CN114097066A - 数据驱动的错位参数配置与测量的系统及方法 - Google Patents

数据驱动的错位参数配置与测量的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种数据驱动的错位参数配置与测量的系统及方法，所述方法包含：使用多个测量参数配置集来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个测量模拟，由此产生所述至少一个多层半导体装置的模拟数据；识别选自所述多个测量参数配置集中的至少一个经推荐测量参数配置集；提供选自所述一批多层半导体装置中的多层半导体装置；将所述至少一个经推荐测量参数配置集提供到具有多个可能测量参数配置集的错位计量工具；使用所述至少一个经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置，由此产生所述至少一个多层半导体装置的测量数据；其后识别最终经推荐测量参数配置集；及使用所述最终经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的错位。

Description

数据驱动的错位参数配置与测量的系统及方法
相关申请案的交叉参考
特此参考以下专利，所述专利涉及本申请案的标的物，所述专利的公开内容特此以引用方式并入：
标题为“SCATTEROMETRY METROLOGY TARGET DESIGN OPTIMIZATION”且于2012年7月3日发布的申请人的美国专利第8,214,771号；及
标题为“METROLOGY TARGET IDENTIFICATION,DESIGN AND VERIFICATION”且于2018年3月6日发布的申请人的美国专利第9,910,953号。
技术领域
本发明一般来说涉及半导体装置的制造中的错位测量。
背景技术
已知用于半导体装置的制造中的错位测量的各种方法及系统。
发明内容
本发明力求提供用于半导体装置的制造中的错位测量的经改进方法及系统。
因此，根据本发明的优选实施例提供一种数据驱动的错位参数配置与测量的方法，所述方法包含：使用多个测量参数配置集来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个测量模拟，由此产生所述至少一个多层半导体装置的模拟数据；识别选自所述多个测量参数配置集中的至少一个经推荐测量参数配置集；提供选自所述一批多层半导体装置中的多层半导体装置；将所述至少一个经推荐测量参数配置集提供到具有多个可能测量参数配置集的错位计量工具；使用所述至少一个经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置，由此产生所述至少一个多层半导体装置的测量数据；其后识别最终经推荐测量参数配置集；及使用所述最终经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的错位。
根据本发明的优选实施例，基于所述至少一个多层半导体装置的所述测量数据的最佳结果而识别所述最终经推荐测量参数配置集。
优选地，所述多个测量模拟是计量目标设计模拟。优选地，基于不准确性、质量优值(Qmerit)、聚焦敏感性、吞吐量及对比精确度中的至少一者而识别所述至少一个经推荐测量参数配置集。
根据本发明的优选实施例，所述测量参数配置集包含以下各项中的至少一者：轴线，沿着所述轴线测量错位；计量目标的所关注区域；用于错位测量中的数值孔径；用于错位测量中的光的偏振；用于错位测量中的光的波长；用于错位测量中的光的波长的带宽；用于错位测量中的光的强度；用于错位测量中的焦点深度；及用于错位测量中的变迹器。
根据本发明的优选实施例，所述错位计量工具是成像错位计量工具。另一选择是，根据本发明的优选实施例，所述错位计量工具是散射测量错位计量工具。
根据本发明的优选实施例，所述数据驱动的错位参数配置与测量方法还包含：产生模拟信号数据；及将所述模拟信号数据与所述至少一个多层半导体装置的所述测量数据进行比较。
优选地，所述模拟信号数据包含对比度、敏感性及光瞳图像中的至少一者。优选地，所述数据驱动的错位参数配置与测量的方法还包含指示所述测量参数配置集中的哪一者以及多层半导体装置的哪些部分发生所述模拟信号数据与所述测量数据之间的不匹配；及指示所述不匹配的可能根本原因。
根据本发明的另一优选实施例，也提供一种数据驱动的错位参数配置与测量的系统，所述系统包含：半导体装置测量模拟器，其用以使用多个测量参数配置集来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个测量模拟，由此产生所述至少一个多层半导体装置的模拟数据；模拟数据分析器，其用以识别选自所述多个测量参数配置集中的至少一个经推荐测量参数配置集；及错位计量工具，其具有多个可能测量参数配置集，所述错位计量工具用以接收所述至少一个经推荐测量参数配置集，且使用所述至少一个经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的错位，由此产生所述至少一个多层半导体装置的测量数据。
附图说明
连同图式一起，依据以下详细说明将更全面地理解及了解本发明，在图式中：
图1是数据驱动的错位参数配置与测量的系统的简化示意性图解说明；且
图2是图解说明由图1的数据驱动的错位参数配置与测量的系统使用的数据驱动的错位参数配置与测量的方法的简化流程图。
具体实施方式
现在参考图1，其是数据驱动的错位参数配置与测量的系统(DDMPCMS)100的简化示意性图解说明。如图1中所见，DDMPCMS 100包含半导体装置测量模拟器(SDMS)110。SDMS110用以使用多个测量参数配置来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的多层半导体装置的多个测量，由此产生所述多层半导体装置的模拟数据。
在本发明的优选实施例中，SDMS 110体现为计量目标设计(MTD)模拟器，例如在美国专利第8,214,771号中或在美国专利第9,910,953号中所描述的模拟器，所述专利的公开内容特此以引用方式并入。
优选地，SDMS 110模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个MTD模拟，从而产生所述多层半导体装置的模拟数据。优选地，MTD模拟包含经设计以由成像或散射测量错位工具测量的错位测量的模拟。优选地，SDMS 110使用不同测量参数配置集来模拟至少一个多层半导体装置的每一错位测量。
用于包含经设计以由成像错位工具测量的错位测量的MTD模拟中的参数可尤其包含：轴线，沿着所述轴线测量错位；计量目标的所关注区域；用于错位测量中的数值孔径；用于错位测量中的光的偏振；用于错位测量中的光的波长；用于错位测量中的光的波长的带宽；用于错位测量中的光的强度；及用于错位测量中的焦点深度。用于包含经设计以由散射测量错位工具测量的错位测量的MTD模拟中的参数可尤其包含：轴线，沿着所述轴线测量错位；计量目标的所关注区域；用于错位测量中的变迹器；用于错位测量中的光的偏振；用于错位测量中的光的波长；用于错位测量中的光的波长的带宽；用于错位测量中的光的强度；及用于错位测量中的焦点深度。
在本发明的替代实施例中，SDMS 110模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个模拟对测量(S2M)模拟，从而产生所述多层半导体装置的模拟数据。优选地，S2M模拟的输入包含多层半导体装置的特性。所述特性可尤其包含折射率及介电常数。优选地，SDMS 110使用不同测量参数配置集来模拟至少一个多层半导体装置的每一测量，且从每一测量产生期望模拟信号数据。期望模拟信号数据可尤其包含对比度、敏感性及光瞳图像。
DDMPCMS 100优选地进一步包含半导体装置测量模拟数据分析器(SDMSDA)120，其分析由SDMS 110产生的至少一个多层半导体装置的模拟数据，且识别选自用于由SDMS 110运行的模拟中的多个测量参数配置中的至少一个经推荐测量参数配置。
在本发明的优选实施例中，SDMSDA 120评估由SDMS 110产生的模拟数据的质量度量。质量度量可尤其包含：不准确性、质量优值、聚焦敏感性、吞吐量及对比精确度。将每一模拟的质量度量彼此进行比较，且具有最想要的质量度量的模拟的测量参数配置被识别为经推荐测量参数配置。
DDMPCMS 100优选地进一步包含具有多个可能测量参数配置的错位计量工具130。错位计量工具130使用由SDMSDA 120识别的至少一个经推荐测量参数配置来测量旨在与由SDMS 110模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置。在本发明的优选实施例中，错位计量工具130用多个经推荐测量参数配置中的每一者来测量多层半导体装置，且基于由错位计量工具130执行的测量的最佳结果来选择最终测量参数配置。
错位计量工具130优选地体现为成像错位计量工具或散射测量错位计量工具。用作错位计量工具130的典型成像错位计量工具是可以从美国加利福尼亚州苗必达市(Milpitas,CA,USA)的KLA公司商购获得的ArcherTM600。用作错位计量工具130的典型散射测量错位计量工具是可以从美国加利福尼亚州苗必达市的KLA公司商购获得的ATLTM100。
在其中SDMS 110模拟S2M测量的情形中，SDMSDA 120将由SDMS 110产生的期望模拟信号数据与由错位计量工具130产生的实际信号数据进行比较。信号数据可尤其包含对比度、敏感性及光瞳图像。如果期望信号数据与实际信号数据之间的差超过预定阈值，那么SDMSDA 120优选地指示由错位计量工具130使用的测量参数配置集中的哪些者以及多层半导体装置的哪些部分发生模拟信号数据与测量数据之间的不匹配，且进一步指示不匹配的可能根本原因。
现在参考图2，其是图解说明由DDMPCMS 100使用的数据驱动的错位参数配置与测量的方法200的简化流程图。
如在第一步骤202处所见，SDMS 110使用多个测量参数配置来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的多层半导体装置的多个测量，由此产生所述多层半导体装置的模拟数据。
在优选使用情形中，SDMS 110模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个MTD模拟，从而产生至少一个多层半导体装置中的每一者的模拟数据。优选地，MTD模拟包含经设计以由成像或散射测量错位工具测量的错位测量。优选地，SDMS 110使用不同测量参数配置集来模拟至少一个多层半导体装置中的每一者的每一错位测量。
用于包含经设计以由成像错位工具测量的错位测量的MTD模拟中的参数可尤其包含：轴线，沿着所述轴线测量错位；计量目标的所关注区域；用于错位测量中的数值孔径；用于错位测量中的光的偏振；用于错位测量中的光的波长；用于错位测量中的光的波长的带宽；用于错位测量中的光的强度；及用于错位测量中的焦点深度。用于包含经设计为由散射测量错位工具测量的错位测量的MTD模拟中的参数可尤其包含：轴线，沿着所述轴线测量错位；计量目标的所关注区域；用于错位测量中的变迹器；用于错位测量中的光的偏振；用于错位测量中的光的波长；用于错位测量中的光的波长的带宽；用于错位测量中的光的强度；及用于错位测量中的焦点深度。
在步骤202之后，在下一步骤204处，SDMSDA 120分析在步骤202处产生的模拟数据。然后，在下一步骤206处，SDMSDA 120识别选自在步骤202处使用的多个测量参数配置中的至少一个经推荐测量参数配置。
在步骤204处，SDMSDA 120评估在步骤202处产生的模拟数据的质量度量。质量度量可尤其包含：不准确性、质量优值、聚焦敏感性、吞吐量及对比精确度。将每一模拟的质量度量彼此进行比较，且在步骤206处，将具有最想要的质量度量的模拟的至少一个测量参数配置集识别为至少一个经推荐测量参数配置集。
在下一步骤208处，错位计量工具130使用选自在步骤206处识别的至少一个经推荐测量参数配置集中的至少一个经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置。然后，在下一步骤210处，做出是否使用选自在步骤206处识别的至少一个经推荐测量参数配置集的额外经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置的决策。
如在下一步骤212处所见，如果使用选自在步骤206处识别的至少一个经推荐参数配置集的额外经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置，那么错位计量工具130使用选自在步骤206处识别的至少一个经推荐测量参数配置集的额外经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置。
在步骤212之后，方法200返回到步骤210且做出是否使用选自在步骤206处识别的至少一个经推荐参数配置集的额外经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置的决策。
如在下一步骤214处所见，如果不使用选自在步骤206处识别的至少一个经推荐测量参数配置集的额外经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的多层半导体装置，那么就识别最终经推荐测量参数配置集。在本发明的优选实施例中，所述最终经推荐测量参数配置集是基于在步骤208及212中执行的测量的最佳结果而识别。
在其中在步骤214期间SDMS 110模拟S2M测量的情形中，SDMSDA 120将在步骤202处产生的期望模拟信号数据与在步骤208及212处产生的实际信号数据进行比较。信号数据可尤其包含：对比度、敏感性及光瞳图像。如果期望信号数据与实际信号数据之间的差超过预定阈值，那么在步骤214处SDMSDA 120指示由错位计量工具130使用的测量参数配置集中的哪些者以及多层半导体装置的哪些部分发生模拟信号数据与测量数据之间的不匹配，且进一步指示不匹配的可能根本原因。
如在下一步骤216处所见，错位计量工具130使用在步骤214处识别的最终经推荐测量参数配置集来测量旨在与在步骤202处模拟的多层半导体装置相同的至少一个额外多层半导体装置。
所属领域的技术人员将了解，本发明不限于在上文已特定展示及描述的内容。本发明的范围包含在上文描述的各种特征的组合及子组合两者以及其修改，所述修改的全部均不在现有技术中。

Claims (19)

1.一种数据驱动的错位参数配置与测量的方法，所述方法包括：
使用多个测量参数配置集来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个测量模拟，由此产生所述至少一个多层半导体装置的模拟数据；
识别选自所述多个测量参数配置集中的至少一个经推荐测量参数配置集；
提供选自所述一批多层半导体装置中的多层半导体装置；
将所述至少一个经推荐测量参数配置集提供到具有多个可能测量参数配置集的错位计量工具；
使用所述至少一个经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置，由此产生所述至少一个多层半导体装置的测量数据；
其后识别最终经推荐测量参数配置集；及
使用所述最终经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的错位。
2.根据权利要求1所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中基于所述至少一个多层半导体装置的所述测量数据的最佳结果而识别所述最终经推荐测量参数配置集。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中所述多个测量模拟是计量目标设计模拟。
4.根据权利要求3所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中所述至少一个经推荐测量参数配置集是基于以下各项中的至少一者而识别：
不准确性；
质量优值；
聚焦敏感性；
吞吐量；及
对比精确度。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中所述测量参数配置集包括以下各项中的至少一者：
轴线，沿着所述轴线测量错位；
计量目标的所关注区域；
用于错位测量中的数值孔径；
用于错位测量中的光的偏振；
用于错位测量中的光的波长；
用于错位测量中的光的波长的带宽；
用于错位测量中的光的强度；
用于错位测量中的焦点深度；及
用于错位测量中的变迹器。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中所述错位计量工具是成像错位计量工具。
7.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中所述错位计量工具是散射测量错位计量工具。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且所述方法还包括：
产生模拟信号数据；及
将所述模拟信号数据与所述至少一个多层半导体装置的所述测量数据进行比较。
9.根据权利要求8所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且其中所述模拟信号数据包含以下各项中的至少一者：
对比度；
敏感性；及
光瞳图像。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的数据驱动的错位参数配置与测量的方法，且所述方法还包括：
指示所述测量参数配置集中的哪一者以及所述多层半导体装置的哪些部分发生所述模拟信号数据与所述测量数据之间的不匹配；及
指示所述不匹配的可能根本原因。
11.一种数据驱动的错位参数配置与测量的系统，所述系统包括：
半导体装置测量模拟器，其用以使用多个测量参数配置集来模拟选自旨在为相同的一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的多个测量模拟，由此产生所述至少一个多层半导体装置的模拟数据；
模拟数据分析器，其用以识别选自所述多个测量参数配置集中的至少一个经推荐测量参数配置集；及
错位计量工具，其具有多个可能测量参数配置集，所述错位计量工具用以接收所述至少一个经推荐测量参数配置集，且使用所述至少一个经推荐测量参数配置集来测量选自旨在为相同的所述一批多层半导体装置中的至少一个多层半导体装置的错位，由此产生所述至少一个多层半导体装置的测量数据。
12.根据权利要求11所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述半导体装置测量模拟器是计量目标设计模拟器。
13.根据权利要求12所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述至少一个经推荐测量参数配置集是基于以下各项中的至少一者而识别：
不准确性；
质量优值；
聚焦敏感性；
吞吐量；及
对比精确度。
14.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述测量参数配置集包括以下各项中的至少一者：
轴线，沿着所述轴线测量错位；
计量目标的所关注区域；
用于错位测量中的数值孔径；
用于错位测量中的光的偏振；
用于错位测量中的光的波长；
用于错位测量中的光的波长的带宽；
用于错位测量中的光的强度；
用于错位测量中的焦点深度；及
用于错位测量中的变迹器。
15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述错位计量工具是成像错位计量工具。
16.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述错位计量工具是散射测量错位计量工具。
17.根据权利要求11到16中任一权利要求所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述模拟数据分析器进一步用以将所述模拟数据与所述测量数据进行比较。
18.根据权利要求17所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述模拟信号数据包含以下各项中的至少一者：
对比度；
敏感性；及
光瞳图像。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的数据驱动的错位参数配置与测量的系统，且其中所述模拟数据分析器进一步用以：
指示所述测量参数配置集中的哪一者以及所述多层半导体装置的哪些部分发生所述模拟信号数据与所述测量数据之间的不匹配；且
指示所述不匹配的可能根本原因。
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