基于前值的关键尺寸测量方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种基于前值的关键尺寸测量方法和设备。该基于前值的测量方法，包括：A.获取样品在前次工艺步骤中的第一测量数据；B.构建样品在当前工艺步骤中的光谱数据库，其中，在当前工艺步骤中的样品轮廓与前次工艺步骤中的样品轮廓至少部分地相关联；C.在前次工艺步骤中的测量区域上获取样品在当前工艺步骤中的测量光谱；D.基于样品在前次工艺步骤中的轮廓参数的数据，在光谱数据库中对测量光谱进行匹配分析，进而确定样品在当前工艺步骤中的轮廓参数的数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造工艺中的关键尺寸测量领域，尤其涉及一种用于获取集成电路器件样品参数信息的方法和装置。
技术介绍
随着半导体工业向深亚微米技术节点持续推进，集成电路器件尺寸不断缩小，器件结构设计愈加复杂。只有通过严格的工艺控制才能获得功能完整的电路和高速工作的器件。光学关键尺寸(OpticalCritical-Dimension，OCD)测量技术是当前半导体制造工艺中一种主流的工艺控制技术，其一般基于样品的测量光谱和预定的光谱数据库来确定样品的轮廓尺寸。基于库的光谱匹配方法需要大量的数值计算，通常在测量之前在专用计算服务器上建立。匹配测量光谱时，从已经建立的理论光谱数据库中找出与测量光谱最佳匹配的光谱，并索引出各个参数值。因此，亟需一种既有高测量准确性，又能够大幅减少当前测量所需进行匹配的光谱数据数量的测量方法。
技术实现思路
基于以上考虑，因此，本专利技术通过提出基于前值的关键尺寸测量方法和设备来实现提升测量效率。本专利技术首先提出了一种基于前值的测量方法，包括：A.获取样品在前次工艺步骤中的第一测量数据；B.构建所述样品在当前工艺步骤中的光谱数据库，其中，在所述当前工艺步骤中的样品轮廓与所述前次工艺步骤中的样品轮廓至少部分地相关联；C.在所述前次工艺步骤中的测量区域上获取所述样品在当前工艺步骤中的测量光谱；D.基于所述样品在所述前次工艺步骤中的轮廓参数的数据，在所述光谱数据库中对所述测量光谱进行匹配分析，进而确定所述样品在所述当前工艺步骤中的轮廓参数的数据。本专利技术还提出了一种用于基于前值的测量设备，其包括：第一获取装置，用于获取能够表征样品在前次工艺步骤中的轮廓参数的第一测量数据；第二获取装置，用于在所述前次工艺步骤中的测量区域上获取所述样品在当前工艺步骤中的测量光谱；匹配装置，用于基于所述第一数据在光谱数据库中对测量光谱进行匹配分析，进而确定样品在当前工艺步骤中的轮廓参数的数据。根据本专利技术的方案，基于前次工艺步骤中的轮廓参数的测量数据，先确定样品轮廓中的某些变量的数值，从而能够精确定位样品所对应的光谱数据库的变量范围的区间，既能提高光学关键尺寸测量方法的测量准确性，又能够大幅减少当前测量所需进行匹配的光谱数据数量，极大地提高获取样品参数信息的效率。附图说明通过参照附图并阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1示出了具有二维周期性光栅结构的被测样品剖面示意图；图2示出了当前利用光学关键尺寸测量技术对被测样品进行测量的流程图；图3示意出了根据本专利技术的一种用于获取样品参数信息的方法流程图；图4示意出了二维周期性光栅结构前次工艺步骤中的被测样品剖面示意图。在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。具体实施方式在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本专利技术一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本专利技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本专利技术的所有实施例。可以理解，在不偏离本专利技术的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本专利技术的范围由所附的权利要求所限定。在实际制造中，集成电路器件的制作往往是从硅片衬底逐层向上进行，经过材料沉积、离子注入、光刻、刻蚀、连线等。如图1的结构需要先经过薄膜的沉积，再经过第二层薄膜的沉积、刻蚀成形。在这些工艺过程中，第二层梯形结构的制作可以不影响第一层薄膜的厚度，薄膜的厚度可以在前一次薄膜的沉积后的测量过程中测量得到。如果将前次测量得到的薄膜厚度代入第二次测量，那么第二次测量所用模型的未定参数就可以减少一个，变为三个。这样测量的准确度和速度都可以提升。OCD测量技术的基本工作原理可描述为：(1)建立与器件样品的轮廓结构相对应的理论光谱数据库；(2)通过光学关键尺寸测量设备获得样品的测量光谱；(3)从理论光谱数据库中寻找与测量光谱最佳匹配的特征光谱，从而确定该样品的轮廓参数。随着半导体技术的发展，需要测量的集成电路器件样品的结构越来越复杂，由此光学关键尺寸测量方法所需要的样品理论光谱数据库的变量数目也更多，分析效率变得越来越低。同时用户需要测量设备准确获取这些轮廓参数，但某些轮廓参数对光谱的贡献相近，即参数之间存在较强的相关性，通常的光学关键尺寸测量方法已经难以区分这些参数，进行影响测量准确性。如图1的结构，如果在关键尺寸测量的数据库中浮动四个参数——底部线宽、侧壁角度、高度和厚度(BCD、SWA、HT和Thickness)，由于薄膜的厚度和梯形的底部线宽对光谱的贡献相似，该两个参数Thickness、BCD会难以测量准确。结合图1和图2来说明光学关键尺寸的测量原理，其中，图1示出了具有二维周期性光栅结构的被测样品剖面示意图；图2示出了当前利用光学关键尺寸测量技术对被测样品进行测量的流程图。参照图1，被测样品为二维周期性光栅结构。光栅的入射层材料(如空气)用(n0，k0)描述。n为材料的折射率，k为材料吸收系数，是材料的光学性质参数。从上往下，第一层为梯形结构层，其材料为(n1，k1)，周期为PITCH，轮廓参数用(BCD，SWA，HT)描述。第二层为薄膜层，其材料为(n2，k2)，厚度用Thickness描述。再往下为衬底(n3，k3)材料。通常情况，材料的信息可以通过光学关键尺寸测量设备的薄膜测量功能获知(步骤A03)。这样，样品的模型就可以用参数组合v＝(BCD，SWA，HT)T来描述(步骤A04)，若一般化描述，可以写为v＝(V1，V2...，VN)T，Vi(其中i＝1，2，...，N)为样品模型全部的参数。通过选择光学关键尺寸测量设备(步骤A01)，进而获取光学关键尺寸测量设备的系统参数(步骤A02)，再结合材料的信息和样品的参数化模型，可以用电磁场数值计算方法确定样品v的理论光谱数据，从而建立理论光谱数据库(步骤A06)。光谱数据的描述形式有反射率Rs和RP，偏振态变化的描述tanΨ和cosΔ，偏振态分析的傅立叶系数α和β，或直接输出描述散射过程的穆勒矩阵等形式。通过选择光学关键尺寸测量设备(A01)，样品的特征光谱S(v，λ)可以通过所选择的光学关键尺寸测量设备获取，设测量设备获取的测量光谱为SM(λ)，不考虑测量噪声，可以认为SM(v，λ)＝SM(λ)。如能知道SM(v，λ)对应的参数组合v就可获得测量样品的参数信息。因此，可以采用建立基于库的光谱匹配方法，寻找到一个v*＝(V1*，V2*，...，VI*)T，其理论光谱SM(v*，λ)与测量光谱SM(λ)最佳匹配，则被测样品的结构就可以用参数V1*，V2*，...，VI*估计。根据待测样品有关工艺的可能偏移量，设置模型所包含的各个结构变量的浮动范围。设v*＝(V1，V2，...，VI)T，即需要用I个参数来描述样品结构。各个变量的步长设置基于测量光谱的噪声情况，以及各个参数测量精度要求，并由灵敏度分析来确定，设步长为ΔVi。这样每个变量的离散值就可以确定：Vi={Vi1,Vi2,...,Vij,...,ViJi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于前值的测量方法，包括：A.获取样品在前次工艺步骤中的第一测量数据；B.构建所述样品在当前工艺步骤中的光谱数据库，其中，在所述当前工艺步骤中的样品轮廓与所述前次工艺步骤中的样品轮廓至少部分地相关联；C.在所述前次工艺步骤中的测量区域上获取所述样品在当前工艺步骤中的测量光谱；D.基于所述样品在所述前次工艺步骤中的轮廓参数的数据，在所述光谱数据库中对所述测量光谱进行匹配分析，进而确定所述样品在所述当前工艺步骤中的轮廓参数的数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于前值的测量方法，包括：A.获取样品在前次工艺步骤中的第一测量数据；B.构建所述样品在当前工艺步骤中的光谱数据库，其中，在所述当前工艺步骤中的样品轮廓与所述前次工艺步骤中的样品轮廓至少部分地相关联；C.在所述前次工艺步骤中的测量区域上获取所述样品在当前工艺步骤中的测量光谱；D.基于所述样品在所述前次工艺步骤中的轮廓参数的数据，在所述光谱数据库中对所述测量光谱进行匹配分析，进而确定所述样品在所述当前工艺步骤中的轮廓参数的数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中还包括：通过光学关键尺寸测量方法和/或扫描电子显微镜测量方法获取所述轮廓参数，其中，所述轮廓参数包括线宽、侧壁角、深度、高度中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光谱数据库的变量包括在所述前次工艺步骤中的所测量的轮廓参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤D中还包括：如果所述第一数据不在所述光谱数据库的数据格点上，则采用与所述第一数据最近邻的数据格点对所述第一数据进行固定。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果所述第一数据处于所述光谱数据库中两个相邻数据格点的中间，则选取较小的数据格点对所述第一数据进行固定。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D中还包括：将与所述测量光谱最接近的所述光谱数据库中的数据作为最佳匹配理论光谱。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：张振生，施耀明，孙冬梅，陈慧萍，
申请(专利权)人：睿励科学仪器上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31