用于图案化晶片表征的方法与设备技术

技术编号:15111430 阅读:62 留言:0更新日期:2017-04-09 02:12
本发明专利技术揭示用于表征半导体晶片上的多个所关注结构的设备及方法。从度量衡系统的一或多个传感器按多个方位角从特定所关注结构测量多个光谱信号。基于针对所述方位角而获得的所述光谱信号来确定光谱差值。基于分析所述光谱差值来确定及报告所述特定所关注结构的质量指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本申请案主张2013年8月6日申请的萨迪斯·杰拉德·祖拉(ThaddeusGerardDziura)等人的先前申请案第61/862,801号美国临时申请案及2014年2月21日申请的萨迪斯·祖拉(ThaddeusDziura)等人的第61/943,098号美国临时申请案的权利,所述申请案的全文出于所有目的而以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及用于半导体晶片表征的方法及系统,且更特定来说,涉及半导体晶片上的印刷图案的质量的表征。
技术介绍
一段时间以来,用于集成电路制造中的光刻或光学光刻系统已普及。此类系统已被证明为在精确地制造及形成产品中的极小细节方面极其有效。在一些光刻系统中,通过经由光束或辐射束(例如UV或紫外光)来转印图案而在衬底上书写电路图像。举例来说,光刻系统可包含光源或辐射源,光源或辐射源投影电路图像穿过光罩并且到涂布有对照射敏感的材料(例如光致抗蚀剂)的硅晶片上。所暴露的光致抗蚀剂通常形成图案,所述图案在显影之后在后续处理步骤(如(例如)沉积及/或蚀刻)期间遮蔽晶片的层。在一种度量衡技术中,可通过收集半导体晶片上的每一位置处的临界尺寸扫描电子显微镜CD-SEM图像并且检验每一图像的图案质量而确定所述晶片上的印刷图案(例如周期性光栅)的质量的表征。此技术是耗时的(例如若干小时),且关于光栅质量的判断当前可能有些主观。CD-SEM测量也未能提供关于子表面缺陷结构的信息。鉴于上文,用于印刷图案表征的经改进的设备及技术是所期望的。
技术实现思路
下文呈现本专利技术的简化概要以便提供对本专利技术的某些实施例的基本理解。此概要不是本专利技术的广泛概述,且其不识别本专利技术的关键/决定性元件或描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以简化形式而呈现本文中所揭示的一些概念,作为稍后呈现的更详细描述的序言。在一个实施例中,揭示一种表征半导体晶片上的多个所关注结构的方法。从度量衡系统的一或多个传感器按多个方位角从特定所关注结构测量多个光谱信号。基于针对方位角而获得的光谱信号来确定光谱差值。基于分析光谱差值来确定及报告特定所关注结构的质量指示。在特定实施方案中,在不使用模型或从此类特定所关注结构提取定量特征的情况下执行确定特定结构的质量指示。在另一方面中,光谱差值是在多个波长内按多个方位角的光谱信号之间的多个差值的平均差值。在另外方面中,光谱差值是在多个波长范围中的特定一者下的按多个方位角的光谱信号之间的多个差值中的最高一者。在又一方面中,特定结构是光栅结构。在此实施例中,针对无缺陷光栅结构的方位角来确定理论或经测量的光谱差值,且通过理论光谱差值来正规化平均差值以确定缺陷数量。在另一实施方案中,测量光谱包含通过使用二维光束轮廓反射测定来产生微分模型。在另外方面中,确定图像与具有残余误差的径向对称图像的最佳拟合之间的微分模型。接着,基于此类微分模型来确定光谱差值是否指示薄膜或有缺陷结构。在另一方面中,从导向式自组装(DSA)结构、下层非导向式自组装(non-DSA)结构及图案化抗蚀剂结构选择目标。在另一实施例中,使用CDSEM工具来收集量化图案缺陷的参考数据。从具有已知图案缺陷的图案结构的训练集按方位角来获得光谱信号。确定按不同方位角而测量的光谱信号与残余误差之间的第一关系函数,且此第一关系式基于从训练集按方位角获得的光谱信号。基于参考数据来确定残余误差与图案缺陷的量化之间的第二关系函数。将按方位角从特定所关注结构测量的光谱信号输入到第二关系函数以确定针对此类特定结构的图案缺陷的量化。在另外方面中,第一关系函数及第二关系函数基于应用于针对训练集及特定结构的光谱信号及残余误差的数据简化技术。在另一方法实施例中,在度量衡系统的一或多个传感器处,从薄膜的测量位点或经设计为跨越测量位点为均匀的结构的测量位点的多个邻近位置测量多个光谱信号。确定光谱信号的平均信号或中值信号。从平均信号或中值信号确定每一位置处的光谱信号中的每一者的标准偏差。在不使用模型或从薄膜或结构提取定量特征的情况下基于分析针对薄膜或结构的每一位置的标准偏差来确定及报告此类位置的质量指示。在替代实施例中,本专利技术涉及一种用于检查或测量试样的系统。此系统包括用于产生照明的照明器及用于按多个方位角将照明朝向特定结构导引的照明光学装置。所述系统还包含用于响应于照明而从特定结构按方位角将多个光谱信号导引到传感器的收集光学装置。所述系统进一步包含经配置用于执行任何上述操作的处理器及存储器。在特定实施方案中,所述系统呈椭圆计的形式,且包含用于在照明中产生偏光状态的偏光状态产生器及用于分析光信号的偏光状态的偏光状态分析器。在其它实施例中,所述系统呈分光镜椭圆计、穆勒矩阵分光镜椭圆计、分光镜反射计、分光镜散射计、光束轮廓反射计或光束轮廓椭圆计的形式。下文参考图式进一步描述本专利技术的这些及其它方面。附图说明图1A到1D为实施导引图案的实例DSA过程的图示,嵌段共聚物材料在退火过程期间变得越来越自我排序到所述导引图案上。图2为DSA线间距图案及无缺陷DSA线间距图案中的桥接缺陷。图3包含三个广泛变化的DSA图案及其所得俯视图CD-SEM图像的图示。图4A展示针对α信号的椭圆测定光谱,其中光栅质量已知为良好。图4B展示针对β信号的类似光谱集,其中光栅质量已知为良好。图5展示针对α的类似光谱集,其中光栅质量已知为不良。图6展示根据晶片上的位置而描绘的光谱差值(Δ)。图7为说明根据本专利技术的一个实施例的用于确定晶片图案的质量表征的程序的流程图。图8为描述根据本专利技术的替代实施例的使用测量位点中的多个测量来指示半导体晶片上的质量的另一方法的流程图。图9为根据本专利技术的一个实例实施方案的单一测量位点的多个邻近测量位置的图示。图10A及10B展示根据本专利技术的一个实例实施方案的分别针对低质量晶片及高质量晶片的二维光束轮廓反射测定(2DBPR)信号残余项。图11说明根据本专利技术的替代实施例的通过使用微分模型而评估DSA光栅质量的方法。图12说明根据本专利技术的一个实施例的实例度量衡系统。具体实施方式在以下描述中,阐述众多特定细节以便提供对本专利技术的透彻理解。可在不具有一些或所有这些特定细节的情况下实践本专利技术。在其它情况下,尚未详细地描述众所周知的过程操作以免不必要地使本专利技术混淆。尽管将结合特定实施例来描述本专利技术,但应理解,不希望将本专利技术限于所述实施例。简介当前许多群体正在探索导向式自组装(DSA)作本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种表征半导体晶片上的多个所关注结构的方法,所述方法包括:从度量衡系统的一或多个传感器按多个方位角从特定所关注结构测量多个光谱信号;基于针对所述方位角而获得的所述光谱信号来确定光谱差值;及基于分析所述光谱差值来确定及报告所述特定所关注结构的质量指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.06 US 61/862,801;2014.02.21 US 61/943,098;1.一种表征半导体晶片上的多个所关注结构的方法,所述方法包括:
从度量衡系统的一或多个传感器按多个方位角从特定所关注结构测量多个光谱
信号;
基于针对所述方位角而获得的所述光谱信号来确定光谱差值;及
基于分析所述光谱差值来确定及报告所述特定所关注结构的质量指示。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在不使用模型或从此类特定所关注结构提取定量
特征的情况下执行确定所述特定结构的所述质量指示。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述光谱差值为在多个波长内按所述方位角的所
述光谱信号之间的多个差值的平均差值。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述光谱差值是在多个波长范围中的特定一者下
按所述方位角的所述光谱信号之间的多个差值中的最高一者。
5.根据权利要求3所述的方法,其中所述特定结构为光栅结构,所述方法进一步包括:
为无缺陷光栅结构针对所述方位角来确定理论或经测量的光谱差值;及
通过所述理论光谱差值来正规化所述平均差值以确定缺陷数量。
6.根据权利要求1所述的方法,其中测量光谱包含通过使用二维光束轮廓反射测定来
产生微分模型。
7.根据权利要求6所述的方法,其进一步包括确定图像与具有残余误差的径向对称图
像的最佳拟合之间的微分模型,且基于此类微分模型来确定所述光谱差值是否指示
薄膜或有缺陷结构。
8.根据权利要求1所述的方法,其中从导向式自组装DSA结构、下层非导向式自组
装non-DSA结构或图案化抗蚀剂结构选择所述目标。
9.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
使用CDSEM工具来收集量化图案缺陷的参考数据;
从具有已知图案缺陷的图案结构的训练集按所述方位角来获得光谱信号;
确定按不同方位角而测量的光谱信号与残余误差之间的第一关系函数,其中所述
第一关系式基于从所述训练集按所述方位角而获得的所述光谱信号;
基于所述参考数据来确定残余误差与图案缺陷的量化之间的第二关系函数;及
将按所述方位角从所述特定所关注结构测量的所述光谱信号输入到所述第二关
系函数中以确定针对此类特定结构的图案缺陷的量化。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述第一关系函数及所述第二关系函数基于应用
于针对所述训练集及所述特定结构的所述光谱信号及残余误差的数据简化技术。
11.一种表征半导体晶片上的所关注薄膜的方法,所述方法包括:
在度量衡系统的一或多个传感器处,从所述薄膜的测量位点或经设计为跨越所述
测量位点为均匀的结构的所述测量位点处的多个邻近位置测量多个光谱信号;
确定所述光谱信号的平均信号或中值信号;
从...

【专利技术属性】
技术研发人员:撒迪厄斯·吉拉德·奇乌拉史帝蓝·伊凡渥夫·潘戴夫亚历山大·库兹涅佐夫安德烈·V·舒杰葛洛夫
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

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