[发明专利]检查形成在半导体晶片上的结构的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及形成在半导体晶片上的结构的光学测量术，并且更具体地，涉及利用将工艺参数与色散相关联的色散函数创建仿真衍射信号。

背景技术

光学测量术包括：将入射光束指向结构；测量所得的衍射光束；以及分析衍射光束，以确定结构的一个或多个外形参数。在半导体制造中，光学测量术通常被用于质量保证。例如，在制造半导体晶片上的结构之后，光学测量工具被用于确定结构的外形。通过确定结构的外形，可以评价用于形成该结构的制造工艺的质量。

在一种常规的光学测量方法中，测量到的衍射信号被与仿真的衍射信号比较。利用光学测量模型创建该仿真衍射信号。光学测量模型包含在创建仿真衍射信号中变化的多个参数。增加光学测量模型的参数的数量在这些参数彼此不相关时可以提高光学测量方法的精度。然而，参数通常在一定程度上彼此相关。因此，增加光学测量模型的变化的参数的数量也可能增大模型的不稳定性。

附图说明

图1是示出了示例性制造工具和示例性光学测量工具的结构图；

图2更具体地描绘了示例性光学测量工具；

图3是检查形成在半导体晶片上的结构的示例性方法的流程图；

图4描绘了利用一组外形参数表征的示例性结构；

图5A是定义将工艺参数与色散相关联的色散函数的示例性方法的流程图；

图5B是利用工艺模拟器定义将工艺参数与色散相关联的色散函数的示例性方法的流程图；

图6是控制制造工具的示例性方法的流程图；

图7是利用库的自动化工艺控制的示例性流程图；

图8是利用经训练的机器学习系统的自动化工艺控制的示例性流程图；并且

图9是用于确定和利用用于自动化工艺和设备控制的工艺参数和外形参数的系统的示例性框图。

具体实施方式

下面的说明阐述了大量具体的细节，诸如具体的结构、参数、实施例等，以便提供对于本发明的更全面的理解。但是，应该理解，这样的说明不是意在作为对于本发明的范围的限制，而是意在提供对于示例性实施方式的更好的理解。

为了便于描述本发明，半导体晶片可以被用于举例说明本技术构思的应用。本方法和工艺可同样地应用于具有一定结构的其它工件。

图1描绘了在示例性制造工具104中处理的一个或多个晶片102。在制造工具104中，可以对一个或多个晶片102执行一种或多种半导体制造工艺。通常，在制造工具104中，多个晶片102作为一批(统称为一批晶片)被处理。例如，在制造工具104中，25片晶片102的一批晶片可以作为一批被处理。但是，应该理解，一批晶片中的晶片102数量可以变化。

在执行所述一种或多种半导体制造工艺中使用一个或多个工艺参数。例如，所述一个或多个工艺参数可以包括沉积条件、退火条件、刻蚀条件、温度、气压、蒸发速度等。刻蚀条件可以包括表面性质变化、刻蚀残余组分等。

通常，一个或多个工艺参数被设定来定义一种工艺方案。并且，相同的工艺方案(即，一个或多个工艺参数组成的一套工艺参数)被用于处理一批晶片中的多个晶片。在处理一批晶片中的晶片时，一个具体工艺方案中的一个或多个个别工艺参数可以被调节。所述一个或多个工艺参数也可以被设为不同的值，以定义不同的工艺方案。不同的工艺方案可以用于处理不同批的晶片。因此，一个工艺方案可以用于处理一批晶片，另一个工艺方案可以用于处理另一批晶片。

制造工具104可以是执行各种制造工艺的各种类型的制造工具，诸如涂覆/显影工具、等离子体刻蚀工具、清洁工具、化学气相沉积(CVD)工具等。例如，当制造工具104是涂覆/显影工具时，制造工艺包括在一个或多个晶片102上沉积/显影光刻胶层。一个或多个工艺参数可以包括温度。因此，在此实施例中，用于执行沉积/显影工艺的温度的变化可能导致利用涂覆/显影工具所沉积/显影的光刻胶层(诸如光刻胶层的厚度)的变化。

如图1所示，在制造工具104中对一个或多个晶片102执行一个或多个半导体制造工艺之后，可以利用光学测量工具106检查一个或多个晶片102。如将在下面更详细地描述的，光学测量工具106可以用于确定形成在一个或多个晶片102上的结构的一个或多个外形参数。

如图2所示，光学测量工具106可以包括具有源204和检测器206的光测量装置。光测量装置可以是反射仪、椭圆偏光仪、混合反射仪/椭圆偏光仪等。