一种对准系统、对准方法及光刻机技术方案

本发明专利技术实施例提供一种对准系统、对准方法及光刻机，对准系统包括：差频光源，用于产生对准光束，对准光束中S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光的相位差随时间变化；物镜；对准光束经过物镜后照射到对准标记上并产生正级衍射光和负级衍射光；干涉发生单元，位于正级衍射光和负级衍射光的传播路径上，位于物镜的光路下游，用于产生两个相对旋转180

【技术实现步骤摘要】
一种对准系统、对准方法及光刻机


[0001]本专利技术涉及光刻技术，尤其涉及一种对准系统、对准方法及光刻机。

技术介绍

[0002]光刻投影装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。光刻过程中一关键步骤是将基底与光刻的装置对准，以便掩膜图案的投射图像在基底的正确位置上。由于光刻技术的半导体和其它器件需要多次曝光，以在器件中形成多层，并且这些层正确地排列非常重要。当成像更小特征时，对重叠的要求以及因此导致的对于对准操作的准确度的要求变得更严格。
[0003]现有的对准系统中，为了滤除零级衍射光，通常在瞳面加设光阑，光阑大小要兼顾阻挡零级衍射光同时让高级次衍射光通过，通常会有残留零级衍射光泄露到对准信号中，造成对准信号的信噪比下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种对准系统、对准方法及光刻机，以实现完全滤除零级光，提高对准信号的信噪比，进而提高对准精度。
[0005]本专利技术实施例提供一种对准系统，包括：
[0006]差频光源，用于产生对准光束，所述对准光束中S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光的相位差随时间变化；
[0007]物镜；所述对准光束经过所述物镜后照射到对准标记上并产生正级衍射光和负级衍射光；
[0008]干涉发生单元，位于所述正级衍射光和所述负级衍射光的传播路径上，位于所述物镜的光路下游，用于产生两个相对旋转180
°
的图像，并使两个相对旋转180
°
的图像叠加产生第一路衍射光和第二路衍射光；所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光均包括所述正级衍射光和所述负级衍射光；
[0009]干涉信息探测单元，位于所述第一路衍射光和所述第二路衍射光的传播路径上，位于所述干涉发生单元的光路下游，用于探测所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光中所述正级衍射光与所述负级衍射光的干涉光强度；
[0010]定位单元，与所述干涉信息探测单元通讯连接，用于处理来自所述干涉信息探测单元的干涉光强度，以确定对准标记的位置。
[0011]可选地，所述差频光源包括：
[0012]激光器，用于产生激光光束；
[0013]起偏器，位于所述激光器的出射光路上，用于将所述激光光束设置为45
°
线偏振光；
[0014]调制器，位于45
°
线偏振光的传播路径上，用于将45
°
线偏振光调制为所述对准光束。
[0015]可选地，还包括：对准光束偏转单元，位于所述差频光源与所述对准标记之间的所述对准光束的传播路径上，用于对所述差频光源产生的所述对准光束进行偏转，以使所述对准光束经过所述物镜入射至所述对准标记上。
[0016]可选地，所述干涉发生单元包括第一二分之一波片和自参考棱镜，所述第一二分之一波片位于所述物镜与所述自参考棱镜之间的所述正级衍射光和所述负级衍射光的传播路径上。
[0017]可选地，所述干涉信息探测单元包括至少一个探测器，所述探测器位于所述第一路衍射光或者所述第二路衍射光的传播路径上。
[0018]可选地，所述干涉信息探测单元还包括第二二分之一波片和偏振分光棱镜，所述第二二分之一波片位于所述偏振分光棱镜与所述干涉发生单元之间的所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光的传播路径上；
[0019]所述至少一个探测器包括第一探测器、第二探测器、第三探测器和第四探测器，所述第一探测器、所述第二探测器、所述第三探测器和所述第四探测器均位于所述偏振分光棱镜的光路下游，所述第一探测器和所述第三探测器位于所述第一路衍射光的传播路径上，所述第二探测器和所述第四探测器位于所述第二路衍射光的传播路径上。
[0020]可选地，所述定位单元用于对来自所述干涉信息探测单元的干涉光强度进行带阻滤波处理。
[0021]可选地，进行带阻滤波处理的阻带范围为(w-4*π*v/p，w+4*π*v/p)，其中，w为零级衍射光的频率，v工件台扫描速度，p为所述对准标记的周期。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供一种对准方法，包括：
[0023]产生对准光束，并使所述对准光束照射到对准标记上产生正级衍射光和负级衍射光，其中，所述对准光束中S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光的相位差随时间变化；
[0024]根据所述正级衍射光和所述负级衍射光产生两个相对旋转180
°
的图像，并使两个相对旋转180
°
的图像叠加产生第一路衍射光和第二路衍射光；其中，所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光均包括所述正级衍射光和所述负级衍射光；
[0025]探测所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光中所述正级衍射光与所述负级衍射光的干涉光强度；
[0026]根据所述干涉光强度确定对准标记的位置。
[0027]可选地，根据所述干涉光强度确定对准标记的位置包括：
[0028]根据对所述干涉光强度进行带阻滤波处理后的信息确定对准标记的位置。
[0029]可选地，进行带阻滤波处理的阻带范围为(w-4*π*v/p，w+4*π*v/p)，其中，w为零级衍射光的频率，v工件台扫描速度，p为所述对准标记的周期。
[0030]第三方面，本专利技术实施例提供一种光刻机，包括第一方面所述的对准系统。
[0031]本专利技术实施例提供的对准系统包括差频光源，差频光源产生的对准光束中S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光的相位差随时间变化，从而定位单元可以在对干涉光强度进行处理时完全滤除零级衍射光，提高对准信号的信噪比，进而提高对准精度。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种对准系统的结构示意图；
[0033]图2为自参考棱镜的一种实现方式光路示意图；
[0034]图3为图2所示自参考棱镜中正负衍射级次的光束的旋转叠加示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的一种对准标记的结构示意图；
[0036]图5为多个不同零级衍射光漏光情况下的对准信号的光强度随扫描位置的变化曲线图；
[0037]图6为重复性精度和调制深度随零级衍射光漏光的变化曲线图；
[0038]图7为本专利技术实施例提供的一种带阻滤波器的频谱相应示意图；
[0039]图8为本专利技术实施例提供的一种对准方法的流程示意图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0041]图1为本专利技术实施例提供的一种对准系统的结构示意图，参考图1，对准系统包括差频光源1、物镜2、干涉发生单元4和干涉信息探测单元5。差频光源1用于产生对准光束，对准光束中S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光的相位差随时间变化。对准光束经过物镜2后照射到对准标记3上并产生正级衍射光和负级衍射光。其中，对准标记3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对准系统，其特征在于，包括：差频光源，用于产生对准光束，所述对准光束中S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光的相位差随时间变化；物镜；所述对准光束经过所述物镜后照射到对准标记上并产生正级衍射光和负级衍射光；干涉发生单元，位于所述正级衍射光和所述负级衍射光的传播路径上，位于所述物镜的光路下游，用于产生两个相对旋转180
°
的图像，并使两个相对旋转180
°
的图像叠加产生第一路衍射光和第二路衍射光；所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光均包括所述正级衍射光和所述负级衍射光；干涉信息探测单元，位于所述第一路衍射光和所述第二路衍射光的传播路径上，位于所述干涉发生单元的光路下游，用于探测所述第一路衍射光以及所述第二路衍射光中所述正级衍射光与所述负级衍射光的干涉光强度；定位单元，与所述干涉信息探测单元通讯连接，用于处理来自所述干涉信息探测单元的干涉光强度，以确定对准标记的位置。2.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述差频光源包括：激光器，用于产生激光光束；起偏器，位于所述激光器的出射光路上，用于将所述激光光束设置为45
°
线偏振光；调制器，位于45
°
线偏振光的传播路径上，用于将45
°
线偏振光调制为所述对准光束。3.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，还包括：对准光束偏转单元，位于所述差频光源与所述对准标记之间的所述对准光束的传播路径上，用于对所述差频光源产生的所述对准光束进行偏转，以使所述对准光束经过所述物镜入射至所述对准标记上。4.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述干涉发生单元包括第一二分之一波片和自参考棱镜，所述第一二分之一波片位于所述物镜与所述自参考棱镜之间的所述正级衍射光和所述负级衍射光的传播路径上。5.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述干涉信息探测单元包括至少一个探测器，所述探测器位于所述第一路衍射光或者所述第二路衍射光的传播路径上。6.根据权利要求5所述的对准系统，其特征在于，所述干...

【专利技术属性】
技术研发人员：高安，季桂林，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：