[发明专利]用于图案化晶片特性化的混合度量

说明书

本发明呈现用于评估图案化结构的几何特性的方法及系统。更特定来说，根据混合度量方法通过两个或两个以上度量系统测量由一或多个图案化工艺产生的几何结构。将来自一个度量系统的测量结果传送到至少一个其它度量系统以增大接收系统的测量性能。类似地，将来自所述接收度量系统的测量结果传送回到发送度量系统以增大所述发送系统的测量性能。以此方式，基于从其它协作度量系统接收的测量结果来改进从每一度量系统获得的测量结果。在一些实例中，扩展度量能力以测量先前无法通过独立操作的每一度量系统测量的所关注参数。在其它实例中，改进测量敏感度且减小参数相关性。

相关申请案的交叉参考

本专利申请案根据35U.S.C.§119规定主张在2016年10月20日申请的题为“用于图案化晶片特性化的混合度量(Hybrid Metrology for Patterned WaferCharacterization)”的第62/410,395号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的主题的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

所描述实施例涉及度量系统及方法，且更特定来说涉及用于特性化半导体结构的尺寸的参数的改进测量的方法及系统。

背景技术

通常通过应用到样品的处理步骤序列制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)。通过这些处理步骤形成半导体装置的各种特征及多个结构层级。例如，其中的光刻术是一种涉及在半导体晶片上产生图案的半导体制程。半导体制程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可制造在单个半导体晶片上且接着分离为个别半导体装置。

针对给定光刻系统，多重图案化技术常用来增大印刷到半导体晶片上的特征的分辨率。在半导体制程期间的各种步骤使用度量制程来检测晶片上的缺陷以促进更高良率，包含使用多重图案化技术制造的晶片。

光学度量技术有可能提供高处理能力测量而无样本破坏的风险。包含散射测量及反射测量实施方案以及相关联分析算法的数个基于光学度量的技术常用于特性化纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、组成及其它参数。

一般来说，需经测量的参数数目随着度量目标的几何复杂性增大而增大。这增大了限制测量性能的被测量参数之间相关的风险。

另外，光学度量遭受对度量目标(尤其多重图案化目标)的一些参数的低敏感度。通常，采用基于物理模型的测量的光学度量技术需要图案化结构的参数化、几何模型。实例参数包含临界尺寸、间距偏差(pitch walk)或其它所关注参数。另外，需要光学系统与被测量结构之间的互动的精确电磁模型来模拟测量期间产生的信号。应用模拟信号对测量信号的非线性回归来确定建模结构的参数。此方法需要结构及材料性质的精确建模。

通常，测量制程遭受对临界参数的弱敏感度，且在一些情况中，基于物理模型的测量技术导致低敏感度及不良精度。经测量光学信号缺少对这些临界参数的敏感度使得极难监测且控制图案化制程。

在一些实例中，采用光学度量系统来测量目标。通常，测量若干参数，例如临界尺寸(CD)、ΔCD、平均CD、侧壁角(SWA)及其它形状参数。在让渡给科磊(KLA-Tencor)公司的第2015/0176985号美国专利公开案中描述实例系统，所述公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。

在一些实例中，将与被测量晶片相关联的制程信息传送到光学度量工具以增强光学测量。在一个实例中，将在光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)多重图案化制程的两个不同图案化步骤的光刻剂量传送到光学度量工具。如果LELE制程中的第一光刻剂量大于第二剂量，那么已知一个临界尺寸参数(CD1)将小于另一临界尺寸参数(CD2)。通过施行此约束，破坏光学度量测量模型中的简并性，从而实现更精确测量结果。尽管已在一些特定实例中展示制程信息以改进测量结果，但存在其中制程信息不可用或不具有帮助的其它实例。