对图案化结构的基于制造技术

本发明专利技术公开了对图案化结构的基于

【技术实现步骤摘要】
对图案化结构的基于X射线的测量
[0001]本申请是分案申请，其母案申请的申请号为
201810790022.0
，申请日为
2018
年7月
18
日，专利技术名称为“对图案化结构的基于
X
射线的测量”。


[0002]本专利技术处于图案化结构
(
诸如，半导体晶片
)
的测量的领域，并且涉及利用
X
射线测量技术的测量系统和方法
。

技术介绍

[0003]半导体结构的制造需要高度精确且准确的计量技术和仪器
。
因为随着半导体技术的前进，缩小器件尺寸已变为日益复杂的任务，所以该需求变得更加关键
。
允许测量能力的类似改进的补充计量工具对于该发展的持续进展是关键的
。
最关键的是允许测量结构的尺寸表征的计量方案
。
诸如临界尺寸扫描电子显微术
(CD
‑
SEM)
和光学临界尺寸
(OCD)
的技术在加工中
、
在制作过程的各个步骤中以及在研发过程中被大量利用
。
[0004]因为器件尺寸缩小以及对处理细节的敏感度变得日益关键，所以获得样本的更多样化且独立的物理特性的能力变得至关重要
。
这些挑战需要引入基于额外物理原理的破坏性计量技术
。
这种技术中的一个是
X
射线散射测量
(XRS)/>，其中，来自单色
X
射线的散射信号被分析以用于尺寸表征
。
针对该方法的实例是也被称为透射
SAXS(T
‑
SAXS)
的临界尺寸小角度
X
射线散射测量
(CD
‑
SAXS)、
掠入射小角度
X
射线散射测量
(GI
‑
SAXS)
以及
X
射线衍射
(XRD)
或高分辨率
X
射线衍射
(HR
‑
XRD)
以及倒易空间映射
(RSM)
技术
。
[0005]例如，均转让给本申请的受让人的
US2017/0018069、US2016/0139065
以及
US20160363872
描述各种基于
X
射线技术的测量技术
。US 2017/0018069
描述用于测量一结构的感兴趣的参数
(
多个参数
)
的混合计量技术
。
根据该技术，提供在相同结构上测量的不同类型的第一和第二测量数据，其中，这些测量数据中的一个可包括
X
射线测量数据，并且这些第一和第二测量数据被处理以将第一和第二参数确定为用于解释第一和
/
或第二测量数据的优选模型数据
。US2016/0139065
描述用于利用
XRD
或
HR
‑
XRD
测量来测量样本的参数
(
多个参数
)
的测量技术
。
该技术提供通过关于样本结构的几何参数的信息
(
例如，图案特征
)
来优化
XRD
测量，并且反之亦然：使用
XRD
测量数据来优化
/
解释一不同的几何结构相关的测量，由此使得能够确定样本几何结构以及材料特性
/
组成
。
几何结构相关的数据可由不同测量技术提供，诸如光学测量，例如，光学临界尺寸
(OCD)
测量
、CD
‑
AFM、CD
‑
SEM
以及其它
X
射线技术
。US2016/0363872
描述用于规划计量测量
、
通过被测工具
(TuT)
和参考测量系统
(RMS)
利用测量的各种组合的方法和系统，其中，基于
X
射线的工具可用作参考
/CD
测量，诸如
XRD、X
射线光电子光谱学
(XPS)、X
射线拉曼散射
(XRS)。
[0006]US 9,588,066
描述用于使用多角度
X
射线反射散射测量
(XRS)
来测量周期性结构的方法和系统
。
该技术涉及在具有周期性结构的样本上照射入射
X
射线束以生成散射
X
射线束，其中，入射
X
射线束同时提供多个入射角和多个方位角
。

技术实现思路

[0007]在本领域中，需要一种利用
X
射线散射测量在图案化结构上测量的新颖测量技术，以有效消除测量信号中的粗糙度和背景噪声等影响，以由此显著提高测量技术的信噪比
。
[0008]粗糙度和背景噪声相关的影响与以下相关联：已知
X
射线技术使用比标准光学技术显著更小的波长
(
从小于到几纳米
)。
因为图案化结构
(
例如，半导体晶片
)
中的特征的尺寸本身表征在该范围内，所以测量信号可对测量结构几何结构极其敏感
。
为了从
X
射线测量解释关于结构的信息，需要将测量信号与尺寸特征相关联的一些方法
。
一个例子是与用于
OCD
的方法类似的方法，其中，测量是基于模型的：模型用于从一些假定结构计算期望
(
理论
)
数据并且将其与测量数据相比较
。
假定结构的尺寸随后被修改为模型参数，直至达到计算
/
理论信号与测量信号之间的最佳一致性
(
最佳拟合
)。
其他已知方法也基于将
X
射线散射测量信号与一些具体测量几何结构相关的能力
。
[0009]然而，在该解释过程中，
X
射线散射测量可遭受相当大的额外困难
。
这是因为测量信号受到与被测量的标称结构不直接相关并且会混淆解释过程的一些因素的强烈影响
。
这些因素包括粗糙度和背景噪声的影响
。
[0010]更具体地，粗糙度影响与结构从其预期几何结构的小的不均匀偏差相关联，这是任何制造过程中的固有成分
。
在这一点上，参考图1，图1示出具有典型不平滑形状的简单蚀刻光栅线
(
图案特征
)
，即，纳米级的粗糙度结构
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于对图案化结构的基于
X
射线的测量的方法，所述方法包括：处理指示与图案化结构对入射
X
射线辐射的检测辐射响应相对应的测量信号的数据，并且从所述数据中减去基本上无背景噪声的有效测量信号，所述有效测量信号由反射衍射级的辐射分量形成，使得所述有效测量信号的基于模型解释能够实现确定所述图案化结构的一个或多个参数，其中，所述处理包括：分析所述测量信号并且从所述测量信号中提取与所述背景噪声对应的背景信号；以及向所述测量信号应用过滤处理以从所述测量信号中减去与所述背景信号对应的信号，产生所述有效测量信号
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量信号的分析以及从所述测量信号中提取所述背景信号包括：处理所述测量信号以滤出与反射衍射级的辐射分量对应的信号，并且提取指示所述背景噪声的背景签名；向所述背景签名应用拟合处理以获得所述背景信号
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：对所述背景信号进行图像处理，以获得代表所述背景信号的校正图像，随后将所述校正图像用作要从所述测量信号中减去的与所述背景信号对应的信号
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，包含于被提供的所述测量信号中的所述有效测量信号与所述结构的辐射响应中的反射级的预定角跨度
φ
COL
对应，使得不同反射级的辐射分量与检测器的辐射敏感表面上的不同的空间分离的区域相互作用
。5.
根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：提供指示要在收集所述测量信号时使用的优化测量方案的数据，所述优化测量方案提供所述测量信号包括所述有效测量信号，其中，所述有效测量信号对应于所述结构的辐射响应中的反射级的角跨度
φ
COL
，使得不同反射级的辐射分量与检测器的辐射敏感表面上的不同的空间分离的区域相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉拉德，
申请(专利权)人：诺威有限公司，
类型：发明
国别省市：