[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、光路折转单元、物镜、第一探测单元和数据处理器。所述照明单元提供的光照经所述分光器件第一光束和第二光束，所述第一光束经所述物镜传输至所述衬底上，并经所述衬底反射至所述分光器件中形成第三光束，所述第三光束传输至所述第一探测单元，所述第一探测器获取第二信号。所述第二光束经所述光路折转单元传输至所述分光器件，并经所述分光器件反射至所述第一探测单元，所述第一探测器获取第一信号。所述数据处理器根据所述第一信号对所述第二信号进行校准，以获得更为精准的套刻误差，进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(International Technology Roadmap forSemiconductors，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(Double Patterning)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-Based overlay，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装置进行校准，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装置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、光路折转单元、物镜、第一探测单元和数据处理器；其中，

所述照明单元用于提供光照；

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分为第一光束和第二光束，所述第一光束经所述物镜传输至一衬底，并经所述衬底反射后，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三光束，所述第三光束传输至所述第一探测单元；

所述第二光束传输至所述光路折转单元，经所述光路折转单元反射至所述分光器件中，并经所述第二分光板反射至所述第一探测单元；

所述第一探测单元包括光瞳调制器和第一探测器，所述光瞳调制器用于调制所述第二光束和所述第三光束，并均传输至所述第一探测器，所述第一探测器输出第一信号和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，所述光路折转单元包括反光镜组，所述光路折转单元用于将所述第二光束经多次反射后传输至所述分光器件中。

可选的，在所述的套刻误差测量装置中，所述光瞳调制器包括第一孔径光阑和光楔；所述第三光束含有零级衍射光、正一级衍射光和负一级衍射光；

所述第一孔径光阑用于遮挡所述第三光束中的所述零级衍射光，并使所述第三光束中的所述正一级衍射光和所述负一级衍射光通过；