光学近场度量制造技术

本发明专利技术提供利用光学微腔探针以依遵循高体积度量要求的方式通过所述光学微腔探针之间的近场相互作用来映射晶片表面构形的系统及方法。所述光学微腔探针通过参考辐射与微腔及晶片特征中的辐射的近场相互作用之间的干扰信号的移位来检测晶片上的特征，例如装置特征及度量目标特征。各种照明及检测配置提供用于相对于其准确度及灵敏度来增强光学度量测量的快速且敏感的信号。所述光学微腔探针可相对于所述晶片而在受控高度及位置处被扫描，且提供有关装置特征与目标特征之间的空间关系的信息。

Optical near-field measurement

The present invention provides a system and method for mapping wafer surface configuration by near field interaction between optical microcavity probes in a manner that meets the requirements of high volume measurement. The optical microcavity probe detects features on the wafer, such as device features and measurement target features, by referring to the shift of interference signals between radiation and the near-field interaction of radiation in the microcavity and wafer characteristics. Various lighting and detection configurations provide fast and sensitive signals for enhancing optical metrological measurements relative to their accuracy and sensitivity. The optical microcavity probe can be scanned at a controlled height and position relative to the wafer, and provides information about the spatial relationship between device features and target features.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学近场度量相关申请案的交叉参考本申请案主张2016年9月28日申请的第62/400,627号美国临时专利申请案的权利，所述临时专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及光学度量的领域，且更特定来说，本专利技术涉及具有用于增强光学度量的高灵敏度及准确度的晶片特征扫描。
技术介绍
光学度量中的准确度及灵敏度要求随着光刻生产技术的进步及集成电路(IC)装置特征大小的减小而增加。当前扫描技术太缓慢、太昂贵及/或不够准确来将所需晶片表面构形输入提供到光学度量系统。
技术实现思路
以下是提供对本专利技术的初始理解的简化概述。所述概述未必识别关键要素也不限制本专利技术的范围，而仅充当对以下描述的引言。本专利技术的一个方面提供一种系统，其包括：至少一个光学微腔传感器，其经配置以检测晶片上的特征；及控制器，其经配置以通过使所述至少一个光学微腔传感器在装置的特征与叠加目标的特征之间移动来测量所述装置的特征与所述叠加目标的特征之间的距离。本专利技术的这些、额外及/或其它方面及/或优点阐述于以下详细描述中；可能可从所述详细描述推论；及/或可通过本专利技术的实践获知。附图说明为更佳地理解本专利技术的实施例且展示可如何实行所述实施例，现在将仅通过实例参考附图，其中相同符号始终指示对应元件或区段。在附图中：图1是根据本专利技术的一些实施例的具有包含装置的特征及(若干)度量目标的特征的多个层的晶片的区段的高级示意性绘示。图2及3是根据本专利技术的一些实施例的经配置以使用(若干)光学微腔传感器来测量晶片特征的准确相对位置的系统的高级示意性绘示。图4是绘示根据本专利技术的一些实施例的方法的高级流程图。具体实施方式在以下描述中，描述本专利技术的各个方面。为了阐释，阐述特定配置及细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，所属领域的技术人员还将明白，可在无本文中所呈现的具体细节的情况下实践本专利技术。此外，可省略或简化熟知特征以免模糊本专利技术。特定参考图式，应强调，所展示的细节是通过实例且仅供说明性讨论本专利技术，且为了提供确信为本专利技术的原理及概念性方面的最有用且容易理解的描述而呈现。在这方面，并未试图比本专利技术的基础理解所必需的描述更详细地展示本专利技术的结构细节，图式所采取的描述使所属领域的技术人员明白如何可在实践中体现本专利技术的若干形式。在详细阐释本专利技术的至少一个实施例之前，应理解，本专利技术并不使其应用受限于以下描述中所阐述或图式中所绘示的组件的构造及布置的细节。本专利技术可应用于可依各种方式实践或实施的其它实施例及所揭示的实施例的组合。此外，应理解，在本文中采用的用语及术语是出于描述的目的，且不应被视为具有限制性。除非依从以下讨论显而易见的其它方式明确陈述，否则应了解，在整个说明书中，利用例如“处理”、“计算”、“演算”、“确定”、“增强”等等的术语的讨论是指计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作及/或过程，其将表示为计算系统的寄存器及/或存储器内的物理(例如电子)量的数据操纵及/或转换成类似地表示为计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。提供利用光学微腔探针以依遵循高体积度量要求的方式通过所述光学微腔探针之间的近场相互作用来映射晶片表面构形的系统及方法。所述光学微腔探针通过参考辐射与微腔及晶片特征中的辐射的近场相互作用之间的干扰信号的移位来检测晶片上的特征，例如装置特征及度量目标特征。各种照明及检测配置提供用于相对于其准确度及灵敏度来增强光学度量测量的快速且敏感的信号。所述光学微腔探针可相对于所述晶片而在受控高度及位置处被扫描，且提供有关装置特征与目标特征之间的空间关系的信息。图1是根据本专利技术的一些实施例的具有包含装置的特征65及(若干)度量目标的特征80的多个层70的晶片60的区段的高级示意性绘示。度量目标一般经设计以依有关例如层70之间的叠加的度量参数的光学分辨率提供数据。将这些数据用作有关装置特征65的对应数据的代理，其无法被光学测量。特征65、80可分别包括对应IC装置及度量目标的任何结构或元件(例如杆体、沟槽或任何其它结构元件)。两个双头箭头示意性地绘示装置特征65及目标特征80出现于晶片60的多个层中。目标特征65通常经受图案放置误差，其可为将在半导体行业中于制造集成电路(IC)期间被控制的最重要参数中的一者，这是因为特征65的相对位置影响最终产品的质量及产量两者。典型图案化尺寸对于直接光学分辨率来说太小，且因此，通常在每一光刻步骤中制造特殊“代理”目标，且通过各种光学技术来监测这些较大“代理”目标之间的叠加(作为度量参数的非限制性实例)。然而，装置特征65与目标特征80的放置数据之间的对应性的准确度尤其取决于：(i)(若干)度量目标的特征80的位置正确地表示对应装置的特征65的位置且因此特征80、65的误置对应的假设；(ii)装置特征65与目标特征80之间的距离85(示意性地所指示)不会引入额外误差的假设；及(iii)(若干)度量目标表示的特征80的生产准确度。这些假设在光刻的按比例缩减达到次10nm尺寸时变得较不准确。例如，叠加测量可能无法容忍叠加目标的特征80与实际IC组件的特征65之间的非零(例如几纳米)偏移。因此，依两个不同长度尺度(例如1nm到10nm对100nm到1000nm)设计的特征80、65的放置误差之间需要精确校准。图2及3是根据本专利技术的一些实施例的经配置以使用(若干)光学微腔传感器110来测量晶片特征65、80的准确相对位置的系统100的高级示意性绘示。系统100可包括：至少一个光学微腔传感器110，其包括经配置以检测晶片60上的特征的经耦合的微腔112及光纤114(例如，微腔112可耦合到锥形光纤114)；及控制器150，其经配置以通过使至少一个光学微腔传感器110在装置的特征65与叠加目标的特征80之间移动来测量装置的特征65与叠加目标的特征80之间的距离85。例如，因为在晶片60上方扫描(151A)微腔传感器110，所以腔模112A的渐消部分112B可在扫描151A期间与且期望与例如特征65、80的晶片上表面构形相互作用。因此，腔模112A的渐消部分可延伸超出微腔112，但其不会从微腔112传播到微腔112外部，且其强度随着与微腔112的距离呈指数衰减。此电磁场可具有小范围(例如，针对直径为约300nm且距离衰减长度为约100nm的微腔)。因此，如果在晶片上方扫描微腔112，那么具有表面构形的特征将进入强渐消场(evanescentfield)的区中，且远离微腔112移动将会离开此区域(即，期望相互作用)。微腔112及/或微腔传感器110可由此经配置以提供指示微腔112的渐消场与经检测特征之间的相互作用的辐射。腔模112A可以是指微腔112内及/或周围的电磁场。微腔112可与光纤114耦合，使得光纤114经定位成足够接近微腔112以提供所要操作。耦合可通过使具有高折射率的两个区域(例如光纤114及微腔112)之间的电磁场穿隧来发生。在一例子中，微腔112具有约10μm×500nm的总范围。场(相互作用区域)是各自具有约330nm的距离及约280nm的直径的一系列点。其它尺寸是可能的。在这个例子中，微腔112是由硅制成，且波长为1550nm。光可耦合到微腔112中及从微腔112耦合。控制器150可进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：至少一个光学微腔传感器，其经配置以检测晶片上的特征，及控制器，其经配置以通过使所述至少一个光学微腔传感器在装置的特征与叠加目标的特征之间移动来测量所述装置的特征与所述叠加目标的特征之间的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.28 US 62/400,627;2017.05.19 US 15/599,8811.一种系统，其包括：至少一个光学微腔传感器，其经配置以检测晶片上的特征，及控制器，其经配置以通过使所述至少一个光学微腔传感器在装置的特征与叠加目标的特征之间移动来测量所述装置的特征与所述叠加目标的特征之间的距离。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学微腔传感器包括至少一个微腔，其经配置以提供延伸超出所述至少一个微腔的渐消辐射且与所述经检测特征相互作用，且其中所述至少一个微腔进一步经配置以提供指示所述至少一个微腔的渐消场与所述经检测特征之间的相互作用的辐射。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述至少一个微腔经配置以产生大于100的高质量因子，及所述至少一个微腔中的小于λ3的光能的严格限制。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个微腔经形成为微圆环面、微球形、微碟形或1D或2D(一维或二维)光子晶体腔。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以控制所述至少一个光学微腔传感器的水平位置。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以控制所述至少一个光学微腔传感器的竖直位置。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以将所述至少一个光学微腔传感器维持于指定扫描高度。8.根据权利要求6所述的系统，其进一步包括经配置以将扫描高度数据提供到所述控制器的至少一个辅助光学微腔传感器。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学微腔传感器装载有经选择以在...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·帕斯卡维尔，A·玛纳森，V·莱温斯基，
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