半导体度量方法和半导体度量系统技术方案

本申请涉及半导体度量方法和半导体度量系统。半导体度量系统包括：光谱获取工具，用于使用第一量测协议收集在第一半导体晶圆靶上的基线散射量度光谱，及对于光谱可变性的各种源，收集在第二半导体晶圆靶上的散射量度光谱的可变性集合，前述可变性集合体现前述光谱可变性；参考度量工具，用于使用第二量测协议收集前述第一半导体晶圆靶的参数值；及训练单元，用于使用前述所收集光谱及值来使用机器学习训练预测模型，且最小化并入光谱可变性项的相关联的损耗函数，前述预测模型用于基于生产半导体晶圆靶的光谱对于前述生产半导体晶圆靶预测值。靶预测值。靶预测值。

【技术实现步骤摘要】
半导体度量方法和半导体度量系统
[0001]本申请是申请号为201980007561.5的中国专利申请的分案申请。


[0002]本申请涉及半导体度量方法和半导体度量系统。

技术介绍

[0003]当今之半导体制造过程的收缩尺寸及日益增长之复杂性正将此等制 程之度量驱动至其极限，且使在藉由严格之制程极限所要求的规格内保持 度量工具为非常困难的。涉及度量结果之准确性、制程稳健性、精度、匹 配及其他不确定性非常难以用当前方法达成。另外，给定制程控制要求， 如通量(throughput；TPT)及晶圆内(within
‑
wafer；WiW)取样率之限制的量 度为尤其有挑战性的。最终，获得外部参考数据来训练及/或测试基于模型 之度量解决方案为愈来愈具有挑战性的。
[0004]当今，此等挑战主要藉由优化「移动及量测」(move andmeasure；MAM) 时间、工具稳定性及工具再现性之硬件改良来减轻，此又优化TPT及取样 率。制程稳健性当前藉由以下操作来处置：在配方(亦即，量测协议)产生 时间搜寻将尽可能稳定之度量配方，该等度量配方可时常以效能为代价。

技术实现思路

[0005]本专利技术在其实施例中呈现基于监督式学习之机器学习(machinelearning；ML)方法。特定地，给定光学信号之数据集Si，对于每一量测样 本i(例如，对于一组半导体晶圆上的每一晶粒)及对于参数之参考值Pi，ML用以建立模型以用于对于任何有待量测的信号Snew预测Ppredicted。 模型复杂性可变化，且模型之选择取决于用以训练模型之数据集的类型及 大小、S对P之固有敏感性，及与P相关之参考度量中之噪声的类型及幅度。
[0006]在本专利技术之一态样中，提供一种半导体度量方法，其包括：使用光谱 获取工具且根据第一量测协议收集在第一组半导体晶圆靶上的光谱的基 线集；使用光学度量工具且根据第二量测协议收集前述第一组半导体晶圆 靶的预定义参数的值；对于光谱可变性的一或多个预定义源中的每一者， 使用前述光谱获取工具且根据前述第一量测协议在对应于前述第一组半 导体晶圆靶的第二组半导体晶圆靶上收集光谱的可变性集合，其中光谱的 前述可变性集合体现前述光谱可变性；及使用光谱的所收集的前述集合及 参数值来使用机器学习训练预测模型，且最小化与前述预测模型相关联的 损耗函数，其中前述预测模型被配置为用以使用第三组半导体晶圆靶的生 产光谱对于前述预定义参数中的任一者预测值，其中前述生产光谱使用前 述光谱获取工具且根据前述第一量测协议来收集，且其中前述损耗函数藉 由对于光谱可变性的前述一或多个预定义源中的每一者并入表示前述光 谱可变性的项来最小化。
[0007]在本专利技术之另一态样中，光谱可变性的前述预定义源包括工具可变 性。
[0008]在本专利技术之另一态样中，前述收集前述可变性光谱包括使用前述光谱 获取工具
的多个且等同的工具自前述半导体晶圆靶中的所选择一者收集 前述可变性光谱。
[0009]在本专利技术之另一态样中，光谱可变性的前述预定义源包括量测重复 性。
[0010]在本专利技术之另一态样中，前述收集前述可变性光谱包括在多个不同的 时间点处使用前述光谱获取工具自前述半导体晶圆靶中的所选择一者收 集前述可变性光谱。
[0011]在本专利技术之另一态样中，前述第一量测协定及前述第二量测协议在通 道的数目、照明角度、靶，及自同一靶所获取的信号中的任一者方面不同。
[0012]在本专利技术之另一态样中，前述方法进一步包括：在生产半导体晶圆的 制造期间收集生产散射量度光谱；及使用前述预测模型基于前述生产散射 量度光谱对于前述预定义参数中的任一者产生预测值。
[0013]在本专利技术之另一态样中，其进一步包括将输入提供至半导体制造工 具，以用于在前述生产半导体晶圆的前述制造期间控制前述半导体制造工 具的操作。
[0014]在本专利技术之另一态样中，提供一种半导体度量系统，其包括：光谱获 取工具，其被配置为根据第一量测协议收集在第一组半导体晶圆靶上的散 射量度光谱的基线集，及对于光谱可变性的一或多个预定义源中的每一 者，根据前述第一量测协议收集在对应于前述第一组半导体晶圆靶的第二 组半导体晶圆靶上的散射量度光谱的可变性集合，其中光谱的前述可变性 集合体现前述光谱可变性；光学度量工具，其被配置为根据第二量测协议 收集前述第一组半导体晶圆靶的预定义参数的值；及训练单元，其被配置 为使用光谱的所收集的集合及参数值来使用机器学习训练预测模型，且最 小化与前述预测模型相关联的损耗函数，其中前述预测模型被配置为用以 使用第三组半导体晶圆靶的生产光谱对于前述预定义参数中的任一者预 测值，其中前述生产光谱使用前述光谱获取工具且根据前述第一量测协议 来收集，且其中前述损耗函数藉由对于光谱可变性的前述一或多个预定义 源中的每一者并入表示前述光谱可变性的项来最小化。
[0015]在本专利技术之另一态样中，光谱可变性的前述预定义源包括工具可变 性。
[0016]在本专利技术之另一态样中，前述光谱获取工具被配置为使用前述光谱获 取工具的多个且等同的工具自前述半导体晶圆靶中的所选择一者收集前 述可变性光谱。
[0017]在本专利技术之另一态样中，光谱可变性的前述预定义源包括量测重复 性。
[0018]在本专利技术之另一态样中，前述光谱获取工具被配置为在多个不同的时 间点处使用前述光谱获取工具自前述半导体晶圆靶中的所选择一者收集 前述可变性光谱。
[0019]在本专利技术之另一态样中，前述第一量测协定及前述第二量测协议在通 道的数目、照明角度、靶，及自同一靶所获取的信号中的任一者方面不同。
[0020]在本专利技术之另一态样中，前述光谱获取工具被配置为在生产半导体晶 圆的制造期间收集生产散射量度光谱，且进一步包括预测单元，前述预测 单元被配置为使用前述预测模型基于前述生产散射量度光谱对于前述预 定义参数中的任一者产生预测值。
[0021]在本专利技术之另一态样中，前述系统进一步包括制程控制单元，前述制 程控制单元被配置为基于前述预测值将输入提供至半导体制造工具，以用 于在前述生产半导体晶圆的前述制造期间控制前述半导体制造工具的操 作。
附图说明
[0022]自结合所附图式所进行之以下详细描述，本专利技术之态样将更全面地理 解及了解，
其中：
[0023]图1A及图1B合起来为根据本专利技术之实施例建构及操作的用于半导 体度量及制程控制之系统的简化概念说明；
[0024]图2为根据本专利技术之各种实施例操作的，图1A及图1B之系统之示 范性操作方法的简化流程图说明；
[0025]图3A及图3B为呈现本专利技术之实验结果的简化图形说明，该等实验 结果表示对多个层及每层之多个参数的控制组件之审视；
[0026]图4A及图4B为呈现本专利技术之实验结果的简化图形说明，该等实验 结果显示抛光时间方面及预期剩余厚度方面之DOE藉由本专利技术的预测模 型学习之方式；
[0027]图5A及图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体度量方法，包括：使用光谱获取工具且根据第一量测协议收集在第一组半导体晶圆靶上的光谱的基线集；使用参考度量工具且根据第二量测协议收集所述第一组半导体晶圆靶的预定义参数的值；对于光谱可变性的一或多个预定义源中的每一者，使用所述光谱获取工具且根据所述第一量测协议在对应于所述第一组半导体晶圆靶的第二组半导体晶圆靶上收集光谱的可变性集合，其中，光谱的所述可变性集合体现所述光谱可变性；及使用光谱的所收集的集合及参数值来使用机器学习训练预测模型，且最小化与所述预测模型相关联的损耗函数，其中，所述预测模型被配置为用以针对所述预定义参数中的任一者使用第三组半导体晶圆靶的生产光谱进行预测以得到值，其中，所述生产光谱使用所述光谱获取工具且根据所述第一量测协议来收集，且其中，所述损耗函数通过针对光谱可变性的所述一或多个预定义源中的每一者并入表示所述光谱可变性的项来被最小化。2.根据权利要求1所述的半导体度量方法，其中，光谱可变性的所述一或多个预定义源包括工具可变性。3.根据权利要求2所述的半导体度量方法，其中，收集可变性光谱包含使用所述光谱获取工具的多个且等同的工具自半导体晶圆靶中的所选择一者收集所述可变性光谱。4.根据权利要求1所述的半导体度量方法，其中，光谱可变性的所述一或多个预定义源包括量测重复性。5.根据权利要求4所述的半导体度量方法，其中，收集可变性光谱包含在多个不同的时间点处使用所述光谱获取工具自半导体晶圆靶中的所选择一者收集所述可变性光谱。6.根据权利要求1所述的半导体度量方法，其中，所述第一量测协议及所述第二量测协议在通道的数目、照明角度、靶、及自同一靶所获取的信号中的任一者方面不同。7.根据权利要求1所述的半导体度量方法，进一步包含：在生产半导体晶圆的制造期间收集生产散射量度光谱；及使用所述预测模型基于所述生产散射量度光谱对于所述预定义参数中的任一者产生预测值。8.根据权利要求7所述的半导体度量方法，进一步包含将输入提供至半导体制造工具，以用于在生产半导体晶圆的所述制造期间控制所述半导体制造工具的操作。9.一种半导体度量系统，包含：光谱获取工具，被配置为根据第一量测协议收集在第一组半导体晶圆靶...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃坦，
申请(专利权)人：诺威有限公司，
类型：发明
国别省市：