[發明專利]基于光譜敏感度及工藝變化的測量配方優化

在審

• 申請號: 201380031757.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104395996A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 史帝藍·伊凡渥夫·潘戴夫
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G01N21/956
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 張世俊

相關申請案的交叉參考

本申請案根據35U.S.C.§119主張2012年5月8日申請的標題為“Method?For?Measuring?Structures?By?Using?Signal?With?Insufficient?Information?Content(用于通過使用具有不充分的信息內容的信號測量結構的方法)”的第61/644,037號美國臨時專利申請案的優先權，所述申請案的主題以引用方式全部并入本文。

技術領域

所述實施例涉及度量系統及方法，且更特定來說涉及用于結構參數的改善測量的方法及系統。

背景技術

例如邏輯及存儲器裝置的半導體裝置通常通過施加于樣品的一序列處理步驟而制造。半導體裝置的各種特征及多個結構層級通過這些處理步驟形成。例如，除其它以外，光刻為涉及在半導體晶片上產生圖案的半導體制造工藝。半導體制造工藝的額外實例包含(但不限于)化學機械拋光、蝕刻、沉積及離子植入。可在單個半導體晶片上制造多個半導體裝置且接著可將多個半導體裝置分成個別半導體裝置。

在半導體制造工藝期間的各個步驟處使用度量過程以檢測晶片上的缺陷以促進更高良率。光學度量技術提供實現高處理能力而無需冒樣品破壞的風險的潛能。通常使用包含散射測量及反射測量實施方案以及相關聯分析算法的數個基于光學度量的技術以特性化納米級結構的臨界尺寸、膜厚度、組合物及其它參數。

傳統上，對由薄膜及/或重復周期性結構組成的目標執行光學度量。在裝置制造期間，這些膜及周期性結構通常表示實際裝置幾何形狀及材料結構或中間設計。隨著裝置(例如，邏輯及存儲器裝置)邁向較小納米級尺寸，特性化變得更加困難。并入復雜三維幾何形狀及具有多種物理性質的材料的裝置造成特性化困難。

例如，現代存儲器結構通常為使光學輻射難以穿透到底層的高寬高比的三維結構。此外，特性化復雜結構(例如，FinFET)所需的參數數目增加導致參數相關性增加。因此，特性化目標的參數通常無法可靠地與可用測量解除相關。在另一實例中，在現代半導體結構中逐漸采用不透明高k(介電常數)材料。光學輻射通常不能穿透由這些材料建構的層。因此，測量變得越來越具挑戰性。

響應于這些挑戰，已開發出更復雜的光學工具。例如，目前使用多種技術(例如，光譜橢圓偏光測量(SE)、紫外線反射測量(UVR)、二維光束輪廓反射測量(2D-BPR)等等)測量復雜的結構。此外，在若干機器參數(例如，波長、方位角及入射角等等)的大范圍內執行測量且通常同時執行測量。因此，用以產生可靠結果(包含測量配方)的測量時間、計算時間及總體時間顯著增加。此外，在大波長范圍內的光強度的展開度降低任何特定波長下的照明強度且增加在所述波長下執行的測量的信號不確定性。

未來的度量應用歸因于越來越小的解析度要求、多參數相關性、越來越復雜的幾何結構及越來越多地使用不透明材料而對度量提出挑戰。因此，期望用于改善的測量的方法及系統。

發明內容

本發明提呈用于針對經配置以測量與不同的半導體制造工藝相關聯的結構及材料特性的度量系統產生優化測量配方的方法及系統。

在一個方面中，通過縮減實現滿意測量結果所需的測量技術及機器參數范圍集合確定優化測量配方。所述測量技術及機器參數范圍集合的縮減是基于與初始測量模型相關聯的可用工藝變化信息及光譜敏感度信息。

所述工藝變化信息及所述光譜敏感度信息用以確定浮動參數較少且參數之間的相關性較小的第二測量模型。以此方式，所述第二模型有效地約束在期望信號響應及工藝變化的子空間內。

使用所述第二約束模型及對應于測量技術及機器參數范圍的縮減集合的測量數據集合執行后續測量分析。比較所述后續測量分析的結果與參考測量結果以確定估計參數值與從參考測量導出的參數值之間的差是否在預定閾值內。如果所述差在所述預定閾值內，那么實現基于測量技術及機器參數范圍的縮減集合的優化測量配方。如果所述差并不在所述預定閾值內，那么使用所述第二約束模型及對應于測量技術及機器參數范圍的不同縮減集合的另一測量數據集合執行另一測量分析。再次比較所述結果與參考測量結果以確定估計參數值與從參考測量導出的參數值之間的差是否在預定閾值內。反復此過程直到實現基于測量技術及機器參數范圍的縮減集合的優化測量配方。

由于采用測量技術及機器參數范圍的縮減集合而更快速地執行基于優化測量配方執行的測量。此外，還縮減用于庫(library)產生、回歸及分析的計算時間。