[发明专利]一种用于双层周期性微结构的层间错位测试方法

说明书

技术领域

本发明属于光学工程领域，涉及一种用于双层周期性微结构的层间错位测试方法。

背景技术

在半导体以及其他微电子产业中，多层结构已广泛被采用。

在这种结构中，不论在制版、光刻，还是加工以后的芯片中，层间错位的测试都是十分主要的，层间错位的量级在微米、亚微米甚至纳米级别。

微米级别测试的方法有多种，包括图像和非图像的方法。

其中图像法最为简单，从直接观测到的图像和放大的倍数判断出两层结构线条间的距离。

但这样的方法有其自身的弱点：首先，需要复杂的设备和测试环----电子显微镜以及真空环境；其次，测试平台的震动对测试的影响也比较大，尤其是现代半导体集成电路等微电子技术发展很快，线条尺寸越来越小，对层间错位的要求越来越高，采用图像观察实现测试的方法在精度上也难以满足需求。

目前非图像的测试是实现层间错位测试的主要方法，该方法也经过多年的发展，为方便测量，通常在被测的层间距错位涉及的两层板上构造相同周期长度的周期性光栅，周期性光栅如图1至2所示，由2种不同的透光材料周期性交错布置，通过将一平行的入射光以一定角度投射到具有两层周期性结构的被测样品表面，使之发生反射、衍射，其强度可由光电场的模拟计算得出，结合光谱的测试可实现某些结构参数的测试/分析。

而零级反射光谱强度与层间错位有关，因此可以用来实现层间错位的测试。

基于此原理的多种测试方法已经实现，如在美国专利US Patent 4757207中，Chappelow等人用了一种非衍射的方法实现了非图像的测试，可实现对周期大小与波长相当或略小时候的测试。

随电子技术所能实现的尺寸越来越小，这种方法在精度等方面也越来越难以满足实际需求。

充分考虑衍射效应，并与光波电场的严格模拟计算相结合的测试/分析方法成为主要的方法。

但直接检测的方法由于缺乏不同错位量                                                情况的反射率（归一化的反射强度）的比较和定标，因此美国专利US Patent 6699624中，Niu等采用入射光的入射面在一维光栅垂直面内的光谱强度测试系由于这种系统无法区分正、负的错位，他们先制作被测芯片（或掩膜板）的反版，然后制作与正反版对应的光栅，通过与被测光栅的比较测试，确定层间错位，该方法实现了较高精度的层间错位测试。

在美国专利US Patent 7289214 B1中，Li等采用空间锥角入射光实现衍射的方法实现层间错位的测试，光学系统没什么变化，只是改变了入射光的角度，使光的入射面不在与光栅垂直的平面内，它使得电场的计算更复杂，但这样的光学系统就能实现对正、负层间错位的区分。

虽然在多数情况下测试精度与Niu等的专利中的方法相比稍低，但不需要制作反版，简化了测试过程。

Bischoff等在美国专利US Patent 6772084中提出一个新方法，使得在层间错位在1/4周期左右，零级衍射对层间错位的敏感性增加，有利于提高测试的灵敏度。

类似的方法也在 Yang等的“A novel diffraction based spectroscopic method for overlay metrology, Proc. SPIE v5038, pp.200-207”一文中得到描述。

目前，这些方法都已经广泛地应用到工程实际的应用中，但随着半导体集成电路以及其他微电子技术的发展，对测试精度的要求越来越高。

因此，寻求新的测试、分析方法，满足未来技术发展的需要是非常重要的。

发明内容

为克服传统技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种用于双层周期性微结构的层间错位测试方法。

本发明所述一种用于双层周期性微结构的层间错位测试方法，用于测试双层光栅结构的层错位间距，包括层错位间距-衍射光方程F拟合过程，所述层错位间距-衍射光方程拟合过程包括如下步骤：

步骤101.以单色偏振的平行光沿一定角度入射待测双层结构表面，测量零级衍射光的关注参数F；单色偏振光扫频输出，得到在固定层错位间距下的关注参数的波长曲线；

步骤102.仅等差的改变步骤1中的层错位间距，多次重复步骤101，取得一组由等差离散序列的层错位间距值对应的关注参数F的波长曲线组F1(,)；其中为波长；