一種用于光刻設(shè)備的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于光刻設(shè)備的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于包括：光源模塊，光強(qiáng)調(diào)制模塊，光纖模塊，光電探測模塊，AD采集模塊，相位調(diào)整模塊，控制模塊以及對準(zhǔn)探測模塊；所述光源模塊發(fā)出的光經(jīng)過所述光強(qiáng)調(diào)制模塊幅度調(diào)制，并通過所述光纖模塊后一路進(jìn)入所述對準(zhǔn)探測模塊；另一路經(jīng)過所述光電探測模塊進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述AD采集模塊采集和所述相位調(diào)整模塊校準(zhǔn)后，經(jīng)過所述控制模塊對所述光強(qiáng)調(diào)制模塊進(jìn)行控制。本發(fā)明提出的基于光源內(nèi)部幅度調(diào)制的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，對光源的波動(dòng)量進(jìn)行調(diào)校，大幅降低硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的開發(fā)成本，縮小系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)尺寸，提高了信號的抗干擾性和對準(zhǔn)重復(fù)精度。
【專利說明】一種用于光刻設(shè)備的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種用于光刻設(shè)備的硅片對準(zhǔn)光源 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(gè)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(jìn)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(jī)分辨率指標(biāo)的1/3?1/5,對于100納米的光刻 機(jī)而言，套刻精度指標(biāo)要求小于35nm。套刻精度是投影光刻機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)之一，而掩模 與硅片之間的對準(zhǔn)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(shí)，對套刻精 度的要求以及由此產(chǎn)生的對準(zhǔn)精度的要求變得更加嚴(yán)格，如90nm的CD尺寸要求10nm或更 小的對準(zhǔn)精度。
[0003] 掩模與硅片之間的對準(zhǔn)可采用掩模（同軸）對準(zhǔn)+硅片（離軸）對準(zhǔn)的方式，即以工 件臺基準(zhǔn)板標(biāo)記為橋梁，建立掩模標(biāo)記和硅片標(biāo)記之間的位置關(guān)系，如圖1所示。對準(zhǔn)的基 本過程為：首先通過同軸對準(zhǔn)系統(tǒng)9(即掩模對準(zhǔn)系統(tǒng))，實(shí)現(xiàn)掩模標(biāo)記3與位于運(yùn)動(dòng)臺5上 的基準(zhǔn)板標(biāo)記7之間的對準(zhǔn)，然后利用離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)10 (硅片對準(zhǔn)系統(tǒng))，完成硅片對準(zhǔn)標(biāo) 記6與工件臺基準(zhǔn)板標(biāo)記7之間的對準(zhǔn)(通過兩次對準(zhǔn)實(shí)現(xiàn))，進(jìn)而間接實(shí)現(xiàn)硅片對準(zhǔn)標(biāo)記 6與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記3之間對準(zhǔn)，建立二者之間的位置坐標(biāo)關(guān)系。
[0004] 現(xiàn)有光刻設(shè)備的娃片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)中，由于對準(zhǔn)光學(xué)信號的強(qiáng)度微弱、波動(dòng)大，容 易受工作環(huán)境干擾等特點(diǎn)，在對準(zhǔn)信號采集的過程中，為了提高信號的穩(wěn)定性與抗干擾能 力，采用了幅度調(diào)制技術(shù)，其直接使用比較獨(dú)立的單元，即包括光彈晶體12、壓電晶體11、 功率驅(qū)動(dòng)單元13、調(diào)制控制器14,如圖2所示。在調(diào)制控制器14的控制下產(chǎn)生一定功率的 驅(qū)動(dòng)信號，驅(qū)動(dòng)壓電晶體的功率驅(qū)動(dòng)器13對壓電晶體11施加周期性的電壓信號時(shí)，壓電晶 體11對與它連在一起的光彈晶體12施加周期性的機(jī)械力，此時(shí)光彈晶體12中產(chǎn)生周期性 的光彈性效應(yīng)。所謂光彈性效應(yīng)，即通常晶體在自然狀態(tài)下表現(xiàn)為各向同性，但當(dāng)施加機(jī)械 外力時(shí)變?yōu)楦飨虍愋?，光通過時(shí)產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。通過光路后面的檢偏器后，透射的光強(qiáng)的 能量規(guī)律與施加到壓電晶體上的電壓信號的規(guī)律相對應(yīng)。該獨(dú)立的幅度調(diào)制裝置造價(jià)昂 貴，占據(jù)空間大。
[0005] 現(xiàn)有光刻設(shè)備的的硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)中，光源的功率波動(dòng)量對對準(zhǔn)重復(fù)精度有直接影 響，如掃描光刻機(jī)中，光源1%的穩(wěn)定性會引起對準(zhǔn)重復(fù)精度〇. 5nm的誤差，基于此問題，有 必要對光源的功率波動(dòng)量進(jìn)行控制，功率波動(dòng)量越小越好，從而保證分系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn) 有技術(shù)方案中采用外部光強(qiáng)調(diào)制裝置實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)幅度調(diào)制，采用外部衰減裝置實(shí)現(xiàn)光功率衰 減，造價(jià)昂貴，占據(jù)空間大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提出一種基于光源內(nèi)部幅度調(diào)制的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，同時(shí)又 可對光源的波動(dòng)量進(jìn)行調(diào)校，大幅降低硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的開發(fā)成本，縮小系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)尺 寸，提高信號的抗干擾性，提高對準(zhǔn)重復(fù)精度。
[0007] 本發(fā)明提出一種用于光刻設(shè)備的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于包括：光源模塊， 光強(qiáng)調(diào)制模塊，光纖模塊，光電探測模塊，AD采集模塊，相位調(diào)整模塊，控制模塊以及對準(zhǔn)探 測模塊；所述光源模塊發(fā)出的光經(jīng)過所述光強(qiáng)調(diào)制模塊幅度調(diào)制，并通過所述光纖模塊后 一路進(jìn)入所述對準(zhǔn)探測模塊；另一路經(jīng)過所述光電探測模塊進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述AD采集模 塊采集和所述相位調(diào)整模塊校準(zhǔn)后，經(jīng)過所述控制模塊對所述光強(qiáng)調(diào)制模塊進(jìn)行控制。
[0008] 其中，所述光源模塊包括激光器和激光控制器，用于輸出單個(gè)波長的激光。
[0009] 其中，所述光強(qiáng)調(diào)制模塊產(chǎn)生調(diào)制信號，對所述光源模塊輸出的光束進(jìn)行光強(qiáng)幅 度調(diào)制，并提供一路參考信號給相位調(diào)整模塊。
[0010] 其中，所述光強(qiáng)調(diào)制模塊包括信號源、濾波、緩沖以及電壓-電流轉(zhuǎn)換四個(gè)部分。 [0011] 其中，所述參考信號與調(diào)制信號相同。
[0012] 其中，所述調(diào)制信號為

【權(quán)利要求】
1. 一種用于光刻設(shè)備的娃片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于包括：光源模塊，光強(qiáng)調(diào)制模 塊，光纖模塊，光電探測模塊，AD采集模塊，相位調(diào)整模塊，控制模塊以及對準(zhǔn)探測模塊；所 述光源模塊發(fā)出的光經(jīng)過所述光強(qiáng)調(diào)制模塊幅度調(diào)制，并通過所述光纖模塊后一路進(jìn)入所 述對準(zhǔn)探測模塊；另一路經(jīng)過所述光電探測模塊進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述AD采集模塊采集和所 述相位調(diào)整模塊校準(zhǔn)后，經(jīng)過所述控制模塊對所述光強(qiáng)調(diào)制模塊進(jìn)行控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述光源模塊包括激光器和 激光控制器，用于輸出單個(gè)波長的激光。
3. 如權(quán)利要求1所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述光強(qiáng)調(diào)制模塊產(chǎn)生調(diào)制 信號，對所述光源模塊輸出的光束進(jìn)行光強(qiáng)幅度調(diào)制，并提供一路參考信號給相位調(diào)整模 塊。
4. 如權(quán)利要求3所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述光強(qiáng)調(diào)制模塊包括信號 源、濾波、緩沖以及電壓-電流轉(zhuǎn)換四個(gè)部分。
5. 如權(quán)利要求3所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述參考信號與調(diào)制信號相 同。
6. 如權(quán)利要求3所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述調(diào)制信號為 2sm(2_ + @，其中A為幅值，f為調(diào)制頻率，筍為相位。
7. 如權(quán)利要求1所述的娃片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖模塊包括光纖分束 器、光纖跳線以及光纖準(zhǔn)直器；光纖分束器用于耦合并對光束進(jìn)行分束，光纖跳線用于傳輸 調(diào)制光束，光纖準(zhǔn)直器用于對光束進(jìn)行準(zhǔn)直。
8. 如權(quán)利要求1所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)，其特征在于：所述控制模塊接收所述AD采 集模塊的信號，并對所述光源模塊、相位調(diào)整模塊進(jìn)行控制。
9. 一種使用如權(quán)利要求1-8之一所述的硅片對準(zhǔn)光源系統(tǒng)的對準(zhǔn)方法，其特征在于包 括如下步驟： 步驟一，開啟光源模塊，控制模塊設(shè)定光強(qiáng)幅值，調(diào)制模塊產(chǎn)生調(diào)制信號； 步驟二，所述調(diào)制信號分為兩路，一路作為參考信號輸入至相位調(diào)整模塊，另一路對 光源模塊輸出的光束進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制光經(jīng)過光纖模塊輸出至光電探測模塊獲得光電探測信 號，并由AD采集模塊接收和采集； 步驟三，相位調(diào)整模塊產(chǎn)生采集控制信號反饋給AD采集模塊，保證AD采集模塊每次都 可以采集到峰值，即光強(qiáng)幅值； 步驟四，AD采集模塊對光電探測信號采集光強(qiáng)幅值數(shù)據(jù)，并反饋給控制模塊； 步驟五，控制模塊比對步驟一設(shè)定的光強(qiáng)幅值與步驟四所采集到的光強(qiáng)幅值以獲得光 強(qiáng)的波動(dòng)量，通過反饋控制光源模塊的輸出，保證光源模塊的輸出功率穩(wěn)定； 步驟六，進(jìn)行對準(zhǔn)探測。
10. 如權(quán)利要求9所述的對準(zhǔn)方法，其特征在于：所述步驟三還包括根據(jù)所述參考信 號和校準(zhǔn)延時(shí)值來產(chǎn)生所述采集控制信號，所述校準(zhǔn)延時(shí)值通過相位校準(zhǔn)來獲取，相位校 準(zhǔn)步驟為：設(shè)置相位調(diào)整模塊初始延時(shí)值，AD采集模塊采集光電探測信號，按一定步長依 次改變初始延時(shí)值，同時(shí)采集光電探測信號；根據(jù)一系列的延時(shí)值和對應(yīng)的光電采集信號， 獲取對應(yīng)最大光電采集信號的延時(shí)值即所述校準(zhǔn)延時(shí)值，將該校準(zhǔn)延時(shí)值鎖定后，可保證 AD采集模塊每次都可以采集到峰值。
【文檔編號】G03F7/20GK104155849SQ201310173131
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】戈亞萍, 李運(yùn)鋒, 王海江, 宋海軍 申請人:上海微電子裝備有限公司, 上海微高精密機(jī)械工程有限公司