[發(fā)明專利]用于光刻設備的自參考干涉對準系統

有效

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• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103365122A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 李運鋒;朱正平;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(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種用于光刻設備的自參考干涉對準系統。

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，如圖1所示。對準的基本過程為：首先通過同軸對準系統9（即掩模對準系統），實現掩模標記3與位于運動臺5上的基準板標記7之間的對準，然后利用離軸對準系統10（硅片對準系統），完成硅片對準標記6與工件臺基準板標記7之間的對準（通過兩次對準實現），進而間接實現硅片對準標記6與掩模對準標記3之間對準，建立二者之間的位置坐標關系。

專利EP1148390、US00US7564534和CN03133004.5給出了一種自參考干涉對準系統，如圖2所示。該對準系統通過像旋轉裝置22，實現對準標記衍射波面的分裂，以及分裂后兩波面相對180°的旋轉重疊干涉，然后利用光強信號探測器27，在光瞳面處探測干涉后的對準信號，通過信號分析器28確定標記24的對準位置。該對準系統要求對準標記是180°旋轉對稱。像旋轉裝置22是該對準系統最核心的裝置，用于標記像的分裂與旋轉。

在該發(fā)明中，由于照射到標記上的光強的波動（隨時間的能量變化，主要由激光器輸出光強的波動、相位調制和光強調制導致的能量波動、以及光路的穩(wěn)定性、環(huán)境波動導致），該波動將直接影響信號的質量，導致對準誤差。通常1%的波動可導致0.5nm的對準誤差。在本發(fā)明中，這種非有用信號的光強波動稱之為光學噪聲。

現有技術需要一種能夠有效消除照射到標記上的光強波動（即光學噪聲）自參考干涉對準系統，提高對準信號質量。

發(fā)明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠有效消除照射到標記上的光強波動（即光學噪聲）自參考干涉對準系統，以提高對準信號質量。

為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種用于光刻設備的自參考干涉對準系統，其特征在于，包括：一激光光源模塊，用于提供照明光束；一光學模塊，用于將該照明光束標記上，形成一衍射光學信號；一信號采集模塊，用于將該光學信號進行處理，獲得光強信號；一處理模塊，用于對該光強信號進行處理，并結合工件臺位置數據，獲得對準位置；該光學模塊中包括第一光學通道和第二光學通道，該第二光學通道中的光學信號經處理后用于消除該第一光學通道中的光學噪聲。

更進一步地，該光學噪聲為任意衍射級次中包含的光學噪聲，或不同衍射級次的組合光學信號中包含的光學噪聲，或全部衍射光束組合成的光學信號所包含的光學噪聲。

更進一步地，該光學模塊還包括照明光路和多波長分路單元，該照明光束依次經過該照明光路、第一光學通道、第二光學通道以及多波長分路單元。該照明光路包括照明單元、第一偏振分束器、1/4波帶片和前組透鏡。該第一光學通道包括前組透鏡、1/4波帶片、第一偏振分束器、光強分束器、第一1/2波帶片、自參考干涉儀、第二1/2波帶片、第二偏振分束器、A_1通道匯聚透鏡、A_2通道匯聚透鏡。該第二光學通道包括前組透鏡、1/4波帶片、第一偏振分束器、光強分束器、B通道匯聚透鏡。該照明光路、第一光學通道、第二光學通道共用該前組透鏡、1/4波帶片、第一偏振分束器。該第一光學通道和第二光學通道共用該光強分束器，光強分束器將多數能量分配到第一光學通道。該多波長分路單元包括輸入光纖、多波長分路器和輸出光纖，用于將光學信號傳輸到信號采集模塊。

更進一步地，該激光光源模塊包括第一激光器控制機箱，第二激光器控制機箱和多波長復用器。該第一激光器控制機箱提供兩個可見光照明光束，該第二激光器控制機箱提供兩個紅外光照明光束，該可見光照明光束進行相位調制，該紅外光照明光束不進行相位調制。該多波長復用器將4束不同波長的激光光束合為一束同軸激光光束，然后通過光纖傳輸到光學模塊。