[發(fā)明專利]一種使用信號(hào)處理的方法進(jìn)行硅片對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810041493.8
• 申請(qǐng)日: 2008-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101349869A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳振飛;李運(yùn)鋒;張勇
• 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;G02B27/00
• 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)，特別涉及一種基于對(duì)準(zhǔn)信號(hào)頻譜的硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)與對(duì)準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體IC集成電路制造過(guò)程中，一個(gè)完整的芯片通常需要經(jīng)過(guò)多次光刻曝光才能制作完成。除了第一次光刻外，其余層次的光刻在曝光前都要將該層次的圖形與以前層次曝光留下的圖形進(jìn)行精確定位，以保證兩層圖形之間的正確相對(duì)位置，即套刻的精度。套刻精度是投影光刻機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一。影響套刻精度的因素眾多，其中掩膜與硅片之間的對(duì)準(zhǔn)精度是其中一個(gè)重要的影響因素。

早期的光刻對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)采用的是掩模-硅片直接對(duì)準(zhǔn)的方式，由于對(duì)準(zhǔn)光源需經(jīng)過(guò)投影物鏡，這就要求投影物鏡要同時(shí)考慮曝光光源和對(duì)準(zhǔn)光源的透過(guò)率。當(dāng)曝光光源采用深紫外光源(波長(zhǎng)193nm或248nm)以提高光刻分辨力時(shí)，即使投影物鏡只鍍深紫外單峰增透膜已經(jīng)非常困難了，幾乎沒(méi)有可能再保證對(duì)準(zhǔn)光源的透過(guò)率。因此，深紫外光刻對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)通常采用掩模對(duì)準(zhǔn)加硅片對(duì)準(zhǔn)的間接對(duì)準(zhǔn)方式。具體而言，通過(guò)在工件臺(tái)基準(zhǔn)板上設(shè)置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，采用曝光光源作為對(duì)準(zhǔn)光源，實(shí)現(xiàn)掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與基準(zhǔn)板標(biāo)記之間的對(duì)準(zhǔn)；同時(shí)采用專用對(duì)準(zhǔn)光源，實(shí)現(xiàn)硅片標(biāo)記與基準(zhǔn)板標(biāo)記之間的對(duì)準(zhǔn)；從而間接地建立硅片標(biāo)記與掩模標(biāo)記之間的位置坐標(biāo)關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)了掩模硅片的對(duì)準(zhǔn)。

硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)通常采用激光分布對(duì)準(zhǔn)方式(Laser?Step?Alignment，LSA)、場(chǎng)像對(duì)準(zhǔn)方式(Field?Image?Alignment，F(xiàn)IA)和激光干涉對(duì)準(zhǔn)方式(LaserInterferometric?Alignment，LIA)。場(chǎng)像對(duì)準(zhǔn)方式使用寬波光源，通過(guò)探測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記的明場(chǎng)圖像，由圖像處理的方法得到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣位置，從而得到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相對(duì)于參考標(biāo)記的位置。該硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括一個(gè)照明光源、一個(gè)傳導(dǎo)光纖，光源采用鹵素?zé)粽彰骰蛘咂渌鼘挷ㄕ彰飨到y(tǒng)；如圖1所示，照明光束從反射鏡1上方入射，經(jīng)過(guò)透鏡1、反射鏡2、透鏡2和反射鏡3垂直入射到硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上，從對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記反射的光束經(jīng)過(guò)透鏡2和透鏡3組成的雙遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)成像；像面位置為參考標(biāo)記平面，參考標(biāo)記平面是由刻有不透光的參考標(biāo)記的透明介質(zhì)構(gòu)成，這些標(biāo)記由一些相互垂直的橫線和豎線組成，分別用于X和Y方向的對(duì)準(zhǔn)。參考標(biāo)記的位置以基準(zhǔn)標(biāo)記作為參考。經(jīng)參考標(biāo)記平面透過(guò)的光束包含了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記的信息，標(biāo)記和參考標(biāo)記再經(jīng)成像透鏡3同時(shí)成像在用于X方向信號(hào)探測(cè)的CCD相機(jī)1和用于Y方向信號(hào)探測(cè)的CCD相機(jī)2上。兩個(gè)CCD相機(jī)線性步進(jìn)掃描輸出X和Y方向的視頻信號(hào)，輸入到對(duì)準(zhǔn)信號(hào)處理單元。信號(hào)處理單元根據(jù)獲得信號(hào)強(qiáng)度曲線，求解出標(biāo)記所成像的中心X_c(或Y_c)，并通過(guò)參考標(biāo)記所成像的X_1和X_r(或Y_1和Y_r)與基準(zhǔn)板建立坐標(biāo)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)硅片與基準(zhǔn)板之間的對(duì)準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，美國(guó)專利US?6876946公布了一種基于場(chǎng)像對(duì)準(zhǔn)方式的硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)采用圖1所示的對(duì)準(zhǔn)裝置，根據(jù)獲得的標(biāo)記圖像信號(hào)確定標(biāo)記中心，并通過(guò)參考標(biāo)記圖像信號(hào)，建立硅片標(biāo)記與基準(zhǔn)板標(biāo)記之間的位置關(guān)系。此外，美國(guó)專利US?7038777也采用了類似的裝置和方法實(shí)現(xiàn)硅片對(duì)準(zhǔn)。本質(zhì)上，這些發(fā)明中確定對(duì)準(zhǔn)位置的方法是利用標(biāo)記所成像的灰度或信號(hào)強(qiáng)度曲線，通過(guò)獲取曲線的中心位置或曲線上某個(gè)特定位置確定標(biāo)記的位置坐標(biāo)。其對(duì)準(zhǔn)精度依賴于用來(lái)獲取標(biāo)記圖像的CCD相機(jī)的分辨率，而通常所用的CCD相機(jī)其實(shí)際能提供的精度只能達(dá)到圖像上每?jī)蓚€(gè)象素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體上兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離為1微米左右。這樣的對(duì)準(zhǔn)精度滿足不了進(jìn)一步提高的光刻對(duì)準(zhǔn)精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使用信號(hào)處理的方法進(jìn)行硅片對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，以提高光刻設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)精度。