[發明專利]光柵測試系統及方法

無效

• 申請號: 200810204953.4
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101464638A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 關俊;徐榮偉;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: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G01B11/00
• 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

本發明涉及一種光刻裝置的對準系統，具體涉及一種離軸對準系統中所用到的光柵的測試系統。

背景技術

投影光刻裝置(投影光刻機)是大規模集成電路生產的重要設備之一。投影光刻機可將掩模板上的圖形通過其投影物鏡(PO)按一定比例轉移到硅片上(泛指所有被曝光對象，包括襯底、鍍膜和光刻膠等)。由于一般都要在硅片上的器件區曝多層圖形來最終形成特定的器件，因而就需要保證不同層圖形之間精確對準，也就是我們常說的不同層圖形之間的套刻，套刻精度是投影光刻機的三大重要指標之一，而投影光刻機的套刻功能是由對準分系統在其他分系統(如工件臺、整機控制和調焦調平分系統)配合下完成的。

隨著大規模集成電路的對集成度的需求不斷提高，光刻機的關鍵尺寸(Critical?Dimension，簡稱為CD)在不斷縮小，由此對光刻機的對準精度的要求也越來越高，因此自從關鍵尺寸進入亞微米領域特別是在大規模集成電路制造工藝中引入化學機械拋光(Chemical?MechanicalPolishing，簡稱為CMP)工藝后，光刻機的對準系統就由原來的通過物鏡(Through?The?Lens，簡稱為TTL)對準系統升級成通過物鏡加上離軸對準系統(Off-axis?Alignment，簡稱為OA)的模式，如美國專利US.6,297,876?B1所描述的對準系統以及申請號為200710044152.1的中國發明專利所描述的對準系統都是這種模式，離軸對準系統在光刻機中的布置如圖1所示，投影光刻機將掩模板1上的圖形通過其投影物鏡2按一定比例轉移到硅片4上，其中離軸對準系統3相對于投影物鏡2的位置固定并且離軸對準系統3的光軸要盡可能的靠近投影物鏡2的光軸，離軸對準系統3要檢測的標記(本文中所有的標記都是光柵型標記，即為文中其他地方所述的相位光柵)位于硅片4和工件臺5上，在對準過程中硅片4或工件臺5上的標記相對于離軸對準系統3掃描，從而可以得到位于硅片4上的被測標記與位于工件臺5上的被測標記之間的相對位置關系，結合通過投影物鏡2的同軸對準系統(在圖1中未畫出，同軸對準系統用來得到位于掩模板1上的被測標記與工件臺5上的被測標記之間的相對位置關系。)即可以得到掩模板標記相對于硅片4上標記的相對位置關系。

上述專利所描述的離軸對準系統3都是基于雙光柵檢測的模式來實現離軸對準的，其基本原理如圖2所示，位于硅片或工件臺上的被測標記是一個反射型的相位光柵8，被離軸對準系統垂直照明后發生衍射，某些特定級次的衍射光被離軸對準系統所收集(在這里以±1級次光被收集為例進行說明)通過離軸對準系統的傅立葉透鏡9后，相位光柵8的±1級次光再次發生干涉，形成相位光柵的相應級次的干涉像，并在干涉成像的位置處放置參考光柵10，則當相位光柵8相對離軸對準系統的位置也即相對參考光柵10的位置發生變化時，通過參考光柵10后面的總光強也相應發生變化，在參考光柵后面放置探測器模塊11后，就可以通過首先探測光強變換進而轉化為相位變化，最終可以探測出相位光柵8相對離軸對準系統的位置關系。

由此可以看出，離軸對準系統的檢測誤差(對應于對準誤差)除了信號處理的電子誤差、傅立葉透鏡的成像誤差、安裝誤差、振動和溫度引起的誤差外，相位光柵和參考光柵的制作誤差，以及參考光柵的形式(如條形或菱形陣列，下面將對此給出詳細說明)都對離軸對準系統的對準精度有重要的影響。此外，由于離軸對準系統的X，Y向掃描需求以及中國專利200710044152.1的對準系統的方案特點，進一步發展出菱形陣列參考光柵的方案。

為了測試相位光柵和參考光柵的制造誤差對離軸對準系統對準精度的影響，以及檢驗菱形陣列參考光柵的可行性，需要盡可能地屏蔽掉其他模塊引入的對準誤差的影響，此為本技術所研究的方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種光柵測試系統，它可以準確的測量出相位光柵和參考光柵的制造誤差以及不同形式的參考光柵對對準精度的影響。為此，本發明還要提供一種光柵測試方法。

為測量相位光柵和參考光柵的制造誤差以及不同形式的參考光柵對對準精度的影響，本發明的光柵測試系統包括：

照明模塊，用于發出平行光束；

第一反射鏡，用于將所述平行光束反射后垂直射入相位光柵；

所述相位光柵，用于將接收的光產生衍射光；

所述第二反射鏡和第三反射鏡，相對所述相位光柵的法線對稱放置，用于將所述相位光柵的正負同級衍射光進行反射，反射后的光干涉后形成干涉條紋，該干涉條紋被探測器模塊探測；