[發(fā)明專利]自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310064775.0
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN104020642A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李運鋒
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光刻設(shè)備的自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體IC集成電路制造過程中，一個完整的芯片通常需要經(jīng)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(biāo)的1/3～1/5，對于100納米的光刻機而言，套刻精度指標(biāo)要求小于35nm。套刻精度是投影光刻機的主要技術(shù)指標(biāo)之一，而掩模與硅片之間的對準(zhǔn)精度是影響套刻精度的關(guān)鍵因素。當(dāng)特征尺寸CD要求更小時，對套刻精度的要求以及由此產(chǎn)生的對準(zhǔn)精度的要求變得更加嚴(yán)格，如90nm的CD尺寸要求10nm或更小的對準(zhǔn)精度。

掩模與硅片之間的對準(zhǔn)可采用掩模（同軸）對準(zhǔn)＋硅片（離軸）對準(zhǔn)的方式，即以工件臺基準(zhǔn)板標(biāo)記為橋梁，建立掩模標(biāo)記和硅片標(biāo)記之間的位置關(guān)系，如圖1所示。對準(zhǔn)的基本過程為：首先通過同軸對準(zhǔn)系統(tǒng)（即掩模對準(zhǔn)系統(tǒng)），實現(xiàn)掩模標(biāo)記與運動臺基準(zhǔn)板標(biāo)記之間的對準(zhǔn)，然后利用離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)（硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)），完成硅片對準(zhǔn)標(biāo)記與工件臺基準(zhǔn)板標(biāo)記之間的對準(zhǔn)（通過兩次對準(zhǔn)實現(xiàn)），進而間接實現(xiàn)硅片對準(zhǔn)標(biāo)記與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記之間對準(zhǔn)，建立二者之間的位置坐標(biāo)關(guān)系。

專利EP1148390給出了一種自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)（硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)），如圖2所示。該對準(zhǔn)系統(tǒng)通過像旋轉(zhuǎn)裝置，實現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記衍射波面的分裂，以及分裂后兩波面相對180°的旋轉(zhuǎn)重疊干涉，然后利用光強信號探測器，在光瞳面處探測干涉后的對準(zhǔn)信號，通過信號分析器確定標(biāo)記的對準(zhǔn)位置。該對準(zhǔn)系統(tǒng)要求對準(zhǔn)標(biāo)記是180°旋轉(zhuǎn)對稱。像旋轉(zhuǎn)裝置是該對準(zhǔn)系統(tǒng)最核心的裝置，用以標(biāo)記像的分裂、旋轉(zhuǎn)和疊加。在該發(fā)明中，像旋轉(zhuǎn)裝置通過自參考干涉儀實現(xiàn)。

專利US00US7564534、CN03133004.5、CN201210117917.0和CN201210091145.8給出了該對準(zhǔn)系統(tǒng)的具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。該技術(shù)方案中每一組件的作用可參考在先專利，此處作為公知技術(shù)引入。但是，該技術(shù)方案一次只能實現(xiàn)一個方向的對準(zhǔn)，要確定標(biāo)記的X和Y向位置，需要兩次掃描實現(xiàn)。光尤其是對更高技術(shù)節(jié)點的光刻機而言，套刻精度要求極高（例如ASML1950i光刻機，套刻精度高達2.5納米）。除了通過提升對準(zhǔn)重復(fù)精度來提高套刻精度外，另外一個辦法就是對準(zhǔn)更多的標(biāo)記，來實現(xiàn)套刻精度的提高。然而，對準(zhǔn)的標(biāo)記越多，用時也將越多，將直接導(dǎo)致產(chǎn)率的降低。而光刻機作為一種極端昂貴的設(shè)備，產(chǎn)率也是客戶尤為看重的一個技術(shù)指標(biāo)。如果能夠同時實現(xiàn)二維對準(zhǔn)掃描，一次性獲得每個標(biāo)記對的X和Y向坐標(biāo)，將可以直接減小對準(zhǔn)用時，提高產(chǎn)率。???

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出一種自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)，包括：激光光源模塊，用于提供所需的照明光束；光學(xué)模塊，用于將照明光束照射到對準(zhǔn)標(biāo)記上，并接收攜帶所述對準(zhǔn)標(biāo)記X向和Y向的對準(zhǔn)信息的反射光，所述反射光在所述光學(xué)模塊的自參考干涉儀內(nèi)進行波面的分裂、旋轉(zhuǎn)和疊加，然后出射光學(xué)信號，其中，所述X向垂直于Y向；電子采集模塊，用于將所述光學(xué)信號進行處理，獲得光強信號；軟件模塊，用于對光強信號進行處理，進一步獲得對準(zhǔn)位置；其特征在于，所述光學(xué)模塊還包括一分束匯聚單元，所述分束匯聚單元將攜帶所述對準(zhǔn)標(biāo)記X向和Y向?qū)?zhǔn)信息的光學(xué)信號分束到不同的支路里，以實現(xiàn)X向和Y向?qū)?zhǔn)位置的二維掃描。

較優(yōu)地，所述分束匯聚單元利用偏振分束特性，將光束分束到兩個不同支路，在兩個支路里形成相位相差180度的光學(xué)信號。

其中，所述分束匯聚單元包括：XY向分束器，用于接收所述自參考干涉儀出射的光信號，并將該光信號進行分束處理，形成第一光信號及第二光信號，所述第一光信號攜帶有所述對準(zhǔn)標(biāo)記X向?qū)?zhǔn)信息，所述第二光信號攜帶有所述對準(zhǔn)標(biāo)記Y向?qū)?zhǔn)信息；X向支路，包括第一偏振分束器、第一匯聚透鏡及第二匯聚透鏡，所述第一光信號經(jīng)由所述偏振分束器分成X向零級次光信號及X向高級次光信號，所述X向零級次光信號經(jīng)由第一匯聚透鏡匯聚后出射，所述Y向高級光信號經(jīng)由第四匯聚透鏡匯聚后出射；以及Y向支路，包括第二偏振分束器、第三匯聚透鏡及第四匯聚透鏡，所述第二信號經(jīng)由所述第二偏振分束器分成Y向零級次光信號及Y向高級次光信號，所述Y向零級次光信號經(jīng)由所述第三匯聚透鏡匯聚后出射。