[发明专利]临界尺寸的测量

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造的领域。更特定来说，本发明涉及如在集成电路结构的度量衡中使用的多角度光谱反射测量术。

背景技术

光谱工具(包含反射计及椭圆计两者)已广泛用于集成电路制造工艺的度量衡及工艺控制中。如在本文中所使用的术语“集成电路”包含例如形成于单片半导电衬底(例如由像硅或锗的IV族材料或像砷化镓的III-V族化合物或此些材料的混合物形成的那些衬底)上的那些装置的装置。所述术语包含所形成的所有类型的装置(例如存储器及逻辑)及此些装置的所有设计(例如MOS及双极的)。所述术语还包括例如平板显示器、太阳能电池及电荷耦合装置等应用。

举例来说，已使用光谱工具来测量例如膜堆叠及电路结构等样本的厚度及临界尺寸。通过这些工具进行的测量是基于测量通过样本的材料及几何结构的光的衍射。因此，随着这些结构的尺寸变小(例如厚度及线宽度)，其产生的衍射量变得极小。因此，测量这些更小的结构且同时维持所要测量精度及工具间均匀度已变得更困难。

现代的光谱工具设法通过以多个波长及多个离散角度测量样本来克服这些问题。然而，由于可用波长或可用角度中的至少一者受限，因此鉴于以下事实而难以将波长及测量角度设定为如通过基于模型的分析确定的产生最优测量敏感度的值：波长与角度的此最优组合在样本间变化。

因此，需要一种至少部分地减少例如上文所描述的那些问题的问题的系统。

发明内容

以上及其它需要通过一种用于在衬底上进行多波长、多方位、多入射角读取的光谱仪器来满足，所述仪器具有：宽带光源，其用于产生照射光束；物镜，其用于同时以多个方位角及多个入射角将所述照射引导到所述衬底上，借此产生反射光束；孔口板，其具有形成于其中的照射孔口及多个收集孔口，用于选择性地使所述反射光束的具有方位角与入射角的所要离散组合的部分通过；检测器，其用于接收方位角与入射角的所述离散组合并产生读数；及处理器，其用于解释所述读数。

以此方式，所述仪器能够在需要时同时以波长、方位角及入射角的所要组合快速地进行数个读取。因此，所述孔口板可经设置以捕获对正测量的衬底最敏感的一组读数，借此增加测量的准确度。此外，可针对不同衬底上的不同读数快速地重新配置所述仪器。

在各种实施例中，所述孔口板为可个别或组合使用以选择多个方位角与多个入射角的不同离散组合的一组孔口板。在其它实施例中，所述孔口板可以电子方式配置以产生多个方位角与多个入射角的不同离散组合。在一些实施例中，所述检测器同时接收方位角与入射角的所述离散组合。在其它实施例中，所述检测器连续地接收方位角与入射角的所述离散组合。

附图说明

当结合各图考虑时，通过参考详细描述而明了本发明的其它优点，所述各图未按比例绘制以便更清楚地展示细节，其中贯穿数个视图，相似参考编号指示相似元件，且在视图中：

图1描绘根据本发明的多个实施例的合成多角度光谱工具。

图2描绘根据本发明的第一实施例的孔口板。

图3描绘根据本发明的第二实施例的孔口板。

具体实施方式

本发明的各种实施例描述一种光谱工具(反射计或椭圆计)，其可以半个完整半球内的任何连续可变复合角度(从大约0到大约90度的入射角，从-180到180度的方位角，相对于样本的平面中的测量光点)且同时或循序地以一个以上复合角度测量样本，其中复合角度是指入射与方位的组合。

这些实施例以对应于小收集孔口的角度中的每一者进行测量，所述小收集孔口在基于模型的分析中移除多个射线内的积分，从而产生测量速度及吞吐量的显著改进，同时维持在集成电路制造工艺中所要的小测量光点。

现在参考图1，其描绘根据本发明的数个合成实施例的多角度光谱工具100。因此，任何给定实施例可能不具有图1中所描绘的所有结构。而是，图1描绘可存在于不同实施例中的各种基本及任选元件。

来自宽带光源104的光102被引导到物镜106以在光点110处照射样本108。图1中描绘双透镜物镜106，但还囊括其它物镜106设计。物镜106以光锥从实质上任何连续可变复合角度照射样本108。从样本108反射的光112由物镜106收集且被引导到光谱计114以用于测量。分束器126允许光路径102及112在分束器126与样本108之间沿着共同路径128。