一种微纳深沟槽结构测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种微纳深沟槽结构测量方法及装置，能够同时测量微纳深沟槽结构沟槽深度、宽度和薄膜厚度。其方法是将红外光束投射到含有深沟槽结构的硅片表面，分析从深沟槽结构各分界面反射形成的干涉光得到测量反射光谱；采用等效介质理论构建该深沟槽结构等效多层薄膜堆栈光学模型的理论反射光谱，利用模拟退火算法和基于梯度的优化算法，通过理论反射光谱对该测量反射光谱进行拟合，进而提取沟槽的深度及宽度等集合特征参数，实现了高深宽比深沟槽宽度和深度等尺寸的精确测量。本发明装置，可实现动态随机存储器(DRAM)上电容器典型深沟槽结构的测量，具有非接触性，非破坏性和低成本的特点。

主权项

1、一种微纳深沟槽结构测量方法，其步骤包括：(A)将红外激光束投射到被测硅片表面的深沟槽区域，红外激光束的波长为1.4μm-28μm；(B)硅片表面的反射光束、深沟槽底部的反射光束以及从其它分界面的反射光束产生干涉，利用红外探测器接收该干涉信号，分析得到反射光谱特征数据；(C)根据深沟槽结构特点选取多层薄膜堆栈光学模型，描述深沟槽结构的模拟光学参数；(D)利用公式(I)计算多层薄膜堆栈的反射系数，再利用计算得到的各波长下的多层薄膜堆栈的反射系数获得多层薄膜堆栈光学模型的反射光谱；$r=\frac{M_{21}}{M_{11}}---\left(I\right)$其中，$\left(\begin{array}{cc}{M}_{11}& M_{12}\\ M_{21}& M_{22}\end{array}\right)=D_0^{-1}\left[\underset{l=1}{\overset{N}{\Pi }}{D}_l{P}_l{D}_l^{-1}\right]D_s,$D₀是环境的光学特征矩阵，D_s是基底的光学特征矩阵，D_l是多层薄膜堆栈第l层的折射率和折射角的矩阵函数，P_l是第l层相位变化角的矩阵函数；(E)通过多层薄膜堆栈光学模型反射光谱拟合步骤(B)得到的反射光谱，提取得到薄膜厚度、深沟槽深度和深沟槽宽度。