[發明專利]光學散射測量中粗糙納米結構特性參數的測量方法

有效

• 申請號: 201310452328.2
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103559329A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 劉世元;石雅婷;陳修國;張傳維
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，更具體地，涉及一種光學測量中粗糙納米結構的結構參數和粗糙度特征參數的測量方法。

背景技術

近年來，隨著光學光刻工藝及其分辨率增強技術的不斷進步和發展，基于圖形轉移的批量化制造方法已使得傳統的極大規模集成電路(IC)從微米量級突破到納米量級，并可望將關鍵尺寸(Critical?Dimension，CD)沿拓至45nm以下，因此，CD的精確控制對于IC的性能影響很大。然而，在IC制造過程中，CD可能會受到各種隨機影響而不可避免的存在粗糙度，且粗糙度并未呈現出隨CD減小而降低的性質。因此，在IC性能評估中，粗糙度的標定變得越來越重要。

目前，粗糙度測量中一種常用的方法就是通過CD-SEM或AFM直接進行測量。然而，運用CD-SEM或AFM進行CD和粗糙度測量時，由于儀器本身的限制，使得測量過程中不得不對樣品進行破壞。希臘微電子研究所的V.Constandious等人提出了一種對SEM或AFM測量圖像進行離線分析而獲得粗糙度特征參數的方法。具體可以參見“Quantification?of?line-edge?roughness?of?photoresists”，J.Vac.Sci.Technol.B，Vol.21，No.3,pp1008-1025(2003)。該方法可以在一定程度上減少待測結構在電子束下的曝光時間，從而避免待測結構因電子束長時間撞擊而發生較大形變，進而導致測量結果失真。然而，這種方法并沒有避免SEM或AFM測量對待測結構造成的破壞；而且，基于SEM或AFM的測量只能測得待測結構中一塊極小區域（通常為幾微米見方）內的粗糙度，無法很好的滿足對整個待測結構的性能進行評估的要求。

近年來，基于光學散射法的粗糙度測量方法由于具有非接觸、非破壞等優點，受到了人們極大的關注。光學散射測量即將入射光束導向待測結構，然后對衍射光束進行測量獲得測量光譜，并對測量光譜進行分析以確定該結構的各種特性，例如結構參數、光學常數等。與前述的SEM或AFM等測量手段相比，光學散射測量法不是一種“所見即所得”的測量方法，而是一種基于模型的測量方法。在運用光學散射測量方法確定結構特性時，首先將待測結構進行參數化，然后通過一組給定參數，基于所選模型生成一組仿真光譜，并與測量光譜進行比較。當測量光譜與仿真光譜匹配，或者兩者之間的差異處于預設匹配判據范圍之內時，就認為與仿真光譜所對應的參數值表示了待測結構的實際結構。當測量光譜與仿真光譜不匹配，或者兩者之間的差異不在預設匹配判據范圍之內時，可以通過迭代產生一組新的參數值及其對應的仿真光譜，并與測量光譜進行對比。上述過程重復執行，直到仿真光譜與測量光譜匹配。

然而，在上述待測結構的特性參數提取過程中，涉及的計算量通常都比較大，特別是對二維結構而言。由于特性參數提取過程中的計算量主要歸結于仿真光譜的計算，因此，為了提高計算效率，已有研究將等效介質理論(Effective?Medium?Approximation,EMA)引入仿真光譜的計算當中，該方法將待測結構的粗糙邊界等效為一層薄膜進行計算，從而極大地節省了計算時間。參見Brent?C.Bergner的“Effect?of?Line?Width?Roughness?on?Optical?Scatterometry?Measurements”，Proc.Of?SPIE,Vol.7272，pp72720u1-8(2009)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光學散射測量中粗糙納米結構特性參數的測量方法，該方法可以對IC制造中所涉及納米結構的結構參數和粗糙度特征參數進行非接觸、非破壞的測量，且通過一種“修正”的方式，使得待測參數的提取值更接近其真實值。

本發明提供的運用于光學散射測量中的粗糙納米結構特性參數的提取方法，首先通過仿真計算來確定提取參數與待測參數間的映射關系式，并選出最優的測量配置和等效介質模型，其具體過程包括：根據粗糙度的特征參數導出粗糙邊界曲線，并疊加到待測結構的理想模型上以生成粗糙模型；基于嚴格的建模方法計算粗糙模型對應的仿真光譜；依據基于等效建模方法的參數提取算法，從仿真光譜中提取結構的特性參數；將提取參數與待測參數進行擬合，得到參數映射關系式；研究其它參數變化時參數映射關系式的穩定性，并選出穩定性最好的測量配置和等效介質模型及對應的參數映射關系式。