[发明专利]用于图案化晶片表征的方法与设备

说明书

本发明揭示用于表征半导体晶片上的多个所关注结构的设备及方法。从度量衡系统的一或多个传感器按多个方位角从特定所关注结构测量多个光谱信号。基于针对所述方位角而获得的所述光谱信号来确定光谱差值。基于分析所述光谱差值来确定及报告所述特定所关注结构的质量指示。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年8月6日申请的萨迪斯·杰拉德·祖拉(Thaddeus GerardDziura)等人的先前申请案第61/862,801号美国临时申请案及2014年2月21日申请的萨迪斯·祖拉(Thaddeus Dziura)等人的第61/943,098号美国临时申请案的权利，所述申请案的全文出于所有目的而以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及用于半导体晶片表征的方法及系统，且更特定来说，涉及半导体晶片上的印刷图案的质量的表征。

背景技术

一段时间以来，用于集成电路制造中的光刻或光学光刻系统已普及。此类系统已被证明为在精确地制造及形成产品中的极小细节方面极其有效。在一些光刻系统中，通过经由光束或辐射束(例如UV或紫外光)来转印图案而在衬底上书写电路图像。举例来说，光刻系统可包含光源或辐射源，光源或辐射源投影电路图像穿过光罩并且到涂布有对照射敏感的材料(例如光致抗蚀剂)的硅晶片上。所暴露的光致抗蚀剂通常形成图案，所述图案在显影之后在后续处理步骤(如(例如)沉积及/或蚀刻)期间遮蔽晶片的层。

在一种度量衡技术中，可通过收集半导体晶片上的每一位置处的临界尺寸扫描电子显微镜CD-SEM图像并且检验每一图像的图案质量而确定所述晶片上的印刷图案(例如周期性光栅)的质量的表征。此技术是耗时的(例如若干小时)，且关于光栅质量的判断当前可能有些主观。CD-SEM测量也未能提供关于子表面缺陷结构的信息。

鉴于上文，用于印刷图案表征的经改进的设备及技术是所期望的。

发明内容

下文呈现本发明的简化概要以便提供对本发明的某些实施例的基本理解。此概要不是本发明的广泛概述，且其不识别本发明的关键/决定性元件或描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化形式而呈现本文中所揭示的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

在一个实施例中，揭示一种表征半导体晶片上的多个所关注结构的方法。从度量衡系统的一或多个传感器按多个方位角从特定所关注结构测量多个光谱信号。基于针对方位角而获得的光谱信号来确定光谱差值。基于分析光谱差值来确定及报告特定所关注结构的质量指示。

在特定实施方案中，在不使用模型或从此类特定所关注结构提取定量特征的情况下执行确定特定结构的质量指示。在另一方面中，光谱差值是在多个波长内按多个方位角的光谱信号之间的多个差值的平均差值。在另外方面中，光谱差值是在多个波长范围中的特定一者下的按多个方位角的光谱信号之间的多个差值中的最高一者。在又一方面中，特定结构是光栅结构。在此实施例中，针对无缺陷光栅结构的方位角来确定理论或经测量的光谱差值，且通过理论光谱差值来正规化平均差值以确定缺陷数量。

在另一实施方案中，测量光谱包含通过使用二维光束轮廓反射测定来产生微分模型。在另外方面中，确定图像与具有残余误差的径向对称图像的最佳拟合之间的微分模型。接着，基于此类微分模型来确定光谱差值是否指示薄膜或有缺陷结构。