性。

如本文描述，术语“检验系统”包含至少部分地用以在任何方面特征鉴定样本的任何系统。用于此领域的示范性术语可包含“缺陷检验”系统或“计量”系统。然而，这些技术术语并不限制如本文描述的术语“检验系统”的范围。此外，检验系统100可经配置以检验经图案化晶片及/或未经图案化的晶片。所述检验系统可配置为LED检验工具、边缘检验工具、背侧检验工具、宏观检验工具或多模式检验工具(涉及同时来自一或多个平台的数据)以及可获益于基于参考检验工具与目标检验工具之间的误差频谱的差的系统参数的校正的任何其它计量或检验工具。

本文描述可用于处理样本的半导体处理系统(例如，检验系统或光刻系统)的各种实施例。术语“样本”在本文中用以指代晶片、掩膜版，或可通过此领域中已知的手段处理(例如，印刷或检验缺陷)的任何其它样品。

如本文使用，术语“晶片”大体上指代由半导体或非半导体材料形成的衬底。实例包含(但不限于)单晶硅、砷化镓，及磷化铟。普遍可在半导体加工设施中找到及/或处理这些衬底。在一些情况中，晶片可仅包含所述衬底(即，裸晶片)。替代地，晶片可包含形成于衬底上的一或多个不同材料层。

一或多个层可形成于晶片上。例如，这些层可包含(但不限于)光阻、电介质材料、导电材料，及半导电材料。此领域中已知许多不同类型的这些层，且如本文使用的术语晶片旨在涵盖其上可形成所有类型的这些层的晶片。

可“图案化”或“未图案化”形成于晶片上的一或多个层。例如，晶片可包含具有可重复图案特征的多个裸片。这些材料层的形成及处理可最终产生完成的装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文使用的术语晶片旨在涵盖其上加工此领域中已知的任何类型的装置的晶片。

典型的半导体工艺包含按批的晶片处理。如本文使用，“批”是一起处理的晶片群组(例如，25个晶片的群组)。一批中的每一晶片包括来自光刻处理工具(例如，步进机、扫描器等等)的许多曝光场。在每一场内可存在多个裸片。裸片是最终成为单个芯片的功能单元。可图案化或未图案化形成于晶片上的一或多个层。例如，晶片可包含各具有可重复的图案化特征的多个裸片。这些材料层的形成及处理可最终产生完成的装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文使用的术语晶片旨在涵盖其上加工此领域中已知的任何类型的装置的晶片。

“掩膜版”可为在掩膜版加工工艺的任何阶段处的掩膜版，或可被释放或可不被释放以用于半导体加工设施中的完成的掩膜版。掩膜版或“掩模”大体上定义为上面形成有按图案配置的实质上不透明区域的实质上透明衬底。所述衬底可包含(例如)玻璃材料，例如石英。在光刻工艺的曝光步骤期间可在覆有光阻的晶片上方安置掩膜版，使得所述掩膜版上的图案可转印到光阻。

在一或多个示范性实施例中，可在硬件、软件、固件或其任何组合中实施所描述的功能。若在软件中实施，则功能可作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由所述计算机可读媒体传输。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体二者，通信媒体包含促进将计算机程序从一地方传送到另一地方的任何媒体。存储媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。举例而言(且非限制)，这些计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以携载或存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码装置并可由通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它媒体。任何连接也被适当地称为计算机可读媒体。例如，若所述软件是使用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(例如红外线、无线电及微波)自网站、服务器或其它远程源传输，则媒体的定义中包含同轴电缆、光缆、双绞线、DSL，或无线技术(例如红外线、无线电及微波)。如本文使用的磁盘和光盘包含光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地重现数据，而光盘用激光光学地重现数据。上述各物的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。

虽然上文为了指导用途描述某些具体实施例，但是本专利文档的教示具有一般的适用性且不限于上述具体实施例。因此，在不脱离如权利要求书中陈述的本发明的范围的情况下，可实践所描述的实施例的各种特征的各种修改、适配及组合。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

接收基于目标检验系统对第一样本的测量的所述第一样本的经测量频谱响应的指示；

基于所述第一样本的所述经测量频谱响应与通过所述目标检验系统的所述第一样本的经建模频谱响应之间的差确定与所述目标检验系统相关联的第一频谱误差，所述经建模频谱响应至少部分基于所述目标检验系统的至少一个系统参数；

接收基于通过参考检验系统的所述第一样本的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差的与所述参考检验系统相关联的第一频谱误差；以及

确定所述目标检验系统的所述至少一个系统参数的值，使得包含所述目标检验系统的所述第一频谱误差与所述参考检验系统的所述第一频谱误差之间的差的误差函数得以最小化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标检验系统及所述参考检验系统是光谱椭圆偏振计。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考检验系统是呈第一物理配置的检验系统，且所述目标检验系统是呈第二物理配置的所述检验系统。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考检验系统是在第一时间测量的检验系统，且所述目标检验系统是在所述第一时间之后的第二时间测量的所述检验系统。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个系统参数不包含与所述第一样本相关联的参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考检验系统包含与所述目标检验系统的标称入射角度不同的标称入射角度。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

接收基于所述目标检验系统对第二样本的测量的所述第二样本的经测量频谱响应的指示；

基于所述第二样本的所述经测量频谱响应与所述第二样本对所述目标检验系统的所述测量的经建模频谱响应之间的差确定与所述目标检验系统相关联的第二频谱误差，所述第二样本的所述经建模频谱响应至少部分基于所述目标检验系统的所述至少一个系统参数；

接收基于所述第二样本对参考检验系统对所述第二样本的测量的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差的与所述参考检验系统相关联的第二频谱误差，且其中所述目标检验系统的所述至少一个系统参数的所述值的所述确定涉及最小化包含所述目标检验系统的所述第一频谱误差及所述第二频谱误差及所述参考检验系统的所述第一频谱误差及所述第二频谱误差的误差函数。

8.一种非暂时性计算机可读媒体，其包括：

用于使计算机接收基于目标检验系统对第一样本的测量的所述第一样本的经测量频谱响应的指示的代码；

用于使所述计算机基于所述第一样本的所述经测量频谱响应与通过所述目标检验系统的所述第一样本的经建模频谱响应之间的差确定与所述目标检验系统相关联的第一频谱误差的代码，所述经建模频谱响应至少部分基于所述目标检验系统的至少一个系统参数；

用于使所述计算机接收基于通过参考检验系统的所述第一样本的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差的与所述参考检验系统相关联的第一频谱误差的代码；以及

用于使所述计算机确定所述目标检验系统的所述至少一个系统参数的值使得包含所述目标检验系统的所述第一频谱误差与所述参考检验系统的所述第一频谱误差之间的差的误差函数得以最小化的代码。

9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述目标检验系统及所述参考检验系统是光谱椭圆偏振计。

10.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述参考检验系统是呈第一物理配置的检验系统，且所述目标检验系统是呈第二物理配置的所述检验系统。

11.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述参考检验系统是在第一时间测量的检验系统，且所述目标检验系统是在所述第一时间之后的第二时间测量的所述检验系统。

12.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述至少一个系统参数不包含与所述第一样本相关联的参数。

13.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述参考检验系统包含与所述目标检验系统的标称入射角度不同的标称入射角度。

14.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读媒体，其进一步包括：

用于使所述计算机接收基于所述目标检验系统对第二样本的测量的所述第二样本的经测量频谱响应的指示的代码；

用于使所述计算机基于所述第二样本的所述经测量频谱响应与所述第二样本对所述目标检验系统的所述测量的经建模频谱响应之间的差确定与所述目标检验系统相关联的第二频谱误差的代码，所述第二样本的所述经建模频谱响应至少部分基于所述目标检验系统的所述至少一个系统参数；以及

用于使所述计算机接收基于所述第二样本对参考检验系统对所述第二样本的测量的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差的与所述参考检验系统相关联的第二频谱误差的代码，且其中所述目标检验系统的所述至少一个系统参数的所述值的所述确定涉及最小化包含所述目标检验系统的所述第一频谱误差及所述第二频谱误差及所述参考检验系统的所述第一频谱误差及所述第二频谱误差的误差函数。

15.一种检验系统，其包括：

照明器；

频谱仪；以及

一或多个计算机系统，其经配置以：

接收基于目标检验系统对第一样本的测量的所述第一样本的经测量频谱响应的指示；

基于所述第一样本的所述经测量频谱响应与通过所述目标检验系统的所述第一样本的经建模频谱响应之间的差确定与所述目标检验系统相关联的第一频谱误差，所述经建模频谱响应至少部分基于所述目标检验系统的至少一个系统参数；

接收基于通过参考检验系统的所述第一样本的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差的与所述参考检验系统相关联的第一频谱误差；以及

确定所述目标检验系统的所述至少一个系统参数的值，使得包含所述目标检验系统的所述第一频谱误差与所述参考检验系统的所述第一频谱误差之间的差的误差函数得以最小化。

16.根据权利要求15所述的检验系统，其中所述参考检验系统是呈第一物理配置的检验系统，且所述目标检验系统是呈第二物理配置的所述检验系统。

17.根据权利要求15所述的检验系统，其中所述参考检验系统是在第一时间测量的检验系统，且所述目标检验系统是在所述第一时间之后的第二时间测量的所述检验系统。

18.根据权利要求15所述的检验系统，其中所述至少一个系统参数不包含与所述第一样本相关联的参数。

19.根据权利要求15所述的检验系统，其中所述参考检验系统包含不同于所述目标检验系统的标称入射角度的标称入射角度。

20.根据权利要求15所述的检验系统，其中所述一或多个计算机系统经进一步配置以：

接收基于所述目标检验系统对第二样本的测量的所述第二样本的经测量频谱响应的指示；

基于所述第二样本的所述经测量频谱响应与所述第二样本对所述目标检验系统的所述测量的经建模频谱响应之间的差确定与所述目标检验系统相关联的第二频谱误差，所述第二样本的所述经建模频谱响应至少部分基于所述目标检验系统的所述至少一个系统参数；以及

接收基于所述第二样本对参考检验系统对所述第二样本的测量的经测量频谱响应与经建模频谱响应之间的差的与所述参考检验系统相关联的第二频谱误差，且其中所述目标检验系统的所述至少一个系统参数的所述值的所述确定涉及最小化包含所述目标检验系统的所述第一频谱误差及所述第二频谱误差及所述参考检验系统的所述第一频谱误差及所述第二频谱误差的误差函数。