專利名稱：一種用于接近式納米光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻中一種自動對準系統(tǒng)，特別是用于接近式納米光刻雙光柵自動對 準系統(tǒng)，屬于微納加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著高集成度電路與相關(guān)器件的研發(fā)，集成電路IC的特征尺寸愈來愈小，以光刻 為代表的高分辨力微納加工技術(shù)得到了長足的發(fā)展。接近接觸式納米加工手段以其操作 簡單、成本低廉等特征，成為下一代主流技術(shù)之一，如納米壓印、波帶片陣列成像光刻以及X 射線光刻。隨著光刻分辨力的提高，掩模硅片對準成為影響器件特征尺寸精度的主要因素之一?，F(xiàn)行的對準方法大體上可為基于幾何圖案標記、波帶片及光柵標記等幾種。其中， 基于幾何圖案標記的對準方法是直接將掩模和硅片上的幾何圖案成像到探測器上，再經(jīng)過 圖像處理提取兩個幾何圖案的輪廓或中心，計算二者相對坐標以實現(xiàn)對準。其操作與對準 標記制作簡單易行，但精度相對較低，多用于早期低分辨力光刻中的人工對準?；诰€性波 帶片和基于衍射光柵標記的對準方法均以光強信號大小反映掩模硅片的相對位移，能達到 較高的精度，但其無法避免掩模硅片間隙變化、標記對稱性、光刻膠涂層、刻蝕工藝等多種 因素對光強信號的擾動影響，而且需經(jīng)過復(fù)雜的電路進行處理，成本也偏高，自動化程度較 低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于接近式納米 光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)，該系統(tǒng)不易受到硅片工藝的影響，對準精度較高，且操作簡單易 行，自動化程度高。本發(fā)明技術(shù)解決方案一種用于接近式納米光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)，由光路部 分、圖像處理部分和電路控制部分組成，其中“所述光路部分包括激光光源、透鏡組、掩模、硅片、位于掩模上的掩模光柵、位于 硅片上的硅片光柵、分光鏡、物鏡、CCD圖像探測器和圖像處理部分和電路控制部分；激光 光源經(jīng)過透鏡組后形成均勻準直的平行光，該平行光經(jīng)過分光鏡后透過硅片上的硅片光柵 與掩模上的掩模光柵，這兩個光柵的周期接近，并以一定間隙重疊，由此發(fā)生多次衍射，來 自于兩個光柵的某兩束同級衍射光發(fā)生干涉疊加，在硅片光柵的表面形成周期相對于原 光柵被放大的莫爾干涉條紋，再透過分光鏡，然后經(jīng)過物鏡被成像于C⑶圖像探測器上，通 過對圖像處理部分進行處理提取兩組莫爾干涉條紋的相位差，計算出掩模和硅片之間的相 對位移，再通過電路控制部分控制硅片移動，使硅片與掩模完全對準；所述圖像處理部分包括圖像采集、圖像濾波、相位提取、相位差計算和偏移量計算 五部分組成，其中圖像采集是通過CCD采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，然后將整個條紋圖像上下 部分分開，再分別對上下部分圖像進行二維傅里葉變換，通過在頻域進行帶通濾波，即可分別計算出上下部分圖像的相位，圖像中上下兩部分的相位進行求差可得相位差Δ φ，通過 公式(1)計算出掩模與硅片的偏移量；
權(quán)利要求
1.一種用于接近式納米光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)，其特征在于由光路部分、圖像處理 部分和電路控制部分組成，其中“所述光路部分包括激光光源(1)、透鏡組(2)、掩模(3)、硅片G)、位于掩模上的掩模 光柵(5)、位于硅片上的硅片光柵(6)、分光鏡(7)、物鏡(8)、CCD圖像探測器(9)和圖像處 理部分(10)和電路控制部分(11)；激光光源(1)經(jīng)過透鏡組( 后形成均勻準直的平行 光，該平行光經(jīng)過分光鏡(7)后透過硅片(4)上的硅片光柵(6)與掩模C3)上的掩模光柵 (5)，這兩個光柵的周期接近，并以一定間隙重疊，由此發(fā)生多次衍射，來自于兩個光柵的某 兩束同級衍射光發(fā)生干涉疊加，在硅片光柵的表面形成周期相對于原光柵被放大的莫爾干 涉條紋，再透過分光鏡(7)，然后經(jīng)過物鏡(8)成像于CXD圖像探測器(9)上，通過對圖像處 理部分(10)進行處理提取兩組莫爾干涉條紋的相位差，計算出掩模和硅片之間的相對位 移，再通過電路控制部分(11)控制硅片⑷移動，使硅片⑷與掩模⑶完全對準；所述圖像處理部分包括圖像采集、圖像濾波、相位提取、相位差計算和偏移量計算五部 分組成，其中圖像采集是通過CCD采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，然后將整個條紋圖像上下部分 分開，再分別對上下部分圖像進行二維傅里葉變換，通過在頻域進行帶通濾波，即可分別計 算出上下部分圖像的相位，圖像中上下兩部分的相位進行求差可得相位差Δ φ，通過公式 (1)計算出掩模與硅片的偏移量；Α ΑφΡ,Ρ2Ax =——!-l^~(1)1π\(zhòng)Ρχ+Ρ2\其中P1與P2為兩組相鄰掩模光柵( 和掩模光柵(6)周期，Δ φ為圖像處理中獲得 的相位差，Δ χ為所求的硅片(3)與掩模的偏移量；所述電路控制部分包括偏移量對比判斷、讀取硅片位置、判斷移動方向和電機驅(qū)動部 分；首先獲得圖像處理部分的偏移量，再對所述偏移量的絕對值與某一設(shè)定的閾值進行比 較，如果小于閾值則退出，表明掩模硅片已完全對準，如果大于閾值，則表明掩模硅片未對 準，先確定硅片與掩模的位置，再確定硅片移動方向，最后通過電機驅(qū)動硅片，使得硅片移 動偏移量的距離；反饋過程即通過光學(xué)部分成像，通過CCD采集圖像，經(jīng)圖像處理部分得出偏移量，電路 控制部分進行判斷，之后驅(qū)動電機移動硅片，再經(jīng)過光學(xué)成像，采集圖像如此循環(huán)，直到偏 移量小于設(shè)定的閾值退出，實現(xiàn)了完全自動化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于接近式納米光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)，其特征在于所 述兩組相鄰掩模光柵( 和掩模光柵(6)分別由周期為P1與P2、P2與P1的兩個光柵上下 構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于接近式納米光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)，其特征在于所 述電路控制部分的閾值設(shè)置應(yīng)為納米量級，范圍在Inm到lOnm。
全文摘要
一種用于接近式納米光刻雙光柵自動對準系統(tǒng)，由光路部分、圖像處理和電路控制部分組成；光路部分包括激光光源、透鏡組、掩模、硅片、掩模光柵、硅片光柵、分光鏡、物鏡、CCD圖像探測器；激光經(jīng)過透鏡組后形成均勻準直的平行光，透過兩個周期接近、以一定間隙重疊的硅片上與掩模上光柵并發(fā)生多次衍射，來自于兩個光柵的某兩束同級衍射光發(fā)生干涉疊加，在硅片光柵的表面形成周期相對于原光柵被放大的莫爾干涉條紋，然后經(jīng)過物鏡成像于CCD圖像探測器上。通過對圖像進行處理可提取兩組莫爾干涉條紋的相位差，進而計算出掩模和硅片之間的相對位移，再通過電路控制部分控制硅片移動，使硅片與掩模完全對準。本發(fā)明可實時對準，精度高，能實現(xiàn)對準的自動化。
文檔編號G03F9/00GK102096349SQ20101062389
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者周紹林, 徐鋒, 李蘭蘭, 李金龍, 盛壯, 羅正全, 胡松, 謝飛, 陳旺富 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所