包含可重复使用的子结构的半导体装置模型的制作方法
【专利摘要】本发明提出用于基于可重复使用的参数模型产生复杂装置结构的测量模型的方法及工具。采用这些模型的计量系统经配置以测量与不同半导体制造工艺相关联的结构及材料特性。所述可重复使用的参数子结构模型由模型构建工具的用户输入的一组独立参数来完全定义。与模型形状及组成的几何结构元件之间的内部约束条件相关联的全部其它变量在所述模型内予以预定义。在一些实施例中，一或多个可重复使用的参数模型被集成到复杂半导体装置的测量模型中。另一方面，模型构建工具基于来自用户的输入产生可重复使用的参数子结构模型。所得模型可被导出到可由其它用户使用的文件，且可包括安全特征以控制与特定用户共享敏感知识产权。
【专利说明】包含可重复使用的子结构的半导体装置模型
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002]本专利申请案依据35U.S.C.§119规定主张2014年I月15日申请的标题为“基于结构及应用描绘的特性构建光学计量模型(Building Optical Metrology Models Based onStructure and Applicat1n Delineated Characteristics)，，的第61/927，832号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案的标的物以全文引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]所描述实施例涉及计量系统及方法，且更特定来说，涉及用于改进的测量精确度的方法及系统。
【背景技术】
[0004]通常由施加到样品的一系列处理步骤来制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)。通过这些处理步骤形成半导体装置的各种特征及多个结构级。举例来说，光刻尤其是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将其分离成个别半导体装置。
[0005]在半导体制造工艺期间在各种步骤处使用光学计量过程检测晶片上的缺陷以促进较高良率。光学计量技术在无样本破坏的危险的情况下提供高处理量的可能性。通常使用许多以光学计量为基础的技术(包含散射测量及反射测量实施方案以及相关联分析算法)特征化纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、组合物及其它参数。
[0006]当装置(例如，逻辑及存储器装置)朝向较小纳米级尺寸移动时，特征化变得更困难。并入有复杂三维几何结构及具有不同物理性质的材料的装置造成特征化困难。
[0007]响应于这些挑战，已开发更复杂光学工具。遍及大范围的若干机器参数(例如，波长、方位角及入射角等等)执行测量且常常同时执行测量。因此，测量时间、计算时间及产生包含测量方法的可靠结果的总体时间显著增加。
[0008]此外，以现有模型为基础的计量方法通常包含模型化且接着测量结构参数的一系列步骤。通常，从特定计量目标收集测量数据(例如，DOE光谱)。光学系统、色散参数及几何结构特征的精确模型被公式化。此外，执行模拟近似法(例如，分片、严格耦合波分析(RCWA)等等)以避免引入过度大误差。定义离散化及RCWA参数。执行一系列模拟、分析及回归以精细化几何结构模型且确定哪些模型参数浮动。产生合成光谱库。最后，使用所述库或关于几何结构模型的实时回归执行测量。
[0009]当前，由测量模型化工具的用户从原始结构建置块来组装经测量的装置结构的模型。这些原始结构建置块是简单的几何结构形状(例如，方形墩)，所述几何结构形状被组装在一起以近似更复杂结构。所述原始结构建置块由用户基于用户输入来设置尺寸，所述用户输入指定每一原始结构建置块的形状细节。在一个实例中，每一原始结构建置块包含集成定制控制面板，在所述控制面板处用户输入确定所述形状细节的特定参数。类似地，由也由用户手动输入的约束条件将原始结构建置块接合在一起。举例来说，用户输入约束条件，所述约束条件将一个原始建置块的顶点连结到另一建置块的顶点。这允许用户构建模型，在一个建置块的大小改变时所述模型表示一系列实际装置几何结构。原始结构建置块之间的用户定义的约束条件实现广泛模型化灵活性。举例来说，在多目标测量应用中不同原始结构建置块的厚度或高度可被约束到单个参数。此外，原始结构建置块具有简单的几何结构参数化，用户可将其约束到应用特定参数。举例来说，可将抗蚀剂线的侧壁角手动约束到表示光刻工艺的焦点及剂量的参数。
[0010]尽管从原始结构建置块构造的模型提供广泛范围的模型化灵活性及用户控制，但在模型化复杂装置结构时模型构建过程变得非常复杂且易于产生误差。用户需要将原始结构建置块精确地组装在一起，确保其受到正确约束且以几何结构一致方式参数化模型。实现此目的并非是简单任务，且用户花费大量时间以确保其模型是正确的。在许多情况中，用户并未意识到其模型是不一致及不正确的，这是因为难以理解全部原始结构建置块如何改变形状及在参数空间中的位置。明确来说，很难确定针对一组给定参数值在结构上一致的模型针对另一组参数值是否仍在结构上一致。
[0011]图1A描绘十二个不同的原始结构建置块11到22，其被组装在一起以形成图1B中所描绘的光学临界尺寸(OCD)模型10。每一原始结构建置块的形状是矩形的。为构造OCD模型10，用户必须手动定义所述模型的所要尺寸、约束条件及独立参数(例如，经受变化的参数)。基于原始结构建置块(即，基本形状，例如矩形)构造的模型通常需要较大数目个基元、约束条件及独立参数，对于所述基元、约束条件及独立参数，用户必须定义变化范围。这使得模型构建变得非常复杂且易于产生用户误差。
[0012]此外，模型复杂性使一个用户难以理解由另一用户构建的模型。所述用户需要能够理解原始模型拥有者的意图，且随着原始结构建置块、约束条件及独立参数的数目增加，这变得越来越具有挑战性。因此，转让模型的所有权(例如，从应用工程师转让到工艺工程师)是一个耗时、艰难的过程。在许多情况中，模型的复杂性导致在同行中受挫，且在一些情况中，阻止所述转让过程全部完成。在一些实例中，用户从原始结构建置块产生新的模型，以模仿由同行产生的模型。在许多情况中，所得模型略微不同，且因此归因于计算机上的浮点运算的非交换性质而提供略微不同的结果。在一些其它实例中，用户因使另一公司开发所述模型而让出知识产权或冒知识产权被侵犯的风险。
[0013]光学计量结构在过去一直保持足够简单，使得通常针对每一项目设计新模型。然而，由于每项目的模型日益复杂且时间日益减少，期望改进的模型化方法及工具。
【发明内容】
[0014]本发明提出用于基于可重复使用的参数模型产生复杂装置结构的测量模型的方法及工具。采用这些模型的计量系统经配置以测量与不同半导体制造工艺相关联的结构及材料特性(例如，结构及膜的材料组合物、尺寸特性等等)。
[0015]—方面，模型构建工具包含复杂装置子结构的可重复使用的参数模型，所述可重复使用的数模型可用作复杂半导体装置的模型中的建置块。这使得模型构建过程更直观且更不容易产生误差。此外，因为针对特定结构及测量应用优化所述可重复使用的参数子结构模型，所以所得离散化的测量模型与传统模型相比计算效率更高。此外，可在不同项目及不同用户之间保存及共享所述参数子结构模型。
[0016]又一方面，可重复使用的参数子结构模型由由模型构建工具的用户输入的独立参数的值完全定义。与模型形状及组成的几何结构元件中的内部约束条件相关联的全部其它变量在所述模型内予以预定义。因此，在独立参数的所述值以外，不需要其它用户输入来完全定义可重复使用的参数子结构模型。这极大地简化了模型构建过程。
[0017]又另一方面，模型构建工具将一或多个可重复使用的参数模型集成到复杂半导体装置的测量模型中。在一些实施例中，由一个可重复使用的参数模型来充分描述半导体装置的测量模型。在一些其它实施例中，由两个或两个以上可重复使用的参数模型的组合来充分描述半导体装置的测量模型。
[0018]另一方面，模型构建工具基于来自用户的输入产生可重复使用的参数子结构模型。在一些实施例中，模型构建工具基于由用户指示的若干较简单的几何结构基元或较简单的可重复使用的参数子结构模型的组合物产生可重复使用的参数子结构模型。所述组合物将个别模型的集合改变成单个可重复使用的参数子结构模型，所述单个可重复使用的参数子结构模型可用作测量模型的元件，如同其作为原始建置块。
[0019]可以不同方式产生可重复使用的参数子结构模型。在一个实例中，用户引导模型构建工具由用户产生的计算机代码组合及约束一或多个几何结构基元、一或多个现有子结构模型或任何组合。在另一实例中，可重复使用的参数子结构模型是基于更复杂的几何结构，且因此是较少的更复杂几何结构基元的合并。在又另一实例中，用户可与图形用户接口(GUI)交互，所述GUI允许用户选择一或多个几何结构基元、一或多个现有子结构模型或任何组合，且接着指示将这些元件聚合在一起且选择所要独立参数的用户期望。作为响应，所述模型构建工具自动产生适当约束条件以实现完全集成的参数子结构模型。
[0020]又另一方面，用户可将最新产生的参数子结构模型导出到可由其它用户使用的文件中。在另一实例中，最新产生的参数子结构模型可在模型构建工具中作为可用建置块而列出，所述可用建置块可由用户选择以构造测量模型或又另一更复杂的参数子结构模型。
[0021]又另一方面，模型构建工具产生复杂装置子结构的可重复使用的参数模型且使其可用，所述可重复使用的参数模型包含嵌入于其设计中的特定半导体工艺的关键特性。更明确来说，可重复使用的参数子结构模型包含控件，所述控件允许用户指定由一或多个工艺步骤产生的晶片制品。
[0022]又另一方面，模型构建工具产生复杂装置子结构的可重复使用的参数模型且使其可用，所述可重复使用的参数模型包含测量应用特定细节(例如，源于特定应用的约束条件、尺寸等等)。
[0023]又另一方面，模型构建工具包含安全特征以控制与特定用户共享敏感知识产权。
[0024]前述内容为概述且因此必然含有细节的简化、一般化及省略；因此，所属领域的一般技术人员将明白所述概述仅具说明性且非以任何方式限制。在本文中所陈述的非限制性详细描述中将明白本文中所描述的装置及/或过程的其它方面、发明特征及优点。
【附图说明】
[0025]图1A是说明被组装在一起以形成图1B中描绘的光学临界尺寸(O⑶)模型10的十二个不同的原始结构建置块11到22的图。
[0026]图1B是说明光学临界尺寸(O⑶)模型10的图。
[0027]图2是说明用于测量半导体晶片的特性的系统100的图。
[0028]图3是说明表示沟槽结构的三个保形层的可重复使用的参数子结构模型200的图。
[0029]图4是说明用以形成图5中描绘的测量模型的几何结构基元与可重复使用的参数子结构模型的组合的图。
[0030]图5是说明由图4中所描绘的几何结构基元与可重复使用的参数子结构模型的组合形成的测量模型的图。
[0031]图6是说明在另一实施例中的表示沟槽结构的三个保形层的可重复使用的参数子结构模型210的图。
[0032]图7A到7D描绘用于产生半导体装置结构的四个基本制造工艺步骤。
[0033]图8描绘堆叠装置结构的可重复使用的参数子结构模型230。
[0034]图9描绘两个不同的可重复使用的参数子结构模型231及232，其由如本文中所描述的模型构建工具组合成完全集成参数子结构模型233。
【具体实施方式】
[0035]现将详细参考背景实例及本发明的一些实施例，在附图中说明其实例。
[0036]提出用于基于可重复使用的参数模型产生复杂装置结构的测量模型的方法及工具。采用这些模型的计量系统经配置以测量与不同半导体制造工艺相关联的结构及材料特性(例如，结构及膜的材料组合物、尺寸特性等等)。
[0037]图2说明用于测量半导体晶片的特性的系统100。如图2中所展示，可使用系统100执行安置于晶片定位系统110上的半导体晶片112的一或多个结构114的光谱椭圆偏振测量。在此方面中，系统100可包含配备有照明器102及光谱仪104的光谱椭圆偏振计。系统100的照明器102经配置以产生所选择的波长范围(例如，150到1700nm)的照明并将其引导到安置于半导体晶片112的表面上的结构114。光谱仪104又经配置以从半导体晶片112的表面接收光。应进一步注意，使用偏振状态产生器107使从照明器102射出的光偏振以产生经偏振照明光束106。由安置于晶片112上的结构114反射的辐射穿过偏振状态检偏器109且到光谱仪104。关于偏振状态分析由光谱仪104接收到的在集光光束108中的辐射，从而允许经过检偏器的辐射的光谱分析。这些光谱111被传递到计算系统116以用于分析结构114。
[0038]在又一实施例中，计量系统100是测量系统100，测量系统100包含经配置以根据本文中所提供的描述执行模型构建工具130的一或多个计算系统116。在优选实施例中，模型构建工具130是存储于载体媒体118上的一组程序指令120。由计算系统116读取及执行存储于载体媒体118上的程序指令120以实现如本文中所描述的模型构建功能性。一或多个计算系统116可以通信方式耦合到光谱仪104。一方面，一或多个计算系统116经配置以接收与样品112的结构114的测量(例如，临界尺寸、膜厚度、组合物、工艺等等)相关联的测量数据
111。在一个实例中，测量数据111包含由测量系统100基于来自光谱仪104的一或多个取样过程对于样品的经测量光谱响应的指示。在一些实施例中，一或多个计算系统116进一步经配置以从测量数据111确定结构114的样品参数值。在一个实例中，一或多个计算系统116经配置以采用实时临界尺寸标注(RTCD)实时存取模型参数，或可存取预计算的模型库以用于确定与目标结构114相关联的至少一个样品参数值的值。
[0039]此外，在一些实施例中，一或多个计算系统116进一步经配置以从用户输入源103(例如图形用户接口、键盘等等)接收用户输入113。所述一或多个计算机系统进一步经配置以如本文中所描述那样配置可重复使用的参数子结构模型。
[0040]在一些实施例中，测量系统100进一步经配置以将一或多个可重复使用的参数子结构模型115存储于存储器(例如，载体媒体118)中。
[0041 ]应认识到，可由单计算机系统116或(替代性地)多计算机系统116实施贯穿本发明所描述的各种步骤。此外，系统100的不同子系统(例如光谱椭圆偏振计101)可包含适用于实施本文中所描述的所述步骤的至少一部分的计算机系统。因此，前面描述不应被解释为对本发明的限制但仅为说明。此外，一或多个计算系统116可经配置以执行本文中所描述的方法实施例的任何其它步骤。
[0042]计算系统116可包含(但不限于):个人计算机系统、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或所属领域中已知的任何其它装置。一般来说，术语“计算系统”可被广泛定义为涵盖具有一或多个处理器的任何装置，所述处理器执行来自存储器媒体的指令。一般来说，计算系统116可与测量系统(例如测量系统100)集成，或(替代性地)可与任何测量系统分离。在此意义上，计算系统116可被远程定位且分别从任何测量源及用户输入源接收测量数据及用户输入113。
[0043]实施方法的程序指令120(例如本文中所描述的程序指令)可经由载体媒体118传输或被存储于载体媒体118上。所述载体媒体可为传输媒体，例如导线、缆线或无线传输链路。所述载体媒体还可包含计算机可读媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光学磁盘或磁带。
[0044]此外，计算机系统116可以所属领域中已知的任何方式以通信方式耦合到椭圆偏振计101的光谱仪104或照明器子系统102，或用户输入源103。
[0045]计算系统116可经配置以通过可包含有线或无线部分的传输媒体从用户输入源103及所述系统的子系统(例如，光谱仪104、照明器102及类似物)接收及/或获取数据或信息。以此方式，所述传输媒体可用作计算机系统116、用户输入源103与系统100的其它子系统之间的数据链路。此外，计算系统116可经配置以经由存储媒体(S卩，存储器)接收测量数据。例如，使用椭圆偏振计101的光谱仪获得的光谱结果可被存储于永久或半永久存储器装置(未展示)中。就这点来说，所述光谱结果可从外部系统汇入。此外，计算机系统116可经由传输媒体将数据发送到外部系统。
[0046]可如本文中所描述那样进一步配置图2中所说明的系统100的实施例。此外，系统100可经配置以执行本文中所描述的方法实施例的任一者的任何其它块。
[0047]用于临界尺寸(CD)、薄膜厚度、光学性质及组合物、叠加、光刻焦点/剂量等等的光学计量通常需要待测量的下伏结构的几何结构模型。此测量模型包含所述结构的物理尺寸、材料性质及参数化。
[0048]—方面，模型构建工具包含复杂装置子结构的可重复使用的参数模型，所述可重复使用的参数模型可用作复杂半导体装置的模型中的建置块。这使得模型构建过程更直观且更不容易产生误差。此外，因为针对特定结构及测量应用优化所述可重复使用的参数子结构模型，所以所得离散化的测量模型与传统模型相比计算效率更高。此外，可保存所述参数子结构模型并在不同项目及不同用户之间共享所述参数子结构模型。
[0049]又一方面，可重复使用的参数子结构模型由由模型构建工具的用户输入的独立参数的值完全定义。与模型形状及构成的几何结构元件中的内部约束条件相关联的全部其它变量在所述模型内予以预定义。因此，在独立参数的所述值以外，不需要其它用户输入来完全定义可重复使用的参数子结构模型。这极大地简化了模型构建过程。
[0050]在一些实施例中，可重复使用的参数子结构模型是结构特定的。图3描绘可重复使用的参数子结构模型200，其表示沟槽结构的三个保形层。如图3中所描绘，定义所述模型的形状的独立参数是每一层的厚度!^、!^及!^、所述沟槽的宽度W及所述沟槽的深度H。任选地，与所述层中的每一者相关联的材料参数可被定义为可由用户定义的独立变量。
[0051]模型构建工具的用户仅需要输入这五个参数的值以完全定义此可重复使用的参数子结构模型200的几何结构。与模型形状及内部约束条件相关联的全部其它变量在所述模型内予以预定义，且不需要进一步输入来完全定义模型210的形状。
[0052]相比之下，图1A中所描绘的结构模型要求九个不同原始元件(元件12到20)及其相互关系(例如，所述元件中的每一者之间的约束条件)的定义以模型化具有三个保形层的类似沟槽结构。用户需要手动定义、组合、约束及参数化这九个元件。举例来说，用户将必须约束元件12、13及14中的每一者的右侧以分别与元件20、19及18的左侧对准。类似地，用户将必须约束元件15、16及17中的每一者的左侧以分别与元件18、19及20的右侧对准。此外，用户将必须约束元件18、19及20中的每一者的高度以分别等于侧件14及15、13及16以及12及17的宽度。这些约束实例仅为必须由用户建立以完全定义具有三个保形层的简单沟槽结构的甚至更大约束条件集合的子集。因此，不难想象与仅使用简单几何结构基元定义复杂装置结构的模型相关联的难度。如图3中所描绘，仅由五个独立参数完全定义的单个可重复使用的参数子结构模型200取代包含九个几何结构基元及几十个约束条件以及形状参数值的模型。
[0053]又另一方面，模型构建工具将一或多个可重复使用的参数模型集成到复杂半导体装置的测量模型中。如图4中所描绘，模型构建工具从用户接收输入以将几何结构基元11、21及22与可重复使用的参数子结构模型200组合以形成在图5中描绘的测量模型205。在一些其它实施例中，由一个可重复使用的参数模型来充分描述半导体装置的测量模型。在一些其它实施例中，由两个或两个以上可重复使用的参数模型的组合来充分描述半导体装置的测量模型。
[0054]另一方面，模型构建工具基于来自用户的输入产生可重复使用的参数子结构模型。
[0055]在一些实施例中，模型构建工具基于由用户指示的许多较简单的几何结构基元或较简单的可重复使用的参数子结构模型的组合物产生可重复使用的参数子结构模型。所述组合物将个别模型的集合改变成单个可重复使用的参数子结构模型，所述单个可重复使用的参数子结构模型可用作测量模型的元件，如同其作为原始建置块。
[0056]如图3中所描绘，将九个几何结构基元(例如，矩形形状)完全集成到子结构模型中，所述子结构模型由五个独立参数完全定义。模型构建工具保存所述子结构模型以供稍后使用。在内部，所述子结构模型包含完全集成所述九个几何结构基元所需的约束条件。这些约束条件被保存为所述子结构模型的部分且在所述子结构模型的每个实例处予以实施。以此方式，用户可产生通常使用的复杂形状与预定义约束条件的集合。可将所述子结构模型卸载及保存到文件中，重新加载到项目中并使用，且在用户之间共享。
[0057]由模型构建工具产生的可重复使用的参数子结构模型使用户或用户群组能够产生可重复使用的子结构库。使用相同子结构模型的不同实例的不同用户可期望实现相同数值结果。
[0058]可以不同方式产生可重复使用的参数子结构模型。在一个实例中，用户引导模型构建工具由用户产生的计算机代码组合及约束一或多个几何结构基元、一或多个现有子结构模型或任何组合。图6描绘基于用户产生的计算机代码组装的可重复使用的参数子结构模型210，所述可重复使用的参数子结构模型210由其独立参数及H以类似于图3中所描绘的模型200的方式予以定义。然而，可重复使用的参数子结构模型210是基于更复杂的几何结构(U形)，且因此是较少的更复杂几何结构基元的合并。因此，模型210包含少于模型200的顶点。这导致较平滑模型离散化，其归因于降低数目的离散化点而产生计算效率更高的测量模型。一般来说，含有较少几何结构建置块及较少约束条件的模型导致更快离散化，这是因为离散化引擎不再需要剖析如此多的几何结构建置块及约束条件。在一些实施例中，第一可重复使用的参数模型的离散化点在下伏计算系统的浮点精度内与第二可重复使用的参数模型的离散化点对准，以确保来自经组合模型的可重复的计算结果。
[0059]在一些其它实例中，用户可与图形用户接口(GUI)交互，所述GUI允许用户选择一或多个几何结构基元、一或多个现有子结构模型或任何组合，且接着指示将这些元件聚合在一起且选择所要独立参数的用户期望。作为响应，模型构建工具自动产生适当约束条件以实现完全集成的参数子结构模型。接着，用户可将最新产生的参数子结构模型导出到可由其它用户使用的文件中。在另一实例中，所述最新产生的参数子结构模型可在模型构建工具中作为可用建置块而列出，所述可用建置块可由用户选择以构造测量模型或又另一更复杂的参数子结构模型。可重复使用的参数子结构模型允许多个用户以协作方式作用于复杂模型的不同部分且在最后阶段将其组装在一起。
[0060]图9描绘两个不同的可重复使用的参数子结构模型231及232。在一个实例中，用户可与图形用户接口(GUI)交互，所述GUI允许所述用户选择模型231及232，且指定将这些元件聚合在一起的期望，其中模型231位于模型232的顶部上。作为响应，所述模型构建工具自动产生适当约束条件以实现完全集成的参数子结构模型233。接着，用户可将最新产生的参数子结构模型导出到可由其它用户使用的文件中。
[0061]通过组合两个或两个以上可重复使用的参数子结构模型而非几何结构基元来显著减少用于组装复杂装置模型所需的组件数目。此外，也显著减少必须由用户指定的所述组件之间的关系数目。这简化了初始模型构建过程，使得更不容易产生误差，且使得更容易在不同用户之间传递模型。
[0062]又另一方面，模型构建工具产生复杂装置子结构的可重复使用的参数模型且使其可用，所述可重复使用的参数模型包含嵌入于其设计中的特定半导体工艺的关键特性。更明确来说，可重复使用的参数子结构模型包含控件，所述控件允许用户指定由一或多个工艺步骤产生的晶片制品。
[0063]图7A到7D描绘用以产生图7D中描绘的结构的四个基本制造工艺步骤。首先，如图7A中所描绘，在衬底221上沉积具有厚度T的膜22。接着，如图7B中所描绘，将具有宽度W的沟槽蚀刻到所述膜层222中。接着，如图7C中所描绘，将材料223、224及225保形沉积于所述膜及所述沟槽上方。最后，如图7D中所描绘，使所述结构平坦化到高度TP。
[0064]在一个实施例中，可重复使用的参数模型表示全部四个这些步骤。此外，用户能够选择采用哪一工艺步骤来进行模型化。举例来说，如果用户希望首先模型化沟槽蚀刻工艺步骤，那么所述用户控制可重复使用的参数模型以包含产生所述沟槽蚀刻所需要的工艺(即，膜沉积及沟槽蚀刻步骤)。用户将定义膜沉积步骤中所使用的材料、定义所沉积膜的厚度及定义沟槽的尺寸。如果用户希望模型化平坦化步骤，那么所述用户以先前定义的沟槽蚀刻模型开始，且接着控制可重复使用的参数模型以包含产生经平坦化结构所需要的工艺(即，保形沉积及平坦化步骤)。用户将定义保形沉积的次数，且针对每一沉积的材料/厚度定义平坦化的深度。以此方式，用户能够个别控制由可重复使用的参数模型表示的工艺步骤中的每一者。因此，可利用单个模型以测量多个工艺步骤。
[0065]在一些光刻焦点/剂量应用中，将堆叠装置结构的抗蚀剂线模型化为以以下方式约束的堆叠梯形:I)将相邻梯形的顶部临界尺寸(TCD)及底部临界尺寸(BCD)约束为相等；2)将个别梯形的高度约束为相等;3)将个别临界尺寸约束为依据用户定义的焦点及剂量参数而变化;及4)将个别梯形的高度约束为依据前述焦点及剂量参数而变化。传统上，全部这些约束条件需要由用户设置。
[0066]又另一方面，模型构建工具产生复杂装置子结构的可重复使用的参数模型且使其可用，所述可重复使用的参数模型包含测量应用特定细节(例如，源于特定应用的约束条件、尺寸等等)。
[0067]图8描绘堆叠装置结构的可重复使用的参数子结构模型230。在此实例中，模型构建工具读取文件，所述文件含有个别CD及高度的方程式。此文件通常由光刻模拟器(例如可从(美国)加利福尼亚州苗必达市(Milpitas ,Ca Iifornia)科嘉公司(KLA-TencorCorporat1n)购得的PR0LITH软件)产生。基于此应用信息，模型构建工具自动设置可重复使用的参数子结构模型230的参数化及约束条件。
[0068]在另一实例中，也可采用模型构建工具产生描述在一些光学计量应用中所使用的场增强元件的可重复使用的参数子结构模型。在转让给科磊公司的第8，879，073号美国专利案中进一步详细描述场增强元件，所述专利案标的物以全文引用方式并入本文中。可采用模型构建工具以针对每一类型的场增强元件及不同应用产生可重复使用的参数子结构模型。
[0069]在又另一实例中，也可采用模型构建工具以产生描述计量目标的可重复使用的参数子结构模型，所述计量目标由计量目标设计或叠加设计软件产生。在一个实例中，模型构建工具接收由软件模拟器产生的图形数据库系统(GDS)数据，且自动产生预测间隔件间距划分形态的可重复使用的参数子结构模型。
[0070]又另一方面，模型构建工具包含安全特征以控制与特定用户共享敏感知识产权。举例来说，可期望实体与另一实体共享测量模型，但并不共享所述测量模型的包含敏感知识产权的特定方面。在一些实例中，模型构建工具允许用户隐藏一或多个可重复使用的参数子结构模型的全部或部分使其不被显示以允许与其它实体共享所述模型。在一些实例中，模型构建工具允许用户省略一或多个可重复使用的参数子结构模型的全部或部分以防止与另一实体共享这些敏感元件。在一些其它实例中，模型构建工具允许用户包含密码保护以控制对一或多个可重复使用的参数子结构模型的全部或部分的存取，以将敏感元件的共享限于经授权实体。以此方式，可由用户保密体现于所述可重复使用的参数子结构模型的特定特征中的敏感知识产权。
[0071]尽管参考系统100说明本文中所论述的方法，但可采用经配置以照明及检测从样品反射、透射或衍射的光的任何光学计量系统，以实施本文中所描述的示范性方法。示范性系统包含角分辨反射计、散射计、反射计、椭圆偏振计、光谱反射计或椭圆偏振计、光束轮廓反射计、多波长二维光束轮廓反射计、多波长二维光束轮廓椭圆偏振计、旋转补偿器光谱椭圆偏振计等等。通过非限制性实例，椭圆偏振计可包含单个旋转补偿器、多个旋转补偿器、旋转偏振器、旋转检偏器、调制元件、多个调制元件或无调制元件。
[0072]应注意，可以使得源及/或目标测量系统使用一种以上技术的方式配置来自所述测量系统的输出。实际上，应用程序可经配置以采用在单个工具内或跨许多不同工具的可用计量子系统的任何组合。
[0073]还可以许多不同方式配置实施本文中所描述的方法的系统。举例来说，可期望广泛范围的波长(包含可见光、紫外线、红外线及X射线)、入射角、偏振状态及相干性状态。在另一实例中，所述系统可包括许多不同光源(例如，直接耦合的光源、激光维持等离子光源等等)中的任一者。在另一实例中，所述系统可包含用以调节被引导到样品或从样品收集的光的元件(例如，切趾器、滤光器等等)。
[0074]如本文中所描述，术语“临界尺寸”包含结构的任何临界尺寸(例如，底部临界尺寸、中间临界尺寸、顶部临界尺寸、侧壁角、光栅高度等等)、两个或两个以上结构的临界尺寸(例如，两个结构之间的距离)、两个或两个以上结构之间的位移(例如，叠加光栅结构之间的叠加位移等等)及用于结构或部分结构中的材料的色散性质值。结构可包含三维结构、图案化结构、叠加结构等等。
[0075]如本文中所描述，术语“临界尺寸应用”或“临界尺寸测量应用”包含任何临界尺寸测量。
[0076]如本文中所描述，术语“计量系统”包含经采用以至少部分特征化任何方面中的样品的任何系统。然而，此类技术术语并不限制如本文中所描述的术语“计量系统”的范围。此夕卜，计量系统100可经配置以用于测量图案化晶片及/或未图案化晶片。所述计量系统可被配置为LED检验工具、边缘检验工具、背侧检验工具、巨观检验工具或多模式检验工具(同时涉及来自一或多个平台的数据)及从基于临界尺寸数据的系统参数的校准获益的任何其它计量或检验工具。
[0077]本文中描述可用于处理样品的半导体处理系统(例如，检验系统或光刻系统)的各种实施例。本文中使用术语“样品”以指代在可通过所属领域中已知的方法处理(例如，针对缺陷而经印刷或检验)的晶片、光罩或任何其它样本上的位点。在一些实例中，所述样品包含具有一或多个测量目标的单个位点，所述一或多个测量目标的同时、组合测量被视为单个样品测量或参考测量。在一些其它实例中，所述样品是位点汇总，其中与所述经汇总测量位点相关联的测量数据是与所述多个位点中的每一者相关联的数据的统计汇总。此外，这些多个位点中的每一者可包含与样品或参考测量相关联的一或多个测量目标。
[0078]如本文中所使用，术语“晶片”大体上是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。实例包含(但不限于):单晶硅、砷化镓及磷化铟。此类衬底可通常在半导体制造设施中找到及/或处理。在一些情况中，晶片可仅包含衬底(即，裸晶片)。替代性地，晶片可包含形成于衬底上的不同材料的一或多个层。形成于晶片上的一或多个层可为经“图案化”或“非图案化”的。举例来说，晶片可包括具有可重复图案特征的多个裸片。
[0079]“光罩”可为在光罩制造工艺的任何阶段的光罩或可或不可经释放以用在半导体制造设施中的经完成的光罩。光罩或“掩模”通常定义为具有形成于其上且被配置成图案的基本上不透明的区域的基本上透明衬底。所述衬底可包含(例如)玻璃材料(例如非晶Si02)。光罩可在光刻工艺的曝光步骤期间被安置于抗蚀剂覆盖的晶片上方，使得可将所述光罩上的图案转印到所述抗蚀剂。
[0080]形成于晶片上的一或多个层可为经图案化或非图案化的。举例来说，晶片可包含各自具有可重复图案特征的多个裸片。此类材料层的形成及处理可最终导致经完成装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文中所使用的术语晶片希望涵盖其上制造有所属领域中已知的任何类型的装置的晶片。
[0081 ]在一或多个示范性实施例中，可在硬件、软件、固件或其任何组合中实施所描述的功能。如果实施于软件中，那么所述功能可作为一或多个指令或代码被存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体(其包含促进计算机程序从一个地方传递到另一地方的任何媒体)两者。存储媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。通过实例且以非限制方式，此类计算机可读媒体可包括RAM、R0M、EEPR0M、CD_R0M或其它光学磁盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置或可用于以指令或数据结构的形式载送或存储所要代码构件且可由通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它媒体。此外，将任何连接适当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴缆线、光纤缆线、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(例如红外线、无线电及微波)从网站、服务器或其它远程源传输所述软件，那么所述同轴缆线、光纤缆线、双绞线、DSL或无线技术(例如红外线、无线电及微波)包含在媒体的定义中。如本文中所使用的磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘(其中磁盘通常以磁性方式重现数据，而光盘使用激光以光学方式重现数据)。以上组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
[0082]尽管上文出于指示目的而描述某些特定实施例，但本专利文件的教示具有一般适用性且并不限于上文所描述的所述特定实施例。因此，可在不背离如权利要求书中所陈述的本发明的范围的情况下实践所描述的实施例的各种特征的各种修改、调适及组合。
【主权项】
1.一种包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令包括: 用于使第一计算机接收第一用户对于第一可重复使用的参数模型的选择的指示以描述第一半导体装置的至少一部分的代码，其中所述第一可重复使用的参数模型包括多个几何结构元件且由第一组独立参数值完全定义;及 用于使所述第一计算机接收对于所述第一组独立参数值的选择的指示的代码。2.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，其中所述第一半导体装置的测量模型由所述第一可重复使用的参数模型完全定义。3.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述第一计算机接收所述第一用户对于第二可重复使用的参数模型的选择的指示以描述所述第一半导体装置的子结构的代码，其中所述第二可重复使用的参数模型包含多个几何结构元件且由第二组独立参数值完全定义； 用于使所述第一计算机接收对于所述第二组独立参数值的选择的指示的代码； 用于使所述第一计算机至少部分基于所述第一及第二可重复使用的参数模型的组合来确定所述第一半导体装置的第一测量模型的代码;及 用于使所述计算机将所述第一测量模型存储于存储器中的代码。4.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，其中由所述第一用户完成对于定义所述第一可重复使用的参数模型的所述第一组独立参数值的所述选择。5.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述第一计算机接收由过程模拟工具产生的输出文件的代码;及 用于使所述第一计算机从所述输出文件确定所述第一组独立参数值的代码。6.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量构建工具，其中所述第一子结构的所述第一可重复使用的参数模型的多个离散化点在所述第一计算机的浮点精度内与所述第二子结构的所述第二可重复使用的参数模型的多个离散化点对准。7.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使第二计算机接收第二用户对于所述第一可重复使用的参数模型的选择的指示以描述第二半导体装置的第一子结构的代码； 用于使所述第二计算机接收所述第二用户对于第三可重复使用的参数模型的选择的指示以描述所述第二半导体装置的第二子结构的代码，其中所述第三可重复使用的参数模型由第三组独立参数值完全定义； 用于使所述第二计算机至少部分基于所述第一及第三可重复使用的参数模型的组合来确定第二测量模型的代码;及 用于使所述计算机将所述第二测量模型存储于存储器中的代码。8.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述计算机接收对于所述第一半导体装置的所述第一测量模型的选择的指示的代码； 用于使所述计算机接收对于第三可重复使用的参数模型的选择的指示的代码，其中所述第三可重复使用的参数模型由第三组独立参数值完全定义； 用于使所述计算机至少部分基于所述第一测量模型及所述第三可重复使用的参数模型的组合来确定第二测量模型的代码;及 用于使所述计算机将所述第二测量模型存储于存储器中的代码。9.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述计算机隐藏第一半导体装置的所述第一子结构的一部分使所述部分不向所述第一用户显示的代码。10.根据权利要求1所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，其中所述第一半导体装置的至少一部分的所述第一可重复使用的参数模型包含特定于特定测量应用的几何结构特征及几何结构特征之间的相互关系。11.一种包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令包括: 用于使计算机接收用户对于多个原始几何结构模型化元件的选择的指示的代码； 用于使所述计算机从所述用户接收指示的代码，所述指示指出所述多个原始几何结构模型化元件中的每一者相对于所述其它原始几何结构模型化元件的所要位置； 用于使所述计算机从所述用户接收指示的代码，所述指示指出所述多个原始几何结构模型化元件的所要参数化； 用于使所述计算机基于所述多个原始几何结构元件的组合来确定第一半导体装置的至少一部分的第一可重复使用的参数模型的代码，其中所述第一可重复使用的参数模型由与所述所要参数化相关联的一组独立参数完全定义;及 用于使所述计算机将所述第一可重复使用的参数模型存储于存储器中的代码。12.根据权利要求11所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，其中所述第一可重复使用的参数模型的所述确定涉及产生一组约束关系，所述组约束关系将所述多个原始几何结构模型化元件完全集成到由所述组独立参数完全定义的所述可重复使用的参数模型中。13.根据权利要求11所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述计算机接收所述用户对于所述第一可重复使用的参数模型的选择的指示的代码； 用于使所述计算机接收所述用户对于所述第一半导体装置的子结构的第二可重复使用的参数模型的选择的指示的代码，其中所述第二可重复使用的参数模型包含多个几何结构元件且由第二组独立参数值完全定义； 用于使所述计算机至少部分基于所述第一及第二可重复使用的参数模型的组合来确定半导体装置的测量模型的代码;及 用于使所述计算机将所述第一测量模型存储于存储器中的代码。14.根据权利要求13所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述计算机从所述第一用户接收所述第一组独立参数值的指示的代码;及 用于使所述第一计算机从所述第一用户接收所述第二组独立参数值的指示的代码。15.根据权利要求13所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述计算机接收由过程模拟工具产生的输出文件的代码;及 用于使所述计算机从所述输出文件确定所述第一组独立参数值的代码。16.根据权利要求13所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量构建工具，其中所述测量模型由第三组独立参数值完全定义，所述第三组独立参数值包含所述第一组独立参数值及所述第二组独立参数值中的至少一部分。17.根据权利要求11所述的包括存储于非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读指令的计量模型构建工具，所述计算机可读指令进一步包括: 用于使所述计算机隐藏所述第一半导体装置子结构的一部分使所述部分不向所述用户显示的代码。18.—种计量系统，其包括: 照明源，其经配置以将一些照明光提供到一或多个计量目标； 检测器，其经配置以响应于所述一些照明光从所述一或多个计量目标接收一些经收集光;及 一或多个计算机系统，其经配置以: 接收与所述检测到的光相关联的一些测量数据;及 基于所述测量模型与所述一些测量数据的拟合确定所述一或多个计量目标的测量模型的一或多个参数，其中所述测量模型包含所述一或多个计量目标的第一子结构的第一可重复使用的参数模型，且其中所述第一可重复使用的参数模型包含多个几何结构元件且由第一组独立参数值完全定义。19.根据权利要求18所述的计量系统，其中所述测量模型还包含所述一或多个计量目标的第二子结构的第二可重复使用的参数模型，且其中所述第二可重复使用的参数模型包含多个几何结构元件且由第二组独立参数值来完全定义。20.根据权利要求19所述的计量系统，其中所述第一子结构的所述第一可重复使用的参数模型的多个离散化点在所述一或多个计算系统的浮点精度内与所述第二子结构的所述第二可重复使用的参数模型的多个离散化点对准。
【文档编号】H01L21/66GK105917454SQ201580004435
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月14日
【发明人】J·伊洛雷塔, M·A·拉芬, L·波斯拉夫斯基, T·卡阿卡, 赵强, 李列泉
【申请人】科磊股份有限公司