[發明專利]一種用于套刻精度的透鏡成像系統及其反饋和校準方法

有效

• 申請號: 200610117425.6
• 申請日: 2006-10-23
• 公開（公告）號: CN101169591A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 蔣運濤;伍強
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H01L21/027
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵;李雋松

技術領域

本發明涉及一種半導體制造設備中的投影光刻設備，尤其涉及一種用于套刻精度的透鏡成像系統及其反饋和校準方法。

背景技術

目前的光刻工藝在測量套刻精度(overlay)的時候，必須將硅片拿到專門的機器上測量，在測量完之后將所得到的數據反饋給光刻機來補償下個Lot(批次)的套刻數值，在測量套刻精度過程中，有可能光刻機又對其他的Lot進行了曝光，這些Lot在曝光過程中并沒有獲得最新的套刻精度測量值，因此，現有的套刻精度反饋系統反饋效率低下。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于套刻精度的透鏡成像系統及其反饋和校準方法，可以提高套刻精度的反饋效率，降低產品的返工率。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種用于套刻精度測量的透鏡成像系統，包括：主透鏡、傅立葉平面附近的分束板、反光鏡、投影透鏡、焦平面空間像收集探測器陣列、附屬照明光源和計算模塊，該透鏡成像系統可用于掃描式光刻機或非掃描式光刻機，且具有自我校準的能力或將在其他設備上測量硅片的測量數據用于校準；分束板與通過主透鏡進入透鏡成像系統的光路呈45度夾角，且分束板的反射面朝向被光刻器件的一側；在經過分束板反射后與光刻光路相垂直的光路上設置有反射鏡，反射鏡的法線與分束板的法線相平行，且反射鏡的反射面朝向分束板一側；在經過反射鏡反射之后的光路上設置有焦平面空間像收集探測器陣列。可用于掃描式光刻機或非掃描式光刻機；具有自我校準的能力或將在其他設備上測量硅片的測量數據用于校準。

本發明還提出了一種套刻精度的反饋和校準方法，可運用于上述的透鏡成像系統，即：首先將掩膜板平面上的套刻標記通過光刻機投影透鏡投射到硅片表面，再通過硅片表面反射回來，并且通過所述45度角度分束板投影到所述焦平面空間像探測器陣列上，同時將硅片平臺上的套刻標記的像通過45度角度分束板投影到所述焦平面空間像探測器陣列上；然后由計算模塊將上述兩組像的中心位置值進行比較，并計算得出套刻精度數據即兩組像的中心位置差值。套刻精度反饋參量的解算可以按照行業中的常規方法進行，如通過測量4到5個曝光區域的上述兩組圖像的中心位置差值來解算出硅片范圍曝光區域之間(inter-field)的平移量，旋轉量，放大率誤差，正交性誤差等參量以及曝光區域內(Intra-field)的旋轉量，放大率誤差，正交性誤差等參量。

本發明由于使用上述新型的透鏡系統及新的套刻精度反饋和校準方法，可以實時地測量套刻精度，及時將測量結果反饋給下一片硅片，提高套刻精度的反饋效率，降低產品的返工率。

附圖說明

圖1是本發明套刻精度實時測量方法所依靠的透鏡成像系統的一種構造示意圖，包括主透鏡、傅立葉平面附近的45度角度分束板、45度角度反光鏡、投影透鏡、焦平面空間像收集探測器陣列、附屬照明光源等模塊；

圖2是本發明系統透鏡中的焦平面探測器單元的一種實現方式示意圖，包括放大透鏡、像傳感器和外殼；

圖3是本發明方法的流程示意圖；

圖4是本發明方法在測量和補正過程中，曝光前對每枚硅片直接進行的流程示意圖；

圖5是圖4的替代方法，即直接使用前一硅片的測量值作為補正值，并測量本枚硅片的對準精度以取得下一枚硅片的補正值的流程示意圖；

圖6是圖4的另一替代方法，即選擇第一和第n枚硅片進行精確測量，而第2-(n-1)枚直接采用第一枚硅片的測量結果進行補正，從n+1枚硅片則使用第一和第n枚硅片精確測量的結果進行補正的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

本發明中的透鏡成像系統由主透鏡、傅立葉平面附近的45度角度分束板、45度角度反光鏡、投影透鏡、焦平面空間像收集探測器陣列、附屬照明光源等模塊組成。如圖1所示，是本發明套刻精度實時測量方法所依靠的透鏡成像系統的一種構造示意圖，包括主透鏡、傅立葉平面附近的45度角度分束板、45度角度反光鏡、投影透鏡、焦平面空間像收集探測器陣列、附屬照明光源等模塊；圖2是本發明一個具體實施例中系統透鏡的焦平面探測器單元的一種實現方式示意圖，包括放大透鏡、像傳感器、和外殼。上述的透鏡成像系統中的傅立葉平面附近的45度角度分束板，作用是硅片平面的光強分布投影到焦平面探測器陣列上。上述附屬照明光源的作用在于將硅片平面上已經有的套刻測試圖形照亮，并且由所述下分束板將圖像傳遞到焦平面探測器陣列上。

實施例：