[发明专利]基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法

说明书

本发明提供了一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法。该选择方法包括以下步骤：建立标记模型，标记模型包括由下至上层叠的下层光栅、至少一层中间层和上层光栅；模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在标记模型的情况，其中，光线在标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光，±1级光中+1级光的光强为第一光强，±1级光中－1级光的光强为第二光强；获取第一光强与第二光强之间光强差，并建立光强差与光线波长之间的关系曲线；根据关系曲线中光强差绝对值的最大值选择测量波长。通过本方法选择出特定条件下对套刻误差较为敏感的波长范围并直接应用，可减少多次的工艺试验，缩短生产、研发的周期，节约成本。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体而言，涉及一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法。

背景技术

套刻误差(overlay)是用来描述不同光刻层之间产生的位置误差。在制造中，我们所理想套刻误差的值为0，也就是每道光刻层之间都能够完全对准，但是由于工艺上的各种因素，无法达到理想的状态。随着器件尺寸的不断缩小，对套刻误差提出的要求也越来越高。只有准确量测到真实的套刻误差，才能在后续的工艺中设法对其进行有效的补偿和修正。

相对传统的量测套刻误差的方法是通过在光学显微镜下对比套刻标记位置的偏差来实现的基于一种图像信号识别(Image-based overlay,IBO)技术。套刻标记分别随着器件图形的转移，被放置在需要量测的不同光刻层中的相同位置，通过比较他们之间X方向和Y方向的距离，就可以得到不同方向上的套刻误差。即：

其中，ΔX和ΔY就代表标记所在的这两层之间的套刻误差。

IBO中所使用的套刻标记尺寸偏大，会占用掩模上相对较大的面积，在如今工艺涉及的光刻层越来越多的情况下这个缺点正在被放大。此外，因为较大的尺寸我们也无法将套刻标记放置在曝光区域的内部(更接近器件的图案，测量出来的套刻误差更具备代表性)，内部的误差很难被检测。后来，一种基于衍射的套刻误差测量方法(Diffraction-based overlay,DBO)被提出，通过测量合成光栅上+/-1阶光强的差来定量得到套刻误差的值(套刻误差通常很小，在小范围内套刻误差和+/-1阶光强的差是呈线性关系)。放置在不同层上的套刻标记可视作光栅(两个周期型结构)，他们之间对探测光的合成作用可视为一种合成光栅。

相较于IBO，DBO的量测标记相对较小，在特殊需求下可以实现曝光区域内部(in-die)的测量。另外，DBO测量中设备引起的测量误差(Tool induced shift,TIS)较小，测量结果具有很好的重复性。DBO对测量焦距并不敏感，而IBO易受测量焦距的影响。不论是IBO和DBO，测量的机台参数设定(recipe)都非常重要，不同的量测参数获得的测量结果会有比较大差异，其中，在DBO测量中，在机台量测参数中选择合适的量测波长被认为是获得准确量测结果的关键因素。

因此，现有技术中亟需提供一种能够准确选择基于DBO中测量波长的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，以实现对基于DBO中测量波长的准确选择。

为了实现上述目的，提供了一种基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法，包括以下步骤：建立标记模型，标记模型包括由下至上层叠的下层光栅、至少一层中间层和上层光栅；模拟具有不同测量波长的光线垂直照射在标记模型的情况，其中，光线在标记模型中反射并衍射得到零级光和±1级光，±1级光中+1级光的光强为第一光强，±1级光中－1级光的光强为第二光强；获取第一光强与第二光强之间光强差，并建立光强差与光线波长之间的关系曲线；根据关系曲线中光强差绝对值的最大值选择测量波长。

进一步地，采用时域有限差分法建立标记模型。