[發明專利]基于分束偏折結構的小光斑離軸對準系統

有效

• 申請號: 201110394372.3
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103135371A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李運鋒;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;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

本發明涉及光刻領域，特別涉及一種用于光刻裝置的基于分束偏折結構的小光斑離軸對準系統。

背景技術

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35nm。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90nm的CD尺寸要求10nm或更小的對準精度。

掩模與硅片之間的對準可采用掩模（同軸）對準＋硅片（離軸）對準的方式，即以工件臺運動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，實現掩模標記與運動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運動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。

中國專利CN03164859.2和美國專利US.6,297,876?B1公布了一種硅片（離軸）對準系統。該對準系統采用包含兩個不同線寬子光柵的對準標記（如8.0微米和8.8微米），通過探測兩個子光柵的±1級光干涉像透過對應參考子光柵的光強信號，確定標記的粗對準位置。同時，對于8.0微米子光柵的高級光，采用楔板組分離技術，使得高級次光發生折轉，成像在參考光柵不同的位置，亦即對應的參考子光柵上面，如圖1所示。進而利用高級光信號，確定標記在粗對準基礎上的精對準位置。在該技術方案中，照明光斑是完全覆蓋標記的各個分支的，如圖2所示（通常為700微米左右）。4個標記分支的±1級光無需偏折，就能夠成像在參考光柵中心的各自對應的參考子光柵上。然而，照明光斑越大，越容易引入更多的噪聲，影響對準的重復精度。如采用小光斑照明技術（照明光斑直徑為60微米左右，如圖3所示），對標記離焦和傾斜的敏感度可降低5倍，探測動態范圍能提高10倍，標記的對準重復精度理論可達1.5nm，如ASML公司65nm技術節點的光刻機即采用了該離軸對準技術。關于小光斑對準系統，可參考文獻《Advances?in?Phase-Grating-Based?Wafer?Alignment?Systems》（Proc.of?SPIE,2005,Vol.5752:948-960）。

采用小光斑照明時，由于照明光斑不能完全覆蓋所有的標記分支，一次對準只能掃描一個分支，需要通過多次掃描來實現標記的粗對準和精對準。例如，如第一次掃描8.8-x向標記分支，獲得8.8-x向的1級光信號；第二次掃描8.0-x向標記分支，獲得8.0-的1級和高級光信號；然后利用兩次獲得的1級光信號，獲得到粗對準位置；進而利用8.0-x向高級光信號確定精對準位置。具體的信號處理原理和對準位置計算方法，可參考在先專利CN200810033263.7、CN200710045495.X、CN200710044153.6、CN200710044152.1、CN200810035115.9、CN200810040234.3、CN200910052799.8、CN200910047030.7、CN200910194853.2、200910055927.4，這里作為公知技術引入。