[发明专利]结构特性预测系统、成像器系统及相关方法

说明书

本申请涉及一种结构特性预测系统、成像器系统及相关方法。一种预测晶片批次的虚拟计量数据的方法包含：从成像器系统接收第一图像数据，所述第一图像数据与至少一个第一晶片批次有关；从计量设备接收与所述至少一个第一晶片批次有关的所测量计量数据；向所述第一图像数据和所述所测量计量数据应用一或多个机器学习技术以产生至少一个用于预测晶片批次的虚拟计量数据或虚拟单元度量数据中的至少一个的预测性模型；以及利用所述至少一个产生的预测性模型产生所述第一晶片批次的第一虚拟计量数据或第一虚拟单元度量数据中的至少一个。

优先权要求

本申请是2019年7月12日提交的国际专利申请PCT/US2019/041693进入国家阶段，指定中华人民共和国，并于2020年2月13日以英文发布为国际专利公开案WO2020/033107A1，根据《专利合作条约》第8条，其要求2018年8月10日提交的第16/100,729号美国专利申请“结构特性预测系统、成像器系统及相关方法(SYSTEM FOR PREDICTINGPROPERTIES OF STRUCTURES,IMAGER SYSTEM,AND RELATED METHODS)”的权益。

技术领域

本公开大体上涉及基于图像数据经由机器学习技术产生和预测晶片的虚拟计量数据及虚拟单元度量数据的方法。本公开还涉及一种用于平衡来自光源的颜色强度的图像系统。

背景技术

半导体装置和其它微电子装置通常在配置为晶片或其它包括半导体材料且在主动表面上的阵列中具有大量单独的裸片位置的块状衬底的工件上制造。每个晶片都要经历几个不同的过程来构建开关、电容器、导电互连件和装置的其它组件。例如，晶片使用光刻、植入、蚀刻、沉积、平坦化、退火及其它重复以构建微观结构形式的高密度特征的过程来处理。制造微电子装置的一个方面是评估工件，以确保每个裸片位置的微观结构符合所需的规格。例如，工艺工程师必须能够准确测量此类表面特征以及包括裸片位置的晶片整个主动表面上的表面凹部的各种临界尺寸(“CD”)和厚度，以微调制造工艺并确保所需的装置几何结构。

散射测量法是一种评估微观结构的若干参数(如临界尺寸和厚度)的技术。举例来说，散射测量法是反射测量法的一种，它是一种非破坏性的光学技术，记录和分析从周期性散射表面反射的光强度的变化。通过测量和分析从图案化周期性样本衍射的光，可以测量周期性结构的尺寸。在某些类型的散射测量中，具有宽光谱组成的光可以以固定角度照射到工件上，并且光的强度随波长的变化而变化。对于半导体装置，散射测量法用于评估膜厚度、线间距、沟槽深度、沟槽宽度和微观结构的其它方面。例如，许多半导体晶片在各个裸片之间的划道中包含光栅，以提供可使用现有散射测量设备评估的周期性结构。一种现有的散射测量工艺包含在工件上照射这样的周期性结构，并获得从周期性结构返回的散射辐射的表示。然后分析返回辐射的表示，以估计微观结构的一或多个参数。已经开发了若干种不同的散射计和方法来评估不同类型衬底上微观结构和/或膜的不同方面。

一些散射测量系统包含接收反射光的光学中继系统和对反射光成像的传感器阵列。第WO 2005/026707号国际公开案以及第6,804,001号、第6,556,284号、第5,880,845号和第5,703,686号美国专利公开了不同代的散射计。

椭圆偏振测量法是另一种评估微观结构参数(例如，临界尺寸和厚度)的技术。如本领域所知，椭圆偏振测量法是一种用于研究薄膜的介电特性(复折射率或介电函数)的光学技术。椭圆偏振测量法测量反射或透射时偏振的变化，并将其与模型进行比较。具体地说，椭圆偏振测量法可用于表征组成、粗糙度、厚度(深度)、结晶性质、掺杂浓度、电导率和其它材料特性。椭圆偏振测量法对入射辐射的光学响应变化非常敏感，入射辐射与被研究的材料相互作用。

当使用椭圆偏振测量法时，测量信号是入射辐射(在已知状态下)与所关注材料结构(反射、吸收、散射或透射)相互作用时偏振的变化。偏振变化通过振幅比和相位差来量化。此外，由于信号与厚度和材料特性有关，所以椭圆偏振测量法是一种无接触确定膜厚度和光学常数的通用工具。