基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法技术

本发明专利技术提供了一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法。该选择方法包括以下步骤：建立标记模型，标记模型包括由下至上层叠的下层光栅、至少一层中间层和上层光栅；模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在标记模型的情况，其中，光线在标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光，±1级光中+1级光的光强为第一光强，±1级光中－1级光的光强为第二光强；获取第一光强与第二光强之间光强差，并建立光强差与光线波长之间的关系曲线；根据关系曲线中光强差绝对值的最大值选择测量波长。通过本方法选择出特定条件下对套刻误差较为敏感的波长范围并直接应用，可减少多次的工艺试验，缩短生产、研发的周期，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法
本专利技术涉及光刻
，具体而言，涉及一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法。
技术介绍
套刻误差(overlay)是用来描述不同光刻层之间产生的位置误差。在制造中，我们所理想套刻误差的值为0，也就是每道光刻层之间都能够完全对准，但是由于工艺上的各种因素，无法达到理想的状态。随着器件尺寸的不断缩小，对套刻误差提出的要求也越来越高。只有准确量测到真实的套刻误差，才能在后续的工艺中设法对其进行有效的补偿和修正。相对传统的量测套刻误差的方法是通过在光学显微镜下对比套刻标记位置的偏差来实现的基于一种图像信号识别(Image-basedoverlay,IBO)技术。套刻标记分别随着器件图形的转移，被放置在需要量测的不同光刻层中的相同位置，通过比较他们之间X方向和Y方向的距离，就可以得到不同方向上的套刻误差。即：其中，ΔX和ΔY就代表标记所在的这两层之间的套刻误差。IBO中所使用的套刻标记尺寸偏大，会占用掩模上相对较大的面积，在如今工艺涉及的光刻层越来越多的情况下这个缺点正在被放大。此外，因为较大的尺寸我们也无法将套刻标记放置在曝光区域的内部(更接近器件的图案，测量出来的套刻误差更具备代表性)，内部的误差很难被检测。后来，一种基于衍射的套刻误差测量方法(Diffraction-basedoverlay,DBO)被提出，通过测量合成光栅上+/-1阶光强的差来定量得到套刻误差的值(套刻误差通常很小，在小范围内套刻误差和+/-1阶光强的差是呈线性关系)。放置在不同层上的套刻标记可视作光栅(两个周期型结构)，他们之间对探测光的合成作用可视为一种合成光栅。相较于IBO，DBO的量测标记相对较小，在特殊需求下可以实现曝光区域内部(in-die)的测量。另外，DBO测量中设备引起的测量误差(Toolinducedshift,TIS)较小，测量结果具有很好的重复性。DBO对测量焦距并不敏感，而IBO易受测量焦距的影响。不论是IBO和DBO，测量的机台参数设定(recipe)都非常重要，不同的量测参数获得的测量结果会有比较大差异，其中，在DBO测量中，在机台量测参数中选择合适的量测波长被认为是获得准确量测结果的关键因素。因此，现有技术中亟需提供一种能够准确选择基于DBO中测量波长的方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，以实现对基于DBO中测量波长的准确选择。为了实现上述目的，提供了一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，包括以下步骤：建立标记模型，标记模型包括由下至上层叠的下层光栅、至少一层中间层和上层光栅；模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在标记模型的情况，其中，光线在标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光，±1级光中+1级光的光强为第一光强，±1级光中－1级光的光强为第二光强；获取第一光强与第二光强之间光强差，并建立光强差与光线波长之间的关系曲线；根据关系曲线中光强差绝对值的最大值选择测量波长。进一步地，采用时域有限差分法建立标记模型。进一步地，建立标记模型的步骤包括：搭建具有标记模型的FDTD测量环境，FDTD测量环境具有预设参数；根据实际测量条件调整预设参数，以使预设参数满足实际测量条件，实际测量条件和预设参数均包括标记模型的膜层结构、标记尺寸和测量波长的范围，预设参数还包括FDTD网格尺寸的划分。进一步地，实际测量条件和预设参数还包括下层光栅的材料种类、中间层的材料种类以及上层光栅的材料种类。进一步地，下层光栅包括至少一层衬底层以及位于最外层衬底层上的底层标记，上层光栅包括位于最外层中间层上的上层标记，设定底层标记的中垂线与上层标记的中垂线在水平方向的距离为预设套刻误差。进一步地，实际测量条件包括衬底层的厚度、底层标记的厚度、中间层的厚度、上层标记的厚度、衬底层的层数、中间层的层数、底层标记的宽度、上层标记的宽度、预设套刻误差的值、底层标记的周期和上层标记的周期。进一步地，标记模型还包括位于上层光栅上方的至少一层覆盖层，实际测量条件还包括覆盖层的厚度以及覆盖层的层数。进一步地，在搭建FDTD测量环境的步骤以及调整预设参数的步骤之间，建立标记模型的步骤还包括：引入工艺噪声对FDTD测量环境进行校准，工艺噪声包括标记形变和膜层厚度浮动。进一步地，模拟测量波长在400～800nm范围内的光线垂直照射在标记模型的情况。进一步地，在保证预设套刻误差的值不变的情况下，采用时域有限差分法建立光强差与光线波长之间的关系曲线。进一步地，关系曲线具有至少一个波峰和/或至少一个波谷，测量波长选自波峰和/或波谷中具有最大峰值的线段所对应的波段。应用本专利技术的技术方案，提供了一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，通过建立标记模型，并模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在标记模型的情况，以获取±1级光的光强，然后根据两者的光强差建立光强差与光线波长之间的关系曲线，再根据关系曲线中光强差绝对值的最大值选择测量波长。上述基于DBO的方法能够准确地对测量波长进行选择；并且，由于现有技术中通常需要通过在不同的量测环境中多次试验，对获取的结果进行评估最终确定最合适的波长，从而相比于现有技术，通过本方法选择出特定条件下对套刻误差较为敏感的波长范围并直接应用，可减少多次的工艺试验，缩短生产、研发的周期，节约成本。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了在本申请实施方式所提供的基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法中，建立的标记模型的结构示意图；图2示出了在本申请实施方式所提供的基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法中，光线在标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光的示意图；图3示出了在本申请实施例1所提供的基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法中，建立的光强差与光线波长之间的关系曲线的示意图；图4示出了在本申请实施例2所提供的基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法中，建立的光强差与光线波长之间的关系曲线的示意图；图5示出了在本申请实施例3所提供的基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法中，建立的光强差与光线波长之间的关系曲线的示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、下层光栅；110、衬底层；120、底层标记；20、中间层；30、上层光栅；310、上层标记；40、覆盖层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：建立标记模型，所述标记模型包括由下至上层叠的下层光栅(10)、至少一层中间层(20)和上层光栅(30)；模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在所述标记模型的情况，其中，所述光线在所述标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光，所述±1级光中+1级光的光强为第一光强，所述±1级光中－1级光的光强为第二光强；获取所述第一光强与所述第二光强之间光强差，并建立所述光强差与光线波长之间的关系曲线；根据所述关系曲线中光强差绝对值的最大值选择所述测量波长。

【技术特征摘要】
1.一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：建立标记模型，所述标记模型包括由下至上层叠的下层光栅(10)、至少一层中间层(20)和上层光栅(30)；模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在所述标记模型的情况，其中，所述光线在所述标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光，所述±1级光中+1级光的光强为第一光强，所述±1级光中－1级光的光强为第二光强；获取所述第一光强与所述第二光强之间光强差，并建立所述光强差与光线波长之间的关系曲线；根据所述关系曲线中光强差绝对值的最大值选择所述测量波长。2.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于，采用时域有限差分法建立所述标记模型。3.根据权利要求2所述的选择方法，其特征在于，建立所述标记模型的步骤包括：搭建具有所述标记模型的FDTD测量环境，所述FDTD测量环境具有预设参数；根据实际测量条件调整所述预设参数，以使所述预设参数满足所述实际测量条件，所述实际测量条件和所述预设参数均包括所述标记模型的膜层结构、标记尺寸和所述测量波长的范围，所述预设参数还包括FDTD网格尺寸的划分。4.根据权利要求3所述的选择方法，其特征在于，所述实际测量条件和所述预设参数还包括所述下层光栅(10)的材料种类、所述中间层(20)的材料种类以及所述上层光栅(30)的材料种类。5.根据权利要求3所述的选择方法，其特征在于，所述下层光栅(10)包括至少一层衬底层(110)以及位于最外层所述衬底层(110)上的底层标记(120)，所述上层光栅(30)包括位于最外层所述中间层(20)上的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐步青，韦亚一，马玲，董立松，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11