减小位置测量误差的光栅结构优化方法技术

本发明专利技术提供了一种减小位置测量误差的光栅结构优化方法，包括：根据不同衍射级次信号的强度，建立相位光栅结构的评价方法以描述结构的优劣；而后根据该评价方法选出一种或多种结果较好的光栅结构作为初始的光栅结构；再根据制造过程中可能引入的变形生成对应的变形后的光栅结构；而后比较上述初始的光栅结构和变形后的光栅结构给出多组用于对比的光栅排布组合，并对其进行制板，加工出实验用的标记测量板；接着由对比测量结果建立起光栅结构变形与所引入的位置误差的对应关系；最后根据该对应关系优化初始的光栅结构，得到优化后的光栅结构。该优化后的光栅结构能够抵消或缓解制造工艺过程中引入的变形对位置测量精度的影响，减小位置测量误差。减小位置测量误差。减小位置测量误差。

【技术实现步骤摘要】
减小位置测量误差的光栅结构优化方法


[0001]本专利技术涉及光学精密位置检测领域，尤其涉及在相位光栅位置测量系统中精确测量位置误差的光栅结构优化方法。

技术介绍

[0002]相位光栅位置测量系统通过入射光束照射周期性光栅结构，提取反射光束中的相关信息，从而获得准确的位置信息。具有测量速度快、测量精度高以及受环境影响小等优点，因此广泛应用于集成电路工艺过程中需要高精度位置测量的步骤。
[0003]随着集成电路领域中的技术节点不断缩小，对相位光栅测量系统测量精度的要求也越来越严格。但光栅结构会随着制造工艺过程的进行而产生一定程度的形变，既削弱了信号光的强度，也引入了额外的相位信息，从而导致测量误差，降低了位置测量精度。
[0004]针对相位光栅标记的结构设计，在使用单波长照明的检测系统时，可以通过选取波长与光栅结构具有适配性的激光作为光源，来减小变形对位置精度的影响。然而，由于工艺过程也会使光栅发生变化，从而导致在适配波长的条件下，测量光束的信号强度仍无法满足信噪比要求。基于此，增加波长范围，通过对不同波长下的位置测量结果进行优化，来提升测量精度。然而，多波长方案不仅会增加光学系统的设计复杂度，还可能需要在测量过程中进行额外的操作步骤，使测量成本增加，测量效率降低。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种减小位置测量误差的光栅结构优化方法，包括：
[0006]步骤S1，根据不同衍射级次信号的强度，建立相位光栅结构的评价函数；
[0007]步骤S2，根据所述评价函数，选取初始的光栅结构；
[0008]步骤S3，将所述初始的光栅结构代入制造工艺所引起的变形模型，生成变形后的光栅结构；
[0009]步骤S4，比较所述初始的光栅结构和所述变形后的光栅结构，给出多组用于对比的光栅排布组合；
[0010]步骤S5，根据预设的制板工艺对多组所述光栅排布组合进行制板，加工出实验用的标记测量板；
[0011]步骤S6，对所述标记测量板上的各组所述光栅排布组合进行测量，对测量结果进行分析，建立起光栅结构变形与所引入的位置误差之间的对应关系；
[0012]步骤S7，根据预设的误差控制需求，结合所述对应关系，对所述初始的光栅结构进行优化设计，得到优化后的光栅结构。
[0013]优选地，该评价函数为：
[0014][0015]其中，W为评价函数，w
m
为第m衍射级次的权重，η
m
为第m衍射级次的衍射效率，为第m衍射级次可能的最大衍射效率。
[0016]优选地，该权重w
m
按照以下原则来配置：
[0017]对于奇衍射级次，衍射级次越高则配置越高的权重；对于偶衍射级次以及零衍射级次，则配以负数权重。
[0018]优选地，将上述衍射效率代入评价函数，选出结果较好的一种或多种结构作为所述初始的光栅结构。其中，对任意已知结构的相位光栅，该衍射效率可以采用严格耦合波理论计算得出。
[0019]进一步地，上述变形模型同时包含有描述变形类型和描述变形程度的变形参数。
[0020]进一步地，针对每组相互对应的初始的光栅结构和变形后的光栅结构，根据该组中光栅的数量及所述变形参数，给出多组用于对比的光栅排布组合。
[0021]进一步地，光栅排布组合可以用来对比变形类型相同但变形程度不同的初始的光栅结构和变形后的光栅结构；对比变形程度相同但变形类型不同的初始的光栅结构和变形后的光栅结构；以及对比不同结构的初始的光栅结构。
[0022]进一步地，制板工艺包括掩模版制造工艺或基础硅片制造工艺。
[0023]进一步地，将上述方法用于优化产生一定程度变形的初始的光栅结构，可以在误差控制需求范围内实现相位光栅位置测量系统的高精度位置测量。
[0024]与现有技术相比，本专利技术提供的减小位置测量误差的光栅结构优化方法，至少具有以下有益效果：
[0025](1)通过本专利技术提供的减小位置测量误差的光栅结构优化方法，得到优化后的光栅结构，能够至少部分缓解制造工艺过程中引入的变形对位置测量精度的影响，减小位置测量误差，确保位置测量精度。
[0026](2)相比于多波长方案不仅会增加光学系统的设计复杂度，还可能需要在测量过程中进行额外的操作步骤。通过本专利技术提供的
[0027]减小位置测量误差的光栅结构优化方法，得到优化后的光栅结构，将其用于相位光栅位置测量系统中达到减小测量位置误差，确保位置测量精度的目的。避免了测量成本增加、测量效率降低的问题。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例的实施流程图；
[0029]图2是周期性相位光栅结构的剖面示意图；
[0030]图3是一种初始的光栅结构的剖面示意图；
[0031]图4是一种初始的光栅结构和变形后的光栅结构的剖面示意图；
[0032]图5是一种初始的光栅结构和一系列变形类型相同但变形程度不同的变形后的光栅结构的排布方式示意图；
[0033]图6是一种初始的光栅结构和一系列变形程度相同但变形类型不同的变形后的光栅结构的排布方式示意图；
[0034]图7是一种一系列不同结构的初始的光栅结构的排布方式示意图；
[0035]图8是测量标记制版示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、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，对本专利技术进一步详细说明。
[0037]本专利技术提供了一种减小位置测量误差的光栅结构优化方法，该方法通过优化光栅结构、模拟结构变形和进行信息对比等方式，在实际测量之前，建立光栅结构形变与测量误差的对应关系，可以在原有测量系统中，通过特定结构的优化设计来缓解因工艺步骤带来的变形误差。而光刻工艺是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的步骤，在该步骤中，采用本专利提出的方法，在提升对准精度的同时，也能节约测量时间和成本。
[0038]为获得减小位置测量误差的光栅结构，首先根据不同衍射级次信号的强度，建立一种相位光栅结构的评价方法，以描述结构参数设计的优劣。而后根据该评价方法选出一种或多种结果较好的光栅结构作为初始的光栅结构。再根据制造工艺过程中可能引入的变形生成一种或多种变形后的光栅结构。接下来通过比较上述初始的光栅结构和变形后的光栅结构给出多组用于对比的光栅排布组合，以及对上述多组光栅排布组合进行制板，加工出实验用的标记测量板。紧接着根据对比测量的结果建立起光栅结构变形与所引入的位置误差的对应关系。最后根据上述对应关系对初始的光栅结构进行优化，得到优化后的光栅结构。
[0039]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的一种减小位置测量误差的光栅结构优化方法的实施流程图。
[0040]如图1所示，根据该实施例的一种减小位置测量误差的光栅结构优化方法，可以包括以下步骤：
[0041]步骤S1，根据不同衍射级次信号的强度，建立相位光栅结构的评价函数。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小位置测量误差的光栅结构优化方法，其特征在于，包括：步骤S1，根据不同衍射级次信号的强度，建立相位光栅结构的评价函数；步骤S2，根据所述评价函数，选取初始的光栅结构；步骤S3，将所述初始的光栅结构代入制造工艺所引起的变形模型，生成变形后的光栅结构；步骤S4，比较所述初始的光栅结构和所述变形后的光栅结构，给出多组用于对比的光栅排布组合；步骤S5，根据预设的制板工艺对多组所述光栅排布组合进行制板，加工出实验用的标记测量板；步骤S6，对所述标记测量板上的各组所述光栅排布组合进行测量，对测量结果进行分析，建立起光栅结构变形与所引入的位置误差之间的对应关系；步骤S7，根据预设的误差控制需求，结合所述对应关系，对所述初始的光栅结构进行优化设计，得到优化后的光栅结构。2.根据权利要求1所述的减小位置测量误差的光栅结构优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述评价函数为：其中，W为评价函数，w
m
为第m衍射级次的权重，η
m
为第m衍射级次的衍射效率，为第m衍射级次可能的最大衍射效率。3.根据权利要求2所述的减小位置测量误差的光栅结构优化方法，其特征在于，所述权重按照以下原则来配置：对于奇衍射级次，衍射级次越高则配置越高的权重；对于偶衍射级次以及零衍射级次，则配以负数权重。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光华，李璟，张清洋，钟丽娜，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：