本揭露是有關(guān)于一種量測(cè)方法。

背景技術(shù)：

多年來，已經(jīng)存在裝置用于在制造期間的各階段處評(píng)價(jià)半導(dǎo)體晶圓的參數(shù)?，F(xiàn)代材料科學(xué)愈加注重于在極小尺度上對(duì)材料進(jìn)行分析及控制。隨著幾何形狀持續(xù)縮減，制作商已經(jīng)愈加轉(zhuǎn)向光學(xué)技術(shù)以執(zhí)行半導(dǎo)體晶圓的非破壞性檢查與分析。一種類型的光學(xué)檢查與分析稱為光學(xué)量測(cè)且使用一系列不同光學(xué)技術(shù)來執(zhí)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一些實(shí)施方式，提供一種半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布的量測(cè)方法。量測(cè)方法包含在半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)且量測(cè)三維結(jié)構(gòu)的反射信息。獲得半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息。將三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。比較反射信息與估計(jì)反射數(shù)據(jù)以判定半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合隨附附圖閱讀時(shí)，自以下詳細(xì)描述將很好地理解本揭露的態(tài)樣。應(yīng)注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)務(wù)，各特征并非按比例繪制。事實(shí)上，出于論述清晰的目的，可任意增加或減小各特征的尺寸。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施方式的量測(cè)系統(tǒng)的方塊圖；

圖2是根據(jù)一些實(shí)施方式的用于量測(cè)半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布的方法流程圖；

圖3是根據(jù)一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體樣品的剖視圖；

圖4是根據(jù)一些實(shí)施方式的圖1的光調(diào)變?cè)O(shè)備的示意圖；

圖5是根據(jù)一些實(shí)施方式的圖2的操作10的流程圖；

圖6是根據(jù)一些實(shí)施方式的圖2的操作40的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下揭示內(nèi)容提供許多不同實(shí)施方式或?qū)嵗?，以便?shí)施所提供標(biāo)的物的不同特征。下文描述組件及布置的特定實(shí)例以簡(jiǎn)化本揭露。當(dāng)然，此等僅為實(shí)例且并不意欲為限制性。舉例而言，以下描述中在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包含以直接接觸形成第一特征及第二特征的實(shí)施方式，且亦可包含可在第一特征與第二特征之間形成額外特征以使得第一特征及第二特征可不直接接觸的實(shí)施方式。另外，本揭露可在各實(shí)例中重復(fù)元件符號(hào)及/或字母。此重復(fù)是出于簡(jiǎn)明性及清晰的目的，且本身并不指示所論述的各實(shí)施方式及/或配置之間的關(guān)系。

進(jìn)一步而言，為了便于描述，本文可使用空間相對(duì)性術(shù)語(諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”及類似者)來描述如圖中所圖圖示明的一個(gè)元件或特征與另一(些)元件或特征的關(guān)系。除圖中所繪示的定向以外，空間相對(duì)性術(shù)語意欲囊括使用或操作中裝置的不同定向。設(shè)備可經(jīng)其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他定向)且因此可類似地解讀本文所使用的空間相對(duì)性描述詞。

本揭露的實(shí)施方式提供一量測(cè)系統(tǒng)及用于使用此量測(cè)系統(tǒng)量測(cè)一半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布的一些方法。下文在量測(cè)在一塊體硅基板上具有多個(gè)鰭片的鰭片場(chǎng)效晶體管(Fin Field Effect Transistor,FinFET)的上下文中論述這些實(shí)施方式。熟悉此項(xiàng)技術(shù)者應(yīng)了解本揭露的實(shí)施方式可使用其他設(shè)置。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施方式的量測(cè)系統(tǒng)100的方塊圖，圖2是根據(jù)一些實(shí)施方式的用于量測(cè)半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布的方法的流程圖，且圖3是根據(jù)一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體樣品200的剖視圖?？蓱?yīng)用量測(cè)系統(tǒng)100以量測(cè)半導(dǎo)體樣品200的布植劑量分布。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體樣品200具有三維結(jié)構(gòu)210。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體樣品200可形成為包含鰭片F(xiàn)ET的半導(dǎo)體裝置，而本揭露在此方面不受限制。

請(qǐng)看圖3。半導(dǎo)體樣品200包含三維結(jié)構(gòu)210。三維結(jié)構(gòu)210可具有溝槽、凹槽及/或凸塊以形成非平坦表面202。在一些實(shí)施方式中，三維結(jié)構(gòu)210可包含至少一個(gè)鰭片場(chǎng)效晶體管，鰭片場(chǎng)效晶體管置于基板220上。鰭片場(chǎng)效晶體管的半導(dǎo)體鰭片212可為鰭片場(chǎng)效晶體管的源極/漏極特征。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體鰭片212可形成格柵結(jié)構(gòu)，而本揭露在此方面不受限制。在一些實(shí)施方式中，基板210是一半導(dǎo)體基板且可包含已知結(jié)構(gòu)，例如已知結(jié)構(gòu)包含漸變層或隱埋氧化物。舉例而言，基板220為硅基板。諸如鍺、石英、藍(lán)寶石及玻璃等其他材料可替代地用于基板220。半導(dǎo)體鰭片212可由硅或其他適合半導(dǎo)體材料制成。

舉例而言，半導(dǎo)體鰭片212可通過使用光微影技術(shù)圖案化且蝕刻基板220而形成。在一些實(shí)施方式中，一光阻劑材料層(未展示)沉積于基板220上。光阻劑材料層根據(jù)期望圖案(此情形中為半導(dǎo)體鰭片210)經(jīng)輻照(曝露)且經(jīng)顯影以移除光阻劑材料的一部分。剩余光阻劑材料保護(hù)下面材料免于受后續(xù)處理步驟(諸如蝕刻)影響。應(yīng)注意，諸如氧化物或氮化硅遮罩等其他遮罩亦可用于蝕刻制程中。

多個(gè)布植區(qū)213形成于半導(dǎo)體鰭片212及/或基板220中。以離子作為摻雜劑而布植至半導(dǎo)體樣品200的制程稱為離子布植。在一些離子布植制程中，離子束格柵化于半導(dǎo)體樣品202的表面202上。離子束中的一些離子引入至半導(dǎo)體樣品200的晶格結(jié)構(gòu)中。離子布植制程的持續(xù)時(shí)間及強(qiáng)度(亦即，半導(dǎo)體樣品的總曝露)控制所得摻雜劑濃度。布植制程期間所使用的離子能量控制布植的深度。濃度及深度兩者判定離子布植制程的總體效能的因數(shù)。布植區(qū)213可置于半導(dǎo)體鰭片212的側(cè)壁上、半導(dǎo)體鰭片212內(nèi)側(cè)及/或半導(dǎo)體鰭片212之間。布植劑量分布可在空間上變化。對(duì)于n型鰭片場(chǎng)效晶體管，布植區(qū)213可摻雜有n型摻雜劑，諸如磷(P)或砷(As)。對(duì)于p型鰭片場(chǎng)效晶體管，布植區(qū)213可摻雜有p型摻雜劑，諸如硼(B)，且申請(qǐng)專利范圍在此方面不受限制。

請(qǐng)看圖1及圖3。量測(cè)系統(tǒng)100用以量測(cè)半導(dǎo)體樣品200的布植劑量分布。量測(cè)系統(tǒng)100包含光調(diào)變?cè)O(shè)備110、量測(cè)設(shè)備120、轉(zhuǎn)換器130及分析器140。光調(diào)變?cè)O(shè)備110用以在半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)且量測(cè)三維結(jié)構(gòu)210的反射信息。量測(cè)設(shè)備120用以獲得半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)210的幾何形狀信息。轉(zhuǎn)換器130用以將三維結(jié)構(gòu)210的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。分析器140用以比較反射信息與估計(jì)反射數(shù)據(jù)以判定半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210的布植劑量分布。

請(qǐng)看圖1及圖2。在操作10處，在半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210(請(qǐng)見圖3)中產(chǎn)生調(diào)變的光調(diào)變效應(yīng)，且量測(cè)三維結(jié)構(gòu)210的反射信息。詳細(xì)而言，請(qǐng)看圖4及圖5，其中圖4是根據(jù)一些實(shí)施方式的圖1的光調(diào)變?cè)O(shè)備110的示意圖，且圖5是根據(jù)一些實(shí)施方式的圖2的操作10的流程圖。光調(diào)變?cè)O(shè)備110包含光調(diào)變?cè)?12、探測(cè)源114及偵測(cè)器116。光調(diào)變?cè)?12用以在半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210(請(qǐng)見圖3)中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)。探測(cè)源114用以在三維結(jié)構(gòu)210中提供探測(cè)束115。偵測(cè)器116用以偵測(cè)反射探測(cè)束115以獲得反射信息，此反射信息包含由光調(diào)變效應(yīng)誘發(fā)的半導(dǎo)體樣品200的光學(xué)反射率的調(diào)變改變。光調(diào)變?cè)O(shè)備110可以非破壞性且非接觸方式獲得反射信息。

在操作12處，在半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)。換言之，(周期性地)光調(diào)變半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210。光調(diào)變?cè)?12可為激發(fā)(Pump)激光?？墒褂脷怏w、固態(tài)或半導(dǎo)體激光。用于激發(fā)半導(dǎo)體樣品200的其他光調(diào)變?cè)纯砂?諸如來自電子槍)的電磁輻射或粒子束的不同來源。在一些實(shí)施方式中，光調(diào)變效應(yīng)為周期性地激發(fā)(或加熱)三維結(jié)構(gòu)210的周期性波。

在一些實(shí)施方式中，光調(diào)變?cè)?12可產(chǎn)生激發(fā)束113，其中激發(fā)束113可具有可見、近紅外線或紅外線波長(zhǎng)?？删€性地極化光調(diào)變?cè)?12的激發(fā)束113。激發(fā)束113穿過分光鏡192及194且照射于半導(dǎo)體樣品200上。

在一些實(shí)施方式中，在穿過分光鏡192及194之后，激發(fā)束113經(jīng)由物鏡196向下引導(dǎo)至半導(dǎo)體樣品200。物鏡196可為顯微物鏡且具有高數(shù)值孔徑(Numerical Aperture,N.A.)且能夠使激發(fā)束113聚焦至約為幾微米的光斑大小且直徑適當(dāng)?shù)亟咏?微米。在一些實(shí)施方式中，物鏡196與半導(dǎo)體樣品200之間的間距可由自動(dòng)聚焦系統(tǒng)(本文未展示)控制。

光調(diào)變?cè)?12連接至在調(diào)變器119控制下的電源118。光調(diào)變?cè)?12的激發(fā)束113經(jīng)由電源128的輸出進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)變。調(diào)變頻率可處于100KHz至100MHz的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，調(diào)變頻率可設(shè)定至最多125MHz。若使用離子束激光(諸如氬離子層)來產(chǎn)生激發(fā)束113，則可由獨(dú)立的聲光調(diào)變器(未展示)達(dá)成強(qiáng)度調(diào)變。

當(dāng)用激發(fā)束113照射半導(dǎo)體樣品200時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收入射能量且穿過通向?qū)щ妿У慕媚芟?，從而在價(jià)帶中留下相同數(shù)目的空穴。在一皮秒(picosecond)時(shí)間尺度上，電子及空穴變?yōu)榻?jīng)由聲子發(fā)射以晶格光調(diào)變從而釋放過多能量，且在電子的導(dǎo)電帶的底部處及空穴的價(jià)帶的頂部處結(jié)束。在光激發(fā)之后，載流子將擴(kuò)散至晶格且最終重新組合并將其能量轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體樣品200。當(dāng)以諧波方式調(diào)變半導(dǎo)體樣品200的照射時(shí)，出現(xiàn)如同等離子體(電子與空穴組合)擴(kuò)散方程式的解的波，稱為穿行于半導(dǎo)體樣品200中的等離子體波。因此，重新組合弛緩機(jī)制導(dǎo)致半導(dǎo)體樣品200的局部溫度的升高。由于激發(fā)束113被調(diào)變，因此自半導(dǎo)體樣品200產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)(或等離子體波)。在一些實(shí)施方式中，激發(fā)束113為周期性的，因此半導(dǎo)體樣品200為周期性地經(jīng)光調(diào)變且產(chǎn)生周期性等離子體波。

根據(jù)上文所述的原理，自經(jīng)離子布植的半導(dǎo)體樣品200產(chǎn)生的等離子體波吸收至半導(dǎo)體樣品200中。經(jīng)離子布植的半導(dǎo)體樣品200由于由離子布植制程導(dǎo)致的損害而具有非晶相。非晶相的經(jīng)離子布植的半導(dǎo)體樣品充當(dāng)?shù)入x子體波吸收的主源。由于半導(dǎo)體樣品200的布植劑量在空間上變化，因此等離子體波吸收亦在空間上變化。

等離子體波對(duì)半導(dǎo)體樣品200的表面202(請(qǐng)見圖3)的反射率有影響。因此，更改等離子體波的通道的在表面202下方的特征及/或區(qū)將更改半導(dǎo)體樣品200的表面202處的光學(xué)反射率圖案。通過量測(cè)(或獲得)表面202處的半導(dǎo)體樣品200的反射率改變，可調(diào)查關(guān)于表面202下方的特性信息。即，出現(xiàn)于表面202處的反射信息改變歸因于溫度升高或歸因于損害層(亦即，布植區(qū)213)處的等離子體。

在操作14處，在半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210上提供探測(cè)束115。圖4的探測(cè)源114提供探測(cè)束115。探測(cè)源114可為激光?？墒褂脷怏w、固態(tài)或半導(dǎo)體激光。舉例而言，探測(cè)源114可為氦-氖(He-Ne)激光。在一些實(shí)施方式中，探測(cè)束115可具有可見、近紅外線或紅外線波長(zhǎng)?？删€性極化探測(cè)源114的探測(cè)束115。激發(fā)束113及探測(cè)束115具有不同波長(zhǎng)。因此，照射于分光鏡192上的探測(cè)束115由分光鏡192反射。因此，可組合激發(fā)束113及探測(cè)束115，亦即，激發(fā)束113及探測(cè)束115為共線的。在穿過分光鏡192之后，探測(cè)束115穿過分光鏡194及物鏡196且照射于半導(dǎo)體樣品200上。在一些實(shí)施方式中，使激發(fā)束113及探測(cè)束115實(shí)質(zhì)上聚焦于半導(dǎo)體樣品200的表面202上的同一處。通過使激發(fā)束113及探測(cè)束115實(shí)質(zhì)上聚焦于同一處，可達(dá)成高信號(hào)輸出強(qiáng)度。

應(yīng)了解，感興趣的反射率信號(hào)出現(xiàn)于由激發(fā)束113周期性地光調(diào)變的半導(dǎo)體樣品200的表面202上的任何區(qū)域處。因此，探測(cè)束115就不必與激發(fā)束113直接重合從而偵測(cè)感興趣的信號(hào)。因此，物鏡196無需用于使激發(fā)束113或探測(cè)束115聚焦。而是，物鏡196可將探測(cè)束115引導(dǎo)于半導(dǎo)體樣品200的經(jīng)周期性光調(diào)變的區(qū)域的至少一部分內(nèi)。

在操作16處，由偵測(cè)器116偵測(cè)(或獲得)反射探測(cè)束115’的反射信息。反射探測(cè)束115’來自于由調(diào)變激發(fā)束誘發(fā)的半導(dǎo)體樣品200的光學(xué)反射率的調(diào)變(或周期性地調(diào)變)改變。詳細(xì)而言，反射探測(cè)束115’照射于分光鏡194上且隨后反射至偵測(cè)器116。在一些實(shí)施方式中，提供濾波器(未展示)以阻擋激發(fā)束113到達(dá)偵測(cè)器116。偵測(cè)器116提供與反射探測(cè)束115’的功率成比例的輸出信號(hào)。偵測(cè)器116可經(jīng)布置為底部填充以使得其輸出可對(duì)光束直徑或位置的不同改變不敏感。在一些實(shí)施方式中，偵測(cè)器116產(chǎn)生四個(gè)分離輸出的象限單元。當(dāng)用于量測(cè)反射束功率時(shí)，可將所有四個(gè)象限的輸出求和。在一些其他實(shí)施方式中，偵測(cè)器116可量測(cè)反射探測(cè)束115’的偏轉(zhuǎn)。在這些情形中，將一毗鄰象限對(duì)的輸出求和且將其自剩余象限對(duì)的總和減去。

反射探測(cè)束115’的反射率改變?nèi)Q于半導(dǎo)體樣品200的介電性質(zhì)變化。如上文所述，由于調(diào)變(或在一些實(shí)施方式中周期性調(diào)變)激發(fā)束113，因此表面202(請(qǐng)見圖3)的介電性質(zhì)會(huì)振蕩。再者，布植區(qū)213(請(qǐng)見圖3)的離子布植影響等離子體波的吸收。因此，反射探測(cè)束115’的反射信息取決于表面202的介電性質(zhì)變化。因此，反射信息至少包含半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210的布植劑量分布及介電性質(zhì)。

此外，三維結(jié)構(gòu)210(請(qǐng)見圖3)的幾何形狀亦影響反射信息。舉例而言，若半導(dǎo)體鰭片212形成格柵結(jié)構(gòu)，則探測(cè)束115的反射率更取決于格柵的輪廓。詳細(xì)而言，格柵可將探測(cè)束115分裂且繞射成沿不同方向穿行的數(shù)個(gè)束。這些束的方向取決于格柵的間距及光的波長(zhǎng)以使得格柵充當(dāng)分散元件。這些束亦可形成相長(zhǎng)干涉及/或相消干涉從而影響經(jīng)反射探測(cè)束115的反射率。因此，反射信息與布植區(qū)213的布植劑量濃度、表面202的介電性質(zhì)及三維結(jié)構(gòu)210的幾何形狀相關(guān)聯(lián)。

應(yīng)注意，圖4中的光學(xué)設(shè)置(亦即，分光鏡192及194以及物鏡196)為圖解說明性的，且不應(yīng)限制本揭露。熟悉此項(xiàng)技術(shù)者可根據(jù)實(shí)際情形設(shè)計(jì)熱波設(shè)備110的適合光學(xué)設(shè)置。

可自反射信息提取半導(dǎo)體樣品200的布植劑量分布。詳細(xì)而言，請(qǐng)看圖1及圖2。在操作20處，可由量測(cè)設(shè)備120獲得(或量測(cè))半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210的幾何形狀信息(請(qǐng)見圖3)。在一些實(shí)施方式中，量測(cè)設(shè)備120可以非破壞性且非接觸方式獲得幾何形狀信息。對(duì)于圖3中的半導(dǎo)體樣品200，幾何形狀信息是半導(dǎo)體鰭片212的輪廓。舉例而言，幾何形狀信息包含半導(dǎo)體鰭片212的寬度W及高度H、半導(dǎo)體鰭片212中毗鄰兩者之間的節(jié)距P以及在半導(dǎo)體鰭片212的側(cè)壁與基板220之間形成的角度θ等。在一些實(shí)施方式中，量測(cè)設(shè)備120對(duì)半導(dǎo)體樣品200的三維結(jié)構(gòu)210的幾何形狀比對(duì)其布植劑量分布更敏感。

在一些實(shí)施方式中，量測(cè)設(shè)備120可為光學(xué)臨界尺寸(Optical Critical Dimension,OCD)量測(cè)儀器(或稱作散射量測(cè)儀器)。光學(xué)臨界尺寸量測(cè)是為周期性結(jié)構(gòu)繞射光的量測(cè)及特征化。經(jīng)散射或經(jīng)繞射光圖案(通常稱為特性(signature))可用于特征化結(jié)構(gòu)形狀的細(xì)節(jié)。由于入射光與結(jié)構(gòu)的材料之間的復(fù)雜相互作用，繞射成任何衍射級(jí)的入射功率的小部分對(duì)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸參數(shù)敏感且可用于特征化結(jié)構(gòu)。除結(jié)構(gòu)的周期(亦即，節(jié)距P)以外，還可通過分析散射圖案來量測(cè)高度H、寬度W、角度θ及其他參數(shù)。

在一些實(shí)施方式中，量測(cè)設(shè)備120可為掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)或臨界尺寸掃描電子顯微鏡(Critical Dimension Scanning Electron Microscope,CD-SEM)。臨界尺寸掃描電子顯微鏡的原理為在真空腔室中自動(dòng)引入晶圓(舉例而言，圖1中的半導(dǎo)體樣品200)且自頂部觀察圖案。由于此非破壞性方法，因此臨界尺寸掃描電子顯微鏡可與生產(chǎn)環(huán)境相容且可與在線制造制程控制相容。在微電子生產(chǎn)環(huán)境中，臨界尺寸掃描電子顯微鏡通常在約300伏特(V)至約1000V之間工作。對(duì)于微影應(yīng)用，工作電壓可是在約300V與約500V之間。關(guān)于臨界尺寸掃描電子顯微鏡，量測(cè)完全自動(dòng)化，因此減少操作者錯(cuò)誤。量測(cè)使用辨識(shí)圖案來定位待量測(cè)的圖案且重復(fù)定位系統(tǒng)。量測(cè)亦具有自動(dòng)化自動(dòng)聚焦。其束控制系統(tǒng)穩(wěn)定以便減少量測(cè)錯(cuò)誤。所生成的電磁場(chǎng)具有較低的能量因此減少圖案劣化并限制充電現(xiàn)象。隨后通常以減少圖像失真而獲得良好品質(zhì)圖像，尤其是使用低原子序數(shù)元素及在用硅或光敏抗蝕劑工作時(shí)。

在一些實(shí)施方式中，可在操作20之前執(zhí)行操作10。即，在獲得估計(jì)反射數(shù)據(jù)之前獲得反射信息。在一些其他實(shí)施方式中，可在操作20之后執(zhí)行操作10。即，在獲得估計(jì)反射數(shù)據(jù)之后獲得反射信息。

在操作30處，由轉(zhuǎn)換器130將三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。換言之，基于幾何形狀信息判定估計(jì)反射數(shù)據(jù)。如本文所用的術(shù)語「估計(jì)」意指自量測(cè)設(shè)備120的量測(cè)結(jié)果間接獲得反射數(shù)據(jù)。即，依據(jù)自量測(cè)設(shè)備120獲得的幾何形狀信息計(jì)算或模擬估計(jì)反射數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方式中，通過使用嚴(yán)格耦合波分析(Rigorous Coupled-Wave Analyze,RCWA)方法來轉(zhuǎn)換估計(jì)反射數(shù)據(jù)。換言之，轉(zhuǎn)換器130為RCWA處理器。嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)為得到由周期性結(jié)構(gòu)(舉例而言，格柵)繞射的電磁場(chǎng)的解的數(shù)學(xué)機(jī)制。其是基于各種光學(xué)檢查技術(shù)(最值得注意的是，用于薄膜量測(cè)的橢偏儀)中使用的馬克士威(Maxwell)方程式。通過以向量微分形式利用馬克士威方程式，且通過在介面處應(yīng)用邊界條件，RCWA計(jì)算周期性結(jié)構(gòu)的不同區(qū)中的場(chǎng)強(qiáng)度。此方法為基于弗洛凱(Floquet)理論，即，可借助弗洛凱函數(shù)(或有時(shí)稱為布洛赫(Bloch)波)擴(kuò)展周期性微分方程式的解。

詳細(xì)而言，格柵的矩形形式為在RCWA中分離空間變數(shù)，且使用傅立葉(Fourier)擴(kuò)展獲得解的空間周期性部分，將通過部分微分方程式所描述的問題變換成針對(duì)傅立葉振幅的常微分方程式(Ordinary Differential Equations,ODE)的系統(tǒng)。為在數(shù)值上求解問題，可離散化無限尺寸持續(xù)問題。在RCWA中，此需要傅立葉擴(kuò)展的截?cái)?，接著?dǎo)出此問題的有限尺寸表示?？梢跃哂嗅槍?duì)積分常數(shù)的線性代數(shù)問題的簡(jiǎn)潔矩陣表達(dá)式的基本矩陣函數(shù)的形式寫出所得ODE的解。

在一些實(shí)施方式中，可更考量調(diào)變束的光調(diào)變效應(yīng)以進(jìn)一步計(jì)算估計(jì)反射數(shù)據(jù)。更具體而言，根據(jù)熱-等離子體耦合效應(yīng)進(jìn)一步計(jì)算估計(jì)反射數(shù)據(jù)。舉例而言，當(dāng)照射半導(dǎo)體材料的樣品時(shí)，產(chǎn)生過多載子對(duì)。載子可根據(jù)所確立的密度梯度而擴(kuò)散至材料中。載子對(duì)分別所具有的能量大約等于材料帶隙的能量。此能量在過多電子與空穴重新組合處沉積且導(dǎo)致晶格的局部光調(diào)變。因此，取決于樣品的光學(xué)吸收及樣品中與樣品上的表面重新組合的特性，可確立樣品中介電性質(zhì)分布。此種通過經(jīng)光學(xué)激發(fā)的擴(kuò)散且重新組合載子而確立固體中的介電性質(zhì)分布稱作光調(diào)變效應(yīng)。

通過包含光調(diào)變效應(yīng)，可藉助RCWA方法將幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。因此，估計(jì)反射數(shù)據(jù)與表面202(請(qǐng)見圖3)的介電性質(zhì)及三維結(jié)構(gòu)210(請(qǐng)見圖3)的幾何形狀相關(guān)聯(lián)。

請(qǐng)見圖1及圖2。在操作40處，比較反射信息與估計(jì)反射數(shù)據(jù)以判定半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。即，基于反射信息及估計(jì)反射數(shù)據(jù)判定布植劑量分布。在一些實(shí)施方式中，使用分析器140來比較反射信息與估計(jì)反射數(shù)據(jù)。

圖6是根據(jù)一些實(shí)施方式的圖2的操作40的流程圖。在操作42處，正規(guī)化反射信息。由于原始數(shù)據(jù)值的范圍變化范圍大，因此在一些機(jī)器學(xué)習(xí)演算法中物鏡功能在未正規(guī)化的情況下無法正常運(yùn)作。因此，可正規(guī)化(或重改比例)反射信息。此外，在操作44處，正規(guī)化估計(jì)反射數(shù)據(jù)。隨后，在操作46處，比較正規(guī)化的反射信息與正規(guī)化的估計(jì)反射數(shù)據(jù)兩者。由于(正規(guī)化的)反射信息與布植區(qū)的布植劑量濃度、三維結(jié)構(gòu)的表面的介電性質(zhì)及三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀相關(guān)聯(lián)，且(正規(guī)化的)估計(jì)反射數(shù)據(jù)與三維結(jié)構(gòu)的表面的介電性質(zhì)及三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀相關(guān)聯(lián)，因此可自(正規(guī)化的)反射信息提取三維結(jié)構(gòu)210(請(qǐng)見圖3)的布植劑量分布。

根據(jù)上述實(shí)施方式，量測(cè)系統(tǒng)與量測(cè)方法可以非破壞性且非接觸方式量測(cè)半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。詳細(xì)而言，量測(cè)系統(tǒng)的光調(diào)變?cè)O(shè)備可獲得三維結(jié)構(gòu)的反射信息。反射信息與布植區(qū)的布植劑量濃度、三維結(jié)構(gòu)的表面的介電性質(zhì)及三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀相關(guān)聯(lián)。量測(cè)設(shè)備可獲得三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息。隨后，將幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。通過比較估計(jì)反射數(shù)據(jù)與反射信息，可獲得三維結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。

根據(jù)一些實(shí)施方式，提供一種半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布的量測(cè)方法。量測(cè)方法包含在半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)且量測(cè)三維結(jié)構(gòu)的反射信息。獲得半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息。將三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。比較反射信息與估計(jì)反射數(shù)據(jù)以判定半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。

根據(jù)一些實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換包含根據(jù)幾何形狀信息計(jì)算估計(jì)反射數(shù)據(jù)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，進(jìn)一步考量光調(diào)變效應(yīng)而計(jì)算估計(jì)反射數(shù)據(jù)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，通過使用嚴(yán)格耦合波分析(Rigorous Coupled-Wave Analyze,RCWA)方法來轉(zhuǎn)換估計(jì)反射數(shù)據(jù)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，三維結(jié)構(gòu)包含多個(gè)半導(dǎo)體鰭片。

根據(jù)一些實(shí)施方式，幾何形狀信息是半導(dǎo)體鰭片的輪廓。

根據(jù)一些實(shí)施方式，提供一種半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布的量測(cè)方法。量測(cè)方法包含光調(diào)變半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)上提供探測(cè)束。獲得反射的探測(cè)束的反射信息。反射信息包含半導(dǎo)體樣品的光學(xué)反射率的光調(diào)變改變。量測(cè)半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息?；趲缀涡螤钚畔砼卸ü烙?jì)反射數(shù)據(jù)?；诜瓷湫畔⒓肮烙?jì)反射數(shù)據(jù)來判定格柵結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。

根據(jù)一些實(shí)施方式，判定半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)的布植劑量分布包含正規(guī)化估計(jì)反射數(shù)據(jù)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，判定半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)的布植劑量分布包含正規(guī)化反射信息。

根據(jù)一些實(shí)施方式，通過在半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)上發(fā)射激光束來執(zhí)行光調(diào)變。

根據(jù)一些實(shí)施方式，激光束及探測(cè)束具有不同波長(zhǎng)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，判定估計(jì)反射數(shù)據(jù)包含基于幾何形狀信息來模擬半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)的反射率。

根據(jù)一些實(shí)施方式，進(jìn)一步考量光調(diào)變而模擬半導(dǎo)體樣品的格柵結(jié)構(gòu)的反射率。

根據(jù)一些實(shí)施方式，提供一種量測(cè)系統(tǒng)，用于量測(cè)半導(dǎo)體樣品的布植劑量分布。量測(cè)系統(tǒng)包含光調(diào)變?cè)O(shè)備、量測(cè)設(shè)備、轉(zhuǎn)換器與分析器。光調(diào)變?cè)O(shè)備用以在半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)且量測(cè)三維結(jié)構(gòu)的反射信息。量測(cè)設(shè)備用以獲得半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息。轉(zhuǎn)換器用以將三維結(jié)構(gòu)的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)反射數(shù)據(jù)。分析器用以比較反射信息與估計(jì)反射數(shù)據(jù)以判定半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)的布植劑量分布。

根據(jù)一些實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換器是嚴(yán)格耦合波分析(Rigorous Coupled-Wave Analyze,RCWA)處理器。

根據(jù)一些實(shí)施方式，光調(diào)變?cè)O(shè)備包含光調(diào)變?cè)?、探測(cè)源與偵測(cè)器。光調(diào)變?cè)从靡栽诎雽?dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)。探測(cè)源用以在三維結(jié)構(gòu)上提供探測(cè)束。偵測(cè)器用以偵測(cè)反射的探測(cè)束以獲得反射信息。反射信息包含由光調(diào)變效應(yīng)誘發(fā)的半導(dǎo)體樣品的光學(xué)反射率的調(diào)變改變。

根據(jù)一些實(shí)施方式，光調(diào)變?cè)窗庠磁c調(diào)變器。光源用以提供激發(fā)束。調(diào)變器用以將激發(fā)束調(diào)變成調(diào)變激發(fā)束且引導(dǎo)調(diào)變激發(fā)束以照射于半導(dǎo)體樣品的三維結(jié)構(gòu)上以產(chǎn)生光調(diào)變效應(yīng)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，探測(cè)源為激光。

根據(jù)一些實(shí)施方式，量測(cè)設(shè)備為光學(xué)臨界尺寸量測(cè)儀器。

根據(jù)一些實(shí)施方式，量測(cè)設(shè)備為掃描電子顯微鏡。

上文概述數(shù)個(gè)實(shí)施方式的特征以使得熟悉此項(xiàng)技術(shù)者可較佳地了解本揭露的態(tài)樣。熟悉此項(xiàng)技術(shù)者應(yīng)明了，其可容易地使用本揭露作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改其他制程及結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)本文所引用實(shí)施方式的相同目的及/或達(dá)成本文所引用實(shí)施方式的相同優(yōu)點(diǎn)。熟悉此項(xiàng)技術(shù)者亦應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此類等效構(gòu)造并不背離本揭露的精神及范疇，且其可在不背離本揭露的精神及范疇的情況下做出各類改變、替代及變更。