[发明专利]一种散射测量装置及散射测量方法

说明书

本发明实施例公开了一种散射测量装置及散射测量方法。其中散射测量装置包括光源模块、光束传输模块、镜头、焦面测量模块及角谱测量模块；光源模块用于提供照明光束；光束传输模块用于将照明光束传输至镜头，接收待测物体返回并经镜头透射后的信号光束并分束形成焦面偏离信号光束和角谱信号光束；焦面测量模块用于接收焦面偏离信号光束，并计算待测物体与镜头的焦面的偏离程度；角谱测量模块用于接收角谱信号光束，并计算待测物体的关键尺寸或套刻误差。本发明实施例的技术方案，可同时测量待测物体与镜头的焦面的偏离程度和角谱，进而测量待测物体的关键尺寸或套刻误差，并且无需使用不同波长，有助于调焦应对不同工艺。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种散射测量装置及散射测量方法。

背景技术

根据国际半导体技术蓝图(International Technology Roadmap forSemiconductors，ITRS)给出的光刻测量技术路线图，随着光刻图形关键尺寸(CriticalDimension，CD)进入22nm及以下工艺节点，特别是双重曝光(Double Patterning)技术的广泛应用，对光刻工艺参数CD形貌和套刻(overlay)的测量精度要求已经进入亚纳米领域。CD-SEM是行业最常用的CD测量设备，但因为其测量速度慢，不适合线上量产测量，目前在线CD监测主要使用基于散射的CD测量设备；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-Based overlay，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)正逐步成为套刻测量的主要手段。

角谱散射测量方式能同时获得不同入射角和方位角的丰富的反射光强信息具有很高的测量精度。因为角谱散射测量使用大数值孔径(NA)物镜，工作距短，因此需要使用经过物镜光路的同轴焦面测量方案，这就引入了调焦光和测量光串扰问题。现有的调焦方式基本是通过波长分离、时间分离来解决该问题。但波长分离和时间分离分别具有以下问题：

不同工艺对不同波长的反射率不用，某些工艺下特定波长反射率很低导致信噪比严重下降，测量精度降低。通过多波长和宽波段的方式能有效改善该问题，但随着测量波段的拓展和使用连续可调波长测量的大趋势，使用波长分离的方法越来越难；时间分离的焦面测量方式能很好的避免串扰问题，但需要不断切换测量和调焦光，增加了切换时间，也增加了控制复杂度。

发明内容

本发明实施例提供一种散射测量装置及散射测量方法，该装置可同时测量待测物体与镜头的焦面的偏离程度和角谱，进而测量待测物体的关键尺寸或套刻误差，并且无需使用不同波长，有助于调焦应对不同工艺。

第一方面，本发明实施例提供一种散射测量装置，包括光源模块、光束传输模块、镜头、焦面测量模块以及角谱测量模块；

所述光源模块用于提供照明光束；

所述光束传输模块用于将所述照明光束传输至所述镜头，且所述照明光束在所述镜头的瞳面形成预设照明分布；

所述光束传输模块还用于接收待测物体返回并经所述镜头透射后的信号光束并分束形成焦面偏离信号光束和角谱信号光束；

所述焦面测量模块用于接收所述焦面偏离信号光束，并根据所述焦面偏离信号光束计算所述待测物体与所述镜头的焦面的偏离程度；

所述角谱测量模块用于接收所述角谱信号光束，并根据所述角谱信号光束计算所述待测物体的关键尺寸或套刻误差。

第二方面，本发明实施例还提供一种散射测量方法，采用上述的散射测量装置执行，所述散射测量方法包括如下步骤：

S1：光源模块产生照明光束；

S2：光束传输模块将传输所述照明光束传输至所述镜头，且所述照明光束在所述镜头的瞳面形成预设照明分布；