專利名稱：使用抽樣衍射信號選擇一個假想剖面用于光學(xué)計量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本應(yīng)用涉及集成電路(IC)計量學(xué)尤其涉及選擇一種用于光學(xué)計量的假定剖面和參數(shù)。
背景技術(shù)：
隨著目前對IC器件向更小幾何形狀的驅(qū)動，隨著特征尺寸越來越小，特征測量隨之更加困難。然而，為了確定特征尺寸是否在可接受的范圍內(nèi)，以及例如一種特殊的制作過程是否會導(dǎo)致特征的側(cè)壁為錐形、垂直、T-topped、倒凹或有底腳，獲取光柵或周期結(jié)構(gòu)的尺寸是非常重要的。
傳統(tǒng)地，樣品經(jīng)解理并用掃描電子顯微鏡(SEM)或類似設(shè)備檢測。截面SEM方法特有地緩慢、昂貴并且是破壞性的，而臨界尺寸(CD)SEM方法僅僅提供從表面上了解的一個測量數(shù)。反射光譜法和橢圓偏光法用于將光束射在結(jié)構(gòu)上并測量反射光束。目前實際中基本使用經(jīng)驗方法，對結(jié)構(gòu)中已知的特征寬度測量反射光的光譜。該過程既耗時又昂貴，尤其對于有限的結(jié)構(gòu)尺寸剖面庫以及與之聯(lián)系的反射/衍射光譜數(shù)據(jù)。此外，還有一種用于內(nèi)嵌集成計量學(xué)應(yīng)用的快速確定CD的需求。另外，隨著庫的分辨率的增加，庫的維數(shù)也增加，而庫的創(chuàng)建和使用時間隨指數(shù)增加。
一種用于創(chuàng)建衍射信號庫和與之聯(lián)系的集成電路結(jié)構(gòu)剖面包括使用該結(jié)構(gòu)的假設(shè)剖面來計算模擬衍射信號。使用這種方法創(chuàng)建庫所需要的時間長度隨著使用的假定剖面和用于表示該假定剖面參數(shù)的數(shù)目而變化。典型地，假定剖面越復(fù)雜以及使用的參數(shù)越多，時間和/或計算資源需求就越大。
發(fā)明內(nèi)容
在一個示例的實施例中，使用一個假想剖面來模擬形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)剖面，用于使用光學(xué)計量確定該結(jié)構(gòu)的剖面。選擇一個假想剖面，從形成于晶片上的結(jié)構(gòu)中測量的衍射信號獲得抽樣衍射信號，該抽樣衍射信號是對測量的衍射信號的典型抽樣。定義了一個假想剖面，并從獲得的抽樣衍射信號中使用一個抽樣衍射信號對該假想剖面進行評價。
本發(fā)明可以參考如下描述并結(jié)合附圖來很好地理解，其中相同部分指代相同數(shù)字圖1描述了一個示例的光學(xué)計量設(shè)備；圖2描述了用于模擬被檢查結(jié)構(gòu)剖面的示例假想剖面；圖3描述了選擇一個假想剖面用于檢查一個結(jié)構(gòu)的示例過程；圖4描述了獲得抽樣衍射信號的示例過程；圖5描述了優(yōu)化一種假想剖面的示例過程；圖6描述了另一個優(yōu)化一種假想剖面的示例過程；以及圖7描述了優(yōu)化模擬衍射信號和假想剖面的示例過程；具體實施方式
如下描述提出了各種特殊的配置、參數(shù)等。然而應(yīng)該認(rèn)識到，這種描述并不意味著限制本發(fā)明的范圍，而是作為描述示例實施例而提出。
1.光學(xué)計量參考圖1，一種光學(xué)計量系統(tǒng)100可以用于檢查和分析形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)。例如，光學(xué)計量系統(tǒng)100可以用于確定形成于晶片104上的周期光柵102的結(jié)構(gòu)剖面。周期光柵102可以形成于晶片104上的測試區(qū)，例如靠近形成于晶片104上的器件?；蛘咧芷诠鈻?02可以形成于晶片104上不妨礙器件工作的區(qū)域或沿劃線的區(qū)域。
如圖1所描述，光學(xué)計量系統(tǒng)100可以包括含光源106和探測器112的光度儀器。周期光柵102由從光源106發(fā)出的入射光束108照射。在本示例的實施例中，入射光束108以與周期光柵102的法線 的入射角θi和方位角Φ(即入射光束108的平面和周期光柵102的周期方向之間的角)對準(zhǔn)周期光柵102。衍射光束110以與法線 的夾角θd出射并被探測器112接收。探測器112將衍射光束110轉(zhuǎn)換成測量的衍射信號。
為了確定周期光柵102的剖面，光學(xué)計量系統(tǒng)110包括配置用于接收測量的衍射信號和分析測量的衍射信號的處理模塊114。如下所描述，周期光柵102的剖面可以使用基于庫的處理或基于回歸的處理來確定。另外，預(yù)期使用其他線性或非線性剖面提取技術(shù)。
2.基于庫的確定結(jié)構(gòu)剖面的處理在基于庫確定結(jié)構(gòu)剖面的處理中，測量的衍射信號與模擬的衍射信號庫相比較。更具體而言，庫中每個模擬的衍射信號與一個結(jié)構(gòu)的假想剖面相聯(lián)系。當(dāng)測量的衍射信號和庫中的一個模擬的衍射信號之間相匹配，或者當(dāng)測量的衍射信號和其中一個模擬的衍射信號之間的差別在預(yù)置判據(jù)或匹配判據(jù)內(nèi)時，便認(rèn)為與匹配的模擬衍射信號相聯(lián)系的假想剖面代表結(jié)構(gòu)的實際剖面。然后可以利用匹配的模擬衍射信號和/或假想剖面來確定該結(jié)構(gòu)是否是按照規(guī)格制作。
這樣，再參考圖1，在一個示例的實施例中，獲得測量的衍射信號后，處理模塊114接著對測量的衍射信號和存儲在庫116中的模擬衍射信號進行比較，庫116中的每個模擬衍射信號聯(lián)系一個假想剖面。這樣，當(dāng)測量的衍射信號和庫116中的一個模擬的衍射信號之間相匹配時，便認(rèn)為與匹配的模擬衍射信號相聯(lián)系的假想剖面代表周期光柵102的實際剖面。
存儲在庫116中的這套假想剖面可以通過使用一套參數(shù)表征假想剖面而生成，然后改變這套參數(shù)生成變化形狀和尺寸的假想剖面。使用一套參數(shù)表征剖面的過程可以稱之為參數(shù)化。
例如，如圖2A所描述，假設(shè)假想剖面200可以通過定義它的高度和寬度的參數(shù)h1和w1分別來表征。如圖2B-2E所描述，假想剖面200的其他形狀和特征可以通過增加參數(shù)數(shù)目來表征。例如，如圖2B所描述，假想剖面200可以通過定義高度、底寬和頂寬的h1、w1和w2來分別表征。注意假想剖面200的寬度可以稱之為臨界尺寸(CD)。例如圖2B中，參數(shù)w1和w2可以分別描述為定義假想剖面的底CD和頂CD。
如上面的描述，存儲在庫116中的該套假想剖面(圖1)可以通過改變表征假想剖面的參數(shù)而生成。例如，參考圖2B，通過改變h1、w1和w2，可以生成變化形狀和尺寸的假想剖面。注意一、二或全部三個參數(shù)都可以相對于其他而改變。
再次參考圖1，假想剖面的數(shù)目以及與該套假想剖面相對應(yīng)的模擬衍射信號，以及存儲在庫116中的模擬衍射信號(即庫116的分辨率和/范圍)部分依賴于該套參數(shù)的范圍，以及依賴于該套參數(shù)變化的增量。在一個示例的實施例中，在獲得測量的衍射信號之前，先生成存儲在庫116中的假想剖面和模擬衍射信號。這樣，用于生成庫116的范圍和增量(即范圍和分辨率)可以根據(jù)對一個結(jié)構(gòu)的制作過程熟悉程度和變化的大概范圍來選取。庫116的范圍和/或分辨率也可以根據(jù)經(jīng)驗測量來選取，例如使用原子力顯微鏡(AFM)、X-SEM等。
對于一個基于庫的過程的詳細描述見美國專利申請系列號No.09/907,488，題為“一種周期光柵衍射信號庫的生成”，申請于2001年7月16日，在此完全引用作為參考。
3.基于回歸的確定結(jié)構(gòu)剖面過程在基于回歸的確定結(jié)構(gòu)剖面過程中，測量的衍射信號與一個模擬衍射信號(即一個試探衍射信號)相比較。模擬衍射信號在比較之前由用于假想剖面(即一個假想剖面)的一套參數(shù)(即試探參數(shù))生成。如果測量的衍射信號和模擬衍射信號不匹配或者測量的衍射信號和其中的一個模擬衍射信號的差別不在預(yù)置判據(jù)或匹配判據(jù)內(nèi)，使用另一個假想剖面的另一套參數(shù)生成另一個模擬衍射信號，然后測量的衍射信號與新生成的模擬衍射信號相比較。當(dāng)測量的衍射信號和庫中的一個模擬的衍射信號之間相匹配，或者當(dāng)測量的衍射信號和其中一個模擬的衍射信號之間的差別在預(yù)置判據(jù)或匹配判據(jù)內(nèi)時，便認(rèn)為與匹配的模擬衍射信號相聯(lián)系的假想剖面代表結(jié)構(gòu)的實際剖面。然后可以利用匹配的模擬衍射信號和/或假想剖面來確定該結(jié)構(gòu)是否是按照規(guī)格制作。
這樣再參考圖1，在一個示例的實施例中，處理模塊114對一個假想剖面可以生成一個模擬衍射信號，然后比較測量的衍射信號和模擬衍射信號。如上面描述，如果測量的衍射信號和模擬衍射信號不匹配或者測量的衍射信號和其中的一個模擬衍射信號的差別不在預(yù)置判據(jù)或匹配判據(jù)內(nèi)，那么處理模塊114可以反復(fù)地生成另一個假想剖面的另一個模擬衍射信號。在一個示例的實施例中，隨后生成的模擬衍射信號可以使用最優(yōu)化算法生成，例如整體最佳化技術(shù)，它包括模擬退火和包括最優(yōu)下降算法的局部最優(yōu)化技術(shù)。
在一個示例的實施例中，模擬衍射信號和假想剖面可以存儲在庫116(即動態(tài)庫)中。然后存儲在庫116的模擬衍射信號和假想剖面可以隨即用于匹配測量的衍射信號。
對于一個基于回歸過程的詳細描述見美國專利申請系列號No.09/923,578，題為“通過一個基于回歸庫生成過程的動態(tài)學(xué)習(xí)方法和系統(tǒng)”，申請于2001年8月6日，在此完全引用作為參考。
4.假想剖面的生成如上描述，在基于庫的過程和基于回歸的過程中，被檢測結(jié)構(gòu)的實際剖面使用一個假想剖面來模擬。還是如上描述，假想剖面可以使用任何數(shù)目的參數(shù)表征。假想剖面的準(zhǔn)確度可以通過增加參數(shù)的數(shù)目來提高。然而，參數(shù)數(shù)目的增加能導(dǎo)致庫比較大和/或處理時間增加。
例如，參考圖2A和2B，含有三個參數(shù)(例如圖2B中的h1、w1和w2)的假想剖面比含有兩個參數(shù)(例如圖2A中的h1、和w1)的假想剖面要更加準(zhǔn)確。然而，在基于庫的過程中，相對于含有兩個參數(shù)的假想剖面，含有三個參數(shù)的假想剖面需要的庫還要再附加一維。更具體而言，含有兩個參數(shù)(本實例中h1、和w1)的假想剖面的庫包括一個h1的維數(shù)，對應(yīng)于在一個范圍內(nèi)變化的h1參數(shù)，以及一個w1的維數(shù)，對應(yīng)于在一個范圍內(nèi)變化的w1參數(shù)。相反，含有三個參數(shù)(本實例中h1、w1和w2)的假想剖面的庫還包括一個w2的維數(shù)，對應(yīng)于在一個范圍內(nèi)變化的w2參數(shù)。
這樣，如果用于檢測的結(jié)構(gòu)的實際剖面可以使用兩個參數(shù)模擬，那么使用三個參數(shù)將導(dǎo)致一個庫不必要的大。然而，如果用于檢測的結(jié)構(gòu)的實際剖面可以使用三個參數(shù)模擬，那么僅僅使用兩個參數(shù)將導(dǎo)致這個庫不能提供足夠的準(zhǔn)確度。
同樣地，在一個基于回歸的過程中，如果用于檢測的結(jié)構(gòu)的實際剖面可以使用兩個參數(shù)模擬，那么使用三個參數(shù)將導(dǎo)致不必要的處理，例如為了確定足夠的匹配，要調(diào)整不需要調(diào)整的參數(shù)。然而，如果用于檢測的結(jié)構(gòu)的實際剖面可以使用三個參數(shù)模擬，那么僅僅使用兩個參數(shù)將導(dǎo)致這個庫不能提供足夠的匹配。
這樣，參考圖3，描述了一個示例過程300，用于選擇一個假想剖面來表征一個被檢測的結(jié)構(gòu)。在一個示例的實施例中，示例過程300為一個工作流程，用戶要按該流程指示選擇一個假想剖面來表征一個被檢測的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該認(rèn)識到，示例過程300可以作為在一個處理模塊上運行的計算機程序執(zhí)行，該處理模塊可以為處理模塊114(圖1)或者一個分立的處理模塊。
在302中獲得抽樣衍射信號。在一個示例的實施例中，在完成過程300之前，從生產(chǎn)環(huán)境中獲得測量的衍射信號。測量的衍射信號可以使用光度儀器(圖1)測量形成于晶片上的結(jié)構(gòu)的衍射信號得到，晶片上的結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)環(huán)境中制作。在本示例的實施例中，也可以獲得該結(jié)構(gòu)的剖面。剖面可以通過使用各種計量技術(shù)例如AFM、X-SEM等得到。測量的衍射信號和相對應(yīng)的剖面表征了在晶片上結(jié)構(gòu)制作的變化。測量的衍射信號數(shù)目和剖面數(shù)目相對比較大。例如，一個標(biāo)準(zhǔn)的300毫米晶片可以含有好幾百個小片，這樣測量的衍射信號和剖面可以從上千個位置組合中獲得。這樣，抽樣衍射信號是測量的衍射信號的典型抽樣。
參考圖4，描述了一個示例過程400，用于獲得抽樣衍射信號。如上面注意的，抽樣衍射信號是從生產(chǎn)環(huán)境中測量的衍射信號的典型抽樣。為精確地表現(xiàn)測量的衍射信號，示例的過程400以最大的幾乎是等間隔地搜索最小數(shù)目的抽樣衍射信號。注意如果測量的衍射信號數(shù)目相對較少，例如2個或者甚至1個，那么過程400可以省略。
在402中得到測量的衍射信號。在404中確定抽樣索引。抽樣索引相應(yīng)于抽樣衍射信號之間的間隔。在406中，根據(jù)相應(yīng)于抽樣索引的抽樣衍射信號，確定與抽樣索引相聯(lián)系的成本分布。在408中，確定的成本分布和成本標(biāo)準(zhǔn)相比較，以確定是否滿足成本標(biāo)準(zhǔn)。
如圖4所描述，如果不滿足成本標(biāo)準(zhǔn)，那么確定另一個抽樣索引。更具體而言，在本示例的實施例中，增加了抽樣索引，即相應(yīng)于增加了抽樣衍射信號的數(shù)目以及減小了抽樣衍射信號之間的間隔。
如果滿足成本標(biāo)準(zhǔn)，那么在410中確定抽樣衍射信號。更具體而言，在404中確定的抽樣索引相應(yīng)于選擇作為抽樣衍射信號的測量衍射信號。
在一個示例的實施例中，在408中使用的成本標(biāo)準(zhǔn)可以為一個相對標(biāo)準(zhǔn)。例如，當(dāng)404和406進行迭代時，成本分布中的變化百分比可以作為成本標(biāo)準(zhǔn)。更具體而言，當(dāng)404和406進行迭代時，記錄下并保持一個最大的成本分布。成本標(biāo)準(zhǔn)可以是一個百分比，例如最大成本分布的0.5％。這樣，404和406進行迭代直到成本分布的變化小于最大成本分布的0.5％為止。
作為選擇，在408中使用的成本標(biāo)準(zhǔn)可以為一個固定標(biāo)準(zhǔn)。例如，成本標(biāo)準(zhǔn)可以為一個固定量，它可以依賴于用于獲得測量衍射信號的光度儀器的類型(圖1)再次參考圖3，在圖304中定義了一個假想剖面來表征被檢查結(jié)構(gòu)的剖面。如上描述，假想剖面包括能夠表征被檢查結(jié)構(gòu)的剖面形狀的參數(shù)。在306中，根據(jù)在302中獲得的抽樣衍射信號評價在304中定義的假想剖面。
參考圖5，描述了一個示例過程500，用于優(yōu)化在304(圖3)中定義的假想剖面。在502中，從302(圖3)中得到的抽樣衍射信號中獲得一個抽樣衍射信號。在一個示例的實施例中，在502中得到的抽樣衍射信號是在302(圖3)中得到的抽樣衍射信號的范圍中最靠近中心范圍的衍射信號。在504中，使用回歸可以確定相應(yīng)于在502中得到的抽樣衍射信號的模擬衍射信號。對于優(yōu)化一個定義的假想剖面更詳細的描述，見美國專利申請系列號No.09/907,448，題為“一種周期光柵衍射信號庫的生成”，申請于2001年7月16日，在此完全引用作為參考。
504中的模擬衍射信號可以使用一種模擬技術(shù)生成，例如嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)、積分方法、菲涅耳方法、有限分析、模式分析等。對于RCWA的詳細描述，參見美國專利申請系列號No.09/770,907，題為“使用機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)對形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)進行光學(xué)計量”，申請于2003年6月27日，在此完全引用作為參考。使用機器學(xué)習(xí)方法也可以產(chǎn)生模擬衍射信號。機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的詳細描述參見美國專利申請系列號No.10/608,300，題為“使用機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶片上形成的結(jié)構(gòu)的光計算”，申請于2003年6月27日，在此完全引用作為參考。
繼續(xù)參考圖5，在506中根據(jù)抽樣衍射信號和模擬衍射信號確定一個擬合優(yōu)度(GOF)。應(yīng)當(dāng)理解，在這里提到GOF是作為量度比較信號的例子。其它這樣的量度包括成本、總和均方誤差等等。它們可以代替或附加于GOF。在508中，506中的GOF和一個GOF標(biāo)準(zhǔn)相比較，以確定是否滿足該GOF標(biāo)準(zhǔn)。
如圖5描述，如果不滿足GOF標(biāo)準(zhǔn)，那么在510中修改假想剖面。更具體而言，圖5中的510可以相應(yīng)于從如圖3描述的306中迭代304。這樣，可以定義新的假想剖面直到滿足GOF標(biāo)準(zhǔn)。
同樣如圖5所描述，如果已經(jīng)滿足了GOF標(biāo)準(zhǔn)，可以對另一個抽樣衍射信號重復(fù)過程500，以確認(rèn)假想剖面的穩(wěn)定性，即意味著使用該假想剖面獲得了一致的結(jié)果。在這種方式下，在302(圖3)中的到的抽樣衍射信號中，所有的衍射信號可以使用過程500來評價。然而應(yīng)該認(rèn)識到，過程500不必進行迭代。代替地，當(dāng)滿足GOF標(biāo)準(zhǔn)時，參考圖3，過程300可以從306進入308。
參考圖6，描述了另一個示例的過程600，用于優(yōu)化在304(圖3)中定義的假想剖面。在602中，從302(圖3)中得到的抽樣衍射信號中獲得一個抽樣衍射信號。在604中，根據(jù)抽樣衍射信號來確定模擬衍射信號。如上指出，模擬衍射信號可以使用一種模擬技術(shù)生成，例如嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)、積分方法、菲涅耳方法、有限分析、模式分析等，或者一個機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。
在606中，根據(jù)抽樣衍射信號和模擬衍射信號確定一個全局極小值誤差(GME)。在一個示例的實施例中，根據(jù)相應(yīng)于抽樣衍射信號的剖面維數(shù)和/或特征以及相應(yīng)于模擬衍射信號的假想剖面進行比較，來確定GME。在608中，在606中確定的GME和一個GME標(biāo)準(zhǔn)相比較，以檢查是否滿足GME標(biāo)準(zhǔn)。在一個示例的實施例中，GME標(biāo)準(zhǔn)是一個固定量，例如30納米。
如圖6所描述，如果已經(jīng)超過GME標(biāo)準(zhǔn)，那么在610中修改假想剖面。更具體而言，圖6中的610可以相應(yīng)于如圖3中的從306迭代304。這樣，可以定義新的假想剖面直到滿足GME標(biāo)準(zhǔn)。
同樣如圖6所描述，如果已經(jīng)滿足了GME標(biāo)準(zhǔn)，可以對另一個抽樣衍射信號重復(fù)過程600，以確認(rèn)假想剖面的穩(wěn)定性。更具體而言，在612中，應(yīng)作出判決，當(dāng)前抽樣衍射信號是否是302(圖3)中獲得的抽樣衍射信號中的最后一個抽樣衍射信號。如果當(dāng)前抽樣衍射信號不是最后一個抽樣衍射信號，那么對另一個抽樣衍射信號重復(fù)過程600。如果當(dāng)前抽樣衍射信號是最后一個抽樣衍射信號，在614中中止過程600。更具體而言，參考圖3，過程300可以從306進入308。
在過程600中，使用GME來確認(rèn)假想剖面的穩(wěn)定性。然而應(yīng)該認(rèn)識到，如果認(rèn)為一個假想剖面是穩(wěn)定的，那么可以使用GME評價一個或更多的全局搜索算法的性能。
應(yīng)該認(rèn)識到，過程500(圖5)和過程600(圖6)可以獨立地執(zhí)行或者二者結(jié)合執(zhí)行。例如，可以提供給用戶一個或者執(zhí)行過程500或者過程600的選項。作為選擇，過程600可以在執(zhí)行過程600之后執(zhí)行，反之亦然。
參考圖3，在308中，根據(jù)定義的假想剖面執(zhí)行敏感度分析，以確定表征定義的假想剖面參數(shù)的敏感度。更具體而言，在一個示例的實施例中，使用用于表征定義的假想剖面參數(shù)的一套值，來生成一個用于定義的假想剖面的模擬衍射信號。接著，改變一個或更多個描述定義的假想剖面的參數(shù)值，而保持其他參數(shù)為常數(shù)。根據(jù)改變的值生成另一個模擬衍射信號。一個或更多個改變的參數(shù)的敏感度由比較這兩個模擬衍射信號來確定。例如，一個或更多個改變的參數(shù)的敏感度可以由計算模擬衍射信號中改變的平方和誤差(SSE)表示。對于確定表征一個假想剖面的參數(shù)敏感度更詳細的描述，見美國專利申請系列號No.10/206,491，題為“用于光學(xué)計量的模型和參數(shù)選擇”，申請于2003年7月25日，在此完全引用作為參考，以及美國專利申請系列號No.10/397,631，題為“用于光學(xué)計量的優(yōu)化模型和參數(shù)選擇”，申請于2003年3月25日，在此完全引用作為參考如圖3所描述，如果確定的敏感度不可以接受，那么可以定義另一個假想剖面，以及對新的假想剖面重復(fù)306和308?？梢詾橛脩籼峁┐_定的敏感度，以決定該確定的敏感度是否可以接受。做為選擇，可以定義一個敏感度標(biāo)準(zhǔn)來自動決定該確定的敏感度是否可以接受。
5.庫優(yōu)化在基于庫的過程中，可以用過程300(圖3)定義的假定剖面生成一個庫，以確定一個結(jié)構(gòu)的未知剖面。更具體而言，每個表征定義的假定剖面的參數(shù)可以在一個范圍內(nèi)改變，對于定義的假定剖面參數(shù)的任何一次改變，可以生成一個模擬衍射信號，以生成假定剖面和模擬衍射信號庫。在過程300(圖3)中，在使用定義的假定剖面生成整個庫之前，使用抽樣衍射信號評價定義的假定剖面的穩(wěn)定性和堅固性。在302中獲得的抽樣衍射信號還可以用于優(yōu)化庫。
在一個示例的實施例中，參考圖7，一個示例的過程700在生成整個庫之前可以用于獲得庫的誤差和精度估計。在702中，得到了相當(dāng)于302中獲得的抽樣衍射信號的抽樣剖面。在704中，根據(jù)702中獲得的抽樣衍射信號生成微型庫。更具體而言，每個抽樣衍射信號相應(yīng)于一套剖面參數(shù)值。每個剖面參數(shù)圍繞相應(yīng)于抽樣衍射信號的參數(shù)值為中心在小范圍內(nèi)變化。與生成整個庫的過程類似，剖面參數(shù)在它們相應(yīng)的范圍內(nèi)變化，對用于整個庫中的每個參數(shù)使用相應(yīng)的結(jié)果。然而，一個微型庫在尺寸上比將要生成的整個庫要小。在一個示例的實施例中，每個微型庫的每維包括兩個點，相應(yīng)于定義的假定剖面的一個參數(shù)。在706中，然后使用微型庫處理檢驗衍射信號。
在708中，根據(jù)使用微型庫處理檢驗衍射信號的結(jié)果，來確定估計誤差和精度。更具體而言，剖面對已知抽樣衍射信號的偏離以及剖面可以用于使用一個標(biāo)準(zhǔn)的誤差函數(shù)，例如STEYX函數(shù)來估計庫的標(biāo)準(zhǔn)誤差。在一個示例的實施例中，獲得了一套抽樣衍射信號，它們在晶片的同一位置上使用光度儀器獲得。在該示例的實施例中，一個庫的精度定義為該套抽樣衍射信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的三倍。
在710中，作出關(guān)于誤差和精度是否可以接受的判決。例如，提供給用戶確定的誤差和精度，用戶用于決定該確定的誤差和精度是否可以接受。做為選擇，可以定義誤差和精度，以自動地決定該確定的誤差和精度是否可以接受。在一個示例的實施例中，誤差和精度標(biāo)準(zhǔn)大約比與整個庫一起使用的光度儀器聯(lián)系的誤差在幅度上要小一階。例如，當(dāng)與光度儀器聯(lián)系的誤差為5納米時，誤差和精度標(biāo)準(zhǔn)大約為1納米。
如圖7所描述，如果確定的誤差和精度可以接受，在712中生成整個庫。如果確定的誤差和精度不能夠接受，在714中可以改變庫的范圍和/或分辨率，于是過程700可以重復(fù)從704開始。
6.確定小片圖案如上面提到，一個晶片可以含有上百個小片(die)，這樣測量的衍射信號和剖面可以從上千個位置組合中獲得。在302(圖3)中獲得的抽樣衍射信號是從一個晶片上得到的測量衍射信號的典型抽樣。
在一個示例的實施例中，晶片上從它上面獲得抽樣衍射信號的位置可以用作一個測量小片圖案。更具體而言，當(dāng)檢測制作的晶片時，可以使用測量小片圖案確定晶片上的位置，這在高級的處理控制和處理表征中是需要檢測的。
例如，在基于庫的過程中，從位于晶片上的相應(yīng)于測量小片圖案的結(jié)構(gòu)上獲得測量的衍射信號。將測量的衍射信號和模擬衍射信號庫進行比較，以確定匹配的假定剖面，從而確定結(jié)構(gòu)的剖面。
盡管已經(jīng)描述了示例的實施例，可以在不違背本發(fā)明的精神和/和范圍下進行各種修改。因此，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明為限制于如上在附圖和描述中的特殊形式。
權(quán)利要求
1.一種選擇一個假想剖面來模擬形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)剖面，用于使用光學(xué)計量確定結(jié)構(gòu)剖面的方法，該方法包括從形成于晶片上的結(jié)構(gòu)測量的衍射信號獲得抽樣衍射信號，其中抽樣衍射信號是對測量的衍射信號的代表性抽樣；定義一種假想剖面，以模擬形成于晶片上的結(jié)構(gòu)剖面；以及從獲得的抽樣衍射信號中使用一個抽樣衍射信號對該假想剖面進行評價。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中獲得抽樣衍射信號包括獲得測量的衍射信號，其中測量的衍射信號從晶片上多個位置中獲得；確定一個抽樣索引，其中抽樣索引相應(yīng)于一個數(shù)以及一個抽樣衍射信號間隔；確定一個聯(lián)系于確定的抽樣索引的成本分布；以及當(dāng)確定的成本分布不滿足成本標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)整抽樣索引。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中成本標(biāo)準(zhǔn)在是成本分布或一個固定量中的百分比變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定義一個假想剖面包括使用兩個或多個參數(shù)表征該假想剖面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中評價假想剖面包括(a)從獲得的抽樣衍射信號中存取一個抽樣衍射信號；(b)確定一個相應(yīng)于抽樣衍射信號的模擬的衍射信號；(c)確定抽樣衍射信號和模擬衍射信號之間的一個擬合優(yōu)度；(d)當(dāng)擬合優(yōu)度不滿足擬合優(yōu)度標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中對每個抽樣衍射信號重復(fù)步驟(a)、(b)、(c)和(d)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在步驟(a)存取的抽樣衍射信號最靠近衍射信號范圍的中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中評價假想剖面包括(a)獲得一個抽樣衍射信號；(b)確定一個相應(yīng)于抽樣衍射信號的模擬的衍射信號；(c)確定一個全局極小值誤差；以及(d)當(dāng)全局極小值誤差超過一個全局極小值誤差標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中對每個抽樣衍射信號重復(fù)步驟(a)、(b)、(c)和(d)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中全局極小值誤差用于評價一個或多個全局搜索算法的性能。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括對表征假想剖面的一個或多個參數(shù)確定敏感度；當(dāng)確定的敏感度不可以接受或者不滿足敏感度標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括基于獲得的抽樣衍射信號，生成一個或多個微型庫，其中一個微型庫在尺寸上比要生成的整個庫要?。皇褂靡粋€或多個微型庫處理檢測衍射信號；以及基于處理檢測衍射信號的結(jié)果，估計平均誤差和精度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，進一步包括確定估計的平均誤差和精度是否可以接受；以及當(dāng)決定估計的平均誤差和精度可以接受時，生成整個庫。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中確定估計的平均誤差和精度是否可以接受包括將估計的平均誤差和精度提供給用戶。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中確定估計的平均誤差和精度是否可以接受包括確定估計的平均誤差和精度是否滿足誤差和精度標(biāo)準(zhǔn)，其中精度標(biāo)準(zhǔn)在幅度上大約比在整個庫使用的光度儀器聯(lián)系的誤差小一階。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，進一步包括使用生成的整個庫處理檢測衍射信號；以及基于處理檢測衍射信號的結(jié)果，對整個庫估計一個平均誤差和精度。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，進一步包括當(dāng)估計的平均誤差和精度不可以接受時，改變一個或多個表征假想剖面的參數(shù)的范圍和/或分辨率。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括基于抽樣衍射信號確定測量小片圖案，其中在測量小片圖案中的每個位置相應(yīng)于晶片上的每個位置，抽樣衍射信號就從該位置獲得。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中測量小片圖案用于高級處理控制和處理表征。
20.一種包含計算機執(zhí)行代碼的計算機可讀取存儲介質(zhì)，選擇一個假想剖面模擬形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)，用于使用光學(xué)計量確定結(jié)構(gòu)的剖面，通過指示一個計算機按如下操作從形成于晶片上的結(jié)構(gòu)測量的衍射信號獲得抽樣衍射信號，其中抽樣衍射信號是對測量的衍射信號的代表性抽樣；定義一種假想剖面，模擬形成于晶片上的結(jié)構(gòu)剖面；以及從獲得的抽樣衍射信號中使用一個抽樣衍射信號對該假想剖面進行評價。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的計算機可讀取存儲介質(zhì)，其中獲得抽樣衍射信號包括獲得測量的衍射信號，其中測量的衍射信號從晶片上多個位置中獲得；確定一個抽樣索引，其中抽樣索引相應(yīng)于一個數(shù)以及一個抽樣衍射信號間隔；確定一個聯(lián)系于確定的抽樣索引的成本分布；以及當(dāng)確定的成本分布不滿足成本標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)整抽樣索引。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的計算機可讀取存儲介質(zhì)，其中評價假想剖面包括從獲得的抽樣衍射信號中存取一個抽樣衍射信號；確定一個相應(yīng)于抽樣衍射信號的模擬的衍射信號；確定抽樣衍射信號和模擬衍射信號之間的一個擬合優(yōu)度；當(dāng)擬合優(yōu)度不滿足擬合優(yōu)度標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的計算機可讀取存儲介質(zhì)，其中評價假想剖面包括從獲得的抽樣衍射信號中存取一個抽樣衍射信號；確定一個相應(yīng)于抽樣衍射信號的模擬的衍射信號；確定一個全局極小值誤差；以及當(dāng)全局極小值誤差超過一個全局極小值誤差標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的計算機可讀取存儲介質(zhì)，進一步包括對表征假想剖面的一個或多個參數(shù)確定敏感度；當(dāng)確定的敏感度不可以接受或者不滿足敏感度標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的計算機可讀取存儲介質(zhì)，進一步包括基于獲得的抽樣衍射信號，生成一個或多個微型庫，其中一個微型庫在尺寸上比要生成的整個庫要??；使用一個或多個微型庫處理檢測衍射信號；以及基于處理檢測衍射信號的結(jié)果，估計平均誤差和精度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的計算機可讀取存儲介質(zhì)，進一步包括當(dāng)估計的平均誤差和精度可以接受時，生成整個庫；以及當(dāng)估計的平均誤差和精度不可以接受時，改變一個或多個表征假想剖面的參數(shù)的范圍和/或分辨率。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的計算機可讀取存儲介質(zhì)，進一步包括基于抽樣衍射信號確定測量小片圖案，其中在測量小片圖案中的每個位置相應(yīng)于晶片上的每個位置，抽樣衍射信號就從該位置獲得。
28.一種選擇一個假想剖面來模擬形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)剖面，用于使用光學(xué)計量確定結(jié)構(gòu)剖面的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括配置光度儀器用于從形成于晶片上的結(jié)構(gòu)中獲得測量的衍射信號；以及一個處理模塊，配置為從測量的衍射信號中獲得抽樣衍射信號，其中抽樣衍射信號是對測量的衍射信號的代表性抽樣；從獲得的抽樣衍射信號中使用一個抽樣衍射信號對一個假想剖面進行評價。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中配置處理模塊以獲得抽樣衍射信號，通過確定一個抽樣索引，其中抽樣索引相應(yīng)于一個數(shù)以及一個抽樣衍射信號間隔；確定一個聯(lián)系于確定的抽樣索引的成本分布；以及當(dāng)確定的成本分布不滿足成本標(biāo)準(zhǔn)時，調(diào)整抽樣索引。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中配置處理模塊以評價假想剖面，通過從獲得的抽樣衍射信號中存取一個抽樣衍射信號；確定一個相應(yīng)于抽樣衍射信號的模擬的衍射信號；確定抽樣衍射信號和模擬衍射信號之間的一個擬合優(yōu)度；當(dāng)擬合優(yōu)度不滿足擬合優(yōu)度標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中配置處理模塊以評價假想剖面，通過從獲得的抽樣衍射信號中存取一個抽樣衍射信號；確定一個相應(yīng)于抽樣衍射信號的模擬的衍射信號；確定一個全局極小值誤差；以及當(dāng)全局極小值誤差超過一個全局極小值誤差標(biāo)準(zhǔn)時，修改假想剖面。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中進一步配置處理模塊，用于對表征假想剖面的一個或多個參數(shù)確定敏感度；
33.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中進一步配置處理模塊以便基于獲得的抽樣衍射信號，生成一個或多個微型庫，其中一個微型庫在尺寸上比要生成的整個庫要小；使用一個或多個微型庫處理檢測衍射信號；以及基于處理檢測衍射信號的結(jié)果，估計平均誤差和精度。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中進一步配置處理模塊以便當(dāng)估計的平均誤差和精度可以接受時，生成整個庫；以及當(dāng)估計的平均誤差和精度不可以接受時，改變一個或多個表征假想剖面的參數(shù)的范圍和/或分辨率。
35.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中進一步配置處理模塊以便基于抽樣衍射信號確定測量小片圖案，其中在測量小片圖案中的每個位置相應(yīng)于晶片上的每個位置，抽樣衍射信號就從該位置獲得。
全文摘要
使用一個假想剖面來模擬形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)剖面，用于使用光學(xué)計量確定該結(jié)構(gòu)的剖面。選擇一個假想剖面，從形成于晶片上的結(jié)構(gòu)中測量的衍射信號獲得抽樣衍射信號，該抽樣衍射信號是對測量的衍射信號的代表性抽樣。定義了一個假想剖面，并從獲得的抽樣衍射信號中使用一個抽樣衍射信號對該假想剖面進行評價。
文檔編號G01N21/88GK1619288SQ20041007917
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者翁維, 包軍巍, 斯里尼瓦斯·多迪, 伊曼紐爾·德勒熱, 溫金, 桑賈伊·耶杜爾, 道瑞斯·欽, 尼克黑爾·亞卡塔達爾, 勞倫斯·雷恩 申請人:音質(zhì)技術(shù)公司