[發(fā)明專利]基于信號頻率的二維自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)及對準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310130173.0
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN104111594A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 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: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G03F7/20
• 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)備的基于信號頻率的二維自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)及對準(zhǔn)方法。?

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)9（即掩模對準(zhǔn)系統(tǒng)），實現(xiàn)掩模標(biāo)記3與位于運動臺5上的基準(zhǔn)板標(biāo)記7之間的對準(zhǔn)，然后利用離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)10（硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)），完成硅片對準(zhǔn)標(biāo)記6與工件臺基準(zhǔn)板標(biāo)記7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6與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記3之間對準(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)。主要原因是X向和Y向?qū)?zhǔn)在光路是共用的,斜向掃描時，二者的對準(zhǔn)信號混合在一起，無法區(qū)分和提取。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)。?

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)明提出一種基于信號頻率的二維自參考干涉對準(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)記上并進行掃描，形成光學(xué)信號；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)信號；其特征在于，所述對準(zhǔn)標(biāo)記為180度旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)的二維光柵標(biāo)記，在所述對準(zhǔn)標(biāo)記的X方向上各級對準(zhǔn)信號的對準(zhǔn)頻率和Y方向上對應(yīng)的各級對準(zhǔn)信號的對準(zhǔn)頻率不同，根據(jù)所述對準(zhǔn)頻率，可以從中提取出X向?qū)?zhǔn)信號和Y向?qū)?zhǔn)信號，從而實現(xiàn)兩個方向的同時對準(zhǔn)。?

其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記在X方向和Y方向上均為周期性結(jié)構(gòu)。?

較優(yōu)地，所述對準(zhǔn)標(biāo)記在X方向和Y方向的線寬相同，在X方向和Y方向上的標(biāo)記掃描速度不同。?

較優(yōu)地，所述對準(zhǔn)標(biāo)記在X方向和Y方向的線寬不同，在X方向和Y方向上的標(biāo)記掃描速度相同。?

較優(yōu)地，所述對準(zhǔn)標(biāo)記在X方向和Y方向的線寬不同，在X方向和Y方向上的標(biāo)記掃描速度不同。?

較優(yōu)地，所述二維光柵標(biāo)記在X方向上的長度大于在Y方向上的長度，X方向上的標(biāo)記掃描速度大于Y方向上的掃描速度。?

其中，所述用于對準(zhǔn)的各級對準(zhǔn)信號僅為奇次級對準(zhǔn)信號。?

其中，所述軟件模塊通過信號處理的方法，分離出同一通道中的X向各級對準(zhǔn)信號和Y向各級對準(zhǔn)信號。?

基于上述信號頻率的二維自參考干涉對準(zhǔn)系統(tǒng)的對準(zhǔn)方法，其特征在于包括如下步驟：?

（1）光學(xué)模塊對對準(zhǔn)標(biāo)記衍射光束進行光學(xué)處理，形成光學(xué)信號；