用于原位测量的光学计量的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般是在光学测量技术领域，涉及一种用于原位测量被处理/制造的结构的参数的光学方法和系统。本发明在半导体工业中尤其有用，用于控制在制造图案化结构(半导体晶片)中的各种处理。
【背景技术】
[0002]通常，在图案化结构的生产领域中，众所周知，通过一个或多个集成(integrated，综合)、原位以及独立的光学测量技术，控制图案创作的工序(process，处理)。
[0003]例如，转让给本申请的受让人的美国专利号6，764，379描述了使用集成技术并也描述了集成和原位技术的组合，用于监控在生产线上前进的基本上相同的物品的流的处理。首先，应用原位技术以在检测结束点信号时识别和结束处理，此处的后者与被处理的物品的某个参数的预定值对应。在响应于由在物品的处理期间连续操作的结束点检测器所生成的结束点信号来完成处理时，集成监控被施加到经处理的物品，以测量所述参数的值。分析期望参数的测量值，以确定将用于调整结束点信号的校正值，从而用于适当地结束在流中的下一个物品的处理。
【发明内容】
[0004]在本领域中需要一种新方法，用于原位监控制造在结构内具有不同的层状堆叠的类型的图案化结构的过程。
[0005]通常，与集成和独立的技术相比，原位测量的优点在于随着处理的进展在相同的结构上进行测量的可能性。这能够实时控制产品和处理参数，而几乎不中断处理，并且能够实时监测处理结束点并且控制处理参数。解释原位测量的数据是一项复杂的任务，并且所指定类型的常规技术不足够精确，这主要是因为原位测量受到无规律的环境特征、结构在处理/测量之下的机械运动等的影响。另外，原位光学测量不可避免地具有较低的空间分辨率，这是因为原位光学测量需要相对较大尺寸的测量点(measurement spot)。在具有不同层堆叠(layer stack)的图案化结构的情况下，使用这种大的点，造成测量点包括不同的堆叠的部分，例如，不同的图案。更具体而言，通常利用远远大于专门设计的划线测试结构(50x50微米)的点，进行原位光学(例如，光谱)测量。通常，在晶片表面上的点尺寸的直径大约为几毫米并且更高，即，也就是相当/比芯片尺寸大一些。在这种“大”点的情况下测量信号可以是从在测量点中的所有特征中反射的信号的组合。换言之，原位光学测量具有取决于晶片图案的强信号。
[0006]本发明提供了一种新技术，用于原位光学测量中。这种新技术基于发明人的理解，随着应用于结构的处理的进展，原位光学测量提供具有随着时间测量的一系列数据块的形式的测量数据。这一系列数据块提供结构的轮廓的时间变化的图。这能够实时建模结构轮廓，即，优化描述在结构轮廓与结构的光学响应之间的关系的模型。因此，可以根据原位光学信号(签名)的时间序列(例如，光谱、角分辨的、椭圆偏振仪参数、光谱椭圆偏振仪(SE)参数等)，从动态优化的模型中提取结构的轮廓参数。
[0007]应理解的是，本发明的实时轮廓建模方法与常规的散射仪(光学临界尺寸OCD)建模的不同之处在于用于数据解释的轮廓定义和算法。本发明的实时轮廓建模技术可以利用在相同的图案化结构(晶片)上的任何一个或多个相关特征的标准OCD和/或其他测量结果，来微调实时轮廓的预测的准确度和定时，(使用预先测量或者将实时数据集系列分成可以通过不同的算法分析的子系列)用于当前运行和(使用后处理测量)用于下次运行两者。还应注意的是，多个光学检测器(相同或不同的类型)可以用于在结构上的相同点和/或在结构上的多个不同点的原位测量。
[0008]本发明提供了一种专用技术来提高利用本发明的实时轮廓建模的测量的稳定性和鲁棒性。根据本发明，通过不同的方式使用几个测量的时间序列以允许跟踪处理，并且使用以与处理和建模一致的方式来连接该序列的约束。
[0009]在一些实施方式中，本发明利用组合的测量时间序列。不是与在散射仪测量中通常做的那样将观看到的每个签名(例如，光谱)用作表示特定结构，而是本发明的实时轮廓建模方法基于在任何时间点(在该处理期间，实时)分析整个测量集，测量集是随时间从处理开始到当前时刻测量的数据块的序列。换言之，本发明的技术使用处理的历史，其中，所有已经测量的帧/信号(在前测量的数据块)可用于进行分析，并且在前测量的光谱的解释的整个结果序列始终用于趋势分析和预测。根据可获得的先前解释结果的整个序列，在每个时间点，建立预测模型，并且该预测模型用于自动估计下一个解释的开始点并且用于自动估计解释范围。此外，预测模型可以在这时间帧序列中触发在不同的搜索算法之间的切换，以便在实现稳定的解决方案时，允许更快速的收敛，或者根据预测，通过打开/关闭参数，减少浮动参数的数量。
[0010]在某些其他实施方式中，本发明提供了利用多个原始数据信号的测量数据处理技术。该技术允许与处理(例如，蚀刻)相关的参数的时间导数的直接拟合。软件产品或用户可以定义可用于该目的的可变参数，例如，主要蚀刻参数，例如，在不同材料中的蚀刻速率。对于这些参数，先验信息还可以用作s起始点或预测(例如，平均的、已知的或者预期的蚀刻速率)。数据分析技术首先测试在前的拟合结果是否限定足够干净的预测趋势和/或与预期的趋势是否匹配。如果是这种情况，那么后续的测量光谱被分组拟合，使拟合参数随时间的导数作为拟合参数本身。可以仅仅为在这组中的部分光谱进行实际计算，并且在光谱的剩余部分中，沿着时间轴将结果内插。根据光学响应(光谱变化)在时间上的变化的估计线性度，在测量之下自动将表示结构的光学响应(例如，光谱)的测量数据块的时间序列分割成组。
[0011]在一些实施方式中，本发明利用置信因数计算和用途。这个特征的目的在于，在测量时间序列中，为某个测量数据(光谱)提供解释结果的可信度的某个数量测度。根据在结果之间的差异以及用于拟合参数值的变化的趋势，在时间上限定拟合结果的低置信。能够通过非常基本的方式实现这个特征，例如，计算在当前点与在前时间点的估计趋势的偏差之间的比率，尤其用于处理子步骤，其中，已知预期的趋势/处理。与估计趋势的标准偏差相比，该偏差越大，当前点的置信限度就越低。这个信息可以与趋势的估计整合，使得趋势比估计变得不清楚的情况更稳健。在线工作时，这特别相关，其中，不能在时间上解释所有信号。置信限度可以用于从趋势估计或预测模型中过滤某些点，以使其更稳健。
[0012]因此，根据本发明的一个广泛的方面，提供一种用于控制对具有不同的层状堆叠的区域的图案化结构施加的处理的方法，所述方法包括:
[0013](a)顺次接收在预定的处理时间段期间表示被处理的结构的光学响应的测量数据，并且生成随着时间测量的数据块的对应序列；
[0014](b)分析和处理所述数据块的序列并且确定所述结构的至少一个主要参数，其中，所述分析和处理包括:
[0015]i)处理所述数据块的序列的部分并且获得表示所述结构的一个或多个参数的数据，
[0016]ii)利用表示所述结构的所述一个或多个参数的所述数据，并且优化描述所述结构的光学响应与所述结构的一个或多个参数之间的关系的模型数据；
[0017]iii)利用优化的所述模型数据来处理所测量的数据块的序列的至少一部分，并且确定表征对所述结构施加的所述处理的所述结构的至少一个参数，并且生成表示所述结构的所述至少一个参数的数据。
[0018]在一些实施方式中，所获得的表示所述一个或多个参数的所述数据包括:关于所述结构的一个或多个次要参数的信息，所述一个或多个次要参数随着对所述结构施加的所述处理相对微弱且缓慢地变化；和/或所述一个或多个次要参数基本上不受对所述结构施加的所述处理的影响。表征对所述结构施加的所述处理的所述结构的所述至少一个确定的参数包括:随着对所述结构施加的所述处理相对强且快速变化的至少一个结构参数。
[0019]次要参数是基本上不受到对结构施加的处理的影响的或者随着处理比较微弱且缓慢变化的参数，而主要参数随着该处理比较强烈地且快速地变化。
[0020]从中获得表示所述一个或多个参数的所述数据的所述数据块的序列的所述部分包括:与所述处理时间段的初始时间间隔对应的在前数据块。用于确定表征对所述结构施加的所述处理的所述结构的所述至少一个参数而处理的所述序列的所述至少部分包括:与所述处理时间段的后续时间间隔对应的所述数据块。
[0021]在一些实施方式中，所述在前数据块的所述处理包括:利用所述处理的施加期间关于所述结构的所述一个或多个参数的行为的数据，并且获得在与一个或多个所述在前数据块对应的所述初始时间间隔内的一个或多个时间点的关