TWI280347B - Optical metrology optimization for repetitive structures - Google Patents

Description

1280347 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尤其是關於重複結構之光學量測 本案係關於光學量測技術， 模型最佳化。 【先前技術】 之輪廓 且延伸到近 光學量測包含導引在結構上之身 光束、及分析繞射光束*決定各產生的繞射 體製造中，光學量_典型_於品(i:、： I之輪在半導 半導體晶圓上之半導體晶片的週雛近 系統決定週期性光栅的輪廓。_由 用光學$剛 將能夠評估用以形成週=光構之輪靡， 接於週期性光柵之半導體晶片。 、 =Γί-^ ΐίίί，二般會發展光學量測模咖便測量結構。光 量 學量測模型所獲得之測量準確性就越好光 詈淛槿创鑤鉍夕叙口女时— 日刀口大-斗〉予動之 【發明内容】 吾人將晶圓之重複結構之上視圖上視輪廓加以特 擇代表趁複結構之上視圖上視輪廓之變化的參數。 = 學量，模型，其包含所選擇之重複結構之上視圖上視 利用最佳化光學量聰絲產生模擬繞射信號並將 ς : 信號相比較。 ，w、里冽繞射 【實施方式】 以下說明提及許多特定之架構、參數等等。然;❿，吾人必須 1280347 =說ί些說明並非限制本發明之範圍，而是用於提供示範實施 1·光學晉湏丨1 ^ ^ ίί 5所述，周期性光栅:可形‘晶== =ί=之入射光束108所照明。於本示以二，ί -方位角〇)(亦&相^於1期性光栅102之法線；之一入射角θί與 對於法線；之-角^拇搬上。繞射光束則以相 將繞射光束，接收。_112 信#。如下所、^、係為用接收$測繞射信號並分析量測繞射 程序υ來決定周5性光主之處理或一基於迴歸 非線性的輪廓取出2之獅。此外，亦可考慮其他線性或 庫為主之處理 轉構輪廓的程式料主之處理巾，制繞射信號係 模ίϊ^ίΐί，式庫相峨，確而言，程式庫中之每一 程式ΐ中^結構之—假想輪廓相_。當量測繞射信號與 /、中—個模擬繞射信號之間完成匹配時、或當量測繞 1280347 =號ί其1T個模擬繞射信號之差異係在—預設或匹配準則之 繞f信號相關聯的假想輪廓係假定為代表」構 決i、iG否=規模擬繞射信號及/或假想輪廊來 號之i，處例_ ’在獲得—量測繞射信 中之模擬繞射信號相比較。在式庫， 2ϊ假ff廓相關聯。因此；量測繞射信 ，其中-個模擬繞射信號之間完成匹配時，：=二： 假a|輪廓的特徵而加以產生，接菩諮、、、多义下 =假想輪廓。使用-組參數表:忒:特=ίΐ?: 200 至2Ε所示，假想輪廟·之額开=其特徵。如圖怨 目而表示其特徵。例如，如圖2B所干，、=:藉增加參數之數 定義其高度、底部寬度與頂部寬度之夫200可藉由分別 特徵。須注意假想輪廓2〇〇之寬^可声 :1舁^而表示其 ίϊ "CD ：2 由改變表想廓，可藉 藉由改變參數hi、wl * w2，骑客產生。例如，麥考圖2B， 須注意廊。 中相對應』擬、嗅該組假想輪廓 116之解析度及/或細），係部分^ 1280347 ^組^數據以改變的增量。在一示範實施例中，儲存於程式庫n6 中^段想^廓與模擬繞射信號，係在從一實際結構獲得一量測繞 射信$之前加以產生。因此，用以產生程式庫116之範圍與增量(亦 I7 ，圍與解析度）’可基於熟悉一結構之製造處理與變量可能具 而加以選擇。程式庫116之範圍及/或解析度，亦可基於 二I双測里，如使用原子力顯微鏡(AFM)、或橫剖面掃描示顯微鏡 (_SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)等測量而加以選擇。 - 有曰關程式庫為主之處理的更詳細說明，請參見於2〇〇1年7月 ^丨「6日提出申請之美國專利申請案號第09/907,488號，發明名稱為 > 「周期性光栅繞射信號之程式庫之產生」（GENERATI^；〇^為 LIBRARY of PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNALS) ^ 其全部内容於此併入作為參考。 定結構輪廓的甚於迴歸葙年 +在决疋、、、σ構之輪廓的基於迴歸程序中，量測繞射信號盥 在即’一試驗繞射信號)相比較。模擬繞射信號係 在利用假：輪_之—組參數(亦即，試驗錄)作味之前所產 i二ϊίit地ff號與模擬繞射信號並不呈匹配，或當量測繞 射til中—個松擬繞射信號之差異並非在―預設或匹配準則 個模擬繞射信號係利用另—健想輪_之另-組 加生二於是’將量測繞射信號與重新產生的模擬繞射 ΐ測繞射信號與模擬繞射信號呈匹配時，或當 里ι射彳=#旧其中-個顯繞射信號之差異係在—預設或匹配 配繞射信_關聯的假想輪廓可推測為代 廓決定此結構是否已依規格而加以製造。 飞假心輪 * ϋΐ參考圖1 ’在—示範實施例中’處理模組似可產生 ，，之，擬繞射信號’然後’將量繼射信號與模擬繞射信 較。如上所34，如果量峨射錢與模擬繞射信號並不呈 8 1280347 匹配’或當量測繞射信號與其中一個模擬繞射信號之差異並非在 一預設或匹配準則之内時，則處理模組114可反覆產生另一個假 想輪廓用之另一個模擬繞射信號。在一示範實施例中，隨後所產 生的模擬繞射信號可利用最佳化演算法，如包含模擬退火之全域 性最佳化技術與包含最陡降演算法之區域性最佳化技術而加以產 生。 、在一示範實施例中，可將模擬繞射信號與假想輪廓儲存於程 式庫116中(亦即，一動態程式庫）。然後，儲存於程式庫116中之 模擬繞射信號與假想輪廓可接著被使用於匹配量測繞射信號。

曰有關基於迴歸程序的更詳細說明，請參見於2001年8月6曰 提出申凊之美國專利申請案號第〇9/923,578號，發明名稱為「透 過基於迴歸之程式庫產生程序的動態學習之方法與系統」 (METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNING THROUGH A REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS)，盆 全部於此併入作為參考。 八

繞射信號之涫H 較。擬繞ϊϊ號係被產生用來與量測繞射信號作比 竿乂。如下將况明之一示範實施例中， 數法、菲科、卿reen)函 - 電磁場之槪祕(亦即 角化程序而加以解出’該對角化程序包含;二=;:; 9 1280347 ，矩陣的特徵值與特徵向量分解(亦即特徵之分解)。最後，輪摩之 =區係利用遞_合模式而加以轉合，如散射矩 ，法。錄射轉法之綱而言，參見文獻山fengLi

Formulation and comparison of two recursive matrix algorithms for moddmg layered dffiactum gratings」j. 〇pt s〇c — A1 =4」035」1:96)咬，全部内容於此併入作為參考。特別 之更评、、、田况明，言月茶見於2001年1月25日所提諸 之内層。十开的咼速存取」（CACHING OF INTRA-LAYER CACULATIONS FOR RAPID RIGROUS COUPLED-WAVE ANALYSIS)，其全部内容併入於此作為參考。 5.機械學習系絲 而吝ί 一 3 ΪΪ例中，模擬繞射信號可利關械學習系統(囊） 而產生，其係運用機械學習演算法，如倒傳遞式 底函數、支撐向量、核迴歸等。就機械 子=系統^异法之更袖說明，請參見文獻：「NeuralNetw。 by ^:H=km’PrenticeHall，1999 ’其全部内容併入於此作為參 f亦可茶見於2003年6月27日所提出申請之美國專利申於安 ^ 10/_，300號、，發明名稱為「利用機械學習系統對形成於 體晶圓上之結構進行之光學量測」（0PTICALα STRUCTURE FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USINC MACHINELEARNINGSYSTEMS) , 6.重禎結槿 如上所述、，光學量測已典型地被實施在週期性光柵之直線盥 線距上，而該週期性光栅具有僅在一維空間變化之輪且= 言，再參考圖1，雖然週期性光柵1〇2之輪廓在1方向變化：ς不 10 1280347 毳 利圖如J光柵上進行光學量測，僅能 期性光柵之輪扉特徵。=2E所緣之輪廓圖)來表示該週 兮壬女圊Μ至犯戶斤緣’重複結構之各獅型可形成;^日阊上， 少在兩個方向(如根據_励=^=桿 丄更描 3重C二在圖 為圓柱238的重複社構。ϋΐΐ 方所形成實質上 以-或更多層^上 疊加^复上視圖。直線之假想格子係 繪出。重複%f240==上，其中格線係沿週期性方向加以 s™ y： 二。傅，汉之，具％為非正交重複結構。 別而言二^ 解特徵部244可位於單位格子242之任意處。。而，必須瞭 4B 會一示f生非正交重複轉^上視圖。特別而古，0 t 252' 部可紅該特徵 孔洞内具有島部的孔洞。早α子了具有硬合特徵部，如在 圖5贿具有—者以上之特徵部的示紐單位格子。特別而 1280347 具有4個特徵部之示範性單位格子_。在圖5中， 分下方的隆起部分(bulge)。特徵部 申$之^^ f中心延伸至結構之主要部分上方的隆^= 27G之鏡相形狀。特徵部284為一派 有延伸至主要部分右端的隆起部分。 2 ^有延伸至主要部分左端的隆起上:;7;二== 於特徵部284之鏡相形狀。 刀知被邛274係類似 =1，為 多輪JL二寺徵ΤΖ而結二3:0之輪_利用一或更 體、或島部，其=^一^=闫，結構3⑻可為孔洞、柱 面視圖輪廓代表在χ_ζ平面中’該橫剖 面之z軸。 傅义輪屏，其具有垂直於晶圓表 圖6描緣出典型地用於重複纟士盖 靡參數的角度。例如，5為入射^冓之^面視圖輪廓之輪 必為入射光束302相對於χ轴之入私古由之間的入射極角。 在χ-y平面的投影與峰之間）H 介於入射光束 304之_角，其代表包含入束302相對於水平線 重複結構之特徵的2未啦絲以便強調典型上用來表示 部為一橢圓形孔洞且具有自格子300之上視圖，該特徵 寸。用來表示上視圖輪ί 底部逐漸變小之尺 間距314。此外，可^用的輪廓减包含X-間距312與y_ 與代表特徵部320之底部的卩’之頂部的橢圓長軸316 (底補橢ϋ長轴318將特徵部32〇特徵化。 12 1280347 任何橢圓之S任於::: 麥考圖7B，重料错w 軸(未减不）。 示其特徵。如上所述Γ通當面視圖輪廓係利用輪廓參數來表 代表在X_Z平面中的处槿於产刀斤目的所疋義之橫剖面視圖輪廓 s ^ 部368與/70中7距祀係介於兩鄰接之次特徵 係通過次二出，及另-虛線垂直細 部_之虛線垂 = Γ間距312係通過次特徵 之間的距離，該距離通常;;奈;：tnr。70之虛線垂直線366 開始、:G $1368 之特徵部32〇分成若干層，從層〇 之η與k值等。次特徵部^之瞒让值’層1具有材料1 特徵部320之頂部的吾。卓m^ 之間的距離316係與圖7A之 368 ^ ?7^f： ^；^32° ^ 2：ί；：： "I； ~ ί - ： 3372： 示其特徵，如一3式^部320之斜率可利用一數學公式來表 測模:Ϊ視:Ϊί;=;圖;廓之輪廓參數整合入-光學量 如，如I所ί卜ΐ *數中，將移除任何多餘之輪廊參數。例 314、長軸316廊之輪靡參數包含χ_間距312、y_間距 ^ 312 . 3l/：t 車16、長軸318、各層之讀让值、及特徵部之 13 1280347 。亦可參見於2002年10月17日提出申請之美國專利 弟10/274,252號，發明名稱為「對二維結構產 ς月木 (OBNBRATIOK SIMULATED DIFFRACTl^^^^^ HDIMENSI0NAL STRUCTURES)，其全部内容併入於此作為 如上所述，在重複結構中之單位格子可為正交盥 。 描、^ -重機構之示範_正交單位格子·，其包含—^ 部422。特徵部422具有空氣之折射係數如與ko，且在 ί ΐΐί Γ"之其餘材料424則具有折射係數叫與h。非正交ί f字母第6字)加以絲，角財為測量第二軸乃 才目:谈正父y-軸之偏差。角度r係關於正交於 二 。以下，將—致性地利闕距纽來表示正交性或間^ 向ΐΐ早ί，尺寸為dl與d2之單位格子的外部形狀係由在 述二4^二f 7方向之乃的間距’與間距角度α加以描 肩瞭解该間距角度可從-90至+90度之間變化。 兮定&胜A# C1A 在早位軺子50〇中，由虛線位置520所 ΐ^ίΓ 將從被設置在單位格子500之中心轉換成以 少除了 之上’及以血之距離位於該中心之右邊。 所包复結構之參數以外，重複結構之特徵化 性。位格子中之特徵部的矩形 量。如圖丄 ΐ在子中之孔洞或島部之角落的銳度 中孔洞或島部具有ry較大於Γχ的值。 矩形性疋義特徵部之紐量如單錄子巾的孔洞、柱體、或 14 1280347 560 3οι 1⑽之矩形性R麵出絕佳之圓形孔洞或島部 圓狀轉角及Iti0之矩开f則定義出方形孔洞或島部犯之 部564 之矩形性定義出方形或矩形之孔洞、柱體、或島 數學子==的另-方法係利用特徵部之 體的外部邊界，刊的特徵部如接觸孔或柱 部之邊界的特徵極=似。因此，在單位格子中之特徵 如圖％卿之糾面視圖輪^雜徵部之雜與斜率的說明， 修改以上視圖形狀可就更具普通之定義來 η得出下列公式·· U以數學式描述，且利用導入指數m與 [公式1.00] cos (0 + 0x)且尸b · sinn(0 + 0y) 其中 /、Τ X興y係形狀在部 方位角，0X與0分別A Z中的橫向座標，其為常數，0為 假如m=2/]v[且n=：2/N，Μ、轉γ軸之方位角，且0 =〇·••…2 ;r。 指數： 與Ν荨於超級擴圓在「標準」公式中之 [公式1.10] y 解性之參數函數二-成所完成之通用表示法而可得出更具理 15 1280347 [公式Uo] 硬結構便可以級順序描述結構之層°而=由此方法，複雜的重 f數此將利用 部之完整解說將由下列方程式加以表^/為1、或必的函數。特徵 [公式2.00] x=f(t); y=g(t);且柯(t) 角心ii它之伽數_化，且π為方位 對向孔 可由下列公式得出： 工直鳊具有凹角之斜率，該特徵 = [公式 2.1〇] —c〇s0；y=b.sin0;^ s=92^c.arcsin(d. |sin0|) 92^ 於這些極限值之間而呈漸進變化 ^，^)二且鋼率將介 角兩者之線性斜率。非線性钭率 田:僅旎含括上升與凹 將導入額外之參數z，產生·；鱗線性斜率之形狀， 16 1280347 [公式2.20] x=f(t，z); y=g(t，z);且 sHi(t5z) 係用於表示形狀之非線性之特徵的表示式。 上之;上之材料所形成之單位格子、及包含-者以 它形狀之ΐίίίΐ加以處理。必須瞭解除了以上所述之外，其 輪摩特徵 式可用絲示重複結構之單錄子之特徵部的 方法之方持回係重複結構之輪廓貢料之收集與處理的示範性 ί用;Ξ;二= 步驟广中’用以產生重複結構】= Raphael Λ Γ ^ ° Prolith™ . 產生之結構的一輸出包含在製程被模擬後所 狀的類型盘變二:而:^廓$基:處理參數之變化所產生之形 孔洞、柱體k件下4讓處理之後，檢查所產生之 另部的上視圖輪廓，以決定這些形狀之變化性 瞢、隹f击只/也例涉及利用如圖11之步驟610中之一或更吝旦^壯 fl，J* 〇 SEM ' CDSE^ ;剖面心構之 力員轭例如步驟62〇中，包含取 得 供巧結構之輪廓之形狀所相關 特徵’檢絲自各轉源所獲得之單位格子之 的上·輪廓而決定婦徵部職之變化性與麵之 17 1280347 i中某些特徵部形狀的範圍可顯示出-圖案， 塊圖0最構^學量測模型之示範性方法的方 所收集之資料，^ ^^不範性方法所加以討論的各種來源 或更多幾何形狀，^逐狀圖輪_藉由擬合-特徵化。 开乂狀孢近法或错由數學演算法而加以 構之單位而加以說明。假設重複結 自頂面看來為花生形狀之島 _，其係具有 橢圓y多邊形之組合而進行逼近特^部‘法將以可變的數目或 被發現完蝴蝴，邊料 與5亥兩多邊形之特徵所需夫入 下來，表示该兩橢圓 多邊形1之T3，T4，=，铲如下··橢圓體1之η與T2 ; 圓體2之丁6與丁7。可邊’ Τ5，及心，·及橢 _中之^部8〇2之上視圖^特徵。夕”它組合來表示單位格子 從單位公急急:❻格二特徵部的形狀。 假如特徵部之上視圖輪廊係接表不^部形狀之公式。 Μ使用，如方程式u〇或普通^ ’ 之公式便可 U0。或者可使用-組方程式ϋ茱合成如方程式 化性，例如在2.10與2.20之中^構之收集輪廓之變 如-或更多數學公式或表示式足=、壬式。不管形狀如何’假 徵，則此等方程式便可用來表示單二廓之變化性的特 徵。相對於圖，單位格子_之特之上視圖的特 1280347 (多邊形1與多邊形2)。 其它實施例雖然可使用古典幾何 動出圖技術所修改以改變旋轉之軸 3圓，但其由利用自 術使一橢圓被配置為看起來更像一例如，可利用此等技 動技術、利用旋轉與令心之複數軸之軟廓。甚至利用自 視圖輪射物數結構之上 程的先前經驗的歷程資料之使用，員似配方或製 輪廓參數而得到良好之模擬結果。例如 =數目之^視圖 基本上使用極類似之配方且以單 之先前配方 果，於是就該裝置之上模擬結 始，該輪廓參數基於所收集之輪廓資料=示 及T7H2考ϋ，使上視圖輪廓參數τ2(橢圓體1之尺寸） 廓參i則=地^^，最监大之變化性時，其餘之上視圖輪 Ϊ#Γ720 Γ ί Iϊ： ί ? Τ2 ^ Τ7 12 假如只有橢11體2之中之上視圖輪廓的變化。另外， 夫1不出最大變化性’則僅能選擇τ?。 相閥耳中’將選擇與結構之橫剖面視圖輪廓 角入射射包ί入射光束之入射極 距L各ί同層之寬度、各不同層之或在單位格=之i f構ί各種特徵部的μκ、特徵部之高度、在各不ίΐ之特 ㈣的見度、侧壁角、特徵部之底部或頂部的圓 盘選 處理，參數之選擇可基於歷程資ϊ 及/或使挑进的麥數逐次地取代變數而加以固定。如具有類似配方 19 1280347 f製程之先祕驗的歷程倾之使用，可足以賴用最少 才頁剖面視圖輪廓參數而得到良好之模擬結果。 敫人，將選擇之上視圖與橫剖面視圖輪廓參數 測㈣中。如上所述，在整合所選擇之輪廟參數中， 料^ 甘驟750中，將最佳化光學量測模型。量測模型之最 歸程序。此步驟之輸出係基於所選擇之輪麼 i勺父遍1^夕終止準則而呈最佳化之量測模型。終止準則之例 程_平方誤差(SSE)等。就基於迴歸 利申咬杯見於厕年8月6日所提出中請之美國專 號，發明名稱為「透過基於迴歸之程式庫

DYNAMIC 方法與系統」(METH〇D AND SYSTEM 0F ΠΒΚΛΚνΟΗΚΗ^ 係利ίίΖ之對應之繞射信號 ί^ΪίΪΪίί^ ^ ϊίϊ 了利用k擇之輪廓錄的翻與彻每 抑， 而產生。機械學習系統(J·)可以就所建立之^ 又 訓練。可_迴歸與程式庫赴 測繞射錢取出-數之輸人組或就輸入之量 定最匹以況與模擬繞射信號相匹配以決 之該組輪靡參數而加以產生。°''利用自取佳化量測模型所取得 口良度、成本函數、SSE等可用來作為 20 1280347 徵部802的上禎圄趴内4叙π早菘于更假5又遠擇了圖13之特 準則值且茶數τ2與τ7。在步驟780中’計算匹配 不小於“‘合良。假設預設之匹配準則包含 匹配準則顯示96%之;^二S2 G之成本函數。假如計算出的 準則且處理將繼續進“ _2·。40之成本函數時，便滿足匹配 结構ϋ見:9:中’結構之上視圖輪廓之特徵化及辦複 選Γ被修正。修正上視圖輪廓之特^ 8〇2之中間:分“ ϋ代兩個多邊形以表示圖13之特徵部 所使用之枯t j特被。如上所述，修正輪廓參數之選擇係取決於 ^用之技街。假如使用新的參數之漸進包含法 、 ΐ 13視加入所選擇之上視圖輪廓參數的群組中。3 俨正9、:』’、有2與77係兩個先前所選之上視圖輪廓參數，列 &正錢擇可能導致加人Τ4 3 $ 收集讀輸种麵示出顯著之·;^χΤ4及/㈣在所 执定饭贿廓參數之逐讀除法，匹配彻便此而加以 H 預設之匹配準則可包含小於94%之最適度與大於2.3 杰太茶ί數。假如計算出的匹配準則顯示96%之最適度斑1 90之 790 ，則無法符合匹配之準則且處理將繼續進行^步驟

Si上二中：將修正結構之上視圖輪廓之特徵化及 减之選擇。上視圖輪廓之特徵化的修正可包 中門邻八j夕邊形取代兩個多邊形以表示圖13之特徵部802之 l綠。參考輪廓參數技術之逐次排除法一或更多上 图严數將被排除至所選之上視圖輪廓參數的群體中。參考 ^，体TF!f只有T1至17係全部為先前所選擇之上視圖輪廓參 數知正该選擇便可排除T3及/或T5，其係假設乃及域τ5在所 21 1280347 收集ί輪:料t比其它上視圖輪齡數顯示出較少m 重稷…構之橫剖面視圖輪廓參數係以類似之方 =1^逼近橫剖面視圖輪紅形狀類型且漸進地擬合更ί夫數 °就橫剖面視圖輪摩形狀與輪廓參數選狀更 二1请f考:2002年7月25曰提出申請之美國專利申i 6,491號’發明名稱為「光學量測模 s = and parameter selection for optical j( metrology)，其全部内容將於此併入作為參考。 斜雍=12之步驟785中，一旦以任一技術滿足匹配準則，便將 ίί Ξ 802之Τ2與^ 圖輪廓參數僅包含特徵部 將相^念與顧細於重機構上，其巾單位格 274 28〇" ° 260 270 ^ 上視圖f廊可利用兩個橢圓，橢圓體 =ί _體之長轴與短轴=別= «丄j舁H14。其它特徵部274，282，及2且 _ = 分別設定為 H21，H22，H23，/及 H24;則，= H33，及 H34 ;及 H41，H42，H43，及 H44。 如上所述，當使用漸進包含法之技術時，其方 變化性’只有兩個橢圓體之較大Ϊ的長軸 Η2Ϊ 1 模型特徵部。具體而言，可將參數Η14， 特徵部的其它之逐次重硬可包含單位格子2心 22 1280347 全部法之雜時，便可全部橢圓體之 至Η14，ί21 ί Η24 ίί被部模型化。具體而言，可將參數H11 ;，上視圖輪廓參數至=並==定=丄圭 =除巧f:㈣之特徵糖 „形，的組合。一單位格子亦可包含柱體、、日 形狀、或突出類型或凹人類型形狀之組合。.，、匕大出 0 - 韻為为析’重複結構(未顯示)之輸入處理模擬哭上 912、量測上視圖輪廓916、及/或歷程上視圖㈡‘ ‘=理^ _選用該結構之特定的上視圖輪廓參數與橫剖面 選擇之上視圖輪廓參數與橫剖面視圖輪廓 ς數966傳輸至1顧型最佳化器·。量測模型最佳化哭_ =來自量測裝置926與選擇之輪廓參數％6的輸入之量^射 ί ίΠ，俾使最佳化量測模型與取出傳輸至比較器908之最^己 射信號9兄。量測模形最佳化器93Q可選擇性地使用-程 ^或貝料存儲⑦’其包含繞射信號與輪廓參數對U械學 =糸統’其經過訓練以決絲自輪縣數之模擬繞射信號 j繞射信號之輪廓參數。比較器908計算匹配準則的值且將該 计异值與預設之匹配準則960加以比較，及假如該外管 ^ 匹配準則内，比較器908將傳輸-信號954給模型 決定對光學量測模型之調整952。模型調整器904傳輸調整或修 952至輪廓預處理器900且重複該迴圈。假如計算值在匹配準則 内，比較器908將終止最佳化處理且傳輪取出之輪 ' 至後最佳域理i 910。 雖然示範性實施例已經加以制，但在不脫離本發明之 及/或範4T，可進行各轉改。例如，第—次錄可彻大 廓參數及允許浮動之其它量測變數加以執行。在第一次重 网 23 1280347 並未對繞射應答產生顯著·之變數可設為擬合值 始因為，祕驗資料而認定騎數的變數，在更進—+ 二 被允許神。例如，χ_偏差與1偏差或間 ;，但可因獲得額外之輪廓資料而在逐次 者，除了橢圓與多邊形之外，可利用其它幵 再 糙度以提供較佳或較快的最佳化處理之終止。^此， 述之說_容，而本發明係基於以下之專利=4式及如上所 【圖式簡單說明】 本發明之應用可參照以下附圖而更加瞭 苓考符號指示類似的零件。 胛中使用相似的 圖1係一示範性光學量測系統之方塊圖。 坐、酋Ϊ2Α^2Ε係—示範性橫剖面視圖輪廓，翻於、协 半導體晶圓上之結構的特徵。 、表不形成於 圖3Α至3D描繪一示範性重複結構。 上視=與__性單録子之正交格顿私交格子的 特徵Ξ。5猶示範性單位格子，其包含在重複結構中-者以上之 用於表示示範性重複結構之特徵的角产。 圖7Α彳田繪一重複結構之上視圖輪廓。 跨又 圖7Β描繪該重複結構之橫剖面視圖。 部 圖8描緣一示範性非正交重複結構之單位格子中的多重特徵 圖9姆在單位格子中之特徵部之偏差， 重锼結構之正交單位格子的理論中心起算。 差係自不靶性 圖10Α描繪在單位袼子中之特徵部的寬度比例。 圖10Β描繪在單位格子中之特徵部的矩形性特徵。 24 圖 學量測模型最佳

1280347 …圖11健複_之輪廓雜瓶性:#料的示範錄集處 流程圖。 心 圖I2係錢結構之光學量測_的轉性最佳化處理之流程 圖13係一示範性技術用以表示重複結 w 的特徵。 早位格子之上視圖 圖14係-示範性技術用以表示具有 上視圖的特徵。 荷致部之重複結構之 圖15係一示範性系統，用以使重複結； 化0 【主要元件符號說明】 100〜光學量測系統 102〜週期性光柵 104〜晶圓 106〜光源 108〜入射光束 110〜繞射光束 112〜偵測器 114〜處理模組 116〜程式庫 200〜假想橫剖面視圖輪廊 230〜圓孔 232〜方孔 236〜方柱 238〜圓柱 240〜重複結構之上视圖 242〜單位格子 244〜特徵部 25 1280347 250〜重複結構之上視圖 252〜單位格子 254〜特徵部 260〜單位格子 270〜特徵部

271〜橢圓體A

272〜橢圓體B 274〜特徵部 280〜特徵部 284〜特徵部 300〜重複結構 302〜入射光束 304〜水平線 310〜單位格子 312〜X-間距 314〜y-間距 316〜長轴 318〜長轴 320〜特徵部 3 64〜虛線直線 366〜虛線直線 368〜次特徵部 370〜次特徵部 372〜角度 374〜角度 400〜非正交單位格子 422〜特徵部 424〜材料 500〜單位格子 26 1280347 510〜特徵部 520〜虛線位置 550〜單位袼子 560〜島部 562〜島部 564〜島部 _〜利用處理模擬器模擬重 610〜利用一或更多量測裝置二:^製造處理 620〜取得該裝置之_結構的之上視圖輪廓 ㈣〜決定特徵部之上视圖二 =狀資料 640〜決定結構之上顏円&二i的、交化性 彻矣hi: 圖輪廓的範圍 〜i:，”視圖輪廓的特徵 730〜選擇盥姓構在、、構之上視圖輪廓中的變化 750〜將先學i測模型最佳化 760〜利用該最佳化量嶋贼立 770〜利用量測繞射信號決定最匹配之模擬射信號 〜是否符合迅配準則？ 顺、、凡射t唬 79〇〜修正特徵化及輪帛參數之選擇 之輪#參數轉換成實際之輪廓參數 900〜3D輪廓預處理器 '数 904〜模型調整器 908〜比較器 910〜後最佳化處理器 912〜處理模擬器輪廓 916〜量測輪廓 920〜歷程輪廓 926〜量測裝置 27 1280347 930〜量測模型最佳化器 932〜資料存儲器、或程式庫、或經過訓練之MLS 952〜調整或修正 954〜信號 956〜最匹配之模擬繞射信號 958〜取出輪廓參數值 960〜預設之匹配準則 . 964〜輸入之量測繞射信號 966〜上視圖輪廓參數與橫剖面視圖輪廓參數

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Claims (1)

1280347 十、申請專利範圍： =種重複結構之輪廓參數的蚊方法，財法係糊 =，且該重複結構係形成於晶圓上，該光學量測模型具 ϊΐίΐ，相關聯之輪廓參數以及與該結構之橫剖面視圖相關 =輪廓减，該方法包含:將該結構之—上視圖輪廓特徵化1 、、、吉構之該輪廓具有輪廓參數； ^選擇該輪廓參數，以代表在該結構之該上視圖輪料的變 b) 選擇與該結構之一橫剖面視圖輪廓相關聯的輪靡 c) 將代表該結構之該上視圖輪雜雜 靡5 選擇輪齡數整合至-光學㈣模型上視圖；⑽扉之該所 d) 將該光學量測模型最佳化； 該最佳化光學制模型鱗立—組輪數及模擬繞 f)利用該組建立之模擬繞射信號與一或 . 取出-最匹配之模擬繞射信號；尺夕里I射域來 匹配之模擬繞射信號與該—或更多量測繞 二，配準則内不相匹配時’則修正該特徵化及/以 h)重複a)、b)、c)、d)、e)、f)、g)、及h)，吉刹 重秘—她的財方法，其中 徵部定ί該重複結構之—單位格子，該單位格子具有-或更多特 3.如申 特徵化。 表示該單位格子之該，多特徵 29 1280347 之該ίϋί基本雜擬合雜單位袼子之該—錢多特徵部 識別該一或更多基本形狀之參數；及 決定該一或更多基本形狀之該識別參數的變化性。 i如基申本讀雜錢妓方法，其中 範圍第4項之重複結構之輪廓參數的決定方法，复φ =:==參數包含麵短軸，圓長‘、、: =======輪鱗齡吻法，其中 二或更多特徵部的上視圖輪廓樣本； #夕其^二ί更夕基本械之該識別參數的範圍，1中兮-成 廓 擬合至該單位格子之該-或更多特徵部“ί 7·如申明專利乾圍弟6項之重複結構之失〜 該收集上視圖輪廓樣本之步驟包^ #的心方法’其中 樣本收*利用處理模擬11模擬該重複結構之製造所獲得之上視圖 廓’· ΐ里敬置測量該單位格子之該一或更多特徵部的上視圖輪 狀資驗形狀資料，該經驗形 8.如申請專鄕B $ 6項之2上視圖輪廓。 該選擇該輪齡細射之輪廓减的決定方法，其中 驟，包含·· Μ重衩結構之該輪廓中的變化性之步 識別3取二該-或更多基本形狀之-或更多 一或更多特徵部的該上視形狀係被擬合至該單位格子之該 1280347 f·如申請專利範圍第1項之重複結構之輪廓參數的決定方法，其中 化光學量測模型而建立該組輪廓參數及模擬繞射信 建立模擬繞射信號及相關聯輪廓參數之一程式庫，琴模擬境 =號係藉由利用用以求解Maxwell方程式之數=析 產生。 10 jo申請翻麵冑9狀錢結狀財卩錄的較方法，其 故二罐^析技術為嚴密_合波分析法、模態分析法、積分方法、 函數法、菲涅耳(Fresnel)方法、有限元素方法。 專利範圍第1項之重複結構之輪廟參數的決定方法，其 該光學量測麵而建立該組輪·數及概繞射信號之 之機練!基於輸入之輪廓參數饱-模擬繞射信號 12 /ϋΐίίΐ數作騎人祕域峨纖射信號。 中該:之_數的決定方法，其 (radial basis Wi^) (k_lregression) /支撐向里（SUPP〇rtVe伽）、或核迴歸 數的嫩法，其中 包含·· 次更夕特被部之該上視圖輪廓特徵化之步驟 部之該上視棱合至該單位格子之該—或更多特徵 b)識別該-錢乡數學_之丧數. 0決定該-歧多數學_之_別參數的變化性。 14·如申請專利範圍第 中該數學模型包含幾何形狀之輪廓參數的決定方法，其 1280347 =^請專利範圍第14項之重複結構之輪庵參數的決定方、私觉 中该幾何形狀包含橢圓形及/或多邊形。 要的决疋方法，其 16.如申請專利範圍第15項之重複結構 中該1別參數係對應於在橢圓形與多邊“ “、的法’其 專利範圍第13項之重複結構之輪廓參數1 中β亥决疋5亥識別參數的變化性之步驟包含. 、方法，，、 收集該單位格子之該一或更多特徵的 ，定該一或更多數學模型之該識別參數的^ t 輪靡形狀。 代°彡蚊乡特徵部的上視圖 18. 如申請專利範圍第17項之重複結構之輪;τκΑ6 中收集上視圖輪廓樣本包含：默輪靡翏數的決定方法，其 輪廓理模擬器模擬該重複結構之製造所獲得之上視圖 該一或更多特徵部的上視圖輪廓;或 狀資料包“;重f結f的經驗形狀資料，該經驗形 19. 如申或更多特徵部的上視圖輪廓。 中該握圍弟項之重複結構之輪廓參數的決定方法，苴 驟包含擇輪廓錄以代表在該重複結構之該輪射的變化之步 識別^取值tu擇該-或更多數學模型之—或更多 2—〇或更多特徵HiSir㈣被擬合至該單位格子之該 方法圓中之重複結構的模型化方法，其係用於光學量測，該 a)設定一或更多終止準則； hl疋義晶圓中之該重複結構的一單位格子，該單位格子呈 有一或更多特徵部； /、 32 1280347 c)將一或更多基本形狀擬合至該單位格子之诗一々舌夕 =徵部 =視圖^其^或更多基本形狀具“夕 i見縣祿之錄，叫錄雜構之該 擇輪廓參數整合至-光學量測面視圖輪靡之該選 利用離開該重複結構之—或更多 止準則較崎算之—或更多終 2^:申睛專利範圍第2G項之晶圓中之重複結構的模型化方法，更 假如不滿足一或更多終止準則， ^ r "Τ ^Ιΐ)"^ ; 的上視圖i廓，以取:在該-或更多特徵苟 •種述擇光學量測模型之於淹 模型係用於將-晶圓中之重該光學t is 構之上視圖輪廓中的變化，·選擇與該結：橫Ϊ面視訧22 1280347 耳外之輪靡參數，及將代表5亥結構之该上視圖輪靡與該择 之該選擇輪廓參數整合至一光學量測模型中；曲輪鄭 一量測模型最佳化器’其設置係用以利用一或更多 該光學量測模型最佳化，及基於該最佳化量測模型二奋 多模擬繞射信號； 、錢一或更 一量測裝置，其設置係用以測量離開該重複結構之鱗 -比較器，其設置係用以基於利用該產生之繞=夕二’ 而決定是否滿足一或更多終止準則；及 。現之汁# fi化:ΪΪΪΪ器齡其設Ϊ係用以更改該結構之上視圖輪廓的特 ”，廷擇輪廓减，以代表在該結構之該上視圖特 及選擇與該結構之該橫剖面視圖輪廓相二又， 24.如申料觀圍第23狀選擇光學 化系統，更包含： 于里職1之輪廣翏數的最佳 貝料存儲益或程式庫或一經過訓練之機械注一έ 咖複結構之輪廊參數與相對應 26·如申睛專利範圍第25項 化系統，其中該散射量測mn果型之輪廓參數的最佳 ，種電腦可讀式= 體置或橢圓偏光計。 用以使電腦將選擇一夫▲、旦二匕3电恥可執行指令，該指令係 測模型係絲將廓參數最麵，該光學量 與該結構之上視圖相關聯的輪^=化’，光學量測模型具有 相關，的輪廓參數，該_可^儲構之橫剖面視圖 a)用以將結構之—上視圄體包含以下指令： ，靡具有輪廓參數；θ兩郭4寸欲化之指令’該結構之該 ί的令該輪廊參數以代表在該結構之該上視圖輪廓 34 1280347 關聯的輪廓 C)用以選擇與該結構之一橫剖面視圖輪廓相 參數之指令； d) 用以將該選擇之輪廓參數整合至一光學量測模 令，其中該選擇之輪廓錄代表該結構之該上視 ^ 橫剖面視目輪# ; e) 用以將該光學量測模型最佳化之指令· 減學料触喊立—崎齡數與模擬繞 g) &取出一最匹配之模擬繞射信號之指令，其係利用該 ，數與相關聯之模擬繞射信號及—或更多量測繞射^號^ h) 當該最匹配之模擬繞射信號與該量測繞射信 配準則内不相匹配時’則更改該特徵化及/i“ 0 重複步驟a)、b)、c)、d)、e)、f)、g)、h)，直到該 ϊϊίΓί號與該量測繞射信號在該—或更多匹配準則内相 28,種，腦可讀式雜，其包含電腦可執 以使-《將用來測量一晶圓結構之 “最亥=係用 電腦可讀式媒體包含以下指令： 〗衩1取佺化，该 a)設定一或更多終止準則； 該重複結翻—單位格子，該單位格子具有 C)將一或更多基本形狀擬合至 冬 部的上視圖輪摩’該-或更多基二或更多賴 _亥-或更多基本形狀之該狀； 上視圖輪廓中的變化； 代表在忒…構之該 e)避擇與該結構之—橫剖面視圖輪廓相關聯的輪廊參數； 35 1280347 f) 將該選擇之輪廓參數整合至一光學量測模型，其中該選擇 之輪廓參數代表該結構之該上視圖輪廓及該橫剖面視圖輪 廊， g) 利用離開該重複結構之一或更多量測繞射信號，將該光學 量測模型最佳化，該最佳化產生一模擬繞射信號； h) 利用該產生之模擬繞射信號，比較該計算之一或更多終止 準則與該預設之一或更多終止準則。 十一、圖式：

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