用于高纵横比及大横向尺寸结构的度量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及用于高纵横比及大横向尺寸结构的度量系统及方法。
【背景技术】
[0002]以下描述及实例不因为其包含在此段落中而被承认为是现有技术。
[0003]如概述用于高纵横比(HAR)结构的最新技术的度量选择的“超越22nm的半导体度量:3D 存储器度量(Semiconductor metrology beyond 22nm: 3D memory metrology) ”，艾克奥(Arceo)等人，《固态技术(Solid State Technology)))(在线版本)，2012年2月16日(其以全文引用的方式并入本文中)中所述:“许多光学技术(尤其那些在临界角附近离轴操作的技术)遇到仅有极小部分的测量光到达特征底部并向上反射到检测器的问题。因此，在大多数情况下，呈其当前形式的各种度量技术将在此类特征上遇到低信噪比(SNR)的问题”。事实上，当纵横比增加到30:1、100:1及更高时，不存在用于测量HAR结构的快速处理量和可靠度量，这仍将成问题。虽然正在开发上述参考文献中同样提及的例如临界尺寸(CD)小角度X射线散射测量(CD-SAXS)、法向入射反射术及散射测量的技术，然而仍未发现适当的解决方法。同时，测量CD (界定孔及沟槽的形状)的能力在获得所需产量及高性能水平的装置中是重要的。
[0004]半导体装置度量中存在的其它挑战与具有大横向尺度(例如，I微米或更大的数量级)的目标有关。由于光学CD度量为主要针对周期性目标所设计，因此相当大间距目标可产生多个衍射阶数，其可干扰零阶衍射测量。此类型的应用包含SRAM、内嵌式快闪存储器及其它。
[0005]现行提出的方法包含以下:缺乏提供3D结构细节的能力的俯视图CD扫描电子显微术(⑶-SEM);具破坏性且无法用于线内度量的横截面SEM(X-SEM);尚未被证实可获得半导体工业所需的高处理量能力的CD-SAXS ;具有高处理量但因到HAR结构中的有限光穿透而受SNR限制的光散射测量CD度量；已被用于度量HAR DRAM结构但缺乏由较短波长所提供的分辨率且具有对半导体度量来说过大的测量光斑大小的基于模型的红外反射术(MBIR)(参见例如高思腾(Gostein)等人的“以基于模型的IR测量深沟槽结构(Measuring deep-trench structures with model-based IR)，，，《固态技术(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)；及无法实质测量高纵横比结构且具有相对低处理量的原子力显微术(AFM)。总而言之，光学CD度量是理想的，但当前缺乏在相对小光斑(例如小于50微米或甚至更优选地小于30微米)中测量具有微米级深度及横向尺寸的结构的细节轮廓的能力。
[0006]因此，开发用于确定在晶片上形成的结构的特性且不具有上述缺点中的一或多者的方法及系统将会是有利的。
【发明内容】
[0007]不应以任何方式将各种实施例的以下描述理解为限制所附权利要求书的标的物。
[0008]一个实施例涉及一种系统，其经配置以确定在晶片上形成的一或多个结构的一或多个特性。所述系统包含照明子系统，其经配置以将光引导到在晶片上形成的一或多个结构。所述光包含紫外(UV)光、可见光及红外(IR)光。所述一或多个结构包含至少一个高纵横比(HAR)结构或至少一个大横向尺寸结构。所述系统还包含检测子系统，其经配置以产生响应于来自所述一或多个结构的光(归因于引导到所述一或多个结构的光)的输出。另外，所述系统包含计算机子系统，其经配置以使用所述输出确定所述一或多个结构的一或多个特性。可如本文中所述般进一步配置所述系统。
[0009]另一实施例涉及一种用于确定在晶片上形成的一或多个结构的一或多个特性的方法。所述方法包含将光引导到在所述晶片上形成的一或多个结构。所述光包含UV光、可见光及IR光。所述一或多个结构包含至少一个HAR结构或至少一个大横向尺寸结构。所述方法还包含产生响应于来自所述一或多个结构的光(归因于引导到所述一或多个结构的光)的输出。另外，所述方法包含使用所述输出确定所述一或多个结构的一或多个特性。
[0010]可如本文中所述般进一步进行上述方法的步骤中的每一者。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骤。此外，可通过本文中所述的系统中的任何者执行上述方法。
【附图说明】
[0011]所属领域的技术人员根据优选实施例的以下详细描述的益处并参考附图将明白本发明的其它优点，附图中:
[0012]图1为说明其中一或多个特性可通过本文中所述实施例来确定的一或多个结构的一个实例的横截面图的示意图；
[0013]图2为说明不同波长光的强度随着与可通过本文中所述实施例测量的一或多个结构的表面的距离而变的曲线图；
[0014]图3为说明模/数转换器(ADC)计数对不同光源的波长的曲线图；
[0015]图4为说明经配置以确定在晶片上形成的一或多个结构的一或多个特性的系统的一个实施例的侧视图的示意图；
[0016]图5为说明可包含在本文中所述的系统实施例中的滤光器的一个实施例的平面图的不意图；及
[0017]图6为说明非暂时性计算机可读媒体的一个实施例的框图。
[0018]虽然本发明容易产生各种修改及替代形式，但其具体实施例以实例方式展示于图式中且详细地描述于本文中。所述图式可能未按比例。然而，应理解，所述图式及其详细描述无意将本发明限制于所揭示的特定形式，恰相反，本发明将涵盖处于如所附权利要求书所定义的本发明的精神及范围内的所有修改、等效物及替代物。
【具体实施方式】
[0019]现转到图式，应注意所述图式不以比例绘制。特定来说，所述图式中的一些元件的比例经大幅度放大以突出所述元件的特征。还应注意所述图式不以相同比例绘制。已使用相同参考数字指示一个以上图式中所示的可以类似方式配置的元件。
[0020]文中所述的实施例大体上涉及用于度量具有高纵横比(HAR)及/或大横向尺寸结构的半导体装置的方法及系统。所述实施例可对具有HAR(例如，VNAND、TCAT等)的半导体装置及(更一般来说)因到被测量结构中的相对低光穿透而具光学度量挑战性的复杂装置进行光学临界尺寸(CD)、薄膜及组成度量。
[0021]如文中所使用，术语“HAR结构”是指特征为在下一代装置中纵横比超过10:1且可高达100:1的任何结构。HAR结构通常包含硬掩模层(参见例如在2012年8月7日颁发给刘(Liu)的第8，237，213号美国专利案，其以如同全文引用的方式并入本文中)，以促进HAR的蚀刻工艺。除垂直的NAND或TCAT结构以外，本文中所述的实施例可用于其中到结构的底层的光穿透成为度量限制因素的其它HAR结构。例如，DRAM包含一些其中必须测量蚀刻到衬底中的深沟槽或孔的深度的此类结构。
[0022]所述实施例还提供用于度量具有大横向尺寸结构的目标的方法。如文中所使用，术语“大横向尺寸结构”是指其最大横向尺寸大约为0.5微米或更大的数量级的任何结构。“横向尺寸”通常定义为结构在与其上形成所述结构的晶片的上表面实质上平行的方向上的尺寸。
[0023]图1说明其中一或多个特性可通过文中所述的实施例来确定的结构的一个实例。特定来说，图1展示HAR结构。在一个实施例中，所述至少一个HAR结构包含由具有不同光学性质的不同材料组成的交替层。例如，如图1中所示，所述结构可包含氧化物层100，其上已形成硅(例如，硅层102、104及106)及氧化物(例如，氧化物层108、110及112)的交替层。已形成穿过所述层并进入最底部氧化物层100的开口，以在晶片(图1中未图示)中形成沟槽。如图1中可见，所述沟槽的宽度可从所述沟槽顶部到所述沟槽底部变化。可通过文中所述实施例确定的此结构的一或多个特性中的一些展示于图1中，且包含高度h、所述沟槽顶部的CD (CDasp )、所述沟槽中部的CD (CD^ )、所述沟槽底部的CD (CDissp )、侧壁角(SffA)、所述沟槽顶部的半径114(rasp)及所述沟槽底部的半径116(rfisp)。
[0024]图1意在说明可通过文中所述的实施例测量的结构的仅一个一般实例。通常，文中所述的实施例可用于测量任何HAR或大横向尺寸结构(例如姜杰(J.Jang)等人于“用于超高密度NAND快闪存储器的使用TCAT (兆兆位单元阵列晶体管)技术的垂直单元阵列(Vertical cell array using TCAT(Terabit Cell Array Transistor)technology forultra high density NAND flash memory) ”，2009 技术论文上的 VLSI 技术文摘研讨会(2009Symposium on VLSI Technology Digest on Technical Papers)，第 192-193 页，页码10A-4中所述的TCAT存储器结构，所述内容以如同全文引用的方式并入本文中)的一或多个特性。
[0025]在图2中说明度量的挑战，所述图展示发明人所进行的电磁场强度计算。当使用紫外(UV)及可见范围中的较短波长(例如，小于600nm的波长)时，可急剧地衰减光到结构中的穿透。此衰减通常适用于椭圆偏光计(斜入射)及反射计(近法向或法向入射)配置。此衰减的一个原因可能是硬掩模层，其可由在较短波长下不透明的多晶硅制成。可影响光穿透的另一个因素为一些存储器装置的多个交替层设计。此类交替层对的典型物理厚度可在20nm到50nm的范围内，且在近法向入射下的光学厚度(物理厚度乘以折射率)可在30nm到10nm的范