[发明专利]一种对准装置和对准方法

说明书

本发明使用包括两组周期有细微差异且并排放置的光栅作为对准标记，在对准标记上设置光学放大倍率为‑1倍的投影系统，当照明光经过照射至一组光栅上并以θ₁的出射角衍射，衍射光通过投影系统后以180°的角度翻转又反射回另一组光栅上，由于两组光栅的周期相似，因此从另一组光栅上以很小的出射角θ₂(sinθ₂＝sinθ₁‑sinθ₃，θ₃为正入射至另一组光栅后衍射出的光线的出射角，且θ₁与θ₃之差很小)衍射出的光线依会在面阵探测器上形成莫尔条纹，并传输至处理单元，计算出对准标记的偏移距离，移动工件台上的硅片从而移动对准标记，直至对准标记的偏移距离为0，则对准完成。这种方法可自参考形成莫尔条纹，无需使用参考光栅，避免了参考光栅带来的漂移误差，提高了对准精度。

技术领域

本发明涉及半导体光刻领域，特别涉及一种对准装置和对准方法。

背景技术

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35nm。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90nm的CD尺寸要求10nm或更小的对准精度。

在投影式光刻领域，硅片对准多采用离轴对准的方式，硅片与掩膜的位置关系通过工件台基准板上的对准标记作为过渡参考间接获取，即先分别确立硅片和掩膜在工件台坐标系下的位置，然后间接获得硅片、掩膜之间相对位置关系。其中，硅片在工件台坐标系下的位置确立，即硅片对准，更为复杂，需要通过参考标记来建立。因此，将硅片对准标记(及工件台对准标记)与参考标记进行对准成为问题的关键。

图1示意性显示了所述投影式光刻设备的结构，以及硅片对准系统在其中所处的位置。该光刻设备包括：用于提供曝光光束的照明系统01；用于支承掩膜版02的掩膜台03，掩膜版02上有掩膜图案和用于对准的标记；用于将掩膜版02上的掩膜图案投影到硅片06上的投影系统04；用于支承硅片06的工件台07，工件台07上有刻有基准标记的基准板08，硅片06上有用于对准的周期性标记；用于掩膜版02和硅片06对准的离轴对准系统05。掩膜台03和工件台07都由高精度伺服系统驱动。

现有技术中揭示了一种可用于投影式光刻机的对准装置。请参照图2，以硅片面周期分别为P₃和P₄的光栅标记为例，对准所用莫尔条纹的形成过程为：光源正入射到下层光栅P₃上，+1、-1级衍射光(0级衍射光是指入射至光栅后以0°的出射角出射的衍射光，+1、-1级衍射光是指出射角为非0°的最小出射角出射的衍射光)以出射角为θ₄(当照明包括多个波长时，θ₄为一个角度范围)，进入投影系统4，0级光被遮挡，高级次的衍射光不能进入投影系统4；经过投影系统4的+1、-1级衍射光以θ₄’(M为投影系统4的放大倍率)的入射角辐射到参考光栅P₄’上，P₄’与P₃×M略有不同，于是+1级入射光的-1级衍射光，-1级入射光的+1级衍射光会以一个很小的角度θ₅(当照明包括多个波长时，θ₅为一个角度范围)出射，出射光束在交会处产生干涉，形成莫尔条纹。