[發明專利]一種可調節對準系統照明光斑尺寸的光刻機

有效

• 申請號: 201010217847.7
• 申請日: 2010-07-01
• 公開（公告）號: CN102314091A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 李欣欣;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
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及一種光刻裝置，特別是一種可調節對準系統照明光斑尺寸的光刻機。

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片上，例如半導體晶片或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片的一個曝光區域，隨后晶片相對于掩模移動，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晶片的另一曝光區域，重復這一過程直到晶片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，掩模與晶片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片對準。第一層掩模圖案在晶片上曝光后從裝置中移開，在晶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晶片上已曝光掩模圖案像的精確定位，需要將掩模和晶片進行精確對準。由光刻技術制造的IC器件需要多次曝光在晶片中形成多層電路，為此，光刻裝置中要求配置對準系統，實現掩模和晶片的精確對準。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-晶片對準，即測出晶片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片的位置，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，激光照明在晶片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片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片時，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晶片上的多個對準標記以及晶片臺上基準板的基準標記，實現晶片對準和晶片臺對準；晶片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片的位置關系，實現掩模和晶片對準。

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。

中國發明專利CN03164859.2公開了一種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；照射到標記上的光斑大小固定，采用楔塊列陣或楔板組來實現多級衍射光的分離，在像面分別相干成像；紅光和綠光的對準信號通過一個偏振分束棱鏡來分離；探測對準標記多級次衍射光相干成像后透過對應周期的參考光柵的透射光強，在對準標記掃描過程中得到正弦輸出的對準信號，由不同頻率的信號的位相信息獲得對準標記的中心位置。

這種類型的對準系統使用固定的光斑大小照射到光柵上，對于XY四象限標記，要求光斑大小要覆蓋整個標記，這就需要較大的光斑，而對于劃線槽中的X、Y標記則只需要較小的光斑即可，在這種情況下使用較大光斑會引入比較大的雜散光，降低信噪比，影響對準精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可調節對準系統照明光斑尺寸的光刻機，使得在照射不同對準標記時，可根據需要調節光斑大小。