检测设备及其检测方法技术

本发明专利技术提供一种检测设备，其中，所述检测设备包括：发光装置、收集装置、空间滤波器和探测组件；发光装置，用于产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述图案标记包括条纹标记，所述条纹标记包括同一方向重复排列的多个条纹，所述入射光经所述图案标记后形成携带莫尔条纹信息的信号光；收集装置，用于收集所述信号光，并使信号光传播至所述空间滤波器；所述空间滤波器位于所述收集装置的傅里叶平面处，用于对所述收集装置收集的信号光进行滤波，去除信号光中频率较低的部分分量；探测组件，用于根据经过空间滤波器滤波的信号光对所述莫尔条纹进行成像，形成检测图像。检测设备能够提高所形成图形的对比度，提高检测精度。高检测精度。高检测精度。

【技术实现步骤摘要】
检测设备及其检测方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于半导体制程的装置，特别是一种检测半导体器件生产质量的检测设备及其检测方法。

技术介绍

[0002]随着半导体行业的发展，半导体器件的关键尺寸逐渐缩小，在半导体制程中，小的生产误差也有可能引起半导体器件的失效，这就对半导体检测系统提出更高的要求。
[0003]半导体器件的生产过程包括：在硅基底上一层层沉积多层堆叠的膜层，并在每次膜层中通过刻蚀形成不同的图案。在刻蚀膜层形成图案的过程中，上下两层膜层的图案的位置必须满足套刻要求。为了监控上下两层膜层之间的相对位置关系，在刻蚀膜层的同时在切割道区的膜层中形成套刻标记。通过对套刻标记进行套刻测量，确定上下层图案的对准误差，从而对半导体制程进行监控。
[0004]现有技术中，套刻测量的方法包括：基于成像的光学测量方法(IBO),基于衍射的光学测量方法(DBO)以及基于莫尔条纹的测量方法。由于基于莫尔条纹的检测方法能够将小空间周期的套刻标记的对准误差转换为大空间周期的莫尔条纹的对准误差，使超过物镜衍射极限的高频信号的频率降低至可检测的频率范围内，进而能够对待测物的高频成分进行检测，增加检测范围及检测精度。然而随着半导体器件集成度的提高，套刻标记的尺寸逐渐减小，莫尔条纹的检测方法逐渐显示出其优势。
[0005]然而传统的基于莫尔条纹的检测设备的检测精度较低。

技术实现思路

[0006]为解决以上问题，本专利技术提出了一种检测设备及其检测方法，能够减少干扰，提高图像对比度，进而提高检测精度。
[0007]本专利技术的技术方案提供了一种检测设备，包括：一种检测设备，其特征在于，包括发光装置、收集装置、空间滤波器和探测组件；发光装置，用于产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述图案标记包括条纹标记，所述条纹标记包括同一方向重复排列的多个条纹，所述入射光经所述图案标记后形成携带莫尔条纹信息的信号光；收集装置，用于收集所述信号光，并使信号光传播至所述空间滤波器；所述空间滤波器位于所述收集装置的傅里叶平面处，用于对所述收集装置收集的信号光进行滤波，去除信号光中频率较低的部分分量；探测组件，用于根据经过空间滤波器滤波的信号光对所述莫尔条纹进行成像，形成检测图像。
[0008]可选的，所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑包括条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条纹，所述条纹光斑与所述条纹标记形成所述莫尔条纹；
[0009]或者，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记中具有第一重叠条纹标记和第二重叠条纹标记，所述第一重叠条纹标记和第二重叠条纹标记至少部分重叠，所
述第一重叠条纹标记和第二重叠条纹标记形成所述莫尔条纹。
[0010]可选的，所述检测设备还包括管镜，用于使经所述空间滤波器滤波后相互平行的信号光汇聚至所述探测组件同一点而沿不同方向传播的信号光汇聚至探测组件不同的点；所述探测组件位于所述管镜的焦平面。
[0011]可选的，所述入射光自所述收集装置之外入射至待测物表面；所述检测设备还包括分束器，用于使所述入射光朝向所述收集装置传播，所述收集装置还用于收集所述入射光并使所述入射光到达所述待测物表面；所述分束器还用于使入射光反射至待测物表面并使收集装置收集的信号光透射，或者使入射光透射至待测物表面并使所述收集装置收集的信号光反射；所述空间滤波器位于所述分束器与所述收集装置之间的光路上，或者所述空间滤波器位于所述分束器与所述探测组件之间的光路上。
[0012]可选的，所述发光装置包括：一个或多个发光组件，所述发光组件包括：光源和整形组件，所述光源用于发射初始光束；所述整形组件用于对所述初始光束进行整形形成所述入射光；或者，所述发光组件包括显示屏幕，所述显示屏幕具有显示图案，并将所述显示图案投影至待测物表面形成图案光斑；所述条纹光斑中条纹的延伸方向和条纹光斑的周期中的一者或两者可调。
[0013]可选的，所述空间滤波器包括遮光片，所述遮光片用于遮挡信号光中频率较低的部分分量；所述遮光片中心与经过所述空间滤波器的光束的中心轴重合。
[0014]可选的，所述遮光片用于遮挡﹣3级至+3级光，所述遮光片为圆形、正方形或正六边形。
[0015]可选的，所述空间滤波器还包括：用于安装所述遮光片的安装件，所述安装件透过信号光中频率较高的部分分量；与所述安装件固定连接的基座；所述空间滤波器的安装件为透光基板，所述遮光片通过在透光基板涂覆遮光材料形成，所述安装件和遮光片的透光基板由相同材料制成。
[0016]可选的，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记中包括第一条纹标记和第二条纹标记，所述第一条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有第一夹角，所述第一夹角为直角或锐角；所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑包括条纹光斑，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述多个条纹光斑包括第一条纹光斑和第二条纹光斑，所述第一条纹光斑和第二条纹光斑中条纹的延伸方向之间具有第二夹角，所述第二夹角为直角或锐角；所述第一条纹光斑用于与所述第一条纹标记形成第一莫尔条纹，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形成第二莫尔条纹；所述检测图像包括第一莫尔条纹的图像以及所述第二莫尔条纹的图像；所述第二夹角与第一夹角相同。
[0017]可选的，所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标记中具有第一图案标记和第二图案标记；所述检测设备还包括控制装置，用于控制所述发光装置和所述成像装置获取第一图案标记和第二图案标记的检测图像；处理模块包括：莫尔偏移获取单元，用于根据所述第一检测图像和第二检测图像获取所述第一图案标记的莫尔条纹与第二图案标记的莫尔条纹之间在检测方向上的莫尔偏移；检测倍率获取单元，用于根据所述第一检测图像和第二检测图像中的一者或两者组合获取检测图像在检测方向上的检测倍率，所述检测倍率为莫尔条纹的特征参数与条纹标记的特征参数的比值，所述特
征参数为空间频率或周期；对准误差获取单元，用于根据所述莫尔偏移与所述检测倍率获取所述第一图案标记与第二图案标记之间沿所述检测方向的对准误差。
[0018]本专利技术技术方案提供一种检测方法，其特征在于，包括对图案标记执行检测处理，获取检测图像；所述检测处理的步骤包括：通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述图案标记包括条纹标记，所述条纹标记包括同一方向重复排列的多个条纹，所述入射光经所述图案标记后形成携带莫尔条纹信息的信号光；通过所述收集装置收集所述信号光并使信号光传播至所述空间滤波器；通过所述空间滤波器对所述收集装置的信号光进行滤波，去除信号光中频率较低的部分分量；通过探测组件根据经过空间滤波器滤波的信号光对所述莫尔条纹进行成像，形成检测图像。
[0019]可选的，通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述图案标记包括条纹标记，所述条纹标记包括同一方向重复排列的多个条纹，所述入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测设备，其特征在于，包括发光装置、收集装置、空间滤波器和探测组件；发光装置，用于产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述图案标记包括条纹标记，所述条纹标记包括同一方向重复排列的多个条纹，所述入射光经所述图案标记后形成携带莫尔条纹信息的信号光；收集装置，用于收集所述信号光，并使信号光传播至所述空间滤波器；所述空间滤波器位于所述收集装置的傅里叶平面处，用于对所述收集装置收集的信号光进行滤波，去除信号光中频率较低的部分分量；探测组件，用于根据经过空间滤波器滤波的信号光对所述莫尔条纹进行成像，形成检测图像。2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑包括条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条纹，所述条纹光斑与所述条纹标记形成所述莫尔条纹；或者，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记中具有第一重叠条纹标记和第二重叠条纹标记，所述第一重叠条纹标记和第二重叠条纹标记至少部分重叠，所述第一重叠条纹标记和第二重叠条纹标记形成所述莫尔条纹。3.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括管镜，用于使经所述空间滤波器滤波后相互平行的信号光汇聚至所述探测组件同一点而沿不同方向传播的信号光汇聚至探测组件不同的点；所述探测组件位于所述管镜的焦平面。4.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述入射光自所述收集装置之外入射至待测物表面；所述检测设备还包括分束器，用于使所述入射光朝向所述收集装置传播，所述收集装置还用于收集所述入射光并使所述入射光到达所述待测物表面；所述分束器还用于使入射光反射至待测物表面并使收集装置收集的信号光透射，或者使入射光透射至待测物表面并使所述收集装置收集的信号光反射；所述空间滤波器位于所述分束器与所述收集装置之间的光路上，或者所述空间滤波器位于所述分束器与所述探测组件之间的光路上。5.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述发光装置包括：一个或多个发光组件，所述发光组件包括：光源和整形组件，所述光源用于发射初始光束；所述整形组件用于对所述初始光束进行整形形成所述入射光；或者，所述发光组件包括显示屏幕，所述显示屏幕具有显示图案，并将所述显示图案投影至待测物表面形成图案光斑；所述条纹光斑中条纹的延伸方向和条纹光斑的周期中的一者或两者可调。6.权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述空间滤波器包括遮光片，所述遮光片用于遮挡信号光中频率较低的部分分量；所述遮光片中心与经过所述空间滤波器的光束的中心轴重合。7.权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述遮光片用于遮挡﹣3级至+3级光，所述遮光片为圆形、正方形或正六边形。8.权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述空间滤波器还包括：用于安装所述遮光片的安装件，所述安装件透过信号光中频率较高的部分分量；与所述安装件固定连接的
基座；所述空间滤波器的安装件为透光基板，所述遮光片通过在透光基板涂覆遮光材料形成，所述安装件和遮光片的透光基板由相同材料制成。9.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记中包括第一条纹标记和第二条纹标记，所述第一条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有第一夹角，所述第一夹角为直角或锐角；所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑包括条纹光斑，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述多个条纹光斑包括第一条纹光斑和第二条纹光斑，所述第一条纹光斑和第二条纹光斑中条纹的延伸方向之间具有第二夹角，所述第二夹角为直角或锐角；所述第一条纹光斑用于与所述第一条纹标记形成第一莫尔条纹，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形成第二莫尔条纹；所述检测图像包括第一莫尔条纹的图像以及所述第二莫...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鲁，李青格乐，魏林鹏，张嵩，
申请(专利权)人：深圳中科飞测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：