[发明专利]对准标记的成像和测量装置、光刻装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种对准标记的成像、测量装置和光刻装置。

背景技术

光刻是集成电路制作的主要工艺，光刻工艺的任务是实现掩膜版上的图形向硅片上的光刻胶层的转移。

现有的光刻工艺一般是通过光刻装置进行，参考图1，现有的光刻装置一般包括：晶圆载物台101，用于装载晶圆106；掩膜版载物台107，位于晶圆载物台101上方，用于装载掩膜版108；光源109，位于掩膜版载物台107上方，用于提供曝光光线；光学投影单元104，位于掩膜版载物台107和晶圆载物台101之间，用于将透过掩膜版108的光投射到晶圆106上。

现有技术对晶圆106的曝光时，首先需要将晶圆上的区域划分为一个一个的曝光区，然后对每一个曝光区依次进行曝光。为了能实现对晶圆的准确曝光，在对晶圆进行曝光之前获得晶圆106（或者晶圆上的曝光区）相对于掩膜版108的精确位置信息是非常重要的，现有光刻装置通过对准（alignment）这一步骤建立晶圆载物台、晶圆和掩膜版之间的位置关系。该对准包括晶圆载物台对准、掩膜版对准和晶圆对准，其中，晶圆载物台对准可以获得晶圆载物台在坐标系内的位置信息，掩膜版对准可以获得掩膜版相对于晶圆载物台的位置信息、晶圆对准可以获得晶圆相对于晶圆载物台的位置信息，通过晶圆载物台对准、掩膜版对准和晶圆对准后可以建立晶圆相对于掩膜版和晶圆载物台的位置信息。

在进行晶圆对准时，首先需要在晶圆上形成对准标记，然后对准标记检测系统检测晶圆上的对准标记，当在对准标记检测系统的图形传感器上获得对准标记时，即完成晶圆的对准过程。

现有在晶圆上形成的对准标记一般为具有凸起和凹槽的周期性图形，参考图2为一种对准标记的结构示意图，对准标记201位于半导体衬底200上，对准标记201包括若干分立的凸起21和位于相邻凸起21之间的凹槽22。在检测对准标记时，首先对对准标记进行照明，照明光在对准标记处发生衍射，衍射光成像在对准标记检测系统的图形传感器上，然后对图形传感器上接受的图像进行处理，实现对准标记的识别。

但是现有技术在检测对准标记时，会经常遇到检测不到对准标记或对准失败的问题，晶圆对准的效率较低。

发明内容

本发明解决的问题是怎样提高晶圆对准的效率。

为解决上述问题，本发明提供一种对准标记的成像和测量装置，包括：从下到上依次分布的第一凸镜单元、1/4波片、偏振分束器、第二凸镜单元、相移单元、滤光单元、成像单元，以及位于偏振分束器一侧的相干光源，其中：相干光源，用于产生照射光；偏振分束器，将相干光源发射的照射光反射形成水平线偏振光；1/4波片，用于将入射的水平线偏振光转化为圆偏振光；第一凸镜单元，用于将圆偏振光聚焦在对准标记表面，圆偏振光在对准标记表面发生反射和衍射，形成零阶光和衍射光，零阶光和衍射光通过第一凸镜单元和1/4波片后转化为垂直偏振的零阶光和衍射光，垂直偏振的零阶光和衍射光透过偏振分束器；第二凸镜单元，用于将透过偏振分束器的零阶光和衍射光聚焦于成像单元上；相移单元，用于将透过第二凸镜单元的零阶光的相位转变为与透过第二凸镜单元的衍射光同相位；滤光单元，用于衰减透过相移单元的零阶光的强度。

可选的，所述相干光源为环状的激光光源。

可选的，所述激光光源产生波长532纳米连续激光。

可选的，所述相移单元为正负90°相移单元。

可选的，所述相移单元包括相移区和透光区，衍射光从相移单元的透光区通过，零阶光从相移单元的相移区通过，零阶光通过相移区后其相位与衍射光的相位相同。

可选的，经过滤光单元衰减后的零阶光的强度与衍射光的强度相等。

可选的，所述滤光单元包括滤光区和透光区，衍射光从滤光单元的透光区通过，零阶光从滤光单元的滤光区通过，零阶光通过滤光区后其强度被衰减。

可选的，所述滤光区对零阶光的强度的衰减幅度为10%～99%。

可选的，所述相干光源产生的照射光的入射方向与偏振分束器的夹角为45°。

可选的，所述偏振分束器的另一侧还具有光垃圾箱，且光垃圾箱与所述相干光源正对，所述光垃圾箱用于吸收部分透过偏振分束器后的照射光。

本发明还提供了一种具有上述对准标记的成像和测量装置的光刻装置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：