[發(fā)明專利]用于確定光斑位置的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610880649.6
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN107917665B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹焰坤;張振生;施耀明;徐益平
• 申請（專利權(quán)）人: 睿勵科學(xué)儀器(上海)有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 11256 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 鄭立柱

為了提高大規(guī)模集成電路制造中的光學(xué)測量的信噪比，本公開涉及用于確定光斑位置的方法和設(shè)備。方法包括：測量針對照射在待測區(qū)域上的第一入射光束的第一反射光譜；測量針對照射在待測區(qū)域上的第二入射光束的第二反射光譜，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°；以及如果第一反射光譜和第二反射光譜之間的差異小于預(yù)定閾值，則確定第一入射光束和第二入射光束在待測區(qū)域上的光斑中心處于待測區(qū)域的幾何中心。本公開還提供用于確定光斑位置的設(shè)備。實施例能夠快速地對光斑位置進行確定及校正，從而改進測量的信噪比、準(zhǔn)確度及適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及大規(guī)模集成電路制造中的光學(xué)測量技術(shù)，具體地涉及使用光學(xué)關(guān)鍵尺寸(Optical Critical Dimension(OCD))測量技術(shù)的測量系統(tǒng)中的用于確定光斑位置的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著大規(guī)模集成電路制造向著納米技術(shù)節(jié)點發(fā)展，器件尺寸不斷縮小，結(jié)構(gòu)設(shè)計也愈加復(fù)雜，這要求尺寸測量和工藝控制要更準(zhǔn)確、更快速。

光學(xué)關(guān)鍵尺寸(OCD)測量技術(shù)目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于十二寸硅片半導(dǎo)體集成電路的制造，它可以實現(xiàn)周期性結(jié)構(gòu)樣品的線寬、高度及角度等多個工藝特征的在線測量。與諸如掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)之類的其他測量技術(shù)相比較，OCD是非接觸的、無破壞性的測量，具有快速性和經(jīng)濟性的優(yōu)點。隨著新一代半導(dǎo)體器件的尺寸更小、性能更高，OCD技術(shù)的優(yōu)勢也將愈發(fā)明顯。

OCD技術(shù)的實現(xiàn)分為以下三步：(1)獲得測量光譜；(2)建立理論光譜庫；(3)匹配光譜。具體而言，首先使用OCD測量裝置在具有周期性結(jié)構(gòu)的樣品區(qū)域采集到包含有樣品材料、結(jié)構(gòu)等信息的一系列測量光譜；與此同時，根據(jù)樣品結(jié)構(gòu)的參考信息和測量裝置的定標(biāo)參數(shù)等，OCD建庫裝置可建立一個包含樣品參數(shù)的理論光譜數(shù)據(jù)庫；最后在OCD匹配裝置中將測量光譜和理論光譜數(shù)據(jù)庫進行匹配，尋找最佳匹配的理論光譜，即可以認(rèn)為該理論光譜所對應(yīng)的參數(shù)值即為該樣品的形貌參數(shù)。上述步驟(2)和(3)需要反復(fù)地循環(huán)優(yōu)化調(diào)試，才能達(dá)到最佳匹配，這是OCD技術(shù)的核心；而對于步驟(1)，快速、準(zhǔn)確地找到待測量的樣品區(qū)域并獲得高信噪比的測量光譜，是OCD技術(shù)實現(xiàn)的前提和關(guān)鍵之一。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的之一即在于克服或者緩解現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題。為了快速、準(zhǔn)確地找到待測量的樣品區(qū)域并獲得高信噪比的測量光譜，本公開提供用于確定光斑位置的方法和設(shè)備。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了用于確定光斑位置的方法，其包括：測量針對照射在待測區(qū)域上的第一入射光束的第一反射光譜；測量針對照射在待測區(qū)域上的第二入射光束的第二反射光譜，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°；以及如果第一反射光譜和第二反射光譜之間的差異小于預(yù)定閾值，則確定第一入射光束和第二入射光束在待測區(qū)域上的光斑中心處于待測區(qū)域的幾何中心。

如本文中所使用的，方位角指的是在待測區(qū)域所在的平面中入射光束的投影與參考軸所成的角。光斑中心可以是光斑的能量分布中心。

根據(jù)本公開的第一方面的實施例，用于確定光斑位置的方法還包括：在測量之前確定待測區(qū)域的幾何中心，以輔助第一入射光束的照射。

根據(jù)本公開的第一方面的實施例，在放大的視場中選出幾何中心。

根據(jù)本公開的第一方面的實施例，通過待測區(qū)域的各個頂點的坐標(biāo)來計算出幾何中心。

根據(jù)本公開的第一方面的實施例，第一反射光譜和第二反射光譜之間的差異包括：第一反射光譜和第二反射光譜之間的均方根差(Root Mean Square Error(RMSE))或擬合優(yōu)度(Goodness of Fit(GOF))。

根據(jù)本公開的第一方面的實施例，用于確定光斑位置的方法還包括：如果差異大于預(yù)定閾值，校正第一入射光束的照射；重復(fù)執(zhí)行前述測量第一反射光譜和第二反射光譜的步驟、以及確定光斑中心處于待測區(qū)域的幾何中心的步驟。