[發(fā)明專利]基于拼接光柵莫爾條紋相位解調(diào)的納米光刻對準(zhǔn)方法

有效

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• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103838093A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程依光;朱江平;胡松;趙立新;陳磊;劉俊伯
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 孟卜娟;盧紀(jì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明適用于投影光刻光學(xué)系統(tǒng)的對準(zhǔn)，屬于超大規(guī)模集成電路制造以及光學(xué)微細(xì)加工技術(shù)中的納米器件制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光刻技術(shù)是微電子制造業(yè)及信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，作為大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的主流光刻技術(shù)，光學(xué)投影光刻技術(shù)自從1978年誕生以來，由最初的g線、i線光刻機(jī)，發(fā)展至現(xiàn)在的ArF浸沒式光刻機(jī)。光學(xué)投影光刻技術(shù)已成為當(dāng)今應(yīng)用最廣、技術(shù)進(jìn)步最快的光學(xué)光刻技術(shù)，其分辨力也由最初的幾十微米延伸至現(xiàn)在的32nm，22nm甚至更高。衡量光刻機(jī)性能的三大指標(biāo)是光刻分辨率、套刻精度和產(chǎn)率。隨著光學(xué)光刻投影光刻分辨率的不斷提高，多層重復(fù)套刻在超大規(guī)模制造、微納結(jié)構(gòu)加工中顯得更加舉足輕重，而套刻必須憑借高精度的對準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)前的光學(xué)投影光刻機(jī)普遍采用工件臺掃描的方式實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)，降低對準(zhǔn)效率，且掃描過程引入工件臺漂移誤差會影響對準(zhǔn)精度。本發(fā)明提出一種新的回字形對準(zhǔn)標(biāo)記，通過莫爾條紋相位信息反映對準(zhǔn)偏差，打破了以工件臺掃描實(shí)現(xiàn)掩模-工件臺對準(zhǔn)模式，可一次性獲取莫爾條紋，從而快速準(zhǔn)確計(jì)算出掩模-工件臺之間的對準(zhǔn)偏差，極大地提高了對準(zhǔn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)高效率高精度光刻對準(zhǔn)，本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種基于拼接光柵莫爾條紋相位解調(diào)的納米光刻對準(zhǔn)方法，所述回字形對準(zhǔn)標(biāo)記，掩模與基片對準(zhǔn)標(biāo)記都由4個(gè)直角線光柵拼接而成，占空比1:2。整個(gè)標(biāo)記中光柵周期設(shè)置為一三象限、二四相同，兩組象限的光柵周期接近。基片對準(zhǔn)標(biāo)記的周期大小與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記之間的關(guān)系由投影物鏡放大倍率、對準(zhǔn)波長共同決定，且與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記的布局方式成互補(bǔ)關(guān)系。Pm1Pm₁是掩模對準(zhǔn)標(biāo)記二四象限的周期，Pm2Pm₂是掩模對準(zhǔn)標(biāo)記一三象限的周期，Ps1Ps₁是工件臺對準(zhǔn)標(biāo)記一三象限的周期，Ps2Ps₂是工件臺對準(zhǔn)標(biāo)記二四象限的周期。各個(gè)周期關(guān)系為：Pm₁≈Pm₂，Pm2=M*Ps2_，Pm1=M*Ps₁Pm1≈Pm2，Pm2=M*Ps2，Pm1=M*Ps1。掩膜標(biāo)記和硅片標(biāo)記產(chǎn)生莫爾條紋。拼接光柵將會產(chǎn)生兩組不同相位的莫爾條紋。由快速高精度提取算法提取相位差。再通過相位差計(jì)算對準(zhǔn)的偏差。通過兩處固定點(diǎn)的對準(zhǔn)偏差計(jì)算出硅片和掩膜的對準(zhǔn)偏差Δxw、Δyw和α。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明采用特殊的回字形標(biāo)記便于尋找對準(zhǔn)偏差。

（2）通過解調(diào)放大的莫爾條紋可以測量掩模－基片之間的微小偏差，因而具有很高靈敏度。

（3）本發(fā)明采用高速高精度算法提取相位差，可以動態(tài)測量，不需要兩組條紋獨(dú)立分析，基片工藝對兩組條紋的質(zhì)量的影響幾乎一致，因而可靠性高，工藝適應(yīng)性強(qiáng)。

（4）本發(fā)明一次性計(jì)算出對準(zhǔn)偏差，避免了工件臺的掃描，提高了精度和效率。

附圖說明

圖1是掩膜和硅片上的回字形對準(zhǔn)標(biāo)記，其中（a）圖是掩模對準(zhǔn)標(biāo)記，（b）圖是硅片對準(zhǔn)標(biāo)記；

圖2是對準(zhǔn)過程中可能的莫爾條紋，其中（a）圖是x方向?qū)?zhǔn)y未對準(zhǔn)，(b)圖x方向未對準(zhǔn)y對準(zhǔn)，(c)圖是x與y方向均未對準(zhǔn)，(d)圖是x與y方向完全對準(zhǔn)；

圖3是快速高精度相位差提取算法示意圖；

圖4是硅片和掩膜對準(zhǔn)偏差示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。