[發明專利]基于跨越晶片的參數變化的測量模型優化

無效

• 申請號: 201380033194.9
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104395997A
• 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
• 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

本專利申請案根據35U.S.C.§119主張2012年5月8日申請的標題為“Process?Based?Cross?Wafer?Model?Optimization(基于工藝的跨晶片模型優化)”的第61/644,030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一種半導體制造工藝。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表征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，表征變得更加困難。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表征困難。

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，表征復雜結構(例如，FinFET)所需的參數數目增加導致參數相關性增加。因此，表征目標的測量模型參數通常無法可靠地解除相關。

響應于這些挑戰，已開發出更復雜的光學工具。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(包含測量體系)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降低了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分辨率要求、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模型的方法及系統。

在一個方面中，基于跨越半導體晶片的參數變化的建模確定優化測量模型。全局地(即，跨越所述晶片的表面)為一或多個樣品參數的變化建模。通過使用工藝變化的跨晶片模型約束測量模型來改善測量模型定義。

在許多實施例中，工藝引發的變化顯現為跨越晶片的空間圖案(例如，具有U或W形狀的徑向對稱薄膜厚度圖案)。這些圖案大體上由跨越晶片的平滑且連續參數改變所致。跨晶片模型依據晶片上的位置而表征樣品參數值。

在一些實例中，所述跨晶片模型本身為參數化模型，但是參數遠少于在每個位置處將樣品參數視為不同未知參數的測量模型。

在一些實例中，所述跨晶片模型基于所述晶片上的位置對未知樣品參數之間的關系產生約束。以此方式，所述跨晶片模型基于測量位點的群組在所述晶片上的位置而產生與所述測量位點的群組相關聯的樣品參數之間的函數關系。

通過參數變化的跨晶片模型約束測量模型。以此方式，縮減必須經擬合以達到測量解的參數集合。這導致參數之間的相關性更小、測量結果更準確且用于庫產生、擬合及分析的計算時間更少。例如，消除或顯著地減小層厚度與制造于所述層的頂部上的光柵結構之間的相關性。由于建模參數跨越晶片浮動且受到約束而非固定在某個標稱值，所以準確度得以改善。在一些實例中，優化測量模型使用較少的測量技術及減小的照明波長范圍實現測量以實現滿意的測量結果。在一些實例中，通過所述優化測量模型實現采用有限波長范圍內的高強度光源的測量系統。

前述為發明內容且因此必然含有細節的簡化、一股化及省略；因此，所屬領域的技術人員應了解，發明內容僅僅為闡釋性的且絕無任何限制。在本文中陳述的非限制性詳細描述中將明白本文所述的裝置及/或工藝的其它方面、發明特征及優點。

附圖說明