沟槽晶圆调焦调平测量工艺适应性分析

蓝科，陈雪影，刘逍

（上海微电子装备（集团）股份有限公司，上海 201203）

投影曝光光刻机在大规模半导体集成电路生产制造中具有不可或缺的作用，而高精度的曝光物镜及光学显微测量系统是先进曝光光刻机中的重要组成基础。超高精度的光学成像系统一般具有工作距小、数值孔径（NA）大、景深小等特点，因此待曝光或待检测晶圆的离焦、倾斜将严重影响工艺效果。FLS基于三角测量原理对晶圆表面垂向位置进行测量，并保证晶圆上表面始终处于最佳检测及曝光位置。

现阶段投影曝光光刻机调焦调平传感器通常采用两种测试方案：基于扫描反射镜光斑调制方案和线阵CCD方案。这两种FLS方案主体结构均由投影光路及探测光路组成，利用晶圆表面反射光对其垂向位置的敏感性来测量晶圆上表面的位置。此测量方法的准确性及灵敏度与反射表面密切相关，当反射光无法通过探测光路进行收集时，就会导致系统的失检。

一直以来，针对结构不平整、表面非均匀的沟槽晶圆垂向位置测量始终是FLS领域的重点问题之一，因此如何提高FLS测试此类表面的工艺适应性成为光刻机领域的重要研究方向。在后道封装光刻机生产过程中，常遇到具有沟槽结构的晶圆，其表面具有纵横沟槽，当照明光斑处于沟槽位置时，反射光斑将无法通过探测光路被收集，从而造成系统无法工作。本文将对基于线阵CCD的FLS系统应用于沟槽晶圆垂向位置测量的工艺适应性进行分析，并提出了几种可提高工艺适应性的方法。……