一种用于光刻设备的莫尔条纹对准装置，包括照明光源、第三1/4波片、偏振分光棱镜、第一1/4波片、4f透镜前组、空间滤波器、4f透镜组的后组、探测器、第二1/4波片、和三角棱镜和数据处理器。利用偏振分光棱镜将对准标记的同级次衍射光束空间分离为两部分，分别为变换光束和参考光束，将变换光束在成像模块光瞳面空间旋转一定的角度或者旋转180度后进行位置偏移，通过成像模块后，变换光束和参考光束分别成像，并在像面上形成莫尔条纹，当对准标记相对对准装置产生位置移动时，像面上的莫尔条纹将对准标记的移动量成倍放大，通过探测系统对莫尔条纹进行处理，得到对准标记位置信息的移动量，从而进行硅片的位置对准。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光刻，特别是一种用于光刻设备的莫尔条纹的对准装置。
技术介绍
在半导体集成电路制造过程中，光刻曝光设备为整个产业的重要一环，芯片通常需要经过多次光刻曝光才能完成，一般情况，除第一次曝光，其他曝光都需要在曝光前将该曝光层的图形与上次曝光层的图形进行精密位置对准，确保所对准的套刻精度。随着技术的进步，光刻分辨率已经发展到10-20纳米节点，此时对套刻精度一般要求为2-5nm，影响套刻精度的因素包括硅片变形、工件台和掩模台的复位精度，掩模和硅片的对准精度等，其中掩膜与硅片的对准精度是一个重要的因素。对于投影曝光光刻机而言，掩模与硅片间的位置对准一般采用同轴+离轴方式，即以工件台上的对准标记作为中间介质，通过同轴对准，即掩模上的对准标记与工件台上的对准标记进行对准，建立掩模与工件台的位置坐标；通过离轴对准，即硅片上的对准标记与工件台上的对准标记进行对准，建立硅片与工件台的位置坐标，从而确定掩模与硅片的位置坐标，来实现掩模-硅片位置对准，如图1所示。现有专利(US7564534B2，CN102402141A)中给出了一种自参考干涉对准系统，如图2所示，该对准系统原理是通过像旋转装置，实现来自对准标记衍射光的两波面180度旋转重叠干涉，在光瞳面探测干涉后的信号强度，或者在成像面测量成像图像特征，通过信号分析来确定对准标记的位置信息。该对准装置中，分别利用对准标记的不同级次衍射光束进行对准标记位置测量，例如对I级衍射光束，对准标记移动I个周期，对准信号产生2个周期的位置偏移，对对准信号进行处理，进行对准标记位置对准，但对于有更高对准精度要求的光刻设备而言，该方法对准精度有限。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的对准精度的问题，本专利技术提供一种用于光刻设备的莫尔条纹的对准装置，该装置产生的自参考莫尔条纹可以成倍或者几十倍地将对准标记的移动位置量放大，因而可以更精确的测量标记的位置信息，具有更高的对准精度。本专利技术的技术解决方案如下:—种用于光刻设备的莫尔条纹的对准装置，其特点在于该装置包括照明光源，沿该照明光源输出光束方向依次是第三1/4波片、偏振分光棱镜、第一 1/4波片、4f透镜前组，在所述的偏振分光棱镜的右侧依次是空间滤波器、4f透镜组的后组和探测器，在所述的偏振分光棱镜的左侧依次是第二 1/4波片和三角棱镜，所述的4f透镜前组和4f透镜组的后组构成4f透镜组，所述的探测器位于所述的4f透镜组的后组的后焦平面，所述的探测器的输出端接数据处理器的输入端。所述的照明光源为多波长光源，其输出光束为线偏振光。所述的探测器是(XD。所述空间滤波器为可变滤波器。—种用于光刻设备的莫尔条纹的对准装置，其特点在于该装置包括照明光源，沿该照明光源输出光束方向依次是第三1/4波片、偏振分光棱镜、第一 1/4波片、4f透镜前组，在所述的偏振分光棱镜的右侧的上半部分依次是第一半波片、第一双折射晶体、第二半波片、在所述的偏振分光棱镜右侧的下半部分为第二双折射晶体，其后依次为空间滤波器、4f透镜组的后组和探测器，在所述的偏振分光棱镜的左侧依次是第二 1/4波片、场镜和反射镜，所述的4f透镜前组和4f透镜组的后组构成4f透镜组，所述的探测器位于所述的4f透镜组的后组的后焦平面，所述的探测器的输出端接数据处理器的输入端。所述的照明光源为多波长光源，其输出光束为线偏振态。所述的探测器是(XD。所述空间滤波器为可变滤波器。所述的场镜和反射镜可以用直角棱镜代替。该对准装置通过偏振分光棱镜将对准标记的衍射光束空间分离为变换光束和参考光束，通过三角棱镜将变换光束空间旋转一定的角度，然后通过透镜将变换光束和参考光束同时干涉成像，由于两组衍射光束在成像面上形成的干涉条纹间有一定的夹角，因而在像面上形成莫尔条纹，此莫尔条纹随着对准标记的移动而移动，并将对准标记的位置移动放大，测量莫尔条纹的移动可确定对准标记的位置信息。由于衍射光束形成的莫尔条纹可以将对准标记的位置移动量进行成倍或者几十倍放大，因而可以更精确的测量对准标记的位置信息。或者该对准装置也可以通过偏振分光棱镜将对准标记的衍射光束空间分离为变换光束和参考光束，通过双折射晶体将变换光束在空间上产生位移，然后通过透镜将参考光束和产生位移的变换光束同时干涉成像，由于两组衍射光束在成像面上形成的干涉条纹周期大小不同，因而在像面上形成自参考莫尔条纹，此莫尔条纹随着对准标记的移动而移动，并将对准标记的位置移动放大，从而通过测量莫尔条纹的移动来确定对准标记的位置信息，由于衍射光束形成的莫尔条纹可以将对准标记的位置移动量进行成倍或者几十倍的放大，因而可以更精确的测量对准标记的位置信息。上述对准装置中采用两组或多组不同波长的照明光束，用以提高对准装置的工艺适应性，提高莫尔条纹的对比度。同时根据工艺需要，采用对准标记不同的衍射级次光束，来提高对准精度和工艺适应性。详细内容参考实施例中的说明。本专利技术的技术效果如下:本专利技术利用自参考莫尔条纹可以成倍或者几十倍地将对准标记的移动位置量放大，因而可以更精确的测量标记的位置信息，本专利技术是在现有专利的基础上，通过优化结构和对准方法，可以得到比参考专利中更高的对准精度。【附图说明】图1是掩模硅片对准过程示意图图2是现有专利对准原理示意图图3是本专利技术对准装置实施例1的结构示意图图4是本专利技术对准装置实施例1的三角棱镜结构示意图图5是本专利技术对准装置实施例1的频谱面衍射光束位置示意图图6是本专利技术对准装置实施例1产生的莫尔条纹示意图图7是本专利技术对准装置实施例2的结构示意图图8是本专利技术对准装置实施例2的双折射晶体光路结构示意图图9是本专利技术对准装置实施例2频谱面衍射光束位置示意图图10是本专利技术对准装置实施例2产生的莫尔条纹示意图【具体实施方式】下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此实施例限制本专利技术的保护范围。图3是本专利技术莫尔条纹对准装置实施例1的结构示意图。由图可见，本专利技术用于光刻设备的莫尔条纹的对准装置实施例1，包括照明光源101，沿该照明光源输出光束方向依次是第三1/4波片110、偏振分光棱镜103、第一 1/4波片104、4f透镜前组105，在所述的偏振分光棱镜103的右侧依次是空间滤波器lll、4f透镜组的后组112和探测器113，在所述的偏振分光棱镜103的左侧依次是第二 1/4波片108和三角棱镜109，所述的4f透镜前组105和4f透镜组的后组112构成4f透镜组，所述的探测器113位于所述的4f透镜组的后组的后焦平面，所述的探测器113的输出端接数据处理器(图中未示)的输入端。照明光源101提供平行线偏振态的照明光束102，该照明光束102通过偏振分光棱镜103和晶轴角度为11.25度的第一 1/4波片104，4f透镜前组105照射到硅片107的对准标记106上，此对准标记106为光栅结构，光束在对准标记106上发生衍射，例如衍射级次为1-7级，衍射光束通过4f透镜组前组105和再次通过晶轴角度为11.25度的第一 1/4波片104后变为圆偏振光进入偏振分光棱镜103，被偏振分光棱镜103进行半反射半透射，即平行偏振态的光束分量(参考光束)透过偏振分光棱镜103，垂直偏振态的光束分量(变换光束)被偏振分光棱镜103反射，反射光经过晶轴方向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光刻设备的莫尔条纹的对准装置，其特征在于该装置包括照明光源(101)，沿该照明光源输出光束方向依次是第三1/4波片(110)、偏振分光棱镜(103)、第一1/4波片(104)、4f透镜前组(105)，在所述的偏振分光棱镜(103)的右侧依次是空间滤波器(111)、4f透镜组的后组(112)和探测器(113)，在所述的偏振分光棱镜(103)的左侧依次是第二1/4波片(108)和三角棱镜(109)，所述的4f透镜前组(105)和4f透镜组的后组(112)构成4f透镜组，所述的探测器(113)位于所述的4f透镜组的后组的后焦平面，所述的探测器(113)的输出端接数据处理器的输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜聚有，王向朝，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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