[发明专利]一种对准测量系统及对准方法

说明书

本发明公开了一种对准测量系统及对准方法，该系统通过第一光源模块和第二光源模块提供具有不同波长的四种光束，通过光源控制模块控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭，通过成像模块将照射到对准标记上的第一光源模块、第二光源模块发出的光束分别成像在第一参考光栅、第二参考光栅的不同位置上；第一参考光栅和第二参考光栅为四种光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记；信号采集处理模块采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理，以及通过对准操作与管理模块计算对准位置。本发明可以实现对四种波长同时进行测量，获得性能最佳的波长，利用该波长进行该工艺条件下的光刻生产，提高工艺适应性。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种对准测量系统及对准方法。

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。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(Critical Dimension，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。

掩模与硅片之间的对准可采用掩模(同轴)对准与硅片(离轴)对准相结合的方式，即以工件台运动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，实现掩模标记与运动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运动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。

现有技术中提供了一种硅片(离轴)对准系统，采用双波长激光光源进行对准照明，采用楔形块或楔形板对每个波长的不同级次光束进行偏折，使每个波长的对准衍射光斑分别成像至位于不同位置的各级次参考光栅前，从而实现1-7级对准信号分别探测。采用两种波长的对准光源进行对准测量，虽然对于单波长对准系统，工艺适应性有一定提高，但是现今半导体制造工艺日趋复杂，工艺层数明显增加，使两种波长的对准测量系统工艺适应性也日趋局限。从单波长增加到两种波长，现有技术中指出若两个波长的对准光使用同一个光路，为了避免不同波长之间各级次光斑成像的重叠，需要48个楔形块代替单波长情况下的24个独立楔形块，或者使用12个楔形板代替单波长情况下的6块楔形板。现有技术中还提到另一个方案，即将两个波长的光路分开，各自一个光路，照明光束最后通过PBS(Polarization Beam Splitter，偏振分束器)合束后，照射到硅片面对准标记，再通过PBS将两个波长的衍射光束分离，进入各自的成像光路。这意味着如果再增加波长，光路结构将会增加，从而导致对准系统体积、结构变得更加复杂。

发明内容

本发明提供了一种对准测量系统及对准方法，以解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种对准测量系统，包括：

第一光源模块，包括第一光源和第二光源，提供具有不同波长的第一光束和第二光束；

第一合束器，对第一光束和第二光束进行合束；

第二光源模块，包括第三光源和第四光源，提供具有不同波长的第三光束和第四光束；

第二合束器，对第三光束和第四光束进行合束；

光源控制模块，控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭；

工件台，承载具有对准标记的硅片；

第一参考光栅，为第一光束和/或第二光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记；