专利名称：一种用于光刻设备的对准系统和对准方法
技术领域：
本发明涉及光刻设备，尤其涉及一种用于光刻设备的对准系统和对准方法。 背景技}
现有技术中的光刻设备，主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通 过光刻设备，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准情况下依次曝光成像在 涂覆有光刻胶的硅片上。目前的光刻设备大体上分为两类， 一类是步进光刻设 备，掩模图案一次曝光成像在硅片的一个曝光区域，随后硅片相对于掩模移动， 将下一个曝光区域移动到掩4莫图案和投影物镜下方，再一次将掩才莫图案曝光在 硅片的另一曝光区域，重复这一过程直到硅片上所有曝光区域都拥有相应掩模 闺案的像。另一类是步进扫描光刻设备，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 硅片同时相对于投影系统和投影光束移动，完成硅片曝光。
光刻设备中关键的步骤是将掩模与硅片对准。第一层掩模图案在硅片上曝 光后从设备中移走，在硅片进行相关的工艺处理后，进行第二层掩模图案的曝 光，但为确保第二层掩模图案和随后掩模图案的像相对于硅片上已曝光掩模图 案像的精确定位，需要将掩模和硅片进行精确对准。由于光刻技术制造的IC器
件需要多次曝光在硅片中形成多层电路，为此，光刻设备中要求实现掩模和硅 片的精确对准。当特征尺寸要求更小时，对对准精度的要求将变得更加严格。
现有技术有两种对准方案， 一种是透过镜头的TTL对准技术，激光照明掩 模上的对准标记通过物镜成像于硅片平面，移动硅片台，使硅片台上的参考标 记扫描对准标记所成的像，同时采样所成像的光强，探测器输出的最大光强位 置即表示正确的对准位置，所迷对准位置为用于监测硅片台位置移动的激光干 涉仪的位置测量提供了零基准。另一种是OA离轴对准技术，通过离轴对准系
5统测量位于硅片台上的多个对准标记以及硅片台上基准板的基准标记，实现硅
片对准和硅片台对准；硅片台上参考标记与掩模对准标记对准，实现掩模对准； 由此可以得到掩才莫和硅片的位置关系，实现掩模和硅片对准。
目前，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±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，利用像与相应参考光栅在一定方向扫描，经 光电探测器探测和信号处理，确定对准中心位置。
经过现有技术的文献检索发现，中国专刮公开(公告)号为CN1506768A的 专利"用于光刻系统的对准系统和方法"中，荷兰ASML公司采用一种4f系统 结构的ATHENA离轴对准系统，所述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。所述对准系统通过探测对准标记的(包括高级次衍射光在内)多级次 衍射光以减小对准标记非对称变形导致的对准位置误差。具体采用楔块列阵或 楔板组来实现对准标记多级衍射光的正、负级次光斑对应重叠、相干成像，同 时各级衍射光光束通过楔块列阵或楔板组的偏折使得对准标记用于x方向对准 的光栅各级光栅像在像面沿y方向排列成像；用于y方向对准的光栅各级光栅 像在像面沿x方向排列成像，避免了对准标记各级光栅像扫描对应参考光栅时 不同周期光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，有效解决信号的串扰问题。但 是，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，具体实现起来工程 难度较大，代价昂贵。
更进一步，中国专利^Hf ^>告)号为200710044152.1的专利"一种用于 光刻设备的对准系统"，所述对准系统采用具有粗细结合的三周期相位光栅，只 利用这三个周期的一级务T射光作为对准信号，可以实现大的捕获范围的同时获 得高的对准精度，只使用各周期的一级衍射光，可以获取较强的信号强度，提
6高系统信噪比，不需要借助楔板等调节装置来分开多路高级次衍射分量，简化 光路设计和调试难度，但对准系统中对准标记在硅片和基准板上一字排开分布， 降低了光源的利用率，并且这种排列方式在对准扫描中对准标记各组光栅像扫 描对应参考光栅时，不同周期的光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，会引起 扫描信号的串扰问题，不利于光刻设备的对准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于光刻设备的对准系统和对准方法，以使扫 描强度信号峰值更尖锐，提高对准系统的可靠性。
为了实现上述的目的，本发明提供一种用于光刻设备的对准系统，包括-.
对准辐射源模块，提供用于对准系统的辐射源；照明模块，传输所述对准辐射 源模块的辐射源，准直照明硅片或基准板上的对准标记；对准光学模块，采集 对准标记相应级次的衍射光束并相干成像在振幅型参考光栅位置；以及信号探 测模块，其包括振幅型参考光栅、探测器以及信号处理部分，通过对准标记 衍射光束的相干成像与相应振幅型参考光栅的扫描，探测和处理经过振幅型参 考光栅调制的对准光强信号；所述振幅型参考光栅包括两组或两组以上不同周 期的光栅，所述振幅型参考光栅的各分支光栅由宽度等差排列的条形结构组成； 所述对准标记包括两组或两组以上不同周期的光栅，所述对准标记的各分支光 栅由宽度等差排列的条形结构组成。
进一步的，所述振幅型参考光栅的各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中 间到两边由大渐小等差排列的条形结构组成。
进一步的，所述对准标记的各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中间到两 边由大渐小等差排列的条形结构组成。
进一步的，所述振幅型参考光栅包括沿X方向依次排列的X方向第一光栅、 X方向第二光栅；沿Y方向依次排列的Y方向第一光4册、Y方向第二光4册；所 述X方向第一光栅、所述X方向第二光栅、所述Y方向第一光栅、所述Y方向 第二光栅与所述对准标记的各分支光栅分别对应；所述振幅型参考光栅分别对 相应的对准标记光栅干涉像进行扫描，得到X方向第二扫描信号、X方向第一 扫描信号、X方向第三扫描信号、Y方向第二扫描信号、Y方向第一扫描信号和Y方向第三扫描信号。
进一步的，所述振幅型参考光栅的分支光栅相对位置根据需要互换或移动。 进一步的，所述对准辐射源模块中包括激光单元。 进一步的，所述激光单元包括相位调制器和强度调制器单元。 进一步的，所述激光单元包括激光器，所迷激光器是气体激光器、固体激 光器、半导体激光器或光纤激光器。
进一步的，所述照明光束包括至少两个分立波长的激光照明光束。 进一步的，所述包括至少两个分立波长的激光照明光束采用四个分立波长， 并且其中至少有两个波长在近红外或红外波段。
进一步的，所述对准光学;f莫块包括对准光学系统和分光装置。 进一步的，所述分光装置利用光的偏振性质分开两种不同波长的对准光束。 本发明还提供了一种使用所述系统的用于光学设备的对准方法，通过对对 准标记中的较小周期光栅扫描，得到第一扫描信号和第三扫描信号，通过对对 准标记中的较大周期光栅扫描，得到第二扫描信号；利用第一扫描信号强度峰 值信息捕获第二扫描信号的位相信息获得粗捕获位置，利用第二扫描信号的位 相信息捕获第三扫描信号的位相信息，利用第三扫描信号的位相信息进行精对 准。
进一步的，所述对准方法具体包括如下步骤经照明模块传输对准辐射源 照射到所述对准标记上发生衍射，利用所述对准标记±1级衍射光束经过对准光 学模块相干成像，并利用信号探测模块相应的振幅型参考光栅对所述对准标记 相千像进行信号强度扫描得到对准光强信号，其中所述振幅型参考光栅沿X方 向排列的X方向第一光栅以及X方向第二光栅与X方向对准标记相应光栅相干 像扫描得到X方向对准光强信号，所述振幅型参考光栅沿Y方向排列的Y方向 第一光栅以及Y方向第二光栅与Y方向对准标记相应光一册相干像扫描得到Y方 向对准光强信号；得到的所述对准光强信号经过精密连接在所述振幅型参考光 栅后面的传输光纤将所述对准扫描信号传输到与传输光纤连接的光电探测器进 行探测；利用所述光电探测器探测得到所述对准扫描信号的强度和相位信息进 行位置探测和对准，通过对所述对准标记中的较小周期光栅扫描，得到所述第 一扫描信号和所述第三扫描信号，通过对所述对准标记中的较大周期光栅扫描，得到所述第二扫描信号；利用所述第一扫描信号强度峰值信息捕获所述第二扫 描信号的位相信息获得粗捕获位置，利用所述第二扫描信号的位相信息捕获所 述第三扫描信号的位相信息，利用所述第三扫描信号的位相信息进行精对准。
进一步的，所述振幅型参考光栅的各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中 间到两边由大渐小等差排列的条形结构组成。
进一步的，所述对准标记的各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中间到两 边由大渐小等差排列的条形结构组成。
进一步的，所述振幅型参考光栅包括沿X方向依次排列的X方向第一光栅、 X方向第二光栅；沿Y方向依次排列的Y方向第一光栅、Y方向第二光栅；所 述X方向第一光栅、所述X方向第二光栅、所述Y方向第一光栅、所述Y方向 第二光栅与所述对准标记的各分支光栅分别对应；所述振幅型参考光栅分别对 相应的对准标记光栅干涉像进行扫描，得到X方向第二扫描信号、X方向第一 扫描信号、X方向第三扫描信号、Y方向第二扫描信号、Y方向第一扫描信号和 Y方向第三扫描信号。
进一步的，所迷振幅型参考光栅的分支光栅相对位置根据需要互换或移动。
对准标记，所述参考光栅及所述对准标记的各分支光柵由宽度等差排列的条形 结构组成，可使扫描强度信号峰值更尖锐，提高了对准系统的可靠性，对准过 程中只使用对准标记的土l级衍射光束，对准标记中的较小周期光栅相干像与相 应参考光栅扫描后，利用得到的扫描信号强度峰值作为粗捕获，在粗捕获基础 上利用对准标记中较大周期光栅相干像的位相信息获取精捕获信息，并结合对 准标记中的较小周期光栅相干像与相应参考光栅扫描得到的位相信息用于精对 准，减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差，降低了光学系统的复杂 性，提高了光能利用率。
图1是本发明光刻设备所用的对准系统与光刻设备之间的总体布局、工作 原理结构示意图2是本发明实施方案所用对准系统结构示意图；图3是本发明实施方案所用对准系统中频谱面滤波孔分布示意图4是本发明第一实施方案参考光栅的示意图5是本发明第一实施方案对应对准标记的示意图6是本发明第一实施方案对应扫描信号的示意图7是本发明第二实施方案参考光栅的示意图8是本发明第二实施方案对应对准标记的示意图9是本发明第二实施方案对应扫描信号的示意图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施方案对本发明提出的用于光刻设备的对准系统和 对准方法作进一步详细说明。
请参考图1，其为本发明所用光刻设备的对准系统与光刻设备之间的总体布 局、工作原理结构示意图。所述光刻设备的构成包括用于提供曝光光束的照 明系统1;用于支承掩模版2的掩模支架和掩模台3，掩模版2上有掩模图案和 具有周期性结构的对准标记RM;用于将掩模版2上的掩模图案投影到硅片6 的投影光学系统4;用于支^f圭片6的硅片支架和硅片台7,硅片台7上有刻有 基准标记FM的基准板8，硅片6上有周期性光学结构的对准标记；用于掩模和 硅片对准的离轴对准系统5;用于掩模台3和硅片台7位置测量的反射镜10、 16和激光干涉仪11、 15，以及由主控制系统12控制的掩模台3和硅片台7位 移的伺服系统13和驱动系统9、 14。
其中，照明系统1包括一个光源、 一个使照明均匀化的透镜系统、 一个反 射镜、 一个聚光镜(图中均未示出)。作为一个光源单元，采用KrF准分子激光 器(波长248nm )、 ArF准分子激光器(波长193nm )、 F2激光器(波长157nm )、 Kr2激光器(波长146nm )、 Ar2激光器(波长126nm )、或者使用超高压汞灯(g-线、i-线)等。照明系统1均匀照射的曝光光束IL照射在掩模版2上，掩才莫版2 上包括有掩模图案和周期性结构的标记RM,用于掩模对准。掩模台3可以经驱 动系统14在垂直于照明系统光轴(与投影物镜的光轴AX重合)的X-Y平面内 移动，并且在预定的扫描方向(平行于X轴方向)以特定的扫描速度移动。掩 模台3在移动平面内的位置通过位于掩模台3上的反射镜16由多普勒双频激光
10干涉仪15精密测得。掩模台3的位置信息由激光干涉仪15经伺服系统13发送 到主控制系统12，主控制系统12根据掩模台3的位置信息通过驱动系统14驱 动掩模台3。
投影光学系统4 (投影物镜)位于图1所示的掩模台3下方，其光轴AX 平行于Z轴方向。由于采用双远心结构并具有预定的缩小比例如1/5或1/4的折 射式或折反射式光学系统作为投影光学系统，所以当照明系统1发射的曝光光 束照射掩模版2上的掩才莫图案时，电路掩模图案经过投影光学系统在涂覆有光 刻胶的硅片6上成缩小的图像。
硅片台7位于投影光学系统4的下方，硅片台7上设置有一个硅片支架(图 中未示出)，硅片6固定在支架上。硅片台7经驱动系统9驱动可以在扫描方向 (X方向)和垂直于扫描方向(Y方向)上运动，使得可以将硅片6的不同区 域定位在曝光光场内，并进行步进扫描操作。硅片台7在X-Y平面内的位置通 过一个位于硅片台上的反射镜10由多普勒双频激光干涉仪11精密测得，硅片 台7的位置信息经伺服系统13发送到主控制系统12,主控制系统12根据位置 信息(或速度信息)通过驱动系统9控制硅片台7的运动。
硅片6上设有周期性结构的对准标记，硅片台7上有包括基准标记FM的 基准板8,对准系统5分别通过硅片对准标记和基准标记FM实现硅片6对准和 硅片台7对准。另外， 一个同轴对准单元(图中未示出)将硅片台上基准板8 的基准标记FM与掩才莫对准标记RM对准，实现掩4莫对准。对准系统5的对准 信息结合同轴对准单元的对准信息一起传输到主控制系统12，经数据处理后， 驱动系统9驱动硅片台7移动实现掩^f莫和硅片6的对准。
请参考图2，其为本发明第一实施方案的对准系统结构示意图，所述对准系 统主要由光源模块、照明模块、成像模块、探测模块、信号处理和定位模块(图 中没有示出)等组成。光源模块主要包括提供两个波长的光源、快门、光隔离 器和RF调制器(图中没有示出)。照明模块包括传输光纤和照明光学系统。成 像模块主要包括大数值孔径的物镜(211)、分束器214、双向分束器218、空 间滤波器(219、 224)和透镜系统(211、 220、 225)。探测模块包括参考光栅 (221、 226)、传输光纤(216、 222、 227)、 CCD相才几217和光电探测器(223、 228)。信号处理和定位模块主要包括光电信号转换和放大、模数转换和数字信号处理电路等。
对准系统原理为光源模块输出的光束201 (包括两种可选波长，也可同时 应用)进入光束合束器202,经由单膜保偏光纤203传输到起偏器204、透镜205、 照明孔径光阑206和透镜207，然后经平板209上的反射棱镜208垂直入射到消 色差的A/4波片210进入大数值孔径的物镜211 (4F透镜的前组)，光束经大数 值孔径的物镜211会聚照射到硅片标记212上并发生衍射，标记212各级次衍 射光沿原路返回并经平板209进入分束器214,分束器214将一小部分衍射光经 过镀膜反射面213反射到CCD光路经过透镜215、传输光纤216，成像于CCD217 上用于观测标记成像情况，另一部分衍射光沿光路透射过去由分光棱镜218两 种波长光束分开，分别进入不同的光路，经过相应的空间滤波器(219、 224) 选择需要的衍射光级次(本发明需要的分别是各光栅的士l级衍射光，并通过透 镜系统(220、 225, 4F透镜的后组)将相应衍射级次光干涉像成在参考光栅(221、 226)上，标记衍射级次千涉像经由参考光栅(221、 226)扫描得到的信号经传 输光纤(222、 227)输送到光电探测器(223、 228)进行信号探测。
请参考图3，其为本发明所用空间滤波器(219、 224)的结构示意图，分为 垂直和水平两个方向排列，分别用于两个方向的对准标记士l级衍射光滤波。
请继续参考图4与图5，其中图4为图1中参考光栅的结构第一实施方案示 意图，图5为本发明第一实施方案对应对准标记的示意图，如图所示，参考光 栅400包括四组振幅型光对册，即X方向第一光4册401、 X方向第二光4册402、 Y 方向第一光栅403以及Y方向第二光栅404，分别对应第一实施方案对准标记 500的X方向第一光栅501、 X方向第二光栅502和Y方向第一光栅503、 Y方 向第二光栅504,分别用于X方向和Y方向对准。其中，X方向第一光栅401、 X方向第二光栅402、 Y方向第一光栅403以及Y方向第二光栅404为菱形结构， 由宽度从中间到两边由大渐小等差排列的条形结构组成，可以使扫描强度信号 峰值更尖锐，提高了对准系统的可靠性。所述四组振幅型参考光栅沿周期方向 的长度可以等于对应的对准标记光栅的士l级光栅像的长度，还可以大于或小于 对应的对准标记光斥册士l级光栅像的长度。所述四组振幅型光栅后分别设置有传 输光纤束，包括第一传输光纤405、第二传输光纤406、第三传输光纤407以及 第四传输光纤408，将所述参考光栅的各组光栅的透射光传输到相应的光电探测
12器阵列，在参考光栅400与对准标记500扫描过程中，得到对准标记X和Y方 向的对准扫描信号。
如图5所示，对准标记500是占空比为1:1的相位光栅结构，对准标记500 包括两个方向各两组不同周期的光4册X方向第一光4册501、 X方向第二光4册 502、 Y方向第一光4册503以及Y方向第二光栅504,其中X方向第一光栅501、 X方向第二光栅502 、 Y方向第 一光栅503以及Y方向第二光栅504为菱形结构， 由宽度从中间到两边由大渐小等差排列的条形结构组成，X方向第一光栅501 和Y方向第一光栅503的光栅周期为Pl， X方向第二光栅502和Y方向第二光 栅504的光栅周期为P2，且P2〈P1，要求在滤波面上的滤波孔只能够让各自光 栅的±1级衍射光透过，其他级次衍射光由于在滤波孔外而被挡住。所述对准系 统对准标记两个方向的两组光栅周期可以根据各自衍射光束在频率面上的位 置，进行合适的周期匹配，以便于进行空间滤波，能够产生具有较强工艺适应 性、高灵敏度和高信噪比的对准信号，对准系统重复性精度可以达到3 5nm, 完全满足线宽卯nm以及90nm以下的对准要求。
如图6所示，利用光电探测器探测得到对准扫描信号的强度和相位信息进 行位置探测和对准，利用对准标记中的较小周期光栅相干像和相应参考光栅进 行扫描，得到第一扫描信号Sl和第三扫描信号S3,利用对准标记中的较大周期 光栅相千相和相应参考光栅进行扫描，得到第二扫描信号S2，利用探测得到的 第一扫描信号Sl强度峰值信息捕获第二扫描信号S2的位相信息获得粗捕获位 置，利用捕获得到的第二扫描信号S2的位相信息捕获第三扫描信号S3的位相 信息，利用第三扫描信号S3的位相信息进行精密对准。对准过程中只用两组光 栅的±1级衍射光，降低了光学系统的复杂性，提高了光能利用率。对准标记中 的小周期光栅相干像与相应参考光栅扫描后，利用得到的扫描信号强度峰值作 为粗捕获，在粗捕获基础上利用对准标记中大周期光栅相干像的位相信息获取 精捕获信息，并结合对准标记中的小周期光栅相干像与相应参考光栅扫描得到 的位相信息用于精对准，减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差。
本发明的第二实施方案是采用上述对准系统的光刻设备，其参考光栅、对 准标记和扫描信号分別参见图7~图9。其具体实施方式
与第一实施方案相同， 且图中采用了相应的标号，故在此不再赘述。需要说明的是，在本发明其它实施方案中，振幅型参考光栅也可以包括两组以上不同周期的光栅，对准标记也 可以包括两组以上不同周期的光栅。
与现有技术相比，本发明采用了两组或两组以上不同周期的振幅型参考光 栅以及对准标记，所述参考光栅及所述对准标记的各分支光栅由宽度等差排列 的条形结构组成，可使扫描强度信号峰值更尖锐，提高了对准系统的可靠性， 对准过程中只使用对准标记的士l级衍射光束，对准标记中的较小周期光栅相干 像与相应参考光栅扫描后，利用得到的扫描信号强度峰值作为粗捕获，在粗捕 获基础上利用对准标记中较大周期光栅相千像的位相信息获取精捕获信息，并 结合对准标记中的较小周期光栅相干像与相应参考光栅扫描得到的位相信息用 于精对准，减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差，降低了光学系统 的复杂性，提高了光能利用率。
明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种用于光刻设备的对准系统，包括对准辐射源模块，提供用于对准系统的辐射源；照明模块，传输所述对准辐射源模块的辐射源，准直照明硅片或基准板上的对准标记；对准光学模块，采集对准标记相应级次的衍射光束并相干成像在振幅型参考光栅位置；以及信号探测模块，其包括振幅型参考光栅、探测器以及信号处理部分，通过对准标记衍射光束的相干成像与相应振幅型参考光栅的扫描，探测和处理经过振幅型参考光栅调制的对准光强信号；其特征在于，所述振幅型参考光栅包括两组或两组以上不同周期的光栅，所述振幅型参考光栅的各分支光栅由宽度等差排列的条形结构组成；所述对准标记包括两组或两组以上不同周期的光栅，所述对准标记的各分支光栅由宽度等差排列的条形结构组成。
2、 如权利要求1所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述振幅 型参考光栅的各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中间到两边由大渐小等差排 列的条形结构组成。
3、 如权利要求1所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述对准 标记的各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中间到两边由大渐小等差排列的条 形结构组成。
4、 如权利要求1所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述振幅 型参考光栅包括沿X方向依次排列的X方向第一光栅、X方向第二光栅；沿Y 方向依次排列的Y方向第一光栅、Y方向第二光栅；所述X方向第一光栅、所述X方向第二光栅、所述Y方向第一光栅、所述 Y方向第二光栅与所述对准标记的各分支光4册分别对应；所述振幅型参考光栅分别对相应的对准标记光栅干涉像进行扫描，得到X 方向第二扫描信号、X方向第一扫描信号、X方向第三扫描信号、Y方向第二扫 描信号、Y方向第一扫描信号和Y方向第三扫描信号。
5、 如权利要求4所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述振幅 型参考光栅的分支光栅相对位置根据需要互换或移动。
6、 如权利要求1所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述对准 辐射源模块中包括激光单元。
7、 如权利要求6所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述激光 单元包括相位调制器和强度调制器单元。
8、 如权利要求6所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述激光 单元包括激光器，所述激光器是气体激光器、固体激光器、半导体激光器或光 纤激光器。
9、 如权利要求1所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述照明 光束包括至少两个分立波长的激光照明光束。
10、 如权利要求9所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述包 括至少两个分立波长的激光照明光束采用四个分立波长，并且其中至少有两个 波长在近红外或红外波段。
11、 如权利要求1所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述对 准光学模块包括对准光学系统和分光装置。
12、 如权利要求11所述的用于光刻设备的对准系统，其特征在于，所述分 光装置利用光的偏振性质分开两种不同波长的对准光束。
13、 一种使用权利要求1所迷系统的对准方法，其特征在于通过对对准 标记中的较小周期光栅扫描，得到第一扫描信号和第三扫描信号，通过对对准 标记中的较大周期光栅扫描，得到第二扫描信号；利用第一扫描信号强度峰值 信息捕获第二扫描信号的位相信息获得粗捕获位置，利用第二扫描信号的位相 信息捕获第三扫描信号的位相信息，利用第三扫描信号的位相信息进行精对准。
14、 如权利要求13所述的对准方法，其特征在于，具体包括如下步骤 经照明模块传输对准辐射源照射到所述对准标记上发生衍射，利用所述对准标记土l级衍射光束经过对准光学模块相干成像，并利用信号探测模块相应的 振幅型参考光栅对所述对准标记相干像进行信号强度扫描得到对准光强信号， 其中所述振幅型参考光栅沿X方向排列的X方向第 一光栅以及X方向第二光栅 与X方向对准标记相应光栅相干像扫描得到X方向对准光强信号，所述振幅型参考光栅沿Y方向排列的Y方向第一光栅以及Y方向第二光栅与Y方向对准标 记相应光栅相干像扫描得到Y方向对准光强信号；得到的所述对准光强信号经过精密连接在所述振幅型参考光栅后面的传输 光纤将所述对准扫描信号传输到与传输光纤连接的光电探测器进行探测；利用所述光电探测器探测得到所述对准扫描信号的强度和相位信息进行位 置探测和对准，通过对所述对准标记中的较小周期光栅扫描，得到所述第一扫 描信号和所述第三扫描信号，通过对所述对准标记中的较大周期光栅扫描，得到所述第二扫描信号；利用所述第一扫描信号强度峰值信息捕获所述第二扫描 信号的位相信息获得粗捕获位置，利用所述第二扫描信号的位相信息捕获所述 第三扫描信号的位相信息，利用所述第三扫描信号的位相信息进行精对准。
15、 如权利要求14所述的对准方法，其特征在于，所述振幅型参考光栅的 各分支光栅为菱形结构，其由宽度从中间到两边由大渐小等差排列的条形结构 组成。
16、 如权利要求14所述的对准方法，其特征在于，所述对准标记的各分支 光栅为菱形结构，其由宽度从中间到两边由大渐小等差排列的条形结构组成。
17、 如权利要求14所述的对准方法，其特征在于，所述振幅型参考光栅包 括沿X方向依次排列的X方向第一光栅、X方向第二光柵；沿Y方向依次排列 的Y方向第一光栅、Y方向第二光栅；所述X方向第一光^J、所述X方向第二光栅、所述Y方向第一光栅、所述 Y方向第二光栅与所述对准标记的各分支光栅分别对应；所述振幅型参考光栅分别对相应的对准标记光栅千涉像进行扫描，得到X 方向第二扫描信号、X方向第一扫描信号、X方向第三扫描信号、Y方向第二扫 描信号、Y方向第一扫描信号和Y方向第三扫描信号。
18、 如权利要求17所述的对准方法，其特征在于，所述振幅型参考光栅的 分支光栅相对位置根据需要互换或移动。
全文摘要
本发明提供了一种用于光刻设备的对准系统和对准方法，采用了两组或两组以上不同周期的振幅型参考光栅以及对准标记，所述参考光栅及所述对准标记的各分支光栅由宽度等差排列的条形结构组成，可使扫描强度信号峰值更尖锐，提高了对准系统的可靠性，对准过程中只使用对准标记的±1级衍射光束，对准标记中的较小周期光栅相干像与相应参考光栅扫描后，利用得到的扫描信号强度峰值作为粗捕获，在粗捕获基础上利用对准标记中较大周期光栅相干像的位相信息获取精捕获信息，并结合对准标记中的较小周期光栅相干像与相应参考光栅扫描得到的位相信息用于精对准，减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差，降低了光学系统的复杂性，提高了光能利用率。
文档编号G03F9/00GK101566800SQ200910046828
公开日2009年10月28日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者杜聚有 申请人:上海微电子装备有限公司;上海微高精密机械工程有限公司