基于模型的度量及過程模型的經整合使用
【專利說明】基于模型的度量及過程模型的經整合使用
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]本專利申請案根據(jù)35U.S.C.§ 119主張2012年12月18日提交的名為“用于基于模型度量及過程模型的經整合使用的方法(Method for Integrated Use of Model-basedMetrology and a Process Model) ”的第61/738，760號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權，所述申請案的標的物以全文引用的方式并入本文中。
技術領域
[0003]所描述的實施例涉及度量系統(tǒng)及方法，且更特定來說涉及用于經改善參數(shù)測量的方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004]通常通過應用到樣品的一連串處理步驟制造例如邏輯及存儲器裝置的半導體裝置。通過這些處理步驟形成半導體裝置的多種特征及多個結構層。舉例來說，光刻尤其為涉及在半導體晶片上產生圖案的半導體制造過程。半導體制造過程的額外實例包含(但不限于)化學機械拋光、蝕刻、沉積及離子植入。多個半導體裝置可在單一半導體晶片上制造且接著分離成個別半導體裝置。
[0005]在半導體制造過程期間的各種步驟中使用度量過程以檢測晶片上的缺陷以促進更高良率。光學度量技術提供高生產量的可能性而無樣品破壞的風險。通常使用包含散射測量及反射測量實施方案的若干基于光學度量的技術及相關聯(lián)的分析算法來表征臨界尺寸、膜厚度、組成及納米結構的其它參數(shù)。
[0006]傳統(tǒng)地，在由薄膜及/或重復周期結構組成的目標上執(zhí)行光學度量。在裝置制造期間，這些膜及周期結構通常表示實際裝置幾何形狀及材料結構或中間設計。當裝置(例如，邏輯及存儲器裝置)朝向更小的納米比例尺寸移動時，表征變得更困難。并有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。
[0007]舉例來說，現(xiàn)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三維結構。另外，表征復雜結構(例如，F(xiàn)inFET)所需的參數(shù)的逐漸增加的數(shù)目導致逐漸增加的參數(shù)相關性。因此，表征目標的測量模型參數(shù)通常無法可靠地解耦合。
[0008]響應于這些挑戰(zhàn)，已開發(fā)更復雜光學工具。測量在大范圍的若干機器參數(shù)(例如，波長、入射的方位及角度等)上執(zhí)行且通常同時執(zhí)行。因此，測量時間、計算時間及產生可靠結果的總時間(包含測量配方)顯著增加。另外，在大波長范圍上的光強度的擴展減小在任何特定波長處的照明強度且增加在所述波長處執(zhí)行的測量的信號不確定性。
[0009]歸因于逐漸增加的小分辨率要求、多參數(shù)相關性、日益復雜的幾何結構及非透明材料的逐漸增加的使用，進一步度量應用提出對于度量的挑戰(zhàn)。因此，需要用于改善的測量的方法及系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明呈現(xiàn)用于基于整合基于過程的目標模型及基于度量的目標模型來訓練測量模型的方法及系統(tǒng)。通過整合基于度量的目標模型及基于過程的目標模型，改善了度量模型及過程模型中的一者或兩者的預測性結果。
[0011]在一個方面中，使用采用經整合測量模型的系統(tǒng)來測量一或多個目標的結構及材料特性(例如，材料組成、結構及膜的尺寸特性等)。在另一方面中，使用采用經整合測量模型的測量系統(tǒng)來直接測量過程參數(shù)值。
[0012]基于過程的目標模型可與基于度量的目標模型整合以按若干不同方式產生經整合測量模型。
[0013]在一些實例中，基于基于過程的目標模型確定對度量模型參數(shù)的值的范圍的約束。更具體來說，基于過程模型參數(shù)的可實現(xiàn)值的范圍確定所述約束。
[0014]在一些其它實例中，經整合測量模型包含通過基于過程的目標模型約束的基于度量的目標模型。這減小與經整合測量模型相關聯(lián)的解空間的大小。以此方式，對基于度量的目標模型參數(shù)的基于過程的約束組通過基于過程的目標模型而界定且經應用到基于度量的目標模型。
[0015]在一些其它實例中，基于過程模型根據(jù)其它度量模型參數(shù)表不一或多個度量模型參數(shù)。這減小經整合測量模型的浮動參數(shù)的總數(shù)目且減小參數(shù)相關性。歸因于限于由制造過程允許的目標變化的較小搜索空間，這還增加擬合引擎(例如，回歸引擎)的效率及穩(wěn)健性。
[0016]在一些其它實例中，將過程參數(shù)代入度量模型。接著使用經整合測量模型將這些過程參數(shù)解出為測量數(shù)據(jù)的分析的部分。以此方式，經整合測量模型的參數(shù)化包含基于過程的變量且直接從測量信號確定過程參數(shù)值。
[0017]在一些實例中，經整合測量模型用于連續(xù)測量過程參數(shù)值。經整合測量模型包含用作測量分析的部分的基于度量的目標模型以從測量數(shù)據(jù)確定幾何參數(shù)值。經整合測量模型還包含基于過程的模型以從所述幾何參數(shù)值確定過程參數(shù)值。
[0018]在另一方面中，可基于度量模型改善過程模型。在一些實例中，使用從度量模型獲得的信息改善過程模型的校準。在一個實例中，幾何輪廓與過程變化之間的預表征關系可用于過程配方產生。另外，可按訓練度量模型的方式校準過程模型。
[0019]在又一方面中，可從基于過程的目標模型完全或部分組裝經整合測量模型。
[0020]在又一方面中，可在多目標模型化的背景中采用所揭示的方法及系統(tǒng)。在一些實例中，經整合測量模型允許多個目標的組合分析，其中使用度量模型參數(shù)解決一些目標同時使用過程參數(shù)解決其它目標。另外，可使用從過程模型導出的約束來使不同目標的參數(shù)關聯(lián)。
[0021]在又一方面中，跨晶片過程變化模型可與目標結構的基于過程的模型組合。
[0022]在又一方面中，可使用經整合測量模型以提供主動反饋到處理工具(例如，光刻工具、蝕刻工具、沉積工具等)。舉例來說，使用經整合測量模型確定的深度值及聚焦參數(shù)可傳達到光刻工具以調整光刻系統(tǒng)以實現(xiàn)所需輸出。以類似方式，蝕刻參數(shù)(例如，蝕刻時間、擴散率等)或沉積參數(shù)(例如，時間、濃度等)可包含于經整合測量模型中以分別提供主動反饋到蝕刻工具或沉積工具。
[0023]上文為概述且因此必須包含細節(jié)的簡化、一般化及省略；因此，所屬領域的技術人員將了解所述概述僅為說明性而非以任何方式進行限制。在本文中描述的裝置及/或過程的其它方面、發(fā)明特征及優(yōu)勢將在本文中闡述的非限制性【具體實施方式】中變得顯而易見。
【附圖說明】
[0024]圖1為說明通過光刻過程模擬軟件模型化的模擬3X3接觸孔洞陣列的俯視圖10的圖式。
[0025]圖2為說明圖1中說明的接觸孔洞陣列的單一孔洞的側視圖20的圖式。
[0026]圖3為說明各自與曝光及聚焦深度參數(shù)值的不同組合相關聯(lián)的接觸孔洞輪廓陣列的側視圖30的圖式。
[0027]圖4為說明圖3中說明的接觸孔洞陣列的俯視圖40的圖式。
[0028]圖5為說明與圖3到4中說明的與聚焦曝光矩陣結果中的每一者相關聯(lián)的臨界尺寸值的等值線圖50。
[0029]圖6為說明與圖3到4中說明的聚焦曝光矩陣結果中的每一者相關聯(lián)的側壁角度值的等值線圖60。
[0030]圖7為說明與圖3到4中說明的聚焦曝光矩陣結果中的每一者相關聯(lián)的抗蝕劑損失值的等值線圖70。
[0031]圖8為說明聚焦與曝光之間及臨界尺寸、高度與側壁角度之間的相關性的表80。
[0032]圖9為說明在經受由二維光束輪廓反射計(2-D BPR)系統(tǒng)進行的測量的氧化物層中的孔洞的簡化度量模型的圖式90。
[0033]圖10為說明與2-D BPR測量相關聯(lián)的⑶與SWA之間的相關性的表100。
[0034]圖11為說明與2-D BPR測量相關聯(lián)的聚焦與曝光之間的相關性的表110。
[0035]圖12A到C分別說明指示抗蝕劑損失、SWA及⑶的2_D BPR測量的跟蹤性能的圖式120、130及140。測量模型由抗蝕劑損失、SffA及⑶參數(shù)化。
[0036]圖13A到C分別說明指示抗蝕劑損失、SWA及⑶的2_D BPR測量的跟蹤性能的圖式150、160及170。測量模型由抗蝕劑損失、SffA及⑶參數(shù)化且由過程模型約束。
[0037]圖14A到14B分別說明指示與聚焦及曝光的2_D BPR測量關聯(lián)的跟蹤性能的圖式180及190。測量模型由聚焦及曝光參數(shù)化。
[0038]圖15為說明由離散10陷阱模型模型化以捕獲由過程變化引起的形狀變化的結構的圖式200。
[0039]圖16為說明圖15中說明的結構的聚焦曝光矩陣模擬結果的圖式210。
[0040]圖17A為說明用作存在于過程變化(聚焦及曝光)中的過程信息內容的指示的主要成分分析的結果的圖表220。
[0041]圖17B為說明用作存在于測量信號(例如，α、β )中的過程信息內容的指示的主要成分分析的結果的圖表230。
[0042]圖18為說明用于根據(jù)本文中呈現(xiàn)的示范性方法測量樣品的特性的系統(tǒng)300的圖式。
[0043]圖19為說明適合于通過本發(fā)明的度量系統(tǒng)300實施的示范性方法400的流程圖。
[0044]圖20為說明適合于通過本發(fā)明的度量系統(tǒng)300實施的示范性方法500的流程圖。
【具體實施方式】
[0045]現(xiàn)在將詳細參考【背景技術】實例及本發(fā)明的一些實施例，在附圖中說明本發(fā)明的實例。呈現(xiàn)用于基于整合基于過程的