[发明专利]层迭误差测量装置及方法

说明书

本公开提供层迭误差测量装置及方法。装置包括光源、光学系统、物镜及检测器。光源用于产生测量光。光学系统用于将测量光导引至物镜中。物镜用于将测量光导引至一层迭标记上，同时将从层迭标记绕射的正主极绕射光与负主极绕射光收集至物镜的光瞳面上。检测器设置于物镜的光瞳面上，用于检测前述正、负主极绕射光的光强度分布，并利用正、负主极绕射光的所述光强度分布相减而得到层迭标记的一层迭误差信号。其中，光学系统包括一光圈，其具有至少一透光区域，其位置、尺寸及/或形状根据层迭误差信号中的噪声的位置为可调变的。本公开提供的层迭误差测量装置能够改善层迭误差信号的品质，并可提高层迭误差检测的准确度。

技术领域

本公开实施例涉及一种半导体制造技术，特别涉及一种层迭误差(overlayerror)测量装置及方法。

背景技术

在半导体制造中，微影制程可以说是相当关键的步骤，其直接关系到最小特征尺寸的极限。对准与曝光是微影制程中最重要的技术，其中，对准的目的是使得掩模图案能正确的转移到光致抗蚀剂层，因为半导体元件(例如IC晶粒)是由许多结构层堆迭而成，因此若曝光位置对准不正确，层与层之间的图形就无法按照原先电路设计的图形密切配合，而造成短路、断路及电性不良等缺陷，使得产品良率降低，并增加生产成本。

前述层与层之间的图形覆盖位置上的误差又称为层迭误差(overlay error)。随着元件积集度越来越高，微影的次数与复杂度不断地增加，层迭误差容忍度显着降低，因此对于测量层迭误差的精度要求变得更加严苛。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层迭测量技术(Image-based overlay，简称IBO)已逐渐无法满足现今业界对于测量层迭误差的精度要求。而基于绕射光检测的层迭测量技术(Diffraction-basedoverlay，简称DBO)则正成为测量层迭误差的主要手段。

虽然目前DBO测量技术已符合一般的测量精度要求，但仍无法满足所有的方面。因此，需要提供一种绕射式层迭误差测量装置及方法的改进方案。

发明内容

本公开一些实施例提供一种层迭误差测量装置，包括：一物镜；一光源，用于产生一测量光；一光学系统，用于将测量光导引至物镜中，物镜用于将测量光导引至一层迭标记上，同时将从层迭标记绕射的正主极绕射光与负主极绕射光收集至物镜的一光瞳面上；以及一检测器，设置于物镜的光瞳面上，用于检测前述正、负主极绕射光的光强度分布，并利用正、负主极绕射光的所述光强度分布相减而得到层迭标记的一层迭误差信号；其中，前述光学系统包括一光圈，其具有至少一透光区域，且透光区域的位置、尺寸及/或形状根据层迭误差信号中的噪声的位置为可调变的。

本公开一些实施例提供一种层迭误差测量装置，包括：一光学系统，用于将来自一光源的一测量光导引至一物镜中，物镜用于将测量光导引至一层迭标记上，同时收集从层迭标记绕射的正主极绕射光与负主极绕射光，其中光学系统包括一光圈，其具有至少一透光区域与至少一非透光区域；以及一检测器，用于将前述正主极绕射光与负主极绕射光的光强度分布相减以得到层迭标记的一层迭误差信号，并根据层迭误差信号中的噪声的位置调变光圈的前述至少一透光区域与至少一非透光区域的位置、尺寸及/或形状。

本公开一些实施例提供一种层迭误差测量方法，包括：通过一光源发出一测量光；通过一光学系统将测量光导引至一物镜中；通过物镜将测量光导引至一层迭标记上，并将从层迭标记绕射的正主极绕射光与负主极绕射光收集至物镜的一光瞳面上；通过一检测器检测前述正、负主极绕射光的光强度分布，并利用正、负主极绕射光的所述光强度分布相减而得到层迭标记的一参考的层迭误差信号；通过检测器根据参考的层迭误差信号中的噪声的位置，调变光学系统中的一光圈的至少一透光区域的位置、尺寸及/或形状；以及通过检测器检测前述正、负主极绕射光的光强度分布，并利用正、负主极绕射光的所述光强度分布相减而得到层迭标记的一正式的层迭误差信号。

附图说明

图1显示根据一些实施例的一层迭误差检测装置的结构示意图。