投影光刻机的离轴对准装置及对准调节方法_2

文档序号:8921754阅读:来源:国知局
P 4且所述精对准标记包括X向和Y向标记,所述对准粗捕获标记包括X向 和Y向标记,所述参考粗捕获标记包括X向和Y向标记。
[0031] 莫尔条纹的形成过程如下:照明光经反射镜正入射到精对准标记的第一反射光 栅上,+1、-1级衍射光以出射角
进入第一投影系统,0级光被遮挡,高 级次的衍射光未纳入第一投影系统;经过第一投影系统的+1、-1级衍射光以e 2(sin 0 2 =sin 0/MO的入射角辐射到参考标记的第一透射光栅上,0 < iPiXMfP」彡0. 2P3, 因此+1级入射光的-1级衍射光和-1级入射光的+1级衍射光会以一个很小的 角度
出射,出射光束在交会处产生干涉,其光场分布为
其中Ai和A2分别为两束光波的振幅, △ s为精对准标记相对参考标记的偏移量,面阵探测器采集的莫尔条纹的光强分布按式 (I)分布:
[0033] 由此推出莫尔条纹的周期的计算式(II):
[0035] 按以上过程类推另一组莫尔条纹的周期计算公式为:
[0037] 可见莫尔条纹周期不受照明光波长影响。且由于?1乂111与己相差较小,所以莫尔 条纹周期相对于Pi 有较大的放大效果。另外,由于03非常小,因此面阵探测器的 NA可以很小,相当于1个低通滤波器,起到滤除杂散光的作用。
[0038] 两组莫尔条纹的对准原理如下:精对准标记和参考标记的相对移动会引起两组莫 尔条纹分别产生相位9i和奶,特别是当(PiXMrPjx^XMrPj <〇,两组莫尔条纹会 彼此反方向运动,产生正负相位,根据光强分布式(I),相位
两组莫尔条纹的相位差A(p更为明显。由两组莫尔条纹的相位差Acp可计算出精对准标记 相对参考标记之间的偏移量A s,具体关系如式(III)
[0041] 本发明还提供了上述投影光刻机的离轴对准装置用于离轴对准的方法,包括以下 步骤:
[0042] S11获取对准图像:探测器捕获两组莫尔条纹;
[0043] S15获取两组莫尔条纹的相位差;
[0044] S16计算偏移量:根据两组莫尔条纹的相位差计算精对准标记相对参考标记之间 的偏移量A s ;
[0045] S17位置调整:将偏移量As反馈到控制系统,驱动工件台,完成离轴对准。
[0046] 所述图像预处理一般是指暗电流校正、非均匀性校正、坏像素插值等。
[0047] 优选地是,还包括S11与S15之间的倍率误差调整,具体包括:
[0048] S13计算两组莫尔条纹实际周期;
[0049] S14倍率误差调整:根据实际周期分别对两组莫尔条纹进行数据处理,从而调整 倍率误差。
[0050] 倍率漂移时,通过式(II)可知莫尔条纹的周期会发生变化,而周期变化会直接影 响相位差,从而导致对准误差,因此倍率误差调整可大大降低因倍率漂移导致的对准误差。
[0051] 优选地是,所述S15中可通过拟合或快速傅里叶变换两种方法提取莫尔条纹的相 位。
[0052] 优选地是,在所述SI 1前还包括粗对准步骤:
[0053] S31获取对准图像:探测器探测对准粗捕获标记像和参考粗捕获标记像;
[0054] S33计算中心偏差:识别对准粗捕获标记和参考粗捕获标记的中心偏差;
[0055] S34中心粗对准:将中心偏差反馈控制系统,用于驱动工件台运动到对准捕获范 围内。
[0056]优选地是,在所述粗对准前还包括对精对准标记旋转进行校正的步骤:
[0057] S21将精对准标记移动到对准范围内;
[0058] S22获取对准图像:探测器捕获两组莫尔条纹;
[0059] S24计算旋转角:通过两组莫尔条纹的夹角计算精对准标记相对参考标记的旋转 角;
[0060] S25角度调整:将旋转角反馈控制系统,驱动工件台,完成角度调整。
[0061] 优选地是,在所述探测器捕获后,由图像处理系统对捕获的信息进行预处理,所述 预处理包括暗电流校正、非均匀性校正和/或坏像素插值。
[0062] 本发明提供的技术方案通过引入投影系统,扩大了精对准标记和参考标记之间的 距离,使得先进的莫尔条纹对准技术得以在投影式光刻机中应用;兼容了多波长和宽波段 光源,提高了工艺适应性;通过透镜系统仅采集+1、_1级衍射光,增强测量的信噪比提高了 探测灵敏度;引入标记旋转校正和倍率误差调整,大大降低了因标记旋转和倍率漂移造成 的对准误差,提高了对准精度。
【附图说明】
[0063] 图1是现有技术中投影式光刻机的结构示意图;
[0064] 图2是实施例1所述投影光刻机的离轴对准装置的结构示意图;
[0065] 图3是实施例1所述精对准标记与参考标记的示意图;
[0066] 图4是本发明所述离轴对准方法一【具体实施方式】的流程图;
[0067] 图5是精对准标记相对参考标记旋转角a与条纹夹角0 i和0 2示意图;
[0068] 图6是实施例1中两组莫尔条纹夹角P i和P 2与相应标记的旋转角a关系图;
[0069] 图7是实施例1中倍率变化与两组莫尔条纹周期变化的关系图;
[0070] 图8是实施例1中校正前与校正后倍率变化引入对准误差的关系图;
[0071] 图9是实施例1中两组莫尔条纹的相位奶和92示意图;
[0072] 图10是实施例2所述投影光刻机的离轴对准装置的结构示意图;
[0073] 图11是实施例3所述精对准标记与参考标记的示意图;
[0074] 图12是实施例4所述精对准标记与参考标记的示意图。
[0075] 图中所示:
[0076]1卜照明系统,12-掩模版,13-掩模台,14-基准板,15-娃片,16-投影光学系统, 17-工件台,18-离轴对准系统;
[0077]2_照明装置;31-反射镜,32-偏转兀件,321-通孔;4_精对准标记,41-第一反射 光栅,42-第二反射光栅,43-对准粗捕获标记;5-第一投影系统;6-参考标记,61-第一透 射光栅,62-第二透射光栅,63-参考粗捕获标记,64-方格型光栅;7-第二投影系统;8-面 阵探测器;9-图像处理系统;100-标记旋转校正,101-粗对准,102-精对准。
【具体实施方式】
[0078] 下面结合附图对本发明作详细描述:
[0079] 实施例1
[0080] 如图2所示,本发明所述投影光刻机的离轴对准装置,包括照明装置2、反射镜31、 设置在硅片15上的精对准标记4、倍率为M1=l的第一投影系统5、设置在参考标记板上的 参考标记6、倍率为M2=l的第二投影系统7、面阵探测器8和图像处理系统9,所述精对准标 记4、第一投影系统5、参考标记6、第二投影系统7和面阵探测器8从下到上设置在一条中 轴线上。
[0081] 所述照明装置2包括光源和准直装置,所述光源为自然光。
[0082] 如图3所示,所述精对准标记4包括并排设置的第一反射光栅41、第二反射光栅 42和对准粗捕获标记43,本例为粗光栅,所述第一反射光栅41的光栅常数为P 1=l. 05 y m, 所述第二反射光栅42的光栅常数为P2=l y m ;所述第一反射光栅41和第二反射光栅42均 为一维线性反射光栅。
[0083] 如图3所示,所述参考标记6包括并排设置的第一透射光栅61、第二透射光栅62 和与对准粗捕获标记43对应的参考粗捕获标记63,本
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