用于高縱橫比及大橫向尺寸結(jié)構的度量系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及用于高縱橫比及大橫向尺寸結(jié)構的度量系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]以下描述及實例不因為其包含在此段落中而被承認為是現(xiàn)有技術。
[0003]如概述用于高縱橫比(HAR)結(jié)構的最新技術的度量選擇的“超越22nm的半導體度量:3D 存儲器度量(Semiconductor metrology beyond 22nm: 3D memory metrology) ”，艾克奧(Arceo)等人，《固態(tài)技術(Solid State Technology)))(在線版本)，2012年2月16日(其以全文引用的方式并入本文中)中所述:“許多光學技術(尤其那些在臨界角附近離軸操作的技術)遇到僅有極小部分的測量光到達特征底部并向上反射到檢測器的問題。因此，在大多數(shù)情況下，呈其當前形式的各種度量技術將在此類特征上遇到低信噪比(SNR)的問題”。事實上，當縱橫比增加到30:1、100:1及更高時，不存在用于測量HAR結(jié)構的快速處理量和可靠度量，這仍將成問題。雖然正在開發(fā)上述參考文獻中同樣提及的例如臨界尺寸(CD)小角度X射線散射測量(CD-SAXS)、法向入射反射術及散射測量的技術，然而仍未發(fā)現(xiàn)適當?shù)慕鉀Q方法。同時，測量CD (界定孔及溝槽的形狀)的能力在獲得所需產(chǎn)量及高性能水平的裝置中是重要的。
[0004]半導體裝置度量中存在的其它挑戰(zhàn)與具有大橫向尺度(例如，I微米或更大的數(shù)量級)的目標有關。由于光學CD度量為主要針對周期性目標所設計，因此相當大間距目標可產(chǎn)生多個衍射階數(shù)，其可干擾零階衍射測量。此類型的應用包含SRAM、內(nèi)嵌式快閃存儲器及其它。
[0005]現(xiàn)行提出的方法包含以下:缺乏提供3D結(jié)構細節(jié)的能力的俯視圖CD掃描電子顯微術(⑶-SEM);具破壞性且無法用于線內(nèi)度量的橫截面SEM(X-SEM);尚未被證實可獲得半導體工業(yè)所需的高處理量能力的CD-SAXS ;具有高處理量但因到HAR結(jié)構中的有限光穿透而受SNR限制的光散射測量CD度量；已被用于度量HAR DRAM結(jié)構但缺乏由較短波長所提供的分辨率且具有對半導體度量來說過大的測量光斑大小的基于模型的紅外反射術(MBIR)(參見例如高思騰(Gostein)等人的“以基于模型的IR測量深溝槽結(jié)構(Measuring deep-trench structures with model-based IR)，，，《固態(tài)技術(Solid StateTechnology)》，第49卷，第3期，2006年3月I日，其以全文引用的方式并入本文中)；及無法實質(zhì)測量高縱橫比結(jié)構且具有相對低處理量的原子力顯微術(AFM)?？偠灾鈱WCD度量是理想的，但當前缺乏在相對小光斑(例如小于50微米或甚至更優(yōu)選地小于30微米)中測量具有微米級深度及橫向尺寸的結(jié)構的細節(jié)輪廓的能力。
[0006]因此，開發(fā)用于確定在晶片上形成的結(jié)構的特性且不具有上述缺點中的一或多者的方法及系統(tǒng)將會是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]不應以任何方式將各種實施例的以下描述理解為限制所附權利要求書的標的物。
[0008]一個實施例涉及一種系統(tǒng)，其經(jīng)配置以確定在晶片上形成的一或多個結(jié)構的一或多個特性。所述系統(tǒng)包含照明子系統(tǒng)，其經(jīng)配置以將光引導到在晶片上形成的一或多個結(jié)構。所述光包含紫外(UV)光、可見光及紅外(IR)光。所述一或多個結(jié)構包含至少一個高縱橫比(HAR)結(jié)構或至少一個大橫向尺寸結(jié)構。所述系統(tǒng)還包含檢測子系統(tǒng)，其經(jīng)配置以產(chǎn)生響應于來自所述一或多個結(jié)構的光(歸因于引導到所述一或多個結(jié)構的光)的輸出。另外，所述系統(tǒng)包含計算機子系統(tǒng)，其經(jīng)配置以使用所述輸出確定所述一或多個結(jié)構的一或多個特性?？扇绫疚闹兴霭氵M一步配置所述系統(tǒng)。
[0009]另一實施例涉及一種用于確定在晶片上形成的一或多個結(jié)構的一或多個特性的方法。所述方法包含將光引導到在所述晶片上形成的一或多個結(jié)構。所述光包含UV光、可見光及IR光。所述一或多個結(jié)構包含至少一個HAR結(jié)構或至少一個大橫向尺寸結(jié)構。所述方法還包含產(chǎn)生響應于來自所述一或多個結(jié)構的光(歸因于引導到所述一或多個結(jié)構的光)的輸出。另外，所述方法包含使用所述輸出確定所述一或多個結(jié)構的一或多個特性。
[0010]可如本文中所述般進一步進行上述方法的步驟中的每一者。另外，上述方法可包含本文中所述的任何其它方法的任何其它步驟。此外，可通過本文中所述的系統(tǒng)中的任何者執(zhí)行上述方法。
【附圖說明】
[0011]所屬領域的技術人員根據(jù)優(yōu)選實施例的以下詳細描述的益處并參考附圖將明白本發(fā)明的其它優(yōu)點，附圖中:
[0012]圖1為說明其中一或多個特性可通過本文中所述實施例來確定的一或多個結(jié)構的一個實例的橫截面圖的示意圖；
[0013]圖2為說明不同波長光的強度隨著與可通過本文中所述實施例測量的一或多個結(jié)構的表面的距離而變的曲線圖；
[0014]圖3為說明模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)計數(shù)對不同光源的波長的曲線圖；
[0015]圖4為說明經(jīng)配置以確定在晶片上形成的一或多個結(jié)構的一或多個特性的系統(tǒng)的一個實施例的側(cè)視圖的示意圖；
[0016]圖5為說明可包含在本文中所述的系統(tǒng)實施例中的濾光器的一個實施例的平面圖的不意圖；及
[0017]圖6為說明非暫時性計算機可讀媒體的一個實施例的框圖。
[0018]雖然本發(fā)明容易產(chǎn)生各種修改及替代形式，但其具體實施例以實例方式展示于圖式中且詳細地描述于本文中。所述圖式可能未按比例。然而，應理解，所述圖式及其詳細描述無意將本發(fā)明限制于所揭示的特定形式，恰相反，本發(fā)明將涵蓋處于如所附權利要求書所定義的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)的所有修改、等效物及替代物。
【具體實施方式】
[0019]現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖式，應注意所述圖式不以比例繪制。特定來說，所述圖式中的一些元件的比例經(jīng)大幅度放大以突出所述元件的特征。還應注意所述圖式不以相同比例繪制。已使用相同參考數(shù)字指示一個以上圖式中所示的可以類似方式配置的元件。
[0020]文中所述的實施例大體上涉及用于度量具有高縱橫比(HAR)及/或大橫向尺寸結(jié)構的半導體裝置的方法及系統(tǒng)。所述實施例可對具有HAR(例如，VNAND、TCAT等)的半導體裝置及(更一般來說)因到被測量結(jié)構中的相對低光穿透而具光學度量挑戰(zhàn)性的復雜裝置進行光學臨界尺寸(CD)、薄膜及組成度量。
[0021]如文中所使用，術語“HAR結(jié)構”是指特征為在下一代裝置中縱橫比超過10:1且可高達100:1的任何結(jié)構。HAR結(jié)構通常包含硬掩模層(參見例如在2012年8月7日頒發(fā)給劉(Liu)的第8，237，213號美國專利案，其以如同全文引用的方式并入本文中)，以促進HAR的蝕刻工藝。除垂直的NAND或TCAT結(jié)構以外，本文中所述的實施例可用于其中到結(jié)構的底層的光穿透成為度量限制因素的其它HAR結(jié)構。例如，DRAM包含一些其中必須測量蝕刻到襯底中的深溝槽或孔的深度的此類結(jié)構。
[0022]所述實施例還提供用于度量具有大橫向尺寸結(jié)構的目標的方法。如文中所使用，術語“大橫向尺寸結(jié)構”是指其最大橫向尺寸大約為0.5微米或更大的數(shù)量級的任何結(jié)構。“橫向尺寸”通常定義為結(jié)構在與其上形成所述結(jié)構的晶片的上表面實質(zhì)上平行的方向上的尺寸。
[0023]圖1說明其中一或多個特性可通過文中所述的實施例來確定的結(jié)構的一個實例。特定來說，圖1展示HAR結(jié)構。在一個實施例中，所述至少一個HAR結(jié)構包含由具有不同光學性質(zhì)的不同材料組成的交替層。例如，如圖1中所示，所述結(jié)構可包含氧化物層100，其上已形成硅(例如，硅層102、104及106)及氧化物(例如，氧化物層108、110及112)的交替層。已形成穿過所述層并進入最底部氧化物層100的開口，以在晶片(圖1中未圖示)中形成溝槽。如圖1中可見，所述溝槽的寬度可從所述溝槽頂部到所述溝槽底部變化?？赏ㄟ^文中所述實施例確定的此結(jié)構的一或多個特性中的一些展示于圖1中，且包含高度h、所述溝槽頂部的CD (CDasp )、所述溝槽中部的CD (CD^ )、所述溝槽底部的CD (CDissp )、側(cè)壁角(SffA)、所述溝槽頂部的半徑114(rasp)及所述溝槽底部的半徑116(rfisp)。
[0024]圖1意在說明可通過文中所述的實施例測量的結(jié)構的僅一個一般實例。通常，文中所述的實施例可用于測量任何HAR或大橫向尺寸結(jié)構(例如姜杰(J.Jang)等人于“用于超高密度NAND快閃存儲器的使用TCAT (兆兆位單元陣列晶體管)技術的垂直單元陣列(Vertical cell array using TCAT(Terabit Cell Array Transistor)technology forultra high density NAND flash memory) ”，2009 技術論文上的 VLSI 技術文摘研討會(2009Symposium on VLSI Technology Digest on Technical Papers)，第 192-193 頁，頁碼10A-4中所述的TCAT存儲器結(jié)構，所述內(nèi)容以如同全文引用的方式并入本文中)的一或多個特性。
[0025]在圖2中說明度量的挑戰(zhàn)，所述圖展示發(fā)明人所進行的電磁場強度計算。當使用紫外(UV)及可見范圍中的較短波長(例如，小于600nm的波長)時，可急劇地衰減光到結(jié)構中的穿透。此衰減通常適用于橢圓偏光計(斜入射)及反射計(近法向或法向入射)配置。此衰減的一個原因可能是硬掩模層，其可由在較短波長下不透明的多晶硅制成。可影響光穿透的另一個因素為一些存儲器裝置的多個交替層設計。此類交替層對的典型物理厚度可在20nm到50nm的范圍內(nèi)，且在近法向入射下的光學厚度(物理厚度乘以折射率)可在30nm到10nm的范