直设置的X向线性光栅和Y向线性光栅组成，所述第一透射光栅61 的X向线性光栅和Y向线性光栅的光栅常数P 3=l ii m，所述第二透射光栅62的X向线性光 栅和Y向线性光栅的光栅常数匕=1 y m，因此总的来说参考标记6为统一的多个方格型二维 记。
[0127] 所述X向线性光栅和Y向线性光栅分别并排设有参考粗捕获标记63。
[0128] 对准时，X向精对准标记4与参考标记6中X向线性光栅对准，然后Y向精对准标 记4与参考标记6中Y向线性光栅对准，最终实现一套探测系统的两向对准。
【主权项】
1. 一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，包括照明装置、设置在待对准部件上 的精对准标记、倍率为M1的第一投影系统、设置在参考标记板上的参考标记、倍率为M2的第 二投影系统、探测器和信号处理系统； 所述精对准标记包括并排设置的第一反射光栅和第二反射光栅，所述第一反射光栅的 光栅常数为P1，所述第二反射光栅的光栅常数为P2 ; 所述参考标记包括并排设置的第一透射光栅和第二透射光栅，所述第一透射光栅的光 栅常数为P3,所述第二透射光栅的光栅常数为P4 ; 所述照明装置提供照明光，所述照明光入射到精对准标记上，所述第一投影系统收集 第一反射光栅衍射光并将其投射到第一透射光栅上，所述第一投影系统收集第二反射光栅 衍射光并将其投射到第二透射光栅上，经过第一反射光栅和第一透射光栅干涉形成第一莫 尔条纹，经过第二反射光栅和第二透射光栅干涉形成第二莫尔条纹，所述第二投影系统收 集两组莫尔条纹并将其投射到探测器，所述信号处理系统从探测器获取莫尔条纹的信息并 进行信号处理。2. 根据权利要求1所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，P1尹P2,0 <IP1XM1-P3I彡 0.2P3,0<IP2XM1-P4I彡 0.2P4 且（P1XM1-P3)X(P2XM1-P4) <0。3. 根据权利要求2所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，P1M1 =P4且P2M1 =P3，所述第一莫尔条纹和第二莫尔条纹的周期相同。4. 根据权利要求1所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述第一反射 光栅和第二反射光栅为统一的线性光栅，P1=P2且P^PWP3t55. 根据权利要求4所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于， O-Spwpzp1Mzp^up1Miq6. 根据权利要求1所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述第一透射 光栅和第二透射光栅为统一的多个方格型二维标记，P3=P4且PWP^P1Mlt57. 根据权利要求1-6任一所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述第 一投影系统仅收集第一反射光栅和第二反射光栅的-1级和+1级衍射光。8. 根据权利要求7所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述待对准部 件为硅片或工件台基准板。9. 根据权利要求1-6任一所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述照 明装置包括光源和准直装置，所述光源为多波长光源或者宽波段光源。10. 根据权利要求9所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述光源为多 波长光源时，所述照明装置还包括设置在光源和准直装置之间的光源选通装置，所述光源 选通装置用于选取一个以上光源通过。11. 根据权利要求1-6任一所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述第 一投影系统和精对准标记之间还包括反射镜，所述照明光水平射入所述反射镜后被反射， 反射光束垂直入射到精对准标记上，所述反射镜还同时遮挡精对准标记反射的〇级光。12. 根据权利要求1-6任一所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，还包括 偏转元件和其上的通孔，所述照明光经过所述通孔后垂直射入所述精对准标记，产生的所 述第一反射光栅衍射光和第二反射光栅衍射光被所述偏转元件反射到所述第一投影系统 进行收集。13. 根据权利要求1-6任一所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，在所述 待对准部件上还设置有与所述精对准标记并排放置的对准粗捕获标记，所述参考标记板上 还设置有与所述参考标记并排放置的参考粗捕获标记，所述参考粗捕获标记和对准粗捕获 标记用于粗对准。14. 根据权利要求13所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述对准粗 捕获标记采用粗光栅、十字或者方块图形，参考粗捕获标记采用通光孔或其他与对准粗捕 获标记对应的图形。15. 根据权利要求13所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述第一透 射光栅和第二透射光栅为统一的多个方格型二维标记，P3=P4且PWP^P1M1，所述精对准标 记包括X向和Y向标记,所述对准粗捕获标记包括X向和Y向标记,所述参考粗捕获标记包 括X向和Y向标记。16. 根据权利要求1-6任一所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，所述精 对准标记和参考标记所在平面为相互平行、垂直或成一夹角。17. 根据权利要求1所述一种投影光刻机的离轴对准装置，其特征在于，M1的取值为 1~20,M2的取值为1~20。18. 权利要求1所述一种投影光刻机的离轴对准装置用于离轴对准的方法，其特征在 于，所述对准包括以下步骤： Sll获取对准图像：探测器捕获两组莫尔条纹； S15获取两组莫尔条纹的相位差； S16计算偏移量：根据两组莫尔条纹的相位差计算精对准标记相对参考标记之间的偏 移量As; S17位置调整：将偏移量As反馈到控制系统，驱动工件台，完成离轴对准。19. 根据权利要求18所述方法，其特征在于，所述对准还包括SI1与S15之间的倍率误 差调整，具体包括： S13计算两组莫尔条纹实际周期； S14倍率误差调整：根据实际周期分别对两组莫尔条纹进行数据处理，从而调整倍率 误差。20. 根据权利要求18或19所述方法，其特征在于，所述S15中可通过拟合或快速傅里 叶变换两种方法提取莫尔条纹的相位。21. 根据权利要求18所述方法，其特征在于，在所述Sll前还包括粗对准步骤： S31获取对准图像：探测器探测对准粗捕获标记像和参考粗捕获标记像； S33计算中心偏差：识别对准粗捕获标记和参考粗捕获标记的中心偏差； S34中心粗对准：将中心偏差反馈控制系统，用于驱动工件台运动到对准捕获范围内。22. 根据权利要求21所述方法，其特征在于，在所述粗对准前还包括对精对准标记旋 转进行校正的步骤： S21将精对准标记移动到对准范围内； S22获取对准图像：探测器捕获两组莫尔条纹； S24计算旋转角：通过两组莫尔条纹的夹角计算精对准标记相对参考标记的旋转角； S25角度调整：将旋转角反馈控制系统，驱动工件台，完成角度调整。
【专利摘要】本发明属于加工半导体设备领域，具体涉及一种通过莫尔条纹来进行离轴对准装置和对准调节方法，将其用于投影光刻机中硅片的精确定位。所述装置，包括照明装置、设置在待对准部件上的对准标记、第一投影系统、设置在参考标记板上的参考标记、第二投影系统、面阵探测器和图像处理系统。所述方法包括粗对准和精对准。本发明提供的技术方案通过引入投影系统，使得先进的莫尔条纹对准技术得以在投影式光刻机中应用；兼容了多波长和宽波段光源，提高了工艺适应性；通过透镜系统仅采集+1、-1级衍射光，增强测量的信噪比提高了探测灵敏度；引入标记旋转校正和倍率误差调整，大大降低了因标记旋转和倍率漂移造成的对准误差。
【IPC分类】G03F7/20, G03F9/00
【公开号】CN104898376
【申请号】CN201410073758
【发明人】周钰颖, 陆海亮, 王帆
【申请人】上海微电子装备有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日