一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法及系统技术方案

本发明专利技术属于纳米表征技术领域，公开了一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法及系统。本发明专利技术首先通过散射测量选取满足高灵敏度条件的入射角，然后基于此入射角进行椭偏测量，进而利用深度学习判断深孔刻蚀缺陷类型；之后先增大入射角以适用掩膜检测，然后基于增大后的入射角进行椭偏测量、掩膜变形闭环判断，最终得到缺陷类型结论。本发明专利技术充分利用散射测量、椭偏测量和深度学习技术的特性，能够在深孔刻蚀过程中实现在线、无损的表征，能够为高深宽比、刻蚀垂直且上下孔径一致的刻蚀通孔的检测提供一站式解决方案。站式解决方案。站式解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法及系统


[0001]本专利技术属于纳米表征
，更具体地，涉及一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法及系统。

技术介绍

[0002]近来对深孔刻蚀缺陷的形貌表征的需求日益突出，例如，近些年广泛应用的立体堆叠闪存(3D NAND)工艺结构中，其较高的工艺均匀性及刻蚀深宽比的要求使得其对深孔刻蚀缺陷的形貌表征的需求很大。高深宽比通道孔蚀刻是3D NAND工艺中最重要、最具挑战性的步骤之一，也是在堆叠层上均匀打孔并形成存储单元通道的关键环节。这一刻蚀工艺需要精确地蚀刻出垂直且上下孔径一致的刻蚀通孔，因此要求能够精确地在线监测、无损表征深孔刻蚀的孔状态。此外，随着芯片尺寸不断缩小，3D NAND的工艺整合复杂度越来越大，由于堆栈沉积层数增加、晶圆中心到边缘的厚度差异增大等原因，其可能产生的缺陷也越来越多。对于高深宽比存储层掩膜刻蚀，由于离子和中性粒子磁通比随刻蚀深度的变化在深宽比大于40时，中性粒子无法到达底部，当深宽比大于50时，50％的离子无法到达底部，因此会产生上下孔径不一致、偏离预设轨迹、弯曲蚀坑等缺陷，并且对于三维结构，其缺陷是全方位的，而这些缺陷将严重影响产品的质量，因此无损表征这些缺陷有重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术通过提供一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法及系统，解决现有技术无法在深孔刻蚀过程中实现在线、无损表征的问题。
[0004]本专利技术提供一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1、通过散射测量选取满足高灵敏度条件的入射角，将此入射角记为第一入射角；
[0006]步骤2、将所述第一入射角作为进行全穆勒矩阵广义椭偏测量的入射角，通过椭偏测量得到第一椭偏测量信息；基于所述第一椭偏测量信息，利用深度学习判断深孔刻蚀缺陷类型；
[0007]步骤3、增大入射角，将此入射角记为第二入射角；
[0008]步骤4、将所述第二入射角作为进行全穆勒矩阵广义椭偏测量的入射角，通过椭偏测量得到第二椭偏测量信息；基于所述第二椭偏测量信息，进行掩膜变形闭环判断；若判定掩膜变形，则更换掩膜后返回至步骤2；若判定掩膜未变形，则基于步骤2判断的深孔刻蚀缺陷类型得到深孔刻蚀缺陷形貌表征信息。
[0009]优选的，所述步骤1中，利用散射测量装置获得灵敏度信息，所述灵敏度信息包括若干不同入射角对应的灵敏度值；基于所述灵敏度信息，选取满足高灵敏度条件的入射角。
[0010]优选的，所述步骤2中，利用椭偏测量装置得到测试样品对应的所述第一椭偏测量信息，所述第一椭偏测量信息包括测试样品基于波长的16个元素的穆勒矩阵；
[0011]将所述16个元素的穆勒矩阵分解为二向色性穆勒矩阵、相位延迟穆勒矩阵和散射
退偏穆勒矩阵；
[0012]通过深度学习得到所述16个元素的穆勒矩阵、所述二向色性穆勒矩阵、所述相位延迟穆勒矩阵和所述散射退偏穆勒矩阵分别对应的拟合曲线，将上述曲线记为测量拟合曲线；
[0013]将所述测量拟合曲线与数据库进行对比，所述数据库中包含多种深孔刻蚀缺陷类型对应的拟合曲线，基于对比结果判断深孔刻蚀缺陷类型。
[0014]优选的，所述步骤2中，将所述测量拟合曲线与所述数据库中的多种拟合曲线的临界点进行对比，找出临界点最接近的拟合曲线，判断深孔刻蚀缺陷类型；
[0015]所述临界点为良品临界点，包括上下孔径差临界点、刻蚀轨迹倾斜角临界点、弯曲蚀坑曲率良品临界点中的一种或多种临界点。
[0016]优选的，所述测试样品为立体堆叠闪存工艺结构。
[0017]优选的，所述步骤2中，还包括：进行入射角灵敏度闭环判断；若无法利用深度学习判断出深孔刻蚀缺陷类型，则认为入射角灵敏度过低，返回至步骤1，重新选取入射角；若能够利用深度学习判断出深孔刻蚀缺陷类型，则转入步骤3。
[0018]优选的，所述步骤4中，基于所述第二椭偏测量信息，利用深度学习得到掩膜的变形量，基于所述变形量判断掩膜是否变形。
[0019]优选的，所述散射测量装置中的物镜能够实现全方位角和多入射角同时测量。
[0020]优选的，所述椭偏测量装置中的样品台能够进行全方位角旋转。
[0021]另一方面，本专利技术提供一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征系统，包括：
[0022]散射测量装置，用于进行散射测量、获得灵敏度信息，所述灵敏度信息包括若干不同入射角对应的灵敏度值；
[0023]椭偏测量装置，用于进行椭偏测量，得到第一椭偏测量信息、第二椭偏测量信息；
[0024]分析判断装置，用于基于所述第一椭偏测量信息，利用深度学习判断深孔刻蚀缺陷类型；用于基于所述第二椭偏测量信息，进行掩膜变形闭环判断；以及，在判定掩膜未变形的情况下，基于判断的深孔刻蚀缺陷类型得到深孔刻蚀缺陷形貌表征信息；
[0025]所述深孔刻蚀缺陷形貌的表征系统用于实现如上述的深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法中的步骤。
[0026]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0027]本专利技术首先通过散射测量选取满足高灵敏度条件的入射角，然后基于此入射角进行全穆勒矩阵广义椭偏测量，得到第一椭偏测量信息，进而利用深度学习判断深孔刻蚀缺陷类型。之后，为了对深孔刻蚀中采用的掩膜是否变形进行检测，先增大入射角以适用掩膜检测，然后基于增大后的入射角进行全穆勒矩阵广义椭偏测量，得到第二椭偏测量信息，进而进行掩膜变形闭环判断。如果判定掩膜变形，则更换掩膜后重新进行深孔刻蚀缺陷检测；如果判定掩膜未变形，那么就能够根据之前判断的深孔刻蚀缺陷类型得到深孔刻蚀缺陷形貌表征信息，即得出最终的缺陷类型结论。本专利技术充分利用散射测量、椭偏测量和深度学习技术的特性，能够在深孔刻蚀过程中实现在线、无损的表征，能够为高深宽比、刻蚀垂直且上下孔径一致的刻蚀通孔的检测提供一站式解决方案。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法的流程图；
[0029]图2为本专利技术实施例2提供的一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征系统中椭偏测量装置的示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例2提供的一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征系统中散射测量装置的示意图。
具体实施方式
[0031]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0032]实施例1：
[0033]实施例1提供一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法，参见图1，包括以下步骤：
[0034]步骤1、通过散射测量选取满足高灵敏度条件的入射角，将此入射角记为第一入射角。
[0035]即通过散射测量快速选取高灵敏度的入射角，散射测量是基于角度的散射测量。
[0036]具体的，利用散射测量装置获得灵敏度信息，所述灵敏度信息包括若干不同入射角对应的灵敏度值；基于所述灵敏度信息，选取满足高灵敏度条件的入射角。
[0037]所述散射测量装置中的物镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过散射测量选取满足高灵敏度条件的入射角，将此入射角记为第一入射角；步骤2、将所述第一入射角作为进行全穆勒矩阵广义椭偏测量的入射角，通过椭偏测量得到第一椭偏测量信息；基于所述第一椭偏测量信息，利用深度学习判断深孔刻蚀缺陷类型；步骤3、增大入射角，将此入射角记为第二入射角；步骤4、将所述第二入射角作为进行全穆勒矩阵广义椭偏测量的入射角，通过椭偏测量得到第二椭偏测量信息；基于所述第二椭偏测量信息，进行掩膜变形闭环判断；若判定掩膜变形，则更换掩膜后返回至步骤2；若判定掩膜未变形，则基于步骤2判断的深孔刻蚀缺陷类型得到深孔刻蚀缺陷形貌表征信息。2.根据权利要求1所述的深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法，其特征在于，所述步骤1中，利用散射测量装置获得灵敏度信息，所述灵敏度信息包括若干不同入射角对应的灵敏度值；基于所述灵敏度信息，选取满足高灵敏度条件的入射角。3.根据权利要求1所述的深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法，其特征在于，所述步骤2中，利用椭偏测量装置得到测试样品对应的所述第一椭偏测量信息，所述第一椭偏测量信息包括测试样品基于波长的16个元素的穆勒矩阵；将所述16个元素的穆勒矩阵分解为二向色性穆勒矩阵、相位延迟穆勒矩阵和散射退偏穆勒矩阵；通过深度学习得到所述16个元素的穆勒矩阵、所述二向色性穆勒矩阵、所述相位延迟穆勒矩阵和所述散射退偏穆勒矩阵分别对应的拟合曲线，将上述曲线记为测量拟合曲线；将所述测量拟合曲线与数据库进行对比，所述数据库中包含多种深孔刻蚀缺陷类型对应的拟合曲线，基于对比结果判断深孔刻蚀缺陷类型。4.根据权利要求3所述的深孔刻蚀缺陷形貌的表征方法，其特征在于，所述步骤2中，将所述测量拟合曲线与所述数据库中的多种拟合曲线的临界点进行对比，找出...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋毅，孙启盟，杨德坤，王诗兆，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：