用于声学量测的方法和设备技术

一种量测设备，所述量测设备用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数。所述设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器。所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1GHz至100GHz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。换能器。换能器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于声学量测的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年12月22日递交的欧洲申请20216378.8的优先权，并且所述申请的全部内容通过引用并入本文中。


[0003]本公开内容涉及可以用于例如通过光刻技术制造装置的量测设备和方法。

技术介绍

[0004]光刻设备是被构造以将期望的图案施加至衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(IC)。例如，光刻设备可以将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(通常也被称为“设计布局”或“设计”)投影至设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。投影图案可以形成在衬底上制作结构的过程的一部分。
[0005]为了在衬底上投影图案，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备相比，可以利用使用极紫外(EUV)辐射(具有在4nm至20nm的范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备来在衬底上形成较小的特征。
[0006]可以使用低k1光刻来处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以表达为CD＝k1×
λ/NA，其中，λ为所所采用的辐射波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小的特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，则在衬底上再现与电路设计人员计划以便实现特定的电气功能和性能的形状和尺寸类似的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。例如，这些微调步骤包括但不限于NA优化、定制照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)，或其它通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路来改善在低k1下的图案的再现。
[0007]在光刻过程中，期望对所形成的结构进行频繁测量，以例如用于过程控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及测量重叠(器件中的两层的对准的精度)的工具。可以在层中或层上提供诸如光栅的标记，以辅助测量结构的一个或更多个性质。最近，已经开发用于光刻领域的各种形式的散射仪。
[0008]存在对光学散射仪的性能的限制。例如，为了控制诸如3D XPoint非易失性存储器和3D NAND等半导体器件的制造，很难或不可能通过将叠置的上部图案与下部图案分开的不透明的掩模层来测量重叠。不透明层可以是数10nm厚的金属层和数μm厚的碳硬掩模。使用光学散射仪进行量测具有挑战性，这是因为所使用的掩模几乎不透射电磁辐射，其中，极
端情况为金属掩模，在金属掩模中，电磁辐射被吸收并且根本不穿过金属掩模。
[0009]扫描声学显微镜(SAM)提供了一种测量包括不透明层的结构的方式。一种市售的SAM系统包括以1GHz的声频操作的单个元件超声波换能器，所述换能器在结构的表面上方进行扫描。由蓝宝石或石英制成并具有凹曲率的声学透镜用于将换能器发射的声学辐射聚焦至距换能器固定距离的焦点。在声学透镜与结构之间提供水以将声学辐射耦合至结构中。与光学器件类似，声学系统的分辨率随着声学辐射频率的增加而增加，并且需要高声频来进行具有高空间分辨率的测量。然而，水中的声学辐射衰减随频率呈二次关系增加，并且对于1GHz和更高的声频，声学辐射的损失可以变得非常显著。在常规的SAM系统中，水层的厚度通常大于约40μm，在1GHz的声频下，这种会导致大约17dB的压力损失。因此，对于这样的系统，显著更高的声频是不可行的。足够准确地制作用于更高的声频的声学透镜也变得越来越困难。
[0010]使用SAM系统测量由光刻过程产生的结构具有挑战性。常规的SAM系统的清晰且固定的焦点意味着对于存在于结构中或结构上的在不同深度处(例如，在3D NAND叠层中)的标记，将必须执行单独的扫描，其中，仅一个或更多个标记在焦点中，或接受焦点中无任何标记。此外，SAM系统需要在两个正交方向上在样本上对单个元件换能器进行扫描，以逐个像素地形成结构的二维图像，这限制了测量速度。

技术实现思路

[0011]在所附权利要求中阐述本公开内容的方面和优选特征。
[0012]根据本公开内容的第一方面，提供了一种量测设备，所述量测设备用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数。所述设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器，所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1GHz至100GHz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。
附图说明
[0013]现在将仅通过示例的方式参考随附示意图描述本专利技术的实施例，在附图中：
[0014]图1描绘了量测设备的示意性俯视图；
[0015]图2描绘了图1的量测设备的示意性竖直截面；
[0016]图3描绘了一对非相交换能器阵列的示意性俯视图；
[0017]图4描绘了一对相交换能器阵列的示意性俯视图
[0018]图5描绘了二维换能器阵列的示意性俯视图；
[0019]图6描绘了针对从光栅衍射的声学辐射的作为时间的函数的模拟声波；
[0020]图7描绘了根据本公开内容的实施例的方法；
[0021]图8描绘了根据本公开内容的实施例的方法；
[0022]图9描绘了从一对光栅反射和衍射的声学辐射的模拟波场；
[0023]图10描绘了在应用迁移算法之后的图8的模拟波场；
[0024]图11描绘了由换能器阵列响应于从一对反射光栅衍射的声波场而产生的模拟信号的示意性二维傅里叶变换；
[0025]图12示意性地描绘了变迹光栅；
[0026]图13示意性地描绘了另一变迹光栅；
[0027]图14描绘了根据离散贝塞尔函数变迹的光栅的光栅元件的压力反射系数；
[0028]图15描绘了从一对随机光栅散射的声学辐射的示意性透视图；以及
[0029]图16描绘了设计量测目标的方法的流程图。
具体实施方式
[0030]期望检查衬底以测量在衬底中或衬底上制作的结构的性质或参数，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸等。可以使用如本文中所描述的量测设备和/或方法进行这些测量。尤其在同一批量或批次的其它衬底仍将曝光或处理之前进行检查的情况下，如果检测到错误，例如，可以对后续衬底的曝光或将对衬底执行的其它处理步骤进行调整。
[0031]在本公开内容中，术语“辐射”用于涵盖所有类型的声学辐射，包括超声波辐射，并且具体地具有在从1GHz至100GHz的范围内的频率的声学辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的量测设备，所述量测设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器，所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1GHz至100GHz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。2.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述换能器阵列设置在固体延迟线元件中或设置在所述固体延迟线元件上，所述固体延迟线元件沿所述结构的方向从所述换能器阵列延伸并且具有平面，所述平面用于定位成邻近所述衬底的相应的平面或邻近在所述衬底上制作的结构的相应的平面。3.根据权利要求2所述的量测设备，所述量测设备还被配置成将流体耦合剂保持在所述延迟线元件的所述平面与所述衬底的所述平面之间或将流体耦合剂保持在所述延迟线元件的所述平面与在所述衬底上制作的结构的所述平面之间。4.根据权利要求3所述的量测设备，包括衬底支撑件，所述衬底支撑件用于将所述衬底定位成邻近所述延迟线元件，使得所述延迟线元件的所述平面和所述衬底的所述平面或在所述衬底上制作的结构的所述平面与所述延迟线元件隔开0.10μm至5μm。5.根据权利要求2至4中任一项所述的量测设备，其中，所述延迟线元件的所述平面与所述换能器阵列隔开在从25μm至5000μm的范围内的距离。6.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述多个换能器沿着共同轴线布置。7.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述多个换能器包括至少一个接收器换能器，所述至少一个接收器换能器沿着所述共同轴线位于所述至少一个发射器换能器的任一侧。8.根据权利要求6或7所述的量测设备，其中，所述至少一个发射器换能器包括多个发射器换能器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：