测量系统和测量方法
【专利摘要】本发明提供一种测量系统和测量方法，用于测量掩模在基片中的空间像，其中测量系统包括：照明单元，用于提供照明光，照明光经过掩模后形成初始光；成像单元，用于对初始光进行成像，形成成像光；分束单元，用于将成像光分为投影光和参考光；投影光用于在基片内形成掩模的图像，并经基片反射形成第一反射光；反射单元，用于接收参考光形成第二反射光；所述第二反射光于所述第一反射光相互干涉后形成干涉光；测量单元，用于测量干涉光所形成的空间像。本发明利用光学干涉原理，通过第一反射光和第二反射光的干涉成像，形成铜基片中实际图形完全一样的图形，提高了测量的精度，避免了光刻胶显影等步骤，节省了光刻工艺研发的时间和成本。
【专利说明】
测量系统和测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体领域，特别涉及一种测量系统和测量方法。【背景技术】
[0002]随着半导体领域技术的发展，半导体器件的关键尺寸(Critical Dimens1n，CD) 越来越小，芯片的集成度也越来越高，对半导体制造工艺提出了越来越严格的要求，因此必须在工艺过程中尽可能的减小每一步骤的误差，降低因误差而导致的器件失效。
[0003]在半导体制造过程中，光刻工艺作为核心技术占据着重要位置。在标准的CMOS工艺中，需要用到数十次的光刻步骤，受到光刻机分辨率以及对准的精确度等因素的影响，光刻工艺存在误差。
[0004]在光刻工艺中，主要通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM) 来测量以光刻胶或其它膜层为掩模对衬底进行刻蚀而形成的图案。扫描电子显微镜中，电子枪发射出的电子束聚焦在图案表面上，高能电子束与图案物质发生交互作用，通过对产生于图案上的二次电子搜集，经过放大后送到显像管的栅极上，形成人们可观察到的各种特征图像。
[0005]但是现有光刻工艺中，采用扫描电子显微镜成像测量掩模图案的方法，具有效率不高的问题。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提出一种测量系统和测量方法，节省了光刻工艺研发的时间和成本。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种测量系统，用于测量掩模在基片中的空间像，所述测量系统包括:
[0008]照明单元，用于提供照明光，所述照明光经过掩模后形成初始光；[〇〇〇9]成像单元，用于对所述初始光进行成像，形成成像光；
[0010]分束单元，用于将所述成像光分为投影光和参考光；所述投影光投射至基片并在基片内形成所述掩模的图像；所述基片用于使所述投影光反射形成第一反射光，并将所述第一反射光投射至所述分束单元；
[0011]反射单元，用于接收所述参考光形成第二反射光，并将所述第二反射光投射至所述分束单元；所述第二反射光与所述第一反射光相互干涉后形成干涉光；
[0012]测量单元，用于测量所述干涉光所形成的空间像。
[0013]可选的，所述测量系统还包括:第一管透镜，用于会聚所述初始光，所述成像单元用于对第一管透镜会聚后的初始光进行成像。
[0014]可选的，所述测量系统还包括:第一分束板，用于使第一管透镜会聚后的所述初始光反射至所述成像单元，还用于将所述干涉光透射至所述测量单元。
[0015]可选的，所述分束单元包括:第二分束板，用于使经反射单元形成的所述第二反射光反射至所述测量单元，还用于将基片形成的所述第一反射光透射至所述测量单元。
[0016]可选的，所述反射单元包括平面镜，所述平面镜与所述第二分束板平行设置。
[0017]可选的，所述测量系统还包括:补偿单元，位于所述分束单元与所述基片之间，用以补偿分束过程中形成的像差。
[0018]可选的，所述测量系统还包括:光阑，设置于第一反射光光路上，用于遮挡杂散光。
[0019]可选的，所述照明单元包括激光光源，所述激光光源用于产生与光刻机曝光相同波长的光。
[0020]可选的，所述照明单元还包括照明装置，所述照明装置用于使所述激光光源产生的平行光形成不同角度入射到掩模上的照明光。[0021 ]可选的，所述照明装置为部分相干照明、环形照明、偶极照明或四极照明。
[0022]可选的，所述成像单元包括显微镜镜头。
[0023]可选的，所述测量单元包括:第二管透镜，用于会聚所述干涉光；图像传感器，用于采集第二管透镜会聚后的干涉光所形成的空间像。
[0024]可选的，所述测量单元还包括:位于所述第二管透镜和所述图像传感器之间的快门，用于控制所述干涉光投射在图像传感器上的曝光量。
[0025]可选的，所述图像传感器为电荷耦合阵列或者互补型金属-氧化物-半导体光传感器阵列。
[0026]可选的，所述测量系统还包括载物台，用于放置基片，所述载物台为移动平台。
[0027]相应的，本发明还提供一种测量方法，用于测量掩模在基片中的空间像，包括:
[0028]提供照明光，所述照明光经过掩模形成初始光；
[0029]对所述初始光进行成像，形成成像光；
[0030]将所述成像光分为投影光和参考光；[〇〇31]所述投影光透射至基片，并在基片内形成所述掩模的图像，所述投影光经所述基片反射形成第一反射光；
[0032]反射所述参考光，形成第二反射光；
[0033]所述第二反射光和所述第一反射光合束相互干涉，形成干涉光；
[0034]测量所述干涉光形成的空间像。
[0035]可选的，形成所述初始光的步骤之后，对所述初始光进行成像形成成像光的步骤之后，所述测量方法还包括会聚所述初始光进行成像。
[0036]可选的，在将所述成像光分为投影光和参考光的步骤之后，在所述投影光投射到所述基片的步骤之前，所述测量方法还包括对所述投影光进行像差补偿，以去除在分束过程中所产生的像差。
[0037]可选的，形成所述第一反射光的步骤之后，所述第一反射光与所述第二反射光合束相互干涉的步骤之前，所述测量方法还包括:去除所述第一反射光中的杂散光。
[0038]可选的，所述提供照明光的步骤包括，所述照明光与光刻机曝光采用的光具有相同波长。
[0039]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0040]本发明通过分束单元，使经过掩模的初始光分为两部分，一部分投射到基片上，在基片内形成所述掩模的图像，并经基片反射形成第一反射光，投射至分束单元；另一部分作为参考光，经反射单元反射形成第二反射光，折返回分束单元。所述第一反射光和所述第二反射光在分束单元合束，发生干涉，经测量单元成像、测量，能够测量同基片中实际图形完全一样的图形，提高了测量的精度，避免了光刻胶显影等步骤，节省了光刻工艺研发的时间和成本。
[0041]本发明可以用于测量一般曝光使用的掩模，也可以用于测量用于研发的小型掩模，甚至可以用于研发进行图线改变成的液晶滤光片，可以在研发的过程中节省制作高精度掩模的费用，降低了研发成本。【附图说明】
[0042]图1是本发明所提供测量系统一实施例的结构示意图；
[0043]图2是图1所示测量系统的照明光路图；
[0044]图3是图1所示测量系统的成像与测量光路图；
[0045]图4是图1所示测量系统成像单元、反射单元、分束单元以及基片间的光路图；
[0046]图5是本发明所提供测量方法一实施例的流程图。【具体实施方式】
[0047]由【背景技术】可知，现有技术中，要得到某一图形化掩模在硅片中的实际空间像需要对此掩模在给定的硅片上曝光，并且使用扫描电子显微镜对光刻胶中的像进行记录。就像传统的照相机，需要先将图像记录在胶片上，然后再用扫描仪或者翻拍照相机将其记录。
[0048]而现在的AIMS (Aerial Image Measurement System)虽然可以对给定的掩模进行电子成像。但是这样的成像无法在实际硅片上进行。尤其是当硅片上生长有多层膜或者硅片上已经形成有一些高低错落的图形时，多层膜和高低错落的图形会使入射光发生散射， 对掩模图形空间像的成像造成影响，使掩模图形空间像发生图形变形，甚至图形缺失。这种影响是现在技术不可避免的。
[0049]为解决所述技术问题，本发明提供一种测量系统，包括:
[0050]照明单元，用于提供照明光，所述照明光经过掩模后形成初始光；成像单元，用于对所述初始光进行成像，形成成像光；分束单元，用于将所述成像光分为投影光和参考光； 所述投影光投射至基片并在基片内形成所述掩模的图像；所述基片用于使所述投影光反射形成第一反射光，并将所述第一反射光投射至所述分束单元；反射单元，用于接收所述参考光形成第二反射光，并将所述第二反射光投射至所述分束单元；所述第二反射光与所述第一反射光相互干涉后形成干涉光；测量单元，用于测量所述干涉光所形成的空间像。
[0051]本发明基于光学干涉原理，通过分束系统使部分经过掩模的初始光投射至基片， 在基片内形成掩模图像，并经过基片形成第一反射光；而另一部分初始光未经过基片反射， 直接被反射单元反射形成第二反射光。所述第一反射光和所述第二反射光干涉成像，经测量单元成像、测量，能够测量同基片中实际图形完全一样的图形，提高了测量的精度，避免了显影等步骤，节省了光刻工艺研发的时间和成本。
[0052]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0053]图1是本发明所提供测量系统一实施例的结构示意图。
[0054]需要说明的是，本实施例中，所述测量系统测量的是所述掩模1在硅片2中所形成的空间像。在其他实施例中，还可以测量掩模在硅片之外的其他基片上所形成的空间像。
[0055]参考图1，结合参考图2,图2是图1所示的测量系统的照明光路图，所述测量系统包括:
[0056]照明单元10,用于提供照明光100,所述照明光100经过掩模1后形成初始光200。
[0057]具体的，所述照明单元10提供的照明光100从不同角度入射到掩模1上，因此，经过掩模1后形成的初始光200包括有掩模1上的图像。
[0058]需要说明的是，本实施例中，所述照明单元10包括激光光源11和照明装置12。
[0059]具体的，采用光刻机曝光光源作为所述激光光源11，即所述激光光源11输出的激光101与光刻机曝光采用的激光波长相同。因此在相同的照明条件下，后续测量单元中测量的空间像与在光刻胶上实际曝光，得到掩模1的图像是相同的。
[0060]需要说明的是，本实施例中采用光刻机曝光光源作为本发明照明单元中的光源， 仅为一示例，本发明对光源的选择不做限制，可以选择其他光源。
[0061]所述照明装置12使激光101形成不同角度入射到掩模上的照明光100。本实施例中，所述照明装置12为一组透镜，使激光101散射，形成照明光100,从不同角度入射到掩模 1上。
[0062]需要说明的是，所述照明装置12可以采用柯勒照明原理，提供诸如部分相干照明、环形照明、以及偶极照明或四极照明，本发明对照明装置12的选择不做限制。
[0063]继续参考图1，结合参考图2,所述测量系统还包括成像单元20,所述成像单元20 用于对所述初始光200进行成像，形成成像光400。
[0064]需要说明的是，本实施例中，在所述成像单元20与所述掩模1之间，所述测量系统还包括第一管透镜61和第一分束板62。需要说明的是，所述第一管透镜光轴的方向为第一光轴方向A。
[0065]具体的，所述第一管透镜61用于会聚所述初始光200,能够提高后续经过成像单元20形成的成像光400的光强，有利于提高后续形成空间像的质量。
[0066]所述第一分束板62,用于使第一管透镜61会聚后的所述初始光200发生反射，形成入射光300,投射至所述成像单元20。
[0067]本实施例中，所述第一分束板62包括反射面621，所述反射面621与入射的所述初始光200呈45°，因此，经反射面621反射形成的入射光300与入射的所述初始光200相互垂直，投射至所述成像单元20。也就是说，所述成像单元20的光轴方向为第二光轴方向B， 所述第二光轴方向B与所述第一光轴方向A相互垂直。由于后续所述第一分束板62还用于透射所述干涉光至所述测量单元50,测量单元50的光轴与所述第二光轴方向B重合，所述第一分束板62设置在成像单元20与所述测量单元50之间，这样的光路设计能够减小所述测量系统的长度。
[0068]所述成像单元20用于形成成像光400。本实施例中，所述成像单元20用于对所述第一分束板62反射的入射光300成像，形成成像光400,所述成像光400投射至分束单元 30。所述成像单元20包括显微镜镜头21。
[0069]需要说明的是，本实施例中成像单元20中包括显微镜镜头21仅为一示例，本发明对此不做限制，本发明其他实施例中，可以选择其他成像元件对所述初始光进行成像，形成所述成像光400。
[0070]还需要说明的是，所述测量系统量测的空间像的成像区域比实际光刻机光刻中的小，因此所述成像单元20可以采用显微镜镜头的设计，不需要类似光刻机成像镜头一样的巨大体积和成本。
[0071]继续参考图1，同时结合参考图2,所述测量系统还包括分束单元30,所述分束单元30用于将所述成像光400分为投影光500和参考光600。
[0072]结合参考图3,所述图3是图1所示测量系统的成像与测量光路图。具体的，所述投影光500投射至硅片2,并在硅片2内形成所述掩模1的图像。所述硅片2用于是所述投影光500反射形成第一反射光700,并将所述第一反射光700反射至所述分束单元30。
[0073]需要说明的是，所述测量系统还包括载物台65,所述硅片2位于所述载物台65上。 本实施例中，所述载物台65为移动平台，能够有6个自由度改变硅片2的位置，所述6个自由度为沿着第二光轴B方向的平移、围绕第二光轴方向B的转动以及沿着垂直于第二光轴方向B的倾斜。
[0074]所述分束单元30包括第二分束板31，所述第二分束板31为半反射镜。使所述成像光400分为投影光500和参考光600。具体的，所述第二分束板31包括反射面311，所述反射面311使一部分成像光400发生反射，形成参考光600,反射至所述反射单元40 ;所述第二分束板31剩下的成像光400发生透射，形成投影光500,投射至所述载物台65上的硅片2上，并且所述硅片2使所述投影光500发生反射，形成第一反射光700,并将所述第一反射光700反射至所述分束元件30内的第二分束板31。
[0075]需要说明的是，本实施例中，采用半反射镜将所述成像光400分为投影光和参考光的设置仅为一示例，本发明对此不做限制，本发明其他实施例中还可以选择其他分束器件是所述成像光400分为投影光和参考光。
[0076]还需要明的是，本实施例中，所述硅片2为形成有光刻胶层的硅片。结合参考图4， 图4示出了图1所示测量系统成像单元20、分束单元30、反射单元40以及硅片2间的光路图，图中标示了照明光路以及成像、测量光路。所述投影光500投射至所述硅片2中，在所述硅片2表面的光刻胶内形成所述掩模1的图像。由于硅片2内已经形成有多层膜和一些高低错落的图形，多层膜和高低错落的图形会散射入射的投影光500。
[0077]此外需要说明的是，所述测量系统还包括补偿单元63,所述补偿单元63位于所述分束单元30与所述硅片2之间，用以补偿分束过程中所形成的像差。具体的，所述补偿单元63包括像差补偿透镜，由于本实施例中，初始光200形成投影光500的过程中，经两次分束，在分束过程中会有像差产生，为了使所述光刻胶内形成的图形与所述掩模1内的图形尽量接近，因此本实施例中在所述投影光500投射至硅片2之前的光路中，设置有像差补偿透镜，以补偿分束过程中形成的像差。但是本发明对是否设置所述补偿透镜不作限制。
[0078]继续参考图1，结合参考图2和图3,所述测量系统还包括反射单元40,用于接收所述参考光600,使参考光600发生反射形成第二反射光800。
[0079]具体的，所述反射单元40包括平面镜41，所述平面镜41与所述第二分束板31平行设置，且平面镜41的反射面与所述第二分束板31的反射面311相对。所述投影光500 入射到所述第二分束板31的反射面311上后，一部分投影光500被反射面311反射至所述平面镜41，形成参考光600。所述平面镜41反射所述参考光600,形成第二反射光800,并使所述第二反射光800投射至所述分束单元30内的第二分束板31。
[0080]所述第二反射光800与所述第一反射光700均被投射至所述分束单元30内的第二分束板31。所述第二反射光800与所述第一反射光700发生相互干涉，形成干涉光1000。
[0081]需要说明的是，所述干涉光1000的成像与光刻胶中的实际成像是完全一样的，因为光刻胶内所述掩模1的图像是由从上向下入射投影光500和从下向上的散射光相干涉形成的。而由所述硅片2反射所述投影光500而形成的第一反射光700,仅仅是由光刻胶内从下向上的散射光构成，而不包括从上向下的入射光投影光500。因此仅仅第一反射光700 的成像，不能得到光刻胶内所述掩模1的完整图形，会出现图像变形甚至缺失。而所述第二反射光800仅仅经过反射单元20内的平面镜41反射，未经过硅片2的反射，与所述投影光 500是一样的。因此所述第二反射光800与所述第一反射光700的相互干涉，与所述娃片2 内所述投影光500与所述散射光的相互干涉是一样的。所以干涉光1000的成像与光刻胶中的实际成像是完全一样的。
[0082]还需要说明的是，为了得到更高的成像质量，本实施例中，在所述硅片2和所述分束单元30之间还设置有光阑64,用以遮挡杂散光。
[0083]继续参考图1，结合参考图3,所述测量系统还包括测量单元50,用于测量所述干涉光1000所形成的空间像。
[0084]需要说明的是，所述硅片2使所述投影光500发生反射，形成第一反射光700,并将所述第一反射光700反射至所述分束单元30内的第二分束板31 ;所述平面镜41反射所述参考光600,形成第二反射光800,并使所述第二反射光800投射至所述分束单元30内的第二分束板31。因此，所述第二分束板31还用于使第二反射光800反射至测量单元50,并且使所述第一反射光700也投射至测量单元50。
[0085]具体的，所述测量单元50包括:
[0086]第二管透镜51，用于会聚所述干涉光1000,所述测量单元50测量所述第二管透镜会聚后的干涉光1000所形成的空间像。采用会聚后的干涉光1000形成的空间像进行测量， 有利于提高空间像的质量、提高测量的精度以及降低测量的难度。
[0087]图像传感器52,用于采集第二管透镜51会聚后的干涉光1000所形成的空间像。 具体的，所述图像传感器52可以是电荷親合元件阵列(Charge Coupled Device，CCD)或者互补型金属-氧化物_半导体传感器阵列(Complementary Metal Oxide Semiconductor， CM0S)等。具体的，本实施例中，所述图像传感器52为紫外增强电荷耦合元件阵列。
[0088]需要说明的是，为了提高成像质量，在位于所述第二管透镜51和所述图像传感器 52之间，本实施例中，还设置有快门53,用于控制所述干涉光1000投射在所述图像传感器 52上的曝光量。
[0089]还需要说明的是，本实施例中，所述测量系统量测掩模1在所述硅片2内所形成的空间像，仅为一示例，在本发明其他实施例中，所述测量系统还可以用以量测用于研发的小型掩模的成像，甚至可以用以量测图像编程的液晶滤光片的成像。本发明对所述掩模1以及所述硅片2不做任何限制。
[0090]进一步需要说明的是，所述测量系统用于量测所述掩模1在所述硅片2中的成像， 可以用以确认设计规则，可以用以确认图像所具有的对比度、焦深等工艺窗口，也可以用以确认掩模的性能和品质。
[0091]综上，本发明通过利用光学干涉成像的方法，本发明基于光学干涉原理，通过分束系统使部分经过掩模的初始光投射至基片，在基片内形成掩模图像，并经过基片形成第一反射光；而另一部分初始光未经过基片反射，直接被反射单元反射形成第二反射光。所述第一反射光和所述第二反射光干涉成像，经测量单元成像、测量，能够测量同基片中实际图形完全一样的图形，提高了测量的精度，避免了显影等步骤，节省了光刻工艺研发的时间和成本。
[0092]相应的，本发明还提供一种测量方法用于测量掩模在基片中的空间像，其特征在于包括:
[0093]提供照明光，所述照明光经过掩模形成初始光；对所述初始光进行成像，形成成像光；将所述成像光分为投影光和参考光；所述投影光透射至基片，并在基片内形成所述掩模的图像，所述投影光经所述基片反射形成第一反射光；反射所述参考光，形成第二反射光；所述第二反射光和所述第一反射光合束相互干涉，形成干涉光；测量所述干涉光形成的空间像。
[0094]需要说明的是，本测量方法，用以测量掩模在硅片中的空间成像，本实施例中，所述硅片表面形成有光刻胶等
[0095]参考图5,示出了本发明所提供测量方法一实施例的流程图。
[0096]步骤S1，提供照明光，所述照明光从不同角度入射到掩模上，经过掩模形成初始光。
[0097]具体的，所述照明光为所述测量方法成像提供光源。本实施例中，采用与光刻机曝光一样的激光提供照明光。因此在相同的照明条件下，后续测量单元中测量的空间像与在光刻胶上实际曝光，得到的图像是相同的。因此，所述激光经过散射，形成照明光入射到掩模上。经过掩模的初始光，包括有掩模的图像。
[0098]步骤S2,对所述初始光成像，形成成像光。
[0099]由于所述测量方法所量测的区域比光刻中的小，因此可以采用显微镜镜头对所述初始光成像，不需要光刻机成像镜头一样的巨大体积和成本。
[0100]需要说明的是，在形成所述初始光的步骤之后，对所述初始光进行成像的步骤之前，所述测量方法还包括会聚所述初始光，从而提高成像质量。
[0101]步骤S3,将所述成像光分为投影光和参考光。具体的，本实施例中采用半透半反射镜对所述成像光进行分束，使成像光分成投影光和参考光。
[0102]步骤S4,投影光在硅片内成像，形成第一反射光；具体地说，所述投影光投射至硅片，用以在硅片内形成所述掩模的图像；所述硅片使所述投影光反射，形成第一反射光。
[0103]本实施例中，所述半反射镜使投射部分所述成像光，形成投影光，所述投影光投射到硅片上，在硅片表面的光刻胶内形成所述掩模的图形。
[0104]需要说明的是，本实施例中，所述硅片内已经形成有多个膜层，以及一些高低起伏的图形。硅片内的多层膜和图形会散射入射的投影光。因此所述光刻胶内所形成的掩模的图形是有从上向下入射的投影光和从下向上的反射的散射光相干涉形成的。
[0105]需要说明的是，在将所述成像光分为投影光和参考光的步骤之后，在所述投影光投射到所述硅片的步骤之前，所述测量方法还包括对所述投影光进程像差补偿，以去除在分束过程中所产生的像差。本实施例中，采用像差补偿透镜补偿去除所述像差。
[0106]继续参考图5,在所述投影光投射至所述硅片成像的同时，执行步骤S5,反射参考形成第二反射光。
[0107]具体的，本实施例中，采用平面镜反射所述参考光，形成第二反射光。
[0108]步骤S6,所述使所述第二反射光和所述第一反射光合束相互干涉，形成干涉光。
[0109]需要说明的是，为了提高后续成像的质量、测量的进度，在形成所述第一反射光的步骤之后，所述第一反射光和所述第二反射光合束相互干涉的步骤之前，所述测量方法还包括:去除所述第一反射光中杂散光。
[0110]所述第二反射光仅经过两次反射，因此所述第二反射光与入射到硅片上的投影光是一样的。因此所述第二反射光和第一反射光的相互干涉与光刻胶内投影光和散射光的相互干涉是一样的。所以，所述干涉光的成像与光刻胶中的实际成像是完全一致的。
[0111]继续参考图5,在形成干涉光之后，执行步骤S7,对干涉光进行成像、测量。
[0112]可以采用图像传感器对所述干涉光进行成像、测量。具体的，所述图像传感器可以是CO)阵列(Charge Coupled Device, CO))或者CMOS阵列等。本实施例中，所述图像传感器为紫外增强C⑶阵列。
[0113]需要说明的是，本实施例中，采用管透镜对所述干涉光进行成像，以提高成像质量。并且在图像传感器之前设置有快慢装置，以控制所述干涉光在所述CCD阵列上的曝光量，以进一步提高成像质量。
[0114]还需要说明的是，本实施例中，所述测量方法量测掩模在硅片内所形成空间像，仅为一示例，在本发明其他实施例中，所述测量方法还可以用以量测用于研发的小型掩模的成像，甚至可以用以量测图像编程的液晶滤光片的成像，本发明对此不做任何限制。
[0115]进一步，所述测量方法用于量测掩模在硅片内的成像，可以用以确认设计规则，可以用以确认图像所具有的对比度、焦深等工艺窗口，也可以用以去人掩模的性能和品质。
[0116]本发明所提供的测量方法，可以但不限于采用上述测量系统实现。
[0117]综上，利用光学干涉成像原理，本发明所提供的测量方法，通过对成像光的分束， 是使经过掩模的初始光分为两部分，一部分投射到基片上，在基片内形成所述掩模的图像， 并经基片反射形成第一反射光，另一部分作为参考光，直接反射形成第二反射光，所述第一反射光和第二反射光经合束干涉，形成干涉光，对干涉光成像、测量，能够测量同基片中实际图形完全一样的图形，提高了测量的精度，避免了光刻胶显影等步骤，节省了光刻工艺研发的时间和成本。
[0118]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种测量系统，用于测量掩模在基片中的空间像，其特征在于，所述测量系统包括:照明单元，用于提供照明光，所述照明光经过掩模后形成初始光；成像单元，用于对所述初始光进行成像，形成成像光；分束单元，用于将所述成像光分为投影光和参考光；所述投影光投射至基片并在基片 内形成所述掩模的图像；所述基片用于使所述投影光反射形成第一反射光，并将所述第一 反射光投射至所述分束单元；反射单元，用于接收所述参考光形成第二反射光，并将所述第二反射光投射至所述分 束单元；所述第二反射光与所述第一反射光相互干涉后形成干涉光；测量单元，用于测量所述干涉光所形成的空间像。2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括:第一管透镜，用 于会聚所述初始光，所述成像单元用于对第一管透镜会聚后的初始光进行成像。3.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括:第一分束板，用 于使第一管透镜会聚后的所述初始光反射至所述成像单元，还用于将所述干涉光透射至所 述测量单元。4.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述分束单元包括:第二分束板，用于 使经反射单元形成的所述第二反射光反射至所述测量单元，还用于将基片形成的所述第一 反射光透射至所述测量单元。5.如权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述反射单元包括平面镜，所述平面镜 与所述第二分束板平行设置。6.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括:补偿单元，位于 所述分束单元与所述基片之间，用以补偿分束过程中形成的像差。7.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括:光阑，设置于第 一反射光光路上，用于遮挡杂散光。8.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述照明单元包括激光光源，所述激光 光源用于产生与光刻机曝光相同波长的光。9.如权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述照明单元还包括照明装置，所述照 明装置用于使所述激光光源产生的平行光形成不同角度入射到掩模上的照明光。10.如权利要求9所述的测量系统，其特征在于，所述照明装置为部分相干照明、环形 照明、偶极照明或四极照明。11.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述成像单元包括显微镜镜头。12.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量单元包括:第二管透镜，用于会聚所述干涉光；图像传感器，用于采集第二管透镜会聚后的干涉光所形成的空间像。13.如权利要求12所述的测量系统，其特征在于，所述测量单元还包括:位于所述第 二管透镜和所述图像传感器之间的快门，用于控制所述干涉光投射在图像传感器上的曝光量。14.如权利要求13所述的测量系统，其特征在于，所述图像传感器为电荷耦合阵列或 者互补型金属-氧化物-半导体光传感器阵列。15.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括载物台，用于放置基片，所述载物台为移动平台。16.—种测量方法，用于测量掩模在基片中的空间像，其特征在于，包括:提供照明光，所述照明光经过掩模形成初始光；对所述初始光进行成像，形成成像光；将所述成像光分为投影光和参考光；所述投影光透射至基片，并在基片内形成所述掩模的图像，所述投影光经所述基片反 射形成第一反射光；反射所述参考光，形成第二反射光；所述第二反射光和所述第一反射光合束相互干涉，形成干涉光；测量所述干涉光形成的空间像。17.如权利要求16所述的测量方法，其特征在于，形成所述初始光的步骤之后，对所述 初始光进行成像形成成像光的步骤之后，所述测量方法还包括会聚所述初始光进行成像。18.如权利要求16所述的测量方法，其特征在于，在将所述成像光分为投影光和参考 光的步骤之后，在所述投影光投射到所述基片的步骤之前，所述测量方法还包括对所述投 影光进行像差补偿，以去除在分束过程中所产生的像差。19.如权利要求16所述的测量方法，其特征在于，形成所述第一反射光的步骤之后，所 述第一反射光与所述第二反射光合束相互干涉的步骤之前，所述测量方法还包括:去除所 述第一反射光中的杂散光。20.如权利要求16所述的测量方法，其特征在于，所述提供照明光的步骤包括，所述照 明光与光刻机曝光采用的光具有相同波长。
【文档编号】G03F7/20GK105988297SQ201510046870
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月29日
【发明人】伍强, 蒋运涛
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司