TWI356894B - System for examining a patterned structure formed - Google Patents

Description

1356894 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 曰:目,本=案大致係有關形成於—半導體晶圓上之〆結構的光風 直"，更具體而言，係關於圖案化結構之光學量消j。 干 【先前技術】 滅ίί，體製造，週雛柵格—般用於品質確保。例如週期性 调二編:則途’包含在—半導體晶片之操作結構附近形成- m调船L。賴雛祕接著·卩射以―電磁舖。將偏轉離 生栅格之電磁轄射收集以作為—繞射信號。該繞射: 半導。紐，進而決^ 槐二的輪廓’被推定域表魏雛柵格之財的輪廓。 耦入堯射信號庫’可使用—嚴格的方法產生，例如嚴格的 耦 5 波刀析(rig〇rous.coupled wave __，簡稱 Rcw —顺喊雜_卩分依據料 =，瓣施大量複 【發明内容】 二種系統’使用—光學量測模型來檢查形成於 之圖，化結構，包含:-第！製造叢集、一量測叢集之光學:測 最時輪廓估収件。該第1製造叢集用以 处里3日0 ’ 1日圓具有一第i圖案化結構及一第1未圖案化結 ，二該第1圖*化結構具有底層軸厚度、臨界尺寸、及輪廊。 以-個或_個以上光學量測裝置之該量測叢集，連接於該第i 6 =二==向)變動。繪示擊之該 維重、2B ’及2C之討論，敘述光學量測模型化之二 胞體的i示繪r 一頂視圖，i二維重複結構之單元 圖上，J：中矩1格子。一假想的框格被疊放在重複結構之頂視 成姑#:此等格線沿著週期的方向被繪製。該假想的框格形 直备早讀體之區域。該單㈣體可培列為成直角的或非成 post/ 維重複結構可包含特徵部，例如：重複柱(rePeating 上彤狀。A本、?孔、島，或在一單元胞體中組合2種或2種以 徵^，或㈣及^开特^可具有許多形狀，且可為凹形或凸形特 包含單部之組合。參照圖2A，該重複結構300， 3〇2 元缝具有_方式制之孔。單元胞體 上位於權含實質 凹J圓if示二維重複結構之一頂視圖。單元胞體_包含一 直^^一她。圖2Β顯示具有一特徵部320之一單元胞體310， 該尺寸向孔底部變小。用於描述該結構 特徵=?;ί二:=2及該γ間距314。此外，代表 用任何於該特徵部頂部盘底 :注冉者，亦可使 部、中部或底部之_&=間的中間長轴，亦可使用橢圓頂 重複之維之頂視例示性技術。— 米狀之島。—種模^化’去，=部332、一從頂部看去呈花生 或其組合，來趨ΐϋ法，包含以可變動數目_圓及多角形 1356894 美國專利申請案號 11/061,303，OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES, by Vuong, et al.，提申於2004年4月27日，此等皆完整引入以茲參照。 於步驟408 ’於材料折射參數及該量測裝置參數其中至少一參 數，至少一參數設定於該至少一參數之數值範圍内的一固定值。 圖4A及4B為例示性流程圖，顯示獲得該光學量測模型之參數值 的技術，該等值可作為於步驟408之固定值。 圖4A為一例示性流程圖，顯示獲得N及κ參數值之技術。 於步驟500，該Ν及Κ參數，包含常數a及b，從經驗資料獲得， 例如來自於使用相同材料之先前的晶圓結構的類似的資料、來自 於使用相同配方之先前製程(run)的常數歷史值，及來自出版物或 手冊。於步驟510 ’該n及K參數，包含常數a及b，從使用與 -製造設備整合之該光學量難置制|獲得，例如整合一姓刻 或一轨道之製造設備。於步驟52〇，該N及κ參數，包含常數a 及b，使用離線光學量測裝置獲得。 於貫知例中’於步驟520測量之該部位，為鄰接於該圖案 1匕f構之·"棚案化的輯。於另—實施例，該經測量的部位未 j妾於邊圖案化結構，且可能位在相同晶圓的一測試區域或一測 圓丨之。於另—實施例，每片晶圓或每批次測量-部位， 制Ilf之、^數a及b用於相同晶圓、—整批晶圓或一整個處理 或者，—旦決定了層厚度，可利用先前之層厚度與該 中數^之關連性，而得到常數a及b值。 絲t步驟，由各種來源及使用各種技術得到之 ^果進行數峨化結構之輪廓蚊。例如， 均。 里以以決疋吊數a及b，則可計算一統計學上的平 中，：击：程圖，用以得到量測裝置參數值。於-實施例 可從供應的明ί據一選定的量測裝置，照射光束之該入射角， /、〜商-兒月曰，或者如該量測裝置具有一可變入射角，可從

Claims (1)

1356894 十、申請專利範圍： 1. 一種半導體晶圓上圖案化結構的檢查系統，用於使用一光學量 測模型，查形成在一半導體晶圓上之一圖案化結構.，包含：干 一第1巧造叢集，用以處理一晶圓，該晶圓具有一第i圖案 構i:?丄未圖案化結構，該第1圖案化結構具有底層薄膜 厚度、6¾界尺寸、及輪庵； 一量測叢集，包含連接於該第i製造叢集之一個或一個以上 第1未圖案化結構的繞射信號； 形學2模，最佳化元件，連接於該量測叢集，該量測模 構個或—個以上量得之從該第1圖案化結 置參數，來最佳傾第丨圖案化結狀光學量讎5及及里观 ί即元件，連接於該光學模型最佳化元件及該量 光ϊί、、列:ϊί光學量測模型最佳化元件之該最佳化 光學里測模i、置付之從該第i圖案化結 =射且參if?， ^1牵^=_估計元件用以產生一輸出，該輸出包含：該 第1圖案化結構之底層薄膜厚度、臨界尺寸、及輪腐。 料體㈣上酵化結構的檢查系 陡及機械性研磨，或熱製造叢集。 予 3. 統 化結構。 4.如申請專利細第3項之半導體晶圓上贿化結構的檢查系 23 統，其中該即時輪廓估計元件用以藓 之N參數的向量a，及〖參數之向董树叢集，以利用得到 |2.如申凊專利範圍第丨〗項之半 t其中該即時輪廓估計元件用以利‘V至丨圖案化結構的檢查系 參數的向量b、入射角及/或方位肖。用件到之N參數的向量a、K 13.如申请專利範圍第1項之 曰 統’其中該第J圖宰化社構 ’:®上圖案化結構的檢查系 製造叢集，且其構輪廊參數值被傳送給該第i 中至少-處理步驟之處‘。两^數值用以改變該第1製造叢集 =，如尚申=咖第丨項之半導體晶圓上_㈣的檢查系 有—第^圖二估計元件，用以處理具 案化結構具有底腺 =案化結構之-晶圓，該第2圖 ㈣增4膜厚度、臨界尺寸、及輪廟。 統，其中該即!“:古1 二項j半導體上圖案化結構的檢查系 一輪廓參數，其^即時決2第2圖案化結構之至少 給該第2製造F :估计兀件用以傳送至少-輪廓參數 叢集之至少—處理步驟之至少一輪廓參數用於改變第2製造 統，其中該量之半導體晶圓上圖案化結構的檢查系 以上光有連接於該第1製造叢集之-個或-個 第1未圖“iU線上量測叢集用以量測從該第ί圖案化及 茶化結構離開的繞射信號，及/或 25 丄乃6894 以卜測叢集，包含連接於該第1製造叢集之—個或一個 笛予虿測裝置，該離線量測叢集用以量測從該第1圖案化及 弟未圖案化結構離開的繞射信號。 體晶圓上®案化結構的檢查系統，用於使用一光學量 “禺，二形成在一半導體晶圓上之一圖案化結構，包含： 去第1製造叢集，用以處理具有一第1圖案化結構及一第1 臨結構之—晶81，該第1圖案化結構具有底層薄膜厚度、 I界尺寸、及輪廓； 伞風:量f叢集，包含連接於該第1製造叢集之—個或一個以上 去，該量測叢侧以量測從該第1 ®案化結構及該第1 未圖案化結構離開的繞射信號； ，學㈣财最佳化元件，·於該量測叢集，該量測模 件用以使用從該第1圖案化結構量出之—個或一個以 νίϊ號以及浮動的輪廓參數、材料折射參數，及量測裝置參 來敢佳化該第1圖案化結構之光學量測模型;及 輪_服元件，連接於該光到諸最佳化元件及該量測叢 2，_以使用來自於該光學量賴型最佳化元件之該最佳化光學 量取之從該第1 ®案化結構離開之繞雜號，及來自 折射參數及該量測裝置參數中至少—參數之數值範圍内 入贫且其中該輪廓舰元制以產生—輸出，該輪出包 έ Μ第1圖案化結構底層薄膜厚度、臨界尺寸、及輪廓。 ^如甘申 士清專利範圍帛17項之半導體晶圓上圖案化結構的檢查系 ΐ及第1製造叢集包含一光微影技術、蝕刻、沉積、化學 性及機械性研磨，或熱製造叢集。 干 26 統，其令該即時輪摩估計 之N參數的向量a，及κ參^之向巧該量測叢集’以利用得到 ^·如申請專利範圍第26項 統’財該即時輪靡估計元件用|=曰®上圖案化結構的檢查系 參數的向量b、人射角及/或二角_件到之N參數的向量a、K 如申請專利範圍第 統，其+該第1圖荦彳:，體曰曰囡上圖案化結構的檢查系 叢集中至少-處理步驟之處數值被使用以改變該第1製造 統，尚包^^&圍第17項之半導體晶圓上®案化結構的檢查系 有-第ϊ圖廓估計元件，用以處理具 案化結構具有底層=厚晶圓，該第w 統，其申l4專估圓上圖案化結構的檢查系 -輪廟幼，=^!十件用以決定該第2圖案化結構之至少 給該第“造叢隼m雜計元件用以傳送至少一輪廓參數 叢集之至：；-處理步驟“4亥至少一輪扉參數用於改變第2製造 統，項之半導體晶圓上圖案化結構的檢查系 以上光具有連接於該第1製造叢集之-個或-個 第1夫二，該線上量測叢集用以量測從該第1圖案化及 圖案化、、，。構離開的繞射信號，及/或 28 1356894

一離線量測叢集，包含連接於該第1製造叢集之一個或一個 以上光學量測裝置，該離線量測叢集用以量測從該第1圖案化及 第1未圖案化結構離開的繞射信號。 十一、圖式： 29