一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，所述的方法在照明系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)束后由光纖引入光路，經(jīng)過聚光鏡均勻照明標(biāo)記光柵，標(biāo)記光柵經(jīng)第一遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)，再由棱鏡成像在硅片表面，被反射后經(jīng)過棱鏡，第二遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)；通過分光棱鏡將光路分成兩支，兩支光路結(jié)構(gòu)相同，每支光路都通過橫向剪切板，平行平板形成干涉圖樣和目標(biāo)像由檢測光柵調(diào)制，經(jīng)過檢偏器，再由光電探測器和電路解調(diào)，硅片焦面位置的移動引起調(diào)制光強(qiáng)發(fā)生正弦變化，根據(jù)兩支光路光強(qiáng)的正弦變化，求出標(biāo)記光柵相位變化，確定標(biāo)記光柵像的平移量，從而求出焦面位置的變化量。
【專利說明】一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于投影光刻設(shè)備領(lǐng)域中的光柵檢焦技術(shù)，具體涉及投影光刻中的納米檢 焦方法，屬于超大規(guī)模集成電路制造及光學(xué)微細(xì)加工技術(shù)中的納米器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展，應(yīng)用大數(shù)值孔徑投影光刻物鏡和短 波長曝光光源，使得投影光刻分辨力不斷突破。同時，為了降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率， 娃片尺寸已經(jīng)從傳統(tǒng)的2,4inch(linch = 2. 54cm)過度到8,12inch，甚至超大面積曝光。 分辨力的提高直接導(dǎo)致有效焦距的急劇下降；另外，硅片尺寸的增大又帶來了曝光面積的 大幅增加，從而導(dǎo)致離焦量的進(jìn)一步惡化，同時，其他離焦誤差源（硅片的翹曲，襯底的地 形，抗蝕劑自身的厚度等）并未減小，這都使得調(diào)焦裕量大幅度萎縮，更是對檢焦系統(tǒng)提出 納米量級高精度檢測的苛刻要求。
[0003] 針對檢焦精度要求較低的情況，大多采用結(jié)構(gòu)原理較為簡單的狹縫光度式焦面檢 測方法，可以滿足亞微米量級精度要求的場合，而針對納米量級的焦面檢測，發(fā)展了激光干 涉檢焦技術(shù)、基于泰伯效應(yīng)的疊柵條紋法以及光彈調(diào)制法。激光干涉檢焦技術(shù)不能抑制硅 片工藝層引起的薄膜干涉；激光干涉檢焦技術(shù)、泰伯效應(yīng)的疊柵條紋以及光彈調(diào)制法都非 常容易受環(huán)境的影響且后端的解調(diào)電路復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種簡單的，高效率，納米級的高 精度檢焦方法。
[0005] 為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，技術(shù)放 案包括照明系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)束后由光纖引入光路，經(jīng)過聚光鏡均勻照明標(biāo)記光柵，標(biāo)記光柵經(jīng)第 一遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)，再由棱鏡成像在硅片表面，被反射后經(jīng)過棱鏡，第二遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)；通過 分光棱鏡將光路分成兩支，兩支光路結(jié)構(gòu)相同，每支光路都通過橫向剪切板，平行平板形成 干涉圖樣和目標(biāo)像由檢測光柵調(diào)制，經(jīng)過檢偏器，再由光電探測器和電路解調(diào)，硅片焦面位 置的移動引起調(diào)制光強(qiáng)的發(fā)生正弦變化，根據(jù)兩支光路光強(qiáng)的正弦變化，求出標(biāo)記光柵相 位變化Θ，確定標(biāo)記光柵像的平移量Λ X，從而求出焦面位置的變化量Λ Z。
[0006] 進(jìn)一步的，所述一支光路的檢測光柵的光強(qiáng)分布為= AlSin( Θ )，另一支光路 的檢測光柵的光強(qiáng)分布為：I2 = A2sin(0+A Θ)。其中Ipl2為得到的光強(qiáng)分布，A1，A2為 交流幅值，A1 = A2 ; Θ為焦面位置移動引起標(biāo)記光柵的相位變化，△ Θ為兩支光路的相位 差（Λ Θ = 90 度）。
[0007] 進(jìn)一步的，所述兩檢測光柵的周期應(yīng)相等，且標(biāo)記光柵的周期應(yīng)等于兩檢測光柵 的光柵周期。
[0008] 進(jìn)一步的，所述兩支光路的平行板可調(diào)兩支光束的相位差Λ Θ。
[0009] 進(jìn)一步的，所述第二成像系統(tǒng)由透鏡，起偏器，光彈調(diào)制器組件，透鏡構(gòu)成。
[0010] 采用本發(fā)明的一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，分光棱鏡將光路分成兩 支，調(diào)整平行平板使兩支光路的相位相差90度，根據(jù)正余弦求出標(biāo)記光柵的相位變化Θ， 進(jìn)而求得焦面位置的變化量Ζ，控制壓電臺運(yùn)動達(dá)到最佳焦面位置。在遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)中加入 光彈調(diào)制器組件，相當(dāng)于增加一個高頻載波，大大加強(qiáng)焦面檢測的抗干擾和抗噪聲能力。該 方法通過相對較為簡單的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理提供了高精度、高穩(wěn)定性的測量精度和理想的測 量范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為光刻機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為檢焦測量模型圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明的原理圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015] 圖1為光刻機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中投影物鏡2將掩模1上的信息投影到硅片4上；3 為納米檢焦系統(tǒng)，用來探測硅片的上表面相對于投影物鏡最佳焦平面的相對位置。5為承放 硅片的工件臺。
[0016] 圖2為檢焦測量模型示意圖，采用三角測量原理，將硅片Ζ向位移變化轉(zhuǎn)化為標(biāo)記 光柵像在探測系統(tǒng)中的橫向位移ΛΧ，通過對ΛΧ進(jìn)行檢測，實現(xiàn)檢焦。

【權(quán)利要求】
1. 一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，其特征在于：該方法按照入射光的傳播方 向包括照明系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)束后由光纖引入光路，經(jīng)過聚光鏡均勻照明標(biāo)記光柵，標(biāo)記光柵經(jīng)第 一遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)，再由棱鏡成像在硅片表面，被反射后經(jīng)過棱鏡，第二遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)；通過 分光棱鏡將光路分成兩支，兩支光路結(jié)構(gòu)相同，每支光路都通過橫向剪切板，平行平板形成 干涉圖樣和目標(biāo)像由檢測光柵調(diào)制，經(jīng)過檢偏器，再由光電探測器和電路解調(diào)，硅片焦面位 置的移動引起調(diào)制光強(qiáng)發(fā)生正弦變化，根據(jù)兩支光路光強(qiáng)的正弦變化，求出標(biāo)記光柵相位 變化Θ，確定標(biāo)記光柵像的平移量Λ X，從而求出焦面位置的變化量Λ Z。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，其特征在于：一支 光路的檢測光柵的光強(qiáng)分布為= AlSin(0)，另一支光路的檢測光柵的光強(qiáng)分布為：12 =A2sin( θ+Λ Θ )，其中Ip 12為得到的光強(qiáng)分布，Al，A2為交流幅值，A1 = A2 ; Θ為焦面 位置移動引起標(biāo)記光柵的相位變化，Δ Θ為兩支光路的相位差，Δ Θ = 90度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，其特征在于：兩檢 測光柵的周期應(yīng)相等，且標(biāo)記光柵的周期應(yīng)等于兩檢測光柵的光柵周期。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，其特征在于：兩支 光路的平行平板可調(diào)兩支光束的相位差Λ Θ。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疊柵條紋相位解析的納米檢焦方法，其特征在于：第二 成像系統(tǒng)由透鏡，起偏器，光彈調(diào)制器組件，透鏡構(gòu)成。
【文檔編號】G03F7/207GK104049474SQ201410308999
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】馮金花, 胡松, 何渝, 李艷麗 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所