TW201510518A - 用於圖案化晶圓之特徵的方法與裝置 - Google Patents

用於圖案化晶圓之特徵的方法與裝置 Download PDF

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Abstract

本發明揭示用於特徵化一半導體晶圓上複數個所關注結構之裝置及方法。自一度量衡系統之一或多個感測器，依複數個方位角，自一特定所關注結構量測複數個光譜信號。基於針對該等方位角而獲得之該光譜信號來判定一光譜差值。基於分析該光譜差值來判定及報告該特定所關注結構之一品質指示。

Description

用於圖案化晶圓之特徵的方法與裝置 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張2013年8月6日提交之Thaddeus Gerard Dziura等人之先前申請案美國臨時申請案第61/862,801號及2014年2月21日提交之Thaddeus Dziura等人之美國臨時申請案第61/943,098號之權利，該等案之全文出於全部目的以引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於用於半導體晶圓之特徵之方法及系統，且更具體而言，係關於一半導體晶圓上之印刷圖案之品質之特徵。
一段時間以來用於積體電路製造中之光微影或光學微影系統已普及。已證明此等系統在精確製造及形成產品中之非常小細節方面極有效。在一些光微影系統中，藉由經由一光束或輻射束(例如UV或紫外光)而轉印一圖案而在一基板上描寫一電路影像。例如，微影系統可包含一光源或輻射源，光源或輻射源投射一電路影像穿過一光罩而且至塗佈有對輻照敏感之一材料(例如光阻)之一矽晶圓上。所暴露之光阻劑通常形成一圖案，該圖案在顯影之後在隨後處理步驟(如(例如)沈積及/或蝕刻)期間遮蔽晶圓之層。
在一度量衡技術中，可藉由收集一半導體晶圓上之各位置處之臨界尺寸掃描電子顯微鏡CD-SEM影像及檢測各影像之圖案品質，而 判定晶圓上之印刷圖案(諸如週期光柵)之品質之特徵。此技術係耗費時間的(例如若干小時)，且關於光柵品質之判斷通常可係稍微主觀的。CD-SEM量測亦未能提供關於子表面缺陷結構之資訊。
鑒於上文，用於印刷圖案之特徵之經改良之裝置及技術係所期望的。
下文呈現本發明之一簡化概要以提供本發明之某些實施例之一基本瞭解。此概要不係本發明之一廣泛概述，且不識別本發明之關鍵/臨界元件或描繪本發明之範疇。其之唯一目的係依一簡化形式而提出文中所揭示之一些概念，作為稍後提出之更詳細描述之一序言。
在一實施例中，揭示一種特徵化一半導體晶圓上之複數個所關注結構之方法。自一度量衡系統之一或多個感測器依複數個方位角自一特定所關注結構量測複數個光譜信號。基於針對方位角而獲得之光譜信號而判定一光譜差值。基於分析光譜差值而判定及報告特定所關注結構之一品質指示。
在一特定實施例中，在不使用一模型或自特定所關注結構提取定量特徵之情況下執行判定此特定結構之品質指示。在另一態樣中，光譜差值係經由複數個波長依多個方位角之光譜信號之間之複數個差值之一平均差值。在一進一步態樣中，光譜差值係在依複數個波長範圍之一特定者依多個方位角之光譜信號之間之複數個差值之一最高者。在又一態樣中，特定結構係一光柵結構。在此實施例中，針對一無缺陷光柵結構之方位角而判定理論或經量測之光譜差值，且依理論光譜差值而正規化平均差值以判定一缺陷數量。
在另一實施方案中，量測光譜包含：藉由使用二維光束輪廓反射計來產生一微分模型。在一進一步態樣中，判定一影像與具有一殘餘誤差之一徑向對稱影像之最佳擬合之間之一微分模型。接著，基於 此微分模型而判定光譜差值是否指示一薄膜或有缺陷結構。
在另一態樣中，自導向式自組裝(DSA)結構、下層非導向式自組裝(non-DSA)結構及圖案化光阻結構選擇目標。在另一實施例中，使用一CD SEM工具來收集量化圖案缺陷之參考資料。自具有已知圖案缺陷之一訓練集之圖案結構依方位角而獲得光譜信號。判定依不同方位角而量測之光譜信號與一殘餘誤差之間之一第一關係函數，且此第一關係式係基於自訓練集依方位角而獲得之光譜信號。基於參考資料而判定一殘餘誤差與圖案缺陷之一量化之間之一第二關係函數。將依方位角自特定所關注結構量測之光譜信號輸入至第二關係函數，以判定針對此特定結構之圖案缺陷之一量化。在一進一步態樣中，第一關係函數及第二關係函數係基於應用於針對訓練集及特定結構之光譜信號及殘餘誤差之一資料簡化技術的。
在另一方法實施例中，在一度量衡系統之一或多個感測器處，自薄膜或經設計為跨量測位點均勻之一結構之一量測位點之複數個鄰近位置量測複數個光譜信號。判定光譜信號之一平均(average)信號或中值(mean)信號。自平均信號或中值信號判定在各位置處光譜信號之各者之一標準偏差。在不使用一模型或自薄膜或結構提取一定量特徵之情況下，基於分析針對薄膜及結構之各位置之標準偏差而而判定及報告此位置之一品質指示。
在一替代實施例中，本發明關於一種用於檢測或量測一樣本之系統。此系統包括用於產生照明之照明器及用於依複數個方位角而導引照明朝向一特定結構之照明光學器件。該系統亦包含用於回應於照明而自特定結構依方位角之將複數個光譜信號導引至一感測器之收集光學器件。該系統進一步包含經組態用於執行上文所描述之操作之任何者之一處理器及記憶體。在一特定實施方案中，該系統係依一橢圓偏光計之形式，且包含用於在照明中產生一偏光狀態之一偏光狀態產 生器及用於分析光信號之一偏光狀態之一偏光狀態分析器。在其他實施例中，該系統係依一分光橢圓偏光計、穆勒矩陣分光橢圓偏光計、分光反射計、分光散射計、光束輪廓反射計或光束輪廓橢圓偏光計之形式。
參考圖式在下文進一步描述本發明之此等及其他態樣。
2‧‧‧分光橢圓偏光計(SE)
4‧‧‧樣本
10‧‧‧光束輪廓
12‧‧‧光束輪廓反射計
14‧‧‧寬帶反射分光計
16‧‧‧深紫外線反射分光計
18‧‧‧寬帶分光橢圓偏光計(SE)
28‧‧‧光學元件
29‧‧‧光學元件
30‧‧‧光學元件
32‧‧‧光學元件
33‧‧‧光學元件
34‧‧‧光學元件
36‧‧‧光學元件
38‧‧‧光學元件
40‧‧‧光學元件
42‧‧‧光學元件
44‧‧‧光學元件
46‧‧‧光學元件
48‧‧‧處理器系統
50‧‧‧光學元件
52‧‧‧光學元件
54‧‧‧光學元件
56‧‧‧光學元件
60‧‧‧光學元件
62‧‧‧光學元件
64‧‧‧光學元件
66‧‧‧光學元件
70‧‧‧光學元件
72‧‧‧光學元件
74‧‧‧光學元件
76‧‧‧光學元件
78‧‧‧光學元件
80‧‧‧光學元件
82‧‧‧光學元件
84‧‧‧光學元件
86‧‧‧光學元件
92‧‧‧光學元件
94‧‧‧光學元件
96‧‧‧光學元件
98‧‧‧光學元件/旋轉補償器
100‧‧‧光學元件
102‧‧‧光學元件
104‧‧‧光學元件
104a‧‧‧嵌段共聚合物材料
104b‧‧‧嵌段共聚合物材料
104c‧‧‧嵌段共聚合物材料
104d‧‧‧嵌段共聚合物材料
122‧‧‧導引圖案
202‧‧‧影像
204‧‧‧影像
206‧‧‧DSA線間距圖案/缺陷光柵/缺陷DSA圖案
208a‧‧‧下伏化學圖案/下伏導引基板圖案
208b‧‧‧下伏化學圖案/下伏導引基板圖案
210a‧‧‧不完整線
210b‧‧‧不完整線
210c‧‧‧不完整線
210d‧‧‧不完整線
210e‧‧‧不完整線
210f‧‧‧不完整線
210g‧‧‧不完整線
210h‧‧‧不完整線
210i‧‧‧不完整線
210j‧‧‧不完整線
210k‧‧‧不完整線
210l‧‧‧不完整線
212a‧‧‧缺陷橋接部分
212b‧‧‧線
212c‧‧‧線
212d‧‧‧線
212e‧‧‧線
212f‧‧‧線
212g‧‧‧缺陷橋接部分
212h‧‧‧線
212i‧‧‧線
220‧‧‧無缺陷DSA線間距圖案/無缺陷DSA圖案
222a‧‧‧第二共聚合物組件線
222b‧‧‧第二共聚合物組件線
224a‧‧‧第二共聚合物組件線
224b‧‧‧第二共聚合物組件線
224c‧‧‧第二共聚合物組件線
224d‧‧‧第二共聚合物組件線
226a‧‧‧第一共聚合物組件線
226b‧‧‧第一共聚合物組件線
228a‧‧‧最佳寬度基板部分
228b‧‧‧最佳寬度基板部分
302a‧‧‧DSA圖案
302b‧‧‧DSA圖案
302c‧‧‧DSA圖案
304a‧‧‧柱狀結構
304b‧‧‧柱狀結構
304c‧‧‧柱狀結構
304d‧‧‧柱狀結構
306‧‧‧頂表面CD-SEM影像
306a‧‧‧柱狀影像部分
306b‧‧‧柱狀影像部分
306c‧‧‧柱狀影像部分
308‧‧‧經橋接之柱狀結構
310‧‧‧經橋接之更低部分
314a‧‧‧斷開之更高柱狀部分
314b‧‧‧斷開之更高柱狀部分
314c‧‧‧斷開之更高柱狀部分
602‧‧‧晶圓
700‧‧‧程序
702‧‧‧操作
704‧‧‧操作
706‧‧‧操作
708‧‧‧操作
709‧‧‧操作
710‧‧‧操作
712‧‧‧操作
714‧‧‧操作
800‧‧‧方法
802‧‧‧操作
804‧‧‧操作
806‧‧‧操作
808‧‧‧操作
1100‧‧‧方法
1101‧‧‧操作
1102‧‧‧操作
1104‧‧‧操作
1106‧‧‧操作
1108‧‧‧操作
1110‧‧‧操作
1112‧‧‧操作
1114‧‧‧操作
圖1A至圖1D係實施一導引圖案之一實例DSA程序之圖式，在一退火程序期間在導引圖案上之一嵌段共聚合物材料變得愈來愈自我排序。
圖2係一DSA線間距圖案及一無缺陷DSA線間距圖案中之一橋接缺陷。
圖3包含三個廣泛變動之DSA圖案及其等之所得俯視圖CD-SEM影像之圖式。
圖4A展示針對一α信號之橢圓偏光計光譜，其中已知光柵品質良好。
圖4B展示針對一β信號之一類似組光譜，其中已知光柵品質良好。
圖5展示針對α之一類似組光譜，其中已知光柵品質不良。
圖6展示根據一晶圓上之位置而描繪之光譜差值(△)。
圖7係繪示根據本發明之一實施例之用於判定一晶圓圖案之一品質特徵之一程序之一流程圖。
圖8係描述根據本發明之一替代實施例之使用一量測位點中之多個量測來指示一半導體晶圓上之品質之另一方法之一流程圖。
圖9係根據本發明之一實例實施方案之一單一量測位點之複數個鄰近量測位置之一圖式。
圖10A及圖10B展示根據本發明之一實例實施方案之分別針對低 品質晶圓及高品質晶圓之二維光束輪廓反射計(2DBPR)信號殘餘項。
圖11繪示根據本發明之一替代實施例之藉由使用微分模型而評估DSA光柵品質之一方法。
圖12繪示根據本發明之一實施例之一實例度量衡系統。
在以下描述中，闡述許多特定細節以提供本發明之一透徹理解。可在沒有此等特定細節之一些或全部的情況下，實施本發明。在其他實例中，並未詳細描述已知程序操作以不必要地使得本發明模糊。儘管將結合特定實施例來描述本發明，然應瞭解，吾人不意欲將本發明限於實施例。
序言
當前諸多群組利用導向式自組裝(DSA)作為針對先進節點之一圖案化技術。圖1A至圖1D係利用一導引圖案122之一DSA程序之圖式，在一退火程序期間，於導引圖案122上之一嵌段共聚合物材料變得愈來愈自我排序。如所示，嵌段共聚合物材料104a最初相對於圖1A中之導引圖案122係無序。在一第一退火持續時間之後，一略微較經排序之嵌段共聚合物材料104b形成於導引圖案122上，如圖1B中所示。在更多退火之後，一更經排序之嵌段共聚合物材料104c形成於圖1C中之導引圖案122上。最終，在圖1D中之一特定退火持續時間期間，一經排序之嵌段共聚合物材料104d形成於導引圖案122上。接著，共聚合物組件之一者可經蝕刻(未展示)，以自剩餘共聚合物材料獲得一精細光柵結構。
在被稱作「化學磊晶術」之主要類型之DSA程序之一者中，光柵製造的品質敏感地隨導引圖案尺寸參數以及材料的化學性質而變化。此等光柵中之缺陷可採取隨機排序結構(尤其是無序區域)及在另一者下方之一DSA材料之子表面橋接的形式。圖2係一DSA線間距圖案206 及一無缺陷DSA線間距圖案220中之一橋接缺陷。具體而言，DSA線間距圖案206形成於具有非最佳寬度之一下伏化學圖案208a及208b上。歸因於次佳下伏導引基板圖案208a及208b，DSA圖案係無序的。例如，缺陷光柵206包含經圖案化成不完整線210a、210b、210i及210j以及210c、210d、210e、210f、210g、210h、210k及210l之第一共聚合物組件材料。第二共聚合物組件形成缺陷橋接部分212a及212g以及線212b、212c、212d、212e、212f、212h及212i。
相比而言，DSA圖案220係無缺陷的。第二共聚合物組件線222a及222b形成於最佳寬度基板部分228a及228b上方。額外第二共聚合物組件線(224a至224d)以及第一共聚合物組件線(例如226a及226b)亦形成於此等基板部分228a及228b之間。當用一CD-SEM來成像無缺陷DSA圖案220及缺陷DSA圖案206兩者之頂表面時，所得影像202及204實質上係相同的。因此，DSA圖案206之下伏橋接缺陷未被偵測。
圖3包含三個廣泛變動之DSA圖案302a、302b及302c之圖式。具體而言，DSA圖案302a由三個柱狀結構304a、304b及304d形成。DSA圖案302b由經橋接之柱狀結構308形成，而DSA圖案302c由經橋接之更低部分310及斷開之更高柱狀部分314a、314b及312c形成。全部三個結構302a至302c導致相同頂表面CD-SEM影像306具有三個柱狀影像部分306a、306b及306c。
在子表面缺陷之情況下，在不修改典型量測條件及可能損害器件之情況下，CD-SEM工具對缺陷視而不見。一些人相信缺乏此等子基板缺陷之偵測造成對大量製造之一嚴重阻礙。
對當前開發DSA程序之部分之一目標係判定何處形成一良好形成及不良形成之光柵，及何處形成一無序之薄膜形。此區別可取決於用於圖案化DSA薄膜堆疊物之底部處之導引層之微影工具暴露及劑量。層之光回應中之方位角不對稱性可用於量化是否形成一良好排序之光 柵。
特徵化圖案之實例實施例：
本發明之某些實施例包含針對光譜資料收集之裝置及方法以及用於在不需要任何模型化之情況下特徵化一半導體晶圓上之所關注結構之品質之信號處理。特徵化品質可包含關於一所關注結構是否自良好或不良品質之一指示。此等技術允許基於分析原始光譜信號而跨一整個晶圓而特徵化程序良率之一更簡單及更快速構件。在某些實施例中，此等技術(特定言之)可應用於週期結構(繞射光柵)及光阻或導向式自組裝(DSA)結構之品質之特徵化。除了光柵結構，可針對品質而分析其他類型之所關注晶圓結構。實例包含薄膜、週期及非週期結構等等。
在某些實施例中，依多個方位角而進行光譜量測。在另一實例中，自鄰近量測位置獲得多個光譜信號。
自量測位點所獲取之光譜信號可包含可彼此減去或彼此比較之任何成對之相同信號類型。實例信號包含(但不限於)任何類型之散射量測、分光、橢圓偏光計及/或反射計信號，該等信號包含：Ψ、△、Rs(s偏光之複雜反射率)、Rp(p偏光之複雜反射率)、Rs(|rs|2)、Rp(|rp|2)、R(非偏光反射率)、α(分光「α」信號)、β(分光「β」信號)及此等參數之函數(諸如tan(Ψ)、cos(△)、((Rs-Rp)/(Rs+Rp))、穆勒矩陣元件(Mij)等等)。該等信號可替代地或另外隨著入射角、偵測交、偏光、入射之方位角、偵測方位角、角分佈、相位或波長或此等參數之一者以上之一組合之變化而被量測。該等信號亦可為信號(諸如複數個上文所描述之橢圓偏光計及或反射計信號類型之任何者之一平均值)之一組合之一特徵。其他實施例可使用其中可依一單一波長(而不是多個波長)而獲得信號之至少一者之單色或雷射光源。照明波長可為任何範圍，自X射線波長開始且至遠紅外波長。
接著，可直接分析兩個(或兩個以上)光譜信號之間之差值(或標準偏差)，以判定在不使用一模型及不提取任何特徵參數(諸如CD或薄膜厚度)之情況下，量測位點是否具有一良好或不良品質。即，量測位點之一品質指示器僅可基於兩個或兩個以上經量測之光譜信號之間之差值。
在一光柵目標實例中，可大體上計算光譜之間之差值，且亦可在跨晶圓之各種位置處判定此差值。在其中光譜差值在一相對感測中更高之位置處，一良好形成之光柵存在之概率更高，其中光柵結構不良或甚至為無序之位置處，光學量測將不偵測任何強方位角不對稱性，且依不同方位方向之量測之間之光譜差值將為零或接近零。
圖4A展示依兩個方位角在一相同位置中量測之(α)信號之橢圓偏光計光譜，其中已知光柵品質良好。同樣地，圖4B展示針對一(β)信號之一類似組光譜，其中已知光柵品質良好。藉由依兩個方位角之經量測之光譜之間之分離而證明一高品質光柵之存在。相比而言，圖5展示針對(α)之一組光譜，其中已知光柵品質不良。藉由缺乏依針對信號依兩個方位角之兩個經量測之光譜之間之分離而證明一不良品質光柵之存在。儘管針對一已知不良品質光柵而僅展示(α)信號，然將針對(β)信號而發生類似結果。
圖6展示針對具有自左向右之一程序變動之一晶圓之隨著一晶圓602上之位置之變化而描繪之光譜差值(△)。具有方位之間之較高光譜差值之區域與針對晶圓而量測之良率圖密切相關。例如，一些等高線面積經展示為具有大於0.060、在0.050至0.60之間、在0.050至0.040之間、在0.040至0.030之間等等之△(或信號之間之差值)。此等差值亦可指示光柵品質。
圖7係繪示根據本發明之一實施例之用於判定針對一晶圓圖案之一品質特徵之一程序之一流程圖。在操作702中，最初可自相同量測 位點依多個方位角而收集光譜資料。一般而言，兩個或兩個以上方位角可包含任何適合角，諸如針對對於光柵或圖案缺陷之增大之靈敏度而彼此正交之角(儘管未要求)。例如，可依垂直及平行於光柵方向之方向而獲得光譜量測。
量測可包含任何適合光譜輻射信號，諸如散射量測、反射計或橢圓偏光計信號(包含文中所描述之實例)。可基於對所關注結構之信號靈敏度而選擇所獲取之信號之類型。例如，某些波長可對某些特定結構尺寸更敏感。所關注結構可包含任何經圖案化或週期結構，包含2維光柵及3維光柵、點陣列等等。
在獲取光譜之後，接著，可在操作704中判定一光譜差值。若僅存在針對特定所關注結構而收集之兩個光譜，則可僅僅減去光譜信號以獲得一差值信號。若存在兩個以上光譜，則可使用任何數目個技術來獲得一差值信號。若存在兩個以上方位角，則可減去針對各成對之方位角之光譜。在一實施例中，針對各成對之正交角而獲得差值。若亦依多個波長範圍而獲得針對各方位角之光譜，則在操作706中，可視情況選擇對應於波長範圍之一特定者之最高光譜差值。在另一實例中，差值信號(例如依不同波長)可經減少至一單一差值。在所繪示之實例中，在操作708中，可判定光譜差值絕對值之波長平均值。即，針對不同波長之差值信號之平均值可經判定以獲得一平均差值信號。
可基於任何適合差值臨限值或百分比值而界定品質指示，例如與平均差值相比較。例如，高於一預定義臨限值之差值信號可導致一「良好」品質指示，否則，低於或等於預定義臨限值之差值信號可導致一「不良」品質指示。針對圖6中所示之實例，可將臨限值設定為大於0.06之△作為一良好品質光柵之指示。
依一良好完美光柵形式之一圖案(例如)趨於在依不同方位角量測之光譜信號中產生一大差值。隨著一光柵結構變得更有缺陷，經量測 之信號差值變小且類似於一均勻薄膜回應，此依不同方位角具有一零差值。即，介於相關聯於一完美光柵之一最大差值與零之間之一差值指示針對一光柵或圖案結構之缺陷。
接著，在操作709中，可基於光譜差值而判定及報告圖案之一品質指示。品質指示可視情況而基於光譜差值之波長平均值(自操作708)或基於針對一所選波長之最高光譜差值(自操作706)。接著，可結束程序或針對多個目標而重複該程序。
接著，上文所描述之品質判定程序之後接著一校準程序。可視情況執行一校準程序以針對被視為具有不良品質之一所關注結構而量化缺陷。在所繪示之實施例中，在操作710中，亦可視情況判定理論光譜對一完美光柵之差值。在操作712中，依理論光譜差值而正規化(或校準)經量測之光譜差值。接著，在操作714中，可基於正規化光譜差值而判定及報告一缺陷數量。類似於品質判定，缺陷數量可視情況基於多個光譜量測差值之波長平均值(自操作708)或基於針對一所選波長之最高光譜差值(自操作706)。在執行校準以量化缺陷之後，亦可針對多個光譜差值而重複程序700或可結束程序。
可針對其而基於光譜信號比較來判定品質之其他量測結構係薄膜。圖8係描述根據本發明之一替代實施例之使用一量測位點中之多個量測來指示一半導體晶圓上之品質之另一方法800之一流程圖。圖9係根據本發明之一實例實施方案之一單一量測位點之複數個鄰近量測位置之一圖式。最初，在操作802中，可在一相同量測位點之多個鄰近位置處獲得光譜量測。自其獲得量測之鄰近位置良好地彼此鄰近而不重疊實際量測區域。
可在操作804中判定針對全部(或一部分)所獲得之光譜量測之一平均信號或中值信號。在操作806中自平均值或中值判定量測之各者之一標準偏差。針對各量測位置，在操作808中，可在此量測位置處 基於相對應標準偏差而判定及報告一品質指示。可針對跨晶圓之多個位置而重複上述步驟以產生晶圓品質圖。亦可使用一校準程序來擴展此程序以量化缺陷，如文中進一步所描述。
針對圖8之技術之一量測位點可包含任何適合的一或多個所關注結構(諸如一光柵或薄膜結構)，預期該等結構均勻。例如，將預期填充整個量測位點之一光柵在跨量測位點區域之不同量測位置處均勻，除非此光柵有缺陷。同樣地，將預期填充量測位點之一薄膜具有跨量測位點之一相同厚度(及均勻性)，且導致此量測位點中之不同量測位置處之相同光譜信號。在該兩個實例中存在更多缺陷；將存在更大光譜差值。因此，此技術可應用於正常結構，該等結構可包含薄膜、2維及3維光柵、點(或任何其他類型)陣列、週期結構等等。
圖10A及10B展示針對較低品質晶圓(圖10A)及較高品質晶圓(圖10B)之二維光束輪廓反射計(2DBPR)信號殘餘項(或差值信號)。儘管圖10A及10B中之實例使用角解析信號，然亦可針對波長解析光譜而應用相同方法。本發明之某些技術可被視為「無模型」，此係由於未進行關於經量測之半導體圖案之假定。另外，無需藉由比較模型結果而自經量測之光譜提取所關注結構之定量值(諸如CD)。
可藉由訓練用於已知品質結構(例如已知不良及良好光柵)之技術而擴展本發明之某些無模型實施例。基於機器學習方法(諸如神經網路)之一演算法可被用於基於一訓練集之已知結構而使經量測之光譜信號與一測試結構(諸如DSA圖案)中之預先程式化之變動相關。即，具有一訓練集之預定義或已知變動可經量測以獲得光譜信號，從而判定用於使光譜信號與特徵或程序變動相關之一模型。在完成機器學習操作之後，可自使用此模型自具有未知特性之所關注結構獲得之光譜信號提取特徵及程序相關參數。
在進一步實施例中，各種程序參數被改動。為了說明，當在相 同晶圓內或不同晶圓上導引圖案間距變動時，DSA圖案之尺寸性質受影響。替代地，變動嵌段共聚合物層之厚度可為實驗設計(DOE)訓練集之一部分。程序參數變動(諸如退火溫度)可被用作產生一DOE訓練集之另一方式，例如在不同退火溫度下處理不同晶圓。
在產生一DOE訓練集之後，可量測使用不同程序條件來製造之目標，以獲得光譜(諸如依兩個方位角自一單一量測位點之特定信號類型或自多個量測位點之一特定信號類型)，接著，處理該等光譜作為訓練演算法之一部分。為判定針對訓練集之尺寸參數(諸如輪廓特性(底部或頂部CD、側壁角等等))，可由可為破壞性的一參考度量衡(例如橫截面TEM)或由原子力顯微鏡術(AFM)或CD-SEM來特徵化來自訓練集之此等目標。已知特徵參數可僅包含關於不良或良好品質之指示，而不是特定度量值。
亦可(例如)藉由訓練而特徵化對理想或所要DSA圖案之偏差，以使經量測之信號與光譜內或光譜外(或良好品質相比於不良品質)DSA圖案相關。例如，使用橋接之一DSA結構可在將不藉由理想圖案產生之角解析信號或橫向極化信號中產生非對稱訊符。此等信號之不對稱位準及角度或光譜內容可與經量測之區域中之橋接缺陷(或其他缺陷類型)之密度相關。取決於此等結構產生之光譜(例如依兩個方位角或自多個量測位點之此等光譜)，藉由使用一訓練方法，可訓練一特徵提取器程序以分析光譜內相比於光譜外圖案。接著，來自未知結構之光譜可被輸入至經訓練之特徵提取器。特徵提取器輸出可被用於調整程序參數，以補償隨著時間的推移發生於DSA圖案化中之程序漂移，如在一APC(先進程序控制)系統中。
在一開發使用情況下，與生產使用情況相反，嵌段共聚合物之化學性質亦可經變動以達成最佳圖案化尺寸或粗糙度性質。可使用上文所描述之訓練方法之任何者來在一DOE(實驗設計)集中變動及特徵 化此等性質。
在一繪示性實例中，可在如圖11中所描述之一微分模型中實施圖7之方法。例如，可針對關於一90°方位角(Az90)之一零度方位角(Az0)來判定一微分模型：Az0=f(Az90)+err，其中f()係使Az90信號最佳擬合於Az0信號之一函數，且err表示Az90與Az0信號之間之殘餘誤差。可判定針對整個晶圓之一最小及最大殘餘誤差。當Az0信號及Az90信號非常相似時，接著，此殘餘誤差將較小(minErr)，在隨機雜訊之位準處。此較小minErr對應於不良形成之DSA結構。相比而言，較大err(maxErr)對應於良好形成之DSA結構。minErr與maxErr之間的誤差可用於評估DSA光柵的相對品質。
圖11繪示根據本發明之一替代實施例之藉由使用一微分模型來評估DSA光柵品質之一方法1100。最初，在操作1101中，可使用CD SEM或其他度量衡工具，自參考DSA結構收集針對DSA缺陷之參考資料。即，CD SEM可用於分類如具有一不良或良好品質(或有缺陷或無缺陷)及不同數目個缺陷的複數個DSA參考結構。此參考資料包含針對已知DSA結構及其等之對應光譜資料的品質指示及/或缺陷計數。光譜參考資料將包含如針對以下訓練集而收集之相同類型的信號。
在操作1102中，可自源於一訓練集之複數個DSA結構之各者收集依0及90°方位角兩者的光譜信號。儘管繪示性實例描述正交方位角，然可使用其他角度。然而，方位對係處於不同角度位置處。可收集任何類型之光譜信號(諸如分光資料)。訓練集DSA結構將含有不同數目個缺陷。
接著，在操作1104中，可對依0及90°方位角兩者之來自訓練集的光譜資料執行主分量分析(PCA)。可實施任何適合特徵提取技術(除了PCA)，以便自具有最佳資訊之光譜信號對提取一特徵，同時減小資料集。其他實例自動化特徵提取技術包含獨立分量分析(ICA)、局部 線性嵌入(LLE)演算法等等。
可在操作1106中判定針對兩個方位角而執行之PCA之間之一關係。一般而言，該關係將表示使來自兩個方位角之PCA資料最佳相關之一函數。接著，可在操作1108中判定殘餘資料。殘餘資料大體上係使來自兩個方位角之PCA資料相關之最佳擬合函數之間的差值。接著，在操作1110中，可對殘餘資料及可被選擇之PCA殘餘資料之一或若干主分量(例如第一主分量PC1)執行PCA。
接著，可在操作1112中判定PC1殘餘資料與參考資料之間之一關係。例如，可針對自具有已知缺陷品質(例如不良或良好品質及/或諸多缺陷)之已知DSA圖案獲得之參考資料而比較PC1殘餘資料與PC1資料，且接著，可判定使PC1與品質相關之一模型。接著，在操作1114中，可基於自收集自一未知DSA之光譜所判定之PC1殘餘資料與品質之間之關係而判定此未知DSA圖案之DSA圖案品質。
儘管在使用得自於一PCA變換之第一主分量方面描述以下實例實施例以便提取關於一品質參數之資訊，然而其他實施例可利用其他特徵提取結果或技術。例如，可使用如經由PCA而判定之第一主分量及第二主分量。可基於應用之特定需求而選擇任何數目個主分量。在又一實例中，可使用自另一特徵提取工具(諸如ICA或LLE)之輸出。
在一PCA實施例中，所提取之特徵對應於信號資料集至一不同座標系統之一變換及經變換之資料集沿其而具有最多變動之此新的座標系統之一特定維數(或方向或投影方向)之選擇，此提供關於特徵品質之最多資訊。第一主分量對應於經發現具有最多變動之PCA變換之資料集之一經變換之方向或維數。第二主分量具有第二多變動等等。
一般而言，上述方法可經校準以判定定量特徵及/或程序參數值。例如，可採用CD-SEM量測之多個點以建立缺陷之數目與誤差之間之關係： 缺陷數目=Cal(err)或 缺陷數目=Cal(Az0-f(Az90))，其中Cal()係由CD-SEM參考量測位點獲得之校準函數。
用於產生微分模型之信號可為由PCA、獨立分量分析(ICA)、局部線性嵌入(LLE)或其他特徵提取方法獲得之原始信號(例如α、β)或原始信號之分量。
在另一繪示性模型實例中，由量測而產生一2DBPR微分模型。一2DBPR影像係徑向對稱的(當經量測之樣本類似於薄膜時)或非徑向對稱的(當樣本具有一些週期結構時)。使用此特徵，一徑向對稱表面可與2DBPR影像相配。
Img=f(Img)+err，其中f()係最佳擬合影像之徑向對稱函數，且「err」係對應於不對稱部分之殘餘誤差。一不對稱部分可意指影像至少部分不是徑向對稱且係一有缺陷薄膜。
依如在非2DBPR情況下之類似方式，殘餘誤差可被用於評估缺陷之位準，且在校準之情況下，可判定缺陷之數目。如在非2DBPR情況下，可使用2DBPR影像之分量，而不是原始信號。在兩種情況下，標準偏差、最大值、中值或誤差之分佈可被用作DSA光柵品質之一度量。
在另一繪示性模型中，一種技術可包含當應用於多個目標時隔離下層變動(解除相關)之影響。可使用一DSA目標及不具有DSA層但具有相同下層之一目標。以下情況可被用於下層解除相關：1.使用兩個或兩個以上目標之組合信號來提取顯著分量，及2.使用針對殘餘項之微分模型：殘餘項=Sdsa-f(Sul)，其中Sdsa係來自DSA目標之信號，且Sul係來自下層目標之信號，且f()係使Sul最佳擬合於Sdsa之函數。
在應用下層解除相關之後，上文所描述之DSA微分模型之任何者 可被應用於DSA缺陷量測。
本發明之某些技術可實現用於特徵化光阻或DSA圖案之圖案品質之一顯著時間節省，且減少開發及最佳化圖案化程序之成本。
硬體及/或軟體之任何適合組合可被用於實施上文所描述之技術之任何者。在一般實例中，一度量衡工具可包括照明一目標之一照明系統、擷取藉由與一目標、器件或特徵之照明系統之相互作用(或其之不足)而提供之相關資訊之一收集系統及分析使用一或多個演算法來收集之資訊之一處理系統。度量衡工具可大體上被用於量測關於與各種半導體製程相關聯之結構及材料特性(例如材料組合物、結構之尺寸特性及薄膜(諸如薄膜厚度)及/或結構之臨界尺寸、疊對等等)之各種輻射信號。此等量測可被用於促進半導體晶粒之製造中之程序控制及/或良率效率。
度量衡工具可包括可結合本發明之某些實施例使用之一或多個硬體組態。此等硬體組態之實例包含(但不限於)以下：分光橢圓偏光計(SE)、使用多角度照明之SE、SE量測穆勒矩陣元件(例如使用旋轉補償器)、單一波長橢圓偏光計、光束輪廓橢圓偏光計(角解析橢圓偏光計)、光束輪廓反射計(角解析反射計)、寬帶反射分光計(分光反射計)、單一波長反射計、角解析反射計、成像系統及散射計(例如光斑分析器)。
可將硬體組態分成離散操作系統。另一方面，可將一或多個硬體組態組合成一單一工具。在美國專利第7,933,026號中進一步繪示及描述此將多個硬體組態組合成一單一工具之一實例，該案之全文出於全部目的以引用之方式併入本文中。圖12展示(例如)一例示性度量衡工具之一示意圖，該度量衡工具包括：a)一寬帶SE(例如18)；b)使用旋轉補償器(例如98)之一SE(例如2)；c)一光束輪廓橢圓偏光計(例如10)；d)一光束輪廓反射計(例如12)；e)一寬帶反射分光計(例如14)； 及f)一深紫外線反射分光計(例如16)。另外，在此等系統中通常存在許多光學元件(例如92、72、94、70、96、74、76、80、78、98、100、102、104、32/33、42、84、60、62、64、66、30、82、29、28、44、50、52、54、56、46、34、36、38、40及86)，包含特定透鏡、準直器、鏡、四分之一波片、偏光器、偵測器、相機、孔徑及/或光源。用於光學系統之波長可自約120奈米變動至3微米。針對光學系統之方位角亦可變動。針對非橢圓偏光計系統，所收集之信號可為偏光解析的或非偏振的。
圖12提供整合於相同工具上之多個度量衡頭之一圖解說明。然而，在諸多情況下，多個度量衡工具用於一單一或多個度量衡目標上之量測。在Zangooie等人之名稱為「Multiple tool and structure analysis」之美國專利第7,478,019號中進一步描述多個工具度量衡之若干實施例，該案之全文出於全部目的以引用之方式併入本文中。
某些硬體組態之照明系統可包含一或多個光源。一或多個光源可產生僅具有一波長之光(例如單色光)、具有諸多離散波長之光(例如多色光)、具有多個波長之光(例如寬帶光)及/或連續或在波長之間跳躍而掃掠遍及波長之光(例如可調諧光源或掃掠光源)。適合光源之實例係：一白色光源、一紫外線(UV)雷射、一弧光燈或一無電極燈、一雷射維持電漿(LSP)源(例如可自馬薩諸賽州Woburn市Energetiq Technology,Inc.商業上購得之源)、一中超源(諸如一寬帶雷射源)(例如可自新澤西州Morganville市NKT Photonics Inc.商業上購得之源)或更短波長源(諸如x射線源、極紫外線源或其之一些組合)。光源亦可經組態以提供具有足夠亮度之光，在一些情況下，其可為大於約1W/(nm cm2 Sr)之一亮度。度量衡系統亦可包含針對光源之一快速回饋用於穩定其之功率及波長。可經由自由空間傳播而遞送或在一些情況下經由任何類型之光纖或光導而遞送光源之輸出。
繼而，一或多個偵測器或分光計經組態以經由一收集光學元件而接收經反射或以其它方式自樣本4之表面散射之照明。適合感測器包含電荷耦合器件(CCD)、CCD陣列、時間延遲積分(TDI)感測器、TDI感測器陣列、光倍增管(PMT)及其他感測器。可將經量測之光譜或所偵測之信號資料(隨著位置、波長、偏振、方位角等等之變化)自各偵測器傳送至處理器系統48以用於分析。
應認識到，可由一單一處理器系統48或(替代地)一多處理器系統48來執行貫穿本發明所描述之各種步驟。再者，圖12之系統之不同子系統(諸如分光橢圓偏光計)可包含適合於執行文中所描述之步驟之至少一部分之一電腦系統。因此，上述描述不應被理解為限制本發明，而僅係一說明。此外，一或多個處理器系統48可經組態以執行文中所描述之方法實施例之任何者之任何其他步驟。
另外，處理器系統48可依技術中已知的任何方式而通信地耦合至一偵測器系統。例如，一或多個處理器系統48可經耦合至與偵測器系統相關聯之運算系統。在另一實例中，可由耦合至處理器系統48之一單一電腦系統直接控制偵測器系統。
度量衡系統之處理器系統48可經組態以由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體而自系統之子系統接收及/或獲取資料或資訊。依此方式，傳輸媒體可用作處理器系統48與圖12之系統之其他子系統之間之一資料連結。
整合式度量衡系統之處理器系統48可經組態以由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體而自其他系統接收及/或獲取資料或資訊(例如量測光譜、差值信號、統計結果、參考或校準資料、訓練資料、模型、所提取之特徵或變換結果、經變換之資料集、曲線擬合、定性及定量結果等等)。依此方式，傳輸媒體可用作處理器系統48與其他系統(例如記憶體機載度量衡系統、外部記憶體、參考量測源或其他外 部系統)之間之一資料連結。例如，處理器系統48可經組態以經由一資料連結而自一儲存媒體(例如內部或外部記憶體)接收量測資料。例如，使用偵測系統所獲得之光譜結果可被儲存於一永久或半永久記憶體器件(例如內部或外部記憶體)中。就此而言，可自機載記憶體或自一外部記憶體系統匯入光譜結果。再者，處理器系統48可經由一傳輸媒體而將資料發送至其他系統。例如，由處理器系統48判定之定性及/或定量結果可被傳達及儲存於一外部記憶體中。就此而言，可將量測結果匯出至另一系統。
處理器系統48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、平行處理器或技術中已知的任何其他器件。一般而言，術語「處理器系統」可被廣泛定義為包含具有一或多個處理器之任何器件，該等器件執行自一記憶體媒體之指令。可經由一傳輸媒體(諸如一導線、纜線或無線傳輸連結)而傳輸程式指令實施方法(諸如文中所描述之該等方法)。可將程式指令儲存於一電腦可讀媒體(例如記憶體)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。
度量衡工具可經設計以進行與半導體製造相關之諸多不同類型之量測。用於判定品質及/或定量值之本發明之某些實施例可利用此等量測。用於判定特定目標特徵之額外度量衡技術亦可與上文所描述之品質判定技術組合。例如，在某些實施例中，工具可量測光譜且判定一或多個目標之特性，諸如品質及缺陷數量值、臨界尺寸、疊對、側壁角、薄膜厚度、程序相關之參數(例如焦點及或劑量)。目標可包含本質上係週期性的之某些所關注區域，諸如例如一記憶體晶粒中之光柵。目標可包含多個層(或薄膜)，其等之厚度可由度量衡工具量測。目標可包含放置(或已存在)於半導體晶圓上之目標設計用以搭配(例如)使用對準及/或疊對對位操作使用。某些目標可定位於半導體晶 圓上之各種位置處。例如，目標可定位於切割道內(例如晶粒之間)及/或定位於晶粒本身中。在某些實施例中，由美國專利第7,478,019中所描述之相同或多個度量衡工具(在相同時間或在不同時間)量測多個目標。可組合來自此等量測之資料。來自度量衡工具之資料可被用於半導體製程中(例如)以前饋、後饋及/或側向回饋校正程序(例如微影、蝕刻)，且因此可生產一完成程序控制解決方案。
隨著半導體器件圖案尺寸持續縮小，通常需要更小度量衡目標。此外，量測精確度及與實際器件特性之匹配增加對似器件之目標以及晶粒中及(甚至)器件上量測之需要。已提出各種度量衡實施方案以達成此目標。例如，基於主要反射光學器件之對焦光束橢圓偏光計係其等之一者且在Piwonka-Corle等人之專利(美國專利第5,608,526號「Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system」)中被描述。切趾器可被用於減輕導致超過由幾何光學器件界定之大小之照明電之傳播之光繞射之影響。在Norton之「Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications」之美國專利第5,859,424號中描述切趾器之使用。使用同時多個入射角照明之高數值孔徑工具之使用係達成較小目標能力之另一方式。例如，在Opsal等人之「Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements」之美國專利第6,429,943號中描述此技術。
其他量測實例可包含量測半導體堆疊物之一或多層之組合物、量測晶圓上(或內)之某些缺陷及量測暴露於晶圓下之光微影輻射量。在一些情況下，度量衡工具及演算法可經組態用於量測非週期性的目標，見(例如)P.Jiang等人之「The Finite Element Method for Full Wave Electromagnetic Simulations in CD Metrology Using Scatterometry」(申請中美國專利第61/830536號，K-T發明第4063頁) 或A.Kuznetsov等人之「Method of electromagnetic modeling of finite structures and finite illumination for metrology and inspection」(申請中美國專利第61/761146號或KT發明第4082頁)。
所關注參數之量測亦可涉及諸多演算法。例如，與樣本之入射光束之光學相互作用可使用EM(電磁)解答器而被模型化，且使用此等演算法作為RCWA、FEM、動差法、表面積分法、體積積分法、FDTD及其他。通常可使用一幾何引擎或(在一些情況下)程序模型化引擎或兩者之一組合來模型化所關注目標。在A.Kuznetsov等人之「Method for integrated use of model-based metrology and a process model」(申請中美國專利第61/738760號，第4025頁)中描述程序模型化之使用。例如，可在加州Milpitas市KLA-Tencor之AcuShape軟體產品中實施一幾何引擎。
可藉由諸多資料擬合及最佳化技術與科技而分析所收集之資料，，包含：程式庫、快速降階模型；迴歸；機器學習演算法(諸如神經網路、支援向量機器(SVM))；尺寸減小演算法(諸如例如PCA(主分量分析)、ICA(獨立分量分析)、LLE(局部線性嵌入)；稀疏表示(諸如Fourier或小波變換)；卡爾曼濾波器；促進自相同或不同工具類型之匹配之演算法，及其他者。
亦可藉由不包含模型化、最佳化及/或擬合之演算法來分析所收集之資料，例如臨時專利申請案第61/745981號，該案之全文以引用之方式併入本文中，且如文中所描述。
通常在使用使用一或多個方法(諸如運算硬體之設計及實施方案、平行化、運算之分佈、負載平衡、多服務支援、動態負載最佳化等等)之情況下來針對度量衡應用而最佳化計算演算法。可在韌體、軟體、FPGA、可程式化光學組件等等中執行演算法之不同實施方案。
資料分析及擬合步驟可被用於繼續以下目標之一者：品質之量測、缺陷數目、CD、SWA、形狀、應力、組成物、薄膜、帶隙、電性質、對焦/劑量、疊對、產生程序參數(例如光阻狀態、分壓、溫度、對焦模型)及/或其之任何組合；度量衡系統之模型化及/或設計；及模型化、設計、及/或度量衡目標之最佳化。
此處呈現之本發明之某些實施例大體上解決半導體度量衡之領域及程序控制，且不限於硬體、演算法/軟體實施方案及架構，且使用上文所概括之案例。
儘管已出於清晰瞭解之目的而在一些細節上描述以上發明，然將明白可在隨附申請專利範圍之範疇內實施某些改變及修改。應注意，存在實施本發明之程序、系統及裝置之諸多替代方式。據此，本實施例待被視為繪示性的且非限制性的，且本發明不限於文中給出之細節。
700‧‧‧程序
702‧‧‧操作
704‧‧‧操作
706‧‧‧操作
708‧‧‧操作
709‧‧‧操作
710‧‧‧操作
712‧‧‧操作
714‧‧‧操作

Claims (21)

  1. 一種特徵化一半導體晶圓上之複數個所關注結構之方法，該方法包括：自一度量衡系統之一或多個感測器，依複數個方位角，自一特定所關注結構量測複數個光譜信號；基於針對該等方位角而獲得之該等光譜信號來判定一光譜差值；及基於分析該光譜差值來判定及報告該特定所關注結構之一品質指示。
  2. 如請求項1之方法，其中在不使用一模型或自該特定所關注結構提取一定量特徵之情況下，執行判定此特定結構之該品質指示。
  3. 如請求項1之方法，其中該光譜差值係經由複數個波長依該等方位角之該等光譜信號之間之複數個差值之一平均差值。
  4. 如請求項3之方法，其中該光譜差值係在複數個波長範圍之一特定者於該等方位角之該等光譜信號之間之複數個差值之一最高者。
  5. 如請求項3之方法，其中該特定結構係一光柵結構，該方法進一步包括：針對一無缺陷光柵結構之該等方位角來判定理論或經量測之光譜差值；及藉由該理論光譜差值來正規化該平均差值，以判定一缺陷數量。
  6. 如請求項1之方法，其中量測光譜包含：藉由使用二維光束輪廓反射計來產生一微分模型。
  7. 如請求項6之方法，進一步包括判定一影像與具有一殘餘誤差之一徑向對稱影像之最佳擬合之間之一微分模型，且基於此微分模型來判定該光譜差值是否指示一薄膜或有缺陷結構。
  8. 如請求項1之方法，其中自導向式自組裝(DSA)結構、下層非導向式自組裝(non-DSA)結構或圖案化光阻結構選擇該等目標。
  9. 如請求項1之方法，進一步包括：使用一CD SEM工具來收集量化圖案缺陷之參考資料；自具有已知圖案缺陷之一訓練集之圖案結構，依該等方位角來獲得光譜信號；判定依不同方位角來量測之光譜信號與一殘餘誤差之間之一第一關係函數，其中該第一關係式係基於自該訓練集依該等方位角而獲得之該等光譜信號；基於該參考資料來判定一殘餘誤差與圖案缺陷之一量化之間之一第二關係函數；及將依該等方位角自該特定所關注結構量測之該等光譜信號輸入至該第二關係函數，以判定針對此特定結構之圖案缺陷之一量化。
  10. 如請求項9之方法，其中該第一關係函數及該第二關係函數係基於應用於針對該訓練集及該特定結構之該等光譜信號及殘餘誤差之一資料簡化技術。
  11. 一種特徵化一半導體晶圓上之一所關注結構薄膜之方法，該方法包括：在一度量衡系統之一或多個感測器處，自該薄膜或經設計以跨該量測位點為均勻之一結構之一量測位點處之複數個鄰近位置量測複數個光譜信號；判定該等光譜信號之一平均信號或中值信號； 自該平均信號或中值信號判定各位置處該光譜信號之各者之一標準偏差；及在不使用一模型及自該薄膜或該結構提取一定量特徵之情況下，基於分析針對該薄膜或該結構之各位置之該標準偏差來判定及報告此位置之一品質指示。
  12. 一種半導體度量衡系統，其包括：一照明器，其用於產生照明；照明光學器件，其等用於依複數個方位角來將該照明導引朝向一特定結構；收集光學器件，其等用於回應於該照明而自該特定結構依該等方位角來將複數個光譜信號導引至一感測器；該感測器，其用於針對該等方位角，自該特定結構獲取該複數個光譜信號；及一處理器及記憶體，其經組態以執行以下操作：基於針對該等方位角而獲得之該等光譜信號來判定一光譜差值；及基於分析該光譜差值來判定及報告該特定所關注結構之一品質指示。
  13. 如請求項12之系統，其中在不使用一模型及自此特定所關注結構提取一定量特徵之情況下，執行判定該特定結構之該品質指示。
  14. 如請求項12之系統，其中該光譜差值係經由複數個波長依該等方位角之該等光譜信號之間之複數個差值之一平均差值。
  15. 如請求項14之系統，其中該光譜差值係在複數個波長範圍之一特定者於該等方位角之該等光譜信號之間之複數個差值之一最高者。
  16. 如請求項14之系統，其中該特定結構係一光柵結構，該處理器及該記憶體經組態用於：針對一無缺陷光柵結構之該等方位角，判定理論或經量測之光譜差值；及藉由該理論光譜差值來正規化該平均差值，以判定一缺陷數量。
  17. 如請求項12之系統，其中量測光譜包含：藉由使用二維光束輪廓反射計來產生一微分模型。
  18. 如請求項17之系統，該處理器及該記憶體經組態用於判定一影像與一徑向對稱影像之最佳擬合之間之該微分模型之間之一差值。
  19. 如請求項12之系統，其中自導向式自組裝(DSA)結構、下層非導向式自組裝(non-DSA)結構或圖案化光阻結構選擇該等目標。
  20. 如請求項12之系統，該處理器及該記憶體經組態用於：收集使用一CD SEM工具來量化圖案缺陷之參考資料；自具有已知圖案缺陷之一訓練集之圖案結構，依該等方位角來獲得光譜信號；判定依不同方位角來量測之光譜信號與一殘餘誤差之間之一第一關係函數，其中該第一關係式係基於自該訓練集依該等方位角而獲得之該等光譜信號；基於該參考資料來判定一殘餘誤差與圖案缺陷之一量化之間之一第二關係函數；及將依該等方位角自該特定所關注結構量測之該等光譜信號輸入至該第二關係函數，以判定針對此特定結構之圖案缺陷之一量化。
  21. 如請求項20之系統，其中該第一關係函數及該第二關係函數係 基於應用於針對該訓練集及該特定結構之該等光譜信號及殘餘誤差之一資料簡化技術。
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