專利名稱：用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)和標(biāo)記、對準(zhǔn)方法以及光刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與集成電路或其它微型器件制造領(lǐng)域的光刻裝置有關(guān)，特別涉及一 種對準(zhǔn)系統(tǒng)、對準(zhǔn)標(biāo)記、對準(zhǔn)方法和光刻裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的光刻裝置，主要用于集成電路IC或其它微型器件的制造。通過光刻裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準(zhǔn)下依次成像在涂覆有光刻膠的晶片上，例如半導(dǎo)體晶片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類， 一類是 步進(jìn)光刻裝置，掩模圖案一次曝光成像在晶片的一個曝光區(qū)域，隨后晶片相對 于掩模移動，將下一個曝光區(qū)域移動到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩 模圖案曝光在晶片的另 一曝光區(qū)域，重復(fù)這一過程直到晶片上所有曝光區(qū)域都 擁有掩模圖案的像。另一類是步進(jìn)掃描光刻裝置，在上述過程中，掩模圖案不 是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像。在掩模圖案成像過程中， 掩模與晶片同時相對于投影系統(tǒng)和投影光束移動。光刻裝置中關(guān)鍵的步驟是將掩模與晶片對準(zhǔn)。第一層掩模圖案在晶片上曝 光后從裝置中移開，在晶片進(jìn)行相關(guān)的工藝處理后，進(jìn)行第二層掩模圖案的曝 光，但為確保第二層掩模圖案和隨后掩模圖案的像相對于晶片上已曝光掩模圖 案像的精確定位，需要將掩4莫和晶片進(jìn)行精確對準(zhǔn)。由光刻技術(shù)制造的IC器件 需要多次曝光在晶片中形成多層電路，為此，光刻裝置中要求配置對準(zhǔn)系統(tǒng)， 實現(xiàn)掩模和晶片的精確對準(zhǔn)。當(dāng)特征尺寸要求更小時，對套刻精度的要求以及 由此產(chǎn)生的對對準(zhǔn)精度的要求變得更加嚴(yán)格。光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其主要功能是在套刻曝光前實現(xiàn)掩模-晶片對準(zhǔn)， 即測出晶片在機(jī)器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(Xw, Yw， Owz)，及掩模在機(jī)器坐標(biāo)系中 的坐杯(Xk, Yr， 0)rz)，并計算得到掩模相對于晶片的位置，以滿足套刻精度 的要求。現(xiàn)有技術(shù)有兩種對準(zhǔn)方案。 一種是透過鏡頭的TTL對準(zhǔn)技術(shù)，激光照明在晶片上設(shè)置的周期性相位光柵結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記，由光刻裝置的投影物鏡所 收集的晶片對準(zhǔn)標(biāo)記的衍射光或散射光照射在掩模對準(zhǔn)標(biāo)記上，該對準(zhǔn)標(biāo)記可 以為振幅或相位光柵。在掩模標(biāo)記后設(shè)置探測器，當(dāng)在投影物鏡下掃描晶片時， 探測透過掩模標(biāo)記的光強(qiáng)，探測器輸出的最大值表示正確的對準(zhǔn)位置。該對準(zhǔn) 位置為用于監(jiān)測晶片臺位置移動的激光干涉儀的位置測量提供了零基準(zhǔn)。另一 種是OA離軸對準(zhǔn)技術(shù)，通過離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)測量位于晶片上的多個對準(zhǔn)標(biāo)記以及晶片臺上基準(zhǔn)板的基準(zhǔn)標(biāo)記，實現(xiàn)晶片對準(zhǔn)和晶片臺對準(zhǔn)；晶片臺上基準(zhǔn)板 的基準(zhǔn)標(biāo)記與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)，實現(xiàn)掩模對準(zhǔn)；由此可以得到掩模和晶片的 位置關(guān)系，實現(xiàn)掩模和晶片對準(zhǔn)。目前，主流光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)大多所采用相位光柵對準(zhǔn)技術(shù)。相位光柵 對準(zhǔn)技術(shù)是指照明光束照射在相位光柵型對準(zhǔn)標(biāo)記上發(fā)生衍射和反射，通過探 測攜帶有對準(zhǔn)標(biāo)記的全部或局部位置信息的衍射和反射光獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的中心 位置。高級衍射光以大角度從相位對準(zhǔn)光柵上散開，通過空間濾波器濾掉零級 光后，釆集衍射光士l級衍射光，或者隨著CD要求的提高，同時采集多級衍射 光(包括高級次)在像平面干涉成像，經(jīng)光電探測器和信號處理，確定對準(zhǔn)中 心位置。一種現(xiàn)有技術(shù)的情況(參見(1)中國發(fā)明專利，公開號CN1506768A, 發(fā)明名稱用于光刻系統(tǒng)的對準(zhǔn)系統(tǒng)和方法；(2)中國發(fā)明專利，公開號 CN1495540A,發(fā)明名稱利用至少兩個波長的光刻系統(tǒng)的對準(zhǔn)系統(tǒng)和方法)， 荷蘭ASML公司所采用的一種4f系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)，該對準(zhǔn)系統(tǒng)在光源 部分采用紅光、綠光雙光源照射；并采用楔塊列陣或楔板組來實現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記多 級衍射光的重疊和相干；紅光和綠光的對準(zhǔn)信號通過一個偏振分束棱鏡來分離； 通過探測對準(zhǔn)標(biāo)記像透過參考光柵的透射光強(qiáng)，得到正弦輸出的對準(zhǔn)信號。該對準(zhǔn)系統(tǒng)通過探測對準(zhǔn)標(biāo)記的包括高級次衍射光在內(nèi)的多級次衍射光以 減小對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo)致的對準(zhǔn)位置誤差。具體采用楔塊列陣或楔板組來 實現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記多級衍射光的正、負(fù)級次光斑對應(yīng)重疊、相干，同時各級衍射光 光束通過楔塊列陣或楔板組的偏折使得對準(zhǔn)標(biāo)記用于x方向?qū)?zhǔn)的光柵X8.0的 各級光柵像在像面沿y方向排列成像；用于y方向?qū)?zhǔn)的光柵Y8.0的各級光柵 像在像面沿x方向排列成像，避免了對準(zhǔn)標(biāo)記各級光柵像掃描對應(yīng)參考光柵時不同周期光柵像同時掃描一個參考光柵的情況，有效解決信號的串?dāng)_問題。但 是，使用楔塊列陣時，對折射正、負(fù)相同級次的兩楔塊的面型和楔角一致性要求很高；而楔板組的加工制造、裝配和調(diào)整的要求也很高，具體實現(xiàn)起來工程 難度較大，代價昂貴。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)、對準(zhǔn)標(biāo)記、對準(zhǔn)方 法和光刻裝置，減小對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo)致的對準(zhǔn)位置誤差，解決信號的串 擾問題，提高了光源的能量利用率，提高對準(zhǔn)信號強(qiáng)度和探測的動態(tài)范圍。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)至 少包括光源模塊，提供用于對準(zhǔn)系統(tǒng)的照明光束；照明模塊，傳輸光源模塊 的照明光束，照明晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記；成像模塊，對對準(zhǔn)標(biāo)記成像，其至少包 括物鏡和第一成像光路，該模塊通過物鏡收集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并 且傳輸?shù)皆摰谝怀上窆饴穼υ搶?zhǔn)標(biāo)記成像；探測模塊，至少包括參考光柵和 第一探測光路，該探測模塊通過第一探測光路來探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)成像模塊的第 一成像光路成像后并通過參考光柵調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得 到第一光信號、第二光信號和第三光信號；信號處理和定位模塊，用于處理第 一光信號、第二光信號和第三光信號，并根據(jù)第一光信號、第二光信號和第三 光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。該光源模塊中包含有激光單元。該激光單元包含有相位調(diào)制器。該激光單 元中包含有激光器，該激光器可以是氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器， 或者光纖激光器。該光源模塊中包含平頂高斯光束整型裝置。該照明光束為至少包含兩個分立波長的激光照明光束。該至少包舍兩個分 立波長的激光照明光束可以釆用四個分立波長，并且其中至少有兩個波長在近 紅外或紅外波段。該照射到晶片上的照明光束的偏振態(tài)為圓偏振光。該照射到晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向延伸的長橢圓形光 斑。該長橢圓形照明光斑不是同時而是隨著晶片臺的不同移動方向交替產(chǎn)生的，在x方向?qū)?zhǔn)時只在晶片上形成沿y方向延伸的長橢圓形照明光斑，在y方向 對準(zhǔn)時只在晶片上形成沿x方向延伸的長橢圓形照明光斑。該長橢圓形照明光 斑可以通過快門控制，交替選擇包含不同整形器的兩路照明光路來產(chǎn)生。該長 橢圓形照明光斑也可以通過使用兩個交替被驅(qū)動的，并且具有不同形狀的快門 的激光光源來實現(xiàn)；也可以使用具有可變快門的單個激光光源來實現(xiàn)。該長橢 圓形照明光斑還可以通過形狀可變的可變照明光闌來實現(xiàn)，該可變照明光闌包 括可編程的液晶光閥。該對準(zhǔn)標(biāo)記是劃線槽對準(zhǔn)標(biāo)記，至少包含三組不同周期的光柵第一光柵、 第二光柵和第三光柵，該第一光柵、第二光柵和第三光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的 方向排列，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方 向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中。該對準(zhǔn)標(biāo)記還可以進(jìn)一步包括周期 不同于該第一光柵、第二光柵和第三光柵的第四光柵，或者四個以上的光柵。 該第一成像光路使組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵和第三光柵的士l級衍射 光分別相干成像在位于像面的參考光柵上。該參考光柵包括三組振幅型光柵， 分別對應(yīng)于該第一光柵、第二光柵和第三光柵的1級光柵像；該三組振幅型光 柵的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記相同，沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列；該三組振幅型 光柵沿周期方向的長度可以等于對應(yīng)的1級光柵像的長度，也可以大于對應(yīng)的1 級光柵像的長度。該參考光柵還可以包含五組振幅型光柵，包括一組二維光柵 和分布在二維光柵周圍的四組一維光柵，其中四組一維光柵分別對應(yīng)于對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二光柵的1級光柵像；二維光柵對應(yīng)于第三光柵的1級光柵 像；五組光柵沿周期方向的長度可以等于對應(yīng)的1級光柵像的長度，也可以大 于對應(yīng)的1級光柵像的長度。該二維光柵由若千排列成^f亍和列的菱形結(jié)構(gòu)組成， 可以用作x和y兩個方向?qū)?zhǔn)的參考光柵。該五組振幅型光4冊中用于同一方向 對準(zhǔn)的三組光柵的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記相同，沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列。該第一4果測光路與第一成像光路相連接，探測組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、 第二光柵和第三光柵的像經(jīng)過參考光柵調(diào)制后的透射光強(qiáng)變化，得到第一光信 號、第二光信號和第三光信號。該信號處理和定位模塊處理第一光信號和第二光信號，根據(jù)第一光信號和 第二光信號的位相信息得到對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略中心位置；處理第三光信號，根據(jù)第三光信號的位相信息，并結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略中心位置得到對準(zhǔn)標(biāo)記的精確 中心位置。該第一個成像光路還可以包含一個分束器，使得對準(zhǔn)標(biāo)記的一個方向的衍 射光完全反射，另一個相垂直方向的衍射光完全透過。該雙向分束器包括反射區(qū)域和透射區(qū)域，該反射區(qū)域完全反射入射光，該透射區(qū)域完全透過入射光；該反射區(qū)域與透射區(qū)域的分布可以是中間區(qū)域為透 射區(qū)域，兩側(cè)區(qū)域為反射區(qū)域，也可以是中間區(qū)域為反射區(qū)域，兩側(cè)區(qū)域為透 射區(qū)域。該成像模塊還包含第二成像光路，將對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和一個分劃板上 的分劃線一起成〗象在CCD相才幾上。該探測模塊還包含第二探測光路，與第二成像光路相連接，直接探測對準(zhǔn) 標(biāo)記像，用于對準(zhǔn)標(biāo)記位置的視頻監(jiān)測和手動對準(zhǔn)；也可以用于圖像處理和模式識別。該成像模塊還包含多色光分離系統(tǒng)，實現(xiàn)多波長的對準(zhǔn)標(biāo)記衍射光的分離。 該多色光分離系統(tǒng)為基于色散元件，或者二向色性元件，或者衍射光學(xué)元件的 分光系統(tǒng)。本發(fā)明還提供一種用于該對準(zhǔn)系統(tǒng)的對準(zhǔn)標(biāo)記，該對準(zhǔn)標(biāo)記至少包含三組 不同周期的光柵第一光柵、第二光柵和第三光柵，該第一光柵、第二光柵和 第三光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列。該對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵和 第三光柵的中心位置重合，整個對準(zhǔn)標(biāo)記以該中心位置為對稱中心結(jié)構(gòu)對稱。 該對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵和第三光柵的位置可以任意調(diào)換，即三組光 柵中任何一組光柵的位置都可以是位于整個標(biāo)記的中間或邊緣。該對準(zhǔn)標(biāo)記是 劃線槽對準(zhǔn)標(biāo)記，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用 于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中。該對準(zhǔn)標(biāo)記還可以進(jìn)一步包 括周期不同于第一光柵、第二光柵和第三光柵的第四光柵，或者四個以上光柵。本發(fā)明還提供一種使用該對準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行晶片對準(zhǔn)的對準(zhǔn)方法，包括以下步驟經(jīng)照明模塊傳輸光源模塊發(fā)出的激光照明光束，在晶片上形成長橢圓形光 斑，并照射對準(zhǔn)標(biāo)記；通過成像模塊的物鏡采集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并經(jīng)成像模塊中的第 一成像光路對對準(zhǔn)標(biāo)記成像；由探測模塊中的第 一探測光路探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)第 一成像光路成像后并通過 參考光柵調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號、第二光信 號和第三光信號；經(jīng)信號處理和定位模塊處理該第一光信號、第二光信號和第三光信號，并 根據(jù)該第 一光信號、第二光信號和第三光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。本發(fā)明還提供一種包括該對準(zhǔn)系統(tǒng)的光刻裝置，其構(gòu)成包括 照明系統(tǒng)，用于傳輸曝光光束；掩模臺，用于支承掩才莫版的掩模支架，掩 模版上有掩模圖案和具有周期性結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記；投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將掩模 版上的掩模圖案投影到晶片上；晶片支架和晶片臺，用于支承晶片，晶片臺上 有含有基準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)板，晶片上具有周期性光學(xué)結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記；對準(zhǔn)系統(tǒng)， 用于晶片對準(zhǔn)和晶片臺對準(zhǔn)，其設(shè)置在該掩模臺和該晶片臺之間；同軸對準(zhǔn)模 塊，用于掩模對準(zhǔn)；反射鏡和激光干涉儀，用于掩模臺和晶片臺位置測量；以 及由主控制系統(tǒng)控制的掩模臺和晶片臺位移驅(qū)動的伺服系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)。其中，該對準(zhǔn)系統(tǒng)至少包括光源模塊，提供用于對準(zhǔn)系統(tǒng)的照明光束； 照明模塊，傳輸光源模塊的照明光束，照明晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記；成像才莫塊，對 對準(zhǔn)標(biāo)記成像，其至少包括物鏡和第一個成像光路，該模塊通過物鏡收集對準(zhǔn) 標(biāo)記的反射光和衍射光，并且傳輸?shù)皆摰谝怀上窆饴穼υ搶?zhǔn)標(biāo)記成像；探測 模塊，至少包括參考光柵和第一探測光路，該探測模塊通過第一探測光路來探 測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)成像模塊的第一成像光路成像后并通過參考光柵調(diào)制的透射光 強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號、第二光信號和第三光信號；信號 處理和定位模塊用于處理第一光信號、第二光信號和第三光信號，并根據(jù)第一 光信號、第二光信號和第三光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。該對 準(zhǔn)標(biāo)記是劃線槽(Scribe Lane)對準(zhǔn)標(biāo)記，至少包含三組不同周期的光柵第一 光柵、第二光柵和第三光柵，該第一光柵、第二光柵和第三光柵沿垂直于對準(zhǔn) 方向的方向排列，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用 于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中。該照射到晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向延伸的長橢圓形光斑。本發(fā)明采用了包含至少三組不同周期的光柵的對準(zhǔn)標(biāo)記，三組光柵的對準(zhǔn) 中心位置重合，并且將小周期光柵用于精對準(zhǔn)，減小了對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo) 致的對準(zhǔn)位置"^吳差。同時，組成對準(zhǔn)標(biāo)記的三組光4冊沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方向?qū)?準(zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中，避免了對準(zhǔn)掃描中，對準(zhǔn)標(biāo)記各組光4冊 像掃描對應(yīng)參考光柵時不同周期的光柵像同時掃描一個參考光柵的情況，有效 解決信號的串?dāng)_問題。同時，照射到晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的 方向延伸的長橢圓形光斑，提高了光源的能量利用率，有利于提高對準(zhǔn)信號強(qiáng) 度和探測的動態(tài)范圍。


圖1是本發(fā)明光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)與光刻裝置之間的總體布局、工作原理 結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 (a)和圖2 (b)是圖1中晶片對準(zhǔn)標(biāo)記的示意圖； 圖3是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明雙向分束器的分束面示意圖；圖5是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第 一 實施例的照明光斑掃描晶片對準(zhǔn)標(biāo)記的示意圖；圖6 (a)和圖6 (b)是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第一實施例的參考光柵示意圖；圖7是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第一實施例的對準(zhǔn)信號示意圖；圖8是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第二實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第二實施例的參考光柵示意圖；圖IO是在先技術(shù)的對準(zhǔn)標(biāo)記和參考光柵結(jié)構(gòu)示意圖；附圖中1、照明系統(tǒng)；2、掩模版；3、掩模臺；4、投影光學(xué)系統(tǒng)；5、離 軸式對準(zhǔn)系統(tǒng)；6、晶片；7、晶片臺；8、基準(zhǔn)板；9、驅(qū)動系統(tǒng)；10、反射鏡； 11、激光干涉儀；12、主控制系統(tǒng)；13、伺服系統(tǒng)；14驅(qū)動系統(tǒng)；15、激光干 涉儀；16、反射鏡；500、對準(zhǔn)標(biāo)記；500Y、 y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記；5001、 第一光柵；5002、第二光柵；5003、第三光柵；5004、放大顯示部分；500X、 x 方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記；5005、第一光柵；5006、第三光4冊；5007、第二光4冊；5008、放大顯示部分；501、單模保偏光纖；502、光纖耦合器；503、合束器； 504、單模保偏光纖；505、起偏器；506、透鏡；507、照明孔徑光闌；508、透 鏡；509、平板；509a、反射棱鏡；510、消色差的X/4波片；511、物鏡；512、 分束器；512a、分束面；513、空間濾波器；514、多色光分離系統(tǒng)；515、透鏡 系統(tǒng)；516、參考光柵；517、傳輸光纖束；518、光電探測器陣列；520、空間 濾波器；521、分劃板；522、透鏡系統(tǒng)；523、傳輸光纖；524、 CCD相機(jī)；530、 雙向分束器；530a、分束面；531、多色光分離系統(tǒng)；532、透鏡系統(tǒng)；533、參 考光柵；534、傳輸光纖；535、光電探測器；536、多色光分離系統(tǒng)；537、透 鏡系統(tǒng)；538、傳輸光纖；539、傳輸光纖；540、光電探測器；550、光柵；551、 光柵；552、光柵；553、光柵；554、光柵；555、光纖；556、光纖；557、光 纖；558、光纖；559、光纖；560、光柵；561、光柵；562、光柵；563、傳輸 光纖；564、傳輸光纖；565、傳輸光纖；566、光柵；567、光柵；568、光柵； 569、傳輸光纖；570、傳輸光纖；571、傳輸光纖；580、照明光斑；581、照明 光斑；第一光信號；P2、第二光信號；P3、第三光信號；FM、基準(zhǔn)標(biāo)記； RM、掩才莫對準(zhǔn)標(biāo)記；EF、曝光場。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的說明。 圖IO示出了在先技術(shù)的對準(zhǔn)標(biāo)記和參考光柵結(jié)構(gòu)示意圖，采用楔塊列陣或 楔板組來實現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記多級衍射光的正、負(fù)級次光斑對應(yīng)重疊、相干，同時各 級衍射光光束通過楔塊列陣或楔板組的偏折使得對準(zhǔn)標(biāo)記用于x方向?qū)?zhǔn)的光 柵X8.0的各級光4冊像在像面沿y方向排列成像；用于y方向?qū)?zhǔn)的光4冊Y8.0 的各級光4冊像在像面沿x方向排列成像，避免了對準(zhǔn)標(biāo)記各級光柵像掃描對應(yīng) 參考光柵時不同周期光柵像同時掃描一個參考光柵的情況，有效解決信號的串 擾問題。但是，使用楔塊列陣時，對折射正、負(fù)相同級次的兩楔塊的面型和楔 角一致性要求很高；而楔板組的加工制造、裝配和調(diào)整的要求也很高，具體實 現(xiàn)起來工程難度較大，代價昂貴。圖I示出了本發(fā)明光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)與光刻裝置之間的總體布局、工作 原理結(jié)構(gòu)示意圖。光刻裝置的構(gòu)成包括用于提供曝光光束的照明系統(tǒng)1;用于支承掩模版2的掩模支架和掩模臺3,掩模版2上有掩模圖案和具有周期性結(jié)構(gòu) 的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記RM;用于將掩模版2上的掩模圖案投影到晶片6的投影光學(xué)系 統(tǒng)4;用于支承晶片6的晶片支架和晶片臺7,晶片臺7上有刻有基準(zhǔn)標(biāo)記FM 的基準(zhǔn)板8，晶片6上有周期性光學(xué)結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記500;用于掩模和晶片對準(zhǔn) 的離軸式對準(zhǔn)系統(tǒng)5;用于掩模臺3和晶片臺7位置測量的反射鏡10、 16和激 光干涉儀ll、 15，以及由主控制系統(tǒng)12控制的掩模臺3和晶片臺7位移的伺服 系統(tǒng)13和驅(qū)動系統(tǒng)9、 14。其中，照明系統(tǒng)1包括一個光源、 一個使照明均勻化的透鏡系統(tǒng)、 一個反 射鏡、 一個聚光鏡(圖中均未示出)。作為一個光源單元，釆用KrF準(zhǔn)分子激光 器(波長248nm )、 ArF準(zhǔn)分子激光器(波長193nm)、 F2激光器(波長157nm)、 Kf2激光器(波長146nm)、 &2激光器(波長126nm)、或者使用超高壓汞燈(g-線、i-線)等。照明系統(tǒng)1均勻照射的曝光光束IL照射在掩模版2上，掩模版2 上包含有掩模圖案和周期性結(jié)構(gòu)的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記RM，用于掩模對準(zhǔn)。掩模臺3 可以經(jīng)驅(qū)動系統(tǒng)14在垂直于照明系統(tǒng)光軸(與投影物鏡的光軸AX重合)的X-Y 平面內(nèi)移動，并且在預(yù)定的掃描方向(平行于X軸方向)以特定的掃描速度移 動。掩模臺3在移動平面內(nèi)的位置通過位于掩模臺3上的反射鏡16由多普勒雙 頻激光干涉儀15精密測得。掩模臺3的位置信息由激光干涉儀15經(jīng)伺服系統(tǒng) 13發(fā)送到主控制系統(tǒng)12，主控制系統(tǒng)12根據(jù)掩模臺3的位置信息通過驅(qū)動系 統(tǒng)14驅(qū)動掩模臺3。投影光學(xué)系統(tǒng)4 (投影物鏡)位于圖1所示的掩模臺3下方，其光軸AX 平行于Z軸方向。由于采用雙遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)并具有預(yù)定的縮小比例如1/5或1/4的4斤 射式或折反射式光學(xué)系統(tǒng)作為投影光學(xué)系統(tǒng)，所以當(dāng)照明系統(tǒng)1發(fā)射的曝光光 束照射掩模版2上的掩模圖案時，電a模圖案經(jīng)過投影光學(xué)系統(tǒng)在涂覆有光 刻膠的晶片6上成縮小的圖像。晶片臺7位于投影光學(xué)系統(tǒng)4的下方，晶片臺7上設(shè)置有一個晶片支架(圖 中未示出)，晶片6固定在支架上。晶片臺7經(jīng)驅(qū)動系統(tǒng)9驅(qū)動可以在掃描方向 (X方向)和垂直于掃描方向(Y方向)上運動，4吏得可以將晶片6的不同區(qū) 域定位在曝光光場內(nèi)，并進(jìn)行步進(jìn)掃描操作。晶片臺7在X-Y平面內(nèi)的位置通 過一個位于晶片臺上的反射鏡10由多普勒雙頻激光干涉儀11精密測得，晶片臺7的位置信息經(jīng)伺服系統(tǒng)13發(fā)送到主控制系統(tǒng)12，主控制系統(tǒng)12才艮據(jù)位置 信息(或速度信息)通過驅(qū)動系統(tǒng)9控制晶片臺7的運動。晶片6上設(shè)有周期性結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記500，晶片臺7上有包含基準(zhǔn)標(biāo)記FM 的基準(zhǔn)板8，對準(zhǔn)系統(tǒng)5分別通過晶片對準(zhǔn)標(biāo)記500和基準(zhǔn)標(biāo)記FM實現(xiàn)晶片6 對準(zhǔn)和晶片臺7對準(zhǔn)。另外， 一個同軸對準(zhǔn)模塊(圖中未示出)將晶片臺上基 準(zhǔn)板8的基準(zhǔn)標(biāo)記FM與掩才莫對準(zhǔn)標(biāo)記RM對準(zhǔn)，實現(xiàn)掩模對準(zhǔn)。對準(zhǔn)系統(tǒng)5 的對準(zhǔn)信息結(jié)合同軸對準(zhǔn)模塊的對準(zhǔn)信息一起傳輸?shù)街骺刂葡到y(tǒng)12，經(jīng)數(shù)據(jù)處 理后，驅(qū)動系統(tǒng)9驅(qū)動晶片臺7移動實現(xiàn)掩模和晶片6的對準(zhǔn)。圖2是圖1中晶片對準(zhǔn)標(biāo)記500的結(jié)構(gòu)示意圖。對準(zhǔn)標(biāo)記500是劃線槽 (Scribe Lane )對準(zhǔn)標(biāo)記，是占空比為1:1的相位光柵結(jié)構(gòu)，其中圖2(a)是用 于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記500Y。參見圖5,對準(zhǔn)標(biāo)記500Y位于x方向的劃線 槽中。對準(zhǔn)標(biāo)記500Y包含三組不同周期的光柵第一光柵5001、第二光柵5002 和第三光柵5003,其中第一光柵5001的光柵周期為P!，第二光柵5002的光柵 周期為P2,第三光柵5003的光柵周期為P3。對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的三組光4冊第一 光柵5001、第二光柵5002和第三光柵5003沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列，即 用于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的三組光柵沿x方向排列。另外，三組光柵間 的位置可以任意調(diào)換，即三組光柵中任何一組光柵的位置都可以是位于整個標(biāo) 記的中間或邊緣。如圖中放大顯示部分5004所示，對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的三組光柵的對準(zhǔn)中心位 置重合，整個對準(zhǔn)標(biāo)記500Y以該對準(zhǔn)中心位置為對稱中心結(jié)構(gòu)對稱。對用于同 一方向?qū)?zhǔn)的兩組光柵第一光柵5001和第二光柵5002,選擇不同的光柵周期 可以提高對準(zhǔn)標(biāo)記的捕獲范圍，捕獲范圍表示為PiP2/[2(P廣P2)]。光柵周期P,、 P2相差不大， 一般取P2Kl士r。/。)Pp其中產(chǎn)5或10。例如，第一光柵5001周期 為14.4um,第二光柵5002周期為16um，則捕獲范圍為72 um。第三光柵5003 的周期P3〈Pl，且P3〈P2，用于精對準(zhǔn)。例如，第三光4冊5003的周期可以為l拜。同樣，如圖2 (b)所示，用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記500X包括第一光初f 5005、第二光柵5007和第三光柵5006,三組光斥冊周期與對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的三組 光柵周期相同，并且三組光柵的對準(zhǔn)中心位置重合(參見圖中5008所示)。對 準(zhǔn)標(biāo)記500X的三組光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向，即y方向排列。參見圖5，對準(zhǔn)標(biāo)記500X位于y方向的劃線槽(Scribe Lane )中。此外，本發(fā)明所述的對準(zhǔn)標(biāo)記500還可以進(jìn)一步包括周期不同于上述三組 光柵的第四光柵，或者四個以上光柵。圖3為本發(fā)明第一實施例的對準(zhǔn)系統(tǒng)5結(jié)構(gòu)示意圖，該對準(zhǔn)系統(tǒng)5主要由 光源模塊、照明模塊、成像模塊、探測模塊、信號處理和定位模塊(圖中沒有 示出)等組成。光源模塊主要包括提供近紅外或紅外波段在內(nèi)的多個分立波長 的光源、快門、光隔離器和RF調(diào)制器(圖中沒有示出)。照明模塊包括傳輸光 纖和照明光學(xué)系統(tǒng)。成像模塊主要包括大數(shù)值孔徑的物鏡(511)、分束器512、 雙向分束器530、空間濾波器(513、 520)、多色光分離系統(tǒng)(531、 536)和透 鏡系統(tǒng)(522、 532、 537)、分劃板521。探測模塊包括參考光柵(533、 538)、 傳輸光纖(523、 534、 539)、 CCD相機(jī)524和光電探測器(535、 540)。信號處 理和定位模塊主要包括光電信號轉(zhuǎn)換和放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號處理電路等。該對準(zhǔn)系統(tǒng)的主要特征是，通過在像面探測對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光 柵和第三光柵的士l級衍射光相干成像后經(jīng)參考光柵調(diào)制的光強(qiáng)變化，由透射光 信號的相位信息獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。其中由對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二 光柵的對準(zhǔn)信號獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略位置信息，由對準(zhǔn)標(biāo)記的第三光柵的對準(zhǔn) 信號得到對準(zhǔn)標(biāo)記的精確位置信息。該對準(zhǔn)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生具有較強(qiáng)工藝適應(yīng)性、高靈敏度和高信噪比的對準(zhǔn)信 號，對準(zhǔn)系統(tǒng)重復(fù)性精度可以達(dá)到3-5nm,完全滿足線寬卯nm以及卯證以下 的對準(zhǔn)要求。參見圖3，對準(zhǔn)系統(tǒng)5的光源模塊提供包含多個分立波長的照明光束，至少 包含兩個分立波長的照明光束，例如，633nm和785nm;優(yōu)先采用四個分立的 波長，并且其中至少有兩個波長在近紅外或紅外波l殳。例如，532nm、 633nm、 785nm和850nm。多波長(A4、 、、 X3和^)照明光束經(jīng)單模保偏光纖501傳輸， 然后經(jīng)光纖耦合器502耦合進(jìn)入合束器503，再通過單模保偏光纖504輸出到對 準(zhǔn)系統(tǒng)5的照明模塊。優(yōu)先使用高亮度的激光光源，在光源模塊中包含有激光單元(圖中未示出), 為提高信噪比，在激光單元中采用相位調(diào)制器對激光束進(jìn)行相位調(diào)制，并在信 號處理和定位模塊對探測到的對準(zhǔn)信號進(jìn)行解調(diào)。所使用的激光光源可以是氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器，或者光纖激光器等。另外，光源模塊中還包含平頂高斯光束(Flat-top Gaussian beam)整型器(圖中未示出)，用于 將高斯光束整型成平頂高斯光束。上述的對準(zhǔn)系統(tǒng)使用多波長激光照明光束，可以抑制多工藝層產(chǎn)生的相消 千涉效應(yīng)的影響，提高工藝適應(yīng)性；使用近紅外和遠(yuǎn)紅外波長的光源照明，可 以有效解決低k值的介質(zhì)材料在可見光語范圍的吸收問題，并可用于多晶硅工 藝層的標(biāo)記探測，同時兼容雙掩模工藝中的對準(zhǔn)需求，從而提高對準(zhǔn)信號強(qiáng)度。如圖3所示，照明模塊包括傳輸光纖504和照明光學(xué)系統(tǒng)，多波長照明光 束依次經(jīng)過起偏器505、透鏡506、照明孔徑光闌507和透鏡508，然后經(jīng)平板 509上的反射棱鏡509a垂直入射到消色差的X/4波片510。當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記光柵周期較小，與照明波長量級相當(dāng)(一般指小于5人)時，光 柵衍射效率與照明光束的偏振特性相關(guān)，因此利用消色差的X/4波片510，使線 偏振光經(jīng)消色差的A/4波片510后，經(jīng)物鏡511入射到晶片上的照明光斑為圓偏 振光，圓偏振光包含兩個方向垂直的線偏振光，確?？傆幸黄穹较蚩梢援a(chǎn)生 高效率的衍射光。多波長照明光束經(jīng)物鏡511垂直入射到晶片對準(zhǔn)標(biāo)記上，發(fā)生反射或衍射。 物鏡511是對準(zhǔn)成像光路中關(guān)鍵元件，該透鏡必須有足夠大的數(shù)值孔徑(例如 NA=0.8 )以收集來自晶片對準(zhǔn)標(biāo)記上不同色光的多級次f汙射光。當(dāng)NA-0.8時， 如果使用波長850nm的照明光源，則可以探測節(jié)距為l.ljxm較小的光柵對準(zhǔn)標(biāo) 記。另外，為保證晶片與對準(zhǔn)系統(tǒng)間有合適的距離，優(yōu)選長工作距的物鏡。多波長照明光束經(jīng)照明光學(xué)系統(tǒng)和物鏡511在晶片上所形成的照明光斑為 長橢圓形，如圖5中的光斑580和581所示。長橢圓形照明光斑580和581不 是同時而是隨著晶片臺的不同移動方向交替產(chǎn)生的，在x方向?qū)?zhǔn)時只在晶片 上形成沿y方向延伸的長橢圓形照明光斑581,在y方向?qū)?zhǔn)時只在晶片上形成 沿x方向延伸的長橢圓形照明光斑580。 一種方法是將照明光路i殳計成各有一個 快門控制的兩路光路(圖3中未顯示)， 一路通過整形器(如折射棱鏡)將照明 光斑整形成長橢圓形光斑580，另一路通過另一個垂直;^文置的整形器(如折射棱 鏡)將照明光斑整形成長橢圓形光斑581 ，通過兩個快門控制交替在晶片上產(chǎn)生 相互垂直的長橢圓形照明光斑580和581。另外一種方法，可以通過4吏用兩個交替被驅(qū)動的，并且具有不同形狀的快門的激光光源來實現(xiàn)，其中一個激光光源的快門具有一個方向的狹縫(如x方向)，用來產(chǎn)生長橢圓形照明光斑580;另 一個激光光源的快門具有另一個垂直方向的狹縫(如y方向)，用來產(chǎn)生長橢圓 形照明光斑581。另外，還可以使用具有可變快門的單個激光光源來實現(xiàn)，或者 是形狀可變的可變照明光闌(例如，可編程的液晶光閥)來實現(xiàn)，其中一個快 門或光闌具有一個方向的狹縫(如x方向)，另一個激光光源的快門或照明光闌 具有另一個垂直方向的狹縫(如y方向)。另外還包括其他類似的實施方法。圖5給出了圖2所示的對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)在晶片劃線槽內(nèi)的布"^殳情況。在晶片 上曝光場EF之間為劃線槽，在相互垂直的劃線槽中布設(shè)有對準(zhǔn)標(biāo)記500X和 500Y,對準(zhǔn)標(biāo)記500X用于x方向的對準(zhǔn)，位于y向的劃線槽中；對準(zhǔn)標(biāo)記500Y 用于Y方向的對準(zhǔn)，位于x向的劃線槽中。對準(zhǔn)標(biāo)記500Y和500X位于劃線槽 的中間區(qū)域，為防止來自IC產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的信號串?dāng)_，對準(zhǔn)標(biāo)記500Y和500X的 光柵寬度小于劃線槽寬度，例如為72^im或36^m。在進(jìn)行y方向?qū)?zhǔn)時，隨著 晶片臺7沿y方向的位移，長橢圓形照明光斑580沿y方向掃描對準(zhǔn)標(biāo)記500Y; 在進(jìn)行x方向?qū)?zhǔn)時，隨著晶片臺7沿x方向的位移，長橢圓形照明光斑581 沿x方向掃描對準(zhǔn)標(biāo)記500X。成像模塊包括第 一成像光路(即自動對準(zhǔn)光路，包括粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn))和 第二成像光路(即CCD成像光路)。其中，第二成像光路將對準(zhǔn)標(biāo)記和分劃板 上的分劃線一起成像在CCD相機(jī)光敏面上， 一方面用于手動對準(zhǔn)和視頻監(jiān)測， 另一方面也可以進(jìn)行圖像處理和模式識別。第二成像光路包括物鏡511、消色差 的A74波片510、分束器512、空間濾波器520、分劃板521、透鏡系統(tǒng)522等。第一成像光路使對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵和第三光柵的士l級衍射光 分別相干成像在位于像面的參考光柵對應(yīng)的三組光柵上。第 一成像光路包括物 鏡5U、消色差的A/4波片510、分束器512、空間濾波器513、雙向分束器530、 多色光分離系統(tǒng)531和536、透鏡系統(tǒng)532和537。探測模塊包括第一探測光路(包括粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn)探測光路)和第二探測 光路(即CCD成像探測光路)，分別與第一成像光路和第二成像光路相連接。 第 一探測光路探測第一光柵、第二光柵和第三光柵的光柵像經(jīng)對應(yīng)參考光柵調(diào) 制后的透射光強(qiáng)變化，得到第一光信號、第二光信號(即粗對準(zhǔn)信號，用于粗對準(zhǔn)或捕獲對準(zhǔn)標(biāo)記)和第三光信號(即精對準(zhǔn)信號，用于精對準(zhǔn))。第一探測光路包括參考光柵533和538、傳輸光纖534和539、光電探測器535和540。 第二探測光路包括傳輸光纖523和CCD相機(jī)524。多波長照明光束照明晶片對準(zhǔn)標(biāo)記500，發(fā)生反射和衍射，在物鏡511的頻 語面上產(chǎn)生一系列衍射光斑，分別對應(yīng)對準(zhǔn)標(biāo)記500不同周期的光柵部分。對 準(zhǔn)標(biāo)記500的衍射光經(jīng)物鏡511準(zhǔn)直后進(jìn)入分束器512，經(jīng)分束面512a分成兩 路， 一路進(jìn)入第二成像光路，另一路進(jìn)入第一成像光路。第二成像光路，即CCD成像光路中，來自于對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵5001和 5005的多波長的士l級衍射光的一部分光束經(jīng)過空間濾波器520和一個刻有分劃 線的分劃板521 ，然后經(jīng)透鏡522和傳輸光纖523將第一光柵5001、 5005和分 劃線一起成像在CCD相機(jī)524上， 一方面用于手動對準(zhǔn)和視頻監(jiān)測，另一方面 也可以進(jìn)行圖像處理和模式識別，用于輔助自動對準(zhǔn)。另外，CCD成像光路也 可以位于單色光路(如、光路)中，此時所成的像為單色像。進(jìn)入第一成像光路的多波長衍射光首先經(jīng)過一個空間濾波器513，使得只有 對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的第一光柵5001，第二光柵5002和第三光柵的5003，以及對準(zhǔn) 標(biāo)記500X的第 一光柵5005 ，第二光柵5007和第三光柵5006的±1級衍射光可 以通過，零級光、其它級次衍射光和雜散光被濾掉，同時消除晶片上鄰近標(biāo)記 或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的雜散光串?dāng)_影響。透過的多波長士l級衍射光經(jīng)雙向分束器530的 分束面530a使得不同方向的衍射光分離。其中一個方向的衍射光(例如對準(zhǔn)標(biāo) 記500Y產(chǎn)生的y方向衍射光)透過雙向分束器530，另一個方向的衍射光(例 如對準(zhǔn)標(biāo)記500X產(chǎn)生的x方向衍射光)經(jīng)雙向分束器530的分束面530a反射。 分束面530a的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包含兩個區(qū)域a和b,區(qū)域a位于分束面中間 位置為透射區(qū)域，使得某一方向(例如y方向)的衍射光可以直接透過雙向分 束器530，區(qū)域b位于分束面兩側(cè)位置為反射區(qū)域，4吏得另一方向(例如x方向) 的衍射光完全反射?？梢酝ㄟ^對分束面530a進(jìn)行局部區(qū)域4^M來實現(xiàn)上述功能， 例如對區(qū)域b鍍反射膜，區(qū)域a鍍增透膜；也可以直接將透射區(qū)域?qū)?yīng)的分束 器材料去除以形成通孔，例如在分束器上將區(qū)域a所對應(yīng)的部分〗故成通孔，讓 光束直接穿過。同樣，也可以使區(qū)域a為反射區(qū)域，區(qū)域b為透射區(qū)域。進(jìn)一 步，分束面530a還可以包含更多的反射和透射區(qū)域。透過雙向分束器530的對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的多波長的土l級衍射光首先經(jīng)過一 個多色光分離系統(tǒng)536,使得不同顏色的衍射光分離，圖3中僅給出了其中一種 波長^的光路，波長為？n的對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的±1級衍射光經(jīng)過透鏡537，三組 不同周期的光柵第一光柵5001，第二光柵5002，第三光柵的5003的±1級衍 射光對應(yīng)相干成像在位于像面的參考光柵538上。參見圖6(a),參考光柵538 包括三組振幅型光柵光柵560、光柵561和光柵562,分別對應(yīng)于對準(zhǔn)標(biāo)記500Y 的第一光柵5001、第三光柵的5003和第二光柵5002的1級光柵像。三組振幅 型光柵的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記500Y相似，沿垂直于對準(zhǔn)方向(y方向)的方向， 即x方向排列。三組振幅型光柵沿周期方向的長度可以等于對應(yīng)的1級光柵像 的長度，這時產(chǎn)生的對準(zhǔn)信號有一個三角形的包絡(luò)；或者三組振幅型光柵沿周 期方向的長度也可以大于對應(yīng)的1級光柵像的長度，這時產(chǎn)生的對準(zhǔn)信號近似 梯形，有一段平頂?shù)陌j(luò)。三組振幅型光柵后分別設(shè)置有傳輸光纖563、 564和 565,將參考光柵538的透射光傳輸?shù)较鄳?yīng)的光電探測器540，在對準(zhǔn)標(biāo)記500Y 掃描過程中，得到對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的y方向的對準(zhǔn)信號，如圖7所示，包括第一光信號P"第二光信號P2和第三光信號P3。另一部分經(jīng)雙向分束器530反射的對準(zhǔn)標(biāo)記500X的多波長的士l級4汙射光 首先經(jīng)過一個多色光分離系統(tǒng)531，使得不同顏色的衍射光分離，圖3中僅給出 了其中一種波長^的光路，波長為^的對準(zhǔn)標(biāo)記500X的±1級4汙射光經(jīng)過透鏡 532,三組不同周期的光柵第一光柵5005,第二光柵5007和第三光柵5006的 ±1級衍射光對應(yīng)相干成像在位于像面的參考光柵533上。參見圖6 (b)，參考 光柵533包括三組振幅型光柵光柵566、光柵568和光柵567，分別對應(yīng)于第 一光柵5005、第三光柵的5006和第二光柵5007的1級光柵像。三組振幅型光 柵的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記500X相似，沿垂直于對準(zhǔn)方向(x方向)的方向，即 y方向排列。同樣，三組振幅型光柵沿周期方向的長度可以等于或者也可以大于 對應(yīng)的l級光柵像的長度。三組振幅型光柵后分別設(shè)置有傳輸光纖569、 570和 571，將參考光柵533的透射光傳輸?shù)较鄳?yīng)的光電探測器535,在對準(zhǔn)標(biāo)記500X 掃描過程中，得到對準(zhǔn)標(biāo)記500X的x方向的對準(zhǔn)信號，參見圖7所示，包括第一光信號P,、第二光信號P2和第三光信號P3。在晶片臺掃描過程中，第一成像光路對對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的第一光柵、第二光柵和第三光柵的士l級衍射光相干成像，第一探測光路在像面探測 三個光柵像經(jīng)參考光柵對應(yīng)的振幅型光柵調(diào)制后的光強(qiáng)變化，分別得到第 一光 信號P,、第二光信號P2和第三光信號P3。由第一光信號P,和第二光信號P2的相位信息獲得對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的粗略中心位置，實現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y )的粗捕獲；由第三光信號P3的相位信息，并結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或 500Y)的粗略中心位置信息，可以獲得對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的精確中心 位置。第二成像光路采用CCD相機(jī)探測對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的第一光柵 和分劃線的像， 一方面用于手動對準(zhǔn)和視頻監(jiān)測，另一方面也可以進(jìn)行圖像處 理和模式識別，用于輔助自動對準(zhǔn)。圖8為本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)第二實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該對準(zhǔn)系統(tǒng)與第一 實施例的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別在于來自對準(zhǔn)標(biāo)記500X和對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的相互垂直 方向的衍射光經(jīng)過同一光if各相干成像。對準(zhǔn)標(biāo)記500X(或500Y)的多波長的士l 級衍射光經(jīng)空間濾波器513后再經(jīng)一個多色光分離系統(tǒng)514，使得不同顏色的衍 射光分離，圖8中僅給出了其中一種波長、的光路，對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第一光 柵5005，第二光柵5007和第三光柵5006(或者對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的第一光柵5001， 第二光柵5002和第三光柵5003 )的±1級衍射光經(jīng)透鏡系統(tǒng)515分別相干成像 在位于像面的參考光柵516上。如圖9所示，參考光柵516包括五組振幅型光柵光柵550、光柵551、光 柵552、光柵553和光柵554，分別對應(yīng)于對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的第一光柵5001、第 三光柵的5003 (對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第三光柵5006)和第二光柵5002、對準(zhǔn)標(biāo)記 500X的第一光柵5005和第二光柵5007的1級光柵像。光柵550、光柵552、 光柵553和光柵554均為一維光柵；光柵551為二維光柵，由若干排列成行和 列的菱形結(jié)構(gòu)組成，可以同時用作X、 Y兩個方向?qū)?zhǔn)的參考光柵(由于對準(zhǔn) 標(biāo)記500是一維標(biāo)記，所以一次只能得到一個方向的對準(zhǔn)信號)。參考光柵516 的三組振幅型光柵光柵550、光柵551、光柵552的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記500Y 相似，沿垂直于對準(zhǔn)方向(y方向)的方向，即x方向排列；三組振幅型光才冊 光柵553、光柵551、光柵554的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記500X相似，沿垂直于對 準(zhǔn)方向(x方向)的方向，即y方向排列。同樣，五組振幅型光柵沿周期方向的 長度可以等于或者也可以大于對應(yīng)的1級光柵像的長度。五組振幅型光柵后分別設(shè)置有傳輸光纖束517,包括光纖555、 556、 557、 558和559,將參考光柵 516的各組光柵的透射光傳輸?shù)较鄳?yīng)的光電探測器陣列518，在對準(zhǔn)標(biāo)記500X 和500Y掃描過程中，得到對準(zhǔn)標(biāo)記x和y方向的對準(zhǔn)信號，如圖7所示，包括第一光信號P,、第二光信號P2和第三光信號P3。本發(fā)明所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)采用相位探測技術(shù)，使用多波長的照明光束同時照 明對準(zhǔn)標(biāo)記時，不同波長的衍射光相互重疊，因此不同波長的對準(zhǔn)信號必須分 開探測，需要使用多色光分離系統(tǒng)分離不同波長的光信號。本發(fā)明中，多色光分離系統(tǒng)514、 531和536可以采用不同的原理和器件來 實現(xiàn)，可以為基于色散元件的分光系統(tǒng)包括棱鏡(考紐棱鏡、立特魯棱鏡等)、 閃耀光柵和階梯光柵；也可以是基于二向色性元件的分光系統(tǒng)，例如干涉濾光 片，也可以是基于DOE衍射光學(xué)元件(例如CSG-色分離光柵)的分光系統(tǒng)。優(yōu)先采用一種透射型多閃耀光柵作為多色光分離系統(tǒng)，所述透射型多閃耀 光柵包括折線型閃耀光柵和分區(qū)域型閃耀光柵，以及折線型-分區(qū)域組合多閃耀 光柵，其具體形式或結(jié)構(gòu)參見中國發(fā)明專利(1)"一種光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)以 及該對準(zhǔn)系統(tǒng)的級結(jié)合系統(tǒng)"，公開號CN1949087; (2)"用于光刻裝置的對準(zhǔn) 系統(tǒng)及其級結(jié)合光柵系統(tǒng)"，公開號CN1936711。通常的閃耀光柵結(jié)構(gòu)l^t是按 中心波長優(yōu)化，在邊緣波長(例如532nm， 850nm)處的光柵衍射效率P爭低，即 使使用高能量的激光，這種能量的衰減也;U艮明顯的。這時可以采用多閃耀光 柵， 一種為折線型多閃耀光柵，用兩個不同閃耀角的小平面代替普通閃耀光柵 的槽面，工作時兩個不同閃耀角的小平面同時工作，從而在能量-波長曲線上出 現(xiàn)兩個最大值，分別對應(yīng)于兩個閃耀波長，使曲線在兩端下降緩慢，可覆蓋較 大的波長范圍。由于折線型多閃耀光柵的刻劃需使用特殊刻制刀，在每條刻線 上刻劃出兩個折線型槽面，因此只適合于線槽密度較小，每條線槽工作面較寬 的紅外光柵。另一種為分區(qū)域多閃耀光柵，是把一塊閃耀光柵的工作槽面分成 兩個或多個區(qū)域(由所需分離的波長數(shù)目決定)分別刻劃，各分區(qū)域的線槽密 度相同，閃耀角不同。其實質(zhì)是多塊普通閃耀光柵的拼合，刻劃時不會有太大 困難，可以刻劃較高線槽密度的光柵。本發(fā)明所述的另一個實施例是如圖2及其

所述的用于第一實施例 和第二實施例所述對準(zhǔn)系統(tǒng)的對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的另一個實施例是圖1-圖9及其

所述的一種使用上述 對準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行晶片對準(zhǔn)的對準(zhǔn)方法。本發(fā)明所述的又一個實施例是采用上述對準(zhǔn)系統(tǒng)的光刻裝置，參見圖1-9 及其

。本發(fā)明所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)同時還可以實現(xiàn)對光刻裝置的相關(guān)參數(shù)的測量，基 于對對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息探測來確定離焦、能量、劑量、線寬、接觸孔尺寸或 關(guān)鍵尺寸中的至少一個。本發(fā)明對上述實施例進(jìn)行了描述。本發(fā)明不僅限于上述實施例，還包括在 從屬權(quán)利要求中所述的本發(fā)明實施例的組合和非本質(zhì)性的改動。本發(fā)明所述的 裝置和方法具體應(yīng)用于但不局限于集成電路IC的制造，該裝置還可以用于其他 方面的制造，包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件、微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)器件、 集成光學(xué)系統(tǒng)、液晶顯示板LCD、薄膜,茲頭等。并且，在上述其它應(yīng)用領(lǐng)域中， 本發(fā)明所述的"晶片"可以由更通用的術(shù)語"基底，，代替。本發(fā)明中所涉及到的"光 源，，和"光束"包括所有類型的電磁輻射，例如KrF準(zhǔn)分子激光器(波長248nm)、 ArF準(zhǔn)分子激光器(波長193nm)、 F2激光器(波長157nm)、 Ki2激光器(波長 146nm )、 Ar2激光器(波長126nm )、超高壓汞燈(g-線、i線)、遠(yuǎn)紫外光源(5-20nm 的波長范圍)、或者離子束和電子束等。
權(quán)利要求
1. 一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)至少包括光源模塊，提供用于對準(zhǔn)系統(tǒng)的照明光束；照明模塊，傳輸光源模塊的照明光束，照明晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記；成像模塊，對對準(zhǔn)標(biāo)記成像，其至少包括物鏡和第一成像光路，所述模塊通過物鏡收集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并且傳輸?shù)剿龅谝怀上窆饴穼λ鰧?zhǔn)標(biāo)記成像；探測模塊，至少包括參考光柵和第一探測光路，所述探測模塊通過第一探測光路來探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)成像模塊的第一成像光路成像后并通過參考光柵調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號、第二光信號和第三光信號；信號處理和定位模塊，用于處理第一光信號、第二光信號和第三光信號，并根據(jù)第一光信號、第二光信號和第三光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。
2、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述光源 模塊中包含有激光單元。
3、 如權(quán)利要求2所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述激光 單元包含有相位調(diào)制器。
4、 如權(quán)利要求2所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述激光 單元中包含有激光器，該激光器可以是氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光 器，或者光纖激光器。
5、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述光源 模塊中包含平頂高斯光束整型裝置。
6、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述照明 光束為至少包含兩個分立波長的激光照明光束。
7、 如權(quán)利要求6所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述至少 包含兩個分立波長的激光照明光束可以采用四個分立波長，并且其中至少有兩 個波長在近紅外或紅外波段。
8、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述照射 到晶片上的照明光束的偏振態(tài)為圓偏振光。
9、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述照射 5 'J晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向延伸的長橢圓形光斑。
10、 如權(quán)利要求9所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述長 橢圓形照明光斑不是同時而是隨著晶片臺的不同移動方向交替產(chǎn)生的，在x方 向?qū)?zhǔn)時只在晶片上形成沿y方向延伸的長橢圓形照明光斑，在y方向?qū)?zhǔn)時 只在晶片上形成沿x方向延伸的長橢圓形照明光斑。
11、 如權(quán)利要求9所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述長 橢圓形照明光斑可以通過快門控制，交替選擇包含不同整形器的兩路照明光路 來產(chǎn)生。
12、 如權(quán)利要求9所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述長 橢圓形照明光斑可以通過使用兩個交替被驅(qū)動的，并且具有不同形狀的快門的 激光光源來實現(xiàn);也可以使用具有可變快門的單個激光光源來實現(xiàn)。
13、 如權(quán)利要求9所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述長 橢圓形照明光斑可以通過形狀可變的可變照明光闌來實現(xiàn)，所述可變照明光闌 包括可編程的液晶光閥。
14、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述對 準(zhǔn)標(biāo)記是劃線槽對準(zhǔn)標(biāo)記，至少包含三組不同周期的光柵第一光柵、第二光 柵和第三光柵，所述第一光柵、第二光柵和第三光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向 排列，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方向?qū)?準(zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中。
15、 如權(quán)利要求14所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述對 準(zhǔn)標(biāo)記還可以進(jìn)一步包括周期不同于所述第一光柵、第二光柵和第三光柵的第 四光4冊，或者四個以上的光柵。.
16、 如權(quán)利要求14所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述第 一成像光路使組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵和第三光柵的士l級衍射光分 別相干成像在位于像面的參考光柵上。
17、 如權(quán)利要求16所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述參考光柵包括三組振幅型光柵，分別對應(yīng)于所述第一光柵、第二光柵和第三光柵的1級光柵像；所述三組振幅型光柵的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記相同，沿垂直于對 準(zhǔn)方向的方向排列；所述三組振幅型光柵沿周期方向的長度可以等于對應(yīng)的1 級光柵像的長度，也可以大于對應(yīng)的1級光柵像的長度。
18、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述第 一探測光路與第一成像光路相連接，探測組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵 和第三光柵的像經(jīng)過參考光柵調(diào)制后的透射光強(qiáng)變化，得到第一光信號、第二 光信號和第三光信號。
19、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述信 號處理和定位模塊處理第一光信號和第二光信號，根據(jù)第一光信號和第二光信 號的位相信息得到對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略中心位置；處理第三光信號，根據(jù)第三光信 號的位相信息，并結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略中心位置得到對準(zhǔn)標(biāo)記的精確中心位置。
20、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述第 一個成像光路還可以包含一個分束器，使得對準(zhǔn)標(biāo)記的一個方向的衍射光完全 反射，另一個相垂直方向的衍射光完全透過。
21、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述雙 向分束器包括反射區(qū)域和透射區(qū)域，所述反射區(qū)域完全反射入射光，所述透射 區(qū)域完全透過入射光；所述反射區(qū)域與透射區(qū)域的分布可以是中間區(qū)域為透射 區(qū)域，兩側(cè)區(qū)域為反射區(qū)域，也可以是中間區(qū)域為反射區(qū)域，兩側(cè)區(qū)域為透射 區(qū)域。
22、 如權(quán)利要求16所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述參 考光柵還可以包含五組振幅型光柵，包括一組二維光柵和分布在二維光柵周圍 的四組一維光柵，其中四組一維光柵分別對應(yīng)于對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二光 柵的1級光柵像；二維光柵對應(yīng)于第三光柵的1級光4冊像；五爭光柵沿周期方 向的長度可以等于對應(yīng)的1級光柵像的長度，也可以大于對應(yīng)的1級光柵像的 長度。
23、 如權(quán)利要求22所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述二 維光柵由若干排列成行和列的菱形結(jié)構(gòu)組成，可以用作x和y兩個方向?qū)?zhǔn)的 參考光柵。
24、 如權(quán)利要求22所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述五 組振幅型光柵中用于同一方向?qū)?zhǔn)的三組光柵的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記相同，沿 垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列。
25、 如權(quán)利要求1所述的用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述成 像模塊還包含第二成像光路，將對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和一個分劃板上的分劃線 一起成像在CCD相機(jī)上。
26、 如權(quán)利要求1所述的一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所 述探測模塊還包含第二探測光路，與第二成像光路相連接，直接探測對準(zhǔn)標(biāo)記 像，用于對準(zhǔn)標(biāo)記位置的視頻監(jiān)測和手動對準(zhǔn)；也可以用于圖像處理和模式識 別。
27、 如權(quán)利要求1所述的一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所 述成像模塊還包含多色光分離系統(tǒng)，實現(xiàn)多波長的對準(zhǔn)標(biāo)記衍射光的分離。
28、 如權(quán)利要求27所述的一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所 述多色光分離系統(tǒng)為基于色散元件，或者二向色性元件，或者衍射光學(xué)元件的分光系統(tǒng)。
29、 一種用于如權(quán)利要求1所述對準(zhǔn)系統(tǒng)的對準(zhǔn)標(biāo)記，其特征在于所述 對準(zhǔn)標(biāo)記至少包含三組不同周期的光柵第一光柵、第二光柵和第三光柵，所 述第一光柵、第二光^f冊和第三光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列。
30、 一種如權(quán)利要求29所述的對準(zhǔn)標(biāo)記，其特征在于所述對準(zhǔn)標(biāo)記的第 一光柵、第二光柵和第三光柵的中心位置重合，整個對準(zhǔn)標(biāo)記以該中心位置為 對稱中心結(jié)構(gòu)對稱。
31、 一種如權(quán)利要求29所述的對準(zhǔn)標(biāo)記，其特征在于所述對準(zhǔn)標(biāo)記的第 一光柵、第二光柵和第三光柵的位置可以任意調(diào)換，即三組光柵中任何一組光 柵的位置都可以是位于整個標(biāo)記的中間或邊緣。
32、 一種如權(quán)利要求29所述的對準(zhǔn)標(biāo)記，其特征在于所述對準(zhǔn)標(biāo)記是劃 線槽對準(zhǔn)標(biāo)記，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y 方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中。
33、 一種如4又利要求29所述的對準(zhǔn)標(biāo)記，其仲征在于所述對準(zhǔn)標(biāo)記還可 以進(jìn)一步包括周期不同于第一光柵、第二光柵和第三光柵的第四光柵，或者四個以上光柵。
34、 一種使用如權(quán)利要求1所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行晶片對準(zhǔn)的對準(zhǔn)方法，其 特征在于，該方法包括以下步驟經(jīng)照明模塊傳輸光源模塊發(fā)出的激光照明光束，在晶片上形成長橢圓形光 斑，并照射對準(zhǔn)標(biāo)記；通過成像模塊的物鏡釆集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并經(jīng)成像模塊中的 第 一成像光路對對準(zhǔn)標(biāo)記成像；由探測模塊中的第 一探測光路探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)第 一成像光路成像后并通過 參考光柵調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號、第二光信 號和第三光信號；經(jīng)信號處理和定位模塊處理所述第一光信號、第二光信號和第三光信號， 并根據(jù)所述第一光信號、第二光信號和第三光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的 中心位置。
35、 一種包括如權(quán)利要求1所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)的光刻裝置，其構(gòu)成包括 照明系統(tǒng)，用于傳輸曝光光束；掩模臺，用于支承掩模版的掩模支架，掩模版上有掩模圖案和具有周期性結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記；投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將掩模版上的掩模圖案投影到晶片上； 晶片支架和晶片臺，用于支承晶片，晶片臺上有含有基準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)板， 晶片上具有周期性光學(xué)結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記；對準(zhǔn)系統(tǒng)，用于晶片對準(zhǔn)和晶片臺對準(zhǔn)，其設(shè)置在所述掩模臺和所述晶片臺之間；同軸對準(zhǔn)才莫塊，用于掩模對準(zhǔn)；反射鏡和激光干涉儀，用于掩模臺和晶片臺位置測量；以及由主控制系統(tǒng)控制的掩模臺和晶片臺位移驅(qū)動的伺服系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)；其特征在于所述對準(zhǔn)系統(tǒng)至少包括光源模塊，提供用于對準(zhǔn)系統(tǒng)的照明光束；照明 模塊，傳輸光源模塊的照明光束，照明晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記；成像模塊，對對準(zhǔn) 標(biāo)記成像，其至少包括物鏡和第一個成像光路，該模塊通過物鏡收集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并且傳輸?shù)剿龅谝怀上窆饴穼λ鰧?zhǔn)標(biāo)記成像；探測 模塊，至少包括參考光柵和第一探測光路，該探測模塊通過第一探測光路來探 測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)成像模塊的第一成像光路成像后并通過參考光柵調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號、第二光信號和第三光信號；信號 處理和定位模塊用于處理第一光信號、第二光信號和第三光信號，并根據(jù)第一 光信號、第二光信號和第三光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置；所述 對準(zhǔn)標(biāo)記是劃線槽對準(zhǔn)標(biāo)記，至少包含三組不同周期的光柵第一光柵、第二 光柵和第三光柵，所述第一光柵、第二光柵和第三光4冊沿垂直于對準(zhǔn)方向的方 向排列，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方向 對準(zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃線槽中；所述照射到晶片上的照明光束為沿垂 直于對準(zhǔn)方向的方向延伸的長橢圓形光斑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)、對準(zhǔn)標(biāo)記、對準(zhǔn)方法和光刻裝置。通過在像面探測對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵、第二光柵和第三光柵的±1級衍射光相干成像后經(jīng)參考光柵調(diào)制的光強(qiáng)變化，由透射光信號的相位信息獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。其中由對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二光柵的對準(zhǔn)信號獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略位置信息，由對準(zhǔn)標(biāo)記的第三光柵的對準(zhǔn)信號得到對準(zhǔn)標(biāo)記的精確位置信息。減小了對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo)致的對準(zhǔn)位置誤差。有效解決信號的串?dāng)_問題。提高了光源的能量利用率，有利于提高對準(zhǔn)信號強(qiáng)度和探測的動態(tài)范圍。
文檔編號G03F7/20GK101251725SQ20081003540
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者徐榮偉, 杜聚有, 韋學(xué)志 申請人:上海微電子裝備有限公司