CN103472004A - 一种光刻工艺参数测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体工艺参数测量领域，尤其涉及一种光刻工艺参数测量装置及方法，包括用于承载测量标记的运动台、提供测量光的光源、两个测量臂以及处理单元，所述两个测量臂相对于所述测量标记表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂分别包括一个光谱仪，所述光源发出的测量光经所述两个测量臂汇聚到所述测量标记上并被反射，经所述测量标记对所述两个测量臂中一个测量臂的反射光分别被另一个测量臂中的光谱仪接收，得到反射光的光谱，所述处理单元与所述两个测量臂中的光谱仪连接，依据所述光谱仪所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记的套刻误差。本发明成本低，精度高。

Description

一种光刻工艺参数测量装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺参数测量领域，尤其涉及一种光刻工艺参数测量装置及方法。

背景技术

根据ITRS（国际半导体技术蓝图）给出的光刻测量技术路线图，随着光刻图形CD（关键尺寸，英文全称：Critical Dimension）进入45nm及以下工艺节点，特别是双重曝光（Double Patterning）技术的广泛应用，对套刻（overlay）测量的精度要求已经进入亚纳米领域，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DBO（套刻测量技术，英文全称：Diffraction-Based overlay）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DBO正逐步成为套刻测量的主要手段。

目前，DBO主要分为两大类，一类称为基于模型的DBO技术，该类技术通过对套刻标记的CD、侧壁角（SWA）、高度以及套刻参数进行严格建模，计算得到理论衍射光谱，将测量值与理论值进行对比提取套刻参数，这类技术的主要优点在于：原则上只要一个标记便可测得一个方向的套刻值，因而标记成本极低；然而，由于套刻测量需提取两层图形结构间的位置偏差，这两层结构中的大量未知参数均需在建模时体现，使建模的计算成本大大提高，通常一个几十个CPU（中央处理器，英文全称：CentralProcessing Unit）的计算集群需要几天时间对一层图形结构进行建模，随着图形层数的增加，建模时间将呈几何指数增长，其次，这些未知参量与套刻参数间经常互相串扰，使测量值与理论值作比较时，无法正确提取套刻参数。因此，该技术由于其计算成本、建模时间、参数提取精度等原因，很少在生产中应用。

另一类称为基于经验的DBO技术，该类技术直接使用低阶函数拟合衍射光衍射效率随套刻参数的变化情况，通过在多个不同预设偏差（offset）的标记上采集信号，计算得到套刻参数。这类技术常见的有两种测量方法，一种方法测量正入射光的0级衍射光光谱在偶数个具有对称预设偏差的标记上的信号，由于0级衍射信号随套刻参数呈偶函数变化，可使用二次函数拟合该信号以求得套刻值。这种方法的计算成本几乎为零，且可使用传统的反射仪进行测量，但由于衍射光偶函数信号变化较复杂，需设置多个套刻标记以提供足够的信号采样才能获得较好的拟合精度，从而获得较高的测量精度，该方法通常至少需要4个标记测量一个方向的套刻参数，因此标记成本较高。

基于经验的DBO技术的另一种方法是通过测量衍射光正负级次的非对称性实现。该方法通过测量衍射光的角分辨谱，识别对应入射光的正负级次并计算它们的非对称性，由于正负级次的非对称性在一定范围内近似和套刻参数成正比，该方法最少可以使用两个预设偏差对称的标记实现一个方向套刻参数的测量。同样，该方法也几乎没有计算成本，但由于衍射光的正负级次光的方向不同，通过衍射光收集光路的位置也不同，光路透过率的非对称性将引入测量误差，此外，若套刻标记的周期很小，或者测量波长较长，则高级次衍射光可能成为隐逝波（evanescent wave）而不能被检测到，或者超出光路的收集范围。由于光刻工艺中使用的半导体材料，如光刻胶对紫外短波长光有很强的吸收率，为了使测量光达到前一层标记，在套刻测量中，测量光只能是可见光或更长的波段。因此，该方法不能使用周期较小的标记，大周期的套刻标记在基于经验的DBO技术中将降低测量分辨率。

因此，如何提供一种计算成本和标记成本都较低且测量精度较高的光刻工艺参数测量装置及方法是本领域工作人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻工艺参数测量装置及方法，以解决现有的光刻工艺参数测量装置成本高、精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻工艺参数测量装置，包括用于承载测量标记的运动台；光源，提供测量光；两个测量臂，所述两个测量臂相对于所述测量标记表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂分别包括一个光谱仪，所述光源发出的测量光经所述两个测量臂汇聚到所述测量标记上并被反射，经所述测量标记对所述两个测量臂中一个测量臂的反射光分别被另一个测量臂中的光谱仪接收，得到反射光的光谱；以及处理单元，与所述两个测量臂中的光谱仪连接，依据所述光谱仪所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记的套刻误差。

较佳地，所述两个测量臂中的每一测量臂的光路中还包括用于聚光的透镜。

较佳地，所述光源为宽光谱光源。

较佳地，所述光源发出的测量光经光纤束传送至所述两个测量臂。

较佳地，所述运动台至少能够绕所述测量标记表面法矢方向转动。

较佳地，在所述测量光入射到所述测量臂的一侧分别设有起偏装置。

较佳地，所述测量光入射到所述起偏装置的光路中分别设有光电探测器。

较佳地，在所述测量光从所述测量臂出射一侧分别设有起偏装置。

较佳地，所述运动台上设有一反射面，所述光刻工艺参数测量装置还包括一探测器，用于探测所述两个测量臂投射到所述反射面上的光斑位置。

较佳地，所述两个测量臂中的其中一个测量臂设有一微调装置，用于根据所述探测器的探测结果调整所述其中一个测量臂投射到所述反射面上的光斑位置，以使两个测量臂的光斑位置重合。

较佳地，所述微调装置为光束偏转版。

本发明还提供了一种光刻工艺参数测量方法，采用如上所述的光刻工艺参数测量装置，包括：

测量第一个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)；

测量第二个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₂(θ，φ+180,ε)，所述第一方向与所述第二方向关于所述测量标记表面法矢方向对称；

根据所述第一、第二方向上测得的反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)、R₂(θ，φ+180,ε)在相应波长上的光强非对称性，确定所述测量标记的非对称性特征，进而计算出所述测量标记的套刻误差ε，其中，R₁、R₂分别为第一、第二方向上测得的0级衍射光衍射效率，θ为入射角，φ为方位角，ε为套刻误差。

较佳地，利用公式：A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)得到0级光衍射效率非对称性A(ε)；由于在很小范围内，0级光衍射效率非对称性A(ε)随套刻误差ε的变化呈线性变化，根据公式：A(ε)＝k·ε计算出套刻误差ε，其中，A(ε)为0级光衍射效率非对称性，k为常数。

较佳地，在测量之前将所述第一、第二个测量方向上的非对称误差进行校验，并将校验结果补偿到测量结果中。

较佳地，采用介质均匀且无图形硅片进行所述校验。

较佳地，两个测量臂测得的光谱R₃(θ，φ，0,λ)和R₄(θ，φ+180,0,λ)，由公式：求得测量臂非对称因子η(θ,φ，λ)，使用该非对称因子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)对其中一个测量臂进行补偿后与另一个测量臂的测量结果计算得到0级光衍射效率非对称性A(ε)，其中，R₃、R₄分别为采用介质均匀且无图形硅片时两测量臂测得的光谱，λ为波长，η为非对称因子。

本发明提供的光刻工艺参数测量装置及方法，包括用于承载测量标记的运动台、提供测量光的光源、两个测量臂以及处理单元，所述两个测量臂相对于所述测量标记表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂分别包括一个光谱仪，所述光源发出的测量光经所述两个测量臂汇聚到所述测量标记上并被反射，经所述测量标记对所述两个测量臂中一个测量臂的反射光分别被另一个测量臂中的光谱仪接收，得到反射光的光谱，所述处理单元与所述两个测量臂中的光谱仪连接，依据所述光谱仪所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记的套刻误差。本发明成本低，精度高。

附图说明

图1为本发明一实施例的套刻测量标记结构图；

图2为本发明一实施例的测量坐标与角度示意图；

图3为本发明实施例1的光刻工艺参数测量装置结构图；

图4为本发明实施例2的光刻工艺参数测量装置结构图；

图5为本发明实施例3的光刻工艺参数测量装置结构图；

图6为本发明实施例4的光刻工艺参数测量装置结构图；

图7为正入射条件下0级光衍射效率随套刻误差的变化仿真图；

图8为不同角度的0级光衍射效率随上下层标记套刻误差的变化仿真图；

图9为0级光衍射效率不对称性随上下标记偏差的变化仿真图；

图10为小范围标记偏差下的0级光非对称性变化仿真图；

图11是上下层标记偏差为0.1周期时，两测量臂的反射光光谱对比图；

图12为图11的反射光光谱的非对称性；

图13为套刻测量标记不存在套刻误差的情况示意图；

图14为套刻测量标记存在套刻误差的情况示意图。

图中：1-光刻胶光栅、2-Gu/FSG光栅、3-套刻误差、4-入射光、5-标记面；

实施例1中：10-测量标记、11-运动台、12-光源、13-测量臂、14-光谱仪、15-透镜、16-光纤束；

实施例2中：20-测量标记、21-运动台、22-光源、23-测量臂、24-光谱仪、25-透镜、26-光纤束、27-起偏装置、28-光电探测器；

实施例3中：30-测量标记、31-运动台、32-光源、33-测量臂、34-光谱仪、35-透镜、36-光纤束、37-起偏装置；

实施例4中：40-测量标记、41-运动台、42-光源、43-测量臂、44-光谱仪、45-透镜、46-光纤束、47-反射面、48-探测器、49-光束偏转版。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明采用的套刻测量标记的结构如图1所示，Cu/FSG光栅2为下层标记，表面的光刻胶光栅1为上层标记，两层标记间由其他工艺层隔开。图示中的膜系结构仅作为示例，实际生产和测量中则根据不同的生产工艺需要而确定，所述Cu/FSG光栅2与光刻胶光栅1间的位置偏差即是由光刻工艺产生的套刻误差3。

本发明的所有描述将在如图2所示的坐标系下展开，具体地，该坐标系以光栅标记的周期方向为x轴方向，与标记垂直的向下方向为z轴方向，y轴方向满足右手法则，即y轴方向垂直于所述x轴和z轴所组成的平面，所述入射光4的方位角φ为其入射方向在标记面5的投影与x轴的夹角，入射角θ为所述入射光4与z轴负方向的夹角。

实施例1

本发明提供的光刻工艺参数测量装置，如图3所示，包括用于承载测量标记10的运动台11、提供测量光的光源12、两个测量臂13以及处理单元（图中未示出），所述两个测量臂13相对于所述测量标记10表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂13分别包括一个光谱仪14，所述光源12发出的测量光经所述两个测量臂13汇聚到所述测量标记10上并被反射，经所述测量标记10对所述两个测量臂13中一个测量臂13的反射光分别被另一个测量臂13中的光谱仪14接收，得到反射光的光谱；所述处理单元与所述两个测量臂13中的光谱仪14连接，依据所述光谱仪14所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记10的套刻误差。本发明成本低，精度高。

较佳地，如图3所示，所述两个测量臂13中的每一测量臂13的光路中还包括用于聚光的透镜15。

较佳地，如图3所示，所述光源12为宽光谱光源，如氙灯、卤素灯等，其光谱范围包含了可见光和红外波段，较宽的光谱范围有利于适应标记不同的工艺材料和结构，获取最佳的测量效果。具体地，所述光源12发出的测量光经光纤束16传送至所述两个测量臂13。

较佳地，如图3所示，所述运动台11至少能够绕所述测量标记10表面法矢方向转动，也就是说，所述运动台11也可以在能够绕所述测量标记10表面法矢方向转动的同时沿其他轴转动，可以对所述运动台11上的测量标记10的反射面进行调整，以使测量光可以从方位角不为0度、90度、180度和270度的方向入射。

实施例2

本发明提供的光刻工艺参数测量装置，如图4所示，包括用于承载测量标记20的运动台21、提供测量光的光源22、两个测量臂23以及处理单元（图中未示出），所述两个测量臂23相对于所述测量标记20表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂23分别包括一个光谱仪24，所述光源22发出的测量光经所述两个测量臂23汇聚到所述测量标记20上并被反射，经所述测量标记20对所述两个测量臂23中一个测量臂23的反射光分别被另一个测量臂23中的光谱仪24接收，得到反射光的光谱；所述处理单元与所述两个测量臂23中的光谱仪24连接，依据所述光谱仪24所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记20的套刻误差。本发明成本低，精度高。

较佳地，如图4所示，在所述测量光入射到所述测量臂23的一侧分别设有起偏装置27，用以产生s偏振光、p偏振光或两种偏振态组合的偏振光。具体地，一定偏振态的测量光可进一步提高不同工艺条件下测量的灵敏度，为了使两个测量臂23完全对称，需保证两个测量臂23产生的测量光偏振态一致。图4中显示了一种校准两个测量臂23的起偏装置27位置的方案，将两个测量臂23的位置调成一线，即一个测量臂23的测量光可以直接被另一个测量臂23接收到。

较佳地，如图4所示，所述测量光入射到所述起偏装置27的光路中分别设有光电探测器28。当两个起偏装置27位置一致时，光电探测器28测得光强最大。

实施例3

本发明提供的光刻工艺参数测量装置，如图5所示，包括用于承载测量标记30的运动台31、提供测量光的光源32、两个测量臂33以及处理单元（图中未示出），所述两个测量臂33相对于所述测量标记30表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂33分别包括一个光谱仪34，所述光源32发出的测量光经所述两个测量臂33汇聚到所述测量标记30上并被反射，经所述测量标记30对所述两个测量臂33中一个测量臂33的反射光分别被另一个测量臂33中的光谱仪34接收，得到反射光的光谱；所述处理单元与所述两个测量臂33中的光谱仪34连接，依据所述光谱仪34所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记30的套刻误差。本发明成本低，精度高。

较佳地，如图5所示，在所述测量光从所述测量臂33出射一侧分别设有起偏装置37。此时可根据所述光谱仪34测得光强最大时两个起偏装置37位置一致，在该实施例中，光谱仪34可以有选择的测量p光或s光的反射光光谱。

实施例4

本发明提供的光刻工艺参数测量装置，如图6所示，包括用于承载测量标记40的运动台41、提供测量光的光源42、两个测量臂43以及处理单元（图中未示出），所述两个测量臂43相对于所述测量标记40表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂43分别包括一个光谱仪44，所述光源42发出的测量光经所述两个测量臂43汇聚到所述测量标记40上并被反射，经所述测量标记40对所述两个测量臂43中一个测量臂43的反射光分别被另一个测量臂43中的光谱仪44接收，得到反射光的光谱；所述处理单元与所述两个测量臂43中的光谱仪44连接，依据所述光谱仪44所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记40的套刻误差。本发明成本低，精度高。

较佳地，如图6所示，所述运动台41上设有一反射面47，所述光刻工艺参数测量装置还包括一探测器48，用于探测所述两个测量臂43投射到所述反射面47上的光斑位置。所述反射面47为一个粗糙反射面，可对两个测量臂43的测量光进行漫反射，使反射光进入探测器48，具体地，所述反射面47可以是经过一定粗糙度处理的反射镜，也可以是荧光材料，由于荧光材料二次辐射具有各向同性，可使辐射光进入所述探测器48，所述探测器48用于观察两个测量臂43在反射面47上的光斑位置，理想情况下两个光斑应完全重合。但是，由于加工、制造以及测量臂43位置调整精度等原因，两个光斑位置可能错开。较佳地，所述两个测量臂43中的其中一个测量臂43设有一微调装置，用于根据所述探测器48的探测结果调节其中一个测量臂43在反射面47上的汇聚光斑位置，使两个测量臂43的光斑位置重合。具体地，所述微调装置为光束偏转版49，本实施例中的光束偏转版49包括两个偏转版，且所述两个偏转版的轴线相互垂直，用以调节光斑在两个方向上的位置。根据探测器48观察到的光斑位置调节两个偏转版，直到两个光斑重合为止。

本发明还提供了一种光刻工艺参数测量方法，采用如上所述的光刻工艺参数测量装置，包括:

测量第一个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)；

测量第二个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₂(θ，φ+180,ε)，所述第一方向与所述第二方向关于所述测量标记表面法矢方向对称；

根据所述第一、第二方向上测得的反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)、R₂(θ，φ+180,ε)在相应波长上的光强非对称性，确定所述测量标记的非对称性特征，进而计算出所述测量标记的套刻误差ε，其中，R₁、R₂分别为第一、第二方向上测得的0级衍射光衍射效率，θ为入射角，φ为方位角，ε为套刻误差。

套刻标记的锥形衍射结果可以通过严格耦合波算法（RCWA）严格计算，该算法表明，在正入射条件下，即入射角为0度时，0级衍射光的衍射效率随上下标记的套刻误差对称分布如图7所示，即

R(θ＝0,-ε)＝R(θ＝0,ε),

$R(\mathrm{\θ}=0,\frac{p}{2}-\mathrm{\ϵ})=R(\mathrm{\θ}=0,\frac{p}{2}+\mathrm{\ϵ})---\left(1\right)$

其中R表示0级衍射光衍射效率，ε为套刻误差，p为套刻标记周期，θ为入射角，即0级光衍射效率关于套刻为0和

的位置呈偶函数分布。

在入射光入射角不等于0时，若其方位角不等于0度、90度、180度和270度，则其0级衍射光随上下标记套刻误差的变化不再对称分布，如图8所示，测量光从2个相同入射角，方位角相差180度的方向入射到套刻标记，测得各自0级衍射效率随套刻误差大小变化的仿真结果。图8中套刻误差以它和标记周期的比例表示。可以看到，在套刻误差不为0和0.5时，2个方向的衍射光效率都不再关于套刻误差为0和

的位置对称。

图9显示了2个方向上0级光衍射效率的非对称性随套刻误差的变化情况，非对称性是关于0和

的位置对称，且在一个周期内呈奇函数分布。因此，除方位角为0度、90度、180度和270度，入射角为0度外，可以通过测量对应角度上的0级衍射效率非对称性测量套刻误差。图10显示了更小套刻误差范围内，0级光衍射效率非对称性A(ε)随套刻误差ε的变化，在很小的范围内，近似成线性变化，即

A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)＝k·ε................(2)

其中θ,φ分别为入射光的入射角和方位角，k为常数。由衍射效率的计算方法可知，当入射光的偏振角与其方位角相差0度或90度时，

R(θ，φ，ε)＝R(θ，-φ，ε),

R(θ，180°+φ，ε)＝R(θ，180°-φ，ε)...................(3)

将公式（3）代入（2）中可得到更多的非对称测量方法。

图11是上下层标记偏差为0.1周期时，两个测量臂入射角均为62.5度，一测量臂在方位角为60度，令一测量臂在相对的方位角为240度位置，分别获得的反射光光谱。图12为图11中实线与虚线相减的结果，显示了反射光光谱的非对称性。

图13显示另一种用于套刻误差测量的标记，该标记由2个焊盘（pad）组成，用于测量水平向的套刻误差；相应地，可以设计周期为垂向分布的标记用于测量垂向套刻误差，2个焊盘的上下两层光栅间存在一定的预设偏差-Δ和Δ，当上下两层工艺层间存在套刻误差时，标记的位置如图中右侧所示。分别测量2个焊盘上的0级光衍射效率非对称性，得到

A₁(ε-Δ)＝k·(ε-Δ)

A₂(ε+Δ)＝k·(ε+Δ)................(4)

则可计算得到套刻误差为

$\mathrm{\ϵ}=\frac{A_1+A_2}{A_2-A_1}\·\mathrm{\Δ}---\left(5\right)$

本发明采用的测量0级光衍射光光谱的非对称性获取套刻误差，避免了使用高级次光测量时正、负级次透过率不同造成的误差，以及高级次光测量对套刻标记的周期大小的限制，使测量具有更高的分辨率；可以使用最少两个标记测量一个套刻方向，标记占用面积小，节约了硅片的生产面积。

较佳地，在测量之前将所述第一、第二个测量方向上的非对称误差进行校验，并将校验结果补偿到测量结果中。具体地，在本发明中，两个测量臂的对称性至关重要，然而，两个测量臂的光源光强非对称性、测量光路透过率非对称性、以及光谱仪测量效率非对称性等均可引入测量误差，因此，有必要在测量之前将两个测量臂间的非对称性进行测校，测校结果补偿到测量结果中，以校准测量臂非对称性引起的误差。

较佳地，采用介质均匀且无图形硅片进行所述校验。在某个角度下，两个测量臂测得的光谱R₃(θ，φ，0,λ)和R₄(θ，φ+180,0,λ)，可求得测量臂非对称因子

$\mathrm{\η}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ},\mathrm{\λ})=\frac{R_3(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ},0,\mathrm{\λ})}{R_4(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ}+\mathrm{180,0},\mathrm{\λ})}.$

在非对称性测量中，一个测量臂的测量结果需先使用该非对称因子补偿后才能与另一个臂的测量结果计算非对称性，即

A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)·η(θ，φ，λ)，

其中，R₃、R₄分别为采用介质均匀且无图形硅片时两测量臂测得的光谱，λ为波长，η为非对称因子。

综上所述，本发明提供的光刻工艺参数测量装置及方法，包括用于承载测量标记的运动台、提供测量光的光源、两个测量臂以及处理单元，所述两个测量臂相对于所述测量标记表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂分别包括一个光谱仪，所述光源发出的测量光经所述两个测量臂汇聚到所述测量标记上并被反射，经所述测量标记对所述两个测量臂中一个测量臂的反射光分别被另一个测量臂中的光谱仪接收，得到反射光的光谱，所述处理单元与所述两个测量臂中的光谱仪连接，依据所述光谱仪所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记的套刻误差。本发明成本低，精度高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种光刻工艺参数测量装置，其特征在于，包括：

用于承载测量标记的运动台；

光源，提供测量光；

两个测量臂，所述两个测量臂相对于所述测量标记表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂分别包括一个光谱仪，所述光源发出的测量光经所述两个测量臂汇聚到所述测量标记上并被反射，经所述测量标记对所述两个测量臂中一个测量臂的反射光分别被另一个测量臂中的光谱仪接收，得到反射光的光谱；以及处理单元，与所述两个测量臂中的光谱仪连接，依据所述光谱仪所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记的套刻误差。

2.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述两个测量臂中的每一测量臂的光路中还包括用于聚光的透镜。

3.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述光源为宽光谱光源。

4.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述光源发出的测量光经光纤束传送至所述两个测量臂。

5.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述运动台至少能够绕所述测量标记表面法矢方向转动。

6.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，在所述测量光入射到所述测量臂的一侧分别设有起偏装置。

7.如权利要求6所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述测量光入射到所述起偏装置的光路中分别设有光电探测器。

8.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，在所述测量光从所述测量臂出射一侧分别设有起偏装置。

9.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述运动台上设有一反射面，所述光刻工艺参数测量装置还包括一探测器，用于探测所述两个测量臂投射到所述反射面上的光斑位置。

10.如权利要求9所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述两个测量臂中的其中一个测量臂设有一微调装置，用于根据所述探测器的探测结果调整所述其中一个测量臂投射到所述反射面上的光斑位置，以使两个测量臂的光斑位置重合。

11.如权利要求10所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述微调装置为光束偏转版。

12.一种光刻工艺参数测量方法，其特征在于，采用如权利要求1～11中任意一项所述的光刻工艺参数测量装置，包括:

测量第一个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)；

测量第二个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₂(θ，φ+180,ε)，所述第一方向与所述第二方向关于所述测量标记表面法矢方向对称；

根据所述第一、第二方向上测得的反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)、R₂(θ，φ+180,ε)在相应波长上的光强非对称性，确定所述测量标记的非对称性特征，进而计算出所述测量标记的套刻误差ε，其中，R₁、R₂分别为第一、第二方向上测得的0级衍射光衍射效率，θ为入射角，φ为方位角，ε为套刻误差。

13.如权利要求12所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，利用公式：A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)得到0级光衍射效率非对称性A(ε)；由于在很小范围内，0级光衍射效率非对称性A(ε)随套刻误差ε的变化呈线性变化，根据公式：A(ε)＝k·ε计算出套刻误差ε，其中，A(ε)为0级光衍射效率非对称性，k为常数。

14.如权利要求12所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，在测量之前将所述第一、第二个测量方向上的非对称误差进行校验，并将校验结果补偿到测量结果中。

15.如权利要求14所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，采用介质均匀且无图形硅片进行所述校验。

16.如权利要求15所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，两个测量臂测得的光谱R₃(θ，φ，0,λ)和R₄(θ，φ+180,0,λ)，由公式：

求得测量臂非对称因子η(θ,φ，λ)，使用该非对称因子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)对其中一个测量臂进行补偿后与另一个测量臂的测量结果计算得到0级光衍射效率非对称性A(ε)，其中，R₃、R₄分别为采用介质均匀且无图形硅片时两测量臂测得的光谱，λ为波长，η为非对称因子。

Images