[發明專利]一種用于光刻設備的對準系統

有效

• 申請號: 200710044152.1
• 申請日: 2007-07-24
• 公開（公告）號: CN101114135A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 韋學志;李運鋒;徐榮偉;周暢;陳勇輝
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及光刻機技術，特別涉及掃描投影光刻機的對準技術。

背景技術

應用步進掃描投影光刻機來完成微細加工的圖形轉移任務，基本上會涉及工件裝載、工件待加工區域與掩膜版對準、工件曝光和工件卸載等基本步驟，其中尤其涉及到工件需要進行多層加工工藝的情況下，工件待加工區域與掩模版的精確對準是確保在線寬不斷縮小情況下工件被正確加工的前提，當圖形被準確的投影到工件待加工區域或新一層圖形準確的套準投影在先前已形成圖形的工件待加工區域上時，對當前層的適宜曝光，可以實現圖形從掩膜版到基底(即待加工工件)的準確轉移或層間套刻要求。

早期的光刻投影設備多采用同軸對準方法，專利US.4,251,160介紹了一種同軸對準裝置，來實現掩膜片標記與基底標記的對準，其實現結構包括對準用光源、掩膜片及掩膜標記、對準光路(借助于投影物鏡光路)和基底及基底標記。然而，隨著加工最小線寬不斷縮小，被迫采用更短的曝光波長，由于物鏡必須根據曝光波長而并非對準波長進行優化設計，對準信號的強度勢必受到影響。而且由于引入CMP工藝使得基底標記不對稱，從而使同軸對準方法不再可靠。此外，各種工藝步驟使對準標記發生變化，包括引入不對稱性和基底光柵標記的槽有效深度的變化。其它加工方法或步驟經常引入不同類型的誤差。例如，銅-鑲嵌過程會在集成電路表面的隨機分布中引入對準誤差。隨著光刻技術構造的結構的尺寸減小和復雜性提高，不斷要求提高對準精度。不提高對準精度，就不能實現分辨率的提高。此外，微器件復雜性的提高更需要技術來控制并將制造過程中由于對準誤差而必須丟棄的基底數量降至最低。

另外，如何實現較大的捕獲范圍保證包含對準中心也是應該關注的問題，因為技術條件和工作順序的限制，基底上片的預對準精度還不容易達到很高的程度，所以對完成預對準以后放在基底臺的基底進行對準的前提條件是對準裝置可以保證找到對準標記中心所在的區域，并獲取包含中心區域信息的信號，通過對這種類型信號的處理最終獲得對準中心位置，這也就是所謂的捕獲范圍問題。文獻1(A?new?interferometric?alignment?technique，D.C.Flanders?and?HenryI.Smith，Appl.Phys.Lett.，vol.31，no.7，p.426，1977)介紹了一種用于X射線投影光刻機利用被具有周期p的基底標記與具有周期p+Δp的掩膜版標記之間的空間調制得到的正級次光組干涉形成的相位信號與負級次光組干涉形成的相位信號之間相位零相交位置作為精對準的位置，同時，這樣可以獲得P＝[p(p+Δp)]/Δp≈p²/Δp的標記中心位置的捕獲范圍，即可以確保在P范圍內有一個對準點。

更進一步，文獻2(Automatic?Alignment?System?for?Optical?ProjectionPrinting，Gijs?Bouwhuis?and?Stefan?Wittekoek，IEEE?Transactions?on?ElectronDevices，VOL.ED-26，NO.4，April?1979)提出了一種用于步進投影光刻機的一種利用周期為p的基底相位光柵與周期為p′＝R×p/2(其中R為光學倍率)的掩膜版相位光柵相對進行掃描運動獲得一個與基底位置相一致的二次型相位信號，可以利用最大光強值來確定對準位置，前提是預對準精度達到p/4，在預對準精度允許范圍內的信號峰值就是所求的對準位置，文中提到雖然可以用增加觀察光路的方法來實現這樣的預對準精度，但更好的方法是加入另外一個周期為p+Δp(Δp＜＜p)的光柵，通過設計保證這兩個周期的光柵存在零相交位置，這樣這兩個光柵形成的信號的零相交位置將以P＝[p(p+Δp)]/Δp≈p²/Δp為周期重復出現，所以如果在小于P的范圍內將可以保證只有一個唯一的零相交位置，這個位置就可以作為精確的對準位置。但隨著特征線寬(Critical?Dimension，CD)尺寸的減小，對套刻精度提高的要求也使得單純用這種方式無法滿足更高對準精度的要求。因為如果減小p，則P也將減小，對預對準的要求相應必須提高；而如果增大p，則P雖可以增大，但如果只利用一級光無法更好的實現更高精度的對準。