自參考干涉對準系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及光刻領(lǐng)域中自參考干涉對準系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體1C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(shù)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(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。
[0003]掩模與硅片之間的對準可采用掩模（同軸）對準+硅片（離軸）對準的方式，即 以工件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(guān)系，如圖1所示。對準 的基本過程為：首先通過同軸對準系統(tǒng)（即掩模對準系統(tǒng)），實現(xiàn)掩模標記與工件臺基準板 標記之間的對準，然后利用離軸對準系統(tǒng)（硅片對準系統(tǒng)），完成硅片對準標記與工件臺基 準板標記之間的對準（通過兩次對準實現(xiàn)），進而間接實現(xiàn)硅片對準標記與掩模對準標記 之間對準，建立二者之間的位置坐標關(guān)系。
[0004]專利EP1148390、US7564534和CN1296774給出了一種自參考干涉對準系統(tǒng)，如圖1 所示。該對準系統(tǒng)通過激光器發(fā)射出光線，通過PBS分束鏡（偏振分束鏡）1將光線垂直投 射至硅片3或者工件臺4基準板的標記2上，再通過PBS分束鏡1將衍射光斑投射至像旋轉(zhuǎn) 裝置上，由所述像旋轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)對準標記衍射波面的分裂，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信號，通過信號分 析器確定標記2的對準位置，若存在偏差，則可以通過位置傳感器改變工件臺4的位置。該 對準系統(tǒng)要求對準標記是180°旋轉(zhuǎn)對稱。像旋轉(zhuǎn)裝置是該對準系統(tǒng)最核心的裝置，用以標 記像的分裂與旋轉(zhuǎn)。在該發(fā)明中，通過自參考干涉儀實現(xiàn)該功能。但由于照明光斑很小，約 為40-60微米，導(dǎo)致各級衍射光斑進入自參考干涉儀時尺寸很小，直徑約為100-300微米。 此時，為保證正負級次光斑相互旋轉(zhuǎn)180度后能夠重合，干涉儀兩棱鏡之間加工、裝配與膠 合的精度要求極高，制造難度很大，成本高。一個可選擇的方案是通過增大照明光斑，實現(xiàn) 衍射光斑的增大，從而降低自參考干涉儀的制造難度。但是，增大照明光斑必然引入更多的 光學(xué)噪聲，尤其是線槽標記對準時，不利于重復(fù)精度的提高。另外一種可選擇的方案是增加 光程，光程越長，衍射光斑就擴散的越大，可以通過增加標記到自參考干涉儀之間的光程實 現(xiàn)。但是，光程的增加將導(dǎo)致光學(xué)結(jié)構(gòu)的不緊湊，以及光學(xué)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。同時，增加光 程也將引入更多的光學(xué)噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]自參考干涉對準系統(tǒng)本發(fā)明的目的在于提供一種，采用錐形照明的方式，用于擴 展衍射光斑的尺寸，從而降低自參考干涉儀的制造難度，提高方案的工程可實現(xiàn)性。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種自參考干涉對準系統(tǒng)，包括：
[0007] 光源，提供照明光束；
[0008] 透鏡，所述照明光束經(jīng)所述透鏡后形成投影光束照射至對準標記上形成正、負衍 射級次的衍射光班，并將衍射光斑反饋至自參考干涉光學(xué)模塊；
[0009]自參考干涉光學(xué)模塊，對所述衍射光斑進行像旋轉(zhuǎn)處理，以使對應(yīng)的正、負級次衍 射光斑像重疊；
[0010] 信號探測模塊，用于探測所述重疊后的正、負級次衍射光斑像；
[0011] 其特征在于，所述透鏡形成的投影光束為錐形光束或圓臺形光束，以擴展衍射光 斑尺寸。
[0012] 進一步的，所述對準標記與掃描方向之間存在預(yù)定傾角。
[0013] 進一步的，所述系統(tǒng)還包括一偏振分束器，所述照明光束依次通過所述偏振分束 器和透鏡照射至所述對準標記上，所述衍射光斑依次通過所述透鏡和偏振分束器反饋至所 述自參考干涉光學(xué)模塊。
[0014] 進一步的，所述自參考干涉光學(xué)模塊包括一像旋轉(zhuǎn)裝置，所述像旋轉(zhuǎn)裝置采用兩 個屋脊棱鏡組合而成。
[0015] 進一步的，還包括信號處理模塊，對所述信號探測模塊輸出的探測信號進行處理 以獲取對準信息。
[0016] 進一步的，所述對準標記包括第一對準標記和第二對準標記，所述第一對準標記 和第二對準標記相互垂直排列。
[0017] 進一步的，所述第一對準標記與掃描方向之間的預(yù)定傾角為45度，所述第二對準 標記與掃描方向之間的預(yù)定傾角為135度。
[0018] 進一步的，所述第一對準標記具有第一光柵周期，所述第二對準標記具有第二光 柵周期，所述第一光柵周期與第二光柵周期相同或不同。
[0019] 進一步的，所述對準標記包括多個第一對準標記及多個第二對準標記，所述第一 對準標記與第二對準標記沿所述掃描方向間隔排布。
[0020] 進一步的，所述第一對準標記與掃描方向之間的預(yù)定傾角為45度，所述第二對準 標記與掃描方向之間的預(yù)定傾角為135度。
[0021] 進一步的，第一對準標記和第二對準標記具有不同的光柵周期或相同的光柵周 期。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：采用錐形光束或圓臺形光束照 射對準標記上，從而擴展衍射光斑的尺寸，降低自參考干涉儀的制造難度，提高方案的工程 可實現(xiàn)性。同時，本發(fā)明通過標記與掃描方向之間傾斜布置，實現(xiàn)一次掃描同時獲得X向和 Y向的對準位置，進而提高對準的效率。
【附圖說明】
[0023] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中自參考干涉對準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實施例一中自參考干涉對準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3垂直照明與錐形照明衍射光分布示意圖；
[0026] 圖4為垂直照明與本發(fā)明實施例一中錐形照明的光路對比圖；
[0027] 圖5為本發(fā)明實施例一中不同級衍射光斑的示意圖；
[0028] 圖6為本發(fā)明實施例一中第一光柵周期和第二光柵周期相同的對準標記示意圖；
[0029] 圖7為本發(fā)明對準標記在劃線槽中分布示意圖；
[0030] 圖8為本發(fā)明實施例一中第一對準標記和第二對準標記坐標轉(zhuǎn)換示意圖；
[0031] 圖9為本發(fā)明實施例二中第一光柵周期和第二光柵周期不同的對準標記示意圖；
[0032] 圖10為本發(fā)明實施例三中多組對準標記的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 其，進行更詳細的描述自參考干涉對準系統(tǒng)下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的應(yīng)該理 解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的，中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例下列描述應(yīng)當(dāng)被理 解為對于本，因此。而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果，本發(fā)明。而并不作為對本發(fā)明的限制， 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道
[0034] 不詳細描述公，在下列描述中。不描述實際實施例的全部特征，為了清楚應(yīng)當(dāng)認為 在。而混亂因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)，知的功能和結(jié)構(gòu)，必須做出大量實施細 節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，任何實際實施例的開發(fā)中另。由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實 施例，例如