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
【專利摘要】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。該方法以拼接光柵那作為掩模、工件臺對準(zhǔn)標(biāo)記，以莫爾條紋相位信息為掩模-工件臺對準(zhǔn)偏差的載體，通過多像素點的相位提取直接計算出掩模和基片的對準(zhǔn)偏差，從而實現(xiàn)掩模工件臺的快速對準(zhǔn)。降低了對工件臺精度和速度指標(biāo)的依賴，既保證了對準(zhǔn)精度，又提高了對準(zhǔn)效率。
【專利說明】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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)微細加工技術(shù)中的納米器件制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]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，發(fā)展至現(xiàn)在的ArF浸沒式光刻機。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)來實現(xiàn)。
[0003]當(dāng)前的光學(xué)投影光刻機普遍采用工件臺掃描的方式實現(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】

[0004]為了實現(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個直角線光柵拼接而成，占空比1:2。整個標(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?；瑢?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關(guān)系。PmlPm1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，PslPs1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。各個周期關(guān)系為=Pm1 ^ Pm2,Pm2=M*Ps2 Pml=M^Ps1Pml ^ Pm2, Pm2=M*Ps2, Pml=M^Psl0 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。再通過相位差計算對準(zhǔn)的偏差。通過兩處固定點的對準(zhǔn)偏差計算出硅片和掩膜的對準(zhǔn)偏差Δ xw > Δ yw 和 α。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0006](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。
[0007](2)通過解調(diào)放大的莫爾條紋可以測量掩模一基片之間的微小偏差，因而具有很高靈敏度。
[0008](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。[0009](4)本發(fā)明一次性計算出對準(zhǔn)偏差，避免了工件臺的掃描，提高了精度和效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]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；
[0011]圖2是對準(zhǔn)過程中可能的莫爾條紋，其中(a)圖是χ方向?qū)?zhǔn)y未對準(zhǔn)，(b)圖χ方向未對準(zhǔn)y對準(zhǔn)，(c)圖是χ與y方向均未對準(zhǔn)，(d)圖是χ與y方向完全對準(zhǔn)；
[0012]圖3是快速聞精度相位差提取算法不意圖；
[0013]圖4是硅片和掩膜對準(zhǔn)偏差示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0015]如圖4所示掩模-基片中心在X、y方向上的對準(zhǔn)偏差A(yù)xw、Ayw，基片相對于掩模的方位角為α?；系膬蓚€固定點為4 0^，74)』0^，70，當(dāng)掩模與基片沒有對準(zhǔn)偏差時，掩模上與基片固定點A、B對應(yīng)的點為A’(x’A，y’A)、B’(x’B，y’B)。分別在A，B，A’，B’處制作對準(zhǔn)標(biāo)記。標(biāo)記按照如圖1所示的結(jié)構(gòu)制作。其中由于存在偏差X，y方向均未對準(zhǔn)，A和A’的標(biāo)記將會產(chǎn)生如圖2 (C)所示的莫爾條紋。B和B’也是如此。(AxA，AyA)與(ΛχΒ，ΔΥβ)分別代表Α、Β相對于Α’、Β’在x、y方向的對準(zhǔn)偏差。Dab(常數(shù))表示A、B之間的距離。根據(jù)莫爾條紋計算對準(zhǔn)偏差A(yù)Xw、Ayw和α。
[0016]具體步驟如下:
[0017]步驟S1:Α和Α’產(chǎn)生的莫爾條紋，按照如圖3所示提取紅框提取兩組條紋A (L)、B(L)；
[0018]步驟S2:為消除信號兩端對傅里葉變換操作中產(chǎn)生的頻譜泄漏，兩組一維正弦信號乘以漢寧窗口函數(shù)得到Aw(L)、BW(L)；
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一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，其特征在于包括:制作基于拼接光柵的回字形對準(zhǔn)標(biāo)記和莫爾條紋相位差快速提取算法，根據(jù)相位差計算基片和掩模的對準(zhǔn)偏差。
2.如權(quán)利要求1所述的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，其特征在于: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個直角線光柵拼接而成，占空比1:2 ;整個標(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，Pm1是掩模對準(zhǔn)標(biāo)記二四象限的周期，Pm2是掩模對準(zhǔn)標(biāo)記一三象限的周期，Ps1是基片對準(zhǔn)標(biāo)記一三象限的周期，Ps2是基片對準(zhǔn)標(biāo)記二四象限的周期；各個周期關(guān)系為=Pm1 ^ Pm2,Pm2=M*Ps2， Pm1=M^Ps1, M是光刻投影物鏡的放大倍率。
3.如權(quán)利要求1所述的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，其特征在于:所述莫爾條紋相位差快速提取算法包括以下步驟: 步驟S1:提取兩組條紋A (L)、B (L)，L為提取的條紋長度； 步驟S2:兩組一維正弦信號乘以漢寧窗口函數(shù)得到A W(L)^Bff(L)； 步驟S3:信號作一維快速傅里葉變換得到最后兩組信號AW (f),Bw (f)，f是條紋的空間頻率，求AW (f)共軛得到AW* Cf)； 步驟S4:得到兩組條紋的相位差:
4.如權(quán)利要求1所述的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，其特征在于:根據(jù)相位差計算基片和掩模的對準(zhǔn)偏差，包括如下步驟: 步驟S1:在兩處對準(zhǔn)標(biāo)記的χ, y方向得到條紋相位差Δ Φ1χ，Δ C>ly，Δ Φ2χ, Δ Φ2Y ； 步驟S2:根據(jù)條紋信息求基片Α，B和掩模對應(yīng)處A’，B’的對準(zhǔn)偏差Λ χΑ, Δ yA, Δ χΒ,ΔΥβ； 步驟S3:根據(jù)對準(zhǔn)標(biāo)記處的偏差求基片和掩模的中心偏差A(yù)Xw、Ayw和方位角差α。
5.如權(quán)利要求4所述的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，包括根據(jù)條紋信息求基片Α，B和掩模對應(yīng)處Α’，B’的對準(zhǔn)偏差Λ xA, AyA, ΛΧβ, AyB,,其特征在于:
6.如權(quán)利5所述的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，其特征在于:根據(jù)對準(zhǔn)標(biāo)記處的偏差求基片和掩模的對準(zhǔn)偏差，以基片中心為原點，標(biāo)記A，B中心連線為χ軸，垂直方向為y軸，建立基片坐標(biāo)系，以掩模中心為原點，標(biāo)記A’，B’中心連線為X’軸，垂直方向為I，軸，建立掩模坐標(biāo)系；基片中心相對掩模中心在X’軸方向的偏差為的Λχ，基片中心相對掩模中心在y’軸方向的偏差為的Λ y，基片坐標(biāo)系χ軸和掩模坐標(biāo)系的X’軸夾角為方位角差α，其特征在于:

【文檔編號】G03F9/00GK103838093SQ201410085381
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】程依光, 朱江平, 胡松, 趙立新, 陳磊, 劉俊伯 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所