TW200400581A

TW200400581A - Metrology hardware specification using hardware simulator

Info

Publication number: TW200400581A
Application number: TW092106726A
Authority: TW
Inventors: Junwei Bao; Nickhil Jakatdar
Original assignee: Timbre Tech Inc
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-01-01
Also published as: US6721691B2; US20030187602A1; TWI223365B; AU2003218347A1; WO2003083452A1

Description

200400581 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】尤關於本發明係關於一種對半導體製造性的量測種降低測量之不準確度的方法及系統。【先前技術】之審確耦 2 0 0 2 (案等兩料。應時須對電子例如中、訊。中，下、礎的本申請案係與申請於西元2001年一月二十五日牛等人查中之美國專利申請案第09/764，780號「用於快速精合波形分析之内層計算的快取方法」及申請於西元年二月十二日鮑君威等人之審查中之美國專利申請案號未知）「供積體電路量測目的之輪廓精確化技術」件同一申請人之申請案有關，故在此將其列入參考資隨著間的尺寸光學顯微，光且不在已散射從光方法積進小量鏡學僅知計學對體電路朝向更小之臨界尺寸（⑶）及步，故製造過程隨之遭遇新的挑戰如反至lOOnm或更小的特徵結構進行正確的:旦’必測法已公認為一有效的工具， ’、里。 fSEM?、等其它量測方法，其具有:種斤^喝式採測器為非破壞性、可適用於生產於 < 點。適用於CD測量，更可確定厚度及表：以制 — 砰細之輪

為光學數位輪廓儀⑽P)的光學量係用於在固定之入射角度與多個波長/法繞射反應而重現繞射光柵輪廓。以數^情况輪廓進行萃取’藉以產生包括庫為基 200400581 五、發明說明（2) 廓特性的模擬光柵輪廓之頻譜腳、T形頂部、材料厚度變動，描述光學特性η及k與厚度值等皆為輸入量，其用於計算繞射之頻譜散射反應信號。為了福路等樣品的輪廓，故對此樣品從此樣品測得之頻譜散射反應據庫進行比較’而哥找最佳匹與實際測得之繞射信號最為匹典型地，藉由運用精確搞技術的光概反應模擬器來計算說明可參見牛等人有關用於計演算法的文章。積分方法請參西元1 9 6 9年在義大利史特瑞沙之第28 2頁至第2 85頁所發表之射分析的數值方法」。微分方元1973年九月之光通訊的第九發表之「共振全像薄膜色彩的如量測光源、橢圓偏光計用的硬體係受到無法精確再玉見有關之變動參數的實例包括：孔隙、波長範圍、偏光程度、言’這些量測硬體參數係顯現 )，且其在同類型的每一個量反應的數據庫：底部、基 '侧壁角度、及CD變動。如參數的遮罩資訊、薄膜資訊仏號’並為大量的模擬輪鄭定具有週期性結構之積體電 $行頻譜散射反應的測量。則與模擬頻譜散射反應之數 ^ ’即尋找其模擬繞射信號配的輪廓。合波形分析（RCWA )之分析才莫擬頻譜散射反應，其詳細算頻譜散射反應之其它模擬見A · R.紐瑞赦德與K ·薩齊於之電磁波的國際URSI論文集 ^非平面型週期性結構之散法請參見奈維瑞爾等人於西卷第一冊第48頁至第53頁所系統化研究」。、及反射計等與量测配合使之參數的影響。與量測硬體量測光束之入射角度、數值及雜訊。就單一量測硬體而出時變性（在規格範圍之内剛硬體之間亦隨之變動。 200400581 五、發明說明（3) 除了與量性η及k等與才才 (在不同之半材料的不同而量測硬體題。使用者所得之CD精度等硬體規格範圍者通常無法得的關係。以數據庫依據由特定的的材料特性而樣品之繞射信據庫的規格或與計算而得之題0 之參數數亦隨次中）一與一的變動測系統然而，數的變規格範的變著取、或晶圓已引的精量測異性圍與測硬體有關料有關之參導體晶圓批改變（晶圓與材料參數定之來自量測量精度。，即硬體參知量測硬體為基礎的量測系統一組硬體規格所決計算出數據號的實際硬特性略為不數據庫繞射異性以外，如光學特樣批次的不同而改冑隨著單一批次之所有之中的變異）。起與量測相關的問度要求通常基於如須j 硬體的精度主要基於。硬體設計者與使用相關之測量精度之間庫繞射體與材同時，信號時可能發生第二問題。通常定的輸入量、並依據理想信號。然而，若用以測量料批次具有與用於計算數則在匹配測得之繞射信號 ’勢必引起不準確的問三、【發明内容】因此，本發明之各實施例係關於一種 =材料變異併入計算而得之繞射信：方；及其糸統，俾用於如光學量測之量測之中轉之中的方》去在第一實施例中，係揭露一種相精度的量測硬體規格範圍之確定方法。在：方：：D = 200400581 五、發明說明（4) 改變硬體規格模擬繞射頻譜藉由與數據庫測量值的變化體規格範圍與式來利用相關量測硬體規格體規格範圍之在第二實將其最佳化成數之方法。從料特性確定參测量參數與用數修正向量係正。接著產生使用特定之材的輪廓描繪。内的量測光柵反應比較而確間的相關的C D測量由指定期俾能提供量精度。，係揭露量測硬體定之系統向量，而數據庫頻算對數據數據庫，與特定之硬體參數而計算出所模擬器而計算出這些定量測硬體參數的變性。接著使可接受的精度聯繫在一起。採望之測量精度且計算此精度、或計算已知範圍之。使用頻譜之兩者之可接受性：藉範圍，内的測施例中特定之代表特數修正於計算用於計修正之料批次一種修與特定與材料此參數譜的參庫繞射而此修量測硬正數據之材料的量測修正向數之間頻譜所正之數體的樣庫繞射批次的硬體規量係描的差異需的相據庫則品進行相對之頻譜。

化與CD 量測硬兩種方所需的量測硬頻譜而特定參格與材述實際。此參對應修用於對更正# 四、【實施方式】本發明係提供一種因應材料相動、而仍可維持如光學量測測量 ^更體相關參數變度的方法。在光學量測之中所使用蜊量方法之特定如本發明人於西元2〇〇1年一月二十五、、射頰譜之計算方的美國專利申請案第〇9/ 764, 78〇號之曰「申請之共同審查 ^ 用於快速精確耦 $ 8頁 200400581 五、發明說明（5) 分析之内層計算的快取方法」所述，並在此明書之參考資料。〗入本說圖！顯示典型光學量測系統的架構。量測系統2包射到目‘樣品之週期性結構8的量測光源4，而、性結構8係存在於安裝在平臺12之上的晶圓]〇之中。，= 結構8之法向夾著入射角0而射向週期t束6 猎由光束接收器16接收並測量繞射光束14。將測 ^ 光束頻譜資料17提供給量測輪廓描繪系統18，直、 =統’俾用以比較測得之繞射光束資料17與】：】性輪廓的變化組合之計算而得之繞射光束頻譜的=座口構本發明之第一實施例係揭露相當於測量结果之度規格的量測硬體規格範圍的確定方法。 4望精本發明之第二實施例則提供一修正方法，係基於特定之量測硬體的d;據庫的之量測硬體，並同時適規格的另-相等同批之取樣材料。具有略為不同之材料特性的不圖2係說明本發明笛例所示，取照射在樣品之的It 明本方法之量測硬體相、:二入射角當作說度具有顯著影響的量測二f。就母一個預期會對測量精驟。上述量測硬體參數-關參數皆重複上述相同的击對於光柵方向的入射方位^數值孔隙、偏光程度、及在步驟20中，就々 ° 又性的光栅輪廓設置模擬繞射頻

的數據庫，以下亦稱為頻譜散置測硬體參數與材料參數的譜。將用於計算數據庫所使用測系統之中的設備之較佳量測其輪廓之樣品的理想材料特性對選用於形成數據庫的此特定資料點之間的非線性關係性關係之最大既定範圍，故在疋20 02年二月十二日所申請之 (案號未知）「供積體電路量所揭露者，並在此列入本說明本方法所產生的數據庫稱為精在步驟25中，選定入射光射角0，，並使入射角0，與用 4之入射角0的數據庫值不同的數據庫值為45度，則決定入與0 ’之間的差異以△ 0表示（在步驟40中，選擇具有相 P，。將CD定義成各種輪廓參數邊與底邊寬度測量值、底部或使用者自定的參數。一組完整塊」輪廓係構成如積體電路等的大致完整之基礎。例如，如 P ( 4 2 )之結構係包括位在二射反應函數。使入參數而計算出的輸入參數設定硬體規格、且相之「理想」值。組輪廓加以確認之最大範圍。為此採用鮑君威等審查中的美國專測目的之輪廓精書之參考資料。禮解析度的數據束6入射至樣品8 以計算數據庫之。如實例所示，射角0 ’為46度< 用一組包括數據庫頻為相當於量當於待描繪 ’俾能提供了確保非線發明人於西利申請案確化技術」以下將依據庫。之表面的入中的模擬頻若入射角0 *入射角0 關之CD值的代表性光柵輪摩 ’包括絕對寬度測量值、^ 頂部所佔的百分比、或其它的代表性輪廓或「建立區匕樣品之上的待測之實際結，3a所示，選定之輪廓氧化石夕（4 6 )之頂端的多酽

200400581 五、發明說明（7) 石夕線（44) ’其具有兩度Η (47)及（相♦於m、寬度W (48) 。 U (相田於⑷的底邊在步驟60中，將步驟25所選定之入射 # 值而提供給光栅反應模擬器。田作輪入在步驟80中，使用步驟4〇之結構與步驟2 0，而計异從輪廓p ’輸出的繞射頻譜。射角，管2 =中，就計算而得之輪V的輸出繞射頻〜计异而付之步驟4 〇的結構之數據庫頻譜加射頻谱與在步驟100中，尋找步驟90之數據庫頻詳邀輪廓P ’計算而得之頻譜的最佳匹配。確認最曰佳、V驟80從庫頻譜的輪廓P。匹配之數據在步驟12G中’就數據庫輪廓p與廓p 比較。以鳩表示CD之間的絕對差異。兩者的CD加以俜足中，計算△《/△⑶。假設：量測硬體規格 :ί :二ί以在△必的範圍内使△ " _具有線 '/ 又而5 ，由於量測硬體規格範圍通常極小，例如相對於入射角而tJ蓄么一 ^ 口僅為2至3度，故這種假設通常合 =、又而5 ，可具有線性反應的參數變動範圍係達到約 1 U % 〇牛驟t，對足夠數量之其它代表性的輪廓重複二俾形成積體電路等樣品之待測量的實 ϋ ϋ π沾=整的基礎。用以描繪前述之氧化物的多晶 =立區塊輪廓組係包括矩形、梯形，且其具有可此的上圓邊及/或底邊之下切割部等局部。其它受處

第11頁 200400581 五、發明說明（8) 理之結構亦包括矩形或梯形的堆聶。# > △ 0 / ACD值彼此相異時，則g且田右母一個輪廓之間的步驟18〇之中的計算。這相=擇：小的耀鳩值用於時的最大CD變動。入射角具有已知變動在步驟1 8 0中，依據以下關得# max CD規格氣的Λ0| .關係式而確定相當於期望之寺$ : TJ5:一右一個以上的量測硬體參數為變數時，就必須考慮母一個變動之量測硬至步驟18〇。於此情況下，考慮所有更之\參乂而重複步驟2〇體之CD變動。直接相加由多個〜量測硬 > 丈雙動而叶异整 CD變動而形成近似值，即：更體參數變動所引起的 ( ACDparaml+ ACDparam2 + . ..), 所引起的CD變動等必須決定：將多大並據此設計量測硬其中’例如為參數1之變動等。量測硬體設計者及/或量測工程師之CD誤差分別分配至每一個參數變異，體規格。參見圖3b，在理想的情況下，可據以實施本實施例、並將所得之資料儲存於資料庫之中；將量測硬體參數變異與對應之CD變動等數值的表格儲存於量測硬體/系統規格伺服器1 8 6之中，並經由查詢裝置1 8 7進行存取。可將用以提供CD /輪廓資料的服器與查詢裝置整合到如光刻或蝕刻

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系統等製造系統188之中。圖3b係顯示此種系統的方塊圖。不但可就步驟160之所有的建立區塊處理結構決定其匕I測硬體、憂數之相對比例並加以儲存、更可就步驟1 6 〇之所有的建立區塊處理結構決定△ 0 / △〇值而加以儲存。將^述資料當作標準的資訊而提供給量測硬體設計者在設計^測系統時使用。使用者對趟隱所指定的值可用以決定量測硬體所需的規格範圍。在步驟19〇中，將此組 < =盖__)值提供給量測硬體製造商而供其實現量測硬體規格。

又 μ 1測硬體規格值已知時，則一次要實施例係運用相同方法而決定所得之精度。本發明之第二實施例係提供繞射頻譜之數據庫的修正方法，其基於特定之量測硬體的r理想」規格而計算得之，俾仍能適用於具有略為不同之實際規格的另一相等之量測硬體，並同時適用於具有略為不同之材料特性的不同批之取樣材料。並基於以下之假設··不同之量測硬體與不同材料批次之間的變異皆極小。相對於此範圍之内的參數變化及此部份的數據庫而言，繞射頻譜係呈線性變化。

圖4為第二實施例之流程圖。在步驟2 9 0中，設置代表性的光栅輪廓之模擬繞射頻譜的數據庫。使用一組包括量測硬體參數與材料參數的輸入參數而计鼻出數據庫頻譜。將計鼻數據庫過程所使用的輸入參數設定成相當於量測系統之中的設備之較佳量測硬

第13頁 200400581 五、發明說明（ίο) 體規$、且相當於待描繪其輪廓之樣品的理想材料特性之理想」值。依據前述鮑君威等人之審查中的「量測之中的輪廓精細化」的美國專利申請案所述則’可產生上述之數據庫。之線丨生丰、、乂驟中’界定所需考慮之變化參數。包括用於 ? ί Γ特Ή如光學特性n )、樣品表面粗糙度等等與材料有關^光學參數，並包括如數值孔隙、入射角、解析度偏，私度及相對於光柵方向的方位入射角等等與硬體^關^ 則參數。每一個參數為光柵反應模擬器所使用 ί = C管植！0上述牛等人所著之參考資料的實例所示）， ^ ^ ^开、r射頻譜，即頻譜散射反應函數3。然而，並非 :多數限定為牛等人所著之參考資料之中的實例。旦：目，丨；〇中，依據製造商規格而決定待使用之特定 ΐ上眚瞅矣則硬體參數之實際值。將這些量測硬體參數當作實際參數向量V的分量。 ❹ί =4()中’測量步驟30()所定義之光學特性等所有蚀t /品的材料特性，並將其當作光學量測測量時所就待扩绔】5 ί乾圍之中的波長又之函數。如實例所示，抖於^二1 _郛之特定的材料批次測量η相對於λ、及k相對於λ的曲線。 *白t 6 G中’比較步驟340所測得之光學特性曲線與 # ^。2，射頻譜數據庫的相對之「理想」光學特性一 p日^ >數的方程式表示理想的光學特性曲線，而 k疋无、省本項技藝者所熟知且通常含有參數化的常數。

200400581 五、發明說明（11) 如實例所示，利用柯西方程式作為代表折射率n之光性方程式的一種型式’其中將η表示成·· η( λ )=Κ〇+Κ2/ λ2 + Κ4/ λ4 其中KQ、Κ2、κ4為參數化的常數。又，可建立用以代表消光係數k的類似方程式，其中將k表示成： ' k( λ ) = λ +Κ3/ λ3 + Κ5/ Λ5 。於此情況下，從理想的光學特性方程式獲得形成繞射頻譜之數據庫所需的理想折射率曲線·· η〇 ( λ )=Κ〇〇 + Κ2〇/ λ2 + Κ40/ λ4 其中U、‘、‘為理想的參數化的常數，其隨的不同而異且當作計算數據庫所需的輪入，亦即當大量之模擬輪廓的繞射反應的輸入。 # 在步驟380中，為了使光學特性曲線與步驟34〇之測得的曲線互相匹配，故修正最少量之步驟36()的每—個下理想,光學特性方程式之中的參數化常數或函數、。例如’若理想的η相對於；I的曲線足以與僅修正際測得之η相對於λ的曲線互相而貫僅兩將芒λ徊私祕注炅互相匹配時，則根據步驟3 0 〇， :而：二個數據庫的輸入視入。匹配的程度是否足豹 β關< w ,歡化翰 Κ為特定之材料批次的足實夠得之η及k等材料特 T而非理想的參數值。從所測本項技藝者所熟知。曲線中擷取參數值的方法已是熟習國加州大學柏克w : ^種方法的實例可參見西元1 9 9 9年美來奴區之備忘錄第UCB/ERL Μ99/27號的牛第15頁 200400581 五、發明說明（12) ---- 辛惠之博士論文「深次微米光刻之光學量測的整合系統」的第3及4章。在步驟40 0中，將步驟38〇之所有修正的參數化常數或函數當作步驟32 0之實際參數向量v的進一步分量。如實例所示，若僅有入射肖（A0I)、數值孔隙（NA)、及折射率的參數化常數KQ及K2等為隨著材料批次與每一個量測硬體參數之不同而異的參數時，則可將實際的參數向量表示成： V=(A0I, NA，K。，K2)。 ^ 一般而言’將實際的參數向量考慮視為具有更多之分里者。將參數向量之中的第j個參數稱為:例如，在前述貝例中，Α0Ι為Pi、NA為ρ2、κ〇為？3、及K2為口4。在步驟440中，決定數據庫繞射頻譜的各數值，亦即決定在η多達五十個波長的λ值且涵蓋所使用之λ值時的一樣品結構（其相當於數據庫建立區塊結構、或相當於待測里之實際結構）的頻譜散射反應函數S (已藉由光柵反應模擬器算出）。接著s具有可表示成下式的η個分量： Sl〜S( (入 η)。在步驟460中，建立賈克比矩陣J，其代表隨著ν之中的變動所引起的S之變動，即參數向量ν之任一或所有數的變動。例如，若V為步驟4〇〇之實例時，則賈* α 參為以下之型式·· 、見比矩陣

第16頁 200400581 五、發明說明（13) Γ dSx dS, ds, 9¾ d(A〇i) d[NA) dK0 dK2 asr2 ds2 ds2 ds2 aU〇/) d(NA) dK0 bk2 J = dSidVf as; as;珥珥 d{A〇i) d(m) dK0 dK2 dSj 其中φ,為8之第丨個分量的偏導數，亦即波長值丨時的8 值相對於參數Pj的偏導數。在步驟4 8 0中’使用光柵反應模擬器計算相當於樣品結構之不同的結構性參數值之各個袼點處的j之中的矩陣元素。例如，若對圖2所示之高度H及底邊寬度w的多晶矽梯級部進行測量時，則就相當於H與界兩者之大小範圍所構成的格點處的各種J矩陣的矩陣元素加以計算。每一個格點係相當於用以計算模擬數據庫繞射頻譜的Η與w之值。圖 5係顯示一實例。於此實例的情況下，w的範圍係在丨〇〇至 1 4 0nm之間、並已算出兩兩間隔為2nm之每一個界值時的數據庫模擬繞射頻譜，及H的範圍係在2〇〇至26〇11111之間、並已算出兩兩間隔為3nm之各Η值時的數據庫模擬繞射頻譜。在本實例中’言十算每一個尺寸之中的每第三個格點時二矩陣元素，其中就相當於格點52時的j矩陣之矩陣元素加以計算。因為僅取樣部份的格點，故可大幅縮短計算時〇間，但必須符合··在格點的小區域範圍内，】矩皆"會^ 相同的假設。白肩貝

200400581 五、發明說明（14) J之矩陣元素的計算方法係類似於第一實施例所述之繞射頻譜對小幅量測硬體參數變動之響應的計算方法。可藉由使所示之參數KG產生之小幅變動、並接著計算所引起的ASi而近似J矩陣之中的每一個偏導數，其中係由於kq之變化所引起之頻譜散射反應函數s(又1)的變化。啤叙。係近似於。參數的變動必須足夠小，俾能使線性反應關係為一正確的近似值。使用鮑君威等人於前述審查中之美國專利申請案「對積體電路量測進行輪廓精 = 所揭露之方法，俾能確定足以符合特定程度之線性要求的最大參數變動。在步驟490中，以實際參數向量ν 想參數，之中的相對分量，而理想參數：量^ 相里係構成繞射頻譜之數據庫。如實例 ' #夂、向為步驟400所示之實例時，、不右多塑式：才貝』上述之减法運算為以下 ΔΥ = ν-νο = (ΑΟΙ-Α〇Ι〇,ΝΑ-ΝΑ〇,κ〇-Κ00,Κ2-Κ20) 其中將AV稱為參數修正向量。在步驟50 0中，進行賈克比矩盥來之矩陣乘法運算而計算出頻；向罝^ AS = J · ΔΥ 敗耵反應修正項AS，即：量，其通常為其中AS為具有與35 0個。之分量數量相同之向 u用取罪〜戈人佩厚Ψ之於& 陣來決定任一數據庫輪廓J二邱二‘戶叶算而得之j夫屏之頻譜散射反應修正項；例如

200400581 五、發明說明（15) 在步驟480的實例中，為了修正w=128nm&H = 254nm之輪廓的數據庫頻譜，故使用w=126nm及H = 25 7nm所計算出來的j 矩陣。計算出每一個建立區塊處理結構之j矩陣元素，且將其儲存於資料庫之中。對應於適當的參數而計算變動之矩陣元素，例如，使用兩個以上的κ而使實際之n相對於入 j曲線與理想的曲線匹配。接著，在實際的情況下，決定這些構成元素的子集合，並將對應於參數且非構成元素之外來的矩陣元素設定成零，藉以不會對AS造成影響。又，將外來的參數之每一個Ap設定成向量之中的零。任一種方法皆允許各種量測硬體與材料批次之間的進&簡單之轉換，故僅必須決定參數修正向量及進行矩陣乘法^ 算0 在次要實施例中，資料庫係擴大至包含j矩陣元素的數據庫，而此數據庫則具有與各種可能範圍内之每一個適用设備與不同之材料批次相關之各量測硬體及材料參數數值。 > 的在步驟5 2 0中，形成修正之頻譜散射反應函數s，， S ’ =s+ AS，其中S ’的每一個分量為S與AS之相對分量直接相加的總和。此修正之頻譜散射反應函數S，為數據庫繞射頻譜（即頻譜散射反應函數S )的修正版，而其已修定成相對於正

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五、發明說明（16) 在使用之特定量測硬體與材料批次的參數。在步驟5 40中，建立繞射頻譜之修正數據庫用以描繪由特定之材料批次所構成之樣品於r ’俾能供硬體加以使用。輪靡的特定量測步驟50 0之次要實施例的擴充之資料庫亦勺每一個資料點之修正數據庫繞射頻譜（* l括相對於向量）。資料點的密度必須確保每一個咨寸疋之參數線性程度係足以依據鮑君威等人在前述審杳間的反應申請案「對積體電路量測進行輪廓精細的&之美國專利方法加以決定。依據此次要實施例，首先、央& J所揭露之統的實際參數，接著輸入實際參數向量至用^使用中之系的查詢裝置，且輸出修正之數據庫繞射頻雄以存取資料庫此種系統的例示架構。 ^ ^曰。圖313係顯示上參數的數（相 560 ) 造成之起而測測硬體力。圖在參數修波長值 i w丨凹只心η ”丨啊路I万法係包括變化而修正繞射頻譜。在第一訾 9 小幅之輪布貫施例Φ ^ 當於量測硬體規格參數）係自行，母一個，並計算參數變化對整個波長 (步驟影響（步驟580 )。就本發明之 1 =射頻譜戶得之每一個CD的比較方、、έ _ 乡數鰱動所弓參數規格與期望之/^^仏足从聯繫 R盔士 A > ” 1精度（步驟60〇 )的处為本貫施例之概要流程圖。的月b 第一實施例中，將小巾5 >於X么▲ ’巾之輸入參數變動視A Mm 正向量（步驟620 )，甘#冰馮整體的立, 办並就波長範圍之中的大旦』的母一個之各輪入參缸社松A · 人里·< 200400581 五、發明說明（17) 造成之影響（步驟6 4 0 )。這允許：依據（1 )特定之量測硬體與（2 )所用之材料批次兩者的實際參數而修正數據庫繞射頻譜（步驟6 6 0 )。圖7為本實施例之概要流程圖。上述兩實施例皆假設··在所考慮之參數變動的小幅範圍内’參數變動之大小與其所造成的影響係呈線性關係。本發明之權利範圍並不僅限於上述實施例。熟悉本項技藝者當可清楚理解：在不脫離本發明之原理的情況下， =可對本發明進行任何變更。例如，以η與k取代kg與K2而 =作第二實施例之輸入參數。本方法不僅用於校正不同之 ^ =硬體之間的數據庫頻譜、更用於校正單一量測硬體之 ΐ ί =間而異的數據庫頻譜，俾補償量測硬體參數因磨耗起： = : = :適用於非光學量測之其它種類的士電子里測（例如CD_SEM、ΤΕΜ)、電 ')、或機械量測（如AFM)。 4性里測（如之較以；；發=了用於方便說明本發明。凡依本發明所做的制於該較佳實施範圍。 k更皆属本發明申請專利之

200400581 圖式簡單說明 1 --- 五、【圖式簡單說明】圖1顯示用於測量從積體電路的週期性結構所產生之繞射頻譜的量測系統。圖2為概述用以確定量測硬體規袼與測量精度之間的相關性之步驟流程圖。圖3 a為用於圖2之方法的例示性結構輪廓。圖3 b為連接至製造系統的罝測硬體/規格祠服号之方塊圖。 ° 圖4為概述用以修正數據庫繞射頻譜之步驟流程圖，

俾能定製適用於特定之量測硬體與所使用之材料批次的數據庫燒射頻譜。圖5顯示輪廓參數值的網格及計算賈克比矩陣的取樣點。圖6為本發明之第一實施例的概要流程圖。圖7為本發明之第一實施例的概要流程圖。件符號 10 晶圓

12 平臺 14 繞射光束 16 接收器 17繞射光束頻譜資 18量測輪廓插繪系 1 0 0 - 1 9 0、20, ’、 y〇、 290 、 300-380 ' 400-490 、 500-580

第22頁 200400581 圖式簡單說明 6 0 0 -660 步驟 1 8 6 量測硬體/系統規格伺服器 1 8 7 查詢裝置 1 8 8 製造系統 2 量測系統 4 量測光源 42 輪廓 44 多晶矽線 46 二氧化矽 47 高度 48 底邊寬度 5 2 格點 6 光束 8 週期性結構或樣品 Φ 角度

第23頁

Claims

200400581 六、申請專利範圍 1 · 一種用於積體電路量測的改造方法，用以改造量測信號之數據庫而使其適用於不同之量測系統，其中每一個量測系統係包含一具有相關之量測硬體裝置參數的量測硬體裝置與一含樣品材料的樣品，而該樣品材料係具有相關之材料參數，該改造方法包含以下步驟·· 一指定步驟，指定一選擇的理想量測系統之系統參數的範圍，該系統參數係包括該量測硬體裝置參數與該材料參數；

一確認步驟，確認一第一量測系統係具有位於該理想量測系統之特定系統參數範圍内的系統參數；一改造步驟，改造使該理想量測系統能有效運作的量測信號之數據庫，俾使該第一量測系統也能有效運作；及一使用步驟，使用該量測信號之數據庫而獲得積體電路結構之輪靡貢料，其中該量測硬體裝置參數係包括量測光束的入射角度、數值孔隙、波長範圍、偏光程度、及雜訊。

2.如申請專利範圍第1項之用於積體電路量測的改造方法，其中確認一第一量測系統係具有位於該理想量測系統之特定系統參數範圍内的系統參數之該確認步驟更包含以下步驟：一確定步驟，確定測量自樣品之測量值的一最大可接受之變異量；一計算步驟，計算相對於測量值之該最大可接受之變

第24頁 200400581 六、申請專利範圍異量的該量測硬體裝置參數之最大規格範圍；及一比較步驟，比較該第一量測系統之量測硬體裝置參數的規格範圍與計算而得之該量測硬體裝置參數之最大規格範圍。 3. 如申請專利範圍第2項之用於積體電路量測的改造方法，其中該量測系統為一光學量測系統。 4. 如申請專利範圍第1項之用於積體電路量測的改造方法，其中改造使該理想量測系統能有效運作的量測信號之數據庫而使該第一量測系統也能有效運作的該改造步驟更包含以下步驟： (a ) —計算步驟，當每一個系統參數呈小幅範圍之變動時，則計算一來自該量測信號之數據庫的第一量測信號在多重波長值的變化； (b ) —評估步驟，評估每一個系統參數之變動與該第一量測信號在多重波長值的變化之間的比例； (c ) 一確定步驟，確定該第一量測系統之實際系統參數與相對之理想量測系統的理想系統參數之間的差異；及 (d ) —計算步驟，計算相對於經由步驟（a )與步驟 (b )所得之該比例及實際系統參數與理想系統參數之間的差異兩者之一修正的第一量測信號。

第25頁 200400581 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第4項之用於積體電路量測的改造方法，其中該量測系統為一光學量測系統。 6 · —種量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法，包含以下步驟：一確定步驟，當該系統參數呈小幅範圍之變動時，則確定一模擬量測信號之中的差距，其中利用該系統參數計算該模擬量測信號；一結合步驟，結合模擬量測信號之中的差距與相關之測量變化，其中該測量變化係包括所測得之一積體電路結構之臨界尺寸的變化；及一確定步驟，確定該系統參數之變動與該相關之測量變化之間的比例。 7.如申請專利範圍第6項之量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法，其中： (a )該量測系統係包括計算射出一光柵輪廓之該模擬量測信號的一光柵反應模擬器，其中該量測信號為一繞射頻譜； (b )該系統參數為一輸入至光柵反應模擬器的輸入參數P ; (c )該測量為一測得之臨界尺寸（C D )值；及 (d )該量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法更包含一假設步驟，假設該輸入

第26頁 200400581 六、申請專利範圍參數之小幅範圍内之變動，Λρ，與所測得之CD值之中的相關差距，ACD，呈線性關係。 8 ·如申請專利範圍第7項之量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法，其中該量測系統為一光學量測系統。

9.如申請專利範圍第7項之量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法，更包含以下步驟： (e ) —確定步驟，確定一最大可接受的CD測量差距，;及 (f ) 一計算步驟，依據以下關係式計算一最大可接受的輸入參數變動Λρ : △ pmax = (Ap/ACD)ACDmax。

1 0.如申請專利範圍第9項之量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法，其中當該系統參數呈小幅範圍之變動而確定一模擬量測信號之中的差距之該確定步驟更包含以下步驟：一比較步驟，比較從具有第一 C D值之第一光柵輪廓射出的一第一模擬繞射頻譜與從該第一光柵輪廓射出的一第二模擬繞射頻譜；其中使用該輸入參數的一第一值而獲得該第一模擬繞

第27頁 200400581 六、申請專利範圍參數的一第二值而獲得該第模挺射頰譜，及使用該繞射頻譜。量挪：睛專利範圍第10項之量測系統失數之丨r 量么統之測量精度間之關係的確定：數之:幅變動與之中的差距與相關之測的二合模錢乂下步驟：匕的该結合步驟更包數據庫的!：U該第二模擬繞射頻譜與繞射頻譜數據庫；】用錢人參數的第—值計算出該繞射頻= 栅輪廓的第三模擬3 5據庫情況選擇-相對於該第一光配錄第二模擬繞;匕：頻^其中該第三繞射頻譜二最^ 相關之第二CD值；及日该第二模擬繞射頰譜係具有〜 —確定步驟，確定哕筮距厶CD。 "亥第—CD值與該第二CD值之間的差旦.如申請專利範圍第 ;:系統之測量精度間之項之量測系統參數之小幅變動與 ‘庫ί據庫為—精確解析声=確定方法，其中該繞射頻用：貧料點之間的非線二:數據庫’且為了確保每-個數 =具有所需之密度C 一特定之最大範圍，故使數據庫。數據庫資料點而產生該精確解析第28頁 200400581 — 六、申請專利範圍 1 3 ·如申請專利範圍楚7 >曰、日丨么同弟7項之1測糸統表* 測系統之測量精度間夕M总从a —，數之小幅變動與量 X間之關係的確定方法 ^ 合波形分析（R C W A、& — Λ、# » i ’其中使用精確_ )而元成5亥杈擬繞射頻譜的計算。 14.如申請專利範圍第9項之量測系統夂測系統之測量精^之關係 ς數^小幅變動與量驟： ~ 7成’更包括以下步至步驟（f )，每對複數之輸入參數重複步驟u 個輸入參數係產生〜r 其中-整體义; 總和；及其中ΛΡ隨係分配到該複數之輸入參數《中。统申之月，園第9項之量測系統參數之小幅變動與量測糸統之測里精度間之關係的確定方法，. 選取該光柵輪廓而當作一建立區塊結構；. 對複數之建立區塊結構重複步驟（a )至步驟（f )，直到形成一足以當作待測量之結構的實質完整基礎為止；及確定 ΔΡ·: (Ap/ACD) ，其中 Λρ/ACD 為該複數之建立區塊結構之中的最小值。 • - ) total 專於所有之（ACD ) partial 的 1 6.如申請專利範圍第7項之量測系統參數之小幅變動與量

第29頁 200400581 六、申請專利範圍 " "一" /貝】系、、充之'則量精度間之關係的確定方法，其中該輸入參數包括射至樣品之上的光束之入射角、數值孔隙、偏光程度、及/或相對於光柵方向的方位入射角。 17、如申請專利範圍第7項之量測系統參數之小幅變動與量測系統之測量精度間之關係的確定方法，其中一輸入參數的j巾田4動係足夠小，俾能在該輸入參數變動時，該輸入參數的小鴨變動與一光柵輪廓之模擬繞射頻譜的差昱之間的關係實質呈線性。旦·^申請專利範圍第17項之量測系統參數之小幅變動與 i =系統之測量精度間之關係的確定方法，其中該輸入參變動不超過該輸入參數值的10% 。 1關9係的種確多定重Λ入參/的小幅變動與光拇反應模擬器間之該繞射頻譜相關之二f异用於量測的一模擬繞射頻譜及與 ( 胃史化，該確定方法包含以下步驟：小幅t ^ r3n變動步驟，使該多重輸入參數之第一個在一小T田軏圍内變動； π ^ 時，^管計算f驟’當該多重輸入參數之第一個變動的變化Ϊ Μ吴疑k射頻譜在多重波長值之每一個波長值時變動i 2模擬平繞估射步二該多重輸入參數之第-個的、。曰在夕重波長值之每一個波長值時的

200400581 六、申請專利範圍變化之間的比例；及 (d ) —重複步驟，對該多重輸入參數的每一個輸入參數重複步驟（a )至步驟（c )。 2 〇.如申請專利範圍第1 9項之多重輸入參數的小幅變動與光栅反應模擬器間之關係的確定方法，更包含一計算步驟，計算相對於步驟（c )與步驟（d )的該比例及該多重輸入參數之變動的一修正之模擬繞射頻譜。

2 1.如申請專利範圍第2 0項之多重輸入參數的小幅變動與光柵反應模擬器間之關係的確定方法，其中假設該多重輸入參數之每一個小幅變動與該模擬繞射頻譜的相關變化之間呈線性關係。 2 2.如申請專利範圍第1 9項之多重輸入參數的小幅變動與光柵反應模擬器間之關係的確定方法，其中該多重輸入參數的變動範圍係足夠小，俾能使小幅範圍内的每一個參數變動與該模擬繞射頻譜的每一個變化實質呈線性關係。

2 3. —種對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，俾能將其最佳化成用於一包括有第一量測硬體裝置與第一樣品材料之第一量測系統的實際之系統參數，該系統參數則包括量測硬體裝置參數與材料參數，該修改方法包含以下步驟：

第31頁 200400581 六、申請專利範圍 (a ) —計算步驟，當每一個系統參數變動時，計算一第一模擬量測信號S在多重波長值之每一個波長值時的變化； (b ) —評估步驟，評估每一個系統參數之變動與該第一模擬量測信號在多重波長值之每一個波長值時的變化之間的比例； (c ) 一確定步驟，確定用於該第一量測系統的實際之系統參數； (d ) —確定步驟，確定實際之系統參.數與相對之理想系統參數之間的差異； (e ) —計算步驟，計算一相對於步驟（a )與步驟 (b )的比例及實際之系統參數與相對之理想系統參數之間的差異之修正的第一模擬量測信號；及 (f ) 一重複步驟，就來自該數據庫的模擬量測信號之各種情況重複步驟（a )至步驟（e )。 2 4.如申請專利範圍第23項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中該理想量測系統與該第一量測系統為光學量測系統。 2 5.如申請專利範圍第2 3項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，更包含一假設步驟，假設該系統參數之每一個小幅變動與該模擬量測信號的相關變化之間呈線性關係。

第32頁 200400581 六、申請專利範圍 2 6 ·如申請專利範圍第2 3項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中該模擬量測信號為繞射頻譜，且其中該數據庫為一精確解析度數據庫，其中該繞射頻譜之數據庫為一精確解析度數據庫，且為了確保每一個數據庫資料點之間的非線性關係的一特定之最大範圍，故使用其間具有所需之密度的數據庫資料點而產生該精確解析度數據庫。 2 7.如申請專利範圍第2 6項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中藉由一光柵反應模擬器而計算出繞射頻譜，且其中將該系統參數輸入至該光柵反應模擬器中。 2 8.如申請專利範圍第2 7項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中計算一相對於步驟（a )與步驟（b )的比例及實際之系統參數與相對之理想系統參數之間的差異之修正的第一模擬量測信號之該計算步驟更包含以下步驟：一形成步驟，形成一具有分量△ Pj的參數修正向量△ V，其中為第j個系統參數之實際值與其理想值之間的差異；一形成步驟，形成一具有矩陣元素Ji广AS〆APj的矩陣J，其中ASi等於由第i個波長值的APj所引起之繞射頻

第33頁 200400581 六、申請專利範圍譜的變化；一計算步驟，依據以下之矩陣乘法計算一頻譜的散射反應修正項△ s ·· △ S = J · Z\V ;及一形成步驟，依據以下關係： S ’ 二S+ AS 形成一修改之第一繞射頻譜S ’。

2 9.如申請專利範圍第28項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中該理想量測系統與該第一量測系統為光學量測系統。 3 0.如申請專利範圍第2 7項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中利用精確耦合波形分析（RCWA )而完成該繞射頻譜的計算。

3 1.如申請專利範圍第2 3項之對利用理想量測系統之理想系統參數計算出來之模擬量測信號的數據庫之修改方法，其中該量測硬體裝置參數包括射至該樣品之上的光束之入射角、數值孔隙、偏光程度、及/或相對於光栅方向的方位入射角，及其中材料參數包括η、k、用以代表η、k的方程式之中的參數化常數、及/或樣品的表面粗糙度。

第34頁六、申請專利範圍 32.如申請專：系統參數計算其中藉由以下一測量步用以計算數據較；及一計算步須使理想材料 33·如申請專牙糸統參數計算其中該材料特其中測量據庫繞射頰譜驟更包含以下、（a ) 測量在光學量入之關係，俾 (b ) 想的曲線，並该理想的曲線方程式；其中1 想材料特性與j

驟，測量材料特性、並就測得射頻譜之相關的理想材料庫繞的修正值，並必互相匹配。之材料特性與特性加以比驟，計算出對理想材料參數特性與相關測得之材料特性 ψ忐 —心里叫示既之理想 ίί之模擬量測信號的數據庫之修改方法，性為折射率η ; 特性並就測得之材料特性與用以計算凄關的s想材料特性加以比較㈣測量^ ;測量步驟，對欲描繪其輪廓之材料批次 2 *所用之整個波長範圍内的n相對於波長產生測得之η相對於λ的一曲線；及準備_步驟，準備材料之η相對於又之一理表示材料之折射率，故將η相對於；I之又不成具有複數之理想參數化常數U的參數 (I :出ί理想材#參數的修正值I必須使理 ’則知之材料特性互相匹配的該計算步驟 ZUU^UUD61 六、申請專利範圍更包含丫夂$ 相對於^之ίί'Γ能數量之該理想參數化常數，俾能使„ 而達到使J者所決定之一匹配程度;λ及之4測仔曲線匹配數之中。中该修正之參數化常數係包括於該實際材料參 34·如申請專々系統參數計算/圍第33項—之對利用理想量㈣統之理相其中該參數方程η:測信號的數據庫之修改方法' ;(中反4〇為用以表示材料夕知^ w討之折射率的理想參數 V2〇 T IV〇. . Tr 化常數。 35 一種積體電旦一量測裝置，\測^系統，包含·· 向該積體Ui;槿該=光源係配置成將-量測光束 :及、、，。構’該積體電路的結構則具有材料i 垔來自該積i ΐ Ϊ 該光束接收器係配置成接收並測 -量c之-量測信號；較來自該量列插繪器，該量測輪廓描繪器係配置成庠的輪靡資料，量測信號資料與來自量測信號之數參數的理想量剛^二測=號之數據庫則對應於一具有系第36頁 200400581 六、申請專利範圍一量測系統轉接器，該量測系統轉接器係配置成將量測資料改造成可供複數之量測裝置進行有效操作；其中具有量測硬體裝置參數與材料參數等系統參數的量測裝置係配置成具有該理想量測系統之系統參數的特定系統參數範圍之内的系統參數；及其中該量測輪廓描繪器係配置成將該量測信號之數據庫改造成可供該量測裝置進行有效操作。 3 6.如申請專利範圍第3 5項之積體電路量測系統，其中將該量測系統轉接器配置成：確定該積體電路的結構之測量值的一最大可接受變動；計算相對於該測量值的最大可接受變動之量測硬體裝置參數的最大規格範圍；及確認該量測裝置具有最大規格範圍之内的量測硬體裝置參數。

200400581 六、申請專利範圍對應之理想量測系統的系統參數之間的差距； (d )計算出對應於步驟（a )及步驟（b )的該比例與實際的第一系統參數與理想量測系統的系統參數之間的差距之一修正的第一量測信號；及 (e )對來自該數據庫之量測信號的情況重複步驟（a )至步驟（d )。

3 8. —種電腦可讀取的儲存媒體，其具有將一量測信號數據庫改造成可供一具有實際系統參數的第一量測系統的電腦可執行碼，而該量測信號數據庫則對應於一具有系統參數的理想量測系統，其中該電腦可執行碼指示電腦進行以下操作： (a ) —計算操作，當每一個系統參數呈小幅變動時，則計算來自該數據庫之一第一量測信號在多重波長值時的變化； (b ) —評估操作，評估每一個系統參數之變動與該第一量測信號在多重波長值時的變化兩者之間的比例；

(c ) 一確定操作，確定該第一量測系統之實際的第一系統參數與對應之理想量測系統的系統參數之間的差距； (d ) —計算操作，計算出對應於步驟（a )及步驟 (b )的該比例與實際的第一系統參數與理想量測系統的系統參數之間的差距之一修正的第一量測信號；及 (e ) —重複操作，對來自該數據庫之量測信號的情

第38頁 200400581 六、申請專利範圍況重複步驟（a)至步驟（d)。 39.如申請專利範圍包含從一測得之旦、si ^員之電腦可讀取的儲存媒體，更丁心里測作缺π 丄的電腦可執行碼，复^广確定一積體電路的結構之輪廓操作：〃中該電腦可執行碼指示電腦進行以下一比較操作，比較爷 1 之修正量測信號的情況·Λ ’、j件之量測信號與來自該數據庫一選擇操作，^擇修及量測信號的一最佳匹配7正之數據庫量測信號與該測得之 4〇· —種電腦可讀取的儲測系統確具有系統參數^體，含有用以確認-第-量包括-理想量測系統之特定Πί;碼、且該系統參數係裝置參數，其中兮Φ W 7 糸、、先參數範圍之内的量測硬體一計算操作，計瞀 =馬私示電腦進行以下操作：之該量測硬體農置朱&最2，量值的一最大可接受變動 -比較操作，比較該第一量 3 5 數的規格範圍蛊呼瞀而尸:+里測糸統之量測硬體裝置參格範圍。、叶#而传之該量測硬體裝置參數的最大規 41 種二腦以可：取的儲存媒體，其儲存以下之資料：、、、用从代表Δρ與ACD的值，其中 △Ρ為-量測系統之量測硬體參數的變動，該

弟39頁 200400581 六、申請專利範圍 1 " 測硬體參數則包括射至一樣品之上的光束之入射角、數值孔隙、偏光程度、及/或相對於光柵方向的方位入射角· 及 ' ’ 當藉由該量測系統測量時，ACD為由Δρ所弓丨起之一積體電路樣品的臨界尺寸上之相關變動。的儲存媒體，其 # Ap的值與相關 4 2.如申請專利範圍第41項之電腦可讀取中該組用以代表Αρ與△ CD的值係包括一之ACD的值聯繫在一起的資料庫。 43·如申請專利範圍第42項之電腦可讀取的儲存媒體，其中藉由一查詢裝置而可存取該資料庫。 μ a 八包含如申請專利範圍第4 3 44· 一種量測硬體規格伺服器，項之電腦可讀取的儲存媒體。 45· —種連接至積體電路製造系統的量測硬體規格系统包含：、、如申請專利範圍第4 4項之量測硬體規格伺服器；查為裝置’用於將Ap的值輸入至該量測硬體規格伺服器之中並接收與Λρ的該值相關之Δ(：])的一輸出值，或用於將ACD的值輸入至該量測硬體規格伺服器之中並接收與ACD的該值相關之Αρ的一輸出值；及一連接裝置，將該量測硬體規格系統連接至該積體電

第40頁 200400581 六、申請專利範圍路製造系統 6. 一種電腦可讀取的儲存媒體，其儲存以下之資料：一組用以代表Jij=ASi/APj的值，其中 △Pj為一量測系統之系統參數的小幅變動丨及為波長值；L;時所算出之一模擬頻譜的散射反應函數受八？】的影響而產生的變動。 4 7 ·如申請專利範圍第4 6瑙之雷騰士寸 ' 固乐項之電恥可頊取的儲存媒體，其中该組用以代表、·=△&/^pj的值係包括一相關之Z\Si的值聯繫在一起的資料庫。、^ 48·如申請專利範圍第47項之電腦可讀取中藉由一查詢裝置而可存取該資料庫。、：子媒體，其 49· 一種量測硬體規格伺服器，包含如申技項之電腦可讀取的儲存媒體。明專利範圍第4 8 5 0 · 一種電腦可讀取的儲存媒體，儲存之次、，第—量測系統所測得之一組第一光柵輪产貝料包括對應於繞射頻譜與對應於該組第一光柵輪廓的一組第一模擬頻譜，其中該組第二模擬繞射頻譜^爷纟=第二模擬繞射 6晋的~修正型式，俾能最佳化成為二第二弟一模擬繞射頻系統參數向量。〜量測系統的實際 200400581

中該組第—模t圍/5G項之電腦可讀取的儲存媒體，其實際系統泉數传=^頻譜、該組第二模擬繞射頻譜、及該測系統的實際資才:庫：而該資料庫則將該第二量的實際系统^ ^ 6 i向1與取佳化成為該第二量測系統聯繫在一起〔向$之該組第一模擬繞射頻譜的修正型式 5中2藉如由申第51/頁之電腦可讀取的儲存媒體，其一 ^衣置而可存取該資料庫。電腦可種ΛΓ二格卢伺服器，包含如申請專利範圍第52項之电胸』5貝取的儲存媒體。 ^申請專利範圍第5 3項之系統規格伺服器；鱗#二ί詢f置，用於將一實際系統參數向i輸人至該系兮组^司服态之中並接收最佳化成為實際系統參數向量之 4、、且f 一模擬繞射頻譜之修正型式的一輸出；及、生会&連接裝置，將該系統規格系統連接至該積體電路製系統。