标记检测系统及半导体设备的制作方法

本发明涉及半导体，特别涉及一种标记检测系统及半导体设备。

背景技术：

1、在半导体工艺中，业内通常对基板上或掩模板上的标记进行检测以获取其位置信息。

2、以化学机械研磨工艺中的标记检测为例，基板上的标记在经过平面抛光后，标记与背景同为一种材料，不存在反射率的差异，仅存在高度上的差异，或者高度差较小的标记，若以现有利用反射率或透射率差异的标记检测方式，则其检测效果较差，甚至检测灵敏度低至难以分辨。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种标记检测系统及半导体设备，以提高标记检测系统对不同标记的检测效果。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的标记检测系统，用于检测待测标记的位置，包括照明单元、成像前组、剪切光栅、成像后组及探测单元，所述照明单元发射的光束经所述待测标记形成衍射光束，所述衍射光束被所述成像前组会聚至所述剪切光栅产生横向剪切，所述衍射光束被横向剪切后经所述成像后组在所述探测单元上形成横向干涉图案，利用所述横向干涉图案获得所述待测标记的位置信息。

3、可选的，所述待测标记为衍射标记，所述照明单元发射的光束经所述待测标记透射或反射形成所述衍射光束。

4、可选的，所述待测标记对所述照明单元发射光束进行强度调制和/或相位调制以形成所述衍射光束。

5、可选的，所述剪切光栅为朗奇光栅。

6、可选的，所述探测单元获取±1级次及0级次的所述衍射光束所形成的所述横向干涉图案以获得所述待测标记的位置信息。

7、可选的，所述照明单元包括单色光源及照明镜组。

8、可选的，所述成像前组及所述成像后组构成4f系统，所述剪切光栅设于所述4f系统的瞳面上。

9、可选的，所述标记检测系统包括分束棱镜、第一成像支路及第二成像支路，所述衍射光束经所述分束棱镜分光后分别进入所述第一成像支路及所述第二成像支路，所述第一成像支路包括第一成像前组、第一剪切光栅、第一成像后组及第一探测单元，所述第二成像支路包括第二成像前组、第二剪切光栅、第二成像后组及第二探测单元，所述第一剪切光栅及所述第二剪切光栅均为一维光栅且两者的光栅方向正交。

10、可选的，所述剪切光栅为二维光栅，利用所述探测单元获取所述横向干涉图案的两个光栅方向的位置信息。

11、基于本发明的另一方面，还提供一种半导体设备，包括标记检测系统，利用所述标记检测系统检测待测标记的位置，所述标记检测系统包括照明单元、成像前组、剪切光栅、成像后组及探测单元，所述照明单元发射的光束经所述待测标记形成衍射光束，所述衍射光束被所述成像前组会聚至所述剪切光栅产生横向剪切，所述衍射光束被横向剪切后经所述成像后组在所述探测单元上形成横向干涉图案，利用所述横向干涉图案获得所述待测标记的位置信息。

12、综上所述，本发明提供的标记检测系统及半导体设备，通过照明单元发射的光束经待测标记衍射形成衍射光束，所形成的衍射光束携带待测标记的透过率(反射率)差异信息或相位差异信息，再利用剪切光栅对衍射光束再次衍射并产生横向剪切，衍射光束被横向剪切后经成像后组在探测单元上干涉形成横向干涉图案，也即横向干涉图案包括待测标记的由透过率差异信息或相位差异信息而成的差分干涉信息，通过获取该差分干涉信息即可获得待测标记的边缘突变信息，并进而获得待测标记的位置信息。相较于利用待测标记的透过率差异而直接成像获得位置信息的方法，本发明不仅可通过待测标记的透过率(反射率)差异或相位差异获得其位置信息，还对两者均具有较高的灵敏度，并且所获得的横向干涉图案还直接包括待测标记的差分干涉信息，有利于提高获得位置信息的处理效率。

技术特征：

1.一种标记检测系统，用于检测待测标记的位置，其特征在于，包括照明单元、成像前组、剪切光栅、成像后组及探测单元，所述照明单元发射的光束经所述待测标记形成衍射光束，所述衍射光束被所述成像前组会聚至所述剪切光栅产生横向剪切，所述衍射光束被横向剪切后经所述成像后组在所述探测单元上形成横向干涉图案，利用所述横向干涉图案获得所述待测标记的位置信息。

2.根据权利要求1所述的标记检测系统，其特征在于，所述待测标记为衍射标记，所述照明单元发射的光束经所述待测标记透射或反射形成所述衍射光束。

3.根据权利要求1所述的标记检测系统，其特征在于，所述待测标记对所述照明单元发射光束进行强度调制和/或相位调制以形成所述衍射光束。

4.根据权利要求1所述的标记检测系统，其特征在于，所述剪切光栅为朗奇光栅。

5.根据权利要求4所述的标记检测系统，其特征在于，所述探测单元获取±1级次及0级次的所述衍射光束所形成的所述横向干涉图案以获得所述待测标记的位置信息。

6.根据权利要求1所述的标记检测系统，其特征在于，所述照明单元包括单色光源及照明镜组。

7.根据权利要求1所述的标记检测系统，其特征在于，所述成像前组及所述成像后组构成4f系统，所述剪切光栅设于所述4f系统的瞳面上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的标记检测系统，其特征在于，所述标记检测系统包括分束棱镜、第一成像支路及第二成像支路，所述衍射光束经所述分束棱镜分光后分别进入所述第一成像支路及所述第二成像支路，所述第一成像支路包括第一成像前组、第一剪切光栅、第一成像后组及第一探测单元，所述第二成像支路包括第二成像前组、第二剪切光栅、第二成像后组及第二探测单元，所述第一剪切光栅及所述第二剪切光栅均为一维光栅且两者的光栅方向正交。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的标记检测系统，其特征在于，所述剪切光栅为二维光栅，利用所述探测单元获取所述横向干涉图案的两个光栅方向的位置信息。

10.一种半导体设备，其特征在于，包括标记检测系统，利用所述标记检测系统检测待测标记的位置，所述标记检测系统包括照明单元、成像前组、剪切光栅、成像后组及探测单元，所述照明单元发射的光束经所述待测标记形成衍射光束，所述衍射光束被所述成像前组会聚至所述剪切光栅产生横向剪切，所述衍射光束被横向剪切后经所述成像后组在所述探测单元上形成横向干涉图案，利用所述横向干涉图案获得所述待测标记的位置信息。

技术总结
本发明提供一种标记检测系统及半导体设备，用于检测待测标记的位置，标记检测系统包括包括照明单元、成像前组、剪切光栅、成像后组及探测单元，照明单元发射光束经待测标记形成衍射光束，衍射光束被成像前组会聚至剪切光栅产生横向剪切，衍射光束被横向剪切后经成像后组在探测单元上形成横向干涉图案，利用横向干涉图案获得待测标记的位置信息。本发明中，不仅可通过待测标记的透过率(反射率)差异或相位差异获得其位置信息，还对两者均具有较高的灵敏度，并且所获得的横向干涉图案还直接包括待测标记的差分干涉信息，有利于提高获得位置信息的处理效率。

技术研发人员：陈雪影,于大维,潘炼东,王欣怡
受保护的技术使用者：上海微电子装备（集团）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6