CN110967948B - 对准误差测量方法 - Google Patents

Abstract

一种对准误差测量方法，用于测量非对称的第一对准标记引入的对准误差，方法包括：根据非对称位置确定至少四种类型的非对称对准标记，每一非对称对准标记包括一种所述非对称位置，所述第一对准标记包括至少一种非对称位置；测量每一非对称对准标记引入的对准误差分量，以及测量第一对准标记对应的第一测量信号；利用电磁仿真模型分别获取对称对准标记、每一非对称对准标记对应的理论测量信号；根据第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号和对准误差分量计算每一非对称对准标记对应的权重因子；根据每一非对称对准标记对应的权重因子和对准误差分量计算第一对准标记引入的对准误差。

Description

对准误差测量方法

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。

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。基于相位光栅对准方法中，由于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。根据相位光栅的对准原理可知，相位光栅标记结构的非对称性变化不仅影响信号对比度，还会导致对准误差。因此，分析标记结构的非对称性对对准精度的影响，对提高对准精度至关重要。

相关技术中，通常采用散射测量系统获得对准标记的整个结构，然后再整体分析对准标记的变化对对准精度的影响。散射测量是一种模型测量的方式，通过将计算机模拟仿真数据与实验数据比较，获得对准标记的结构参数信息。比较方法总体上分为直接优化法和库搜索法。直接优化法适于简单的光栅结构，并且计算机功能强大的情况。库搜索法需要预先建立庞大的数据库，并且由于库搜索总能找到“最合适”的值，当真值在数据库之外时，库搜索无效。此外，在建立数据库时，需要进行大量的实验验证，保证使用数据库的正确性。

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，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，用于测量非对称的第一对准标记引入的对准误差，方法包括：根据非对称位置确定至少四种类型的非对称对准标记，每一所述非对称对准标记包括一种所述非对称位置，所述第一对准标记包括至少一种所述非对称位置；测量每一所述非对称对准标记引入的对准误差分量，以及测量所述第一对准标记对应的第一测量信号；利用电磁仿真模型分别获取对称对准标记、每一所述非对称对准标记对应的理论测量信号；根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号和对准误差分量计算每一非对称对准标记对应的权重因子；根据每一所述非对称对准标记对应的权重因子和对准误差分量计算所述第一对准标记引入的对准误差。

可选地，所述测量每一所述非对称对准标记引入的对准误差分量，包括：获取每一所述非对称对准标记对应的非对称性参数；根据每一所述非对称性参数测量其对应的非对称对准标记引入的对准误差分量。

可选地，所述根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号和对准误差分量计算每一非对称对准标记对应的权重因子包括：根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子；根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新，以得到所述权重因子。

可选地，当计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子之后，所述方法还包括：根据每一所述非对称对准标记对应的第一权重因子确定条件因子；根据所述条件因子修改所述第一权重因子。

可选地，所述根据所述条件因子修改所述第一权重因子，包括：当所述条件因子不大于第一阈值时，所述第一权重因子保持不变；当所述条件因子大于所述第一阈值时，将所述第一权重因子中的最大值或最小值修改为0。

可选地，所述条件因子为：

其中，C为所述条件因子，N为非对称对准标记的类型数量，a_i(i＝1，2，…，N)为第i种非对称对准标记对应的第一权重因子。

可选地，所述根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子中，计算所述第一权重因子的公式为：

其中，ΔI为所述第一测量信号与对称对准标记对应的理论测量信号之差，N为非对称对准标记的类型数量，a_i为第i种非对称对准标记对应的第一权重因子，ΔI_i为第i种非对称对准标记对应的理论测量信号与对称对准标记对应的理论测量信号之差。

可选地，所述根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新，包括：根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量和第一权重因子建立测量信号变化量；根据所述测量信号变化量、每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新。

可选地，所述方法还包括：重复执行所述根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新的操作，直至更新后的第一权重因子收敛，以得到所述权重因子。

可选地，所述第一对准标记引入的对准误差为：

其中，Δx为所述第一对准标记引入的对准误差，N为非对称对准标记的类型数量，b_i为第i种非对称对准标记对应的权重因子，Δx_i为第i种非对称对准标记对应的对准误差分量。

(三)有益效果

本公开提供的对准误差测量方法，具有以下有益效果：

(1)重建对准标记非对称性对对准精度的影响，直接分析对准标记非对称性变化在散射测量系统中引入的对准误差，提高了测量准确度；

(2)根据非对称性位置对对准标记的非对称性变化进行分类，研究每类非对称对准标记变化对对准结果的影响，无需建立庞大的数据库，以及使用复杂的搜索算法，提高了测量方法的精简度。

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应用场景示意图；

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的流程图；

图3A示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量方法中理想的对称对准标记的结构示意图；以及

图3B-3E分别示意性示出了本公开实施例提供的对准误差测量方法中四种非对称对准标记的结构示意图。

附图标记说明：

1-辐射光源；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-聚焦镜组；9-衍射光阑；10-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应用场景示意图。

如图1所示，该应用场景中包括辐射光源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、聚焦镜组8、衍射光阑9以及探测器10。

辐射光源1产生空间相干的照明光束。准直系统2和孔径光阑3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4f光学系统，以将窄照明光束入射对准标记7。对准标记7利用入射光束产生不同衍射级次的衍射光束。收集镜组6、分光镜5、聚焦镜组8构成4f光学系统，用于收集衍射光束并将其汇聚于衍射光阑9处。衍射光阑9使衍射光束相互重叠，产生干涉信号。探测器10用于测量干涉信号，并输出该散射测量装置的测量信号。

本公开实施例中，探测器输出的该散射测量装置的测量信号I为：

其中，m和n为对准标记7产生的衍射光束的衍射级次，E_m、E_n分别为第m级、第n级衍射级次的衍射光束的复振幅，

为由对准标记7的结构所决定的相位，T(k_x)为衍射光阑9的透射函数t(x)的傅里叶变换，k_m、k_n分别为第m级、第n级衍射级次的衍射光束透过衍射光阑9的波矢，k_m、k_n由散射测量装置放大倍率以及衍射级次的衍射角决定，k_x为探测器10上不同位置处波矢的x方向分量，k_x由探测器10的位置以及衍射光束的波矢决定，N为衍射波束的最大衍射级次，-N为衍射波束的最小衍射级次。

本公开实施例中，通过探测器10获得实际非对称对准标记7的测量信号，根据以下实施例中的对准误差测量方法，可以获得该实际非对称对准标记7引入的对准误差，从而获得该实际非对称对准标记7对对准精度的影响。

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的流程图。

参阅图2，同时结合图3A-3E，对本公开实施例中的对准误差测量方法进行详细说明。该对准误差测量方法用于测量非对称的第一对准标记(例如，图1所示应用场景中的非对称对准标记7)引入的对准误差。如图2所示，方法包括操作S210-操作S250。

S210，根据非对称位置确定至少四种类型的非对称对准标记，每一非对称对准标记包括一种非对称位置，第一对准标记包括一种非对称位置。

非对称位置例如为底部倾斜、左侧壁倾斜、顶部倾斜、右侧壁倾斜等等，每种非对称对准标记包括一种非对称位置，不同非对称对准标记的非对称位置不同。第一对准标记包括至少一种非对称位置，例如包括底部倾斜和侧壁倾斜。本领域技术人员可以根据本公开实施例描述得到其它类型的非对称位置以及其它第一对准标记。

本公开实施例中，以非对称对准标记为四类来说明分类确定的四种非对称对准标记。参阅图3B-3E，这四类非对称对准标记分别为图3B中所示的底部倾斜的非对称对准标记、图3C中所示的左侧壁倾斜的非对称对准标记、图3D中所示的顶部倾斜的非对称对准标记以及图3E中所示的右侧壁倾斜的非对称对准标记。

每种类型的非对称对准标记均有其对应的非对称性参数，该非对称性参数标识非对称对准标记的非对称性变化，例如高度的变化或角度的变化等。非对称性参数的值的大小由实际加工误差确定。

S220，测量每一非对称对准标记引入的对准误差分量，以及测量第一对准标记对应的第一测量信号。

根据本公开的实施例，测量每一非对称对准标记引入的对准误差分量包括：获取每一非对称对准标记对应的非对称性参数，根据每一非对称性参数测量其对应的非对称对准标记引入的对准误差分量。具体地，利用对准测量实验测量每一非对称性参数导致的对准误差。

本公开实施例中，例如利用图1所示应用场景中的探测器10测量第一对准标记对应的第一测量信号I。

S230，利用电磁仿真模型分别获取对称对准标记、每一非对称对准标记对应的理论测量信号。

参阅图3A，图3A中示出了对称对准标记的结构，该对称对准标记为理想的对准标记，即在加工过程中和后续处理过程中没有发生变化，对准标记结构与理论设计值相同。

本公开实施例中，例如建立如图1所示应用场景中散射测量装置的严格电磁波仿真模型，获得对准标记7采用对称对准标记下，散射测量装置的测量信号I₀，以及获得对准标记7采用任一种非对称对准标记下，散射测量装置的测量信号I_i，i＝1，2，…，N，其中N为非对称对准标记的类型数量。

S240，根据所第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号和对准误差分量计算每一非对称对准标记对应的权重因子。

根据本公开的实施例，操作S240包括子操作S240A、子操作S240B和子操作S240C。

在子操作S240A中，根据第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子。

根据本公开的实施例，根据以下公式计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子。

ΔI＝I-I₀

ΔI_i＝I_i-I₀

其中，ΔI为第一测量信号I与对称对准标记对应的理论测量信号I₀之差，N为非对称对准标记的类型数量，a_i为第i种非对称对准标记对应的第一权重因子，ΔI_i为第i种非对称对准标记对应的理论测量信号I_i与对称对准标记对应的理论测量信号I₀之差。

在子操作S240B中，根据每一非对称对准标记对应的第一权重因子确定条件因子，并根据条件因子修改第一权重因子。

根据本公开的实施例，确定出的条件因子C为：

根据本公开的实施例，当条件因子不大于第一阈值时，该条件因子C表示各个第一权重因子可以接受，那么第一权重因子保持不变；当条件因子大于第一阈值时，将第一权重因子中的最大值或最小值修改为0，以将权重最大的非对称对准标记或权重最小的非对称对准标记的权重设为0。

在子操作S240C中，根据每一非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对第一权重因子进行更新，以得到权重因子。

根据本公开的实施例，操作S240C包括子操作S240C1和子操作S240C2。

在子操作S240C1中，根据每一非对称对准标记对应的对准误差分量和第一权重因子建立测量信号变化量。本公开实施例中，建立的测量信号变化量ΔI′为：

其中，Δx_i为第i种非对称对准标记对应的对准误差分量，a_i为子操作S240B中得到的第i种非对称对准标记对应的第一权重因子。

在子操作S240C2中，根据测量信号变化量、每一非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对第一权重因子进行更新。

具体地，根据以下公式计算每一非对称对准标记对应的权重因子变化量：

δI＝ΔI-ΔI

其中，Δa_i为第i种非对称对准标记对应的权重因子变化量。

利用该权重因子变化量对子操作S240B中得到的第一权重因子进行更新，更新后的第一权重因子为a_i+Δa_i。

根据本公开的实施例，重复执行根据每一非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对第一权重因子进行更新的操作，直至更新后的第一权重因子收敛，以得到权重因子。具体地，重复执行上述子操作S240C直到每一更新后的第一权重因子收敛，该收敛的第一权重因子为每一非对称对准标记最终的权重因子，该第i种非对称对准标记对应的最终权重因子用b_i表示。

S250，根据每一非对称对准标记对应的权重因子和对准误差分量计算第一对准标记引入的对准误差。

根据本公开的实施例，第一对准标记引入的对准误差为：

其中，Δx为第一对准标记引入的对准误差，N为非对称对准标记的类型数量，b_i为第i种非对称对准标记对应的权重因子，Δx_i为第i种非对称对准标记对应的对准误差分量。

综上所述，本公开实施例提供的对准误差测量方法，根据非对称性位置对对准标记的非对称性变化进行分类，研究每类非对称对准标记变化对对准结果的影响，然后将第一对准标记对测量信号的影响分解为各类非对称对准标记对测量信号的影响，迭代获得每一非对称性影响的权重系数，最后根据每类非对称性引入的对准误差，获得第一对准标记引入的对准误差，提高了测量准确度，并且无需建立庞大的数据库，以及使用复杂的搜索算法，提高了测量方法的精简度。

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。

Claims (10)

1.一种对准误差测量方法，用于测量非对称的第一对准标记引入的对准误差，方法包括：

根据非对称位置确定至少四种类型的非对称对准标记，每一所述非对称对准标记包括一种所述非对称位置，所述第一对准标记包括至少一种所述非对称位置；

测量每一所述非对称对准标记引入的对准误差分量，以及测量所述第一对准标记对应的第一测量信号；

利用电磁仿真模型分别获取对称对准标记、每一所述非对称对准标记对应的理论测量信号；

根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号和对准误差分量计算每一非对称对准标记对应的权重因子；

根据每一所述非对称对准标记对应的权重因子和对准误差分量计算所述第一对准标记引入的对准误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量每一所述非对称对准标记引入的对准误差分量，包括：

获取每一所述非对称对准标记对应的非对称性参数；

根据每一所述非对称性参数测量其对应的非对称对准标记引入的对准误差分量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号和对准误差分量计算每一非对称对准标记对应的权重因子包括：

根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子；

根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新，以得到所述权重因子。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，当计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子之后，所述方法还包括：

根据每一所述非对称对准标记对应的第一权重因子确定条件因子；

根据所述条件因子修改所述第一权重因子。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述根据所述条件因子修改所述第一权重因子，包括：

当所述条件因子不大于第一阈值时，所述第一权重因子保持不变；

当所述条件因子大于所述第一阈值时，将所述第一权重因子中的最大值或最小值修改为0。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述条件因子为：

其中，C为所述条件因子，N为非对称对准标记的类型数量，a_i(i＝1，2，…，N)为第i种非对称对准标记对应的第一权重因子。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据所述第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号、每一非对称对准标记对应的理论测量信号计算每一非对称对准标记对应的第一权重因子中，计算所述第一权重因子的公式为：

其中，ΔI为所述第一测量信号与对称对准标记对应的理论测量信号之差，N为非对称对准标记的类型数量，a_i为第i种非对称对准标记对应的第一权重因子，ΔI_i为第i种非对称对准标记对应的理论测量信号与对称对准标记对应的理论测量信号之差。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新，包括：

根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量和第一权重因子建立测量信号变化量；

根据所述测量信号变化量、每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：

重复执行所述根据每一所述非对称对准标记对应的对准误差分量、第一测量信号、对称对准标记对应的理论测量信号对所述第一权重因子进行更新的操作，直至更新后的第一权重因子收敛，以得到所述权重因子。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一对准标记引入的对准误差为：

其中，Δx为所述第一对准标记引入的对准误差，N为非对称对准标记的类型数量，b_i为第i种非对称对准标记对应的权重因子，Δx_i为第i种非对称对准标记对应的对准误差分量。

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