[发明专利]使用光子纳米喷射、利用光学计量的自动化过程控制

说明书

技术领域

本申请一般涉及光学计量，并且更具体的，涉及使用光子纳米喷射(photonic nanojet)检查半导体晶片的监测区域。

背景技术

对于以集成电路(IC)装置的较小几何尺寸为目标的当前趋势，随着特征变小，IC装置特征的测量日益困难。光学显微镜方法和频谱技术已得到了充分发展。然而，传统的光学显微镜方法有根本的局限性。在使用远场区中的光场传播对目标进行成像的情形中，根本的限制是光的衍射，其将传统光学显微镜限制到相当于二分之一波长的空间分辨率，即对于可见光而言大约200nm。随着关注的问题进一步推进到纳米体系中，允许纳米级分辨率或灵敏度的成像技术的重要性已经稳步增长。

已经开发了利用倏逝(evanescent)场的近场光学技术以克服远场光学的衍射限制。特别地，称作近场扫描光学显微镜(NSOM)的邻近探针技术已经延伸到超越衍射限制的光学测量范围，并且激发了许多学科的关注，尤其是材料和生物科学。然而，低集光效率、较低的图像采集速率以及无能力对NSOM表面之下的目标进行成像或检测根本地限制了它的效用。

发明内容

在一个实施例中，可使用光学计量来控制制造集群(fabrication cluster)。在晶片上使用制造集群执行制造工艺。产生光子纳米喷射，它是电介质微球体的遮蔽侧表面处引起的光学强度图案。使用光子纳米喷射扫描晶片上的监测区域。随着光子纳米喷射扫描监测区域，获得从电介质微球体回射光的测量结果。使用获得的回射光的测量结果确定监测区域中结构的存在状态。基于监测区域中结构的存在状态，调节制造集群的一个或多个工艺参数。

附图说明

图1为示出使用光子纳米喷射确定半导体晶片监测区域中结构的存在状态的示例性工艺的流程图。

图2为光子纳米喷射测量系统的结构图。

图3a-c示出光子纳米喷射的演化图。

图4a-c示出光子纳米喷射的细化。

图5示出局部化光子纳米喷射的强度分布。

图6a-b示出用时域有限差分(FDTD)计算的微分散射截面的改变的绝对值曲线图。

图7示出纳米喷射中的结构的反向散射增强因子作为结构尺寸的函数的图。

图8a示出具有微球体的透镜聚焦作用的增强反向散射强度与经典瑞利散射强度作为尺寸参数的函数的比较图。

图8b示出反向散射增强因子(即增强的反向散射强度对经典瑞利散射强度的比率)作为尺寸参数的函数的图。

图9a-c示出对比光子纳米喷射宽的结构进行扫描的光子纳米喷射。

图10a-c示出来自图9a-c光子纳米喷射位置的测得反向散射信号的相应的图。

图11为示出使用光学计量控制生产集群的示例性工艺的流程图。

图12示出具有光子纳米喷射计量系统的自动化处理控制系统的结构图。

具体实施方式

为了提供本发明的更透彻的理解，下面的描述提出许多具体细节，例如，具体结构、参数、示例以及类似物。然而，应该认识到，这些描述并不应当作为本发明的范围的限制，而是意图提供示例性实施例的更好的描述。

图1为检查半导体晶片的监测区域的示例性工艺的流程图。在步骤102中，产生光子纳米喷射，即电介质微球体(microsphere)的遮蔽侧表面处引起的光学强度图案。参见下文中“光子纳米喷射的产生”部分以进一步讨论该步骤。

在步骤104，使用光子纳米喷射扫描监测区域。可通过使光子纳米喷射相对于晶片移动、使晶片相对于纳米喷射移动或使晶片和纳米喷射相对于彼此都进行移动而扫描监测区域。可使用移动载物台移动晶片。可使用致动器移动纳米喷射。可使用压电纳米定位系统或其它类似系统实现晶片和/或纳米喷射的微小移动。

应该认识到，可通过晶片和/或纳米喷射的连续或不连续移动来扫描监测区域。例如，可通过在监测区域上连续移动纳米喷射扫描监测区域。可替代地，可通过将纳米喷射移动至监测区域中的一个位置、停止在监测区域中的该位置之上、然后将纳米喷射移动至监测区域中的另一位置，来扫描监测区域。

在步骤106中，在使用光子纳米喷射扫描监测区域之时，从电介质微球体获得回射光的测量值。具体地，由于光子纳米喷射与晶片表面相互作用，从电介质微球体回射部分入射光。可使用检测器测量回射光，检测器可包括光电二极管、光电倍增器或其它基于分光仪的装置。