[发明专利]使用图像的以模型为基础的计量

说明书

本文提出用于将存在于半导体晶片的所测量图像中的信息与所述所测量图像内的特定结构的额外测量进行组合的方法及系统。在一个方面中，基于所测量图像及每一图像内的特定结构的对应参考测量来训练以图像为基础的信号响应计量SRM模型。接着，使用所述经训练的以图像为基础的SRM模型来依据从其它晶片收集的所测量图像数据直接计算一或多个所关注参数的值。在另一方面中，基于所测量图像及由通过非成像测量技术做出的每一图像内的特定结构的测量产生的对应测量信号来训练测量信号合成模型。将从其它晶片收集的图像变换成与所述非成像测量技术相关联的合成测量信号，且采用以模型为基础的测量以基于所述合成信号来估计所关注参数的值。

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2015年8月31日申请的标题为“使用图像的以模型为基础的计量(Model-Based Metrology Using Images)”的第62/212,113号美国临时专利申请案的优先权，所述案的主旨的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

所描述实施例涉及计量系统及方法，且更特定来说所描述实施例涉及用于改进的以模型为基础的测量的方法及系统。

背景技术

例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常由应用于样品的一系列处理步骤制造。半导体装置的各种特征及多个结构级是通过这些处理步骤形成。例如，其中光刻是一种涉及在半导体晶片上产生图案的半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含(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成个别半导体装置。

在半导体制造过程期间的各种步骤处使用计量过程以检测晶片上的缺陷以促进更高产量。光学计量技术提供高通量的潜力而不具有样本损坏的风险。包含散射测量实施方案与反射测量实施方案及相关联分析算法的若干以光学计量为基础的技术常用以表征纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、组合物、覆盖及其它参数。非成像、以模型为基础的光学计量技术一般依序且经常从稀疏地位于半导体晶片的场区上的计量目标获取测量信号。尽管非成像、以模型为基础的光学计量技术提供高精度测量能力，但可针对给定晶片通量要求测量的位置的数目是受限的。

相比来说，以成像为基础的测量系统并行收集大量信号。因此，可针对给定晶片通量要求由以成像为基础的测量表征的晶片面积相较于以模型为基础的光学计量技术要大得多。不幸地，此时，以成像为基础的测量缺乏足以直接测量如今普遍制造的复杂三维结构的分辨率。

以图像为基础的测量通常涉及图像中的特定目标特征(例如，线段、盒等等)的辨识且基于这些特征来计算所关注参数。通常，专门目标结构是特定于图像处理算法。例如，与覆盖目标(例如，盒中盒目标、框中框目标、先进成像计量(AIM)目标)相关联的线段经特定设计以遵循算法的细节。出于此原因，传统的以图像为基础的计量算法无法利用任意目标或装置结构来可靠地执行。

在半导体制造中，且特定来说在图案化过程中，过程控制通过在特定专用结构上执行计量来实现。这些专用结构可位于裸片之间的切割道中或位于裸片本身内。由传统的以散射测量为基础的计量技术测量专用计量结构是耗时的。

未来计量应用对以图像为基础的计量提出挑战，这归因于越来越小的分辨率要求及越来越高的晶片面积值。因此，期望用于改进的以图像为基础的测量的方法及系统。

发明内容

本文提出用于将存在于半导体晶片的所测量图像中的信息内容与所述所测量图像内的特定结构的额外测量组合以快速且准确地估计所关注结构参数的方法及系统。