使用參考結構元件測定結構元件的橫斷面特徵的系統和方法
2023-10-11 15:21:24
專利名稱：使用參考結構元件測定結構元件的橫斷面特徵的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種量測系統和方法，用來測量諸如但不局限於半導體晶片光罩等測量對象的次微米元件的特徵，例如線、接觸墊、溝槽等。
背景技術：
集成電路是包含多層結構的非常複雜的部件。每一層可能包括導電性材料、絕緣材料，同時其它層可能包括半導體材料。多種材料會根據集成電路所預期具有的功能設計而被安排成多種圖案。這些圖案亦反映出集成電路的製造過程。
集成電路透過複雜的多階製造過程來生產。在此多階製造過程中，阻抗材料(resistive material)是(i)被沉積於一基板/膜層上；(ii)以光微影製成進行曝光；(iii)進行呈像以產生一圖案，其定義出後續將被蝕刻的區域。
在製程中的連續生產步驟之間會加入各種用於檢測集成電路的量測、檢查和故障分析技術，這些檢測技術可於製造步驟中進行(也稱為「線上」檢測技術)或於製造步驟結束後進行(也稱為「離線」檢測技術)。多種光學及荷電粒子束檢測工具及檢視技術(review tool)已被運用，如加利福尼亞州聖塔克萊拉市的應用材料公司的VeraSEMTM、ComplussTM、SEMVisionTM等。
製程上的缺陷可能影響集成電路的電氣特性。這些缺陷可能是因該些圖案中要求的尺寸發生非預期偏差所造成。「臨界尺寸(critical dimension，CD)」通常是指一圖案化線路的寬度、兩圖案化線路之間的距離或諸如接觸墊等類似元件的寬度。
進行量測的其一目的是為了判斷該些被檢目標是否具有臨界尺寸偏差。通常利用能提供測量上述偏差所需的高解析度的荷電粒子束成像技術來執行檢測步驟。
典型的被測元件為一條具有兩相對側壁的線。對該線的底部寬度的測量包括測量其頂部寬度和該等側壁的寬度。
只利用頂視圖來進行結構元件線路的臨界尺寸的測量(其中掃描該線路的電子束與該基板垂直)可能導致失敗的結果，尤其當其中一個側壁具有負的側壁角度時，該側壁的上端會遮蔽住該側壁的下端。
為了處理上述測量上不精確的問題，是引入一種能使一電子束電子傾斜的CD-SEM工具。應用材料公司的NanoSem 3D為一全自動的CD-SEM工具，其具有一種允許掃描電子束作電子傾斜和機械傾斜的柱狀物，以從多個多個方向以各種傾斜角度來掃描該晶片表面。
臨界尺寸測量包括利用多種傾斜電子束來照設一測試對象，並處理所偵測到的波形來定義出臨界尺寸。
然而，多重測量有一些缺點。首先，多重測量會降低該檢測系統的檢測效率(throughput)，尤其是當測量過程包括改變掃描電子束的傾斜度時。這樣的改變可能需要經過高斯函數降階階段(de-Gauess stage)及電子束穩定階段。多重測量的另一個缺點是由於被測結構元件的退化(例如收縮和碳化)，以及被測結構元件被賦予不想要的電荷。
由於諸如製程變化、測量不精確等各種原因，該整個被測對象上的該些結構元件高度和相應的被測高度是有所不同。為了決定該被測結構元件的結構高度，需要以兩個不同的傾斜角度執行至少兩次對上述元件的測量。通常借著反應整個被測對象上的結構元件的多個多重高度測量值，可估計出該結構元件的高度。該估計值可能與高度測量誤差相關聯，或與能影響臨界尺寸測量的估計誤差有關。
發明內容
本發明提供多種掃描機制(scanning schemes)，其能選擇性的減少測定元件橫斷面特徵需要的測量次數。
本發明提供高精確度的精確測量橫斷面特徵的方法和系統，且無需知道該結構元件的高度。
本發明提供用多種能以較少掃描和測量次數來測量結構元件的整個橫斷面的方法和系統。
本發明提供一種測定一具有次微米橫斷面的被測元件一橫斷面特徵的方法。該橫斷面是由一位在一第一及第二斷面間的中間面所定義。上述方法包括一第一步驟，其是掃描至少一參考結構元件的一部分及該被測結構元件的一部分，以決定該至少一參考結構元件與該被測元件間的一種或多種關係。該第一掃描步驟的後為多個額外的掃描步驟。根據本發明一實施例，至少一額外掃描步驟是必要的。根據本發明的其它實施例，可選擇增加更多額外掃描步驟，該等步驟的執行可能為了滿足諸如與前次掃描結果有關的不確定性等多種條件。該不確定性可能與被測元件一橫斷面的一部分的傾斜度或方向有關，及/或與被測元件的一橫斷面寬度和掃描該面的電子束寬度間的關係相關。該等條件亦能反映出測量所需的信噪比(signal tonoise ratio)、測量精確度以及該測量對象地形的選擇或更替。
若執行額外的掃描，則可以決定出額外關係。且通常會在不同的掃描狀態執行該等掃描。
根據本發明的一方面，是提供一種或多種參考結構元件。如果多參考結構元件被提供給元件作為與電子相互作用的結果，其可以被置於一被測元件的兩側，但並非必要。
本發明提供一種用以測定一具有次微米橫斷面的結構元件的一橫斷面特徵的系統，該橫斷面是由一位在一第一及第二斷面間的中間面所定義，該系統包一種引導一電子朝向一被測對象的工具；至少一探測器用以偵測從電子束髮散出的電子；以及一處理器，其與該至少一探測器連接。該系統能在一種或多種傾斜狀下執行至少一測量，以測定在一個或多個結構元件與一被測結構元件的多個部分間的一種或多種關係。至少兩種關係有助於決定該橫斷面特徵。
為了更了解本發明並知道如何實施的，是配合附圖式來描述本發明非作為限制目的的較佳實施例。
第1a圖為根據本發明一實施例的臨界尺寸掃描式電子顯微鏡的示意圖。
第1b圖為根據本發明另一實施例的物鏡透視圖。
第2a-2b圖為多種線路及參考結構元件的示意圖。
第3a-3c圖為波形示意圖，該等波形顯示出一相對寬的正向斷面、一相對窄的斷面及一負向斷面。
第4圖為根據本發明一實施例的用來決定具有一次微米橫斷面的結構元件邊緣的方法流程圖。
第5-9圖所示為用來決定一具有次微米橫斷面的被測結構元件的橫斷面特徵的方法流程圖，該橫斷面是由一位在一第一及第二斷面間的中間面所定義。
具體實施例方式
一典型的CD-SEM(臨界尺寸掃描式電子顯微鏡)包括一用以產生電子束的電子槍、多個偏轉及傾斜單元與多個距焦透鏡，其可在一特定的傾斜條件下，以一電子束對一樣本進行掃描，同時減少各種偏差和錯位(misalignment)。諸如該樣本與該電子束間相互作用結果後所產生被忽略的二次電子等電子會被一探測器所吸引，而該探測器會提供探測信號以由一處理單元進行處理。該探測信號可用於決定該樣本的多種特徵及形成該被測樣本的影像。
本發明可由多種CD-SEM執行，該等CD-SEM可能在各部分的數量及安排上有所不同。例如偏轉單元的數量可能不同，且每個單元的結構也各異。CD-SEM可能包括多個位於透鏡內或位於透鏡外的探測器，或兩種探測方式的結合。
第1a圖為一臨界尺寸掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)的方塊示意圖。CD-SEM 100包括一電子槍103，該電子槍發射一電子束101，其被一陽極104所集中(extracted)。物鏡112將該電子束聚焦在一樣本表面105a上。該電子束利用一掃描偏轉單元102在該樣本上掃描。通過該等掃描偏轉單元108至111分別使該電子束對齊孔徑(aperture)106或達到一期望的光軸。可使用靜電盤(charged plate)或一靜電探測器與線圈的組合物的形式的靜電模塊來作為偏轉單元線圈(deflection unit coils)。
透鏡內探測器(in-lens detector)16能以相對較低的能量(3到50eV)從多個角度探測從該樣本105上脫出的二次電子。可利用諸如與光電倍增管或其類似物連接的閃爍器等形式的探測器來執行測量從樣本處散播出來的微粒或二次微粒的動作。因為測量信號的方法不影響整個發明思想，其不會被理解為限制本發明。需要注意的是該CD-SEM可能包括至少一額外的或選擇性的透鏡外探測器(out-of lens detector)。
探測信號由一處理單元所處理，該處理單元有圖像處理能力，能多種方式來處理該等探測信號，且該處理單元可能是控制器33的一部分，但並非絕對。一典型的處理方法包括產生一種能反映探測信號振幅相對掃描方向的波形。該波形進一步被處理，以決定至少一邊緣的位置以及被測結構元件的其它橫斷面特徵。
該系統中的不同部分連接至相對應的供電單元(如高電壓供電單元21)，該等供電單元為多個控制單元所控制，然，為了簡化說明，故將大多數的該等供電單元從圖中省略。該等控制單元決定了供應至每一特定部分的電流及電壓。
該CD-SEM 100包括一雙偏轉系統(double deflection system)，該雙偏轉系統包括偏轉單元110及111。因此，在該第一偏轉單元110中所引入的電子束傾斜可以在該第二偏轉單元111內被修正。由於該雙偏轉系統作用的緣故，而能在無須導入與光軸相關的電子束傾斜的情況下，使該電子束在某一方向上發生偏轉。
第1b圖為根據本發明另一實施例所作的物鏡120的透視圖。第1b圖中該傾斜偏轉的動作是在物鏡下方(下遊方向)完成。該物鏡120與物鏡102不同，其具有一位於物鏡與樣本間且安排成四極式的極片(pole-piece)，用以控制電子束的傾斜狀態。該等極片與一環狀物及一核心電性連接，該核心帶有附加的線圈(未顯示)，以聚集介於該等極片間的空間中的磁通量，而使電子束穿越其中。
現代的CD-SEM能以奈米級的精確度來測量具有次微米尺寸的橫斷面的元件。隨著製程和檢測過程不斷改進，預計該等橫斷面的尺寸在未來會更小。
橫斷面的各種特徵有其重要性。該等特徵可能包括，例如橫斷面形狀、橫斷面的一個或多個部位的形狀、該橫斷面的該些部位的高度、寬度和/或角度方向以及該等橫斷面的多個部位間的關係。該等特徵可反映典型值(typical value)及最大值和最小值。一般來說，一線路底部的寬度具有重要性，但並非絕對，因此其它的特徵也可能具有重要性。
第2a圖為線210與諸如突塊250等參考結構元件的透視圖及橫斷面圖。該線210有一橫斷面230，其包括一頂面234，兩實質相對的斷面(traversesection)222、226(其分別對應該線210的頂部214及兩側壁212、216)。該斷面222、226都是以實質反向的角度作正向配置，因此，線210的底部不會被頂部214所遮蔽。
該突塊250遠小於該線210，且具有至少一點實質上位在與該第一及第二斷面232、236的較低點233及237相同的平面上。該突塊250是配置成可以被用來掃描該第一斷面的電子束及掃描該第二斷面的電子束所檢測到。計算該突塊250的位置，特別是該突塊高度(通常遠小於線210的高度)與突塊250和線210間距離的關係，以使兩種電子束均能檢視到該突塊250。該距離能反應該掃描電子束的最大傾斜角。根據定律，突塊250與線210之間的距離必須大於Hmax×Tangents(Amax)的值，其中Hmax為線210的最大高度，Amax為掃描電子束的最大傾斜角。
發明人發現到，可使用荷電電子束(charged electron beam)與一對象作用而根據碳化現象來較快地製造出一突塊。例如，發明人可在少於一分鐘的時間內製造出一條長0.5微米的碳化線。借著利用一相對較低電流的電子束(如20，50，100pA等)多次掃描一對象(如掃描10至15次)來產生突塊的方法，可獲得非常好的突塊製造效果。發明人亦發現可借著使用不同的加速電壓來獲得該等突塊，其中，使用200V加速電壓的效果優於使用500V或1000V加速電壓的效果。更長的突塊通常需要增加掃描次數。需要注意的是，突塊的精確度能反映臨界尺寸測量值的精確度。發明人發現到增加的錯差少於1奈米，且使用多個突塊並平均根據所有突塊所得到結果能改善測量的精確度。
第2b圖所示為另一線210′的橫斷面230′，該線210′有一頂部234、一呈正方向配置的第一斷面232以及一呈負方向配置的第二斷面236。第2b圖亦顯示出常規上所謂的正向角、負向角及零角。線210′的底部CD為D2-D1。
在某些實施方式中，一線可能置於一第一及第二參考結構元件之間，例如位於類似於突塊250的兩突塊間。該等參考結構元件之間的距離可借著對所述參考結構元件執行多掃描而加以測量。
發明人發現到利用分置於該被測結構元件的相對兩側的參考結構元件來進行測量在各種實施方式中都是有用的，例如當使用單個結構元件無法被掃描被測元件兩側的電子束所檢視時，在該被測結構元件的相對兩側分別置有參考結構元件便是有利的。此種情況會發生在當其它元件安置在距離該被測結構元件很近的位置處時，該等其它元件會遮蔽住該等參考結構元件。
因此，在一個由多條線210所構成的密集數組中，多個參考結構元件(例如突塊250)可被置於每一對線210之間。
在本發明的其它實施方式中，多個參考結構元件被安置在鄰近於一被測結構元件的位置中，以允許該被測結構元件與多個參考結構元件間的關係的多重測量，且允許對該些多重關係進行統計處理以提供更好的結果。上述統計處理可以平均掉或減少單次測量的誤差及不精確。而其原因可能是由於整體信噪比增加的緣故。在某些實施方式中，由多個結構元件(例如，類似突塊250)所構成的數組被置於一線(例如，類似線210)的一第一側。而在另一些實施方式中，由多個參考結構元件所構成的數組可能被置於一被測結構元件的兩側。一線的底部CD則反應於根據該些結構元件所測量而得的多個距離。
需要注意的是，儘管上述討論涉及線狀的被測結構元件和參考結構元件，該方法和系統可被應用於量測諸如接觸墊、凹口等多種元件的橫斷面特徵(例如頂部CD、底部CD、最大CD等)。該等參考結構元件可能有他種形狀。
第3a-3c圖為波形250-252的示意圖，該些波形分別代表一相對較寬且正向配置的斷面，一相對較窄的斷面及一負向配置的斷面。如第3a-3c圖所見，與陡峭側壁有關的波形部分，以及該負向配置的側壁相對較窄且與掃描電子束的寬度相呼應。
第4圖所示為一種用來量測一斷面位置的方法400。當通過一電子束掃描一個諸如一線路等元件而獲得一波形時，可能獲得該波形的一部分的微分值(derivative)。例如，用於提供斷面測量估計值的波形可能包括三點微分值。而中間點具有最大的微分值。該中間點位於分別具有較低微分值的一上方點及一下方點之間。發明人所使用的上方點的微分值約為最大微分值的80％，且所使用的下方點的微分值約為最大微分值的30％，但亦可使用其它微分值的點。一斷面的線性估計是在上方點及下方點之間。該線性估計與一高度門檻值(height threshold)之間的交點提供一斷面的定位點(location point)。發明人利用波形410的最大高度的35％作為門檻值，但是亦可使用其它值來作為門檻值。
請參閱第4圖，方法400的起始步驟470是獲取一波形，所述波形代表一掃描電子束與一元件相互作用所產生的探測信號。
步驟470的後為步驟472，在步驟472是計算出至少三點第一點為最大微分值(maximal derivative value)，而上方點及下方點則為預先定義的微分值。
步驟472的後為步驟474，步驟474是根據一高度門檻值與介於上方點及下方點間的線段的交叉點來決定出該定位點。
根據本發明的一實施例，一參考結構元件及一斷面之間的關係實際上是該參考結構元件的一特定點與該斷面的一定位點之間的關係。該參考結構元件的該特定點可能亦為一定位點。
需要注意的是，波形410上諸如上方點、中間點及下方點等點或其它點可以用於決定一斷面與一參考結構元件之間的關係。
第5圖為方法500的流程圖，該方法500是用於量測一具有次微米橫斷面的被測元件的一橫斷面特徵，該橫斷面是由一位於一第一斷面及一第二斷面間的中間面所定義。
方法500是用來測量一結構元件的一特徵。該被測結構元件為一被測對象的一部分，被測對象可如一晶片晶圓，一晶塊(die)或一晶粒(dice)。如果適當的參考結構元件不是安置於被測元件的鄰近處，可借著諸如聚焦式離子束(FIB)方法、電子束甚至雷射等用來增加或移除材料的先前技術來加入該些參考結構元件。施行這些方法亦可能需利用已知技術來預先供應或注入氣體或等離子體(plasma)。執行一部分的上述技術的系統為加利福尼亞州聖塔克萊拉市的應用材料公司的SEMVision G2 FIB設備。
方法500的起始步驟520是以一第一傾斜狀態來掃描一參考結構元件的一第一部分，及至少掃描該被測結構元件的第一斷面，以決定該參考結構元件與該第一斷面之間的一第一關係。
為方便起見，該第一關係該參考結構元件的一特定點與該第一斷面的一第一邊緣間的距離。如第2a-2f圖所示，方法500能反應一被測結構元件與單個參考結構元件間的關係(如第2a圖所示)，但亦能反應該被測結構元件與多個參考結構元件之間的多種額外關係(如第2e或2f圖所示)。
為方便起見，該被測元件的底部及該參考結構元件的特定點定實質上位在相同的平面。通常該參考結構元件的高度，尤其是特定參考點的高度，比被測元件的高度小很多。
需要注意的是，本發明可適用於其它形狀或尺寸的元件。參考結構元件的高度可通過基本的幾何公式來加以計算，以補償該被測結構元件底部與該參考結構元件間的高度差。
步驟520的後是步驟530，步驟530是以一第二傾斜狀態掃描一參考結構元件的一第二部分以及至少掃描該被測元件的一第二斷面，以決定該參考結構元件與該第二斷面間的一第二關係。
步驟530的後是步驟540，步驟540是根據該第一及第二關係來決定該被測結構元件的一橫斷面特徵。
根據本發明的另一實施方式，如果在步驟520至530中決定出一個或多個額外的關係，則步驟540是進一步根據該等額外關係的至少其中一者作出決定。
需要注意的是，在一傾斜狀態時，該電子束可能根據一與被測對象垂直的假定平面來作傾斜。該傾斜角可能是正角或負角。根據本發明一實施例，在第一傾斜狀態期間，該電子束以一正向角度傾斜，在第二傾斜狀態期間，電子束以一負向角度傾斜。
根據本發明的另一實施方式，在第一傾斜狀態期間，該電子束以一負角度傾斜，並且在第二傾斜狀態期間，該電子束以一正角度傾斜。
根據本發明一實施例，在該第一或第二傾斜狀態期間，該電子束的傾斜角度實質上為零度。
需要注意的是，諸如15度或更大的大傾斜角，可以利用如應用材料公司的NanoSem 3D或VERASem等習知設備來獲得。
第6圖為方法600的流程圖，該方法600是用來量測一具有次微米橫斷面的被測元件的一橫斷面特徵，該橫斷面是由一位在一第一斷面及第二斷面間的中間面所定義。
方法600是始於步驟620，其以一第一傾斜狀態來掃描一參考結構元件的一第一部分，及至少掃描該被測結構元件的第一斷面，以決定該參考結構元件與該第一斷面間的一第一關係。
步驟620的後為詢問步驟625，用以決定是否需要執行一額外掃描步驟。如果答案為是，則方法600繼續執行步驟630，否則執行步驟640。
步驟625的決定可能依據多種參數，如被測元件的頂部、底部、最大或最小寬度、一斷面的估計或測量方向及/或一斷面的估計或測量寬度等，但不局限於這些參數。該估計步驟可能包括處理多個探測信號、比較來自於其它結構元件的多個探測信號等等。該比較可能包括晶粒與晶粒之間的比較、晶粒到資料庫數據的比較以及其它類似的比較方法等。
如果懷疑一斷面或兩斷面過於陡峭(例如超過一門檻陡峭度)，或為負方向時，則需要一額外掃描步驟。該方向可由掃描該被測結構元件的信號探測期間所獲得的波形來加以預測。陡峭的斷面及配置成負向位的斷面與特定的波形有所關聯。發明人已發現如果一斷面的寬度完全等於電子束的寬度則該斷面不清晰(suspected)。發明人亦發現將所得到的波形與已記錄的已知元件波形做比較可能有所幫助。
步驟630包括以一第二傾斜狀態來掃描一參考結構元件的一第二部分，以及至少掃描該被測結構元件的第二斷面，以決定該參考結構元件與該第二斷面間的一第二關係。
步驟630的後為步驟640，步驟640是根據至少該第一關係決定該被測元件的橫斷面特徵。
根據本發明的另一實施方式，如果在步驟620至630中決定出一個或多個額外的關係，則步驟640進一步根據該等額外關係中的至少一個來作出決定。
第7圖為方法700的流程圖，該方法700是用以量測一具有次微米橫斷面的被測元件的橫斷面特徵，該橫斷面由一位在一第一斷面及第二斷面間的中間面所定義。
方法700始於步驟720，步驟720以一第一傾斜狀態來掃描一第一參考結構元件的至少一點，以及至少掃描該被測結構元件的第一斷面，以決定該第一參考結構元件與該第一斷面間的一第一關係。
步驟720的後為步驟730，步驟730是以一第二傾斜狀態掃描一第二參考結構元件的至少一點，以及至少掃描該被測元件的一第二斷面，以決定該第二參考結構元件與該第二斷面間的一第二關係。
步驟730的後為步驟740，步驟740是根據該第一關係及該第二關係來決定該被測元件的橫斷面特徵。
根據本發明一實施例，該被測元件被安置於該第一參考結構元件與該第二參考結構元件之間。
該第一參考結構元件與該第二參考結構元件之間的關係(通常為距離或高度差)必需被測量或估計。在該關係測量中的誤差可能影響對該橫斷面的測量。
步驟700可能包括一預備步驟，以估計或接受該參考關係(referencerelation)，但亦可能包括用來測量該參考關係的步驟710。該測量可能在測量被測對象以外的地方進行，因而可能會發生各種汙染和碳化作用。但收縮作用(shrinkage effect)並不會影響對被測元件的測量。
步驟710可能包括一次或多次掃描包含該第一及第二參考結構元件的第一點與第二點以及該被測元件的區域。步驟710可能亦包括避免電子束照射該被測結構元件，其可借著當電子束將要照射到該被測結構元件時熄滅電子束來達成。
第8圖為方法800的流程圖，該方法800是用來量測一具有次微米橫斷面的被測元件的橫斷面特徵，該橫斷面由一位在一第一斷面及第二斷面間的中間面所定義。
方法800始於步驟820，步驟820是以一第一傾斜狀態來掃描一參考結構元件的一部分，以及至少掃描該被測元件的第一斷面及第二斷面，以決定該參考結構元件與該至少一掃描過的斷面間的至少一關係。在此步驟中，該電子束實質垂直於該包含有被測結構元件的被測對象。
步驟820的後為詢問步驟825，用來決定是否需要執行一額外掃描步驟，以決定該參考結構元件與最少一斷面間的一額外關係。如果答案為是，則方法800繼續執行步驟830，否則執行步驟840。該決定可能反應於一斷面的估計寬度、一斷面的估計方向以及被該測元件的估計橫斷面特徵等等。
步驟830包括執行至少一額外掃描步驟。為方便起見，步驟830的傾斜狀態不同於步驟820中的第一傾斜狀態。
步驟840包括根據該至少一關係來決定該被測元件的一橫斷面特徵。
第9圖為方法900的流程圖，該方法900用來量測一具有次微米橫斷面的被測元件的橫斷面特徵，該橫斷面由一位在一第一斷面及第二斷面間的中間面所定義。
方法900始於步驟920，其是以一第一傾斜狀態來掃描一組參考結構元件的第一部分，以及至少掃描該被測結構元件的第一斷面，以決定該等參考結構元件與該第一斷面間的第一組關係。
步驟920的後為步驟930，步驟930是以一第二傾斜狀態掃描一組參考結構元件的第二部分，以及至少掃描該被測結構元件的第二斷面，以決定該等參考結構元件與該第二斷面間的第二組關係。
步驟930的後為步驟940，步驟940是根據該第一組關係及該第二組關係來決定該被測元件的橫斷面特徵。步驟940可能包括統計處理該第一組關係，以提供一第一關係。步驟940亦可能包括統計處理該第二組關係以提供一第二關係。
根據本發明的另一實施例，方法900可能包括一詢問步驟925，用以決定除了執行步驟920以外，是否需要執行多個額外掃描步驟。除步驟920外，並決定是否需要步驟930(或者甚至需要多個額外的掃描步驟)。
需要注意的是，該中間面在一突起的結構元件中可能是一頂面，並可能從每一個掃描步驟來判別。更需注意到的是，當第一及第二斷面決定的後，便能夠決定該被測元件的橫斷面以及上述斷面的任何特徵(例如頂部CD、底部CD、最大CD等)。一典型的橫斷面特徵為一斷面的水平投影。在傾斜角相對較小的情況下，可假設該傾斜角度幾乎等於該角的正切值(Tangent)。
需要注意的是，可為了諸如達到統計噪聲(statistical noise)等原因而重複執行一部分的測量及該結構元件的額外傾斜掃描步驟(用相同的或不同的傾斜角度)。因此，即使已知或已估計出該被測結構元件的高度，或是已測量過某一橫斷面特徵，方法400及方法500可能包括對一個或多個橫斷面特徵的多個測量。
本發明可通過傳統的工具、方法及元件來執行。因此這些工具、方法及元件的細節便不在此作詳細說明。為提供對於本發明的徹底理解，已於前述說明中舉出諸如典型線路的斷面形狀、偏轉單元的數量等多種特定細節。然而，必需了解的是，上述該些特別列出的細節並非是實施本發明的唯一手段。
本發明的示範性實施例及其示範性用途是已顯示並描述於本文中。然需明白的是，可在不偏離文中所述的本發明概念範圍下，本發明可應用於其它多種組合設備或環境中。
權利要求
1.一種測定具有次微米橫斷面的被測結構元件橫斷面特徵的方法，其中該橫斷面是由位於第一斷面及第二斷面之間的中間面所定義，該方法包括步驟以第一傾斜狀態掃描參考結構元件的一第一部分與該被測結構元件的至少第一斷面，以測定該參考結構元件與該第一斷面間的第一關係；以第二傾斜狀態掃描參考結構元件的第二部分與該被測結構元件的至少第二斷面，以測定該參考結構元件與該第二斷面間的第二關係；以及根據該第一關係及該第二關係來決定該被測結構元件的橫斷面特徵。
2.如權利要求1所述的方法，其中該第一關係為該參考結構元件的一特定點與該第一斷面的第一邊緣間的距離。
3.如權利要求2所述的方法，其中該被測結構元件的第一邊緣及該參考結構元件的特定點定位在相同平面上。
4.如權利要求1所述的方法，其中該參考結構元件的特定點的高度遠小於該被測結構元件的高度。
5.如權利要求1所述的方法，更包括預備步驟，以在該被測結構元件的附近產生該參考結構元件。
6.如權利要求1所述的方法，其中在該第一傾斜狀態期間，該含有該被測結構元件的被測對象與一用來掃描該被測元件的電子束間所定義出的一測量角基本上為九十度。
7.如權利要求1所述的方法，其中至少一額外結構元件被提供於該參考結構元件的附近，且其中該掃描步驟更包括掃描該至少一額外結構元件，以提供該至少一額外參考結構元件與該被測元件的一斷面間的至少一額外關係。
8.如權利要求7所述的方法，其中該決定步驟更根據該至少一額外關係。
9.一種測定具有次微米橫斷面的被測元件橫斷面特徵的方法，該橫斷面是由位於一第一斷面及第二斷面間的中間面所定義，該方法包括步驟以第一傾斜狀態掃描一參考結構元件的第一部分及該被測結構元件的至少第一斷面，以測定該參考結構元件與該第一斷面間的第一關係，以及判斷是否執行額外掃描；根據該是否執行額外掃描的判斷，以第二傾斜狀態掃描一參考結構元件的第二部分及該被測結構元件的至少第二斷面，以測定該參考結構元件與該第二斷面間的第二關係；以及至少根據該第一關係來決定該被測元件的橫斷面特徵。
10.如權利要求9所述的方法，其中是根據該第一斷面的特徵來執行該第二掃描步驟。
11.如權利要求9所述的方法，其中該特徵為該第一斷面的估計寬度或估計方向(orientation)。
12.如權利要求11所述的方法，其中該估計方向是通過比較掃描該第一斷面所得到的探測信號與至少掃描另一已知寬度的斷面所得到的探測信號。
13.如權利要求9所述的方法，其中至少一額外結構元件被提供至該參考結構元件的附近，其中該掃描步驟更包括掃描該至少一額外結構元件，以提供在至少一額外參考結構元件與該被測結構元件的一斷面間的至少一額外關係。
14.如權利要求13所述的方法，其中該決定步驟更根據該至少一額外關係。
15.一種決定具有次微米橫斷面的被測結構元件的橫斷面特徵的方法，其中所述橫斷面是由位於第一斷面及第二斷面間的中間面所定義，該方法包括步驟以第一傾斜狀態掃描第一參考結構元件的至少第一點及該被測結構元件的至少第一斷面，以決定該第一參考結構元件與該第一斷面間的第一關係；以第二傾斜狀態掃描第二參考結構元件的至少第二點及該被測結構元件的至少第二斷面，以決定該第二參考結構元件與該第二斷面間的第二關係；以及根據該第一及第二關係來決定該被測結構元件的橫斷面特徵。
16.如權利要求15所述的方法，其中該被測結構元件置於該第一及第二參考結構元件之間。
17.如權利要求15所述的方法，更包括測量該第一點及第二點之間的距離。
18.如權利要求17所述的方法，其中該被測結構元件置於該第一及第二參考結構元件之間，且測量距離的步驟包括至少掃描一次該第一點與第二點以及該被測結構元件。
19.如權利要求18所述的方法，其中該至少一次的掃描包括避免該電子束照射該被測結構元件。
20.如權利要求15所述的方法，其中該結構元件為線，其具有一頂部及兩相對的側壁。
21.如權利要求15所述的方法，其中該結構元件為一接觸墊。
22.如權利要求15所述的方法，其中該結構元件為一凹口。
23.如權利要求15所述的方法，其中至少一額外結構元件被提供至該參考結構元件的附近，其中該掃描步驟更包括掃描至少一額外結構元件，以提供該至少一額外參考結構元件與該被測元件的一斷面間的至少一額外關係。
24.如權利要求23所述的方法，其中該決定步驟更根據該至少一額外關係。
25.一種決定具有次微米橫斷面的被測結構元件的橫斷面特徵的方法，其中該橫斷面由位於第一斷面及第二斷面間的中間面所定義，該方法包括步驟以第一傾斜狀態掃描一參考結構元件的一部分及該被測結構元件的至少第一斷面及第二斷面，以決定該參考結構元件與該至少一被掃描斷面間的至少一關係，以決定是否需要額外掃描；根據該決定來執行多個額外掃描步驟；其中所述額外掃描中至少一個的傾斜狀態與該第一掃描的傾斜狀態不同；以及根據該至少一關係決定該被測結構元件的橫斷面特徵。
26.如權利要求25所述的方法，其中該掃描步驟包括用一基本上垂直於被測對象的電子束來進行掃描，該被測對象包含有該被測結構元件。
27.如權利要求25所述的方法，其中該決定是否執行額外掃描的步驟是根據斷面的估計寬度所做。
28.如權利要求25所述的方法，其中該決定是否執行額外掃描的步驟是根據斷面的估計方向所做。
29.如權利要求25所述的方法，其中該決定是否執行額外掃描的步驟是根據該被測結構元件的估計橫斷面特徵所做。
30.如權利要求25所述的方法，其中該決定是否執行額外掃描的步驟是根據一門檻值與該被測結構元件的一估計橫斷面特徵間的一關系所做出。
31.如權利要求30所述的方法，其中該門檻值為該被測結構元件的最大寬度。
32.如權利要求30所述的方法，其中該門檻值為該被測元件的最小寬度。
33.如權利要求25所述的方法，其中用以決定該第一關係的一額外掃描步驟包括在第一傾斜狀態掃描第一參考結構元件的至少一第一點以及至少該被測結構元件的第一斷面。
34.如權利要求25所述的方法，其中用以決定該第二關係的額外掃描步驟包括在第二傾斜狀態掃描該參考結構元件的至少一點以及至少該被測結構元件的第一斷面。
35.如權利要求25所述的方法，其中至少一額外元件被提供至該參考結構元件的附近，其中該等掃描步驟更包括掃描該至少一額外元件，以提供在該至少一額外參考結構元件與該被測結構元件的斷面間的至少一額外關係。
36.如權利要求35所述的方法，其中該決定步驟更根據該至少一額外關係來做出。
37.一種決定具有次微米橫斷面的被測結構元件的橫斷面特徵的方法，其中該橫斷面由位於第一斷面及第二斷面間的中間面所定義，該方法包括步驟以第一傾斜狀態掃描一組參考結構元件的第一部分及該被測結構元件的至少第一斷面，以決定該等參考結構元件與該第一斷面間的第一組關係；以第二傾斜狀態掃描一組參考結構元件的第二部分及該被測結構元件的至少一第二斷面，以決定該等參考結構元件與該第二斷面間的第二組關係；根據該第一組關係及該第二組關係來決定該被測結構元件的橫斷面特徵。
38.如權利要求37所述的方法，其中該決定步驟包括統計處理該第一組關係以提供第一關係。
39.如權利要求37所述的方法，其中該決定步驟包括統計組裡該第二組關係以提供第二關係。
40.如權利要求37所述的方法，其中該組參考結構元件置於該被測結構元件的兩側。
41.如權利要求37所述的方法，其中該組參考結構元件置於該被測結構元件的一側。
42.一種測定具有次微米橫斷面的被測元件的橫斷面特徵的系統，其中該橫斷面由位於第一斷面及第二斷面間的中間面所定義，該系統包括一種引導一電子束朝向一被測對象的工具，而以第一傾斜狀態掃描參考結構元件的第一部分以及該被測元件的至少第一斷面，並以第二傾斜狀態掃描參考結構元件的第二部分以及該被測元件的至少第二斷面；至少一探測器，其被安置成用以探測該結構元件與該電子束相互作用後所脫出的電子；以及處理器，其與該至少一探測器及該引導工具相連接，以處理來自該至少一探測器的探測信號並執行決定該參考結構元件與該第一斷面間的第一關係；決定該參考結構元件與該第二斷面間的第二關係；以及根據該第一及第二關係決定該被測結構元件的橫斷面特徵。
43.如權利要求1所述的系統，其中該第一關係根據在第一傾斜狀態下的掃描所決定，該第二關係根據在第二傾斜狀態下的掃描所決定。
44.如權利要求43所述的系統，其中該處理器能根據該被測結構元件與多個額外參考結構元件間的額外關係來決定所述橫斷面特徵。
45.一種測定具有次微米橫斷面的被測結構元件的橫斷面特徵的系統，其中該橫斷面由位於第一斷面及第二斷面間的中間面所定義，該系統包括一種引導一電子束朝朝向一被測對象的工具，而以第一傾斜狀態掃描參考結構元件的第一部分以及該被測結構元件的至少第一斷面，並根據處理器的決定來決定是否執行第二掃描，該第二掃描是以第二傾斜狀態掃描參考結構元件的第二部分以及該被測結構元件的至少第二斷面；至少一探測器，其被安置成用以探測該結構元件與該電子束相互作用後所脫出的電子；以及處理器，其與該至少一探測器及該引導工具相連接，以處理來自該至少一探測器的探測信號並執行決定該參考結構元件與該第一斷面間的第一關係；決定是否執行額外掃描；如果需要第二掃描時，決定該參考結構元件與該第二斷面間的第二關係；以及只少根據該第一關係決定該被測結構元件的橫斷面特徵。
全文摘要
本發明涉及一種系統和方法，其用於測定具有次微米橫斷面的被測元件的橫斷面特徵，該橫斷面是由位於第一斷面(first traverse section)及第二斷面(first traverse section)之間的中間面(intermediate section)所定義。該方法的第一步驟是以第一傾斜狀態掃描一參考結構元件的第一部分及被測元件的至少第一斷面，用以決定該參考結構元件與該第一斷面之間的第一關係。第二步驟是以第二傾斜狀態掃描參考結構元件的第二部分，及掃描被測元件的至少第二斷面，用以決定該參考結構元件與該第二斷面之間的第二關係。第三步驟為根據該第一及第二關係決定該被測元件的橫斷面特徵。
文檔編號G01R31/305GK1849497SQ200480025993
公開日2006年10月18日 申請日期2004年7月12日 優先權日2003年7月11日
發明者Z·羅森伯格, O·梅納德瓦, A·丹 申請人:應用材料以色列公司