[發明專利]一種用于光刻設備對準系統的對準標記結構

有效

• 申請號: 200810040234.3
• 申請日: 2008-07-04
• 公開（公告）號: CN101303534A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 李欣欣;李運鋒;韋學志;宋海軍
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明與集成電路或其他微型器件制造領域的光刻設備有關，特別涉及一種對準系統的對準標記。

背景技術

現有技術中的光刻設備，主要用于集成電路IC或其他微型器件的制造。通過光刻設備，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準情況下依次曝光成像在涂覆有光刻膠的硅片上。目前的光刻設備大體上分為兩類，一類是步進光刻設備，掩模圖案一次曝光成像在硅片的一個曝光區域，隨后硅片相對于掩模移動，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硅片的另一曝光區域，重復這一過程直到硅片上所有曝光區域都擁有相應掩模圖案的像。另一類是步進掃描光刻設備，在上述過程中，掩模圖案不是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像。在掩模圖案成像過程中，掩模與硅片同時相對于投影系統和投影光束移動，完成硅片曝光。

光刻設備中關鍵的步驟是將掩模與硅片對準。第一層掩模圖案在硅片上曝光后從設備中移走，在硅片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硅片上已曝光掩模圖案像的精確定位，需要將掩模和硅片進行精確對準。由于光刻技術制造的IC器件需要多次曝光在硅片中形成多層電路，為此，光刻設備中要求實現掩模和硅片的精確對準。當特征尺寸要求更小時，對對準精度的要求將變得更加嚴格。

現有技術有兩種對準方案：一種是透過鏡頭的TTL對準技術，激光照明掩模上的對準標記通過物鏡成像于硅片平面，移動硅片臺，使硅片臺上的參考標記掃描對準標記所成的像，同時采樣所成像的光強，探測器輸出的最大光強位置即表示正確的對準位置，該對準位置為用于監測硅片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硅片臺上的多個對準標記以及硅片臺上基準板的基準標記，實現硅片對準和硅片臺對準，硅片臺上參考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硅片的位置關系，實現掩模和硅片對準。

目前，主流光刻設備大多所采用的對準方式為光柵對準。光柵對準是指照明光束照射在光柵型對準標記上發生衍射，衍射光攜帶有關于對準標記結構的全部信息。多級次衍射光以不同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±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)在參考面干涉成像，利用像與相應參考光柵在一定方向掃描，經光電探測器探測和信號處理，確定對準中心位置。

一種現有技術的情況(參見中國發明專利，公開號：CN1506768A，發明名稱：用于光刻系統的對準系統和方法)，荷蘭ASML公司所采用的一種4f系統結構的ATHENA離軸對準系統，該對準系統在光源部分采用紅光、綠光雙光源照射；并采用楔塊列陣或楔板組來實現對準標記多級衍射光的重疊和相干成像，并在像面上將成像空間分開；紅光和綠光的對準信號通過一個偏振分束棱鏡來分離；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。

該對準系統通過探測對準標記的(包括高級次衍射光在內)多級次衍射光以減小對準標記非對稱變形導致的對準位置誤差。具體采用楔塊列陣或楔板組來實現對準標記多級衍射光的正、負級次光斑對應重疊、相干成像，同時各級衍射光光束通過楔塊列陣或楔板組的偏折使得對準標記用于x軸方向對準的光柵各級光柵像在像面沿y軸方向排列成像；用于y軸方向對準的光柵各級光柵像在像面沿x軸方向排列成像，避免了對準標記各級光柵像掃描對應參考光柵時不同周期光柵像同時掃描一個參考光柵的情況，有效解決信號的串擾問題。但是，使用楔塊列陣時，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。