專利名稱:測(cè)量接觸孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種測(cè)量接觸孔的方法。
背景技術(shù):
目前,制作半導(dǎo)體集成電路時(shí),半導(dǎo)體器件層形成之后,需要在晶圓的半導(dǎo)體器件 層之上制作接觸孔(contact),接觸孔作為半導(dǎo)體器件層中有源區(qū)與外界電路之間連接的 通道,在半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)組成中具有重要的作用。在介紹接觸孔的刻蝕之前,首先簡(jiǎn)要介紹半導(dǎo)體器件層的構(gòu)成。下面結(jié)合圖Ia至 圖Ib的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行說明。圖Ia至圖Ib為形成具有接觸孔的半導(dǎo)體器件的具體結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖Ia所示,提供一半導(dǎo)體襯底100,在該半導(dǎo)體襯底100上形成半導(dǎo)體器件的有 源區(qū)和隔離區(qū)。通過在半導(dǎo)體襯底100中注入雜質(zhì)離子形成阱結(jié)構(gòu)11,來定義有源區(qū);在 阱結(jié)構(gòu)11之間制作淺溝槽隔離區(qū)(STI) 12。在半導(dǎo)體襯底100上依次生長(zhǎng)柵氧化層101和沉積多晶硅層102,然后對(duì)多晶硅層 102進(jìn)行刻蝕,形成柵極。半導(dǎo)體襯底100可以為注入P型或N型雜質(zhì)離子的硅襯底。接下來在柵極兩側(cè)形成側(cè)壁層103,側(cè)壁層103可以為氧化硅層、也可以為氮化硅 層,也可以為氧化硅層和氮化硅層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。綜合個(gè)方面因素,由于氧化硅層更容易與 多晶硅結(jié)合緊密,而且氮化硅結(jié)構(gòu)比較致密,在后續(xù)進(jìn)行有源區(qū)注入時(shí),有較高的抵擋注入 離子滲入的能力,能夠避免短溝道效應(yīng),所以具體實(shí)施例中優(yōu)選采用氧化硅層和氮化硅層 的復(fù)合側(cè)壁層結(jié)構(gòu),具體實(shí)現(xiàn)方法是在柵氧化層101及柵極的表面依次沉積氧化硅層和 氮化硅層,然后利用各向異性刻蝕將柵極表面的氮化硅層和氧化硅層都去除,柵氧化層101 表面的氮化硅層和氧化硅層也被去除,只留下柵極兩側(cè)的氮化硅層和氧化硅層,形成具有 氧化硅層和氮化硅層的復(fù)合側(cè)壁層結(jié)構(gòu)。以柵極和側(cè)壁層103為屏蔽,進(jìn)行有源區(qū)注入步驟,以形成源極和漏極104。實(shí)施硅化物對(duì)準(zhǔn)工藝(silicide process),就是沉積鎳(Ni)、鈦(Ti)或者鈷(Co) 等任一種金屬,由于這些金屬可以與硅反應(yīng),但是不會(huì)與硅氧化物如二氧化硅(SiO2)、硅氮 化物如氮化硅(Si3N4)或者是硅氮氧化物(SiON)等反應(yīng),所以該工藝只會(huì)在露出的柵極表 面或者半導(dǎo)體襯底100表面,硅與沉積的金屬反應(yīng)形成金屬硅化物層105,用于柵極或者源 漏與其它半導(dǎo)體器件或者外部電路的電連接。如圖Ib所示,在柵極、側(cè)壁層103及金屬硅化物層105的表面沉積具有應(yīng)力的氮 化硅層106。具有應(yīng)力的氮化硅層106使溝道獲得更大的應(yīng)力,靈活地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷 移率。其中,溝道為半導(dǎo)體襯底中源極和漏極相對(duì)的區(qū)域。然后在所述具有應(yīng)力的氮化硅層106表面沉積層間介質(zhì)層(ILD) 107,ILD107可以 為未摻雜的硅酸玻璃(USG)等等,ILD107充當(dāng)了第一層金屬與有源區(qū)之間的介質(zhì)材料。接 著刻蝕ILD107,至金屬硅化物層105形成接觸孔108,后續(xù)接觸孔108中有導(dǎo)電金屬(圖中 未顯示)填充,并對(duì)填充的導(dǎo)電金屬進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP),經(jīng)CMP之后的導(dǎo)電金屬即第一層金屬,與有源區(qū)經(jīng)金屬硅化物層電性連接。為了清楚顯示接觸孔108,圖中只示意出位 于半導(dǎo)體襯底100上的接觸孔108。上述半導(dǎo)體器件層結(jié)構(gòu)只是一種具體實(shí)施例,可以根據(jù)應(yīng)用的需要作靈活調(diào)整, 具體地,柵極與柵極之間可以沒有STI12 ;或者柵極頂部有氧化層覆蓋,實(shí)施Silicide process時(shí),金屬硅化物層105只在半導(dǎo)體襯底100的硅表面形成?,F(xiàn)有技術(shù)中接觸孔的形成方法,包括以下步驟步驟11、在ILD上涂布光阻膠(PR, Photo Resist)層。步驟12、曝光顯影圖案化所述光阻膠層。該步驟中經(jīng)曝光顯影光阻膠層,在要形成接觸孔的位置的光阻膠被去除,而其它 部分的絕緣層仍然有光阻膠覆蓋,即形成了圖案化的光阻膠層。此時(shí)被去除了光阻膠的部 分露出ILD107,該露出的ILD107與光阻膠的側(cè)壁共同形成開口,稱之為光阻膠開口。步驟13、對(duì)ILD107和具有應(yīng)力的氮化硅層106依次進(jìn)行刻蝕,在金屬硅化物層停 止刻蝕,形成接觸孔108,并去除光阻膠??涛g形成接觸孔之后,需要對(duì)接觸孔進(jìn)行測(cè)量,以檢測(cè)是否符合規(guī)格。對(duì)接觸孔進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要測(cè)量的參數(shù)包括接觸孔的上口特征尺寸(Top⑶)201、 接觸孔的底部特征尺寸(Bottom⑶)202、接觸孔高度203、接觸孔的側(cè)壁角(Sidewall Aangle, SffA) 204以及接觸孔是否刻蝕完全。其中,SWA204為接觸孔的外角,對(duì)其進(jìn)行測(cè)量 用以確??涛g形成接觸孔的形狀輪廓(profile),還可以通過測(cè)量SWA,反映接觸孔電阻是 否符合要求。圖2為接觸孔的結(jié)構(gòu)以及測(cè)量參數(shù)的示意圖。下面具體介紹現(xiàn)有技術(shù)中如何利用各種工具對(duì)上述各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量?,F(xiàn) 有技術(shù)中,采用特征尺寸-掃描電子顯微鏡(Critical Dimension-ScanningElectron Microscope, CD-SEM),在線(inline)量測(cè)接觸孔的直徑,包括接觸孔Top CD和接觸孔 Bottom CD。現(xiàn)有技術(shù)是無法測(cè)量接觸孔高度的,如圖Ib所示,對(duì)ILD107和具有應(yīng)力的氮 化硅層106依次進(jìn)行刻蝕,在金屬硅化物層停止刻蝕,形成接觸孔108。也就是說接觸孔的 形成,需要刻蝕ILD107、具有應(yīng)力的氮化硅層106以及金屬硅化物層105。由于現(xiàn)有技術(shù)的 反射膜厚儀或者橢偏膜厚儀是利用反射和折射光線計(jì)算刻蝕高度的,只能得到刻蝕兩層膜 的結(jié)果,所以無法測(cè)量刻蝕三層膜的結(jié)果?,F(xiàn)有技術(shù)中,接觸孔是否刻蝕完全不能在完成接 觸孔刻蝕之后立刻檢測(cè),只能在完成接觸孔刻蝕之后,將導(dǎo)電金屬填入接觸孔,并對(duì)填入的 導(dǎo)電金屬進(jìn)行CMP,才可以利用電子束缺陷掃描儀(Electronic-Beam defect scan tool) 進(jìn)行在線檢測(cè)。在線測(cè)量指的是晶圓不需要從反應(yīng)腔(chamber)取出,直接傳入測(cè)量用反應(yīng)腔, 利用測(cè)量工具,不需要與晶圓接觸,對(duì)傳入測(cè)量用反應(yīng)腔內(nèi)的晶圓中的接觸孔進(jìn)行測(cè)量,也 就是說測(cè)量時(shí)晶圓不會(huì)暴露在空氣中,而離線測(cè)量指的是晶圓從反應(yīng)腔取出,暴露在空氣 中進(jìn)行測(cè)量,晶圓很容易被污染。從上述可以看出,雖然現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量接觸孔的各個(gè)參數(shù)都是在線測(cè)量,相比于離 線測(cè)量有一定的優(yōu)勢(shì),但是現(xiàn)有測(cè)量接觸孔的各個(gè)參數(shù)時(shí),需要采用不同的測(cè)量工具,而且 測(cè)試接觸孔是否刻蝕完全時(shí),還需要在對(duì)接觸孔內(nèi)的導(dǎo)電金屬進(jìn)行CMP之后,才可以進(jìn)行 測(cè)試,一旦發(fā)現(xiàn)不符合目標(biāo)規(guī)格,只能去除所填充的導(dǎo)電金屬,重新進(jìn)行刻蝕。不但測(cè)量接 觸孔的過程比較復(fù)雜費(fèi)時(shí),而且降低了整個(gè)集成電路的生產(chǎn)效率。而且,現(xiàn)有技術(shù)中是無法測(cè)量接觸孔的高度和側(cè)壁角的,這些數(shù)據(jù)的缺失使得無法很好地反映接觸孔的情況。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提高測(cè)量接觸孔的效率。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種測(cè)量接觸孔的方法,所述接觸孔的測(cè)量參數(shù)包括接觸孔的上 口特征尺寸、接觸孔的底部特征尺寸、接觸孔高度、接觸孔的側(cè)壁角以及接觸孔是否刻蝕完 全;該方法為刻蝕形成接觸孔之后,采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同時(shí)得到所 述各個(gè)參數(shù)。所述接觸孔是否刻蝕完全,通過測(cè)量接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸得到, 當(dāng)接觸孔刻蝕完全時(shí),所述金屬硅化物層的刻蝕尺寸達(dá)到預(yù)定尺寸;當(dāng)接觸孔刻蝕不完全 時(shí),繼續(xù)刻蝕接觸孔以達(dá)到對(duì)金屬硅化物層的預(yù)定刻蝕尺寸。所述采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同時(shí)得到所述各個(gè)參數(shù)的方法為利用光學(xué)測(cè)量?jī)x,將光學(xué)測(cè)量?jī)x的光源照射到接觸孔上,獲得所述接觸孔的光譜, 所述光源照射的接觸孔為按照預(yù)定規(guī)則排列的接觸孔矩陣,接觸孔彼此相同,但接觸孔每 一參數(shù)允許在容許范圍內(nèi)變化;將所述光譜輸入數(shù)據(jù)庫,經(jīng)過擬合從該數(shù)據(jù)庫得到與接觸孔各參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光 譜曲線圖;針對(duì)變化范圍內(nèi)的每一個(gè)接觸孔,輸入與該接觸孔相關(guān)的各個(gè)參數(shù)值,建立與該 接觸孔對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型,將該建模得到的數(shù)據(jù)模型輸入光譜分析系統(tǒng),得到該數(shù)據(jù)模型接 觸孔的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的各個(gè)理論光譜曲線圖;將每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲線與上述得到的該參數(shù)對(duì)應(yīng)的所有理論光譜曲線 進(jìn)行比對(duì),將其中符合擬合光譜曲線的理論光譜曲線,其所對(duì)應(yīng)的建模時(shí)輸入的該參數(shù)值 作為光學(xué)測(cè)量接觸孔該參數(shù)的確定值,從而同時(shí)得到接觸孔的其他各個(gè)參數(shù)值。所述采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同時(shí)得到所述各個(gè)參數(shù)的方法為針對(duì)變化范圍內(nèi)的每一個(gè)接觸孔,輸入與該接觸孔相關(guān)的各個(gè)參數(shù)值,建立與該 接觸孔對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型,將該建模得到的數(shù)據(jù)模型輸入光譜分析系統(tǒng),得到該數(shù)據(jù)模型接 觸孔的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的各個(gè)理論光譜曲線圖;利用光學(xué)測(cè)量?jī)x,將光學(xué)測(cè)量?jī)x的光源照射到接觸孔上,獲得所述接觸孔的光譜, 所述光源照射的接觸孔為按照預(yù)定規(guī)則排列的接觸孔矩陣,接觸孔彼此相同,但接觸孔每 一參數(shù)允許在容許范圍內(nèi)變化;將所述光譜輸入數(shù)據(jù)庫,經(jīng)過擬合從該數(shù)據(jù)庫得到與接觸孔各參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光 譜曲線圖;將每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲線與上述得到的該參數(shù)對(duì)應(yīng)的所有理論光譜曲線 進(jìn)行比對(duì),將其中符合擬合光譜曲線的理論光譜曲線,其所對(duì)應(yīng)的建模時(shí)輸入的該參數(shù)值 作為光學(xué)測(cè)量接觸孔該參數(shù)的確定值,從而同時(shí)得到接觸孔的其他各個(gè)參數(shù)值。所述測(cè)量在測(cè)量反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行。由上述的技術(shù)方案可見,本發(fā)明采用光學(xué)測(cè)量方法在線對(duì)接觸孔進(jìn)行測(cè)量,需要測(cè)量的參數(shù)包括接觸孔的上口特征尺寸201、接觸孔的底部特征尺寸202、接觸孔高度203、 接觸孔的側(cè)壁角204以及接觸孔是否刻蝕完全,上述參數(shù)可以通過該光學(xué)測(cè)量方法,在刻 蝕形成接觸孔后,一次測(cè)量得到。不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣,測(cè)量接觸孔的上口特征尺寸201、 接觸孔的底部特征尺寸202和接觸孔是否刻蝕完全時(shí),分別使用不同的測(cè)量工具;也不需 要在CMP所填充的導(dǎo)電金屬之后才能測(cè)試到接觸孔是否刻蝕完全。采用本發(fā)明的測(cè)量接觸孔的方法,大大提高了測(cè)試接觸孔的效率,而且豐富了在 線測(cè)量接觸孔的參數(shù),解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法測(cè)量接觸孔高度和側(cè)壁角的問題。
圖Ia至Ib為形成具有接觸孔的半導(dǎo)體器件的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為為接觸孔的結(jié)構(gòu)以及測(cè)量參數(shù)的示意圖。圖3為接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸示意圖。圖4為本發(fā)明測(cè)量接觸孔的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下參照附圖并舉實(shí)施例, 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述,在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí),為了便于說明,表示 結(jié)構(gòu)的示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大,不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定,此外,在實(shí)際的 制作中,應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。本發(fā)明的核心思想是采用光學(xué)測(cè)量方法對(duì)接觸孔進(jìn)行在線測(cè)量,需要測(cè)量的參 數(shù)包括接觸孔的上口特征尺寸201、接觸孔的底部特征尺寸202、接觸孔高度203、接觸孔的 側(cè)壁角204以及接觸孔是否刻蝕完全,上述參數(shù)都可以通過該光學(xué)測(cè)量方法,在刻蝕形成 接觸孔后,一次測(cè)量得到。采用本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量方法,大大提高了測(cè)試接觸孔的效率。本發(fā)明中的光學(xué)測(cè)量方法,在刻蝕反應(yīng)腔內(nèi)完成刻蝕接觸孔之后,將具有接觸孔 的晶圓傳入測(cè)量用反應(yīng)腔,本發(fā)明測(cè)量接觸孔的具體方法包括以下步驟,其方法流程示意 圖如圖4所示。步驟41、利用光學(xué)測(cè)量?jī)x,將光學(xué)測(cè)量?jī)x的光源照射到接觸孔上,獲得所述接觸孔 的光譜。采用光學(xué)測(cè)量?jī)x在線對(duì)晶圓上接觸孔的立體形狀進(jìn)行監(jiān)測(cè),光學(xué)測(cè)量?jī)x的光源照 射到接觸孔上,獲得有關(guān)光接觸孔的光譜,這里光源照射的是晶圓上相同的、由一定數(shù)量 的、按照預(yù)定規(guī)則排列的接觸孔矩陣。步驟42、將所述光譜輸入數(shù)據(jù)庫,經(jīng)過擬合從該數(shù)據(jù)庫得到與接觸孔各參數(shù)對(duì)應(yīng) 的擬合光譜曲線圖。將獲得有關(guān)光接觸孔的光譜輸入數(shù)據(jù)庫,所述數(shù)據(jù)庫保存了關(guān)于接觸孔所有參數(shù) 的各種情況光譜曲線圖,經(jīng)過擬合從該數(shù)據(jù)庫得到與接觸孔各參數(shù)匹配的相應(yīng)擬合光譜曲 線圖,例如,所測(cè)量接觸孔的iTop CD對(duì)應(yīng)一光譜曲線圖,所測(cè)量接觸孔的Bottom CD對(duì)應(yīng)一 光譜曲線圖,所測(cè)量接觸孔的高度對(duì)應(yīng)一光譜曲線圖,所測(cè)量接觸孔的側(cè)壁角對(duì)應(yīng)一光譜 曲線圖,所測(cè)量接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸對(duì)應(yīng)一光譜曲線圖,也就是說不同的接觸孔參數(shù)對(duì)應(yīng)不同的光譜曲線圖。步驟43、針對(duì)變化范圍內(nèi)的每一個(gè)接觸孔,輸入與該接觸孔相關(guān)的各個(gè)參數(shù)值,建 立與該接觸孔對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型,將該建模得到的數(shù)據(jù)模型輸入光譜分析系統(tǒng),得到該數(shù)據(jù) 模型接觸孔的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的各個(gè)理論光譜曲線圖。這里接觸孔雖然在理想意義上彼此相同,但由于制程的限制,每一個(gè)接觸孔之間 不可能尺寸完全相同,在容許范圍內(nèi),每一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)小的波動(dòng)范圍,在某一標(biāo)準(zhǔn)值附 近上下波動(dòng),即出現(xiàn)一個(gè)CD范圍、高度范圍等,并不會(huì)是一個(gè)單一確定值,所以需要針對(duì)不 同尺寸的接觸孔,建立與之相對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)模型,用于表示變化范圍內(nèi)的多個(gè)接觸孔。所 述數(shù)據(jù)模型根據(jù)預(yù)定數(shù)學(xué)方法建立,輸入與該接觸孔相關(guān)的各個(gè)參數(shù),用于表示該接觸孔。 將每一建模得到的數(shù)據(jù)模型輸入光譜分析系統(tǒng),得到該數(shù)據(jù)模型接觸孔的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的 各個(gè)理論光譜曲線,所述光譜分析系統(tǒng)為現(xiàn)有裝置,用于將表示接觸孔的數(shù)據(jù)模型,轉(zhuǎn)化為 與接觸孔各參數(shù)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)光譜曲線。不同的接觸孔參數(shù)對(duì)應(yīng)不同的理論光譜曲線圖, 而且對(duì)于同一接觸孔參數(shù),不同參數(shù)值也對(duì)應(yīng)不同的理論光譜曲線圖。所以,所得到的理論 光譜曲線圖中,包括多個(gè)關(guān)于接觸孔Top CD的理論光譜曲線圖,多個(gè)關(guān)于接觸孔BottomCD 的理論光譜曲線圖,多個(gè)關(guān)于接觸孔高度的理論光譜曲線圖,多個(gè)關(guān)于接觸孔側(cè)壁角的理 論光譜曲線圖,多個(gè)關(guān)于接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸的理論光譜曲線圖。步驟44、將每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲線與步驟43中得到的該參數(shù)對(duì)應(yīng)的所有 理論光譜曲線進(jìn)行比對(duì),將其中符合擬合光譜曲線的理論光譜曲線,其所對(duì)應(yīng)的建模時(shí)輸 入的該參數(shù)值作為光學(xué)測(cè)量接觸孔該參數(shù)的確定值,從而同時(shí)得到接觸孔的其他各個(gè)參數(shù) 值。由于建模時(shí),已經(jīng)根據(jù)接觸孔各參數(shù)所有可能出現(xiàn)的情況,都做出數(shù)據(jù)模型,所 以,對(duì)于某一接觸孔參數(shù)來說,得到的多個(gè)理論光譜曲線中,一定包含有與經(jīng)過在線測(cè)量得 到的擬合光譜曲線相符合的某一理論光譜曲線,如果相符合,則將建模時(shí)輸入的該參數(shù)值 作為光學(xué)測(cè)量接觸孔該參數(shù)的確定值,其他參數(shù)值也同樣以此方法得到,從而得到了接觸 孔的各個(gè)參數(shù),包括接觸孔的上口特征尺寸、接觸孔的底部特征尺寸、接觸孔高度、接觸孔 的側(cè)壁角,以及接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸。接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸如圖3所示,圖3中箭頭間的距離為金屬硅 化物層刻蝕尺寸??涛g接觸孔時(shí),需要將金屬硅化物層105刻蝕到預(yù)定的深度,則認(rèn)為是刻 蝕完全,如果金屬硅化物層105的預(yù)定刻蝕深度為3 7納米,而實(shí)際刻蝕只有1 2納米, 則認(rèn)為刻蝕接觸孔不完全。本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量方法,能夠直接測(cè)量出金屬硅化物層的刻蝕 尺寸,即從光譜曲線圖確定接觸孔是否刻蝕完全。如果測(cè)量出接觸孔刻蝕不完全,則直接將 該具有接觸孔的晶圓傳回刻蝕反應(yīng)腔,繼續(xù)刻蝕以達(dá)到對(duì)金屬硅化物層105的預(yù)定刻蝕深 度。以接觸孔是否刻蝕完全為例,對(duì)本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量方法進(jìn)行說明首先,如果刻蝕形成的接觸孔,接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸為4+/-1納 米,那么光學(xué)測(cè)量獲得的光譜,經(jīng)數(shù)據(jù)庫的擬合,得到的關(guān)于接觸孔底部的金屬硅化物層刻 蝕尺寸的擬合光譜曲線圖為刻蝕金屬硅化物層4納米的對(duì)應(yīng)圖,根據(jù)公知技術(shù),擬合過程 就是找到最匹配的光譜圖,刻蝕的金屬硅化物層雖然在4納米左右波動(dòng),但大部分都會(huì)落 在4納米的數(shù)據(jù)上,所以擬合得到的光譜曲線圖為刻蝕金屬硅化物層4納米的對(duì)應(yīng)圖。
然后,由于建模時(shí)需要考慮刻蝕接觸孔的實(shí)際情況,預(yù)知刻蝕的接觸孔金屬硅化 物層理想尺寸為4納米,但肯定會(huì)在制程所限制的范圍內(nèi)波動(dòng),所以包括多個(gè)數(shù)據(jù)模型,每 一數(shù)據(jù)模型中的接觸孔底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸為4+/-1納米中的某一尺寸,通過光 譜分析系統(tǒng),根據(jù)每一數(shù)據(jù)模型都得到一對(duì)應(yīng)尺寸的理論光譜曲線圖,其中包含接觸孔底 部的金屬硅化物層刻蝕尺寸為4納米的理論光譜曲線圖。最后,將刻蝕金屬硅化物層4納米的擬合光譜曲線圖與上述所有理論光譜曲線圖 進(jìn)行比對(duì),找到刻蝕金屬硅化物層4納米的理論光譜曲線圖,該理論光譜曲線圖所對(duì)應(yīng)的 刻蝕金屬硅化物層4納米的參數(shù),即為所需要確定的值。需要說明的是,由于已經(jīng)預(yù)知所刻蝕的接觸孔的大體數(shù)據(jù),所以步驟43也可以在 步驟41之前執(zhí)行,即先建模得到理論光譜曲線圖,然后在線測(cè)量得到擬合光譜曲線圖,最 后兩者相比較得到各參數(shù)值。同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。通過采用本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量方法,接觸孔的各個(gè)測(cè)量參數(shù)都可以在完成刻蝕接觸 孔后,一次性在線測(cè)量得到,大大提高了測(cè)試接觸孔的效率,從而提高了整個(gè)集成電路的生 產(chǎn)效率。而且,本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量方法,也不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣,在CMP所填充的導(dǎo)電金 屬之后,即在刻蝕接觸孔的兩道制程(兩道制程分別為接觸孔內(nèi)導(dǎo)電金屬的填充和對(duì)所填 充的導(dǎo)電金屬進(jìn)行CMP)之后,才能測(cè)試到接觸孔是否刻蝕完全,而是在刻蝕接觸孔之后立 即就可以確定接觸孔是否刻蝕完全,如果刻蝕不完全,繼續(xù)刻蝕達(dá)到目標(biāo)值即可。另外,本 發(fā)明的光學(xué)測(cè)量方法,還豐富了在線測(cè)量接觸孔的參數(shù),解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法測(cè)量接觸 孔高度和側(cè)壁角的問題。以上所述,僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量接觸孔的方法,所述接觸孔的測(cè)量參數(shù)包括接觸孔的上口特征尺寸、接 觸孔的底部特征尺寸、接觸孔高度、接觸孔的側(cè)壁角以及接觸孔是否刻蝕完全;該方法為刻蝕形成接觸孔之后,采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同時(shí)得到所述各 個(gè)參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述接觸孔是否刻蝕完全,通過測(cè)量接觸孔 底部的金屬硅化物層刻蝕尺寸得到,當(dāng)接觸孔刻蝕完全時(shí),所述金屬硅化物層的刻蝕尺寸 達(dá)到預(yù)定尺寸;當(dāng)接觸孔刻蝕不完全時(shí),繼續(xù)刻蝕接觸孔以達(dá)到對(duì)金屬硅化物層的預(yù)定刻 蝕尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同 時(shí)得到所述各個(gè)參數(shù)的方法為利用光學(xué)測(cè)量?jī)x,將光學(xué)測(cè)量?jī)x的光源照射到接觸孔上,獲得所述接觸孔的光譜,所述 光源照射的接觸孔為按照預(yù)定規(guī)則排列的接觸孔矩陣,接觸孔彼此相同,但接觸孔每一參 數(shù)允許在容許范圍內(nèi)變化;將所述光譜輸入數(shù)據(jù)庫,經(jīng)過擬合從該數(shù)據(jù)庫得到與接觸孔各參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲 線圖;針對(duì)變化范圍內(nèi)的每一個(gè)接觸孔,輸入與該接觸孔相關(guān)的各個(gè)參數(shù)值,建立與該接觸 孔對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型,將該建模得到的數(shù)據(jù)模型輸入光譜分析系統(tǒng),得到該數(shù)據(jù)模型接觸孔 的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的各個(gè)理論光譜曲線圖;將每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲線與上述得到的該參數(shù)對(duì)應(yīng)的所有理論光譜曲線進(jìn)行 比對(duì),將其中符合擬合光譜曲線的理論光譜曲線,其所對(duì)應(yīng)的建模時(shí)輸入的該參數(shù)值作為 光學(xué)測(cè)量接觸孔該參數(shù)的確定值,從而同時(shí)得到接觸孔的其他各個(gè)參數(shù)值。
4.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同 時(shí)得到所述各個(gè)參數(shù)的方法為針對(duì)變化范圍內(nèi)的每一個(gè)接觸孔,輸入與該接觸孔相關(guān)的各個(gè)參數(shù)值,建立與該接觸 孔對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型,將該建模得到的數(shù)據(jù)模型輸入光譜分析系統(tǒng),得到該數(shù)據(jù)模型接觸孔 的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的各個(gè)理論光譜曲線圖;利用光學(xué)測(cè)量?jī)x,將光學(xué)測(cè)量?jī)x的光源照射到接觸孔上,獲得所述接觸孔的光譜,所述 光源照射的接觸孔為按照預(yù)定規(guī)則排列的接觸孔矩陣,接觸孔彼此相同,但接觸孔每一參 數(shù)允許在容許范圍內(nèi)變化;將所述光譜輸入數(shù)據(jù)庫,經(jīng)過擬合從該數(shù)據(jù)庫得到與接觸孔各參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲 線圖;將每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的擬合光譜曲線與上述得到的該參數(shù)對(duì)應(yīng)的所有理論光譜曲線進(jìn)行 比對(duì),將其中符合擬合光譜曲線的理論光譜曲線,其所對(duì)應(yīng)的建模時(shí)輸入的該參數(shù)值作為 光學(xué)測(cè)量接觸孔該參數(shù)的確定值,從而同時(shí)得到接觸孔的其他各個(gè)參數(shù)值。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述測(cè)量在測(cè)量反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)量接觸孔的方法,所述接觸孔的測(cè)量參數(shù)包括接觸孔的上口特征尺寸、接觸孔的底部特征尺寸、接觸孔高度、接觸孔的側(cè)壁角以及接觸孔是否刻蝕完全;該方法為刻蝕形成接觸孔之后,采用光學(xué)測(cè)量方法在線測(cè)量接觸孔,同時(shí)得到所述各個(gè)參數(shù)。采用該方法大大提高了測(cè)量接觸孔的效率。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102054720SQ20091019845
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者張海洋, 王新鵬, 黃敬勇 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司