[發明專利]一種對準測量系統及對準方法

有效

• 申請號: 201611076246.2
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108121178B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 程健
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明公開了一種對準測量系統及對準方法，該系統通過第一光源模塊和第二光源模塊提供具有不同波長的四種光束，通過光源控制模塊控制第一光源模塊和第二光源模塊中不同光源的開啟和關閉，通過成像模塊將照射到對準標記上的第一光源模塊、第二光源模塊發出的光束分別成像在第一參考光柵、第二參考光柵的不同位置上；第一參考光柵和第二參考光柵為四種光束的不同級次衍射光提供不同周期的參考標記；信號采集處理模塊采集透過第一參考光柵、第二參考光柵的光強信號并進行處理，以及通過對準操作與管理模塊計算對準位置。本發明可以實現對四種波長同時進行測量，獲得性能最佳的波長，利用該波長進行該工藝條件下的光刻生產，提高工藝適應性。

技術領域

本發明涉及光刻技術領域，具體涉及一種對準測量系統及對準方法。

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(Critical Dimension，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)對準與硅片(離軸)對準相結合的方式，即以工件臺運動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。對準的基本過程為：首先通過掩模對準系統，實現掩模標記與運動臺基準板標記之間的對準，然后利用硅片對準系統，完成硅片標記與工件臺運動臺基準板標記之間的對準，進而間接實現硅片標記與掩模標記之間對準。

現有技術中提供了一種硅片(離軸)對準系統，采用雙波長激光光源進行對準照明，采用楔形塊或楔形板對每個波長的不同級次光束進行偏折，使每個波長的對準衍射光斑分別成像至位于不同位置的各級次參考光柵前，從而實現1-7級對準信號分別探測。采用兩種波長的對準光源進行對準測量，雖然對于單波長對準系統，工藝適應性有一定提高，但是現今半導體制造工藝日趨復雜，工藝層數明顯增加，使兩種波長的對準測量系統工藝適應性也日趨局限。從單波長增加到兩種波長，現有技術中指出若兩個波長的對準光使用同一個光路，為了避免不同波長之間各級次光斑成像的重疊，需要48個楔形塊代替單波長情況下的24個獨立楔形塊，或者使用12個楔形板代替單波長情況下的6塊楔形板。現有技術中還提到另一個方案，即將兩個波長的光路分開，各自一個光路，照明光束最后通過PBS(Polarization Beam Splitter，偏振分束器)合束后，照射到硅片面對準標記，再通過PBS將兩個波長的衍射光束分離，進入各自的成像光路。這意味著如果再增加波長，光路結構將會增加，從而導致對準系統體積、結構變得更加復雜。

發明內容

本發明提供了一種對準測量系統及對準方法，以解決現有技術中存在的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種對準測量系統，包括：

第一光源模塊，包括第一光源和第二光源，提供具有不同波長的第一光束和第二光束；

第一合束器，對第一光束和第二光束進行合束；

第二光源模塊，包括第三光源和第四光源，提供具有不同波長的第三光束和第四光束；

第二合束器，對第三光束和第四光束進行合束；

光源控制模塊，控制第一光源模塊和第二光源模塊中不同光源的開啟和關閉；

工件臺，承載具有對準標記的硅片；

第一參考光柵，為第一光束和/或第二光束的不同級次衍射光提供不同周期的參考標記；