测量方法技术

提供了一种用于提供凹部的几何形状的精确确定的测量方法，其包括：测量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度（操作Ｓ１）；定义多个参数组，所述参数组包括凹部的侧壁相对于底表面的角度、宽度尺寸和深度尺寸，并且制备包括分别与这些多个参数组相关联的多个反射光波形的库（操作Ｓ２）；对凹部照射光的操作（操作Ｓ４）；检测反射光的操作（操作Ｓ５）；将反射光波形和从库中选择的波形９相对照（操作Ｓ６）；以及当反射光波形和从库中选择的波形之间的偏差小于指定值时，则将诸如宽度尺寸等的与选择的波长相关联的凹部的参数赋为最优值，以确定凹部的几何形状。在库的参数组中凹部的侧壁相对于其底表面的角度是操作Ｓ１中的测量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于确定凹部的几何形状的。
技术介绍
用于制造半导体器件的传统工艺采用一种程序，其中，互连槽 (interconnect trench)和贯通孔(via hole)形成在绝缘膜中，并且金属层被 埋在形成的互连槽和贯通孔中，以形成互连(interconnect)和通孔(via)。 在传统工艺中，通过适当调整蚀刻时间，来控制互连槽和贯通孔(下 文称为"互连槽等")的几何形状。然而，在通过调整蚀刻时间来控制几何形状的方式中，存在难以 精确地确定互连槽等的几何形状的问题。为了解决该问题，提出了通过对互连槽等照射光以及分析从互连 槽等反射的光来确定互连槽等的几何形状的方式(例如，散射测量法 (光学临界尺寸(Optical Critical Dimension: OCD)测量法))(参见 PCT申请的日本专利国内公开No. 2004-510,152、 PCT申请的日本专利 国内公开No. 2002-506,198以及PCT申请的日本专利国内公开No. 2006-512,561)。以这种方式，先将用于确定互连槽等的几何形状的参数(例如， 互连槽等的深度、互连槽等的侧壁相对于底表面的角度、互连槽等的 中间深度位置中的宽度尺寸)与反射光波形相关联，并且将相关的参数存储在数据库(库)中。然后，用光照射互连槽等，并且用检测器 检测反射光，以获取反射光波形。然后，将获取的反射光波形与存储 在数据库中的波形对照。如果获取的反射光波形与存储在数据库中的 波形一致，则互连槽等的几何形状被定义为与数据库中的波形相关联 的用于确定互连槽等的几何形状的参数。此处，当制备数据库时，将 用于确定互连槽等的几何形状(例如，互连槽等的深度、互连槽等的 侧壁相对于底表面的角度、互连槽等的中间深度位置中的宽度尺寸) 的参数用于预定函数，以得到所计算的波形。在这种构造中，各个参 数被设置为可变的，以适用于各种类型的互连槽等的几何形状。在上述的中，通过散射测量法得到的测量结果可能显著 不同于通过利用扫描电子显微镜(SEM)观测的实际测量值。
技术实现思路
根据本专利技术人的研究结果，已经发现下列因素导致了通过散射测量法得到的测量结果与通过用SEM观测的实际测量值之间的显著偏 差。首先，具有不同宽度尺寸的底部的贯通孔被形成，并且通过散射 测量法和通过临界尺寸SEM (Critical Dimension SEM: CD-SEM)执行 这些检测，以得到两种之间的相关关系。这些结果在图7A至 7C中示出。此处，在图7A至7C中，横坐标表示通过使用SEM所观测到 的底部的宽度尺寸，并且纵坐标表示通过散射测量法的底部的测量宽 度尺寸。图7B示出了在通过散射测量法制备数据库时将三个参数设置成可 变的条件下所得到的结果，这三个参数为贯通孔的深度、贯通孔的侧 壁相对于底表面的角度以及贯通孔的中间深度位置中的宽度尺寸。在 这种情况下，通过散射测量法测量的贯通孔的底部的测量宽度尺寸的 平均值显著不同于利用SEM观测的贯通孔的底部的实际宽度尺寸的平 均值，并且得到的相关系数低至0.861。除了上述之外，贯通孔底部的 宽度尺寸还是通过利用三个参数计算的一个值，这三个参数为贯通孔的深度、贯通孔的侧壁相对于底表面的角度以及贯通孔的中间深度位 置中的宽度尺寸。图7C示出了在通过散射测量法制备数据库时将贯通孔的中间深度 位置中的宽度尺寸固定为预定值并且将上述的三个参数中的其余参数 设置为可变的情况下所得到的结果。在这种情况下，通过散射测量法测量的贯通孔的底部的宽度尺寸的平均值也显著不同于通过利用SEM观测的贯通孔底部的实际宽度尺寸的平均值，并且得到的相关系数较 低。图7A示出了在通过散射测量法制备数据库时将贯通孔的侧壁相对于底表面的角度固定为预定值并且上述三个参数中的其余参数设置成 可变的情况下所得到的结果。在这种情况下，通过散射测量法的贯通孔底部的测量宽度尺寸的平均值基本上等于利用SEM观测的贯通孔底 部的实际宽度尺寸的平均值，并且得到的相关系数高达0.992。根据上述的研究结果，认为通过在将互连槽等的侧壁相对于底表 面的角度固定为预定值的条件下制备数据库，通过散射测量法，能够 确定精确的几何形状。根据本专利技术的一个方面，提供一种，包括下列操作测 量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度；定义多个参 数组，其包括形成在绝缘膜中的凹部的侧壁与其底表面的角度、凹部 的预定深度位置中的宽度尺寸和凹部的预定深度尺寸，并且制备用于 存储分别与多个参数组相关联的多个反射光波形的库；用光对形成在 绝缘膜中的凹部进行照射；检测来自用光照射的凹部的反射光；将检 测到的反射光波形和从库中选择的存储波形相对照；如果检测到的反 射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差等于或大于指定值，则 将检测到的反射光波形与再次从库中选择的存储波形进行对照，而如 果检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差小于指定值，则将与从库中选择的波形相关联的参数组赋予表示用光照射的凹 部的几何形状的值，该赋予的参数组包括凹部的宽度尺寸、凹部的深 度尺寸和凹部的内壁相对于其底表面的角度；以及根据表示凹部的几 何形状的值确定凹部的几何形状，其中，在定义多个参数组的操作中 的多个参数组中，凹部的侧壁相对于其底表面的角度在参数组中是一 样的，并且包括凹部的宽度尺寸和凹部的深度尺寸的其他参数中的至 少任意一个在各个参数组中是不同的，并且其中，凹部的侧壁相对于 其底表面的角度是在测量凹部的侧壁相对于其底表面的角度的操作中 得到的测量值。此处，用于通过用光照射而确定几何形状的凹部可以不同于用于 测量侧壁相对于底表面的角度的凹部，并且可以是一凹部，其被认为 具有侧壁相对于用于测量上述角度的凹部的底表面基本相同的底表面 的角度。例如，用于通过用光照射而确定几何形状的凹部可能在蚀刻 条件下形成，这与用于形成用于测量角度的凹部的蚀刻条件相同。根据本专利技术，用于制备库的多个参数组中的每个都包括凹部的侧 壁相对于其底表面的相同角度，并且包括凹部的宽度尺寸和凹部的深 度尺寸的其他参数中的至少任何一个在各个参数组中是不同的。凹部 的侧壁相对于其底表面的角度是测量角度。如上所述，将凹部的侧壁 相对于其底表面的测量角度作为固定值，以制备波形，以便能通过散 射测量法来确定精确的几何形状。除上述之外，反射光波形还表明反 射光强度的波形依赖性，并且通过固定在凹部上的光入射角，可以测 量反射光的强度数据，或者可选地，反射光的强度数据可能是通过改 变(操作)入射角而测量出的入射角依赖性数据。检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差可以 是，例如，检测到的反射光波形和从库中挑选的存储波形之间最大偏 差，或可选地，特定波长区域中的检测到的反射光波形的积分值和从 库中选择的存储波形的积分值之间的偏差。8根据本专利技术，提供了一种，其实现了对凹部的几何形状 的精确确定。附图说明从以下结合附图的对某些优选实施方式的描述，本专利技术的上述及 其他目的、优势和特征将变得更加明显，其中图l是示出了根据本专利技术的实施方式的测量装置的示意图2是示出了测量装置的计算器装置的框图3是示意性地示出了库的结构的示图4是示意性地示出了另一库的结构的示图5是示意性地示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量方法，包括下列操作：　测量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度；　定义多个参数组，并且制备存储分别与所述多个参数组相关联的多个反射光波形的库，所述参数组包括形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度、所述凹部的预定深度位置中的宽度尺寸和所述凹部的深度尺寸；　对形成在绝缘膜中的凹部照射光；　检测来自用光照射的所述凹部的反射光；　将检测到的反射光波形和从所述库中选择的存储波形相对照；　如果检测到的反射光波形与从所述库中选择的存储波形之间的偏差等于或大于指定值，则将检测到的反射光波形与再次从所述库中选择的存储波形相对照，而如果检测到的反射光波形与从所述库中选择的存储波形之间的偏差小于所述指定值，则将与从所述库中选择的所述波形相关联的所述参数组赋予表示用光照射的所述凹部的几何形状的值，所述赋予的参数组包括凹部的所述宽度尺寸、凹部的所述深度尺寸和凹部的所述侧壁相对于其底表面的角度；以及　根据表示所述凹部的几何形状的所述值，确定所述凹部的几何形状，　其中，在所述定义多个参数组的操作中的所述多个参数组中，所述凹部的侧壁相对于其底表面的角度在参数组中相同，并且包括凹部的所述宽度尺寸和凹部的所述深度尺寸的其他参数中的至少任意一个在参数组中不同，以及　其中，所述凹部的侧壁相对于其底表面的角度是在所述测量凹部的侧壁相对于其底表面的角度的操作中得到的测量值。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：南部英高，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]