使用具有场增强元件的目标的光学计量制造技术

本发明专利技术呈现用于增强对特定所关注参数的计量灵敏度的方法及系统。将场增强元件FEE构造为样品的部分以增强存在于所述样品上的所关注结构的测量灵敏度。所述FEE的设计考虑到测量目标及制造设计规则以使目标制作与总体装置制作过程兼容。通过添加FEE而增强不透明材料、高纵横比结构、具有低灵敏度的结构或互相关参数的测量。示范性测量包含临界尺寸、膜厚度、膜组成及光学散射计量重叠。在一些实例中，目标元件包含不同FEE以改进对不同所关注结构的测量。在其它实例中，不同目标元件包含不同FEE。在一些其它实例中，场增强元件经成形以将电场集中在沉积于所述FEE上方的薄膜中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术呈现用于增强对特定所关注参数的计量灵敏度的方法及系统。将场增强元件Fffi构造为样品的部分以增强存在于所述样品上的所关注结构的测量灵敏度。所述Fffi的设计考虑到测量目标及制造设计规则以使目标制作与总体装置制作过程兼容。通过添加Fffi而增强不透明材料、高纵横比结构、具有低灵敏度的结构或互相关参数的测量。示范性测量包含临界尺寸、膜厚度、膜组成及光学散射计量重叠。在一些实例中，目标元件包含不同FEE以改进对不同所关注结构的测量。在其它实例中，不同目标元件包含不同FEE。在一些其它实例中，场增强元件经成形以将电场集中在沉积于所述FEE上方的薄膜中。【专利说明】使用具有场增强元件的目标的光学计量 相关申请案夺叉参考 本专利申请案依据35U. S. C. § 119主张来自2012年2月24日提出申请的标题为 "使用具有场增强元件的目标的光学计量（Optical Metrology Using Targets With Field Enhancement Elements) "的序列号为61/603,187的美国临时专利申请案的优先权，所述临 时专利申请案的标的物以引用方式并入本文中。
所描述实施例关于光学计量与检验系统及方法，且更特定来说，关于涉及经设计 以改进测量结果的目标的光学计量与检验情境。
技术介绍
通常通过适用于样品的一系列处理步骤制作例如逻辑及存储器装置等半导体装 置。通过这些处理步骤形成半导体装置的各种特征及多个结构层级。举例来说，除其它之 夕卜，光刻也是涉及在半导体晶片上产生图案的一种半导体制作过程。半导体制作过程的额 外实例包含但不限于化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。可在单一半导体晶片上制作多 个半导体装置，且接着将其分离成个别半导体装置。 在半导体制造过程期间在各个步骤处使用基于光学计量的检验过程来检测晶片 上的缺陷以促成较高合格率。光学计量技术提供高吞吐量而不具有样本损毁的危险的可能 性。通常使用包含散射计量及反射计量实施方案以及相关联分析算法的若干种基于光学计 量的技术来表征纳米级结构的临界尺寸、膜厚度、组成及其它参数。在传统上，对由薄膜及 /或重复周期性结构组成的目标执行光学计量测量。这些膜及周期性结构通常表示实际装 置几何形状及材料结构或在装置制作期间的中间设计。 随着装置（例如，逻辑及存储器装置）向越来越小的纳米级尺寸发展且就其三维 几何形状及材料的选择来说变得更复杂，此类装置的表征更加困难。举例来说，高纵横比三 维结构（例如，一些存储器结构）向光学计量呈现特定挑战。通常，高纵横比几何形状在物 理上阻碍底部层到光学辐射的曝光。因此，测量灵敏度由于所关注区中的低电磁场强度而 受损害。在另一实例中，材料不透明度（例如，越来越常用的高k材料）阻碍光学辐射到底 部层的穿透。到光学辐射的曝光的缺乏大幅度减小测量灵敏度。此外，测量数据的缺乏减 小将表征复杂结构（例如，FinFET)的许多参数当中的相关解耦合的可靠性。因此，借助光 学计量工具（例如，光谱椭偏计或反射计）测量当前装置变得越来越具挑战性。 响应于这些挑战，已采用从目标获取更多信号的更复杂工具。举例来说，已采用更 多波长（例如，深紫外波长及真空紫外波长）、经反射信号的更完整信息（例如，除常规反 射率或椭偏信号之外还测量多个米勒（Mueller)矩阵元素）及多个照明角度。在一些实例 中，已采用多个光学检验系统与非光学检验系统的组合。 然而，已清楚这些方法无法可靠地克服许多先进目标（尤其是具有复杂三维结 构、不透明材料或带已知低参数灵敏度或高参数相关的其它结构的那些目标）的灵敏度及 参数相关的基本挑战。因此，需要用于以高吞吐量表征具有复杂三维几何形状及/或不透 明材料的装置的方法及系统。
技术实现思路
本专利技术呈现用于增强对所关注参数的计量灵敏度的方法及系统。将场增强元件 (FEE)构造为样品的一部分以增强存在于所述样品上的所关注结构的测量灵敏度。所述 FEE的设计考虑到测量目标及制造设计规则以使目标制作与总体装置制作过程兼容。借助 添加 FEE而增强不透明材料、高纵横比结构、具有低灵敏度的结构或互相关参数的测量。示 范性测量包含临界尺寸、膜厚度、膜组成及光学散射计量重叠。 在一些实例中，FEE直接增强与特定目标元件的测量相关联的测量灵敏度或减小 参数相关。在这些单目标实例中，使用从单目标元件（或重复单目标元件）收集的数据来 确定测量参数。在一些其它实例中，FEE作为多目标优化的一部分增强与若干个不同目标 元件（即，包含以不同方式成形的FEE的目标元件）的测量相关联的测量灵敏度或减小参 数相关。 可作为用于制作所关注装置结构的过程流程的一部分构造各种类型的场增强元 件。在一些实例中，通过FEE提供的场增强发生于FEE位于其中的区中。举例来说，FEE可 为增加到装置堆叠的下部层的场穿透的沟槽或孔。然而，在其它实例中，通过FEE提供的场 增强发生于远离FEE位置的区中。举例来说，FEE可为将照明场引导到所关注区中的光束 导引元件、棱镜元件或波导元件。在另一实例中，FEE可为将照明场耦合到所关注区中的二 级光栅元件。 在一些实施例中，目标元件为单一、在空间上重复的元件（即，单位单元）且目标 区包含若干个在空间上重复的目标元件。因此，单一测量从许多目标元件收集经衍射光。在 一些实施例中，目标元件在一个方向上在空间上重复。在某一其它实施例中，所述目标元件 还在不与所述第一方向对准的另一方向上在空间上重复。以此方式，计量系统具有用以跨 过包含产生简化后续所关注参数确定的对输出信号的光栅效应的若干个在空间上重复的 目标元件的目标区执行测量的能力。 在一些实施例中，通过采用场增强元件来将照明光导引或集中到目标元件的暗凹 部中而增强所关注高纵横比结构的测量。以此方式，增强照明光到目标元件中的穿透以及 使用垂直层信息的机会。 在一些实施例中，通过采用场增强元件使得测量数据可经分析以隔离与特定层相 关联的参数而增强薄膜层的测量。举例来说，膜厚度测量通常由于不透明层（例如，金属 层）的存在而复杂化。类似地，组成测量通常由于对某些经测量参数（例如，氮百分比）的 低灵敏度而复杂化。将FEE引入到目标区中以通过实现所关注参数的隔离而增强测量结 果。 在一些实施例中，通过包含一个以上以不同方式成形的FEE的单目标元件而增强 不同所关注参数的测量。在一些其它实施例中，不同目标元件包含来自其的测量包含于多 目标分析中的不同FEE。 在一些实施例中，薄膜材料安置于包含用以增强电场在所述膜中的集中的尖锐特 征的场增强元件上方。在另一实例中，通过采用FEE来在目标元件中及在目标元件与FEE 之间产生电磁共振而增强具有低灵敏度或互相关参数的结构的测量。在又一实例中，通过 采用场增强元件而增强重叠的测量。 前述内容为
技术实现思路
且因此必须含有细节的简化、概述及省略；因此，所属领域的 技术人员将了解，
技术实现思路
仅为说明性的且不以任何方式为限制性的。在本文中所陈述的 非限制性实施方式中，本文中所描述的装置及/或过程的其它方面、专利技术性特征及优点将 变得显而易见。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：以照明光在目标区上方照明样品，所述样品包含在所述目标区中的第一场增强元件及第一所关注结构，其中所述第一场增强元件安置于所述样品上以增强对所述所关注结构的测量；响应于所述照明光而以多个角度从第一目标元件衍射一定量的经散射光，所述第一目标元件包含所述第一场增强元件及所述第一所关注结构，其中所述量的经散射光与所述第一所关注结构相互作用以产生一定量的测量光；检测所述量的测量光；以及至少部分地基于所述测量光而确定所述所关注结构的测量参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·马德森，安德烈·谢卡格罗瓦，迈克尔·贝克曼，撒迪厄斯·奇乌拉，亚历山大·库兹涅佐夫，彬明本杰明·蔡，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US