[发明专利]基于光谱敏感度及工艺变化的测量配方优化

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35U.S.C.§119主张2012年5月8日申请的标题为“Method For Measuring Structures By Using Signal With Insufficient Information Content(用于通过使用具有不充分的信息内容的信号测量结构的方法)”的第61/644,037号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的主题以引用方式全部并入本文。

技术领域

所述实施例涉及度量系统及方法，且更特定来说涉及用于结构参数的改善测量的方法及系统。

背景技术

例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常通过施加于样品的一序列处理步骤而制造。半导体装置的各种特征及多个结构层级通过这些处理步骤形成。例如，除其它以外，光刻为涉及在半导体晶片上产生图案的半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。可在单个半导体晶片上制造多个半导体装置且接着可将多个半导体装置分成个别半导体装置。

在半导体制造工艺期间的各个步骤处使用度量过程以检测晶片上的缺陷以促进更高良率。光学度量技术提供实现高处理能力而无需冒样品破坏的风险的潜能。通常使用包含散射测量及反射测量实施方案以及相关联分析算法的数个基于光学度量的技术以特性化纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、组合物及其它参数。

传统上，对由薄膜及/或重复周期性结构组成的目标执行光学度量。在装置制造期间，这些膜及周期性结构通常表示实际装置几何形状及材料结构或中间设计。随着装置(例如，逻辑及存储器装置)迈向较小纳米级尺寸，特性化变得更加困难。并入复杂三维几何形状及具有多种物理性质的材料的装置造成特性化困难。

例如，现代存储器结构通常为使光学辐射难以穿透到底层的高宽高比的三维结构。此外，特性化复杂结构(例如，FinFET)所需的参数数目增加导致参数相关性增加。因此，特性化目标的参数通常无法可靠地与可用测量解除相关。在另一实例中，在现代半导体结构中逐渐采用不透明高k(介电常数)材料。光学辐射通常不能穿透由这些材料建构的层。因此，测量变得越来越具挑战性。

响应于这些挑战，已开发出更复杂的光学工具。例如，目前使用多种技术(例如，光谱椭圆偏光测量(SE)、紫外线反射测量(UVR)、二维光束轮廓反射测量(2D-BPR)等等)测量复杂的结构。此外，在若干机器参数(例如，波长、方位角及入射角等等)的大范围内执行测量且通常同时执行测量。因此，用以产生可靠结果(包含测量配方)的测量时间、计算时间及总体时间显著增加。此外，在大波长范围内的光强度的展开度降低任何特定波长下的照明强度且增加在所述波长下执行的测量的信号不确定性。

未来的度量应用归因于越来越小的解析度要求、多参数相关性、越来越复杂的几何结构及越来越多地使用不透明材料而对度量提出挑战。因此，期望用于改善的测量的方法及系统。

发明内容

本发明提呈用于针对经配置以测量与不同的半导体制造工艺相关联的结构及材料特性的度量系统产生优化测量配方的方法及系统。

在一个方面中，通过缩减实现满意测量结果所需的测量技术及机器参数范围集合确定优化测量配方。所述测量技术及机器参数范围集合的缩减是基于与初始测量模型相关联的可用工艺变化信息及光谱敏感度信息。

所述工艺变化信息及所述光谱敏感度信息用以确定浮动参数较少且参数之间的相关性较小的第二测量模型。以此方式，所述第二模型有效地约束在期望信号响应及工艺变化的子空间内。

使用所述第二约束模型及对应于测量技术及机器参数范围的缩减集合的测量数据集合执行后续测量分析。比较所述后续测量分析的结果与参考测量结果以确定估计参数值与从参考测量导出的参数值之间的差是否在预定阈值内。如果所述差在所述预定阈值内，那么实现基于测量技术及机器参数范围的缩减集合的优化测量配方。如果所述差并不在所述预定阈值内，那么使用所述第二约束模型及对应于测量技术及机器参数范围的不同缩减集合的另一测量数据集合执行另一测量分析。再次比较所述结果与参考测量结果以确定估计参数值与从参考测量导出的参数值之间的差是否在预定阈值内。反复此过程直到实现基于测量技术及机器参数范围的缩减集合的优化测量配方。

由于采用测量技术及机器参数范围的缩减集合而更快速地执行基于优化测量配方执行的测量。此外，还缩减用于库(library)产生、回归及分析的计算时间。