基于模型的度量及过程模型的经整合使用
【专利说明】基于模型的度量及过程模型的经整合使用
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本专利申请案根据35U.S.C.§ 119主张2012年12月18日提交的名为“用于基于模型度量及过程模型的经整合使用的方法(Method for Integrated Use of Model-basedMetrology and a Process Model) ”的第61/738，760号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的标的物以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]所描述的实施例涉及度量系统及方法，且更特定来说涉及用于经改善参数测量的方法及系统。
【背景技术】
[0004]通常通过应用到样品的一连串处理步骤制造例如逻辑及存储器装置的半导体装置。通过这些处理步骤形成半导体装置的多种特征及多个结构层。举例来说，光刻尤其为涉及在半导体晶片上产生图案的半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可在单一半导体晶片上制造且接着分离成个别半导体装置。
[0005]在半导体制造过程期间的各种步骤中使用度量过程以检测晶片上的缺陷以促进更高良率。光学度量技术提供高生产量的可能性而无样品破坏的风险。通常使用包含散射测量及反射测量实施方案的若干基于光学度量的技术及相关联的分析算法来表征临界尺寸、膜厚度、组成及纳米结构的其它参数。
[0006]传统地，在由薄膜及/或重复周期结构组成的目标上执行光学度量。在装置制造期间，这些膜及周期结构通常表示实际装置几何形状及材料结构或中间设计。当装置(例如，逻辑及存储器装置)朝向更小的纳米比例尺寸移动时，表征变得更困难。并有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表征困难。
[0007]举例来说，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三维结构。另外，表征复杂结构(例如，FinFET)所需的参数的逐渐增加的数目导致逐渐增加的参数相关性。因此，表征目标的测量模型参数通常无法可靠地解耦合。
[0008]响应于这些挑战，已开发更复杂光学工具。测量在大范围的若干机器参数(例如，波长、入射的方位及角度等)上执行且通常同时执行。因此，测量时间、计算时间及产生可靠结果的总时间(包含测量配方)显著增加。另外，在大波长范围上的光强度的扩展减小在任何特定波长处的照明强度且增加在所述波长处执行的测量的信号不确定性。
[0009]归因于逐渐增加的小分辨率要求、多参数相关性、日益复杂的几何结构及非透明材料的逐渐增加的使用，进一步度量应用提出对于度量的挑战。因此，需要用于改善的测量的方法及系统。
【发明内容】
[0010]本发明呈现用于基于整合基于过程的目标模型及基于度量的目标模型来训练测量模型的方法及系统。通过整合基于度量的目标模型及基于过程的目标模型，改善了度量模型及过程模型中的一者或两者的预测性结果。
[0011]在一个方面中，使用采用经整合测量模型的系统来测量一或多个目标的结构及材料特性(例如，材料组成、结构及膜的尺寸特性等)。在另一方面中，使用采用经整合测量模型的测量系统来直接测量过程参数值。
[0012]基于过程的目标模型可与基于度量的目标模型整合以按若干不同方式产生经整合测量模型。
[0013]在一些实例中，基于基于过程的目标模型确定对度量模型参数的值的范围的约束。更具体来说，基于过程模型参数的可实现值的范围确定所述约束。
[0014]在一些其它实例中，经整合测量模型包含通过基于过程的目标模型约束的基于度量的目标模型。这减小与经整合测量模型相关联的解空间的大小。以此方式，对基于度量的目标模型参数的基于过程的约束组通过基于过程的目标模型而界定且经应用到基于度量的目标模型。
[0015]在一些其它实例中，基于过程模型根据其它度量模型参数表不一或多个度量模型参数。这减小经整合测量模型的浮动参数的总数目且减小参数相关性。归因于限于由制造过程允许的目标变化的较小搜索空间，这还增加拟合引擎(例如，回归引擎)的效率及稳健性。
[0016]在一些其它实例中，将过程参数代入度量模型。接着使用经整合测量模型将这些过程参数解出为测量数据的分析的部分。以此方式，经整合测量模型的参数化包含基于过程的变量且直接从测量信号确定过程参数值。
[0017]在一些实例中，经整合测量模型用于连续测量过程参数值。经整合测量模型包含用作测量分析的部分的基于度量的目标模型以从测量数据确定几何参数值。经整合测量模型还包含基于过程的模型以从所述几何参数值确定过程参数值。
[0018]在另一方面中，可基于度量模型改善过程模型。在一些实例中，使用从度量模型获得的信息改善过程模型的校准。在一个实例中，几何轮廓与过程变化之间的预表征关系可用于过程配方产生。另外，可按训练度量模型的方式校准过程模型。
[0019]在又一方面中，可从基于过程的目标模型完全或部分组装经整合测量模型。
[0020]在又一方面中，可在多目标模型化的背景中采用所揭示的方法及系统。在一些实例中，经整合测量模型允许多个目标的组合分析，其中使用度量模型参数解决一些目标同时使用过程参数解决其它目标。另外，可使用从过程模型导出的约束来使不同目标的参数关联。
[0021]在又一方面中，跨晶片过程变化模型可与目标结构的基于过程的模型组合。
[0022]在又一方面中，可使用经整合测量模型以提供主动反馈到处理工具(例如，光刻工具、蚀刻工具、沉积工具等)。举例来说，使用经整合测量模型确定的深度值及聚焦参数可传达到光刻工具以调整光刻系统以实现所需输出。以类似方式，蚀刻参数(例如，蚀刻时间、扩散率等)或沉积参数(例如，时间、浓度等)可包含于经整合测量模型中以分别提供主动反馈到蚀刻工具或沉积工具。
[0023]上文为概述且因此必须包含细节的简化、一般化及省略；因此，所属领域的技术人员将了解所述概述仅为说明性而非以任何方式进行限制。在本文中描述的装置及/或过程的其它方面、发明特征及优势将在本文中阐述的非限制性【具体实施方式】中变得显而易见。
【附图说明】
[0024]图1为说明通过光刻过程模拟软件模型化的模拟3X3接触孔洞阵列的俯视图10的图式。
[0025]图2为说明图1中说明的接触孔洞阵列的单一孔洞的侧视图20的图式。
[0026]图3为说明各自与曝光及聚焦深度参数值的不同组合相关联的接触孔洞轮廓阵列的侧视图30的图式。
[0027]图4为说明图3中说明的接触孔洞阵列的俯视图40的图式。
[0028]图5为说明与图3到4中说明的与聚焦曝光矩阵结果中的每一者相关联的临界尺寸值的等值线图50。
[0029]图6为说明与图3到4中说明的聚焦曝光矩阵结果中的每一者相关联的侧壁角度值的等值线图60。
[0030]图7为说明与图3到4中说明的聚焦曝光矩阵结果中的每一者相关联的抗蚀剂损失值的等值线图70。
[0031]图8为说明聚焦与曝光之间及临界尺寸、高度与侧壁角度之间的相关性的表80。
[0032]图9为说明在经受由二维光束轮廓反射计(2-D BPR)系统进行的测量的氧化物层中的孔洞的简化度量模型的图式90。
[0033]图10为说明与2-D BPR测量相关联的⑶与SWA之间的相关性的表100。
[0034]图11为说明与2-D BPR测量相关联的聚焦与曝光之间的相关性的表110。
[0035]图12A到C分别说明指示抗蚀剂损失、SWA及⑶的2_D BPR测量的跟踪性能的图式120、130及140。测量模型由抗蚀剂损失、SffA及⑶参数化。
[0036]图13A到C分别说明指示抗蚀剂损失、SWA及⑶的2_D BPR测量的跟踪性能的图式150、160及170。测量模型由抗蚀剂损失、SffA及⑶参数化且由过程模型约束。
[0037]图14A到14B分别说明指示与聚焦及曝光的2_D BPR测量关联的跟踪性能的图式180及190。测量模型由聚焦及曝光参数化。
[0038]图15为说明由离散10陷阱模型模型化以捕获由过程变化引起的形状变化的结构的图式200。
[0039]图16为说明图15中说明的结构的聚焦曝光矩阵模拟结果的图式210。
[0040]图17A为说明用作存在于过程变化(聚焦及曝光)中的过程信息内容的指示的主要成分分析的结果的图表220。
[0041]图17B为说明用作存在于测量信号(例如，α、β )中的过程信息内容的指示的主要成分分析的结果的图表230。
[0042]图18为说明用于根据本文中呈现的示范性方法测量样品的特性的系统300的图式。
[0043]图19为说明适合于通过本发明的度量系统300实施的示范性方法400的流程图。
[0044]图20为说明适合于通过本发明的度量系统300实施的示范性方法500的流程图。
【具体实施方式】
[0045]现在将详细参考【背景技术】实例及本发明的一些实施例，在附图中说明本发明的实例。呈现用于基于整合基于过程的