[发明专利]套刻误差测量装置及方法

说明书

本发明提供一种套刻误差测量装置及方法，所述套刻误差测量装置包括照明单元、分光器件、物镜、第一探测单元和数据处理器。所述第一探测单元包括第一孔径光阑，所述第一孔径光阑包括至少一个可调节通孔。调节所述通孔，当所述第一孔径光阑为第一状态时，所述第一探测器获取第一信号并传输至所述数据处理器，当所述第一孔径光阑为第二状态时，所述第一探测器获取第二信号并传输至所述数据处理器。所述第一信号为校准信号，通过所述第一信号校准所述第二信号并利用校准后的第二信号计算出套刻误差。因此，利用所述套刻误差测量装置及方法可获取更为精准的套刻误差，从而提高套刻误差测量装置的检测性能，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种套刻误差测量装置及方法。

背景技术

根据半导体行业组织(InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors，ITRS)给出的光刻测量技术路线图来看，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(DoublePatterning)和极紫外光刻技术(EUVL)的应用和发展，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-Basedoverlay，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-Basedoverlay，DBO)和基于微标记衍射光探测的套刻测量技术(uDBO)正逐步成为套刻测量的主要手段。

但在常用的测量套刻误差的装置或方法中，往往会忽视测量照明光斑本身的不均匀性对套刻误差的影响，或者通过移动校准套刻标记使其位于测量照明光斑的多个不同位置，根据样本测量结果对系统进行校准，但由于取样数据过少，用于校准的标记特性不容易控制，针对照明光斑本身的不均匀性校准效果欠佳，并且校准过程复杂且耗时很长。

因此，需要一种套刻误差测量系统及方法可以实现对测量照明光斑本身的不均匀性更精确的校准，从而提高套刻误差测量装置的检测性能，获取较为精准的套刻误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种套刻误差测量装置及方法，以解决测量照明光斑本身的不均匀性对套刻误差测量的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种套刻误差测量装置，所述套刻误差测量装置包括照明单元、分光器件、物镜、第一探测单元和数据处理器；所述照明单元用于提供两种以上不同光照模式的光照；所述分光器件包括第一分光板和第二分光板；

所述照明单元提供的所述光照经所述第一分光板和所述物镜传输至第一衬底或第二衬底上，并经所述第一衬底或所述第二衬底反射后，传输经所述物镜、所述第一分光板和所述第二分光板后形成第一光束，所述第一光束传输至所述第一探测单元；

所述第一探测单元包括第一孔径光阑和第一探测器，所述第一孔径光阑包括至少一个可调节的通孔，所述第一光束经所述第一孔径光阑传输至所述第一探测器；当所述光照经所述第一衬底反射，且通过调节所述通孔使所述第一孔径光阑处于第一状态时，所述第一探测器输出第一信号至所述数据处理器；当所述光照经所述第二衬底反射，且通过调节所述通孔使所述第一孔径光阑处于第二状态时，所述第一探测器输出第二信号至所述数据处理器；

所述数据处理器用于根据所述第一信号和所述第二信号计算套刻误差。

可选的，在所述的套刻误差测量装置中，所述光照沿所述物镜至所述第一孔径光阑的方向传输时，其中，所述第一孔径光阑处于第一状态时，所述物镜的有效第一数值孔径大于0.5；所述第一孔径光阑处于第二状态时，所述物镜的有效第一数值孔径小于或等于0.5。

可选的，在所述的套刻误差测量装置中，所述光照沿所述物镜至所述第一衬底或所述第二衬底的方向传输时，所述物镜的第二数值孔径大于或等于0.9，且所述第一数值孔径小于所述第二数值孔径。