[發明專利]一種光刻工藝參數測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201210189345.7
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103472004A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 陸海亮;王帆
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，包括：

用于承載測量標記的運動臺；

光源，提供測量光；

兩個測量臂，所述兩個測量臂相對于所述測量標記表面法矢方向對稱設置，所述兩個測量臂分別包括一個光譜儀，所述光源發出的測量光經所述兩個測量臂匯聚到所述測量標記上并被反射，經所述測量標記對所述兩個測量臂中一個測量臂的反射光分別被另一個測量臂中的光譜儀接收，得到反射光的光譜；以及處理單元，與所述兩個測量臂中的光譜儀連接，依據所述光譜儀所接收的反射光光譜中0級衍射光光譜的非對稱性獲取所述測量標記的套刻誤差。

2.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述兩個測量臂中的每一測量臂的光路中還包括用于聚光的透鏡。

3.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述光源為寬光譜光源。

4.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述光源發出的測量光經光纖束傳送至所述兩個測量臂。

5.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述運動臺至少能夠繞所述測量標記表面法矢方向轉動。

6.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，在所述測量光入射到所述測量臂的一側分別設有起偏裝置。

7.如權利要求6所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述測量光入射到所述起偏裝置的光路中分別設有光電探測器。

8.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，在所述測量光從所述測量臂出射一側分別設有起偏裝置。

9.如權利要求1所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述運動臺上設有一反射面，所述光刻工藝參數測量裝置還包括一探測器，用于探測所述兩個測量臂投射到所述反射面上的光斑位置。

10.如權利要求9所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述兩個測量臂中的其中一個測量臂設有一微調裝置，用于根據所述探測器的探測結果調整所述其中一個測量臂投射到所述反射面上的光斑位置，以使兩個測量臂的光斑位置重合。

11.如權利要求10所述的光刻工藝參數測量裝置，其特征在于，所述微調裝置為光束偏轉版。

12.一種光刻工藝參數測量方法，其特征在于，采用如權利要求1～11中任意一項所述的光刻工藝參數測量裝置，包括:

測量第一個方向上一定方位角范圍內測量標記反射光的光譜R₁(θ，φ，ε)；

測量第二個方向上一定方位角范圍內測量標記反射光的光譜R₂(θ，φ+180,ε)，所述第一方向與所述第二方向關于所述測量標記表面法矢方向對稱；

根據所述第一、第二方向上測得的反射光的光譜R₁(θ，φ，ε)、R₂(θ，φ+180,ε)在相應波長上的光強非對稱性，確定所述測量標記的非對稱性特征，進而計算出所述測量標記的套刻誤差ε，其中，R₁、R₂分別為第一、第二方向上測得的0級衍射光衍射效率，θ為入射角，φ為方位角，ε為套刻誤差。

13.如權利要求12所述的光刻工藝參數測量方法，其特征在于，利用公式：A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)得到0級光衍射效率非對稱性A(ε)；由于在很小范圍內，0級光衍射效率非對稱性A(ε)隨套刻誤差ε的變化呈線性變化，根據公式：A(ε)＝k·ε計算出套刻誤差ε，其中，A(ε)為0級光衍射效率非對稱性，k為常數。

14.如權利要求12所述的光刻工藝參數測量方法，其特征在于，在測量之前將所述第一、第二個測量方向上的非對稱誤差進行校驗，并將校驗結果補償到測量結果中。

15.如權利要求14所述的光刻工藝參數測量方法，其特征在于，采用介質均勻且無圖形硅片進行所述校驗。

16.如權利要求15所述的光刻工藝參數測量方法，其特征在于，兩個測量臂測得的光譜R₃(θ，φ，0,λ)和R₄(θ，φ+180,0,λ)，由公式：求得測量臂非對稱因子η(θ,φ，λ)，使用該非對稱因子η(θ,φ，λ)采用如下公式：A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)·η(θ，φ，λ)對其中一個測量臂進行補償后與另一個測量臂的測量結果計算得到0級光衍射效率非對稱性A(ε)，其中，R₃、R₄分別為采用介質均勻且無圖形硅片時兩測量臂測得的光譜，λ為波長，η為非對稱因子。