[發(fā)明專利]零光程差自參考干涉對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310090906.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN104062858A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藍(lán)科;李運(yùn)鋒;王詩華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機(jī)械工程有限公司
• 主分類號(hào): G03F9/00
• 分類號(hào): G03F9/00
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)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)備的零光程差自參考干涉對(duì)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(gè)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(jìn)行精確定位，這樣才能保證每一層圖形之間有正確的相對(duì)位置，即套刻精度。通常情況下，套刻精度為光刻機(jī)分辨率指標(biāo)的1/3～1/5，對(duì)于100納米的光刻機(jī)而言，套刻精度指標(biāo)要求小于35nm。套刻精度是投影光刻機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)之一，而掩模與硅片之間的對(duì)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(shí)，對(duì)套刻精度的要求以及由此產(chǎn)生的對(duì)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(duì)準(zhǔn)精度。

掩模與硅片之間的對(duì)準(zhǔn)可采用掩模（同軸）對(duì)準(zhǔn)＋硅片（離軸）對(duì)準(zhǔn)的方式，即以工件臺(tái)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(duì)準(zhǔn)的基本過程為：首先通過同軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)9（即掩模對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)掩模標(biāo)記3與位于運(yùn)動(dòng)臺(tái)5上的基準(zhǔn)板標(biāo)記7之間的對(duì)準(zhǔn)，然后利用離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)10（硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)），完成硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記6與工件臺(tái)基準(zhǔn)板標(biāo)記7之間的對(duì)準(zhǔn)（通過兩次對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)），進(jìn)而間接實(shí)現(xiàn)硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記6與掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記3之間對(duì)準(zhǔn)，建立二者之間的位置坐標(biāo)關(guān)系。

專利EP1148390、US00US7564534和CN03133004.5給出了一種自參考干涉對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，如圖2所示。該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)通過像旋轉(zhuǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記衍射波面的分裂，以及分裂后兩波面相對(duì)180°的旋轉(zhuǎn)重疊干涉，然后利用光強(qiáng)信號(hào)探測(cè)器，在光瞳面處探測(cè)干涉后的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，通過信號(hào)分析器確定標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置。該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)要求對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是180°旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。像旋轉(zhuǎn)裝置是該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)最核心的裝置，用于標(biāo)記像的分裂與旋轉(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(shí)現(xiàn)。

專利US00US7564534、CN03133004.5、CN201210117917.0和CN201210091145.8給出了該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。自參考干涉對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上，形成光學(xué)信號(hào)；電子采集模塊，用于將所述光學(xué)信號(hào)進(jìn)行處理，獲得光強(qiáng)信號(hào)；以及軟件模塊，用于對(duì)光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行處理，進(jìn)一步獲得對(duì)準(zhǔn)位置。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，技術(shù)對(duì)分裂后兩波面通過走不同光路相互旋轉(zhuǎn)干涉，各種色光，不同級(jí)次之間消不同光路造成的光程差通過補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于寬光譜，補(bǔ)償器補(bǔ)償額度有限（1um左右），而實(shí)際加工裝配帶來的光程差遠(yuǎn)高于10um，且該技術(shù)方案中0級(jí)光未被過濾掉，當(dāng)分裂后兩波面光程差較大時(shí)，會(huì)造成0級(jí)光泄露，從而降低信號(hào)對(duì)比度。如果能讓分裂后兩波面走相同的光路，并且實(shí)現(xiàn)必要的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)零光程差干涉，消除各色光，各級(jí)次光之間的初始相位差，從而提高對(duì)準(zhǔn)精度和對(duì)比度。

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)明提出一種零光程差自參考干涉對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上，形成光學(xué)信號(hào)；電子采集模塊，用于將所述光學(xué)信號(hào)進(jìn)行處理，獲得光強(qiáng)信號(hào)；軟件模塊，用于對(duì)光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行處理，進(jìn)一步獲得對(duì)準(zhǔn)位置；其特征在于：所述光學(xué)模塊包括一等光程回路，使不同偏振態(tài)的正負(fù)級(jí)次光經(jīng)過相同的光程后進(jìn)行干涉。

較優(yōu)地，所述等光程回路包括一旋轉(zhuǎn)棱鏡，將經(jīng)過偏振分束的兩束照明光束的偏振方向分別旋轉(zhuǎn)90度，物像關(guān)系分別旋轉(zhuǎn)90度。

其中，所述等光程回路中除旋轉(zhuǎn)棱鏡外的其他反射鏡為奇數(shù)個(gè)。

較優(yōu)地，所述激光光源模塊還包括波長選擇器，將寬光譜光源形成特定單色光。

較優(yōu)地，所述光學(xué)模塊還包括一區(qū)域反射鏡，將高級(jí)光通光區(qū)域鍍反射膜，零級(jí)光區(qū)域鍍?cè)鐾改ば纬筛叻戳阃ǖ姆瓷溏R。

其中，所述光學(xué)模塊還包括一光隔離器，隔離反射回的零級(jí)光。

其中，所述電子采集模塊中光信號(hào)的傳輸使用多模光纖。

本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)各色光、各級(jí)次光零光程差干涉對(duì)準(zhǔn)，從而提高對(duì)準(zhǔn)精度。

附圖說明

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

圖1是光刻對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的自參考干涉對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的自參考干涉對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；