[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。散射测量装置包括光源、光束传输模块、镜头、相位补偿模块、运动台、焦面测量模块及散射测量模块；光源提供照明光束；光束传输模块将照明光束分为第一光束和第二光束；运动台承载待测物体，带动待测物体在第一平面内扫描；相位补偿模块对第二光束进行相位调制，并形成第三光束；光束传输模块接收信号光束并分束；焦面测量模块接收第三光束和第一信号光束，并计算待测物体的焦面偏离程度；散射测量模块接收第二信号光束，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，可以在不引入其他照明的条件下实现焦面测量，而且无需垂向扫描，可以提高测量效率，提高产量。

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。散射测量技术由于具有非接触、无损伤、快速、高精度、低成本等优点，逐渐成为先进工艺控制的重要环节，有力地支撑了22nm及以下的技术节点的进一步发展。散射测量技术的测量对象为具有一定周期性的半导体图形结构，主要为光刻胶密集线或孔阵列等。散射测量技术获取的形貌结构参量主要包括高度(Height)、顶部CD(Top-CD)、底部CD(Bottom-CD)、腰部CD(Mid-CD)、侧壁角(Side-Wall Angle，SWA)、角圆度(Corner-Roundness)、底切(Under-Cut)等。

散射测量装置一般包括光源、镜头以及散射测量单元，测量对象位于镜头的瞳面位置，在实际应用中，由于待测对象表面形貌变化等原因，需要测量待测对象表面与镜头焦面的偏离程度，即进行焦面测量，现有的焦面测量方式一般采用干涉的方法，此方法需要分别设置参考光路和测量光路，结构复杂，而且在进行焦面测量时需要在每个测量点处停留进行垂向扫描以获得该处最佳焦面，测量速度较慢，导致产率较低。

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，该装置可以在不引入其他照明的条件下实现焦面测量，而且无需垂向扫描，可以提高测量效率，提高产量。

第一方面，本发明实施例提供一种散射测量装置，包括光源、光束传输模块、镜头、相位补偿模块、运动台、焦面测量模块以及散射测量模块；

所述光源用于提供照明光束；

所述光束传输模块用于将所述照明光束分为第一光束和第二光束，所述第一光束在所述镜头的瞳面形成预设照明分布，所述第二光束中的部分光束入射至所述相位补偿模块；

所述运动台用于承载待测物体，并带动所述待测物体在第一平面内扫描，所述第一平面平行于所述运动台的承载面；

所述相位补偿模块用于对入射到所述相位补偿模块的第二光束进行相位调制，并形成第三光束；

所述光束传输模块还用于接收所述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第一信号光束和第二信号光束；

所述焦面测量模块用于接收所述第三光束和所述第一信号光束，并根据所述第三光束和所述第一信号光束的干涉信号计算所述待测物体的焦面偏离程度；

所述散射测量模块用于接收所述第二信号光束，并根据所述第二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：

光源提供照明光束，所述照明光束经过光束传输模块后分为第一光束和第二光束；