在图案化结构中进行测量的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于测量图案化结构的至少一个参数的方法和系统。该方法包括：提供输入数据，输入数据包括：测量数据，其包括：与该结构的不同地点的测量对应的多个测量信号；以及表示理论信号的数据，理论信号和测量信号之间的关系该表示结构的至少一个参数；提供基于表征结构的至少一个特性的至少一个所选全局参数的罚函数；以及在理论信号和测量信号之间进行拟合操作，所述拟合操作包括通过所述罚函数来确定理论信号和测量信号之间的优化关系，并使用优化关系来确定该结构的所述至少一个参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及半导体产业领域，并且涉及用于测量图案化物品(例如，半导体晶圆)的参数的技术。
技术介绍
对于半导体结构的特性进行表征是半导体产业长久以来的需求。由于基于这种结构的半导体器件的尺寸缩小，因此需要高灵敏度的测量工具和数据分析来监测半导体结构(尤其是图案化与非图案化薄膜的堆栈形式的结构)的特性。 已知光学临界尺寸(O⑶)测量技术(也称为散射测量)对于测量图案化(周期性)结构的参数是有效的。通常采用拟合操作来执行OCD测量。根据该操作，描述被测结构的理论模型用于生成理论数据或参考数据，并且将该理论数据或参考数据与测量数据迭代比较，同时变化模型参数直到找到“最佳拟合”为止。“最佳拟合”模型的参数被认为与测量参数相对应。测量数据通常为光学数据，可对这些数据进行分析以得出有关图案的几何参数的信息，包括厚度、临界尺寸(CD)、行距、行宽、壁深、壁轮廓等以及样本所含材料的光学常数。用于这种测量的光学测量工具通常为基于椭圆光度法和/或反射测量法的工具。基于反射测量法的工具通常测量来自样本/通过样本返回/传输的辐射大小的变化，而基于椭圆光度法的工具通常测量与样本相互作用后的辐射的偏振态的变化。除了这些技术或作为这些技术的替代方法，从图案化(周期性)结构返回(反射和/或散射)的光的角度分析可用于测量定义/表征该结构的参数。
技术实现思路
在本
中存在着对于有助于测量(例如，光学测量)图案化结构的参数的需求。上述传统方法通常包括理论数据和测量数据之间的比较。这在图I中已经示意性示出。理论数据基于一个或多个光学模型，每个光学模型基于多个参数的各种组合。模型中考虑到的参数通常有两种，一种与结构有关，另一种与测量技术有关。某个函数(例如，优值函数)通常用于比较理论数据和测量数据，优值函数本身或其导数的数值(值)定义为与期望的拟合度对应的参数。优值函数通常为以下函数使得两个数据(理论和测量)作为输入(例如，光谱特征)，并且结果是作为两个输入特征之间“距离”的测量值的单个数值。例如，针对包括N个波长Xi的光谱的优值函数MF(X)可以是以下形式MF(x)=丄爻(/ ) - Zw (為))2 (I)其中，It和Im为理论光学特征和测量光学特征(例如，强度)如果比较阶段并没有提供期望的结果，则改变理论数据的模型参数，从而改变理论输入数据，然后重复比较直到获得期望的拟合度(例如，收敛到优值函数的最小值)为止。通常的情况是结构的一个或多个参数对测量信号没有影响或者影响很小。在这种情况下，模型里的这个参数保持不变以避免模型的不稳定，尤其是由于弱影响参数。至于随机变化或未知的参数(非建模参数)，其通常根本不包含在模型里。这些和其他因素降低了测量的准确度。在通常的基于散射测量的应用中，挑战在于考虑到大量参数(包括彼此相依或不相依的参数)的并行变化而向处理控制提供可靠的信息。通常，对于一些参数的测量的灵敏度不足以验证精确的测量，而且结果是有噪声的并且与实际处理行为不对应。因此，本专利技术基于对图案化结构(例如，半导体晶圆)具有许多测量地点这一事实的理解以及对于应当优选使用处理行为从而指引和稳定拟合处理的一些通用理解。这样可以降低最终结果的不确定性，允许改变(浮动)大量参数，并且增强用户对报告结果的信任度。根据本专利技术一个宽泛方面，提供一种用于测量图案化结构的至少一个参数的方法。该方法包括提供输入数据，该输入数据包括测量数据，该测量数据包括与该结构的不同地点的测量对应的多个测量信号，和表示理论信号的数据，理论信号和测量信号之间的关系则表示该结构的至少一个参数；提供基于至少一个所选全局参数的罚函数，该全局参 数表征结构的至少一个特性；以及在理论信号和测量信号之间执行拟合处理，所述拟合处理包括使用所述罚函数确定理论信号和测量信号之间的优化关系，并使用该优化关系来确定该结构的所述至少一个参数。在一些实施方式中，使用优化优值函数进行所需次数的迭代，直到达到优化关系期望的收敛为止。然后，优化关系用于确定该结构的该至少一个参数。罚函数可以是以下类型其表征该结构的两个以上相关参数之间的关系。在一些示例中，相关参数可包括该图案的临界尺寸和侧壁角度。在本专利技术的一些实施方式中，罚函数基于对测量地点基本上不变的全局参数。该结构的全局参数并且使用优化关系来确定该结构的所述至少一个参数。在本专利技术另一个宽泛方面，提供一种用于测量图案化结构的至少一个参数的测量系统。该测量系统包括一个或多个测量单元，被配置为并且可操作地用于生成测量数据，测量数据处于与该结构的不同地点的测量对应的形式；以及上述用于接收和处理所述测量信号的控制系统。在使用不止一个测量单元的情况下，这些单元可以是相同类型或不同类型，采用类似或不同的测量技术。附图说明为了理解本专利技术并领会如何在实际中执行本专利技术，下面仅通过非限制性示例方式描述的实施方式结合附图进行描述，其中图I为用于测量图案化结构的参数的传统方法的示意图；图2为本专利技术的用于测量图案化结构的测量系统的方框图；图3为本专利技术的用于测量图案化结构的方法的主要步骤的流程图；图4A为图3的方法的具体但非限制性示例的流程图；以及图4B为图3的方法的另一具体但非限制性示例的流程图。具体实施方式图I示出了用于基于数据拟合来测量特定参数的传统方法的基本原理。参考图2，图2以方框图的形式示出了被配置为并且可操作地用于执行本专利技术的测量图案化结构S (例如，晶圆)的参数的测量系统10。该系统10包括被配置为用于处理和分析(在线或离线收集的)数据并且生成表示结构的一个或多个所需参数的输出数据的控制单元12。控制单元12通常为计算机系统(由一个或多个计算机实体形成)并且包括存储器实体12A和处理器实体12B等；并且通常还包括数据输入和输出实体12C。控制单元12接收或是从测量单元14 (经由合适的数据接收器通过视情况而定的有线或无线信号传输)或是来自外部数据存储器(事先将数据从测量单元传输至该外部数据存储器)的测量数据MD。这样，一般来说，测量单元14构成一个或多个测量数据源。测量单元可以是任何合适的类型，例如，在OCD测量的情况下为光学类型。测量单元的构成和操作不是本专利技术的一部分，因此，除了要注意以下几点，这里将不再详述。光学测量单元可采用基于散射测量的方案，例如垂直或斜入射，基于光谱或角度等，或其组合。在转让给本专利技术的受让方的美国专利第6，657，736号中公开了适用于本专利技术的测量单元的示例。因此，对于基于散射测量的光学测量系统，该文献通过引用结合于此。尽管以下将本专利技术示例为 与光学测量单元相关，但是应理解的是，本专利技术并不限于该具体应用。还应注意的是，可以从多于一个的测量单元提供测量数据，这些测量单元可以是类似或不同的测量类型(光学、电学、声学等)。存储器实体12A用于基于某模型和/或多个模型参数集来存储(永久或临时)用于拟合操作的理论数据。根据本专利技术，使用数据特定的罚函数来优化拟合操作，其中，该数据特定的罚函数事先存储在系统中或可从测量数据中得出。通常，罚函数与关于被测结构的一个或多个全局参数/条件的某些认知(数据)相关。应理解的是，这些认知并不一定意味着在实际测量前已经知晓某些参数的值，而是指一个或多个全局参数的行为是已知的，或者这些认知在实际测量过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：博亚兹·布里尔，鲍里斯·舍曼，
申请(专利权)人：诺威量测设备股份有限公司，
类型：
国别省市：