專利名稱：對(duì)光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的選定變量進(jìn)行優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量，更具體地 說，涉及對(duì)帶圖案結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造中，通常將周期性柵格用于確保質(zhì)量。例如，周期性柵 格的一種典型使用方式包括在半導(dǎo)體芯片的工作結(jié)構(gòu)附近制造周期性柵 格。然后用電磁輻射對(duì)周期性柵格進(jìn)行照明。偏轉(zhuǎn)離開周期性柵格的電磁 輻射作為衍射信號(hào)被收集。然后對(duì)衍射信號(hào)進(jìn)行分析以確定周期性柵格的 制造是否符合規(guī)格，并擴(kuò)展到確定半導(dǎo)體芯片工作結(jié)構(gòu)的制造是否符合規(guī) 格。
在一種傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，將通過對(duì)周期性柵格進(jìn)行照明而收集的衍射信 號(hào)(測(cè)量衍射信號(hào))與模擬衍射信號(hào)庫(kù)進(jìn)行比較。庫(kù)中的每個(gè)模擬衍射信 號(hào)與假想輪廓有關(guān)。當(dāng)測(cè)量延射信號(hào)與庫(kù)中的模擬衍射信號(hào)之一之間建立 匹配關(guān)系時(shí)，即認(rèn)為與該模擬衍射信號(hào)有關(guān)的假想輪廓代表了周期性柵格 的實(shí)際輪廓。 '
模擬衍射信號(hào)的庫(kù)可以使用嚴(yán)格方法來產(chǎn)生，例如嚴(yán)格耦合波分析
(RCWA)。更具體地說，在衍射建模技術(shù)中，模擬衍射信號(hào)是部分地根 據(jù)求解麥克斯韋方程組來計(jì)算的。對(duì)模擬衍射信號(hào)的計(jì)算涉及到執(zhí)行大量 的復(fù)雜計(jì)算，這可能很耗費(fèi)時(shí)間和成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用光學(xué)計(jì)量模型對(duì)半導(dǎo)體襯底上形成的帶圖案結(jié)構(gòu) 進(jìn)行檢查的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一制造集群、計(jì)量集群、光學(xué)計(jì)量模型優(yōu) 化器和實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器。第一制造集群設(shè)置成對(duì)晶片進(jìn)行處理，晶片具有
第一帶圖案結(jié)構(gòu)和第一不帶圖案結(jié)構(gòu)。第一帶圖案結(jié)構(gòu)具有下覆膜厚度、 臨界尺寸和輪廓。計(jì)量集群包括連接到第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì) 量設(shè)備。計(jì)量集群構(gòu)造成對(duì)離開第一帶圖案結(jié)構(gòu)和第一不帶圖案結(jié)構(gòu)的衍 射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器連接到計(jì)量集群。計(jì)量模型優(yōu)化器 設(shè)置成使用離開第一帶圖案結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量衍射信號(hào)并通過對(duì)輪廓 參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)進(jìn)行浮動(dòng)來對(duì)第一帶圖案結(jié)構(gòu)的光學(xué) 計(jì)量模型進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器連接到光學(xué)模型優(yōu)化器和計(jì)量集群。 實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成使用來自光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器的經(jīng)優(yōu)化光學(xué)計(jì)量模 型、離開第一帶圖案結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)和來自材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備 參數(shù)中至少一個(gè)參數(shù)的值域內(nèi)的固定值。實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成產(chǎn)生輸 出，輸出包括第一帶圖案結(jié)構(gòu)的下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓。
圖1A是圖示了一種示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例中可以采用光 學(xué)計(jì)量來確定半導(dǎo)體晶片上結(jié)構(gòu)的輪廓。 圖1B圖示了示例性一維重復(fù)結(jié)構(gòu)。 圖1C圖示了示例性二維重復(fù)結(jié)構(gòu)。
圖2A圖示了二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的單位元的示例性正交網(wǎng)格。 圖2B圖示了二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2C是對(duì)二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的俯視形狀進(jìn)行表征的一種示例性技術(shù)。 圖3是用獲得的光學(xué)計(jì)量變量值確定晶片結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)所用的一種 示例性流程圖。
圖4A是獲得晶片結(jié)構(gòu)折射率的技術(shù)的一種示例性流程圖。
圖4B是獲得計(jì)量設(shè)備變量的值所用的一種示例性流程圖。
圖5是實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器一種實(shí)施例的示例性結(jié)構(gòu)圖。
圖6是用于創(chuàng)建和使用輪廓服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的一種實(shí)施例的示例性結(jié)構(gòu)圖。
圖7是使用計(jì)量處理器和計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)將兩個(gè)或更多個(gè)制造系統(tǒng)相聯(lián)系 以確定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)所用的一種示例性結(jié)構(gòu)圖。
圖8是對(duì)自動(dòng)化處理和設(shè)備控制所用計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和使用的一種 示例性流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，可以采用半導(dǎo)體晶片來示例性說明其原 理的應(yīng)用。這些方法和處理也同樣適用于具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的其他工件。此 外，在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)"結(jié)構(gòu)"在沒有附加限制時(shí)表示帶圖案結(jié)構(gòu)。
圖1A是圖示了一種示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，在該實(shí)施例中，可以采 用光學(xué)計(jì)量來確定半導(dǎo)體晶片上結(jié)構(gòu)的輪廓。光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)40包括計(jì)量
光束源41，計(jì)量光束源41將光束43投射到晶片47的目標(biāo)結(jié)構(gòu)59。計(jì)量 光束43以入射角0i向目標(biāo)結(jié)構(gòu)59投射，并以衍射角0d發(fā)生衍射。衍射光 束49由計(jì)量光束接收器51測(cè)量。衍射光束數(shù)據(jù)57被傳送到輪廓應(yīng)用服務(wù) 器53。輪廓應(yīng)用服務(wù)器53將測(cè)得的衍射光束數(shù)據(jù)57與模擬衍射光束數(shù)據(jù) 的庫(kù)60進(jìn)行比較，所述模擬衍射光束數(shù)據(jù)代表了目標(biāo)結(jié)構(gòu)的臨界尺寸與 分辨率的各種組合。在一種示例性實(shí)施例中，庫(kù)60中與測(cè)得的衍射光束 數(shù)據(jù)57最佳地匹配的實(shí)例被選擇。應(yīng)當(dāng)明白，盡管本發(fā)明常常使用衍射 光譜或信號(hào)的庫(kù)以及有關(guān)的假想輪廓來示例性說明概念和原理，但是本發(fā) 明同樣可以適用于包括模擬衍射信號(hào)及有關(guān)輪廓參數(shù)組的數(shù)據(jù)空間，例如 通過回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及用于輪廓提取的類似方法。假想輪廓以及庫(kù)60 中選擇的實(shí)例的有關(guān)臨界尺寸被假定與目標(biāo)結(jié)構(gòu)59的實(shí)際截面輪廓和構(gòu) 件臨界尺寸對(duì)應(yīng)。光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)40可以使用反射計(jì)、橢偏儀、或者對(duì)衍 射光束或信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的其他光學(xué)計(jì)量設(shè)備。由Niu等提交的、題為 GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL、并于2005年9月13日授權(quán)的美國(guó)專利No. 6,913,900中描述了 一種光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)，該專利通過引用而全文結(jié)合于此。下文中會(huì)討論在光 學(xué)計(jì)量中不需要使用庫(kù)的本發(fā)明其他示例性實(shí)施例。
一種替換形式是用機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)(MLS)來產(chǎn)生模擬衍射信號(hào)的庫(kù)。 在產(chǎn)生模擬衍射信號(hào)的庫(kù)之前，用已知的輸入和輸出數(shù)據(jù)對(duì)MLS進(jìn)行訓(xùn) 練。在一種示例性實(shí)施例中，可以用采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)
(MLS)來產(chǎn)生模擬衍射信號(hào)，這些機(jī)器學(xué)習(xí)算法例如反向傳播、徑向基
函數(shù)、支持向量、核回歸等。對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)和算法的更詳細(xì)說明，可
以參見Simon Haykin著、Prentice Hall于1999年出版的"Neural Networks"，其全部?jī)?nèi)容通過引用而結(jié)合于此。還可以參見2003年6月 27日提交的題為OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNING SYSTEMS的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 10/608,300，其全部?jī)?nèi)容通過引用而結(jié)合于 此。
這里使用的術(shù)語(yǔ)"一維結(jié)構(gòu)"表示的結(jié)構(gòu)具有只在一個(gè)維度上變化的 輪廓。例如，圖IB圖示了一種周期性柵格，它具有在一個(gè)維度(即x方 向)上變化的輪廓。圖IB所示周期性柵格的輪廓在z方向上作為x方向 的函數(shù)而變化。但是，圖IB所示周期性柵格的輪廓在y方向上表現(xiàn)為大 體上均勻或連續(xù)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)"二維結(jié)構(gòu)"表示的結(jié)構(gòu)具有在至少兩個(gè)維度上變化 的輪廓。例如，圖1C圖示了一種周期性柵格，它具有在兩個(gè)維度(即x 方向和y方向)上變化的輪廓。圖1C所示周期性柵格的輪廓在y方向上 也變化。
下文中對(duì)圖2A、 2B禾B 2C的討論說明了用于光學(xué)計(jì)量建模的二維重 復(fù)結(jié)構(gòu)的特征。圖2A的俯視示了二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的單位元的示例性正 交網(wǎng)格。假想網(wǎng)格線疊加在重復(fù)結(jié)構(gòu)的俯視圖上，其中網(wǎng)格線沿著具有周 期性的方向畫出。假想網(wǎng)格線形成了稱為單位元的區(qū)域。單位元可以布置 成正交或非正交的結(jié)構(gòu)。二維重復(fù)結(jié)構(gòu)可以包括諸如重復(fù)的柱、接觸孔、 過孔、島這樣的構(gòu)件，并可以在一個(gè)單位元內(nèi)包括兩個(gè)或更多個(gè)形狀的組 合。此外，構(gòu)件可以具有各種形狀，并可以是凹狀構(gòu)件、凸起構(gòu)件或凹狀 構(gòu)件與凸起構(gòu)件的組合。參考圖2A，重復(fù)結(jié)構(gòu)300包括以正交方式布置 有孔的單位元。單位元302包括單位元302內(nèi)部的所有構(gòu)件和元件，主要 包括大體上位于單位元302中心的孔304。
圖2B圖示了一種二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的俯視圖。單位元310包括凹狀的橢 圓孔。圖2B示出的單位元310帶有包括橢圓孔的構(gòu)件320，橢圓孔中的尺
寸逐漸變小，直到孔的底部。用于表征結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)包括X向間距312 和Y向間距314。另外，橢圓316的長(zhǎng)軸代表構(gòu)件320的頂部，橢圓318 的長(zhǎng)軸代表構(gòu)件320的底部，這些長(zhǎng)軸可以用來表征該構(gòu)件320。此外， 也可以使用構(gòu)件頂部與底部之間的中間長(zhǎng)軸以及頂部、中部或底部橢圓的 任何短軸(未示出)。
圖2C是用于對(duì)二維重復(fù)結(jié)構(gòu)的俯視圖進(jìn)行表征的一種示例性技術(shù)。 重復(fù)結(jié)構(gòu)的單位元330是構(gòu)件332，構(gòu)件332是從頂部看去呈花生狀的 島。 一種建模方式包括使用采用不定數(shù)目的橢圓和多邊形或其組合來逼近 該構(gòu)件332。進(jìn)一步假定在對(duì)構(gòu)件332的俯視形狀變動(dòng)進(jìn)行分析之后，確 定了用兩個(gè)橢圓(橢圓1和橢圓2)以及兩個(gè)多邊形(多邊形1和多邊形 2)可以完全表征該構(gòu)件332。接著，表征這兩個(gè)橢圓和兩個(gè)多邊形所需的 參數(shù)包括以下九個(gè)參數(shù)用于橢圓1的T1和T2;用于多邊形1的T3、 T4 和01;用于多邊形2的T4、 T5和02;用于橢圓2的T6和T7。也可能采用 許多其他的形狀組合來表征單位元330中構(gòu)件332的俯視形狀。對(duì)于對(duì)二 維重復(fù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模的詳細(xì)說明，可以參考Vuong等人于2004年4月27 日提交的題為 OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/061,303，該申請(qǐng)的全 部?jī)?nèi)容通過引用而結(jié)合于此。
圖3是對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的帶圖案結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢査的一種示例性流程 圖。參考圖3，在步驟400，創(chuàng)建帶圖案結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量模型。光學(xué)計(jì)量 模型包括對(duì)帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓進(jìn)行表征的參數(shù)(即輪廓參數(shù))、與結(jié)構(gòu)的 層中所用材料折射有關(guān)的參數(shù)(即材料折射參數(shù))、以及與計(jì)量設(shè)備和照 明光束相對(duì)于重復(fù)結(jié)構(gòu)的角度設(shè)定有關(guān)的參數(shù)(即計(jì)量設(shè)備參數(shù))。
如上所述，輪廓參數(shù)可以包括高度、寬度、側(cè)壁角度、輪廓構(gòu)件特 征，例如圓形頂(top-rounding) 、 T形頂、基腳(footing)等。如上所 述，重復(fù)結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)還可以包括用來對(duì)孔或島等的俯視形狀進(jìn)行表征 的單位元的X向間距和Y向間距、橢圓的長(zhǎng)軸和短軸、以及多邊形的尺寸。
繼續(xù)參考圖3，材料折射參數(shù)包括折射率、7V參數(shù)、以及消光系數(shù)、《
參數(shù)，如下面的式子所示 <formula>formula see original document page 12</formula> 1.2<formula>formula see original document page 12</formula> 1.3
<formula>formula see original document page 12</formula> 1.4
其中;i為波長(zhǎng)，a為材料的折射率常數(shù)，6為折射率材料的消光系數(shù)。也可 以使光學(xué)計(jì)量模型中的常數(shù)a和&浮動(dòng)而不是使w和《浮動(dòng)。
在步驟402，限定輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)的范圍。 在一種示例中，對(duì)材料折射參數(shù)(例如iV和《參數(shù))以及計(jì)量設(shè)備參數(shù) (例如入射光束相對(duì)于重復(fù)結(jié)構(gòu)中周期性方向的入射角和方位角)的范圍 進(jìn)行限定。如上所述，可以用常數(shù)fl和6來代替7V和K參數(shù)。
在步驟404，獲得測(cè)量衍射信號(hào)，其中通過使用光學(xué)計(jì)量設(shè)備測(cè)量離 開帶圖案結(jié)構(gòu)的所述測(cè)量衍射信號(hào)。在一個(gè)示例中，可以選擇具體的光學(xué) 計(jì)量設(shè)備來獲得測(cè)量衍射信號(hào)。光學(xué)計(jì)量設(shè)備可以是反射計(jì)、橢偏儀、混 合反射計(jì)/橢偏儀等。
在步驟406，使用測(cè)量衍射信號(hào)以及輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量 設(shè)備參數(shù)的范圍來優(yōu)化光學(xué)計(jì)量模型。例如，可以定義初始光學(xué)計(jì)量模 型?？梢杂貌襟E402中針對(duì)輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)的限 定范圍內(nèi)的值，根據(jù)初始光學(xué)計(jì)量模型產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)模擬衍射信號(hào)。可 以將這一個(gè)或多個(gè)模擬衍射信號(hào)與測(cè)量衍射信號(hào)進(jìn)行比較?？梢杂靡粋€(gè)或 多個(gè)終止判據(jù)對(duì)這種比較的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，所述終止判據(jù)例如成本函數(shù)、 配合適度(GOF)等。如果不滿足這一個(gè)或多個(gè)終止判據(jù)，則隨后可以變 更初始光學(xué)計(jì)量模型來產(chǎn)生細(xì)化光學(xué)計(jì)量模型。產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)衍射信號(hào) 以及將這一個(gè)或多個(gè)衍射信號(hào)與測(cè)量衍射信號(hào)進(jìn)行比較的處理可以重復(fù)進(jìn) 行。變更光學(xué)計(jì)量模型的處理可以重復(fù)到滿足所述一個(gè)或多個(gè)終止判據(jù)為 止，以獲得優(yōu)化的計(jì)量模型。對(duì)于計(jì)量模型優(yōu)化的詳細(xì)說明，可以參見 Vuong等人于2002年6月27日提交的題為OPTIMIZATION MODEL AND PARAMETER SELECTION FOR OPTICAL METROLOGY的美國(guó)專 利申請(qǐng)No. 10/206,491; Vuong等人于2004年9月21日提交的題為
美國(guó)專利申請(qǐng)No. 10/946,729;以及Vuong等人于2004年4月27日提交 的題為OPTICAL METROLOGY OPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/061,303，所有這些申請(qǐng)通過引用而 全文結(jié)合于此。
在步驟408，對(duì)于來自材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)中的至少一個(gè)參 數(shù)，將至少一個(gè)參數(shù)設(shè)定在該至少一個(gè)參數(shù)的值域內(nèi)的固定值。圖4A和 圖4B是獲得光學(xué)計(jì)量模型的參數(shù)值所用技術(shù)的示例性流程圖，所述參數(shù) 值可以用作步驟408中的固定值。
圖4A是用于獲得7V和《參數(shù)值的技術(shù)的一種示例性流程圖。在步驟 500，由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得W和《參數(shù)(包括常數(shù)"和6)，所述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)例 如以前使用相同材料的晶片結(jié)構(gòu)所獲的類似數(shù)據(jù)、由以前執(zhí)行相同配方所 獲的及從出版物或手冊(cè)所獲的歷史常數(shù)值。在步驟510，使用與制造設(shè)備 相集成的光學(xué)計(jì)量設(shè)備根據(jù)測(cè)量獲得W和《參數(shù)(包括常數(shù)"和6)，所 述制造設(shè)備例如刻蝕或涂膠顯影(tmck)集成制造設(shè)備。在步驟520，使 用離線(offline)光學(xué)計(jì)量設(shè)備獲得iV和i:參數(shù)(包括a和6常數(shù))。
在一種實(shí)施例中，步驟520中測(cè)量的位置是與帶圖案結(jié)構(gòu)鄰近的無圖 案區(qū)域。在另一種實(shí)施例中，所測(cè)量的位置不鄰近帶圖案結(jié)構(gòu)，而是可能 在同一晶片的測(cè)試區(qū)域中或者測(cè)試晶片的某個(gè)區(qū)域中。在另一種實(shí)施例 中，對(duì)每個(gè)或每批晶片測(cè)量一個(gè)位置，或者對(duì)同一晶片、整批晶片或者整 個(gè)處理運(yùn)行(process run)使用所獲得的常數(shù)"和6?；蛘?， 一旦確定了層 厚度，則可以使用層厚度與常數(shù)a和b的此前的關(guān)系來獲得常數(shù)"和6的 值。
參考圖4A，在步驟540，對(duì)從各種來源使用各種技術(shù)獲得的材料數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，以用于確定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓。例如，如果進(jìn)行了若干個(gè)測(cè)量 來確定常數(shù)"和6,則可以計(jì)算統(tǒng)計(jì)平均值。
圖4B是用于獲得計(jì)量設(shè)備參數(shù)值的流程圖。在一種實(shí)施例中，在步 驟600，根據(jù)所選擇的計(jì)量設(shè)備，如果該計(jì)量設(shè)備具有可變?nèi)肷浣?，則由 銷售說明書或者由用于該應(yīng)用的設(shè)定來獲得照明光束的入射角。類似地，
在步驟610，根據(jù)所選擇的光學(xué)計(jì)量設(shè)備和晶片結(jié)構(gòu)應(yīng)用來確定方位角。
在步驟640，對(duì)光學(xué)計(jì)量所用的處理設(shè)備規(guī)格和設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。假設(shè)
用正入射的反射計(jì)或者具有固定入射角的橢偏儀作為所選擇的計(jì)量設(shè)備， 則將正入射或者該固定角度轉(zhuǎn)換成光學(xué)計(jì)量模型所需的形式。類似地，計(jì) 量設(shè)備的方位角也被轉(zhuǎn)換成光學(xué)計(jì)量模型所需的形式。
參考圖3，在步驟410，可以使用經(jīng)優(yōu)化的光學(xué)計(jì)量模型和步驟408 中的固定值來確定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓。具體地說，使用經(jīng)優(yōu)化的光學(xué)計(jì)量 模型和步驟408中的固定值來確定帶圖案結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)輪廓參數(shù)?？梢?用回歸處理或基于庫(kù)的處理來確定所述至少一個(gè)輪廓參數(shù)。
如上所述，在回歸處理中，將所測(cè)得的離開帶圖案結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信 號(hào)與根據(jù)各個(gè)輪廓參數(shù)組迭代產(chǎn)生的模擬衍射信號(hào)進(jìn)行比較，以得到對(duì)于 該輪廓參數(shù)組的收斂值，所述收斂值與測(cè)量衍射信號(hào)相比，產(chǎn)生了最接近 地匹配的模擬衍射信號(hào)。對(duì)于基于回歸的處理的更詳細(xì)說明，可以參見 2004年8月31日授權(quán)的題為METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNING THROUGH A REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS的美國(guó)專利NO. 6,785,638，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容 通過引用而結(jié)合于此。
在基于庫(kù)的處理中，用經(jīng)優(yōu)化的計(jì)量模型產(chǎn)生光學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)。光學(xué) 計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)具有成對(duì)的模擬衍射信號(hào)與相應(yīng)輪廓參數(shù)組。對(duì)于產(chǎn)生光學(xué)計(jì) 量數(shù)據(jù)(例如模擬衍射信號(hào)與相應(yīng)的輪廓參數(shù)組的庫(kù))的詳細(xì)說明可以參 見Niu等人提交的、于2005年9月13日授權(quán)的題為GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL的美國(guó)專利 No. 6,913,900，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用而結(jié)合于此。
在一種實(shí)施例中，使用測(cè)量衍射信號(hào)與計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)的子集來確定帶圖 案結(jié)構(gòu)的輪廓，所述子集在步驟408中固定值的范圍內(nèi)。例如，如果在步 驟408中固定了 W和《參數(shù)的"和6常數(shù)值，則光學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)中所用到 的那部分可能是與固定值a和6對(duì)應(yīng)的模擬衍射信號(hào)和輪廓參數(shù)組。
在另一種實(shí)施例中，用測(cè)量衍射信號(hào)與整個(gè)光學(xué)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)來確定帶 圖案結(jié)構(gòu)的輪廓，即對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)空間進(jìn)行搜索。例如，用測(cè)量衍射信號(hào)與
全部計(jì)量數(shù)據(jù)來確定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓，即在使a和6常數(shù)浮動(dòng)的同時(shí)搜 索匹配最佳的模擬衍射信號(hào)。
圖5是實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器的一種示例性結(jié)構(gòu)圖。第一制造集群916耦合 到計(jì)量集群912。第一制造集群916可以包括光刻、刻蝕、熱處理系統(tǒng)、 金屬化、注入、化學(xué)氣相沉積、化學(xué)機(jī)械拋光或其他制造單元中的一種或 多種。第一制造集群916通過一個(gè)或多個(gè)處理步驟對(duì)晶片(未示出)進(jìn)行 處理。在各個(gè)處理步驟之后，可以在計(jì)量集群912中對(duì)晶片進(jìn)行測(cè)量。計(jì) 量集群912可以是在線的或離線的計(jì)量設(shè)備組，例如反射計(jì)、橢偏儀、混 合反射計(jì)/橢偏儀、掃描電子顯微鏡、傳感器等。
在對(duì)晶片結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量之后，計(jì)量集群912將衍射信號(hào)811傳送到模 型優(yōu)化器904。計(jì)量模型優(yōu)化器904使用制造配方輸入信息和優(yōu)化參數(shù) 803、來自計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)914的先前經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)輪廓數(shù)據(jù)809、以及來自計(jì)量集 群912的測(cè)量衍射信號(hào)811，來產(chǎn)生和優(yōu)化所測(cè)結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量模型。配 方數(shù)據(jù)803包括帶圖案和不帶圖案結(jié)構(gòu)的堆疊層中的材料。優(yōu)化參數(shù)803 包括光學(xué)計(jì)量模型中浮動(dòng)的輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)。模 型優(yōu)化器904根據(jù)離開帶圖案結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)811、配方數(shù)據(jù)和優(yōu)化 參數(shù)803、來自計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)914的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)809對(duì)光學(xué)計(jì)量模型進(jìn)行優(yōu) 化，并產(chǎn)生傳送到實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器918的經(jīng)優(yōu)化的光學(xué)計(jì)量模型815。
參考圖5，實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器918使用經(jīng)優(yōu)化的光學(xué)計(jì)量模型815、測(cè) 量衍射信號(hào)817和經(jīng)驗(yàn)計(jì)量數(shù)據(jù)805來確定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓、臨界尺 寸、以及下覆厚度(underlying thickness) 843。經(jīng)驗(yàn)計(jì)量數(shù)據(jù)805可以包 括固定輪廓參數(shù)(例如間距)、7V和《參數(shù)(例如常數(shù)a和6)、和/或計(jì) 量設(shè)備參數(shù)(例如入射角和/或方位角)。實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器918的輸出被進(jìn) 一步選擇，作為數(shù)據(jù)841傳送到第一制造集群916、作為數(shù)據(jù)827傳送到 計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)914用于儲(chǔ)存、以及作為數(shù)據(jù)845傳送到第二制造集群930。
傳送到第一制造集群916的數(shù)據(jù)841可以包括帶圖案結(jié)構(gòu)的下覆膜厚 度、CD、和/或一個(gè)或多個(gè)輪廓參數(shù)值。帶圖案結(jié)構(gòu)的下覆膜厚度、CD和 /或一個(gè)或多個(gè)輪廓參數(shù)可以由第一制造集群使用，以更改一個(gè)或多個(gè)處理 參數(shù)，這些處理參數(shù)例如對(duì)于光刻制造集群的聚焦和劑量、以及對(duì)于離子
注入制造集群的摻雜濃度。傳送到第二制造集群930的數(shù)據(jù)845可以包括 帶圖案結(jié)構(gòu)的CD，它可以用于更改刻蝕制造集群中的刻蝕劑濃度或沉積 集群中的沉積時(shí)間。傳送到計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)827包括帶圖案結(jié)構(gòu)的下覆 膜厚度、CD和/或輪廓參數(shù)值、以及便于被其他應(yīng)用獲取的識(shí)別信息，所 述識(shí)別信息例如晶片標(biāo)識(shí)符(ID)、批次ID、配方和帶圖案結(jié)構(gòu)的ID。
參考圖5，如上所述，計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)914可以使用識(shí)別信息作為對(duì)計(jì)量 數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和索引的方式，所述識(shí)別信息例如晶片ID、批次ID、配 方、和帶圖案結(jié)構(gòu)的ID。來自計(jì)量集群912的數(shù)據(jù)813包括與晶片、批 次、配方、地點(diǎn)或晶片位置、以及帶圖案結(jié)構(gòu)或不帶圖案結(jié)構(gòu)的標(biāo)識(shí)符有 關(guān)的測(cè)量衍射信號(hào)。來自計(jì)量模型優(yōu)化器904的數(shù)據(jù)809包括與帶圖案結(jié) 構(gòu)的輪廓有關(guān)的變量、計(jì)量設(shè)備類型和有關(guān)變量、以及變量在建模中所用 的浮動(dòng)范圍和建模中固定的變量值。如上所述，經(jīng)驗(yàn)計(jì)量數(shù)據(jù)805可以包 括固定輪廓參數(shù)(例如間距)、iV和《參數(shù)(例如常數(shù)a和ZO和/或計(jì)量 設(shè)備參數(shù)(例如入射角和/或方位角)。
圖6是創(chuàng)建和使用輪廓服務(wù)器以確定與測(cè)量衍射信號(hào)對(duì)應(yīng)的輪廓所用 的一種實(shí)施例的示例性結(jié)構(gòu)圖。除了兩處不同之外，圖6與圖5類似。首 先，圖6中模型優(yōu)化器904除了對(duì)計(jì)量模型進(jìn)行優(yōu)化外，還可以創(chuàng)建兩個(gè) 數(shù)據(jù)集之一或者是全部?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)集。第一數(shù)據(jù)集是包括成對(duì)的模擬衍射信 號(hào)與相應(yīng)的輪廓參數(shù)組的庫(kù)。第二數(shù)據(jù)集是經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng) (MLS)，其中可以用庫(kù)的子集、上述第一數(shù)據(jù)集來訓(xùn)練MLS。第一和/ 或第二數(shù)據(jù)集819儲(chǔ)存在計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)914中。其次，圖5中的實(shí)時(shí)輪廓評(píng) 估器918被圖6中的輪廓服務(wù)器920代替。輪廓服務(wù)器920使用庫(kù)數(shù)據(jù) 集，或者使用可從計(jì)量模型優(yōu)化器904獲得的經(jīng)訓(xùn)練的MLS數(shù)據(jù)集?；?者，輪廓服務(wù)器920可以對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)914中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訪問。 輪廓服務(wù)器920使用來自計(jì)量集群912的測(cè)量衍射信號(hào)817、來自計(jì)量數(shù) 據(jù)庫(kù)914的庫(kù)或經(jīng)訓(xùn)練的MLS來確定帶圖案結(jié)構(gòu)843的下覆膜厚度、 CD、以及輪廓參數(shù)。另外，輪廓服務(wù)器920還可以使用經(jīng)驗(yàn)計(jì)量數(shù)據(jù)850 來設(shè)定庫(kù)或經(jīng)訓(xùn)練MLS的邊界，其中所述經(jīng)驗(yàn)計(jì)量數(shù)據(jù)805包括固定輪 廓參數(shù)(例如間距)、W和《參數(shù)(例如常數(shù)"和ZO和/或計(jì)量設(shè)備參數(shù)
(例如入射角和/或方位角)，所述庫(kù)或經(jīng)訓(xùn)練MLS用于尋找與測(cè)量衍射
信號(hào)817的最佳匹配。
圖7是使用計(jì)量處理器和計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)將兩個(gè)或更多個(gè)制造系統(tǒng)聯(lián)系起 來判定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)所用的一種示例性結(jié)構(gòu)圖。第一制造系統(tǒng) 940包括模型優(yōu)化器942、實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器944、輪廓服務(wù)器946、制造集 群948和計(jì)量集群950。第一制造系統(tǒng)940連接到計(jì)量處理器1010。計(jì)量 處理器1010連接到計(jì)量數(shù)據(jù)源1000、計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)1040、制造主機(jī)處理器 1020，并連接到處理模擬器1050。
參考圖7，第一制造系統(tǒng)940的這些部件，即模型優(yōu)化器942、實(shí)時(shí) 輪廓評(píng)估器944、輪廓服務(wù)器946、制造集群948和計(jì)量集群950，被分別 設(shè)置成執(zhí)行與圖5和圖6所述相應(yīng)設(shè)備相同的功能。計(jì)量處理器1010從離 線的或遠(yuǎn)程的計(jì)量數(shù)據(jù)源1000接收計(jì)量數(shù)據(jù)864。離線計(jì)量數(shù)據(jù)源1000 可以是制造地點(diǎn)的計(jì)量設(shè)備的離線集群，例如反射計(jì)、橢偏儀、SEM等。 遠(yuǎn)程計(jì)量數(shù)據(jù)源1000可以包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器或遠(yuǎn)程處理器或者提供應(yīng) 用所需計(jì)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)站。從第一制造系統(tǒng)940到計(jì)量處理器1010的數(shù)據(jù) 860可以包括經(jīng)優(yōu)化的計(jì)量模型的輪廓參數(shù)范圍和所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫(kù)以確定 結(jié)構(gòu)的輪廓參數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)1040可以包括成對(duì)的模擬衍射信號(hào)與相應(yīng)輪廓 參數(shù)組的庫(kù)或者經(jīng)訓(xùn)練的MLS，所述經(jīng)訓(xùn)練的MLS可以對(duì)輸入的測(cè)量衍 射信號(hào)產(chǎn)生輪廓參數(shù)組。從數(shù)據(jù)庫(kù)1040到計(jì)量處理器1010的數(shù)據(jù)870包 括輪廓參數(shù)組和/或模擬衍射信號(hào)。從計(jì)量處理器1010到第一計(jì)量系統(tǒng) 940的數(shù)據(jù)860包括輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)的值，以指 定要在庫(kù)中或者計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)1040中儲(chǔ)存的經(jīng)訓(xùn)練的MLS中搜索的那部分 數(shù)據(jù)空間。從第二制造系統(tǒng)970向計(jì)量處理器1010傳送的、以及來自第 二制造系統(tǒng)970的數(shù)據(jù)862類似于從第一制造系統(tǒng)940傳送的和來自第一 制造系統(tǒng)940的數(shù)據(jù)860。
繼續(xù)參考圖7，從計(jì)量處理器1010向制造主機(jī)處理器1020傳送的和 從制造主機(jī)處理器1020向計(jì)量處理器IOIO傳送的數(shù)據(jù)866可以包括與由 第一制造系統(tǒng)940和第二制造系統(tǒng)970中的計(jì)量集群950、 980測(cè)得的處理 數(shù)據(jù)和應(yīng)用配方有關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)868 (例如用處理模擬器1050計(jì)算出的
輪廓參數(shù)值)被傳送到計(jì)量處理器1010，以用于將計(jì)量模型的所選擇變量
設(shè)定到固定值。處理模擬器的示例有ProlithTM、 Raphael , Athena 等。 或者，可以由輪廓服務(wù)器946和976使用輪廓參數(shù)值來限定數(shù)據(jù)空間以在 庫(kù)中或者計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)1040中儲(chǔ)存的經(jīng)訓(xùn)練的MLS中搜索。圖7的計(jì)量數(shù) 據(jù)庫(kù)1040是計(jì)量數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，第一制造系統(tǒng)940和/或第二制造系統(tǒng)970 可以獲得該計(jì)量數(shù)據(jù)。如上所述，第一制造系統(tǒng)940和/或第二制造系統(tǒng) 970可以包括光刻、刻蝕、熱處理系統(tǒng)、金屬化、注入、化學(xué)氣相沉積、 化學(xué)機(jī)械拋光或其他制造單元中的一種或多種。
圖8是對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和使用、以確定帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓并控制 自動(dòng)化處理和設(shè)備所用的一種示例性流程圖。在步驟1100，用圖3所述方 法產(chǎn)生并優(yōu)化光學(xué)計(jì)量模型。在步驟1110,用經(jīng)優(yōu)化的光學(xué)計(jì)量模型產(chǎn)生 一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)以確定結(jié)構(gòu)輪廓參數(shù)。所述數(shù)據(jù)庫(kù)可以包括成對(duì)的模擬 衍射信號(hào)與相應(yīng)輪廓參數(shù)組的庫(kù)或者經(jīng)訓(xùn)練的MLS系統(tǒng)，所述經(jīng)訓(xùn)練的 MLS系統(tǒng)可以對(duì)輸入的測(cè)量衍射信號(hào)產(chǎn)生輪廓參數(shù)組。在步驟1120，獲 得用于輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)。如上所述，所選 擇的輪廓參數(shù)是那些不變的、或者可以用測(cè)量值或類似晶片應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)固定下來的輪廓參數(shù)。針對(duì)材料折射參數(shù)的值是用于折射率W和消光系 數(shù)《的"和Z)常數(shù)。計(jì)量設(shè)備參數(shù)的值(例如入射角)是根據(jù)計(jì)量設(shè)備的 銷售說明書獲得的。方位角的值是根據(jù)衍射測(cè)量中所用的設(shè)置獲得的。在 步驟1130，使用測(cè)量衍射信號(hào)來確定輪廓參數(shù)、臨界尺寸(CD)和下覆 厚度。
參考圖8，在步驟1140，將輪廓參數(shù)和結(jié)構(gòu)的材料數(shù)據(jù)與識(shí)別信息相 聯(lián)系。識(shí)別信息包括測(cè)量結(jié)構(gòu)的地點(diǎn)、晶片、晶片批次、運(yùn)行(run)、應(yīng) 用配方和其他與制造有關(guān)的數(shù)據(jù)。在步驟1150，將計(jì)量數(shù)據(jù)和有關(guān)的識(shí)別 信息儲(chǔ)存在計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)中。在步驟1160可以將計(jì)量數(shù)據(jù)和/或有關(guān)識(shí)別信 息傳送到此后或此前的制造處理步驟。在步驟1170，用所傳送的計(jì)量數(shù)據(jù) 和/或有關(guān)識(shí)別信息來改變此后或此前的制造處理步驟的至少一個(gè)處理變 量，或者改變此前、當(dāng)前或此后的制造處理步驟中的設(shè)備控制變量。例 如，將結(jié)構(gòu)在刻蝕處理步驟處的中間臨界尺寸(MCD)值傳送到此前的光
刻處理步驟，在所述光刻處理步驟用該MCD值來改變光刻處理步驟中步 進(jìn)機(jī)(stepper)的劑量和/或焦點(diǎn)?；蛘撸梢詫⒔Y(jié)構(gòu)的底部臨界尺寸
(BCD)傳送到刻蝕處理步驟，并用BCD值來改變刻蝕長(zhǎng)度或刻蝕劑濃 度。在另一種實(shí)施例中，可以將MCD發(fā)送到當(dāng)前處理，例如后曝光烘烤
(PEB)處理步驟，在該步驟中用MCD值來改變PEB處理的溫度。還可 以用MCD來改變當(dāng)前處理中的處理變量，例如刻蝕處理中反應(yīng)室中的壓 力。
具體地說，應(yīng)當(dāng)明白，這里所述本發(fā)明的功能實(shí)現(xiàn)方式可以通過硬 件、軟件、固件和/或其他可能的功能部件或模塊來等同地實(shí)施。例如，計(jì) 量數(shù)據(jù)庫(kù)可以在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，或者在實(shí)際的計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存裝置或介質(zhì) 中。根據(jù)上述教導(dǎo)可以有其他改變形式和實(shí)施方式，因此本發(fā)明的范圍不 應(yīng)由這些詳細(xì)說明來限定，而是由權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種使用光學(xué)計(jì)量模型對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的帶圖案結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一制造集群，設(shè)置成對(duì)晶片進(jìn)行處理，所述晶片具有第一帶圖案結(jié)構(gòu)和第一不帶圖案結(jié)構(gòu)，所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)具有下覆膜厚度、臨界尺寸、和輪廓；計(jì)量集群，包括連接到所述第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)量設(shè)備，所述計(jì)量集群設(shè)置成對(duì)離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)和所述第一不帶圖案結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器，連接到所述計(jì)量集群，所述計(jì)量模型優(yōu)化器設(shè)置成使用離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量衍射信號(hào)并采用浮動(dòng)的輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)以及計(jì)量設(shè)備參數(shù)來對(duì)所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量模型進(jìn)行優(yōu)化；以及實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器，連接到所述光學(xué)模型優(yōu)化器和所述計(jì)量集群，并被設(shè)置成使用來自光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器的經(jīng)優(yōu)化光學(xué)計(jì)量模型、離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)、和來自所述材料折射參數(shù)和所述計(jì)量設(shè)備參數(shù)中至少一個(gè)參數(shù)的值域內(nèi)的固定值，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器被設(shè)置以創(chuàng)建輸出，所述輸出包括所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一制造集群包括光刻、 刻蝕、沉積、化學(xué)拋光和機(jī)械拋光、或者熱制造集群。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)是由單位元限定的重復(fù)的帶圖案結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述單位元包括一個(gè)或多個(gè)子 結(jié)構(gòu)，所述子結(jié)構(gòu)包括島、柱、？L、或過孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)量集群包括反射計(jì)、橢 偏儀、混合散射計(jì)、和/或掃描電子顯微鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一制造集群和所述計(jì)量 集群形成集成設(shè)備。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)量集群還設(shè)置成對(duì)所述 第一帶圖案結(jié)構(gòu)層的材料折射參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所述材料折射參數(shù)包括折射 率參數(shù)和消光系數(shù)參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器設(shè)置 成使所述折射率參數(shù)、所述消光系數(shù)參數(shù)、和/或計(jì)量設(shè)備參數(shù)進(jìn)行浮動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成使 用獲得的輪廓參數(shù)、材料折射率參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)的值來確定所述第一 帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓和臨界尺寸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器設(shè) 置成使所述折射率參數(shù)的表達(dá)式iV(/L, a)中的向量"以及所述消光系數(shù)參數(shù)的表達(dá)式《(;t，W中的向量6浮動(dòng)，其中所述;i為波長(zhǎng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成 對(duì)用所述計(jì)量集群獲得的所述折射率參數(shù)的向量a和所述消光系數(shù)參數(shù)的 向量6的值進(jìn)行使用。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成 使用所述折射率參數(shù)的向量"、所述消光系數(shù)參數(shù)的向量6、入射角和/或 方位角的獲得值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的至少 一個(gè)輪廓參數(shù)值被傳送到所述第一制造集群，并且其中，使用所述至少一 個(gè)輪廓參數(shù)值來對(duì)所述第一制造集群的至少一個(gè)處理步驟的處理進(jìn)行變 更。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二制造集群，連接到所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器，并被設(shè)置成對(duì)晶片進(jìn)行 處理，所述晶片具有第二帶圖案結(jié)構(gòu)和第二不帶圖案結(jié)構(gòu)，所述第二帶圖 案結(jié)構(gòu)具有下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成確定所述第二帶圖案結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)輪廓參數(shù)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估 器設(shè)置成將所述至少一個(gè)輪廓參數(shù)傳送到所述第二制造集群，其中，用所 述至少一個(gè)輪廓參數(shù)來對(duì)所述第二制造集群的至少一個(gè)處理步驟的處理進(jìn) 行變更。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)量集群包括 在線計(jì)量集群，包括連接到所述第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)量設(shè)備，所述在線計(jì)量集群設(shè)置成對(duì)離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)和所述第一不 帶圖案結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，和/或離線計(jì)量集群，包括連接到所述第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)量 設(shè)備，所述離線計(jì)量集群設(shè)置成對(duì)離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)和所述第一不 帶圖案結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。
17. —種使用光學(xué)計(jì)量模型對(duì)半導(dǎo)體晶片上形成的帶圖案結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢 査的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-第一制造集群，設(shè)置成對(duì)晶片進(jìn)行處理，所述晶片具有第一帶圖案結(jié) 構(gòu)和第一不帶圖案結(jié)構(gòu)，所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)具有下覆膜厚度、臨界尺寸、和輪廓；計(jì)量集群，包括連接到所述第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)量設(shè) 備，所述計(jì)量集群設(shè)置成對(duì)離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)和所述第一不帶圖案 結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器，連接到所述第一制造集群和所述計(jì)量集群，所述計(jì)量模型優(yōu)化器設(shè)置成使用離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量 衍射信號(hào)以及浮動(dòng)的輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)來對(duì)所述第 一帶圖案結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量模型進(jìn)行優(yōu)化；以及輪廓服務(wù)器，連接到所述光學(xué)模型優(yōu)化器和所述計(jì)量集群，設(shè)置成使 用來自光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器的經(jīng)優(yōu)化的光學(xué)計(jì)量模型、離開所述第一帶圖 案結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)、和來自所述材料折射參數(shù)和所述計(jì)量設(shè)備參數(shù)中 至少一個(gè)參數(shù)的值域內(nèi)的固定值，其中，所述輪廓服務(wù)器被設(shè)置以創(chuàng)建輸 出，所述輸出包括所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一制造集群包括光 刻、刻蝕、沉積、化學(xué)拋光和機(jī)械拋光、或者熱制造集群。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)是由單 位元限定的重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中所述單位元包括一個(gè)或多個(gè)子結(jié)構(gòu)，所述子結(jié) 構(gòu)包括島、柱、接觸孔、或過孔。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)量集群包括反射計(jì)、 橢偏儀、混合散射計(jì)、和/或掃描電子顯微鏡。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一制造集群和所述計(jì) 量集群形成集成設(shè)備。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)量集群還設(shè)置成對(duì)所 述第一帶圖案結(jié)構(gòu)層的材料折射參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所述材料折射參數(shù)包括折 射率參數(shù)和消光系數(shù)參數(shù)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器設(shè) 置成使所述折射率參數(shù)、所述消光系數(shù)參數(shù)、和/或計(jì)量設(shè)備參數(shù)進(jìn)行浮 動(dòng)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，設(shè)置實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器，以使 用獲得的輪廓參數(shù)、材料折射率參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)的值來確定所述第一 帶圖案結(jié)構(gòu)的輪廓和臨界尺寸。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器設(shè) 置成使所述折射率參數(shù)的表達(dá)式AA(義，a)中的向量"以及所述消光系數(shù)參數(shù)的表達(dá)式/:(;i,W中的向量6浮動(dòng)，其中所述義為波長(zhǎng)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成 對(duì)用所述計(jì)量集群獲得的所述折射率參數(shù)的向量a和所述消光系數(shù)參數(shù)的 向量6的值進(jìn)行使用。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成 使用所述折射率參數(shù)的向量"、所述消光系數(shù)參數(shù)的向量6、入射角和/或 方位角。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)的至少 一個(gè)輪廓參數(shù)值被傳送到所述第一制造集群，并且其中，使用所述至少一 個(gè)輪廓參數(shù)值來對(duì)所述第一制造集群的至少一個(gè)處理步驟的處理進(jìn)行變 更。
29. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括 第二制造集群，連接到所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器，并被設(shè)置成對(duì)晶片進(jìn)行 處理，所述晶片具有第二帶圖案結(jié)構(gòu)和第二不帶圖案結(jié)構(gòu)，所述第二帶圖 案結(jié)構(gòu)具有下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器設(shè)置成 確定所述第二帶圖案結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)輪廓參數(shù)，其中，所述實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估 器設(shè)置成將所述至少一個(gè)輪廓參數(shù)傳送到所述第二制造集群，其中，用所 述至少一個(gè)輪廓參數(shù)來對(duì)所述第二制造集群的至少一個(gè)處理步驟的處理進(jìn) 行變更。
31. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)量集群包括 在線計(jì)量集群，包括連接到所述第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)量設(shè)備，所述在線計(jì)量集群設(shè)置成對(duì)離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)和所述第一不 帶圖案結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，和/或離線計(jì)量集群，包括連接到所述第一制造集群的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)量 設(shè)備，所述離線計(jì)量集群設(shè)置成對(duì)離開所述第一帶圖案結(jié)構(gòu)和所述第一不 帶圖案結(jié)構(gòu)的衍射信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。
全文摘要
對(duì)光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的選定變量進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)包括第一制造集群、計(jì)量集群、光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器和實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器。第一制造集群處理具有第一圖案結(jié)構(gòu)的晶片。第一圖案結(jié)構(gòu)具有下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓。計(jì)量集群包括連接到第一制造集群的光學(xué)計(jì)量設(shè)備。光學(xué)計(jì)量模型優(yōu)化器連接到計(jì)量集群。計(jì)量模型優(yōu)化器使用離開第一圖案結(jié)構(gòu)的測(cè)量衍射信號(hào)并浮動(dòng)輪廓參數(shù)、材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)來優(yōu)化光學(xué)計(jì)量模型。實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器連接到光學(xué)模型優(yōu)化器和計(jì)量集群。實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器使用優(yōu)化光學(xué)計(jì)量模型、測(cè)量衍射信號(hào)和材料折射參數(shù)和計(jì)量設(shè)備參數(shù)中至少一個(gè)參數(shù)的值域內(nèi)的固定值。實(shí)時(shí)輪廓評(píng)估器產(chǎn)生包括第一圖案結(jié)構(gòu)的下覆膜厚度、臨界尺寸和輪廓的輸出。
文檔編號(hào)G01B11/06GK101359611SQ20071013585
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者維·翁, 鮑君威 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社