[发明专利]套刻测量系统以及测量套刻精度的方法

说明书

一种套刻测量系统以及测量套刻精度的方法，其中套刻测量系统包括：光传感器，所述光传感器适于在以第一速度移动的过程中，对晶圆上的当层套刻记号和前层套刻记号进行扫描，且适于获得实际扫描到当层套刻记号与实际扫描到前层套刻记号间的时间差，并依据第一速度的大小和所述时间差，获得当层套刻记号与前层套刻记号之间的位置差异；位于光传感器一侧的层流装置，层流装置适于向光传感器提供层流气体环境，层流气体环境的层流气体风向与第一速度的方向相同，层流气体环境的层流气体流速与第一速度的大小相等。本发明减小或抵消光传感器在扫描过程中受到的空气阻力，从而减小或避免空气阻力对测量套刻精度的影响，提高了测量的套刻精度的准确率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种套刻测量系统以及测量套刻精度的方法。

背景技术

光刻是通过对准、曝光等一系列步骤将掩膜图形转移到晶圆上的工艺过程，在半导体芯片的制造过程中，要通过多层光刻工艺才能完成整个制造过程。

随着半导体制造技术的发展以及集成电路设计及制造的发展，光刻成像技术随之发展，半导体器件的特征尺寸也不断缩小。为了实现良好的产品性能以及高产率，如何控制当层光刻图形与前层图形(晶圆上的图形)的位置对准，以满足套刻精度(overlay)的要求是多层光刻工艺中至关重要的步骤，套刻精度是指晶圆的层与层的光刻图形的位置对准误差。

套刻精度是现代高精度步进扫描投影光刻胶的重要性能指标之一，也是新型光刻技术需要考虑的一个重要部分。套刻精度将会严重影响产品的良率和性能，且提高光刻胶的套刻精度，也是决定最小单元尺寸的关键。因此，随着半导体制造技术的进一步发展，对套刻精度也有了更高的要求。为了提高光刻机的套刻精度，提出一种测量当层光刻图形和前层光刻图形之间位置对准误差的系统，称为光刻套刻测量系统。当层光刻图形以及前层光图形中均具有套刻记号(overlay mark)，通过测量套刻记号之间的位置差异获得套刻精度。

现有的套刻测量系统依赖透镜成像的方式，以测量两组套刻记号中心位置之间的相对偏差，由于需要对套刻记号进行定位和定点拍照，测量一个记号需要0.5秒～1秒的时间。随着技术节点的缩小和对套刻的要求逐渐提高，不仅需要测量更加多的数据点，且还要提高精度。例如，有时需要对全部的曝光区域，约60多个曝光区域进行测量，而且每个区域里面可以由5个以上的套刻记号，对全片硅片的测量时间则长达5分钟左右。因此，现有的套刻测量系统的效率低下。

为了提高量测速度，提出一种不依赖成像的方法来测量套刻精度，缩短了对套刻精度进行检测所需的时间。然而，基于这种不依赖成像的套刻测量系统，测量的套刻精度正确率有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种套刻测量系统以及测量套刻精度的方法，提高测量到的套刻精度的准确率。

为解决上述问题，本发明提供一种套刻测量系统，包括：光传感器，所述光传感器适于在以第一速度移动的过程中，对晶圆上的当层套刻记号和前层套刻记号进行扫描，且适于获得实际扫描到当层套刻记号与实际扫描到前层套刻记号之间的时间差，并依据所述第一速度的大小和所述时间差，获得当层套刻记号与前层套刻记号之间的位置差异；位于所述光传感器一侧的层流装置，所述层流装置适于向光传感器提供层流气体环境，且所述层流气体环境的层流气体风向与第一速度的方向相同，所述层流气体环境的层流气体流速与第一速度的大小相等。

可选的，所述层流装置适于，减小或抵消所述光传感器在扫描过程中受到的空气阻力。

可选的，所述层流装置包括：风机以及与风机相连的孔箱，所述孔箱适于输出层流气体。

可选的，所述孔箱包括多层格栅结构，所述格栅结构包括若干个并行排列的空心孔。