形成于半导体晶片上的结构的方位扫描制造技术

通过以入射角和方位角将入射光束引导到所述结构，来检查形成于半导体晶片上的结构。在方位角的范围内扫描入射光束以获得方位扫描。在方位扫描过程中，测量衍射光束的正交偏振分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学计量，尤其是涉及形成于半导体晶片上的结构的方位扫描。
技术介绍
光学计量涉及将入射光束引导到一个结构，测量所得到的衍射光束，并且分析所述衍射光束以确定所述结构的特征。在半导体生产中，光学计量典型地用于质量保证。例如，在半导体晶片上靠近半导体芯片处制造一个光栅阵列之后，光学计量系统被用来确定所述光栅阵列的外形。通过确定所述光栅阵列的外形，以及通过扩展靠近所述光栅阵列的半导体芯片，就能评估用于形成所述光栅阵列的制造工艺的质量。然而，当对一个结构进行光学计量时，如果所述结构和所述入射光束没有在方位上精确地对准，就可能出现测量误差。特别是，衍射光束的正交偏振分量可能使信号测量复杂化，并且导致被测信号和光学计量中所使用的分析模型之间的失配。此外，在半导体行业中，日益增长地使用三维(3-D)结构，例如，具有两个方向上的维数的光栅阵列，诸如接触孔阵列。由于与二维(2-D)结构相比增加了一维，诸如线/空间，所以进行三维结构的光学计量是更加复杂的。例如，在二维结构的光学计量中，主要感兴趣的是在一个横向上的重要维(CD，critical dimension)。与此相对比，在三维结构的光学计量中，除了CD以外，所述结构的形状(来自鸟瞰图)、CD比和取向都是感兴趣的。
技术实现思路
在一个示例性的实施例中，通过以入射角和方位角将入射光束引导到所述三维结构，来检查形成于半导体晶片上的三维结构。在方位角的范围内扫描入射光束以获得方位扫描。在方位扫描过程中，测量衍射光束的正交偏振分量。附图说明通过参照以下结合附图的对本专利技术的详细说明，将能更好地理解本专利技术，在附图中，用相同的数字来表示相同的部件。图1描绘一个示例性的光学计量系统；图2描绘一个示例性的光栅阵列；图3描绘来自图2中所描绘的示例性光栅阵列的示例性信号测量仿真结果；图4描绘来自图2中所描绘的示例性光栅阵列的另一种示例性信号测量仿真结果；图5-A至5-D描绘示例性的光栅阵列；图6描绘另一个示例性的光栅阵列；图7描绘来自图6中所描绘的示例性光栅阵列的另一种示例性信号测量仿真结果；图8描绘来自图6中所描绘的示例性光栅阵列的示例性光谱扫描仿真结果；图9描绘另一个示例性的光栅阵列的一部分；图10描绘来自图9中所描绘的示例性光栅阵列的另一种示例性信号测量仿真结果；图11描绘在图9中所描绘的示例性光栅阵列的光谱扫描；图12描述差值信号的光谱扫描；以及图13描述平均信号的光谱扫描。具体实施例方式下面的说明将陈述多种特定的配置和参数等。然而，应当认识到，作者不打算用这样的说明来限制本专利技术的范围，取而代之的是，作为示例性实施例的说明而提供。1.光学计量参照图1，光学计量系统100可以被用来检查和分析形成于半导体晶片上的三维结构。例如，光学计量系统100可以被用来确定形成于半导体晶片104上的光栅阵列102的特征。如上所述，光栅阵列102可以形成于晶片104上的测试区域，诸如与形成于晶片104上的器件相邻。可替代地，光栅阵列102可以形成于器件上不干扰所述器件工作或者沿晶片104上的划线的区域中。虽然在图1中，光栅阵列102被描绘为一个接触孔阵列，但是，应当认识到，光栅阵列102可以包括各种二维和三维结构。如图1所示，光学计量系统100可以包括具有光源106和检测器112的光学计量装置。光栅阵列102被来自光源106的入射光束108照明。在本示例性的实施例中，入射光束108以相对于光栅阵列102的法线 的入射角θi和方位角(即，入射光束108的平面(入射平面122)和光栅阵列102的周期性方向(光栅平面120)之间的角度)被引导到光栅阵列102。衍射光束110以相对于法线 的角度θd离开，并且被检测器112接收。检测器112测量衍射光束110作为被测量的衍射信号，上述被测量的衍射信号可以包括反射率、零阶正交偏振效率/幅度、tan(Ψ)、cos(Δ)、傅里叶系数等等。光学计量系统100还包括处理模块114，它被配置去接收测量的衍射信号并且分析测量的衍射信号。如下面所述，随后可以使用各种线性或非线性外形提取技术，诸如基于数据库的处理、基于回归的处理等，来确定光栅阵列102的特征。基于数据库的处理的更详细说明可参见2001年7月16日提交的题为“GENERATION OF A LIBRARYOF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNALS”的美国专利申请第09/907,488号，上述申请以全文的形式在此通过参考而并入。基于回归的处理的更详细说明可参见2001年8月6日提交的题为“METHOD AND SYSTEM OF DUNAMIC LEARNING THROUGHA REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATION PROCESS”的美国专利申请第09/923,578号，上述申请以全文的形式在此通过参考而并入。关于机器学习系统的更详细说明可参见2003年6月27日提交的题为“OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURES FORMEDON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINE LEARNINGSYSTEMS”的美国专利申请第10/608,300号，上述申请以全文的形式在此通过参考而并入。2.方位扫描参照图1，如上所述，入射光束108以入射角θi和方位角被引导到光栅阵列102。参照图2，在一个示例性的实施例中，通过在方位角202的范围内扫描入射光束108来进行方位扫描。随着入射光束108在方位角202的范围内进行扫描，使用检测器112来获得衍射光束110、特别是衍射光束110的正交偏振项的测量结果(即，信号测量结果)。如同上面所指出的那样，该信号测量结果可以包括反射率、零阶正交偏振效率/幅度、tan(Ψ)、cos(Δ)、傅里叶系数等等。例如，对于典型的椭圆计，检测器112(图1)测量椭圆计参数(Ψ，Δ)。因此，有效的椭圆计参数 可以表示为ρ~=tanψelΔ=EpEs=RppSinP+RspCosPRpsSinP+RssCosP]]>式中，Ep为平行于入射平面的电场，Es为垂直于入射平面的电场，P为偏振角，Rpp，Rsp，Rps和Rss为偏振项。随着方位扫描的进行，所有四个偏振项Rpp，Rsp，Rps和Rss改变。正交偏振项Rsp，Rps在数量上典型地小于同相偏振项Rss，Rpp。要注意的是，当P处于20-50°的范围内时，由于正交偏振项的贡献不容易与同相偏振项的贡献区分开，难以测量正交偏振项。然而，当P为0°或90°时，同相偏振项Rss或Rpp其中之一变为零，仅留下正交偏振项作为衍射光束的S或P分量。因此，在本示例性的实施例中，使用0°或90°偏振角来进行方位扫描。3.确定零方位位置光学计量典型地包括比较实测衍射信号和仿真衍射信号，其中，仿真衍射信号与所述结构的假设外形相关联。如果实测衍射信号与仿真衍射信号相匹配，或者当实测衍射信号和仿真衍射信号的差值处于预设或匹配标准内时，与匹配的仿真衍射信号相关联的假设外形被认为代表所述结构的实际外形。典型地使用建模技术，诸如严格耦合波分析(RCWA，rigorouscou本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检查形成于半导体晶片上的结构的方法，所述方法包括：以入射角和方位角将入射光束引导到所述结构；在方位角的范围内扫描入射光束以获得方位扫描；以及在方位扫描过程中，测量衍射光束的正交偏振分量。

【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：约尔格比朔夫，李世芳，牛新辉，
申请(专利权)人：音质技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]