[发明专利]对准装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种光刻设备中的对准装置。

背景技术

目前，光刻设备大多所采用是基于光栅衍射干涉的对准系统。该类对准系统基本特征为：包含单个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、±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。当对标记光栅进行扫描时，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。

目前，现有技术中具有代表性的是荷兰ASML公司采用一种离轴对准系统，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。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能为力；其次该对准系统的多级衍射光在像面干涉，在对准标记反射率不均匀时，标记旋转、倍率误差等因素导致的对准误差较大；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，具体实现起来工程难度较大，代价昂贵。

另外一种现有技术也是荷兰ASML公式采用的离轴对准系统。该系统通过一个旋转自参考干涉仪产生两个相对旋转180度的对准标记像，在光瞳面探测重叠衍射级的干涉信号，根据探测到的各级次干涉信号的相对相位变化得到对准位置信号。该对准系统采用了多主截面，空间复合棱镜结果的旋转自参考干涉仪，棱镜的加工和装调公差要求很高，棱镜组胶合难度较大。例如常用的施密特屋脊棱镜，其至少4个面需要精加工，特别是屋脊面的夹角误差需控制在±5”，面型误差约0.5λ，相对入射面的装调精度在微米量级。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何采用更简单的光学器件实现对准标记产生的衍射光实现重叠干涉，同时能够降低对准系统的加工和装调难度。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种对准装置，包括照明模块、干涉模块和探测模块，所述干涉模块至少包括一组科斯特（Koster）棱镜，多个波长的光源发出的光束通过所述照明模块输出照明光束，所述照明光束通过所述干涉模块入射到对准标记，所述干涉模块还通过所述科斯特（Koster）棱镜将所述对准标记衍射得到的对称的正、负极次衍射光进行重合形成探测光，所述探测光被所述探测模块转化为干涉信号并进行收集，从而通过收集得到的干涉信号的信息可以得到所述对准标记的位置信息。

所述照明模块包括光纤耦合器、多路转换器和两个单模保偏光纤，多个波长的光源通过一个所述单偏保偏光纤的传输进入所述光纤耦合器，所述光纤耦合器将多个光源进行耦合后依次经过所述多路转换器和另一个所述单模保偏光纤，进而输出多波长的照明光束。

所述照明模块还包括偏振片和透镜，所述照明光束通过所述偏振片变成线偏正光后通过所述透镜进入所述干涉模块。

所述照明模块输出的照明光束为线偏振光。

所述干涉模块还包括一个四分之一波片，变为线偏振光的照明光束通过所述四分之一波片转变为圆偏振光后入射到所述对准标记，而且所述对准标记通过衍射得到对称的正、负次极衍射光后，均通过所述四分之一波片转变为线偏振光的正、负次极衍射光后射入所述科斯特（Koster）棱镜。

所述干涉模块还包括一个透镜和一个反射棱镜，所述照明光束通过所述反射棱镜入射到所述四分之一波片上，所述正、负极次衍射光经过所述透镜后入射到所述四分之一波片上。

所述干涉模块还包括一个二分之一波片，所述负极次衍射光经过所述四分之一波片后还通过所述二分之一波片转变九十度偏振方向后入射到所述科斯特（Koster）棱镜。

所述科斯特（Koster）棱镜包括两个直角三棱镜，所述两个直角三棱镜的一个直角边面互相胶合，且所述正、负极次衍射光分别从所述两个直角三棱镜另一个直角边面入射到两个直角三棱镜中，且在所述两个直角三棱镜中实现重合，形成所述探测光，所述探测光从其中一个直角三棱镜的斜边面射出进入所述探测模块。