TWI616962B - 用於晶圓檢驗之方法、系統及非暫時性電腦可讀取媒體 - Google Patents

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Abstract

本文中呈現基於最終裝置效能之預測而對半導體裝置製造之製程控制及良率管理之方法及系統。基於將能夠在製程期間量測之參數值與最終裝置效能度量聯繫在一起之一或多個裝置效能模型而計算所估計裝置效能度量值。在某些實例中，一裝置效能度量之一估計值係基於一非成品多層晶圓之至少一個結構特性及至少一個帶結構特性。在某些實例中，正處理之一裝置是否夠將未通過一最終裝置效能測試之一預測係基於一最終裝置效能度量之一估計值與一規定值之間的差異。在某些實例中，至少部分地基於該差異而判定一或多個後續製程步驟中之一調整。

Description

用於晶圓檢驗之方法、系統及非暫時性電腦可讀取媒體 相關申請案之交叉參考
本專利申請案依據35 U.S.C.§119主張2013年6月26日提出申請之標題為「Semiconductor Chip Fabrication Process Monitoring and Yield Management Through Calculated Electrical Performance Metrics」之序列號為61/839,708之美國臨時專利申請案之優先權，該專利申請案之標的物以其全文引用方式併入本文中。
所闡述之實施例係關於用於晶圓檢驗及計量之系統，且更特定而言係關於在半導體製造中使用之半導體結構及材料之表徵及缺陷偵測。
通常藉由應用於一基板或晶圓之一處理步驟序列製作諸如邏輯及記憶體裝置之半導體裝置。藉由此等處理步驟形成該等半導體裝置之各種特徵及多個結構層級。舉例而言，除其他之外，微影係涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之一個半導體製作製程。半導體製作製程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作多個半導體裝置且然後將其分離成個別半導體裝置。
在一半導體製造製程期間在各種步驟處使用檢驗程序來偵測晶 圓上之缺陷以促成較高良率。由於設計規則及製程窗在大小方面持續縮小，因此需要檢驗系統在維持高通量之同時擷取晶圓表面上之一較廣範圍之實體缺陷。
半導體裝置基於其能量效率而非僅速度而愈來愈受重視。舉例而言，能量高效之消費型產品係更有價值的，此乃因其以較低溫度操作且根據一固定電池電源供應器操作較長時間週期。在另一實例中，能量高效之資料伺服器非常需要減少其操作成本。因此，減少半導體裝置之能量消耗係極受關注的。
在一項實例中，穿過絕緣體層之洩漏電流係以65nm技術節點及低於65nm技術節點製造之半導體裝置之一主要能量損耗機制。作為回應，電子設計者及製造者正採用與傳統材料(例如，二氧化矽)相比具有較高介電常數及較低消光係數之新材料(例如，矽酸鉿(HfSiO4)、氮化矽酸鉿(HfSiON)、二氧化鉿(HfO2)、矽酸鋯(ZrSiO4)等)。此等「高k」材料減少洩漏電流且實現較小大小之電晶體之製造。
隨著新介電材料及進階結構之採用，已出現對量測工具之需要以在製造製程中提早表徵高k材料之介電性質及帶結構。在某些實例中，在晶圓製造期間需要高通量監視工具來監視及控制高k材料之沈積及各種結構之形成以確保成品晶圓之一高良率。沈積問題之早期監測係重要的，此乃因一半導體晶圓之完整製造製程係冗長的且昂貴的。舉例而言，高k材料之沈積通常發生在花費一個月以上來完成之一製造製程之開始時。
諸多現有製程控制及良率管理工具僅針對其量測之製程步驟產生量測結果。此限制由諸多現有工具提供之值，此乃因其量測與距量測有數周或數百個製程步驟遠之一最終裝置效能不直接相關。另外，諸多現有製程控制及良率管理工具不提供對各種所量測參數對最終裝 置效能之靈敏度之洞察。舉例而言，當前由一典型薄膜計量工具提供之一組合物量測或當前由一典型CD計量工具提供之一CD參數量測(孤立地進行)不提供對最終裝置效能之直接洞察。
高k介電層之材料組合物之量測已用作製程監視之指示符。針對諸如SiHfON之高k材料，發現氮與鉿之不同百分比、不同沈積溫度及沈積循環時間、不同中間層等產生不同色散值及不同能量帶結構。此在製造製程結束時影響晶片效能。
在某些實例中，已利用一X射線光譜計來準確地量測高k介電層之材料組合物。然而，X射線光譜法具有高成本及低通量，從而使其用作一高通量生產監視工具為不合意的。
在某些其他實例中，高k介電層之色散性質(例如，折射率n及消光係數k)已用於基於經驗模型而計算材料組合物。此方法相對於X射線光譜技術具有較低成本及較高通量之優點。指派給KLA-Tencor技術公司之第13/524,053號美國專利申請案中呈現一項此類實例。
儘管一高k材料層之材料組合物係沈積製程參數之一強大指示符，但其與生產線終端電性質(諸如洩漏電流等)不直接相關。舉例而言，在SiHfON之情形中，沈積速率及溫度之一轉變可在材料組合物保持不變時產生具有不同結構缺陷或不同帶結構之一膜。所得結構缺陷或帶結構可不利地增加洩漏電流，儘管材料組合物未改變之事實。類似地，產生一不同材料組合物之一製程亦可引起經減少結構缺陷及一更有利帶結構。在此情形中，基於材料組合物進行監視可產生一偽陰性結果，其中當實際上材料結構及性質引起經減少洩漏電流時基於材料組合物而找出故障。
因此，開發用於基於結構之量測及材料層之表徵之一總計而在製造製程中提早預測最終裝置效能之高通量方法及/或系統以識別所得成品晶圓是否將具有滿意電性質將係有利的。
本文中呈現基於最終裝置效能之預測而對半導體裝置製造之製程控制及良率管理之方法及系統。一半導體裝置之一或多個最終效能度量之估計基於非成品多層半導體晶圓之量測。
在一項態樣中，一裝置效能度量之一估計值基於該非成品多層晶圓之至少一個結構特性及至少一個帶結構特性。基於一或多個裝置效能模型而計算所估計裝置效能度量值。裝置效能模型可採取以分析或數值形式表達之實體數學模型之形式。在某些實例中，裝置效能模型係完整全晶片模擬模型，或一晶片之區段或功能單元之模型。在某些實例中，採用針對積體電路之構建區塊公式化之分量模型。某些裝置模型可涉及數十或數百個自由或約束參數。在某些實例中，藉由標準數學方法(諸如相關分析、主分量分析等)減少裝置模型之維度。在某些其他實例中，裝置效能模型係由簡化數學模型建構之一經驗模型。可基於一相關或統計研究、主分量分析或將一成品裝置之所量測實體性質與所量測電性質聯繫在一起之其他資料處理技術而公式化此等模型。
在一進一步態樣中，基於針對一單個裝置或多個晶圓上之多個裝置可得之實際最終電測試資料及量測資料而使裝置效能模型回歸且精細調諧其。以此方式，精細化模型參數以改良裝置效能模型之預測能力。
在另一進一步態樣中，執行裝置效能模型之一統計分析以提供對一特定半導體製造製程流程之預期效能之洞察。舉例而言，在任一特定製程步驟處，可統計地表徵每一所量測參數及每一標稱參數，例如，平均數、範圍、標準差等。基於此等參數值，裝置效能模型用於導出與一或多個最終裝置效能度量相關聯之預期統計值，例如，標稱值、平均值、範圍、中值、概率等。
在一進一步態樣中，比較一或多個最終裝置效能度量之估計值與規定最終裝置效能值以判定是否預期正處理之晶片未通過最終裝置效能測試。
在再一進一步實施例中，基於一或多個最終裝置效能度量之估計值與規定最終裝置效能值之間的一差異而判定一或多個後續製程步驟中之一調整。在某些實例中，該調整包含一後續製程步驟之一目標標稱製程值之一改變。基於一最終裝置效能度量對經受調整之實體參數之一靈敏度而判定調整量。此等靈敏度可作為關於經受調整之實體參數之裝置效能模型之導數經計算。
前述內容係一概述，且因此必然地含有對細節之簡化、一般化及省略。因此，熟習此項技術者將瞭解，本概述僅係說明性的且不以任何方式加以限制。在本文中所陳述之非限定性詳細說明中，本文中所闡述之裝置及/或製程之其他態樣、發明特徵及優點將變得顯而易見。
100‧‧‧半導體量測系統/系統
102‧‧‧照明器/照明器子系統
104‧‧‧光譜計
106‧‧‧經偏振照明束/照明束
107‧‧‧偏振器
108‧‧‧收集器
109‧‧‧分析器
110‧‧‧平移載台
112‧‧‧半導體基板/半導體晶圓/晶圓
114‧‧‧膜/薄膜/膜層
114A‧‧‧高k絕緣層/薄膜層
114B‧‧‧中間層/薄膜層
116‧‧‧計算系統/電腦系統
118‧‧‧載體媒體
120‧‧‧程式指令/值
121‧‧‧線/曲線
122‧‧‧線
130‧‧‧色散曲線
131‧‧‧缺陷
132‧‧‧缺陷
圖1係圖解說明經組態以預測如本文中所闡述之最終裝置效能之一半導體量測系統100之一簡化圖。
圖2係圖解說明可由如本文中所闡述之方法及系統表徵之具有所附接薄膜層114A及114B之一半導體基板112之一簡化圖。
圖3A至圖3B係圖解說明與一薄膜材料層相關聯之光色散曲線及源自該等曲線之帶結構特性之曲線圖。
圖4係圖解說明與一薄膜材料層相關聯之一光色散曲線及依據該曲線識別之帶結構缺陷之一曲線圖。
圖5係圖解說明依據自非成品晶圓收集之量測資料預測最終裝置效能之一方法200之一流程圖。
圖6係圖解說明使用如本文中所闡述之方法及系統判定的在一非 成品半導體晶圓之不同位置處之膜厚度之值及兩個帶結構特性之一圖表。
圖7係圖解說明比較在不同位置處之所估計電流密度與成品晶圓之所量測電流密度的一曲線圖。
現在將詳細參考先前技術實例及本發明之某些實施例，本發明之實例圖解說明於隨附圖式中。
本文中呈現基於依據非成品多層半導體晶圓之量測之最終裝置效能之預測而對半導體裝置製造之製程控制及良率管理之方法及系統。進行一半導體裝置之一或多個效能度量之估計，彷彿該半導體裝置係成品一般。該等估計基於將在其上構造半導體裝置之一非成品半導體晶圓之量測。
在一項態樣中，一裝置效能度量之一估計值基於非成品多層晶圓之至少一個結構特性及至少一個帶結構特性。直接或間接量測該等特性。基於一或多個裝置效能模型而計算所估計裝置效能度量值。
裝置效能模型可採取以分析或數值形式表達之實體數學模型之形式。裝置效能模型可係完整全晶片模擬模型，或一晶片之區段或功能單元之模型。可預期擷取全功能性或全功能性之一部分之模型。在某些實施例中，採用針對積體電路(例如，p-MOS或n-MOS電晶體、邏輯閘等)之構建區塊公式化之分量模型。
在某些實例中，在諸如SPICE等電子設計自動化(EDA)軟體中公式化裝置效能模型。某些裝置模型可能涉及數十或數百個自由或約束參數。減小模型階以簡化後續分析通常係合意的。在某些實例中，藉由標準數學方法(諸如相關分析、主分量分析等)減少裝置模型之維度。在某些實例中，基於計及對最終晶片效能具有最大影響之臨界參數之一簡化裝置模型而公式化裝置效能模型。
在某些其他實例中，裝置效能模型係由簡化數學模型(諸如一個一階線性擬合或更高階線性擬合)建構之一經驗模型。可基於一相關或統計研究、主分量分析或將一成品裝置之所量測實體性質與所量測電性質聯繫在一起之其他資料處理技術而公式化此等模型。
在某些實例中，裝置效能模型包含僅若干個參數，或具有最大影響之甚至一個參數。藉由非限制性實例之方式，裝置效能模型參數可包含能量帶隙、能量帶缺陷或源自所量測參數之一組合之一經驗參數。
在一進一步態樣中，基於針對一單個裝置或多個晶圓上之多個裝置可得之實際最終電測試資料及量測資料而使裝置效能模型回歸且精細調諧其。以此方式，精細化模型參數以改良裝置效能模型之預測能力。
在另一進一步態樣中，執行裝置效能模型之一統計分析以提供對一特定半導體製造製程流程之預期效能之洞察。舉例而言，在任一特定製程步驟處，可統計地表徵每一所量測參數及每一標稱參數，例如，平均數、範圍、標準差等。基於此等參數值，裝置效能模型用於導出與一或多個最終裝置效能度量相關聯之預期統計值，例如，標稱值、平均值、範圍、中值、概率等。
在製造製程流程之開始處，一裝置效能模型包含標稱(即，經設計或預期)參數值。藉由在製程步驟處使用可用所量測值及仍未量測或未建構之參數標稱值估計裝置效能模型而在任一特定製程步驟期間估計裝置效能。以此方式，在製造製程之任何步驟處基於最新量測資料而監視最終效能度量之估計值。
一般而言，可在每一製程步驟處重新估計最終裝置效能度量之估計值。然而，在大部分實例中，挑選出一半導體製作製程流程中之幾個關鍵製程以用於最終裝置效能度量之估計。在此等實例中之某些 實例中，在其中一特定實體性質可用於量測且係最終裝置效能之一強大指示符之一製程步驟處估計最終效能度量之估計值。舉例而言，薄氧化物沈積或另一選擇係高k膜沈積通常係互補矽上金屬氧化物(CMOS)半導體製作製程中之關鍵步驟。在此步驟處，帶結構特性(諸如帶隙、帶缺陷等)係最終裝置之電效能之強大指示符。
在任何製程步驟處，在指定劃線位置處或在晶片自身上直接或間接量測一或多個介電參數、結構參數、能量帶參數等。無法直接量測之特定特性可自在不同位點處進行之量測內插，或源自其他直接量測。所量測參數用於更新指定量測位點或作為一整體之晶圓之相關聯裝置模型之參數。可藉由任何適合量測技術執行該等量測。藉由非限制性實例之方式，可採用光學計量工具、電子束計量工具或x射線計量工具來執行此等量測。
在某些實例中，最終裝置效能度量包含結構效能度量，諸如等效氧化物厚度。在某些實例中，可採用此等結構效能度量來判定成品裝置之一預期電效能。在某些實例中，最終裝置效能度量係電效能度量，諸如洩漏電流、臨限電壓、電容、崩潰電壓、移動率等。
若所有後續製程步驟產生標稱結果，則計算的裝置效能度量值係與待完成之裝置相關聯之預期效能值。當製造製程繼續進行時，可在製造製程流程中之每一監視步驟處更新裝置效能模型以取代標稱值包含更多所量測值。以此方式，裝置效能模型在每一製作步驟處即時提供最終裝置效能度量之估計值。此外，每一製程步驟與生產線終端晶片效能度量有聯繫，從而避免等待數周以在晶片完全製成之後獲得最終測試結果之需要。
在一進一步態樣中，比較一或多個最終裝置效能度量之估計值與規定最終裝置效能值以判定是否預期正處理之晶片未通過最終裝置效能測試。若一或多個最終裝置效能度量之估計值在任一製程步驟處 超出一規格窗，則其意指即使後續製程步驟全部屬於其各別製程窗，裝置亦將未通過最終裝置效能測試。在某些實例中，自處理生產線移除該裝置以避免完全構造最終將未能滿足規格之一部分之不必要成本。
在另一進一步態樣中，基於一或多個最終裝置效能度量之估計值與規定最終裝置效能值之間的一差異而判定一或多個後續製程步驟中之一調整。在某些實例中，該調整包含一後續製程步驟之一目標標稱製程值之一改變。舉例而言，可藉由在一稍後步驟處減少一蝕刻時間而補償在一特定沈積步驟處太薄之一膜厚度。基於一最終裝置效能度量對經受調整之實體參數之一靈敏度而判定調整量。此等靈敏度可作為關於經受調整之實體參數之裝置效能模型之導數經計算。
若判定一實體參數之一實體上可實現調整，則將該調整傳遞至適當製作工具以藉助經調整目標值執行後續製程步驟。然而，若判定無調整，則將一可疑裝置之一指示傳遞至(舉例而言)一操作者。作為回應，可自生產線移除問題晶圓以用於重新處理或拆毀。另一選擇係，可在製作步驟之結束時針對更嚴格電測試標記晶圓等。
圖1圖解說明用於藉由非限制性實例之方式判定一個多層半導體晶圓之一非成品裝置之一最終電效能度量之一估計之一系統100。根據本發明之一項實施例，該估計至少部分地基於由系統100量測之一帶結構特性及一結構特性。如圖1中所展示，系統100可用於對安置於一平移載台110上之一半導體晶圓112之一或多個膜114執行光譜橢圓偏振。在此態樣中，系統100可包含配備有一照明器102及一光譜計104之一光譜橢圓偏振計。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)之照明且將照明引導至安置於半導體晶圓112之表面上之薄膜(例如，HfSiON薄膜)。繼而，光譜計104經組態以接收自半導體晶圓112之表面反射之照明。進一步注意，使用 偏振器107使自照明器102出射之光偏振以產生一經偏振照明束106。使由安置於晶圓112上之薄膜114反射之輻射通過一分析器109且到達光譜計104。就此而言，比較收集束108中之由光譜計104接收之輻射與照明束106之入射輻射，從而允許薄膜114之光譜分析。
在一進一步實施例中，系統100可包含一或多個計算系統116。一或多個計算系統116可通信地耦合至光譜計104。在一項態樣中，一或多個計算系統116可經組態以接收由光譜計104對一或多個晶圓執行之一組光譜量測。在接收到來自光譜計之一或多個取樣程序之結果之後，一或多個計算系統116然後可計算一光色散度量。就此而言，計算系統116可針對來自光譜計104之所獲取光譜跨越選定光譜範圍(例如，150nm至850nm)提取薄膜之複合折射率之實分量(n)及虛分量(k)。此外，計算系統116可利用應用於一選定色散模型之一回歸程序(例如，普通最小平方回歸)提取n曲線及k曲線。在一較佳實施例中，該選定色散模型可包含具有兩個Tauc Lorentz分量之一求和模型(求和TL模型)。在其他實施例中，該選定色散模型可包含一諧波振盪器模型。
在一進一步實施例中，計算系統116可基於光色散度量而判定指示膜114之一電效能之一帶結構特性。舉例而言，計算系統116可經組態以自動識別表示在選定光譜範圍內之光色散度量之值之一光色散曲線(例如，圖3A至圖3B及圖4)內之趨勢。舉例而言，計算系統116可識別可在一光色散曲線中觀察到之能量帶缺陷。在另一實例中，計算系統116可識別可在一光色散曲線中觀察到之材料帶隙。在某些實例中，計算系統116可經組態以使用使用者輸入之幫助來識別一光色散曲線內之趨勢。舉例而言，可將一光色散曲線在諸如一液晶顯示器之一顯示器(未展示)上呈現給一使用者。使用者然後可藉由使用一使用者介面裝置(例如，滑鼠、鍵盤、軌跡板、軌跡球、觸控螢幕或諸如 此類)將資訊輸入至計算系統116中來識別一光色散曲線中之趨勢。就此而言，使用者可選擇或「加標記於」光色散曲線之與分析有關之部分，繼而，計算系統然後可藉助該等部分執行進一步或精細化分析。申請人注意到，本文中將進一步更加詳細地論述如圖3A至圖3B及圖4中所展示之與光色散曲線之分析有關之詳情。
如圖2中所圖解說明，在某些實施例中，一中間層114B位於一半導體基板112(例如，矽)與一高k絕緣層114A之間以促進高k材料與半導體基板之間的黏合。通常，中間層114B係極薄的(例如，十埃)。在某些實例中，出於分析之目的採用如本文中所闡述之方法及系統將高k絕緣層114A及中間層114B一起模製為一個層。在此實例中，一或多個計算系統116可基於與總計膜層114相關聯之一光色散度量而判定指示包含中間層114B及高k絕緣層114A兩者之膜層114之一電效能之一帶結構特性。然而，在某些其他實例中，可單獨模製每一層。在此實例中，一或多個計算系統116可基於與每一實體上不同層相關聯之光色散度量而分別判定指示高k絕緣層114A之一電效能之一帶結構特性及指示中間層114B膜層之一電效能之一帶結構特性。
應認識到，可由一單個電腦系統116或另一選擇係一個多電腦系統116實施本發明通篇所闡述之各種步驟。此外，系統100之不同子系統(諸如，光譜橢圓偏振計101)可包含適於實施上文所闡述之步驟之至少一部分之一電腦系統。因此，以上闡述不應解釋為對本發明之一限制，而是僅為一圖解說明。此外，一或多個計算系統116可經組態以執行本文中所闡述之方法實施例中之任一者之任何其他步驟。
在另一實施例中，電腦系統116可以此項技術中已知之任何方式通信地耦合至橢圓偏振計101之光譜計104或照明器子系統102。舉例而言，一或多個計算系統116可耦合至橢圓偏振計101之光譜計104之一計算系統及照明器子系統102之一計算系統。在另一實例中，可由 一單個電腦系統控制光譜計104及照明器102。以此方式，系統100之電腦系統116可耦合至一單個橢圓偏振計電腦系統。
系統100之電腦系統116可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體自系統之子系統(例如，光譜計104、照明器102及諸如此類)接收及/或獲取資料或資訊。以此方式，傳輸媒體可用作電腦系統116與系統100之其他子系統之間的一資料鏈路。此外，電腦系統116亦可經組態以經由一儲存媒體(即，記憶體)接收光譜結果。舉例而言，使用一橢圓偏振計之一光譜計獲得之光譜結果可儲存於一永久或半永久記憶體裝置中。就此而言，該等量測結果可自一外部系統輸入。此外，電腦系統116可經由一傳輸媒體將資料發送至外部系統。
系統100之電腦系統116可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體接收及/或獲取來自其他系統之資料或資訊(例如，來自一檢驗系統之檢驗結果或來自一計量系統之計量結果)。以此方式，傳輸媒體可用作電腦系統116與系統100之其他子系統之間的一資料鏈路。此外，電腦系統116可經由一傳輸媒體來將資料發送至外部系統。
一般而言，可組合來自所有類型之計量工具(諸如光學量測工具、電子束量測工具、x射線量測工具等)之量測資料以依據如本文中所闡述之非成品晶圓之量測預測最終裝置效能。在某些實施例中，一計量工具併入有橫跨不同波長範圍(例如，軟x射線、紫外線(DUV、EUV、VUV等)、可見光、紅外線、遠IR等)之多個照明源。在某些實施例中，一計量工具併入有多個量測方法(諸如單一波長或寬頻帶橢圓偏振計或反射計)、不同角空間。在某些實施例中，一計量工具併入有多個量測技術，諸如基於電子束之計量、基於x射線之計量等。一般而言，出於預測成品晶圓之效能之目的，量測資料(無論源如何)可經總計以增強非成品半導體晶圓之帶結構及結構特性之量測之精確 度及穩定性。
一般而言，由一或多個計算系統接收用以預測如本文中所闡述之成品晶圓之效能之量測資料。一或多個計算系統可與如圖1中所繪示之一特定量測工具整合在一起，或一或多個計算系統可自任一特定量測工具遠端定位(例如，一遠端定位之集中伺服器或分散式伺服器系統)。以此方式，可由並置或自任何特定量測工具遠端定位之一或多個計算系統承擔如本文中所闡述之量測資料之收集及分析。
此外，識別且儲存經歷一製造製程流程之指定晶圓之量測資料以用於如本文中所闡述之分析。舉例而言，量測資料可經加標記以識別特定晶圓(晶圓ID)、量測位點(位點ID)、製程步驟(經處理)、時間戳記等。加標記量測資料可儲存於諸如一特定量測工具之一記憶體(例如，圖1中所繪示之載體媒體118)之一集中位置中或儲存於一集中或分散式伺服器系統上。出於監視相關之目的，然後可由各種工具存取量測資料。
計算系統116可包含但不限於一個人電腦系統、大型電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或此項技術中已知之任一其他裝置。一般而言，術語「計算系統」可廣泛地定義為囊括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一裝置。
實施諸如本文中所闡述之彼等方法之方法之程式指令120可經由載體媒體118傳輸或儲存於載體媒體118上。該載體媒體可係一傳輸媒體，諸如一導線、纜線或無線傳輸鏈路。該載體媒體亦可包含一電腦可讀媒體，諸如一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟或一磁帶。
圖1中所圖解說明之系統100之實施例可如本文中所闡述進一步經組態。另外，系統100可經組態以執行本文中所闡述之該(等)方法實施例中之任一者之任何其他步驟。
非成品晶圓之材料結構之帶結構特性(例如，帶隙、帶邊緣、能量帶缺陷、介面缺陷、帶加寬等)及結構特性(例如，厚度、CD等)係成品晶圓之最終裝置效能之適合指示符。在一項實例中，帶結構特性係穿過成品晶圓之高k材料層之非故意洩漏電流之主要貢獻者。將所量測帶結構特性及所量測結構特性饋入裝置效能模型，以在製造製程中之一早期點處預測成品晶圓之最終裝置效能度量。
圖5圖解說明適於藉由本發明之系統100實施之一製程流程200。在一項態樣中，應認識到，可經由由計算系統116之一或多個處理器執行之一預程式化演算法實施製程流程200之資料處理步驟。儘管在系統100之上下文中呈現以下說明，但在本文中應認識到，系統100之特定結構態樣不表示限制且不應僅解釋為說明性的。
在方塊201中，舉例而言，由計算系統116接收與一非成品多層半導體晶圓之一或多個量測相關聯之一定量之量測資料。在某些實例中，在將一高k薄膜沈積在一非成品多層半導體晶圓上之後接收跨越一寬光譜範圍之該晶圓之一光譜回應。舉例而言，可自一橢圓偏振計101接收光譜。在另一實例中，可自一反射計(未展示)接收光譜。可利用光譜橢圓偏振計101自沈積在晶圓112上之薄膜114中之每一者獲取光譜資料。舉例而言，橢圓偏振計101可包含一照明器102及一光譜計104，如本文中先前所論述。光譜計104可將與晶圓之薄膜之一光譜量測相關聯之結果傳輸至一或多個計算系統116以用於分析。在另一實例中，可藉由輸入先前所獲得之光譜資料而獲取多個薄膜114之光譜。就此而言，不要求量測資料獲取及量測資料之後續分析需要同時發生或以空間接近性執行。舉例而言，量測資料可儲存於記憶體中以用於在一稍後時間處分析。在另一例項中，可獲得量測結果且將其傳輸至位於一遠端位置處之一計算系統以用於進一步分析。
在方塊202中，至少部分地基於該量之量測資料而判定非成品多 層半導體晶圓之一結構特性。舉例而言，計算系統116可基於所接收之量測資料而計算高k絕緣層114A、中間層114B之一厚度或兩個層之經組合厚度。
在方塊203中，基於量測資料而判定與半導體晶圓之一層相關聯之一光色散度量。可預期諸多有用光色散度量。舉例而言，可基於光譜資料而判定複合折射率之實分量(n)及虛分量(k)中之任一者。在另一實例中，可基於光譜資料而判定複合介電常數之實分量(ε1)及虛分量(ε2)中之任一者。在其他實例中，可基於光譜資料而判定ε2之平方根、吸收常數α=4 π k/λ、電導率(σ)、趨膚深度(δ)及衰減常數(σ/2)*sqrt(μ/ε)中之任一者。在其他實例中，可基於光譜資料而判定前面所提及之光色散度量之任何組合。藉由非限制性實例之方式提供前面所提及之光色散度量。可預期其他光色散度量或度量組合。
在某些實例中，處理光譜回應資料以依據一分析色散模型(例如，洛仁子模型)判定膜厚度及色散度量(例如，n及k)。在某些其他實例中，處理光譜回應資料以依據一經驗色散模型判定膜厚度及色散度量(例如，n及k)，其中以數值方式計算色散度量。
在一項實例中，可自KLA-Tencor公司(加利福尼亞州苗必達市)購得之離線光譜分析(OLSA)軟體用於在不精確知曉一材料之色散性質之情況下以數值方式計算k、ε 2、σ及其他使用者定義之度量中之任一者。在一較佳實例中，基於由一橢圓偏振計自包含SiOxHfO2SiN5材料之一薄膜層114A之一晶圓112取得之光譜資料而使用OLSA計算ε 2。ε 2之值120之軌跡(locus)圖解說明在一所量測光譜範圍內之色散度量ε 2。圖3B圖解說明以對數格式標繪之值120之相同軌跡。
在某些實例中，可利用應用於一選定色散模型之一回歸程序藉由針對所獲取光譜跨越選定光譜範圍提取複合折射率之實分量(n)及虛分量(k)而產生光色散度量。就此而言，一回歸方法可使用一選定 色散模型應用於所量測光譜資料。在一項實施例中，可利用具有兩個Tauc-Lorentz分量之一求和模型來產生針對晶圓之薄膜中之每一者之n色散曲線及k色散曲線。在另一實施例中，可利用一單個分量Tauc-Lorentz來產生針對晶圓之薄膜中之每一者之n色散曲線及k色散曲線。在另一實施例中，可利用一Cody-Lorentz模型來產生針對晶圓之薄膜中之每一者之n色散曲線及k色散曲線。在再一實施例中，可利用一諧波振盪器模型來產生針對晶圓之薄膜中之每一者之n色散曲線及k色散曲線。
在方塊204中，至少部分地基於光色散度量而判定指示多層半導體晶圓之一部分之一電效能之一帶結構特性。在某些實例中，跨越可用光譜範圍之一子集判定帶結構特性。通常，限制一帶結構特性之識別之光譜範圍係較佳的，此乃因色散模型結果在較小光譜範圍內通常更準確。因此，最初依據在一寬範圍內之光譜資料識別色散度量值以識別更詳細分析應集中之區(例如，在材料之帶隙附近)可係有利的。基於此知曉，可基於一較小範圍之光譜資料而重新計算色散模型。在某些實例中，帶結構特性之識別基於在0.5至10電子伏特之一範圍內之光譜資料。在某些實例中，帶結構特性之識別基於在2至6電子伏特之一範圍內之光譜資料。基於所關注之能量區域，判定一帶結構特性。
在某些實例中，直接依據應用於特定膜層之色散模型來判定帶結構特性。舉例而言，一分析模型、經驗模型或分析模型及經驗模型兩者之一組合包含具有一帶結構特性(例如，帶隙)作為一參數之一色散模型。以此方式，直接透過色散模型之回歸來判定帶結構特性(即，模型解自身判定帶結構特性)。
在某些實例中，藉由在一光譜範圍內之一光色散度量之值(例如，k、ε2或闡述藉由高k材料之電磁能之吸收或消光之其他參數)之 分析判定帶結構特性。
在一項實例中，一帶結構特性係依據一光色散度量判定之一帶邊緣值。如圖3B中所圖解說明，當ε 2超過一臨限值123時界定一帶邊緣值。在所圖解說明之實例中，所量測膜之一帶邊緣值係5電子伏特。
在另一實例中，一帶結構特性係藉由曲線擬合及一光色散度量之內插判定之一內插帶隙值。舉例而言，如圖3A中所圖解說明，基於曲線擬合及ε 2之內插而判定一內插帶隙。一般而言，一高k材料之非晶結構、層介面及未對準能量帶有助於處於較低能量位準之吸收邊緣之加寬。曲線擬合方法用於在帶隙之判定中判定顯著減小加寬效應之影響之一內插帶隙。舉例而言，如圖3A中所圖解說明，線121表示在5電子伏特與5.5電子伏特之間至ε 2之值之一線性擬合。線122表示在6.2電子伏特與6.7電子伏特之間至ε 2之值之一線性擬合。其在大約6電子伏特處之交叉點係內插帶隙值。儘管如所圖解說明，線121及122係在不同光譜區域內至ε 2之值之線性擬合，但可採用其他擬合方法。舉例而言，較高階多項式函數、指數函數或其他數學函數可用於在不同光譜區域內擬合光色散值以獲得所量測膜層之帶隙之一估計。
如圖3A至圖3B中所圖解說明，減低加寬效應之內插帶隙及包含加寬效應之帶邊緣值係不同值。內插帶隙與帶邊緣之間的差異可用作指示存在於所量測膜中之加寬效應之量值之一帶結構特性。以此方式，製程改良可基於其對加寬效應及對缺少加寬效應之帶隙之影響而經單獨判斷。
在另一實例中，一帶結構特性係藉由一光色散度量之分析所識別之一缺陷。
圖4圖解說明使用可自KLA-Tencor公司(加利福尼亞州苗必達市)購得之離線光譜分析(OLSA)軟體自橢圓偏振資料獲得之一例示性高k 材料(SiOxHfO2SiN5)之複合介電常數k之虛部分ε2。使用一橢圓偏振計或一反射計之光學量測對於在1.3至3eV範圍內量測能量帶結構係有效的，如圖4中所圖解說明。相比之下，X射線光電子光譜法(XPS)量測限於量測處於大於5電子伏特之能量位準之帶隙。
色散曲線130圖解說明與SiOxHfO2SiN5膜相關聯之缺陷模式及吸收線。藉由實例之方式，可基於曲線121以若干種不同方式識別缺陷。
在某些實例中，若色散度量之量值在一選定光譜範圍內之任何點處超過一臨限值，則識別一缺陷。在某些實例中，選定光譜範圍低於所量測膜之帶隙。舉例而言，如圖4中所圖解說明，當ε2之量值在1.3至3電子伏特之光譜範圍內超過0.01之一值(遠低於SiOxHfO2SiN5膜之帶隙)時存在三個例項。此等例項包含在圖4中識別之缺陷131及132。
在某些實例中，若色散度量之半高寬(FWHM)值在一選定光譜範圍內之任何點處超過一臨限值，則識別一缺陷。在某些實例中，一峰值之光譜位置或缺陷區域用於識別一缺陷。舉例而言，可已知，一特定缺陷總是證明其自身為處於一特定光譜能量位準之一峰值。在此情形中，可用彼特定缺陷識別處於彼能量位準之一峰值。在某些實例中，在峰值下之區或缺陷區域用於識別一缺陷。在某些實例中，一選定光譜範圍內之吸收峰值之數目用於識別一缺陷。
前面所提及之實例出於說明性目的經提供且不限制可預期之帶結構特性之類型。可預期與電性質相關且因此充當一成品晶圓之效能之有效指示符之諸多其他帶結構特性。
在方塊205中，至少部分地基於帶結構特性及結構特性而判定多層半導體晶圓之一個以上裝置效能度量之一估計。如圖6中所圖解說明，表300包含使用本文中所論述之方法及系統判定的在一非成品半 導體晶圓之不同位置處之膜厚度之值及兩個帶結構特性(缺陷峰值及缺陷寬度)。如所圖解說明，在晶圓之五個不同位置中識別膜厚度、缺陷峰值及缺陷寬度。在此實例中，基於方程式(1)之線性模型而判定在每一位置處之成品晶圓之一效能度量(例如，電流密度)之一估計。在此實例中，該電效能係膜厚度(T)、缺陷峰值(Dpeak)及缺陷寬度(Dwidth)之一函數。
Perf electrical =8.0351-1.2729 * T+36.9009 * D peak -10.2542 * D width (1)
圖7圖解說明在此等位置處比較使用方程式(1)之模型所估計電流密度與成品晶圓之所量測電流密度的一曲線圖400。在此實例中，藉由方程式(1)之線性模型以0.99之一判定係數(R2)估計成品晶圓之實際電效能。
藉由非限制性實例之方式提供方程式(1)之模型。諸多其他模型(例如，非線性、指數等)可經識別以使在製造製程中提早識別之帶結構及結構特性與成品晶圓之電效能準確地相關。在某些實例中，基於所識別之帶結構特性及成品晶圓之對應所量測電效能而解析模型參數。一旦已計算出模型參數，模型即用於基於在製造製程中提早識別之帶結構及結構特性而估計成品晶圓之電效能。可預期併入有帶結構特性及結構特性之任何組合之模型。電流密度在本文中呈現為一例示性電效能度量，然而，可預期對於表徵成品晶圓有用之任何其他電效能度量。
藉由非限制性實例之方式，洩漏電流、電容、等效氧化物厚度(EOT)、臨限電壓、崩潰電壓、移動率等係可根據本文中所闡述之方法及系統判定之裝置效能度量。在一項實例中，可計算臨限電壓，如方程式(2)中所圖解說明。
V T =f(SiO thickness ,Bandgap) (2)
在另一實例中，可計算等效氧化物厚度(EOT)，如方程式(3)中所 圖解說明。
EOT=g(SiO thickness ,HfO thickness ,Bandgap) (3)
在一項進一步態樣中，可基於相同光譜回應資料進行與一晶圓之不同層相關聯之光色散度量及帶結構特性之單獨判定。舉例而言，正量測之一晶圓可包含一半導體基板112、一中間層114B、一高k絕緣層114A及一額外膜層(未展示)。自光譜計104接收之光譜回應資料包含來自所有此等層之貢獻。擷取此等層中之每一者之貢獻之一堆疊層模型可用於單獨判定與正分析之每一不同實體層或實體層群組相關聯之光色散度量及帶結構特性。
在另一進一步態樣中，堆疊模型包含半導體基板112(例如，矽)之本質吸收峰值之一模型。在一項實例中，在高k膜之光譜量測中計及該等本質吸收峰值。以此方式，可自高k膜之光譜回應有效地移除半導體基板之吸收峰值。藉由隔離高k膜之光譜回應與半導體基板，達成與高k膜層相關聯之缺陷及帶結構特性之一更準確判定。
在另一進一步態樣中，帶結構特性(例如，帶隙及缺陷)用於在生產製程中基於閘極絕緣體之品質而提早將晶圓及微晶片分等級。此可避免在生產製程結束時使用昂貴且耗費時間之電測試設備將晶圓及微晶片分等級之需要。
本文中所闡述之方法及系統通常可適用於任何半導體裝置之表徵及成品裝置之效能提早在製造製程流程中之預測。此包含半導體工業可在未來技術節點中採用之新穎奈米材料及結構。舉例而言，奈米線、單一電子電晶體等之製作皆可根據本文中所闡述之方法及系統經管理。
在一或多個實例性實施例中，可在硬體、軟體、韌體或其任一組合中實施所闡述之功能。若在軟體中實施，則該等功能可儲存於一電腦可讀媒體上或作為一或多個指令或碼經由一電腦可讀媒體傳輸。 電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體兩者，包含促進將一電腦程式自一個地方傳送至另一地方之任何媒體。一儲存媒體可係可由一個一般用途或特殊用途之電腦存取之任何可用媒體。藉由實例之方式，且並非限制方式，此等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於以指令或資料結構的形式攜載或儲存所期望之程式碼構件且可由一個一般用途或特殊用途電腦或一個一般用途或特殊用途處理器存取之任何其他媒體。此外，將任何連接適當地稱為一電腦可讀媒體。舉例而言，若使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)皆包含於媒體之定義中。如本文中所使用之磁碟及碟片包含：緊緻碟片(CD)、雷射碟片、光學碟片、數位多功能碟片(DVD)、軟磁碟及藍光碟片，其中磁碟通常以磁性方式再現資料，而碟片藉助雷射以光學方式再現資料。上述之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
如本文中所使用，術語「晶圓」通常係指由一半導體或非半導體材料形成之基板。此一半導體或非半導體材料之實例包含但不限於單晶矽、砷化鎵及磷化銦。通常在半導體製作設施中發現及/或處理此等基板。
可在一晶圓上形成一或多個層。舉例而言，此等層可包含但不限於一抗蝕劑、一介電材料、一導電材料及一半導電材料。此項技術中已知諸多不同類型之此等層，且如本文中所使用之術語晶圓意欲囊括於其上可形成所有類型之此等層之一晶圓。
形成於一晶圓上之一或多個層可經圖案化或未經圖案化。舉例而言，一晶圓可包含複數個晶粒，每一晶粒具有可重複之經圖案化特 徵。此等材料層之形成及處理可最終產生完整裝置。可在一晶圓上形成諸多不同類型之裝置，且如本文中所使用之術語晶圓意欲囊括於其上製作此項技術中已知之任一類型之裝置之一晶圓。
一典型半導體製程包含按批進行之晶圓處理。如本文中所使用，一「批」係一起經處理之晶圓之一群組(例如25個晶圓之群組)。該批中之每一晶圓由藉助微影處理工具(例如，步進器、掃描器等)產生之諸多曝露場組成。每一場內可存在多個晶粒。一晶粒係最終變成一單個晶片之功能性單元。形成於一晶圓上之一或多個層可經圖案化或未經圖案化。舉例而言，一晶圓可包含複數個晶粒，每一晶粒具有可重複之經圖案化特徵。此等材料層之形成及處理可最終產生完整裝置。可在一晶圓上形成諸多不同類型之裝置，且如本文中所使用之術語晶圓意欲囊括於其上製作此項技術中已知之任一類型之裝置之一晶圓。
儘管本文中關於晶圓闡述實施例，但應理解，實施例可用於表徵另一樣本之薄膜，諸如通常亦可稱為一遮罩或一光遮罩之一光罩。在此項技術中已知諸多不同類型之光罩，且如本文中所使用之術語「光罩」、「遮罩」及「光遮罩」意欲囊括此項技術中已知之所有類型之光罩。
本文中所闡述之實施例通常係關於用於基於在製造製程期間執行之量測而預測半導體裝置之最終效能之方法及系統。舉例而言，一項實施例係關於用於基於源自光譜橢圓偏振計資料之光色散度量而判定多層薄膜之帶結構特性之一電腦實施之方法。然而，本文中所闡述之方法在光色散度量可源自其之檢驗系統之類型方面並不受限。舉例而言，在一項實施例中，檢驗系統包含用於晶圓之薄膜檢驗之一旋轉補償器類型橢圓偏振計或一反射計。可在本專利文件之範疇內預期諸多其他量測技術，包含基於光學、電子束及x射線之量測技術。另 外，本文中相當詳細地闡述高k介電層之分析。然而，本文中所闡述之方法及系統在可根據本文中所闡述之技術經受量測及分析之材料之類型方面並不受限。舉例而言，可在本專利文件之範疇內預期功函數層(AlO、LaO)、SiGe、III-V、ONO、ZAZ、ON、NO、BEOL介電質及其他之分析。
另外，檢驗系統可經組態以用於經圖案化晶圓及/或未經圖案化晶圓之檢驗。檢驗系統可經組態為一LED檢驗工具、邊緣檢驗工具、背側檢驗工具、巨型檢驗工具或多模式檢驗工具(涉及同時來自一或多個平臺之資料)，及為高通量之受益於基於光色散度量而判定多層薄膜之帶結構特性之任何其他計量或檢驗工具。
儘管上文出於教學目的而闡述某些特定實施例，但本專利文件之教示具有一般適用性且不限於上文所闡述之特定實施例。因此，可在不背離如申請專利範圍中所陳述之本發明之範疇之情況下實踐所闡述之實施例之各種特徵之各種修改、改變及組合。
100‧‧‧半導體量測系統/系統
102‧‧‧照明器/照明器子系統
104‧‧‧光譜計
106‧‧‧經偏振照明束/照明束
107‧‧‧偏振器
108‧‧‧收集器
109‧‧‧分析器
110‧‧‧平移載台
112‧‧‧半導體基板/半導體晶圓/晶圓
114‧‧‧膜/薄膜/膜層
116‧‧‧計算系統/電腦系統
118‧‧‧載體媒體
120‧‧‧程式指令/值

Claims (29)

  1. 一種用於晶圓檢驗之方法，其包括：接收與一非成品多層半導體晶圓之一或多個量測相關聯之一定量之(an amount of)量測資料；至少部分地基於該定量之量測資料而判定該非成品多層半導體晶圓之一結構特性；至少部分地基於該定量之量測資料而判定與該非成品多層半導體晶圓之一層相關聯之一色散度量；至少部分地基於該色散度量而判定指示該多層半導體晶圓之一部分之一電效能之一帶結構特性；及至少部分地基於該帶結構特性及該結構特性而判定該多層半導體晶圓之一個以上裝置效能度量之一估計，彷彿該非成品多層半導體晶圓係成品一般。
  2. 如請求項1之方法，其中該定量之量測資料包含與在一第一製程步驟處對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第一定量之量測資料及與在一第二製程步驟處對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第二定量之量測資料。
  3. 如請求項1之方法，其中該定量之量測資料包含與由一第一量測系統對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第一定量之量測資料及與由一第二量測系統對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第二定量之量測資料。
  4. 如請求項1之方法，其中藉由一基於光學之量測工具、一基於電子束之量測工具及一基於x射線之量測工具中之任何一或多者執行該非成品多層半導體晶圓之該一或多個量測。
  5. 如請求項1之方法，其中該定量之量測資料與在一第一光譜範圍 內之量測相關聯，且其中指示該非成品多層半導體晶圓之該電效能之該帶結構特性係至少部分地基於跨越在該第一光譜範圍內之一第二光譜範圍的該非成品多層半導體晶圓之該色散度量。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包括：基於比較一裝置效能度量值之該估計與一規定最終裝置效能值而判定是否預期正處理之一裝置未通過一最終裝置效能測試。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包括：基於一裝置效能度量值之該估計與一規定最終裝置效能值之間的一差異而判定一或多個後續製程步驟中之一調整。
  8. 如請求項1之方法，其中該帶結構特性係安置於一半導體基板上面之一電絕緣層之一內插帶隙且該內插帶隙之判定涉及該光色散度量之曲線擬合及內插。
  9. 如請求項1之方法，其中該帶結構特性係安置於一半導體基板上面之一電絕緣層之一帶邊緣且該帶邊緣之判定涉及判定該光色散度量超過一臨限值。
  10. 如請求項1之方法，其中該帶結構特性係與安置於一半導體基板上面之一電絕緣層相關聯之一帶加寬且該帶加寬之判定涉及判定第一層之一內插帶隙及一帶邊緣及判定該帶邊緣與該內插帶隙之間的一差異。
  11. 如請求項1之方法，其中該帶結構特性係一缺陷且該缺陷之判定涉及判定該光色散度量在低於安置於一半導體基板上面之一電絕緣層之一帶隙之一光譜範圍內是否超過一臨限值。
  12. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包括：用於致使一計算系統接收與一非成品多層半導體晶圓之一或 多個量測相關聯之一定量之量測資料之程式碼；用於致使該計算系統至少部分地基於該定量之量測資料而判定該非成品多層半導體晶圓之一結構特性之程式碼；用於致使該計算系統至少部分地基於該定量之量測資料而判定與該非成品多層半導體晶圓之一層相關聯之一色散度量之程式碼；用於致使該計算系統至少部分地基於該色散度量而判定指示該多層半導體晶圓之一部分之一電效能之一帶結構特性之程式碼；及用於致使該計算系統至少部分地基於該帶結構特性及該結構特性而判定該多層半導體晶圓之一個以上裝置效能度量之一估計之程式碼，彷彿該非成品多層半導體晶圓係成品一般。
  13. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該定量之量測資料包含與在一第一製程步驟處對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第一定量之量測資料及與在一第二製程步驟處對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第二定量之量測資料。
  14. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該定量之量測資料包含與由一第一量測系統對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第一定量之量測資料及與由一第二量測系統對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第二定量之量測資料。
  15. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中藉由一基於光學之量測工具、一基於電子束之量測工具及一基於x射線之量測工具中之任何一或多者執行該非成品多層半導體晶圓之該一或多個量測。
  16. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該定量之量測資料與在一第一光譜範圍內之量測相關聯，且其中指示該非成品多層半導體晶圓之該電效能之該帶結構特性係至少部分地基於跨越該第一光譜範圍內之一第二光譜範圍的該非成品多層半導體晶圓之該色散度量。
  17. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括：用於致使該計算系統基於比較一裝置效能度量值之該估計及一規定最終裝置效能值而判定是否預期正處理之一裝置未通過一最終裝置效能測試之程式碼。
  18. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其進一步包括：用於致使該計算系統基於一裝置效能度量值之該估計與一規定最終裝置效能值之間的一差異而判定一或多個後續製程步驟中之一調整之程式碼。
  19. 一種用於晶圓檢驗之系統，其包括：一照明源；一偵測器；及一或多個計算系統，其經組態以：接收與一非成品多層半導體晶圓之一或多個量測相關聯之一定量之量測資料；至少部分地基於該定量之量測資料而判定該非成品多層半導體晶圓之一結構特性；至少部分地基於該定量之量測資料而判定與該非成品多層半導體晶圓之一層相關聯之一色散度量；至少部分地基於該色散度量而判定指示該多層半導體晶圓之一部分之一電效能之一帶結構特性；及至少部分地基於該帶結構特性及該結構特性而判定該多層 半導體晶圓之一個以上裝置效能度量之一估計，彷彿該非成品多層半導體晶圓係成品一般。
  20. 如請求項19之系統，其中該一或多個計算系統進一步經組態以基於比較一裝置效能度量值之該估計與一規定最終裝置效能值而判定是否預期正處理之一裝置未通過一最終裝置效能測試。
  21. 如請求項19之系統，其中該定量之量測資料包含與在一第一製程步驟處對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第一定量之量測資料及與在一第二製程步驟處對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第二定量之量測資料。
  22. 如請求項19之系統，其中該定量之量測資料包含與由一第一量測系統對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第一定量之量測資料及與由一第二量測系統對該非成品多層半導體晶圓之一量測相關聯之一第二定量之量測資料。
  23. 如請求項19之系統，其中藉由一基於光學之量測工具、一基於電子束之量測工具及一基於x射線之量測工具中之任何一或多者執行該非成品多層半導體晶圓之該一或多個量測。
  24. 如請求項19之系統，其中該定量之量測資料與在一第一光譜範圍內之量測相關聯，且其中指示該非成品多層半導體晶圓之該電效能之該帶結構特性係至少部分地基於跨越在該第一光譜範圍內之一第二光譜範圍的該非成品多層半導體晶圓之該色散度量。
  25. 如請求項19之系統，其中該一或多個計算系統進一步經組態以基於一裝置效能度量值之該估計與一規定最終裝置效能值之間的一差異而判定一或多個後續製程步驟中之一調整。
  26. 如請求項19之系統，其中該帶結構特性係安置於一半導體基板上面之一電絕緣層之一內插帶隙且該內插帶隙之判定涉及該光 色散度量之曲線擬合及內插。
  27. 如請求項19之系統，其中該帶結構特性係安置於一半導體基板上面之一電絕緣層之一帶邊緣且該帶邊緣之判定涉及判定該光色散度量超過一臨限值。
  28. 如請求項19之系統，其中該帶結構特性係與安置於一半導體基板上面之一電絕緣層相關聯之一帶加寬且該帶加寬之判定涉及判定第一層之一內插帶隙及一帶邊緣及判定該帶邊緣與該內插帶隙之間的一差異。
  29. 如請求項19之系統，其中該帶結構特性係一缺陷且該缺陷之判定涉及判定該光色散度量在低於安置於一半導體基板上面之一電絕緣層之一帶隙之一光譜範圍內是否超過一臨限值。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150092936A (ko) * 2014-02-06 2015-08-17 삼성전자주식회사 광학 측정 방법 및 광학 측정 장치
US9438500B2 (en) * 2014-03-20 2016-09-06 Comcast Cable Communications, Llc Transactional integrity assessment
US10502549B2 (en) * 2015-03-24 2019-12-10 Kla-Tencor Corporation Model-based single parameter measurement
US10678226B1 (en) * 2015-08-10 2020-06-09 Kla-Tencor Corporation Adaptive numerical aperture control method and system
TWI684225B (zh) * 2015-08-28 2020-02-01 美商克萊譚克公司 自定向計量和圖樣分類
US10282925B2 (en) * 2015-10-08 2019-05-07 Bell Helicopter Textron Inc. Adaptive algorithm-based engine health prediction
JP6790123B2 (ja) * 2016-05-02 2020-11-25 ケーエルエー コーポレイション 毛管凝縮を用いた半導体構造体の測定
US10458912B2 (en) * 2016-08-31 2019-10-29 Kla-Tencor Corporation Model based optical measurements of semiconductor structures with anisotropic dielectric permittivity
US10151631B2 (en) * 2016-10-04 2018-12-11 Kla-Tencor Corporation Spectroscopy with tailored spectral sampling
US11662646B2 (en) 2017-02-05 2023-05-30 Kla Corporation Inspection and metrology using broadband infrared radiation
US11378451B2 (en) * 2017-08-07 2022-07-05 Kla Corporation Bandgap measurements of patterned film stacks using spectroscopic metrology
US10699926B2 (en) * 2017-08-30 2020-06-30 Kla-Tencor Corp. Identifying nuisances and defects of interest in defects detected on a wafer
CN109425619B (zh) * 2017-08-31 2021-12-28 深圳中科飞测科技股份有限公司 光学测量系统及方法
KR102658977B1 (ko) * 2017-11-03 2024-04-18 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기능성 마이크로 전자 디바이스의 수율 향상
US11156548B2 (en) * 2017-12-08 2021-10-26 Kla-Tencor Corporation Measurement methodology of advanced nanostructures
EP3594749A1 (en) * 2018-07-10 2020-01-15 ASML Netherlands B.V. Method to label substrates based on process parameters
US11244873B2 (en) * 2018-10-31 2022-02-08 Tokyo Electron Limited Systems and methods for manufacturing microelectronic devices
US11308606B2 (en) * 2019-08-16 2022-04-19 Kla Corporation Design-assisted inspection for DRAM and 3D NAND devices
US11126769B2 (en) * 2020-02-04 2021-09-21 Applied Materials, Inc. Unified material-to-systems simulation, design, and verification for semiconductor design and manufacturing
US11868119B2 (en) 2021-09-24 2024-01-09 Tokyo Electron Limited Method and process using fingerprint based semiconductor manufacturing process fault detection

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6694284B1 (en) * 2000-09-20 2004-02-17 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining at least four properties of a specimen
JP2006349374A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体部材のダメージ評価方法、化合物半導体部材の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜
TW201322352A (zh) * 2011-09-27 2013-06-01 Kla Tencor Corp 高生產率薄膜特性分析及缺陷偵測

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483580B1 (en) * 1998-03-06 2002-11-19 Kla-Tencor Technologies Corporation Spectroscopic scatterometer system
US7239391B2 (en) 2001-01-09 2007-07-03 J.A. Woollam Co., Inc. Method of analysis of multiple layer samples
US6465265B2 (en) 2000-03-16 2002-10-15 Therma-Wave, Inc. Analysis of interface layer characteristics
US7414721B1 (en) 2002-12-23 2008-08-19 Lsi Corporation In-situ metrology system and method for monitoring metalization and other thin film formation
WO2007059080A2 (en) 2005-11-14 2007-05-24 Wms Gaming Inc. Transmitting content in wagering networks
JP2008235323A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Nec Corp 半導体素子特性シミュレーション装置およびシミュレーション方法
JP5624714B2 (ja) 2008-05-23 2014-11-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 基板表面の検査方法及び検査装置
SG164293A1 (en) * 2009-01-13 2010-09-29 Semiconductor Technologies & Instruments Pte System and method for inspecting a wafer
CN103119704A (zh) * 2010-07-23 2013-05-22 第一太阳能有限公司 在线计量系统及方法
IL217843A (en) * 2011-02-11 2016-11-30 Asml Netherlands Bv A system and method for testing, a lithographic system, a cell for lithographic processing, and a method for producing a device
NL2008702A (en) 2011-05-25 2012-11-27 Asml Netherlands Bv Computational process control.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6694284B1 (en) * 2000-09-20 2004-02-17 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining at least four properties of a specimen
JP2006349374A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体部材のダメージ評価方法、化合物半導体部材の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜
TW201322352A (zh) * 2011-09-27 2013-06-01 Kla Tencor Corp 高生產率薄膜特性分析及缺陷偵測

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