[發明專利]一種用于光刻設備的自參考干涉對準信號處理系統

有效

• 申請號: 201210530461.0
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103869628A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 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: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00
• 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

本發明涉及一種半導體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信號處理系統。

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、US007564534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。在該技術方案中，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、以及光路的穩定性、環境波動導致），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。在本發明中，這種照射到標記上的光強波動稱之為光學噪聲。

專利CN201210091145.8給出了一種消除光強波動的方法。如圖3所示，圖中各器件作用可參考該專利的原文，這里作為公知技術引入。該方案增加一額外光學通道用以探測零級光信號（圖3中的通道B），零級光信號的波動反映了照射到標記上的光強波動。然后再利用探測到的零級光信號，通過歸一化的方法，消除對準信號（通道A_1和A_2中信號）中光強波動導致的光學噪聲。采用上述方案，雖然可以有效的消除照射到標記上的光強波動引入的光學噪聲，但需要額外設計一個光路，增加了光學系統的復雜度和成本。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出一種新的消除自參考干涉對準系統光強波動的處理系統，以消除照射到標記上的光強波動引入的光學噪聲，提高信號的質量，降低對準誤差，同時降低光學系統的復雜度和成本。

為了實現上述發明目的，本發明提出一種用于光刻設備的自參考干涉對準信號處理系統，包括：激光光源模塊，用于提供照明光束；光學模塊，用于將來自標記衍射的光束進行光學處理，形成衍射光學信號；電子采集模塊，用于將所述光學信號進行處理，獲得光強信號；軟件模塊，用于對所述光強信號進行處理，并結合工件臺位置數據，獲得對準位置，消除光學噪聲；所述電子采集模塊中或者所述軟件模塊還包括一歸一化處理單元。

優選的，所述歸一化處理單元的處理公式為：

式中，為歸一化后的對準信號，為只包含高級光通道的光強信號，為包含零級光和高級光通道的光強信號；

?；

；

????其中，為對準勻速號掃描速度，為掃描時間，為標記初始位置，為標記的周期，為衍射的級次，N為進入光學通道的總衍射級次，可通過照明波長、光學系統的數值孔徑和光闌調整。為反射光（零級光）光強，和為零級光在兩個支路上的光強比例系數，且，；為第m級衍射光的光強，和為第m級衍射光A_1通道和A_2通道的光強比例系數，且和。

????優選的，所述歸一化處理單元包括加法運算電路和除法運算電路。

????優選的，所述加法運算電路采用反向加法運算電路、同向加法運算電路；所述除法運算電路采用指數運算電路或減法運算電路和對數運算電路的串聯實現。