專(zhuān)利名稱(chēng)：檢查形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的光學(xué)測(cè)量術(shù)，并且更 具體地，涉及利用將工藝參數(shù)與色散相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)創(chuàng)建仿真衍射信 號(hào)。
背景技術(shù)：
光學(xué)測(cè)量術(shù)包括將入射光束指向結(jié)構(gòu)；測(cè)量所得的衍射光束；以及 分析衍射光束，以確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)。在半導(dǎo)體制造中，光 學(xué)測(cè)量術(shù)通常被用于質(zhì)量保證。例如，在制造半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)之后， 光學(xué)測(cè)量工具被用于確定結(jié)構(gòu)的外形。通過(guò)確定結(jié)構(gòu)的外形，可以評(píng)價(jià)用 于形成該結(jié)構(gòu)的制造工藝的質(zhì)量。
在一種常規(guī)的光學(xué)測(cè)量方法中，測(cè)量到的衍射信號(hào)被與仿真的衍射信 號(hào)比較。利用光學(xué)測(cè)量模型創(chuàng)建該仿真衍射信號(hào)。光學(xué)測(cè)量模型包含在創(chuàng) 建仿真衍射信號(hào)中變化的多個(gè)參數(shù)。增加光學(xué)測(cè)量模型的參數(shù)的數(shù)量在這 些參數(shù)彼此不相關(guān)時(shí)可以提高光學(xué)測(cè)量方法的精度。然而，參數(shù)通常在一 定程度上彼此相關(guān)。因此，增加光學(xué)測(cè)量模型的變化的參數(shù)的數(shù)量也可能 增大模型的不穩(wěn)定性。


圖1是示出了示例性制造工具和示例性光學(xué)測(cè)量工具的結(jié)構(gòu)圖； 圖2更具體地描繪了示例性光學(xué)測(cè)量工具；
圖3是檢査形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的示例性方法的流程圖； 圖4描繪了利用一組外形參數(shù)表征的示例性結(jié)構(gòu)；
圖5A是定義將工藝參數(shù)與色散相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)的示例性方法的流 程圖5B是利用工藝模擬器定義將工藝參數(shù)與色散相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)的 示例性方法的流程圖6是控制制造工具的示例性方法的流程圖7是利用庫(kù)的自動(dòng)化工藝控制的示例性流程圖8是利用經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的自動(dòng)化工藝控制的示例性流程 圖；并且
圖9是用于確定和利用用于自動(dòng)化工藝和設(shè)備控制的工藝參數(shù)和外形 參數(shù)的系統(tǒng)的示例性框圖。
具體實(shí)施例方式
下面的說(shuō)明闡述了大量具體的細(xì)節(jié)，諸如具體的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、實(shí)施例 等，以便提供對(duì)于本發(fā)明的更全面的理解。但是，應(yīng)該理解，這樣的說(shuō)明 不是意在作為對(duì)于本發(fā)明的范圍的限制，而是意在提供對(duì)于示例性實(shí)施方 式的更好的理解。
為了便于描述本發(fā)明，半導(dǎo)體晶片可以被用于舉例說(shuō)明本技術(shù)構(gòu)思的 應(yīng)用。本方法和工藝可同樣地應(yīng)用于具有一定結(jié)構(gòu)的其它工件。
圖1描繪了在示例性制造工具104中處理的一個(gè)或多個(gè)晶片102。在 制造工具104中，可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)晶片102執(zhí)行一種或多種半導(dǎo)體制造 工藝。通常，在制造工具104中，多個(gè)晶片102作為一批(統(tǒng)稱(chēng)為一批晶 片)被處理。例如，在制造工具104中，25片晶片102的一批晶片可以作 為一批被處理。但是，應(yīng)該理解， 一批晶片中的晶片102數(shù)量可以變化。
在執(zhí)行所述一種或多種半導(dǎo)體制造工藝中使用一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。 例如，所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)可以包括沉積條件、退火條件、刻蝕條 件、溫度、氣壓、蒸發(fā)速度等?？涛g條件可以包括表面性質(zhì)變化、刻蝕殘 余組分等。
通常， 一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)被設(shè)定來(lái)定義一種工藝方案。并且，相同 的工藝方案(即， 一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)組成的一套工藝參數(shù))被用于處理 一批晶片中的多個(gè)晶片。在處理一批晶片中的晶片時(shí)， 一個(gè)具體工藝方案 中的一個(gè)或多個(gè)個(gè)別工藝參數(shù)可以被調(diào)節(jié)。所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)也可
以被設(shè)為不同的值，以定義不同的工藝方案。不同的工藝方案可以用于處 理不同批的晶片。因此， 一個(gè)工藝方案可以用于處理一批晶片，另一個(gè)工 藝方案可以用于處理另一批晶片。
制造工具104可以是執(zhí)行各種制造工藝的各種類(lèi)型的制造工具，諸如 涂覆/顯影工具、等離子體刻蝕工具、清潔工具、化學(xué)氣相沉積(CVD)工 具等。例如，當(dāng)制造工具104是涂覆/顯影工具時(shí)，制造工藝包括在一個(gè)或 多個(gè)晶片102上沉積/顯影光刻膠層。 一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)可以包括溫度。 因此，在此實(shí)施例中，用于執(zhí)行沉積/顯影工藝的溫度的變化可能導(dǎo)致利用 涂覆/顯影工具所沉積/顯影的光刻膠層(諸如光刻膠層的厚度)的變化。
如圖1所示，在制造工具104中對(duì)一個(gè)或多個(gè)晶片102執(zhí)行一個(gè)或多 個(gè)半導(dǎo)體制造工藝之后，可以利用光學(xué)測(cè)量工具106檢査一個(gè)或多個(gè)晶片 102。如將在下面更詳細(xì)地描述的，光學(xué)測(cè)量工具106可以用于確定形成 在一個(gè)或多個(gè)晶片102上的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)。
如圖2所示，光學(xué)測(cè)量工具106可以包括具有源204和檢測(cè)器206的 光測(cè)量裝置。光測(cè)量裝置可以是反射儀、橢圓偏光儀、混合反射儀/橢圓偏 光儀等。
形成在晶片102上的結(jié)構(gòu)202被來(lái)自源204的入射光束照射。檢測(cè)器 206接收衍射光束。檢測(cè)器206將衍射光束轉(zhuǎn)換為測(cè)量衍射信號(hào)，其可以 包括反射率、tan(少)、cos(A)、傅立葉系數(shù)等。雖然圖2中描繪了零階衍射 信號(hào)，但是應(yīng)該理解，也可以使用非零階的。
光學(xué)測(cè)量工具106還包括處理模塊208，其被配置為接收測(cè)量到的衍 射信號(hào)并分析測(cè)量到的衍射信號(hào)。處理模塊208可以包括處理器210和計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)212。但是，應(yīng)該理解，處理模塊208能夠以各種構(gòu)造包括 任意數(shù)量的部件。
在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，處理模塊208被配置為利用提供了對(duì)于測(cè) 量衍射信號(hào)的最佳匹配衍射信號(hào)的任意數(shù)量的方法來(lái)確定結(jié)構(gòu)202的外形 參數(shù)。這些方法可以包括基于庫(kù)的方法，或者利用通過(guò)嚴(yán)格耦合波分析和 機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)獲得的仿真衍射信號(hào)的基于回歸的方法。參見(jiàn)題為 GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION
SIGNALS、 2001年7月16日遞交、2005年9月13日授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No. 6,943,900,其全文通過(guò)引用被包含于此；題為METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNING THROUGH A REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS、 2001年8月6日遞交、2004年8月31日授權(quán)的 美國(guó)專(zhuān)利No. 6，785，638，其全文通過(guò)引用被包含于此；題為CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RAPID RIGOROUS COUPLED-WAVE ANALYSES、 2001年1月25日遞交、2005年5月10日授權(quán)的美 國(guó)專(zhuān)利No. 6,891,626，其全文通過(guò)引用被包含于此；以及題為OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNING SYSTEMS 、 2003年6月27日遞 交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 10/608,300，其全文通過(guò)引用被包含于此。
參考圖3,描繪了利用光學(xué)測(cè)量模型檢査形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu) 的示例性處理方法300。應(yīng)該理解，示例性處理方法300可以在結(jié)構(gòu)被實(shí) 際形成在半導(dǎo)體晶片上之前或之后執(zhí)行。
在步驟302，獲得光學(xué)測(cè)量模型。光學(xué)測(cè)量模型具有一個(gè)或多個(gè)外形 參數(shù)、 一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以及色散。色散函數(shù)被定義來(lái)將工藝參數(shù)與色 散相關(guān)聯(lián)。色散函數(shù)可以以各種形式表達(dá)，諸如逐個(gè)波長(zhǎng)變化的圖表形 式，各個(gè)波長(zhǎng)的光學(xué)性質(zhì)可以是工藝參數(shù)的函數(shù)，或者，采用具有隨工藝 參數(shù)變化的模型參數(shù)的色散模型。但是，應(yīng)該理解，光學(xué)測(cè)量模型也可以 包含任何數(shù)量的附加參數(shù)。
光學(xué)測(cè)量模型的外形參數(shù)表征結(jié)構(gòu)的幾何特性。例如，圖4描繪了利 用一組外形參數(shù)表征的示例性結(jié)構(gòu)。具體地，結(jié)構(gòu)的第一層的底部寬度利 用外形參數(shù)wl來(lái)表征。結(jié)構(gòu)的第一層的頂部寬度和第二層的底部寬度利 用外形參數(shù)w2來(lái)表征。結(jié)構(gòu)的第二層的頂部寬度利用外形參數(shù)w3來(lái)表 征。結(jié)構(gòu)的第一層的高度利用外形參數(shù)hi來(lái)表征。結(jié)構(gòu)的第二層的高度 利用外形參數(shù)h2來(lái)表征。應(yīng)該理解，結(jié)構(gòu)可以具有各種形狀，并且可以 利用任意數(shù)量的外形參數(shù)來(lái)表征。
如上所述，光學(xué)測(cè)量模型的工藝參數(shù)表征用于制造結(jié)構(gòu)的工藝的一個(gè) 或多個(gè)工藝條件。例如，參考圖1，工藝參數(shù)可以表征用于制造晶片102
上的結(jié)構(gòu)的制造工具104中的工藝條件。工藝參數(shù)的實(shí)施例包括沉積條件
(諸如溫度、氣壓、蒸發(fā)速度等)、退火條件、刻蝕條件(表面性質(zhì)變 化、刻蝕殘余組分等)等。
色散表征結(jié)構(gòu)的材料的光學(xué)性質(zhì)，該結(jié)構(gòu)由所述工藝形成。例如，色
散可以包括材料的折射率(n)和消光系數(shù)(k)。光學(xué)測(cè)量模型可以包含 對(duì)于結(jié)構(gòu)的各種材料的分別的色散。例如，再次參考圖4，第一色散(ns 和ks)可以對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)所形成于其上的襯底的材料，諸如硅。第二色散 (n,和k,)可以對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)的第一層的材料，諸如氧化物。第三色散(n2 和k》可以對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)的第二層的材料，諸如多晶硅。
再次參考圖3，在步驟304，獲得將色散與工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相 關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)。例如，參考圖4，色散函數(shù)可以將對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)的第二層 的材料的色散(112和k2)與在制造工具104 (圖1)中用于制造結(jié)構(gòu)的溫 度相關(guān)聯(lián)。下面將更詳細(xì)描述開(kāi)發(fā)色散函數(shù)的示例性方法。
參考圖3，在步驟306中，利用光學(xué)測(cè)量模型以及通過(guò)在步驟304中 獲得的色散函數(shù)與色散相關(guān)的至少一個(gè)工藝參數(shù)的值以及色散的值，創(chuàng)建 仿真衍射信號(hào)。利用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的值和色散函數(shù)來(lái)計(jì)算色散的 值。通過(guò)將該工藝參數(shù)與色散相關(guān)聯(lián)，以期望的精度減小了光學(xué)測(cè)量模型 中的變化參數(shù)的數(shù)量，這增加了模型的穩(wěn)定性。
例如，再次參考圖4，假設(shè)在步驟304 (圖3)中獲得的色散函數(shù)將對(duì) 應(yīng)于結(jié)構(gòu)的第二層的材料的色散(n2和k2)與在制造工具104 (圖1)中 用于制造結(jié)構(gòu)的溫度相關(guān)聯(lián)。假設(shè)在創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)中，溫度的值被指 定(Tl)。由此，利用在步驟304 (圖3)中獲得的色散函數(shù)和Tl計(jì)算出
!l2和k2的值。
如下面更詳細(xì)描述的，其余色散(ns和ks， n!和k》的值可以被固定 到設(shè)定值或浮動(dòng)(表示當(dāng)創(chuàng)建另外的仿真衍射信號(hào)時(shí)，這些值可以被改 變)。 一組值被指定給外形參數(shù)。然后，利用外形參數(shù)、工藝參數(shù)以及色 散的值創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)。具體地，可以通過(guò)應(yīng)用Maxwell方程并且利用 數(shù)值分析技術(shù)(諸如嚴(yán)格耦合波分析(RCWA))來(lái)解Maxwell方程，創(chuàng)建 仿真衍射信號(hào)。參見(jiàn)題為CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS
FOR RAPID RIGOROUS COUPLED-WAVE ANALYSES 、 2001年1月25
日遞交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 09/770,997，其全文通過(guò)引用被包含于此?？?以使用機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)(MLS)來(lái)創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)，所述機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)采 用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，例如反向傳播(back-propagation)、徑向基函數(shù)(radial basis ftinction)、支持向量(support vector)、核回歸(kernel regression) 等。參見(jiàn)題為OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNING SYSTEMS 、 2003年6月27日遞交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 10/608,300，其全文通過(guò)引用被 包含于此。
再次參考圖3，在步驟308中，獲得從結(jié)構(gòu)測(cè)量到的測(cè)量衍射信號(hào)。 例如，如上所述，參考圖1，在利用制造工具104形成結(jié)構(gòu)之后，可以使 用光學(xué)測(cè)量工具106測(cè)量來(lái)自形成在晶片上的結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)。
參考圖3，在步驟310，將測(cè)量衍射信號(hào)與在步驟306中創(chuàng)建的仿真 衍射信號(hào)進(jìn)行比較。在步驟321，基于測(cè)量衍射信號(hào)與仿真衍射信號(hào)的比 較，確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)。
具體地，如果測(cè)量衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn) (諸如吻合度和/或代價(jià)函數(shù))內(nèi)匹配，則用于創(chuàng)建匹配的仿真衍射信號(hào)的 外形參數(shù)被采用來(lái)表征結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)。用于創(chuàng)建匹配的仿真衍射信號(hào)的 色散被采用來(lái)表征結(jié)構(gòu)的與該色散所對(duì)應(yīng)的一種或多種材料的光學(xué)性質(zhì)。 用于創(chuàng)建該一種或多種材料的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)而創(chuàng)建匹配的仿真衍射信號(hào)的工 藝參數(shù)被采用來(lái)表征用于制造結(jié)構(gòu)的工藝條件。
如果測(cè)量衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn)(諸如吻合 度和/或代價(jià)函數(shù))內(nèi)不匹配，則將測(cè)量衍射信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)另外的仿真 衍射信號(hào)比較，直到找到匹配為止。利用不同于與測(cè)量衍射信號(hào)不匹配的 仿真衍射信號(hào)的至少一個(gè)外形參數(shù)的值、工藝參數(shù)或色散來(lái)創(chuàng)建另外的仿 真衍射信號(hào)。
在創(chuàng)建另外的仿真衍射信號(hào)時(shí)，可以改變外形參數(shù)(例如，圖4中的 wl， w2， w3， hl， h2)中的一個(gè)或多個(gè)的值。在創(chuàng)建另外的仿真衍射信 號(hào)時(shí)，可以改變外形參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)的值。如果在步驟304獲得的色
散函數(shù)中與色散相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)的值被改變，則利用該工藝參數(shù)的值和
在步驟304中獲得的色散函數(shù)重新計(jì)算色散的值。不與在步驟304中獲得 的色散函數(shù)中的工藝參數(shù)相關(guān)聯(lián)的色散的值被固定為設(shè)定值，或者被允許 浮動(dòng)(表示當(dāng)創(chuàng)建另外的仿真衍射信號(hào)時(shí)其可以被改變)。
例如，假設(shè)在步驟304中獲得的色散函數(shù)將溫度與對(duì)應(yīng)于圖4所示的 結(jié)構(gòu)的第二層的材料的色散(n2和k2)相關(guān)聯(lián)。假設(shè)在創(chuàng)建第一仿真衍射 信號(hào)時(shí)，使用溫度的第一值(Tl)。如上所述，利用在步驟304中獲得的 色散函數(shù)和第一值Tl計(jì)算112和k2的第一值?，F(xiàn)在假設(shè)在創(chuàng)建另一仿真衍 射信號(hào)(即，第二仿真衍射信號(hào))時(shí)，使用溫度的第二值(T2)。因此， 在本實(shí)施例中，利用在步驟304中獲得的色散函數(shù)和T2計(jì)算112和k2的第 二值。
如上所述，不與工藝參數(shù)相關(guān)聯(lián)的其余色散可以被固定到設(shè)定值或浮 動(dòng)。例如，在創(chuàng)建另外的仿真衍射信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)于圖4中的結(jié)構(gòu)所形成于 其上的襯底的材料的iis和kj直可以被固定到設(shè)定值。在創(chuàng)建另外的仿真衍 射信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)于圖4中的結(jié)構(gòu)的第一層的材料的m和k,值可以被獨(dú)立于 工藝參數(shù)值的改變而浮動(dòng)(變化)。
在基于庫(kù)的方法中，另外的仿真衍射信號(hào)被預(yù)先創(chuàng)建并存儲(chǔ)在庫(kù)中。 在基于回歸的方法中，直到發(fā)現(xiàn)測(cè)量衍射信號(hào)與跟其比較的仿真衍射信號(hào) 不匹配之后才創(chuàng)建另外的仿真衍射信號(hào)。
參考圖5A，描繪了開(kāi)發(fā)將工藝參數(shù)與色散相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)的示例 性處理方法500。應(yīng)該理解，示例性處理方法500可以在示例性處理方法 300 (圖3)之前進(jìn)行。還應(yīng)該理解，示例性處理方法500可以在形成待檢 查的結(jié)構(gòu)之前或之后進(jìn)行。
在步驟502，利用與色散相關(guān)的工藝參數(shù)的第一值制造第一晶片。例 如，假設(shè)該工藝參數(shù)是溫度。還假設(shè)色散是與圖4中所示的結(jié)構(gòu)的第二層 相對(duì)應(yīng)的Il2和k2。因此，參考圖1，在制造工具104中利用溫度的第一值 來(lái)制造第一晶片。具體地，在制造工具104中利用溫度的第一值形成圖4 中所示的結(jié)構(gòu)的第二層。
再次參考圖5A，在步驟504，從所制造的第一晶片測(cè)量色散的第一
值。回到上述的實(shí)施例，測(cè)量圖4中所示的結(jié)構(gòu)的第二層的n和k的值。
在步驟506，利用工藝參數(shù)的第二值制造第二晶片。在步驟508，從 所制造的第二晶片測(cè)量色散的第二值。
在步驟510，利用工藝參數(shù)的第三值制造第三晶片。在步驟512，從 所制造的第三晶片測(cè)量色散的第三值。
在步驟502、 506和510中使用的工藝參數(shù)的第一、第二和第三值彼 此不同。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在制造第一、第二和第三晶片時(shí)，所 有其它工藝參數(shù)保持不變。
例如，再次假設(shè)工藝參數(shù)是溫度。因此，在本實(shí)施例中，參考圖1， 利用不同的第一、第二和第三溫度設(shè)置(Tl、 T2和T3)在制造工具104 中制造第一、第二和第三晶片。在制造工具104中制造第一、第二和第三 晶片時(shí)，所有其它工藝參數(shù)(諸如壓力、蒸發(fā)速度等)保持不變。
在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可以利用光學(xué)測(cè)量工具106測(cè)量色散的第 一、第二和第三值。具體地，假設(shè)利用制造工具104 (圖1)在第一、第 二和第三晶片上制造具有圖4所示的形狀的測(cè)試結(jié)構(gòu)。利用光學(xué)測(cè)量工具 106 (圖1)測(cè)量來(lái)自測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)。將測(cè)量衍射信號(hào)與仿真衍 射信號(hào)進(jìn)行比較，以確定第一、第二和第三晶片上的測(cè)試結(jié)構(gòu)的第二層的 色散(例如n和k)的第一、第二和第三值。注意，通過(guò)使n和k的值浮 動(dòng)，創(chuàng)建在確定測(cè)試結(jié)構(gòu)的第二層的n和k的第一、第二和第三值時(shí)使用 的仿真衍射信號(hào)。應(yīng)該理解，可以利用所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的不同的 值制造多于三組的晶片，以便提供更大的數(shù)據(jù)樣本來(lái)擬合色散函數(shù)。
在步驟514，利用色散的第一、第二和第三值以及工藝參數(shù)的第一、 第二和第三值來(lái)定義色散函數(shù)。例如，可以用二次多項(xiàng)式擬合色散的第 一、第二和第三值以及工藝參數(shù)的第一、第二和第三值。在一個(gè)示例性實(shí) 施方式中，針對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)X定義色散函數(shù)。更一般而言，可以通過(guò)使得如 下的誤差函數(shù)最小來(lái)利用具有系數(shù)an。(人)，ari2(人)，ako(人)，akK入)和 ak2(X)，用二次多項(xiàng)式擬合任意數(shù)量的色散(n和k)和工藝參數(shù)(p)，
<formula>formula see original document page 13</formula>
<formula>formula see original document page 14</formula>
此擬合可以逐個(gè)波長(zhǎng)地進(jìn)行。樣品(測(cè)試結(jié)構(gòu))數(shù)量大于多項(xiàng)式的次 數(shù)加l。應(yīng)該理解，可以擬合各種函數(shù)，諸如多維泰勒級(jí)數(shù)。
雖然在上面的實(shí)施例中使用了各個(gè)變量的線性關(guān)系，但是應(yīng)該理解，
可以使用變量之間的非線性函數(shù)關(guān)系，諸如任意函數(shù)(arbitrary flmction)、合成函數(shù)(composite fimction)等。多項(xiàng)式最小二乘擬合方案 可以包括行列式、矩陣、獨(dú)立參數(shù)方案等。任意函數(shù)的最小二乘擬合可以 包括非線性擬合方法、搜索參數(shù)空間(searching parameter space)方法、 網(wǎng)格搜索(grid searching)方法、梯度搜索(gradient search)方法、擴(kuò)展 (expansion)方法、Marquardt方法等。對(duì)于這些技術(shù)的更詳細(xì)的討論， 參見(jiàn)Bevington等人的"Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences"第三版第116-177頁(yè)，其通過(guò)引用被包含于此。
如上所述，在步驟306，采用利用工藝參數(shù)的值和色散函數(shù)計(jì)算的色 散的值，來(lái)創(chuàng)建采用該光學(xué)測(cè)量模型的仿真衍射信號(hào)。繼續(xù)前述實(shí)施例， 對(duì)于工藝參數(shù)(p)在某波長(zhǎng)下可以按如下計(jì)算n和k的值
<formula>formula see original document page 14</formula>此仿真衍射信號(hào)與測(cè)量衍射信號(hào)是最佳匹配的。將用于創(chuàng)建與測(cè)量衍 射信號(hào)最佳匹配的仿真衍射信號(hào)的外形參數(shù)和工藝參數(shù)采用來(lái)表征從其測(cè) 量到測(cè)量衍射信號(hào)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或者多個(gè)外形參數(shù)和用于制造該結(jié)構(gòu)的工 藝參數(shù)。
外形參數(shù)和工藝參數(shù)可以用于評(píng)估用于制造結(jié)構(gòu)的制造工具和/或制造 工藝。例如，外形參數(shù)可以用于評(píng)估制造工藝中使用的制造工具。工藝參 數(shù)可以用于監(jiān)測(cè)利用制造工具執(zhí)行的制造工藝的工藝條件。因此，制造工 具和/或制造工藝可以被控制，以獲得更穩(wěn)定的性能并提高產(chǎn)率。
參考圖5B，描繪了利用工藝仿真來(lái)開(kāi)發(fā)將一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)與色 散相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)的示例性處理方法550。如上所述，應(yīng)該理解，示例
性處理方法550可以在示例性處理方法300 (圖3)之前進(jìn)行。在步驟 552，選擇制造工藝的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。如上所述，該一個(gè)或多個(gè)工 藝參數(shù)可以包括沉積條件、退火條件、刻蝕條件、溫度、氣壓、蒸發(fā)速度 等。退火條件可以包括表面性質(zhì)變化、刻蝕殘余組分等。如果制造工藝是 沉積，則室的溫度和/或氣壓可以被選擇作為工藝參數(shù)。在步驟554，基于 應(yīng)用或工藝方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的一組值。 所選擇的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)是將被與色散相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)。
在步驟556，利用工藝模擬器對(duì)于在步驟554中確定的所選擇的一個(gè) 或多個(gè)工藝參數(shù)的每一組值來(lái)仿真晶片結(jié)構(gòu)的制造。制造工藝的仿真通常 采用諸如來(lái)自Silvaco International的Athena ,來(lái)自KLA-Tencor的 Prolkh ,來(lái)自Sigma-C Gmbh的Solid-C，來(lái)自Synopsis的TCAD頂?shù)戎?類(lèi)的工藝模擬器來(lái)進(jìn)行。工藝方案以及晶片結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的細(xì)節(jié)被提供 給工藝模擬器。在仿真的工藝完成之后，工藝仿真的典型輸出之一是結(jié)構(gòu) 外形。例如，假設(shè)感興趣的工藝參數(shù)是溫度。還假設(shè)色散是與圖4所示的 結(jié)構(gòu)的第二層對(duì)應(yīng)的112和k2。由此，利用溫度值來(lái)對(duì)晶片結(jié)構(gòu)的制造仿真 進(jìn)行仿真。具體地，使用由工藝模擬器利用的溫度的第一值進(jìn)行圖4所示 的結(jié)構(gòu)的第二層的形成仿真。
再次參考圖5B，在步驟558，對(duì)于在步驟552中選擇的一個(gè)或多個(gè)工 藝參數(shù)的每一個(gè)值，確定仿真晶片結(jié)構(gòu)的色散值?；氐缴鲜鰧?shí)施例，圖4 所示的結(jié)構(gòu)的第二層的n和k的值可以通過(guò)將n和k設(shè)置為工藝模擬器的 輸出來(lái)獲得，或者可以利用n和k仿真軟件來(lái)計(jì)算。n和k仿真軟件的實(shí) 例包括來(lái)自n&k Technology的n&k Analyzer ,來(lái)自KLA-Tencor的 Prol池w等。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在步驟558所需的工藝仿真運(yùn)行 中所有其它工藝參數(shù)保持不變。例如，再次假定工藝參數(shù)是溫度。因此， 在此實(shí)施例中，在工藝模擬器中使用的所有其它工藝參數(shù)，諸如壓強(qiáng)、蒸 發(fā)速度等被保持不變。
在步驟560，利用色散值和所選擇的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的值定義色 散函數(shù)。例如，如果選擇僅僅一個(gè)工藝參數(shù)，則可以采用二次多項(xiàng)式來(lái)擬 合色散的值和工藝參數(shù)的值。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，對(duì)于不同的波長(zhǎng)
入定義色散函數(shù)。如上所述，可以采用通過(guò)使由上述方程(1.1)和(1.2) 表示的誤差函數(shù)最小而利用系數(shù)anQ( i), ani(X), an2(X), akQ(X), ak"人)和ak2(X) 來(lái)用二次多項(xiàng)式擬合任意數(shù)量的色散(n和k)和工藝參數(shù)(p)。此擬合 可以逐個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行。樣品(測(cè)試結(jié)構(gòu))的數(shù)量大于多項(xiàng)式的次數(shù)加1。應(yīng) 該理解，可以擬合各種函數(shù)，諸如多維泰勒級(jí)數(shù)。
如上所述，雖然在上面的實(shí)施例中使用了各個(gè)變量的線性關(guān)系，但是 應(yīng)該理解，可以使用變量之間的非線性函數(shù)關(guān)系，諸如任意函數(shù)、合成函 數(shù)等。多項(xiàng)式最小二乘擬合方案可以包括行列式、矩陣、獨(dú)立參數(shù)方案 等。任意函數(shù)的最小二乘擬合可以包括非線性擬合方法、搜索參數(shù)空間方 法、網(wǎng)格搜索方法、梯度搜索方法、擴(kuò)展方法、Marquardt方法等。對(duì)于 這些技術(shù)的更詳細(xì)的討論，參見(jiàn)Bevington等人的"Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences"第三版第116-177頁(yè)，其通過(guò)引用 被包含于此。
如上所述，在圖3的步驟306，采用利用所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的 值和色散函數(shù)計(jì)算的色散的值，來(lái)創(chuàng)建采用光學(xué)測(cè)量模型的仿真衍射信 號(hào)。繼續(xù)前述實(shí)施例，對(duì)于工藝參數(shù)(p)在某波長(zhǎng)下可以按方程(2.1)和 (2.2)所示的計(jì)算n和k的值。此仿真衍射信號(hào)與測(cè)量衍射信號(hào)是最佳匹配 的。將用于創(chuàng)建與測(cè)量衍射信號(hào)最佳匹配的仿真衍射信號(hào)的外形參數(shù)和一 個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)采用來(lái)表征從其測(cè)量到測(cè)量衍射信號(hào)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或者 多個(gè)外形參數(shù)和用于制造該結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。還是如上所述 的，該外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)可以用于評(píng)估用于制造結(jié)構(gòu)的制造 工具和/或制造工藝。
參考圖6，描繪了用于確定一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和/或用于自動(dòng)化工藝 控制的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的示例性方法600。在步驟602，對(duì)于形成在 半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型。光學(xué)測(cè)量模型包含表征結(jié)構(gòu)的一 個(gè)或多個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用于制造結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多 個(gè)工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以及表征結(jié)構(gòu)的材料的光學(xué)性質(zhì)的色 散。
在步驟604，獲得將色散與一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)
的色散函數(shù)。在步驟606，利用光學(xué)測(cè)量模型和所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的 值以及色散的值創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)。利用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的值和色 散函數(shù)計(jì)算色散的值。
在步驟608，利用光學(xué)測(cè)量工具獲得結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)。在步驟 610，將測(cè)量衍射信號(hào)與仿真衍射信號(hào)進(jìn)行比較。在步驟612，基于步驟 610中的比較，確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。 在步驟614，基于結(jié)構(gòu)的所確定的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)來(lái)控制制造工具。
參考圖7，描繪了利用庫(kù)來(lái)確定用于自動(dòng)化工藝控制的一個(gè)或多個(gè)外 形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的示例性方法700。在步驟702，對(duì)于形成 在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型。光學(xué)測(cè)量模型包含表征結(jié)構(gòu)的 一個(gè)或多個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用于制造結(jié)構(gòu)的一個(gè)或 多個(gè)工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以及表征結(jié)構(gòu)的材料的光學(xué)性質(zhì)的色 散。
在步驟704，獲得將色散與一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián) 的色散函數(shù)。在步驟706，利用光學(xué)測(cè)量模型和所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的 值以及色散的值創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)庫(kù)。利用所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的值和 色散函數(shù)計(jì)算色散的值。
在步驟708，利用光學(xué)測(cè)量工具獲得結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)。在步驟 710，從庫(kù)中獲得與測(cè)量衍射信號(hào)的最佳匹配。在步驟712，基于步驟710 中的比較，確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。在步 驟714，基于結(jié)構(gòu)的所確定的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)或所確定的一個(gè)或多個(gè) 工藝參數(shù)來(lái)控制制造工具。
參考圖8，描繪了利用經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)確定用于自動(dòng)化工藝 控制的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的示例性方法800。在 步驟802，對(duì)于形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型。光學(xué)測(cè)量 模型包含表征結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用 于制造結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以及表征結(jié)構(gòu)的 材料的光學(xué)性質(zhì)的色散。
在步驟804，獲得將色散與一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)
的色散函數(shù)。在步驟806，利用光學(xué)測(cè)量模型和所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的
一組值以及色散的一組值創(chuàng)建一組仿真衍射信號(hào)。利用所述至少一個(gè)工藝 參數(shù)的值和色散函數(shù)計(jì)算色散的值。
在步驟808，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，以處理作為輸入的仿真衍射 信號(hào)組，并創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的值作為輸 出。在步驟810，利用光學(xué)測(cè)量工具獲得結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)。在步驟 812，將測(cè)量衍射信號(hào)輸入到經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在步驟814，基于機(jī) 器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的輸出，確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參 數(shù)。在步驟816，基于結(jié)構(gòu)的所確定的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)或所確定的一 個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)來(lái)控制制造工具。
所確定的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)可以包括沉積條件、退火條件或者刻蝕 條件，所述一個(gè)或多個(gè)制造工藝可以包括沉積工藝、退火工藝或者刻蝕工 藝。沉積工藝可以包括溫度、氣壓以及蒸發(fā)速度?？涛g條件可以包括表面 性質(zhì)變化和刻蝕殘余組分。
圖9是用于確定和利用用于自動(dòng)化工藝和制備控制的工藝參數(shù)和外形 參數(shù)的系統(tǒng)的示例性框圖。系統(tǒng)900包含第一制造組902和光學(xué)測(cè)量系統(tǒng) 904。系統(tǒng)900還包含第二制造組906。雖然第二制造組906在圖9中被示 為接在第一制造組902之后，但是應(yīng)該理解，在系統(tǒng)900中，(例如，在 制造工藝流程中)第二制造組906可以位于第一制造組902之前。
例如，光刻工藝(諸如對(duì)施加于晶片的光刻膠層進(jìn)行曝光和/或顯影) 可以利用第一制造組902來(lái)執(zhí)行。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，光學(xué)測(cè)量系 統(tǒng)904包括光學(xué)測(cè)量工具908和處理器910。光學(xué)測(cè)量工具908被配置來(lái) 測(cè)量來(lái)自結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)。處理器910被配置來(lái)將測(cè)量衍射信號(hào)與仿真衍 射信號(hào)進(jìn)行比較。如果測(cè)量衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)在匹配標(biāo)準(zhǔn)(諸如吻 合度和/或代價(jià)函數(shù))內(nèi)匹配，則與該仿真衍射信號(hào)相關(guān)的外形參數(shù)的一個(gè) 或多個(gè)值被確定為外形參數(shù)的所述一個(gè)或多個(gè)值，并且與測(cè)量衍射信號(hào)相 關(guān)的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)被確定為用于制造結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)的所述一個(gè)或 多個(gè)值。
在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)904可以還包含具有多個(gè)仿
真衍射信號(hào)以及相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的庫(kù)
912。如上所述，該庫(kù)可以預(yù)先創(chuàng)建；測(cè)量處理器910可以將來(lái)自結(jié)構(gòu)的 測(cè)量衍射信號(hào)與庫(kù)中的多個(gè)仿真衍射信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)匹配仿真衍射信號(hào) 被找到時(shí)，將與庫(kù)中的匹配仿真衍射信號(hào)相關(guān)的外形參數(shù)和工藝參數(shù)的一 個(gè)或多個(gè)值采用作為在用于制造結(jié)構(gòu)的晶片應(yīng)用中使用的外形參數(shù)和工藝 參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)值。
系統(tǒng)900還包含測(cè)量處理器916。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，處理器 910可以將一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和/或工藝參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)值發(fā)送到測(cè)量 處理器916。測(cè)量處理器916隨后可以基于利用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)904確定的 一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和/或工藝參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)值來(lái)調(diào)節(jié)第一制造組902 的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)或設(shè)備設(shè)置。測(cè)量處理器916還可以基于利用光學(xué) 測(cè)量系統(tǒng)904確定的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和/或工藝參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)值來(lái) 調(diào)節(jié)第二制造組906的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)或設(shè)備設(shè)置。如上所述，制造 組906可以在制造組902之前或之后處理晶片。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式 中，處理器910被配置為將測(cè)量衍射信號(hào)的組用作對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)914的 輸入并將外形參數(shù)和工藝參數(shù)作為機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)914的期望輸出，來(lái)訓(xùn)練 機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)914。
此外，諸如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、盤(pán)和/或存儲(chǔ)裝置的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(沒(méi)有 示出)可以被用于存儲(chǔ)指令和計(jì)算機(jī)程序，以采用前述方法，利用將工藝 參數(shù)與色散相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)來(lái)創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)或利用光學(xué)測(cè)量模型和 創(chuàng)建的仿真衍射信號(hào)來(lái)確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝 參數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)中，以利用包含多個(gè)仿真衍射信號(hào)以及相應(yīng)的外形參數(shù)和工藝參數(shù)的 庫(kù)、以及測(cè)量衍射信號(hào)來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和工藝參數(shù)。在另一個(gè) 實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，以將測(cè) 量衍射信號(hào)作為輸入并創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和工藝參數(shù)作為輸出來(lái)訓(xùn) 練機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在還有一個(gè)實(shí)施方式中，相似的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以 被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，以利用用于控制制造組的所確定的一個(gè)或多 個(gè)外形參數(shù)和工藝參數(shù)來(lái)控制光刻組或其它制造組。
雖然描述了示例性實(shí)施方式，但是可以在不偏離本發(fā)明的精神和/或范 圍的情況下進(jìn)行各種修改。因此，本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為限于圖中所示和上述 的具體形式。
權(quán)利要求
1. 一種利用光學(xué)測(cè)量模型檢查形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括a)對(duì)于所述結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型，所述光學(xué)測(cè)量模型包含表征所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用于制造所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)、表征所述結(jié)構(gòu)的材料的光學(xué)性質(zhì)的色散；b)獲得將所述色散與所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)；c)利用所述光學(xué)測(cè)量模型和所述工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的值以及所述色散的值來(lái)創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)，其中利用所述工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的所述值和所述色散函數(shù)來(lái)計(jì)算所述色散的所述值；d)獲得所述結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)，其中所述測(cè)量衍射信號(hào)是從所述結(jié)構(gòu)測(cè)量到的；e)將所述測(cè)量衍射信號(hào)與所述仿真衍射信號(hào)進(jìn)行比較；以及f)基于所述測(cè)量衍射信號(hào)與所述仿真衍射信號(hào)的比較，來(lái)確定所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中b)包括g) 改變所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)的值；h) 制造一組晶片，其中所述一組晶片中的每個(gè)晶片利用所述一個(gè)或 多個(gè)工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的不同的值來(lái)制造；i) 從所制造的所述一組晶片測(cè)量所述色散的值；以及j)利用所述色散的測(cè)量值和用于制造所述一組晶片的所述工藝參數(shù)的 值來(lái)定義所述色散函數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述色散函數(shù)是多項(xiàng)式。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中e)和f)包括k)對(duì)于所述測(cè)量衍射信號(hào)確定匹配仿真衍射信號(hào)；以及1)確定所述結(jié)構(gòu)的所述一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)，使其與在創(chuàng)建所述匹配仿真衍射信號(hào)時(shí)使用的所述光學(xué)測(cè)量模型的所述外形參數(shù)相對(duì)應(yīng)，并確定 與最佳匹配仿真衍射信號(hào)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述色散包括折射率(n)和消光 系數(shù)(k)。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)包括沉積 條件、退火條件或刻蝕條件。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述沉積條件可以包括溫度、氣壓 或蒸發(fā)速度，或者其中所述刻蝕條件可以包括表面性質(zhì)變化或刻蝕殘余組 分。
8. —種利用光學(xué)測(cè)量模型檢査形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方法，所 述方法包括對(duì)于所述結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型，所述光學(xué)測(cè)量模型包含表征所述結(jié) 構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用于制造所述結(jié)構(gòu) 的一個(gè)或多個(gè)工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)、表征所述結(jié)構(gòu)的材料的光 學(xué)性質(zhì)的色散；獲得將所述色散與所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少^個(gè)相關(guān)聯(lián)的色 散函數(shù)；利用所述光學(xué)測(cè)量模型創(chuàng)建庫(kù)，所述庫(kù)包含多個(gè)仿真衍射信號(hào)以及相 應(yīng)的外形參數(shù)的值、所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的值和所 述色散的值，其中利用所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的值和 所述色散函數(shù)來(lái)計(jì)算所述色散的所述值；獲得所述結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)，其中所述測(cè)量衍射信號(hào)是從所述結(jié)構(gòu) 測(cè)量到的；從仿真衍射信號(hào)的所述庫(kù)獲得所述測(cè)量衍射信號(hào)的最佳匹配；以及 基于所述最佳匹配仿真衍射信號(hào)的外形參數(shù)確定所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)，并確定與所述最佳匹配仿真衍射信號(hào)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述色散包括折射率(n)和消光 系數(shù)(k)。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述色散函數(shù)是多項(xiàng)式。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)包括沉 積條件、退火條件或刻蝕條件。
12. —種利用光學(xué)測(cè)量模型檢査形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括對(duì)于所述結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型，所述光學(xué)測(cè)量模型包含表征所述結(jié) 構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用于制造所述結(jié)構(gòu) 的一個(gè)或多個(gè)工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)、表征所述結(jié)構(gòu)的材料的光學(xué)性質(zhì)的色散；獲得將所述色散與所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的色 散函數(shù)；利用所述光學(xué)測(cè)量模型創(chuàng)建一組訓(xùn)練數(shù)據(jù)，所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)包含多個(gè)仿 真衍射信號(hào)以及相應(yīng)的外形參數(shù)、所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)和色散，其中 利用所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的值和所述色散函數(shù)來(lái)計(jì) 算所述色散的值；利用所述一組訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，所述機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)被訓(xùn) 練為將衍射信號(hào)作為輸入來(lái)處理并將一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和工藝參數(shù)作為 輸出來(lái)處理；以及將來(lái)自所述結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)輸入到經(jīng)訓(xùn)練的所述機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)， 并且創(chuàng)建所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)作為輸 出。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述色散包括折射率(n)和消 光系數(shù)(k)。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)包括沉 積條件、退火條件或刻蝕條件。
15. —種用于檢査形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括光測(cè)量裝置，其被配置為測(cè)量來(lái)自所述結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)；以及 處理模塊，其被配置為比較測(cè)量衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)，其中利用至少一個(gè)工藝參數(shù)的值以及色散的值來(lái)創(chuàng)建所述仿真衍射信號(hào)，其中利用 所述至少一個(gè)工藝參數(shù)的所述值和將所述色散與所述至少一個(gè)工藝參數(shù)相 關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)來(lái)計(jì)算所述色散的所述值，并且其中利用光學(xué)測(cè)量模型來(lái) 創(chuàng)建所述仿真衍射信號(hào)，所述光學(xué)測(cè)量模型包含表征所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多 個(gè)幾何特征的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、表征用于制造所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè) 工藝條件的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)、表征所述結(jié)構(gòu)的材料的光學(xué)性質(zhì)的色 散。
16. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括制造工具，其被配置為對(duì)一組晶片執(zhí)行制造工藝，其中所述一組晶片 中的每一個(gè)晶片利用至少一個(gè)工藝參數(shù)的不同值來(lái)制造，其中從所述一組 晶片測(cè)量所述色散的值，并且其中利用所述色散的測(cè)量值和用于制造所述 一組晶片的所述工藝參數(shù)的所述不同值來(lái)定義所述色散函數(shù)。
17. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊還被配置為 創(chuàng)建庫(kù)，所述庫(kù)包含多個(gè)仿真衍射信號(hào)以及相應(yīng)的外形參數(shù)的值、所述一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)和所述色散，或者訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，以將衍射信號(hào)處理為輸入，并創(chuàng)建相應(yīng)的一個(gè)或 多個(gè)外形參數(shù)、 一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)和色散作為輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了檢查形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。對(duì)于形成在半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建光學(xué)測(cè)量模型。光學(xué)測(cè)量模型包含一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)、一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)和色散。獲得將色散與一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的色散函數(shù)。利用光學(xué)測(cè)量模型以及工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的值和色散的值來(lái)創(chuàng)建仿真衍射信號(hào)。利用工藝參數(shù)中的所述至少一個(gè)的值和色散函數(shù)來(lái)計(jì)算色散的值。獲得結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)。將測(cè)量衍射信號(hào)與仿真衍射信號(hào)進(jìn)行比較?；跍y(cè)量衍射信號(hào)與仿真衍射信號(hào)的比較，來(lái)確定結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外形參數(shù)和一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101393881SQ20081021142
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者李世芳, 褚漢友 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社