專利名稱：用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種半導體制造技術(shù)，特別是涉及一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)，該圖案是用于半導體制程所使用的光罩或光罩板(reticle)。
背景技術(shù)：
精確度與準確度是半導體制造中制程控制的兩個要素。可準確量測用于光罩或光罩板的圖案尺寸的方法，對蝕刻制程而言是特別重要。現(xiàn)有的量測方法(例如電漿強度法、電感耦合電漿反應器的電流偏壓法、副產(chǎn)物法)是常被用來偵測蝕刻制程的終點。這些現(xiàn)有量測方法的基本概念為將一光束投射在進行蝕刻制程的層壓結(jié)構(gòu)上，并且，當該結(jié)構(gòu)的上層被完全移除時，偵測所反射光束的強度變化。然而這些方法并未提供關(guān)于圖案臨限尺寸(critical dimension)的資訊，以及電磁波通過該圖案后的相位變化。這些資訊對于控制光罩或光罩板的品質(zhì)是特別重要。
臨限尺寸一般是利用掃描式電子顯微鏡或其他的光學度量衡器具量測。相位變化可以用原子力放大鏡或其他的光學度量衡器具量測。這些度量衡器具的缺點為，其皆是設計成在蝕刻制程完成后運作。因此，它們無法用在蝕刻設備的同步(in situ)量測。
由此可見，上述現(xiàn)有的量測方法或系統(tǒng)在方法及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般量測方法或系統(tǒng)又沒有適切的方法及結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的量測方法或系統(tǒng)存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設計制造多年豐富的實務經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)，能夠改進一般現(xiàn)有的量測方法或系統(tǒng)，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設計，并經(jīng)反復試作及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的量測方法或系統(tǒng)存在的缺陷，而提供一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問題是使其利用不喪失獲得終點能力的尺寸監(jiān)測功效技術(shù)，來收集關(guān)于尺寸與相位的資訊；并將這尺寸監(jiān)測功效技術(shù)整合在一蝕刻室內(nèi)，來提供同步量測，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，該方法是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是層壓于該透明層上，該方法包含投射一第一光束于該圖案上；偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值；監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其另包含偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束由該圖案的該透明層偏斜所產(chǎn)生；并且比較該第三光束與該第一光束，用以決定其間的相位。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其另包含偵測一與該第一光束同相的第三光束，繞過該透明層或非透明層；比較該第三光束與該第二光束，用以決定其間的相位。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該非透明層是被完全移除而裸露出該透明層；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第二光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該透明層是完全被該非透明層覆蓋；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第二光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是層壓于該透明層上，該系統(tǒng)包含一能量源，用以投射一第一光束于該圖案上；一第一偵測器，用以偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；一資料處理器，用以由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值，使得該值的變化可被監(jiān)測，用以鑒別該圖案的尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其中所述的資料處理器將該第二光束的預先設定屬性的值除以該第一光束的預先設定屬性的值，而得到一比率。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其另包含一第二偵測器，用以偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束由該圖案的該透明層偏斜所產(chǎn)生。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其另包含一第二偵測器，用以偵測一與該第一光束同相的第三光束，繞過該透明層或非透明層。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其中所述的物件包含一具有已知尺寸的參照圖案，其中該非透明層是被完全移除而裸露出該透明層，或者其中該透明層是完全被該非透明層覆蓋。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其中所述的能量源與該第一偵測器是設于該物件的同一側(cè)邊，該系統(tǒng)另包含一反射裝置設于該物件相對于該能量源與該第一偵測器的相反側(cè)邊。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，該方法是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是層壓于該透明層上，該方法包含投射一第一光束于該圖案上；偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第一光束與第二光束獲得一預先設定屬性的值；將該第二光束的預先設定屬性的值除以該第一光束的預先設定屬性的值，而得到一比率；監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該非透明層是被完全移除而裸露出該透明層，或者其中該透明層是完全被該非透明層覆蓋；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第一光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外再采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，該方法是用于至少有一非透明層以及具有透明圖案的物件，該透明圖案是為鏤空穿透非透明層的圖案，該方法包含投射一第一光束于該圖案上；偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過鏤空該非透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第一光束與第二光束獲得一預先設定屬性的值；將該第二光束的預先設定屬性的值除以該第一光束的預先設定屬性的值，而得到一比率；監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該透明層是鏤空圖案，或者其中非透明圖案是完全被該非透明層覆蓋；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的鏤空圖案所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第一光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下本發(fā)明是提供一種用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)與方法，其是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是與該透明層層壓。在本發(fā)明一實施例中，其是將一第一光束投射于該圖案上。偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生。由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值。監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
經(jīng)由上述可知，本發(fā)明本發(fā)明是有關(guān)于一種用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)與方法，其是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是與該透明層層壓。根據(jù)此方法，其是將一第一光束投射于該圖案上。偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生。由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值。監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。此系統(tǒng)與方法是以替代的方案，借由計算在一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)透射能量與反射能量的比例，來收集關(guān)于尺寸與相位的資訊。由于這些方案經(jīng)久耐用且易于整合在一蝕刻室內(nèi)，因此可以在一蝕刻制程中提供同步量測。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明可簡便地整合在一蝕刻室內(nèi)，以有效地在一蝕刻制程中提供同步量測，因而克服現(xiàn)有技術(shù)無法用在蝕刻設備中同步量測的缺點。
綜上所述，本發(fā)明新穎的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)，提供用以在一蝕刻制程中監(jiān)測尺寸與相位之的系統(tǒng)與方法，其是利用不喪失獲得終點能力的新穎的尺寸監(jiān)測功效技術(shù)。此系統(tǒng)與方法是以替代的方案，借由計算在一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)透射能量與反射能量的比例，來收集關(guān)于尺寸與相位的資訊。由于這些方案經(jīng)久耐用且易于整合在一蝕刻室內(nèi)，因此可以在一蝕刻制程中提供同步量測。
本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有顯著的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的量測方法或系統(tǒng)具有增進的突出功效，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是繪示用于一現(xiàn)有量測方法或系統(tǒng)的具有交叉符號圖案的光罩的俯視圖與側(cè)視圖。
圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明一實施例所使用的具有圖案的光罩的俯視圖與側(cè)視圖。
圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的光罩的側(cè)視圖。
圖4是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的光罩的側(cè)視圖。
圖5是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的光罩的側(cè)視圖。
圖6是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的光罩的俯視圖與側(cè)視圖。
圖7是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的半導體光罩或晶圓的部分剖視圖700。
圖8是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的半導體光罩或晶圓的部分剖視圖800。
102俯視圖 104側(cè)視圖105圖案 106監(jiān)測區(qū)域108能量源 110反射偵測器202俯視圖 204側(cè)視圖206反射偵測器 208透射偵測器
210監(jiān)測區(qū)域 212偏轉(zhuǎn)偵測器214繞射偵測器216能量源218透明層220非透明層222光阻層224繞射偵測器300側(cè)視圖304反射偵測器306能量源308透明層309透射偵測器310光阻層400側(cè)視圖402鏡子406能量源408反射偵測器410光阻層412非透明層414透明層500側(cè)視圖502能量源504同相能量源508透射偵測器510光學路徑512非透明層 514透明層602俯視圖604側(cè)視圖606監(jiān)測區(qū)域 608監(jiān)測區(qū)域610監(jiān)測區(qū)域 612反射偵測器614透射偵測器616能量源618透明層620非透明層700側(cè)視圖702材料704材料 706反射偵測器708能量源710透射偵測器802俯視圖804側(cè)視圖806反射偵測器808透射偵測器810監(jiān)測區(qū)域 812偏轉(zhuǎn)偵測器814繞射偵測器816能量源QZ石英層 PR光阻層CR鉻層具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法與系統(tǒng)其具體實施方式
、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖1所示，為一具有交叉符號圖案105的光罩的俯視圖102與側(cè)視圖104，其是用于在一蝕刻制程偵測終點的現(xiàn)有反射光束法。該光罩是由一透明層(例如一石英層QZ)、一非透明層(例如一鉻層CR)以及一光阻層PR所組成。如側(cè)視圖104所示，該光阻層PR與該鉻層CR在一監(jiān)測區(qū)域106內(nèi)的一部分已在一蝕刻制程中被移除。
在一偵測制程中，一能量源108投射一入射光束至該監(jiān)測區(qū)域106。該鉻層CR的部分被移除前，一反射偵測器110會接收到一反射光束，該反射光束是該入射光束由該監(jiān)測區(qū)域106內(nèi)的鉻層CR反射所產(chǎn)生。在該光阻層PR與該鉻層CR的部分被移除之后，該入射光束只有少量的能量會被反射回該反射偵測器110，而大部分的能量會通過該石英層QZ而成為一透射光束。借由偵測反射光束的能量變化，可以測定蝕刻制程的終點。
雖然現(xiàn)有方法對測定蝕刻制程的終點相當有效，然而卻無法獲得進一步的資訊，例如該圖案105的臨限尺寸或該入射光束與該透射光束之間的的相位變化。
請參閱圖2所示，為根據(jù)本發(fā)明一實施例所使用的具有圖案的物件的俯視圖202與側(cè)視圖204。該物件可以是用于半導體制程的光罩或光罩板。該物件由彼此層壓的透明層218、非透明層220以及光阻層222所組成。例如，該透明層218是以石英制成。該非透明層220是以鉻或硅化鉬制成。該非透明層220可以是一反射層或不透光層，視本發(fā)明各種實施例而定。例如，包含一不透光層的物件可以是用于低能量光束近接投射微影(LEEPL)或離子束微影制程的光罩板。包含一反射層的物件可以是用于極紫外光(Extreme-Ultraviolet，EUV)制程的反射式光罩板。
參照該側(cè)視圖204，該圖案是定義在一監(jiān)測區(qū)域210之中，其在透光區(qū)域與非透光區(qū)域之間的比例大致為1∶1。在本實施例中，其揭示一用以監(jiān)測該圖案尺寸的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一能量源216、一反射偵測器206以及一透射偵測器208，其中該能量源216與反射偵測器206是位于該物件的同一邊，而該透射偵測器208是位于相對邊。該反射偵測器206可偵測蝕刻制程的終點。該透射偵測器208是用以偵測該入射光束通過該透明層218(其中該非透明層220已被移除)的透射能量。
在監(jiān)測過程中，該能量源216投射一入射光束至該監(jiān)測區(qū)域210內(nèi)的圖案。該能量源216可以是一光源(例如激光束發(fā)射器)或是一粒子源(例如粒子束發(fā)射器)。如果該非透明層220是完整無缺的，大部分的入射光束會被反射回該反射偵測器206。這使得本系統(tǒng)有能力偵測蝕刻制程的終點。在此實施例中，由于該光阻層222與透明層218在該監(jiān)測區(qū)域210內(nèi)的部分已被移除，被反射回該反射偵測器206的入射光束能量是小于百分之五十。約有一半的入射光束能量會通過該透明層218而成為一透射光束。該透射偵測器208是設于該物件的背側(cè)用以接收該透射光束。
利用一資料處理器(未示于圖中)由該透射光束或反射光束獲得一預先設定屬性的值，用以進一步?jīng)Q定在該監(jiān)測區(qū)域210內(nèi)圖案的尺寸資訊。該預先設定屬性是視所使用能量源的類型而定。例如，如果該能量源是一光發(fā)射器，該預先設定屬性為，例如，強度、相位、偏振或相關(guān)性。如果該能量源是一粒子發(fā)射器，該預先設定屬性為，例如，通量、線速度、角速度或電荷。該資料處理器接著監(jiān)測該由透射光束或反射光束獲得的值，用以鑒別該圖案的尺寸。例如，在主要的蝕刻制程完成之后并且過蝕刻過程開始時，該圖案在該監(jiān)測區(qū)域210內(nèi)透光區(qū)域與非透光區(qū)域之間的比例大致為1∶1。因此，該透射光束的預先設定屬性值約為入射光束的一半。例如，如果預先設定屬性為光強度，該透射光束的光強度即約為入射光束的一半。隨著蝕刻制程的進行，裸露的透光區(qū)域會超過該監(jiān)測區(qū)域210的一半。該透射偵測器208所接收的透射光束將超過入射光束的預先設定屬性的一半。因此，借由監(jiān)測該透射光束的預先設定屬性值，可以測定該圖案的尺寸。值得注意的是，另一選擇為，使用如前所述相同的概念，利用該反射光束作為替代來鑒別該圖案的尺寸。再一選擇為，將該透射光束或反射光束的預先設定屬性的值除以該入射光束的預先設定屬性的值，而提供一比率。因此，該圖案的尺寸變化率可借由監(jiān)測該比率的變化而決定。
在此實施例中，該系統(tǒng)另包含設于該透射偵測器208同側(cè)的偏轉(zhuǎn)偵測器212以及繞射偵測器214。該偏轉(zhuǎn)偵測器212是接收該入射光束通過該透明層218所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)信號。該繞射偵測器214是接收該入射光束通過該透明層218所產(chǎn)生的繞射信號。然后，該資料處理器將該偏轉(zhuǎn)光束或該繞射光束與該入射光束加以比較，用以決定其間的尺寸或相位。
在此實施例中，該系統(tǒng)另包含設于該光束源216同側(cè)的用于反射光束的繞射偵測器224。該繞射偵測器224是接收該入射光束由該反射層222反射所產(chǎn)生的繞射(或偏轉(zhuǎn))信號。然后，該資料處理器將該繞射(或偏轉(zhuǎn))光束與該入射光束加以比較，用以決定其間的尺寸或相位。
雖然此實施例是揭示用以監(jiān)測尺寸或相位的系統(tǒng)，然而其運作方法是簡述如下。將一入射光束投射于該圖案上。偵測該入射光束通過裸露于該圖案的透明層所產(chǎn)生的透射光束，或是偵測該入射光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生的反射光束。由測得的透射或反射光束獲得一預先設定屬性的值。監(jiān)測該值用以鑒別該圖案的尺寸。
該運作方法可另包含監(jiān)測相位，其中是偵測該入射光束由該圖案的透明層偏轉(zhuǎn)(或繞射)所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)(或繞射)光束，然后將該偏轉(zhuǎn)(或繞射)光束與該入射光束加以比較，用以決定其間的尺寸或相位。
請參閱圖3所示，為根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的物件(例如光罩或光罩板)的側(cè)視圖300。此實施例是揭露一種用以監(jiān)測物件圖案尺寸或相位的系統(tǒng)與方法。一能量源306設于該物件靠近透明層308的底側(cè)。一透射偵測器309是位該物件靠近光阻層310的上方。一反射偵測器304與該能量源306設于同一邊，用以接收由該非透明層220反射的信號。此系統(tǒng)監(jiān)測尺寸或相位變化的方式是與圖2實施例大致相同，其主要差異在兩個例子的能量源、反射偵測器與透射偵測器的配置相反。
請參閱圖4所示，為根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的物件(例如光罩或光罩板)的側(cè)視圖400。此實施例是揭露一種用以監(jiān)測物件圖案尺寸或相位的系統(tǒng)與方法。一能量源406與一反射偵測器408設于一光阻層410的上方。一反射裝置例如鏡子402設于該物件靠近透明層414的底側(cè)。此系統(tǒng)監(jiān)測尺寸或相位變化的方式是與圖2實施例大致相同，其主要差異在能量源與透射偵測器的配置。該能量源406投射一入射光束穿過該非透明層412與透明層414的開口。然后該入射光束被該鏡子402反射回該反射偵測器408。因此，該能量源406與反射偵測器408可以設于該物件同一側(cè)。值得注意的是，該能量源406與反射偵測器408可設于該物件的底側(cè)，而該鏡子402設于該物件的上方。
圖3與圖4是顯示使用鏡子或其他光學元件來調(diào)整監(jiān)測光束路徑的兩個實施例。可以理解的是，光束源與能量偵測器的相對位置是可隨心所欲。
請參閱圖5所示，為根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的物件(例如光罩或光罩板)的側(cè)視圖500。此實施例是揭露一種用以監(jiān)測物件圖案尺寸或相位的系統(tǒng)與方法。一能量源502設于一非透明層512的上方，一透射偵測器508設于一透明層514的下方。一同相能量源504設于該能量源502的同側(cè)，并且經(jīng)由光學路徑510投射一與該能量源502的入射光束同相的光束。此系統(tǒng)監(jiān)測尺寸或相位的方式是與圖2實施例大致相同，其主要差異在如何監(jiān)測相位。一額外的偵測器用于接收來自同相能量源504的同相光束。然后將同相光束與透射光束比較，用以決定其間的相位差異。值得注意的是，雖然該同相能量源504與能量源502是設于接近非透明層512的側(cè)邊，然而其也可設于接近透明層514的另一邊。
請參閱圖6所示，為根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的光罩的俯視圖602與側(cè)視圖604。此實施例是使用三個監(jiān)測區(qū)域606、608與610來監(jiān)測尺寸與相位。監(jiān)測區(qū)域606與610是作為具有已知尺寸的參照圖案，用以幫助量測監(jiān)測區(qū)域608之內(nèi)的圖案。監(jiān)測區(qū)域606是完全敞開的圖案，該區(qū)域中所有的非透明材料皆被移除。監(jiān)測區(qū)域608含有監(jiān)測圖案，例如1∶1比例的周期圖案，亦即該區(qū)域中只有一半的非透明材料被蝕刻掉。監(jiān)測區(qū)域610是非敞開圖案，亦即該區(qū)域中所有的非透明材料皆未被移除。在側(cè)視圖604中，復數(shù)個反射偵測器612、透射偵測器614與能量源616是設于監(jiān)測區(qū)域606與608。該反射偵測器612可偵測在監(jiān)測區(qū)域606、608與610中蝕刻制程的終點。該透射偵測器614是用以計算該入射光束通過該透明層618(其中該非透明層620已被移除)的透射能量。
在監(jiān)測過程中，該能量源616投射一入射光束至該監(jiān)測區(qū)域606、608與610。如果該非透明層620是完整無缺的，大部分的入射光束會被反射回該些反射偵測器612，然而入射光束的一些能量會通過該透明層618而到達該些透射偵測器614。通過該透明層618的能量大小是決定于有多少的非透明層620被移除。例如，由于在監(jiān)測區(qū)域606中所有的非透明層620已被移除，因此監(jiān)測區(qū)域606的透射能量是遠高于監(jiān)測區(qū)域610的透射能量。由透射偵測器614或反射偵測器612獲得的屬性值，可以計算出三個監(jiān)測區(qū)域606、608與610的透射能量與入射能量的比例。將監(jiān)測區(qū)域608內(nèi)的圖案的比例與監(jiān)測區(qū)域606與610內(nèi)的參照圖案的比例加以比較，可用以決定尺寸或相位。由于監(jiān)測區(qū)域606與610的量測可做為參考而有助于監(jiān)測區(qū)域608的量測，因此監(jiān)測區(qū)域608的量測可進一步改善。
請參閱圖7所示，為根據(jù)本發(fā)明另一實施例所使用的半導體光罩或晶圓的一部分的側(cè)視圖700。材料702與704具有不同的反射率。當一能量源708投射一入射光束在晶圓時，借由材料702與704的反射率，可以由一反射偵測器706的讀數(shù)來計算尺寸量測。例如，如果材料702的反射率高于材料704的反射率，由于有較多的材料704被移除，因此反射偵測器706所接收的反射能量將較高。
如圖7，材料702與704具有不同的透射率。當一能量源708投射一入射光束在光罩或晶圓時，借由材料702與704的透射率，可以由一透射偵測器710的讀數(shù)來計算尺寸量測。例如，如果材料702的透射率高于材料704的反射率，由于有較多的材料704被移除，因此透射偵測器710所接收的透射能量將較高。
請參閱圖8所示，為根據(jù)本發(fā)明一實施例所使用的具有圖案的物件的俯視圖802與側(cè)視圖804。該物件可以是用于半導體制程的光罩或晶圓。該物件可以僅有一非透明層818包含部分鏤空的透明圖形815所組成。例如，該非透明層818是以硅制成，部分鏤空的透明圖形815即為硅層上的開口。該非透明層818可以是一反射層或不透光層，視本發(fā)明各種實施例而定。例如，包含一不透光層的物件可以是用于X射線微影(X-ray Lithoigraphy)或離子束微影(Ion Beam Lithography)制程的鏤空光罩板。參照該側(cè)視圖804，該圖案是定義在一監(jiān)測區(qū)域810之中，其在鏤空區(qū)域與非透光區(qū)域之間的比例大致為1∶1。在本實施例中，其揭示一用以監(jiān)測該鏤空圖案尺寸的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一能量源816、一反射偵測器806以及一透射偵測器808，其中該能量源816與反射偵測器806是位于該物件的同一邊，而該透射偵測器808是位于相對邊。該透射偵測器808是用以偵測該入射能量通過該非透明層818(其中存在鏤空圖案805)的透射能量。
在監(jiān)測過程中，該能量源816投射一入射光束至該監(jiān)測區(qū)域810內(nèi)的圖案。該能量源816可以是一光源(例如激光束發(fā)射器)或是一粒子源(例如粒子束發(fā)射器)。如果該非透明層818是完整無缺的，則無能量會被透射偵測器808所偵測。這使得本系統(tǒng)有能力偵測蝕刻制程的終點。
在此實施例中，由于鏤空區(qū)域與非透明區(qū)域之間的比例大致為1∶1，約有一半的入射能量會通過該非透明層818而成為一透射能量。該透射偵測器808是設于該物件的背側(cè)用以接收該透射能量。
利用一資料處理器(未示于圖中)由該透射能量或反射能量獲得一預先設定屬性的值，用以進一步?jīng)Q定在該監(jiān)測區(qū)域810內(nèi)圖案的尺寸資訊。
在此實施例中，該系統(tǒng)另包含設于該透射偵測器808同側(cè)的偏轉(zhuǎn)偵測器812以及繞射偵測器814。該偏轉(zhuǎn)偵測器812是接收該入射能量通過鏤空圖案805所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)信號。該繞射偵測器814是接收該入射光束通過該鏤空圖案805所產(chǎn)生的繞射信號。然后，該資料處理器將該偏轉(zhuǎn)能量或該繞射能量與該入射能量加以比較，用以決定其間的尺寸。
雖然此實施例是揭示用以監(jiān)測尺寸或相位的系統(tǒng)，然而其運作方法是簡述如下。將一入射能量投射于該圖案上。偵測該入射光束通過裸露于該圖案的透明層所產(chǎn)生的透射能量，或是偵測該入射光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生的反射能量。由測得的透射或反射能量獲得一預先設定屬性的值。監(jiān)測該值用以鑒別該圖案的尺寸。
雖然本發(fā)明所提及的材料一般是以非透明與透明的字眼描述，然而并未存在絕對不透光或透明的材料。本發(fā)明可應用于決定不同透明材料的尺寸或相位差異。然而在鏤空式結(jié)構(gòu)，此透明的敘述則為鏤空的部分，非透明的敘述則為未鏤空的部分。
本發(fā)明提供用以在一蝕刻制程中監(jiān)測尺寸與相位的系統(tǒng)與方法，其是利用不喪失獲得終點能力的新穎的尺寸監(jiān)測功效技術(shù)。此系統(tǒng)與方法是以替代的方案，借由計算在一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)透射能量與反射能量的比例，來收集關(guān)于尺寸與相位的資訊。由于這些方案經(jīng)久耐用且易于整合在一蝕刻室內(nèi)，因此可以在一蝕刻制程中提供同步量測。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，元件與制程的特定實施例是用以使本發(fā)明更明確。并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，該方法是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是層壓于該透明層上，其特征在于其包含以下步驟投射一第一光束于該圖案上；偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值；監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其特征在于其另包含偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束由該圖案的該透明層偏斜所產(chǎn)生；并且比較該第三光束與該第一光束，用以決定其間的相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其特征在于其另包含偵測一與該第一光束同相的第三光束，繞過該透明層或非透明層；比較該第三光束與該第二光束，用以決定其間的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其特征在于其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該非透明層是被完全移除而裸露出該透明層；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第二光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其特征在于其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該透明層是完全被該非透明層覆蓋；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第二光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
6.一種用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是層壓于該透明層上，其特征在于該系統(tǒng)包含一能量源，用以投射一第一光束于該圖案上；一第一偵測器，用以偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；一資料處理器，用以由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值，使得該值的變化可被監(jiān)測，用以鑒別該圖案的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的資料處理器將該第二光束的預先設定屬性的值除以該第一光束的預先設定屬性的值，而得到一比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其特征在于其另包含一第二偵測器，用以偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束由該圖案的該透明層偏斜所產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其特征在于其另包含一第二偵測器，用以偵測一與該第一光束同相的第三光束，繞過該透明層或非透明層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的物件包含一具有已知尺寸的參照圖案，其中該非透明層是被完全移除而裸露出該透明層，或者其中該透明層是完全被該非透明層覆蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的能量源與該第一偵測器是設于該物件的同一側(cè)邊，該系統(tǒng)另包含一反射裝置設于該物件相對于該能量源與該第一偵測器的相反側(cè)邊。
12.一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，該方法是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是層壓于該透明層上，其特征在于其包含以下步驟投射一第一光束于該圖案上；偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第一光束與第二光束獲得一預先設定屬性的值；將該第二光束的預先設定屬性的值除以該第一光束的預先設定屬性的值，而得到一比率；監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其特征在于其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該非透明層是被完全移除而裸露出該透明層，或者其中該透明層是完全被該非透明層覆蓋；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第一光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
14.一種用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，該方法是用于至少有一非透明層以及具有透明圖案的物件，該透明圖案是為鏤空穿透非透明層的圖案，其特征在于其包含以下步驟投射一第一光束于該圖案上；偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過鏤空該非透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第一光束與第二光束獲得一預先設定屬性的值；將該第二光束的預先設定屬性的值除以該第一光束的預先設定屬性的值，而得到一比率；監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用以監(jiān)測圖案尺寸的方法，其特征在于其另包含提供一具有已知尺寸的參照圖案，其中該透明層是鏤空圖案，或者其中非透明圖案是完全被該非透明層覆蓋；投射一與該第一光束同相的參照光束至該參照圖案；偵測一第三光束，該第三光束是該第一光束通過該參照圖案中的鏤空圖案所產(chǎn)生，或是該第一光束由該參照圖案的非透明層反射所產(chǎn)生；由該第三光束獲得一預先設定屬性的值；及比較該第三光束的預先設定屬性的值與該第一光束的預先設定屬性的值，用以決定該圖案的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種用以監(jiān)測圖案尺寸的系統(tǒng)與方法，其是用于具有一透明層以及一非透明圖案的物件，該透明層是裸露于該圖案，該非透明圖案是與該透明層層壓。根據(jù)此方法，其是將一第一光束投射于該圖案上。偵測一第二光束，該第二光束是該第一光束通過裸露于該圖案的該透明層所產(chǎn)生，或是該第一光束由該圖案的非透明層反射所產(chǎn)生。由測得的第二光束獲得一預先設定屬性的值。監(jiān)測該值的變化，用以鑒別該圖案的尺寸。此系統(tǒng)與方法是以替代的方案，借由計算在一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)透射能量與反射能量的比例，來收集關(guān)于尺寸與相位的資訊。由于這些方案經(jīng)久耐用且易于整合在一蝕刻室內(nèi)，因此可以在一蝕刻制程中提供同步量測。
文檔編號H01L21/00GK1945440SQ20061014040
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月5日
發(fā)明者張世明, 夏振原, 王文娟, 呂啟綸, 黃彥彬, 洪彰成, 陳嘉仁, 劉介中, 李信昌, 謝弘璋 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司