TW201350783A - 基於跨於一晶圓之參數變化之量測模型最佳化 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種最佳化量測模型，其係基於跨於一半導體晶圓之參數變化之一模型加以判定。一全域跨晶圓模型依據該晶圓上之位置而特性化一結構參數。一量測模型係藉由使用製程變異之該跨晶圓模型約束該量測模型而最佳化。在一些實例中，該跨晶圓模型本身係一參數化模型。然而，該跨晶圓模型特性化該晶圓上之任何位置處之一結構參數之值，其中參數遠少於在每個位置處將該結構參數視為未知之一量測模型。在一些實例中，該跨晶圓模型基於該晶圓上之位置在未知結構參數值之間產生約束。在一實例中，該跨晶圓模型基於量測位點之群組在該晶圓上之位置而使與該等量測位點之群組相關聯之結構參數值相關。

Description

基於跨於一晶圓之參數變化之量測模型最佳化 相關申請案之跨參考
本專利申請案根據35 U.S.C.§119主張2012年5月8日申請之標題為「Process Based Cross Wafer Model Optimization」之美國臨時專利申請案第61/644,030號之優先權，該案之標的係以引用方式全部併入本文。
所述實施例係關於計量系統及方法，且更特定言之係關於用於結構參數之改良量測之方法及系統。
諸如邏輯及記憶體裝置之半導體裝置通常係藉由施加於一樣品之一序列處理步驟而製造。半導體裝置之各種特徵及多個結構層級係藉由此等處理步驟形成。例如，除其他以外，微影係涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之一半導體製造程序。半導體製造程序之額外實例包含(但不限於)化學機械拋光、蝕刻、沈積及離子植入。可在一單個半導體晶圓上製造多個半導體裝置且接著可將多個半導體裝置分成個別半導體裝置。
計量程序係在一半導體製造程序期間的各個步驟使用以偵測晶圓上之缺陷以促進更高良率。光學計量技術提供高處理能力而不冒樣品破壞之風險之潛能。通常使用包含散射量測及反射量測實施方案以 及相關聯分析演算法之數個基於光學計量之技術以特性化奈米級結構之臨界尺寸、膜厚度、組合物及其他參數。
傳統上，對由薄膜及/或重複週期性結構組成之目標執行光學計量。在裝置製造期間，此等膜及週期性結構通常表示實際裝置幾何形狀及材料結構或一中間設計。隨著裝置(例如，邏輯及記憶體裝置)邁向較小奈米級尺寸，特性化變得更加困難。併入複雜三維幾何形狀及具有多種物理性質之材料之裝置造成特性化困難。
例如，現代記憶體結構通常係使光學輻射難以穿透至底層之高縱橫比的三維結構。此外，特性化複雜結構(例如，FinFET)所需的參數數目增加導致參數相關性增加。因此，特性化目標之量測模型參數通常無法可靠地解耦合。
回應於此等挑戰，已開發出更複雜的光學工具。在若干機器參數(例如，波長、方位角及入射角等等)之大範圍內執行量測且通常同時執行量測。因此，用以產生可靠結果(包含量測配方)之量測時間、計算時間及總體時間顯著增加。此外，在大波長範圍內的光強度之展開度降低任何特定波長下的照明強度且增加在該波長下執行之量測之信號不確定性。
未來的計量應用歸因於愈來愈小的解析度要求、多參數相關性、愈來愈複雜的幾何結構及愈來愈多地使用不透明材料而對計量提出挑戰。因此，期望用於改良量測之方法及系統。
本發明提呈用於針對經組態以量測與不同的半導體製造程序相關聯之結構及材料特性之計量系統產生最佳化量測模型之方法及系統。
在一態樣中，基於跨於一半導體晶圓之參數變化之模型化判定一最佳化量測模型。全域地(即，跨於該晶圓之表面)模型化一或多個 樣品參數之變化。藉由使用製程變異之一跨晶圓模型約束量測模型來改良量測模型定義。
在許多實施例中，程序引發的變化顯現為跨於晶圓之空間圖案(例如，具有一U或W形狀之徑向對稱薄膜厚度圖案)。此等圖案大體上由跨於晶圓之平滑且連續參數改變所致。跨晶圓模型依據晶圓上之位置而特性化一樣品參數值。
在一些實例中，該跨晶圓模型本身係一參數化模型，但是參數遠少於在每個位置處將樣品參數視為一不同未知參數之一量測模型。
在一些實例中，該跨晶圓模型基於該晶圓上之位置對未知樣品參數之間的關係產生約束。以此方式，該跨晶圓模型基於量測位點之群組在該晶圓上之位置而產生與該等量測位點之群組相關聯之樣品參數之間之函數關係。
藉由參數變化之跨晶圓模型約束量測模型。以此方式，縮減必須經擬合以達到一量測解之參數集合。這導致參數之間的相關性更小、量測結果更準確且用於程式庫產生、擬合及分析之計算時間更少。例如，消除或顯著地減小層厚度與製造於該等層之頂部上之一光柵結構之間的相關性。準確度由於模型化參數跨於晶圓浮動且受到約束而非固定在某個標稱值而得以改良。在一些實例中，最佳化量測模型使用較少的量測技術及減小的照明波長範圍實現達成滿意量測結果之量測。在一些實例中，藉由該最佳化量測模型實現採用有限波長範圍內之高強度光源之量測系統。
前述係發明內容且因此必然含有細節的簡化、一般化及省略；因此，熟習此項技術者應了解，發明內容僅僅係闡釋性且絕無任何限制。在本文中陳述之非限制性實施方式中將明白本文所述裝置及/或程序之其他態樣、發明特徵及優點。
100‧‧‧計量系統/量測系統
101‧‧‧樣品/晶圓
102‧‧‧照明器
104‧‧‧光譜儀
106‧‧‧偏光照明光束
107‧‧‧偏光狀態產生器
108‧‧‧收集光束
109‧‧‧偏光狀態分析器
111‧‧‧光譜/量測資料
120‧‧‧參考量測源
121‧‧‧參考量測資料
130‧‧‧計算系統/電腦系統
131‧‧‧處理器
132‧‧‧記憶體
133‧‧‧匯流排
134‧‧‧程式指令
140‧‧‧輸出信號/樣品參數
140A‧‧‧量測位點
140B‧‧‧量測位點
140C‧‧‧量測位點
140D‧‧‧量測位點
141A‧‧‧量測位點
141B‧‧‧量測位點
141C‧‧‧量測位點
141D‧‧‧量測位點
150‧‧‧曲線圖
151‧‧‧標繪線
R1‧‧‧距離
R2‧‧‧距離
圖1係圖解說明經組態以根據本文所述之方法基於製程變異之一跨晶圓模型最佳化一量測模型之一計量系統100之一圖。
圖2係圖解說明基於製程變異之一跨晶圓模型最佳化一量測模型之一例示性方法200之一流程圖。
圖3係描繪一晶圓上之不同徑向位置之一膜厚度之量測之一曲線圖150。
圖4係圖解說明具有一晶圓101上之相同徑向位置之量測位點之群組之一圖。
現在將詳細參考本發明之背景實例及一些實施例，本發明之實例係在隨附圖式中加以圖解說明。本發明提呈用於基於跨於一半導體晶圓之參數變化之模型化最佳化量測模型之方法及系統。採用最佳化量測模型之系統係用以量測與不同的半導體製造程序相關聯之結構及材料特性(例如，材料組合物、結構及膜之尺寸特性等等)。
一般而言，本文中論述之光學計量技術係量測受檢驗樣品之物理性質之間接方法。在大多數情況中，量測值無法用來直接判定該樣品之物理性質。標稱量測程序由結構之參數化(例如，膜厚度、臨界尺寸等等)及機器之參數化(例如，波長、入射角、偏光角等等)組成。創建嘗試預測量測值之一量測模型。該模型包含與機器相關聯之參數(Pmachine)及與樣品相關聯之參數(Pspecimen)。
機器參數係用以特性化計量工具本身的參數。例示性機器參數包含入射角(AOI)、分析器角度(A0)、偏光器角度(P0)、照明波長、數值孔徑(NA)等等。樣品參數係用以特性化樣品之參數。對於一薄膜樣品，例示性樣品參數包含折射率、介電函數張量、所有層之標稱層厚度、層序列等等。為量測目的，該等機器參數被視為已知參數，且該等樣品參數(或樣品參數之一子集)被視為未知浮動參數。浮動參數係 藉由產生理論預測值與實驗資料之間之最佳擬合之一擬合程序(例如，迴歸、庫匹配等等)解析。改變未知樣品參數Pspecimen且計算模型輸出值，直至判定導致該等模型輸出值與實驗量測值之間之一近似匹配之一樣品參數值集合。
在許多情況中，該等樣品參數高度相關。這可導致模型不穩定。在一些情況中，這係藉由固定特定樣品參數進行解析。然而，這通常導致在估計剩餘參數時產生重大錯誤。例如，在一晶圓之表面上方，底層(例如，一半導體晶圓上之一半導體材料堆疊之氧化物基層)之厚度並非均勻。然而，為減小參數相關性，建構將此等層視為在該晶圓之表面上方具有一固定厚度之量測模型。不幸的是，這可導致在估計其他參數時產生重大錯誤。
亦可藉由併入特性化一單個目標或緊密相鄰之多個目標之額外幾何資訊而減小參數相關性，但是此幾何資訊係位置特定且必須針對各位置單獨併入。自晶圓上之多個位置收集之製程變異資訊亦可併入量測模型以減小參數相關性。然而，類似地，此製程變異資訊係位置特定且必須針對各位置單獨併入。
在一態樣中，基於跨於一半導體晶圓之參數變化之模型化判定一最佳化量測模型。全域地(即，跨於該晶圓之表面)模型化一或多個樣品參數之變化。藉由使用製程變異之一跨晶圓模型約束量測模型來改良量測模型定義。
在許多實施例中，程序引發的變化跨於該晶圓呈現為空間圖案(例如，具有一U或W形狀之徑向對稱薄膜厚度圖案)。此等圖案大體上由跨於該晶圓且容易地藉由一跨晶圓模型擷取之平滑且連續參數改變所致。該跨晶圓模型依據該晶圓上之位置而特性化一樣品參數值。在一些實例中，該跨晶圓模型本身係一參數化模型，但是參數遠少於在每個位置處將樣品參數視為一不同未知參數之一量測模型。在一些 實例中，該跨晶圓模型基於該晶圓上之位置對未知樣品參數之間的關係產生約束。以此方式，該跨晶圓模型基於量測位點之群組在該晶圓上之位置而產生與該等量測位點之群組相關聯之樣品參數之間之函數關係。
量測模型受參數變化之跨晶圓模型約束。以此方式，縮減必須經擬合以達到一量測解之參數集合。這導致參數之間的相關性更小、量測結果更準確且用於程式庫產生、擬合及分析之計算時間更少。例如，消除或顯著地減小層厚度與製造於該等層之頂部上之一光柵結構之間的相關性。準確度由於模型化參數跨於晶圓浮動且受到約束而非固定在某個標稱值而得以改良。在一些實例中，最佳化量測模型使用較少的量測技術及減小的照明波長範圍實現達成滿意量測結果之量測。在一些實例中，藉由該最佳化量測模型實現採用有限波長範圍內之高強度光源之量測系統。
圖1圖解說明根據本文提呈之例示性方法量測一樣品之特性之一系統100。如圖1中所示，該系統100可用以對一樣品101之一或多個結構執行光譜橢圓偏光量測。在此態樣中，該系統100可包含裝備有一照明器102及一光譜儀104之一光譜橢圓偏光儀。該系統100之照明器102經組態以產生一選定波長範圍(例如，150nm至850nm)之照明並將該照明引導至安置在該樣品101之表面上之結構。繼而，該光譜儀104經組態以接收反射自該樣品101之表面之照明。進一步注意，使用一偏光狀態產生器107使自該照明器102出射之光偏光以產生一偏光照明光束106。藉由安置在該樣品101上之結構反射之輻射行進穿過一偏光狀態分析器109且至該光譜儀104。就偏光狀態分析藉由該光譜儀104以收集光束108接收之輻射，從而容許藉由分析器傳遞之輻射憑藉光譜儀進行光譜分析。此等光譜111被傳遞至計算系統130以用於分析結構。
如圖1中描繪，系統100包含一單個量測技術(即，SE)。然而，一般而言，系統100可包含任何數目種不同的量測技術。藉由非限制性實例，系統100可組態為一光譜橢圓偏光儀(包含穆勒(Mueller)矩陣橢圓偏光量測)、一光譜反射計、一光譜散射計、一疊對散射計、一角度解析光束輪廓反射計、一偏光解析光束輪廓反射計、一光束輪廓橢圓偏光儀、任何單個或多個波長橢圓偏光儀或其等之任何組合。此外，一般而言，可自多個工具而非整合多種技術之一工具收集藉由不同量測技術收集且根據本文所述方法分析之量測資料。
在一進一步實施例中，系統100可包含用以根據本文所述方法基於藉由參數變化之一跨晶圓模型引入之約束產生一最佳化量測模型之一或多個計算系統130。該一或多個計算系統130可通信地耦合至該光譜儀104。在一態樣中，該一或多個計算系統130經組態以接收與樣品101之結構量測相關聯之量測資料111。
此外，在一些實施例中，該一或多個計算系統130進一步經組態以接收與該樣品101藉由一參考量測源120之一量測相關聯之參考量測資料121之一集合。在一些實例中，該參考量測資料121係儲存在記憶體(例如記憶體132)中且藉由計算系統130擷取。
在一進一步實施例中，該一或多個計算系統130經組態以採用即時臨界尺寸標註(RTCD)即時存取模型參數，或其可存取預先計算模型之程式庫以根據本文所述方法判定一最佳量測模型。
應認知，可藉由單個電腦系統130或替代地多個電腦系統130實行貫穿本發明描述之各種步驟。此外，該系統100之不同子系統(諸如光譜橢圓偏光儀104)可包含適用於實行本文所述步驟之至少一部分之一電腦系統。因此，前述描述不應被解譯為限制本發明，而僅僅係一圖解。進一步言之，該一或多個計算系統130可經組態以執行本文所述任何例示性方法實施例之(若干)任何其他元件。
此外，該電腦系統130可以此項技術中熟知之任何方式通信地耦合至該光譜儀104。例如，該一或多個計算電腦130可耦合至與該光譜儀104相關聯之計算系統。在另一實例中，可藉由耦合至電腦系統130之一單個電腦系統直接控制該光譜儀104。
該計量系統100之電腦系統130可經組態以藉由可包含有線部分及/或無線部分之一傳輸媒體自該系統之子系統(例如，光譜儀104、參考量測源120等等)接收及/或獲取資料或資訊。以此方式，該傳輸媒體可用作該電腦系統130與該系統100之其他子系統之間之一資料鏈路。
整合計量系統100之電腦系統130可經組態以藉由可包含有線部分及/或無線部分之一傳輸媒體自其他系統接收及/或獲取資料或資訊(例如，量測結果、模型化輸入、模型化結果等等)。以此方式，該傳輸媒體可用作該電腦系統130與其他系統(例如，板上記憶體計量系統100、外部記憶體、參考量測源120或其他外部系統)之間之一資料鏈路。例如，該計算系統130可經組態以經由一資料鏈路自一儲存媒體(即，記憶體132或一外部記憶體)接收量測資料。例如，使用光譜儀104獲得之光譜結果可儲存在一永久或半永久記憶體裝置(例如，記憶體132或一外部記憶體)中。在此方面，可自板上記憶體或一外部記憶體系統匯入光譜結果。此外，該電腦系統130可經由一傳輸媒體發送資料至其他系統。例如，藉由電腦系統130判定之一最佳化量測模型或一樣品參數140可經傳達且儲存在一外部記憶體中。在此方面，可對另一系統匯出量測結果。
計算系統130可包含(但不限於)一個人電腦系統、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或此項技術中熟知的任何其他裝置。一般而言，術語「計算系統」可經廣泛定義以涵蓋具有執行來自一記憶體媒體之指令之一或多個處理器之任何裝置。
可經由諸如一導線、電纜或無線傳輸鏈路之一傳輸媒體傳輸實施諸如本文中描述之方法之程式指令134。例如，如圖1中圖解說明，儲存於記憶體132中之程式指令134經由匯流排133傳輸至處理器131。程式指令134係儲存在一電腦可讀媒體(例如，記憶體132)中。例示性電腦可讀媒體包含唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟或一磁帶。
圖2圖解說明適用於藉由本發明之計量系統100實施之一方法200。在一態樣中，應認知可經由藉由計算系統130之一或多個處理器執行之一預程式化演算法實行方法200之資料處理方塊。雖然下列描述係在計量系統100之背景內容下提呈，但是在本文中應認知計量系統100之特定結構態樣並不表示限制且應僅解譯為闡釋性。
在方塊201中，判定位於一半導體晶圓上之一目標結構之一第一量測模型。該第一量測模型包含一第一參數集合。該等參數可包含幾何參數、材料參數及其他參數。此等量測模型可藉由計算系統130使用一模型化及程式庫產生封裝(諸如可自加利福尼亞州，聖荷西，KLA-Tencor,Corp.購得之AcuShapeTM)而產生。
在方塊202中，判定特性化該半導體晶圓上之任何位置處之該第一參數集合之至少一參數之一製程變異之一跨晶圓模型。該跨晶圓模型特性化用以描述正量測之結構之至少一參數之一製程變異。該參數取決於該目標結構在該半導體晶圓上之位置，且該跨晶圓模型描述此相依性。
可由產自多種源之製程變異資料判定該跨晶圓模型。在一些實施例中，製程變異資料係產自實際程序資料，諸如在一物理程序流程中實際上量測之資料(例如，在一半導體晶圓製造程序流程中之任何時刻採取的量測)。例如，可基於藉由一參考量測源120執行之量測產生製程變異資料。在一些實施例中，一參考量測源120係能夠高度準 確地量測一目標結構之另一計量工具(例如，TEM、SEM、X光散射計等等)。在一些其他實例中，可基於藉由系統100使用擬合於使用量測技術及機器參數值之一不同集合收集之量測資料之第一量測模型執行之量測產生製程變異資料。
在一些其他實施例中，製程變異資料係基於模型。例如，一程序模擬器(例如，可自加利福尼亞州，聖荷西，KLA-Tencor,Corp.購得之PROLITHTM模擬器)可用以基於一程序窗內之變化模擬一目標結構的改變以產生製程變異資料。
在一些其他實例中，製程變異資料係藉由使用者定義。例如，製程變異資料可藉由定義參數之間的關係之方程式加以描述。在另一實例中，製程變異資料可藉由定義參數之間的關係之一或多個相關矩陣加以描述。在另一實例中，製程變異資料可藉由選擇一期望設定檔集合而定義。
該製程變異資料定義或用以定義約束第一量測模型之參數之跨晶圓模型。例示性參數包含底部臨界尺寸(BCD)、頂部臨界尺寸(TCD)、中間臨界尺寸(MCD)、側壁角度(SWA)、膜厚度等等。
如前文論述，在許多實施例中，程序引發的變化呈現為跨於晶圓之空間圖案。圖3係圖解說明一晶圓上之數個不同徑向位置處之一膜厚度之量測之一曲線圖150。如圖3中圖解說明，膜厚度跨於晶圓以一相異空間圖案顯著地變化。開發將膜厚度描述為依據晶圓上之位置之一跨晶圓模型。在所描繪實例中，藉由方程式(1)描述之多項式函數係描述膜厚度隨晶圓上之徑向位置而變化之一跨晶圓模型，其中R係距晶圓中心之距離，H係膜厚度，且B0、B1及B2係多項式係數。
H=B 0-B 1 R 4+B 2 R 2 (1)
在一些實例中，將該跨晶圓模型擬合於膜厚度量測資料以達到依據晶圓上之位置而特性化膜厚度之一跨晶圓模型。在此實例中，該 跨晶圓模型依據徑向位置R而定義該膜厚度。藉由圖3中之標繪線151圖解說明一例示性模型擬合。
在一些實例中，基於參考量測資料(例如，接收自一參考量測源120之量測資料121、藉由該計量系統100產生之量測資料111或藉由預定義程序特定模型產生之資料)對該跨晶圓模型執行擬合。在擬合該跨晶圓模型之參數(例如，B0、B1及B2)之後，針對一特定位置計算膜厚度值且將該值視為涉及在該特定位置處收集之量測資料之一後續量測分析中之一常數。
在一些其他實例中，使用參數化跨晶圓模型本身以約束一量測模型，而非藉由憑藉該跨晶圓模型產生之特定值約束該量測模型。例如，可使用方程式(1)以約束該量測模型。以此方式，藉由該量測模型對膜厚度之特性化僅取決於三個參數(B0、B1及B2)，而非使參數針對一晶圓上之每個位置浮動。在此等實例中，該跨晶圓模型本身係一參數化模型，但是參數遠少於在每個位置處將樣品參數視為一不同未知參數之一量測模型。在此等實例中，該跨晶圓模型之參數(例如，B0、B1及B2)在一後續量測分析中係浮動的。在許多情況中，一樣品參數(例如，膜厚度)之值隨晶圓變化。使該跨晶圓模型之參數浮動之一量測模型能夠藉由與各晶圓相關聯之量測分析直接適應樣品參數(例如，膜厚度)之晶圓至晶圓變化，而非必須產生確切前饋值以用於各晶圓之後續分析。
在一些實例中，該跨晶圓模型基於晶圓上之位置對未知樣品參數之間的關係產生約束。以此方式，該跨晶圓模型基於量測位點之群組在該晶圓上之位置而產生與該等量測位點之群組相關聯之樣品參數之間之函數關係。
在一實例中，藉由方程式(1)描述特性化一膜厚度參數之一跨晶圓模型。該跨晶圓模型定義半導體晶圓上之任何位置處之膜厚度之變 化。在此實例中，該跨晶圓模型係取決於徑向位置，但是獨立於角位置。基於跨晶圓程序模型，膜厚度之值可連結在一起並一起浮動以用於量測定位於與該晶圓中心相距相同距離處之位點之任何組合。例如，如圖4中圖解說明，晶圓101包含與晶圓101之中心相距一距離R1之量測位點141A、141B、141C及141D之一群組。可基於連結此等位點處之量測之各者之膜厚度之值之一量測模型同時分析此等量測。如前文論述，在一些實例中，該值可浮動。在一些其他實例中，可針對定位成與晶圓之中心相距一固定距離之量測位點之各群組藉由將量測資料擬合於該跨晶圓模型來判定該值。以此方式，預期與位點141A、141B、141C及141D處之量測相關聯之膜厚度不同於定位成與晶圓101之中心相距一距離R2之位點140A、140B、140C及140D處之量測。
在方塊203中，接收一定數量的量測資料。在一些實例中，該一定數量的量測資料係與藉由一計量工具對目標結構進行之量測相關聯。在一實例中，該一定數量的量測資料包含藉由圖1中圖解說明之SE計量子系統在波長及偏光角範圍內量測之量測資料111。在另一實例中，該量測資料可為儲存於一程式庫中之資料。
在方塊204中，判定特性化該目標結構之一第二參數值集合。基於將量測資料擬合於受跨晶圓模型約束之目標結構之一第二量測模型來判定該第二參數值集合。在一些實例中，將該第一量測模型變換為包含一第二參數集合之結構之一第二量測模型。該第一模型至該第二模型之變換係受該跨晶圓模型約束。此外，該第二參數集合不同於該第一參數集合。此外，該第二參數集合包含的參數少於該第一參數集合所包含的參數。相對於第一數目個參數，參數數目的減小及該第二參數集合之間的相關性減小造成模型穩定性及計算速度增加。
跨晶圓模型係用以判定藉由變換最小化參數相關性之一新參數 化(即，第二參數集合)。一般而言，此等操作涉及使用依據不同的機器參數(例如，波長、偏光角、相干性狀態等等)量測之信號而工作。在一些實例中，主成分分析(PCA)係用以產生該第二模型。
讓與KLA-Tencor Corporation且於2013年5月2日以美國專利公開案第2013/0110477 A1號之名義發表之美國專利申請案第13/286,079號中描述用於模型變換之例示性方法及系統，該案之全部內容係以引用方式併入本文。
在方塊205中，將該第二參數值集合儲存在一記憶體中。該第二參數值集合可儲存在板上量測系統100(例如，記憶體132中)或可(例如經由輸出信號140)傳達至一外部記憶體裝置。
一般而言，本文所述之系統及方法可實施為製備用於離線或工具型(on-tool)量測之一最佳化量測配方之程序之部分。此外，兩個量測模型及任何重新參數化量測模型皆可描述一或多個目標結構及量測位點。
如本文中描述，術語「臨界尺寸」包含一結構之任何臨界尺寸(例如，底部臨界尺寸、中間臨界尺寸、頂部臨界尺寸、側壁角度、光柵高度等等)、任何兩個或更多個結構之間之一臨界尺寸(例如，兩個結構之間的距離)及兩個或更多個結構之間之一位移(疊對光柵結構之間的疊對位移等等)。結構可包含三維結構、圖案化結構、疊對結構等等。
如本文中描述，術語「臨界尺寸應用」或「臨界尺寸量測應用」包含任何臨界尺寸量測。
如本文中描述，術語「計量系統」包含至少部分用以在任何態樣(包含量測應用(諸如臨界尺寸計量、疊對計量、焦距/劑量計量及組合物計量))特性化一樣品之任何系統。然而，此等專門術語並不限制如本文中描述之術語「計量系統」之範疇。此外，計量系統100可經 組態以量測圖案化晶圓及/或未經圖案化之晶圓。計量系統可組態為一LED檢驗工具、邊緣檢驗工具、背面檢驗工具、宏觀檢驗工具或或多模式檢驗工具(涉及同時來自一或多個平台之資料)及獲利於基於臨界尺寸資料對系統參數之校準之任何其他計量或檢驗工具。
本文針對可用於處理一樣品之一半導體處理系統(例如，一檢驗系統或一微影系統)描述各種實施例。術語「樣品」在本文中係用以指代一晶圓、一倍縮光罩或可藉由此項技術中熟知之方式處理(例如，印刷或檢驗缺陷)之任何其他樣品。
如本文中使用，術語「晶圓」大體上指代由一半導體或非半導體材料形成之基板。實例包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。此等基板通常可在半導體製造設施中找到及/或處理。在一些情況中，一晶圓可僅包含基板(即，裸晶圓)。替代地，一晶圓可包含形成於基板上之一或多個不同材料層。形成於一晶圓上之一或多個層可「經圖案化」或「未經圖案化」。例如，一晶圓可包含具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。
一「倍縮光罩」可為在一倍縮光罩製造程序之任何階段之一倍縮光罩或可或不一定經釋放以於一半導體製造設施中使用之一完成倍縮光罩。一倍縮光罩或一「遮罩」大體上被定義為具有形成於其上且以一圖案組態之實質上不透明區域之一實質上透明基板。該基板可包含(例如)諸如非晶SiO2之一玻璃材料。可在一微影程序之一曝光步驟期間將一倍縮光罩安置在一覆蓋有光阻之晶圓上方，使得可將該倍縮光罩上之圖案轉印至光阻。
形成於一晶圓上之一或多個層可經圖案化或未經圖案化。例如，一晶圓可包含各自具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。此等材料層之形成及處理最終可導致完成的裝置。可在一晶圓上形成許多不同類型的裝置，且如本文中使用的術語晶圓旨在涵蓋其上製造此項技術 中熟知之任何類型的裝置之一晶圓。
在一或多項例示性實施例中，可將所描述的功能實施於硬體、軟體、韌體或其等之任何組合中。若實施於軟體中，則功能可作為一或多個指令或程式碼儲存在一電腦可讀媒體上或經由該電腦可讀媒體傳輸。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體二者，通信媒體包含促進將一電腦程式自一位置傳送至另一位置之任何媒體。一儲存媒體可為可藉由通用或專用電腦存取之任何可用媒體。舉例而言(且不限於)，此電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用以攜載或儲存呈指令或資料結構之形式之所要程式碼及可藉由一通用或專用電腦或一通用或專用處理器存取之任何其他媒體。再者，任何連接亦可適當地稱為一電腦可讀媒體。例如，若軟體係使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術包含於媒體之定義中。如本文中使用，磁碟及光碟包含光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性地重現資料而光碟使用雷射光學地重現資料。上述組合應亦包含於電腦可讀媒體之範疇內。
雖然上文已針對指導目的描述某些特定實施例，但是本專利文獻之教示具有一般適用性且不限於上述特定實施例。因此，在不脫離如申請專利範圍中陳述之本發明之範疇之情況下，可實踐該等所述實施例之各種特徵之各種修改、調適及組合。

Claims (20)

  1. 一種方法，其包括：判定位於一半導體晶圓上之一目標結構之一第一量測模型，該第一量測模型包含一第一參數集合；判定特性化該半導體晶圓上之任何位置處之該第一參數集合之至少一參數之一製程變異之一跨晶圓模型；接收與藉由一計量工具對該目標結構進行之量測相關聯之第一數量之量測資料；基於將該第一數量之量測資料擬合於受該跨晶圓模型約束之該目標結構之一第二量測模型而判定特性化該目標結構之一第二參數值集合；及將該第二參數值集合儲存在一記憶體中。
  2. 如請求項1之方法，其中該判定該跨晶圓模型涉及：依據該半導體晶圓上之位置而產生該至少一第一參數之一值之一參數化模型。
  3. 如請求項1之方法，其中該判定該跨晶圓模型涉及：依據該半導體晶圓上之位置而連結該至少一第一參數值之值。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包括：接收指示該半導體晶圓上之任何位點處之該第一參數集合之該至少一參數之一製程變異之第二數量之量測資料，其中該判定該跨晶圓模型係至少部分基於該經接收之第二數量之量測資料。
  5. 如請求項4之方法，其中該第一數量之量測資料與該第二數量之量測資料相同。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包括： 基於受該跨晶圓模型約束之該第一量測模型之一變換判定該目標結構之該第二量測模型，其中該第二量測模型包含的參數少於該第一參數集合所包含的參數。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一參數集合之該至少一參數之一值係取決於該目標結構在該半導體晶圓上之一位置。
  8. 如請求項7之方法，其中特性化該至少一參數之一製程變異之該跨晶圓模型係取決於該目標結構在該半導體晶圓上之該位置。
  9. 一種產生一最佳化量測模型之系統，該系統包括：一光學計量系統，其包含一照明源及一偵測器，該光學計量系統經組態以使用一量測技術及機器參數值集合對一目標結構執行量測；及一計算系統，其經組態以：判定位於一半導體晶圓上之一目標結構之一第一量測模型，該第一量測模型包含一第一參數集合；判定特性化該半導體晶圓上之任何位置處之該第一參數集合之至少一參數之一製程變異之一跨晶圓模型；接收與藉由一計量工具對該目標結構進行之量測相關聯之第一數量之量測資料；基於將該第一數量之量測資料擬合於受該跨晶圓模型約束之該目標結構之一第二量測模型而判定特性化該目標結構之一第二參數值集合；及儲存該第二參數值集合。
  10. 如請求項9之系統，其中該判定該跨晶圓模型涉及：依據該半導體晶圓上之位置而產生該至少一第一參數之一值之一參數化模型。
  11. 如請求項9之系統，其中該判定該跨晶圓模型涉及：依據該半導 體晶圓上之位置而連結該至少一第一參數值之值。
  12. 如請求項9之系統，其中該計算系統進一步經組態以：接收指示該半導體晶圓上之任何位點處之該第一參數集合之該至少一參數之一製程變異之第二數量之量測資料，其中該判定該跨晶圓模型係至少部分基於該經接收之第二數量之量測資料。
  13. 如請求項9之系統，其中該計算系統進一步經組態以：基於受該跨晶圓模型約束之該第一量測模型之一變換判定該目標結構之該第二量測模型，其中該第二量測模型包含的參數少於該第一參數集合所包含的參數。
  14. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包括：用於引起一電腦判定位於一半導體晶圓上之一目標結構之一第一量測模型之程式碼，該第一量測模型包含一第一參數集合；用於引起該電腦判定特性化該半導體晶圓上之任何位置處之該第一參數集合之至少一參數之一製程變異之一跨晶圓模型之程式碼；用於引起該電腦接收與藉由一計量工具對該目標結構進行之量測相關聯之第一數量之量測資料之程式碼；用於引起該電腦基於將該第一數量之量測資料擬合於受該跨晶圓模型約束之該目標結構之一第二量測模型而判定特性化該目標結構之一第二參數值集合之程式碼；及用於引起該電腦將該第二參數值集合儲存在一記憶體中之程式碼。
  15. 如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該判定該跨晶圓模型涉及：依據該半導體晶圓上之位置而產生該至少一第一參數 之一值之一參數化模型。
  16. 如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該判定該跨晶圓模型涉及：依據該半導體晶圓上之位置而連結該至少一第一參數值之值。
  17. 如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括：用於引起該電腦接收指示該半導體晶圓上之任何位點處之該第一參數集合之該至少一參數之一製程變異之第二數量之量測資料之程式碼，其中該判定該跨晶圓模型係至少部分基於該經接收之第二數量之量測資料。
  18. 如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括：用於引起該電腦基於受該跨晶圓模型約束之該第一量測模型之一變換判定該目標結構之該第二量測模型之程式碼，其中該第二量測模型包含的參數少於該第一參數集合所包含的參數。
  19. 如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該第一參數集合之該至少一參數之一值係取決於該目標結構在該半導體晶圓上之一位置。
  20. 如請求項19之非暫時性電腦可讀媒體，其中特性化該至少一參數之一製程變異之該跨晶圓模型係取決於該目標結構在該半導體晶圓上之該位置。
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