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    本發明包含：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE中之一第一維度係薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度係該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；獲得該等晶圓之各者之一光譜；藉由推導所獲得之光譜之各者之複折射率之一實分量(n)及一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵而產生一個多分量布魯格曼(Bruggeman)有效中值近似(BEMA)模型。
    公开号:TW201307825A
    申请号:TW101123067
    申请日:2012-06-27
    公开日:2013-02-16
    发明作者:ming Di；Torsten Kaack；Qiang Zhao；Xiang Gao；Leonid Poslavsky
    申请人:Kla Tencor Corp；
    IPC主号:G01N21-00
    专利说明:
    用於薄膜之組成量測
    本發明係一般關於一種用於量測沈積於一半導體晶圓上之一個多組分薄膜之組成之方法及系統。 相關申請案之交叉參考
    本申請案係關於且主張自下列申請案(「相關申請案」)之最早可獲得有效申請日期之權利(例如，主張除了臨時專利申請案之外之最早可獲得優先權日期或根據35 USC § 119(e)主張臨時專利申請案、相關申請案之任何及所有母申請案、祖父母申請案、曾祖父母申請案之權利)。
    為了達到USPTO之非法定要求，本申請案構成由發明人Ming Di、Torsten Kaack、Qiang Zhao、Xiang Gao及Leonid Poslavsky於2011年6月27日申請之標題為「MEASUREMENT OF COMPOSITION FOR HfSiON FILMS(用於HfSiON膜之組成之量測)」之美國臨時專利申請案之一常規(非臨時)專利申請案，申請案序號為61/501,635號。
    隨著對半導體裝置之規範要求持續增高，對用於量化半導體晶圓之特性之改良之量測及分析技術之要求亦將持續增大。在許多半導體製作及處理設定中，可在一半導體晶圓表面上沈積一或多個薄膜。例如，薄膜可包含氧化物、氮化物及/或金屬層，及其他材料。在製程期間，必須嚴格控制各個薄膜之諸如厚度及組成之特性，以確保所製作之半導體裝置可適當地發揮適當之效能。
    先前已實施連續膜近似(continuous film approximation：CFA)方法來判定一薄膜之多種組分之相對百分率。例如，通常實施之CFA方法包含布魯格曼有效中值近似(BEMA)。該BEMA模型將一給定之薄膜之一組組分視為一合金。關於此，非線性BEMA模型將一薄膜之該等組分視為仿佛經完美地混合。例如，對於HfSiON薄膜，一個四分量BEMA模型可將Si、SiO2、HfO2及SiN視為該薄膜之四種組分。HfO2之分率可繼而與該膜中之鉿之百分率相關，而SiN之分率可與該膜中之氮之百分率相關。
    先前技術之方法包括一自上而下法，藉此方法將多種個別BEMA分量(例如，對於HfSiON之一個四分量BEMA模型，Si、SiO2、HfO2及SiN)之光學色散資料用於將該薄膜模擬為一整體。此自上而下方法並不提供關於該給定薄膜(例如，HfSiON)之足夠細節。例如，先前技術之方法並不提供該膜之該等組分之厚度及相對量(例如，Hf百分率或N百分率)之足夠之量測效能。因此，希望提供一種能夠使用光學色散模型彌補先前技術之存在缺陷進而改良一給定薄膜之厚度及組成之量測效能(例如，精確度、可重複性及穩定性)之方法及系統。
    本發明揭示一種用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之方法。在一態樣中，一種方法可包含(但不限於)：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE之一第一維度係該薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度為該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜；藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所獲得之光譜之各者推導跨該選定之光譜範圍之一複折射率之一實分量(n)及該複折射率之一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料產生一個多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型。
    在另一態樣中，該方法可包含(但不限於)：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE之一第一維度係該薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度為該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜；藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所獲得之光譜之各者推導跨該選定之光譜範圍之一複折射率之一實分量(n)及該複折射率之一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個二維查找模型。
    本發明揭示一種用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之系統。在一態樣中，一種系統可包含(但不限於)：一照明器；一光譜儀；一或多個計算系統，該一或多個計算系統經組態以：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE之一第一維度係該薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度為該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；自該光譜儀接收跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜；藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所接收之光譜之各者推導跨該所選定之光譜範圍之一複折射率之一實分量(n)及該複折射率之一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個二維查找模型；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個二維查找模型或一個多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型中之至少一者。
    應理解，上文之一般性描述及下文之詳盡描述係例示性及解釋性且並不一定將本發明限於所主張。附圖(併入本說明書中且形成本說明書之一部分)繪示本發明之實施例且連同該一般性描述用於解釋本發明之原理。
    熟悉此項技藝者藉由參考附圖可更全面地瞭解本發明之多個優點。
    現將詳細參考所揭示之標的物，附圖中繪示該標的物。
    參考圖1至圖6，描述根據本發明之用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之一種系統及方法。
    如在本發明之全文中所使用，術語「晶圓」(wafer)一般係指由一半導體材料或一非半導體材料形成之一基板。例如，一半導體材料或一非半導體材料可包含(但不限於)：單晶矽、砷化鎵及磷化銦。一晶圓可包含一或多個層。例如，此等層可包含(但不限於)一抗蝕劑、一介電材料、一傳導材料及一半導材料。此項技術中已知許多不同類型之此等層，且術語晶圓用於本文中意在涵蓋所有此等層可形成於其上之一晶圓。
    一典型之半導體製程包含批次地處理晶圓。用於本文中時，「批次」(lot)為經共同處理之一群組之晶圓(例如，25個晶圓之群組)。該批次中之各個晶圓包括來自微影處理工具(例如，步進器、掃描器等等)之許多曝光場。各個場中可存在多個晶粒。晶粒係功能性單元，其最終成為一單晶片。形成於一晶圓上之一或多個層可被圖案化或未經圖案化。例如，一晶圓可包含複數個晶粒，各個晶粒具有可重複之圖案化特徵。此等材料層之形成及處理可最終產生成品裝置。一晶圓上可形成許多不同類型之裝置，且術語晶圓用於本文中意在涵蓋可於其上製作此項技術中已知之任何類型之裝置之一晶圓。
    圖1繪示根據本發明之一實施例之用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之一系統100。如圖1中所示，該系統100可用於對放置於一平移階部110上之一半導體晶圓112之一或多個膜114執行光譜橢偏。在此態樣中，該系統100可包含配備有一照明器102及一光譜儀104之一光譜橢偏儀。該系統100之該照明器102經組態以產生一選定波長範圍(例如，150 nm至850 nm)之照明且將該照明引導至放置於該半導體晶圓112之表面上之薄膜(例如，HfSiON薄膜)。繼而，該光譜儀104經組態以接收自該半導體晶圓112之該表面反射之照明。應進一步注意到，使用偏光器107使由該照明器102產生之光發生偏光，以產生一偏光照明光束106。由設置於該晶圓112上之該薄膜114反射之輻射穿過一分析器109且到達該光譜儀104。關於此，可比較集光束108中之由該光譜儀104接收之輻射與照明光束106之入射輻射，因此允許對該薄膜114進行光譜分析。
    在一進一步實施例中，該系統100可包含一或多個計算系統116。在一態樣中，該一或多個計算系統可經組態以產生針對一組半導體晶圓之一個三維實驗設計(DOE)。關於此，該DOE之一維度可包含該薄膜之一材料組分之百分率(例如，該薄膜中之氮之百分率)，而一第二維度可包含該薄膜之一第二材料組分之百分率(例如，該薄膜中之鉿之百分率)。此外，該DOE之該第三維度可包含該薄膜之一厚度，可使用系統100之橢偏儀來判定該厚度。
    在一態樣中，可使一或多個計算系統通信式地耦合至該光譜儀104。關於此，該一或多個計算系統116可經組態以接收該光譜儀104對一批次中之一或多個晶圓執行之一組光譜量測值。在接收到來自該光譜儀之一或多個取樣程序之結果之後，接著該一或多個計算系統116可計算一組光學色散資料。關於此，該計算系統116可推導針對自該光譜儀104獲得之光譜之各者跨所選擇之光譜範圍(例如，150 nm至850 nm)之該薄膜之複折射率之實分量(n)及虛分量(k)。此外，該計算系統116可使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序(例如，普通之最小平方迴歸)而推導n曲線及k曲線。在一較佳實施例中，該選定之色散模型可包含具有兩個Tauc Lorentz分量之求和模型(求和-TL模型)。在額外之實施例中，該選定之色散模型可包含一諧振子模型(harmonic oscillator model)。
    在一進一步實施例中，該計算系統116可識別該組光學色散曲線中可觀察之系統性特徵。例如，該計算系統116可經組態以自動地識別一連串光學色散曲線(例如，圖5A至圖5F)內之趨勢，下文將更詳細地論述此等趨勢。例如，該計算系統116可識別該n色散曲線及/或k色散曲線隨該第一材料組分(例如，氮)或該第二材料組分(例如，鉿)之不斷增加之相對量而變化之趨勢。在另一實例中，該計算系統116可經組態以在使用者輸入之輔助下識別該一連串之光學色散曲線內之趨勢。例如，可將該一連串之光學色散曲線顯示於一顯示器(圖中未展示)(諸如一液晶顯示器)上而呈現給使用者。接著使用者可藉由使用一使用者介面裝置(例如，滑鼠、鍵盤、觸控墊(trackpad)、觸控球(trackball)、觸控螢幕或此類物)將資訊鍵入於該計算系統116中而識別該一連串之光學色散曲線中之趨勢。關於此，該使用者可選擇或「加標籤於」該等光學色散曲線之與分析相關之部分，接著該計算系統繼而可對該等部分進行進一步或精細之分析。申請人注意到，下文將進一步詳細地論述關於對光學色散曲線(如圖5A至圖5F中所示)之分析之特殊性。
    在一進一步實施例中，該一或多個計算系統116可基於該等光學色散曲線之該等經識別之系統性特徵連同初始產生之原始n光學色散曲線及k光學色散曲線而產生一個二維查找模型及一個多分量(例如，九分量)布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型。
    應認識到，可由單一電腦系統116或者多電腦系統116來實施本發明通篇所描述之多種步驟。此外，該系統100之不同之子系統(諸如，光譜橢偏儀101)可包含適於執行上述步驟中之至少一部分之一電腦系統。因此，不應將上文描述解讀為對本發明之限制，而是目的僅在於闡釋。此外，一或多個計算系統116可經組態而執行本文上述之該等方法實施例中之任一者之任何其他一(或多個)步驟。
    在另一實施例中，可以此項技術中已知之任何方式將該電腦系統116通信式地耦合至該橢偏儀101之該光譜儀104或該照明器子系統102。例如，該一或多個計算系統116可耦合至該橢偏儀101之該光譜儀104之一計算系統及該照明器子系統102之一計算系統。在另一實例中，可藉由一單一電腦系統控制該光譜儀104及該照明器102。以此方式，該系統100之該電腦系統116可耦合至一單一橢偏儀電腦系統。
    該系統100之該電腦系統116可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳送媒體而接收及/或獲得來自該系統之該等子系統(例如，光譜儀104、照明器102及類似物)之資料或資訊。以此方式，該傳送媒體可作為該系統100之該電腦系統116與其他子系統之間之一資料鏈路。此外，該計算系統116可經組態以經由一儲存媒體(即，記憶體)而接收光譜結果。例如，可將使用一橢偏儀之一光譜儀而獲得之光譜結果儲存於一永久記憶體裝置或一半永久記憶體裝置中。關於此，可自一外部系統匯入該等光譜結果。
    此外，該電腦系統116可經由一傳送媒體將資料發送至外部系統。此外，該系統100之該電腦系統116可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳送媒體而接收及/或獲得來自其他系統之資料或資訊(例如，來自一檢測系統之檢測結果或來自一計量系統之計量結果)。以此方式，該傳送媒體可作為該系統100之該電腦系統116與其他子系統之間之一資料鏈路。此外，該電腦系統116可經由一傳送媒體將資料發送至外部系統。
    該計算系統116可包含(但不限於)個人電腦系統、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或此項技術中已知之任何其他裝置。一般而言，術語「計算系統」可廣義地界定為涵蓋具有可執行來自一記憶體媒體之指令之一或多個處理器之任何裝置。
    實施諸如本文所述之方法之程式指令120可透過載體媒體118傳送或者儲存於載體媒體118上。該載體媒體可為一傳送媒體，諸如，一線、一纜線或一無線傳送鏈路。該載體媒體亦可包含一儲存媒體，諸如一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或一光碟或一磁帶。
    可進一步如本文所述組態圖1中繪示之該系統100之實施例。此外，該系統100可經組態以執行上述之該(等)方法實施例中之任一者之任何其他一(或多個)步驟。
    圖2繪示適於由本發明之該系統100實施之一程序流程200。在一態樣中，應認識到，可經由由計算系統116之一或多個處理器執行之經預程式化演算法而實施該程序流程200之資料處理步驟。雖然以系統100為背景呈現下文之描述，應認識到，系統100之特定結構性態樣並不表示限制且應被解讀為僅在於闡釋之目的。
    在步驟202中，可針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)。在一態樣中，該DOE之一第一維度包括薄膜之一第一組分之一相對量(例如，氮之百分率)，而該DOE之一第二維度為該薄膜之一第二組分之一相對量(例如，鉿之百分率)。在另一態樣中，該DOE之第三維度包含該薄膜之厚度。例如，所論及之該薄膜可包含一個多元素薄膜，諸如(但不限於)HfSiON薄膜。可藉由使Hf及N沈積於一矽晶圓之表面上而在該DOE之該複數個晶圓之各者上形成該HfSiON薄膜。熟悉此項技藝者應認識到，在沈積Hf及N期間，除了氧含量之外亦存在一原生氧化物層將有助於增加該HfSiON膜中之氧含量。應進一步認識到，可藉由此項技藝中已知之任何方法判定該薄膜之多種組分之一相對量。例如，可藉由使用x射線光電子能譜(XPS)來判定該DOE之多個HfSiON膜中之鉿及氮之相對量(即，百分率)。
    在一額外態樣中，應注意到，一HfSiON膜之該DOE包含至少三個維度。此等維度包含厚度、鉿之百分率及氮之百分率。由於HfSiON之厚度為可相對簡易地量測之一參數，所以可藉由結構化該DOE使得所有之晶圓具有大致相等之厚度，使該DOE縮減為一個二維DOE。圖3繪示針對複數個晶圓形成之一個3乘3之二維DOE之一表300，該複數個晶圓之各者上沈積有一HfSiON膜。關於此，經縮減之二「維度」包含鉿含量之變動及氮含量之變動，且各個膜之厚度保持相對恆定。使該DOE結構化，以提供跨該DOE之若干晶圓之氮含量之一變動及鉿含量之一變動。圖4繪示係繪示該DOE之該複數個晶圓之各者之經量測之氮含量及鉿含量之一表400。申請人注意到，圖3中繪示之DOE之對應之晶圓數目在圖4中被繪示為鄰近各個對應之資料點。如圖4中所示，對於各個位準之氮百分率，具有若干鉿百分率值(在圖4中自左而右移動)，而對於各個恆定之鉿百分率，具有若干(在圖4之情形下為3個)氮百分率值(在圖4中自底部移動至頂部)。關於此，所製作之3乘3之二維DOE經組態以提供具有低、中等及高Hf及N含量變動之複數個HfSiON膜，如圖4中所示。
    在步驟204中，可跨一選定之光譜範圍自該等晶圓之各者之該等薄膜獲得一光譜。例如，可使用該光譜橢偏儀101自沈積於該等晶圓112上之該等薄膜114之各者獲得光譜。例如，橢偏儀101可包含一照明器102及一光譜儀104，如上文所述。該光譜儀104可將與該DOE之該等晶圓之該等薄膜之一光譜測量相關聯之結果傳送至一或多個計算系統116，以進行分析。在另一實施例中，可藉由匯入先前獲得之光譜資料而獲得多個薄膜114之光譜。關於此，不要求同時進行或在空間上鄰近地執行光譜獲得及對該等光譜資料之後續分析。例如，可將光譜資料儲存於記憶體中，以後續進行分析。在另一情形下，可獲得光譜結果且將該等光譜結果傳送至位於一遙遠位置之分析計算系統。
    在步驟206中，可藉由使用應用於一選定之色散模型針對所獲得之光譜之各者推導跨該選定之光譜範圍之複折射率之該實分量(n)及該虛分量(k)而產生一組光學色散資料。關於此，可使用一選定之色散模型將一迴歸方法應用於所測量之光譜資料。在一實施例中，可使用具有兩個Tauc-Lorentz分量之一求和模型，以產生該等晶圓之該等薄膜之各者之該n色散曲線及該k色散曲線。在另一實施例中，可使用一單一分量Tauc-Lorentz來產生該等晶圓之該等薄膜之各者之該n色散曲線及該k色散曲線。在另一實施例中，可使用一Cody-Lorentz模型來產生該等晶圓之該等薄膜之各者之該n色散曲線及該k色散曲線。在另一實施例中，可使用一諧振子模型來產生該等晶圓之該等薄膜之各者之該n色散曲線及該k色散曲線。
    在步驟208中，可識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵。圖5A至圖5F繪示自一DOE之六個不同之晶圓獲得之一連串光學色散曲線。圖5A至圖5F之各者繪示折射率之實部(n)及折射率之該虛部(k)隨自150 nm至850 nm之波長而變化。藉由分析圖5A至圖5F之該n色散曲線及該k色散曲線，可推斷出該n色散曲線及該k色散曲線隨一第一材料組分及/或一第二材料組分之不斷增加之量而變化之變動。例如，在圖5A至圖5F中，一薄膜中之不斷增加之氮量導致該n色散曲線發生逆時針旋轉。此在圖5A至圖5C中清晰地觀察到，圖5A至圖5C繪示對於不斷增加之氮含量，n隨波長而變化。據觀察，n色散曲線之旋轉為大致200 nm。在一般性意義上而言，可將一旋轉參數界定為至少兩個分離之波長之間之折射率之差。例如，與圖5A之複折射率之實分量(N)對波長資料相關聯之該旋轉參數可界定為在180 nm與300 nm下之折射率之差。應進一步注意到，k色散曲線隨著不斷增加之相對氮含量而系統性地增加，如在圖5A至圖5C中觀察到。一額外之系統性變動包含n曲線及k曲線隨著不斷增加之相對鉿含量而增加，如在圖5D至圖5F中觀察到。
    在步驟210中，可使用該組光學色散資料之經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料來產生一個多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型。在一般性意義上而言，該多分量模型之該等分量可用於使形成於該薄膜中之化合物(例如，HfO2或SiN)與該薄膜之另一組分(例如，Hf或N)之百分率相關。在一進一步實施例中，該多分量BEMA模型可使用自折射率資料(如在步驟208中所述)推導出之旋轉參數來判定經分析之膜中之一組分(例如，氮)之百分率。例如，自圖5A至圖5C之資料推導出之該等旋轉參數可用於判定一經分析之HfSiON膜中之氮之百分率。在一實施例中，該多分量BEMA模型可包含一個九分量BEMA模型。在其他實施例中，該多分量BEMA模型可包含一個四分量BEMA模型、一個五分量BEMA模型或一個八分量BEMA模型。
    圖6繪示適於由本發明之該系統100實施之一程序流程600。在一態樣中，可認識到，可經由由計算系統116之一或多個處理器執行之一經預程式化演算法實施該程序流程600之資料處理步驟。雖然以系統100為背景呈現下文之描述，可認識到，該系統100之特定之結構性態樣並不表示限制且應被解讀為目的僅在於闡釋。
    在步驟602中，可產生針對複數個半導體晶圓之一個三維實驗設計(DOE)。在步驟604中，可跨一選定之光譜範圍自該等晶圓之各者之薄膜獲得一光譜。在步驟606中，可藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所獲得之光譜之各者推導跨該選定之光譜範圍之複折射率之實分量(n)及虛分量(k)。在步驟608中，可識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵。應注意在本文中，程序流程600之步驟602至步驟608類似於程序流程200之步驟202至步驟208。因此，應將對步驟202至步驟208之描述解讀為拓展至程序流程600之步驟602至步驟608。
    在步驟610中，可使用該組光學色散資料之經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料產生一個二維查找模型。關於此，n色散資料及k色散資料隨不斷增加之氮含量及不斷增加之鉿含量而變化之變動可用於建構一個二維查找模型。
    本文所述之所有方法可包含將該等方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於一儲存媒體中。該等結果可包含本文所述中任何結果且可以此項技藝中已知之任何方式予以儲存。該儲存媒體可包含本文所述之任何儲存媒體或此項技藝中已知之任何其他合適之儲存媒體。在已儲存該等結果之後，可存取在該儲存媒體中之該等結果且該等結果可由本文所述之任何方法或系統實施例所使用；可格式化該等結果以便顯示給一使用者；由另一軟體模組、方法或系統等等使用該等結果。此外，可「永久地」、「半永久地」、暫時地或在一段時間內儲存該等結果。例如，該儲存媒體可為隨機存取記憶體(RAM)，且該等結果不一定無限期地保持於該儲存媒體中。
    可進一步預想，上述方法之該等實施例之各者可包含本文所述之任何其他方法之任何其他步驟。此外，可藉由本文所述之任何系統執行上述之方法之該等實施例之各者。
    一般熟悉此項技術者將理解，可藉由多種載具實施本文所述之程序及/或系統及/或其他技術(例如，硬體、軟體及/或韌體)且較佳之載具將根據該等程序及/或系統及/或其他技術之部署情境而變動。例如，若一實施者判定速度及精確度係至關重要，則該實施者可能選擇一主要硬體及/或韌體載具；或者，靈活性係至關重要，則該實施者可選擇一主要軟體實施案；或者，可同樣作為替代，該實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之一些組合。因此，具有可實施本文所述之程序及/或裝置及/或其他技術之若干可行之載具，該等載具無一原本優越於另一者，此係因為選擇任何載具係取決於將部署該載具之情境及實施者之特別之關切點(例如，速度、靈活性或可預見性)，而該等關切點均可能發生變動。一般熟悉此項技藝者將認識到，實施案之光學態樣將一般採用光學導向之硬體、軟體及或韌體。
    一般熟悉此項技術者將認識到，在此項技術中通常以本文陳述之方式描述裝置及/或程序，且此後使用工程實務來將所述之此等裝置及/或程序整合於資料處理系統中。也就是說，本文所述之該等裝置及/或程序之至少一部分可經由一合理量之實驗而整合於一資料處理系統中。熟悉此項技術者將認識到，一典型之資料處理系統一般包含下列一或多者：一系統單元殼體；一視訊顯示裝置；一記憶體，諸如揮發性記憶體及非揮發性記憶體；處理器；諸如微處理器及數位信號處理器；計算實體，諸如作業系統、驅動程式、圖形使用者介面及應用程式；一或多個互動裝置，諸如觸控板或觸控螢幕；及/或控制系統，包含回饋環路及控制馬達(例如，用於感測位置及/或速率之回饋；用於移動及/或調整組分及/或量之控制馬達)。可使用任何合適之市售組件(諸如一般存在於資料計算/通信及/網路計算/通信系統中之組件)實施一典型之資料處理系統。
    本文所述之標的物有時繪示包含於不同其他組件或與該等不同其他組件連接之不同組件。應理解，所繪示之架構目的僅在於例示且實際上可實施可達成相同功能性之許多其他架構。在概念性意義上，可達成相同功能性之組件之任何配置係有效地「相關聯」，使得達成所希望之功能性。因此，本文所述之可經組合而達成一特定之功能性之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」，使得可達成所希望之功能性，而無需顧及架構或中間組件。類似地，經如此相關聯之任何兩個組件亦可視為彼此「連接」或「耦合」，以達成所希望之功能性，且能夠經如此關聯之任何兩個組件亦被視為彼此「可耦合」而達成所希望之功能性。可耦合之具體實例包含(但不限於)可實體配接及/或實體互動組件及/或可無線互動及/或有線互動組件及/或邏輯互動及/或可邏輯互動組件。
    雖然已展示且描述本文所述之本發明之標的物之特定態樣，熟悉此項技術者基於本文之教示可不難理解到，在不脫離本文所述之標的物及其更廣泛態樣之基礎上可做出變化及修改，因此，屬於本文所述之標的物之真實精神及範疇內之所有此等變化及修改意在涵蓋於隨附申請專利範圍之範疇內。
    此外，應理解，本發明係由隨附申請專利範圍定義。
    儘管已闡明本發明之特定實施例，顯而易見，熟悉此項技藝者可在不脫離上文揭示內容之範疇及精神之基礎上可對本發明之實施例進行多種修改。因此，應將本發明之範疇理解為僅由隨附申請專利範圍定義。
    據信，自上文描述可理解本發明及本發明之許多隨附優勢，且顯而易見，在不脫離所揭示之標的物或不犧牲該標的物之所有實質優點之基礎上，可在形式、構造及配置上進行多種改變。所述之形式僅僅為解釋性，且下文之申請專利範圍意在涵蓋且包含此等變化。
    100‧‧‧系統
    101‧‧‧光譜橢偏儀
    102‧‧‧照明器/照明器子系統
    104‧‧‧光譜儀
    106‧‧‧照明光束
    107‧‧‧偏光器
    108‧‧‧集光束
    109‧‧‧分析器
    110‧‧‧平移階部
    112‧‧‧半導體晶圓
    114‧‧‧薄膜
    116‧‧‧計算系統
    118‧‧‧載體媒體
    120‧‧‧程式指令
    圖1繪示根據本發明之用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之一系統之一方塊圖。
    圖2係繪示根據本發明之一實施例之用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之一方法之一流程圖。
    圖3係繪示根據本發明之一替代性實施例之一個三乘三之二維實驗設計(DOE)之表。
    圖4係繪示根據本發明之一實施例之用於繪示該DOE之各個晶圓之經量測之相對氮含量及經量測之相對鉿含量之一組資料。
    圖5A至圖5C繪示根據本發明之一實施例之自DOE之晶圓之一部分獲得且繪示為隨不斷增加之氮含量而變化之一連串光學色散曲線。
    圖5D至圖5F繪示根據本發明之一實施例之之自DOE之晶圓之一部分獲得且繪示為隨不斷增加之鉿含量而變化之一連串光學色散曲線。
    圖6係繪示根據本發明之一實施例之用於量測一半導體晶圓之一薄膜之組成之一方法之一流程圖。
    100‧‧‧系統
    101‧‧‧光譜橢偏儀
    102‧‧‧照明器/照明器子系統
    104‧‧‧光譜儀
    106‧‧‧照明光束
    107‧‧‧偏光器
    108‧‧‧集光束
    109‧‧‧分析器
    110‧‧‧平移階部
    112‧‧‧半導體晶圓
    114‧‧‧薄膜
    116‧‧‧計算系統
    118‧‧‧載體媒體
    120‧‧‧程式指令
    权利要求:
    Claims (35)
    [1] 一種用於量測沈積於一半導體晶圓上之一薄膜之組成之方法，其包括：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE之一第一維度係該薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度係該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜；藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所獲得之光譜之各者推導跨該選定之光譜範圍之一複折射率之一實分量(n)及該複折射率之一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型。
    [2] 如請求項1之方法，其中該薄膜之該第一組分包括：氮。
    [3] 如請求項1之方法，其中該薄膜之該第二組分包括：鉿。
    [4] 如請求項1之方法，其中該半導體晶圓包括：一矽晶圓。
    [5] 如請求項1之方法，其中該薄膜包括：包含鉿、矽、氮及氧中之至少一者之一薄膜。
    [6] 如請求項1之方法，其中該獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜包括：使用一光譜橢偏儀(SE)獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜。
    [7] 如請求項1之方法，其中該獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜包括：自一記憶體獲得跨之一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜。
    [8] 如請求項1之方法，其中該獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜包括：獲得跨100 nm至1000 nm之一選定光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜。
    [9] 如請求項1之方法，其中該迴歸程序包括：一最小平方迴歸程序。
    [10] 如請求項1之方法，其中該選定之色散模型包括：一Tauc-Lorentz模型、具有兩個Tauc-Lorentz分量之一求和模型、Cody-Lorentz模型或一諧振子模型中之至少一者。
    [11] 如請求項1之方法，其中該識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵包括：根據該薄膜之該第一組分之該相對量判定該組光學色散資料之一行為。
    [12] 如請求項1之方法，其中該識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵包括：根據該薄膜之該第二組分之該相對量判定該組光學色散資料之一行為。
    [13] 如請求項1之方法，其中該多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型包括：四分量BEMA模型、五分量BEMA模型、八分量BEMA模型或九分量BEMA模型中之至少一者。
    [14] 一種用於量測沈積於一半導體晶圓上之一薄膜之組成之方法，其包括：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE之一第一維度係該薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度係該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜；藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所獲得之光譜之各者推導跨該選定之光譜範圍之一複折射率之一實分量(n)及該複折射率之一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個二維查找模型。
    [15] 如請求項14之方法，其進一步包括：使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型。
    [16] 如請求項14之方法，其中該薄膜之該第一組分包括：氮。
    [17] 如請求項14之方法，其中該薄膜之該第二組分包括：鉿。
    [18] 如請求項14之方法，其中該半導體晶圓包括：一矽晶圓。
    [19] 如請求項14之方法，其中該薄膜包括：包含鉿、矽、氮及氧中之至少一者之一薄膜。
    [20] 如請求項14之方法，其中該獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜包括：使用一光譜橢偏儀(SE)獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜。
    [21] 如請求項14之方法，其中該獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜包括：自一記憶體獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜。
    [22] 如請求項14之方法，其中該獲得跨一選定之光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜包括：獲得跨100 nm至1000 nm之一選定光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜。
    [23] 如請求項14之方法，其中該迴歸程序包括：一最小平方迴歸程序。
    [24] 如請求項14之方法，其中該選定之色散模型包括：Tauc-Lorentz模型、具有兩個Tauc-Lorentz分量之一求和模型、Cody-Lorentz模型或諧振子模型中之至少一者。
    [25] 如請求項14之方法，其中該識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵包括：根據該薄膜之該第一組分之該相對量判定該組光學色散資料之一行為。
    [26] 如請求項14之方法，其中該識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵包括：根據該薄膜之該第二組分之該相對量判定該組光學色散資料之一行為。
    [27] 一種用於量測沈積於一半導體晶圓上之一薄膜之組成之系統，其包括：一照明器；一光譜儀；一或多個計算系統，其經組態以：針對複數個半導體晶圓產生一個三維實驗設計(DOE)，該DOE之一第一維度係該薄膜之一第一組分之一相對量，該DOE之一第二維度係該薄膜之一第二組分之一相對量，該DOE之一第三維度係該薄膜之一厚度；自該光譜儀接收跨一選定光譜範圍之該等晶圓之各者之一光譜；藉由使用應用於一選定之色散模型之一迴歸程序針對所接收到之光譜之各者跨該選定光譜範圍推導一複折射率之一實分量(n)及該複折射率之一虛分量(k)而產生一組光學色散資料；識別該組光學色散資料之一或多個系統性特徵；及使用該組光學色散資料之該經識別之一或多個系統性特徵及所產生之該組光學色散資料而產生一個二維查找模型或一個多分量布魯格曼有效中值近似(BEMA)模型中之至少一者。
    [28] 如請求項27之系統，其中該薄膜之該第一組分包括：氮。
    [29] 如請求項27之系統，其中該薄膜之該第二組分包括：鉿。
    [30] 如請求項27之系統，其中該半導體晶圓包括：一矽晶圓。
    [31] 如請求項27之系統，其中該薄膜包括：包含鉿、矽、氮及氧中之至少一者之一薄膜。
    [32] 如請求項27之系統，其中該光譜儀包括：一光譜橢偏儀(SE)之一光譜儀。
    [33] 如請求項27之系統，其中該光譜儀及該照明器形成一光譜橢偏儀(SE)之一部分。
    [34] 如請求項27之系統，其中該一或多個計算系統經組態以採用一最小平方迴歸程序。
    [35] 如請求項27之系統，其中該一或多個計算系統經組態以採用一Tauc-Lorentz模型、具有兩個Tauc-Lorentz分量之一求和模型、一Cody-Lorentz模型或一諧振子模型中之至少一者。
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