先进纳米结构的测量方法技术

可基于来自晶片计量工具的光谱确定结构的参数化几何模型。所述结构可具有几何结构诱发的各向异性效应。可从所述参数化几何模型确定所述结构的色散参数。这可实现用于测量具有诱发不可忽略的各向异性效应的几何结构及与周围结构的相对位置的纳米结构的计量技术。这些技术可用于特性化例如FinFET或及环绕式栅极场效应晶体管的半导体制造中的涉及金属及半导体目标的工艺步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】先进纳米结构的测量方法相关申请案的交叉参考本申请案主张在2017年12月8日申请且转让的第62/596,598号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述申请案的公开内容特此以引用的方式并入。
本专利技术涉及测量半导体晶片上的结构。
技术介绍
半导体制造产业的演进对良率管理以及特定来说计量及检验系统提出更高要求。临界尺寸日益缩小而晶片尺寸日益增大。经济学驱使所述产业减少用于实现高良率、高价值生产的时间。最小化从检测到良率问题到解决所述问题的总时间确定半导体制造商的投资回报率。制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常包含使用大量制造工艺处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。举例来说，光刻是涉及将图案从光罩转印到布置于半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含但不限于化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可制造于单半导体晶片上的布置中且接着分离成个别半导体装置。可在半导体制造期间使用计量取得例如半导体晶片或光罩的各种测量值。可使用计量工具来测量与各种半导体制造工艺相关联的结构及材料特性。举例来说，计量工具可测量材料组合物或可测量结构及膜的尺寸特性，例如膜厚度、结构的临界尺寸(CD)或重叠。这些测量用于在制造半导体裸片期间促进工艺控制及/或良率效率。随着半导体装置图案尺寸继续缩小，通常需要较小计量目标。此外，对于测量准确度及与实际装置特性匹配的要求增加对于似装置目标以及裸片内及甚至装置上测量的需要。已提出各种计量实施方案以实现所述目标。举例来说，已提出基于主要反射光学器件的聚焦光束椭偏测量。可使用变迹器减轻光学衍射引起照明光点扩散超出由几何光学定义的尺寸的效应。配合同时多入射角照明使用高数值孔径工具是实现小目标能力的另一方式。其它测量实例可包含：测量半导体堆叠的一或多个层的组合物；测量晶片上(或内)的某些缺陷；及测量暴露于晶片的光刻辐射的量。在一些情况中，计量工具及算法可经配置用于测量非周期性目标。计量技术可在制造过程期间特性化半导体晶片的参数。实际上，光被引导到形成于半导体晶片中的周期性光栅上。测量且分析反射光的光谱以特性化光栅参数。特性化参数可包含CD、侧壁角(SWA)、特征高度(HT)、材料参数或其它参数，其影响从材料反射或透射穿过所述材料的光的偏光及强度。经测量光谱的分析一般涉及比较经测量样本光谱与模拟光谱以推断最好描述经测量样本的模型的参数值。所关注参数的测量通常涉及多种算法。举例来说，使用电磁(EM)解算器对入射光束与样本的光学相互作用建模，且使用如严格耦合波分析(RCWA)、有限元建模(FEM)、矩量法、面积分法、体积分法或有限差分时域(FDTD)的此类算法。通常使用几何引擎、过程建模引擎或两者的组合对所关注目标建模(例如，参数化所关注目标)。举例来说，在来自科磊公司(KLA-Tencor)的AcuShape软件产品中实施几何引擎。这些建模方法可包含：固定或浮动参数的修改；参数约束的修改；固定参数的标称值的修改；参数空间的坐标的修改；子系统或通道的选择或加权；波长选择或加权；多遍次；数据前馈；多模型；或回归引擎的修改。用于装置内或似装置目标的半导体计量的组成部分是使用电磁解算器对入射光束与样本的光学相互作用建模。电磁解算器的实例包含RCWA、FEM、矩量法、面积分法、体积分法或FDTD。这些模拟算法依赖于测量目标的个别组件的预定色散。存在关于目标的色散的至少两个假定。首先，通常假定目标的色散是从相同材料的块体色散的小偏差，其可归因于工艺变化、温度变化或其它参数。其次，假定在半导体制造中常用的许多材料的色散与传入光的偏光无关。先前，使用计量系统(例如光谱椭偏仪)用于测量。测量来自中间或最后工艺步骤的膜堆叠、装置内或似装置2D及3D结构。通常使用一个各向同性色散模型描述目标的每一组件的光学性质。接着，算法基于经测量信号及模拟信号估计所关注参数。这两个假定对于其几何结构以及其与其它结构的相对位置诱发不可忽略的各向异性效应的目标结构的色散是无效的。举例来说，在足够薄的SiGe膜或2D或3DSiGe纳米结构中，应变/应力诱发的各向异性可成为其光学性质中的主导因素。在另一实例中，在FinFET中的尺寸足够小的Si鳍片中，Si晶格定向(例如(100)、(110)、(111))与通道的几何结构之间的相对关系可引入不同类型的各向异性。随着下一代薄FinFET或环绕式栅极FET的目标结构在其复合材料及几何结构(例如尺寸、形状、材料界面等)两者的设计方面变得更复杂，当前方法将无法适应全部必要测量步骤以确保高测量质量且因此确保高良率。此外，当前紫外线、可见光及红外线类型的传入电磁波可能无法针对在相对较厚结构的底部附近的目标提供足够图征(signature)。因此，需要用于测量半导体晶片上的结构的新系统及方法。
技术实现思路
在第一实施例中，提供一种方法。在处理器处接收通过晶片计量工具测量的光谱。所述光谱是来自包含结构的半导体晶片的区域。所述结构具有几何结构诱发的各向异性效应。使用所述处理器产生所述结构的参数化几何模型。使用所述处理器将各向异性材料性质指派到所述参数化几何模型。运用所述处理器使用所述参数化几何模型确定所述晶片上的所述结构的色散参数。所述色散参数包含各向异性色散参数。使用所述处理器从所述参数化几何模型确定至少一个几何参数或各向异性材料参数。可用所述晶片计量工具测量所述光谱。所述色散参数可包含各向异性张量矩阵。可通过参考理论或经验色散模型提供所述色散参数的各向异性电介质分量。在例子中，所述参考理论或经验色散模型表示所述色散参数对各向异性的促成因素的相依性。可使用回归或机器学习确定所述至少一个几何参数或所述各向异性材料参数。可使用双轴模型或单轴模型对所述色散参数进行建模。在例子中，所述双轴模型或所述单轴模型的电介质分量是由至少一个参考色散模型提供。所述各向异性材料性质可包含电子密度、材料密度或化学组合物中的至少一者。可使用校正参数参数化所述各向异性色散参数。在例子中，所述校正参数表示原始各向异性色散的偏移或比例。在例子中，通过包含以下各者的过程确定所述色散参数：使用所述参数化几何模型、色散模型及模拟器产生实验的光谱设计；训练统计模型以确定所述光谱与相关于所述结构的几何参数及/或材料参数的至少一个参数之间的关系；及使用所述统计模型从所述光谱预测所述结构的所关注参数。所述几何参数及色散参数中的至少一者分布于预定范围内。可通过最小化所述光谱的建模版本与经测量版本之间的光谱差异的优化或回归中的至少一者且通过扰动所述参数化几何模型及所述色散参数而确定所述色散参数。所述方法可进一步包含使用基于比较模拟光谱与所述光谱的学习的一或多个反馈操作以调整所述参数化几何模型、色散模型及/或几何配置中的参数。所述方法可进一步包含使用所述光谱预测各向异性色散。可提供一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：/n在处理器处接收光谱，其中所述光谱是来自包含结构的半导体晶片的区域，其中所述光谱是通过晶片计量工具测量，且其中所述结构具有几何结构诱发的各向异性效应；/n使用所述处理器产生所述结构的参数化几何模型；/n使用所述处理器将各向异性材料性质指派到所述参数化几何模型；/n运用所述处理器使用所述参数化几何模型确定所述晶片上的所述结构的色散参数，其中所述色散参数包含各向异性色散参数；及/n使用所述处理器从所述参数化几何模型确定至少一个几何参数或各向异性材料参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171208 US 62/596,598;20180328 US 15/938,2701.一种方法，其包括：
在处理器处接收光谱，其中所述光谱是来自包含结构的半导体晶片的区域，其中所述光谱是通过晶片计量工具测量，且其中所述结构具有几何结构诱发的各向异性效应；
使用所述处理器产生所述结构的参数化几何模型；
使用所述处理器将各向异性材料性质指派到所述参数化几何模型；
运用所述处理器使用所述参数化几何模型确定所述晶片上的所述结构的色散参数，其中所述色散参数包含各向异性色散参数；及
使用所述处理器从所述参数化几何模型确定至少一个几何参数或各向异性材料参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括用所述晶片计量工具测量所述光谱。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述色散参数包含各向异性张量矩阵。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述色散参数的各向异性电介质分量是由参考理论或经验色散模型提供。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述参考理论或经验色散模型表示所述色散参数对各向异性的促成因素的相依性。


6.根据权利要求1所述的方法，其中使用回归确定所述至少一个几何参数或各向异性材料参数。


7.根据权利要求1所述的方法，其中使用机器学习确定所述至少一个几何参数或各向异性材料参数。


8.根据权利要求1所述的方法，其中使用双轴模型或单轴模型对所述色散参数进行建模。


9.根据权利要求8所述的方法，其中通过至少一个参考色散模型提供所述双轴模型或所述单轴模型的电介质分量。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述各向异性材料性质包含电子密度、材料密度或化学组合物中的至少一者。


11.根据权利要求1所述的方法，其中使用校正参数参数化所述各向异性色散参数。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述校正参数表示原始各向异性色散的偏移或比例。


13.根据权利要求1所述的方法，其中通过包含以下各者的过程确定所述色散参数：
使用所述参数化几何模型、色散模型及...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·源，P·阿金斯，A·库兹涅佐夫，列关·里奇·利，N·马尔科娃，P·奥雅吉，M·苏辛西科，H·舒艾卜，胡大为，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US