專利名稱：：線輪廓不對稱測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及微電子器件的光學(xué)檢查，特別是使用散射測量的線輪廓(lineprofile)不對稱測量。
背景技術(shù)：
：注意下面的討論參考了許多作者的出版物和出版年代，由于最新的出版日期，某些出版物沒有被看成是有關(guān)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。這里給出的這些出版物的討論是為了更加完整的理解，并不能看成是這些出版物是專利性確定目的的現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。微電子器件的制造是一種復(fù)雜的程序，它使用了各種涉及不同過程步驟的設(shè)備。首先，平版印刷工藝將正被制造的圖像轉(zhuǎn)移到稱為光致抗蝕劑的光敏材料內(nèi)。光致抗蝕劑中的圖像依次地用作下一個(gè)稱為蝕刻的形成圖案工藝的掩膜。蝕刻是通過它抗蝕圖像轉(zhuǎn)移到合適材料如多晶硅內(nèi)的工藝。然后，蝕刻過的材料用一些絕緣材料過分填充，如果必要被平面化，并再次進(jìn)行全部工藝。設(shè)備被進(jìn)行的整個(gè)工藝過程大體上每個(gè)步驟應(yīng)該是對稱的，即，正確制造的晶體管柵極將具有相等的左右側(cè)壁以及其它特征，如，但不局限于，相等的左右角倒圓。如果在處理過程中產(chǎn)生錯(cuò)誤，那么所需的對稱性就會(huì)受到損害，結(jié)果是，設(shè)備的完整性或功能性也可能受到損害。如果不對稱性非常嚴(yán)重，那么設(shè)備可能根本不工作。本發(fā)明涉及通過散射測量執(zhí)行對稱/不對稱測量。散射測量是一種很適用于微電子器件上對稱或不對稱測量的光學(xué)檢查技術(shù)。通過分析從微電子特征陣列散射的光，能夠進(jìn)行線輪廓的測量。特別是，以互補(bǔ)角度，即，從垂直于表面的位置+45度到-45度測量的散射儀理想地適用于對稱/不對稱測量，因?yàn)榫€輪廓的反射性在這些角度上能夠變化，雖然互補(bǔ)角度不是檢測對稱性必須的。為了提高這種效果的靈敏性，特征陣列應(yīng)該置于特定的取向上，即整個(gè)說明書和權(quán)利要求書統(tǒng)稱為一般圓錐配置，也就是說，其中照射光束的波矢量不會(huì)保持平行于對稱的陣列平面的構(gòu)造。現(xiàn)有技術(shù)通常使用“傳統(tǒng)的”散射。這些是適合于表面粗糙度、缺陷和點(diǎn)蝕測量等的測量。但是，本發(fā)明是以衍射物理為基礎(chǔ)的，其中本發(fā)明中的測量總是相對于周期性特征(如線/空間光柵)而產(chǎn)生的。散射測量中現(xiàn)有工作使用了抗蝕劑和蝕刻材料中線輪廓測量的技術(shù)。C.J.Raymond等人的“Resistandetchedlineprofilecharacterizationusingscatterometry”，IntegratedCircuitMetrology，InspectionandProcessControlXI，Proc.SPIE3050(1997)(使用散射測量的抗蝕和蝕刻線輪廓特征，集成電路計(jì)量學(xué)，檢查和過程控制XI，Proc.SPIE3050(1997))。本發(fā)明的實(shí)施例提供了不對稱線輪廓的測量技術(shù)(例如，不相等的側(cè)壁角度)。并入并構(gòu)成本說明書一部分的附圖顯示了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，連同描述一起用于解釋本發(fā)明的原則。這些附圖的目的僅用于解釋本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并不認(rèn)為是限制本發(fā)明。在附圖中圖1是在本發(fā)明實(shí)施例中使用的角度散射儀的方框圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中使用的角度散射測量法的幾何結(jié)構(gòu)。圖3(a)和(b)分別是所謂的傳統(tǒng)和圓錐散射測量的測量方向。圖4(a)-(c)分別是一對稱的和兩個(gè)不對稱的抗蝕劑輪廓。圖5是對應(yīng)于圖4(a)-(c)輪廓的角度特征數(shù)據(jù)的曲線圖。圖6是來自金屬抗蝕劑晶片(反射)的角度散射測量特征(signature)的曲線圖。圖7是來自金屬樣本集上抗蝕劑的晶片5的側(cè)壁角度結(jié)果的曲線圖。圖8是來自蝕刻的多晶硅晶片(反射)的角度散射測量特征的曲線圖。圖9(a)和(b)分別是用于蝕刻的多晶硅晶片的散射測量和的橫截面SEM之間的左右側(cè)壁角度比較。圖10是來自193nm抗蝕劑晶片(反射)的角度散射測量特征的曲線圖。圖11(a)和(b)分別是用于193nm抗蝕劑晶片的散射測量和橫截面SEM之間的左右側(cè)壁角度比較。圖12是用于193nm抗蝕劑晶片的AFM和散射測量CD測量的比較。圖13是能夠用于重疊未對準(zhǔn)的光柵上光柵(grating-on-grating)輪廓的圖像。圖14是用于使用傳統(tǒng)(非圓錐)掃描的圖13的輪廓的角度散射測量特征的曲線圖。圖15是用于使用傳統(tǒng)掃描的左右偏移的(非唯一)角度散射測量特征的曲線圖。圖16是用于使用圓錐掃描的圖14的輪廓的角度散射測量特征的曲線圖。圖17是用于使用圓錐掃描的左右偏移的(唯一)角度散射測量特征的曲線圖。圖18是現(xiàn)有技術(shù)中使用的不對稱單線模型，其中銳角彼此相等，鈍角也彼此相等，從而每個(gè)線的橫截面僅提供兩個(gè)不同的角；圖19是本發(fā)明實(shí)施例的不對稱單線模型，其中兩個(gè)角是直角，角A是鈍角，角B是銳角，從而橫截面提供三個(gè)不同的角；圖20是本發(fā)明實(shí)施例的不對稱單線模型，其中所有四個(gè)內(nèi)角不同，角C和F是銳角，角E和D是鈍角。圖21是本發(fā)明實(shí)施例的線重疊不對稱線模型，其中線H是矩形的，線G是相對于側(cè)壁對準(zhǔn)是偏移的且還是非矩形的平行四邊形；圖22是本發(fā)明實(shí)施例的線重疊不對稱線模型，其中線H是矩形的，線I相對于側(cè)壁對準(zhǔn)在一側(cè)是偏移的，但在另一側(cè)不偏移，而且線I的橫截面提供三個(gè)不同的角；圖23是本發(fā)明實(shí)施例的線重疊不對稱線模型，其中線I在相對于線J在一側(cè)相對于側(cè)壁對準(zhǔn)是偏移的，但在另一側(cè)不偏移，而且線I的橫截面提供三個(gè)不同的角；圖24是本發(fā)明實(shí)施例的線重疊不對稱線模型，其中線I在相對于線J的兩側(cè)相對于側(cè)壁對準(zhǔn)都是偏移的，而且線I的橫截面提供三個(gè)不同的內(nèi)角，線K的橫截面提供四個(gè)不同的內(nèi)角；圖25是用作本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中模型的視圖，其中第一系列三維柱沉積在第二系列柱的頂部上并且相對于第二系列柱在X和Y方向上偏斜，從而柱產(chǎn)生偏移或包含階梯特征；圖26是用作本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中模型的說明，其中第一系列三維直線結(jié)構(gòu)沉積在第二系列直線結(jié)構(gòu)的頂部上，并相對于第二系列直線結(jié)構(gòu)在X和Y方向上偏斜，從而直線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏移或包含階梯特征；圖27是用作本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中模型的說明，其中第一系列三維直線結(jié)構(gòu)沉積在第二系列直線結(jié)構(gòu)的頂部上并且相對于第二系列直線結(jié)構(gòu)在X和Y方向上偏斜，且其中至少其中一個(gè)直線結(jié)構(gòu)的橫截面不是矩形，并至少提供三個(gè)不同的內(nèi)角；圖28是如圖25所示的沉積第二系列矩形結(jié)構(gòu)頂部上的第一系列矩形三維直線結(jié)構(gòu)的角度散射測量特征(在互補(bǔ)角度上反射的)的曲線圖，其中實(shí)線表示相對于第一和第二系列沒有偏移，虛線表示25nm的偏移，點(diǎn)劃線表示50nm的偏移；和圖29是橢圓形柱上柱結(jié)構(gòu)(如圖26所示)的角度散射測量特征(在互補(bǔ)角度上反射的)的曲線，且第一系列三維橢圓形柱沉積在第二系列類似形狀柱的頂部上，其中實(shí)線表示相對于第一和第二系列沒有偏移，虛線表示25nm的偏移，點(diǎn)劃線表示50nm的偏移。具體實(shí)施例方式概述本發(fā)明的一方面提供微電子特征陣列的對稱/不對稱的測量方法和器件。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種測量微電子器件中三維結(jié)構(gòu)不對稱性的方法。根據(jù)該方法，光被導(dǎo)向微電子器件的微電子特征陣列。光照射包含多個(gè)微電子特征的全部長度和寬度的陣列的一部分。從陣列后向散射(背散射)的光在選自由一個(gè)或多個(gè)反射角，一個(gè)或多個(gè)波長，或它們的組合構(gòu)成的組中的條件下進(jìn)行檢測。該方法還包括通過執(zhí)行包括檢查來自于互補(bǔ)反射角的數(shù)據(jù)的操作檢查后向散射光的至少一個(gè)特性。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的微電子器件中的線輪廓不對稱的測量方法涉及以入射到陣列的角度將光導(dǎo)向微電子器件的微電子特征陣列。從該陣列后向散射的光以一個(gè)與入射角互補(bǔ)的角度進(jìn)行檢測。檢測光的至少一個(gè)特性與包括單個(gè)特征輪廓的不對稱模型進(jìn)行比較，單個(gè)特征輪廓在其橫截面上具有上表面、基部和中線。中線在上表面和基部之間并垂直于基部延伸，橫截面相對于中線是不對稱的。散射測量的方法通過分析從微電子特征陣列散射出的電磁輻射，能夠進(jìn)行線輪廓的測量。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，散射儀從垂直于表面的位置在互補(bǔ)的角度，例如，+45度和-45度進(jìn)行測量；這樣已經(jīng)證明特別適用于對稱/不對稱測量，因?yàn)榫€輪廓的反射性能在這些角度變化。為了增強(qiáng)這些效果的靈敏性，這些特征的陣列最好放置在通常所說的通用圓錐結(jié)構(gòu)的特定方向上。盡管根據(jù)其它實(shí)施例的散射儀在非互補(bǔ)的角度進(jìn)行測量。散射測量測量能夠在任何互補(bǔ)的角度執(zhí)行，+/-45度是一個(gè)例子，但是合適的成對互補(bǔ)角度范圍從將近0°到將近+/-90°，例如，大約+/-0.00001°到大約+/-80°；一個(gè)有用的實(shí)施例在大約+/-0.00001°到大約+/-47°的互補(bǔ)角度執(zhí)行散射測量測量。(不能在與0°入射角互補(bǔ)的角度測量反射率，所以0.00001°是這里任意選擇為名義角度；任何其它的名義角度也能夠滿足)。散射測量測量能夠在幾個(gè)角度或系列角度執(zhí)行。而且，在每個(gè)角度的測量可包括單波長(如激光)的輻射，或可包括由數(shù)個(gè)波長組成的輻射或?qū)挷ㄩL輻射(如白色光源)?？蓡为?dú)測量輻射強(qiáng)度，或者與橢圓對稱測量相似，一前一后地測量強(qiáng)度和相位。最佳電磁輻射源將取決于光柵的特性和尺寸。但是，為了提高清晰度，下面的討論通常涉及作為光的電磁輻射。不考慮所使用的光源或其中測量使用的方式，假定陣列以通常的圓錐結(jié)構(gòu)進(jìn)行定方向，比較來自互補(bǔ)角度的數(shù)據(jù)能夠立即顯示不對稱性是否存在。沒有任何其它分析的需要，如果光測量是相同的，那么輪廓就是對稱的。相反，如果光測量不透，那么輪廓是不對稱的。通常，使用的互補(bǔ)角度越多，測量靈敏度就越好。對于這些輪廓不對稱性測量來說，這使得角度散射儀(那些通過角度掃描的)比光譜散射儀(那些通過波長掃描的)更適用。在一些實(shí)施例中，散射儀能夠通過角度范圍和波長范圍進(jìn)行掃描。本發(fā)明的互補(bǔ)角度散射測量方法的應(yīng)用包括，但是不限于——利用光學(xué)系統(tǒng)的晶片臺的對準(zhǔn)，如在平版印刷設(shè)備(分節(jié)器或掃描器)或在平版印刷工藝過程中；——利用光學(xué)系統(tǒng)的晶片的對準(zhǔn)，如在平版印刷設(shè)備(分節(jié)器或掃描器)或在平版印刷工藝過程中；——在平版印刷設(shè)備工藝過程中透鏡像差存在的確定；——平版印刷設(shè)備工藝過程的成像性能的通用診斷；——烘焙工藝/站的溫度均勻性的測量；——抗蝕劑旋涂機(jī)或旋轉(zhuǎn)處理的厚度均勻性的測量；——顯影劑工藝/站的均勻性的測量；——蝕刻設(shè)備或工藝的特性；——平面化設(shè)備或工藝的特性；——金屬化設(shè)備或工藝的特性；和——前述任一工藝的控制。從最通常意義來說，半導(dǎo)體處理的一個(gè)目標(biāo)是制造一種本質(zhì)上是對稱的器件(例如，晶體管柵極)。事實(shí)上，制造的器件有意識地不對稱是很少的。為此，平版印刷形成圖案工藝朝向?qū)ΨQ性調(diào)整，特別是相對于處在線底部的基礎(chǔ)和等效側(cè)壁上。同樣，蝕刻工藝也力爭生產(chǎn)對稱特征，在此情況下，絕大多數(shù)是相對于線側(cè)壁。為了控制任何一個(gè)處理步驟，那么測量技術(shù)就必須能夠檢測不對稱性，最好能夠測量任何不對稱性的出現(xiàn)(如不相等的左右側(cè)壁)。散射測量是一種以分析從周期性陣列特征散射的光為基礎(chǔ)的光學(xué)測量學(xué)。在嚴(yán)格的物理意義上來說，從周期性采樣“散射”的光實(shí)際上應(yīng)歸因于衍射，但是，在通常意義上來說，為了討論方便，這里稱為散射。在一系列周期特征(通常所說的衍射光柵)用光源照射時(shí)，散射/衍射光的反射性能取決于這些特征本身的結(jié)構(gòu)和分量。因此，通過分析散射“特征”，人們能夠確定衍射光柵的形狀和尺寸。衍射實(shí)際上產(chǎn)生了許多不同的“級次”，或者從這些特征散射的光束。在現(xiàn)代的半導(dǎo)體制造幾何圖形中，這些特征的周期較小，因此通常僅存在一個(gè)衍射級。該級次稱之為“鏡面”或0級，并且是在散射測量技術(shù)中最頻繁使用的光束。其中通過使用鏡面反射級分析光散射的通用方式的一個(gè)就是改變照射光源(通常是激光)的入射角。如圖1所示，在入射角θ1變化時(shí)，探測器就在角度θn前后移動(dòng)以能測量鏡面反射級的衍射功率，且散射“特征”被測量。作為散射特征，通常所說的角度特征就是這個(gè)散射特征，它包含有關(guān)衍射結(jié)構(gòu)的信息，如光柵的厚度和光柵線的寬度。在角度特征經(jīng)過正確測量時(shí)，它還能夠包含有關(guān)在光柵線中出現(xiàn)的任何不對稱性的信息。通過用互補(bǔ)角度(相對于法線的正負(fù)角)測量，能夠獲得如果線是不對稱的它是不對稱的。相反，如果線輪廓實(shí)際上是對稱的，那么所測量的特征也將是對稱的。互補(bǔ)角度不是必要的，但是，如果合適的理論衍射模型可用于比較，就能夠執(zhí)行“相反的”問題(見下面)。散射測量方法經(jīng)常以兩部分描述，通常稱之為“正向”和“反向”問題。從最簡單意義上來說，正向問題是散射特征的測量，反向問題是特征的分析以便提供有意義的數(shù)據(jù)。許多類型的散射儀已經(jīng)經(jīng)過多年調(diào)查，例如，C.J.Raymond，etal.，″Metrologyofsubwavelengthphotoresistgratingsusingopticalscatterometry，JournalofVacuumScienceandTechnologyB13(4)，pp.1484-1495(1995)(C.J.Raymond等人在雜志《真空科學(xué)和技術(shù)》(1995)第1481-1495頁B13(4)上發(fā)表的“使用光散射測量的次波長光阻光柵的計(jì)量”)；S.Coulombe，etal.，Ellipsometricscatterometryforsub0.1pmmeasurements，IntegratedCircuitMetrology，InspectionandProcessControlXII，Proc.SPIE3332(1999)(S.Coulombe等人在Proc.SPIE3332(1999)中發(fā)表的“0.1μm以下測量的橢圓形散射測量，集成電路計(jì)量學(xué)，檢查和過程控制XII”)；Z.R.Hatab，etal.，Sixteen-megabitdynamicrandomaccessmemorytrenchdepthcharacterizationusingtwo-dimensionaldiffractionanalysis，JournalofVacuumScienceandTechnologyB13(2)，pp.174-182(1995)(Z.R.Hatab等人在雜志《真空科學(xué)和技術(shù)》(1995)第174-182頁B13(2)上發(fā)表的“使用二維衍射分析的十六兆動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲器溝道深度特征”)；和X.Ni，etal.，SecularspectroscopicscatterometryinDUVlithography，ProcSPIE3677，pp.159-168(1999)(X.Ni等人在Proc.SPIE3677第159-168頁(1999)中發(fā)表的“DUV平版印刷中的反射分光鏡散射測量”)。雖然廣泛的研究已經(jīng)是有角的或“2-θ(因?yàn)閳D1中顯示的兩個(gè)θ可變量)變化，正如前面所述，但是入射角改變以獲得散射特征。正是這種類型的散射儀是優(yōu)選的，但對于線輪廓不對稱的測量不是必須的。應(yīng)該注意圖1中的掃描光學(xué)系統(tǒng)允許角度散射儀測量從正入射(0度)一直到大約+/-47度的正負(fù)角度。幾種不同的方法也已經(jīng)用于探究相反問題的解決方案。前面所述的C.J.Raymond等人(1995)；R.H.Krukar，Ph.D.Dissertation，UniversityofNewMexico(1993)(R.H.Krukar，博士論文，新墨西哥大學(xué)(1993))；J.Bischoff，etal.，ProcSPIE3332，pp.526-537(1998)(J.Bischoff等人，ProcSPIE3332，pp526-537(1998))；和I.J.Kallioniemi，etal.，ProcSPIE3743，pp.33-40(1999)(I.J.Kallioniemi等人，ProcSPIE3743，pp33-40(1999))。因?yàn)檠苌涔鈻诺墓忭憫?yīng)能夠從馬克斯韋方程進(jìn)行嚴(yán)格地模型化，因此最常用的方法是基于模型的分析。這些技術(shù)依靠將所測量的散射特征與從上述理論模型產(chǎn)生的特征進(jìn)行比較。已經(jīng)探究了微分和積分模型。因?yàn)檫@些衍射模型計(jì)算上是密集的，所以在沒有由于回歸性能產(chǎn)生誤差情況下目前一般不能使用標(biāo)準(zhǔn)回歸技術(shù)，但是如果誤差較小或可容許，就能夠使用回歸方法。但是，通常情況下，該模型被在先使用以產(chǎn)生對應(yīng)于諸如光柵線的厚度和寬度的各種光柵參數(shù)的離散迭代的一些列特征。當(dāng)所有參數(shù)在一些值的范圍內(nèi)進(jìn)行迭代時(shí)產(chǎn)生的這組特征稱之為特征庫。當(dāng)測量散射特征時(shí)，它被與特征庫比較以能發(fā)現(xiàn)最接近的匹配。標(biāo)準(zhǔn)的歐幾里得距離測量，如使平均方差(MSE)或均方根差(RMSE)用于識別最接近的匹配。與所測量的特征最一致的模型特征的參數(shù)被認(rèn)為是該測量特征的參數(shù)。在一些實(shí)施例中的散射儀優(yōu)選包括以誤差最小值為基礎(chǔ)的分析軟件。在先前的研究中，散射測量已經(jīng)用于臨界尺寸(CDs)的測量和光致抗蝕劑樣本的輪廓特性，先前所述的C.J.Raymond等人(1995)和C.Baum，etal.，″Resistlinewidthandprofilemeasurementusingscatterometry，″SEMATECHAEC-APCConference，Vail，Colorado，(September1999)(C.Baum等人的“使用散射測量的抗蝕劑線寬度和輪廓的測量”，SEMATECHAEC-APCConference，Vail，Calorado(1999年9月))，以及蝕刻材料如多晶硅和金屬，S.Bushman，etal.，″ScatterometryMeasurementsforProcessMonitoringofPolysiliconGateEtch，″Process，Equipment，andMaterialsControlinIntegratedCircuitManufacturingIII，Proc.SPIE3213(1997)(S，Bushman等人的“多晶硅柵極蝕刻的過程監(jiān)測的散射測量法測量”，1997年P(guān)roc.SPIE3213的集成電路制造III中過程、設(shè)備和材料控制)；C.Baum，etal.，″Scatterometryforpost-etchpolysilicongatemetrology，″IntegratedCircuitMetrology，InspectionandProcessControlXIII，Proc.SPIE3677，pp.148-158(1999)(C.Baum等人的“后蝕刻多晶硅柵極控極計(jì)量的散射測量”，1999年P(guān)roc.SPIE3677集成電路計(jì)量、檢查和過程控制XIII第148-158頁)；和C.Raymond，etal.，″Scatterometryforthemeasurementofmetalfeatures，″IntegratedCircuitMetrology，InspectionandProcessControlXIV，Proc.SPIE3998，pp.135-146(2000)(C.Raymond等人的“金屬特征測量的散射測量”，2000年P(guān)roc.SPIE3998的集成電路計(jì)量、檢查和過程控制XIV第135-146頁)。因?yàn)樵摷夹g(shù)發(fā)展迅速，沒有破壞性，并且顯示出極佳的精確性，它對在主流半導(dǎo)體制造過程中使用的其它計(jì)量來說是一個(gè)引人注目的選擇方案。特別是，散射測量十分經(jīng)得起不對稱性測量的檢驗(yàn)，因?yàn)椋鐚⒁@示的，如果在光柵線上出現(xiàn)任何不對稱性，角度散射“特征”能夠迅速地顯示(在不執(zhí)行相反問題的情況下)。在考慮到是否在所測量的鏡面反射(零級)散射特征的衍射效率中期待對稱時(shí)，相對于光柵問題的輸入邊界(在此情況下xy-平面)分解輸入和輸出場為S和P分量是非常方便的。圖2表示相對于角掃描方向(從正負(fù)角度區(qū)的掃描)的這些分量的幾何學(xué)。注意圖中所示的入射平面是紙頁本身，相對于光柵相對于入射平面的取向還沒有作出參考。從附圖我們可看到在光束從角度區(qū)的一半移動(dòng)至另一半時(shí)，在S極化分量中存在相差。該相差就是不對稱角度特征為什么能夠從不對稱線輪廓產(chǎn)生的一個(gè)原因。相對于入射平面的光柵取向是樣本不對稱測量中另一種考慮。圖3A和3B分別示出了兩種取向，分別稱為圓錐和傳統(tǒng)的構(gòu)造。從第一原則來說，能夠顯示平行于光柵矢量(圖3A中所示的所謂“標(biāo)準(zhǔn)”或“傳統(tǒng)”結(jié)構(gòu))的掃描僅僅是從來沒有耦合整個(gè)電磁場的S和P模型的情況(例如，見，equation(48)ofM.Moharam，etal.，″Formulationforstableandefficientimplementationoftherigorouscoupled-waveanalysisofbinarygratings，″J.Opt.Soc.Amer.A，Vol.12，pp.1068-1076(May1995))(例如，見M.Moharam等人的方程(48)，“穩(wěn)定和有效實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制光柵的精確耦合波分析的方程”，J.Opt.Soc.Amer.A，Vol.12，pp.1068-1076(1995年5月)。對于一般的圓錐散射問題，如果輸入照射是在完全P偏振態(tài)，該問題的耦合屬性告訴人們?nèi)藗兛梢杂^察輸出(全部)場中的S和P分量。同樣，如果輸入照射是在完全S偏振態(tài)，那么我們可以觀察輸出(全部)場中的S和P分量。散射問題是線性的，所以掌握疊加原則。如果混合偏振態(tài)用于輸入波，那么我們可以分解輸入場為S和P分量，單獨(dú)解決問題，然后將得到的輸出場重疊在復(fù)值幅上。全部輸出場的S分量是由由于問題的完全耦合屬性的輸入場的S和P部分的組分構(gòu)成。相似的陳述對全部輸出場的P分量也是真實(shí)的。疊加在復(fù)值幅上發(fā)生，因此來自于輸入場的S和P部分的S偏振態(tài)中的場分量呈現(xiàn)干涉效應(yīng)。這就意味著全部輸入場的S和P分量之間的相對相差能夠轉(zhuǎn)換為全部輸出場的S和P分量中的幅差?？紤]到此，可預(yù)期對于出現(xiàn)耦合的任何情況輸出衍射效率中的不對稱。還應(yīng)該注意在嚴(yán)格的圓錐掃描中(照射光束的波矢量保持平行于對稱的結(jié)構(gòu)平面)，對稱結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生耦合。因此，對于此情況，人們預(yù)期所測量的衍射效率中的對稱。僅在不對稱結(jié)構(gòu)或S和P分量呈現(xiàn)在輸入光束中的一般圓錐掃描(照射光束的波矢量不平行于對稱的結(jié)構(gòu)平面)的情況下，不會(huì)預(yù)期所測量的S和P衍射效率中的不對稱。為了介紹產(chǎn)生不對稱測量的散射特征的不對稱光柵線的概念，考慮圖4(a)-(c)中所示的簡單光致抗蝕劑線輪廓。圖4(a)示出了兩個(gè)壁角等于90度的完美對稱輪廓。在圖4(b)中，右壁角已經(jīng)改變?yōu)?0度，而圖4(c)示出的是相反的情況(左側(cè)80度，右側(cè)回到90度)。圖5示出了通過與每個(gè)輪廓相關(guān)的互補(bǔ)角度測量的角度散射特征。正如圖中所示，對稱輪廓對于兩個(gè)極化都產(chǎn)生對稱散射特征。但是，不對稱輪廓顯示了兩個(gè)極化中顯著的不對稱。事實(shí)上，作為輪廓不對稱的結(jié)果，這些特征顯示為彎曲的，或“偏斜的”。而且，對于80/90和90/80度情況的特征數(shù)據(jù)的比較顯示有趣的結(jié)果-側(cè)壁角的反向產(chǎn)生了特征的反向。物理上來說，該反向?qū)⑴c通過旋轉(zhuǎn)晶片180度相同，以此變換掃描的正負(fù)區(qū)域，所以該結(jié)果是自相一致的。這些附圖還示出了用于確定不對稱存在的角度散射測量的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槿藗兡軌蚪H用特征的純粹目視檢測輪廓對是不對稱的。不對稱模型比較在其它實(shí)施例中，通過執(zhí)行相反問題的方案，例如，執(zhí)行模型比較，通過回歸就或通過使用庫比較可確定不對稱。如果僅出現(xiàn)“半側(cè)”(正的或負(fù)的)角，例如，或者如果系統(tǒng)是在固定角度操作的光譜散射儀，這可能是有利的。圖19至24示出了模型比較是有用的的一些結(jié)構(gòu)。每個(gè)附圖是一個(gè)特征的橫截面，可稱之為特征輪廓。在一些實(shí)施例中，這些特征可以是衍射光柵的線，橫截面可以大體上垂直于線的縱軸(未示出)。一些圖示的特征輪廓，例如，圖19和20是單線輪廓。其它的，例如，圖21和22是可由兩個(gè)或更多個(gè)特征組成的重疊或多層衍射結(jié)構(gòu)。例如，圖21可以看作包括重疊在第二線輪廓H上的第一單線輪廓G的特征輪廓；在圖21中，不對稱單線輪廓I可替代地重疊對稱單線輪廓H。圖19-24的每個(gè)模型特征輪廓是不對稱的。首先看圖19，特征輪廓100分別包括基部102、頂端104、和左側(cè)壁106，右側(cè)壁108。理想的對稱可具有平行于基部102的頂端104，基部102和頂端104以直角相交平行的側(cè)壁106，108。在圖19中，左側(cè)壁106是垂直的，但是右側(cè)壁108是傾斜的。因此，特征輪廓100相對于延伸在頂端102和基部104之間并垂直于基部的中線Z是不對稱的。在圖19中，中線Z從特征的最左點(diǎn)(側(cè)壁106)和特征最右點(diǎn)(側(cè)壁108接合基部102的地方)等距離設(shè)置，但是沒有垂直于基部102且特征輪廓關(guān)于它對稱的中線。圖21的單線輪廓110也包括基部112、平行于基部的頂端114和兩個(gè)側(cè)壁116，118。沒有一個(gè)側(cè)壁116和118是垂直的，但是左側(cè)壁116以一個(gè)角度傾斜以便垂直，右側(cè)壁118以另一個(gè)角度傾斜以便垂直。因此特征輪廓110關(guān)于中線Z是不對稱的。多層特征可包括對稱的一層特征輪廓，如圖21和22中的線H，和不對稱的一層特征輪廓，如圖21中線G和圖22中線I。圖23中下部線輪廓J不是完美的矩形，但是對稱，垂直于線基部中部的中線(未示出)將產(chǎn)生兩個(gè)對稱的一半。盡管圖21-23中的一層結(jié)構(gòu)的特征輪廓的對稱，但是整個(gè)特征輪廓是不對稱的。在其它實(shí)施例中，模型特征輪廓可具有兩個(gè)或更多個(gè)不對稱的單層特征輪廓。例如，圖24示出了其中上部特征輪廓I和下部特征輪廓K關(guān)于垂直中線(未示出)是不對稱的雙層特征。圖19至24的許多模型特征輪廓包括至少三個(gè)不同的角。結(jié)果，在輪廓左側(cè)的兩個(gè)角可以是直角，但是角A和B相互不同，沒有一個(gè)是直角。某個(gè)模型圖，如圖20和圖24的多層衍射結(jié)構(gòu)的線K在特征的橫截面中具有四個(gè)不同的角。在圖20中，每個(gè)特征輪廓的所包含的角，即，角C，D，E和F相互不同。在一些重疊或多層衍射結(jié)構(gòu)中，重疊特征的至少一個(gè)，最好是兩個(gè)或更多在線的截面中具有至少三個(gè)不同的角。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，與所測量的衍射特征相比，基于理論上的單層或多層衍射結(jié)構(gòu)，用理論上的衍射特征產(chǎn)生單層或多層衍射結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的模擬或理論衍射信號的理論庫。這個(gè)可使用任何數(shù)目的不同方法實(shí)現(xiàn)。在一種方法中，基于所分配的可變量的參數(shù)產(chǎn)生理論輸出信號的實(shí)際庫。該庫可以在衍射特征的實(shí)際測量前產(chǎn)生，或者可以在使所測量的衍射特征匹配理論衍射特征的過程中產(chǎn)生。因此，正如這里所使用那樣，理論庫包括一個(gè)或兩個(gè)獨(dú)立于所測量衍射特征而產(chǎn)生的庫和基于所測量底切多層結(jié)構(gòu)的幾何學(xué)的理論“最優(yōu)推測”和得到的理論衍射結(jié)構(gòu)的計(jì)算產(chǎn)生的庫，且重復(fù)比較所改變的參數(shù)結(jié)構(gòu)以確定最優(yōu)匹配。庫通過從參考設(shè)定中的其它信號去除可通過插入法而精確呈現(xiàn)的信號進(jìn)行最優(yōu)精減。庫的索引同樣能夠通過使每個(gè)特征與至少一個(gè)索引功能相關(guān)，然后基于相關(guān)的幅值排序索引而產(chǎn)生。這種類型庫的構(gòu)成或產(chǎn)生，及其最優(yōu)方法在本領(lǐng)域中是公知的。在一種方法中，基于馬克斯韋方程的嚴(yán)格理論模型用于計(jì)算作為衍射結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)的衍射結(jié)構(gòu)的預(yù)測光學(xué)信號特性，如衍射特征。在此過程中，選擇一組衍射結(jié)構(gòu)參數(shù)的試驗(yàn)值，并基于這些值構(gòu)成包括其光學(xué)材料和幾何學(xué)的衍射結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可顯示模型。衍射結(jié)構(gòu)和照射輻射之間的電磁相互作用經(jīng)過數(shù)字上模擬而能計(jì)算預(yù)測的衍射特征。多種適合的最優(yōu)算法的任何一種可用于調(diào)節(jié)衍射結(jié)構(gòu)參數(shù)值，且重復(fù)該過程以使所測量和預(yù)測的衍射特征之間的偏差最小化，以此獲得最優(yōu)匹配。美國公開的專利申請No.US2002/0046008公開了一種結(jié)構(gòu)識別的數(shù)據(jù)庫方法，而美國公開的專利申請No.US2002/0038196公開了另一種方法。同樣，美國公開的專利申請No.US2002/0135783公開了許多理論庫方法，與美國公開的專利申請No.US2002/0038196一樣。從模型圖案產(chǎn)生庫在本領(lǐng)域中是公知的，正如許多參考文獻(xiàn)，如美國公開的專利申請No.US2002/0035455，2002/0112966，2002/0131040，2002/0131055和2002/0165636公開的一樣。這些方法的早期參考文獻(xiàn)包括R.H.Krukar，S.S.H.Naqvi，J.R.McNeil，J.E.Franke，T.M.Niemczyk，andD.R.Hush，“NovelDiffractionTechniquesforMetrologyofEtchedSiliconGratings，”O(jiān)SAAnnualMeetingTechnicalDigest，1992(OpticalSocietyofAmerica，Washington，D.C.，1992)，Vol.23，p.204；andR.H.Krukar，S.M.Gaspar，andJ.R.McNeil，″WaferExaminationandCriticalDimensionEstimationUsingScatteredLight，″MachineVisionApplicationsinCharacterRecognitionandIndustrialInspection，DonaldP.D′Amato，Wolf-EkkehardBlanz，ByronE.Dom，SargurN.Srihari，Editors，ProcSPIE，1661，pp323-332(1992).(R.H.Krukar，S.S.H.Naqvi，J.R.McNell，J.E.Franke，T.M.Niemczyk和D.R.Hush“新的蝕刻硅光柵計(jì)量的衍射技術(shù)”，OSA年度會(huì)議技術(shù)文摘，1992(美國的光學(xué)協(xié)會(huì)，華盛頓特區(qū)，1992)，卷23第204頁；和R.H.Krukar，S.M.Gaspar和J.R.McNeil“使用散射光的晶片檢查和臨界尺寸測算”，字符識別和工業(yè)檢測中機(jī)器視覺應(yīng)用，DonaldP.D’Amato，Wolf-EkkehardBlanz，ByronE.Dom，SargurNSrihari，Editors，ProcSPIE，1661，第323-332頁(1992))。同樣可以使用包括實(shí)時(shí)回歸分析的其它匹配的方法。這些方法在本領(lǐng)域中是公知的，可用于基于模型置換，如單線或多層衍射結(jié)構(gòu)中的置換，確定“最佳合適”理論衍射信號，如衍射特征。在通常描述為迭代回歸的技術(shù)中，一個(gè)或更多個(gè)模擬的衍射特征可比作所測量的衍射特征，以此用另一個(gè)模擬的衍射特征產(chǎn)生一個(gè)誤差信號差，然后被計(jì)算，并被比作所測量的衍射特征。該過程經(jīng)過重復(fù)或迭代，也就是說回歸，直到該誤差減小為特定值。一種迭代回歸的方法是非線性回歸，可以“實(shí)時(shí)”或“忙碌”模式進(jìn)行隨意執(zhí)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的不同迭代回歸算法可通過基于模型結(jié)構(gòu)輪廓與模擬的衍射特征的比較用于所測量的衍射特征的解釋。除了與這里所公開的單層或多層圖案相關(guān)的參數(shù)外，可用在理論庫中的其它衍射結(jié)構(gòu)參數(shù)包括可被模型化的任何參數(shù)，包括如光柵周期的因素，結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)，包括其不同層的參數(shù)；結(jié)構(gòu)置放在其上的襯底的材料參數(shù)，如膜厚度和結(jié)構(gòu)下面的膜折射率；和各種加權(quán)值或平均值，如在指定位置的CD，通過結(jié)構(gòu)和襯底等的相關(guān)組分進(jìn)行加權(quán)的值。在又一個(gè)實(shí)施例中，短周期結(jié)構(gòu)可以被模型化，例如通過回歸或模型比較可使用該結(jié)果。正如這里所使用的，術(shù)語“短周期結(jié)構(gòu)”包含長度足夠短從而兩種或更多種結(jié)構(gòu)的整個(gè)長度和寬度包含在被所用散射儀的光源照射的區(qū)域中的三維結(jié)構(gòu)。如果被預(yù)期的散射儀照射的該區(qū)域位于40μm寬的數(shù)量級中，例如，短周期結(jié)構(gòu)可具有一個(gè)小于40μm的縱向長度(例如，在垂直于光柵矢量K的方向上)，和一個(gè)橫向間隔(例如，沿著線光柵相鄰線之間的線光柵矢量K的距離)足夠短以包含至少兩個(gè)特征。期望是，短周期結(jié)構(gòu)的長度小于照射區(qū)域的寬度一半從而至少兩個(gè)，最好是三個(gè)或更多的短周期結(jié)構(gòu)在照射區(qū)域內(nèi)相互間隔開且在縱向上適合。優(yōu)選的是，短周期結(jié)構(gòu)的長度足夠短以變?yōu)橄鄬τ谌肷湔丈涞南嚓P(guān)的參數(shù)。在一個(gè)典型實(shí)施例中，每個(gè)線光柵模型的線定義為一些列縱向?qū)?zhǔn)的短線而不是單個(gè)長線。例如，每個(gè)短線長大約為5-20μm，寬大約為0.5-2μm。平行線之間的周期大約為0.5-2μm。如果散射儀的入射照射覆蓋直徑大約為40μm的圓形區(qū)域，那么這種結(jié)構(gòu)的許多短線的整個(gè)長度和短度將被光線所包繞。圖25-27示意性示出了根據(jù)本發(fā)明選擇實(shí)施例的短周期結(jié)構(gòu)。在圖25中，每個(gè)短周期結(jié)構(gòu)包括特征陣列，每個(gè)特征包括重疊另一個(gè)柱或孔的第一柱或孔。每個(gè)特征中第一柱或孔的軸(未示出)偏移第二柱或孔的軸，產(chǎn)生包含“階梯”形狀的雙層特征。在優(yōu)選實(shí)施例中，柱是橢圓形的，優(yōu)選是伸長的橢圓形，由此相對于互補(bǔ)角度分析提供最好的方案。該陣列可布置為一系列在X方向上是周期性的特征的線，但是在Y方向上不必是周期性的。在一個(gè)有用的模型中，該陣列是在X方向上和Y方向上具有周期性的柱或孔的規(guī)則陣列。在圖26中，第一系列直線性特征相對于第二系列直線性特征位于頂部上，并在X和Y方向上偏斜，從而如圖25中所示結(jié)構(gòu)是偏移的或包含“階梯”特征。圖27也包括相對于第二系列直線性特征位于頂部上，并在X和Y方向上偏斜的第一系列直線性特征。與圖25和26不同，至少其中一個(gè)直線性特征的橫截面是不對稱的，并提供至少三個(gè)不同的內(nèi)角。在圖27所示的具體實(shí)施中，第一和第二特征是不對稱的，與圖23的線I和J相似。在一個(gè)有用的實(shí)施例中，水平尺寸(相對于器件的平面而言)中的結(jié)構(gòu)尺寸是不同的，優(yōu)選地是大體上不同。在圖26中，例如，短線大體上比它們的寬(圖25的Y方向)更長(在圖25的X方向上)。雖然圖25-27中示出了圓形和矩形結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的方法可使用任何三維結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的是重復(fù)結(jié)構(gòu)或周期結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一些實(shí)施可以使用以短周期結(jié)構(gòu)陣列的三維結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的理論模型。雖然計(jì)算三維模型是復(fù)雜的，因?yàn)樵谶@樣的結(jié)構(gòu)中存在大量的變量，但是它能夠產(chǎn)生模型，并使用該模型通過在使用上述散射測量技術(shù)的實(shí)際三維結(jié)構(gòu)中獲得的數(shù)據(jù)來進(jìn)行比較和分析。它還能夠期待諸如三維模型將使用用于簡化模型計(jì)算的各種算法和方法學(xué)。在又一個(gè)實(shí)施例中，在三維短周期特征陣列中的不對稱是通過測量互補(bǔ)角度(相對于正常值的正負(fù)角度)進(jìn)行測量的，優(yōu)選的是通過測量互補(bǔ)角度θ(相對于正常值的正負(fù)角度)范圍進(jìn)行測量。如果三維結(jié)構(gòu)是不對稱的，就能夠獲得不對稱的特征。相反，如果三維結(jié)構(gòu)實(shí)際上是對稱的，那么所測量的特征也將是對稱的。圖28和29中示出了在通過如在范圍內(nèi)比較互補(bǔ)角度確定三維結(jié)構(gòu)的不對稱性中本發(fā)明的實(shí)用性。圖28是位于圖26的第二系列矩形結(jié)構(gòu)的頂部上的第一系列矩形三維直線性結(jié)構(gòu)的角度散射測量特征(在互補(bǔ)角度上反射的)的曲線圖。在圖28中，實(shí)線表示相對于重疊的單個(gè)特征沒有偏差，虛線表示這些單個(gè)特征的25nm偏差，點(diǎn)劃線表示50nm的偏差。S極化測量和P極化測量關(guān)于沒有偏差(實(shí)線)的0°角是對稱的。對于25nm偏差(虛線)，每個(gè)輪廓(如S數(shù)據(jù)輪廓或P數(shù)據(jù)輪廓)相對于0°角是偏斜的，從而每個(gè)S數(shù)據(jù)和P數(shù)據(jù)繪圖是不對稱的。隨著三維結(jié)構(gòu)的不對稱的增加，在產(chǎn)生的繪圖中不對稱相應(yīng)地增加，從而不對稱性在50nm偏差時(shí)(點(diǎn)劃線)比25nm偏差時(shí)(實(shí)線)的大。圖29表示與圖25相似的橢圓形“柱在柱上”三維結(jié)構(gòu)的角度散射測量特征(在互補(bǔ)角度范圍中反射的)的曲線圖，其中第一系列橢圓形柱位于相同形狀的第二系列柱的頂部上。圖29中的實(shí)線表示相對于第一和第二系列沒有偏差，虛線表示25nm的偏差，點(diǎn)劃線表示50nm的偏差。正如圖28所示，在S數(shù)據(jù)和P數(shù)據(jù)中的不對稱性的程度與三維結(jié)構(gòu)中不對稱的度數(shù)相關(guān)。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在互補(bǔ)角度采取短周期結(jié)構(gòu)的散射測量措施時(shí)，幾乎不需要計(jì)算能力。三維結(jié)構(gòu)的建模計(jì)算度較強(qiáng)，通過最簡單結(jié)構(gòu)的所有剛性模型用目前的計(jì)算裝置和程序不能輕易地在合理的時(shí)間周期內(nèi)獲得。但是，在互補(bǔ)角度測量的本發(fā)明實(shí)施例可通過檢查所收集數(shù)據(jù)的對稱性識別不對稱性，從計(jì)算角度來說是比較簡單和容易的。因此，散射測量特別適用于三維的結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)，同時(shí)第0級或鏡面衍射級的散射測量對在連續(xù)的三維結(jié)構(gòu)層中的對準(zhǔn)偏移是靈敏的。三維結(jié)構(gòu)層中的偏移(也稱之為偏離)產(chǎn)生不對稱的線輪廓，并且它能夠使用在正確的測量方向上的散射儀進(jìn)行測量。正如圖所示，在產(chǎn)生偏差時(shí)，特征改變，這是用于通常測量靈敏度的正記號。在一個(gè)實(shí)施例中，測量方向能夠基于最關(guān)鍵的三維測量(例如，最關(guān)鍵的測量是否在X，Y或Z的方向上)的特定屬性進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)確定。因此，除了改變范圍內(nèi)的角度θ(和采取每種情況下的相應(yīng)互補(bǔ)角度的測量)外，還能夠改變角度Φ(旋轉(zhuǎn)角度)，并確定用于三維測量的最佳角度Φ。下面的實(shí)例表示根據(jù)本發(fā)明方面的散射測量技術(shù)具有測量特征不對稱的良好靈敏度，因此能夠用于限定希望獲得對稱結(jié)果的過程，如平版照相術(shù)和蝕刻工藝。與其它測量技術(shù)如AFM和截面SEM的比較顯示良好的一致性。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可進(jìn)一步地通過下面的非限制性實(shí)例進(jìn)行說明。為了評估使用散射測量執(zhí)行不對稱輪廓測量的能力，調(diào)查了三種不同的樣本類型(實(shí)例1-3)。第一樣本集是由金屬襯底上的三個(gè)光致抗蝕劑線的晶片組成。第二樣本是蝕刻過的多晶硅Si的單晶片。第三樣本集也是印刷在193nm光致抗蝕劑上的光柵線的單晶片。對于每個(gè)樣本集，原散射特征通過在圓錐掃描方向上，并通過正負(fù)角執(zhí)行測量而獲得的。合適的散射測量庫對每個(gè)樣本集產(chǎn)生，并包括側(cè)壁中的獨(dú)立的左右變量，以及其它參數(shù)如CD和厚度。實(shí)例4表示本發(fā)明用于測量半導(dǎo)體晶片上兩個(gè)連續(xù)層的對準(zhǔn)。實(shí)例1-金屬襯底上的光致抗蝕劑線對于這個(gè)樣本集的線寬是標(biāo)準(zhǔn)的250nm。從上到下的堆疊成分由TiN層上的ARC上形成圖案的光致抗蝕劑組成，接下來是厚的AlCu層(它有效地用作襯底)。來自這個(gè)樣本集的原特征顯示大量的不對稱。圖6表示來自這個(gè)數(shù)據(jù)集的一個(gè)特征，且角度掃描的正一半和負(fù)一半一個(gè)疊加(“反射”)在另一個(gè)頂部上。清楚地如圖所示，兩個(gè)一半是不相同的。事實(shí)上，它們根據(jù)反射率在一些角度不同大于5％，特征的結(jié)構(gòu)也在一些角度上不同。因?yàn)闇y量是在圓錐光柵方向上進(jìn)行的，這就是輪廓不對稱的標(biāo)記。來自這個(gè)數(shù)據(jù)集的原特征正好匹配模型。這些晶片測量的側(cè)壁角結(jié)果如圖7所示。回想庫允許左右側(cè)壁角中的獨(dú)立變量。除了散射測量外，來自相同位置的AFM數(shù)據(jù)能夠在該繪圖中可見。AFM和散射儀結(jié)果顯示在側(cè)壁角度中存在真實(shí)的差值，且它在1-2度的范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)承認(rèn)左壁角度比右壁角度更陡峭。散射測量數(shù)據(jù)顯示左右角度前后移動(dòng)，即，線的整個(gè)寬度不會(huì)改變，但是越過晶片從一個(gè)位置到另一位置“擺動(dòng)”1-2度。這個(gè)效果可能歸于左右壁角參數(shù)之間的相關(guān)性，但是模型化的特征數(shù)據(jù)的檢查揭示了當(dāng)一個(gè)壁角度左側(cè)固定，另一個(gè)允許改變時(shí)，它們相當(dāng)明顯不同。實(shí)例2-蝕刻的多晶硅線對于這個(gè)樣本集的線寬范圍為150至300nm。堆疊是由Si襯底上的氧化物上的形成圖案(蝕刻)的多晶硅組成。來自這個(gè)樣本集的原特征顯示了當(dāng)在圓錐結(jié)構(gòu)中測量時(shí)的少量不對稱。圖8表示具有被“反射”以說明不對稱的正一半特征和負(fù)一半特征的一個(gè)這樣的特征。為了進(jìn)行比較，用于這些散射測量的晶片被剖橫截面并用SEM進(jìn)行測量以能確定線的側(cè)壁角。圖9表示比較兩種技術(shù)的左右側(cè)壁角測量的結(jié)果。如圖所示，兩種工具報(bào)告?zhèn)缺诓粚ΨQ的某種程度，其中左壁角通常較小。而且，兩種技術(shù)之間的側(cè)壁角相關(guān)性是良好的，并顯示從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的相似趨勢。實(shí)例3-193nm光致抗蝕劑線最后一個(gè)所調(diào)查的樣本集是印刷在BARC層、聚乙烯層、氧化物層和硅襯底上的193nm光致抗蝕劑線的單晶片。該晶片上的名義特征尺寸為180nm線。對于該晶片，特征數(shù)據(jù)僅在以圓錐模式測量時(shí)略微不對稱。圖10表示其中一個(gè)“反射”回自身上的特征的S和P極化。與從前述樣本觀察的特征不對稱相比，這個(gè)不對稱相對較弱。這個(gè)晶片的一行左右壁角數(shù)據(jù)能夠在圖11中可見。包括在圖中的繪圖是用AFM在相同位置進(jìn)行的測量。兩種測量技術(shù)在壁角的全幅值方面非常一致。AFM數(shù)據(jù)顯示更加不對稱的測量，但是通常與來自散射測量儀的數(shù)據(jù)相一致。相同行的通過散射儀和AFM獲得的CD測量的比較能夠在圖12中可見。如圖顯示，AFM和散射測量儀之間的一致性極佳。這兩種技術(shù)之間的平均差值為2.43nm。實(shí)例4-連續(xù)層對準(zhǔn)測量對于制造的器件的最終性能來說，半導(dǎo)體晶片上兩個(gè)連續(xù)層的對準(zhǔn)是非常關(guān)鍵的。這個(gè)對準(zhǔn)(也稱為重疊)是非常重要的從有工具來執(zhí)行該項(xiàng)任務(wù)。這些工具以測量印刷在每層上的特定對準(zhǔn)特征的圖像為基礎(chǔ)。但是，由于半導(dǎo)體工業(yè)越來越小型化，因此就存在大量圍繞這些工具的能力以能提供必要的測量方案的疑慮。散射測量是一種非常適用于重疊測量的技術(shù)。通過使用光柵上的光柵結(jié)構(gòu)，第0次或反射、衍射次的散射測量對連續(xù)光柵層中的對準(zhǔn)偏移靈敏。光柵層中的偏移(也稱之為偏差)產(chǎn)生不對稱線輪廓，能夠通過在正確的測量方向上使用散射儀進(jìn)行測量，優(yōu)選(盡管不是必須的)具有測量互補(bǔ)角(正負(fù)角)的能力。圖13表示能夠用于重疊測量的光柵上光柵輪廓的圖像。在對準(zhǔn)兩個(gè)連續(xù)層中的誤差產(chǎn)生光柵線之間的偏移，和不對稱線輪廓。圖14表示對在傳統(tǒng)方向(見圖3(a))上執(zhí)行的測量的偏移或重疊誤差靈敏的結(jié)果。在偏移產(chǎn)生時(shí)特征改變，它是一般測量靈敏度的正標(biāo)記。但是，如圖15所示，對于傳統(tǒng)的掃描來說，在相同的幅值+/-偏差引入時(shí)產(chǎn)生的特征不是唯一的。因此，傳統(tǒng)的掃描比圓錐掃描更不令人滿意。用圓錐掃描重復(fù)進(jìn)行產(chǎn)生如圖16和17所示的特征。至于傳統(tǒng)的掃描，圖16表示隨偏移的特征變化，但是圖17表示+/-(左/右)偏移之間的這些變化現(xiàn)在是唯一的。而且注意關(guān)于零角度的對稱。因此，調(diào)查已經(jīng)顯示鏡面(第0)級的傳統(tǒng)和圓錐掃描對偏移靈敏，但是只有圓錐掃描相對于左/右偏移提供唯一的特征。評估重疊的現(xiàn)有散射測量方法涉及第1次和更高次的使用，所以要求特定的測量硬件來測量更高次。例如，見SohailNaqvi，etal.，″Diffractivetechniquesforlithographicprocessmonitoringandcontrol″，JVSTB12(6)(Nov.1994)(moireinterferometrictechniqueusinghigherorders)(SohailNaqvi等人的“平版照相術(shù)工藝監(jiān)測和控制的衍射技術(shù)”，JVSTB12(6)(1994年11月))；和J.Bischoff，etal.，″Lightdiffractionbasedoverlaymeasurement″，Proc.SPIEVol.4344，pp.222-233(2001)(15tordermeasurementofgrating-in-grating)(J.Bischoff等人的“基于重疊測量的光衍射”，Proc.SPIEVol4344，PP222-233(2001)(光柵中光柵的第1次測量))。前面的實(shí)例能夠通過替換在前面實(shí)例中使用的本發(fā)明的通常的或特定的所述反應(yīng)物和/或操作條件以相似的成效重復(fù)進(jìn)行。雖然本發(fā)明參考這些優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是其它的實(shí)施例也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的效果。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的變化和修改將是顯而易見的，所附的權(quán)利要求是用于覆蓋所有這樣的修改和等同物。上述的所有參考文獻(xiàn)、應(yīng)用、專利和出版物的全部內(nèi)容在此通過參考并入。權(quán)利要求1.一種測量微電子器件中三維結(jié)構(gòu)不對稱的方法，所述方法包括下列步驟將光直射到微電子器件的微電子特征陣列上，所述光照射包含許多微電子特征的整個(gè)長度和寬度的陣列的一部分；在從由一個(gè)或更多個(gè)反射角、一個(gè)或更多個(gè)波長，或它們的組合構(gòu)成的組中選擇的條件下檢測從所述陣列后向散射的光；和通過執(zhí)行包括檢查來自反射互補(bǔ)角的數(shù)據(jù)的操作檢查后向散射光的一個(gè)或更多個(gè)特性。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直射步驟包括直射實(shí)質(zhì)上單波長的光。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直射步驟包括直射多波長的光。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢查步驟包括比較光強(qiáng)度。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢查步驟還包括比較相位。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢查步驟還包括比較光幅度與光相位的比值。7.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中直射步驟包括按照一般圓錐配置，將光直射在微電子特征陣列上。8.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中直射和檢測步驟是通過角度散射儀執(zhí)行的。9.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中直射和檢測步驟是通過光譜散射儀執(zhí)行的。10.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中檢查步驟包括將后向散射光分解為相對于入射平面的S和P分量。11.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中檢測步驟包括檢測鏡面級衍射光。12.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，還包括這樣的步驟使用檢查步驟的結(jié)果檢測不對稱，所述不對稱是從由微電子器件的單層中的不對稱和微電子器件的多層中的不對稱構(gòu)成的組中選擇的。13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括步驟如果比較步驟的結(jié)果顯示陣列中的不對稱，控制制造過程。14.一種測量微電子器件中的線輪廓不對稱的方法，該方法包括下列步驟將光以入射到陣列的入射角直射到微電子器件的微電子特征陣列上，所述光照射包含許多微電子特征的整個(gè)長度和寬度的陣列的一部分；以與入射角互補(bǔ)的角度檢測從陣列后向散射的光；和將所檢測光的一個(gè)或更多個(gè)特性與包括單個(gè)特征輪廓的不對稱模型進(jìn)行比較，所述單個(gè)特征輪廓在橫截面內(nèi)具有上表面、基部和在上表面和基部之間并垂直于基部延伸的中線，其中所述截面關(guān)于中線是不對稱的。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中單個(gè)特征輪廓的橫截面包括至少三個(gè)不同的內(nèi)角。16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中單個(gè)特征輪廓的橫截面包括至少四個(gè)不同的內(nèi)角。17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中單個(gè)特征輪廓是第一線，且所述模型包括重疊在第一線上的第二線的特征輪廓，其中第一線和第二線的至少其中之一包括線的橫截面上的至少三個(gè)不同的內(nèi)角。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中第一線和第二線的至少其中之一在線的橫截面上具有四個(gè)不同的內(nèi)角。19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中第一線和第二線在第一線和第二線中的每一個(gè)的橫截面上都包括至少三個(gè)不同的內(nèi)角。20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中第一線具有至少一個(gè)側(cè)壁，所述側(cè)壁偏離第二線的第二側(cè)壁。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中第一線具有與第二線的第一側(cè)壁對準(zhǔn)的第一側(cè)壁，和偏離第二線的第二側(cè)壁的第二側(cè)壁。22.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射步驟包括直射實(shí)質(zhì)上單波長的光。23.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射步驟包括直射多波長的光。24.如權(quán)利要求14所述的方法，其中比較步驟包括比較光強(qiáng)度。25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中比較步驟還包括比較相位。26.如權(quán)利要求14所述的方法，其中比較步驟還包括比較光幅度與光相位的比值。27.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射步驟包括按照一般圓錐配置，將光直射在微電子特征陣列上。28.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射和檢測步驟是通過角度散射儀執(zhí)行的。29.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射和檢測步驟是通過光譜散射儀執(zhí)行的。30.如權(quán)利要求14所述的方法，其中比較步驟包括將后向散射的光分解為相對于入射平面的S和P分量。31.如權(quán)利要求14所述的方法，其中檢測步驟包括檢測鏡面級衍射光。32.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括這樣的步驟使用比較步驟的結(jié)果檢測不對稱，所述不對稱是從由微電子器件的單層中的不對稱和微電子器件的多層中的不對稱構(gòu)成的組中選擇的。33.如權(quán)利要求32所述的方法，還包括步驟如果比較步驟的結(jié)果顯示陣列中的不對稱，控制制造過程。全文摘要本發(fā)明提供一種測量特征，如衍射光柵線的不對稱的方法。在實(shí)施過程中提供一種通過將光直射在微電子器件的微電子特征陣列上測量微電子器件中不對稱的方法。所述光照射包含許多微電子特征的整個(gè)長度和寬度的陣列的一部分。檢測從陣列后向散射的光。通過檢查反射互補(bǔ)角度的數(shù)據(jù)可檢查后向散射光的至少一個(gè)特性。所述方法特別適用于較小周期結(jié)構(gòu)的陣列，標(biāo)準(zhǔn)模型化技術(shù)將會(huì)不切實(shí)際的復(fù)雜或花費(fèi)過度的時(shí)間。文檔編號G01B11/30GK1879004SQ200480033229公開日2006年12月13日申請日期2004年9月13日優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日發(fā)明者克里斯·雷蒙德申請人:安格盛光電科技公司