[发明专利]对准装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种对准装置。

背景技术

光刻机是集成电路加工过程中最为关键的设备。对准是光刻机的主要工艺流程之一，通过掩模、掩膜台、硅片、工件台上的特殊标记确定他们之间的相对位置关系，使掩模图形能够精确的成像于硅片上，实现套刻精度。套刻精度是投影光刻机的主要技术指标之一。对准可分为掩模对准和硅片对准，掩模对准实现掩模与工件台的相对位置关系，硅片对准实现硅片与工件台的相对位置关系。掩模与硅片之间的对准精度是影响套刻精度的关键因素。

目前，光刻设备大多采用基于光栅衍射干涉的对准系统。该类对准系统基本特征为：包含单波长或多波长的照明光束照射在光栅型对准标记上发生衍射，产生的各级衍射光携带有关于对准标记的位置信息；不同级次的光束以不同的衍射角从相位对准光栅上散开，通过对准系统收集各级次的衍射光束，使两个对称的正负衍射级次(如±1级、±2级、±3级等)在对准系统的像面或瞳面重叠相干，形成各级干涉信号。当对对准标记进行扫描时，利用光电探测器记录干涉信号的强度变化，通过信号处理，确定对准中心位置。

现有技术中具有代表性的是荷兰ASML公司采用的一种离轴对准系统，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成像，并在像面上将成像空间分开；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。该对准系统存在的缺陷：首先，由于该系统采用偏振分束棱镜的分光系统只能分离两个波长的色光，对两个波长以上的对准信号则无法完成；其次，该方案仅能使用固定光栅常数的标记进行对准，无法兼容不同周期的标记；最后，该对准系统使用楔块列阵时， 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，具体实施工程难度较大，成本高。

因此，如何提供一种既能够兼容不同光栅常数标记和多种波长对准，且光路结构简单、避免使用复杂光学元件、容易实现的离轴对准系统及对准方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对准装置，能够兼容不同光栅常数标记和多种波长对准，且光路结构简单、避免使用复杂光学元件、容易实现。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种对准装置，用于光刻系统，包括照明单元、光学单元、探测单元及处理单元；其中，

所述照明单元，用于提供垂直照射对准标记的光源；

所述光学单元，用于将对所述准标记产生的正级次与负级次的衍射光平行并汇聚到其焦面上；

所述探测单元，设置在所述光学单元的焦面，使正、负级次衍射光在探测面上成像；

所述处理单元，根据正、负级次衍射光的成像信息得到正负级次衍射光的干涉光强信号，根据所述干涉光强信号随运动台位置变化的关系计算对准位置信息。

可选的，所述光源为单波段光源。

可选的，所述光学单元包括：第一光学元件，用于将所述对准标记产生的正级次/负级次衍射光偏转后与负级次/正级次衍射光平行；第二光学元件，用于将正、负级次的衍射光汇聚到后焦面上。

可选的，所述光源为宽波段光源。

可选的，所述光学单元包括：第一光学元件，用于将所述对准标记产生的衍射光束分离为多个不同波长的光束，并分别将不同波长的正级次/负级次衍射光偏转后与同一波长的负级次/正级次衍射光平行；第二光学元件，用于将不同波长的正、负级次的衍射光汇聚到后焦面上。

可选的，所述第一光学元件设置于正/负级次衍射光的方向上，并垂直设置 于所述对准标记平面之上。

可选的，所述第一光学元件为一多面反射镜或一柱面反射镜。

可选的，所述第二光学元件为一汇聚透镜。

可选的，所述探测单元包含多个探测器，每个探测器用于探测同一波长下某一级次的衍射光的干涉信号。

可选的，所述探测单元包含多个探测器，每个探测器用于探测同一级次下某一波长的衍射光的干涉信号。

可选的，所述探测单元包含一个探测器，用于探测不同级次的衍射光的干涉信号。

可选的，所述探测单元包含一个探测器，用于探测不同波长的不同级次衍射光的干涉信号。

可选的，所述照明单元还包括一反射镜，用于使光束垂直照射至对准标记。

可选的，还包括运动台，用于承载所述对准标记，并带动所述对准标记沿光栅周期方向移动。