[發(fā)明專利]用于光刻設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法和光刻設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810036651.0
• 申請(qǐng)日: 2008-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN101286010A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐榮偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與集成電路或其它微型器件制造領(lǐng)域的光刻裝置有關(guān)，特別涉及一種對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。

背景技術(shù)

光刻設(shè)備主要用于集成電路IC或其他微型器件的制造；通過光刻設(shè)備，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對(duì)準(zhǔn)下依次成像在涂覆有光刻膠的晶片上；目前有兩種光刻設(shè)備，一類是步進(jìn)光刻設(shè)備，掩模圖案一次曝光成像在晶片的一個(gè)曝光區(qū)域，隨后晶片相對(duì)于掩模版移動(dòng)，將下一個(gè)曝光區(qū)域移動(dòng)到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩模圖案曝光在晶片的另一曝光區(qū)域，重復(fù)這一過程直到晶片上所有曝光區(qū)域都擁有掩模圖案的像；另一類是步進(jìn)掃描光刻設(shè)備，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(chǎng)的掃描移動(dòng)成像；在掩模圖案成像過程中，掩模與晶片同時(shí)相對(duì)于投影系統(tǒng)和投影光束移動(dòng)。

在半導(dǎo)體制作過程中，為使掩模圖案正確轉(zhuǎn)移到晶片上，關(guān)鍵的步驟是將掩模與晶片對(duì)準(zhǔn)，即計(jì)算掩模相對(duì)于晶片的位置，以滿足套刻精度的要求；當(dāng)特征尺寸“CD”要求更小時(shí)，對(duì)套刻精度“Overlay”的要求以及由此產(chǎn)生的對(duì)對(duì)準(zhǔn)精度的要求變得更加嚴(yán)格；現(xiàn)有技術(shù)有兩種對(duì)準(zhǔn)方案，一種是透過鏡頭的TTL同軸對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，另一種是OA離軸對(duì)準(zhǔn)技術(shù)；在離軸對(duì)準(zhǔn)技術(shù)中，對(duì)位于晶片非曝光區(qū)域的全場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或劃線槽(scribe?line)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像，通過確定對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記像相對(duì)于處于某一參考位置的偏差，來確定對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置，從而進(jìn)行晶片曝光場(chǎng)和掩模圖案定位。

目前，主流光刻設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)大多所采用以相位光柵為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，通過探測(cè)攜帶有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的全部或局部位置信息的反射和衍射光獲得對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置；一種全局型的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)采用準(zhǔn)直光束照明整個(gè)光柵型對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，由反射或衍射的光信號(hào)信息得到整個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置；另一種局部型對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)使光柵型對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的單個(gè)光柵線條或光柵線條的邊緣被分別照明，由反射或衍射的光信號(hào)信息得到單個(gè)光柵線條的中心位置或光柵線條邊緣的位置，通過逐個(gè)掃描對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的所有光柵線條，最后得到整個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。

一種現(xiàn)有技術(shù)的情況(參見中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枺篊N03164859.2，發(fā)明名稱：用于光刻系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和方法)，荷蘭ASML公司所采用的一種全局型對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)ATHENA，在光源部分采用紅光、綠光雙光源照明光柵型對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；并采用楔塊列陣或楔板組來實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記多級(jí)衍射光的分離，相同級(jí)次的正、負(fù)級(jí)衍射光在像面分別相干成像；紅光和綠光的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)通過一個(gè)偏振分束棱鏡來分離；探測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記多級(jí)次衍射光相干成像后透過對(duì)應(yīng)周期的參考光柵的透射光強(qiáng)，在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到正弦輸出的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，由不同頻率的信號(hào)的位相信息獲得對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。

這種全局型的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)通過雙波長(zhǎng)照明可以部分抑制相消干涉導(dǎo)致的信號(hào)衰減影響；但是，由于只使用了兩種可見波長(zhǎng)的激光光源，事實(shí)上要完全消除相消干涉導(dǎo)致的信號(hào)衰減問題至少需要采用4-5個(gè)照明波長(zhǎng)，并且低k值的介質(zhì)材料在可見光譜范圍的吸收會(huì)導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度的衰減，從而影響對(duì)準(zhǔn)精度；當(dāng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記由于工藝影響產(chǎn)生非對(duì)稱變形時(shí)，對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的非對(duì)稱變形會(huì)直接導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)位置的偏差，通過探測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的包括高級(jí)次衍射光在內(nèi)的多級(jí)次衍射光可以減小這一影響，但是采用楔塊列陣或楔板組(某些楔板上還需要打孔)來實(shí)現(xiàn)多級(jí)衍射光的分離和相干成像，對(duì)折射正、負(fù)相同級(jí)次的兩個(gè)楔塊的面型和楔角加工的一致性要求很高；而楔板組以及在楔板上精確位置打孔，使得加工制造、裝配和調(diào)整的要求非常高，具體實(shí)現(xiàn)起來工程難度較大，代價(jià)昂貴。