TW201350784A - 基於光譜敏感度及製程變異之量測配方最佳化 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種最佳化量測配方，其係藉由縮減達成一滿意量測結果所需之量測技術及機器參數範圍集合加以判定。量測技術及機器參數範圍集合之該縮減係基於與一初始量測模型相關聯之可用製程變異資訊及光譜敏感度資訊。該製程變異資訊及該光譜敏感度資訊係用以判定浮動參數較少且參數之間的相關性較小之一第二量測模型。使用該第二約束模型及對應於量測技術及機器參數範圍之一縮減集合之一量測資料集合執行後續量測分析。比較該後續量測分析之結果與參考量測結果以判定估計參數值與自該參考量測導出之參數值之間之一差是否在一預定臨限值內。

Description

基於光譜敏感度及製程變異之量測配方最佳化 相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 U.S.C.§119主張2012年5月8日申請之標題為「Method For Measuring Structures By Using Signal With Insufficient Information Content」之美國臨時專利申請案第61/644,037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，特性化目標之參數通常無法可靠地與可用量測解耦合。在另一實例中，在現代半導體結構中逐漸採用不透明高k(介電常數)材料。光學輻射通常不能穿透由此等材料建構之層。因此，量測變得愈來愈具挑戰性。
回應於此等挑戰，已開發出更複雜的光學工具。例如，目前使用多種技術(例如，光譜橢圓偏光量測(SE)、紫外線反射量測(UVR)、二維光束輪廓反射量測(2D-BPR)等等)量測複雜的結構。此外，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，期望用於改良之量測之方法及系統。
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配方之方法及系統。
在一態樣中，藉由縮減達成一滿意量測結果所需之量測技術及機器參數範圍集合判定一最佳化量測配方。該量測技術及機器參數範圍集合之縮減係基於與一初始量測模型相關聯之可用製程變異資訊及光譜敏感度資訊。
該製程變異資訊及該光譜敏感度資訊係用以判定浮動參數較少且參數之間的相關性較小之一第二量測模型。以此方式，該第二模型係有效地約束在期望信號回應及製程變異之一子空間內。
使用該第二約束模型及對應於量測技術及機器參數範圍之一縮減集合之一量測資料集合執行後續量測分析。比較該後續量測分析之結果與參考量測結果以判定估計參數值與自參考量測導出之參數值之間之差是否在一預定臨限值內。若該差係在該預定臨限值內，則達成基於量測技術及機器參數範圍之縮減集合之一最佳化量測配方。若該差並不在該預定臨限值內，則使用該第二約束模型及對應於量測技術及機器參數範圍之一不同縮減集合之另一量測資料集合執行後續量測分析。再次比較該等結果與參考量測結果以判定估計參數值與自參考量測導出之參數值之間之一差是否在一預定臨限值內。反覆此程序直至達成基於量測技術及機器參數範圍之一縮減集合之一最佳化量測配方。
由於採用量測技術及機器參數範圍之縮減集合而更快速地執行基於最佳化量測配方執行之量測。此外，亦縮減用於庫(library)產生、迴歸及分析之計算時間。
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
102‧‧‧照明器
104‧‧‧光譜儀/光譜橢圓偏光儀
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
201‧‧‧樣品
202‧‧‧照明器
203‧‧‧偵測器
204‧‧‧照明光
205‧‧‧光束分離器
206‧‧‧高數值孔徑(NA)物鏡
207‧‧‧照明區域
208‧‧‧經收集光
209‧‧‧輸出信號/量測資料
圖1係圖解說明經組態以根據本文所述方法基於製程變異資訊及光譜敏感度資訊最佳化一量測配方之一計量系統100之一圖。
圖2係圖解說明基於製程變異資訊及光譜敏感度資訊最佳化一量測配方之一例示性方法300之一流程圖。
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。本發明提呈用於最佳化量測配方之方法及系統。採用一最佳化配方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反覆程序(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。
通常，藉由評估量測模型對各參數變化之敏感度來判定在後續分析中浮動之樣品參數之一子集。在一些實例中，執行固定錯誤分析以判定欲浮動之參數之一合適集合。然而，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。在許多情況中，模型參數之間的高相關度需要使用各在廣泛的機器參數範圍(例如，大波長範圍、多個方位角及多個入射角)內執行之多種量測技術，且甚至在此等條件下，該等模型亦可能失敗。即使採用各在廣泛的機器參數範圍內執行之多種量測技術之量測配方導致滿意量測結果，然就處理能力時間而言，成本可係非所要的。
在一態樣中，藉由縮減達成一滿意量測結果所需之量測技術及機器參數範圍集合判定一最佳化量測配方(例如，量測技術及機器參數範圍集合)。該量測技術及機器參數範圍集合之縮減係基於與一初始量測模型相關聯之可用製程變異資訊及光譜敏感度資訊。更具體言之，該製程變異資訊及該光譜敏感度資訊係用以判定浮動參數較少且參數之間的相關性較小之一第二量測模型。以此方式，該第二模型係有效地約束在期望信號回應及製程變異之一子空間內。
使用該第二約束模型及對應於量測技術及機器參數範圍之一縮減集合之一量測資料集合執行後續量測分析。比較該後續量測分析之結果與參考量測結果以判定估計參數值與自參考量測導出之參數值之間之差是否在一預定臨限值內。若該差係在該預定臨限值內，則達成基於量測技術及機器參數範圍之縮減集合之一最佳化量測配方。若該差並不在該預定臨限值內，則使用該第二約束模型及對應於量測技術及機器參數範圍之一不同縮減集合之另一量測資料集合執行後續量測 分析。再次比較該等結果與參考量測結果以判定估計參數值與自參考量測導出之參數值之間之差是否在一預定臨限值內。反覆此程序直至達成基於量測技術及機器參數範圍之一縮減集合之一最佳化量測配方。
由於採用量測技術及機器參數範圍之縮減集合而更快速地執行基於最佳化量測配方執行之量測。此外，亦縮減用於庫產生、迴歸及分析之計算時間。
在一些實例中，在對應於可用製程變異資訊及光譜敏感度資訊之約束解空間內改良準確度、精確度及模型穩定性。此外，在一些實例中，藉由最佳化量測配方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201之一或多個結構執行光譜橢圓偏光量測及2D-BPR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201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201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201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之光譜分析。此等光譜111被傳遞至計算系統130用於分析量測結構。
如圖1中描繪，系統100亦包含經組態以偵測自受檢驗樣品繞射之光並分析指示結構不規則性之偵測信號之一2D-BPR系統。該2D- BPR系統包含遞送一照明光204之一照明器202。照明光204係藉由光束分離器205引導朝向一高NA物鏡206。在一較佳實施例中，物鏡206具有大約0.9之一數值孔徑。然而，在一些其他實施例中，物鏡206可具有小於0.9之一NA。在又一些其他實施例中，物鏡206可具有大於0.9之一NA。例如，在一浸沒系統中操作之一物鏡206可具有大於0.9之一NA。物鏡206同時照明一照明區域(即，照明光點)207內之樣品201且收集在一廣泛角度範圍內自樣品201繞射之光。可使用場光闌及變跡器(未展示)以控制照明及收集光束之空間性質。經收集光208係經由光束分離器205引導至偵測器203。在所描繪實施例中，偵測器203係電荷耦合裝置(CCD)之二維陣列。偵測器203偵測經收集光208並產生指示照明區域207之一光瞳影像之輸出信號209。
在一些實施例中，照明光204包含若干波長通道。例如，可藉由多個不同雷射提供照明光204。在一些實施例中，該2D-BPR系統包含具有不同偏光之不同光學通道及收集並量測偏光之間的相對相差(未展示)之一波板。在一些實施例中，照明器202經組態以同時提供多個波長(例如，一超連續雷射源、一燈源或諸如一雷射持續電漿之一雷射驅動光源)。
如圖1中描繪，系統100包含多種量測技術(即，SE及2D-BPR)。 然而，一般而言，系統100可包含任何數目種不同量測技術。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藉 由縮減達成一滿意量測結果所需之量測技術及機器參數範圍集合產生一最佳化量測配方之一或多個計算系統130。在一實施例中，該一或多個計算系統130係通信地耦合至光譜儀104及偵測器203。該一或多個計算系統130經組態以接收與樣品201之結構量測相關聯之量測資料111及209。
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201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注(RTCD)即時存取模型參數，或其可存取預先計算模型之庫以根據本文所述方法判定一最佳量測配方。
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之任何元件。
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及偵測器203。例如，該一或多個計算電腦130可耦合至分別與光譜儀104及偵測器203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光譜儀104及偵測器203之任一者。
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、偵測器203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判定包含量測技術及機器參數值之一縮減集合之一最佳化量測配方可(例如經由輸出信號140)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300。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300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301中，接收與一目標結構之量測相關聯之第一數量之量測資料。該量測資料係基於使用一量測技術及機器參數值集合執行之目標結構之量測。該量測技術及機器參數值集合包含至少一量測技術及與各量測技術相關聯之機器參數值。一般而言，在量測範疇全面但是可能需要非所要的時間量以用於資料收集及分析之意義上，量測技術及機器參數值之該集合係量測技術及機器參數值之一擴展集合。
在一實例中，第一數量之量測資料包含藉由圖1中圖解說明之2D-BPR計量子系統在廣泛的波長範圍內量測之量測資料209。此外，第一數量之量測資料包含藉由圖1中圖解說明之SE計量子系統在廣泛波長及偏光角範圍內量測之量測資料111。一般而言，第一數量之量測資料包含廣泛範圍的資料。收集此量之資料作為一常式量測配方之部分歸因於資料收集及分析所需的時間量而可能係非所要的。
在方塊302中，判定目標結構之一第一量測模型。該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303中，接收與該目標結構相關聯之一定量之製程變異資料。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)。在一些實例中，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。在一些其他實例中，可基於藉由系統100使用第一量測模型執行但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對第一量測模型之參數之現實實體約束(例如，模型參數之變化範圍)。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)等等。
在讓與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號中描述用於基於製程變異進行模型最佳化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304中，判定第一量測模型對第一參數集合之變化之光譜敏感度。例如，可藉由涉及模型參數之擾動之一有限差方法判定該第一量測模型之光譜敏感度。在一些實例中，藉由計算系統130針對與使用該量測技術及機器參數值集合執行之目標結構之量測相關聯之各機器參數值評估該第一量測模型之光譜敏感度。在一些其他實例中， 針對與使用該量測技術及機器參數值集合執行之目標結構之量測相關聯之機器參數值之一子集評估該第一量測模型之光譜敏感度。
讓與KLA-Tencor Corporation之美國專利申請案第13/781,474號中描述用於基於光譜敏感度進行模型最佳化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305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基於該第一量測模型之光譜敏感度及該一定數量之製程變異資料。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，參數數目的減小及第二集合之參數之間之相關性的減小促成增加之模型穩定性及計算速度。
光譜敏感度資訊及製程變異資訊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)係用以產生第二模型。針對該第二參數集合定義標稱值及範圍。以此方式，依據該第二參數集合約束該第一參數集合。
在方塊306中，判定與該目標結構之量測相關聯之第二數量之量測資料。該第二數量之量測資料係與使用量測技術及機器參數值之一縮減集合執行之量測相關聯。換言之，第二數量之量測資料包含與包含於原始集合中之量測技術及機器參數值之一子集相關聯之量測資料。在一些實例中，該第二數量之量測資料係藉由(例如)計算系統130自最初接收的量測資料提取。在一些其他實例中，基於藉由系統100使用量測技術及機器參數值之縮減集合執行之量測接收該第二數量之量測資料。
在一些實例中，量測技術及機器參數值之縮減集合的選擇係基於可用技術及實際限制(例如，計算時間、具有大信雜比但波長範圍有限之量測技術等等)。在一些實例中，量測技術及機器參數值之縮減集合的選擇係基於透過可用量測技術及機器參數值之空間進行之一演算法搜尋。
在方塊307中，判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之一迴歸之一結果與目標結構之一參考量測之間之一差。該第二數量之量測資料對該第二量測模型之迴歸基於使用量測技術及機器參數值之縮減集合進行的量測提供對該目標結構之結構參數值之一估計。針對一參考量測(例如，參考量測資料121)檢查此估計品質以確保使用量測技術及機器參數值之縮減集合執行之量測足夠準確。在一些實例中，該參考量測可為藉由另一量測技術(例如，TEM、SEM、X光散射量測等等)執行之目標結構之一量測。在一些其他實例中，該參考量測可為第二模型對最初接收量測資料(例如，量測資料111及209)之一迴歸。在一些其他實例中，該參考量測可為該第二數量之量測資料(例如，量測資料111及209之一子集)。在此實例中，該第二數量之量測資料對該第二量測模型之迴歸錯誤係量測準確度之一指示符。
在方塊308中，將量測技術及機器參數值之縮減集合儲存在一記憶體中。在一實例中，量測技術及機器參數值之縮減集合係儲存為該目標結構之一最佳化量測配方之部分。量測技術及機器參數值之縮減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。
在一進一步實施例中，若該差小於一臨限值，則提供一最佳化量測配方。該最佳化量測配方包含量測技術及機器參數值之縮減集合。該臨限值可為可用於特性化該第二數量之量測資料對該第二量測模型之一迴歸之結果與該目標結構之一參考量測之間的差之任何度 量。
然而，若該差大於該臨限值，則判定與量測技術及機器參數值之一第二縮減集合相關聯之第三量之量測資料。該第三量之量測資料對該第二量測模型之一迴歸基於使用量測技術及機器參數值之第二縮減集合進行的量測提供對該目標結構之結構參數值之一估計。接著可如前文所述般針對參考量測測試量測技術及機器參數值之此第二縮減集合以判定量測技術及機器參數值之所提出集合是否遞送一滿意量測結果。可繼續此反覆直至識別量測技術及機器參數值之一滿意集合。
如前文論述，量測技術及機器參數值之數目減小可提供處理能力及參數估計準確度之期望改良。然而，除減小量測技術及機器參數值之數目以外，減小重新參數化模型之自由度的數目亦可提供類似優點。因此，可以一反覆方式重訪第一模型至第二模型之變換以減小參數數目。
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。
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、巨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」大體上被定義為其上形成有實質上不透明區域且以一圖案組態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，或可用以載送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：接收與使用一量測技術及機器參數值集合執行之一目標結構之量測相關聯之第一數量之量測資料；判定包含一第一參數集合之該目標結構之一第一量測模型；接收與該目標結構相關聯之一定數量的製程變異資料；判定該第一量測模型對該第一參數集合之變化之一光譜敏感度；將該第一量測模型變換為包含一第二參數集合之該結構之一第二量測模型，其中該第一模型之該變換係基於該第一量測模型之該光譜敏感度及該一定數量的製程變異資料，且其中該第二參數集合不同於該第一參數集合；判定與使用量測技術及機器參數值之一縮減集合執行之該目標結構之量測相關聯之第二數量之量測資料；判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之一迴歸之一結果與該目標結構之一參考量測之一結果之間之一差；及將量測技術及機器參數值之該縮減集合儲存在一記憶體中。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之該迴歸之該結果與該目標結構之該參考量測之間之該差是否超過一臨限值；及若該差並未超過該臨限值，則將量測技術及機器參數值之該縮減集合儲存在該記憶體中。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括：若該差的確超過該臨限值，則判定與使用量測技術及機器參 數值之一第二縮減集合執行之該目標結構之量測相關聯之第三數量之量測資料。
  4. 如請求項1之方法，其中該第一參數集合包含至少一幾何參數及至少一色散參數。
  5. 如請求項1之方法，其中該結構之該第一模型至該結構之該第二模型之該變換涉及將該第一參數集合之自由度之一數目減小至該第二參數集合之自由度之一較小數目。
  6. 如請求項1之方法，其中該一定數量的製程變異資料包含以下任一者：一約束方程式，其定義兩個或更多個參數之間之一關係；一相關矩陣，其定義兩個或更多個參數之間之該關係；一期望設定檔集合，其藉由一使用者選擇。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一模型及該第二模型描述多個目標。
  8. 一種基於光譜敏感度及製程變異資料產生一最佳化量測配方之系統，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：接收與使用該量測技術及機器參數值集合執行之一目標結構之該等量測相關聯之第一數量之量測資料；判定包含一第一參數集合之該目標結構之一第一量測模型；接收與該目標結構相關聯之一定數量的製程變異資料；判定該第一量測模型對該第一參數集合之變化之一光譜敏感度； 將該第一量測模型變換為包含一第二參數集合之該結構之一第二量測模型，其中該第一模型之該變換係基於該第一量測模型之該光譜敏感度及該一定數量的製程變異資料，且其中該第二參數集合不同於該第一參數集合；判定與使用量測技術及機器參數值之一縮減集合執行之該目標結構之量測相關聯之第二數量之量測資料；判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之一迴歸之一結果與該目標結構之一參考量測之一結果之間之一差；及將量測技術及機器參數值之該縮減集合儲存在一記憶體中。
  9. 如請求項8之系統，其中該計算系統進一步經組態以：判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之該迴歸之該結果與該目標結構之該參考量測之間之該差是否超過一臨限值；及若該差並未超過該臨限值，則將量測技術及機器參數值之該縮減集合儲存在該記憶體中。
  10. 如請求項9之系統，其中該計算系統進一步經組態以：若該差的確超過該臨限值，則判定與使用量測技術及機器參數值之一第二縮減集合執行之該目標結構之量測相關聯之第三數量之量測資料。
  11. 如請求項8之系統，其中該第一參數集合包含至少一幾何參數及至少一色散參數。
  12. 如請求項8之系統，其中該結構之該第一模型至該結構之該第二模型之該變換涉及將該第一參數集合之自由度之一數目減小至該第二參數集合之自由度之一較小數目。
  13. 如請求項8之系統，其中該一定數量的製程變異資料包含以下任 一者：一約束方程式，其定義兩個或更多個參數之間之一關係；一相關矩陣，其定義兩個或更多個參數之間之該關係；一期望設定檔集合，其藉由一使用者選擇。
  14. 如請求項8之系統，其中該第一模型及該第二模型描述多個目標。
  15. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包括：用於引起一電腦接收與使用一量測技術及機器參數值集合執行之一目標結構之量測相關聯之第一數量之量測資料之程式碼；用於引起該電腦判定包含一第一參數集合之該目標結構之一第一量測模型之程式碼；用於引起該電腦接收與該目標結構相關聯之一定數量的製程變異資料之程式碼；用於引起該電腦判定該第一量測模型對該第一參數集合之變化之一光譜敏感度之程式碼；用於引起該電腦將該第一量測模型變換為包含一第二參數集合之該結構之一第二量測模型之程式碼，其中該第一模型之該變換係基於該第一量測模型之該光譜敏感度及該一定數量的製程變異資料，且其中該第二參數集合不同於該第一參數集合；用於引起該電腦判定與使用量測技術及機器參數值之一縮減集合執行之該目標結構之量測相關聯之第二數量之量測資料之程式碼；用於引起該電腦判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之一迴歸之一結果與該目標結構之一參考量測之一結果之間之一差之程式碼；及用於引起該電腦將量測技術及機器參數值之該縮減集合儲存 在一記憶體中之程式碼。
  16. 如請求項15之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括：用於引起該電腦判定該第二數量之量測資料對該第二量測模型之該迴歸之該結果與該目標結構之該參考量測之間之該差是否超過一臨限值之程式碼；及用於引起該電腦在該差並未超過該臨限值之情況下將量測技術及機器參數值之該縮減集合儲存在該記憶體中之程式碼。
  17. 如請求項16之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括：用於引起該電腦在該差的確超過該臨限值之情況下判定與使用量測技術及機器參數值之一第二縮減集合執行之該目標結構之量測相關聯之第三數量之量測資料之程式碼。
  18. 如請求項15之非暫時性電腦可讀媒體，其中該第一參數集合包含至少一幾何參數及至少一色散參數。
  19. 如請求項15之非暫時性電腦可讀媒體，其中該結構之該第一模型至該結構之該第二模型之該變換涉及將該第一參數集合之自由度之一數目減小至該第二參數集合之自由度之一較小數目。
  20. 如請求項15之非暫時性電腦可讀媒體，其中該一定數量的製程變異資料包含以下任一者：一約束方程式，其定義兩個或更多個參數之間之一關係；一相關矩陣，其定義兩個或更多個參數之間之該關係；一期望設定檔集合，其藉由一使用者選擇。
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