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上網(wǎng)時(shí)間：2003年01月28日

臨界尺寸發(fā)散對(duì)稱法

為了解決CD-SEM和基於影像的傳統(tǒng)光學(xué)CD方法所面臨的局限性，基於散射測量法（Scatterometry） 的光學(xué)參數(shù)測量法已經(jīng)成為新興的CD測量方法。散射測量法利用反射對(duì)稱法或橢圓對(duì)稱法測量產(chǎn)生的光信號(hào)，即測量在透明薄膜上形成的包含對(duì)稱線/間隔陣列的光柵結(jié)構(gòu)。藉由目標(biāo)器件上光反射、衍射及折射的相互作用可從反射信號(hào)中擷取相位及密度資訊，這些資訊可用於採用嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）的計(jì)算建模方法重建特徵模式的輪廓。

現(xiàn)有的散射測量法CD及輪廓測量方法使用了各種光信號(hào)採集法，它們的複雜性不同，檢測故障的能力也不一樣。此外，重構(gòu)CD及輪廓的發(fā)散對(duì)稱法數(shù)據(jù)建模有兩種主要途徑，一種為與解決方案資料庫相結(jié)合的離線建模，另一種為線上即時(shí)直接回歸方案計(jì)算。

光信號(hào)採集的三種方法廣泛用於散射測量法臨界尺寸CD應(yīng)用中：

1. 採用普通入射角的反射對(duì)稱法。這種方法將密度與波長相比較。
2. 2角單波長橢圓對(duì)稱法。這種方法是將密度及相位與入射角的變化作比較。
3. 採用切線入射角的分光鏡橢圓對(duì)稱法。它將密度和相位與波長作比較

這三種方法在品質(zhì)和產(chǎn)生光信號(hào)的資訊內(nèi)容上存在顯著區(qū)別。普通入射反射對(duì)稱法支援快速採集數(shù)據(jù)，但不提供相位資訊，對(duì)再次進(jìn)入或過切的邊牆輪廓不敏感。變角橢圓對(duì)稱法及分光鏡橢圓法雖然數(shù)據(jù)採集速度慢，但由於入射角近似切線，且信號(hào)中包含的資訊量大，它們能提供更多關(guān)於形狀和輪廓的數(shù)據(jù)。

重構(gòu)特徵參數(shù)的數(shù)據(jù)建?？蓲裼镁€上方式，即採用即時(shí)回歸法尋找方案，也可採用離線方式，將捕獲的頻譜與儲(chǔ)存的方案資料庫進(jìn)行比較。RCWA利用晶圓的光柵結(jié)構(gòu)計(jì)算光的衍射以模擬SE或光柵獨(dú)特結(jié)構(gòu)（輪廓、CD、角、薄膜厚度）所對(duì)應(yīng)的反射對(duì)稱信號(hào)。由於光信號(hào)中所含資訊量減少了，因此普通入射角反射對(duì)稱法及2θ橢圓對(duì)稱法所使用的RCWA模型的複雜性有所降低。由於分光鏡橢圓對(duì)稱法輸出信號(hào)中資訊量增多，它所使用的RCWA模型變得複雜一些，也可以構(gòu)建更詳細(xì)的輪廓。

即時(shí)回歸法直到近期才被限制用於普通入射角反射光度法及2θ橢圓光度法信號(hào)的建模。這兩種方法可以進(jìn)行計(jì)算，只需幾秒鐘即可得出結(jié)果，但這只是因?yàn)槠鹗紨?shù)據(jù)內(nèi)容少。這些結(jié)果反過來又進(jìn)行非複雜的結(jié)構(gòu)近似，如矩形和梯形，它們不能提供更詳盡的輪廓資訊，以便在高級(jí)器件的光刻製程中有效地實(shí)現(xiàn)製程控制。

相反地，與方案資料庫共同使用的離線建模方法卻能進(jìn)行更複雜的計(jì)算，這是因?yàn)樗c測量工具的計(jì)算量並不直接相關(guān)。它將採集的頻譜數(shù)據(jù)與儲(chǔ)存的方案資料庫進(jìn)行比較，資料庫中的每種方案都包含以前計(jì)算的光譜，並涵蓋了製程參數(shù)中各種已知的變化。所獲取數(shù)據(jù)與儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的*匹配被確定為測量結(jié)果。低成本的PC硬體和定製的搜索引擎可在一秒鐘內(nèi)將測量的頻譜與預(yù)先計(jì)算的方案相匹配。

直到zui近才發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)*整體性能的方法是將基於離線庫的建模方法與分光計(jì)橢圓光度測量法結(jié)合起來，這樣既具有豐富的數(shù)據(jù)資訊，還能實(shí)現(xiàn)複雜的建模功能，因此可提供高品質(zhì)的CD測量結(jié)果和輪廓形狀資訊。重構(gòu)的輪廓與從截面SEM獲取的圖像*相關(guān)。0.1μm以下的特徵測量精密度達(dá)次奈米級(jí)。但是，當(dāng)條件快速變化時(shí)，資料庫產(chǎn)生時(shí)間及參數(shù)化會(huì)使這種方法出現(xiàn)問題。

突破性散射測量法進(jìn)展

理想的散射測量法必須將資訊量大的分光計(jì)橢圓光度法與具有複雜輪廓計(jì)算功能的即時(shí)回歸建模方法結(jié)合起來。zui近已經(jīng)推出了具有這種功能的測量系統(tǒng)。它採用突破性的軟體專利算法，用現(xiàn)有的CPU即可承擔(dān)計(jì)算負(fù)荷，性能、速度或輪廓複雜性都不會(huì)受影響，其結(jié)果可在幾秒鐘內(nèi)計(jì)算完成，整個(gè)外形輪廓精密度可達(dá)次奈米級(jí)。

由於這種新方法允許迅速修改配方，而且新結(jié)構(gòu)的設(shè)置過程也很快，因此它可作為獨(dú)立使用工程及製程開發(fā)或晶圓/混合製造環(huán)境的光測量平臺(tái)。對(duì)於整合測量產(chǎn)品而言，成本是其重要因素，基於庫的分光計(jì)橢圓光度法能以合理的成本實(shí)現(xiàn)所需的速度及精密度

。

應(yīng)用

在淺溝隔離及波紋整合應(yīng)用中，製程變化可能會(huì)造成凹角、溝槽、T型頂及其它異常形狀，這些問題將會(huì)在後續(xù)製程中引起沈積薄膜空缺及破裂。在一些關(guān)鍵的閘極製程中，異常問題還會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，如過切、微槽和凹槽。在這些應(yīng)用場合下，光刻法及蝕刻製程工程師們需要提供完整而精確外形資訊的CD測量工具，而不是簡單地作矩形或梯形近似。

此文章源自《電子工程專輯》： http://www.eettaiwan.com/article_content.php3?article_id=8800297684