本发明专利技术公开了一种用于光刻装置的对准系统、对准标记、对准方法和光刻装置。通过在像面探测对准标记的第一光栅、第二光栅和第三光栅的±１级衍射光相干成像后经参考光栅调制的光强变化，由透射光信号的相位信息获得对准标记的中心位置。其中由对准标记的第一光栅和第二光栅的对准信号获得对准标记的粗略位置信息，由对准标记的第三光栅的对准信号得到对准标记的精确位置信息。减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差。有效解决信号的串扰问题。提高了光源的能量利用率，有利于提高对准信号强度和探测的动态范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术与集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置有关，特别涉及一 种对准系统、对准标记、对准方法和光刻装置。
技术介绍
现有技术中的光刻装置，主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置大体上分为两类， 一类是 步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在晶片的一个曝光区域，随后晶片相对 于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩 模图案曝光在晶片的另 一曝光区域，重复这一过程直到晶片上所有曝光区域都 拥有掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不 是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中， 掩模与晶片同时相对于投影系统和投影光束移动。光刻装置中关键的步骤是将掩模与晶片对准。第一层掩模图案在晶片上曝 光后从装置中移开，在晶片进行相关的工艺处理后，进行第二层掩模图案的曝 光，但为确保第二层掩模图案和随后掩模图案的像相对于晶片上已曝光掩模图 案像的精确定位，需要将掩4莫和晶片进行精确对准。由光刻技术制造的IC器件 需要多次曝光在晶片中形成多层电路，为此，光刻装置中要求配置对准系统， 实现掩模和晶片的精确对准。当特征尺寸要求更小时，对套刻精度的要求以及 由此产生的对对准精度的要求变得更加严格。光刻装置的对准系统，其主要功能是在套刻曝光前实现掩模-晶片对准， 即测出晶片在机器坐标系中的坐标(Xw, Yw， Owz)，及掩模在机器坐标系中 的坐杯(Xk, Yr， 0)rz)，并计算得到掩模相对于晶片的位置，以满足套刻精度 的要求。现有技术有两种对准方案。 一种是透过镜头的TTL对准技术，激光照明在晶片上设置的周期性相位光栅结构的对准标记，由光刻装置的投影物镜所 收集的晶片对准标记的衍射光或散射光照射在掩模对准标记上，该对准标记可 以为振幅或相位光栅。在掩模标记后设置探测器，当在投影物镜下扫描晶片时， 探测透过掩模标记的光强，探测器输出的最大值表示正确的对准位置。该对准 位置为用于监测晶片台位置移动的激光干涉仪的位置测量提供了零基准。另一 种是OA离轴对准技术，通过离轴对准系统测量位于晶片上的多个对准标记以及晶片台上基准板的基准标记，实现晶片对准和晶片台对准；晶片台上基准板 的基准标记与掩模对准标记对准，实现掩模对准；由此可以得到掩模和晶片的 位置关系，实现掩模和晶片对准。目前，主流光刻装置的对准系统大多所采用相位光栅对准技术。相位光栅 对准技术是指照明光束照射在相位光栅型对准标记上发生衍射和反射，通过探 测携带有对准标记的全部或局部位置信息的衍射和反射光获得对准标记的中心 位置。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，釆集衍射光士l级衍射光，或者随着CD要求的提高，同时采集多级衍射 光(包括高级次)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。一种现有技术的情况(参见(1)中国专利技术专利，公开号CN1506768A, 专利技术名称用于光刻系统的对准系统和方法；(2)中国专利技术专利，公开号 CN1495540A,专利技术名称利用至少两个波长的光刻系统的对准系统和方法)， 荷兰ASML公司所采用的一种4f系统结构的离轴对准系统，该对准系统在光源 部分采用红光、绿光双光源照射；并采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多 级衍射光的重叠和相干；红光和绿光的对准信号通过一个偏振分束棱镜来分离； 通过探测对准标记像透过参考光栅的透射光强，得到正弦输出的对准信号。该对准系统通过探测对准标记的包括高级次衍射光在内的多级次衍射光以 减小对准标记非对称变形导致的对准位置误差。具体采用楔块列阵或楔板组来 实现对准标记多级衍射光的正、负级次光斑对应重叠、相干，同时各级衍射光 光束通过楔块列阵或楔板组的偏折使得对准标记用于x方向对准的光栅X8.0的 各级光栅像在像面沿y方向排列成像；用于y方向对准的光栅Y8.0的各级光栅 像在像面沿x方向排列成像，避免了对准标记各级光栅像扫描对应参考光栅时不同周期光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，有效解决信号的串扰问题。但 是，使用楔块列阵时，对折射正、负相同级次的两楔块的面型和楔角一致性要求很高；而楔板组的加工制造、装配和调整的要求也很高，具体实现起来工程 难度较大，代价昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于光刻装置的对准系统、对准标记、对准方 法和光刻装置，减小对准标记非对称变形导致的对准位置误差，解决信号的串 扰问题，提高了光源的能量利用率，提高对准信号强度和探测的动态范围。为了达到上述目的，本专利技术提供一种用于光刻装置的对准系统，该系统至 少包括光源模块，提供用于对准系统的照明光束；照明模块，传输光源模块 的照明光束，照明晶片上的对准标记；成像模块，对对准标记成像，其至少包 括物镜和第一成像光路，该模块通过物镜收集对准标记的反射光和衍射光，并 且传输到该第一成像光路对该对准标记成像；探测模块，至少包括参考光栅和 第一探测光路，该探测模块通过第一探测光路来探测对准标记经成像模块的第 一成像光路成像后并通过参考光栅调制的透射光强，在对准标记扫描过程中得 到第一光信号、第二光信号和第三光信号；信号处理和定位模块，用于处理第 一光信号、第二光信号和第三光信号，并根据第一光信号、第二光信号和第三 光信号的位相信息确定对准标记的中心位置。该光源模块中包含有激光单元。该激光单元包含有相位调制器。该激光单 元中包含有激光器，该激光器可以是气体激光器、固体激光器、半导体激光器， 或者光纤激光器。该光源模块中包含平顶高斯光束整型装置。该照明光束为至少包含两个分立波长的激光照明光束。该至少包舍两个分 立波长的激光照明光束可以釆用四个分立波长，并且其中至少有两个波长在近 红外或红外波段。该照射到晶片上的照明光束的偏振态为圆偏振光。该照射到晶片上的照明光束为沿垂直于对准方向的方向延伸的长椭圆形光 斑。该长椭圆形照明光斑不是同时而是随着晶片台的不同移动方向交替产生的，在x方向对准时只在晶片上形成沿y方向延伸的长椭圆形照明光斑，在y方向 对准时只在晶片上形成沿x方向延伸的长椭圆形照明光斑。该长椭圆形照明光 斑可以通过快门控制，交替选择包含不同整形器的两路照明光路来产生。该长 椭圓形照明光斑也可以通过使用两个交替被驱动的，并且具有不同形状的快门 的激光光源来实现；也可以使用具有可变快门的单个激光光源来实现。该长椭 圓形照明光斑还可以通过形状可变的可变照明光阑来实现，该可变照明光阑包 括可编程的液晶光阀。该对准标记是划线槽对准标记，至少包含三组不同周期的光栅第一光栅、 第二光栅和第三光栅，该第一光栅、第二光栅和第三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。该对准标记还可以进一步包括周期 不同于该第一光栅、第二光栅和第三光栅的第四光栅，或者四个以上的光栅。 该第一成像光路使组成对准标记的第一光栅、第二光栅和第三光栅的士l级衍射 光分别相干成像在位于像面的参考光栅上。该参考光栅包括三组振幅型光栅， 分别对应于该第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光刻装置的对准系统，其特征在于：该系统至少包括：光源模块，提供用于对准系统的照明光束；照明模块，传输光源模块的照明光束，照明晶片上的对准标记；成像模块，对对准标记成像，其至少包括物镜和第一成像光路，所述模块通过物镜收集对准标记的反射光和衍射光，并且传输到所述第一成像光路对所述对准标记成像；探测模块，至少包括参考光栅和第一探测光路，所述探测模块通过第一探测光路来探测对准标记经成像模块的第一成像光路成像后并通过参考光栅调制的透射光强，在对准标记扫描过程中得到第一光信号、第二光信号和第三光信号；信号处理和定位模块，用于处理第一光信号、第二光信号和第三光信号，并根据第一光信号、第二光信号和第三光信号的位相信息确定对准标记的中心位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣伟，韦学志，杜聚有，
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：31[中国|上海]
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