相關(guān)申請(qǐng)案

本申請(qǐng)案主張2014年11月19日提出申請(qǐng)的第62/082,097號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的權(quán)益，所述美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。

本發(fā)明涉及計(jì)量工具，且更明確地說(shuō)涉及混合式計(jì)量工具。

背景技術(shù)：

計(jì)量通常涉及測(cè)量目標(biāo)組件的各種物理特征。舉例來(lái)說(shuō)，可使用計(jì)量工具來(lái)測(cè)量目標(biāo)組件的結(jié)構(gòu)及材料特性(例如，材料組成、結(jié)構(gòu)的尺寸特性及/或結(jié)構(gòu)的臨界尺寸等)。在半導(dǎo)體計(jì)量的實(shí)例中，可使用計(jì)量工具來(lái)測(cè)量所制作半導(dǎo)體組件的各種物理特征。

一旦獲得計(jì)量測(cè)量，便可對(duì)所述測(cè)量進(jìn)行分析。此分析通常涉及具有目標(biāo)組件所特有的參數(shù)的預(yù)定義值(即，目標(biāo)組件的參數(shù)模型)的庫(kù)。明確地說(shuō)，所述庫(kù)可包含用于浮動(dòng)參數(shù)的值范圍。接著可使用所述庫(kù)來(lái)提供快速數(shù)學(xué)近似法，在給出用于參數(shù)模型的一組值的情況下，所述快速數(shù)學(xué)近似法可迅速地以合理準(zhǔn)確度重現(xiàn)具有目標(biāo)組件的系統(tǒng)的解。

在一些情形中，使用多個(gè)不同計(jì)量工具來(lái)測(cè)量目標(biāo)組件是合意的。此技術(shù)通常稱作“混合式計(jì)量”。然而，此需要以某一方式組合來(lái)自不同計(jì)量工具的數(shù)據(jù)集以實(shí)現(xiàn)綜合測(cè)量結(jié)果。

采用多個(gè)不同計(jì)量工具的原因可能有許多，例如個(gè)別計(jì)量工具的不充分測(cè)量性能。此時(shí)期望可將使用不同測(cè)量技術(shù)的兩個(gè)或兩個(gè)以上計(jì)量工具與根據(jù)其特定強(qiáng)度所使用的每一技術(shù)進(jìn)行組合以產(chǎn)生滿足穩(wěn)定性及過(guò)程跟蹤的規(guī)范的對(duì)目標(biāo)組件的所有臨界尺寸及組成參數(shù)的總測(cè)量。a.瓦伊德(a.vaid)等人在“整體計(jì)量方法：利用散射測(cè)量、cd-afm及cd-sem的混合式計(jì)量(aholisticmetrologyapproach:hybridmetrologyutilizingscatterometry,cd-afm,andcd-sem)”(spie會(huì)議錄第7971(2011)卷)中描述了現(xiàn)有混合式計(jì)量工具的一個(gè)實(shí)例。

遺憾地，已知混合式計(jì)量工具展現(xiàn)各種局限性。舉例來(lái)說(shuō)，混合式計(jì)量成功的關(guān)鍵在于用以組合來(lái)自每一工具的測(cè)量結(jié)果的精確方法。由于既沒(méi)有任何計(jì)量工具能夠以完美準(zhǔn)確性及精確度進(jìn)行測(cè)量，且所有計(jì)量工具又并非完全一致的，因此如果測(cè)量的這些方面未在某種程度上得到減輕，那么可出現(xiàn)測(cè)量誤差。因此，其中來(lái)自工具a的測(cè)量結(jié)果被向前饋送到工具b的模型且保持固定不變的“注入”或簡(jiǎn)單向前饋送技術(shù)通常被視為不穩(wěn)健的。

可使用替代技術(shù)(此處稱為“結(jié)果數(shù)據(jù)變換”)，借此計(jì)量工具之間的已知偏移量以及可能相關(guān)斜率誤差在于工具之間傳遞數(shù)據(jù)之前得以被校正。也可能進(jìn)行工具誤差的較高階校正。a.瓦伊德等人在“1x節(jié)點(diǎn)技術(shù)的混合式計(jì)量解決方案(hybridmetrologysolutionfor1xnodetechnology)”(spie會(huì)議錄第8324(2012)卷)中描述了此技術(shù)的實(shí)例。在所述文獻(xiàn)中，引入了‘?dāng)?shù)據(jù)修改參數(shù)’(dmp)(偏移量、匹配、準(zhǔn)確性、…)及‘dmp強(qiáng)度’的概念。dmp強(qiáng)度是控制來(lái)自工具a的數(shù)據(jù)被工具b使用的程度的比例因子。未描述使用dmp強(qiáng)度的明確方式。

最近，正探索混合式計(jì)量的被稱作‘共同優(yōu)化’的第三種方法，在所述方法中，對(duì)將要組合的所有工具執(zhí)行的測(cè)量的模型被同時(shí)進(jìn)行回歸運(yùn)算，其中以某一方式約束兩個(gè)(或全部)計(jì)量工具共同的模型參數(shù)。已報(bào)告此技術(shù)與臨界尺寸-掃描電子顯微術(shù)(cd-sem)測(cè)量的混合的幾個(gè)近期應(yīng)用。在a.瓦伊德的“混合式計(jì)量通用引擎：共同優(yōu)化(hybridmetrologyuniversalengine:co-optimization)”(spie會(huì)議錄第9050(2014)卷)中，此混合式方法的成功依賴于先前對(duì)由cd-sem報(bào)告的側(cè)壁角度相依cd值進(jìn)行的校準(zhǔn)以及接著在實(shí)際混合式測(cè)量期間使用光學(xué)cd(ocd)所報(bào)告?zhèn)缺诮嵌?swa)值對(duì)cd-semcd值進(jìn)行的校正。j.哈澤德(j.hazart)等人在“cd計(jì)量的數(shù)據(jù)融合：散射測(cè)量、cdsem及afm數(shù)據(jù)的異質(zhì)混合(datafusionforcdmetrology:heterogeneoushybridizationofscatterometry,cdsem,andafmdata)”(spie會(huì)議錄第9050(2014)卷)中描述了此混合式方法的另一實(shí)例，其中將ocd數(shù)據(jù)與cd-sem圖像數(shù)據(jù)的集約模型進(jìn)行組合。

雖然近期趨勢(shì)指示朝向共同優(yōu)化方法的發(fā)展，但其它技術(shù)可是優(yōu)選的，這是因?yàn)榫突旌鲜浇鉀Q方案供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，共同優(yōu)化需要跨越極不同計(jì)量工具(其可由競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商制造)進(jìn)行的測(cè)量算法及校準(zhǔn)方法的詳盡工作知識(shí)。

因此需要解決與檢驗(yàn)系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案相關(guān)聯(lián)的這些及/或其它問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)的系統(tǒng)、方法及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在使用中，識(shí)別培訓(xùn)組件，且獲得關(guān)于所述培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的參考值。利用第一計(jì)量工具收集關(guān)于所述培訓(xùn)組件的所述至少一個(gè)參數(shù)的第一組信號(hào)，且利用不同于所述第一計(jì)量工具的第二計(jì)量工具收集關(guān)于所述培訓(xùn)組件的所述至少一個(gè)參數(shù)的第二組信號(hào)。此外，將所述第一組信號(hào)及所述第二組信號(hào)中的每一者的至少一部分變換為第三組信號(hào)，且針對(duì)所述培訓(xùn)組件的所述至少一個(gè)參數(shù)中的每一者，確定所述第三組信號(hào)與所述參考值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并據(jù)此創(chuàng)建對(duì)應(yīng)培訓(xùn)模型。利用至少所述第一計(jì)量工具及所述第二計(jì)量工具從目標(biāo)組件收集信號(hào)，且將每一所創(chuàng)建培訓(xùn)模型應(yīng)用于從所述目標(biāo)組件收集的所述信號(hào)以測(cè)量所述目標(biāo)組件的參數(shù)值。

附圖說(shuō)明

圖1展示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的示范性計(jì)量工具的示意圖。

圖2圖解說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施例的用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)的方法。

圖3圖解說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施例的用于將依據(jù)組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)而測(cè)量的裝置參數(shù)傳遞到計(jì)量工具的模型的方法。

圖4圖解說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施例的用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

在半導(dǎo)體計(jì)量領(lǐng)域中，計(jì)量工具可包括：照明系統(tǒng)，其對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照明；收集系統(tǒng)，其俘獲通過(guò)照明系統(tǒng)與目標(biāo)、裝置或特征的相互作用(或缺乏相互作用)而提供的相關(guān)信息；及處理系統(tǒng)，其分析使用一或多個(gè)算法收集的信息。計(jì)量工具可用于測(cè)量與各種半導(dǎo)體制作過(guò)程相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)及材料特性(例如，材料組成、結(jié)構(gòu)及膜的尺寸特性(例如膜厚度及/或結(jié)構(gòu)的臨界尺寸)、疊對(duì)等)。這些測(cè)量用于促進(jìn)半導(dǎo)體裸片的制造中的過(guò)程控制及/或合格效率。

計(jì)量工具可包括一或多個(gè)硬件配置，所述硬件配置可連同本發(fā)明之某些實(shí)施例一起用于(例如)測(cè)量各種前述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及材料特性。此些硬件配置的實(shí)例包含但不限于以下各項(xiàng)：

光譜橢偏計(jì)(se)

具有多個(gè)照明角度的se

測(cè)量米勒(mueller)矩陣元(例如，使用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器)的se

單波長(zhǎng)橢偏計(jì)

光束輪廓橢偏計(jì)(角分辨橢偏計(jì))

光束輪廓反射計(jì)(角分辨反射計(jì))

寬帶反射性光譜儀(光譜反射計(jì))

單波長(zhǎng)反射計(jì)

角分辨反射計(jì)

成像系統(tǒng)

散射計(jì)(例如，散斑分析儀)

硬件配置可分離成離散操作系統(tǒng)。另一方面，一或多個(gè)硬件配置可組合于單個(gè)工具中。圖1中展示多個(gè)硬件配置在單個(gè)工具中的此一組合的一個(gè)實(shí)例，所述實(shí)例從第7,933,026號(hào)美國(guó)專利并入本文中，所述美國(guó)專利特此出于所有目的以其全文引用的方式并入。舉例來(lái)說(shuō)，圖1展示示范性計(jì)量工具的示意圖，所述示范性計(jì)量工具包括：a)寬帶se(即，18)；b)具有旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器(即，98)的se(即，2)；c)光束輪廓橢偏計(jì)(即，10)；d)光束輪廓反射計(jì)(即，12)；e)寬帶反射性光譜儀(即，14)；及f)深紫外線反射性光譜儀(即，16)。另外，此類系統(tǒng)中通常存在眾多光學(xué)元件，包含一些透鏡、準(zhǔn)直器、反射境、1/4波片、偏振器、檢測(cè)器、相機(jī)、光圈及/或光源。用于光學(xué)系統(tǒng)之波長(zhǎng)可從約120nm到3微米地變化。對(duì)于非橢偏計(jì)系統(tǒng)，所收集的信號(hào)可是經(jīng)偏振分辨的或未偏振的。圖1提供集成于相同工具上的多個(gè)計(jì)量頭的圖解。然而，在許多情形中，使用多個(gè)計(jì)量工具來(lái)對(duì)單個(gè)或多個(gè)計(jì)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。舉例來(lái)說(shuō)，第7,478,019號(hào)美國(guó)專利“多個(gè)工具及結(jié)構(gòu)分析(multipletoolandstructureanalysis)”對(duì)此進(jìn)行了描述，所述美國(guó)專利也特此出于所有目的以其全文引用的方式并入。

某些硬件配置的照明系統(tǒng)包含一或多個(gè)光源。所述光源可產(chǎn)生具有僅一個(gè)波長(zhǎng)的光(即，單色光)、具有若干離散波長(zhǎng)的光(即，多色光)、具有多個(gè)波長(zhǎng)的光(即，寬帶光)及/或掃過(guò)若干波長(zhǎng)(連續(xù)地或在波長(zhǎng)之間進(jìn)行跳變)的光(即，可調(diào)諧源或掃頻源)。適合光源的實(shí)例為：白色光源；紫外線(uv)激光器；弧光燈或無(wú)電極燈；激光引發(fā)等離子體(lsp)源，舉例來(lái)說(shuō)，可從馬薩諸塞州沃本市的高能科技公司(energetiqtechnology,inc.)購(gòu)得的lsp源；超連續(xù)源(例如寬帶激光源)，例如可從新澤西州摩根維爾市的nkt光電公司(nktphotonicsinc.)購(gòu)得的超連續(xù)源；或較短波長(zhǎng)源，例如x射線源、極uv源或其某一組合。所述光源還可經(jīng)配置以提供具有充分亮度的光，在一些情形中，所述充分亮度可為大于約1w/(nmcm²sr)的亮度。計(jì)量系統(tǒng)還可包含對(duì)光源的快速反饋以使光源的功率及波長(zhǎng)保持穩(wěn)定。光源的輸出可經(jīng)由自由空間傳播而遞送或在一些情形中經(jīng)由任何類型的光纖或光導(dǎo)而遞送。

計(jì)量工具經(jīng)設(shè)計(jì)以進(jìn)行與半導(dǎo)體制造相關(guān)的許多不同類型的測(cè)量。某些實(shí)施例可適用于此些測(cè)量。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，工具可測(cè)量一或多個(gè)目標(biāo)的特性，例如臨界尺寸、疊對(duì)、側(cè)壁角度、膜厚度、過(guò)程相關(guān)參數(shù)(例如，焦點(diǎn)及/或劑量)等。所述目標(biāo)可包含本質(zhì)上為周期性的某些所關(guān)注區(qū)域，例如，存儲(chǔ)器裸片中的光柵。目標(biāo)可包含多個(gè)層(或膜)，所述層的厚度可由計(jì)量工具測(cè)量。目標(biāo)可包含放置在半導(dǎo)體晶片上(或半導(dǎo)體晶片上已存在)的供(例如)與對(duì)準(zhǔn)及/或疊對(duì)對(duì)齊操作一起使用的目標(biāo)設(shè)計(jì)。某些目標(biāo)可位于半導(dǎo)體晶片上的各個(gè)地方。舉例來(lái)說(shuō)，目標(biāo)可位于切割道內(nèi)(例如，裸片之間)及/或位于裸片自身中。在某些實(shí)施例中，多個(gè)目標(biāo)由如第7,478,019號(hào)美國(guó)專利中所描述的相同或多個(gè)計(jì)量工具測(cè)量(同時(shí)或在不同時(shí)間)?？山M合來(lái)自此些測(cè)量的數(shù)據(jù)。來(lái)自計(jì)量工具的數(shù)據(jù)在半導(dǎo)體制造過(guò)程中用于(舉例來(lái)說(shuō))將校正向前饋送、向后饋送及/或側(cè)向饋送到所述過(guò)程(例如，光刻、蝕刻)且因此可產(chǎn)生完整過(guò)程控制解決方案。

隨著半導(dǎo)體裝置圖案尺寸的持續(xù)緊縮，通常需要較小計(jì)量目標(biāo)。此外，測(cè)量準(zhǔn)確性及與實(shí)際裝置特性的匹配增加了對(duì)裝置類目標(biāo)以及裸片中及甚至裝置上測(cè)量的需要。為實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)已提出各種計(jì)量實(shí)施方案。舉例來(lái)說(shuō)，基于主要反射性光學(xué)器件的聚焦光束橢偏測(cè)量是各種計(jì)量實(shí)施方案中的一者且描述于皮旺卡-科勒(piwonka-corle)等人的專利(us5,608,526，“聚焦光束光譜橢偏測(cè)量方法及系統(tǒng)(focusedbeamspectroscopicellipsometrymethodandsystem)”)中。切趾器可用于減輕致使照明光點(diǎn)擴(kuò)散超過(guò)由幾何光學(xué)器件定義的大小的光衍射效應(yīng)。諾頓(norton)的專利(第5,859,424號(hào)美國(guó)專利，“用于在光學(xué)測(cè)量及其它應(yīng)用中減小光點(diǎn)大小的切趾濾波器系統(tǒng)(apodizingfiltersystemusefulforreducingspotsizeinopticalmeasurementsandotherapplications)”)中描述了切趾器的使用。使用具有同時(shí)多個(gè)入射角照明的高數(shù)值孔徑工具是實(shí)現(xiàn)小目標(biāo)能力的另一方式。(例如)奧普薩爾(opsal)等人的專利(第6,429,943號(hào)美國(guó)專利，“關(guān)于同時(shí)多個(gè)入射角測(cè)量的臨界尺寸分析(criticaldimensionanalysiswithsimultaneousmultipleangleofincidencemeasurements)”)中描述了此技術(shù)。

其它測(cè)量實(shí)例可包含測(cè)量半導(dǎo)體堆疊的一或多個(gè)層的組成、測(cè)量晶片上(或晶片內(nèi))的某些缺陷及測(cè)量暴露于晶片的光學(xué)光刻輻射量。在一些情形中，計(jì)量工具及算法可經(jīng)配置用于測(cè)量非周期性目標(biāo)，例如，參見(jiàn)p.江(p.jiang)等人的“用于使用散射測(cè)量的cd計(jì)量中的全波電磁仿真的有限元法(thefiniteelementmethodforfullwaveelectromagneticsimulationsincdmetrologyusingscatterometry)”(2014年6月3日提出申請(qǐng)的申請(qǐng)中的第14/294,540號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案，代理人檔案號(hào)碼p0463)或a.庫(kù)茲涅佐夫(a.kuznetsov)等人的“用于計(jì)量及檢驗(yàn)的有限結(jié)構(gòu)及有限照明的電磁建模方法(methodofelectromagneticmodelingoffinitestructuresandfiniteilluminationformetrologyandinspection)”(申請(qǐng)中的第14/170,150號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案，代理人檔案號(hào)碼p0482)。

對(duì)所關(guān)注參數(shù)的測(cè)量通常涉及若干算法。舉例來(lái)說(shuō)，入射光束與樣本的光學(xué)相互作用是使用em(電磁)解算器來(lái)建模且使用例如rcwa、fem、矩量法、表面積分法、體積積分法、fdtd及其它算法的算法。所關(guān)注目標(biāo)通常使用幾何引擎或在一些情形中使用過(guò)程建模引擎或者兩者的組合來(lái)建模(參數(shù)化)。a.庫(kù)茲涅佐夫等人在“基于模型的計(jì)量與過(guò)程模型的集成使用方法(methodforintegrateduseofmodel-basedmetrologyandaprocessmodel)”(申請(qǐng)中的第14/107,850號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案，代理人檔案號(hào)碼p4025)中描述了過(guò)程建模的使用。舉例來(lái)說(shuō)，科磊(kla-tencor)的acushape軟件產(chǎn)品中實(shí)施幾何引擎。

可通過(guò)若干數(shù)據(jù)擬合及優(yōu)化技術(shù)以及包含以下各項(xiàng)的技術(shù)而分析所收集數(shù)據(jù)：庫(kù)；快速降階模型；回歸；機(jī)器學(xué)習(xí)算法，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)(svm)；降維算法，例如，pca(主成分分析)、ica(獨(dú)立成分分析)、lle(局部線性嵌入)；稀疏表示，例如傅里葉變換或小波變換；卡爾曼濾波；用以促進(jìn)相同或不同工具類型的匹配的算法；及其它技術(shù)。

還可通過(guò)不包含建模、優(yōu)化及/或擬合的算法來(lái)分析所收集數(shù)據(jù)，例如，第14/057,827號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案。

通常針對(duì)計(jì)量應(yīng)用來(lái)優(yōu)化計(jì)算算法，其中使用一或多種方法，例如計(jì)算硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)施、并行化、計(jì)算的分布、負(fù)載平衡、多服務(wù)支持、動(dòng)態(tài)負(fù)載優(yōu)化等?？稍诠碳?、軟件、fpga、可編程光學(xué)組件等中進(jìn)行算法的不同實(shí)施方案。

數(shù)據(jù)分析及擬合步驟通常追求以下目標(biāo)中的一或多者：

cd、swa、形狀、應(yīng)力、組成、膜、帶隙、電性質(zhì)、焦點(diǎn)/劑量、疊對(duì)、產(chǎn)生過(guò)程參數(shù)(例如，抗蝕劑狀態(tài)、分壓力、溫度、聚焦模型)及/或其任何組合的測(cè)量；

計(jì)量系統(tǒng)的建模及/或設(shè)計(jì)；

計(jì)量目標(biāo)的建模、設(shè)計(jì)及/或優(yōu)化。

以下說(shuō)明揭示計(jì)量系統(tǒng)、方法及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(體現(xiàn)于非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體上)的實(shí)施例。以下說(shuō)明揭示用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)的方法、系統(tǒng)(具有用于執(zhí)行所述方法的處理器)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(體現(xiàn)于非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體上且具有適于由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以執(zhí)行所述方法的代碼)的實(shí)施例。

所述計(jì)量工具可為上文參考圖1所描述的計(jì)量工具中的任一者或可為其它類型的計(jì)量工具。所述計(jì)量工具可駐存于相同硬件平臺(tái)或不同硬件平臺(tái)上。當(dāng)位于相同硬件平臺(tái)上時(shí)，計(jì)算機(jī)的駐存于相同或不同硬件平臺(tái)上的處理器與計(jì)量工具通信以執(zhí)行關(guān)于以下后續(xù)各圖所描述的方法。當(dāng)位于不同硬件平臺(tái)上時(shí)，計(jì)算機(jī)的處理器可駐存于具有所述計(jì)量工具中的多者的硬件平臺(tái)中的一者上或可駐存于截然不同平臺(tái)上，但再次，與計(jì)量工具通信以執(zhí)行關(guān)于以下后續(xù)各圖所描述的方法。

圖2圖解說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施例的用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)的方法200。在操作202中，識(shí)別培訓(xùn)組件。在一個(gè)實(shí)施例中，培訓(xùn)組件可是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(doe)組件(例如，聚焦曝光矩陣(fem)晶片等)。doe組件可專門(mén)出于培訓(xùn)目的而創(chuàng)建以最終允許目標(biāo)組件由多個(gè)特定計(jì)量工具測(cè)量，其中組合由所述多個(gè)特定計(jì)量工具產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)。因此，doe組件可不同于目標(biāo)組件。

在此實(shí)施例中，可產(chǎn)生針對(duì)其而使組件的臨界尺寸或組成特性或者過(guò)程工具條件系統(tǒng)性地變化的doe組件。舉例來(lái)說(shuō)，針對(duì)doe組件可使幾何參數(shù)、材料組成參數(shù)、過(guò)程參數(shù)、疊對(duì)參數(shù)等變化，其中更具體來(lái)說(shuō)，所述參數(shù)可能包含掃描儀焦點(diǎn)及劑量、材料(例如sige)組成、摻雜劑濃度、特征臨界尺寸、特征疊對(duì)、特征高度、厚度、蝕刻深度、蝕刻工具氣體流速、蝕刻工具晶片溫度等。此外，取決于特定應(yīng)用，晶片可是經(jīng)圖案化及/或未經(jīng)圖案化的。雖然本文中僅描述一個(gè)doe組件，但應(yīng)注意，還可識(shí)別一組doe組件，且方法200同樣適用于所述組中的多個(gè)doe組件中的每一者。

在另一實(shí)施例中，培訓(xùn)組件可不一定經(jīng)產(chǎn)生而專門(mén)用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)，而是，培訓(xùn)組件可是將由多個(gè)計(jì)量工具最終測(cè)量的目標(biāo)組件。當(dāng)培訓(xùn)組件是目標(biāo)組件時(shí)，可關(guān)于下文在操作204中所提及參數(shù)而使用目標(biāo)組件內(nèi)的自然或經(jīng)編程變化。

另外，如操作204中所展示，獲得關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的參考值。此參數(shù)可是幾何參數(shù)(例如，臨界尺寸、側(cè)壁角度、輪廓高度等)、材料組成參數(shù)、過(guò)程參數(shù)(例如，焦點(diǎn)參數(shù)、劑量參數(shù)等)、疊對(duì)參數(shù)及/或上文所描述的其它參數(shù)中的任一者。因此，參考值可是培訓(xùn)組件的每一所要參數(shù)的所測(cè)量值。

在各種實(shí)施例中，可利用臨界尺寸掃描電子顯微術(shù)(cd-sem)、透射電子顯微術(shù)(tem)及/或原子力顯微術(shù)(afm)而獲得關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的參考值。關(guān)于其中在操作202中識(shí)別目標(biāo)組件的實(shí)施例且僅以實(shí)例方式，可使用x射線光電子能譜(xps)計(jì)量來(lái)測(cè)量高k過(guò)程中的hf組成變化。由于xps可經(jīng)校準(zhǔn)以提供絕對(duì)組成參考數(shù)據(jù)，因此用于光學(xué)se及xps的數(shù)據(jù)可使用機(jī)器學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)(例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及主成分分析(pca))來(lái)協(xié)同處理，且可改進(jìn)來(lái)自單個(gè)目標(biāo)組件或多個(gè)目標(biāo)組件的結(jié)果，而不涉及否則將利用特殊doe組件進(jìn)行的單獨(dú)培訓(xùn)步驟。

此外，在操作206中，利用第一計(jì)量工具收集關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的第一組信號(hào)。明確地說(shuō)，第一組信號(hào)可是由第一計(jì)量工具收集的關(guān)于培訓(xùn)組件的每一所要參數(shù)的原始數(shù)據(jù)。類似地，在操作208中，利用不同于第一計(jì)量工具的第二計(jì)量工具收集關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的第二組信號(hào)。再次，第二組信號(hào)可是由第二計(jì)量工具收集的關(guān)于培訓(xùn)組件的每一所要參數(shù)的原始數(shù)據(jù)。

表1圖解說(shuō)明原始數(shù)據(jù)的各種實(shí)例。

表1

(1)來(lái)自hrxrd工具的衍射強(qiáng)度對(duì)衍射角度

(2)來(lái)自x射線熒光(xrf)工具的熒光強(qiáng)度對(duì)光子能量

(3)來(lái)自拉曼(raman)散射工具的拉曼散射強(qiáng)度對(duì)波數(shù)

(4)用于x射線光電子能譜(xps)工具的x射線光電子計(jì)數(shù)對(duì)結(jié)合能量

(5)用于光譜散射計(jì)(ocd)工具的橢偏計(jì)或反射計(jì)信號(hào)對(duì)波長(zhǎng)

(6)用于x射線反射計(jì)(xrr)的x射線反射率對(duì)入射角

(7)用于基于角度的散射測(cè)量工具的反射率對(duì)入射角

(8)用于小角x射線散射(saxs)工具的衍射強(qiáng)度對(duì)角度

如上所述，第二計(jì)量工具不同于第一計(jì)量工具。在各種實(shí)施例中，第一計(jì)量工具及第二計(jì)量工具可各自是以下各項(xiàng)中的不同者：光譜橢偏計(jì)(se)；具有多個(gè)照明角度的se；測(cè)量米勒矩陣元的se；單波長(zhǎng)橢偏計(jì)；光束輪廓橢偏計(jì)；光束輪廓反射計(jì)；寬帶反射性光譜儀；單波長(zhǎng)反射計(jì)；角分辨反射計(jì)；成像系統(tǒng)；散射計(jì)；小角x射線散射(saxs)裝置；x射線粉末衍射(xrd)裝置；x射線熒光(xrf)裝置；x射線光電子能譜(xps)裝置；x射線反射率(xrr)裝置；拉曼光譜裝置；掃描電子顯微術(shù)(sem)裝置；tem裝置；及afm裝置。

如操作210中所展示，將第一組信號(hào)及第二組信號(hào)中的每一者的至少一部分變換為第三組信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，操作210可涉及應(yīng)用于第一組信號(hào)及第二組信號(hào)或其部分的至少一個(gè)預(yù)處理操作。此類預(yù)處理操作可包含對(duì)準(zhǔn)(例如，圖像對(duì)準(zhǔn))、濾波(例如，噪聲濾波)、正規(guī)化、像差校正及/或其它技術(shù)特有操作。

在另一實(shí)施例中，操作210可涉及：組合第一組信號(hào)及第二組信號(hào)，且接著任選地在按培訓(xùn)組件條件將個(gè)別第一組信號(hào)及第二組信號(hào)排序之后將經(jīng)組合信號(hào)變換為第三組信號(hào)(即，統(tǒng)一數(shù)據(jù)集)。此組合可發(fā)生于上文所提及預(yù)處理操作之后。舉例來(lái)說(shuō)，來(lái)自不同計(jì)量工具的多列經(jīng)預(yù)處理信號(hào)可被連結(jié)起來(lái)，且接著可將所得經(jīng)組合數(shù)據(jù)集變換為任選地具有較小數(shù)目個(gè)參數(shù)/列的第三組信號(hào)。主成分分析(pca)可用于創(chuàng)建將經(jīng)組合數(shù)據(jù)變換為第三組信號(hào)(在此情形中，其是主成分)的模型。在另一實(shí)施例中，獨(dú)立成分分析(ica)可用于將經(jīng)組合數(shù)據(jù)變換為第三組信號(hào)。為此，第三組信號(hào)可是第一組信號(hào)及第二組信號(hào)中所包含的主要變化成分。

針對(duì)培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)中的每一者，確定第三組信號(hào)與參考值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如操作212中所展示。此關(guān)系可通過(guò)使第三組信號(hào)(例如，其為第一組信號(hào)及第二組信號(hào)中所包含的主要變化成分)與參考值相關(guān)而確定。舉例來(lái)說(shuō)，在第三組中的信號(hào)是所確定主成分的情況下，可在主成分振幅與培訓(xùn)組件參數(shù)之間建立相關(guān)性。

仍然，針對(duì)培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)中的每一者，基于對(duì)應(yīng)所確定關(guān)系而創(chuàng)建培訓(xùn)模型(參見(jiàn)操作214)。因此，第三組信號(hào)可與已知參考值一起用于創(chuàng)建將信號(hào)映射到每一對(duì)應(yīng)參數(shù)的多個(gè)培訓(xùn)模型。所述培訓(xùn)模型可是線性模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)(svm)及其它機(jī)器學(xué)習(xí)模型。應(yīng)注意，可類似地重復(fù)進(jìn)行操作206到214以創(chuàng)建針對(duì)打算用于測(cè)量目標(biāo)組件的每一不同計(jì)量工具的培訓(xùn)模型。

如上文所描述，培訓(xùn)組件的僅一些參數(shù)可是本發(fā)明方法200的標(biāo)的，使得可針對(duì)培訓(xùn)組件的參數(shù)中的任何特定參數(shù)或針對(duì)培訓(xùn)組件的所有參數(shù)(根據(jù)需要)而創(chuàng)建培訓(xùn)模型。此外，由于一個(gè)選項(xiàng)是：第三組信號(hào)是經(jīng)組合第一/第二組信號(hào)的精簡(jiǎn)組，如上文所提及，因此使用此第三組信號(hào)來(lái)創(chuàng)建培訓(xùn)模型可產(chǎn)生集中于主要變化成分的培訓(xùn)模型(即，且不一定是所有可能參數(shù)的全參數(shù)模型)。

在操作216中，利用至少第一計(jì)量工具及第二計(jì)量工具從目標(biāo)組件收集信號(hào)。如上文所述，還可利用額外計(jì)量工具。接著，在操作218中，將每一所創(chuàng)建培訓(xùn)模型應(yīng)用于從目標(biāo)組件收集的信號(hào)以測(cè)量目標(biāo)組件的參數(shù)值。以此方式，在完成初始培訓(xùn)之后，如上文在操作206到214中所描述，接著在實(shí)際測(cè)量期間，由計(jì)量工具從目標(biāo)組件收集原始數(shù)據(jù)(即，信號(hào))，且將先前經(jīng)培訓(xùn)變換應(yīng)用于所述原始數(shù)據(jù)以測(cè)量所要參數(shù)值。

以上方法200的一個(gè)益處是不需要用于特定計(jì)量工具的測(cè)量技術(shù)的預(yù)定義模型(即，基于探測(cè)光束與目標(biāo)之間的相互作用的物理現(xiàn)象而計(jì)算所測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確模型)；所有信息僅依據(jù)原始數(shù)據(jù)隨著相關(guān)聯(lián)過(guò)程條件的變化而獲得(即，允許“無(wú)模型”或“免模型”方法)。因此，由于不需要針對(duì)每一計(jì)量技術(shù)的模型開(kāi)發(fā)，因而產(chǎn)生結(jié)果的時(shí)間得以改進(jìn)。

此外，此方法200可適用于具有各種各樣計(jì)量技術(shù)的不同計(jì)量工具。以實(shí)例方式，方法200的一個(gè)特定應(yīng)用將是對(duì)finfet裝置的源極/漏極區(qū)域中的硅鍺組成及尺寸的表征。通常，這些裝置含有幾個(gè)具有不同組成及尺寸的sige區(qū)域，且ocd努力準(zhǔn)確地測(cè)量所述區(qū)域中的至少一者的組成。來(lái)自高分辨率xrd(hrxrd)或拉曼工具的原始數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生sige組成的無(wú)模型測(cè)量，所述無(wú)模型測(cè)量接著可結(jié)合ocd數(shù)據(jù)一起用于測(cè)量裝置的所有維度方面。

圖3圖解說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施例的用于將依據(jù)組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)而測(cè)量的裝置參數(shù)傳遞到計(jì)量工具的模型的方法300。方法300可在先前各圖的脈絡(luò)中實(shí)施。因此，前述定義及說(shuō)明可同樣適用于本發(fā)明方法300。

如操作302中所展示，產(chǎn)生一組doe晶片。接著，在操作304中，收集原始數(shù)據(jù)。明確地說(shuō)，利用不同計(jì)量工具來(lái)測(cè)量所述組doe晶片以從計(jì)量工具中的每一者收集原始數(shù)據(jù)。按doe條件將原始數(shù)據(jù)排序，如操作306中所展示。此排序可產(chǎn)生doe晶片的經(jīng)排序(例如，經(jīng)分類)測(cè)量列表。此外，將經(jīng)排序原始數(shù)據(jù)組合于統(tǒng)一數(shù)據(jù)集中，如操作308中所展示。

接著對(duì)統(tǒng)一數(shù)據(jù)集執(zhí)行pca變換，如操作310中所展示。pca變換經(jīng)專門(mén)執(zhí)行以識(shí)別統(tǒng)一數(shù)據(jù)集內(nèi)的主成分。此外，在操作312中，經(jīng)識(shí)別，確定doe晶片的所識(shí)別主成分與過(guò)程參數(shù)之間的相關(guān)性。接著利用此相關(guān)性來(lái)形成培訓(xùn)模型。

在操作314中，利用計(jì)量工具從產(chǎn)品(即，目標(biāo))晶片收集原始數(shù)據(jù)。接著，在操作316中，接著將先前經(jīng)培訓(xùn)變換應(yīng)用于原始數(shù)據(jù)以提取產(chǎn)品晶片的參數(shù)(即，測(cè)量所要參數(shù)值)。此外，在操作318中，將針對(duì)產(chǎn)品晶片而測(cè)量的參數(shù)值發(fā)送到一或多個(gè)其它計(jì)量工具的模型以供在執(zhí)行回歸中使用。舉例來(lái)說(shuō)，這些模型可使用所測(cè)量參數(shù)值以眾所周知方式進(jìn)行回歸運(yùn)算。通過(guò)應(yīng)用2014年03月24日提出申請(qǐng)的第14/223,045號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案及2014年04月14日提出申請(qǐng)的第14/252,323號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中所描述的技術(shù)而確定所述參數(shù)。

在方法300的特定實(shí)施例中，可將任何數(shù)目個(gè)免模型測(cè)量與任何數(shù)目個(gè)免模型及/或基于模型的測(cè)量?jī)烧哌M(jìn)行組合。在方法300的另一實(shí)施例中，可在晶片上的單獨(dú)目標(biāo)(測(cè)量部位)上獲得免模型測(cè)量，且將信息傳遞到正對(duì)經(jīng)圖案化裝置目標(biāo)執(zhí)行的一組免模型及/或基于模型的測(cè)量(即，“側(cè)向饋送”使用情形)。在方法300的又一實(shí)施例中，可將來(lái)自先前過(guò)程步驟的免模型或基于模型的測(cè)量結(jié)果向前饋送到當(dāng)前過(guò)程步驟處的一組免模型及/或基于模型的測(cè)量(即，“向前饋送”使用情形)。因此，方法300的靈活性在于可將免模型測(cè)量與較復(fù)雜基于模型的方法進(jìn)行組合(如果需要的話)，使得測(cè)量技術(shù)的總體復(fù)雜性得以改進(jìn)，且因此可使用來(lái)自一個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)來(lái)表征受測(cè)試裝置的某些參數(shù)，同時(shí)可使用另一計(jì)量工具的數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)基于模型的方法來(lái)確定相同或其余參數(shù)。

圖4圖解說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施例的用于組合來(lái)自多個(gè)計(jì)量工具的原始數(shù)據(jù)的系統(tǒng)400。如所展示，系統(tǒng)400包含第一計(jì)量工具(“計(jì)量工具a”)402及“第二計(jì)量工具”(“計(jì)量工具b”)404。計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404可位于相同硬件平臺(tái)或不同硬件平臺(tái)上。此外，計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404可采用不同計(jì)量技術(shù)。

此外，計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404兩者均與計(jì)算機(jī)處理器406通信。處理器406可與計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404中的一者或兩者駐存于相同硬件平臺(tái)上、可與計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404中的一者或兩者駐存于不同硬件平臺(tái)上或可為計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404中的一者的組件。

系統(tǒng)400操作使得關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的參考值被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器(未展示)中。計(jì)量工具a402收集關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的第一組信號(hào)，且計(jì)量工具b404收集關(guān)于培訓(xùn)組件的至少一個(gè)參數(shù)的第二組信號(hào)。

處理器406將第一組信號(hào)及第二組信號(hào)中的每一者的至少一部分變換為第三組信號(hào)，且針對(duì)培訓(xùn)組件的每一參數(shù)而確定第三組信號(hào)與參考值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此外，針對(duì)培訓(xùn)組件的每一參數(shù)，處理器406基于對(duì)應(yīng)所確定關(guān)系而創(chuàng)建培訓(xùn)模型。處理器406識(shí)別由計(jì)量工具a402及計(jì)量工具b404從目標(biāo)組件收集的信號(hào)，且將每一所創(chuàng)建培訓(xùn)模型應(yīng)用于從目標(biāo)組件收集的信號(hào)以測(cè)量目標(biāo)組件的參數(shù)值。

雖然上文已描述各個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)理解，所述實(shí)施例僅以實(shí)例方式而非限制方式呈現(xiàn)。因此，優(yōu)選實(shí)施例的廣度及范圍不應(yīng)受上述示范性實(shí)施例中的任一者限制，而應(yīng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求書(shū)及其等效內(nèi)容來(lái)定義。