[發明專利]對準裝置

在審

• 申請號: 201610200491.3
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107290942A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 周鈺穎;陸海亮
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種對準裝置。

背景技術

光刻機是集成電路加工過程中最為關鍵的設備。對準是光刻機的主要工藝流程之一，通過掩模、掩膜臺、硅片、工件臺上的特殊標記確定他們之間的相對位置關系，使掩模圖形能夠精確的成像于硅片上，實現套刻精度。套刻精度是投影光刻機的主要技術指標之一。對準可分為掩模對準和硅片對準，掩模對準實現掩模與工件臺的相對位置關系，硅片對準實現硅片與工件臺的相對位置關系。掩模與硅片之間的對準精度是影響套刻精度的關鍵因素。

目前，光刻設備大多采用基于光柵衍射干涉的對準系統。該類對準系統基本特征為：包含單波長或多波長的照明光束照射在光柵型對準標記上發生衍射，產生的各級衍射光攜帶有關于對準標記的位置信息；不同級次的光束以不同的衍射角從相位對準光柵上散開，通過對準系統收集各級次的衍射光束，使兩個對稱的正負衍射級次(如±1級、±2級、±3級等)在對準系統的像面或瞳面重疊相干，形成各級干涉信號。當對對準標記進行掃描時，利用光電探測器記錄干涉信號的強度變化，通過信號處理，確定對準中心位置。

現有技術中具有代表性的是荷蘭ASML公司采用的一種離軸對準系統，該對準系統在光源部分采用紅光、綠光雙光源照射；并采用楔塊列陣或楔板組來實現對準標記多級衍射光的重疊和相干成像，并在像面上將成像空間分開；紅光和綠光的對準信號通過一個偏振分束棱鏡來分離；通過探測對準標記像透過參考光柵的透射光強，得到正弦輸出的對準信號。該對準系統存在的缺陷：首先，由于該系統采用偏振分束棱鏡的分光系統只能分離兩個波長的色光，對兩個波長以上的對準信號則無法完成；其次，該方案僅能使用固定光柵常數的標記進行對準，無法兼容不同周期的標記；最后，該對準系統使用楔塊列陣時， 對折射正、負相同級次的兩楔塊的面型和楔角一致性要求很高，而楔板組的加工制造、裝配和調整的要求也很高，具體實施工程難度較大，成本高。

因此，如何提供一種既能夠兼容不同光柵常數標記和多種波長對準，且光路結構簡單、避免使用復雜光學元件、容易實現的離軸對準系統及對準方法是本領域技術人員亟待解決的一個技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種對準裝置，能夠兼容不同光柵常數標記和多種波長對準，且光路結構簡單、避免使用復雜光學元件、容易實現。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種對準裝置，用于光刻系統，包括照明單元、光學單元、探測單元及處理單元；其中，

所述照明單元，用于提供垂直照射對準標記的光源；

所述光學單元，用于將對所述準標記產生的正級次與負級次的衍射光平行并匯聚到其焦面上；

所述探測單元，設置在所述光學單元的焦面，使正、負級次衍射光在探測面上成像；

所述處理單元，根據正、負級次衍射光的成像信息得到正負級次衍射光的干涉光強信號，根據所述干涉光強信號隨運動臺位置變化的關系計算對準位置信息。

可選的，所述光源為單波段光源。

可選的，所述光學單元包括：第一光學元件，用于將所述對準標記產生的正級次/負級次衍射光偏轉后與負級次/正級次衍射光平行；第二光學元件，用于將正、負級次的衍射光匯聚到后焦面上。

可選的，所述光源為寬波段光源。

可選的，所述光學單元包括：第一光學元件，用于將所述對準標記產生的衍射光束分離為多個不同波長的光束，并分別將不同波長的正級次/負級次衍射光偏轉后與同一波長的負級次/正級次衍射光平行；第二光學元件，用于將不同波長的正、負級次的衍射光匯聚到后焦面上。

可選的，所述第一光學元件設置于正/負級次衍射光的方向上，并垂直設置 于所述對準標記平面之上。

可選的，所述第一光學元件為一多面反射鏡或一柱面反射鏡。

可選的，所述第二光學元件為一匯聚透鏡。

可選的，所述探測單元包含多個探測器，每個探測器用于探測同一波長下某一級次的衍射光的干涉信號。

可選的，所述探測單元包含多個探測器，每個探測器用于探測同一級次下某一波長的衍射光的干涉信號。

可選的，所述探測單元包含一個探測器，用于探測不同級次的衍射光的干涉信號。

可選的，所述探測單元包含一個探測器，用于探測不同波長的不同級次衍射光的干涉信號。

可選的，所述照明單元還包括一反射鏡，用于使光束垂直照射至對準標記。

可選的，還包括運動臺，用于承載所述對準標記，并帶動所述對準標記沿光柵周期方向移動。