CN101410692B - 二维结构的衍射级选择的优化方法 - Google Patents

二维结构的衍射级选择的优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101410692B
CN101410692B CN2007800105181A CN200780010518A CN101410692B CN 101410692 B CN101410692 B CN 101410692B CN 2007800105181 A CN2007800105181 A CN 2007800105181A CN 200780010518 A CN200780010518 A CN 200780010518A CN 101410692 B CN101410692 B CN 101410692B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffraction
order
wavelength
phantom outline
profile parameters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2007800105181A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101410692A (zh
Inventor
金文�
斯里尼瓦斯·杜迪
李世芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TEL Timbre Technologies Inc
Original Assignee
TEL Timbre Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TEL Timbre Technologies Inc filed Critical TEL Timbre Technologies Inc
Publication of CN101410692A publication Critical patent/CN101410692A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101410692B publication Critical patent/CN101410692B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J3/24—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating using gratings profiled to favour a specific order
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
    • G01N29/4418—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a model, e.g. best-fit, regression analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/02—Multiple-type SPM, i.e. involving more than one SPM techniques
    • G01Q60/04—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] combined with AFM [Atomic Force Microscopy]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种选择衍射级数目的方法，所述衍射级数目用于在光学计量中为二维结构产生模拟的衍射信号，通过使用第一衍射级数目和二维结构的假想轮廓产生第一模拟衍射信号。使用第二衍射级数目和与产生所述第一模拟衍射信号相同的假想轮廓以产生第二模拟衍射信号，其中第一衍射级数目和第二衍射级数目是不同的。比较所述第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号。基于对所述第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号的比较，确定选择第一衍射级数目还是第二衍射级数目。

Description

二维结构的衍射级选择的优化方法
技术领域
本发明大体上涉及光学计量，尤其涉及产生模拟衍射信号时所用的对衍射级数目的选择，所述模拟衍射信号用于二维结构的光学计量测量、处理和/或模拟。
背景技术
RCWA、微分技术以及相似的算法已经被广泛的用于研究和设计衍射结构。通过给定数目的充分薄的平面光栅板条可以近似出周期性结构的轮廓。具体地，RCWA包括三个主要步骤，即，光栅内场的傅立叶展开；计算表征衍射信号的常数系数矩阵的特征值和特征向量；从边界匹配情况推导出线性系统的解。RCWA将此问题分为三个不同的空间区域：(1)支持入射平面波场的空间区域和全部反射的衍射级的总和；(2)光栅结构和下方的未图案化层，在这些层中，将波场作为与每个衍射级有关的模的叠加来处理；(3)包括透射波场的衬底。作为对于使用RCWA计算模拟的衍射信号的细节描述，参考Niu等人申请于2005年5月10日的题为“CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RAPIDREGOUROUS COUPLE-WAVE ANALYSES”的美国专利No.6891626，其全部内容通过引用方式结合在这里。
在大体上满足能量守恒的情况下，RCWA解法的精确度部分地取决于在波场的空间谐波展开中保留的项的数目。保留的项的数目是在计算中考虑的衍射级数目的函数。对于给定的假想轮廓，模拟衍射信号的有效产生包括在每个波长为衍射信号的横向磁场(TM)分量和/或横向电场(TE)分量选择最佳的衍射级集合。在数学上，所选择的衍射级越多，模拟就越精确。但是，衍射级数目越高，计算模拟衍射信号所需要的计算就越多。而且，计算时间是所使用的级的数目的非线性函数。因此，使每个波长所模拟的衍射级数目尽可能小是非常有用的。但是，不能使衍射级数目任意地小，因为这可能会导致信息的丢失。与一维结构相比，在考虑二维结构时，选择合适的衍射级数目的重要性显著的增加了。因为衍射级的数目选择与具体应用有关，所以有效的选择衍射级数目的方法是非常必要的。
发明内容
在一个示例性实施例中，通过使用第一衍射级数目和二维结构的假想轮廓产生第一模拟衍射信号，来选择衍射级数目，所述衍射级数目用于在光学计量中为二维结构产生模拟的衍射信号。使用第二衍射级数目和与产生所述第一模拟衍射信号相同的假想轮廓以产生第二模拟衍射信号，其中第一衍射级数目和第二衍射级数目是不同的。比较第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号。基于对第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号的比较，来确定选择第一衍射级数目还是第二衍射级数目。
附图说明
图1A是示出了一种示例性实施例的结构图，该实施例中可以利用光学计量来确定半导体衬底上的结构的轮廓。
图1B描绘了示例性一维结构。
图1C描绘了示例性二维结构。
图2A是示出了重复结构的衍射信号的级次的结构图。
图2B包括对于给定的计算机系统，示出成本作为衍射级数目的函数的曲线图和示出创建模拟衍射信号库所需要的时间作为计算中考虑的衍射级数目的函数的曲线图。
图2C描绘了二维重复结构的单位元的示例性正交栅格的俯视图。
图2D描绘了二维重复结构的俯视图。
图2E是用以表征二维重复结构俯视图的示例性技术。
图3A是二维重复结构的衍射级阵列的描绘。
图3B包括示出经一维重复结构衍射的衍射级次数目作为波长的函数的曲线图。
图3C包括示出经二维重复结构衍射的衍射级次数目作为波长的函数的曲线图。
图4是为二维重复结构选择衍射级数目的示例性过程的流程图。
图5为使用高衍射级开始数目确定衍射级数目的示例性过程的流程图。
图6为使用低衍射级开始数目确定衍射级数目的示例性过程的流程图。
图7A是包括不对称级次选择的确定衍射级数目的示例性过程的流程图。
图7B是重复结构的俯视图，示出了固定坐标系统、方位角和周期方向。
图8A为示例性实施例中的衍射级选择器的结构图。
图8B为示出实时CD估计仪中的示例性实施例的结构图。
图9为示出利用所选择的衍射级数目产生和使用模拟的衍射信号以及轮廓的库的示例性实施例的结构图。
具体实施方式
为了帮助描述本发明，使用了椭圆偏光法光学计量系统以示出概念和原理。可以理解，相同的概念和原理同样适用于其他光学计量系统，例如反射计系统等。以相似的方式，可以利用半导体晶圆示出本概念的应用。这些方法和工艺也同样适用于其他的有重复结构的被加工件。
图1A是示出了一种示例性实施例的结构图，在该实施例中，可以利用光学计量来确定半导体衬底上的结构的轮廓。光学计量系统40包括计量束源41，计量束源41朝晶圆47上的目标结构59发射束43。计量束43以入射角θ朝向目标结构59发射。通过计量束接收器51测量衍射束49。衍射束数据57被传递给轮廓应用服务器53。轮廓应用服务器53将测得衍射束数据57与模拟衍射束数据的库60进行比较，其中模拟衍射束数据表示目标结构的临界尺寸和分辨率的不同组合。
在一个示例性实施例中，选择了与测得衍射束数据57最符合的库60实例。应该理解，尽管频繁使用衍射谱或信号的库和关联的假想轮廓以示出概念和原理，但本发明同样适用于例如在用于轮廓提取的回归、神经网络和相似方法中的、包括模拟衍射信号和相关的轮廓参数集合的数据空间。所选择的库60实例的假想轮廓和相关的临界尺寸被假定为对应于目标结构59的特征的实际截面轮廓和临界尺寸。光学计量系统40可以利用反射计、偏振光椭圆率测量仪或其他光学计量装置以测量衍射束或信号。由Niu等人于2005年9月13日提交的题为“GENERATION OF ALIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNAL”的美国专利No.6913900描述了一种光学计量系统，并以引用方式全部结合在这里。下文中描述了在光学计量中不需要使用库的其他的示例性实施例。
术语“一维结构”用在这里以指代有在一个维度变化的轮廓的结构。例如，图1B描绘了有在一个维度(即x方向)变化的轮廓的周期性光栅。图1B中描绘的周期性光栅的轮廓在z方向上作为x方向的函数变化。但是，图1B中描绘的周期性光栅的轮廓在y方向呈现基本上一致的或连续的。
术语“二维结构”用在这里指代有在二个维度变化的轮廓的结构。例如，图1C描绘了有在两个维度(即x方向和y方向)变化的轮廓的周期性光栅。图1B中描绘的周期性光栅的轮廓在z方向作为x方向和y方向的函数变化。
图2A是示出了经周期性结构衍射的衍射信号的级次的结构图。入射计量束或信号74以入射角被投射于结构75上并经结构75衍射，其中衍射的信号包括零级(在附图中用0表示)，它是衍射束与法线N所成的衍射角和入射束74与法线N所成的角相等的衍射束。还示出了几个由+1、+2、+3、-1、-2、-3和-4表示的更高衍射级。其他更高衍射级和其他公知为倏逝级的级次没有在此附图中示出。
如之前所述，模拟衍射信号被产生以用在光学计量中。对于给定的结构轮廓有效地产生模拟衍射信号包括对每个波长选择衍射级的数目，以提供足够的衍射信息而不过度地增加执行衍射模拟的计算步骤。
假设对于给定的计算机系统，图2B包括示出成本(cost)作为衍射级数目的函数的曲线图和示出创建模拟衍射信号库所需要的时间作为计算中考虑的衍射级数目的函数的曲线图。参考图2B，成本函数被表示在左侧的Y轴，作为X轴表示的衍射级数目的函数。通过以下的等式示出了一个成本函数比较，其中V1和V2为两个大小为n的向量，而V1相对于V2的成本函数为：
Cost ( V 1 , V 2 ) = Σ i = 1 n ( V 1 i - V 2 i ) 2 - - - ( 1.00 )
在这个例子中，第一向量为所用计量装置的模拟信号值的集合，假设其衍射级数目是无限的，并称为参考信号；相反，第二向量为在用于相同计量装置的信号中的相同点的模拟信号值的另一个集合，但是使用比参考信号中所用数目少的给定数目的衍射级。
图线82示出了当包括很少衍射级时成本函数很高，但是成本函数随着衍射级的增加而迅速减小，直到在某一衍射级数目时衍射成本函数稳定于收敛值(未示出)。图线80示出表示在右侧Y轴的计算时间通常在包括很少衍射级时很低并且以非线性方式随着衍射级数目的增加而快速增加的情况。因为衍射级数目的选择受到结构、计量装置和集成电路(IC)制造特性的许多可变的细节影响，所以需要有效并可重复的方法以选择每个应用中各波长的衍射级数目。
以下对图2C、2D和2E的讨论描述了用于光学计量建模的二维重复结构的特征。图2C描绘了二维重复结构的单位元的示例性正交栅格的俯视图。将假定的线栅格重叠在重复结构的俯视图上，其中栅格的线沿周期的方向绘制。假定的线栅格形成被称作单位元的区域。可以将单位元以直角或非直角结构安排。二维重复结构在单位元内可以包括诸如重复的柱、接触孔、过孔、岛或两个或更多形状的组合的特征。而且，这些特征可以有多种形状并可以为凹入的或凸出的特征或凹入的和凸出的特征的组合。参考图2C，重复结构300包括带有以正交方式安排的孔的单位元。单位元302将所有的特征和组件都包括在单位元302内部，主要包括基本位于单位元302中央的孔304。
图2D描绘了二维重复结构的俯视图。单位元310包括凹入的椭圆形孔。图2D示出了具有包括椭圆孔的特征320的单位元310，其中该椭圆孔的尺寸在到达孔的底部之前逐渐减小。用来表征结构的轮廓参数包括X节距310和Y节距314。另外，代表特征320顶部的椭圆316的长轴和代表特征320底部的椭圆318的长轴也可以被用来表征特征320。此外，也可以使用该特征的顶部和底部之间的中间长轴，以及顶部、中间或底部椭圆的任意短轴(未示出)。
图2E是用以表征二维重复结构俯视图的示例性技术。重复结构的单位元330为特征332，是从顶部看起来为花生形状的岛。一种建模方法包括用椭圆和多边形的可变数目或组合近似特征332。进一步假设在分析特征332的俯视形状的可变性之后，可以确定找出的两个椭圆(椭圆体1和椭圆体2)和两个多边形(多边形1和多边形2)可以完全表征特征332。表征两个椭圆体和两个多边形所需要的参量包括9个参量，依次如下：椭圆体1的T1和T2；多边形1的T3、T4和θ1；多边形2的T4、T5和θ2；椭圆体2的T6和T7。许多其他形状的组合可以被用来表征单位元330中的特征332的俯视图。作为二维重复结构建模的细节描述，参考Vuong等人于2004年4月27日申请的题为“OPTICAL METROLOGYOPTIMIZATION FOR REPETITIVE STRUCTURES”的美国专利申请11/061303，并将其全部内容以引用方式结合在这里。
如上面所述，图3A被用来讨论二维重复结构的衍射级阵列的示例性情况。参考图3A，衍射级被表示为X轴和Y轴的点。在本图中，衍射级阵列在矩形区域内，其中零级(标记为0)位于X轴和Y轴的原点。+1、+2和更高正级在右侧X轴上而-1、-2和更高负级位于左侧X轴上；Y轴有相似的标记，其中+1、+2和更高的正级位于Y轴的上部而-1、-2和更高负级位于Y轴的下部。衍射级336由索引m和n标记，其中m为衍射级的x轴数而n为衍射级的Y轴数。例如，在336处的衍射级会由索引(-1，+1)标记。作为对二维重复结构建模的细节描述，参考Bischoff等人于2002年11月25日申请的题为“GENERATING SIMULATEDDIFFRACTION SIGNALS FOR TWO-DIMENSIONAL STRUCTURES”的美国专利申请10/274252，并将其全部通过引用方式结合在这里。
图3B包括示出经一维重复结构衍射的衍射级数目作为波长的函数的曲线图。图3C包括示出经二维重复结构衍射的衍射级数目作为波长的函数的曲线图。参考图3B，假设用给定波长处给定数目的衍射级模拟了经一维结构(例如光栅)衍射的衍射信号。假设对于350纳米(nm)的波长，当使用的衍射级数目为10个级次时模拟的衍射信号有值S1，而当使用的衍射级数目为9个级次时模拟的衍射信号有值S2。在其他波长对衍射信号的模拟获得的模拟衍射信号值在10个衍射级时对应于上面的曲线342而在9个衍射级时对应于下面的曲线344。对一维结构执行模拟的相对时间长度与(2N+1)2成比例，其中N为正负级次的衍射级数目。因此，对于一维结构，衍射级数目为9与衍射级数目为10相比，(2N+1)2的值为729和1000。
参考图3C，执行对于二维结构的模拟的相对时间长度与((2N+1)2)3成比例，其中N为正负级次的衍射级数目。在350nm和其他波长衍射信号的模拟获得的模拟衍射信号值在4个衍射级时对应于上面的曲线346而在3个衍射级时对应于下面的曲线348。对于二维结构，衍射级为3与衍射级为4相比，((2N+1)2)3的值为729和4096。因此，对于二维结构的相对计算时间迅速地增加。如上所述，模拟时间的长度与其他变量(包括模拟衍射信号的精确度)一起被优化。
图4为选择用以对二维重复结构产生模拟衍射信号的衍射级数目的示例性过程的流程图。在步骤350中，设置了两个或更多终止条件。例如，该终止条件可以包括衍射信号模拟的速度和模拟衍射信号的精确度。模拟的速度可以被表示为相对于一维结构信号模拟的相对速度，或者诸如每次模拟等于或小于30秒的绝对速度。精确度可以被表示为模拟衍射信号与若使用收敛的衍射级数目时模拟的衍射信号相比较的差。或者，精确度可以被表示为计量装置精确度的百分数。例如，给定的反射计可能能够将结构的CD测量到在使用CDSEM对相同CD的测量结果相差3nm以内。其他实施例可以使用将计量装置与参考计量装置(例如CDSEM或原子力显微镜(AFM))的测量结果相比较的计量标准。
参考图4，在步骤352中，选择波长的子集。在一个示例性实施例中，对于应用的临界波长被选择为波长的子集。临界波长是应用所用的波长范围内这样的波长：所述波长在轮廓参数变化时对模拟的或测量的衍射信号显示显著变化。例如，假设计量装置为反射计，在轮廓参数中的改变(例如结构的底部CD)可能在衍射信号中造成显著的改变。更具体地说，对于底部CD每单位的改变，在第一波长，模拟的或测量的反射系数可能不会有明显的改变，但是对于底部CD同样的每单位的改变，在第二波长，反射系数可能有成十倍的改变。第二波长就称作临界波长。
由轮廓参数的改变引起的衍射信号的改变也被称作衍射灵敏度。临界波长之一为伍德异常波长(Wood’s anomaly wavelength)。伍德异常波长可以使用以下等式决定：
sec 2 ξ ( α m 2 + β n 2 - 2 α m β m sin ξ ) + γ mn ( a ) 2 = K ( a ) 2 - - - ( 1.05 )
ξ为两个节距方向的角度的余角。α和β分别是波传播矢量的X和Y成分。γ是波传播矢量的Z成分。a是+或-方向值，其中a＝±1，n和m是衍射级数目的索引。k是波传播矢量的长度。sec＝1/cos。
当λnm＝0时，等式(1.05)可以被用来解出k并确定伍德异常波长入。或者，可以解出α和β以找到φ和ψ，其中φ为束的入射角而ψ为其方位角。φ和ψ被用来确定伍德异常波长γ。作为使用等式(1.05)确定伍德异常波长的详细描述，参考Lifeng Li发表于美国光学学会期刊(1997年10月第10卷第10页)的“New Formulation of the Fourier modal method forcrossed surface-relief gratings”其全文通过引用方式结合在这里。其他临界波长是为应用所选择的波长范围的开始波长和结束波长。在其他的实施例中，除了伍德异常波长，还可以基于应用的经验来选择其他的特殊临界波长。
在图4的步骤354中，为优化两个或更多个终止条件而选择假想轮廓集合。假想轮廓的轮廓参数通常由下限值、标称值和上限值来指明。例如，结构的底部CD可以被由下限值20nm，标称值30nm和上限值40nm来指明。可以选择假想轮廓集合以利用下限值、标称值、上限值，或下限值、标称值或上限值的组合的一个或多个轮廓参数。使用上述例子，可以选择指明底部CD为20nm、30nm和40nm的轮廓。
在另一个实施例中，使用了随机取样，其中使用了一个或更多随机化算法。在另一个实施例中，基于轮廓参数是用于重复性结构的图案化部分还是未图案化的部分，来选择有特定轮廓参数值的假想轮廓。在此方法的进一步的变化中，取决于假想轮廓中包括的轮廓参数的总数目，所选择的假想轮廓可以仅包括轮廓参数的下限值和上限值或者仅包括其标称值。再一个实施例包括选择这样的轮廓：该轮廓包括展现高衍射灵敏度的轮廓参数的变化。例如，如果特征(例如岛)的底部宽度表现高衍射灵敏度，那么在岛的底部宽度范围内的多个值可以用做所选择的假想轮廓中的变化。
还是参考图4，在步骤355中，确定用于每个所选择的波长子集的衍射级数目。结合以下的图5、图6和图7来描述确定用于波长的衍射级数目的方法。在步骤356中，使用为所选择的波长子集而确定的衍射级数目来确定用于除了所选择的波长子集的波长所用的衍射级数目。例如，假定所选择的波长的子集包括位于250、440和700nm的波长，并且为其确定的相应衍射级数目分别为5、8和6。用于440nm和700nm的衍射级数目(即7和8)可以内插用于500nm波长的衍射级数目。在一个实施例中，使用了不同的技术以从所选择的波长的子集内插用于两个或更多个波长的衍射级数目。内插技术可以包括线性插值法、多项式插值法、二次插值法和三次插值法等。在其他实施例中，可以使用波长子集的所有衍射级数目以确定最佳拟合曲线，并且可以从最佳拟合曲线确定剩余波长的衍射级数目。
在步骤358中，确定终止条件值。例如，如上所述，终止条件可以包括模拟衍射信号所需要的时间和相比于计量装置精确度的模拟衍射信号精确度。作为终止条件的例子，模拟所需要的时间可以被设置为20秒或更小，而模拟衍射信号必须在光学计量装置测量能力的3nm之内。精确度终止条件的其他例子可以包括模拟衍射信号有能力探测反射计的反射能力的一定百分数或衍射信号偏振改变程度的一定分数或百分数。参考步骤358，使用对每个波长的衍射级数目和上面所选择的轮廓集合计算终止条件。
在步骤360中，如果满足了终止条件，每个波长所选择的衍射级数目被整合进光学计量模型。结合以下的图8A、图8B和图9来讨论光学计量模型的后续处理。如果终止条件没有满足，那么改变下述一项或多项：波长的子集的选择条件、轮廓集合、衍射级数目的确定技术、用于确定除了波长的子集之外的衍射级数目的内插算法、或终止条件。重复步骤352到360直到满足终止条件。
讨论了两种类型的衍射级选择，即，对称和不对称的衍射级选择。对称的选择指的是成对选择正的和负的更高级次加上零级次的处理。非对称选择分别考虑每个衍射级，因此所选择的级次可以包括更多的正级次或负级次。
图5和图6是为使用对称衍射级选择进行光学计量计算而选择衍射级数目的示例性过程的流程图。图5为使用高衍射级开始数目的示例性过程的流程图，而图6是使用低衍射级开始数目的示例性过程的流程图。图7A是为使用不对称衍射级选择进行光学计量计算而选择衍射级数目的示例性过程的流程图。图7B是在不均衡衍射级选择选择中参考的重复性结构的俯视图，示出了固定的坐标系统、方位角和周期方向。
参考图5，在步骤400中，为衍射级数目选择处理确定一个或更多个收敛条件。收敛条件是选择过程的结果进行测量所依据的准绳。收敛条件可以包括成本函数、吻合度(GOF)值和/或其他曲线拟合度量标准。成本函数收敛条件可以被设定为具体数字，例如1.00。其他收敛条件可以是使用一个衍射级集合的模拟衍射信号值与使用不同的衍射级集合的另一个模拟衍射信号之间的吻合度(GOF)。GOF是两组值接近度的度量标准。例如，当使用偏振光椭圆率测量仪测量时，GOF是基于tanψ和cosΔ的值，其中tanψ和cosΔ分别是2n维的单一向量：
S＝[tanψ1tanψ2...tanψncosΔ1cosΔ2...cosΔn]    (1.10)
用于模拟衍射信号Sm与另一个模拟衍射信号Ss之间相比的GOF的一个常用公式为：
GOF = 1 - Σ i n ( S s ( i ) - S m ( i ) ) 2 Σ i n ( S m ( i ) - S m ‾ ) 2 , - - - ( 2.00 )
其中 S m ‾ = Σ i n S m ( i ) n - - - ( 2.10 )
i表示光学计量装置的第i测量点。n是光学计量装置的总测量数目。
在图5的步骤406中，为具体的波长确定开始衍射级数目。例如，在波长为300nm时，可以将开始衍射级数目设置为31，对于对称级次选择包括15个正级次、15个负级次和零级次。对于不对称级次选择，开始衍射级数目可以被设置为30、31或32级次。但是，不对称选择的开始衍射级数目的组成是在以下图7A中示出的处理中确定的，并且可以包括更多的正衍射级或负衍射级。
在图5的步骤410中，使用假想轮廓集合中的假想轮廓计算使用开始衍射级数目的模拟参考衍射信号。作为模拟衍射信号的计算的细节描述，参考Niu等人申请于2005年5月10日题目为“CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RIGID COUPLE-WAVE ANALYSES”的美国专利No.6891626，并将其全部内容以引用方式结合在这里。
还是参考图5，在步骤420中，选择比开始数目更低的衍射级数目。可以使用多个过程中的任何过程(诸如在每次重复时令开始数目连续的减少例如1、2或3)来选择该更低的数目。或者，可以使用二分法检索(binary search)技术或相似的方法确定该更低的数目。在步骤430中，用步骤410中应用的技术来计算使用该更低的衍射级数目的新模拟衍射信号。
在步骤440中，使用步骤410和430中计算出的参考的和新的衍射信号来检验一个或更多收敛条件。例如，如果只使用了一个收敛条件(诸如成本函数大于2.00)，那么使用开始衍射级数目的模拟衍射信号相比于使用更低级次的模拟衍射信号的成本函数被计算出来并将其与2.00相比。在另一种情况下，可以有两个收敛条件，比如成本函数大于2.00且这两个模拟的衍射信号的GOF小于0.95。在步骤440中，如果满足了一个或更多收敛条件，那么处理进行到步骤450，否则，重复步骤420、430和440。
在步骤450中，之前的更低的衍射级数目被选作最优选的衍射级数目。例如，如果第一更低衍射级数目为29且没有满足收敛条件，那么重复步骤420、430和440。进一步假设第二更低衍射级数目为27并且此时满足收敛条件，那么29是之前的更低衍射级数目，并且被选为对于该波长最优选的衍射级数目。
在步骤460中，将最优选的衍射级数目与开始衍射级数目相比较，如果相等，表示开始衍射级数目设置的太低，处理进行到步骤470，并在这一步选择更高的开始衍射级数目。作为例子，如果用等于29的第一更低衍射级数目进行第一次重复之后满足了收敛条件，那么之前的更低的数目为31并且与开始数目31相同。在这种情况下，处理进行到步骤470，并在这一步选择高于31的开始数目。开始衍射级数目的选择取决于具体应用，并且受制造工艺、计量装置类型等的影响。基于具体应用的经验，可以使用按顺序排好的开始衍射级数目的集合。接着上面的例子，按顺序排好的开始衍射级数目的集合可以为31、41或51级次数目。
在更高的开始衍射级数目的选择完成后，处理进行到步骤410，并重复步骤410到450。如果最优选的衍射级数目不等于开始衍射级数目，处理进行到步骤480，对假想轮廓集合中剩余的假想轮廓重复步骤410、420、430、440、450、460和470。
在步骤490中，从为假想轮廓集合中全部的假想轮廓确定的衍射级数目中确定、传输和/或保存对于该波长最优选的衍射级数目。通过选择衍射级数目的最大值或者使用统计算法或平均算法，可以从为假想轮廓集合中全部的假想轮廓确定的衍射级数目中确定最优选的衍射级数目。
对于所选择的波长的子集中的所有波长执行图5中示出的方法。此外，当使用椭圆偏光法时，对信号的TM和TE成分重复对于所选择的波长的子集中的全部波长的处理。在步骤490中，与制造工艺、结构和光学计量装置有关的识别数据也可以被传送和/或保存。制造工艺标识符可以是具体的光刻或蚀刻处理，结构标识符可以是结构所在位置的标识符或IC装置类型的标识符，并且光学计量装置可以是具体的反射计或偏振光椭圆率测量仪。
图6是使用低开始衍射级数目选择衍射级数目的示例性方法的流程图。此技术可以缩短确定最优选衍射级数目所需要的步骤的数目。处理过程与图5中示出的大体步骤非常相似并且将会指明其区别。
参考图6，在步骤500，确定用于衍射级数目选择过程的一个或更多收敛条件。与以前一样，收敛条件可以包括成本函数值、吻合度(GOF)值和/或其他曲线拟合度量标准。在图6的步骤505中，为特定波长确定开始衍射级数目。例如，在波长为300nm时，可以将开始衍射级数目设置为9，对于对称级次选择包括4个正级次，4个负级次和零级次。对于不对称级次选择，可以将开始衍射级数目设置为例如9、11或13级次。在步骤508中，确定衍射级的上限数目。在步骤510中，使用假想轮廓集合中的假想轮廓以与图5中步骤410相似的方式计算出使用开始衍射级数目的模拟衍射信号。
还是参考图6，在步骤520，选择比开始数目更高的衍射级数目。可以通过多种处理中任意的处理来选择更高的衍射级数目，诸如在每次重复时令开始数目连续的增加例如1、2或3。可以选择地，可以使用二分法检索技术或相似的方法决定该更高的数目。在步骤530中，利用步骤510中所用的技术，来计算使用更高的衍射级数目的模拟衍射信号。
在步骤540中，使用步骤510和530中计算出的衍射信号，检验一个或更多个收敛条件。例如，如果只使用了一个收敛条件(诸如成本函数小于2.00)，那么计算出使用开始衍射级的模拟衍射信号与使用更高级次的模拟衍射信号相比的成本函数，并将其与2.00相比。在另一种情况下，可以有两个收敛条件，比如成本函数小于2.00且这两个模拟衍射信号的GOF高于例如0.95。在步骤540中，如果满足了一个或更多个收敛条件，那么处理进行到步骤550，否则，重复步骤520、530和540。
在步骤550中，将之前的更高的衍射级数目选为最优选的衍射级数目。例如，如果第一更高衍射级数目为9并且没有满足收敛条件，那么重复步骤520、530和540。进一步假设第二更高衍射级数目为11并且此时满足收敛条件，那么9是之前的更高衍射级数目并且被选为对于该波长的最优选的衍射级数目。
在步骤560中，将最优选的衍射级数目与开始衍射级数目相比较，如果相等，表示开始衍射级数目设置的太高，处理进行到步骤570，并在这一步选择更低的开始衍射级数目。在上述例子中，如果在等于11的第一更低衍射级数目经第一次重复之后满足了收敛条件，那么之前的更高的数目为9，即与开始数目相同。在这种情况下，在步骤570中，选择低于9的开始数目。开始衍射级数目的选择取决于具体应用，并且受制造工艺、计量装置类型等的影响。基于具体应用的经验，可以使用按顺序排好的开始衍射级数目的集合。接着上面的例子，按顺序排好的开始衍射级数目的集合可以为9、21或41衍射级。
在更高的开始衍射级数目的选择完成后，处理进行到步骤510，其中重复步骤510到550。如果最优选的衍射级数目不等于开始衍射级数目，处理进行到步骤580，即对假想轮廓集合中剩余的假想轮廓重复步骤510、520、530、540、550、560和570。
在步骤590中，从为假想轮廓集合中全部的假想轮廓确定的衍射级数目中确定、传输和/或保存对于该波长最优选的衍射级数目。可以通过选择衍射级数目的最大值或者使用统计算法或平均算法，从为假想轮廓集合中全部的假想轮廓确定的衍射级数目中确定最优选的衍射级数目。
与上述第一处理类似，对衍射信号的模拟中包括的每个波长执行衍射级数目的选择。此外，当使用椭圆偏光法计量时，对信号的TM和TE成分重复对于所考虑的全部波长的处理。
图7A是包括不对称级次选择在内的确定衍射级数目的示例性流程图。如前所述，不对称级次选择可以包括不同数目的正级次和负级次，再加上零级次。应该包括的选择衍射级数目的示例性方法为衍射级的中心点技术。在步骤600中，基于期望的衍射级N产生了围绕衍射级中心点的特定衍射级列表。使用光栅公式以确定中心点的位置：
Figure G2007800105181D00141
CP是中心点衍射级。n0是空气的折射率。P是周期结构的周期。λ0是自由空间内的波长。θ是入射角。φ是方位角。Int(.)将结果化为整数。
给定的围绕中心点的衍射级数目N是为此应用而选择的，通常由对于此应用特定的数据、所使用的计量装置和晶圆或工件的特定结构确定。在一个实施例中，N为参考图5和图6的描述中涉及的开始衍射级数目的函数。例如，如果N为5并且根据公式(3.2.0)的中心点衍射级CP为-1，那么围绕-1的衍射级列表为[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4]。
在步骤620中，使用对于周期结构的固定坐标系统的x和y成分的以下公式，来计算列表中每个衍射级的波向量(vector)成分，以下讨论涉及图7B：
Figure G2007800105181D00151
Figure G2007800105181D00152
k 0 = 2 π λ 0 - - - ( 3.2.5 )
Order是以整数1，2，3...n表示的衍射级。kx是x方向的波向量成分。ky是y方向的波向量成分。Px是x方向的周期结构的周期。Py是y方向的周期结构的周期。
图7B是示出固定坐标系统、方位角和周期方向的重复结构的俯视图。看重复结构700的顶部，Y轴平行于重复结构的线的方向且x轴沿结构700的周期的方向。入射信号702相对于X轴的方向角为φ。在前一个例子中，可以计算级次列表[-6，5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4]的kx和ky。参考图7A，在步骤630中，每个衍射级的波向量k的大小可以通过以下公式计算：
| k | Order = k x 2 + k y 2 - - - ( 3.2.6 )
作为公式(3.2.0)到(3.2.6)的详细描述和推导，参考Niu等人申请于2005年5月10日题目为“CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONFOR REGID RIGOROUS COUPLE-WAVE ANALYSES”的美国专利No.6891626，并将其全部内容以引用方式结合在这里。
还是参考图7A，在步骤640中，基于波向量k的大小对衍射级排序。在步骤650中，从使用中心点排序的衍射级获得期望的衍射级数目。使用前一个例子的列表，中心点级次为-1且对排序的衍射级的请求为4，那么将会获得[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4]。
在一个实施例中，中心点周围衍射级的列表足够大，因此对于整个衍射级选择处理，步骤600，620，630和640对衍射波成分(即TM或TE)的每个波长执行一次。对于此实施例，只有步骤650，能够从使用中心点排序的衍射级中获得期望的衍射级数目。
在另一个实施例中，通过计算每个级次的衍射效率对衍射级进行排序。作为衍射效率公式的细节描述，参考X.Niu于1999年在加州大学伯克利分校的发表的题为“An Integrated System of Optical Metrology for DeepSub-Micron Lithography”的论文，69-86页，并将其全部内容通过引用而结合在这里。
图8A为示例性实施例中的衍射级数目选择器系统的结构图。通过使用输入选择条件821，衍射级数目选择器823为此应用选择波长子集。衍射级数目选择器823访问包含结构轮廓集合的轮廓数据空间825。衍射级数目选择器823基于输入选择条件821从轮廓数据空间825中选择轮廓集合，并确定用于波长子集的衍射级数目。衍射级数目选择器823之后使用所确定的用于波长子集的衍射级数目，来确定用在其余波长的衍射级数目。通过使用输入终止条件821，衍射级数目选择器823对照输入终止条件821计算终止条件的值，并重复此过程直到满足终止条件为止。所选择的每个波长的衍射级数目以及制作工艺、结构和光学计量装置的识别信息被存储在衍射级数据存储器827中。
图8B为示出实时CD估计仪中的示例性实施例的结构图。实时CD估计仪826利用来自光学计量系统829的测得光学计量信号831。光学计量系统829可以与图1A中描述的光学计量系统相类似，具有诸如偏振光椭圆率测量仪的特定光学计量装置。实时CD估计仪826使用来自输入参数830的识别数据从衍射级数据存储器832访问并发送衍射级数据存储实例833，并计算结构下面的薄膜厚度835、CD837(例如结构的顶部宽度或底部宽度)和结构轮廓839。作为实时确定下面的膜厚度、CD和轮廓的方法的详细描述，参考由Vuong等人申请于2002年7月25日的题为“MODEL AND PARAMETER SELECTION FOR OPTICALMETROLOGY”的共同在审美国专利申请No.10/206491，并将其全部内容以引用方式结合在这里。
图9为示出利用所选择的衍射级数目产生和使用模拟衍射信号以及轮廓的库的示例性实施例的结构图，该库接着被用来确定对应于测得计量衍射信号的下面的膜厚度、CD和轮廓。衍射级数目选择器903使用输入的选择和终止条件902以及输入的结构轮廓901，首先为波长的子集选择衍射级数目并为其他的使用的波长确定衍射级数目。所选择的每个波长的衍射级数目以及制作工艺、位置和计量装置909的识别信息被从衍射级数目选择器903存储到衍射级数据存储器921中。相似数据904也同样被从衍射级数目选择器903传输到光学计量模拟器905中，其中光学计量模拟器905使用模拟参数907以产生轮廓和相应的模拟衍射信号的对913以建立库923。
还是参考图9，相似于图1A中描述的系统的光学计量系统941传输测得衍射信号947到轮廓应用服务器949。通过利用库923，轮廓应用服务器949确定库923中最匹配的衍射信号，访问相关的轮廓数据933，并且确定与输入的测得衍射信号947相应的下面的膜的厚度961、CD963和轮廓965。作为使用库确定下面的膜厚度、CD和轮廓的方法的详细描述，参考由Vuong等人申请于2002年7月25日的题为“MODEL ANDPARAMETER SELECTION FOR OPTICAL METROLOGY”的共同在审美国专利申请No.10/206491，并将其全部内容通过引用结合在这里。
其他实施例包括衍射级数目的选择，其中波长的范围(200nm到800nm)被分为若干部分。波长的每个部分都被作为一个集合对待并且衍射级数目选择对于此集合而不是每个波长来完成。使用在光学计量测量、处理和/或模拟中的衍射级数目的减少可以提供很多优点。例如，通过在小的轮廓样本上选择每个波长的衍射级数目，所选择的衍射级数目可以被用在通常为产品库创建的大轮廓集合中。因为计算步骤数目的减少，只要依然满足精确度的需要，衍射级数目的减少导致产生库的时间成指数关系减少。
具体地，可以预期的是这里描述的本发明的功能性的执行同样可以由硬件、软件、固件和/或其他可行的功能性组件或模块的形式来实现。根据上述教导的启示可以有其他变化和实施例，因此本发明的范围受权利要求限制而不受说明书的限制。

Claims (38)

1.一种选择衍射级数目的方法，所述衍射级数目用于在光学计量中为重复结构产生模拟衍射信号，所述重复结构具有在第一维度和第二维度上变化的轮廓，所述方法包括：
a)使用第一衍射级数目和所述重复结构的假想轮廓产生第一模拟衍射信号；
b)使用与a)中产生所述第一模拟衍射信号所用的相同假想轮廓，用第二衍射级数目产生第二模拟衍射信号，其中所述第一衍射级数目和第二衍射级数目是不同的；
c)比较所述第一模拟衍射信号和所述第二模拟衍射信号；
d)基于在c)中对所述第一模拟衍射信号和第二模拟衍射信号的比较，来确定选择所述第一衍射级数目还是所述第二衍射级数目。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二衍射级数目比所述第一衍射级数目更低，并且还包括：
对所述第二衍射级数目使用逐渐降低的衍射级数目，来重复a)到d)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二衍射级数目比所述第一衍射级数目更高，并且还包括：
对所述第二衍射级数目使用逐渐升高的衍射级数目，来重复a)到d)。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述第二衍射级数目使用随机选择的衍射级数目来重复a)到d)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，用在a)和b)中的所述假想轮廓是从假想轮廓集合中选择的，所述方法还包括：
对于所述假想轮廓集合中的每个假想轮廓重复a)到d)，以对于所述假想轮廓集合中的每个假想轮廓选择衍射级数目。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
通过选择最高的衍射级数目，或使用统计或平均算法，从为所述假想轮廓集合中的假想轮廓选择的所述衍射级数目中确定最优选的衍射级数目。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述假想轮廓集合通过以下方式选择：
选择一个或多个假想轮廓，所述一个或多个假想轮廓包括至少一个轮廓参数，所述轮廓参数的值对应于轮廓参数下限值；和/或
选择一个或多个假想轮廓，所述一个或多个假想轮廓包括至少一个轮廓参数，所述轮廓参数的值对应于轮廓参数上限值；和/或
选择一个或多个假想轮廓，所述一个或多个假想轮廓至少包括第一轮廓参数，所述第一轮廓参数的值对应于第一轮廓参数下限值，并选择一个或多个假想轮廓，所述一个或多个假想轮廓至少包括第二轮廓参数，所述第二轮廓参数的值对应于第二轮廓参数上限值；和/或
选择一个或多个假想轮廓，所述一个或多个假想轮廓包括至少一个轮廓参数，所述轮廓参数的值对应于轮廓参数标称值。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述假想轮廓集合通过以下方法选择：
选择假想轮廓，所述假想轮廓包括高衍射信号灵敏度的轮廓参数变化。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衍射信号包括波长集合，并且还包括：
从所述波长集合中选择波长子集；和
重复a)到d)，从而为所述波长子集中的每个波长选择衍射级数目。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
使用为波长子集确定的波长数目，为所述波长子集中每个剩余波长确定衍射级数目。
11.一种为重复结构的光学计量选择衍射级数目的方法，所述重复结构具有在第一维度和第二维度上变化的轮廓，所述衍射级数目用于衍射信号的波长集合的每个波长，其中，所述重复结构的轮廓由假想轮廓建模，所述假想轮廓通过轮廓参数定义，所述方法包括：
a)从所述衍射信号的波长集合中选择一个或多个波长的子集；
b)获得所选择的假想轮廓集合；
c)使用所选择的假想轮廓集合和衍射级确定算法，来确定用于所选择的一个或多个波长的子集的所述衍射级数目；
d)使用为所选择的一个或多个波长的子集确定的衍射级数目，来确定用于剩余波长的衍射级数目。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在a)之前，设定两个或更多个终止条件；
在d)之后，计算所述两个或更多个终止条件；和
如果没有满足所述两个或更多个终止条件，那么在使被选择到所述一个或多个波长的子集中的至少一个波长、轮廓选择、衍射级确定算法、和/或所述两个或更多个终止条件中的至少一个终止条件改变之后，重复a)到d)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述两个或更多个终止条件包括模拟速度和衍射信号测量精确度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述衍射信号测量精确度是用于测量所述衍射信号的光学计量装置的精确度的百分数。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，使被选择到所述一个或多个波长的子集中的至少一个波长、轮廓选择、衍射级确定算法、和/或所述两个或更多终止条件中的至少一个终止条件改变的步骤包括：
改变临界波长选择以改变所选择的临界波长数目；和/或
改变轮廓选择以改变所选择的轮廓的分布；和/或
改变所述两个或更多个终止条件，以调节所述衍射信号的模拟所需要的时间；和/或
改变所述衍射级确定算法。
16.根据权利要求11所述的方法，其中a)包括：
选择计算出的伍德异常波长。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
从用于对所述结构进行光学计量的波长范围中选择除了伍德异常波长之外的一个或更多波长。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
从用于对所述结构进行光学计量的波长范围，选择所述范围的下限处的一个或多个波长以及所述范围的上限处的一个或多个波长。
19.根据权利要求11所述的方法，其中b)包括：
使用数学算法以选择所述假想轮廓集合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述数学算法为随机发生器。
21.根据权利要求11所述的方法，其中b)包括：
选择一个或更多个假想轮廓，所述一个或更多个假想轮廓包括至少一个轮廓参数，所述轮廓参数的值对应于轮廓参数下限值；和/或
选择一个或更多个假想轮廓，所述一个或更多个假想轮廓包括至少一个轮廓参数，所述轮廓参数的值对应于轮廓参数上限值；和/或
选择一个或更多个假想轮廓，所述一个或更多个假想轮廓包括至少一个第一轮廓参数，所述第一轮廓参数的值对应于第一轮廓参数下限值，并选择一个或更多个假想轮廓，所述一个或更多个假想轮廓包括至少一个第二轮廓参数，所述第二轮廓参数的值对应于第二轮廓参数上限值；和/或
选择一个或更多个假想轮廓，所述一个或更多个假想轮廓包括至少一个轮廓参数，所述轮廓参数的值对应于轮廓参数标称值。
22.根据权利要求11所述的方法，其中b)包括：
选择轮廓，所述轮廓包括高衍射灵敏度的轮廓参数变化。
23.根据权利要求11所述的方法，其中c)包括：
d1)确定一个或更多个收敛条件；
d2)使用开始衍射级数目，以及所选择的假想轮廓集合中的假想轮廓之一，来计算参考模拟衍射信号；
d3)使用开始衍射级数目确定修订的衍射级数目；
d4)使用所述修订的衍射级数目和在d2)中用于计算所述参考模拟衍射信号的所述假想轮廓，来计算新的模拟衍射信号；
d5)使用所述参考模拟衍射信号和所述新的模拟衍射信号，来确定所述一个或更多个收敛条件是否被满足；
d6)重复步骤d1)、d2)、d3)、d4)和d5)，直到所述一个或更多个收敛条件被满足。
24.根据权利要求11所述的方法，还包括：
为每个所选择的波长的子集选择使用所述假想轮廓集合确定的最高衍射级数目。
25.根据权利要求11所述的方法，其中d)包括：
基于使用内插算法为所述子集中两个或更多个波长确定的衍射级数目，为所述波长集合中剩余的波长计算衍射级数目。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述内插算法包括线性插值法、多项式插值法、二次插值法或三次插值法。
27.一种对用于重复结构的光学计量系统进行优化的方法，所述重复结构具有在第一维度和第二维度上变化的轮廓，所述方法包括：
a)使用两个或更多个终止条件，为对衍射信号进行模拟时所用的每个波长的衍射级数目进行优化；
b)开发所述重复结构的光学计量模型；
c)使用为每个波长优化的衍射级数目，对所述重复结构的光学计量模型进行优化，所述光学计量模型具有轮廓参数；
d)使用计量装置获得经所述重复结构衍射的测得衍射信号；
e)使用所述测得衍射信号和所述优化的光学计量模型，确定所述重复结构的一个或更多个轮廓参数。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述两个或更多个终止条件包括所述衍射信号的模拟速度和/或模拟衍射信号的精确度。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述模拟衍射信号的精确度被表示为所述计量装置的衍射测量的精确度的函数。
30.根据权利要求27所述的方法，其中，实时地执行对所述重复结构的一个或更多个轮廓参数的确定。
31.根据权利要求27所述的方法，其中，确定所述重复结构的一个或更多个轮廓参数利用了库，所述库包括模拟衍射信号以及相应轮廓参数的对。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述库和所述光学计量系统与半导体制造单元被集成到一起。
33.一种用于重复结构的光学计量系统，所述重复结构具有在第一维度和第二维度上变化的轮廓，所述系统包括：
衍射级数目优化器，其被设置为对经所述重复结构衍射的衍射信号进行模拟时所用的每个波长的衍射级数目进行优化；
光学计量装置，用于测量经所述重复结构衍射的衍射信号；
光学计量模型优化器，其被耦合于所述衍射级数目优化器和所述光学计量装置，所述光学计量模型优化器被设置为：
为所述重复结构开发光学计量模型，所述光学计量模型具有轮廓参数；
优化所述重复结构的光学计量模型的轮廓参数；
使用经所述重复结构的衍射信号来确定所述重复结构的一个或更多个轮廓参数；
使用所述重复结构的优化的计量模型计算模拟衍射信号。
34.根据权利要求33所述的系统，其中，所述衍射级数目优化器利用两个或更多个终止条件，所述两个或更多个终止条件包括模拟速度和/或所述模拟衍射信号的精确度。
35.根据权利要求33所述的系统，其中，所述光学计量装置为散射仪。
36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述散射仪为反射计或偏振光椭圆率测量仪。
37.根据权利要求33所述的系统，其中，所述光学计量模型优化器还被设置为产生模拟衍射信号以及相应轮廓参数集合的对的库。
38.根据权利要求37所述的系统，还包括：
轮廓应用服务器，其被设置为使用所述模拟衍射信号以及相应轮廓参数集合的对的库，从测得衍射信号确定一个或更多个轮廓参数。
CN2007800105181A 2006-03-24 2007-03-20 二维结构的衍射级选择的优化方法 Active CN101410692B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/388,265 2006-03-24
US11/388,265 US7428060B2 (en) 2006-03-24 2006-03-24 Optimization of diffraction order selection for two-dimensional structures
PCT/US2007/007292 WO2007112022A2 (en) 2006-03-24 2007-03-20 Optimization of diffraction order selection for two-dimensional structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101410692A CN101410692A (zh) 2009-04-15
CN101410692B true CN101410692B (zh) 2011-06-15

Family

ID=38533032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800105181A Active CN101410692B (zh) 2006-03-24 2007-03-20 二维结构的衍射级选择的优化方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7428060B2 (zh)
JP (1) JP5096452B2 (zh)
KR (1) KR101342847B1 (zh)
CN (1) CN101410692B (zh)
TW (1) TWI365284B (zh)
WO (1) WO2007112022A2 (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7469192B2 (en) * 2006-07-11 2008-12-23 Tokyo Electron Ltd. Parallel profile determination for an optical metrology system
US20080013107A1 (en) * 2006-07-11 2008-01-17 Tokyo Electron Limited Generating a profile model to characterize a structure to be examined using optical metrology
US7515283B2 (en) * 2006-07-11 2009-04-07 Tokyo Electron, Ltd. Parallel profile determination in optical metrology
US8040511B1 (en) * 2008-01-29 2011-10-18 Kla-Tencor Corporation Azimuth angle measurement
US9625937B2 (en) * 2008-08-18 2017-04-18 Kla-Tencor Corporation Computation efficiency by diffraction order truncation
US8560270B2 (en) * 2008-12-09 2013-10-15 Tokyo Electron Limited Rational approximation and continued-fraction approximation approaches for computation efficiency of diffraction signals
US20110276319A1 (en) * 2010-05-06 2011-11-10 Jonathan Michael Madsen Determination of material optical properties for optical metrology of structures
US9523800B2 (en) * 2010-05-21 2016-12-20 Kla-Tencor Corporation Computation efficiency by iterative spatial harmonics order truncation
US9239522B2 (en) 2010-10-08 2016-01-19 Kla-Tencor Corporation Method of determining an asymmetric property of a structure
TWI603070B (zh) * 2011-01-03 2017-10-21 諾發測量儀器股份有限公司 使用於複雜之圖案化結構的量測之方法及系統
US8577820B2 (en) * 2011-03-04 2013-11-05 Tokyo Electron Limited Accurate and fast neural network training for library-based critical dimension (CD) metrology
US9127927B2 (en) * 2011-12-16 2015-09-08 Kla-Tencor Corporation Techniques for optimized scatterometry
US8762100B1 (en) 2012-02-10 2014-06-24 Tokyo Electron Limited Numerical aperture integration for optical critical dimension (OCD) metrology
US10255385B2 (en) 2012-03-28 2019-04-09 Kla-Tencor Corporation Model optimization approach based on spectral sensitivity
US10386729B2 (en) 2013-06-03 2019-08-20 Kla-Tencor Corporation Dynamic removal of correlation of highly correlated parameters for optical metrology
US11175589B2 (en) 2013-06-03 2021-11-16 Kla Corporation Automatic wavelength or angle pruning for optical metrology
US10481088B2 (en) 2013-06-04 2019-11-19 Kla-Tencor Corporation Automatic determination of fourier harmonic order for computation of spectral information for diffraction structures
US10895810B2 (en) 2013-11-15 2021-01-19 Kla Corporation Automatic selection of sample values for optical metrology
US9588066B2 (en) 2014-01-23 2017-03-07 Revera, Incorporated Methods and systems for measuring periodic structures using multi-angle X-ray reflectance scatterometry (XRS)
US10185303B2 (en) * 2015-02-21 2019-01-22 Kla-Tencor Corporation Optimizing computational efficiency by multiple truncation of spatial harmonics
JP6377582B2 (ja) * 2015-08-06 2018-08-22 株式会社リガク Ｘ線分析の操作ガイドシステム、操作ガイド方法、及び操作ガイドプログラム
CN105674909B (zh) * 2015-12-31 2018-06-26 天津市兆瑞测控技术有限公司 一种高精度二维轮廓测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040090629A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 Emmanuel Drege Diffraction order selection for optical metrology simulation
US20040167754A1 (en) * 2003-02-26 2004-08-26 Joerg Bischoff Approximating eigensolutions for use in determining the profile of a structure formed on a semiconductor wafer

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5671050A (en) * 1994-11-07 1997-09-23 Zygo Corporation Method and apparatus for profiling surfaces using diffracative optics
IL130874A (en) * 1999-07-09 2002-12-01 Nova Measuring Instr Ltd System and method for measuring pattern structures
AU2001234575A1 (en) 2000-01-26 2001-08-07 Timbre Technologies, Incorporated Caching of intra-layer calculations for rapid rigorous coupled-wave analyses
US6943900B2 (en) * 2000-09-15 2005-09-13 Timbre Technologies, Inc. Generation of a library of periodic grating diffraction signals
US6913900B2 (en) 2001-08-29 2005-07-05 Nippon Zoki Pharmaceutical Co., Ltd. Plasma prekallikrein activation and kallikrein production assay
US7330279B2 (en) 2002-07-25 2008-02-12 Timbre Technologies, Inc. Model and parameter selection for optical metrology
US7427521B2 (en) 2002-10-17 2008-09-23 Timbre Technologies, Inc. Generating simulated diffraction signals for two-dimensional structures
US7064829B2 (en) * 2003-03-20 2006-06-20 Timbre Technologies, Inc. Generic interface for an optical metrology system
US7388677B2 (en) 2004-03-22 2008-06-17 Timbre Technologies, Inc. Optical metrology optimization for repetitive structures
US7321426B1 (en) * 2004-06-02 2008-01-22 Kla-Tencor Technologies Corporation Optical metrology on patterned samples

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040090629A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 Emmanuel Drege Diffraction order selection for optical metrology simulation
US20040167754A1 (en) * 2003-02-26 2004-08-26 Joerg Bischoff Approximating eigensolutions for use in determining the profile of a structure formed on a semiconductor wafer

Also Published As

Publication number Publication date
CN101410692A (zh) 2009-04-15
KR20080111493A (ko) 2008-12-23
TW200806979A (en) 2008-02-01
WO2007112022A2 (en) 2007-10-04
JP2009530866A (ja) 2009-08-27
TWI365284B (en) 2012-06-01
US20070223011A1 (en) 2007-09-27
KR101342847B1 (ko) 2013-12-17
JP5096452B2 (ja) 2012-12-12
US7428060B2 (en) 2008-09-23
WO2007112022A3 (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101410692B (zh) 二维结构的衍射级选择的优化方法
CN107092958B (zh) 用于基于库的临界尺寸cd计量的精确和快速的神经网络训练
CN100424711C (zh) 用于集成电路量度的形态精确化
CN102798342B (zh) 一种用于光学散射测量的基于拟合误差插值的库匹配方法
US9523800B2 (en) Computation efficiency by iterative spatial harmonics order truncation
CN101413791B (zh) 在光学计量中用近似和精细衍射模型确定结构的轮廓参数
US7487053B2 (en) Refining a virtual profile library
CN103154664A (zh) 确定结构的不对称性的方法
US10185303B2 (en) Optimizing computational efficiency by multiple truncation of spatial harmonics
CN109255173A (zh) 考虑区间不确定性的结构失效概率区间计算方法
CN103443900B (zh) 用于计量的宽处理范围库
US7542859B2 (en) Creating a virtual profile library
CN101359611B (zh) 对光学计量系统的选定变量进行优化
CN103559329B (zh) 光学散射测量中粗糙纳米结构特性参数的测量方法
US7305322B2 (en) Using a virtual profile library
KR20130061688A (ko) 구조의 광계측을 위한 재료의 광학 특성을 결정하는 방법
KR102567843B1 (ko) 다층 박막 구조물의 두께 분석 시스템 및 방법
Tizpaz-Niari et al. How to Best Retrain a Neural Network If We Added One More Input Variable

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant