【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所述实施例涉及计量系统及方法，且更特定来说，涉及用于改进半导体结构的测量的方法及系统。
技术介绍
1、通常通过应用于样品的处理步骤序列制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)。通过这些处理步骤形成半导体装置的各种特征及多个结构层级。例如，光刻尤其是涉及一种在半导体晶片上产生图案的半导体制造工艺。半导体制造工艺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。可将多个半导体装置制造在单个半导体晶片上且接着分成个别半导体装置。
2、在半导体制造工艺期间的各个步骤处使用计量工艺来检测晶片上的缺陷以促成较高良率。光学及基于x射线的计量技术提供高处理量的潜力的可能性而没有样本破坏的风险。通常使用包含散射测量、反射测量及椭偏测量实施方案以及相关联分析算法的数种基于计量的技术来表征纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、成分、叠加及其它参数。
3、归因于增强的工艺分辨率及日益复杂的装置结构，半导体装置的性能、集成及可靠性已随时间持续改进。增加的工艺分辨率实现所制造结构的最小临界大小的减小。工艺分辨率主要受在制造工艺中采用的光源的波长驱使。最新的极紫外光刻(euv)光源产生13.5纳米的波长，从而实现制造小于32纳米的结构特征。另外，已开发更复杂的装置结构(例如finfet结构及竖直nand结构)以改进总性能、能量成本、集成度及可靠性。
4、随着装置(例如，逻辑及存储器装置)朝向更小纳米级尺寸发展，表征变得更困难。并入复杂三维几何形状及具有不同物理性质的材料的装置促使表征困难。一般来说，需要计量系统来以更多过程步
5、除准确的装置表征之外，跨一系列测量应用及以相同测量目标为任务的计量系统群的测量一致性也是重要的。如果在制造环境中测量一致性降级，那么经处理半导体晶片当中的一致性受损且良率下降到不可接受的水平。跨应用且跨多个系统匹配测量结果(即，工具间匹配)确保用于相同应用的相同晶片上的测量结果产生相同结果。
6、系统误差存在于计量工具群的每一计量工具中，即使所述群中的每一计量工具的硬件配置被良好校准也是如此。这些系统误差导致所述群中的不同工具当中的测量结果的偏移。
7、在一些实例中，指派到每一计量工具的偏移值被添加到与每一工具相关联的测量结果以补偿这些系统性误差。在这种调整之后，统计过程控制(spc)系统中监测的测量结果跨所述计量工具群一致。
8、传统上，从由所述群的计量工具中的每一者测量的一组专用质量控制(qc)晶片的测量确定与每一工具相关联的偏移校准值。基于原始测量数据评估每一工具的偏移校准值。通过最小化工具失配的效应，有效地放大通过由计量工具群执行的测量捕获的工艺变化。
9、不幸的是，在许多测量应用中，仅从qc晶片的测量确定且应用于测量结果的偏移校准值占据系统之间的所有差异的有限子集。因此，在实践中，无法通过应用简单的偏移校准值而充分捕获计量工具当中的系统变化。
10、许多计量技术是测量受测量样品的物理性质的间接方法。在大多数情况中，原始测量信号无法被用来直接确定样品的物理性质。代替地，迭代地分辨某种类型的测量模型以匹配原始测量信号。一旦被分辨，就可采用测量模型来估计一或多个所关注参数的值。
11、在一些实例中，采用经训练的基于机器学习的测量模型以基于原始测量数据直接估计所关注参数的值。在这些实例中，基于机器学习的测量模型采取原始测量信号作为模型输入且产生所关注参数的值作为模型输出。
12、必须训练基于机器学习的测量模型以产生对于特定测量应用有用的所关注参数的估计值。通常，模型训练是基于从具有所关注参数的已知值(即，实验设计(doe)数据)的样品收集的原始测量信号。传统上，通过回归过程(例如，普通最小平方回归)训练基于机器学习的测量模型。基于机器学习的测量模型由数个权重参数参数化。迭代地调整权重参数的值以最小化所关注参数的已知参考值与由基于机器学习的测量模型基于经测量原始测量信号估计的所关注参数的值之间的差。
13、在一些实例中，使用来自所述群中的多个工具的层特定测量数据训练与计量工具群的计量工具相关联的每一基于机器学习的测量模型以降低对与所述工具群的任何特定工具相关联的系统误差的测量敏感度。
14、不幸的是，在许多应用中，归因于受测量临界参数与系统参数之间的相关性，基于与所述群中的多个工具相关联的测量数据训练与特定计量工具相关联的基于机器学习的测量模型使测量性能降级。这对于涉及对临界参数的低敏感度的测量应用来说尤其是问题；其中工具间差异大于与临界参数相关联的测量敏感度。
15、在一些实例中，使用具有系统模型参数的扰动的合成产生的数据训练与计量工具群的计量工具相关联的每一基于机器学习的测量模型以降低对与所述工具群的任何特定工具相关联的系统误差的测量敏感度。
16、不幸的是，基于具有系统参数扰动的合成产生的数据训练与特定计量工具相关联的基于机器学习的测量模型仅占据工具之间的所有差异的有限子集。另外，在许多应用中，归因于受测量临界参数与系统参数之间的相关性，基于具有系统参数扰动的合成产生的数据训练与特定计量工具相关联的基于机器学习的测量模型使测量性能降级。而且，这对于涉及对临界参数的低敏感度的测量应用来说尤其是问题；其中工具间差异大于与临界参数相关联的测量敏感度。
17、随着计量系统已演进为以更多过程步骤且按更高精确度测量装置，工具间校准过程已变得更复杂且低效。期望用以减少与跨计量工具群匹配测量结果相关联的时间及成本的改进方法及工具。
技术实现思路
1、本文中呈现用于改进跨用来测量半导体结构的大测量系统群的工具偏差及工具间匹配的监测的方法及系统。由测量系统群中的每一者测量一或多个质量控制(qc)晶片。使用经训练qc编码器从与每一测量系统相关联的qc测量数据提取系统变量的值。采用所述系统变量的所述经提取值来调节由每一测量工具采用的对应测量模型以表征具有一或多个所关注参数的未知值的受测量结构。
2、通过直接从由每一测量系统从同一组qc晶片收集的测量数据提取系统变量的值而将工具变化与任何晶片间变化分离。以这种方式，实现跨经调节测量系统群的准确工具间匹配。
3、在进一步方面中，系统变量的经提取值提供随时间的工具变化的监测。可通过使用同一经训练qc编码器在不同时间测量同一组qc晶片而随时间监测每一测量系统的健康(例如，偏差、匹配等)。在一些实施例中，基于一或多个系统变量的值的改变启动预防性维护活动。在一个实例中，如果与不同测量例子相关联的一或多个系统变量的值的差超过预定阈值，那么启动预防性维护活动。
4、在另一方面中，经训练层编码器函数被训练为自动编码器。由于相同测量信号被提供为自动编码器的输入及输出，因此指示结构及系统变化两者的信息被压缩成少量变量。
5、在另一方面中，经训练qc编码器函数被训练为自动编码器。由于相同qc测量信号被提供为自动编码器的输入及输出，因此指示系统变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述经训练QC调节模型是基于机器学习的模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述QC编码器函数的所述训练涉及自动编码器、主分量分析及对比学习中的任一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体测量系统群的所述半导体测量系统中的每一者是光谱椭偏仪、光谱反射计、软X射线反射计、小角度x射线散射计、成像系统、高光谱成像系统及散射测量叠加计量系统中的任一者。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组测量信号包含与由所述半导体测量系统群的多个半导体测量系统对所述一或多个QC结构的测量相关联的测量数据，且其中所述第二组测量信号包
12.一种系统，其包括：
13.根据权利要求12所述的系统，所述一或多个计算机系统进一步经配置以：
14.根据权利要求12所述的系统，所述一或多个计算机系统进一步经配置以：
15.根据权利要求12所述的系统，所述一或多个计算机系统进一步经配置以：
16.根据权利要求15所述的系统，所述一或多个计算机系统进一步经配置以：
17.根据权利要求15所述的系统，所述一或多个计算机系统进一步经配置以：
18.根据权利要求17所述的系统，其中如果所述差超过预定阈值，那么执行预防性维护操作。
19.根据权利要求12所述的系统，其中所述半导体测量系统群的所述半导体测量系统中的每一者是光谱椭偏仪、光谱反射计、软X射线反射计、小角度x射线散射计、成像系统、高光谱成像系统及散射测量叠加计量系统中的任一者。
20.一种系统，其包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述经训练qc调节模型是基于机器学习的模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述qc编码器函数的所述训练涉及自动编码器、主分量分析及对比学习中的任一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体测量系统群的所述半导体测量系统中的每一者是光谱椭偏仪、光谱反射计、软x射线反射计、小角度x射线散射计、成像系统、高光谱成像系统及散射测量叠加计量系统中的任一者。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组测量信号包含与由所述半导体测量系统群的多个半导体测量系统对所述一或多个qc结构的测量相关联的...
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