CN1659574A - 用于集成电路的光学计量的波长选择 - Google Patents

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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

Abstract

用于集成电路的光学计量中的特定波长可利用一个或多个选择准则和终止准则来选择。使用选择准则选择波长，波长的选择被迭代直到满足终止准则。

Description

用于集成电路的光学计量的波长选择
相关申请的交叉引用
本申请与下列未决申请相关：序列号为09/727530，名称为“用于光栅轮廓的实时库生成系统和方法”，申请人为Jakatdar等，申请日为2000年11月28日的美国专利申请；序列号为09/923578，名称为“通过基于回归的库生成过程的动态学习系统和方法”，申请人为Niu等，申请日为2001年8月6日的美国专利申请；序列号为09/907488，名称为“周期光栅衍射光谱的库的生成”，申请人为Niu等，申请日为2001年7月16日的美国专利申请；序列号为09/770997，名称为“用于快速严格波对分析的层内计算的缓存”，申请日为2000年1月26日的美国专利申请。所有这些都归本申请的受让人所有，并且在这里引用作为参考。
技术领域
本发明涉及集成电路(IC)计量，更具体地，涉及应用在光学计量的测量、处理和/或仿真中的波长选择。
背景技术
随着当前IC尺寸越来越小的发展趋势，特征测量也因特征尺寸的变小而变得越来越困难。但是，为了确定特征尺寸是否在可接受的范围内，以及是否例如特定的制造过程使得特征侧壁成为锥形、直立、T形顶、倒凹或具有支撑角，对光栅或周期结构的尺寸的了解是必要的。
光栅或周期结构的特性如它们的轮廓可采用光学计量来确定。在常规的光学计量中，光学计量数据通常通过对应于取决于光学计量设备的类型和制造商的特定波长的特定数量的测量点来获得。根据通常数量的波长所产生的大量轮廓和光谱库会导致冗长的库产生时间和大量的搜索时间。然而，使用所有或大部分来自计量设备的波长测量数据不一定能提供更准确的数据。在一些情况下，使用所有的波长测量数据偶尔会产生错误的库匹配。
发明内容
在一个示例性实施例中，用于集成电路光学计量的特定波长可通过确定一个或多个终止准则，设置一个或多个选择准则，以及根据选择准则选择波长来选择。可以一次或多次反复执行选择步骤，直到满足终止准则。
附图说明
图1是一个表示使用光学计量测量集成电路周期结构的衍射光谱的结构框图。
图2是在晶片的相同位置的不同测量结果的均值离差曲线图，突出强调了由于噪声引起的高和低重复性的波长。
图3示出了IC结构的衍射光谱的余弦(Δ)曲线图，示出了一定波长范围内的高正相关性，高负相关性，及无相关性。
图4是为光学计量选择波长的示例性过程的流程图。
图5是为光学计量利用信噪选择准则选择波长的示例性过程的流程图。
图6是为光学计量利用相关系数选择波长的示例性过程的流程图。
图7是为光学计量利用波长对结构参数变化的敏感度选择波长的示例性过程的流程图。
图8是为光学计量利用协方差选择波长的示例性过程的流程图。
图9是为光学计量利用一项或多项选择技术选择波长的示例性过程的流程图。
图10是选择波长并利用所选择的波长确定结构轮廓数据的示例性过程的流程图。
图11是在一个示例性实施例中的波长选择器的结构框图。
图12是在一个示例性实施例中的波长提取器和轮廓测定估计器的结构框图。
图13是在一个示例性实施例中利用选择的波长的仿真光谱和轮廓的库的创建和使用的结构框图。
图14是在一个示例性实施例中调用一种或多种算法选择波长的波长选择器的结构框图。
图15是在一个示例性实施例中所选择波长的存储器的布局。
图16是在一个晶片的不同的位置进行的椭圆偏光法cos(Δ)测量的表示波长间的相关性的相关系数曲线图。
图17是在一个晶片的不同的位置进行的椭圆偏光法tag(ψ)测量的表示波长间的相关性的相关系数曲线图。
图18是在一个晶片的不同的位置进行的椭圆偏光法cos(Δ)测量的表示波长间的协方差的协方差曲线图。
图19是在一个晶片的不同的位置进行的椭圆偏光法tag(ψ)测量的表示波长间的协方差的协方差曲线图。
图20是使用选择波长的测量光谱的最佳匹配的cos(Δ)图与使用设备供应商提供的全波谱的最佳匹配的cos(Δ)图的对比。
具体实施方式
为了方便对本发明的描述，使用椭圆偏光法的光学计量系统来描述概念和原理。应该理解，相同的概念和原理同样适用于其它IC光学计量系统，如反射测量系统等。在类似的方式中，尽管经常使用衍射光谱和轮廓库来描述概念和原理，但本发明同样适用于包括轮廓参数及相应计量信号的数据空间。
图1是一个表示使用光学计量来测量集成电路结构的衍射信号的结构框图。光学计量系统40包括一个在晶片47的目标结构59上投射光束43的计量光束源41。计量光束43以一个入射角θ向目标结构59投射。衍射光束49由计量光束接收器51测量。衍射光束数据57被传输给轮廓应用服务器53。轮廓应用服务器53将测量到的衍射光束数据57与表示目标结构和分辨率的关键尺寸的各种组合的计算出的衍射光束数据的库进行比较。在一个示例性实施例中，选择与测量到的衍射光束数据57最匹配的库实例。所选的库实例的轮廓和相关临界尺寸对应于截面轮廓和目标结构59的特征的临界尺寸。光学计量系统40可以使用反射计、椭圆偏振计或其它光计量设备来测量衍射光束或信号。光学计量系统在序列号为09/727530，名称为“用于光栅轮廓的实时库生成系统和方法”，申请人为Jakatdar等，申请日为2000年11月28日的未决美国专利申请中有描述，该申请在此引入作为参考。
为了方便对本发明的描述，将使用采用椭圆偏振计如cos(Δ)和tag(ψ)的IC结构的衍射光谱图。应该理解，尽管在示例性实施例中讨论了椭圆偏振计和椭圆偏振设备，但本概念和原理适用于反射计和类似的设备和系统。
图2包括晶片相同位置的不同测量结果的均值离差曲线图，突出强调了由于噪声引起的高和低重复性的波长。根据对给定波长的衍射信号的均值离差的相对大小，晶片中的相同位置的多个衍射测量的图60被分成多个部分。对于此晶片中的此特定位置，表示320到345纳米(nm)波长范围的图的部分63具有相对较大的均值离差。类似地，表示780到795nm波长范围的图的部分71也具有相对较大的均值离差。分别表示345到410nm和620到780nm波长范围的图的部分65和69具有中等的均值离差。表示410到629nm波长范围的图的部分67具有最小均值离差。
高均值离差在典型情况下是由与计量设备或计量系统相关的因子引起的，称为噪声。这样，对于相同的位置，具有测量信号的低均值离差的波长范围表示对于此晶片、位置和计量设置，在这些范围内该光学计量测量具有高度的可重复性。高度可重复性和均值离差将在下面用作选择用于光学计量测量和处理的波长的参数。
图3示出了IC结构的衍射光谱的余弦(Δ)曲线图，示出了一定波长范围内的高正相关性，高负相关性，及无相关性。Cos(Δ)图71被用作基线以分析和比较其它三个图。表示基片中的一个位置的衍射图的图73示出了与图71的高正相关性，也就是说，图73在与图71相同波长的位置处的值成比例增加或减小。图75示出了与图71的负相关性，也就是说，对于相同的波长，当图71的值减小时图75的值成比例增加，当图71的值增加时图75的值成比例减小。图77既不按图71中的变化成比例增加也不减小。图77与图71、73或75均不相关。如将在下面进一步描述的，如果一个结构的衍射光谱对于特定波长或波长范围是高相关的，该相关波长集的一个波长可以用于预测或测量衍射光谱中的变化。
图4是为光学计量选择波长的示例性过程的流程图。光学计量设备因类型和生产厂商而不同。典型情况下，光学计量设备在多种波长下测量衍射光谱。但是，如上所述，测量到的衍射光谱可能包含特定波长或波长范围内的噪声。另外，如上讨论的，特定波长或波长范围内的测量到的衍射可以提供重复数据，数据的重复度由波长间的衍射信号的相关性来衡量。这样，在一个示例性实施例中，可以使用终止准则和选择准则来选择特定波长。
在步骤240中，确定用于波长选择的终止准则。例如，终止准则可包括衍射光谱库中的最佳匹配衍射光谱的可接受或预定代价函数值，与测量到的衍射光谱相比最佳的匹配光谱。或者，通过比较选择的波长光谱与全波长光谱来得到代价函数值，其中选择的波长光谱是对于给定计量设备，仅使用选择波长的结构的标称轮廓的仿真衍射光谱，全波长光谱是对于相同计量设备，使用典型用于该计量设备的波长的结构的标称轮廓的仿真衍射光谱。标称轮廓可以对应于IC结构的设计轮廓，它在典型情况下被作为用于仿真或库生成的数据提供。
代价函数的比较由下列等式示出：
假定V1和V2是两个大小为n的矢量，V1相对于V2的代价函数为：
Cost ( V 1 , V 2 ) = Σ i = 1 n ( V 1 i - V 2 i ) 2 - - - ( 1.00 )
在另一个示例性实施例中，终止准则可以是测量到的衍射光谱和库中的最佳匹配光谱衍射光谱之间的适合度(GOF)。对于在衍射光谱库中选择测量到的衍射光谱的最佳匹配的描述以及GOF的使用，参考序列号为09/727530，名称为“用于光栅轮廓的实时库生成系统和方法”，申请人为Jakatdar等，申请日为2000年11月28日的未决美国专利申请。
参考图4，在步骤250，获得IC结构的光学计量衍射光谱。该光学计量衍射光谱可以是来自计量测量结果，如偏振光椭圆测量仪、反射计等测得的结果。或者，计量衍射光谱可从历史数据或光学计量仿真中获得。对于利用一个假定的轮廓进行光学计量仿真的描述参见未决美国专利申请，序列号为09/770997，名称为“快速严格的耦合波分析的内层计算的高速缓冲”，申请人为Niu等，申请日为2000年1月26日，其全文在此引用作为参考。
在步骤260，设定波长的选择准则。例如，该选择准则可以是同一波长的衍射信号的信噪比，或者是使用在一个晶片的相同位置的测量结果的衍射信号的绝对均方差阈值。其他选择准则包括相关系数阈值、协方差阈值、及各个准则的多种组合，下面将详细讨论。
在步骤270，满足选择准则的波长被选择。例如，如果选择准则包括相关系数，则一组高度相关的波长中的一个波长将被选择。
在步骤280，测试用于选择波长的终止准则。如果该终止准则未被满足，在步骤285，波长的选择准则被调整，重复进行波长选择。否则，如果满足终止准则，在步骤290，被选择的波长、选择和终止准则、制造、晶片、位置及计量设备识别数据被保存。
例如，使用所选的波长的测量光谱和最佳匹配库光谱间的GOF是0.995可被设为终止准则。如果计算的GOF等于或大于0.995，即满足了终止准则，则执行步骤290的处理。或者，使用计量设备的全部波长的库的最佳匹配光谱与仅使用所选择波长的同一库的最佳匹配光谱之间的GOF可用作终止准则。
也可以使用一个优化过程来进行波长的选择准则的调整。例如，一个数学表达式，如一个线性或多项式方程，表示作为波长选择准则的函数关系的波长终止准则也可用于在优化过程中确定选择准则的下一个值。
图5是为光学计量利用信噪选择准则选择波长的示例性过程的流程图。在步骤350，确定波长选择的终止准则。例如，该终止准则可包括一个等于或小于一个预定值的成本函数值或等于或大于一个预定值的GOF。
在步骤360，获得晶片中的同一位置的光学计量测量结果。在步骤370，确定选择波长的噪声电平准则。例如，其中同一测量位置的cos(Δ)≤+0.006且≥-0.006，来自同一位置的测量结果的平均cos(Δ)的波长可被选中。或者，噪声电平大于1、2或3σ标准差的波长可被排除。
在步骤380，使用前一步骤从晶片的同一位置获得的光学计量测量结果，根据噪声电平选择准则选择或排除波长。在步骤390，终止准则被测试，并且如果终止准则没有被满足以及波长选择被重复，则在步骤410调节噪声电平准则。否则，在步骤400保存所选择的波长和相关的数据。类似于对图4所描述的过程，可以使用一个优化过程来获得下一噪声电平值。
图6是为光学计量利用相关系数选择波长的示例性过程的流程图。在步骤430，确定波长选择的终止准则。例如，终止准则可包括一个等于或小于一个预定值的成本函数值，或者包括等于或大于一个预定值的GOF。
在步骤440，创建一个对所测量的衍射光谱的波长的相关矩阵。例如，一个光学计量设备如一个偏振光椭圆测量仪可能具有53个测量点，每一点对应一个特定波长的衍射测量结果。该相关矩阵根据相关系数值而生成，相关系数可根据下式计算：
r = Σ i ( x i - x ‾ ) ( y i - y ‾ ) Σ i ( x i - x ‾ ) 2 Σ i ( y i - y ‾ ) 2 - - - ( 2.00 )
其中xi和yi是在两个光学计量测量点的一对衍射光谱值， x是xi的均值， y是yi的均值。r的值位于-1和+1之间。+1值对应于完全的正相关，-1值对应于完全的负相关。接近于0的r值对应于x和y不相关。相关矩阵C可由下面方程由r的值生成：
-1≤C(xi，yi)≥+1                    (3.00)
参考图6，在步骤450，通过测试是否满足一个相关系数阈值并根据相关矩阵C生成一个对称二进制矩阵M。例如，如果选择绝对值0.60为相关系数阈值，则所有具有绝对值0.60或更大绝对值的相关矩阵C中的元素由1来代替，其他由0代替。该对称二进制矩阵M具有同样多的行和列，其中列和行对应于一个波长。采用一个具有四个波长m1，m2，m3和m4的M的例子，下面是该具有四个波长的对称二进制矩阵的例子：
    m1     m2     m3     m4
 m1     1     0     1     1
 m2     0     1     0     1
 m3     1     1     1     1
 m4     0     0     0     1
值得注意的是同一波长的列和行交叉排列，二进制矩阵值为1表示一个测量点的光谱与其自身的相关系数为1。
参考图6，在步骤460，覆盖了最多数量的其他波长的波长被选择，该行表示的波长在该对称二进制矩阵M中具有最多的1。在上面的例子中，行m3包含最多的1，因此由m3代表的波长将被选择。然后到步骤460，行m3和列m3的值被设置为0。矩阵M变为：
 m1  m2  m3  m4
 m1  1  0  0  1
 m2  0  1  0  1
 m3  0  0  0  0
 m4  0  0  0  1
在步骤470，如果所有的值均为0，则对该对称二进制矩阵进行质询。如果不是，则重复步骤460。一个全0值的对称二进制矩阵意味着根据给定的相关系数阈值所有的波长均已被选择。如果该对称二进制矩阵值全是0，则在步骤480，对用于波长选择的终止准则的测试进行质询。如上所述，该终止准则可以是使用选择的波长的最佳匹配测量光谱和使用整个波长范围的最佳匹配测量光谱间0.995的GOF，最佳匹配光谱是从为IC结构生成的光谱库中获得的。如果终止准则没有被满足，则相关系数阈值被调整(步骤485)，过程从步骤450开始迭代。否则，所选择的波长和相关的数据在步骤490被存储。波长选择准则的调节也可以通过使用之前描述的优化过程来执行。
图16和17分别是对一定范围内的测量点λ测量的衍射椭圆偏光cos(Δ)和tan(ψ)信号的相关系数曲线图。测量点1到53对应于300到720纳米内的特定的波长。参考图16，cos(Δ)1600的绝对相关系数示出了两条水平线1610和1620。在顶上的水平线1610上，如果使用了1(完全相关)作为相关系数阈值，则所有的波长都被选择。对于小于1的相关系数阈值，需要提供相对较少的波长，以覆盖所有波长。例如，在相关系数阈值为0.90处，与测量点12至18有关的波长，图16的凸起1602，以及与测量点37至42有关的波长，凸起1604，被其他波长所覆盖，因此，这两组波长中只有一种表示被选择。类似的波长选择过程可以应用到图17的tan(ψ)相关系数的曲线图中。
图7是为光学计量利用波长对结构参数变化的敏感度选择波长的示例性过程的流程图。波长的敏感度测量是在对应于结构轮廓变化的波长处的衍射光谱变化的测量。一种测量敏感度的方法是波长的协方差测量。这里，协方差是一种对彼此相关地发生变化的两个波长的趋势的统计量度。
类似于之前的实施例，在步骤530，确定波长选择的终止准则。例如，该终止准则可以包括如图4中所讨论的等于或小于一个预定值的成本函数值或者等于或大于一个预定值的GOF。
在步骤540，计算波长敏感度测量在结构参数方面的变化。用于波长选择的敏感度阈值在步骤550被确定。根据该敏感度阈值，在步骤560进行波长选择。类似于之前的实施例，在步骤580，进行终止准则测试。在步骤585，如果终止准则未满足则进行敏感度阈值调节，并且重复波长选择过程。否则，在步骤590保存所选择的波长和相关的数据。波长选择准则的调节也可以如前所述利用一个优化过程来执行。
图8是为光学计量利用协方差选择波长的示例性过程的流程图。协方差等于准则方差和相关系数的乘积；表达形式如下：
Cov(i，j)＝{[x(1，i)-m(i)][x(1，j)-m(j)+...+[x(n，i)-m(i)][x(n，j)-m(j)]}/(n-1)(4.00)其中Cov(i，j)是波长i和j的衍射光谱的协方差；m(i)是波长i的衍射光谱的均值；m(j)是波长j的衍射光谱的均值；x(1，j)是在测量点1相对于j的衍射光谱量度；而n是测量点的数目。如果波长i和j的衍射光谱均趋向于增加，则Cov(i，j)＞0。如果波长i的衍射光谱趋向于减小，而波长j的衍射光谱趋向于增加，则Cov(i，j)＜0。如果波长i和j的衍射光谱互相独立，则Cov(i，j)≈0。通常选择具有高绝对协方差的波长，因为一个结构参数分量的变化会反映在测量的衍射光谱中。
参考图8，类似于之前的实施例，在步骤700，确定用于选择波长的终止准则。例如，该终止准则可以包括等于或小于一个预定值的成本函数值或者等于或大于一个预定值的GOF。
在步骤720，计算波长衍射光谱的协方差。在步骤730确定用于波长选择的协方差阈值。根据该协方差阈值，在步骤740选择波长。类似于之前的实施例，在步骤750测试终止准则。在步骤760，如果终止准则未被满足，则调节敏感度阈值并且重复波长选择过程。否则，在步骤770保存所选择的波长和相关的数据。波长选择准则的调节也可以采用之前讨论的一个优化过程来执行。
图18和图19分别是在晶片中的不同位置的椭圆偏光cos(Δ)和tag(ψ)测量的协方差图，示出了不同波长间的协方差。根据协方差值，图18中的曲线图1700被分成多个部分。部分1710和1730显示了大协方差，而部分1720和1740显示了小协方差。根据设置的协方差阈值，选择表示不同波长的曲线图的不同部分。可以以与图18相同的方式来分析图19。
图20是使用选择的波长的测量到的光谱的最佳匹配的cos(Δ)曲线图与使用计量设备供应商提供的波长全光谱的最佳匹配的cos(Δ)曲线图的对比。曲线图1900包括具有来自库中的两个最佳匹配光谱的测量到的光谱1910。曲线图1920是当波长选择处理的终止准则被设置为0.95的GOF时，最佳匹配光谱的曲线图。曲线图1920是当波长选择处理的终止准则被设置为0.99的GOF时，最佳匹配光谱的曲线图。与0.99的GOF相比，0.95的GOF选择较少的波长(未显示)。一般说来，GOF越高，使用相同选择准则时选择的波长的数目越多。根据应用的要求，特别是在制造步骤和IC结构的变化仍处于开发阶段的情况下，可能选择较低的GOF。但是，对于稳定的制造过程或对于产品使用，可以指定或应用要求较高的GOF。
图9是一个使用一项或多项选择技术为光学计量选择波长的示例性过程的流程图。类似于前面的实施例，在步骤800中，确定用于波长选择的终止准则。根据用于应用的波长选择过程的数目，在步骤810中为每一步骤设置波长选择准则。
波长选择步骤820、830、840和/或850可以被并行或串行激活，激活的顺序由用户选择。波长选择可以使用噪声准则(步骤820)、相关准则(步骤830)、敏感度准则(步骤840)和/或应用特定的其它准则(步骤850)来完成。
在步骤860中，基于一个或多个准则做出最终的波长选择。在步骤870中，测试终止准则。在步骤880中，如果未满足终止准则，则调整一个或多个选择准则，重复波长选择。否则，选择的波长和相关的数据在步骤890中被存储。如前面描述的，波长选择准则的调整还可以使用优化过程来执行。
在一个示例性实施例中，选择满足噪声准则的波长以用于进一步处理。与选择的波长一起合作，一个波长被进一步选择为一组相关波长的代表，或选择为非相关波长。进一步与剩余波长一起合作，那些满足灵敏阈值的波长也被选择。选择的波长可以用在运行时回归处理中以确定结构的CD。在另一个应用中，选择的波长用于创建仿真衍射光谱和相关轮廓数据的库。
图10是一个在本发明的示例性实施例中选择波长并使用选择的波长来确定结构的轮廓数据的示例性过程的流程图。在步骤920中，用于光学计量量度和处理的波长被选择。选择的波长和相关数据在步骤930中被存储。在一个实施例中，步骤940，获得了IC结构的衍射光谱测量。在步骤945中，使用在步骤930中选择的波长，使用回归方法确定测量到的结构的CD。对于回归技术的详细描述，参考序列号为09/923578，名称为“通过基于回归的库生成过程的动态学习系统和方法”，申请人为Niu等，申请日为2001年8月6日的未决美国专利申请，在此引入作为参考。
在一个可选实施例中，在步骤970中，仅使用先前选择的波长，创建仿真衍射光谱及相关轮廓数据的库。在步骤975中，获得了衍射光谱的测量。在步骤980中，来自选择的波长的光谱库的最佳匹配光谱被选择用于每个测量的衍射光谱。
图11是一个示例性实施例中的波长选择器的结构图。光学计量系统1110将计量测量1114，或者光学计量衍射源1112将存储介质1116中的预记录的光学计量测量值，发送给波长选择器1124。波长选择器1124从输入设备1118接收选择准则输入1120，指定选择准则的类型、使用选择准则的顺序、以及终止准则。使用一个或多个选择准则和终止准则，波长选择器1124选择波长，并将这些选择的波长和相关识别数据1126存储在选择的波长数据存储器1128中。
图12是在一个示例性实施例中的波长提取器和轮廓测定估计器的结构框图。光学计量系统1210，独立的或作为集成IC计量系统的一部分，将衍射光谱测量值1212发送给波长提取器1220。使用来自输入设备1412的关于计量设备、晶片、选择准则和终止准则的识别信息，波长选择器1220访问存储在数据存储器1250中的选择的波长。选择的波长1216被波长提取器1220仅用来提取选择的波长的衍射光谱数据，将这些数据1214发送给轮廓测定估计器1240。轮廓测定估计器1240使用回归或等价技术来确定薄膜厚度1270以及测量的IC结构的轮廓1290。
图13是在一个示例性实施例中利用选择的波长的仿真光谱和轮廓的库的创建和使用的结构图。光学计量仿真器1305使用通过一个输入设备1303指定的输入仿真参数1307，以及先前选择的来自选择的波长数据存储器1321的应用特有的波长1311。光学计量仿真器1305创建一个某一轮廓参数范围内的仿真衍射光谱及相关轮廓数据的库1323。对于衍射光谱的仿真和库的生产的描述，参考序列号为09/907488，名称为“周期光栅衍射光谱的库的生成”，申请人为Niu等，申请日为2001年7月16日的未决美国专利申请，在此引入它的全部作为参考。
光学计量系统1341，独立的或作为集成IC计量系统的一部分，将衍射光谱测量值1343发送给波长提取器1345。使用关于计量设备和晶片的识别的信息，通过输入设备1330指定的选择和终止准则，波长提取器1345访问存储在数据存储器1321中的选择的波长1311。选择的波长1311被波长提取器1345仅用于提取与选择的波长1311相对应的衍射光谱数据1347。波长选择器1345将提取的衍射光谱数据1347发送给轮廓应用服务器1349。轮廓应用服务器1349从库1323中选择最佳匹配光谱1333，并将薄膜厚度1361、CD 1363和/或结构轮廓1365创建为输出。
图14是在一个示例性实施例中调用一种或多种算法来选择波长的波长选择器的结构图。波长选择器1400可以使用一种或多种算法来选择波长，即使用覆盖1410、特征协方差分析1420、单值分解1430或某些其它特征选择算法1440。
图15是在一个示例性实施例中所选择的波长数据存储器的布局。用于选择的波长的数据存储器1500被格式化为包括制造过程、晶片位置和计量设备识别1510。终止准则1520和1550可以是一个代价函数值或一个GOF。在例子中，显示了GOF为0.95的数据(1520)和GOF为0.99的数据(1550)。对于每一个终止准则如GOF，可以指定一个或多个选择准则1530和1560。对于每一个终止准则和选择准则的组合，选择一个波长集1540和1570。
对IC光学计量测量、处理和/或仿真中使用的波长的数目的减小可以提供多个优点。波长的减小可以导致创建库的时间或指数减小。另外，用于查找最佳匹配的搜索时间也可以同样减小。当使用库来内插或外插时，可以实现类似的时间减小。此外，用于确定IC结构的CD和其它轮廓数据所需的回归分析时间可以被减小。
更具体地，可以预期这里描述的本发明的功能实现可以被等价地用硬件、软件、固件和/或其它可用功能组件或构建模块来实现。按照上述启示，其它变型和实施例都是可能的，因此本发明的范围并不由具体实施方式限制，而是由下面的权利要求限定。

Claims (54)

1、一种用于选择在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中使用的波长的方法，该方法包括：
确定一个或多个终止准则；
确定一个或多个选择准则；
利用一个或多个所述集成电路结构的输入衍射光谱和选择准则选择波长；并且
执行选择步骤直到满足所述终止准则。
2、如权利要求1所述的方法，其中：
该用于选择过程的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过将一个选择的波长光谱和一个全波长光谱进行比较而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，以及
其中该全波长光谱是用于计量设备的结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
3、如权利要求1所述的方法，其中：
该用于选择过程的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过将一个选择的波长光谱和所述的一个或多个输入的衍射光谱之一进行而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是来自为集成电路结构创建的衍射光谱库的一个最佳衍射光谱，该选择的波长光谱的最佳匹配仅利用所选择的波长确定。
4.如权利要求1所述的方法，其中：
该用于选择过程的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过将一个选择的波长光谱和一个全波长光谱进行比较而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，并且
其中该全波长光谱是用于计量设备的结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
5.如权利要求1所述的方法，其中：
该用于选择过程的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过将一个选择的波长光谱和所述的一个或多个输入的衍射光谱之一进行比较而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是来自为所述结构所创建的衍射光谱库的一个最佳匹配衍射光谱，该选择的波长光谱的最佳匹配仅利用所选择的波长确定。
6.如权利要求1所述的方法，其中用于选择波长的准则包括一个或多个特征选择算法。
7.如权利要求6所述的方法，其中该一个或多个特征选择算法包括设置覆盖特征选择、特征协方差分析、及单值分解。
8.如权利要求1所述的方法，其中该一个或多个输入的衍射光谱包括在一个晶片的至少一个位置处测量的衍射光谱。
9.如权利要求1所述的方法，其中该一个或多个输入的衍射光谱包括在一个假定晶片的至少一个假定位置处仿真的衍射光谱。
10.如权利要求1所述的方法，其中设置波长选择准则的步骤还包括：
为波长选择设置噪声电平准则。
11.如权利要求10所述的方法，其中执行波长选择的步骤还包括：
计算在一个晶片的同一位置测量的衍射光谱的一个或多个均值；
选择具有在该晶片的同一位置测量的衍射光谱的波长，所选择的波长位于测量的衍射光谱的一个或多个均值的一个预定范围内。
12.如权利要求10所述的方法，其中执行波长选择的步骤还包括：
计算在一个晶片的同一位置测量的衍射光谱的一个或多个均值；并且
排除具有超过在该晶片的同一位置测量的所有衍射光谱的一预定数量的求和标准偏差的衍射光谱的波长。
13.如权利要求1所述的方法，还包括：
保存所选择的波长、选择过程信息、及结构识别信息，
其中该选择过程信息包括终止准则和选择准则。
14.一种用于具有标称轮廓的集成电路结构的光学计量中的波长选择方法，该方法包括：
确定一个或多个终止准则；
确定一个或多个选择准则；
为一组在光学计量测量点测得的衍射光谱创建一个相关矩阵，该测量点对应于指定的波长，该相关矩阵具有作为矩阵元素的对应于测量点的相关系数；
利用该集成电路结构的衍射光谱集、选择准则、及一种波长选择算法选择波长；以及
执行选择步骤直到满足终止准则。
15.如权利要求14所述的方法，其中用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过比较一个选择的波长光谱和一个全波长光谱而计算得到的，其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，
其中该全波长光谱是用于计量设备的结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
16.如权利要求14所述的方法，其中该用于选择过程的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过比较一个选择的波长光谱和衍射光谱集之一而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是来自为集成电路结构所创建的衍射光谱库的一个最佳匹配衍射光谱，该选择的波长光谱的最佳匹配仅利用所选择的波长确定。
17.如权利要求15所述的方法，其中：
该用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过比较一个选择的波长光谱和一个全波长光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，以及
其中该全波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
18.如权利要求15所述的方法，其中：
该用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过比较一个选择的波长光谱和衍射光谱集之一而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是来自为集成电路结构所创建的衍射光谱库的一个最佳衍射光谱，该选择的波长光谱的最佳匹配仅利用所选择的波长确定。
19.如权利要求14所述的方法，其中该执行选择的步骤直到满足终止准则，包括：
根据该相关矩阵生成一个对称二进制矩阵，该对称二进制矩阵的元素值为0或1，
其中如果该相关系数等于或大于一个相关阈值，则该相关矩阵的元素被设置为1，以及
其中如果该相关系数小于该相关阈值，则该相关矩阵的元素被设置为0；以及
对应于该对称二进制矩阵中具有最多1的一行执行至少一次波长选择迭代，并设置该行及该矩阵中对应的列为0，该行和列对应于所选择的波长，该波长选择迭代继续直到该对称二进制矩阵元素为全0。
20.如权利要求14所述的方法，还包括：
保存所选择的波长、选择过程信息、及结构识别信息，
其中该选择过程信息包括用于波长选择的终止准则和选择准则。
21.一种用于选择在具有标称轮廓的集成电路结构的光学计量中使用的波长的方法，该方法包括：
确定一个或多个终止准则；
为波长选择设置一个或多个敏感度准则，该敏感度准则包括至少一种由结构轮廓变化引起的衍射光谱变化的量度；
利用一个或多个该集成电路结构的输入衍射光谱和选择准则选择波长；以及
执行选择步骤直到满足终止准则。
22.一种用于选择在具有标称轮廓的集成电路结构的光学计量中使用的波长的方法，该方法包括：
确定一个或多个终止准则；
为一组输入衍射光谱生成一个协方差矩阵，一个输入衍射光谱包括在计量测量点的衍射数据，该测量点对应于指定的波长，该协方差矩阵具有行和列，每一行包括一个分配给该行的测量点的衍射数据协方差，该数据与分配给该列的测量点的衍射数据相关；
利用该集成电路结构的输入衍射光谱集和该协方差矩阵选择波长；以及
执行选择步骤直到满足终止准则。
23.如权利要求22所述的方法，其中该波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过比较一个选择的波长光谱和一个全波长光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，以及
其中该全波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
24.如权利要求22所述的方法，其中：
该用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过比较一个选择的波长光谱和一个全波长光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，以及
其中该全波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
25.如权利要求22所述的方法，其中波长选择步骤包括：
选择满足协方差阈值的测量点；并且
将该选择的测量点转换为对应的选择的波长。
26.如权利要求22所述的方法，还包括：
保存所选择的波长、选择过程信息、及结构识别信息，
其中该选择过程信息包括用于波长选择的终止准则和波长选择准则。
27.一种用于选择在具有标称轮廓的集成电路结构的光学计量中使用的波长的方法，该方法包括：
确定一个或多个终止准则；
确定两个或更多的波长选择准则；
利用一组该集成电路结构的输入衍射光谱和两个或多个用于波长选择的选择准则选择波长；以及
执行选择步骤直到满足终止准则。
28.如权利要求27所述的方法，其中执行选择的步骤包括：
根据所选择的满足一个噪声选择准则的波长激活一个波长选择算法；
根据所选择的满足一个相关协方差准则的波长激活一个波长选择算法；
根据所选择的满足一个信号敏感度准则的波长激活一个波长选择算法；
根据一个或多个选择准则进行波长的最终选择；
测试该最终的波长选择和该终止准则；并且
调节一个或多个波长选择准则。
29.如权利要求28所述的方法，还包括：
保存所选择的波长、选择过程信息、及结构识别信息，
其中该选择过程信息包括用于波长选择的终止准则和波长选择准则。
30.一种波长选择及利用所选择的波长对具有一个标称轮廓的集成电路结构进行光学计量的方法，该方法包括：
为光学计量选择波长，该选择基于一个或多个选择准则，该选择被优化以满足一个终止准则；
提取对应于所选择的波长的测量的衍射光谱，该衍射光谱是从一个集成电路结构测得的；以及
利用提取的对应于所选择的波长的测量的衍射光谱确定该集成电路结构的一个或多个关键尺寸，该一个或多个关键尺寸的确定是利用了一种或多种回归技术。
31.如权利要求30所述的方法，其中为光学计量选择波长的步骤包括选择一个或多个波长选择准则；
其中该选择算法包括选择满足噪声选择准则的波长，选择满足相关协方差准则的波长，及选择满足信号敏感度准则的波长。
32.一种波长选择及利用所选择的波长对具有一个标称轮廓的集成电路结构进行光学计量的方法，该方法包括：
为集成电路结构的光学计量选择波长，该选择基于一个或多个选择准则和终止准则；
生成一个仿真的衍射光谱及相关轮廓的库，该仿真的衍射光谱是利用所选择的波长而计算得到的；
提取对应于所选择的波长的测量的衍射光谱，该衍射光谱是从一个集成电路结构测得的；
从该仿真衍射光谱及相关轮廓的库中选择一个与测量的衍射光谱最佳匹配的库衍射光谱；以及
访问该最佳匹配库衍射光谱的相关轮廓的轮廓数据。
33.如权利要求22所述的方法，其中为光学计量选择波长的步骤包括：
确定终止准则；
确定选择准则；
利用一个或多个该集成电路结构的输入衍射光谱和该选择准则选择波长；以及
执行选择步骤直到满足终止准则。
34.如权利要求33所述的方法，其中用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过比较一个选择的波长光谱和一个全波长光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，并且
其中该全波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
35.如权利要求33所述的方法，其中该波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长成本函数值是否小于或等于一个预定的成本函数值，该选择的波长成本函数值是通过比较一个选择的波长光谱和一个衍射光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是来自为集成电路结构所创建的衍射光谱库的一个最佳匹配衍射光谱，该选择的波长光谱的最佳匹配仅利用所选择的波长确定。
36.如权利要求33所述的方法，其中用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过比较一个选择的波长光谱和一个全波长光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真衍射光谱是仅利用所选择的波长而确定的，以及
其中该全波长光谱是用于计量设备的集成电路结构的标称轮廓的一个仿真的衍射光谱，该仿真的衍射光谱是利用计量设备使用的波长而确定的。
37.如权利要求33所述的方法，其中用于波长选择的终止准则包括测试一个选择的波长的适合度值否等于或大于一个预定的适合度值，该选择的波长的适合度值是通过比较一个选择的波长光谱和一个输入的衍射光谱而计算得到的，
其中所选择的波长光谱是来自为集成电路结构所创建的衍射光谱库的一个最佳匹配衍射光谱，该选择的波长光谱的最佳匹配仅利用所选择的波长确定。
38.一种为集成电路结构的光学计量选择波长的系统，该系统包括：
一个衍射光谱源，被配置来提供一个或多个输入的衍射光谱；和
一个波长选择器，被配置来确定一个或多个终止准则及一个或多个选择准则，并被配置来利用集成电路结构的一个或多个输入的衍射光谱和该选择准则选择波长，直到满足该终止准则。
39.如权利要求38所述的系统，其中衍射光谱源是一个光学计量仿真器，被配置来模拟来自指定结构轮廓的衍射光谱。
40.如权利要求38所述的系统，还包括：
一个数据存储器，被配置来存储所选择的波长、选择处理信息和结构识别信息，
其中该选择处理信息包括用于波长选择的终止准则和波长选择准则。
41.如权利要求38所述的系统，还包括：
一个输入设备，被配置来传输该波长选择终止准则、选择处理信息、和结构识别信息给该波长选择器。
42.一种利用光学计量实时确定集成电路结构的轮廓数据的系统，该系统包括：
一个光学计量系统，被配置来测量集成电路结构的衍射光谱；
一个数据存储器，被配置来存储选择的波长、选择处理信息、和结构识别信息；
一个提取器，被配置来访问该数据存储器并获取所存储的所选择的波长，并提取对应于所选择的波长的衍射光谱数据；以及
一个轮廓估计器，被配置来利用提取的衍射光谱数据并确定该集成电路结构的关键尺寸。
43.如权利要求42所述的系统，还包括：
一个输入设备，被配置来传输选择处理信息和集成电路结构识别信息至该提取器。
44.一种利用在集成电路结构的光学计量中采用的选择的波长产生并使用一个库的系统，该系统包括：
一个数据存储器，被配置来存储选择的波长、选择处理信息、和结构识别信息；
一个光学计量仿真器，被配置来仿真来自集成电路结构的假定轮廓的衍射光谱并生成一个衍射光谱及相关轮廓的库；
一个库，包含衍射光谱及相关轮廓的库；
一个光学计量系统，被配置来测量集成电路结构的衍射光谱；以及
一个提取器，被配置来访问存储的数据并提取对应于从该光学计量系统传送的数据中选择的波长的衍射光谱数据。
45.如权利要求44所述的系统，还包括：
一个轮廓应用服务器，被配置来匹配提取器提取的衍射光谱并获得该库的一个最佳匹配，并确定集成电路结构的关键尺寸、轮廓、及位于下方的薄膜厚度。
46.一种用于选择在光学计量和仿真中使用的波长的系统，该系统包括：
一个波长选择器，被配置来确定用于波长选择的一个或多个终止准则，设置用于波长选择的一个或多个波长选择准则；并执行一次或多次波长选择迭代，该波长选择迭代继续直到满足用于波长选择的终止准则，波长选择的每一次迭代使用集成电路结构中输入的一个或多个衍射光谱和波长选择准则；以及
一个或多个波长选择引擎，与波长选择器连接，该一个或多个波长选择引擎被配置来优化满足一个或多个选择准则的波长选择。
47.如权利要求46所述的系统，其中：
该一个或多个波长选择引擎包括一个利用一组覆盖特征选择算法、特征协方差分析算法、单值分解算法或其他特征选择算法的引擎。
48.一种计算机可读存储介质，包含用于选择波长的计算机可执行代码，该波长用在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中，该代码指示计算机执行如下操作：
确定一个或多个终止准则；
确定一个或多个选择准则；
利用集成电路结构输入的一个或多个衍射光谱和该选择准则选择波长；并且
执行选择步骤直到满足终止准则。
49.一种计算机可读存储介质，包含用于选择波长的计算机可执行代码，该波长用在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中，该代码指示计算机执行如下操作：
确定一个或多个终止准则；
确定一个或多个选择准则；
为一组在光学计量测量点处测得的衍射光谱生成一个相关矩阵，该测量点对应于指定的波长，该相关矩阵具有作为矩阵元素的对应于测量点的相关系数；
利用该集成电路结构的衍射光谱集、该选择准则、及一种波长选择算法选择波长；并且
执行选择步骤直到满足终止准则。
50.一种计算机可读存储介质，包含用于选择波长的计算机可执行代码，该波长用在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中，该代码指示计算机执行如下操作：
确定一个或多个终止准则；
设置一个用于波长选择的敏感度准则，该敏感度准则包括至少一种对由结构轮廓的变化引起的衍射光谱的变化的量度；
利用该集成电路结构的一个或多个衍射光谱和该敏感度准则选择波长；并且
执行选择步骤直到满足终止准则。
51.一种计算机可读存储介质，包含用于选择波长的计算机可执行代码，该波长用在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中，该代码指示计算机执行如下操作：
确定一个或多个终止准则；
为一组输入的衍射光谱生成一个协方差矩阵，一个输入衍射光谱包括在计量测量点处的衍射数据，该测量点对应于指定的波长，该协方差矩阵具有行和列，每一行包括一个分配给该行的测量点的衍射数据协方差，该数据与分配给该列的测量点的衍射数据相关；
利用该集成电路结构的输入衍射光谱集和该协方差矩阵选择波长；并且
执行选择步骤直到满足终止准则。
52.一种计算机可读存储介质，包含用于选择波长的计算机可执行代码，该波长用在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中，该代码指示计算机执行如下操作：
为光学计量选择波长，该选择基于一个或多个选择准则，该选择被优化以满足一个终止准则；
提取对应于所选择的波长的测量的衍射光谱，该衍射光谱是从一个集成电路结构测得的；并且
利用提取的对应于所选择的波长的测量的衍射光谱确定该集成电路结构的一个或多个关键尺寸，该一个或多个关键尺寸的确定是利用了一种或多种回归技术。
53.一种计算机可读存储介质，包含用于选择波长的计算机可执行代码，该波长用在具有一个标称轮廓的集成电路结构的光学计量中，该代码指示计算机执行如下操作：
为集成电路结构的光学计量选择波长，该选择基于一个或多个选择准则和终止准则；
生成一个仿真的衍射光谱及相关轮廓的库，该仿真的衍射光谱是利用所选择的波长而计算得到的；
提取对应于所选择的波长的测量的衍射光谱，该衍射光谱是从一个集成电路结构测得的；
从该仿真衍射光谱及相关轮廓的库中选择一个与测量的衍射光谱最佳匹配的库衍射光谱；并且
访问该最佳匹配库衍射光谱的相关轮廓的轮廓数据。
54.一种存储数据的计算机可读存储介质，该数据包括：
适于制造过程、晶片、位置和计量设备的识别信息；以及
一组或多组选择的用于集成电路光学计量中的波长，
其中每一组所选择的波长与一个或多个终止准则和波长选择准则相关。
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