[發(fā)明專(zhuān)利]具有液膜噴射標(biāo)靶的激光產(chǎn)生等離子體照明器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080075892.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114616459A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;W·舒馬克;J·基姆;M·弗里德曼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 科磊股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N23/201
• 分類(lèi)號(hào): G01N23/201;H05H1/24;H01L21/66
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

本文中呈現(xiàn)用于從采用液膜噴射標(biāo)靶的激光產(chǎn)生等離子體(LPP)產(chǎn)生X射線照明的方法及系統(tǒng)。將經(jīng)高度聚焦短持續(xù)時(shí)間激光脈沖引導(dǎo)到液膜噴射標(biāo)靶。所述經(jīng)聚焦激光脈沖與所述膜噴射標(biāo)靶的相互作用點(diǎn)燃等離子體。在一些實(shí)施例中，液膜噴射由會(huì)聚毛細(xì)管?chē)娮旎驎?huì)聚平面腔噴嘴產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，標(biāo)靶材料包含具有相對(duì)低原子序數(shù)的一或多種元素。在一些實(shí)施例中，液膜噴射LPP光源產(chǎn)生用于測(cè)量半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性及材料特性的在軟X射線(SXR)光譜范圍中的多譜線照明或?qū)拵射線照明。在一些實(shí)施例中，用如本文中所描述的液膜噴射LPP照明源來(lái)執(zhí)行反射小角度X射線散射測(cè)量。

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考

本專(zhuān)利申請(qǐng)案根據(jù)35U.S.C.§119主張于2019年11月1日提出申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第62/929,560號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案的標(biāo)的物以其全文引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

所描述實(shí)施例涉及x射線度量系統(tǒng)及方法，且更特定來(lái)說(shuō)涉及用于經(jīng)改進(jìn)測(cè)量準(zhǔn)確度的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通常通過(guò)適用于樣品的處理步驟序列而制作例如邏輯及存儲(chǔ)器裝置等半導(dǎo)體裝置。通過(guò)這些處理步驟來(lái)形成半導(dǎo)體裝置的各種特征及多個(gè)結(jié)構(gòu)層級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，其它處理步驟中的光刻是涉及在半導(dǎo)體晶片上產(chǎn)生圖案的一種半導(dǎo)體制作工藝。半導(dǎo)體制作工藝的額外實(shí)例包含但不限于化學(xué)機(jī)械拋光、蝕刻、沉積及離子植入。可在單個(gè)半導(dǎo)體晶片上制作多個(gè)半導(dǎo)體裝置，且然后將其分離成個(gè)別半導(dǎo)體裝置。

在半導(dǎo)體制造過(guò)程期間，在各個(gè)步驟處使用度量工藝來(lái)檢測(cè)晶片上的缺陷以促成較高合格率。通常使用若干種基于度量的技術(shù)(包含散射測(cè)量、衍射測(cè)量及反射測(cè)量實(shí)施方案)及相關(guān)聯(lián)分析算法來(lái)表征臨界尺寸、薄膜厚度、組合物及納米尺度結(jié)構(gòu)的其它參數(shù)。

傳統(tǒng)上，對(duì)由薄膜及/或重復(fù)周期性結(jié)構(gòu)組成的標(biāo)靶執(zhí)行散射測(cè)量臨界尺寸測(cè)量。在裝置制作期間，這些薄膜及周期性結(jié)構(gòu)通常表示實(shí)際裝置幾何結(jié)構(gòu)及材料結(jié)構(gòu)或中間設(shè)計(jì)。隨著裝置(例如，邏輯及存儲(chǔ)器裝置)朝向較小納米尺度尺寸進(jìn)展，表征變得更困難。并入有復(fù)雜三維幾何結(jié)構(gòu)以及具有多種物理性質(zhì)的材料的裝置加劇表征難度。

在前沿前端半導(dǎo)體制作設(shè)施的工藝開(kāi)發(fā)環(huán)境中，關(guān)于納米結(jié)構(gòu)的材料組合物及形狀的準(zhǔn)確信息受到限制。散射測(cè)量光學(xué)度量系統(tǒng)依賴于準(zhǔn)確幾何及分散模型來(lái)避免測(cè)量偏差。在具有先驗(yàn)可用的納米結(jié)構(gòu)的材料組合物及形狀的有限知識(shí)的情況下，測(cè)量變因開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證是緩慢且冗長(zhǎng)的過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō)，使用橫截面透射電子顯微鏡法(TEM)圖像來(lái)指導(dǎo)光學(xué)散射測(cè)量模型開(kāi)發(fā)，但TEM成像緩慢且具破壞性。

利用紅外線到可見(jiàn)光的散射測(cè)量光學(xué)度量工具測(cè)量來(lái)自亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的零階衍射信號(hào)。隨著裝置臨界尺寸不斷縮小，散射測(cè)量光學(xué)度量敏感度及能力也不斷降低。此外，當(dāng)吸收材料存在于被測(cè)量結(jié)構(gòu)中時(shí)，照明光在光學(xué)區(qū)(例如，0.5到10ev)中的穿透及散射限制了常規(guī)光學(xué)度量系統(tǒng)的效用。

類(lèi)似地，由于照明、次級(jí)背向散射及次級(jí)發(fā)射電子的吸收及散射，基于電子束的度量系統(tǒng)難以穿透半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

原子力顯微鏡(AFM)及掃描穿隧顯微鏡(STM)能夠?qū)崿F(xiàn)原子分辨率，但其僅可探測(cè)樣品的表面。另外，AFM及STM顯微鏡需要較長(zhǎng)掃描時(shí)間，這使得這些技術(shù)在高容量制造(HVM)設(shè)定中不切實(shí)際。

掃描電子顯微鏡(SEM)實(shí)現(xiàn)了中等分辨率水平，但不能穿透結(jié)構(gòu)達(dá)到充足深度。因此，未很好地表征高縱橫比孔。另外，樣品的所需充電對(duì)成像性能具有不利影響。

基于X射線的散射測(cè)量系統(tǒng)已展示出有希望解決具有挑戰(zhàn)性的測(cè)量應(yīng)用。舉例來(lái)說(shuō)，采用處于硬X射線能階(15keV)的光子的透射小角度X射線散射測(cè)量(T-SAXS)系統(tǒng)、以高于8keV的光子能量接近反射臨界角度而進(jìn)行操作的掠入射小角度X射線散射測(cè)量(GI-SAXS)系統(tǒng)以及采用處于軟x射線(SXR)區(qū)(80到5,000eV)中的光子的反射小角度X射線散射測(cè)量(RSAXS)系統(tǒng)已展現(xiàn)出解決半導(dǎo)體工業(yè)內(nèi)的不同度量應(yīng)用的可能性。