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      確定圖案化的高深寬比結構陣列中的傾斜角度的制作方法

      文檔序號:24543666發布日期:2021-04-02 10:55
      確定圖案化的高深寬比結構陣列中的傾斜角度的制作方法

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      背景技術:

      這里提供的背景描述是為了總體呈現本公開的背景的目的。當前指定的發明人的工作在其在此背景技術部分以及在提交申請時不能確定為現有技術的說明書的各方面中描述的范圍內既不明確也不暗示地承認是針對本公開的現有技術。

      高深寬比(har)結構越來越多地并入邏輯和存儲器設備中,例如三維(3-d)nand結構和其他3-d結構。在這樣的設備的制造期間,執行各種工藝,其包括材料的沉積和蝕刻、用于定義圖案的光刻、化學機械平面化等。計量技術可以用于在制造的各個階段表征har結構的參數。但是,這些技術很耗時并且具有其他缺點。為了確定har結構的傾斜度,例如,可以進行截面掃描電子顯微鏡(sem)成像。然而,這種成像涉及麻煩、破壞性和耗時的樣品制備。



      技術實現要素:

      本文提供了用于表征制造的或部分制造的半導體設備的結構(包括高深寬比(har)結構)的方法和裝置。該方法包括使用小角度x射線散射(saxs)來確定結構陣列的平均參數。在一些實現方案中,saxs用于分析樣品中結構的對稱性,并且可以稱為傾斜結構對稱性分析–saxs(tssa-saxs)或tssa??梢詧绦袇捣治?,例如對結構中的傾斜度、側壁角、翹曲以及存在的多個傾斜度的分析。

      本公開內容的一個方面涉及一種方法,其包括:用x射線輻射照射包括結構陣列的樣品,使得所述樣品散射所述x射線輻射;使所述樣品旋轉通過圍繞第一測量軸的一系列角位置;在每個角位置,檢測所散射的所述輻射的強度的圖案;以及基于所述強度的圖案的對稱性確定所述結構在第一平面中的平均傾斜度。在一些實施方案中,在沒有參考模型的情況下確定所述平均傾斜度。在一些實施方案中,確定所述平均傾斜度的大小和方向。

      在一些實施方案中,所述方法還包括:使所述樣品旋轉通過圍繞第二測量軸的一系列角位置;在每個角位置,檢測所散射的所述輻射的強度的圖案;以及基于所述強度的圖案的對稱性,確定所述結構的所述圖案在第二平面中的平均傾斜度。在一些這樣的實施方案中,所述方法還包括根據所述第一平面中的所述平均傾斜度和所述第二平面中的所述平均傾斜度來確定平均總體傾斜度。根據多種實施方案,其中所述第一軸和第二軸可以是正交的或者可以不是正交的。

      在一些實施方案中,所述方法還包括在使所述樣品旋轉通過所述一系列角位置之前,使所述樣品圍繞與所述第一測量軸正交的軸旋轉角度χ。

      在一些實施方案中,基于所述強度的圖案的對稱性確定所述結構的圖案在第一平面中的平均傾斜度的操作包括:將所述強度的圖案的右側的峰強度與所述強度的圖案的左側的峰強度進行比較。

      在一些實施方案中,基于所述強度的圖案的對稱性確定所述結構的圖案在第一平面中的平均傾斜度的操作包括:繪制gos與樣品角的關系圖,其中gos通過下式給出:

      其中有n個峰。

      在一些實施方案中,基于所述強度的圖案的對稱性確定所述結構的圖案在第一平面中的平均傾斜度的操作包括:確定所述強度的圖案對稱時的所述樣品角。在一些實施方案中,將所述平均傾斜度確定為至少0.05°的分辨率。

      本公開內容的另一方面涉及一種方法,其包括:用x射線輻射照射包括結構陣列的樣品,使得所述樣品散射所述x射線輻射;使所述樣品旋轉通過圍繞第一測量軸的一系列角位置;在每個角位置,檢測所散射的所述輻射的強度的圖案;以及基于所述強度的圖案的對稱性確定所述結構是否被表征為傾斜度、非豎直側壁角、翹曲或扭結(kinking)中的一者或多者。

      本公開內容的另一方面涉及一種方法,其包括:用x射線輻射照射包括結構陣列的樣品,使得所述樣品散射所述x射線輻射;使所述樣品旋轉通過圍繞第一測量軸的一系列角位置;在每個角位置,檢測所散射的所述輻射的強度的圖案;以及確定所述結構陣列中是否存在任何不對稱性。

      本公開內容的又一方面涉及一種裝置,其包括:被配置為保持樣品的樣品保持器;定位系統,其連接到所述樣品保持器并且被配置為沿一個或多個測量軸旋轉所述樣品;x射線源,其被配置為用x射線照射所述樣品,使得所述樣品散射輻射;檢測器,其被定位成檢測所散射的所述輻射的強度;控制器,其被配置為控制所述x射線源、所述定位系統和所述檢測器的操作以:i)照射所述樣品,使得所述樣品散射所述x射線輻射,ii)使所述樣品旋轉通過圍繞第一測量軸的一系列角位置,iii)在每個角位置,檢測所散射的所述輻射的強度的圖案;以及分析系統,其被配置為基于所述強度的圖案的對稱性確定所述結構是否被表征為傾斜度、非豎直側壁角、翹曲或扭結中的一者或多者。

      還提供了用于實現本文描述的方法的裝置。這些和其他特征在下文參考附圖進一步描述。

      附圖說明

      圖1是可以在本文描述的tssa技術中使用的測量配置的示例。

      圖2示出了可以通過本文描述的tssa技術產生的散射圖案的模擬示例。

      圖3a-3g提供了在六邊形圓筒孔陣列上的法向入射x射線束的模擬散射圖案的示例,這些圓筒孔的關鍵尺寸(cd)為60nm,高度為2400nm(ar為40)。

      圖4示出了由法向入射光束在具有160nm節距的目標上產生的x射線散射圖。

      圖5和圖6包括圖像,這些圖像示出了確定散射圖中的不對稱性的一種方法。

      圖7a示出了自上而下的圖像,其示出了六邊形排列的高深寬比(har)孔的示例性結構的長和短方向,長方向是指在孔之間具有更大距離的方向。

      圖7b顯示了har孔的結構的長方向和短方向的對稱性優度(gos)與樣品角的關系圖。

      圖8a顯示了一種樣品的gos圖,該樣品包括六邊形排列的har特征,其在(短方向)和下測量。

      圖8b示出了從根據圖8a中的gos圖確定的傾斜矢量分量得出的整體傾斜矢量。

      圖9a示出了包括旋轉偏移增強(roe)的實驗裝置的示意圖,該旋轉偏移增強被配置為圍繞測量軸旋轉(θ),并且roe角為χ。

      圖9b示意性地示出了具有和不具有roe的示例性散射圖案。

      圖10顯示了無roe(χ=0°)時測得的結構的gos圖1001和roe為χ=-3.0°時測得的結構的gos圖。

      圖11a顯示了無roe(χ=0.0°)時測量的結構的gos與樣品角的關系圖,以及roe為χ=-2.0°時測量的結構的gos圖。

      圖11b顯示了gos圖,該圖說明了如何使用低分辨率或高噪聲數據將roe應用于檢測不對稱性。

      圖12a-12c顯示了具有一定傾斜度(θ=0.5°)和變化的側壁角(swa)的結構的模擬散射圖。

      圖13a-13d顯示了各種扭結結構的模擬gos與樣品角的關系圖。

      圖14a和14b示出了各種翹曲結構的模擬散射圖案。

      圖15示出了系統1500的框圖的示例,該系統可以用于執行本文描述的方法的實現方案。

      具體實施方式

      本文提供了用于表征制造的或部分制造的半導體設備的結構(包括高深寬比(har)結構)的方法和裝置。該方法包括使用小角度x射線散射(saxs)來確定har結構陣列的平均參數。在一些實現方案中,saxs用于分析樣品中har結構的對稱性,并且可以稱為傾斜結構對稱性分析–saxs(tssa-saxs)或tssa??梢詧绦袇捣治?,例如對har結構中的傾斜度、側壁角、翹曲以及存在的多個傾斜度的分析。圖1和2提供了該技術的簡要概述,下面參考圖3a-15討論更多詳細信息。

      圖1是可以在本文描述的tssa技術中使用的測量配置的示例。x射線束101穿過樣品襯底103上的目標圖案。所產生的散射圖案由樣品下游的檢測器105檢測。記錄從主x射線束發散的散射峰的強度值,以進行后續分析。隨著樣品襯底103繞測量旋轉軸(圖1中的y軸,標記為#1)旋轉,散射圖案發生變化,并提供有關圖案陣列中結構傾斜的信息。在了解了傾斜的har結構導致的散射圖案后,即可確定結構的平均傾斜度。當樣品目標處于x射線束的垂直入射位置時,所產生的散射圖會立即指示結構是否傾斜以及傾斜方向。

      當樣品襯底103繞#1旋轉時,散射圖案改變以反映結構的傾斜度在x-z平面中的分量的增大或減小。樣品襯底103繞#1旋轉,直到散射圖案關于測量旋轉軸對稱為止,這表明x射線束與結構的傾斜度在x-z平面中的分量對齊。樣品旋轉的量等于har結構的傾斜度在x-z平面中的分量并且與該分量相反。如下文進一步討論的,在一些實施方案中,樣品襯底103可以在圍繞測量軸旋轉之前從x-y平面偏移小角度以提供旋轉偏移增強(roe)。roe增加了測量的靈敏度。

      由該技術生成的散射圖的模擬示例在圖2中給出,其中圖像a)顯示具有傾斜har結構的樣品的法向入射散射圖,b)顯示當使用軸#1將樣品旋轉到-1.2°時,散射圖關于垂直軸對稱,表示結構的傾斜度在x-z平面中的分量為1.2°??梢酝ㄟ^以下方法確定傾斜度在y-z平面中的分量:將樣品繞著樣品表面法線(圖1中的z軸)旋轉90度,并使用#1旋轉軸重復測量,或使用其他軸(圖1中的x軸)重復測量。

      可以實施tssa技術以實現一個或多個優點。與成像技術不同,它可以快速執行,而無需進行大量或破壞性的樣品制備。而且,它不需要關于所觀察結構的建?;蛳闰炐畔?。這不同于關鍵尺寸saxs(cdsaxs),cdsaxs是一種涉及將測得的散射的強度與假定結構的建模散射強度進行擬合的技術。由于所測量的散射的強度對har結構中的微小細節敏感,因此生成良好的模型會極大地受益于有關被測量的結構的先驗信息。本文描述的tssa技術不需要樣品的先驗信息??梢酝ㄟ^本文描述的實現方式實現的另一優點是使用低分辨率和噪聲散射圖案來表征結構。這也與cdsaxs不同,在cdsaxs中,需要高分辨率和低噪聲來獲得各個峰強度以擬合模型。擬合模型所需的信噪比和分辨率要求的測量時間可能長達針對感興趣的樣品目標大小的小時數。tssa的某些實現方案可能會使用高通量和小的光斑尺寸,這導致x射線束發散度增加,從而可以進行快速(數十秒的量級)測量??梢酝ㄟ^本文描述的實現方式實現的另一個優點是,因為該技術可以使用低分辨率的散射圖案,所以可以將其用于測量具有較大節距的樣品??梢詫崿F的另一個優點是,x射線束的光斑尺寸可以在樣品上聚焦至小光斑尺寸,其具有較大的發散度,并且在散射圖案中分辨率降低,從而可以在不損失通量的情況下測量小尺寸或密集堆積的(packed)樣品目標??梢酝ㄟ^本文描述的實現方式實現的另一優點是測量后分析快速并且不需要大量的時間來進行數據縮減和cdsaxs建模。根據多種實現方案,可以以0.05度或更大的分辨率來確定傾斜度。這樣,該技術可以用于半導體工業中當前和未來節點的傾斜度確定。

      圖3a-3g提供了在六邊形圓筒孔陣列上的法向入射x射線束的模擬散射圖案的示例,這些圓筒孔的關鍵尺寸(cd)為60nm并且高度為2400nm(ar為40)。首先,在圖3a中,模擬了沒有傾斜的圓筒孔陣列的散射。產生的散射圖完全對稱。圖3b和3c示出了在z-x平面中圓筒傾斜度(θ)的模擬結果。圖3b中傾斜度5°,圖3c中傾斜度10°。有關代表性的平面軸,參見圖1。將圖3b中的模擬散射圖案與圖3a中的模擬散射圖案進行比較,可以看出,結構中的傾斜導致不對稱的散射圖案,其沿著水平軸比沿著豎直軸更薄。將圖3c與圖3b進行比較,可以看出,不對稱度隨傾斜度的增加而增加。不對稱的方向保持不變,但是一個方向上的強度下降更大,這導致強度區域更薄且更易于檢測。圖3d和3e示出了在z-y平面中圓筒傾斜度(χ)的模擬結果;圖3d中傾斜度5°,圖3e中傾斜度10°。將這些散射圖案與圖3b和3c中的散射圖案進行比較,薄化(thinning)方向偏移了90°,并且沿豎直軸方向移動。最后,圖3f和3g顯示了圓筒傾斜度在z-x平面的結果(θ)和在z-y平面中的結果(χ);圖3f中θ為0.5°,χ為1.5°,圖3g中θ為1.5°,χ為0.5°。散射圖案在兩個方向上都較薄。

      如上所述,在一些實現方案中,可產生低分辨率散射圖案以確定傾斜度。圖4中顯示了一個示例,該示例顯示了從法向入射光束在節距為160nm的目標上生成的x射線散射圖。大節距會導致散射峰太靠近而無法分辨。圖4中的散射圖案將不適用于cdsaxs。然而,盡管不能分辨出各個峰,但是圖案的對稱性或不對稱性可能被檢測到,并且在一些實施方案中可以定量地確定傾斜度。

      圖5和圖6示出了確定散射圖中的不對稱性的一種方法,盡管本領域普通技術人員應理解可以應用其他方法。在501,示出了散射圖案。在503,以一系列同心六邊形示出了散射圖案501的峰的表示。最里面的六邊形的峰稱為一階峰,并且在該示例中,最外面的是十階峰。

      在一些實施方案中,可以計算對稱性優度(gos)以確定散射圖案的對稱性。在圖6的示例中,對于每階的(gos)計算如下:

      gos可以繪制成樣品角的函數。圖7a示出了俯視圖,其示出了高深寬比(har)孔的示例性結構的長和短方向,長方向是指孔之間的距離較大的方向。圖7b示出了長方向和短方向中的每一個的gos與樣品角的關系圖。在每種情況下,圖的中心最小值的位置表示har孔的傾斜度。沿長方向的傾斜度的幅值為0.77,沿短方向的傾斜度的幅值為1.04。傾斜的方向與樣品角最小值位置的符號相反。根據兩個傾斜度向量,可以確定整體傾斜度向量。

      如上所述,可以應用其他方法來確定不對稱性,包括定義正方形或左右象限的網格等。盡管上面提供了一種可能的對稱性優度函數,但是也可以使用其他可能的對稱性優度函數。繪制gos可以提供有關樣品中孔的形狀的其他信息。如果孔的形狀對稱但傾斜,則gos圖的每個峰階曲線將圍繞中心最小值對稱。如果曲線本身存在不對稱性,則可能表明孔內不對稱。這在下面參照圖13a-13d進一步描述。

      如果傾斜方向已知,則該方法可以包括沿單個測量軸采樣。但是,如果傾斜度是任意方向或未知方向,則該方法涉及確定沿兩個測量軸的傾斜度以確定整體傾斜度。這可以包括沿著第一測量軸旋轉樣品,記錄每個角度的強度,然后沿著第二測量軸旋轉樣品,記錄每個角度的強度。根據旋轉臺數和使用的其他設備的不同,樣品可能會或可能不會旋轉以使其與第二測量軸對齊。

      在一些實施方案中,兩個測量軸是正交的,但是不一定是這種情況??梢圆捎闷渌嵌?例如0°和60°)。

      如果使用正交軸,則它們不必沿著0°和90°。例如,可以使用60°和150°??梢赃x擇測量角度以提供明確定義的強度最小值。如果總強度在特定角度最大化,則檢測中心最小值可能會更加困難。圖8a顯示了在(短方向)和下測得的樣品的gos圖。對于樣品,掃描的第一階在對齊時具有明顯的最小值。如果可以使用最低峰階,則傾斜測量最快,因此使用導致可以使用較低峰角的角度可以減少測量時間。在圖8a的示例中,三階峰分別在0.65°和0.1°處具有最小值。如圖8b所示,這將導致傾斜度向量的大小為0.7°,方向為82°。

      對于如圖7a所述的六邊形布置中的峰,為了便于計算,測量角度可以是30°的倍數(0、30°,60°,90°,120°等)。這是因為每旋轉樣品30°,六角形圖案的峰的對稱性就旋轉90°。但是,如果考慮了偏移,則可以使用其他角度。類似地,對于峰的方形陣列,可以使用90°的倍數。

      在某些實施方案中,可以應用旋轉偏移增強(roe)。參照圖1,結構中的傾斜度在y-z平面中的顯著分量可以促進識別散射圖案中的對稱性,并因此有助于識別傾斜度在x-z平面中的分量。因此,在一些實施方案中,可以使用與測量測量軸正交的旋轉軸來引起該傾斜度。在軸#1(參見圖1)為測量軸的情況下,偏移量將應用于軸#2,并且可以稱為“旋轉偏移增強”或“roe”。圖9a在901處示出了實驗裝置的示意圖,其被配置為繞測量軸旋轉(θ)并且roe角為χ。在測量過程中,首先將樣品繞χ旋轉到固定的roe角,并在樣品圍繞測量軸(θ)旋轉的同時將其固定。(為了測量傾斜度的第二分量,可以將樣品旋轉90°,然后重復該過程;替代地,使用適當的設備,θ可以用作roe角,同時使樣品繞另一個軸(χ)旋轉。)

      圖9b示意性地示出了在施加和不施加roe的情況下的示例性散射圖案,峰的內六角形是第一階峰,而外六角形是第二階峰。使用roe,隨著樣品旋轉,強度區域旋轉,從而僅“照亮”框905中的峰。例如,使用gos函數,對于給定的順序,左側的單個峰與右側的單個峰相對比,從而提供更多隔離的對稱信息。不使用roe時,隨著樣品旋轉,強度區域旋轉,但是對于給定的順序,左側的幾個峰與右側的幾個峰相對比。多個峰的分組會使所提取的信息明顯模糊。對于嘈雜的低分辨率數據尤其如此。

      返回圖9a,圖像902表示在θ=-1.0°且無roe(χ=0.0°)的散射圖案,圖像903表示在θ=-1.0°且roe為χ=3.0°的散射圖案。在該示例中,在樣品旋轉角度為θ=-1.0°時,樣品中的傾斜度的分量被抵消,因此散射圖案關于測量軸是對稱的。但是,使用roe,最亮的強度被限制在一個較窄的波段(band)內。該效果減小了數據中的噪聲的影響,并且可以顯著減少確定散射圖案何時變得關于測量旋轉軸對稱的時間。在gos與樣品角的關系圖上也可以看到這種效果,該圖顯示了roe的更明確的最小值。這可以在圖10中看到,該圖顯示了對于無roe(χ=0°)測量的結構的gos圖1001和對于roe為χ=-3.0°測量的結構的gos圖1002。roe改變了散射模式,但在-1.0°處的θ的對稱性以及因此中心最小值相同。在一些實施方案中,roe可以通過允許使用低階峰以確定不對稱性來加快測量時間。圖11a示出了對于沒有roe(χ=0.0°)測量的結構的gos與樣品角的關系圖1101和對于roe為χ=-2.0°測量的結構的gos圖1102。在圖1101中,一階峰是無用的,沒有最小值,而圖1102中的一階峰具有定義的最小值并且是可用的。這表明,如果散射強度低且噪聲很大,則roe會增強檢測對準的能力。

      圖11b表明了如何使用低分辨率或高噪聲數據將roe應用于檢測不對稱性。gos圖1105反映了使用argonne國家實驗室的advancephotonsource(aps)獲得的數據;gos圖1107、1109和1111反映了roe分別為1.0°、1.5°和2.0°時使用實驗室工具從相同結構獲得的數據。著眼于第四階(見箭頭),在roe為2.0°的gos圖1111中,靈敏度大大降低的實驗室工具上的不對稱性顯而易見。這是當存在信噪比和分辨率限制時,使用roe來使散射強度區域變薄的結果。

      如上所述,roe增加了當前未測量的傾斜度的分量。一些樣品可能在該方向上有實際的傾斜度;如果足夠大,則此固有傾斜度可以具有與應用roe相同的效果。在這種情況下,可以不應用roe來減小強度。在一些實施方案中,樣品在此方向上存在一定(即使很小)量的傾斜度,使得樣品中未測量的方向上的總傾斜度是固有傾斜度加上所施加的任何roe。如果應用了roe,則示例性的roe角可能為χ=+/-0.1°-5°。如果roe角太大,則信號可能會減小太多。

      除了確定har結構的傾斜度之外,該方法還可用于獲得關于har孔或其他結構的側壁角的信息。圖12a-12c顯示了具有一定傾斜度(θ=0.5°)和變化的側壁角(swa)的結構的模擬散射圖。特別是,圖12a中的結構具有豎直側壁(swa為90°),圖12b中的結構具有89.7°的swa,圖12c中的結構具有89.9°的swa。比較圖12a和12b中的結構,后者具有附加的彎曲亮區,如1201所示。隨著側壁變得更加豎直,亮帶的曲率減小,如圖12c所示,并且對于垂直側壁(圖12a),觀察到單個亮帶的曲率。對于具有非豎直側壁的結構,結構的傾斜也會影響亮區的曲率;隨著結構的傾斜,亮區的曲率減小。在一些實施方案中,可以采用模型或其他技術來確定樣品的平均swa。同樣在一些實施方案中,對彎曲區域的觀察或彎曲區域的缺乏可以用于確定非豎直側壁的存在或不存在。

      還可以獲得關于“扭結”結構,即具有多個傾斜度的結構的信息。圖13a示出了這種結構的示例。圓筒孔可以表征為兩個圓筒,即上圓筒和下圓筒。上圓筒在z-x平面中的傾斜度為0.5°,下圓筒在z-x平面中的傾斜度為0.6°。在模擬的gos與樣品角的關系圖的第二和第三峰階曲線中觀察到了關于中心極小值的不對稱性1302和1303。這可以與圖13b進行比較,在圖13b中,上圓筒和下圓筒具有相同的傾斜度(即沒有扭結)時,曲線關于中心極小點對稱。值得注意的是,如果次級傾斜度明顯更大(例如,下圓筒的傾斜度為0.8°,上圓筒的傾斜度為0.5°),則中心最小值會減小,直到在特定點上gos與樣品角的關系曲線的階沒有包含明顯的中心最小值為止。參見例如圖13c。

      關于傾斜變化的信息也可以從gos與樣品角的關系圖中找到。這在圖13d的模擬gos與樣品角的關系圖中得到了證明。左圖表示其中下圓筒比上圓筒傾斜度大0.1°的結構,右圖表示其中下圓筒比上圓筒傾斜度小0.1°的結構。如圖所示,不對稱性從圖的左側切換到右側。

      使用本文所述的tssa方法可以觀察到的另一種現象是翹曲。翹曲結構是其頂部和底部關鍵尺寸與中間關鍵尺寸不同的結構。而扭結結構可以近似為兩個堆疊的圓柱,而扭結結構可以表征為兩個堆疊的圓錐體。當x射線束對準翹曲結構時,如圖14a的模擬散射圖所示,所得的圖案關于水平和豎直軸對稱。當翹曲結構傾斜時,散射圖案趨向于如上所述的圓筒結構。參見圖14b。當只有傾斜度的一個分量時,圖案關于軸是對稱的,其中翹曲結構會導致附加的亮度彎曲區域。隨著結構變得更接近豎直(swa接近90°),亮區的曲率減小。如果swa太大,則可能很難分離亮帶。但是,通過減小結構傾斜度(即,使用旋轉臺使樣品沿傾斜方向對準),可以更好地解決條帶的各種曲率。例如,在掩模剝離(例如其會導致翹曲)之后,檢測翹曲可能會特別有用。

      本文所述的方法可以被實現為確定各種結構的特征,所述結構包括但不限于3dnand和dram存儲器孔以及淺溝槽隔離(sti)。該方法還可以實現為用于疊加計量,尤其是在硬掩模是光學不透明且光學計量不足的應用中。類似地,所述方法對于不能很好地散射x射線并且可能難以獲得cd-saxs所需分辨率的低原子序數材料特別有用。盡管以上描述涉及har結構,但是應理解的是,該技術可以應用于具有各種深寬比的結構。例如,結構可以具有大于2:1,大于5:1,大于10:1或大于30:1的深寬比。

      圖15示出了系統1500的框圖的示例,該系統可以用于執行本文描述的方法的實現方案。該系統包括樣品保持器1504,其可以是任何合適的保持器,例如抓握卡盤。應當理解,任何保持器都可以使用機械設備(例如卡盤、夾具或夾鉗)來保持樣品,和/或可以使用抽吸來將樣品保持在適當位置。樣品保持器1504可以具有樣品所在的表面,或者樣品可以僅在樣品的邊緣處被保持在該表面上。樣品可以是任何合適的尺寸,其包括半導體晶片或其一部分。樣品保持器1504連接至定位系統1505,該定位系統1505如上所述地沿一個或多個測量軸旋轉樣品。定位系統1505還可以被配置為旋轉樣品以用于roe,以及以其他方式適當地將樣品平移或定向。定位系統可以包括各種機械或機動元件,例如旋轉和傾斜臺、線性臺、測角儀臺等。光學器件1503可用于將來自x射線源1501的x射線引導到由樣品支撐件1504保持的樣品上。

      可以使用任何適當的x射線源,其包括固體陽極、液態金屬射流、逆康普頓(compton)散射和緊湊型電子存儲環源。類似地,可以使用任何適當的檢測器,包括ccd、混合光子計數和圖像板檢測器。

      在操作中,如上所述,定位系統1505將樣品定向和旋轉,其中入射的x射線由檢測器1506檢測??刂破?507可用于控制x射線源1501的操作和定位系統1505的操作。分析系統1509被配置為從檢測器1506接收信號并如上所述分析樣品。

      示例光點大小可能在40微米至300微米之間。這可以包括數百或數千個結構,具體取決于結構的節距??梢栽谡麄€晶片上分析多個斑點。

      根據多種實施方案,系統1500可以在制造或研發設置中實現。在制造設置中,系統1500可以被配置為在半導體晶片離開工具(例如,蝕刻工具)時接收半導體晶片,或者被實現在半導體處理室自身內。

      本文所述的方法可以用于表征高深寬比(har)結構中的傾斜度、側壁角、扭結結構和翹曲中的一種或多種。根據各種實施方案,表征可以包括關于傾斜度、側壁角、扭結結構或翹曲的存在或不存在的信息,或包括傾斜度、側壁角、扭結或翹曲的大小和/或方向的信息。

      控制器1507可以被編程為控制本文公開的任何工藝(諸如用于控制定位臺的工藝)以及本文未討論的其他工藝或參數。廣義上講,控制器可以被定義為電子器件,電子器件具有接收指令、發出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點測量等的各種集成電路、邏輯、存儲器和/或軟件。集成電路可以包括存儲程序指令的固件形式的芯片、數字信號處理器(dsp)、定義為專用集成電路(asic)的芯片、和/或一個或多個微處理器、或執行程序指令(例如,軟件)的微控制器。程序指令可以是以各種單獨設置(或程序文件)的形式發送到控制器的指令,單獨設置(或程序文件)定義用于在半導體晶片或系統上或針對半導體晶片或系統執行特定工藝的操作參數。

      在一些實現方式中,控制器可以是與系統集成、耦合到系統、以其它方式聯網到系統或其組合的計算機的一部分或耦合到該計算機。例如,控制器可以在“云”中或是晶片廠(fab)主機系統的全部或一部分,其可以允許對晶片處理的遠程訪問。計算機可以實現對系統的遠程訪問以監視制造操作的當前進展、檢查過去制造操作的歷史、檢查多個制造操作的趨勢或性能標準,改變當前處理的參數、設置處理步驟以跟隨當前的處理、或者開始新的處理。在一些示例中,遠程計算機(例如服務器)可以通過網絡(其可以包括本地網絡或因特網)向系統提供工藝配方。遠程計算機可以包括使得能夠輸入或編程參數和/或設置的用戶界面,然后將該參數和/或設置從遠程計算機發送到系統。在一些示例中,控制器接收數據形式的指令,其指定在一個或多個操作期間要執行的每個處理步驟的參數。應當理解,參數可以特定于要執行的工藝的類型和工具的類型,控制器被配置為與該工具接口或控制該工具。因此,如上所述,控制器可以是例如通過包括聯網在一起并朝著共同目的(例如本文所述的工藝和控制)工作的一個或多個分立的控制器而呈分布式。用于這種目的的分布式控制器的示例是在與遠程(例如在平臺級或作為遠程計算機的一部分)的一個或多個集成電路通信的室上的一個或多個集成電路,其組合以控制在室上的工藝。

      在不受限制的情況下,根據本公開內容的示例性系統可以安裝在半導體處理工具中,或者可以是半導體處理工具的一部分,其可以具有等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模塊、旋轉漂洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣相沉積(pvd)室或模塊、化學氣相沉積(cvd)室或模塊、原子層沉積(ald)室或模塊、原子層蝕刻(ale)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及可以與半導體晶片的制造和/或制備相關聯或用于半導體晶片的制造和/或制備的任何其它半導體處理系統。

      如上所述,根據將由系統執行的一個或多個處理步驟,控制器可以與一個或多個其他工具電路或模塊、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相鄰工具、鄰近工具、位于整個工廠中的工具、主計算機、另一控制器、或在將晶片容器往返半導體制造工廠中的工具位置和/或裝載端口運輸的材料運輸中使用的工具通信。

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