[发明专利]用于光刻设备的对准系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的对准系统和方法。

背景技术

目前光学光刻技术已达到22nm工艺节点，这对套刻精度提出了更高的要求，而作为投影光刻机核心部件之一的硅片及掩模对准分系统，其对准精度是影响套刻精度的关键因素，而对准速度、效率以及对准技术的灵活性亦将直接影响光刻机的另一关键指标——产率。

所谓对准，是指建立掩模与硅片之间精确的相对位置关系。对准技术，一般包括照明系统、成像系统、标记、信号探测和处理等四个部分。通过已公开的相关专利及科技文献可知，光刻对准技术已从早期的明、暗场对准（GCA）发展到最新的同轴、离轴搭配，粗、精对准混合的高精度光栅衍射对准技术。如ASML公司采用TIS对准（同轴对准）+ATHENA对准（离轴）间接实现掩模与硅片的对准，而Nikon公司则根据工艺侧重点的不同，开发出FIA、LSA以及LIA等混合型光栅对准技术。这类对准技术的共性在于均采用位相光栅标记以取代早期的光度式对准标记以提高信噪比，并根据需要优化选择明场、暗场或相衬技术以提高对准技术的工艺适应性。

不过，用于对准系统的光栅标记有很多类型，如XPA、SPM等，不同的光刻机制造商、不同产品型号、不同的对准系统、采用不同的对准标记，无法相互兼容，且一旦安装完毕，如参考光栅，即使存在安装或制造误差，亦无法更改，缺乏必要的灵活性与兼容性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种实时可重构式离轴光栅对准系统和方法。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于光刻设备的对准系统，其特征在于，包括：光源模块，所述光源模块用于提供照明光束；照明模块，所述照明光束经所述照明模块并经过一数字微镜器件，所述数字微镜器件用于形成与所述对准标记匹配的参考光栅；成像模块，经过数字微镜器件的光束经过成像模块和参考光栅后入射到对准标记面，所述参考光栅受所述对准标记调制后光束发生干涉形成莫尔条纹，所述成像模块收集携带莫尔条纹的光强信号的干涉光；探测模块，探测所述莫尔条纹的光强信号并根据所述光强信号确定对准位置信息。

更进一步地，所述光源模块包括第一光源模块和第二光源模块，所述第一光源模块用于提供第一波长光束，所述第二光源模块用于提供不同于第一波长的第二波长光束，两种波长光束均通过各自的照明模块和数字微镜器件后一同进入共同的成像模块，每个数字微镜器件分别形成各自的参考光栅，每个波长的光束形成各自的莫尔条纹后被成像模块收集再分别进入各自的探测模块。

更进一步地，所述照明模块沿光束传播的方向依次包括扩束准直元件、反射镜。

更进一步地，所述成像模块沿光束传播的方向依次包括偏振分光棱镜和一投影物镜。

更进一步地，所述激光光源为635nm红色激光光源和532nm绿色激光光源。

更进一步地，所述反射镜为20度入射角控制反射镜。

本发明同时公开一种采用上述的用于光刻设备的对准系统的对准方法，其特征在于，将所述参考光栅的位相沿所述对准标记的光栅栅距方向进行平移调制，形成所述莫尔条纹后，根据所述平移信息和光强信号进行最小二乘法拟合以确定对准位置信息 。

与现有技术相比较，本发明提供了一种具有实时可重构性的光刻投影装置的对准系统，可根据不同对准场景、对准方案以及对准光栅标记的需求，实时在线重构与之匹配的参考光栅，将传统对准过程中的机械物理扫描动作，转化为对应参考光栅标记的实时重构过程，以通过莫尔条纹等光强信号检测实现对应目标对准位置的测量，进而提高了对准系统的柔性、通用性以及对准效率，有助于提高光刻投影装置的产率。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本发明所示出的含有的数字微镜器件的光刻投影系统的结构示意图；

图2是本发明所示出的X方向数字微镜器件产生的参考光栅图案与目标光栅扫描过程示意图；

图3是本发明所示出的基于双波长对准的数字微镜器件光栅对准系统示意图；

图4是双波长对准不同象限内光栅标记的扫描示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的用于光刻设备的光栅对准系统和方法。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。