在气体吸附下的关键尺寸测量制造技术

本文提出用于通过气体吸附过程来执行由吸附物填充的几何结构的光学测量的方法及系统。当使用包含经控制量的填充材料的净化气体的流动来处理被测量计量目标时，执行测量。所述填充材料的一部分吸附到被测量结构上，且填充结构特征中的开口、结构特征之间的空间、小体积(例如，凹口、沟槽、狭缝、接触孔等)。在一个方面中，基于待填充的最大特征大小来确定所述气体流动中的汽化材料的所要饱和度。在一个方面中，当结构是未填充的及当通过气体吸附来填充所述结构时，收集测量数据。使所述经收集数据组合于基于多目标模型的测量中，以减小参数相关性且改进测量性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在气体吸附下的关键尺寸测量相关申请案的交叉参考本专利申请案根据35U.S.C.§119主张于2016年5月2日申请的名称为“使用气体吸附的孔隙度及关键尺寸测量(PorosityandCriticalDimensionMeasurementsUsingGaseousAdsorption)”的第62/330,751号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的标的物的全部内容以引用的方式并入本文中。
所描述实施例涉及计量系统及方法，且更特定来说涉及用于在半导体产业中制造的结构的经改进测量的方法及系统。
技术介绍
例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常是由应用于样品的一系列处理步骤制造。半导体装置的各种特征及多个结构层级是由这些处理步骤形成。举例来说，其中光刻是涉及在半导体晶片上产生图案的一个半导体制造过程。半导体制造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。多个半导体装置可在单一半导体晶片上制造且接着分离成个别半导体装置。在半导体制造过程期间的各个步骤使用计量过程以检测晶片上的缺陷以促进较高良率。基于模型的计量技术使得可能实现高处理量而无样本破坏的风险。通常使用包含散射测量术、椭偏测量术及反射测量术实施方案以及相关联的分析算法的若干基于基于模型的计量的技术以特性化关键尺寸、膜厚度、组合物、重叠及纳米级结构的其它参数。现代半导体过程用以产生复杂结构。需要具多个参数的复杂测量模型来表示这些结构且考虑过程及尺寸变化。复杂的多个参数模型包含通过参数相关性及对一些参数的低测量敏感度引发的模型化误差。另外，具有相对较大数目的浮动参数值的复杂的多个参数模型的回归在计算上可能不易于处理。为降低这些误差源的影响且减少计算工作量，在基于模型的测量中数个参数通常是固定的。尽管固定数个参数的值可改进计算速度且降低参数相关性的影响，但其还导致在参数值的估计中的误差。当前，复杂的多个参数测量模型的解决方案通常需要不令人满意折衷。当前模型减小技术有时不能够到达既计算上易于处理又充分准确的测量模型。而且，复杂的多个参数模型使得针对每一受关注参数难以或不可能优化系统参数选择(例如波长、入射角等)。未来的计量应用归因于越来越小的分辨率要求、多参数相关性、越来越复杂的几何结构及越来越多地使用不透明材料而提出挑战。因此，需要用于经改进测量的方法及系统。
技术实现思路
本文提出用于通过气体吸附过程而执行由吸附物填充的几何结构的光学测量的方法及系统。当使用包含经控制量的填充材料的净化气体的流动来处理在被测量计量目标周围的局部环境时，执行测量。所述填充材料的一部分(即吸附物)吸附到被测量结构(即吸附结构)上且填充结构特征中的开口、结构特征之间的间距、小体积(例如凹口、沟槽、狭缝、接触孔等)。一方面，基于待通过气体吸附而填充的最大特征大小确定经提供到所述被测量结构的所述气体流动中的汽化材料的所要饱和度。另一方面，使用包含从具有由吸附物填充的几何特征的计量目标收集的测量信号的数据集来执行基于模型的测量。所述吸附物的存在相较于其中净化气体缺乏任何填充材料的测量情况改变所述被测量结构的光学性质。在一些实例中，针对不同吸附状态执行所述计量目标的多个测量。每一测量对应于经吸附到被测量结构上的吸附物的不同量。通过收集与具有由不同量的吸附物填充的几何特征的计量目标相关联的测量信号信息，浮动测量参数当中的参数相关性减小且测量准确度改进。在一些实例中，当结构由气体吸附填充时收集测量数据，且当所述结构是未填充的(即不经历气体吸附)时从相同结构收集测量数据。使所述经收集数据组合于基于多目标模型的测量中以改进测量性能。在一些实施例中，通过控制所述填充材料的蒸汽压而调节在经提供到被测量结构的气体流动中汽化的填充材料量。在一些实施例中，使净化气体鼓泡通过填充材料的液池。在所述净化气体流动中汽化的所述填充材料的分压是等于在所述填充材料的所述液池上的填充材料的平衡压。通过维持所述液池温度低于晶片温度所要量而控制在晶片处的汽化填充材料的饱和度。在一些实施例中，通过添加不挥发性溶质于填充材料的液池中(其抑制所述填充材料的平衡蒸汽压)而控制在所述晶片处的汽化填充材料的饱和度。在这些实施例中，通过控制溶液中的溶质的浓度而调节所述汽化填充材料的饱和度。前述是
技术实现思路
且因此必然含有细节的简化、概括及省略；因此，所属领域的技术人员将了解，
技术实现思路
仅是阐释性且不以任何方式限制。本文中所描述的装置及/或过程的其它方面、专利技术特征及优点将在本文中所陈述的非限制性详细描述中变得显而易见。附图说明图1是说明用于测量经历气体吸附的半导体晶片的结构的系统100的图。图2是说明在一个实施例中的系统100的蒸汽注入系统120的图。图3描绘包含水、甲苯及乙醇的汽化的焓ΔH的表127。另外，表127说明晶片温度与液体填充材料的池的温度之间的差以在所述晶片处达到0.9的填充材料的相对饱和。图4描绘水的分压随着水池中的盐酸的浓度而变的曲线128。图5描绘说明与水、甲苯及乙醇相关联的摩尔体积及表面张力的表129。图6描绘说明圆柱形孔的最大直径的曲线172，所述圆柱形孔可根据开尔文(Kelvin)方程式通过针对水、乙醇及甲苯作为填充材料在不同分压处的吸附而填充。图7描绘说明长的沟槽状特征的最大直径的曲线160，其可根据开尔文方程式通过针对水、乙醇及甲苯作为填充材料在不同分压处的吸附而填充。图8说明具有经制造于衬底上的周期性的二维光阻光栅结构的未填充的线空间计量目标。图9说明图8中所说明的由填充材料填充的线空间计量目标。图10A说明具有多个层的未填充的计量目标，所述多个层包含具有圆柱形接触孔的顶层。图10B说明图10A中所说明的具有由填充材料填充的圆柱形接触孔的计量目标。图11描绘针对图10A中所描绘的计量目标的数个参数在无形状填充的情况下所获得的测量结果与通过使用借助及不借助形状填充收集的数据的多目标模型获得的测量结果的比较。图12说明在一个实例中用于执行经历气体吸附的结构的测量的方法200。图13说明在另一实例中用于执行经历气体吸附的结构的测量的方法300。具体实施方式现将详细参考本专利技术的背景实例及一些实施例，本专利技术的实例说明于附图中。本专利技术提出用于通过气体吸附过程而执行由吸附物填充的几何结构的光学测量的方法及系统。使用包含从具有由吸附物填充的几何特征的计量目标收集的测量信号的丰富数据集来执行基于模型的测量。这减小浮动测量参数当中的参数相关性且改进测量准确度。因此，可以且通常使用经减少计算工作量获得充分准确的基于模型的测量结果。当使用包含经控制量的填充材料的净化气体的流动来处理在所述被测量计量目标周围的局部环境时，执行测量。所述填充材料的部分(即吸附物)吸附到被测量结构(即吸附结构)上且填充所述结构特征中的开口、结构特征之间的开口等。所述吸附物的存在相较于其中净化气体缺乏任何填充材料的测量情况改变所述被测量结构的光学性质。在一些实例中，针对不同吸附状态执行所述计量目标的多个测量。换句话说，每一测量对应于经吸附到被测量结构上的吸附物的不同量。通过收集与具有由不同量的吸附物填充的几何特征的计量目标相关联的测量信号信息，使用丰富测量数据集来执行基于模型的测量。在一个实例中，当结构是未填充时收集测量数据，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量系统，其包括：照明源，其经配置以在第一吸附状态处提供第一量的照明光到安置于晶片上的一或多个计量目标；蒸汽注入系统，其经配置以在所述一或多个计量目标的所述照明期间提供包含呈蒸汽相的填充材料的气体流动到所述一或多个计量目标，其中使所述填充材料的一部分呈液相而吸附到所述一或多个计量目标上，且其中填充材料的所述部分在所述第一吸附状态处填充所述一或多个计量目标的一或多个几何、结构特征之间的空间的至少一部分；检测器，其经配置以响应于所述第一量的照明光而从所述一或多个计量目标接收第一量的经收集光，且产生指示所述第一量的经收集光的第一测量信号集；及计算系统，其经配置以：接收与所述一或多个计量目标的第一测量相关联的所述第一测量信号集。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.02 US 62/330,751;2016.07.07 US 15/204,9381.一种测量系统，其包括：照明源，其经配置以在第一吸附状态处提供第一量的照明光到安置于晶片上的一或多个计量目标；蒸汽注入系统，其经配置以在所述一或多个计量目标的所述照明期间提供包含呈蒸汽相的填充材料的气体流动到所述一或多个计量目标，其中使所述填充材料的一部分呈液相而吸附到所述一或多个计量目标上，且其中填充材料的所述部分在所述第一吸附状态处填充所述一或多个计量目标的一或多个几何、结构特征之间的空间的至少一部分；检测器，其经配置以响应于所述第一量的照明光而从所述一或多个计量目标接收第一量的经收集光，且产生指示所述第一量的经收集光的第一测量信号集；及计算系统，其经配置以：接收与所述一或多个计量目标的第一测量相关联的所述第一测量信号集。2.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述计算系统进一步经配置以：至少部分基于所述第一测量信号集及测量模型来估计所述一或多个计量目标的受关注参数的值。3.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述照明源进一步经配置以在不同于所述第一吸附状态的第二吸附状态处提供第二量的照明光到安置于所述晶片上的所述一或多个计量目标，其中所述检测器进一步经配置以响应于所述第二量的照明光而从所述一或多个计量目标接收第二量的经收集光，且产生指示所述第二量的经收集光的第二测量信号集，且其中所述计算系统进一步经配置以：接收与所述一或多个计量目标的第二测量相关联的所述第二量的测量信号；及至少部分基于所述第一测量信号集及所述第二测量信号集及多目标测量模型来估计所述一或多个计量目标的受关注参数的值。4.根据权利要求3所述的测量系统，其中以所述填充材料的第一分压执行所述一或多个计量目标的所述第一测量，且以所述填充材料的第二分压执行所述一或多个计量目标的所述第二测量。5.根据权利要求4所述的测量系统，其中所述填充材料的所述第二分压是近似零。6.根据权利要求3所述的测量系统，其中使用第一填充材料来执行所述一或多个计量目标的所述第一测量，且使用第二填充材料来执行所述一或多个计量目标的所述第二测量。7.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述蒸汽注入系统包括：起泡器，其包含在第一温度处的液体填充材料，其中所述液体填充材料的一部分汽化到经提供到所述一或多个计量目标的所述气体流动中，其中所述一或多个计量目标是在高于所述第一温度的第二温度处。8.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述蒸汽注入系统包括：起泡器，其包含经溶解于液体填充材料中的不挥发溶质，其中所述液体填充材料的一部分汽化到经提供到所述一或多个计量目标的所述气体流动中。9.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述填充材料是水、乙醇及甲苯中的任何者。10.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述填充材料包含多个不同材料。11.根据权利要求1所述的测量系统，其中当吸附过程已达到稳定状态时，执行所述第一测量。12.根据权利要求1所述的测量系统，其中在吸附过程已达到稳定状态之前，执行所述第一测量。13.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述第一测量是光谱椭偏术测量、光谱反射测量、射束分布反射测量、射束分布椭偏术测量，或其任何组合中的任何者。14.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述第一量的照明包含在120纳米与190纳米之间的范围中的波长。15.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述受关注参数的所述值的所述估计涉及基于模型的回归、基于模型的库搜索、基于模型的库回归、基于图像的分析及信号响应计量模型中的任何者。16.一种方法，其包括：在第一吸附状态处，提供第一量的照明光到安置于晶片上的一或多个计量目标；在所述一或多个计量目标的所述照明期间，提供包含呈蒸汽相的填充材料的气体流动到所述一或多个计量目标，其中使所述填充材料的一部分呈液相而...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·克里许南，
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