[發明專利]對準標記,對準方法和對準系統

有效

• 申請號: 200710045496.4
• 申請日: 2007-08-31
• 公開（公告）號: CN101158821A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 李運鋒;韋學志;徐榮偉;陳勇輝;周暢
• 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
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅

技術領域

本發明涉及一種對準系統、對準方法和對準標記，尤其涉及一種與集成電路或其它微型器件制造領域內的光刻裝置有關的對準系統、對準方法和對準標記。

背景技術

現有技術中的光刻裝置，主要用于集成電路IC或其它微型器件的制造。通過光刻裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準下依次成像在涂覆有光刻膠的晶圓上，例如半導體晶圓或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類，一類是步進光刻裝置，掩模圖案一次曝光成像在晶圓的一個曝光區域，隨后晶圓相對于掩模移動，將下一個曝光區域移動到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩模圖案曝光在晶圓的另一曝光區域，重復這一過程直到晶圓上所有曝光區域都擁有掩模圖案的像。另一類是步進掃描光刻裝置，在上述過程中，掩模圖案不是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像。在掩模圖案成像過程中，掩模與晶圓同時相對于投影系統和投影光束移動。

光刻裝置中關鍵的步驟是將掩模與晶圓對準。第一層掩模圖案在晶圓上曝光后從裝置中移開，在晶圓進行相關的工藝處理后，進行第二層掩模圖案的曝光，但為確保第二層掩模圖案和隨后掩模圖案的像相對于晶圓上已曝光掩模圖案像的精確定位，需要將掩模和晶圓進行精確對準。由光刻技術制造的IC器件需要多次曝光在晶圓中形成多層電路，為此，光刻裝置中要求配置對準系統，實現掩模和晶圓的精確對準。當特征尺寸要求更小時，對套刻精度的要求以及由此產生的對對準精度的要求變得更加嚴格。

光刻裝置的對準系統，其主要功能是在套刻曝光前實現掩模-晶圓對準，即測出晶圓在機器坐標系中的坐標(X_W，Y_W，Φ_WZ)，及掩模在機器坐標系中的坐標(X_R，Y_R，Φ_RZ)，并計算得到掩模相對于晶圓的位置，以滿足套刻精度的要求。現有技術有兩種對準方案。一種是透過鏡頭的TTL對準技術，激光照明在晶圓上設置的周期性相位光柵結構的對準標記，由光刻裝置的投影物鏡所收集的晶圓對準標記的衍射光或散射光照射在掩模對準標記上，該對準標記可以為振幅或相位光柵。在掩模標記后設置探測器，當在投影物鏡下掃描晶圓時，探測透過掩模標記的光強，探測器輸出的最大值表示正確的對準位置。該對準位置為用于監測晶圓臺位置移動的激光干涉儀的位置測量提供了零基準。另一種是OA離軸對準技術，通過離軸對準系統測量位于晶圓上的多個對準標記以及晶圓臺上基準板的基準標記，實現晶圓對準和晶圓臺對準；晶圓臺上基準板的基準標記與掩模對準標記對準，實現掩模對準；由此可以得到掩模和晶圓的位置關系，實現掩模和晶圓對準。

目前，光刻設備大多所采用的對準方式為光柵對準。光柵對準是指均勻照明光束照射在光柵對準標記上發生衍射，衍射后的出射光攜帶有關于對準標記結構的全部信息。高級衍射光以大角度從相位對準光柵上散開，通過空間濾波器濾掉零級光后，采集衍射光±1級衍射光，或者隨著CD要求的提高，同時采集多級衍射光(包括高級)在像平面干涉成像，經光電探測器和信號處理，確定對準中心位置。

中國專利CN03164859.2公開了一種4f系統結構的離軸對準系統，該對準系統采用楔塊列陣或楔板組來實現多級衍射光的重疊和相干；通過探測對準標記像透過參考光柵的透射光強，得到正弦輸出的對準信號；由于該對準系統采用的標記為包含兩個不同周期的光柵分支，各光柵分支的周期之間存在微小的周期差，基于游標卡尺原理，采集的信號在一定數目周期后，將存在一個峰值對準點，從而確定精確的對準位置。采用楔塊列陣或楔板組合來實現多級衍射光的重疊、相干。對折射正、負相同級次的兩楔塊的面型和楔角一致性要求很高；而楔板組的加工制造、裝配和調整的要求也很高，具體實現起來工程難度較大，代價昂貴。

美國專利US.6,297,876?B1介紹了一種離軸對準方法，也是結合同軸對準裝置來實現掩膜版標記和晶圓標記的對準。通過采集一個標記的7個階次的衍射光，經過具有楔板調節裝置的空間分離裝置使這7個階次的正負分量在像面相干疊加，然后對這7個階次的光信號進行擬合，找到7個階次都最大的一點，作為標記的中心位置。該方案的優點是可以實現自動捕獲以及較高的對準精度，但缺點是需要特殊的楔板調節裝置和復雜的裝調，另外，衍射光中的高階次信號較弱，而該方法卻又靠高階次信號來實現較高的對準精度，實際中隨著標記(特別是硅片標記)反射信號(特別是高階次信號)功率過低，則可能導致實際中無法利用高階次信號，所以并不能可靠的提供最高對準精度。

發明內容