专利摘要

本公开提供了一种对准误差测量方法。所述方法包括分别筛选每一预设位置下对准标记产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和‑n衍射级次的衍射光束，预设位置的个数为四个及以上；分别对每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和‑n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中；分别探测每一预设位置下的干涉信号的光强分布；根据四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。本公开还提供了一种对准误差测量装置。

权利要求

1.一种对准误差测量方法，包括：

分别筛选每一预设位置下对准标记产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，所述预设位置的个数为四个及以上；

分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中；

分别探测每一所述预设位置下的干涉信号的光强分布；

根据所述四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算所述对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，包括：

利用衍射光阑分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉；

根据所述+n衍射级次的衍射光束、-n衍射级次的衍射光束和衍射光阑的透射函数产生所述干涉信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分别探测每一所述预设位置下的干涉信号的光强分布，包括：

分别探测每一所述预设位置下的干涉信号在远场的光强分布。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述分别探测每一所述预设位置下的干涉信号在远场的光强分布，包括：

分别对每一所述预设位置下的干涉信号进行傅里叶变换；

分别计算每一所述预设位置下进行傅里叶变换后的干涉信号的光强分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干涉信号的光强分布为：

其中，I(kx)为预设位置为x时干涉信号的光强分布，C1、C2为常数，En、E-n分别为+n衍射级次、-n衍射级次的衍射光束的振幅，Δψn为所述对准标记结构变化和波像差引入的总相位误差，d为所述对准标记的周期，x为所述对准标记的位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述预设位置的个数为四个时，所述预设位置分别为以及

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述对准误差为：

其中，Δx为所述对准误差，Δψn为所述对准标记结构变化和波像差引入的总相位误差，d为所述对准标记的周期，I1、I2、I3、I4分别为预设位置下干涉信号的光强分布。

8.一种对准误差测量装置，包括对准标记(7)、可变位置光阑(8)、衍射光阑(10)以及探测器(11)，其中：

所述对准标记(7)用于在每一预设位置下产生一种以上衍射级次的衍射光束；

所述可变位置光阑(8)用于分别筛选每一预设位置下对准标记(7)产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，所述预设位置的个数为四个及以上；

所述衍射光阑(10)用于分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中；

所述探测器(11)用于分别探测每一所述预设位置下的干涉信号的光强分布，并根据所述四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算所述对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置还包括光源(1)、准直系统(2)、孔径光阑(3)、照明镜组(4)、分光镜(5)、收集镜组(6)以及聚焦镜组(9)：

所述光源(1)、准直系统(2)和孔径光阑(3)用于产生均匀、平行的光束；

所述照明镜组(4)、分光镜(5)、收集镜组(6)构成第一4f光学系统，用于将所述光束射入所述对准标记(7)，以使得所述对准标记(7)产生一种以上衍射级次的衍射光束；

所述收集镜组(6)、分光镜(5)、聚焦镜组(9)构成第二4f光学系统，用于汇聚所述衍射光束，并将+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束汇聚至所述衍射光阑(10)。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述探测器(11)还用于分别探测每一所述预设位置下的干涉信号在远场的光强分布。

说明书

技术领域

本公开涉及光学领域，具体地，涉及一种对准误差测量方法及装置。

背景技术

根据极紫外光刻技术路线图，随着关键尺寸(Critical Dimension，CD)进入到7nm及以下工艺节点，对套刻精度要求小于2nm。对准传感器用于测量硅片与掩模的相对位置关系，是实现套刻的先决条件，精度要求一般为套刻精度的1/3～1/5，因此对准传感器的精度应达到亚纳米量级。在对准传感器中，相位光栅标记在加工过程和后续处理过程中，尤其是刻蚀、沉积、化学机械抛光以及温度变化的影响，导致相位光栅标记结构变化。相位光栅对准表及结构变化以及对准光学系统波像差的影响，导致对准误差，降低对准精度。因此，为了提高对准精度，需要分析标记结构变化和波像差对对准误差的影响。

相关技术中，分开研究对准标记结构变化和波像差对对准精度的影响。采用散射测量方式重建对准标记结构变化，然后在分析该变化对对准精度的影响。对于波像差，一方面在设计阶段严格要求波像差的大小，以减小对对准精度的影响，另一方面采用哈特曼传感器等测量手段直接测量波像差，但是其测量的是整个光瞳处的波像差，不是对准系统相应衍射级次的波像差，因此需要转换到相应衍射级次处的位置。由于衍射级次光瞳处光斑大小远小于整个光瞳的大小，因此，测量波像差时采样密度非常大，否则会影响测量准确性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本公开提供了一种对准误差测量方法及装置，以解决上述技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种对准误差测量方法，包括：分别筛选每一预设位置下对准标记产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，所述预设位置的个数为四个及以上；分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中；分别探测每一所述预设位置下的干涉信号的光强分布；根据所述四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算所述对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。

可选地，所述分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，包括：利用衍射光阑分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉；根据所述+n衍射级次的衍射光束、-n衍射级次的衍射光束和衍射光阑的透射函数产生所述干涉信号。

可选地，所述分别探测每一所述预设位置下的干涉信号的光强分布，包括：分别探测每一所述预设位置下的干涉信号在远场的光强分布。

可选地，所述分别探测每一所述预设位置下的干涉信号在远场的光强分布，包括：分别对每一所述预设位置下的干涉信号进行傅里叶变换；分别计算每一所述预设位置下进行傅里叶变换后的干涉信号的光强分布。

可选地，所述干涉信号的光强分布为：

其中，I(k_x)为预设位置为x时干涉信号的光强分布，C₁、C₂为常数，E_n、E_-n分别为+n衍射级次、-n衍射级次的衍射光束的振幅，Δψ_n所述对准标记结构变化和波像差引入的总相位误差，d为所述对准标记的周期，x为所述对准标记的位置。

可选地，当所述预设位置的个数为四个时，所述预设位置分别为 以及

可选地，所述对准误差为：

其中，Δx为所述对准误差，Δψ_n为所述对准标记结构变化和波像差引入的总相位误差，d为所述对准标记的周期，I₁、I₂、I₃、I₄分别为预设位置 下干涉信号的光强分布。

本公开还提供了一种对准误差测量装置，包括对准标记、可变位置光阑、衍射光阑以及探测器，其中：所述对准标记用于在每一预设位置下产生一种以上衍射级次的衍射光束；所述可变位置光阑用于分别筛选每一预设位置下对准标记产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，所述预设位置的个数为四个及以上；所述衍射光阑用于分别对每一所述预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中；所述探测器用于分别探测每一所述预设位置下的干涉信号的光强分布，并根据所述四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算所述对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。

可选地，所述装置还包括光源、准直系统、孔径光阑、照明镜组、分光镜、收集镜组以及聚焦镜组：所述光源、准直系统和孔径光阑用于产生均匀、平行的光束；所述照明镜组、分光镜、收集镜组构成第一4f光学系统，用于将所述光束射入所述对准标记，以使得所述对准标记产生一种以上衍射级次的衍射光束；所述收集镜组、分光镜、聚焦镜组构成第二4f光学系统，用于汇聚所述衍射光束，并将+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束汇聚至所述衍射光阑。

可选地，所述探测器还用于分别探测每一所述预设位置下的干涉信号在远场的光强分布。

(三)有益效果

本公开提供的对准误差测量方法及装置，具有以下有益效果：

(1)综合计算对准标记结构变化和波像差造成的对准误差，提高了测量准确度和测量精度；

(2)直接对对准系统相应衍射级次进行测量，测量对象更加直接，无需大量采样以保证准确性；

(3)直接对影响对准误差的相位变化进行测量，具有更高的测量准确度。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量方法的流程图；

图2示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量方法中采用的对准标记的结构示意图；

图3示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量方法中衍射光阑处干涉的示意图；

图4示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量装置的结构示意图；以及

图5示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量装置中收集镜组傅里叶面上的光斑分布。

附图标记说明：

1-光源；2-准直系统；3-孔径光阑；4-照明镜组；5-分光镜；6-收集镜组；7-对准标记；8-可变位置光阑；9-聚焦镜组；10-衍射光阑；11-探测器。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

图1示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量方法的流程图。

参阅图1，同时结合图2和图3，对图1所示方法进行详细说明。如图1所示，该对准误差测量方法包括操作S110-操作S140。

S110，分别筛选每一预设位置下对准标记产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，预设位置的个数为四个及以上。

本公开实施例中，对准标记可以同时产生多束不同衍射级次的衍射光束，可以利用可变位置光阑对对准标记产生的不同衍射级次的衍射光束进行筛选。

具体地，将对准标记放置在一预设位置处，利用可变位置光阑从该预设位置下对准标记产生的多束不同衍射级次的衍射光束中筛选出+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束；移动对准标记至其它预设位置处，重复上述操作，以利用可变位置光阑从相应预设位置下对准标记产生的多束不同衍射级次的衍射光束中筛选出+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束。本公开实施例中，n例如为2，筛选出的衍射光束为+2衍射级次的衍射光束和-2衍射级次的衍射光束。可以理解的是，n也可以为其它取值。

参阅图2所示的对准标记的结构示意图，对准标记通常为相位型光栅结构，其中，α为对准标记的高度，b为对准标记的侧壁角度，c为对准标记的关键尺寸，d为对准标记的周期。

本公开实施例中，筛选出的衍射光束为：

其中，E_n(x，z)为筛选出的+n衍射级次的衍射光束，E_-n(x，z)为筛选出的-n衍射级次的衍射光束，E_n为+n衍射级次的衍射光束在可变位置光阑处的复振幅，E_-n为-n衍射级次的衍射光束在可变位置光阑处的复振幅， 为对准标记结构变化在+n衍射级次的衍射光束中引入的相位误差， 为对准标记结构变化在-n衍射级次的衍射光束中引入的相位误差，W_n为光学系统在+n衍射级次的衍射光束中引入的波像差，W_-n为光学系统在-n衍射级次的衍射光束中引入的波像差， 为+n衍射级次的衍射光束的波矢， 为-n衍射级次的衍射光束的波矢，d为对准标记的周期，x为对准标记的位置。

S120，分别对每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中。

参阅图3所示的衍射光束通过衍射光阑后发生干涉的示意图，+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束经过衍射效应的影响，各衍射光斑重合，发生干涉。

本公开实施例中，以衍射光阑中心为原点，波矢可以分解到x轴和z轴，如下所示：

衍射光阑处z＝0，上述筛选出来的两束衍射光束传播到衍射光阑的位置时，复振幅分布E_a(x)为：

其中，Ψ_n为由于对准标记结构变化和波像差在+n衍射级次的衍射光束中引入的总相位变化，Ψ_-n为由于对准标记结构变化和波像差在-n衍射级次的衍射光束中引入的总相位变化。

根据本公开的实施例，利用衍射光阑分别对每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，根据+n衍射级次的衍射光束、-n衍射级次的衍射光束和衍射光阑的透射函数产生上述干涉信号。

具体地，复振幅分布E_a(x)通过衍射光阑后，产生的干涉信号为：

E_b(x)＝E_a(x)t(x)

其中，E_b(x)为干涉信号，t(x)为衍射光阑的透射函数。

S130，分别探测每一预设位置下的干涉信号的光强分布。

根据本公开的实施例，分别探测每一预设位置下的干涉信号在远场的光强分布。具体地，分别对每一预设位置下的干涉信号进行傅里叶变换，分别计算每一预设位置下进行傅里叶变换后的干涉信号的光强分布。

本公开实施例中，对透过衍射光阑的干涉信号进行傅里叶变换后，远场的复振幅分布如下所示：

其中，T(k_x)为衍射光阑的投射函数的傅里叶变换。

进一步地，远场探测到的干涉信号的光强分布为：

其中，/(k_x)为预设位置为x时干涉信号的光强分布。

本公开实施例中，当衍射光阑、衍射级次以及探测位置确定时，T(k_x-k_nx)和T(k_x-k_-nx)为常数，分别用C₁和C₂表示，其物理意义分别为k_nx波矢的衍射光束的重叠度、k_-nx波矢的衍射光束的重叠度。远场探测到的干涉信号的光强分布还可以表示为：

Δψ_n＝ψ_n-ψ_-n

其中，Δψ_n为对准标记结构变化和波像差引入的总相位误差。

S140，根据四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。

本公开实施例中，采用移项的方式获取Δψ_n。具体地，通过移动对准标记以将对准标记放置在不同预设位置上来实现移项。

根据本公开的实施例，当预设位置的个数为四个时，这四个预设位置分别为 以及

对准标记的位置x分别为 以及 时，对应探测到的光强分布I₁、I₂、I₃、I₄分别为：

I₁＝C₁²E_n²+C₂²E_-n²+2C₁C₂E_nE_-n cos[ΔΨ_n]

I₂＝C₁²E_n²+C₂²E_-n²+2C₁C₂E_nE_-n cos[ΔΨ_n+π]

其中，I₁、I₂、I₃、I₄分别为预设位置 下实际探测到的光强分布。根据三角函数关系，计算可得：

进一步地，根据对准误差与对准标记结构变化和波像差引入的总相位误差ΔΨ_n之间的关系计算对准误差Δx：

本公开实施例中的对准误差测量方法，分别筛选每一预设位置下对准标记产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，预设位置的个数为四个及以上；分别对每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中；分别探测每一预设位置下的干涉信号的光强分布；根据四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算对准标记结构变化和波像差引入的对准误差，综合计算对准标记结构变化和波像差造成的对准误差，提高了测量准确度和测量精度。

图4示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量装置的结构示意图。

参阅图4，同时结合图5，对图4所示结构进行详细说明。如图4所示，该对准误差测量装置包括光源1、准直系统2、孔径光阑3、照明镜组4、分光镜5、收集镜组6、对准标记7、可变位置光阑8、聚焦镜组9衍射光阑10以及探测器11。

光源1、准直系统2和孔径光阑3用于产生均匀、平行的光束。具体地，光源1用于产生空间相干的照明光束。准直系统2和孔径光阑3用于将光源1产生的光束变换成均匀、平行或接近平行的小尺寸窄照明光束。

照明镜组4、分光镜5、收集镜组6构成第一4f光学系统，用于将窄照明光束射入对准标记7。

对准标记7用于利用第一4f光学系统射入的光束产生一种以上衍射级次的衍射光束。本公开实施例中，对准标记7可以产生较多种衍射级次的衍射光束。

收集镜组6、分光镜5、聚焦镜组9构成第二4f光学系统，用于汇聚衍射光束，并将+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束汇聚至衍射光阑10。收集镜组6傅里叶面上的光斑分布如图5所示，由于衍射光束为平行光束且测量光斑较小，各衍射级次的衍射光束在收集镜组6的傅里叶面上相互分离，使得可变位置光阑8可以根据不同衍射级次的衍射光束的位置差异，选择衍射级次。

可变位置光阑8用于分别筛选每一预设位置下对准标记7产生的一种以上衍射级次的衍射光束，得到每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束，预设位置的个数为四个及以上。

衍射光阑10用于分别对每一预设位置下的+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中。

探测器11用于分别探测每一预设位置下的干涉信号的光强分布，并根据四个及以上预设位置下干涉信号的光强分布计算对准标记结构变化和波像差引入的对准误差。根据本公开的实施例，探测器11用于分别探测每一预设位置下的干涉信号在远场的光强分布。

本公开实施例中，可变位置光阑8例如可以执行操作S110，筛选出来的衍射光束为：

衍射光栅10例如可以执行操作S120，产生的干涉信号为：

E_b(x)＝E_a(x)t(x)

探测器11例如可以执行操作S130-操作S140，探测到的干涉信号的光强分布为：

计算得到的对准标记结构变化和波像差引入的对准误差为：

其中，I₁、I₂、I₃、I₄分别为预设位置 下探测器11探测到的光强分布。

本实施例未尽之细节，请参阅前述图1～图3所示实施例的描述，此处不再赘述。

综上所述，本公开实施例提供的对准误差测量方法及装置，对+n衍射级次的衍射光束和-n衍射级次的衍射光束进行干涉，以将对准标记结构变化和波像差引入的相位变化编码到产生的干涉信号中，根据对准标记在不同位置下探测到的干涉信号的光强分布，采用移项的方式计算对准标记结构变化和波像差引入的对准误差，综合计算对准标记结构变化和波像差造成的对准误差，直接对影响对准误差的相位变化进行测量，提高了测量准确度和测量精度。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

对准误差测量方法及装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。