用于重复结构的光测量优化制造技术

表征晶片中的重复结构的顶视图轮廓，并选择参数来代表重复结构的顶视图轮廓的变化。开发包括重复结构的选定的顶视图轮廓参数的光测量模型。使用优化的光测量模型来生成仿真衍射信号以便与测得衍射信号进行比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光测量，更具体而言涉及用于重复结构的光测量模型优
技术介绍
光测量包括向某个结构投射入射光束，测量得到的衍射束，并分析衍 射束以便确定各种特性，例如结构的轮廓。在半导体制造中，光测量一般 用于质量保证。例如，当在半导体晶片上的半导体芯片附近制作周期性光栅(grating)结构之后，使用光测量系统来确定周期性光栅的轮廓。通过 确定周期性光栅结构的轮廓，用于形成周期性光栅结构的制作工艺的质量 以及最接近周期性光栅结构的半导体晶片的扩展可被评估。在光测量中，光测量模型一般被开发来测量结构。可使用测量模型变 量来表达光测量模型。 一般地，在开发光测量模型时允许浮动的测量模型 变量数量越多，使用光测量模型获得的测量准确度越高。但是，增加允许 浮动的测量模型变量的数量也增加了开发光测量模型所需的时间量。此 外，在某些情形下，允许太多的测量模型变量可能产生错误的测量结果。
技术实现思路
晶片中重复结构的顶视图被表征，并且用于代表重复结构的顶视图轮 廓的变化的参数被选择。开发包括重复结构的选定顶视图轮廓参数的光测 量模型。优化的光测量模型被用来生成被与测得衍射信号相比较的仿真衍 射信号。附图说明参考下面的描述和附图可最好地理解本专利技术，在附图中，相似的标号指示相似的部分图1是示例性光测量系统的框图；图2A — 2E是表征半导体晶片上形成的结构的示例性横截面视图轮廓；图3A—3D描述示例性重复结构；图4A和4B描述单位单元的示例性正交和非正交栅格(grid)的顶视图；图5描述在重复结构中包括多于一个特征的示例性单位单元；图6描述一般用于表征示例性重复结构的角度； 图7A描述重复结构的顶视图轮廓； 图7B描述重复结构的横截面视图；图8描述示例性非正交重复结构的单位单元的多个特征；图9描述来自示例性重复结构的正交单位单元的理论中心的单位单元 的特征的偏移；图IOA描述单位单元中的特征的宽度比； 图IOB描述单位单元中特征的矩形标准；图11是收集重复结构的轮廓形状变化数据的示例性过程的流程图；图12是优化重复结构的光测量模型的示例性过程的流程图；图13是用于表征重复结构的单位单元的顶视图的示例性技术；图14是用于表征具有多个特征的重复结构的顶视图的示例性技术；并且图15是用于优化重复结构的光测量模型的示例性系统。具体实施方式下面的描述列举了各种特定配置、参数等。但是应当注意，这些描述 并不意在限制本专利技术的范围，而是提供对示例性实施例的描述。参考图1，光测量系统100可被用来检查和分析结构。例如，光测量 系统100可被用来确定晶片104上形成的周期性光栅102的轮廓。如前所 述，周期性光栅102可形成在晶片104上的测试区域中，例如邻近晶片104上形成的器件。或者，周期性光栅102可形成在不干扰器件操作的设 备区域中或延晶片104上的划线形成。如图l所示，光测量系统IOO可包括具有源106和检测器112的光度 计器件。周期性光栅102被来自源106的入射光束108照亮。在本示例性实施例中，入射光束108被以相对于周期性光栅102的法线;;的入射角ei和方位角①(即入射光束108的平面和周期性光栅102的周期的方向之间 的角度)投射到周期性光栅102上。衍射光束110以相对于法线5的角度 Qd离开，并被检测器112接收。检测器112将衍射光束IIO转换为测得衍射信号。为了确定周期性光栅102的轮廓，光测量系统IOO包括配置为接收测 得衍射信号和分析测得衍射信号的处理模块114。如下所述，然后可以使 用基于库的过程或基于回归的过程来确定周期性光栅102的轮廓。此外， 也可以设想其他线性或非线性轮廓提取技术。 2.确定结构轮廓的基于库的过程在确定结构轮廓的基于库的过程中，测得的衍射信号被与仿真衍射信 号的库相比较。更具体而言，库中的每个仿真衍射信号被与结构的假想轮 廓相关联。当在测得衍射信号与库中的仿真衍射信号之一之间得到匹配， 或者当测得衍射信号与仿真衍射信号之一的差在预设或匹配标准之内时， 与匹配的仿真衍射信号相关联的假想轮廓被假设为代表结构的实际轮廓。 然后，匹配的仿真衍射信号和/或假想轮廓可被用来确定结构是否根据规范 被制作。因此，再次参考图1，在一个示例性实施例中，在获得测得衍射信号 之后，处理模块114随后将测得衍射信号与存储在库116中的仿真衍射信 号相比较。库116中的每个仿真衍射信号可以与假想轮廓相关联。因此， 当在测得衍射信号与库116中的仿真衍射信号之一之间得到匹配时，与匹 配的仿真衍射信号相关联的假想轮廓可被假设为代表周期性光栅102的实 际轮廓。存储在库116中的假想轮廓集合可通过使用参数集合来表征假想轮廓，然后改变该参数集合以生成不同的形状和尺寸的假想轮廓来生成。使 用参数集合表征轮廓的过程可被称为参数化。例如，如图2A所示，假设假想横截面视图轮廓200可由分别定义其 高度和宽度的参数hl和wl表征。如图2B到2E所示，可通过增加参数数 量来表征假想轮廓200的额外形状和特征。例如，如图2B所示，假想轮 廓200可由分别定义其高度、底部宽度和顶部宽度的参数hl、 wl和w2表 征。注意，假想轮廓200的宽度可被称为关键尺寸(CD)。例如，在图 2B中，参数wl和w2可分别被描述为定义假想轮廓200的底部CD和顶 咅(ICD。如上所述，存储在库116 (图1)中的假想轮廓集合可通过改变表征 假想轮廓的参数来生成。例如，参考图2B，通过改变参数hl、 wl和 w2，可以生成不同性质和尺寸的假想轮廓。注意， 一个、两个或全部三个 参数都可以相对于彼此改变。再次参考图1，存储在库116中的假想轮廓和仿真衍射信号的集合中 的假想轮廓和相应的仿真衍射信号的数量(即库116的分辨率和/或范围) 部分依赖于参数集合改变的范围和参数集合改变的增量。在一个示例性实 施例中，存储在库116中的假想轮廓和仿真衍射信号在从实际结构获得测 得衍射信号之前被生成。因此，在生成库116时使用的范围和增量(即范 围和分辨率)可基于对结构的制造工艺的熟悉程度以及变量的可能范围来 选择。库116的范围和/或分辨率也可基于经验测量来选择，所述经验测量 例如是使用原子力显微镜(AFM)或横截面扫描电子显微镜(XSEM)、 投射电子显微镜等的手段。基于库的过程的更多详细描述参见2001年7月16日提交的美国专利 申请No. 09/907,488，题为GENERATION OF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNALS,该申请的全部内容通过引用结合于 此。3.确定结构轮廓的基于回归的过程在确定结构轮廓的基于回归的过程中，测得衍射信号被与仿真衍射信 号(即试验衍射信号)相比较。仿真衍射信号在使用假想轮廓的参数集合(即试验参数)进行比较之前被生成。如果测得衍射信号和仿真衍射信号 不匹配，或者当测得衍射信号与仿真衍射信号之一的差不在预设或匹配标 准之内时，使用另一假想轮廓的另一参数集合生成另一仿真衍射信号，然 后将测得衍射信号和新生成的仿真衍射信号相比较。当测得衍射信号和仿 真衍射信号匹配或者当测得衍射信号与仿真衍射信号之一的差在预设或匹 配标准之内时，与匹配的仿真衍射信号相关联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用光测量模型确定在晶片上形成的重复结构的轮廓参数的方法，所述光测量模型具有与所述结构的顶视图相关联的轮廓参数和与所述结构的横截面视图相关联的轮廓参数，该方法包括：　　　　ａ）表征所述结构的顶视图轮廓，所述结构的轮廓具有轮廓参数；　　　　ｂ）选择所述轮廓参数来代表所述结构的所述顶视图轮廓的变化；　　　　ｃ）选择与所述结构的横截面视图轮廓相关联的轮廓参数；　　　　ｄ）将代表所述结构的所述顶视图轮廓和所述横截面视图轮廓的选定的轮廓参数集成到光测量模型中；　　　　ｅ）优化所述光测量模型；　　　　ｆ）使用优化的光测量模型来创建轮廓参数和仿真衍射信号的集合；　　　　ｇ）使用创建的仿真衍射信号集合和一个或多个测得衍射信号来提取最佳匹配仿真衍射信号；　　　　ｈ）当所述最佳匹配仿真衍射信号和所述一个或多个测得衍射信号在一个或多个匹配标准内不匹配时，修改对轮廓参数的表征和／或选择；以及　　　　ｉ）重复ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）、ｆ）、ｇ）和ｈ），直到所述最佳匹配仿真衍射信号和所述测得衍射信号在所述一个或多个匹配标准内匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威翁格，鲍君威，乔格比斯彻夫，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]