[发明专利]确定图案化的高深宽比结构阵列中的倾斜角度

说明书

本发明提供了用于表征制造的或部分制造的半导体设备的结构(包括高深宽比(HAR)结构)的方法和装置。该方法包括使用小角度X射线散射(SAXS)来确定HAR结构阵列的平均参数。在一些实现方案中，SAXS用于分析样品中HAR结构的对称性，并且可以称为倾斜结构对称性分析–SAXS(TSSA‑SAXS)或TSSA。可以执行参数分析，例如对HAR结构中的倾斜度、侧壁角、翘曲以及存在的多个倾斜度的分析。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

高深宽比(HAR)结构越来越多地并入逻辑和存储器设备中，例如三维(3-D)NAND结构和其他3-D结构。在这样的设备的制造期间，执行各种工艺，其包括材料的沉积和蚀刻、用于定义图案的光刻、化学机械平面化等。计量技术可以用于在制造的各个阶段表征HAR结构的参数。但是，这些技术很耗时并且具有其他缺点。为了确定HAR结构的倾斜度，例如，可以进行截面扫描电子显微镜(SEM)成像。然而，这种成像涉及麻烦、破坏性和耗时的样品制备。

发明内容

本文提供了用于表征制造的或部分制造的半导体设备的结构(包括高深宽比(HAR)结构)的方法和装置。该方法包括使用小角度X射线散射(SAXS)来确定结构阵列的平均参数。在一些实现方案中，SAXS用于分析样品中结构的对称性，并且可以称为倾斜结构对称性分析–SAXS(TSSA-SAXS)或TSSA。可以执行参数分析，例如对结构中的倾斜度、侧壁角、翘曲以及存在的多个倾斜度的分析。

本公开内容的一个方面涉及一种方法，其包括：用x射线辐射照射包括结构阵列的样品，使得所述样品散射所述x射线辐射；使所述样品旋转通过围绕第一测量轴的一系列角位置；在每个角位置，检测所散射的所述辐射的强度的图案；以及基于所述强度的图案的对称性确定所述结构在第一平面中的平均倾斜度。在一些实施方案中，在没有参考模型的情况下确定所述平均倾斜度。在一些实施方案中，确定所述平均倾斜度的大小和方向。

在一些实施方案中，所述方法还包括：使所述样品旋转通过围绕第二测量轴的一系列角位置；在每个角位置，检测所散射的所述辐射的强度的图案；以及基于所述强度的图案的对称性，确定所述结构的所述图案在第二平面中的平均倾斜度。在一些这样的实施方案中，所述方法还包括根据所述第一平面中的所述平均倾斜度和所述第二平面中的所述平均倾斜度来确定平均总体倾斜度。根据多种实施方案，其中所述第一轴和第二轴可以是正交的或者可以不是正交的。

在一些实施方案中，所述方法还包括在使所述样品旋转通过所述一系列角位置之前，使所述样品围绕与所述第一测量轴正交的轴旋转角度χ。

在一些实施方案中，基于所述强度的图案的对称性确定所述结构的图案在第一平面中的平均倾斜度的操作包括：将所述强度的图案的右侧的峰强度与所述强度的图案的左侧的峰强度进行比较。

在一些实施方案中，基于所述强度的图案的对称性确定所述结构的图案在第一平面中的平均倾斜度的操作包括：绘制GOS与样品角的关系图，其中GOS通过下式给出：

其中有n个峰。

在一些实施方案中，基于所述强度的图案的对称性确定所述结构的图案在第一平面中的平均倾斜度的操作包括：确定所述强度的图案对称时的所述样品角。在一些实施方案中，将所述平均倾斜度确定为至少0.05°的分辨率。