[发明专利]半导体结构的孔隙度测量

说明书

本文提出用于通过毛细管冷凝法过程来执行经填充有填充材料的几何结构的孔隙度的光学测量的方法及系统。当使用包含经控制量的汽化填充材料的净化气体的流动来处理被测量结构时，执行测量。所述填充材料的一部分冷凝且填充结构特征中的开口(例如平面膜的孔)、结构特征之间的空间、小体积(例如，凹口、沟槽、狭缝、接触孔等)。一方面，基于待填充的最大特征大小来确定所述气体流动中的汽化材料的所要饱和度。另一方面，当结构是未填充的及当所述结构经填充时，收集测量数据。使所述经收集数据组合于基于多目标模型的测量中，以估计孔隙度及关键尺寸的值。

相关申请案的交叉参考

本专利申请案根据35U.S.C.§119主张于2016年5月2日申请的标题为“使用毛细血管冷凝的孔隙度及关键尺寸测量(Porosity and Critical Dimension MeasurementsUsing Capillary Condensation)”的第62/330,751号美国临时专利申请案及于2017年1月3日申请的标题为“使用液体填充的关键尺寸测量(Critical Dimension MeasurementsUsing Liquid Filling)”的第62/441,887号美国临时专利申请案及于2016年7月7日申请的标题为“借助于毛细血管冷凝的关键尺寸测量(Critical Dimension MeasurementsWith Capillary Condensation)”的第15,204,938号美国专利申请案的优先权，所述申请案中的每一者的标的物的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

所描述实施例涉及计量系统及方法，且更特定来说涉及用于在半导体产业中制造的结构的经改进测量的方法及系统。

背景技术

例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常是由应用于样品的一系列处理步骤制造。半导体装置的各种特征及多个结构层级是由这些处理步骤形成。举例来说，其中光刻是涉及在半导体晶片上产生图案的一个半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可在单一半导体晶片上制造且接着分离成个别半导体装置。

在半导体制造过程期间的各个步骤使用光学计量过程以执行测量并检测晶片上的缺陷以促进较高良率。光学计量技术使得可能实现高处理量而无样本破坏的风险。通常使用包含散射测量术、椭偏测量术及反射测量术实施方案以及相关联的分析算法的若干基于计量的技术以特性化关键尺寸、膜厚度、组合物、重叠及纳米级结构的其它参数。

用于半导体装置的制造中的膜的孔隙度显著地影响装置性能。多孔膜在半导体制造过程中用作电介质层。在一些实例中，通过增加孔隙度而减小膜的电介质常数。这导致经减小切换延迟和经改进装置性能。需要快速地并以非破坏性方式测量孔隙度。特定来说，总孔隙度、孔大小、孔大小分布及孔密封是针对过程监测及工具监测应用的受关注参数。

当前，孔隙度测量最常使用X射线反射率及正电子湮没光谱学(PALS)技术而执行。不幸的是，这些技术不适用于生产环境。