專(zhuān)利名稱(chēng)：形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方位掃描的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)計(jì)量，尤其是涉及形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方位掃描。
背景技術(shù)：
光學(xué)計(jì)量涉及將入射光束引導(dǎo)到一個(gè)結(jié)構(gòu)，測(cè)量所得到的衍射光束，并且分析所述衍射光束以確定所述結(jié)構(gòu)的特征。在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，光學(xué)計(jì)量典型地用于質(zhì)量保證。例如，在半導(dǎo)體晶片上靠近半導(dǎo)體芯片處制造一個(gè)光柵陣列之后，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)被用來(lái)確定所述光柵陣列的外形。通過(guò)確定所述光柵陣列的外形，以及通過(guò)擴(kuò)展靠近所述光柵陣列的半導(dǎo)體芯片，就能評(píng)估用于形成所述光柵陣列的制造工藝的質(zhì)量。
然而，當(dāng)對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)計(jì)量時(shí)，如果所述結(jié)構(gòu)和所述入射光束沒(méi)有在方位上精確地對(duì)準(zhǔn)，就可能出現(xiàn)測(cè)量誤差。特別是，衍射光束的正交偏振分量可能使信號(hào)測(cè)量復(fù)雜化，并且導(dǎo)致被測(cè)信號(hào)和光學(xué)計(jì)量中所使用的分析模型之間的失配。
此外，在半導(dǎo)體行業(yè)中，日益增長(zhǎng)地使用三維(3-D)結(jié)構(gòu)，例如，具有兩個(gè)方向上的維數(shù)的光柵陣列，諸如接觸孔陣列。由于與二維(2-D)結(jié)構(gòu)相比增加了一維，諸如線(xiàn)/空間，所以進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量是更加復(fù)雜的。例如，在二維結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量中，主要感興趣的是在一個(gè)橫向上的重要維(CD，critical dimension)。與此相對(duì)比，在三維結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量中，除了CD以外，所述結(jié)構(gòu)的形狀(來(lái)自鳥(niǎo)瞰圖)、CD比和取向都是感興趣的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，通過(guò)以入射角和方位角將入射光束引導(dǎo)到所述三維結(jié)構(gòu)，來(lái)檢查形成于半導(dǎo)體晶片上的三維結(jié)構(gòu)。在方位角的范圍內(nèi)掃描入射光束以獲得方位掃描。在方位掃描過(guò)程中，測(cè)量衍射光束的正交偏振分量。


通過(guò)參照以下結(jié)合附圖的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，將能更好地理解本發(fā)明，在附圖中，用相同的數(shù)字來(lái)表示相同的部件。
圖1描繪一個(gè)示例性的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)；圖2描繪一個(gè)示例性的光柵陣列；圖3描繪來(lái)自圖2中所描繪的示例性光柵陣列的示例性信號(hào)測(cè)量仿真結(jié)果；圖4描繪來(lái)自圖2中所描繪的示例性光柵陣列的另一種示例性信號(hào)測(cè)量仿真結(jié)果；圖5-A至5-D描繪示例性的光柵陣列；圖6描繪另一個(gè)示例性的光柵陣列；圖7描繪來(lái)自圖6中所描繪的示例性光柵陣列的另一種示例性信號(hào)測(cè)量仿真結(jié)果；圖8描繪來(lái)自圖6中所描繪的示例性光柵陣列的示例性光譜掃描仿真結(jié)果；圖9描繪另一個(gè)示例性的光柵陣列的一部分；圖10描繪來(lái)自圖9中所描繪的示例性光柵陣列的另一種示例性信號(hào)測(cè)量仿真結(jié)果；圖11描繪在圖9中所描繪的示例性光柵陣列的光譜掃描；圖12描述差值信號(hào)的光譜掃描；以及圖13描述平均信號(hào)的光譜掃描。
具體實(shí)施例方式
下面的說(shuō)明將陳述多種特定的配置和參數(shù)等。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，作者不打算用這樣的說(shuō)明來(lái)限制本發(fā)明的范圍，取而代之的是，作為示例性實(shí)施例的說(shuō)明而提供。
1.光學(xué)計(jì)量參照?qǐng)D1，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100可以被用來(lái)檢查和分析形成于半導(dǎo)體晶片上的三維結(jié)構(gòu)。例如，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100可以被用來(lái)確定形成于半導(dǎo)體晶片104上的光柵陣列102的特征。如上所述，光柵陣列102可以形成于晶片104上的測(cè)試區(qū)域，諸如與形成于晶片104上的器件相鄰。可替代地，光柵陣列102可以形成于器件上不干擾所述器件工作或者沿晶片104上的劃線(xiàn)的區(qū)域中。雖然在圖1中，光柵陣列102被描繪為一個(gè)接觸孔陣列，但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，光柵陣列102可以包括各種二維和三維結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100可以包括具有光源106和檢測(cè)器112的光學(xué)計(jì)量裝置。光柵陣列102被來(lái)自光源106的入射光束108照明。在本示例性的實(shí)施例中，入射光束108以相對(duì)于光柵陣列102的法線(xiàn) 的入射角θi和方位角(即，入射光束108的平面(入射平面122)和光柵陣列102的周期性方向(光柵平面120)之間的角度)被引導(dǎo)到光柵陣列102。衍射光束110以相對(duì)于法線(xiàn) 的角度θd離開(kāi)，并且被檢測(cè)器112接收。檢測(cè)器112測(cè)量衍射光束110作為被測(cè)量的衍射信號(hào)，上述被測(cè)量的衍射信號(hào)可以包括反射率、零階正交偏振效率/幅度、tan(Ψ)、cos(Δ)、傅里葉系數(shù)等等。
光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)100還包括處理模塊114，它被配置去接收測(cè)量的衍射信號(hào)并且分析測(cè)量的衍射信號(hào)。如下面所述，隨后可以使用各種線(xiàn)性或非線(xiàn)性外形提取技術(shù)，諸如基于數(shù)據(jù)庫(kù)的處理、基于回歸的處理等，來(lái)確定光柵陣列102的特征。基于數(shù)據(jù)庫(kù)的處理的更詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)2001年7月16日提交的題為“GENERATION OF A LIBRARYOF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNALS”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/907,488號(hào)，上述申請(qǐng)以全文的形式在此通過(guò)參考而并入?；诨貧w的處理的更詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)2001年8月6日提交的題為“METHOD AND SYSTEM OF DUNAMIC LEARNING THROUGHA REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/923,578號(hào)，上述申請(qǐng)以全文的形式在此通過(guò)參考而并入。關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的更詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)2003年6月27日提交的題為“OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMEDON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNINGSYSTEMS”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10/608,300號(hào)，上述申請(qǐng)以全文的形式在此通過(guò)參考而并入。
2.方位掃描參照?qǐng)D1，如上所述，入射光束108以入射角θi和方位角被引導(dǎo)到光柵陣列102。參照?qǐng)D2，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，通過(guò)在方位角202的范圍內(nèi)掃描入射光束108來(lái)進(jìn)行方位掃描。隨著入射光束108在方位角202的范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，使用檢測(cè)器112來(lái)獲得衍射光束110、特別是衍射光束110的正交偏振項(xiàng)的測(cè)量結(jié)果(即，信號(hào)測(cè)量結(jié)果)。如同上面所指出的那樣，該信號(hào)測(cè)量結(jié)果可以包括反射率、零階正交偏振效率/幅度、tan(Ψ)、cos(Δ)、傅里葉系數(shù)等等。
例如，對(duì)于典型的橢圓計(jì)，檢測(cè)器112(圖1)測(cè)量橢圓計(jì)參數(shù)(Ψ，Δ)。因此，有效的橢圓計(jì)參數(shù) 可以表示為ρ~=tanψelΔ=EpEs=RppSinP+RspCosPRpsSinP+RssCosP]]>式中，Ep為平行于入射平面的電場(chǎng)，Es為垂直于入射平面的電場(chǎng)，P為偏振角，Rpp，Rsp，Rps和Rss為偏振項(xiàng)。隨著方位掃描的進(jìn)行，所有四個(gè)偏振項(xiàng)Rpp，Rsp，Rps和Rss改變。正交偏振項(xiàng)Rsp，Rps在數(shù)量上典型地小于同相偏振項(xiàng)Rss，Rpp。要注意的是，當(dāng)P處于20-50°的范圍內(nèi)時(shí)，由于正交偏振項(xiàng)的貢獻(xiàn)不容易與同相偏振項(xiàng)的貢獻(xiàn)區(qū)分開(kāi)，難以測(cè)量正交偏振項(xiàng)。然而，當(dāng)P為0°或90°時(shí)，同相偏振項(xiàng)Rss或Rpp其中之一變?yōu)榱悖瑑H留下正交偏振項(xiàng)作為衍射光束的S或P分量。因此，在本示例性的實(shí)施例中，使用0°或90°偏振角來(lái)進(jìn)行方位掃描。
3.確定零方位位置光學(xué)計(jì)量典型地包括比較實(shí)測(cè)衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)，其中，仿真衍射信號(hào)與所述結(jié)構(gòu)的假設(shè)外形相關(guān)聯(lián)。如果實(shí)測(cè)衍射信號(hào)與仿真衍射信號(hào)相匹配，或者當(dāng)實(shí)測(cè)衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)的差值處于預(yù)設(shè)或匹配標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)時(shí)，與匹配的仿真衍射信號(hào)相關(guān)聯(lián)的假設(shè)外形被認(rèn)為代表所述結(jié)構(gòu)的實(shí)際外形。
典型地使用建模技術(shù)，諸如嚴(yán)格耦合波分析(RCWA，rigorouscoupled wave analysis)、積分方法(integral method)、Fresnel方法、有限元分析、模態(tài)分析等，來(lái)產(chǎn)生光學(xué)計(jì)量中所使用的仿真衍射信號(hào)。關(guān)于RCWA的詳細(xì)描述，可參見(jiàn)2001年1月25日提交的題為“CACHING OF INTRA-LAYER CALCULATIONS FOR RAPIDRIGOROUS COUPLED-WAVE ANALYSES”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/770,997號(hào)，上述申請(qǐng)以全文的形式在此通過(guò)參考而并入。還可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生仿真的衍射信號(hào)。關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的更詳細(xì)說(shuō)明，可參見(jiàn)2003年6月27日提交的題為“OPTICALMETROLOGY OF STRUCTURES FORMED ONSEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNINGSYSTEMS”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10/608,300號(hào)，上述申請(qǐng)以全文的形式在此通過(guò)參考而并入。
在產(chǎn)生仿真衍射信號(hào)的過(guò)程中，假定一個(gè)方位角。在產(chǎn)生仿真衍射信號(hào)的過(guò)程中所假定的方位角(即，假定方位角)和獲得實(shí)測(cè)衍射信號(hào)的過(guò)程中所使用的方位角(即，實(shí)際方位角)之間的差值可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。例如，由于假定和實(shí)際方位角之間的差值，與匹配的仿真衍射信號(hào)相關(guān)聯(lián)的假想外形將不能代表實(shí)際外形。
因此，在一個(gè)示例性應(yīng)用中，在方位掃描中獲得的信號(hào)測(cè)量結(jié)果被用來(lái)確定一個(gè)零方位位置，在此處正交偏振項(xiàng)為零，以便檢測(cè)在獲得實(shí)測(cè)衍射信號(hào)過(guò)程中所使用的方位角和產(chǎn)生仿真衍射信號(hào)的過(guò)程中所使用的方位角之間的方位失準(zhǔn)。正如將在下面詳細(xì)地描述的那樣，在某些方位角，信號(hào)測(cè)量結(jié)果(特別是信號(hào)測(cè)量結(jié)果的正交偏振項(xiàng))為零。
例如，當(dāng)使用橢圓計(jì)并且偏振角P為0°或90°時(shí)，所述橢圓計(jì)信號(hào)可以表示為ρ~=tanψelΔ=EpEs=RspRss]]>或ρ~=tanψeiΔ=EpEs=RpsRpp]]>如果僅考慮幅度項(xiàng)，則角Ψ可以表示為ψ=atan|Rsp||Rss|]]>或ψ=atan|Rps||Rpp|]]>當(dāng)為0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°時(shí)，信號(hào)測(cè)量結(jié)果(特別是信號(hào)測(cè)量結(jié)果的正交偏振項(xiàng))為零。
參照?qǐng)D3，圖中描繪了接觸孔陣列的方位掃描的仿真結(jié)果。圖3中所描繪的仿真假定在硅結(jié)構(gòu)上具有光致抗蝕劑的接觸孔陣列，其間距x，y為400nm，所述光致抗蝕劑的厚度為200nm，孔直徑為200nm，入射角為65°，光的波長(zhǎng)(λ)為500nm。
圖3描繪了在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)從0°到180°時(shí)，角Ψ的兩種測(cè)量結(jié)果。如圖3所示，所述信號(hào)測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)于偏振角P為0°和90°的情形(要注意的是，當(dāng)P為90°時(shí)，所描繪的是-Ψ，以便允許對(duì)兩種測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較)。也如圖3所示，在0°、45°、90°和135°，信號(hào)測(cè)量結(jié)果為零。此外，信號(hào)測(cè)量結(jié)果對(duì)稱(chēng)于這些零點(diǎn)。也如圖3所示，對(duì)應(yīng)于P＝90°的信號(hào)測(cè)量結(jié)果強(qiáng)于對(duì)應(yīng)于P＝0°的信號(hào)測(cè)量結(jié)果，因此，將提供更好的信噪比(SNR，signal-to-noise ratio)。
因此，在本示例性應(yīng)用中，使用對(duì)應(yīng)于信號(hào)測(cè)量結(jié)果(特別是信號(hào)測(cè)量結(jié)果的正交偏振項(xiàng))為零時(shí)的方位角，諸如為0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°時(shí)的方位角，來(lái)產(chǎn)生光柵陣列的光學(xué)計(jì)量中所使用的仿真衍射信號(hào)。在從光柵陣列獲得實(shí)測(cè)衍射信號(hào)以便和仿真衍射信號(hào)進(jìn)行比較之前，執(zhí)行所述光柵陣列的方位掃描。然后，從方位掃描中獲得的信號(hào)測(cè)量結(jié)果可以被用來(lái)檢測(cè)將用于獲得實(shí)測(cè)衍射信號(hào)的方位角的失準(zhǔn)。除了檢測(cè)方位角的失準(zhǔn)以外，可以根據(jù)信號(hào)測(cè)量結(jié)果來(lái)確定失準(zhǔn)量。由此就能校正所述失準(zhǔn)。例如，如果在假定方位角和實(shí)際方位角之間存在偏差(例如，如果曲線(xiàn)橫向移動(dòng)或者零點(diǎn)被移動(dòng)，諸如從90°到91.2°)，則可以檢測(cè)并校準(zhǔn)光學(xué)計(jì)量硬件的方位校準(zhǔn)誤差(例如1.2°)。
雖然圖3描繪了在180°的范圍內(nèi)進(jìn)行方位掃描，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以在假定方位角(即，被用來(lái)產(chǎn)生仿真衍射信號(hào)的方位角)左右的任何范圍內(nèi)進(jìn)行所述方位掃描。例如，圖4描繪了假定方位角0°左右的-5°至+5°范圍內(nèi)進(jìn)行方位掃描。如圖4所示，實(shí)際和假定方位角之間的角偏移約為0.75°。
再次參照?qǐng)D2，當(dāng)在圖2中是孔的光柵陣列102的結(jié)構(gòu)的形狀關(guān)于入射平面122為鏡像對(duì)稱(chēng)時(shí)，正交偏振項(xiàng)為零。此外，對(duì)于鏡像對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的所有均等間距，在＝45°、135°、225°和315°處，正交偏振項(xiàng)為零。
例如，參照?qǐng)D5-A，圖中描繪了孔502的光柵陣列。在＝0°處，光柵陣列的單元504具有100nm的間距。由于孔502關(guān)于＝0°的入射平面為鏡像對(duì)稱(chēng)，所以正交偏振項(xiàng)為零。如圖5-A所示，在＝45°處，單元506具有141.42nm的間距。因?yàn)榭?02關(guān)于＝45°的入射平面為鏡像對(duì)稱(chēng)，正交偏振仍為零。然而，由于單元506的大小和單元506內(nèi)的結(jié)構(gòu)不同于單元504，所以在＝45°處的同相偏振項(xiàng)不同于在＝0°處的同相偏振項(xiàng)。
更一般地說(shuō)，當(dāng)光柵陣列的結(jié)構(gòu)的形狀為鏡像對(duì)稱(chēng)時(shí)，在＝tan-1(n/m)處，正交偏振項(xiàng)為零，這里，n，m＝0，±1，±2，±3等。可以根據(jù)單元504的間距來(lái)確定單元506的間距。更具體地說(shuō)，單元506的間距為單元504的間距×sqrt(n-2+m-2)。例如，如圖5-B所示，當(dāng)n＝1和m＝2時(shí)，＝tan-1(0.5)＝26.565°。同樣，單元504的間距為100nm，因此，單元506的間距為10×sqrt(5)＝223.6nm。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，各種形狀都可以產(chǎn)生如上所述的鏡像對(duì)稱(chēng)。例如，圖5-C描繪了一種方形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在＝0°和＝45°處是鏡像對(duì)稱(chēng)的。因此，對(duì)于圖5-C中所描繪的光柵陣列來(lái)說(shuō)，在＝0°和＝45°這兩處的正交偏振項(xiàng)為零。圖5-D描繪了一種形狀，它在＝0°和＝45°這兩處不是鏡像對(duì)稱(chēng)的。
4.確定CD比如上所述，在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，光學(xué)計(jì)量典型地用于質(zhì)量保證。例如，在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，典型地使用平板印刷工藝將圖案從掩膜轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶片上，以便在晶片上形成多種結(jié)構(gòu)。然而，平板印刷工藝中的像差可能在被轉(zhuǎn)移到晶片上的圖案中產(chǎn)生不準(zhǔn)確并因此產(chǎn)生在晶片上形成的結(jié)構(gòu)的不準(zhǔn)確。例如，由于透鏡像差，諸如像散，將使掩膜上的圓形接觸孔在晶片上產(chǎn)生橢圓孔。
因此，在一種示例性應(yīng)用中，在方位掃描中所獲得的信號(hào)測(cè)量結(jié)果被用來(lái)檢測(cè)橢圓形接觸孔。更具體地說(shuō)，參照?qǐng)D6，信號(hào)測(cè)量結(jié)果可被用來(lái)確定CD比。例如，第一軸(對(duì)應(yīng)于圖6中的x軸)中的第一CD 602和第二軸(對(duì)應(yīng)于圖6中的y軸)中的第二CD 604的CD比。要注意的是，圓的CD比為1，而橢圓的CD比不等于1。
參照?qǐng)D7，圖中描繪了橢圓接觸孔陣列的方位掃描的仿真結(jié)果。圖7所描繪的仿真假定在硅結(jié)構(gòu)上具有光致抗蝕劑的接觸孔陣列，其間距x，y為400nm，光致抗蝕劑的厚度為200nm，孔的預(yù)期直徑為200nm，入射角為65°，光的波長(zhǎng)為500nm，偏振角P為90°。
圖7描繪了在這個(gè)實(shí)例中，在從0°到180°的范圍內(nèi)，角Ψ的兩種測(cè)量結(jié)果。如圖7所示，信號(hào)測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)于0.66和0.81的CD比。也如圖7所示，在＝0°、90°和180°處，信號(hào)測(cè)量結(jié)果(特別是信號(hào)測(cè)量結(jié)果的正交偏振項(xiàng))為零，但在45°和135°處，將不再為零。
因此，在本示例性的實(shí)施例中，可以使用在＝45°、135°、225°或315°處的信號(hào)測(cè)量結(jié)果來(lái)檢測(cè)第一CD 602和第二CD 604之間的不對(duì)稱(chēng)(圖6)，并由此檢測(cè)不對(duì)稱(chēng)接觸孔，諸如具有橢圓、超橢圓形、矩形等形狀的接觸孔。更具體地說(shuō)，當(dāng)在＝45°、135°、225°或315°處的信號(hào)測(cè)量結(jié)果為零時(shí)，第一CD 602和第二CD 604是對(duì)稱(chēng)的，其CD比為1，并且孔是圓形或?qū)ΨQ(chēng)的。然而，當(dāng)在＝45°、135°、225°或315°處的信號(hào)不為零時(shí)，第一CD 602和第二CD 604是不對(duì)稱(chēng)的，其CD比不等于1，并且所述孔具有不對(duì)稱(chēng)的形狀。此外，通過(guò)在＝45°、135°、225°或315°處信號(hào)偏離零的量，來(lái)確定第一CD 602和第二CD 604之間的不對(duì)稱(chēng)量，并因此確定孔的形狀的不對(duì)稱(chēng)性的量，在這里，不對(duì)稱(chēng)性的量將隨著信號(hào)偏離零的量的增加而增加。
除了方位掃描以外，可以使用在特定方位角的光譜掃描用于特征化。例如，參照?qǐng)D8，圖中示出了＝27°時(shí)的光譜掃描。在這個(gè)實(shí)例中，由于在圖7的＝27°處出現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)，所以選擇＝27°。
如上所述，由于透鏡像差可以形成橢圓接觸孔。因此，在一種示例性應(yīng)用中，可以通過(guò)使用掩膜上的圓形接觸孔、使用掩膜將接觸孔轉(zhuǎn)移到晶片上，然后，確定在晶片上形成的孔是圓形還是橢圓形，來(lái)測(cè)試/檢定用于平板印刷術(shù)的透鏡。
5.圖案形狀的旋轉(zhuǎn)參照?qǐng)D9，平板印刷工藝中的像差可以產(chǎn)生形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。更具體地說(shuō)，如圖9所示，當(dāng)形成圓形接觸孔時(shí)，除了接觸孔被形成為橢圓孔以外，孔的實(shí)際軸902與預(yù)期軸904相比，可能旋轉(zhuǎn)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)角α。
因此，在一個(gè)示例性應(yīng)用中，在方位掃描過(guò)程中獲得的信號(hào)測(cè)量結(jié)果可以被用來(lái)檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。更具體地，如圖9所示，當(dāng)所述結(jié)構(gòu)被旋轉(zhuǎn)時(shí)(例如，在圖9中，當(dāng)實(shí)際軸902偏離于預(yù)期軸904而旋轉(zhuǎn)時(shí))，在＝0°、90°、180°或270°處的信號(hào)測(cè)量結(jié)果(特別是信號(hào)測(cè)量結(jié)果的正交偏振項(xiàng))不再為零。雖然信號(hào)測(cè)量結(jié)果不再為零時(shí)，在＝0°、90°、180°或270°處，仍然存在最小值(在角度上稍有偏移)。此外，信號(hào)測(cè)量結(jié)果的不對(duì)稱(chēng)性將隨著增加旋轉(zhuǎn)角而增加。因此，可以根據(jù)信號(hào)測(cè)量結(jié)果的不對(duì)稱(chēng)性，來(lái)確定所述旋轉(zhuǎn)的存在、數(shù)量和方向。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在關(guān)于＝0°、90°、180°或270°對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)方位角獲得光譜。差值信號(hào)(SΔ)被確定為所述兩個(gè)方位角處的兩個(gè)光譜之間的差值(即，SΔ＝S1-S2)。不旋轉(zhuǎn)(即，α＝0)時(shí)所述差值信號(hào)為零，但所述差值信號(hào)將隨著旋轉(zhuǎn)量的增加而增加，最大值出現(xiàn)在α＝45°處。差值信號(hào)(SΔ)的符號(hào)表示旋轉(zhuǎn)的方向。
此外，在本示例性實(shí)施例中，在為了確定旋轉(zhuǎn)而獲得的兩個(gè)方位角處的光譜也可以被用來(lái)確定CD比。平均信號(hào)(Savg)被確定為兩個(gè)方位角處的所述兩個(gè)光譜之間的平均值(即，Savg＝(S1+S2)/2)。旋轉(zhuǎn)的橢圓孔的平均信號(hào)近似相同于不旋轉(zhuǎn)的橢圓孔的平均信號(hào)。因此，不需要單獨(dú)的方位掃描來(lái)確定CD比。
參照?qǐng)D10，圖中描繪了旋轉(zhuǎn)的橢圓接觸孔陣列的方位掃描的仿真結(jié)果。圖10中所描繪的仿真假定在硅結(jié)構(gòu)上具有光致抗蝕劑的接觸孔陣列，其間距x，y為400nm，所述光致抗蝕劑的厚度為200nm，預(yù)期的孔直徑為200nm，入射角為65°，光的波長(zhǎng)為500nm，以及偏振角P為90°。
圖10描繪了在這個(gè)實(shí)例中，在從-15°至+15°的范圍內(nèi)，角Ψ的三種信號(hào)測(cè)量結(jié)果。在圖10中，信號(hào)測(cè)量結(jié)果1002、1004和1006分別對(duì)應(yīng)于α＝0°、10°和45°。要注意的是，在0°處，信號(hào)測(cè)量結(jié)果1002為零，但是在0°處，信號(hào)測(cè)量結(jié)果1004和1006不為零。
參照?qǐng)D11，圖中描繪了當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為0°和10°時(shí)，在＝-8°和+8°處的光譜掃描。參照?qǐng)D12，圖中描繪了當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為-10°、+10°和+45°時(shí)，在＝-8°和+8°處的差值信號(hào)的光譜掃描。要注意的是，旋轉(zhuǎn)角為+10°的光譜容易區(qū)分于旋轉(zhuǎn)角為+45°的光譜。此外，要注意的是，旋轉(zhuǎn)角為+10°的光譜容易區(qū)分于旋轉(zhuǎn)角為-10°的光譜。因此，所述差值信號(hào)可以被用來(lái)確定旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)方向。
參照?qǐng)D13，圖中描繪了當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為0°和+10°時(shí)，在＝-8°和+8°處的平均信號(hào)的光譜掃描。要注意的是，旋轉(zhuǎn)角為0°的光譜與旋轉(zhuǎn)角為+10°的光譜近似相同，這證實(shí)了用于旋轉(zhuǎn)的橢圓孔的平均信號(hào)與用于不旋轉(zhuǎn)的橢圓孔的平均信號(hào)相同。因此，所述平均信號(hào)可以被用來(lái)確定CD比。
為了圖解和說(shuō)明的目的，以上已經(jīng)提供了本發(fā)明的特定實(shí)施例的說(shuō)明。作者不打算把它們當(dāng)作詳盡無(wú)遺的，或者將本發(fā)明局限于所公開(kāi)的嚴(yán)格的形式，并且，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)以上的講授內(nèi)容，許多修改和變動(dòng)都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于檢查形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以入射角和方位角將入射光束引導(dǎo)到所述結(jié)構(gòu)；在方位角的范圍內(nèi)掃描入射光束以獲得方位掃描；以及在方位掃描過(guò)程中，測(cè)量衍射光束的正交偏振分量。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其中，入射光束以0°或90°的偏振角偏振。
3.如權(quán)利要求1所述方法，還包括根據(jù)方位掃描來(lái)確定零方位位置，其中，在所述零方位位置，所述正交偏振分量為零。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其中，方位角的范圍在所述零方位位置左右。
5.如權(quán)利要求3所述方法，還包括使用方位角來(lái)獲得將用于所述結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量的實(shí)測(cè)衍射信號(hào)，其中，在獲得所述實(shí)測(cè)衍射信號(hào)之前，執(zhí)行方位掃描；以及基于確定的零方位位置，來(lái)檢測(cè)實(shí)測(cè)衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)的方位失準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述方法，其中，使用假定的零方位位置來(lái)產(chǎn)生仿真衍射信號(hào)，并且其中，當(dāng)確定的零方位位置不同于假定的零方位位置時(shí)，檢測(cè)到實(shí)測(cè)衍射信號(hào)的方位失準(zhǔn)。
7.如權(quán)利要求1所述方法，其中，所述結(jié)構(gòu)是接觸孔陣列，以及所述方法還包括基于方位掃描來(lái)確定所述接觸孔陣列中的接觸孔是否不對(duì)稱(chēng)。
8.如權(quán)利要求7所述方法，其中，當(dāng)在方位角45°、135°、225°和315°的一個(gè)或多個(gè)上，所述正交偏振分量不為零時(shí)，所述接觸孔被確定為不對(duì)稱(chēng)。
9.如權(quán)利要求7所述方法，還包括基于確定接觸孔陣列中的所述接觸孔是否不對(duì)稱(chēng)，來(lái)測(cè)試平板印刷術(shù)中所使用的透鏡。
10.如權(quán)利要求1所述方法，還包括基于方位掃描來(lái)確定所述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述方法，其中，當(dāng)所述正交偏振項(xiàng)達(dá)到非零的最小值，并且所述正交偏振項(xiàng)關(guān)于所述最小值不對(duì)稱(chēng)時(shí)，確定所述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述方法，還包括在關(guān)于所述最小值對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)方位角獲得光譜；以及根據(jù)在兩個(gè)方位角獲得的光譜來(lái)確定差值信號(hào)，其中，當(dāng)所述差值信號(hào)不為零時(shí)，確定所述結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，并且其中，根據(jù)所述差值信號(hào)的符號(hào)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)的方向。
13.一種用于檢查形成于半導(dǎo)體晶片上的三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括以入射角和方位角將入射光束引導(dǎo)到所述結(jié)構(gòu)的光源；其中，在方位角的范圍內(nèi)掃描入射光束，以獲得方位掃描；以及用于在方位掃描過(guò)程中測(cè)量衍射光束的正交偏振分量的檢測(cè)器。
14.如權(quán)利要求13所述系統(tǒng)，其中，入射光束以0°或90°的偏振角偏振。
15.如權(quán)利要求13所述系統(tǒng)，其中，根據(jù)方位掃描來(lái)確定零方位位置，并且其中，在所述零方位位置，所述正交偏振分量為零。
16.如權(quán)利要求15所述系統(tǒng)，其中，方位角的范圍在所述零方位位置左右。
17.如權(quán)利要求15所述系統(tǒng)，其中，使用方位角來(lái)獲得將用于所述結(jié)構(gòu)的光學(xué)計(jì)量的實(shí)測(cè)衍射信號(hào)，其中，在獲得所述實(shí)測(cè)衍射信號(hào)之前，執(zhí)行方位掃描；并且其中，基于確定的零方位位置，來(lái)檢測(cè)實(shí)測(cè)衍射信號(hào)和仿真衍射信號(hào)的方位失準(zhǔn)。
18.如權(quán)利要求17所述系統(tǒng)，其中，使用假定的零方位位置來(lái)產(chǎn)生仿真衍射信號(hào)，并且其中，當(dāng)確定的零方位位置不同于假定的零方位位置時(shí)，檢測(cè)到實(shí)測(cè)衍射信號(hào)的方位失準(zhǔn)。
19.如權(quán)利要求13所述系統(tǒng)，其中，所述三維結(jié)構(gòu)是接觸孔陣列，并且其中，基于方位掃描來(lái)確定接觸孔陣列中的接觸孔是不對(duì)稱(chēng)的。
20.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其中，當(dāng)在方位角45°、135°、225°和315°中的一個(gè)或多個(gè)上，所述正交偏振分量不為零時(shí)，所述接觸孔被確定為不對(duì)稱(chēng)。
21.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其中，基于確定所述接觸孔陣列中的所述接觸孔是否不對(duì)稱(chēng)，來(lái)測(cè)試平板印刷術(shù)中所使用的透鏡。
22.如權(quán)利要求13所述系統(tǒng)，其中，基于方位掃描來(lái)確定所述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。
23.如權(quán)利要求22所述系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述正交偏振項(xiàng)達(dá)到非零的最小值、并且所述正交偏振項(xiàng)關(guān)于所述最小值不對(duì)稱(chēng)時(shí)，確定所述結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
24.如權(quán)利要求23所述系統(tǒng)，其中，在關(guān)于所述最小值對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)方位角上獲得光譜；并且其中，根據(jù)在兩個(gè)方位角上獲得的光譜，來(lái)確定差值信號(hào)，其中，當(dāng)所述差值信號(hào)不為零時(shí)，確定所述結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)所述差值信號(hào)的符號(hào)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)的方向。
25.一種用于檢查形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括在方位角的范圍內(nèi)掃描入射光束以獲得方位掃描；在方位掃描過(guò)程中，測(cè)量衍射光束的正交偏振分量；以及基于方位掃描，確定包括下列的一種或多種狀態(tài)a)零方位位置，其中，在所述零方位位置上，所述正交偏振分量為零；b)接觸孔陣列的接觸孔的對(duì)稱(chēng)性；以及c)所述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
通過(guò)以入射角和方位角將入射光束引導(dǎo)到所述結(jié)構(gòu)，來(lái)檢查形成于半導(dǎo)體晶片上的結(jié)構(gòu)。在方位角的范圍內(nèi)掃描入射光束以獲得方位掃描。在方位掃描過(guò)程中，測(cè)量衍射光束的正交偏振分量。
文檔編號(hào)G01N21/956GK1875244SQ200480031908
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者約爾格·比朔夫, 李世芳, 牛新輝 申請(qǐng)人:音質(zhì)技術(shù)公司