[发明专利]X光散射测量的方法

说明书

X光散射测量的方法包含形成测试键。测试键的形成包含形成第一多个半导体条，将第一多个半导体条切割成第二多个半导体条的阵列，阵列的每一列由第一多个半导体条中的一条形成，在第二多个半导体条之间的凹陷中形成隔离区，以及将隔离区凹陷。第二多个半导体条的顶部凸出高于隔离区而形成半导体鳍片，其形成鳍片阵列。此方法还包含将X光束投射至测试键上，以及从测试键散射的散射X光束得到绕射图案。

技术领域

本公开实施例涉及集成电路制造技术，特别涉及集成电路中的部件(feature)参数的X光散射测量的方法。

背景技术

随着半导体产业朝16纳米或以下的节点技术的方向发展，工艺与度量衡(metrology)都变得愈来愈复杂且愈来愈具挑战性。精确且精准地监控关键重要部件对于保持良率是必要的，且对于帮助改良工艺及增强装置效能而言也是重要的。通常需要多种不同的度量衡类型且互补于现今的鳍式场效晶体管(Fin Field-Effect Transistor，FinFET)的特性，且没有任何一个度量衡类型可同时满足所有的测量需求。今日最广为使用的度量衡是光学临界尺寸(optical critical-dimension，OCD)度量衡以及临界尺寸扫描式电子显微镜(CD-scanning electron microscopy，CD-SEM)。然而，随着部件的尺寸不断缩小，产业界也密集地评估以X光为基础的散射测量(X-ray-based scatterometry)度量衡，例如临界尺寸小角度X光散射测量(CD-small angle X-ray scatterometry，CD-SAXS)，其使用远小于部件的波长。

光学临界尺寸(OCD)度量衡通过椭圆偏振技术(ellipsometry)或反射测量术(reflectometry)或前述两者，使用宽频带(broadband)的光源，其波长一般大约在200纳米至1000纳米，以测量平均临界尺寸(CD)、轮廓及材料性质。光学临界尺寸(OCD)度量衡是快速且非破坏性的，且得到高可信的平均临界尺寸。然而，光学临界尺寸(OCD)度量衡也有数个缺点，其需要准确度的验证及校正的基准，且无法提供临界尺寸的变异信息。更有甚者，光学临界尺寸(OCD)的结果高度依赖模式(model)，且易受光学功能性质的变化影响。在不同临界尺寸参数之间的光谱响应(spectra response)的高相关性也给光学临界尺寸(OCD)度量衡带来困难。另一方面，临界尺寸扫描式电子显微镜(CD-SEM)不需要参考基准，且可提供变异信息。不需要模式且光学性质的改变不会影响CD-SEM测量的准确度。更重要的是，CD-SEM对于局部表面是敏感的，且埋入的部件与测量无关连。然而，CD-SEM难以测量三维(3D)轮廓，且CD-SEM的分辨率不够小。CD-SEM也需要局部测量的多次取样才能得到高可信的平均临界尺寸。

X光散射测量，例如临界尺寸小角度X光散射(CD-SAXS)亦被认为是纳米尺寸部件的具有潜力的度量衡解决方案。X光散射测量的原理是根据古典X光散射，其对电子密度的差异对比敏感，且可避免有关于光学性质的问题。一般而言，X光散射测量的模式通常相较于OCD的模式更耐用，且很少有参数的互相关联性。X光散射测量也可测量三维轮廓，且具有高可信的平均临界尺寸的准确度及精准度。X光散射测量也提供变异信息，例如来自于德拜-沃勒(Debye–Waller)式加宽绕射峰的线宽粗糙度(line-width roughness，LWR)或线边缘粗糙度(line-edge roughness，LER)。然而，X光散射测量也具有其自身的问题。举例而言，X光的光点尺寸，其为投射至样品上的X光束的尺寸，一般而言X光的光点尺寸大且无法缩小来配合测试键的尺寸。另一方面，由于设计规则的限制，测试键无法设计成大到足以配合X光束的光点尺寸。这导致使用X光散射测量的量测需耗费相当多时间，有时可能达数小时或更久，或甚至无法测量。

发明内容