[發明專利]一種環境補償對準系統

有效

• 申請號: 201010250448.0
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN102375352A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 李運鋒
• 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;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

本發明涉及集成電路或其它微型器件制造領域的光刻裝置，尤其涉及一種用于光刻裝置的環境補償對準系統。

背景技術

光刻設備通常是指制造集成電路和/或其他微型設備的主要設備。通過光刻設備，具有不同掩模(不同文獻也翻譯為掩膜，下文同)圖形的曝光至基底上，如半導體晶片或LCD板。光刻設備的范圍包括但不限于：集成電路制造光刻裝置、平板顯示面板光刻裝置、MEMS/MOEMS光刻裝置、先進封裝光刻裝置、印刷電路板光刻裝置、印刷電路板加工裝置以及印刷電路板器件貼裝裝置等。

在半導體IC集成電路制造過程中，一個完整的芯片通常需要經過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行精確定位，這樣才能保證每一層圖形之間有正確的相對位置，即套刻精度。通常情況下，套刻精度為光刻機分辨率指標的1/3～1/5，對于100納米的光刻機而言，套刻精度指標要求小于35納米。套刻精度是投影光刻機的主要技術指標之一，而掩模與硅片之間的對準精度是影響套刻精度的關鍵因素。當特征尺寸CD要求更小時，對套刻精度的要求以及由此產生的對準精度的要求變得更加嚴格，如90納米的CD尺寸要求10納米或更小的對準精度。

掩模與硅片之間的對準可采用掩模對準加硅片對準的方式，即以工件臺基準板標記為橋梁，建立掩模標記和硅片標記之間的位置關系。對準的基本過程為：首先通過掩模對準系統，實現掩模標記與工件臺基準板標記之間的對準，然后利用硅片對準系統，完成硅片標記與工件臺基準板標記之間的對準，進而間接實現硅片標記與掩模標記之間對準。

專利US6297876B1、CN03164858.4、CN03164859.2、CN200510030577.8等介紹了一類基于光柵衍射的硅片(離軸)對準系統。這類對準系統采用包含兩個不同周期子光柵的對準標記(如16微米和17.6微米)，通過探測兩個子光柵的±1級光干涉像透過參考光柵的光強信號，經信號的擬合，確定標記的粗對準位置；同時通過探測16微米周期子光柵的高級衍射光干涉成像(如±5級光)，并經信號的擬合，在粗對準(測量)基礎上確定精對準(測量)。專利CN200710045495X、CN2007100454964、CN200710044153.6、CN200710044152.1、CN200810040234.3公布了一種改進的光柵衍射的硅片(離軸)對準系統，在確定粗對準基礎上，這種對準系統不利用高級衍射光信號，而是利用精細子光柵±1級光干涉像信號，經信號擬合，確定精對準位置。

但是，在采用上述發明所給的對準系統中，由于對準時衍射光束傳播路徑中的環境并非恒定不變的，如成像模塊內部環境的波動、成像模塊與對準標記之間環境變量存在波動(如溫度、壓力和濕度等)，這些環境變量的波動導致空氣的折射率發生變化，在該環境中傳播的對準光束的波長將發生變化，其波矢量(單位長度內的相位變化量)也將隨之發生變化，最終導致各級光干涉成像在參考光柵上的位置發生偏移。而對準的位置是由干涉成像與參考光柵之間的相對位置確定，這將引入對準誤差。通常，在30秒內，溫度波動7.3mk、壓力波動2.5Pa將引入0.5納米的對準誤差。因此，有必要提供一種具有高對準精度和高測量穩定性的對準系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的對準系統，該系統能有效解決現有技術中環境造成的對準誤差的問題。

一種用于光刻設備的對準系統，該系統包括：提供對準照明光束的光源與照明模塊；對對準標記進行成像的成像模塊；參考光柵；采集透過參考光柵的光強信號并進行處理的信號采集處理模塊；對準標記；承載硅片的工件臺；運動臺；采集承載硅片的工件臺的位置信息，并與對準操作與管理模塊進行同步談判，規劃運動軌跡，控制運動臺的運動的位置采集與運動控制模塊；和接收信號采集處理模塊和位置采集與運動控制模塊的信號的對準操作與管理模塊，其特征在于：

還包括環境測量模塊，所述的環境測量模塊用于測量和采集對準衍射光束傳播路線所處的環境變量，并將采集到的環境變量信息傳輸到對準操作與管理模塊；所述的對準操作與管理模塊利用光強數據、工件臺位置數據和環境變量信息確定對準位置。

所述的環境測量模塊測量成像模塊內部的環境變量變化，或測量成像模塊與對準標記之間的環境變量變化，或二者均測量。

所述的環境變量為影響對準衍射光束傳播介質的折射率的環境變量中的一個或多個。

所述的環境變量為溫度、壓力和濕度。