專利名稱：在圖案化結構中進行測量的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的來說涉及半導體產(chǎn)業(yè)領域，并且涉及用于測量圖案化物品(例如，半導體晶圓)的參數(shù)的技術。
背景技術：
對于半導體結構的特性進行表征是半導體產(chǎn)業(yè)長久以來的需求。由于基于這種結構的半導體器件的尺寸縮小，因此需要高靈敏度的測量工具和數(shù)據(jù)分析來監(jiān)測半導體結構(尤其是圖案化與非圖案化薄膜的堆棧形式的結構)的特性。 已知光學臨界尺寸(O⑶)測量技術(也稱為散射測量)對于測量圖案化(周期性)結構的參數(shù)是有效的。通常采用擬合操作來執(zhí)行OCD測量。根據(jù)該操作，描述被測結構的理論模型用于生成理論數(shù)據(jù)或參考數(shù)據(jù)，并且將該理論數(shù)據(jù)或參考數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)迭代比較，同時變化模型參數(shù)直到找到“最佳擬合”為止?！白罴褦M合”模型的參數(shù)被認為與測量參數(shù)相對應。測量數(shù)據(jù)通常為光學數(shù)據(jù)，可對這些數(shù)據(jù)進行分析以得出有關圖案的幾何參數(shù)的信息，包括厚度、臨界尺寸(CD)、行距、行寬、壁深、壁輪廓等以及樣本所含材料的光學常數(shù)。用于這種測量的光學測量工具通常為基于橢圓光度法和/或反射測量法的工具?；诜瓷錅y量法的工具通常測量來自樣本/通過樣本返回/傳輸?shù)妮椛浯笮〉淖兓?，而基于橢圓光度法的工具通常測量與樣本相互作用后的輻射的偏振態(tài)的變化。除了這些技術或作為這些技術的替代方法，從圖案化(周期性)結構返回(反射和/或散射)的光的角度分析可用于測量定義/表征該結構的參數(shù)。

發(fā)明內容
在本技術領域中存在著對于有助于測量(例如，光學測量)圖案化結構的參數(shù)的需求。上述傳統(tǒng)方法通常包括理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)之間的比較。這在圖I中已經(jīng)示意性示出。理論數(shù)據(jù)基于一個或多個光學模型，每個光學模型基于多個參數(shù)的各種組合。模型中考慮到的參數(shù)通常有兩種，一種與結構有關，另一種與測量技術有關。某個函數(shù)(例如，優(yōu)值函數(shù))通常用于比較理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)，優(yōu)值函數(shù)本身或其導數(shù)的數(shù)值(值)定義為與期望的擬合度對應的參數(shù)。優(yōu)值函數(shù)通常為以下函數(shù)使得兩個數(shù)據(jù)(理論和測量)作為輸入(例如，光譜特征)，并且結果是作為兩個輸入特征之間“距離”的測量值的單個數(shù)值。例如，針對包括N個波長Xi的光譜的優(yōu)值函數(shù)MF(X)可以是以下形式MF(x)=丄爻(/ ) - Zw (為))2
(I)其中，It和Im為理論光學特征和測量光學特征(例如，強度)如果比較階段并沒有提供期望的結果，則改變理論數(shù)據(jù)的模型參數(shù)，從而改變理論輸入數(shù)據(jù)，然后重復比較直到獲得期望的擬合度(例如，收斂到優(yōu)值函數(shù)的最小值)為止。
通常的情況是結構的一個或多個參數(shù)對測量信號沒有影響或者影響很小。在這種情況下，模型里的這個參數(shù)保持不變以避免模型的不穩(wěn)定，尤其是由于弱影響參數(shù)。至于隨機變化或未知的參數(shù)(非建模參數(shù))，其通常根本不包含在模型里。這些和其他因素降低了測量的準確度。在通常的基于散射測量的應用中，挑戰(zhàn)在于考慮到大量參數(shù)(包括彼此相依或不相依的參數(shù))的并行變化而向處理控制提供可靠的信息。通常，對于一些參數(shù)的測量的靈敏度不足以驗證精確的測量，而且結果是有噪聲的并且與實際處理行為不對應。因此，本發(fā)明基于對圖案化結構(例如，半導體晶圓)具有許多測量地點這一事實的理解以及對于應當優(yōu)選使用處理行為從而指引和穩(wěn)定擬合處理的一些通用理解。這樣可以降低最終結果的不確定性，允許改變(浮動)大量參數(shù)，并且增強用戶對報告結果的信任度。根據(jù)本發(fā)明一個寬泛方面，提供一種用于測量圖案化結構的至少一個參數(shù)的方法。該方法包括提供輸入數(shù)據(jù)，該輸入數(shù)據(jù)包括測量數(shù)據(jù)，該測量數(shù)據(jù)包括與該結構的不同地點的測量對應的多個測量信號，和表示理論信號的數(shù)據(jù)，理論信號和測量信號之間的關系則表示該結構的至少一個參數(shù)；提供基于至少一個所選全局參數(shù)的罰函數(shù)，該全局參 數(shù)表征結構的至少一個特性；以及在理論信號和測量信號之間執(zhí)行擬合處理，所述擬合處理包括使用所述罰函數(shù)確定理論信號和測量信號之間的優(yōu)化關系，并使用該優(yōu)化關系來確定該結構的所述至少一個參數(shù)。在一些實施方式中，使用優(yōu)化優(yōu)值函數(shù)進行所需次數(shù)的迭代，直到達到優(yōu)化關系期望的收斂為止。然后，優(yōu)化關系用于確定該結構的該至少一個參數(shù)。罰函數(shù)可以是以下類型其表征該結構的兩個以上相關參數(shù)之間的關系。在一些示例中，相關參數(shù)可包括該圖案的臨界尺寸和側壁角度。在本發(fā)明的一些實施方式中，罰函數(shù)基于對測量地點基本上不變的全局參數(shù)。該結構的全局參數(shù)并且使用優(yōu)化關系來確定該結構的所述至少一個參數(shù)。在本發(fā)明另一個寬泛方面，提供一種用于測量圖案化結構的至少一個參數(shù)的測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)包括一個或多個測量單元，被配置為并且可操作地用于生成測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)處于與該結構的不同地點的測量對應的形式；以及上述用于接收和處理所述測量信號的控制系統(tǒng)。在使用不止一個測量單元的情況下，這些單元可以是相同類型或不同類型，采用類似或不同的測量技術。


為了理解本發(fā)明并領會如何在實際中執(zhí)行本發(fā)明，下面僅通過非限制性示例方式描述的實施方式結合附圖進行描述，其中圖I為用于測量圖案化結構的參數(shù)的傳統(tǒng)方法的示意圖；圖2為本發(fā)明的用于測量圖案化結構的測量系統(tǒng)的方框圖；圖3為本發(fā)明的用于測量圖案化結構的方法的主要步驟的流程圖；圖4A為圖3的方法的具體但非限制性示例的流程圖；以及圖4B為圖3的方法的另一具體但非限制性示例的流程圖。
具體實施方式
圖I示出了用于基于數(shù)據(jù)擬合來測量特定參數(shù)的傳統(tǒng)方法的基本原理。參考圖2，圖2以方框圖的形式示出了被配置為并且可操作地用于執(zhí)行本發(fā)明的測量圖案化結構S (例如，晶圓)的參數(shù)的測量系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包括被配置為用于處理和分析(在線或離線收集的)數(shù)據(jù)并且生成表示結構的一個或多個所需參數(shù)的輸出數(shù)據(jù)的控制單元12?？刂茊卧?2通常為計算機系統(tǒng)(由一個或多個計算機實體形成)并且包括存儲器實體12A和處理器實體12B等；并且通常還包括數(shù)據(jù)輸入和輸出實體12C?？刂茊卧?2接收或是從測量單元14 (經(jīng)由合適的數(shù)據(jù)接收器通過視情況而定的有線或無線信號傳輸)或是來自外部數(shù)據(jù)存儲器(事先將數(shù)據(jù)從測量單元傳輸至該外部數(shù)據(jù)存儲器)的測量數(shù)據(jù)MD。這樣，一般來說，測量單元14構成一個或多個測量數(shù)據(jù)源。測量單元可以是任何合適的類型，例如，在OCD測量的情況下為光學類型。測量單元的構成和操作不是本發(fā)明的一部分，因此，除了要注意以下幾點，這里將不再詳述。光學測量單元可采用基于散射測量的方案，例如垂直或斜入射，基于光譜或角度等，或其組合。在轉讓給本發(fā)明的受讓方的美國專利第6，657，736號中公開了適用于本發(fā)明的測量單元的示例。因此，對于基于散射測量的光學測量系統(tǒng)，該文獻通過引用結合于此。盡管以下將本發(fā)明示例為 與光學測量單元相關，但是應理解的是，本發(fā)明并不限于該具體應用。還應注意的是，可以從多于一個的測量單元提供測量數(shù)據(jù)，這些測量單元可以是類似或不同的測量類型(光學、電學、聲學等)。存儲器實體12A用于基于某模型和/或多個模型參數(shù)集來存儲(永久或臨時)用于擬合操作的理論數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，使用數(shù)據(jù)特定的罰函數(shù)來優(yōu)化擬合操作，其中，該數(shù)據(jù)特定的罰函數(shù)事先存儲在系統(tǒng)中或可從測量數(shù)據(jù)中得出。通常，罰函數(shù)與關于被測結構的一個或多個全局參數(shù)/條件的某些認知(數(shù)據(jù))相關。應理解的是，這些認知并不一定意味著在實際測量前已經(jīng)知曉某些參數(shù)的值，而是指一個或多個全局參數(shù)的行為是已知的，或者這些認知在實際測量過程中能夠更新。全局參數(shù)通常為結構的特征。在這方面，應理解的是，待測的圖案化結構包括一組由一個或多個類似的參數(shù)表征的地點。本發(fā)明在(例如，基于制造工藝)描述該集合的所述參數(shù)的預期行為的全局參數(shù)中采用優(yōu)化標準。這樣，處理器實體12B進行操作以確定通過應用基于全局參數(shù)的罰函數(shù)所優(yōu)化的理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)之間的關系。然后，優(yōu)化關系用于確定結構的期望參數(shù)。下面將對此進行更具體的描述。參考圖3，示出了能夠由上述系統(tǒng)(B卩，控制單元)實現(xiàn)的本發(fā)明的方法的主要步驟的流程圖。提供理論數(shù)據(jù)(步驟100)。該理論數(shù)據(jù)通常離線生成，即，先于并且獨立于對具體結構進行的實際測量，并呈現(xiàn)出理論信號(特征)的集合(庫)，其中，每個理論信號對應于根據(jù)特定條件下某個類型的結構可測量的數(shù)據(jù)(即，參數(shù)的值)。在晶圓中基于散射測量的O⑶測量的情況下，這些特征可以是光譜特征。提供來自結構S上的至少兩個(但是優(yōu)選多個)測量地點的測量數(shù)據(jù)MD (步驟110)。在獲得測量數(shù)據(jù)的同時或單獨地(例如，測量前)，提供表示與被測的該具體結構的一個或多個全局參數(shù)有關的數(shù)據(jù)(步驟112)。使用關于全局參數(shù)的所述數(shù)據(jù)(在步驟112提供)處理理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)(步驟114)，定義用于處理理論數(shù)據(jù)對測量數(shù)據(jù)的罰函數(shù)，產(chǎn)生優(yōu)化的優(yōu)值函數(shù)MFfull (步驟116)。優(yōu)值函數(shù)數(shù)值MFfun被確定為局部優(yōu)值函數(shù)MFltrcal和全局優(yōu)值函數(shù)MFgltjba的某個函數(shù)，其中，局部優(yōu)值函數(shù)MFltrcal表示針對某個測量地點的理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)之間的比較(關系)，而全局優(yōu)值函數(shù)MFgltjba與基于關于全局參數(shù)的數(shù)據(jù)的罰函數(shù)相對應
MFfull-f (MFlocal, MFglobal) (2)根據(jù)一示例，可按照如下方式確定優(yōu)化的優(yōu)值函數(shù)MFfull MFfull-MFlocal+MFglobal (3)在另一非限制性示例中MFfull=MFlocal+(1+G) (4)其中，根據(jù)針對所有地點已知的/確定的全局參數(shù)來確定G。然后，盡管在該圖中未具體指明，但是通過分析優(yōu)值函數(shù)MFfull來識別其是否滿足與期望的擬合度對應的預定條件。如果不滿足，則根據(jù)迭代程序來改變理論模型，直到達到最佳擬合(例如，優(yōu)值函數(shù)的期望最小數(shù))?；谧罴褦M合結果，對應模型的參數(shù)用于表征測·量參數(shù)。在本發(fā)明的一些實施方式中，測量數(shù)據(jù)的處理可始于包括以下各項的標準操作正如上面參考圖I所述的，使用標準優(yōu)化處理來單獨擬合每個測量地點。應注意的是，由于數(shù)據(jù)處理的這個階段預計不會是最終的，而僅僅是下一個階段的起始點，因此匹配/擬合度可以相對較低，從而節(jié)省計算時間。然后，處理的下一個階段從處理的初始、標準階段產(chǎn)生的每個點的擬合操作的“低準確度”開始，或通常始于任意點。處理的該下一個階段基于關于全局參數(shù)的數(shù)據(jù)并且旨在優(yōu)化/調整優(yōu)值函數(shù)。例如,定義/計算針對預定集合中每個地點的至少一個全局參數(shù)，gpgy......gi。應
注意的是，從先前的優(yōu)化/迭代步驟已知，所有地點的全局參數(shù)對于所有地點可以一樣，或者對于每個地點或一些地點的值不同，并且根據(jù)一些或所有地點的測量來確定。每個地點可分配有修正優(yōu)化的優(yōu)值函數(shù)MRfull,該函數(shù)考慮到經(jīng)由MRgld3al表達的罰函數(shù)，其中，MRgl()bai基于表示所選全局參數(shù)的數(shù)據(jù)。全優(yōu)值函數(shù)數(shù)值比常規(guī)、局部優(yōu)值函數(shù)MFltxal大，其削弱用戶期望抑制的全局行為，見上面的等式(3)和(4)?？苫谛拚?優(yōu)化的優(yōu)值函數(shù)MFfull針對每個地點進行擬合(收斂)處理。根據(jù)某個中間停止判據(jù)(例如，將優(yōu)值函數(shù)改進到某個中間水平)，或是按照一步或是按照數(shù)步停止來進行步進前移?？芍貜突虿恢貜蛿M合操作步驟，直到獲得對于所有地點的MFfull的足夠收斂為止。下面參考圖4A和圖4B對此進一步舉例說明。根據(jù)一些示例,所選全局參數(shù)與某個外部參考相關,該外部參考為測量處理的基本上不變的特征。因此，優(yōu)化操作采用對外部參考的擬合。該外部參考例如可以是OCD測量工具和⑶-SEM之間的相關性R2。應理解的是，本發(fā)明可用于改進O⑶或⑶-SEM測量，以及任何其他測量技術。因此，R2用作針對優(yōu)化的公共全局參數(shù)。實際上，該優(yōu)化還在很大程度上優(yōu)化了總測量不確定性(TMU)。由于(例如)由MFgltjbal數(shù)值表達的罰函數(shù)值應盡可能最小化，因此MFgltjbal可表達為MFglobal=Q * (1-R2)n (5)其中，n〈l可用于增強R2接近數(shù)字I的效果；α是允許調整MFgltjbal對MF1(X;al的相對強度的比例因子。根據(jù)其他一些示例，最佳擬合法可用于按照以下方式使用全局數(shù)據(jù)來評估局部誤差。X被指定為對于優(yōu)化處理中具體步驟在特定地點的感興趣的全局參數(shù)(例如，CD)所估計的值，Xref被指定為針對同一地點的某個外部參考值，所述全局參數(shù)的值Xfit可通過其與外部參考值的關系表達為
Xfit=a · Xref+b (6)其中，a和b為優(yōu)化Xfit盡可能靠近XMf的校正系數(shù)。Xfit值和當前值之間的個別差異用于確定罰函數(shù),例如,優(yōu)值函數(shù)校正MFglobal=Q · ((Xfit-X)/dX)2 (7)
其中，dX為具有X維數(shù)的固定值，dX可用于調整擬合/收斂處理中MFgltjbal的強度。這樣，常數(shù)值的某個外部參考可直接用作全局參數(shù)或用作定義全局參數(shù)的因子?？商鎿Q地，全局參數(shù)可以是晶圓中逐地點變化的參數(shù)，具有其值在這些地點中的已知特定分布。這種參數(shù)例如可以該結構的或是晶圓中整個測量地點集或其一部分的至少最上面的層的厚度T。關于全局參數(shù)的數(shù)據(jù)可表示該參數(shù)(例如，厚度)的行為的平滑度。這樣，可通過增強跨測量地點集的至少一部分的給定參數(shù)的行為平滑度來提供測量結果的穩(wěn)定性。例如，可通過下面的方法獲得例如，可通過將N個臨近地點(例如，3個點)擬合到某個平滑函數(shù)并評估該函數(shù)在地點坐標中的中間值來估計針對每個地點的局部平滑值。估計的平滑值xs_th和模型參數(shù)的對應值X的差值除以某個相關校正因子可用作例如由MFgltjbal表達的罰函數(shù)MFglobal=Q · ((Xsmooth-X)/dX)2 (8)在不是平滑度函數(shù)或者除了平滑度函數(shù)之外，跨晶圓中測量地點的全局行為可選為某個全局參數(shù)的徑向函數(shù)/分布，例如，作為沿著晶圓半徑R的多項式函數(shù)。在優(yōu)化操作的每個步驟中，整個測量數(shù)據(jù)集擬合到所述的徑向函數(shù)，并且擬合水平/程度(例如，殘差平方和或相關性)用于確定罰函數(shù)進而針對所有地點的MFgltjbal。應注意的是，可選擇測量地點集，這樣，它們全部共享在優(yōu)化操作中使用的至少一個參數(shù)的公共行為。同樣，優(yōu)選地，分析這些地點以選擇合適的測量集。例如，優(yōu)選地，從優(yōu)化的優(yōu)值函數(shù)中使用的測量集中過濾掉(手動或自動)由于某種原因具有與總體的其它地點明顯不同的參數(shù)行為(例如，擬合水平)的地點。可選地，但是優(yōu)選地，通過驗證每個地點正確的光譜設置和合理的收斂來定義和優(yōu)化每個測量地點的測量方法(關于測量地點和/或有關所述地點的測量條件的信息)。以下為本發(fā)明用于測量圖案化結構的技術的具體而非限制性的示例。參考圖4A，示出了能夠由上述圖2所示的系統(tǒng)實現(xiàn)的本發(fā)明的一個實施方式的方法的流程圖。該具體而非限制性示例示出了全局參數(shù)針對特定的測量地點基本不變，然而全局參數(shù)針對不同的地點相同或不同的情況。因此，該圖舉例說明了對于來自一個測量地點的測量數(shù)據(jù)的處理，而類似的操作可獨立進行，例如針對多個地點并行進行。當處理針對測量地點恒定的全局參數(shù)時，該全局參數(shù)可能與某個外部參考相關。在該實施方式中，針對每個測量點(地點)的全局參數(shù)值定義為用戶提供的常數(shù)值，或定義為該參數(shù)和其他事先已經(jīng)確定的(浮動)參數(shù)之間的用戶定義關系(方程式)。這種方程式可以表示測量地點上全局參數(shù)的空間分布，或通常在至少一部分圖案化結構上的空間分布。提供包括各種模型或某個模型的多個參數(shù)集的理論數(shù)據(jù)(步驟200)。該理論數(shù)據(jù)通常離線生成，即，先于并且獨立于對具體結構的實際測量，并呈現(xiàn)出理論數(shù)據(jù)(特征)的集合(庫)，其中，每個理論數(shù)據(jù)與特定條件下根據(jù)某個類型的結構可測量的數(shù)據(jù)(即，參數(shù)的值)相對應。在圖案化結構(諸如半導體晶圓)中基于光譜測量的OCD測量的情況下，可以是光譜特征。提供來自結構S上測量地點的測量數(shù)據(jù)MD (步驟210)。同樣，還提供(在獲得測量數(shù)據(jù)的同時或與其獨立(例如，在測量前))關于被測的具體結構的一個或多個全局參數(shù)的數(shù)據(jù)(步驟212)。如上所述，該數(shù)據(jù)可包括全局參數(shù)值或描述與一個或多個其他浮動參數(shù)相關的全局參數(shù)行為的函數(shù)。使用關于全局參數(shù)(步驟212中提供)的所述數(shù)據(jù)來處理理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)(步驟214)，并確定它們之間的關系，例如，以所謂的局部優(yōu)值函數(shù)MFltrcal的形式(步驟216)。然后，通過使用關于全局參數(shù)的所述數(shù)據(jù)來優(yōu)化該優(yōu)值函數(shù)(步驟218)。實際上是通過向局部優(yōu)值函數(shù)應用某個罰函數(shù)來實現(xiàn)該優(yōu)化。罰函數(shù)基于關于全局參數(shù)的數(shù)據(jù)并且例如可通過所謂的全局優(yōu)值函數(shù)MFgltjbal表達。這樣，獲得理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)之間的產(chǎn)生的優(yōu)化關系(步驟220)，這里稱為MTfull，作為局部優(yōu)值函數(shù)和全局優(yōu)值函數(shù)的某個函數(shù)(見上面的等式⑵)。然后，分析優(yōu)化的優(yōu)值函數(shù)MFfull以確定其是否滿足與期望的擬合度對應的預定條件(步驟222)。如果不滿足，則根據(jù)迭代操作改變理論模型，直到達到最佳擬合(例如，優(yōu) 值函數(shù)的期望最小數(shù))?；谧罴褦M合結果，對應模型的參數(shù)用于表征針對該測量地點的測量參數(shù)(如上所述)。如上所述，可以針對多個地點進行類似的操作。參考圖4B，圖4B舉例說明了針對以下情況的本發(fā)明的方法，即，全局參數(shù)不是常數(shù)而是取決于多個測量地點的所謂的公共全局參數(shù)，因此可能不單獨與外部參考相關。例如，這種全局參數(shù)在結構內可具有某種已知的一般分布(函數(shù))，而函數(shù)的系數(shù)需要并且可基于多個地點中至少一些地點的測量數(shù)據(jù)更新。下面將對此進一步舉例說明。如圖所示，提供理論數(shù)據(jù)(步驟300)，提供來自i個地點的測量數(shù)據(jù)(步驟310和310’)。在一些實施方式中，不同的地點與不同的理論數(shù)據(jù)相關。因此，該圖中的步驟300和300’對應于提供不同的理論數(shù)據(jù)。使用該示例中不同的理論數(shù)據(jù)(其是可選的)來處理針對每個地點的理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)(步驟312和312’)。該處理操作產(chǎn)生理論數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)之間的某些局部關系，例如，局部優(yōu)值函數(shù)MF1ltjeal和MFiltjeal以及與全局參數(shù)相關或不相關的參數(shù)的某些值，這些值使用各個局部優(yōu)值函數(shù)確定?；谙惹疤峁┑年P于一個或多個全局參數(shù)(步驟316)的數(shù)據(jù)(例如，全局參數(shù)行為(例如，其特定分布)來處理如此確定的對應于全局參數(shù)的“局部值”(步驟314)。步驟314的處理旨在確定罰函數(shù)或所謂的全局優(yōu)值函數(shù)。在該全局參數(shù)針對多個測量地點是公共參數(shù)的實施方式中，罰函數(shù)也取決于多個地點。例如，罰函數(shù)利用全局參數(shù)的平均值或處于具有一個或多個未知系數(shù)的已知函數(shù)(例如，多項式)形式的全局參數(shù)。例如，通過某個線性函數(shù)表達罰函數(shù)P (x, y) =ax+by+c (9)其中，可根據(jù)先前的迭代(步驟312和312’ )定義/更新系數(shù)a，b，c。該計算可能需要至少三個地點(三個測量光譜)或更多的地點，例如，對于這種參數(shù)來說，光譜可能超過10個。同理，可采用拋物線函數(shù)(B卩，全局參數(shù)值定義為針對所有測量光譜的之前迭代結果的拋物線逼近法的結果)。在第一次迭代后，確定針對每個測量點的參數(shù)值集合匕(X1,yi)o然后，確定針對每個點(地點)的拋物線逼近法的系數(shù)a，b，c，d，e，f和罰函數(shù)Pi(X^yl) = O-Xf +b-x^c-yf +^^,+e^X^y,+/ (10)
該計算可能需要6個以上光譜，例如，超過20個光譜。在另一示例中，罰函數(shù)基于全局參數(shù)的平滑，例如，針對每個測量地點的公共全局參數(shù)定義為針對晶圓上三個最近測量位置的之前迭代結果的中間值。而又一示例可以是全局參數(shù)值為根據(jù)之前迭代確定的一個或多個其他浮動參數(shù)的線性相關逼近(或全局參數(shù)對該全局參數(shù)和其他浮動參數(shù)之間施加線性約束)的結果
權利要求
1.一種用于測量圖案化結構的至少一個參數(shù)的方法，所述方法包括 提供輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括 測量數(shù)據(jù)，包括與所述結構的不同地點的測量對應的測量信號； 表示理論信號的數(shù)據(jù)，所述理論信號和測量信號之間的關系表示所述結構的至少一個參數(shù)； 提供基于表征所述結構的至少一個特性的至少一個所選全局參數(shù)的罰函數(shù)；以及在所述理論信號和測量信號之間執(zhí)行擬合操作，所述擬合操作的所述執(zhí)行包括使用所述罰函數(shù)來確定所述理論信號和測量信號之間的優(yōu)化關系，并使用所述優(yōu)化關系來確定所述結構的所述至少一個參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，包括使用優(yōu)化優(yōu)值函數(shù)執(zhí)行所需次數(shù)的迭代，直到達到所述優(yōu)化關系的期望收斂為止，并進行所述結構的所述至少一個參數(shù)的所述確定。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，其中，所述罰函數(shù)表征所述結構的兩個以上相關參數(shù)之間的關系。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述相關參數(shù)包括所述圖案的臨界尺寸和側壁角度。
5.根據(jù)權利要求I至4中任一項所述的方法，其中，所述罰函數(shù)基于對所述測量地點基本上恒定的所述全局參數(shù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述全局參數(shù)與外部參考是特定的已知關系。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述全局參數(shù)與用于獲得所述測量數(shù)據(jù)的第一測量處理和用于確定所述結構的類似參數(shù)的第二測量處理之間的相關性有關。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述第一和第二測量處理包括O⑶和⑶-SEM測量。
9.根據(jù)權利要求I至8中任一項所述的方法，其中，所述罰函數(shù)基于在至少一部分的所述測量地點內具有特定分布的公共全局參數(shù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述罰函數(shù)基于所述全局參數(shù)的平均值。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述罰函數(shù)基于所述全局參數(shù)值的平滑。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的方法，其中，所述特定分布為多項式函數(shù)。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述多項式分布的至少一些系數(shù)是已知的。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的方法，包括使用優(yōu)化優(yōu)值函數(shù)執(zhí)行所需次數(shù)的迭代，直到達到所述優(yōu)化關系的期望收斂為止，所述多項式函數(shù)的至少一些系數(shù)在一個或多個所述初始迭代操作中確定。
15.根據(jù)權利要求I至14中任一項所述的方法，包括通過進行迭代操作來優(yōu)化所述罰函數(shù)。
16.根據(jù)權利要求I至15中任一項所述的方法，其中，所述圖案化結構中的所述測量包括光學測量。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述測量數(shù)據(jù)包括光譜特征。
18.根據(jù)權利要求I至17中任一項所述的方法，其中，所述圖案化結構為半導體晶圓。
19.一種用于測量圖案化結構的至少一個參數(shù)的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)輸入實體，用于接收輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括測量數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)，其中，所述測量數(shù)據(jù)包括與所述結構的不同地點的測量對應的測量信號，所述理論數(shù)據(jù)表示理論信號；以及
20.處理器實體，被配置為并且可操作地用于定義基于表征所述結構的至少一個特性的至少一個所選全局參數(shù)的罰函數(shù)；以及用于在所述理論信號和測量信號之間執(zhí)行擬合操作，所述擬合操作包括應用所述罰函數(shù)來確定所述理論信號和測量信號之間的優(yōu)化關系，所述優(yōu)化關系表示所述結構的至少一個參數(shù)，并使用所述優(yōu)化關系來確定所述結構的所述至少一個參數(shù)。一種用于測量圖案化結構的至少一個參數(shù)的測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括至少一個測量單元，被配置為并且可操作地用于生成測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)為與所述結構的不同地點的測量對應的形式；以及權利要求19所述的用于接收和處理所述測量信號的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于測量圖案化結構的至少一個參數(shù)的方法和系統(tǒng)。該方法包括提供輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括測量數(shù)據(jù)，其包括與該結構的不同地點的測量對應的多個測量信號；以及表示理論信號的數(shù)據(jù)，理論信號和測量信號之間的關系該表示結構的至少一個參數(shù)；提供基于表征結構的至少一個特性的至少一個所選全局參數(shù)的罰函數(shù)；以及在理論信號和測量信號之間進行擬合操作，所述擬合操作包括通過所述罰函數(shù)來確定理論信號和測量信號之間的優(yōu)化關系，并使用優(yōu)化關系來確定該結構的所述至少一個參數(shù)。
文檔編號G01B11/24GK102884396SQ201180020938
公開日2013年1月16日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2010年2月25日
發(fā)明者博亞茲·布里爾, 鮑里斯·舍曼 申請人:諾威量測設備股份有限公司