TWI470378B - 量測堆疊對位誤差的方法與系統 - Google Patents

量測堆疊對位誤差的方法與系統 Download PDF

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Description

量測堆疊對位誤差的方法與系統
本揭露係關於一種量測堆疊對位誤差(stacking overlay error)的方法與系統。
以往晶圓是製作在二維(2D)空間上。隨著晶圓複雜度的增加，使得在二維空間上的橫向面積加大，而無法讓摩爾定律(Moore’s Law)能繼續有效。因此，發展出利用堆疊的方式來整合不同的晶圓。三維積體電路(3DIC)是將晶圓立體堆疊化(stacking overlay)的整合模式，3DIC的特點可將不同功能、性質或基板(substrate)的晶圓(wafer)。如第一圖所示，薄型晶圓(thinned wafer)110、薄型晶圓120、及基底晶圓(base wafer)130，各自採用合適的製程分別製作後，再利用矽穿孔(Through-Silicon Via，TSV)技術進行立體堆疊整合，來縮短金屬導線長度(metal cable length)及連線電阻(metal line resistance)，進而減少晶圓面積，可符合小體積、高整合度、低耗電量、低成本、及數位電子輕薄短小發展趨勢的要求。
TSV封裝技術是透過以垂直導通來整合晶圓堆疊的方式，來使晶圓間電氣互連(electrically connected)。然而，良好的電氣互連須避免產生堆疊對位誤差。堆疊對位誤差也會影響晶圓的良率。因此，當多片晶圓堆疊在一起時，堆疊對位誤差的量測是非常重要的。三維晶圓堆疊方式可 分為正面對正面(Face-to-Face)、正面對背面(Face-to-Back)、及背面對背面(Back-to-Back)等三種方式。其中正面對正面的方式不需要利用TSV技術，而是採用晶粒內穿孔(Inter-Die Via)或是使用微凸塊(Micro-bump)當作晶圓間(Intra-Die)的互連導線。此正面對正面的方式只能用於三維晶圓堆疊的其中兩層，此堆疊的其餘各層則使用正面對背面的方式。
一般三維晶圓堆疊會在晶圓上製作一些用於量測堆疊對位的圖樣(mark)。當晶圓堆疊在一起時，一般採用近紅外光(Near Infrared，NIR)波長的亮場光學顯微鏡(bright-field optical microscope)來做為對位圖樣(overlay mark)的量測工具。第二圖是對位圖樣的一範例示意圖，其中，一量測系統200藉由一稜鏡222來產生兩光點於一晶圓的一下層對位圖樣220與一上層對位圖樣240的結構上，並且下層對位圖樣220與上層對位圖樣240是相鄰放置，並且皆為週期性光柵結構。利用此對位圖樣，第三A圖是一量測系統之照明光路的一範例示意圖。如第三A圖所示，當一入射光334入射至一稜鏡如Wollaston稜鏡320時，被分開為E光(extraordinary ray)344a及O光(ordinary ray)344b，此兩道光經由一物鏡360分別入射至下層對位圖樣220上的光點(spot)326及上層對位圖樣240上的光點328。
利用光柵結構的特性，入射光入射至對位圖樣後其反 射光分為+1階及-1階。其中，+1階的下層及上層的反射光由一偵測器來接收，可得訊號S+1 ，而-1階的下層及上層的反射光由此偵測器所接收，可得訊號S-1 。然後，沿著y方向移動Wollaston稜鏡320，則S+1 訊號與S-1 訊號的變化如第三B圖所示。由第三B圖中可看出S+1 訊號與S-1 訊號具有一位移量d，由此位移量即可求得晶圓的下層對位圖樣220與上層圖樣240的堆疊對位誤差(stack overlay error)。
由於晶圓的上層對位圖樣與下層對位圖樣兩者之間具有一定厚度的矽晶圓，所以使用亮場光學顯微鏡量測無法同時對焦於上層對位圖樣及下層對位圖樣，需要分別對焦於上層對位圖樣及下層對位圖樣。量測上層對位圖樣及下層對位圖樣後，再經軟體分析其對位誤差值。當上層的對焦位置移動到下層的對焦位置時，所引進水平方向的移動會造成量測誤差，也會增加量測所需的時間。因此，當多片晶圓堆疊在一起時，堆疊對位誤差的累積會嚴重影響晶圓的良率。
因此，設計一種量測堆疊對位誤差的技術，在量測時不需要分別對焦於上層對位圖樣及下層對位圖樣，只需對焦於下層對位圖樣，即可得知上層與下層晶圓之間的對位誤差值，會是一個重要的議題。
本揭露實施例可提供一種量測堆疊對位誤差的方法與系統。
所揭露的一實施例是關於一種量測堆疊對位誤差的方法。此方法可包含：使用一微分干涉差顯微鏡系統來量測一堆疊對位圖樣；在此量測時，對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一對位圖樣(overlay mark)；利用一影像分析法，從一光偵測器取得此堆疊對位圖樣的一影像，並自該影像分析出此下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與此上層對位圖樣在此方向的一第二參考位置；以及根據此第一參考位置與此第二參考位置，算出在此方向的一堆疊對位誤差。
所揭露的另一實施例是關於一種量測堆疊對位誤差的系統。此量測堆疊對位誤差的系統可包含一微分干涉差顯微鏡系統以及一影像分析模組。此微分干涉差顯微鏡系統配置來量測一堆疊對位圖樣。此影像分析模組從一光偵測器取得此堆疊對位圖樣的一影像，並自此該影像分析出一下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與一上層對位圖樣在該方向的一第二參考位置，並且根據此第一參考位置與此第二參考位置，算出在該方向的一堆疊對位誤差。
茲配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範圍，將上述及本發明之其他優點詳述於後。
本揭露實施例之量測堆疊對位誤差的技術是使用一種微分干涉差顯微鏡(differential interference contrast microscope)做為量測堆疊對位圖樣的工具，在量測時只對焦至下層對位圖樣與上層對位圖樣之其中一層對位圖樣，並提出一影像分析法來得知上層晶圓與下層晶圓之間的對位誤差值。此微分干涉差顯微鏡例如是，但不以此為限，一反射式微分干涉差顯微鏡，第四圖是根據本揭露一實施例，說明一種反射式微分干涉差顯微鏡的系統架構圖。
參考第四圖之反射式微分干涉差顯微鏡系統400，光源(light source)402其波長為大於900nm，例如介於900nm與1800nm之間，入射至透鏡(lens)41及透鏡42後，經由一偏光片(polarizer)430控制光的偏振方向、以及一分光鏡(beam splitter)440改變光的行進方向，然後光源402聚焦於一物鏡(objective)450的一後焦平面(back focal plane)460。在分光鏡440與後焦平面460之間插入一稜鏡(prism)如Nomarski稜鏡470，使在X-Y平面具有單一偏振方向的入射光分開為E光(extraordinary ray)和O光後，經由物鏡450入射至待測物(target)480上。
由待測物480散射的E光和O光經由物鏡450及Nomarski稜鏡470後形成在X-Y平面上偏振方向互相垂 直的兩偏振光，此兩偏振光經由一檢偏片(analyzer)490干涉後合成一道光後再經由透鏡43入射到一光偵測器(detector)495上。在系統400中，孔徑光闌(aperture stop)404可控制入射光的光通量，OA11是系統光軸。
第五圖是根據本揭露一實施例，說明Nomarski稜鏡之照明光路的一範例示意圖，其中標號OA11代表微分干涉差顯微鏡的系統光軸，OA21代表Nomarski稜鏡470的對稱軸。標號OA22與OA23分別代表上稜鏡及下稜鏡的晶軸且互相垂直，上稜鏡及下稜鏡經由側邊膠合在一起。一線性偏振光(linearly polarized light)530入射至Nomarski稜鏡470後分成E光及O光，並且在一干涉平面(interference plane)510交會成一點，且其分光方向為X方向即為稜鏡膠合面(bonding surface)520的方向，稱此方向為剪切軸(shear axis)，此剪切軸將示於第六圖中。第六圖是根據本揭露一實施例，說明Nomarski稜鏡的一上視圖(top view)。在第六圖中，θP 為線性偏振光的電場方向(direction of electric vector)610與Nomarski稜鏡470之剪切軸620的夾角，θP 的角度可由偏光片430控制。
根據本揭露實施例，此微分干涉差顯微鏡系統使用的照明波長為大於900nm，並且在放置稜鏡時，可將Nomarski稜鏡470的對稱軸OA21與微分干涉差顯微鏡系統的光軸OA11近乎重合；線性偏振光的電場方向610與Nomarski稜鏡470之剪切軸620的夾角θP 設定為近乎45 度；並且檢偏片490與偏光片430的一偏光夾角θS 設定為近乎90度。也就是說，在使用反射式微分干涉差顯微鏡系統400時，根據本揭露實施例，可設定系統400的配置如第七圖所示。說明如下。
(1)平台(包含一Nomarski稜鏡)710沿著X方向移動，使得此Nomarski稜鏡的對稱軸(OA21)與系統光軸(OA11)滿足以下條件：ψ≦0.1°，d≦1mm，當ψ=0°時，其中ψ是系統光軸OA11與稜鏡的對稱軸OA21之間的夾角。當ψ等於0度時，光軸OA11與對稱軸OA21之間的距離d小於等於1mm。也就是說，系統光軸OA11與稜鏡的對稱軸OA21近乎重合。
(2)平台(包含一待測物)720沿著Z方向移動，使得量測系統對焦至上層對位圖樣與下層對位圖樣之其中一對位圖樣。並且，平台720以Z方向為軸旋轉，使得Nomarski稜鏡的剪切軸620與該對位圖樣的對稱軸之間的夾角θ s 滿足以下條件：45°-2°≦θS ≦45°+2°。也就是說，剪切軸620與該對位圖樣的對稱軸之間的夾角θ s 近乎45°，夾角θ s 與45°的差值不大於2°。
第八A圖與第八B圖是一般常用的一些堆疊對位圖樣的範例，其中第八A圖的堆疊對位圖樣與第八B圖分 別可做為上層對位圖樣的範例或下層對位圖樣的範例。當上層晶片與下層晶片堆疊在一起時，根據本揭露實施例，其對位圖樣可採用上層對位圖樣與下層對位圖樣的組合，其中一種組合例如第八C圖的範例所示。第八C圖的範例是上層對位圖樣加下層對位圖樣。例如，第八B圖中的下層對位圖樣811是一內十字圖樣，第八A圖中的上層對位圖樣821是一外十字圖樣，第八C圖中的對位圖樣831是第八A圖中的下層對位圖樣811加第八B圖中的上層對位圖樣821，依此類推。給定一種對位圖樣後，根據本揭露實施例，可以找到此對位圖樣的對稱軸，例如第八C圖中的對位圖樣831的對稱軸如標號833所示，其對稱軸表示在其左邊及右邊之圖樣是鏡像關係。
當使用微分干涉差顯微鏡系統400來量測一給定的堆疊對位圖樣(stacking overlay mark)時，根據本揭露實施例，堆疊對位圖樣位於量測系統中的方位角如第九圖的範例所示。在第九圖的範例中，此堆疊對位圖樣以對位圖樣831為例說明如下。將對位圖樣831放置於X-Y平面上，並且對位圖樣831的對稱軸833與Y軸近乎重合，且對稱軸833與稜鏡470之剪切軸620相交於X-Y平面上的原點(0,0)。對位圖樣831的對稱軸833與稜鏡470之剪切軸620的夾角θs 滿足前述條件，即45°-2°≦θs ≦45°+2°。根據本揭露實施例，在量測時，微分干涉差顯微鏡只需對焦至上層對位圖與下層對位圖樣之前述對位圖樣的其中一層對位圖樣，即可從量測的影像中分析出堆疊對位誤差，如 第十A圖至第十D圖的範例所示。
在第十圖的範例中，以對位圖樣831為例說明如下。在第十A圖中，分析水平方向的堆疊誤差，如標號1011及1012所示區域。當量測系統對焦至下層對位圖樣811時，從偵測器495上觀察到入射光入射在下層對位圖樣811與上層對位圖樣821，其反射光(E光及O光)在光偵測器495上的相位(phase)、相位差(phase difference)及強度分佈(intensity)分別如第十B圖、第十C圖及第十D圖所示。第十B圖、第十C圖及第十D圖之說明如下。
第十B圖的上圖1021是當入射光入射在下層對位圖樣811時，其反射光(E光及O光)在光偵測器上的相位分佈圖，其中，曲線1021a是E光在光偵測器上的相位分佈；曲線1021b是O光在光偵測器上的相位分佈。由於E光及O光在入射至下層對位圖樣811時具有一夾角，其使得E光及O光在光偵測器上的相位分佈具有一位移(也就是一相位差)，例如在第十B圖的上圖1021中，下層對位圖樣811分別在區域Dm11與區域Dm12中的E光及O光各具有一位移。同樣地，在第十B圖的下圖1022中，當入射光(E光及O光)入射在上層對位圖樣821時，從E光在光偵測器上的相位分佈曲線1022a以及O光在光偵測器上的相位分佈曲線1022b可看出，上層對位圖樣821分別在區域Dm21與區域Dm22中的E光及O光各具有一位移(相位差)。
第十C圖是將第十B圖的相位分佈轉換成0至2 π的相位差分佈。由第十B圖的上圖1021可得到第十C圖之上圖1031中的區域Pm11與區域Pm12，由第十B圖的下圖1022可得到第十C圖之下圖1032中的區域Pm21與區域Pm22。在第十C圖中，當相位差為0或2 π時，此現象為建設性干涉，所以其光強為最大。所以在光偵測器上可觀察到反射光(E光及O光)的強度分佈如第十D圖所示。
由第十C圖的上圖1031可得到第十D圖之上圖1041中的影像區域Im11與影像區域Im12，由第十C圖的下圖1032可得到第十D圖之下圖1042中的影像區域Im21與影像區域Im22。在第十D圖的上圖1041中，由兩影像區域Im11與Im12中的多個峄值(peak)位置，可以算出下層對位圖樣811的中心位置Px1。在第十D圖的下圖1042中，利用同樣的方法可以算出上層對位圖樣821的中心位置Px2。然後由中心位置Px1與中心位置Px2，可以找出下層對位圖樣811與上層對位圖樣821在水平方向的位移Ox，也就是說，堆疊對位誤差在水平方向為位移Ox。類似地，以下層對位圖樣811與上層對位圖樣821在垂直方向上利用上述同樣方法來分析，也可以找出下層對位圖樣811與上層對位圖樣821在垂直方向的位移Oy，也就是說，堆疊對位誤差在垂直方向為位移Oy。
承上述，第十一圖是根據本揭露一實施例，說明一種量測堆疊對位誤差的方法。參考第十一圖，此方法使用一微分干涉差顯微鏡系統來量測一堆疊對位圖樣(步驟1110)，此堆疊對位圖樣例如是一下層對位圖樣與一上層對位圖樣的一種組合。並且，在量測此堆疊對位圖樣時，對焦至此下層對位圖樣與此上層對位圖樣之其中一對位圖樣(步驟1120)。然後，利用一影像分析法，從一光偵測器取得此堆疊對位圖樣的一影像，並自該影像分析出此下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置(例如此下層對位圖樣的一中心位置)與此上層對位圖樣在此方向的一第二參考位置(例如此上層對位圖樣的一中心位置)(步驟1130)。根據此第一參考位置與此第二參考位置，此方法算出在此方向的一堆疊對位誤差(步驟1140)。
在步驟1110中，此微分干涉差顯微鏡系統例如是，但不限定於，一反射式微分干涉差顯微鏡。在量測此堆疊對位圖樣時，此反射式微分干涉差顯微鏡可設定為第七圖的配置環境，包括如系統光軸OA11與稜鏡的對稱軸OA21近乎重合、該微分干涉差顯微鏡系統使用的照明波長為大於900nm、以及此堆疊對位圖樣的一對稱軸與稜鏡的剪切軸的夾角θ s 近乎45°等。在步驟1130中，此影像分析法還包含利用該影像來分析入射光入射在下層對位圖樣與上層對位圖樣，其反射光在該方向上的相位分佈、相位差分佈、以及強度分佈。其範例如第十A圖至第十D圖所示。在步驟1140中，可計算此第一參考位置與此第二參 考位置在該方向的一位移而得到此堆疊對位誤差。如何算出第一參考位置與第二參考位置不再重述。
如之前所述，當實際的堆疊圖樣結構使用一般的亮場光學顯微鏡量測時，由於下層對位圖樣與上層對位圖樣間具有厚度，例如50um的厚度，而無法同時對焦於上下層對位圖樣，所以上下層對位圖樣的影像無法同時清楚可看，以至於難以分析其堆疊對位誤差。以下是以實際的堆疊圖樣結構範例，根據本揭露實施例來計算其堆疊對位誤差。
第十二A圖是使用一反射式微分干涉差顯微鏡，並對焦於下層對位圖樣，得到的影像1200。由影像1200中可以看出，下層對位圖樣1211有明顯的干涉所造成的單一邊界，而上層對位圖樣1221則有干涉所造成的雙邊界。利用上述同樣方法來分析光源入射在下層對位圖樣1211與上層對位圖樣1221，其反射光分別在光偵測器上的X分向與Y方向的強度分佈曲線，分別如第十二B圖與第十二C圖所示。在第十二B圖中，從X分向的強度分佈曲線1241可得出，下層對位圖樣1211的左右邊界分別為28.9um及138.22um，所以，下層對位圖樣1211在X方向的中心位置等於(8.9um+138.22um)/2，即83.56um；而上層對位圖樣1121的左邊界具有兩個峄值位置，分別為15.07um及20.10um，因此可求得上層對位圖樣1221之左邊界的中心位置等於(15.07um+20.10um)/2，即17.59um。 同樣地，可求得其右邊界的中心位置等於(145.77um+150.79um)/2，即148.28um；由左邊界的中心位置17.59um與右邊界的中心位置148.28um，可以求得上層對位圖樣的中心位置等於(17.59um+148.28um)/2，即82.93um。所以，堆疊對位誤差在X方向等於下層對位圖樣1211與上層對位圖樣1221在X方向的中心位置的差距，即83.56um-82.93um；所以，在X方向的堆疊對位誤差為0.63um。同樣地，在第十二C圖中，可分析Y方向的強度分佈曲線1242，然後求得下層對位圖樣1211在Y方向的中心位置為(41.40um+150.68um)/2，即96.04um；而上層對位圖樣1221在Y方向的中心位置為(31.39um+161.98um)/2，即96.69um；所以，堆疊對位誤差在Y方向為96.69um-96.04um，即0.65um。
承上述，第十三圖是根據本揭露一實施例，說明一種量測堆疊對位誤差的系統。參考第十三圖，此量測堆疊對位誤差的系統1300可包含一微分干涉差顯微鏡系統1310以及一影像分析模組1320。微分干涉差顯微鏡系統1310配置來量測一堆疊對位圖樣1312。影像分析模組1320從光偵測器495取得堆疊對位圖樣1312的一影像1314，並自該影像分析出一下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與一上層對位圖樣在該方向的一第二參考位置，並且根據該第一參考位置與該第二參考位置，算出在該方向的一堆疊對位誤差1322。微分干涉差顯微鏡系統1310具有如第七圖所示的特殊配置，此特殊配置已描述於前述本揭 露實施例中，此處不再重述。微分干涉差顯微鏡系統1310在量測此堆疊對位圖樣時，只對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一對位圖樣(overlay mark)。影像分析模組1320如何進行該影像的分析已描述於前述本揭露實施例中，此處不再重述。
綜上所述，本揭露實施例提供一種量測堆疊對位誤差的方法與系統。其技術使用微分干涉差顯微鏡系統做為量測堆疊對位圖樣的工具，在量測時只對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一層對位圖樣，並且利用一影像分析法，可從堆疊對位圖樣的影像中得知上層與下層晶片之間的對位誤差值。本揭露實施例可應用在例如三維積體電路的檢測設備上。
以上所述者僅為本揭露實施例，當不能依此限定本揭露實施之範圍。即大凡本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍。
110、120‧‧‧薄型晶圓
130‧‧‧基底晶圓
220‧‧‧下層對位圖樣
240‧‧‧上層對位圖樣
200‧‧‧量測系統
222‧‧‧稜鏡
320‧‧‧Wollaston稜鏡
326、328‧‧‧光點
334‧‧‧入射光
344a‧‧‧E光
344b‧‧‧O光
360‧‧‧物鏡
S+1 、S-1 ‧‧‧訊號
D‧‧‧位移量
400‧‧‧反射式微分干涉差顯微鏡系統
402‧‧‧光源
41、42、43‧‧‧透鏡
430‧‧‧偏光片
440‧‧‧分光鏡
450‧‧‧物鏡
460‧‧‧後焦平面
470‧‧‧Nomarski稜鏡
480‧‧‧待測物
490‧‧‧檢偏片
495‧‧‧光偵測器
404‧‧‧孔徑光闌
OA11‧‧‧系統光軸
OA21‧‧‧Nomarski稜鏡的對稱軸
OA22‧‧‧上稜鏡的晶軸
OA23‧‧‧下稜鏡的晶軸
510‧‧‧干涉平面
520‧‧‧稜鏡膠合面
530‧‧‧線性偏振光
610‧‧‧線性偏振光的電場方向
620‧‧‧剪切軸
θP ‧‧‧線性偏振光的電場方向與剪切軸的夾角
710、720‧‧‧平台
θ s ‧‧‧剪切軸與對位圖樣的對稱軸之間的夾角
811‧‧‧下層對位圖樣
821‧‧‧上層對位圖樣
831‧‧‧對位圖樣
833‧‧‧對位圖樣的對稱軸
1011‧‧‧下層對位圖樣之水平方向上的對稱軸
1012‧‧‧上層對位圖樣之水平方向上的對稱軸
1021、1031、1041‧‧‧上圖
1022、1032、1042‧‧‧下圖
1021a、1022a‧‧‧E光在光偵測器上的相位分佈曲線
1021b、1022b‧‧‧O光在光偵測器上的相位分佈曲線
Dm11、Dm12、Dm21、Dm22‧‧‧區域
Pm11、Pm12、Pm21、Pm22‧‧‧區域
Im11、Im12、Im21、Im22‧‧‧區域
Px1‧‧‧下層對位圖樣的中心位置
Px2‧‧‧上層對位圖樣的中心位置
Ox‧‧‧下層對位圖樣與上層對位圖樣在水平方向的位移
1110‧‧‧使用一微分干涉差顯微鏡系統來量測一堆疊對位圖樣
1120‧‧‧在量測此堆疊對位圖樣時，對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一對位圖樣
1130‧‧‧利用一影像分析法，從一光偵測器取得此堆疊對位圖樣的一影像，並自該影像分析出此下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與此上層對位圖樣在此方向的一第二參考位置
1140‧‧‧根據此第一參考位置與此第二參考位置，算出在此方向的一堆疊對位誤差
1200‧‧‧影像
1211‧‧‧下層對位圖樣
1221‧‧‧上層對位圖樣
1241‧‧‧X方向的強度分佈曲線
1242‧‧‧Y方向的強度分佈曲線
1300‧‧‧量測堆疊對位誤差的系統
1310‧‧‧微分干涉差顯微鏡系統
1320‧‧‧影像分析模組
1312‧‧‧堆疊對位圖樣
1314‧‧‧影像
1322‧‧‧堆疊對位誤差
第一圖是三維晶圓堆疊的一範例示意圖。
第二圖是對位圖樣的一範例示意圖。
第三A圖是一量測系統之照明光路的一範例示意圖。
第三B圖是S+1訊號與S-1訊號的變化圖。
第四圖是根據本揭露一實施例，說明一種反射式微分干涉差顯微鏡的系統架構圖。
第五圖是根據本揭露一實施例，說明Nomarski稜鏡之照明光路的一範例示意圖。
第六圖是根據本揭露一實施例，說明Nomarski稜鏡的一上視圖。
第七圖是根據本揭露一實施例，說明可設定系統的配置環境。
第八A圖與第八B圖是一般常用的一些堆疊對位圖樣的範例。
第八C圖是根據本揭露一實施例，說明上層對位圖樣與下層對位圖樣的組合。
第九圖是根據本揭露另一實施例，說明堆疊對位圖樣位於量測系統中的方位角。
第十A圖是根據本揭露一實施例，說明下層對位圖樣、上層對位圖樣、以及其水平方向上的對稱軸。
第十B圖、是根據本揭露實施例，說明入射光入射在下層對位圖樣與上層對位圖樣，其反射光的相位分佈。
第十C圖是根據本揭露一實施例，說明入射光入射在下層對位圖樣與上層對位圖樣，其反射光的相位差分佈。
第十D圖是根據本揭露一實施例，說明入射光入射在下層對位圖樣與上層對位圖樣，其反射光的強度分佈。
第十一圖是根據本揭露一實施例，說明一種量測堆疊對位誤差的方法。
第十二A圖是根據本揭露一實施例，使用一反射式微分干涉差顯微鏡，並對焦於下層對位圖樣而得到的影像。
十二B圖與第十二C圖是根據本揭露實施例，說明入射在下層對位圖樣與上層對位圖樣，其反射光分別在光偵測器上的X分向與Y方向的強度分佈曲線圖。
第十三圖是根據本揭露一實施例，說明一種量測堆疊對位誤差的系統。
1110‧‧‧使用一微分干涉差顯微鏡系統來量測一堆疊對位圖樣
1120‧‧‧在量測此堆疊對位圖樣時，對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一對位圖樣
1130‧‧‧利用一影像分析法，從一光偵測器取得此堆疊對位圖樣的一影像，並自該影像分析出此下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與此上層對位圖樣在此方向的一第二參考位置
1140‧‧‧根據此第一參考位置與此第二參考位置，算出在此方向的一堆疊對位誤差

Claims (18)

  1. 一種量測堆疊對位誤差的方法，包含：設定一微分干涉差顯微鏡系統的配置，來量測一堆疊對位圖樣，其中該配置包含該微分干涉差顯微鏡系統中的一系統光軸與一稜鏡的一對稱軸近乎重合、以及該堆疊對位圖樣的一對稱軸與該稜鏡的一剪切軸的夾角近乎45°；在量測該堆疊對位圖樣時，根據該微分干涉差顯微鏡系統的配置，使得該微分干涉差顯微鏡系統只對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一層對位圖樣；利用一影像分析法，從一光偵測器取得該堆疊對位圖樣的一影像，並自該影像分析出該下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與該上層對位圖樣在該方向的一第二參考位置；以及根據該第一參考位置與該第二參考位置，算出在該方向的一堆疊對位誤差。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該堆疊對位圖樣是該下層對位圖樣與該上層對位圖樣的一種組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中設定該微分干涉差顯微鏡系統的配置還包括：將該微分干涉差顯微鏡系統中的一第一平台沿著放置該堆疊對位圖樣的一X-Y平面的X方向移動，使得該第一平台中的該稜鏡的該對稱軸與該微分干涉差顯微鏡系統的該系統光軸近乎重合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該微分干涉差 顯微鏡系統使用的一照明波長為大於900nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中設定該微分干涉差顯微鏡系統的配置還包括：以垂直該X-Y平面的Z方向為軸，旋轉該微分干涉差顯微鏡系統中的一第二平台，使得該堆疊對位圖樣的該對稱軸與該稜鏡的該剪切軸的夾角近乎45°。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一參考位置是該下層對位圖樣的一第一中心位置，該第二參考位置是該上層對位圖樣的一第二中心位置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該影像分析法還包含：利用該影像來分析一入射光入射在該下層對位圖樣與該上層對位圖樣，其反射光在該方向上的相位分佈、相位差分佈、以及強度分佈。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該堆疊對位誤差是該第一參考位置與該第二參考位置的一位移。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該方向是水平方向或垂直方向。
  10. 一種量測堆疊對位誤差的系統，該量測堆疊對位誤差的系統包含：一微分干涉差顯微鏡系統，配置來量測一堆疊對位圖樣，其中該配置包含該微分干涉差顯微鏡系統中的一系統光軸與一稜鏡的一對稱軸近乎重合、以及該堆疊對位圖樣的一對稱軸與該稜鏡的一剪切軸的夾角近乎45°，並且在量測該堆疊對位圖樣時，根據該配置，該 微分干涉差顯微鏡系統只對焦至一下層對位圖樣與一上層對位圖樣之其中一層對位圖樣；以及一影像分析模組，從一光偵測器取得該堆疊對位圖樣的一影像，並自該影像分析出一下層對位圖樣在一方向的一第一參考位置與一上層對位圖樣在該方向的一第二參考位置，並且根據該第一參考位置與該第二參考位置，算出在該方向的一堆疊對位誤差。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該微分干涉差顯微鏡系統至少包括：一第一平台，備有一稜鏡；一物鏡；以及一第二平台，備有一待測物。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中在量測該堆疊對位圖樣時，該第二平台延著Z方向移動，該Z方向垂直於放置該堆疊對位圖樣的一X-Y平面，使得該移動微分干涉差顯微鏡系統在量測該堆疊對位圖樣時，只對焦至該下層對位圖樣與該上層對位圖樣之該其中一層對位圖樣。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該第二平台以Z方向為軸旋轉，使得該堆疊對位圖樣的該對稱軸與該稜鏡的該剪切軸的夾角近乎45°。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該微分干涉差顯微鏡系統使用的一照明波長為大於900nm。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該第一平台延著放置該堆疊對位圖樣的一X-Y平面的X方向移動，使得該移動微分干涉差顯微鏡系統中的該系統光軸與該稜鏡的該對稱軸近乎重合。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該微分干涉差顯微鏡系統是一反射式微分干涉差顯微鏡。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該微分干涉差顯微鏡系統還包括該光偵測器。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之量測堆疊對位誤差的系統，其中該方向是水平方向或垂直方向。
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