戈亚萍

(上海微高精密机械工程有限公司，上海 201203)

相位光栅对准的方法因较其他明场或暗场读准具备信噪比高、对准精度好等优点，因此被广泛用于半导体投影光刻机中。参考文献[1]详细描述了投影光刻机中相位光栅对准系统，给出了对称型矩形相位光栅的±1级衍射Fourier变换后的光强分布：

图1为对称型相位光栅对准标记的形貌，式（1）中r为占空比，即相位光栅标记顶部与底部的宽度比；I0为入射光信号强度；R为对准标记光反射率；d为槽深。

图1 对称型相位光栅对准标记的形貌

透过参考光栅的±n级对准信号为：

式（2）中，I(xw，φn)为对准信号；p 为相位光栅周期；xw为相位光栅对准标记表面上的位置坐标；φn为±n级衍射光的相位差；平均光强I定义为：

调制深度m定义为：

其中，I-n和I+n为+n和-n级衍射光束强度。

如果对准标记光栅结构对称，则φn=0和m=1。当对准标记为矩形光栅结构且探测±1级衍射光的干涉图像，则式(2)变为：

经过IC工艺处理后，相位光栅对准标记不再是对称型，而是非对称型的，从而引起衍射光的位相变化和对准误差，进而影响对准精度。另外各种加工过程还会导致相位光栅槽深的变化，从而产生衍射光的相消干涉，导致了低信噪比，这也会加强对准误差。因此式（1）和式（2）不适用于非对称型相位光栅对准标记的衍射光强和对准信号计算。本文给出了考虑两种常用工艺处理引起的非对称型相位光栅对准标记的衍射效率、对准信号及对准误差的精确计算模型及分析。

1 计算模型与分析

1.1 非对称型相位光栅对准标记的基本计算模型

图2为非对称型相位光栅对准标记的物理模型，图中h为槽深，△h和u为倾斜部分的深度和宽度，v为顶部宽度，p为光栅周期。……