一种用于光刻设备的对准装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的对准装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，光刻设备大多采用基于光栅衍射干涉的对准系统。该类对准系统基本特征 为：包含单波长或多波长的照明光束照射在光栅型对准标记上发生衍射，产生的各级衍射 光携带有关于对准标记的位置信息；不同级次的光束以不同的衍射角从相位对准光栅上散 开，通过对准系统收集各级次的衍射光束，使两个对称的正负衍射级次(如±1级、±2级、 ±3级等)在对准系统的像面或瞳面重叠相干，形成各级干涉信号。当对对准标记进行扫描 时，利用光电探测器记录干涉信号的强度变化，通过信号处理，确定对准中心位置。
[0003] 现有技术中具有代表性的是荷兰ASML公司采用的一种离轴对准系统，该对准系 统在光源部分采用红光、绿光双光源照射；并采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多级 衍射光的重叠和相干成像，并在像面上将成像空间分开；红光和绿光的对准信号通过一个 偏振分束棱镜来分离；通过探测对准标记像透过参考光栅的透射光强，得到正弦输出的对 准信号。该对准系统存在的缺陷：首先，由于该系统采用偏振分束棱镜的分光系统只能分离 两个波长的色光，对两个波长以上的对准信号则无法完成；其次，该方案仅能使用固定光栅 常数的标记进行对准，无法兼容不同周期的标记；最后，该对准系统使用楔块列阵时，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，具体实施工程难度较大，成本高。
[0004] 因此，如何提供一种既能够兼容不同光栅常数标记和多种波长对准，且光路结构 简单、避免使用复杂光学元件、容易实现的离轴对准系统及对准方法是本领域技术人员亟 待解决的一个技术问题。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种既能够兼容不同光栅常数标记和多 种波长对准，且光路结构简单、避免使用复杂光学元件、容易实现的离轴对准装置。
[0006] 本发明一种用于光刻设备的对准装置，其特征在于，包括：一光源，用于提供一用 于对准的照明光束；光学系统，用于使所述照明光束倾斜入射至对准标记；探测器，用于探 测所述对准标记产生的衍射光束的干涉信号；处理单元，用于根据所述干涉信号的强度随 运动台位置变化的关系计算对准位置。
[0007] 更进一步地，所述光学系统还用于收集所述对准标记产生的衍射光束。
[0008] 更进一步地，所述照明光束是宽波段光、多波长光的组合、单色光或窄带光，所述 光学系统包括：第一光学元件，用于将所述照明光束在所述对准装置的瞳面形成科勒照明； 第二光学元件，用于将经过所述第一光学元件的照明光束导向所述对准标记；第三光学元 件，用于将经过所述第二光学元件的照明光束会聚至所述对准标记后形成所述衍射光束， 所述衍射光束被所述第三光学元件接收，返回所述第二光学元件并经其导向探测器探测。
[0009] 更进一步地，所述照明光束是激光，所述光学系统包括：第二光学元件，用于将照 明光束导向所述对准标记；第三光学元件，用于将经过所述第二光学元件的照明光束会聚 至所述对准标记后形成所述衍射光束，所述衍射光束被所述第三光学元件接收，返回所述 第二光学元件并经其导向探测器探测。
[0010] 更进一步地，所述第二光学元件包括反射区域和透光区域，所述反射区域和透光 区域用于仅将分布在所述瞳面的非中心区域的照明光束导向所述对准标记，返回所述第二 光学元件的衍射光束中仅1级光或者1级和高级光被所述第二光学元件导向探测器探测。 [0011] 更进一步地，所述第二光学元件为一反射镜或一分束镜。
[0012] 更进一步地，经过第一光学元件的照明光束被所述第二光学元件的反射区域反射 后到达所述第三光学元件；经所述第三光学元件返回所述第二光学元件的衍射光束中仅1 级光或者1级和高级光被所述第二光学元件的透光区域透射至所述探测器，其余衍射光被 阻挡。
[0013] 更进一步地，经过第一光学元件的照明光束被所述第二光学元件的透光区域透射 后到达所述第三光学元件；经所述第三光学元件返回所述第二光学元件的衍射光束中仅1 级光或者1级和高级光被所述第二光学元件的反射区域反射至所述探测器，其余衍射光被 阻挡。
[0014] 更进一步地，所述反射区域与透光区域位于一直线上，所述反射区域位于所述透 光区域的两侧，或者所述透光区域位于中心位置，所述反射区域分布于所述透光区域的外 围。
[0015] 更进一步地，所述反射区域与透光区域位于一直线上，所述透光区域位于所述反 射区域的两侧，或者所述反射区域位于中心位置，所述透光区域分布于所述反射区域的外 围。
[0016] 更进一步地，所述第二光学元件还包括一不反射不透光区域。
[0017] 更进一步地，所述光源包括光源选通装置。
[0018] 更进一步地，所述透光区域的尺寸由所述对准标记的最大光栅常数^和所述照 明光束的最短波长^以及衍射光束中需要探测的最小衍射级次1决定，所述透光区域可 通过的光束的夹角小亍
[0019] 更进一步地，所述照明光束是激光，所述光学系统包括分光棱镜、第一反射镜和第 二反射镜组成，所述照明光束经所述分光棱镜分为透射光和反射光，分别由第一反射镜和 第二反射镜反射并最终斜入射至对准标记。
[0020] 更进一步地，所述第一反射镜和第二反射镜的角度可调，从而改变所述照明光束 相对对准标记的入射角。
[0021] 与现有技术相比较，本发明提供的技术方案采用倾斜式入射对准光束，以全新的 结构和形式来进行对准，不需要正负级次光干涉无需楔板等复杂元件，结构简单易于实现， 避免了过严的加工和装调精度要求；标记兼容性好，可测量各方向（如0°，90°，±45°及 其他方向）的光栅标记，亦可兼容不同周期的标记；同时，通过宽波段光源等和科勒照明组 合使用，可以提高工艺适应性；采用具备反射区域和透光区域的光学元件，可以避免〇级光 夹杂在回收的探测光当中，提高对准精度。
【附图说明】
[0022] 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
[0023] 图1是光刻设备结构示意图； 图2是本发明涉及的对准装置的第一实施方式的结构示意图； 图3是本发明涉及的对准装置的第二实施方式的结构示意图； 图4是本发明涉及的对准装置的光学元件的结构示意图； 图5是入射角不同情况下的衍射光的示意图； 图6是本发明涉及的对准装置的第三实施方式的结构示意图； 图7是本发明涉及的对准装置的对准标记示意图； 图8是适用于多方向标记测量的光学元件的结构示意图； 图9是适用于多波长多级次测量的光学元件的结构示意图； 图10是多衍射级次测量示意图； 图11是多波长测量示意图； 图12是不同光栅常数对准标记测量示意图； 图13是本发明在瞳面形成科勒照明的示意图； 图14是本发明在瞳面形成科勒照明的示意图； 图15本发明涉及的对准装置的激光光源条件下的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0025] 在投影式光刻领域，硅片对准多采用离轴对准的方式，硅片与掩模的位置关系通 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模在工件台 坐标系下的位置，然后间接获得硅片、掩模之间相对位置关系。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。
[0026] 投影式光刻设备如图1所示，包括：用于提供曝光光束的照明系统；用于支承掩 模版的掩模台，掩模版上有掩模图案和用于对准的标记RM;用于将掩模版上的掩模图案投 影