TW202342964A

TW202342964A - 用於半導體裝置計量的方法、非暫時性電腦可讀媒體及計量單元

Info

Publication number: TW202342964A
Application number: TW111116309A
Authority: TW
Inventors: 吉列德布拉克; 艾度亞當; 耶西薛伯; 雅各布奥菲克; 茲維戈羅霍夫斯基; 黛芙娜派莫
Original assignee: 以色列商諾威股份有限公司
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-11-01

Abstract

一種用於半導體裝置計量的方法，該方法包括：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；選擇時域表示的一個或多個相關部分和時域表示的至少一個不相關部分；並且藉由使用時域表示的一個或多個相關部分執行處理來確定圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。

Description

用於半導體裝置計量的方法、非暫時性電腦可讀媒體及計量單元

本發明係關於一種用於半導體裝置計量的方法、非暫時性電腦可讀媒體及計量單元。

諸如邏輯和記憶體裝置的半導體裝置通常藉由在半導體晶片上沉積一系列層來製造，其中，一些或所有層包括圖案化結構。光學散射測量法通常藉由測量半導體裝置各層反射的光，然後根據預定義的模型或其他參考資料解釋測量的光譜來表徵半導體裝置的特性。光學散射測量法特別適用於僅具有週期性圖案化結構的半導體裝置，例如通常用於記憶體裝置的情況。然而，一些類型的半導體裝置具有含週期性圖案化結構的上層（例如記憶體電路），並且一些類型的半導體裝置具有含非週期性結構的底層（例如邏輯電路），這使得難以或不可能使用先前技術的光學散射測量技術來表徵此類裝置的特性。

提供了用於半導體裝置的時域光學計量和檢查的系統、方法和非暫時性電腦可讀媒體。

在一個方面，提供了一種用於半導體裝置計量的方法，該方法包括：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；選擇排除了時域表示的較晚時間部分的時域表示的較早時間部分；以及通過使用時域表示的較早時間部分執行基於模型的處理來確定圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。

在另一方面，預定義模型被配置用於確定預期由圖案化結構反射的光的理論波長域測量資料的時域表示，以用於圖案化結構的相應理論測量。

在另一方面，預定義模型對與時域表示的較早時間部分相對應的圖案化結構的一個或多個上層進行建模。

在另一方面，預定義模型對圖案化結構的一個或多個上層建模，不包括圖案化結構的所有其他層。

在另一方面，波長域測量資料包括光譜幅度和光譜相位兩者，並且其中，該創建包括使用光譜幅度和光譜相位兩者來創建時域表示。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置計量的方法，該方法包括：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；選擇排除了時域表示的較晚時間部分的時域表示的較早時間部分；將所選擇的時域表示的較早時間部分轉換為經時間過濾的波長域測量資料；並且藉由使用經時間過濾的波長域測量資料執行基於模型的處理來確定對圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量。

在另一方面，預定義模型被配置用於確定預期由圖案化結構反射的光的理論波長域測量資料，以用於圖案化結構的相應理論測量。

在另一方面，預定義模型對與經時間過濾的波長域測量資料相對應的圖案化結構的一個或多個上層進行建模。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置計量的方法，該方法包括：創建由半導體裝置的圖案化結構上的第一目標位置反射的光的第一波長域測量資料的第一時域表示；創建由第二目標反射的光的第二波長域測量資料的第二時域表示。

在半導體裝置的圖案化結構上的位置，識別第一時域表示中與第一目標位置的高度相對應的第一點；識別第二時域表示中與第二目標位置的高度相對應的第二點；並且確定第一目標位置的高度與第二目標位置的高度之間的高度差。

另一方面，第一波長域測量資料包括與第一目標位置相關聯的光譜幅度和光譜相位兩者，其中，第二波長域測量資料包括與第二目標位置相關聯的光譜幅度和光譜相位兩者，其中，創建第一時域表示包括使用第一波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者創建第一時域表示，並且其中，創建第二時域表示包括使用第二波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者創建第二時域表示。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置檢查的方法，該方法包括：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；將時域表示與由參考圖案化結構反射的光的參考時域表示進行比較；並且如果在時域表示之間存在差異，則識別出半導體裝置中結構異常。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置計量的系統，該系統包括：光譜處理單元，被配置為創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示，並且選擇排除了時域表示的較晚時間部分的時域表示的較早時間部分；以及計量單元，被配置為藉由使用時域表示的較早時間部分執行基於模型的處理來確定圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值，其中，光譜處理單元和計量單元在a）電腦硬體和b）包含在非暫時性的電腦可讀媒體中的電腦軟體中的任一者中實施。

在另一方面，波長域測量資料包括光譜幅度和光譜相位兩者，並且其中，光譜處理單元被配置為使用光譜幅度和光譜相位兩者來創建時域表示。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置計量的系統，該系統包括：光譜處理單元，被配置為創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示，選擇排除了時域表示的較晚時間部分的時域表示的較早時間部分，並且將所選擇的時域表示的較早時間部分轉換為經時間過濾的波長域測量資料；以及計量單元，被配置為藉由使用經時間過濾的波長域測量資料執行基於模型的處理來確定對圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值，其中，光譜處理單元和計量單元在a）電腦硬體和b）包含在非暫時性的電腦可讀媒體中的電腦軟體中的任一者中實施。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置計量的系統，該系統包括：光譜處理單元，被配置為創建由半導體裝置的圖案化結構上的第一目標位置反射的光的第一波長域測量資料的第一時域表示，並且創建由半導體裝置的圖案化結構上的第二目標位置反射的光的第二波長域測量資料的第二時域表示；以及計量單元，被配置為識別第一時域表示中與第一目標位置的高度相對應的第一點，識別第二時域表示中與第二目標位置的高度相對應的第二點，並且確定第一目標位置的高度與第二目標位置的高度之間的高度差，其中，光譜處理單元和計量單元在a）電腦硬體和b）包含在非暫時性的電腦可讀媒體中的電腦軟體中的任一者中實施。

在另一方面，第一波長域測量資料包括與第一目標位置相關聯的光譜幅度和光譜相位兩者，其中，第二波長域測量資料包括與第二目標位置相關聯的光譜幅度和光譜相位兩者，其中，光譜處理單元被配置為使用與第一目標位置相關聯的波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者來創建第一時域表示，並且其中，光譜處理單元被配置為使用與第二目標位置相關聯的波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者來創建第二時域表示。

在另一方面，提供了一種用於半導體裝置檢查的系統，該系統包括：光譜處理單元，被配置為創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；以及結構異常檢測器，被配置為將時域表示與由參考圖案化結構反射的光的參考時域表示進行比較，並且如果在時域表示之間存在差異，則識別半導體裝置中的結構異常，其中，光譜處理單元和結構異常檢測器在a）電腦硬體和b）包含在非暫時性電腦可讀媒體中的電腦軟體中的任一者中實施。

現在參考圖1A至圖1D，該圖1A至圖1D一起是根據本發明的實施方式構造和操作的用於半導體裝置的時域光學計量和檢查的系統的簡化概念圖。在圖1A的系統中，光學計量工具100，例如PRIZM™，可從Israel Rehovot的Nova 測量公司（measurement Instruments, Ltd.）購得，或者如美國專利號10,161,885中所描述的，用於根據常規技術測量諸如半導體晶片106上的半導體裝置104的圖案化結構102反射的光，並產生對應的波長域測量資料108，該資料較佳地包括反射光的光譜幅度和光譜相位兩者。光學計量工具100在圖案化結構102的製造期間或之後在任何選定點測量圖案化結構102反射的光。

圖2A中示出了波長域測量資料108的示例，其示出了諸如圖案化結構102的光譜反射率圖200。還示出了比較圖案化結構的光譜反射率圖202，該比較圖案化結構用作比較圖案化結構102的參考。比較圖案化結構可以是也位於半導體裝置104上的「測試」圖案化結構110，其中光譜反射率圖202以與光譜反射率圖200相同的方式產生。儘管在大約430nm的範圍內，這些圖形基本相同，但此後它們的差異非常顯著。

圖1A中還示出了光譜處理單元112，其較佳地集成到光學計量工具100中。光譜處理單元112較佳地被配置為根據常規技術，例如藉由使用波長域測量資料108的光譜幅度和光譜相位兩者來創建波長域測量資料108的時域表示114。

圖2B示出了光譜反射率圖200的時域表示200'，其表示在照射圖案化結構102之後反射光被光學計量工具100接收的時間。為了比較，還示出了光譜反射率圖202的時域表示202'。在此，圖沿X軸（Y軸表示時域中任何已知類型的單位中的訊號幅度）基本上相同，最多約10飛秒，指示圖案化結構102的上層和測試圖案化結構110的上層（比底層反射光更早）同樣基本上相同。

圖1A的光譜處理單元112較佳地被配置為選擇排除了時域表示114的較晚時間部分的時域表示114的較早時間部分116。該選擇可以由人類操作者指示給光譜處理單元112，或者可以由光譜處理單元112根據預定義標準自動執行，例如藉由選擇僅包括反射光的前n飛秒的時域表示114的部分作為較早時間部分116，其中n可以是任何預定義值。因此，例如，光譜處理單元112可以選擇圖2B中的排除了時域表示200'的較晚時間部分206的時域表示200'的較早時間部分204。

圖1A中還示出了計量單元118，其較佳地集成到光學計量工具100中。在一個實施方式中，計量單元118被配置為藉由使用所選擇的波長域測量資料108的時域表示114的較早時間部分116執行基於模型的處理來確定圖案化結構102的關注參數（例如，OCD、SWA、高度等）的一個或多個測量值。在該實施方式中，預定義模型120被配置用於確定預期由圖案化結構102反射的光的理論波長域測量資料的時域表示，以用於圖案化結構102的相應理論測量。預定義模型120較佳地對與所選擇的時域表示114的較早時間部分116相對應的圖案化結構102的一個或多個上層進行建模，並且預定義模型120較佳地排除圖案化結構102的所有其他層。基於模型的處理較佳地採用如在半導體計量中常用的模型擬合技術，使用預定義模型120來確定圖案化結構102的一組理論測量值，這將在給定該組理論測量值的情況下導致預期由圖案化結構102反射的光的理論波長域測量資料的基於模型的時域表示，並由此實際確定圖案化結構102的測量值，其中，基於模型的時域表示在預定義公差內與所選擇的時域表示114的較早時間部分116基本相同。

在圖1B所示的另一實施方式中，光譜處理單元112將所選擇的時域表示114的較早時間部分116轉換為經時間過濾的波長域測量資料122。然後，計量單元118藉由執行基於模型的處理來確定圖案化結構102的一個或多個測量值

使用經時間過濾的波長域測量資料122。在該實施方式中，預定義模型120被配置用於確定預期由圖案化結構102反射的光的理論波長域測量資料，以用於圖案化結構102的相應理論測量。預定義模型120較佳地對與經時間過濾的波長域測量資料122相對應的圖案化結構102的一個或多個上層進行建模，並且預定義模型120較佳地排除圖案化結構102的所有其他層。

在圖1C所示的另一實施方式中，光學計量工具100用於測量由圖案化結構102上的第一目標位置124反射的光，並且產生如上文所述的對應的波長域測量資料126。然後採用光學計量工具100以測量由圖案化結構102上的第二目標位置128反射的光，並且產生如上文所述的對應的波長域測量資料130。圖2C中示出了第一目標位置124和第二目標位置128的示例，其示出了VNAND階梯應用，其中ONO（SiO ₂/SiN/SiO ₂）階梯208被示出為填充有SiO ₂210。當在階梯212處對階梯頂部執行化學機械拋光（CMP）時，分別在第一目標位置214和第二目標位置216處進行第一目標位置124和第二目標位置128的上述測量，其中，第二目標位置216較佳地剛好在階梯212的頂部上方。

光譜處理單元112創建由第一目標位置124反射的光的第一波長域測量資料126的第一時域表示132和由第二目標位置128反射的光的第二波長域測量資料130的第二時域表示134。如果第一目標位置124和第二目標位置128的高度不同，則它們的反射光將出現在它們的時域表示中的不同時間點處（如果在測量目標位置124和128兩者時參考鏡的位置相同）。計量單元118被配置為識別與第一目標位置124的高度相對應的第一時域表示132中的第一點，以及與第二目標位置128的高度相對應的第二時域表示134中的第二點。然後，計量單元118確定第一目標位置的高度與第二目標位置的高度之間的高度差，該資訊可用於控制ONO階梯208的CMP。

在圖1D中所示的另一實施方式中，如上文所述，光學計量工具100用於測量由半導體裝置104的圖案化結構102反射的光，並產生對應的波長域測量資料108，光譜處理單元112從該波長域測量資料108創建時域表示114。結構異常檢測器136（其較佳地集成到光學計量工具100中）被配置為將時域表示114與參考時域表示138（例如由參考圖案化結構反射的光）進行比較，並且如果在時域表示114與參考時域表示138之間存在差異，則識別半導體裝置104中的結構異常，例如空隙或其他結構缺陷。

現在參考圖3A，其是根據本發明的實施方式操作的圖1A的系統的示例性操作方法的簡化流程圖。在圖3A的方法中，光學計量工具用於測量由半導體裝置的圖案化結構反射的光，並產生包括反射光的光譜幅度和光譜相位兩者的對應的波長域測量資料（步驟300）。使用波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者來創建波長域測量資料的時域表示（步驟302）。選擇排除了時域表示的較晚時間部分的時域表示的較早時間部分（步驟304）。藉由使用所選擇的時域表示的較早時間部分執行基於模型的處理來確定圖案化結構的測量值（步驟306）。

現在參考圖3B，其是根據本發明的實施方式操作的圖1B的系統的示例性操作方法的簡化流程圖。在圖3B的方法中，採用光學計量工具測量由半導體裝置的圖案化結構反射的光，並產生包括反射光的光譜幅度和光譜相位兩者的對應的波長域測量資料（步驟310）。使用波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者來創建波長域測量資料的時域表示（步驟312）。選擇排除了時域表示的較晚時間部分的時域表示的較早時間部分（步驟314）。所選擇的時域表示的較早時間部分被轉換為經時間過濾的波長域測量資料（步驟316）。藉由使用經時間過濾的波長域測量資料執行基於模型的處理來確定圖案化結構的測量值（步驟318）。

現在參考圖3C，其是根據本發明的實施方式操作的圖1C的系統的示例性操作方法的簡化流程圖。在圖3C的方法中，採用光學計量工具測量由半導體裝置的圖案化結構上的第一和第二目標位置反射的光，並產生包括反射光的光譜幅度和光譜相位兩者的對應的第一和第二波長域測量資料（步驟320）。使用波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者來創建第一和第二波長域測量資料的第一和第二時域表示（步驟322）。識別第一時域表示中與第一目標位置的高度相對應的第一點和第二時域表示中與第二目標位置的高度相對應的第二點（步驟324）。然後確定第一目標位置的高度與第二目標位置的高度之間的高度差（步驟326）。

現在參考圖3D，其是根據本發明的實施方式操作的圖1D的系統的示例性操作方法的簡化流程圖。在圖3D的方法中，採用光學計量工具測量由半導體裝置的圖案化結構反射的光，並產生包括反射光的光譜幅度和光譜相位兩者的對應的波長域測量資料（步驟330）。使用波長域測量資料的光譜幅度和光譜相位兩者來創建波長域測量資料的時域表示（步驟332）。將時域表示與參考時域表示進行比較（步驟334）。如果在時域表示之間存在差異（步驟336），則識別半導體裝置中的結構異常（步驟338）。

光學臨界尺寸（OCD）計量是半導體裝置製造過程中尺寸表徵的主流方法。

OCD基於光學散射測量，在不同條件下（波長、偏振、入射角等）對被測量圖案的光學反射率特性進行高品質測量，並使用先進的演算法、建模和機器學習方法解釋反射率資訊。

使用OCD方法的一個關鍵複雜性也是它的一個關鍵優點：光穿透並相互作用到測量結構的深處，以提供對整個層疊的尺寸和材料的靈敏度。由於現代SC結構非常薄，光通常深入到圖案化結構的多個層中，並受到來自所有這些區域的尺寸和材料特徵的影響。要區分對測量結構不同部分的靈敏度往往是極其困難的。

這種靈敏度有幾個含義：包括（a）模型設置的複雜性和解決時間，（b）對眾多參數和參數相關性的解析度的靈敏度，（c）解決方案的穩健性，特別是對底層變化，（d）R&D環境的OCD，以允許設計變化的彈性，（e）使用機器學習（ML）解決方案的能力，並減少參考數量，（f）複雜結構的計量，特別是管芯內計量，（g）用於共用公共頂部區域的不同位置的單一配方，以及（h）與短環到全環解決方案轉移相關的問題。

[模型設置複雜度和解決時間（TTS）]

a.建立OCD解決方案的第一階段係關於建立OCD「配方」。在這一階段，建立了測量結構的類比表示（或它的一些簡化版本，它足夠相似，以正確地表示其散射特性）。然後基於測量資訊和參考特徵更新和改進類比結構，直到類比正確地表示被測量層疊的關鍵屬性，允許使用擬合/回歸方法來解釋測量。關鍵屬性可以是關注的屬性，例如顯著影響訊號的屬性等。屬性可以是任何物理屬性和/或幾何屬性。

b.對於複雜的、多層的結構，這種類比表示的建立和改進可能需要幾天，在某些情況下甚至幾周。通常，由於這些結構的複雜度極高，需要使用簡化的假設，所獲得的解是不準確的。通常，這個過程需要高度熟練的工程師才能收斂到有用的解。

[對多參數的靈敏度及參數相關性的解析度]

a.複雜結構通常由許多參數來描述，由於被測量信號對參數變化（弱參數）的靈敏度，其中一些參數的求解具有一定的挑戰性。

b.在評估若干參數的情況下，兩個或多個參數變化的光譜特徵可以是相似的。在這些情況下，確定各個參數的確切值（參數相關性）是一個挑戰。

[解決方案的穩健性，特別是對底層變化]

a.如果使用在結構上明顯不同于用於其開發的結構上，OCD解決方案將失效。顯然，增加結構元素（層，顯著的形狀變化），材料變化，甚至顯著的尺寸變化會使開發的模擬描述或基於機器學習的層疊描述無效。

b.OCD的廣泛靈敏度意味著，在被測量層疊的任何部分的這種變化都可能導致計量品質的有害退化。在這方面，OCD的解決方案是極其微妙的，並且通常使用各種預防機制來識別這種偏離其「有效性」域的情況。

c.在某些情況下，底層（或其他層）是非週期性的，或者不遵守為了具有OCD解決方案所需的其他約束。在這種情況下，即使底層（或其他層）不包含關注的參數，也不能獲得所需層中的關注的參數。

[R&D環境的OCD，允許設計變化的彈性]

a.在R&D環境中，出現了一種更加極端的情況，加劇了先前的挑戰。在製造過程開發期間，經常進行設計更改。每一個這樣的更改通常使所有相關聯的OCD解決方案都不適用，需要重新開發（或至少調整）解決方案以適用於新的設計。

b.正如所解釋的那樣，即使在掩埋底層發生設計變化時，由於這些光學方法的廣泛靈敏度，它上面的層的計量解決方案也經常必須改變。

[能夠使用機器學習（ML）解決方案，並減少參考數量]

a.近年來，ML解決方案在OCD計量解釋中發揮著越來越重要的作用。在這些方法中，對具有精確參考資料的樣品進行一組OCD測量（藉由一些其他方法獲得，例如藉由不同的計量方法，如TEM）。然後，ML解決方案藉由使用這些「訓練」資訊，學習如何解釋來自類似結構的測量值（要麼只使用測量值和參考值，要麼使用來自類比工具中的附加資訊）。

b.雖然迄今為止已經開發了非常強大的ML工具，但它們本質上都需要一組重要的「訓練」測量和參考。需要這個廣泛的集合，以便ML解決方案學習如何破譯和分離關注參數（POI）的變化以及與層疊中任何其他參數的變化。如果將ML解決方案用於與所教的層疊顯著不同的層疊，例如，關於在訓練期間沒有變化的參數的變化-它通常會失敗。

c.同樣，OCD的廣泛靈敏度造成了顯著的複雜性，因為它要求訓練資料集包括大量的樣本，包括廣泛的維度參數變化範圍。任何限制對層疊中特定區域的靈敏度的能力都將大幅減少參考資料點的數量。此外，這種降低的靈敏度將大大鞏固和穩定ML工具，因為它將不需要找到消除這種靈敏度的數學濾波解決方案。

[複雜結構的計量，特別是管芯內計量]

a.通常，OCD解決方案用於專用區域，通常是晶片中的犧牲區域，這些區域不用於最終功能（通常是在晶片的「劃線」中）。這允許測量的模式有所簡化，允許可靠的OCD解決方案和更好的TTS，並且重要的是允許控制放置在測量結構下方的模式；由於這些模式沒有功能作用，它們可以被設計為不會衝突和混淆OCD測量。通常，使用包含平坦金屬緩衝層、簡單的非圖案層或簡化圖案的底層。

b.近年來，越來越需要在更能代表實際製程的位置上測量OCD，特別是在管芯內，即在SC管芯的功能區域，在後來用於功能操作的實際模式上進行測量。這一趨勢是由於越來越嚴格的製程控制要求，對計量的需要更接近關注的裝置而引起的。與劃線測量相反，這些區域本質上由底層構成，包括由裝置設計決定的複雜性，並且這些不能簡化。

c.OCD對這些底層結構的靈敏度通常是令人望而卻步的，不允許這種管芯內計量操作。當底層是非週期性的時，這是非常正確的，在這種情況下，基於模型的OCD解決方案甚至是不可能的。

[用於共用公共頂部區域不同位置的單一配方]

a.如上所述，在製造過程中，半導體層疊變成多層結構，不同的功能元件被放置在彼此的頂部。這對於多個金屬互連層特別典型，最明顯的是在邏輯互連中，其中14個或更多這樣的層正在變得典型。

b.由於所描述的對底層的靈敏度，共用相同頂層佈局但具有不同底層結構的不同位置需要單獨的專用OCD解決方案。為多個此類位置使用一個解決方案的能力將是非常有價值的，它為OCD解決方案提供了靈活性和通用性。顯著降低對底層的靈敏度，即使不能完全消除這種靈敏度，將允許在這些不同位置之間輕鬆地進行配方轉移，只需最小的調整。

[短環到全環解決方案轉移]

a.術語「短環」係關於到在裸（或簡單）襯底上製造特定的層，在最終產品中，該層位於底層之上。使用短環晶片允許在R&D期間縮短迴圈時間，提供了一個重要的方法來優化製造協定，而不需要完全製造這些底層。

b.然而，對於OCD，由於光與底層的相互作用，短環和全環層疊通常產生高度不同的反射率資料。因此，OCD解決方案通常是針對短環和全環分別開發的，需要大量的投資開銷。

提供額外的方式來選擇一個或多個額外的方式以選擇與一個或多個關注的半導體裝置（SD）部分相關的訊號的可能是有益的。例如，可以在各種情況下使用該選擇，包括上述方法不準確的情況。

雖然在各種文本段中引用了層，但這些只是SD部分的示例。多個SD部分可以位於不同的z軸位置，多個SD部分可以包括圖案化結構，可以包括一個或多個層，和/或不是層的多個部分中的一個，兩個SD部分可以位於相同的z軸位置等等。

雖然在各種文本段中引用了作為相關SD部分的一個或多個上層，以及作為不相關SD部分的一個或多個下層（底層），而這些僅僅是相關SD部分和不相關SD部分的非限制性示例。

提供了一種解決方案，其可以降低對底層的測量靈敏度並降低解釋結果與不希望的層（例如底層）屬性之間的相關性。該解決方案可以用於提高對弱參數（弱，對光譜影響較小，取決於應用和被照射的結構元素）的靈敏度，並解決一般意義上的參數相關性。

該解決方案可以增加對相關半導體部分的靈敏度，並降低對不相關半導體部分的靈敏度，從而忽略或至少減少使用實際半導體裝置作為參考，從而降低計量成本。

該解決方案可以包括選擇由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示的一個或多個相關部分，以及選擇一個或多個不相關部分。

測量資料可以包括寬頻波長範圍內的反射光譜幅度和光譜相位兩者。可替代地，測量資料可以包括反射光譜幅度，同時可以以任何方式估計光譜相位。

在時域表示中，與半導體裝置中不同深度（或不同高度或不同z軸值）的層相關的貢獻通常位於時域表示中的不同時間。

當測量結構高度為幾微米時，來自其頂部和底部區域的反射在時域表示中很好地分離。

然而，當前解決方案所解決的挑戰也適用於需要顯著更好的垂直（z軸）解析度的高級高端結構，允許將貢獻從間隔數十奈米（甚至小於數十奈米）的層中分離。所述層中的至少一個可以是具有奈米級深度的薄層。

該方法可以選擇時域表示的一個或多個相關部分（「TD部分」）以獲得一個或多個目標，例如降低對不相關半導體裝置（「SD」）部分（例如不相關底層）的屬性的靈敏度，降低對一個或多個相關SD部分和至少一個不相關SD部分之間的相關性的靈敏度。附加地或可替代地，可以進行選擇，以便最小化對一個或多個相關SD部分的一個或多個屬性的靈敏度的降低。

可以在解決方案對一個或多個相關SD部分的一個或多個屬性的靈敏度與解決方案對至少一個不相關SD部分的一個或多個屬性的靈敏度之間提供任何折衷。

應當注意，以下詳述的所有技術可以針對每個測量特徵單獨實施（和/或可以單獨應用於照射和/或收集的各種波長範圍）。測量特徵的示例可以包括偏振、入射角、收集角、方位角等中的至少一個。

可以應用可以以一種或多種方式獲得的一種或多種選擇標準來進行選擇。

例如，可以使用類比，例如藉由應用基於模型的確定可以包括使用用於描述光與物質相互作用的模擬工具（例如有限元的嚴格耦合波分析（RCWA））來計算來自半導體裝置的預期反射場。運行多次模擬，為半導體裝置的不同尺寸和材料特徵（不同尺寸和材料特徵由不同參考半導體裝置表示）提供反射光譜（以及相應的時功能變數結果）。這還可以包括執行可以為各種底層設計運行的多個計算。評估模擬的結果以提供一個或多個選擇標準。評估可以包括找到將獲得上述任何目標的分離。

然而，對於另一個示例，確定可以基於實際測量。可以使用一組具有參考資料的半導體裝置來識別一個或多個選擇標準。例如，該組半導體裝置可以共用相關的上層，並且可以彼此相差在它們的底層。

對一個或多個選擇標準的確定可以基於模擬和實際測量。

解決方案可以選擇多於單個相關TD部分。

每個相關TD部分可以允許對半導體裝置的不同部分和/或方面的單獨解釋。例如，一個相關部分可以對放置在層疊頂部的尺寸特徵提供出色的選擇性，並能夠對該參數進行高品質的計量。解釋該第一參數時，選擇第二TD部分，以便對半導體裝置中放置的屬性的靈敏度較低，儘管對底層的靈敏度略有增加。

附加地現在可以解釋，但由於上一步已經知道了頂部SD部分，並將其注入到解決方案中，因此可以更加可靠和穩健地進行第二解釋。

用於選擇相關TD部分的另一方法可以基於照射在半導體裝置上的光的輻射圖案。

假設輻射圖案包括主瓣和一個或多個旁瓣，並且半導體裝置的頂層（或頂層的一部分）首先被某個旁瓣照射，然後才被主瓣照射。在檢測器處，當出現來自某個旁瓣的反射時，可能沒有來自半導體裝置其他層的其他反射。在檢測器處，當出現來自主瓣的反射時，來自半導體其他層的其他訊號也可能出現，因此檢測器感測來自不同層的訊號的總和。

儘管來自某個旁瓣的反射比來自主瓣的反射弱，選擇一個包括用旁瓣照射頂層的ay反射的光的TD，並排除來自主瓣的反射，可以基本上只提供來自頂層的資訊。

在選擇一個或多個相關TD部分之後，可以對不相關TD部分的訊號進行過濾，對不相關TD部分的訊號分配較小的權重等。

例如，時域截止不需要是階躍函數，而是視窗濾波器，其中區域t2＜t＜t1以外的貢獻被忽略。這樣的視窗濾波器可以增加對相關SD部分的期望屬性的靈敏度，並減少與不相關SD部分的屬性的相關性。

可以使用在時域中具有不同寬度和/或中心的多個視窗濾波器來增強參數靈敏度並解決參數相關性。

解決方案的一個或多個特徵，例如波長域到時域的轉換本身，以及任何測量參數可以以任何方式確定，例如用於實現上述任何目標。

解決方案特徵的選擇可以顯著地增強垂直解析度、解決方案穩健性和/或在不同SD部分之間分離的能力。

這種解決方案的特徵的確定可以基於類比和/或基於測量。可以評估一個或多個特徵的一個或多個值對解決方案結果的影響，並確定是否符合解決方案的一個或多個目標。

特徵的確定可以包括，例如，對發射光和/或檢測光的光譜進行預處理。

光譜中的不同波長範圍可能具有不同的層疊中的穿透深度，並且本質上提供一些所需的垂直選擇性。因此，可以使用用於分析的光譜範圍的窄化。另一種可能性係關於對光譜加權，並具體地對光譜邊緣（UV和IR部分）應用濾波器，以允許提高TD轉換的性能。

圖4A是用於半導體裝置計量的方法400的示例。

方法400可以從步驟410開始：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示。

這種半導體裝置也被稱為被測量的半導體裝置。

可以以任何方式確定在步驟410期間使用的波長域到時域的轉換（「轉換」）。例如，可以基於光的不同波長分量的穿透深度（在被測量的半導體裝置內）來確定轉換。

不同的穿透深度可以用於確定哪些波長穿透半導體裝置的每個部分。例如，當某一波長只穿透相關部分時，使用該特定波長可能是有益的。不同波長的穿透深度可以用於（從照射在所評估的半導體裝置上的光中）去除波長和/或用於施加波長域測量資料的不同波長的權重（或以其他方式增加或減少其重要性）。

方法400還可以包括接收和/或確定將在步驟420期間使用的一個或多個選擇標準的步驟430。

步驟410和430之後可以是步驟420。

步驟420可以包括選擇一個或多個相關TD部分和至少一個不相關TD部分。

一個或多個相關TD部分的選擇可以包括應用一個或多個選擇標準。一個或多個選擇標準可以是一個或多個規則、或者可以藉由使用機器學習過程、神經網路等來應用。

z軸沿半導體裝置的深度傳播。例如，不同的層可能位於不同的z軸座標處。

步驟420可以包括選擇任何數量的相關TD部分。

步驟420可以包括或可以在此之前獲得（步驟430）用於選擇一個或多個相關TD部分的一個或多個選擇標準。

在步驟420期間做出的選擇可以至少部分地基於以下一項或多項：

a.半導體裝置內的多個SD部分中的至少一個相關SD部分的z軸位置。例如，該方法可以接收一個或多個相關SD部分的一個或多個z軸位置，並相應地執行選擇。例如，在前面的示例中，為選擇SD的一個或多個上層而忽略SD的一個或多個底層來進行基於截止的選擇。

b.一個或多個SD部分裝置的一個或多個屬性。

c.方法400對一個或多個DS部分的一個或多個屬性的靈敏度。

d.一個或多個關注參數中的至少一個參數。

e.至少一個測量條件，可以是照射條件和/或收集條件，例如偏振。

在步驟420期間做出的選擇可以包括應用一個或多個選擇標準。選擇標準可以以任何方式確定，例如，基於模擬、基於實際測量等。

屬性可以由方法400接收或以任何方式確定，例如類比、基於真實測量等。

步驟420之後可以是步驟490：藉由使用一個或多個相關TD部分執行處理來確定圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。

可以忽略在一個或多個不相關的TD部分中包括的訊號。可替代地，可以對它們進行考慮，但與一個或多個相關TD部分的訊號相比，它們的重要性較低。

圖4B是用於半導體裝置計量的方法401的示例。

方法401與方法400的不同之處在於包括步驟411：接收附加資訊。例如，附加資訊可以是半導體裝置的測量值，其不是藉由應用步驟410等來執行的。

步驟411和步驟420之後是步驟492：藉由使用時域表示的一個或多個相關部分和使用附加資訊執行處理來確定圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。

圖4C示出了方法400的步驟430的示例。

步驟430可以包括步驟450：基於一個或多個參考半導體裝置的計量的模擬來確定一個或多個選擇標準。

該模擬可以是參考半導體裝置，例如，這些參考半導體裝置可以在一個或多個SD部分（例如不相關SD部分）的一個或多個屬性上彼此不同。

不同參考半導體裝置可以藉由在被測量的半導體裝置的模型中引入改變（至少在一個或多個不相關SD部分中）來確定。

該改變例如可以包括改變至少一個SD部分的材料、改變至少一個SD部分的一個或多個元件的形狀和尺寸中的至少一個、改變至少一個SD部分的位置、省略一個或多個元件、增加一個或多個元件等。

藉由類比不同的屬性，類比可以探索方法400對一個或多個SD部分的一個或多個屬性的靈敏度。

步驟450可以包括藉由以下至少一種來模擬計量：（a）類比（步驟452）在步驟490期間要測量的不同關注參數和（b）類比（步驟454）至少一個測量條件的不同值。測量條件可以是照射條件、收集條件或其組合。

當模擬一個或多個參考半導體裝置時，可以應用步驟452和/或步驟454。

任何參考半導體裝置可以在一個或多個方面與被測量的半導體裝置不同，但可以在至少一個其他方面相似。例如，一個或多個相關SD部分可以保持相同，而在一個或多個不相關SD部分中可以引入一個或多個差異。

步驟430可以包括步驟460：基於不同參考半導體裝置的計量測量值來確定一個或多個選擇標準，該不同參考半導體裝置在至少一個不相關SD部分的至少一個屬性上彼此不同。不同參考半導體裝置可以包括被測量的半導體裝置的圖案化結構的至少一部分。

步驟430可以包括步驟470：基於不同參考半導體裝置的實際或估計的計量測量值來確定一個或多個選擇標準，該不同參考半導體裝置在至少一個不相關SD部分的至少一個屬性上彼此不同。

不同參考半導體裝置可以包括短環半導體裝置和長環半導體裝置。短環半導體裝置和長環半導體裝置都可以包括被測量的半導體裝置的圖案化結構的至少一部分。短環半導體裝置可以基本上由半導體裝置的圖案化結構的至少一部分和襯底組成。長環半導體裝置可以基本上包括被測量的半導體裝置的全部部分。

步驟440可以包括步驟480：基於來自半導體裝置的不同輻射瓣的實際或估計反射來確定一個或多個選擇標準。

這些瓣可以是模擬的輻射瓣或實際的輻射瓣。由半導體裝置的圖案化結構反射的光可以包括不同的瓣。

例如，步驟480可以包括確定用於選擇相關TD部分的選擇標準，該相關TD部分包括來自半導體裝置的圖案化結構的至少一部分的光旁瓣反射的測量資料。

在光的主瓣撞擊在半導體裝置的圖案化結構的至少部分上之前，光旁瓣撞擊在半導體裝置的圖案化結構的至少部分上。

選擇標準可以包括忽略由半導體裝置的圖案化結構反射的主瓣的測量資料。

圖5示出了用於在被測量的半導體裝置之間進行比較的方法500。

方法500可以包括步驟510、520和530。

步驟510可以包括獲得被測量的第一半導體裝置的圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。使用方法400和401中的任一者來生成一個或多個關注參數的一個或多個測量值。

步驟520可以包括獲得被測量的第二半導體裝置的圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。使用方法400和401中的任一者來生成一個或多個關注參數的一個或多個測量值。

步驟510和520之後可以是步驟530：將（a）第一半導體裝置的圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值與（b）第二半導體裝置的圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值進行比較。該比較提供一個或多個比較結果。

可以在兩個以上半導體裝置的圖案化結構的一個或多個關注參數的多於一個或多個測量值之間進行比較。

可以處理比較結果以確定例如半導體裝置之間的差異、指示潛在缺陷或故障、指示製程變化等。

圖6示出了半導體裝置的圖案化結構640的示例，撞擊輻射610、從圖案化結構640的頂表面642（和頂層641）反射的第一反射輻射620和從下表面644（和底層643）反射的第二反射輻射630。

撞擊輻射610具有早期撞擊旁瓣616、撞擊主瓣614和晚期撞擊旁瓣612。第一反射輻射620具有早期第一旁瓣622、第一主瓣624和晚期第一旁瓣626。第二反射輻射630具有早期第二旁瓣632、第二主瓣634和晚期第二旁瓣636。

在早期第一旁瓣622與第二反射輻射630之間沒有時間重疊，而在第一主瓣624與第二反射輻射630之間有時間重疊（特別是在第一主瓣624和早期第二旁瓣632之間的重疊）。由於不存在重疊，早期第一旁瓣622可以提供關於頂表面（和頂層641）的可靠資訊。

應當注意，由於相同的原因，晚期第二旁瓣636可以提供關於下表面644（和底層643）的可靠資訊。

[頻率擴展]

在使用時域（TD）方法進行計量的方法中可以提供顯著的改進。具體地，如上所述的方法使用寬頻場反射率（即複反射率）的測量來推導結構的時域脈衝回應（TDIR）。

TDIR的不同部分與發生在不同時間的反射有關，允許它們與來自被測量層疊中不同區域的反射相關聯。

這種方法允許降低對底層的靈敏度，並改進關注區域的計量。

這些方法的一個屬性是獲得的垂直解析度。通常，垂直解析度ΔL由光譜頻寬決定，並且（粗略地近似）可以通過（公式1）來估計。

其中，為一些與結構相關聯的有效折射率，和為最小和最大波長。可以採用不同的方法來估計。

使用TD方法不能很好地分離出層疊中垂直間距小於ΔL的區域，極大地限制了它們的適用性。使用採用UV-IR光譜範圍的標準散射測量，可以推斷出典型的垂直分離度為幾十甚至幾百奈米，這意味著當今許多高階半導體結構的厚度低於TD方法的可及性。

建議的解決方案解決了垂直限制，並提供了一種演算法方法來提高結果解析度，超過上述理論極限。

如前所述，TD方法的解析度限制由測量光譜頻寬決定（公式1）。目前的解決方案可以藉由人工外推來擴展測量的光譜，雖然不會提供對測量結構的任何額外見解，但將提供改進的TD（垂直）解析度。

有必要提供準確的外推，以防止錯誤的光譜擴展，這可能導致整個TD方法的失敗，最終造成弊大於利。

應當注意，雖然光譜外推到UV和IR範圍都是有利的，但將光譜擴展到UV更重要，因為預期的解析度提高將明顯更顯著（見公式1）。

有幾種獲得這種光譜外推的方法，可以包括基於模型的外推、基於參考的外推和基於物理參數的外推：

基於模型的外推可以包括一個或多個方法，這些方法可以使用以下事實：即在大多數情況下，測量結構將是（大致）已知幾何形狀的元件的週期陣列，對其可以使用光物質類比來推導基於模型的反射率光譜。

使用標稱層疊描述，可以將模擬光譜擴展到測量範圍以外的波長，並將結果附加到測量資料集。將模型擴展到測量頻寬以外的波長是很簡單的（只需要在這些波長中層疊材料的光學特性的資訊，這些資訊通常是可用的，或者可以從物理考慮中獲得）。

這種方法的簡單實現將導致模擬光譜和測量光譜之間的不連續性。可以實施平滑演算法，藉由該演算法，修改外推光譜以使其連續擴展測量光譜（甚至測量光譜及其局部導數），以避免這種不切實際的擴展。

可以使用測量本身來改進用於此擴展的模型：運行初步解釋，提供層疊的粗略特徵，並使用匯出的尺寸作為基於模型的外推的基礎。很明顯，這第一步會受到來自底層的「污染」，但由於它只需要是近似的，誘導的誤差可能是有限的。

也可以遞迴地這樣做：對一些層疊描述的初步猜測首先用於計算光譜擴展並附加到測量中。在解釋回歸過程中的每一點上（意思是：層疊參數被改變，並且計算結果與測量結果相比較），在非常寬的光譜範圍內模擬光譜。超出測量範圍的光譜部分附加到測量中。現在，模擬光譜和測量光譜（經模擬擴展的測量光譜）都藉由VTS並進行比較。這種方法可以提供改進的結果。

基於參考的外推，在此，所有測量都使用單一外推（如上面的第一種情況：「使用標稱層疊」）。然而，這個標稱的選擇是在配方創建階段完成的：計算一大組這樣的「標稱」層疊，並用於分析一組有參考的樣本。所選的提供最佳結果的標稱可以用於下文的外推。

在此的參考可以表示實際的尺寸值。可能更簡單的做法是在同一晶片上有不同的樣品或甚至不同的位置，而此時只有底層被有意改變（例如短/全環）。這些也可以作為「參考」（即使沒有外部尺寸計量），以便選擇用於外推的「最佳光譜」，以便為具有相同底層的所有樣品提供最相似的結果（即最佳底層獨立性）。

基於物理參數的外推，可以表明場反射率必須滿足某些特定屬性。其中一個要求是反射場的實部和虛部滿足Kramers-Kronig（KK）關係。基於測量域已知的資料，這些積分關係對外推光譜施加限制。在獲得任何外推近似後（藉由上述任何方法或其他方法），可以使用KK關係來修正外推，從而減少總的外推誤差。

這些KK關係也可以在沒有任何額外輸入的情況下用於光譜外推：藉由將測量資料集投影到滿足KK關係的基函數集上，可以輕鬆獲得外推（如A.B.Kuzmenko，“Kramers-Kronig Constrained Variational Analysis of Optical Spectra”，Review of Scientific Instruments 76，083108（2005）中詳細描述的那樣）。

具體地，當外推到「長波長」域時，一些疊加可以用近似描述來處理；在mid-IR中，「有效媒體」或其他簡化方法可以非常準確，同時不需要對層疊進行詳細描述。藉由這種方法，我們使用MIR固有的低靈敏度作為獲得高精度的光譜外推的手段。

如上所述，擴展的光譜範圍將導致提高TD分析的垂直解析度，允許更好地分離來自層疊的不同部分的貢獻。正如[參考我們以前的IP]中廣泛描述的那樣，這種改進可以帶來一系列的好處，在總體計量性能、對製程變化的彈性，甚至在使用單一解決方案時對具有不同底層的模式的適用性方面。

一個特別關注的示例是將TD方法用於3D-NAND計量。在此，整個層疊高度為幾微米，因此在分離3D-NAND結構的層疊頂部和底部的反射方面沒有解析度挑戰。然而，如果對從3D-NAND結構底部和位於其下方的CMOS結構中分離反射關注，則所需的垂直解析度可以明顯提高。

在此描述的方法可以啟用此功能。

本文描述的任何方面可以在非暫時性電腦可讀媒體中的電腦硬體和/或電腦軟體中實施，其中電腦硬體包括一個或多個電腦處理器、電腦記憶體、I/O裝置以及使用常規技術進行交交互操作的網路介面。

可以理解的是，本文所使用的術語「處理器」或「裝置」旨在包括任何處理裝置，諸如包括中央處理單元（CPU）和/或其他處理電路的裝置。另外，術語「處理器」或「裝置」可以指多於一個的處理裝置，並且與處理裝置相關聯的各種元件可以被其他處理裝置共用。

本文所使用的術語「記憶體」旨在包括與處理器或CPU相關聯的記憶體，例如RAM、ROM、固定記憶體裝置（例如，硬碟驅動器）、卸除式存放裝置器裝置（例如，軟碟）、快閃記憶體等。這樣的記憶體可以認為是電腦可讀儲存媒體。

另外，本文所使用的「輸入/輸出裝置」或「I/O裝置」旨在包括一個或多個向處理單元輸入資料的輸入裝置（例如，鍵盤、滑鼠、掃描器等），和/或一個或多個輸出裝置（例如揚聲器、顯示器、印表機等），用於顯示與處理單元相關的結果。

本發明的實施方式可包括系統、方法和/或電腦程式產品。電腦程式產品可包括一個電腦可讀儲存媒體（或多個電腦可讀儲存媒體），該電腦可讀儲存媒體中存有使處理器運行本發明的電腦可讀程式指令。

所述電腦可讀儲存媒體可以是能夠保留和儲存指令以供指令執行裝置使用的有形裝置。電腦可讀儲存媒體可以但不限於是，例如電子儲存裝置、磁儲存裝置、光儲存裝置、電磁儲存裝置、半導體儲存裝置或上述裝置任何適當組合。電腦可讀儲存媒體的更具體示例的非窮舉清單包括以下內容：可擕式電腦軟碟、硬碟、隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、可擦可程式設計唯讀記憶體（EPROM或快閃記憶體）、靜態隨機存取記憶體（SRAM）、可擕式光碟唯讀記憶體（CD-ROM）、數位多功能磁片（DVD）、記憶棒、軟碟、機械編碼裝置（例如打孔卡或凹槽中的凸起結構，上面存有指令），以及上述裝置任何適當組合。如本文所使用的，電腦可讀儲存媒體不應被解釋為暫態訊號本身，例如無線電波或其他自由傳播的電磁波、藉由波導或其他傳輸媒體傳播的電磁波（例如，藉由光纖電纜的光脈衝）、或藉由電線傳輸的電訊號。

所述電腦可讀程式指令可經由網路（例如，互聯網、區域網路、廣域網路和/或無線網路）從電腦可讀儲存媒體下載到各個計算/處理裝置或下載到外部電腦或外部儲存裝置。該網路可包括銅傳輸電纜、光傳輸光纖、無線傳輸、路由器、防火牆、交換機、閘道電腦和/或邊緣伺服器。每個計算/處理裝置中的網路介面卡或網路介面從網路接收電腦可讀程式指令，轉發電腦可讀程式指令以儲存在相應的計算/處理裝置內的電腦可讀儲存媒體中。

用於執行本發明的操作的電腦可讀程式指令可以是組合語言程式指令、指令集架構（ISA）指令、機器指令、機器相關指令、微代碼、固件指令、狀態設置資料，或以一種或多種程式設計語言（包括物件導向的程式設計語言，例如Java、Smalltalk、C++等，以及常規面向過程的程式設計語言，例如C語言或類似的程式設計語言）的任意組合編寫的原始程式碼或目標代碼。

電腦可讀程式指令可以全部在使用者電腦上、部分在使用者電腦上、作為獨立套裝軟體執行、部分在使用者電腦上部分在遠端電腦上、完全在遠端電腦或伺服器上執行。在後一種情況下，遠端電腦可以藉由任何類型的網路（包括區域網路（LAN）或廣域網路（WAN））連接到使用者電腦，或者可以與外部電腦建立連接（例如，藉由使用互聯網服務提供者的互聯網）。在一些實施方式中，電子電路（包括例如可程式設計邏輯電路、現場可程式設計閘陣列（FPGA）、可程式設計邏輯陣列（PLA））可以藉由利用電腦可讀程式指令的狀態資訊來執行電腦可讀程式指令個性化電子電路來執行本發明。

此處，根據本發明實施方式的方法、裝置（系統）和電腦程式產品的流程圖和/或框圖描述了各個方面。應當理解，流程圖和/或框圖每個塊，以及流程圖和/或框圖的每個框的組合都可以藉由電腦可讀程式指令來實施。

這些電腦可讀程式指令可提供給通用電腦、專用電腦或其他可程式設計資料處理裝置的處理器，來產生機器，以使經由電腦的處理器或其他可程式設計資料處理裝置的處理器執行的指令來創建方法，從而實施流程圖和/或框圖中指定的功能/動作。該電腦可讀程式指令還可以儲存在電腦可讀儲存媒體中，該電腦可讀儲存媒體可以指導電腦、可程式設計資料處理裝置和/或其他裝置以特定方式工作，這樣其中存有指令的電腦可讀儲存媒體包括製造物品，該製造物品包括實施流程圖和/或框圖中指定的功能/動作方面的指令。

也可以將所述電腦可讀程式指令載入到電腦、其他可程式設計資料處理裝置或其他裝置上，以使得在電腦、其他可程式設計裝置或其他裝置上執行一系列操作步驟，來產生電腦實施的流程，以使在電腦、其他可程式設計裝置或其他裝置上執行的指令實施流程圖和/或框圖中指定的功能/動作。

圖式中的流程圖和框圖描述了根據本發明的各個實施方式的系統、方法和電腦程式產品的可能實施的架構、功能和操作。就這點而言，流程圖或框圖中的每個框可以表示電腦指令的模組、片段或一部分，包括用於實施指定的邏輯功能的一個或多個可執行電腦指令。在一些替代實施方式中，框中示出的功能可以不按圖式中示出的順序發生。例如，實際上，根據所涉及的功能，基本上可以同時執行連續示出的兩個框，或者可以以相反的循序執行這些框。還應注意，流程圖和框圖的每個框以及這些框的組合可以由執行指定功能或動作的基於專用硬體和/或基於軟體的系統來實施。

對本發明各實施方式的描述僅為說明目的，且不旨在排除或限制所披露的實施方式。例如，本文描述的系統和方法可應用於半導體晶片上的任何類型的結構。在不脫離所描述的實施方式的範圍和精神的情況下，許多修改和變化對於所屬技術領域具有通常知識者是顯而易見的。

100:光學計量工具 102:圖案化結構 104:半導體裝置 106:半導體晶片 108:波長域測量資料 110:圖案化結構 112:光譜處理單元 114:時域表示 116:較早時間部分 118:計量單元 120:預定義模型 122:波長域測量資料 124:第一目標位置 126:波長域測量資料 128:第二目標位置 130:波長域測量資料 132:第一時域表示 134:第二時域表示 136:結構異常檢測器 138:參考時域表示 200、202:光譜反射率圖 200'、202':時域表示 204:較早時間部分 206:較晚時間部分 208:階梯 210:SiO ₂212:階梯 214:第一目標位置 216:第二目標位置 300、302、304、306、310、312、314、316、318、320、322、324、326、330、332、334、336、338、410、411、420、430、450、452、454、460、470、480、490、492、510、520、530:步驟 400、401、500:方法 610:撞擊輻射 612:晚期撞擊旁瓣 614:撞擊主瓣 616:早期撞擊旁瓣 620:第一反射輻射 622:早期第一旁瓣 624:第一主瓣 626:晚期第一旁瓣 630:第二反射輻射 632:早期第二旁瓣 634:第二主瓣 636:晚期第二旁瓣 640:圖案化結構 641:頂層 642:頂表面 643:底層 644:下表面

將結合圖式藉由以下詳細描述來更全面地瞭解和理解各方面。

圖1A至圖1D的結合是根據本發明的實施方式構造和操作的用於半導體裝置的時域光學計量和檢查的系統的簡化概念圖。

圖2A至圖2C是用於理解本發明的實施方式的簡化圖形說明。

圖3A至圖3D是圖1A至圖1D的系統的示例性操作方法的簡化流程圖。

圖4A示出了方法的示例。

圖4B示出了方法的示例。

圖4C示出了圖4A的方法的步驟的示例。

圖5示出了方法的示例。

圖6示出了圖案化結構、照射和反射輻射的示例。

100:光學計量工具

102:圖案化結構

104:半導體裝置

106:半導體晶片

108:波長域測量資料

110:圖案化結構

112:光譜處理單元

114:時域表示

116:較早時間部分

118:計量單元

120:預定義模型

Claims

一種用於半導體裝置計量的方法，所述方法包括以下步驟：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；選擇所述時域表示的一個或多個相關部分和所述時域表示的至少一個不相關部分；以及藉由使用所述時域表示的所述一個或多個相關部分執行處理來確定所述圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。
如請求項1所述之方法，其中，所述半導體裝置包括位於不同z軸位置的多個半導體裝置部分，所述多個半導體裝置部分包括所述圖案化結構。
如請求項2所述之方法，其中，所述選擇至少部分地基於所述半導體裝置內的所述多個半導體裝置部分中的至少一個相關部分的z軸位置。
如請求項2所述之方法，其中，所述選擇至少部分地基於所述多個半導體裝置部分中的至少一個部分的至少一個屬性。
如請求項2所述之方法，其中，所述選擇至少部分地基於所述方法對所述多個半導體裝置部分中的至少一個半導體裝置部分的至少一個屬性的靈敏度。
如請求項2所述之方法，其中，所述選擇至少部分地基於所述一個或多個關注參數中的至少一個參數。
如請求項2所述之方法，其中，所述選擇至少部分地基於至少一個測量條件。
如請求項2所述之方法，其進一步包括獲得一個或多個選擇標準，其中，所述選擇包括應用所述一個或多個選擇標準。
如請求項8所述之方法，其中，所述獲得包括確定所述一個或多個選擇標準。
如請求項8所述之方法，其中，所述一個或多個選擇標準基於不同參考半導體裝置的計量的模擬而確定，所述不同參考半導體裝置在至少一個不相關半導體裝置部分的至少一個屬性上彼此不同，其中，所述不同參考半導體裝置包括至少一個半導體裝置部分。
如請求項8所述之方法，其中，所述一個或多個選擇標準基於不同參考半導體裝置的計量測量值而確定，所述不同參考半導體裝置在至少一個不相關半導體裝置部分的至少一個屬性上彼此不同，其中，所述不同參考半導體裝置包括至少一個半導體裝置部分。
如請求項8所述之方法，其中，所述一個或多個選擇標準基於不同參考半導體裝置的實際或估計的計量測量值而確定，所述不同參考半導體裝置在至少一個不相關半導體裝置部分的至少一個屬性上彼此不同，其中，所述不同參考半導體裝置包括短環半導體裝置和長環半導體裝置，並且其中，所述不同參考半導體裝置包括至少一個半導體裝置部分。
如請求項8所述之方法，其中，所述一個或多個選擇標準基於不同參考半導體裝置的實際或估計的計量測量值而確定，所述不同參考半導體裝置在所述不同參考半導體裝置中的每一個中包括的半導體裝置部分上彼此不同。
如請求項8所述之方法，其中，所述一個或多個選擇標準基於由參考半導體裝置的圖案化結構反射的光的旁瓣的測量資料而確定，在所述光的主瓣撞擊所述參考半導體裝置的圖案化結構之前，所述光的所述旁瓣撞擊所述參考半導體裝置的圖案化結構。
如請求項1所述之方法，其中，所述時域表示的所述創建包括應用波長域到時域的轉換，其中，所述波長域到時域的轉換基於所述光的不同波長分量的穿透深度來設置。
如請求項1所述之方法，其中，對所述圖案化結構的所述一個或多個關注參數的所述一個或多個測量值的所述確定還反應於附加資訊。
如請求項1所述之方法，其進一步包括：獲得另一半導體裝置的圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值；以及將（a）所述另一半導體裝置的所述圖案化結構的所述一個或多個關注參數的所述一個或多個測量值與（b）所述半導體裝置的所述圖案化結構的所述一個或多個關注參數的所述一個或多個測量值進行比較。
一種非暫時性電腦可讀媒體，儲存有指令，所述指令用於：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；選擇所述時域表示的一個或多個相關部分和所述時域表示的至少一個不相關部分；以及藉由使用所述時域表示的所述一個或多個相關部分執行處理來確定所述圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。
一種計量單元，包括處理器以及儲存單元；其中，所述處理器被配置為：創建由半導體裝置的圖案化結構反射的光的波長域測量資料的時域表示；選擇所述時域表示的一個或多個相關部分和所述時域表示的至少一個不相關部分；以及藉由使用所述時域表示的所述一個或多個相關部分執行處理來確定所述圖案化結構的一個或多個關注參數的一個或多個測量值。