[發明專利]計算上高效的基于X射線的疊蓋測量系統與方法

在審

• 申請號: 202010794135.5
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN111948239A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: J·亨奇;A·舒杰葛洛夫;M·貝克曼
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;H01L21/66
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

本發明實施例是關于計算上高效的基于X射線疊蓋測量系統與方法。基于在多個不同入射角及方位角下測量的每一x射線衍射級內的強度變化而估計計量目標的不同層之間的疊蓋誤差。所述對疊蓋的估計涉及使共同級的強度調制參數化，使得低頻率形狀調制由一組基函數描述，且高頻率疊蓋調制由包含指示疊蓋的參數的仿射?三角函數描述。除疊蓋之外，還基于測量模型與所述所測量衍射級的所述強度的擬合分析而估計所述計量目標的形狀參數。在一些實例中，同時執行所述對疊蓋的估計及所述對一或多個形狀參數值的估計。

分案申請信息

本申請是申請日為2016年4月28日、申請號為201680021678.5、發明名稱為“計算上高效的基于X射線的疊蓋測量系統與方法”的發明專利申請的分案申請。

相關申請案交叉參考

本專利申請案依據35U.S.C.§119主張于2015年4月28日提出申請的標題為“用于使用X射線計量技術來測量半導體裝置疊蓋的無模型方法及設備(Model-Free Method andApparatus for Measuring Semiconductor Device Overlay Using X-ray MetrologyTechniques)”的第62/154,108號美國臨時專利申請案的優先權，所述申請案的標的物以其全文引用的方式并入本文中。

技術領域

所描述實施例涉及計量系統及方法，且更明確地說涉及用于經改進測量準確度的方法及系統。

背景技術

通常通過適用于樣品的一系列處理步驟來制作例如邏輯及存儲器裝置的半導體裝置。通過這些處理步驟形成半導體裝置的各種特征及多個結構層級。舉例來說，除其它之外，光刻也是涉及在半導體晶片上產生圖案的一種半導體制作工藝。半導體制作工藝的額外實例包含但不限于化學機械拋光、蝕刻、沉積及離子植入。可在單一半導體晶片上制作多個半導體裝置，且接著將所述多個半導體裝置分離成個別半導體裝置。

在半導體制造工藝期間的各個步驟處使用計量過程來檢測晶片上的缺陷以促成較高合格率。通常使用若干種基于計量的技術(包含散射測量及反射測量實施方案)及相關聯分析算法來表征臨界尺寸、膜厚度、組合物及納米級結構的其它參數。

在低于20納米的半導體裝置制作節點處制作的大部分高級邏輯及存儲器裝置是使用多種圖案化工藝而構造。示范性多種圖案化工藝包含自對準雙重圖案化(SADP)、自對準三重圖案化(SATP)及自對準四重圖案化(SAQP)技術。

在一個實例中，SAQP鰭形成工藝實現為利用常規單圖案光刻可獲得的間距的四分之一的目標間距。在一個實例中，產生鰭結構需要至少十四個步驟。這些步驟包含必須精確地控制以實現具有所要間距及輪廓的鰭結構的光刻、蝕刻及剝離步驟。通過SAQP鰭形成工藝而實現的最終間距值及鰭輪廓(例如，CD、SWA)受來自先前步驟的結構參數值(例如，抗蝕劑輪廓參數、間隔件膜厚度及其它參數)影響。

當前，對疊蓋的測量主要基于光學成像或非成像衍射(散射測量)使用光學方法來執行。然而，這些方法尚未可靠地克服與許多高級目標(例如，復雜3D結構、小于10nm的結構、采用不透明材料的結構)的測量及測量應用(例如，線邊緣粗糙度及線寬度粗糙度測量)相關聯的基本挑戰。

隨著裝置(例如，邏輯及存儲器裝置)朝較小納米級尺寸進展，表征變得更困難。并入有復雜三維幾何結構及具有迥異物理性質的材料的裝置加劇表征困難度。舉例來說，現代存儲器結構通常是使光輻射難以穿透到底部層的高縱橫比三維結構。利用紅外光到可見光的光學計量工具可穿透半透明材料的許多層，但提供良好穿透深度的較長波長不提供對小異常現象的充足敏感度。另外，表征復雜結構(例如，FinFET)所需的越來越多數目的參數導致越來越多的參數相關。因此，通常無法可靠地將表征目標的參數與可用測量值解耦。對于一些結構參數，例如邊緣放置誤差(EPE)，當前不存在高吞吐量(例如，光學)測量解決方案。