[发明专利]双向分束器、使用其的对准系统及使用该系统的光刻装置

说明书

技术领域

本发明与集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置有关，特别涉及一种对准技术和光刻装置。

背景技术

光刻装置主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的晶片上。目前有两种光刻装置，一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在晶片的一个曝光区域，随后晶片相对于掩模版移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在晶片的另一曝光区域，重复这一过程直到晶片上所有曝光区域都拥有掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中，掩模与晶片同时相对于投影系统和投影光束移动。

在半导体制作过程中，为使掩模图案正确转移到晶片上，关键的步骤是将掩模与晶片对准，即计算掩模相对于晶片的位置，以满足套刻精度的要求。当特征尺寸“CD”要求更小时，对套刻精度“Overlay”的要求以及由此产生的对对准精度的要求变得更加严格。现有技术有两种对准方案，一种是透过镜头的TTL同轴对准技术，另一种是OA离轴对准技术。在每一次进行光刻胶曝光前，需要使用对准标记进行掩模-晶片对准。在离轴对准技术中，将位于晶片非曝光区域的全场对准标记或划线槽(scribe line)对准标记成像到参考板上，通过确定对准标记位置相对于处于理想位置的参考标记的偏差，来进行晶片曝光场和掩模图案定位。

目前，主流光刻设备大多所采用的对准方式为光栅对准。光栅对准是指照明光束照射在光栅型对准标记上发生衍射，衍射光携带有关于对准标记结构的全部信息。多级次衍射光以不同角度从相位对准光栅上散开，通过空间滤波器滤掉零级光后，采集衍射光±1级衍射光，或者随着CD要求的提高，同时采集多级衍射光(包括高级)在参考面干涉成像，经光电探测器探测和信号处理，确定对准中心位置。

一种现有技术的情况(参见中国发明专利，申请号：CN03164859.2，发明名称：用于光刻系统的对准系统和方法)，荷兰ASML公司所采用的一种4f系统结构的离轴对准系统ATHENA，参见图1(a)～图1(g)。尽管通过双波长照明可以部分抑制相消干涉导致的信号衰减影响；探测标记的高级次衍射光也可以减小对准标记非对称变形的影响。但是，由于只使用了两种可见波长的激光光源，事实上要完全消除相消干涉导致的信号衰减问题至少需要采用4-5个照明波长，并且低k值的介质材料在可见光谱范围的吸收会导致对准信号强度的衰减，从而影响对准精度。另外，采用楔块列阵或楔板组合来实现多级衍射光的分离和相干成像。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。

采用多分段的高级次衍射光增强型光栅标记，可以提高对准精度，增强工艺适应性。但是，该具有周期性细分结构的高级次衍射光增强型对准标记SPM-AH32、SPM-AH53、SPM-AH74都只能同时实现一个高阶衍射级次光强的增强，VSPM标记虽然可以同时实现3级、5级和7级衍射光增强，但是标记尺寸过大，占用了较多的划线槽面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光刻装置的对准系统的双向分束器、使用该分束器的对准系统以及使用该系统的光刻装置，以实现光刻机的对准。

为了达到上述的目的，本发明提供一种用于光刻装置的对准系统的双向分束器，其包括反射区域和透射区域，该反射区域完全反射入射光，该透射区域完全透过入射光。

该反射区域与透射区域的分布可以是中间区域为透射区域，两侧区域为反射区域，也可以是中间区域为反射区域，两侧区域为透射区域。该透射区域和反射区域可以通过对分束面分区域镀膜来实现。该透射区域也可以是去除对应的分束器材料以形成通孔，让光束直接透过。该完全反射的入射光和该完全透过的入射光分别是光栅型对准标记的相互垂直的两个方向的多级次衍射光。

本发明还提供一种使用该双向分束器的对准系统，包括：光源模块；照明模块；包括物镜、第一成像光路、第二成像光路的成像模块；包括第一探测光路、第二探测光路的探测模块和信号处理和定位模块。