一种用于光刻装置的对准方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于光刻装置的对准方法，其特征在于，包括：步骤一、在硅片上设置对准标记；步骤二、通过照明光束照射所述对准标记，所述对准标记发生多级次衍射，各级次衍射光经过4F光学系统后在位于所述4F光学系统像面的探测器上成像；步骤三、所述对准标记处于静态时，信号处理模块分别选取所述各级次衍射光成像的特定位置处的像素点为该级次衍射光成像的参考点；步骤四、所述对准标记处于动态时，所述信号处理模块监测得到所述各级次衍射光成像的参考点的光强随所述对准标记运动而变化的光强曲线，当所述各级次衍射光成像的参考点的光强同时为峰值时，对准完成。本发明专利技术还公开了一种实施上述用于光刻装置的对准方法的对准系统。

Alignment method and system for photoetching device

The invention discloses a method for aligning a lithographic apparatus, characterized in that it includes following steps: setting, on a silicon wafer alignment mark; step two, the illumination beam irradiating the alignment mark, the alignment mark is multilevel diffraction, every diffraction light through 4F optical system in the optical 4F as the detector imaging system; step three, the alignment marks in the static state, the signal processing module selects the pixels at all times diffracting imaging at a specific position for the order diffraction light imaging reference point; step four, the alignment marks in the dynamic, the signal processing module monitoring the light intensity at all times diffracting imaging reference point intensity curve with the alignment marks movement and change, when the secondary diffracting imaging reference point light When the peak is strong, the alignment is complete. The invention also discloses an alignment system for implementing the alignment method used for the photoetching device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻装置的对准方法及系统。
技术介绍
光刻曝光系统的典型结构如图1所示。目前光刻设备大多所采用的对准方式为光栅对准，光栅对准是指均匀照明光束照射在光栅对准标记上发生衍射，衍射后的出射光携带有关于对准标记结构的全部信息，高级衍射光以大角度从相位对准光栅上散开，通过空间滤波器滤掉零级光后，采集衍射光±1级衍射光，或者随着CD要求的提高，同时采集多级衍射光（包括高级）在像平面干涉成像，经光电探测器和信号处理，确定对准中心位置。对于目前的硅片对准系统，参考光栅位于4f光学系统后焦面上，各参考光栅的周期与相应对准标记像的周期相等，通过探测各参考光栅后的光强并进行处理可得到对准标记相对参考光栅的位置信息。当硅片相对于参考光栅板移动扫描时，透过各参考光栅的光强发生周期性变化，当各参考光栅后的光强均为最大时，此时对准标记位置即对准位置。目前的硅片对准系统中，由于一种参考光栅只能针对一种特定的对准标记，兼容性不够，而且，参考光栅必须与对准标记经过光学系统所成像严格一致，若对准标记变化，参考光栅必须相应变化。另外，参考光栅及光电探测器的探测光纤束安装调试困难，尤其更换参考光栅特别麻烦（需要换上特定的标记板）。参考光栅相对对准标记像的精度指标为横向（X、Y向）2um、纵向（Z向）5um、倾斜（Rx、Ry）1.3mrad、旋转（Rz）1mrad，因精度要求太高，给机械设计及安装带来很大难度。尤其Rz的调整通过莫尔条纹的方法来实现，当锁紧参考光栅时，莫尔条纹很容易变形，导致需反复锁紧。因此，目前的硅片对准系统中，参考光栅及探测光纤束不仅制作成本高，且通用性低。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种无需使用参考光栅和探测光纤束的对准方法及系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开一种用于光刻装置的对准方法，其特征在于，包括：步骤一、在硅片上设置对准标记；步骤二、通过照明光束照射所述对准标记，所述对准标记发生多级次衍射，各级次衍射光经过4F光学系统后在位于所述4F光学系统像面的探测器上成像；步骤三、所述对准标记处于静态时，信号处理模块分别选取所述各级次衍射光成像的特定位置处的像素点为该级次衍射光成像的参考点；步骤四、所述对准标记处于动态时，所述信号处理模块监测得到所述各级次衍射光成像的参考点的光强随所述对准标记运动而变化的光强曲线，当所述各级次衍射光成像的参考点的光强同时为峰值时，对准完成。更进一步地，所述对准标记是划线槽对准标记，所述划线槽对准标记包括至少两组不同周期的光栅。更进一步地，所述划线槽对准标记的各级次衍射光在所述探测器上成像得到条纹图像，选取所述各级次衍射光的条纹图像的中间条纹中最大光强值的位置为所述特定位置。更进一步地，所述两组不同周期的光栅分别为第一光栅和第二光栅，所述第一光栅位于x方向的划线槽中，用于y方向对准，所述第二光栅位于y方向的划线槽中，用于x方向对准，所述x方向与y方向正交。更进一步地，所述照明光束照射一组所述光栅发生衍射产生的±1、±2、…、±7级次衍射光经过所述4F光学系统后成像；所述照明光束照射另一组所述光栅发生衍射产生的±1级衍射光经过所述4F光学系统后成像。更进一步地，所述探测器为CCD阵列。更进一步地，所述CCD阵列垂直于所述4F光学系统的光轴设置。更进一步地，所述CCD阵列的像素尺寸小于所述各级次衍射光在所述4F光学系统上的成像的最小周期的1/5。更进一步地，所述各级次衍射光中，同级次衍射光在所述4F光学系统像面上相干成像，不同级次衍射光在像面上分开成像。本专利技术还公开一种实施上述用于光刻装置的对准方法的对准系统，其特征在于，包括：一光源及照明模块，用于提供所述照明光束照射位于所述硅片上的所述对准标记；一光学成像模块，所述光学成像模块包括所述4F光学系统，所述光学成像模块收集所述照明光束照射所述对准标记后产生的多级次衍射光，并将所述对准标记成像至所述4F光学系统像面；一探测器，位于所述4F光学系统像面，用于探测所述多级次衍射光；一信息处理模块，用于对所述多级次衍射光进行信号处理以得到对准位置信息。更进一步地，所述对准标记是划线槽对准标记，所述划线槽对准标记包括至少两组不同周期的光栅。更进一步地，所述两组不同周期的光栅分别为第一光栅和第二光栅，所述第一光栅、第二光栅沿垂直于对准方向的方向排列，并且用于x方向对准的对准标记位于y方向的划线槽中，用于y方向对准的对准标记位于x方向的划线槽中。更进一步地，所述4F光学系统按光线传播的方向依次包括前组透镜、折光单元和后组透镜，所述折光单元用于使所述对准标记产生的同级次衍射光在所述4F光学系统像面上偏转相同角度，不同级次衍射光偏转不同角度。更进一步地，所述折光单元是透射楔板组或反射棱镜组。更进一步地，所述探测器为CCD阵列。更进一步地，所述CCD阵列垂直于所述4F光学系统光轴。更进一步地，所述CCD阵列的像素尺寸小于所述多级次衍射光在所述4F光学系统上的成像的最小周期的1/5。更进一步地，所光学成像模块还包括一光阑，所述光阑用于使照射一组所述光栅产生的±1、±2、…、±7级次衍射光经过所述4F光学系统成像，使照射另一组不同周期的所述光栅产生的±1级衍射光经过所述4F光学系统成像。与现有技术相比较，本专利技术对准方法及系统具有以下优势：1、通过监测各级衍射光成像中参考点的光强随着硅片运动而变化，得到参考点光强均为最大时的位置即为对准位置，避免了使用参考光栅及探测光纤束，在更换对准标记时不涉及更换参考光栅，提高了对对准标记的兼容性；2、采用的CCD阵列完全可以商业化直接购买，工期短，而且CCD阵列相对考光栅及探测光纤束系统来说价格较低，大大降低了成本；3、采用的CCD阵列的阵列面较大，当对准标记变化时，一般不需要更换CCD阵列，若要更换，相对来说，更换CCD阵列也较简单；4、本专利技术基本不需要对CCD阵列面的X、Y位置进行限制，且可以依据参考点附近的像素点上的光强变化来进一步判断参考点的光强变化，得到对准信息，在一定程度上可以降低CCD阵列面的Z、Rx、Ry、Rz的精度要求。附图说明关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图1是本专利技术涉及的对准系统与光刻装置之间的总体布局结构示意图；图2是光刻装置的常用对准标记的示意图；图3是4F光学系统的光路示意图；图4是本专利技术涉及的标记光栅位置示意图；图5是本专利技术的原理示意图；图6是本专利技术中CCD阵列面上的条纹分布、光强分布以及参考点分布的示意图；图7是图6中参考点的光强随晶片对准标记WM位置的变化曲线示意图；图8是本专利技术中的Y7像的光强分布、数据采集像素点位置示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施例。图1为本专利技术涉及的对准系统与已有光刻装置之间的总体布局、工作原理结构示意图。如图1所示，光刻装置的构成包括：用于提供曝光光束的照明系统1、设有掩模图案和具有周期性结构的掩模对准标记RM的掩模版2、用于支承掩模版2的掩模台3、设有具有周期性光学结构的晶片对准标记WM的晶片6、用于支承晶片6的晶片台7、以及用于将掩模版2上的掩模图案投影到晶片6上的投影光学系统4。晶片台7上有刻有基准标记FM的基准板8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光刻装置的对准方法，其特征在于，包括：步骤一、在硅片上设置对准标记；步骤二、通过照明光束照射所述对准标记，所述对准标记发生多级次衍射，各级次衍射光经过4F光学系统后在位于所述4F光学系统像面的探测器上成像；步骤三、所述对准标记处于静态时，信号处理模块分别选取所述各级次衍射光成像的特定位置处的像素点为该级次衍射光成像的参考点；步骤四、所述对准标记处于动态时，所述信号处理模块监测得到所述各级次衍射光成像的参考点的光强随所述对准标记运动而变化的光强曲线，当所述各级次衍射光成像的参考点的光强同时为峰值时，对准完成。

【技术特征摘要】
1.一种用于光刻装置的对准方法，其特征在于，包括：步骤一、在硅片上设置对准标记；步骤二、通过照明光束照射所述对准标记，所述对准标记发生多级次衍射，各级次衍射光经过4F光学系统后在位于所述4F光学系统像面的探测器上成像；步骤三、所述对准标记处于静态时，信号处理模块分别选取所述各级次衍射光成像的特定位置处的像素点为该级次衍射光成像的参考点；步骤四、所述对准标记处于动态时，所述信号处理模块监测得到所述各级次衍射光成像的参考点的光强随所述对准标记运动而变化的光强曲线，当所述各级次衍射光成像的参考点的光强同时为峰值时，对准完成。2.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述对准标记是划线槽对准标记，所述划线槽对准标记包括至少两组不同周期的光栅。3.如权利要求2所述的对准方法，其特征在于，所述划线槽对准标记的各级次衍射光在所述探测器上成像得到条纹图像，选取所述各级次衍射光的条纹图像的中间条纹中最大光强值的位置为所述特定位置。4.如权利要求2所述的对准方法，其特征在于，所述两组不同周期的光栅分别为第一光栅和第二光栅，所述第一光栅位于x方向的划线槽中，用于y方向对准，所述第二光栅位于y方向的划线槽中，用于x方向对准，所述x方向与y方向正交。5.如权利要求2所述的对准方法，其特征在于，所述照明光束照射一组所述光栅发生衍射产生的±1、±2、…、±7级次衍射光经过所述4F光学系统后成像；所述照明光束照射另一组所述光栅发生衍射产生的±1级衍射光经过所述4F光学系统后成像。6.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述探测器为CCD阵列。7.如权利要求7所述的对准方法，其特征在于，所述CCD阵列垂直于所述4F光学系统的光轴设置。8.如权利要求7所述的对准方法，其特征在于，所述CCD阵列的像素尺寸小于所述各级次衍射光在所述4F光学系统上的成像的最小周期的1/5。9.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述各级次衍射光中，同级次衍射光在所述4F光学系统像面上相干成像，不同级次衍射光在像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗华，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31