[發明專利]納米光刻掩模硅片間隙測量及調平裝置

無效

• 申請號: 201010256375.6
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101950132A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 周紹林;胡松;唐小萍;趙立新;楊勇;陳旺富;徐峰;陳明勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 盧紀

技術領域

本發明涉及納米光刻掩模硅片間隙測量及調平裝置，屬于微納加工、光學測量相關領域。

背景技術

隨著高集成度電路與相關器件的研發，以及納米科技的快速發展、納米器件特征尺寸的不斷縮小，IC特征尺寸愈來愈小，極大地推動了高分辨力納米光刻技術的發展，如納米壓印、波帶片陣列成像光刻。相應地，隨著分辨力的提高以及大尺寸硅片的采用，掩模硅片的間隙控制與測量將成為納米光刻面臨的嚴峻挑戰，間隙測量精度必須隨之大幅度提高。在投影光刻系統中，分辨力的提高促使物鏡的焦深縮小，對硅片的垂直位移變化測量及調焦技術同樣提出了新的要求。

傳統的間隙測量或者投影光刻中的檢焦技術主要采用幾何投影方法，通過在光路中設置類似于狹縫的幾何標記，經硅片底面的反射，將硅片的高度變化轉化為探測器像面上幾何標記光斑的平移，主要應用于早期的較低分辨力光刻，精度提高的程度有限。此外，雙光束干涉強度及外差干涉方法方法，分別將硅片的垂直位移轉化為幾束衍射光的干涉強度或者雙頻干涉產生的光學拍信號的相位大小變化，容易受到光刻膠等硅片表面工藝過程的影響，如光刻膠內的多次反射引入附加光程、標記的受到硅片級工藝污染后引入的非對稱性誤差等，較為明顯的系統誤差存在給間隙測量的帶來了諸多困難。

為了進一步提高間隙測量精度，克服光刻膠、硅片工藝等系統誤差因素對間隙測量的影響，申請人曾在前專利申請號：201010172100.4中提出一種接近式納米光刻中的間隙測量方法。其主體思想是將直接根據干涉條紋的移動或者相位變化計算間隙變化量，旨在闡述實現間隙測量的物理原理機制和初步實現的方法策略；但在該專利申請中，同時利用分別位于掩模和硅片上的兩組標記光柵進行間隙測量，無法避免硅片橫向移動對測量的影響。為此本發明在實驗的基礎上設計了一套更為實用、具體的間隙測量裝置，除了將裝置的結構和參數等設計具體化以外，將兩個間隙測量標記均相鄰地加工于掩模上，除了克服了傳統的光刻膠等硅片工藝對光強的影響外，還能克服掩模硅片橫向位移變化的影響，直接將間隙變化與圖像的相位變化唯一對應起來，具有很強的實用性。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種納米光刻掩模硅片間隙測量及調平裝置，在該裝置僅僅利用同時位于掩模上的兩個標記光柵實現間隙測量，避免硅片橫向位移對測量的影響。

本發明的技術解決方案為：納米光刻掩模硅片間隙測量及調平裝置包括：激光管、第一反射鏡、掩模、硅片、第一標記光柵、第二標記光柵、第二反射鏡、物鏡和CCD探測器；所述第一標記光柵和第二標記光柵相鄰地同時位于掩模上，且第一標記光柵和第二標記光柵周期接近；在納米光刻工作間隙范圍內，由激光管發出單色平面波經第一反射鏡偏轉后，垂直入射位于掩模上的第一標記光柵和第二標記光柵時發生衍射；一束來自于第一標記光柵的透射衍射光B₁在掩模和硅片間隙內傳播并經硅片表面反射返回，在掩模上與第二標記光柵的反射衍射光束B₂相遇，發生雙光束干涉；經過第二反射鏡偏轉后，所述兩束光B₁、B₂被物鏡接收，并利用位于物鏡像面上的CCD探測器記錄雙光束干涉強度條紋；最后，利用干涉條紋的移動或相位變化探測間隙變化量，通過在三個位置處的間隙控制實現掩模和硅片調平。

所述第一個反射鏡安裝在與水平方向成45度夾角方向，第二個反射鏡的安裝方向與水平方向的夾角為

其中，θ₁、θ₂分別代表兩束光B₁、B₂的衍射角。

所述兩束光B₁、B₂的衍射角θ₁、θ₂分別由下式計算得到：

P₁sinθ₁＝λ????(2)

P₂sinθ₂＝λ????(3)

其中，P₁、P₂分別為第一標記光柵(5)和第二標記光柵(6)的周期，λ為入射光波長。

所述第一標記光柵和第二標記光柵分別為兩組排列順序相反的光柵組合而成。