[发明专利]一种环境补偿对准系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置，尤其涉及一种用于光刻装置的环境补偿对准系统。

背景技术

光刻设备通常是指制造集成电路和/或其他微型设备的主要设备。通过光刻设备，具有不同掩模(不同文献也翻译为掩膜，下文同)图形的曝光至基底上，如半导体晶片或LCD板。光刻设备的范围包括但不限于：集成电路制造光刻装置、平板显示面板光刻装置、MEMS/MOEMS光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置、印刷电路板加工装置以及印刷电路板器件贴装装置等。

在半导体IC集成电路制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成。除了第一次光刻外，其余层次的光刻在曝光前都要将该层次的图形与以前层次曝光留下的图形进行精确定位，这样才能保证每一层图形之间有正确的相对位置，即套刻精度。通常情况下，套刻精度为光刻机分辨率指标的1/3～1/5，对于100纳米的光刻机而言，套刻精度指标要求小于35纳米。套刻精度是投影光刻机的主要技术指标之一，而掩模与硅片之间的对准精度是影响套刻精度的关键因素。当特征尺寸CD要求更小时，对套刻精度的要求以及由此产生的对准精度的要求变得更加严格，如90纳米的CD尺寸要求10纳米或更小的对准精度。

掩模与硅片之间的对准可采用掩模对准加硅片对准的方式，即以工件台基准板标记为桥梁，建立掩模标记和硅片标记之间的位置关系。对准的基本过程为：首先通过掩模对准系统，实现掩模标记与工件台基准板标记之间的对准，然后利用硅片对准系统，完成硅片标记与工件台基准板标记之间的对准，进而间接实现硅片标记与掩模标记之间对准。

专利US6297876B1、CN03164858.4、CN03164859.2、CN200510030577.8等介绍了一类基于光栅衍射的硅片(离轴)对准系统。这类对准系统采用包含两个不同周期子光栅的对准标记(如16微米和17.6微米)，通过探测两个子光栅的±1级光干涉像透过参考光栅的光强信号，经信号的拟合，确定标记的粗对准位置；同时通过探测16微米周期子光栅的高级衍射光干涉成像(如±5级光)，并经信号的拟合，在粗对准(测量)基础上确定精对准(测量)。专利CN200710045495X、CN2007100454964、CN200710044153.6、CN200710044152.1、CN200810040234.3公布了一种改进的光栅衍射的硅片(离轴)对准系统，在确定粗对准基础上，这种对准系统不利用高级衍射光信号，而是利用精细子光栅±1级光干涉像信号，经信号拟合，确定精对准位置。

但是，在采用上述发明所给的对准系统中，由于对准时衍射光束传播路径中的环境并非恒定不变的，如成像模块内部环境的波动、成像模块与对准标记之间环境变量存在波动(如温度、压力和湿度等)，这些环境变量的波动导致空气的折射率发生变化，在该环境中传播的对准光束的波长将发生变化，其波矢量(单位长度内的相位变化量)也将随之发生变化，最终导致各级光干涉成像在参考光栅上的位置发生偏移。而对准的位置是由干涉成像与参考光栅之间的相对位置确定，这将引入对准误差。通常，在30秒内，温度波动7.3mk、压力波动2.5Pa将引入0.5纳米的对准误差。因此，有必要提供一种具有高对准精度和高测量稳定性的对准系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的对准系统，该系统能有效解决现有技术中环境造成的对准误差的问题。

一种用于光刻设备的对准系统，该系统包括：提供对准照明光束的光源与照明模块；对对准标记进行成像的成像模块；参考光栅；采集透过参考光栅的光强信号并进行处理的信号采集处理模块；对准标记；承载硅片的工件台；运动台；采集承载硅片的工件台的位置信息，并与对准操作与管理模块进行同步谈判，规划运动轨迹，控制运动台的运动的位置采集与运动控制模块；和接收信号采集处理模块和位置采集与运动控制模块的信号的对准操作与管理模块，其特征在于：

还包括环境测量模块，所述的环境测量模块用于测量和采集对准衍射光束传播路线所处的环境变量，并将采集到的环境变量信息传输到对准操作与管理模块；所述的对准操作与管理模块利用光强数据、工件台位置数据和环境变量信息确定对准位置。

所述的环境测量模块测量成像模块内部的环境变量变化，或测量成像模块与对准标记之间的环境变量变化，或二者均测量。

所述的环境变量为影响对准衍射光束传播介质的折射率的环境变量中的一个或多个。

所述的环境变量为温度、压力和湿度。