一种基于多频外差法的光刻对准方法

本发明属于半导体集成电路制造，具体涉及一种基于多频外差法的光刻对准方法。

背景技术：

1、在光刻工艺过程中，套刻误差是导致加工缺陷最主要的因素，随着光刻分辨力的提高，对准精度要求也越来越苛刻，在实现本发明过程中，发明人发现现有的莫尔对准技术至少存在如下问题：

2、(1)光刻对准量程有限，导致必须配合其他方法才能完成对准；

3、(2)无法同时实现高精度与大量程，导致应用领域受限；

4、(3)测量视野需要覆盖整个量程，导致结构复杂；

5、(4)对齐效率低，导致降低生产效率。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种基于多频外差法的光刻对准方法。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种基于多频外差法的光刻对准方法，包括步骤：

4、s1、在硅片上制作n个频率不同的测量光栅，硅片上每个测量光栅的一侧设有透明区域；在掩膜上制作n个相同的测量光栅，掩膜上每个测量光栅的一侧设有参考光栅；

5、s2、将硅片和掩膜重叠放置，通过激光进行准直照明，形成不同频率的莫尔条纹，利用相机对莫尔条纹进行图像采集；

6、s3、采集的图像输入相位解析模型，计算出每组莫尔条纹的对准偏移信息；

7、s4、通过多频外差法和逐级精化算法对对准偏移信息进行处理，计算获得最终的对准偏移量；

8、s5、通过对准偏移量完成掩膜和硅片的对准。

9、优选地，所述n大于或等于3。

10、优选地，所述硅片上的测量光栅与掩膜上的测量光栅一一对应设置；硅片上的透明区域与掩膜上的参考光栅一一对应设置。

11、优选地，所述相位解析模型为基于开窗傅里叶变换的相位解析模型。

12、优选地，所述光刻对准偏移信息包括在x方向和y方向上，硅片相对于掩膜的偏移量。

13、优选地，所述步骤s4包括：

14、当硅片发生偏移时，每组测量光栅都会获得一组测量结果，对于n组测量结果，按照测量范围的大小进行排序，获得方程组一：

15、

16、方程组一表示使用n组测量光栅对同一对准偏移量进行测量的结果；其中，为每组测量光栅测量结果的相位差，pmai(i＝1,2,…,n)为每组测量光栅的周期，δx为偏移量，ni(i＝1,2,…,n)为每组测量结果内包含的周期数；

17、方程组一从上往下两两做差，用下面的方程依次减去上面的方程，形成第一级拍频信号，完成对测量范围第一次扩展，获得方程组二：

18、

19、重复方程组一到方程组二的扩展步骤，进行n-1次扩展，获得方程：

20、

21、令该方程的项等于0，即：

22、

23、即可确定ni(i＝1,2,…,n)和δx的值，获得方程的解，作为获得最终的对准偏移量。

24、优选地，所述步骤s5包括：将对准偏移量输入控制终端，控制终端通过运动机构完成掩膜和硅片的对准。

25、本发明的有益效果为：

26、本发明所提供的一种基于多频外差法的光刻对准方法，通过多频外差法来对光刻莫尔对准的量程进行扩展，利用逐级精化算法对数据进行处理，实现在毫米级量程内的纳米级光刻对准；多频外差法增大了对准量程，使该光刻对准方法可以单独使用，同时实现粗对准和精对准测量；逐级精化算法可以提高测量的精度，实现在大量程下的高精度对准。

27、同时，本发明测量视场无需覆盖整个量程，降低成像系统复杂性；对准速度提高，提高了生产效率。

技术特征：

1.一种基于多频外差法的光刻对准方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的光刻对准方法，其特征在于：所述n大于或等于3。

3.根据权利要求1或2所述的光刻对准方法，其特征在于：所述硅片上的测量光栅与掩膜上的测量光栅一一对应设置；硅片上的透明区域与掩膜上的参考光栅一一对应设置。

4.根据权利要求1所述的光刻对准方法，其特征在于：所述相位解析模型为基于开窗傅里叶变换的相位解析模型。

5.根据权利要求1或4所述的光刻对准方法，其特征在于：所述光刻对准偏移信息包括在x方向和y方向上，硅片相对于掩膜的偏移量。

6.根据权利要求1所述的光刻对准方法，其特征在于：所述步骤s4包括：

7.根据权利要求1所述的光刻对准方法，其特征在于：所述步骤s5包括：将对准偏移量输入控制终端，控制终端通过运动机构完成掩膜和硅片的对准。

技术总结
本发明属于半导体集成电路制造技术领域，公开了一种基于多频外差法的光刻对准方法，包括：在硅片上制作n个频率不同的测量光栅，硅片上每个测量光栅的一侧设有透明区域；在掩膜上制作n个相同的测量光栅，掩膜上每个测量光栅的一侧设有参考光栅；将硅片和掩膜重叠放置，通过激光进行准直照明，形成不同频率的莫尔条纹，利用相机对莫尔条纹进行图像采集；采集的图像输入相位解析模型，计算出每组莫尔条纹的对准偏移信息；通过多频外差法和逐级精化算法对对准偏移信息进行处理，计算获得最终的对准偏移量；通过对准偏移量完成掩膜和硅片的对准。本发明可以实现在毫米级量程内的纳米级光刻对准。

技术研发人员：王楠,丁振洋,李奕
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4