TW200902934A - Automated process control using optical metrology with a photonic nanojet - Google Patents

Description

200902934 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 特別是關於利用光子奈米 本申請案大體上係關於光學量測 喷流以檢驗半導體晶片之檢查區域。 【先前技術】 .由=電流驅動朝向較小型的積體電路（IC，^ droat)兀件之幾何尺寸，使ic元件特徵之量測 钱 小而越來越_。光學顯微鏡學與 ，义 纖微^獅酿。在===範 ield zone)中的光學領域之影像物件产 制係為光的繞射（diffractionof ;微==:之一波長或約2°〇咖;可 析度或錄======⑽奈米級解 (evanescentfield) (near-field) 術已被開發，制以克服遠場光學之繞射極限。尤其，-再:，、、近場掃描式光學顯微鏡⑽⑽，near_fi邮 ^=Cal microsc〇Py)的接近式探針技術（pr〇ximal-probe $夕!^que)，係具有超越繞射極限之廣泛光學量測範圍，且引起 1夕子科的興趣，特別是材料與生物科學。然而，低集光效率 light collection efficiency)、相當慢的影像擷取速率 image~acquisiti〇n rate)、以及無法成像或感應位於NS0M表 下方的物件，係根本地限制了其之效用。 【發明内容】 制例示式實施例中，利用光學量測係能控制製造集群。利 ，itϊ群以於晶片上實施製造程序。產生光子奈米喷流，其係 il電微球之陰影側表面所誘導生成的光學強度圖樣。利用先子 200902934 奈米喷流掃描晶片上的檢查區域。當光子奈米噴流掃描檢查區域 時，可獲得由介電微球之逆反射光線之量測。利用所獲得之逆反 射光線之量測，判定於檢查區域中結構之存在。根據於檢查區域 中結構之存在之判定，調整製造集群之一個或多個製程參數。 【實施方式】 為提供對本發明之更徹底的瞭解，以下提出數種具體實施例 之敘述，例如具體構造、參數、範例等等。然而，吾人應了解， 這些敘述並不是用以侷限本發明之範圍，而是用以提供對例示式 實施例之較佳描述。 圖1係為半導體晶片之檢查區域之例示式檢驗程序1⑽之流 步驟1()2中，產生光子奈米噴流（ph〇t〇nic麵对）， 係為在”電微球（chelectric microsphere)之陰影側表面 (shadow-side surface)所感應產生之光學強度圖樣（ pattern)。請參照下面『光子奈米喷流^ 對此步驟之進一步討論。 座玍』早即 在步驟104巾’利用光子奈米喷流掃描檢查區域。係 對應於晶片而移動光子奈米噴流、難於奈叙曰 ，晶片與奈米喷流彼此相互對應而;:噴: 域。晶片係能使用移動載台+ , 乂饰^田杈查& 係能使_裝置 細移動係能利用壓電致動奈米定位丰 〃或不米喷机之微 system)或其他類似的系統以達成糸'、先（PieZ〇nan〇P〇siti〇ning 吾人應了解’檢查區域係能葬由曰 或不連續的移動以掃描。舉例來4'，米噴流之連續的 域上連續地移動奈米嘴流以婦插ΐ又能藉由在檢查區 移動奈米喷流至檢查區域中的查區域，係能藉由 停止，之後移動奈讀流至檢查 的之此位置上 在步驟10δ中，當徒用杏次中的另一個位置。 先子示米喷流掃描檢查區域時，可獲 200902934 ΐί自球，反射光線(时⑽fleeted Hght)之量測< 微id、與晶片表面互相作用•，—部份人射光線係由 里中侧^俜处勺線係能使用福測器（detector)量測， 上Τ ί二極體（photodiode)、光電倍增器 (.onochroJo^ =向散射特徵(♦===:;量當 ρΛ-οώ φ X Β Λ. Ltt 里/、'月向散射特徵與先前戶斤獲得之在夺米 向散㈣徵，係能判定結構之存在。ΐΐ

庫，量，奈米嘴流中具有“ C

米噴心右，則的背向散射特徵與來自模擬或量測在夺 具，構之貨料庫之背向散射特徵相匹配，則判定S , Μ,ιί；^： 在半/非週期性的、娜^ ，千導體日日片上，例如閘極（gate)、 錢 h〇le)>^>, (V1a)^^ (draln)4^L4 r ^ =定，之存在，製造程序係能被匕：^。 ^是否存在此結構。假若此結構不存在，那以判 係此被偵測到。又，假若在晶片上之特定位 =中的錯誤 特定Γ，以判定是否存在包括^粒， 假右4存在，那麼製造程序中的錯誤或製造程序中的^=係 200902934 能被偵測到。 中，= 區?Γ結構之存在之外，在一例示式實施例 译A Ρ延反射光線之量測，係能判定結構之高度與寬 αΐ 測的背向散射特徵能隨著逆反射光線之測量而 散射特徵能包括背向散射強度。如下所』： 構局度與寬度之三次方成比例。因而，姓 構:度ί寬度係能根據增加的背向散射密度而判定。

(library-based process) ^ μ 由比較1_背向散簡徵與對應 )J 向散射特徵資料庫，係能判定結構之高度盘寬度 散射特徵係與具特定高度肅之結構二念 博徵與資料庫中的-個散射特徵之間獲得』配田 二ίί: Ϊ向散射特徵與資料庫中的—個散射特徵之 :从心在預没或匹配標準内時，則相對應的資料庫中之匹 =散與寬度，係設定為結 茲“予向政射特徵’係能對具多種高度與寬 此外’結構的位置係能判定。尤其，在晶片上之 3ΐ ’ ί能由利用與移動奈米噴流與/或晶片有關的定位系统；以 判疋。因而，當判定結構之存在時， 之 之、^^ 能用以判定結構之位置。 $ Κ位置係 j大型結構’以判定比奈米喷流之寬度大的結構之高产 度。圖9ah說明光子奈米噴流9〇6婦描大型結構9〇2|閱圖 產生奈米喷流9Q6，係、為在介電微球_之陰景彡#If Sr f 太ΐ之Ϊ學強度圖樣。圖1Ga至c說明相對應；圖9a i c 之先子奈h流位置中的量測所產生之量測的f向散射H至c 例。在圖10a至c之圖例中的y軸係為強度（此咖广， 為散射角（scattering angle)，用度（degree)表示。Χ 糸 200902934 圖9a說明奈米嘴流 置上。圖10a中量測的北 f大31結構902之轉角、或邊緣位 之如圖9a中所緣示之部月分寺徵+，係'對應至設置於結構9。2 圖9b說明奈来“:白^米喷流_。 中量測的背向散射結構’之中間位置上。圖 上的奈米噴流906。 係對應至在結構Θ02之非邊緣結構 緣位i上。圖型結構902之對面轉角、或邊 9°2之如圖會如卩二至設置於結構 向散SC:之统:位f訊’輸 ;合!=能_定大“ 大型合的高度資訊，係能用以判定 每個點之高度雜自各f高度。轉，結構之 可能具有不同的高度。因此，、二处」疋。“、、、而，結構之其他部分 之任何不_高度。 ’可W要掃描整健構以判定結構 之其=寸在;=上， ίΐΓΐ-ίϊ?ί## 902 ° 婦描中所認定的邊緣，則也能判定結構 量以說:;r制;其可以為任何數量之測 以例如沿===也存在有各種掃描方法，其係能採用 ，2係為贱檢驗轉體晶#上之檢鹤域的光子夺冷 里測系統之結翻。在—麻^實施财 喷= 測糸統_包括光源（optlcalsource) 2。2、光學透^十二^ 200902934 lens) 204、光纖（opticai fiber) 214、介㊆料域 器208、以及處理器（process〇r) 226 心支表216、债測 如圖2所繪不，光纖214之近端係與光學透鏡2 之ί端係與介電微球216輕接。先纖214之遠端與介電微 爹216係能使用黏著齊】（adhesive)以輕接。又，。二 ，由=纖214之頂端利用二個反向傳播的c〇2雷射光束⑴= 球狀尺寸魏-控制加熱 r 射細所照亮。 ，（也=參照圖4與圖5)。介電微球係报容易自許多商業公工 侍，且將於下討論介電微球之適當選擇。 八 購 夺乎，晶片218上的檢查區域。當光子 時’—部份的入射光2ig係由介電 :L f射。逆反射光線212係透過光、纖214而返回。二 ^ ώ先纖214 _，以獲得逆反射光、線212之量測處 之量測以判定在檢杳區域中獲传之逆反射光線犯 汽中構存在。如上所述，背向散射特 欲之貝枓庫（hbrary) 232係能用以判定結構之存在。号 • 1圖2中騎示’在本實關中，光循環ϋ (opticai ^ t 沿著在光學透鏡204與介電微球216間的 :mr器2。8係透過光猶環器 接光學鏡片2G4至光猶環器⑽，第二 即遷按九循％夯206至介電微跋21β，丨、；β铱-々々、由μ 206至，測器208)。在本例示式實施例中^ f (single-mode)光纖。 干俣 10 200902934 如上所述，晶片218係能相對於光子奈米喷流而移動。因而， 在本例示式實施例中，光子奈米喷流量測系統2〇〇包括載台 (stage) 220、樣品搬運機（sampie handler) 222、以及载台 疋位系統（stage positioning system) 224。樣品搬運機 222 係能用以將載台220上的晶片218自動地定位與定向。載台220 係能設置為具有六個自由度，包括沿著χ軸、y軸、以及z軸之移 動與旋轉。載台220之細微對準與定位，係能藉由載台定位系統 224以控制，其中載台定位系統224係能為壓電致動奈米定位系 統或其他類似的系統。 ’' '於本例示式實施例中，光子奈米噴流量測系統調能包 =介電微球216的距離探測器（range finder) 23〇。距離探 器2巧係用以量測光子奈米噴流228與晶片別之間的距離:、 由偵測器208所量測之背向散射特徵係，能用以量測 不米喷流216與晶片218之間的距離。尤其，在背向散射特 匕與光子奈米喷流216與晶片218之間的距離相H 子奈米喷流216與晶片218之間的距離後，接著 载台疋位糸統224以維持適當的距離。 曰由 222麟*，處理器226係能與載纟22Q、樣品搬運機 载口疋位糸統224、以及距離探測機230連接。處理哭伟 =吏用載台22G、樣品搬運機222、載台定位系統 係能以任何數量之處理器或控制器而實施。 紐益挪 光子奈米喷流之產生 電圓 面 (plane’ve—illuminated)無限長圓形介 200902934 刀布』（Internal electric field distributions of a dielectric cylinder at resonance wavelengths”）；以及 d. S Benim^asa、P. W. Barber、J. -Z· Zhang、W. -F. Hsieh 與 R. K.

Chang 等人在 Appl. Opt. 26，1348-1356 (1987)所發表的『大型 圓柱形與球形散射之内部與近場強度之空間分布』（” Spatial distribution of the internal and near-field intensities of large cylindrical and spherical scatters”）。這些計算结果 已，不即時對非共振（nonresonant)情況，高強度的波峰（碑吐) 係能存在於沿著入射轴的内部與近外部場二者中。這些近場波峰 之位置與強度，係取決於圓柱體與其周圍之媒體間的折射率 (refractive index)差別，以及圓柱體之尺寸參數z =妫=2 7Γ a/λ (其中a係為半徑，而λ係為入射波長）。於經圓形圓柱體 的斜入射平面波之散射中所產生的内部與外部的焦散曲線 (caustic)’已利用雷射理論（ray the〇ry)與電磁波散射理論 之半古典極限（semi-classical limit of electromagnetic wave scattering therory)予以檢驗。請參照 c. L, Adler、j. A. L〇ck ' B. R. Stone 與 C‘ J. Garcia 等人在 J. 〇pt. Soc. Am. A 14， 1305-1315 (1997)所發表的『於經圓形圓柱體的斜入射平面波之 散射中所產生的高次内部焦散曲線』（，，High_〇rder interi〇r caustics produced in scattering of a diagonally incident plane wave by a circular cylinder”），以及 j· a. Lock、C L· Adler 與 E. A· Hovenac 等人在 J. 〇pt. s〇c. Am. A 17, 1846-1856 (2000)所發表的『於經圓形圓柱體的斜入射平面波之散射中所產 生的外部焦散曲線：半古典散射理論分析』（，，Exteri〇rcaustics produced in scattering of a diagonally incident plane wave by a circular cylinder, semiclassical scattering theory analysis” ） ° 使用Maxwell，ε方程式之高解析度有限差分時域法（FDTD， finite difference time domain)數值解法，已檢驗平面波照射 12 200902934 介電圓柱體之内部與近外部場之波峰的產生現象。已考慮二維 、（2-D，two-dimensional)橫磁（TM，transverse magnetic)狀 況，亦即，當中的入射磁場向量係垂直於固定截面之益限長的圓 柱，之軸向。約關nm之光學波長與直徑約5 _之圓柱體已被 研究。 ㈣f 算數刪#的、等向的、®_介電®柱體之微分散 此έ士里 ώ SCattering Cr〇SS SeCtion) ’ 以及將這 ίΐίίί ^W^n-of-vanables method) 係能確認_電腦碼（。。即浙C°de)。吸收 matdif/ rC〇ndltl〇n)的完全匹配層（隱，perfe曲 曰;^糸能使用於膽模擬中，以有效地終止計算的 邊界。利用具有均勻125 nm之正方形單元尺寸（小 才夂，波長’在所有的電腦運算方面）的_空間晶 ” 果係與正確解答—致，係落在掃描角度之 為60 ί 一致性位準之典型的計算的動態範圍係 圍媒：太體之折射率係相對於其周 中波ΪΠ 50的〇無限長介電圓形圓柱體。圓柱體係由在媒體2 射。圖3a、3bi 3 右向傳播的正弦曲線平面波予以正常照 FDTD= 3. 5 . 2. 5 ^ 1. 7 t#^T , 低，明顯的，内邻_、=讀、电场之包絡線。隨著每個nl之降 面偏移。在圖3c /，騎前進方向朝圓柱體之陰影侧表 分布的電場波峰。* 體之陰純表面純如同強大噴射狀 具有約_而之長，子(奈略是漸逝的也不是繞射的。其 之半高寬（FWHM f二·Λ 2λ2)以及約 25〇nm(〇.5A2) 就強度分布（依照麵）光腰（waist)。 万开/电％疋義）而淪，其具有約200咖之光 13 200902934 腰，係小於二分之一波長。由nl〜2的這個介電圓柱體之陰 光子奈#喷紅出現，根本上係與先前侧在藉^圓、 圓柱體所產生的光學焦散曲線―致。 傾“电囫形 在正常地入射平面波之散射方面，由在無限長真空媒體 入"電圓形圓柱體所產生的内部尖端焦散曲線之尖點焦線（2 point focal line)之位置，係給定為： F - a {-\γ/{2ρ-\-ηι) (i) 由近區（near-zone)圓柱形的像差（aberrati〇n)尖端焦 P = 1所組成的外部散焦曲線之尖點焦線係給定為·· '、、 ^ f = am [2(/7/-1)] (2) 5^圓柱體之半徑。係為圓柱體之折射率。讀 =部弦弧讀量，亦即，產生不是内雜是外部綠曲線^雷道 1豕奴，在形成焦散曲線之前，具有歷經圹丨次的内部反射。方 程式（1)與（2)係能用以大概地預測内部電場波導之 分析光子奈米噴流之演進。 並 於圖3c中所顯示的光子奈米喷流係能藉由增加周圍 射率以做得㈣，其㈣崎低人射光之波長。此顯之折 其係終員現在參數設定為d = 5 //111、/?1 = 3.5、/?2 = 2.0以及入2 — 250 nm情況下，所計算得的卯邛正弦曲線穩態電場分布之包絡 線。1 4a之光子奈米噴流具有約16〇 nm之光腰與約4〇〇咖之 度。就強度分布而論，其具有約丨別nm之光腰，係小於二分之_2 j長。假若λ/ /¾以及〇7又2並不會由圖4a之條件改變，則可 疋與圖4a中的光子奈米噴流相似的光子奈米喷流，係能利用j、 ❽If—與又2之多種組合而產生。此係顯示在圖4b中，其顯現在參 數设疋為 d = β 、Λι = 2. 3275、刀2 = 1. 33 以及入 2 = 300 nm 情況下，FDTD所計算得的正弦曲線穩態電場分布之包絡線。圖m 4b之光子奈米喷流具有約2〇〇 nm之光腰與約5〇〇 nm之長度。"就 強度分布而論，其具有約13〇 nm之光腰，係小於二分之—^長?。 如另一範例所示’圖4c說明由參數組合心1〇 ^1 = 2. 327^、 14 200902934 7?2二1.33以及入2 =如 用於此情況Ha所魅触子奈米喷流。 6，增加至,j10以^數係相同於®4b ’除了圓柱體直徑係由 度與約200 nm之井脉。於此，奈米噴流具有約1000 nm之長 腰，係小於二分之―、由且? '強度分布而論，其具有約丨仙nm之光 藉由圚柱體之尺相有這些範例’光子奈㈣流之長度係 在周圍媒體中的長而光子奈米喷流之光腰係藉由 自介延伸進入3-D，亦即， 分布的計算，係^ ；；树形。對於介電球形之外部近場之空間 程式之正確分離J ’係對球^座標中的Μ_ΙΓ s方 入射平面波係Ilf (eigenfUnCtlC>n)解法。其係假設 原點係設定於i形中振單3巾著z軸傳播。座標系統之 展開為： 、疋I一振幅之入射波係以球諧函數 M ^ N ^ §r{(2w + l)/[^ + 1®^^ (3) (vect〇r spherical harMics)0^^

Escat (r) = Σ^'1(2η +〇/[«(«+ l)]}[/^(r)-⑷ t、bn係為散射係1。依附在M與N之上標係代表球面貝索函數 (spherical Bessel function)之種類。總外部強度 & external lntensity)係定義為 又 U〇tal 玢)=丨 E奴(r) + E“r) I2。 圖5係顯示，由邁依級數（Mie—series)計管 ^ U3與半.魏形之 =的疋域態光子奈米喷流之強度分布。此球形係假設為被折 ίΐϊ 3真空所包圍’且以_ nm之波長照射。能觀察到這個 示米喷流之二個特徵：（a)其之強度係高達入射平面波之 倍’以及（b)其既不是漸逝的也不是繞射的。其具有超過5〇〇 之長度，以及130 nm之半高寬光腰，係小於二分之'一波長（亦即_ 5 15 200902934 繞射極限） 注思，在產生光子奈米噴流 二個參數係為關鍵性的。 係控制奈米噴流之尺寸（包 球形之尺寸參數义== ， 之間的折射率對比，係 括寬度及!：度），而球形與將其環繞之;^ 指定定域態強度分布之位置。 侧於光子奈米喷流内的奈米粒子以 光子奈米喷流係能與奈米級 動，並造成由奈I簡構之拍獅鑛之若結構強力互 Conie^f-magnitude)增強。光子奈 究已證實，藉由位於奈料糾的奈餘步計算機研 流確實大大地提高光線之有效背向散射二子2奈米噴 背向散射增強，係因為藉由微糊柱體子^，這個 奈米喷流，存在。唯-的差別在於省球形= =增強數量級係遠高於微米圓柱體所產生的奈米噴 圖6與圖7係顯示FDTD婁丈值驗言登之結果，盆传 柱體中的這個現象。尤其，圖化之情況⑷圓 及：1.33以及λ2 = 300咖），以正方形的j人干^75、 粒子插入於6/zm的圓柱體之表面上之光子奈 # "、二米 =具細微解析度的奈米粒子，對於在娜電腦^巾^料= (double-precisionrepresentation) 〇 ® 係圖示當插在光子奈米噴流中心岐米粒子之側面尺寸、以上b s: 5園與3 : 1〇咖時，在背向散射之±1〇。範圍内之；^為 异的微分散射截面之變化之絕對值。這些圖例也圖示^十 立的奈米粒子之微分散射截面。其發現每個奈米粒子之、^、^瓜 散射截面’係提高轩數量級，制是對5—nm物件係^ = 而對ΙΟ-rnn物件係提高約⑽。此外，靠近1Q_nm物件ϋ〇 ’ 的微分截面之旁瓣（side論）係大於靠近5_nm物件之背 16 200902934 射的微分截面之旁瓣。這可作為另一個用以镇測不同尺 粒子之人射ϋ。圖7侧示隨著奈絲子之尺寸函數 = ，，因子。顯然的’由大多了的6 _圓柱體所產生二^平 ^流’在姆於孤立喊麵子之情況，赌供奈米 g 背向散射截面之尺寸增大。 之有效

以下討論將針在ϋ奈米粒子使微米球形所感應產 jnucrosphere-induced)背向散射增強，係包括但不侷限於 '體圖徵以及可能污染製造程序的粉塵或其他粒子。 、V 眾所皆知的，Rayleigh散射極限中的 係分別為小錄子之折鮮與尺寸參數，Rayleigh散射係數係^ 定為化(-22/3)[〇^1)/〇^2)]/。相對應的散射振幅矩陣元系素口 (scattering amplitude matrix element)係為 $=3^/2 及、 化3抓os θ /2 ’其中Θ係為散射角度（scattering angle)。接 無維度（dlmensionless)散射強度丨5|2及丨& F係正比於分。與 部（real)散射強度/係與無維度散射強度丨別2 '貝 κ 射極限中，單-的孤立的奈米粒子之散射強度係小的，且隨著^ 子尺寸的降低而报快地下降。偵測來自單一的孤立的奈米粒子之 如此低水準的散射強度，通常係不可能使用習知的光學儀器。 適虽地選擇介電微米圓柱體或微米球形，係能產生顯著超越 激發域（excitation field)的定域態光域（：l〇canzed 〇ptical fieldj之奈米噴流。由位於奈米噴流之内的奈米粒子所提高的光 線之％向散射，相對於古典Rayleigh散射，對於丨〇〇_1 間之 粒子尺寸，係能個別地導致107_1〇h間的增強因子。此現象係涉及 微米級介電球形與奈米粒子之共同的互相影響，其中奈米粒子係 用以始於微米球形之陰影側之固定的表面至表面距離。 ’、 •為開發量化資料（quantitative data)，採用廣義的多粒子

Mie (generalized multiparticle Mie，GMM)理論，係為 Mie 理 論之延伸，其為藉由多重球形或粒子對光線散射之精密分析解 17 200902934 法。廣義的多粒子Mie理論係進— 4576⑽5)中討論，其係列入資APP1. 〇pt. 34, 多重粒子之任意構造之交互的散射、用、，中。因，GMM徹底地說明 形與奈米球形之電磁波交互作用之 “提供了计异微米球 就GMM理論而言，微米球 ^: 係數係給定為： /耵不水球形耦合之交互作用散射 Pmn % ^ ^ M)+bi Bl i/)]j \^mn § ^ M)+bl Al ^)]| (β ) 純球^^⑵為對於單 射波之，，而第二項係；及的人 給定=地，奈树㈣微米球職合之交互侧的散射係數係 amn = 〇1 |pl - Σ t\al Al 5 λ〇+^ (M, Λ^)]| ⑺ b,n=bNn ^qmn-Σ i\alBl(^,n)+^^(m,tv)]| ⑻ 對雙球（bi-sphere)系統的總散射係數係給定為： = al + al„ exp(~ikd cos θ) = bMmn + bln εχρ(-ikd cos Θ) .. ^川系為波數（纖麵㈣，""係為微米球形鱼太 間，中心至中心的距離，以及冗係為散射角度。接著、，不 雙球糸統之散射振幅係給定為： 牧考 U ~ Μ CXn ' Μ 上 ⑸ (6) 5' Σ Σ sm\amn πηη (cos θ)+bm„ Tmn (cos ^)1 »=1 m=-nΣ Σ sm\am„ rmn (cos θ)+bmn nm, (cos s (11) (12) 18 200902934

其中 L = (2tt+1)^T^、、 / n\ d m \ ./* m sine P^i lc〇s0) N r™(⑽凡“Θ)、以及凡(c_)係為相j 與度（degree)/?及次方（order)历（盘勺弟劣員（first kind) 函數。在反向方向，Si(180。）= κ^η、。历係為整數）之Legendre 散射強度係給定為 2 )，且雙球系統之無維度 _(niHs1(18〇ns 利用GMM理論，係能計算微米 ^ ° 射強度，當中具折射率瓜^之太^ :未球形系統之無維度散 喷流内。在微米球形與奈純形之位於圖5之光子奈米 围。這個散射強度係標示為丨s丨^表面對表面距離係為25 強度，係標示副SV。在微米球形米球形之散射 所產生的婦制此定義為： 摘強度巾，由奈来球形 ol ^ U I 2 || .? I ===球叙增“背向^射強度，係由於其之與 圖8a係隨著奈米球形之尺寸參數函數 增加的背向散射強度（實線）與單純夺式（13)之 虛線），亦由於奈米球形受高強鏡片聚焦效應（點 圖示比例錚，，爾子 用對數-對度，因為自變數轉 (，、線）。注思，係使 一 variables)之;;☆ 可以由圖8觀察到三個特徵。首弁，太 一衣开y之鏡片|焦效應係能解釋這個增強之至吝 才米鏡片區分。第三，增加的背向散射強度， 次散射強度，係與奈料形之尺寸參數之較低 19 200902934 因^米球形之鏡片聚紐應本身係不 加的^散射，需要額外的物理機制（職hanism)=^^曾 =i為了識別這些機制，係能根據基礎的GMM王里古 光子奈米嘴流中奈米球形之存在，微米 數中的，係給程式（5)與⑹中的第二項， amM ~αη §?Lxm(^m)+£5：；(^m)] (14a) - ^ 5b^-b：t i\a：B：n(KM)+blA：n{N,M)] (14b) 坤式（14)中’ Ω:與C係為在奈米球形方面之 射係係具有最初的人射波與由 乍用 一 二者之散射特性。為獲得 於被米球形-奈米_系統之 又早式， 波照射之結果，奈米喷流所^ S 高约_倍，且在奈米球形内係 喷流所照射計算與微米球形輕合之奈米 自由空間格林=政，度。這個計算係能藉由利用 奈米球形之内部電場以射+== reen s fune;tlc)n)加權計算 音，對奈米球形之容積積分而執行。須、、主 代表微米球形之鏡片聚焦效應，如ϊί於 係數與奈米她合微_之交互作用的散射 BV^er A〇 〇l Pn '^bjhb^q1" -i mn b： (15a) (15b) 當中，4 i係為沿者奈米球狀横向截面崎$的平均光子 純奈米勒:7波之強f，而α:與β係為單 (15) 20 200902934 ^ie散射係數係可忽略的。 化. ㈣（14)麵相當地” 。翁令:秦） δ bmn=~b^JT~jJ~ n^, h, (16a) U⑽ J: anl〜K[N,M、 na 田τ α丨係為早純奈米球形& (16b) 心(—2"3)[K-择2哪3。散射係、數，並係給定為 之 方知式（16)之物理意義如 " ’、

Rayleigh散射；（2) ’（ 1) ¥係代表單純车半站^ =ί:形之增力“ 再次散射並藉由微米球形在反 之轉換散射域係被 之Mie散射係數γ與c所描述白。奸乂收木’其係由微米球形 之奈米球向:由位於光子奈求噴流内 ^ 5 I δ^δ〇υ 12= I Sl 〇8〇"；! ^ s^f(^ ° 無維度f向散射U卜微米球形-奈 1 X· ) I = U (180。）厂 =&(18〇。).&*(18〇。） Γ °3 η 〔CO η· 丨 f fv + v ;rw ν l n =1 m,=_«, - 1§«?/成人《+6，》 * +〇l^bmnTm,n,Kmn +bmnbl，n^mn7tn ^ « 00 w- »=) m=-n„'=,mi, m ™«lamn^mVTmnrmV + amnb, 7) ' 標 共麵复數〜與^，其係由方程式⑻與（U ί為.5係代表對於單純微米球形之無維度背向散射強度， (17) 當中 所給定 給定為 21 200902934 η，τ^η^Μ'η' -丄'[< 心"Μ*心+〜力，c ++π , ,1 η δ、 且伞wf係代表由位於光子奈米嘴流内之奈米球$/導 ) 無維度背向散射強度中的微擾。 4未球形之 將方程式（9)、（1〇)與（16)代入伞叩中 與<^^之乘積之較高次方項次以產生： 亚心略涉及&二 卜(2/3)[(m2-l)/(w2+2)y^>M ㈨户 當中Z係為奈米球形之尺寸，/係為在給定 U9) 之函數，且Μ係給定為： 〇 面之Μ 苧(〜+〜+△) (2〇) 碑SSSS面;為 中的小型奈米球形方面， 仕於Kayleigh極限 ‘苧(〜+△) (2 距離至表面之 予注意，於此所分析的奈米喷流所引發 物理機制方面係顯著不同於習 :仏卡球$，在 (backscatteringite =㈣糾鏡#。背向散_測系統 (-aging lens sys^ ^ 響。藉由奈米與微和二H。二此’其不文1的繞射極限影 有效背向散射增加。當二口 4父互作用’使靠近奈米球形之 粒子係由出現於微“ 強時’首先奈米 係傳導進人微米球形Us，的奈米粒子所產生的散射域 之光線之非屻leigh触粒子 所激發的奈錄子之背向散射切流 22 200902934 自動製程控制 控制製造集群（*lcatlon 為在介電微中’產生光子奈求噴流，其係 Π06中，利用光以::巧，光;強度圖樣。於步驟 中，當光子太半+噴饥平描日日片上的檢查區域。於步驟nos 區域中結構之Git二構之存在。在步驟1112中，根據於檢查 參數。 之判定結果，調整製造鱗之-個或多個製程 杳區之;，獲得的逆反射光線之量測魏 在之外，還能判定結構之高度與寬度。於-例 所判^ ί造集群之—個或多個製程參數，係根據於檢杳 &域中所判疋之結構高度與寬度而調整。 一 、止隹示式實施例中，步驟11Q2中的製造程序係利用第-製 Γί、1=膽步驟1112中所調整的—個或多個製程參數係為 ，-1造集群之那些參數。第二製造鱗之—個或多個製程 ，也忐根於檢查區域中結構之存在之判定而調整。此外，&判 定結構之高度與寬度時，第—製造鱗與/或第二製造集群之田—個 士夕個，私參數，係能根據於檢查區域中所判定的結構之高度與 寬度=調整。第二製造集群係能在第一製造處理之前處理晶 又’第二製造集群係能在第一製造集群之後處理晶片。 圖12係描繪利用光學量測控制製造集群之例示式系統 1200。系統12〇〇包括第一製造集群1204、光子奈米喷流量測系 統1208、以及量測處理器122〇。於一例示式實施例中，系統12〇〇 也包括第二製造集群1214與光子奈米喷流量測系統1218。 ,如圖丨2所繪示，光子奈米喷流量測系統12〇8係能為量測集 群1206之元件，且光子奈米喷流量測系統1218係能為量測集群 23 200902934 1216之元件。製造集群丨204與量測集群1206係能為第—製造系 統1202之元件’且製造集群丨214與量測集群1216係能為第二 製造系統1212之元件。 / 第一製造集群1204係用以在晶片上實施製造程序。第二製造 集群1214係也用以在晶片上實施製造程序。例如，第一製造集群 1204與第二製造集群1214係能用以實施黃光微影、蝕刻、熱處 理、，屬化、離子佈植、化學氣相沉積、化學氣相研磨等等。 第二製造集群12U係能在第一製造集群1204之前處理晶. 片。例如/第一製造集群1204係能用以實施黃光微影製程之顯影 步驟。第士製造集群1214係能用以實施黃光微影製程之曝光步 驟，I其係實施於顯影步驟之前。又，第二製造集群1214係能在第 -製造集群1204之後處理晶片。例如，第—製造鱗聰係能 實施黃光微影製程之顯影步驟。第二製造集群1214係能用以 實施蝕刻步驟，其係實施於黃光微影製程之顯影步驟之後。 八光子奈米嘴流量測系統1208與1218係能用以判定晶片上之 仏查區域中之結構之存在。如上所述，除了判定檢查區域中結構 =存在士外，光子奈米噴流量測系統12〇8與1218也能用以判定 結構之高度與寬度。光子奈米噴流量測纽1，與1218係能相 似或^目同於圖2中所繪示的光子奈米喷流量測系統。 、、/量測處理器1220係與第一製造集群1204與光子奈米噴流量 1系統1208連接。量測處理器1220係用以根據於檢查區域中結 f之f在之判定，而調整第一製造集群1204之一個或多個製程參 量測處理器1220係也能與第二製造集群1214與光子奈米4 測系統1218連接。量測處理器1220係用以根據於檢查區域 二，構之存在之判定，而調整第二製造集群1214之一個或^個製 數。此外，當結構之高度與寬度已被判定時，量測處理器122^ 據於檢查區域中關定之結構之高度與寬度，而用以調整 f ^‘造集群12〇2與/或第二製造集群1214之一個或多個製程 24 200902934 如圖12中所繪示，例示式系統1200能包括量測資料源 1222。於一例示式實施例中，量測資料源1222能包括量測設備之 離線集群，例如反射器（re；nectometers)、橢圓偏光儀 (eUipsometers)、掃描式電子顯微鏡（sems)、光子奈米喷流量 測糸 '、、先荨荨里測負料源1222係也能包括遠端資料飼服器、 (remote data Server)、遠端處理器、或提供量測資料^網站， 其係能包括背向散射特徵之資料庫。 、 存邱^崎示’例示式純湖係能包括量測資料儲 於—例示式實關中，制龍儲存部腦係能包 严量測系統12°8與/或光子奈米噴流量測系統 射特徵資料庫。量測資料儲存部⑵4能包 12〇δ與/或光子奈米喷流量測系統 izw所判疋之結構之存在與/或高度與寬度。 本發細說明以達清楚轉之目的，但顯然可於 曲的甲。月專利耗圍所疋義以及其相等之全部範圍。 【圖式簡單說明】 奈米噴流量測系統之結構圖； a至c係§兒明光子奈米噴流之演進； =4a至C係說明光子奈米噴流之稀 ^係說明定域縣子奈料流之強度分 她 __ 的 向散構之尺寸之函數，於奈米噴流中結構之背 25 200902934 圖8a係說明奈米球形之增加的北 數之=效嫩卿 構；圖9a至c係說明光子奈米喷流掃描大於先 之 背向^位置所測得 式程流程圖，說明利用光學量測以控制製造集群之例 之結構 圖。' “ ' '糸 统的自動稃序控制系统 10?【it/f骑符號說明】 收、1〇4、inR 本工*〇6、108步驟 米噴流量測系統 尤源 光學透鏡 光楯環器 偵測器 入射先

200 202 204 206 208 210 212 214光纖 :介電槪球 218晶片 220載台 26 224 200902934 226 處理器 228 光子奈米喷流 230 距離探測器 232 資料庫 902 大型結構 904 介電微球 906 光子奈米喷流 1100 程序 1102、 1104、1106、1108、Π10、1112 步驟 1200 系統 1202 第一製造系統 1204 第一製造集群 1206 量測集群 1208 光子奈米喷流量測系統 1212 第二製造系統 1214 第二製造集群 1216 量測集群 1218 光子奈米喷流量測系統 1220 量測處理器 1222 量測資料源 1224 量測資料儲存部 27

Claims (1)

1. 200902934 、申請專利範圍： 1. 一種半導體晶片之檢驗方法， 之- 檢 杳區域合： 法用以心％—半導體晶片 微球，-陰影側應為在-介電 奈米嘴流掃描該檢查區: 獲得-逆反射光掃=檢查區域時，自該介電微壤 域中該逆反射光線之該量測值，概該檢查區 2.如申請專利範圍第丨項 判定騎構在雜魅驗方法，更包含： 導體晶片之檢驗枝，更包含： 域中該結構之高度線之該量測值，判定於該檢查區 4.如申請專利範圍第3項之 定該結構之高度與寬度之㈤驗方法，其中該判 徵；利用該逆反射光線之該制值，產生—量_背向散射特 定度之一資料庫，判 判定於該檢查構^:=射特徵；以及 該資料庠之該—散寬r寻自 5子利範圍第1項之半導體晶片之檢驗方、丄 子不㈣流之步驟係糊_連續波雷射產t方去，其中錢 28 200902934 體 介層洞 6·如申請專利範圍第1項之半導 構係選自於由閘極、線、接觸孔 構所構成的群組。 7.如申請專利範圍第1項之半導體晶 構係為一污染性粒子。 片之檢驗方法 ’其中該結 8.如申請專利範圍第1項之半導體晶片之 利用-第-製造集群於該晶片上實施―制μ更包含·· 用該光子奈米喷流掃描的該檢查區域係位於=二王其中利 之該晶片上，且其中掃描該檢查區域中該二，土製造程序 程序之步驟之後實施；以及 亥步驟係在實施該製造 根據該判定之該檢查區域中該結構之存 ^ 造集群之一個或多個製程參數。 ’ 5周整該第一製 9.如申請專利範圍第8項之半導體晶片之 利用該獲得之該逆反射光線之該量更包含： 中該結構之該高度與該寬度；以及 判疋该檢查區域 根據該判定之該檢查區域中該結構之兮含 整該第，製造集群之—個或多個製程參數Γ〜與該寬度，調 1〇.如申請專利範圍帛9項之半導體晶片之檢 根據該判定之該檢查區域中該結構之在更匕吞： 造集靜之一個或多個製程參數。 在，調整一第二製 η.如中請專利範圍帛8項之半導體晶片 根據該檢查區域中該結構存在之該判方法，更包含： 之/個或多個製程參數。 疋’調整一第二製造 29 200902934 項之半導體晶片 製造集群之前進 <撿驗方 行晶片之 12·如申請專利範圍第l〇項或第ii 法’其中該第二製造集群係在該第— 處理。 13·如申請專利範圍第1〇項或第丨丨項之 ^其中該第二製造集群係在該第1造集 14· 一種電腦可讀取儲存媒體，包含用以促步 _晶片之-檢查區域之電腦可執行'^^驗一半 媒體包含下列指令： 可碩取儲存 中之該逆反射光線之該量測值，判定該‘查區域 腦可讀儲存媒體，其中該電腦 判定該結構在該檢查區域中之位置。 賴細體，其中_ 的誘射光線之量測值’判定該檢查區域中 17 該結巧圍第16項之電腦可讀儲存媒體，其中該判定 回度與X度之該指令包含下列指令： 200902934 利用該逆反射光線之該量測值，產生一量測的背向散射特 徵； 一由背向散射特徵及結構之相應高度與寬度之一資料庫，判 定對該量測的背向散射特徵之一匹配背向散射特徵；以及 —判定於邊檢查區域中該結構之該高度與該寬度，即為得自 忒資料庫之該匹配背向散射特徵之該相應高度與該寬度。 18.，如申請專利範圍第14項之電腦可讀儲存媒體，其中更包含 .巧一製造集群，利用該第一製造集群以於該晶片上實施一製 造程序，其巾該細可讀取儲存雜更包含下列指令： 、根據該判定之該檢查區域中該結構之存在，調整該第一製 造集群之一個或多個製程參數。 确細，其中該電腦 中該反:f㈣量測值，定該檢查區域 第度與寬度，調整該 輪·，其中該電腦 第二構之高度與寬度，調整- 腦可讀儲存媒體，其中該電腦 集群構存在之該判定，調整-第二製造 31 200902934 理。 製造集群之前進行晶片之處 ^由^申/青專利範圍第20項或第21項之電腦可綠键六丄甘 其中该弟二制造隼君羊伤少电細了巧儲存媒體， 理。 ⑨#伟、在㈣一製造集群之後進行晶片之處 查區域tii體半導體晶圓之—檢 -光療；子在此體晶圓檢驗系統包含： 一光織； 一ί土鏡片、，與該光纖之一近端輕接； 奈米噴流纖之-遠端•接’其中，產生一光子 應產生之光Ϊ強嘴流係為在介電微球之陰影側表面所感 微球獲扭反測;，:，係用以自該介電 獲得之與該制11連接，其中該處理抑用以葬由4 之反射先線之該量測值以判定_檢;=== - 導，圓檢驗系統，更包含: 每器而與該光纖連f 31，中該偵測器係介由該光循 光線自該介電微球键二光循環器係用以將該逆反射 又木，、工由5亥先纖傳廷至該偵測器。 26.如申請專利範圍第24項之半導體日_人 ♦肢日日圓檢驗系統，更包含： 32 200902934 一距離探測器，係鄰近該八本 器係用以量測該晶片與該光^乂黾微球設置，其中該距離探測 人 矛、来噴流間之距離。 27. 如申請專利範圍第24項 理器更用以判定該檢查區诚也牛導體晶圓檢驗系統，其中該處 3中的該結構之該高度與該寬度。 28. 如申請專利範圍第打 -資料庫’具有背向散射=晶圓檢驗系統’更包含： 射特致與結構之對應高度及寬度。 29. 如申請專利範圍第28項 ^ 理器係用以： 、千泠脰日日圓檢驗系統’其中該處 特徵利刪反射光線之物他產生—量麵向散射 散射=資：判定對該量測犠散射特徵之-匹配背向 如申請專利範圍第24項之半導體 源係為-連續波雷射。 ㈣H兄其中s亥光 請，範圍第24項之半導體晶81檢驗系統，其㈣姓 構所構成的群心 ，j層洞、錄以及週期性結 月旦曰日圓檢驗糸統， 體日日圓檢驗糸統， 其中該結 更包含.· 32二如申請專利範圍第24項之半導 構係為一污染性粒子。 33.如申請專利範圍第24項之半導 200902934 ，群，用以於該晶片上實施一製造程序；以及 哭m u理器’與該第—製造集群連接，其中該量測處理 “群調整該第-裂 =處=1^範圍第33項之半導體晶圓檢驗系統，其中該量 中該====紅咖值，細檢查區域 =該欺之該檢查區域中該 第一製造集群之-個或多個製程參數。見度邊 35. H利ί圍第34項之半導體晶圓檢驗系統，更包含. 弟二製造鱗，其中該量測處理 & · 根據該判定之該檢查區域中二 第二製造集群之-個❹個製程參i構之而度與μ，調整- 36.如申請專利範圍第33項之半 -第二製造集群，其中該量測^ ^糸統’更包含： 域中存在該結構之該判定，調整=二係用以根據該檢查區 製程參數。 知二製造集群之-個或多個 37.如申請專利範圍第35項或第3 、… 之 統，其中該第二製造集群係在該笫—制1之半導體晶圓檢驗系 處理。 衣k集群之前進行晶片 38.如申請專利範圍第35項或第祁 處理 之 統，其中該第二製造集群係在該第—制蛉體晶圓檢驗系 L。 衣^群之後進行晶片 十一、圖式 34