一种套刻测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种套刻测量方法及装置，包括：使测量光束照射至套刻标记并形成正负级次衍射光后，所述正负级衍射光以相同方向传播并发生干涉产生干涉光；利用能量探测器获取所述干涉光的光强。即，本发明专利技术采用使正负级衍射光发生相干产生干涉光，对干涉光的光强直接进行测量的方法来测量套刻误差，由于能够采集正负衍射级次所有光强，因此较现有的DBO方法有更大的动态范围。大的动态范围。大的动态范围。

【技术实现步骤摘要】
一种套刻测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种套刻测量方法及系统。

技术介绍

[0002]根据半导体行业组织(International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS)给出的光刻测量技术路线图，随着光刻图形关键尺寸(CD)进入22nm及以下工艺节点，特别是双重曝光(Double Patterning)技术的广泛应用，对光刻工艺参数套刻(overlay)的测量精度要求已经进入亚纳米领域。由于成像分辨率极限的限制，传统的基于成像和图像识别的套刻测量技术(Imaging-Based overlay，IBO)已逐渐不能满足新的工艺节点对套刻测量的要求。基于衍射光探测的套刻测量技术(Diffraction-Based overlay，DBO)正逐步成为套刻测量的主要手段。
[0003]目前，最常用的一种DBO技术为基于经验公式的DBO测量方法，该方法通过测量套刻标记衍射光角分辨谱中正负级衍射光的非对称性得到套刻误差，衍射光的衍射角随入射光入射角度变化而改变，所谓衍射光角分辨谱是指不同角度的入射光在被套刻标记衍射后衍射光在不同角度形成的光强分布。
[0004]该基于经验公式的DBO测量方法主要存在以下问题：
[0005]该方法是根据正负级衍射光在照明光瞳上的光强分布图来获取正负级衍射光的信号强度，从而以测量非对称性，而对于照明系统来说，照明光瞳上成像面积有限，因此，采用该方法进行光强分布的图像采集时，图像采集范围小，不能够采集正负衍射级次所有光强。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种套刻测量方法及系统，以解决现有技术在进行套刻测量时图像采集范围小的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种套刻测量方法，其特征在于，包括：
[0008]使测量光束照射至套刻标记并形成正负级次衍射光后，所述正负级衍射光以相同方向传播并发生干涉产生干涉光；
[0009]利用能量探测器获取所述干涉光的光强。
[0010]可选的，在所述的套刻测量方法中，所述测量光束垂直照射所述套刻标记后形成所述正负级衍射光，其中，使所述正负级衍射光以相同方法传播的方法包括：
[0011]使所述正负级衍射光的偏振态相对偏转90
°
。
[0012]可选的，在所述的套刻测量方法中，所述使所述正负级衍射光发生干涉产生干涉光的方法包括：
[0013]使所述正负级衍射光的偏振态均偏转45
°
后经过偏振分光棱镜，以使相同偏振态的光发生干涉而产生第一干涉光和第二干涉光；
[0014]所述干涉光包括第一干涉光和第二干涉光，所述能量探测器分别获取所述第一干
涉光和所述第二干涉光的光强；
[0015]其中，所述第一干涉光的光强I1∝
|E
+1
+E-1
|2，所述第二干涉光的光强I2∝
|E
+1-E-1
|2，E
+1
和E-1
分别表示正级衍射光和负级衍射光的能量。
[0016]可选的，在所述的套刻测量方法中，所述套刻标记包括预设偏移量分别为+d和-d的两组标记，所述套刻测量方法还包括：
[0017]利用表示所述第二干涉光的光强差的公式对所述能量探测器获取的所述第一干涉光的光强进行数据拟合，以得到套刻误差。
[0018]可选的，在所述的套刻测量方法中，在使所述正负级衍射光发生干涉之前，所述套刻测量方法还包括：
[0019]对所述正负级衍射光中的至少一者进行相位调整，以使所述能量探测器获取具有不同调制频率和/或调制时间的所述第一干涉光和第二干涉光。
[0020]可选的，在所述的套刻测量方法中，所述套刻标记包括至少四组不同预设偏移量的标记，所述套刻测量方法还包括：
[0021]根据所述能量探测器获取的所述第一干涉光和所述第二干涉光的光强，计算所述第一干涉光和所述第二干涉光的光强差；
[0022]利用表示所述第一干涉光和第二干涉光的光强差的公式对计算结果进行数据拟合，以得到套刻误差。
[0023]本专利技术还提供一种套刻测量装置，包括：照明光源、光束调节转换系统和能量探测器；其中，
[0024]所述照明光源用于提供测量光束；
[0025]所述光束调节转换系统用于使所述测量光束照射至套刻标记并形成正负级次衍射光后，所述正负级衍射光以相同方向传播并发生干涉产生干涉光；
[0026]所述能量探测器用于获取所述干涉光的光强。
[0027]可选的，在所述的套刻测量装置中，所述光束调节转换系统包括BS分光棱镜、物镜、第一PBS分光棱镜、1/4波片、反射镜、第二PBS分光棱镜、半波片和第三PBS分光棱镜；所述测量光束依次经所述BS分光棱镜和所述物镜后垂直照射所述套刻标记后形成所述正负级衍射光；所述正负级衍射光中的一者沿第一方向依次经所述物镜、所述第一PBS分光棱镜和所述1/4波片后，经所述反射镜后返回至所述第一PBS分光棱镜，而后沿第二方向入射所述第二PBS分光棱镜，进而沿第一方向经过所述半波片后照射所述第三PBS分光棱镜；所述正负级衍射光中的另一者沿第一方向依次经所述物镜、所述第二PBS分光棱镜和所述半波片后，照射所述第三PBS分光棱镜；其中，所述第一方向与所述测量光束入射到所述套刻标记上的方向相反，所述第二方向垂直于所述第一方向。
[0028]可选的，在所述的套刻测量装置中，所述干涉光包括第一干涉光和第二干涉光，所述能量探测器包括第一探测器和第二探测器；所述第一探测器用于获取所述第一干涉光的光强，所述第二探测器用于获取所述第二干涉光的光强。
[0029]可选的，在所述的套刻测量装置中，所述光束调节转换系统还包括相位调制器，所述正负级衍射光中的至少一者，在经所述第二PBS分光棱镜之前，先经所述相位调制器，所述相位调制器用于对述正负级衍射光中的至少一者进行相位调制，以使所述能量探测器获取具有不同调制频率和/或调制时间的所述第一干涉光和所述第二干涉光。
[0030]可选的，在所述的套刻测量装置中，所述相位调制器为声光调制器或电光调制器。
[0031]在本专利技术提供的套刻测量方法及装置中，包括：使测量光束照射至套刻标记并形成正负级次衍射光后，所述正负级衍射光以相同方向传播并发生干涉产生干涉光；利用能量探测器获取所述干涉光的光强。即，本专利技术采用使正负级衍射光发生相干产生干涉光，对干涉光的光强直接进行测量的方法来测量套刻误差，由于能够采集正负衍射级次所有光强，因此较现有的DBO方法有更大的动态范围。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的套刻测量方法的流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例一提供的套刻测量装置的结构示意图；
[0034]其中，各附图记说明如下：
[0035]11-照明光源；13-能量探测器；121-BS分光棱镜；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种套刻测量方法，其特征在于，包括：使测量光束照射至套刻标记并形成正负级次衍射光后，所述正负级衍射光以相同方向传播并发生干涉产生干涉光；利用能量探测器获取所述干涉光的光强。2.如权利要求1所述的套刻测量方法，其特征在于，所述测量光束垂直照射所述套刻标记后形成所述正负级衍射光，其中，使所述正负级衍射光以相同方法传播的方法包括：使所述正负级衍射光的偏振态相对偏转90
°
。3.如权利要求2所述的套刻测量方法，其特征在于，所述使所述正负级衍射光发生干涉产生干涉光的方法包括：使所述正负级衍射光的偏振态均偏转45
°
后经过偏振分光棱镜，以使相同偏振态的光发生干涉而产生第一干涉光和第二干涉光；所述干涉光包括第一干涉光和第二干涉光，所述能量探测器分别获取所述第一干涉光和所述第二干涉光的光强；其中，所述第一干涉光的光强I1∝
|E
+1
+E-1
|2，所述第二干涉光的光强I2∝
|E
+1-E-1
|2，E
+1
和E-1
分别表示正级衍射光和负级衍射光的能量。4.如权利要求3所述的套刻测量方法，其特征在于，所述套刻标记包括预设偏移量分别为+d和-d的两组标记，所述套刻测量方法还包括：利用表示所述第二干涉光的光强差的公式对所述能量探测器获取的所述第一干涉光的光强进行数据拟合，以得到套刻误差。5.如权利要求3所述的套刻测量方法，其特征在于，在使所述正负级衍射光发生干涉之前，所述套刻测量方法还包括：对所述正负级衍射光中的至少一者进行相位调整，以使所述能量探测器获取具有不同调制频率和/或调制时间的所述第一干涉光和第二干涉光。6.如权利要求3所述的套刻测量方法，其特征在于，所述套刻标记包括至少四组不同预设偏移量的标记，所述套刻测量方法还包括：根据所述能量探测器获取的所述第一干涉光和所述第二干涉光的光强，计算所述第一干涉光和所述第二干涉光的光强差；利用表示所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高安，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：