專利名稱：一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)、對準(zhǔn)方法和光刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與集成電路或其它微型器件制造領(lǐng)域的光刻裝置有關(guān)，特別涉及一 種對準(zhǔn)技術(shù)和光刻裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的光刻裝置，主要用于集成電路IC或其它微型器件的制造。通過光刻裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準(zhǔn)下依次成像在涂覆有光刻膠的晶片上，例如半導(dǎo)體晶片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類， 一類是 步進(jìn)光刻裝置，掩模圖案一次曝光成像在晶片的一個曝光區(qū)域，隨后晶片相對 于掩模移動，將下一個曝光區(qū)域移動到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩 模圖案曝光在晶片的另 一曝光區(qū)域，重復(fù)這一過程直到晶片上所有曝光區(qū)域都 擁有掩模圖案的像。另一類是步進(jìn)掃描光刻裝置，在上迷過程中，掩^=莫圖案不 是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像。在掩模圖案成像過程中， 掩模與晶片同時相對于投影系統(tǒng)和投影光束移動。光刻裝置中關(guān)鍵的步驟是將掩模與晶片對準(zhǔn)。第一層掩模圖案在晶片上曝 光后從裝置中移開，在晶片進(jìn)行相關(guān)的工藝處理后，進(jìn)行第二層掩模圖案的曝 光，但為確保第二層掩模圖案和隨后掩模圖案的像相對于晶片上已曝光掩模圖 案像的精確定位，需要將掩模和晶片進(jìn)行精確對準(zhǔn)。由光刻技術(shù)制造的IC器件 需要多次曝光在晶片中形成多層電路，為此，光刻裝置中要求配置對準(zhǔn)系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)掩模和晶片的精確對準(zhǔn)。當(dāng)特征尺寸(CD)要求更小時，對套刻精度的要 求以及由此產(chǎn)生的對對準(zhǔn)精度的要求變得更加嚴(yán)格。光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其主要功能是在套刻曝光前實(shí)現(xiàn)掩模-晶片對準(zhǔn)， 即測出晶片在機(jī)器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(Xw, Yw, Owz)，及掩模在機(jī)器坐標(biāo)系中 的坐杯(Xr， Yr， Orz)，并計算得到掩模相對于晶片的位置，以滿足套刻精度 的要求?，F(xiàn)有技術(shù)有兩種對準(zhǔn)方案。 一種是透過鏡頭的TTL對準(zhǔn)技術(shù)，激光照明在晶片上設(shè)置的周期性相位光柵結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記，由光刻裝置的投影物鏡所 收集的晶片對準(zhǔn)標(biāo)記的衍射光或散射光照射在掩才莫對準(zhǔn)標(biāo)記上，該對準(zhǔn)標(biāo)記可 以為振幅或相位光柵。在掩模標(biāo)記后設(shè)置探測器，當(dāng)在投影物鏡下掃描晶片時， 探測透過掩模標(biāo)記的光強(qiáng)，探測器輸出的最大值表示正確的對準(zhǔn)位置。該對準(zhǔn) 位置為用于監(jiān)測晶片臺位置移動的激光干涉儀的位置測量提供了零基準(zhǔn)。另一種是OA離軸對準(zhǔn)技術(shù)，通過離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)測量位于晶片上的多個對準(zhǔn)標(biāo)記以 及晶片臺上基準(zhǔn)板的基準(zhǔn)標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)晶片對準(zhǔn)和晶片臺對準(zhǔn)；晶片臺上基準(zhǔn)板 的基準(zhǔn)標(biāo)記與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)掩模對準(zhǔn)；由此可以得到掩模和晶片的 位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)掩模和晶片對準(zhǔn)。目前，主流光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)大多所采用相位光柵對準(zhǔn)技術(shù)。相位光柵 對準(zhǔn)技術(shù)是指照明光束照射在相位光柵型對準(zhǔn)標(biāo)記上發(fā)生衍射和反射，通過探 測攜帶有對準(zhǔn)標(biāo)記的全部或局部位置信息的衍射和反射光獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的中心 位置。高級衍射光以大角度從相位對準(zhǔn)光柵上散開，通過空間濾波器濾掉零級 光后，采集衍射光土l級衍射光，或者隨著CD要求的提高，同時采集多級衍射 光(包括高級次)在像平面干涉成像，經(jīng)光電探測器和信號處理，確定對準(zhǔn)中參見文獻(xiàn)(l)中國發(fā)明專利，公開號CN1506768A,發(fā)明名稱用于光 刻系統(tǒng)的對準(zhǔn)系統(tǒng)和方法；(2)中國發(fā)明專利，公開號CN1495540A，發(fā)明名 稱利用至少兩個波長的光刻系統(tǒng)的對準(zhǔn)系統(tǒng)和方法， 一種現(xiàn)有技術(shù)是由荷蘭 ASML公司所采用的4f系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)，該對準(zhǔn)系統(tǒng)在光源部分采用 紅光、綠光雙光源照射；并采用楔塊列陣或楔板組來實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記多級衍射光 的重疊和相干；紅光和綠光的對準(zhǔn)信號通過一個偏振分束棱鏡來分離；通過探 測對準(zhǔn)標(biāo)記像透過參考光柵的透射光強(qiáng)，得到正弦輸出的對準(zhǔn)信號。該對準(zhǔn)系統(tǒng)通過探測對準(zhǔn)標(biāo)記的包括高級次衍射光在內(nèi)的多級次衍射光以 減小對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo)致的對準(zhǔn)位置誤差。具體采用楔塊列陣或楔板組來 實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記多級衍射光的正、負(fù)級次光斑對應(yīng)重疊、相干，同時各級衍射光 光束通過楔塊列陣或楔板組的偏折使得對準(zhǔn)標(biāo)記用于x方向?qū)?zhǔn)的光柵X8.0的 各級光柵像在像面沿y方向排列成像；用于y方向?qū)?zhǔn)的光柵Y8.0的各級光柵 像在像面沿x方向排列成像，避免了對準(zhǔn)標(biāo)記各級光柵像掃描對應(yīng)參考光柵時不同周期光柵像同時掃描一個參考光柵的情況，有效解決信號的串?dāng)_問題。但 是，使用楔塊列陣時，對折射正、負(fù)相同級次的兩楔塊的面型和楔角一致性要求很高；而楔板組的加工制造、裝配和調(diào)整的要求也很高，具體實(shí)現(xiàn)起來工程 難度較大，代價昂貴。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)、對準(zhǔn)方法和光刻裝 置7以實(shí)現(xiàn)提高對準(zhǔn)精度，減小對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo)致的對準(zhǔn)位置誤差，解 決信號的串?dāng)_問題，提高光源的能量利用率，提高對準(zhǔn)信號強(qiáng)度和探測的動態(tài) 范圍。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少 包括光源模塊，提供用于對準(zhǔn)系統(tǒng)的照明光束；照明模塊，傳輸光源模塊的 照明光束，照明晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記；成傳J漠塊，對對準(zhǔn)標(biāo)記成^f象，其至少包括 物鏡和第一成像光路，該模塊通過物鏡收集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并且 傳輸?shù)皆摰谝怀上窆饴穼υ搶?zhǔn)標(biāo)記成像；探測模塊，至少包括參考標(biāo)記和第 一探測光路，該探測模塊通過第一探測光路來探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)成像模塊的第一 成像光路成像后并通過參考標(biāo)記調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到 第一光信號和第二光信號；信號處理和定位模塊，用于處理該第一光信號和第 二光信號，并結(jié)合第一光信號的幅值信息和第二光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo) 記的位置信息。該光源;漢塊中包含有激光單元。該激光單元包含有相位調(diào)制器。該激光單 元中包含有激光器，該激光器可以是氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器， 或者光纖激光器。該光源模塊中包含平頂高斯光束整型裝置。該照明光束為至少包含兩個分立波長的激光照明光束。該至少包含兩個分 立波長的激光照明光束可以采用四個分立波長，并且其中至少有兩個波長在近紅外或紅外波段。該照射到晶片上的照明光束的偏振態(tài)為圓偏振光。該照射到晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向延伸的長橢圓形光斑。該長橢圓形照明光斑不是同時而是隨著晶片臺的不同移動方向交替產(chǎn)生的， 在x方向?qū)?zhǔn)時只在晶片上形成沿y方向延伸的長橢圓形照明光斑，在y方向 對準(zhǔn)時只在晶片上形成沿x方向延伸的長橢圓形照明光斑。該長橢圓形照明光 斑可以通過快門控制，交替選擇包含不同整形器的兩路照明光路來產(chǎn)生。該長 橢圓形照明光斑可以通過使用兩個交替被驅(qū)動的，并且具有不同形狀的快門的 激光光源來實(shí)現(xiàn)；也可以使用具有可變快門的單個激光光源來實(shí)現(xiàn)。該長橢圓 形照明光斑還可以通過形狀可變的可變照明光闌來實(shí)現(xiàn)，該可變照明光闌包括 可編禪的液晶光閥。該對準(zhǔn)標(biāo)記是劃線槽(ScribeLane)對準(zhǔn)標(biāo)記，至少包含兩組相位光^h第 一光柵和第二光柵，該第一光柵和第二光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列，并 且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn) 標(biāo)記位于x方向的劃線槽中。該對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二光柵的中心位置重 合，整個對準(zhǔn)標(biāo)記以該中心位置為對稱中心結(jié)構(gòu)對稱。該對準(zhǔn)標(biāo)記可以進(jìn)一步 包括周期不同于上述第二光柵的占空比為1: l的周期性的第三光柵；該對準(zhǔn)標(biāo) 記還可以進(jìn)一步包括三個以上的光柵。該第一光柵可以是由兩組以上周期不同 的光柵組成，用于對準(zhǔn)標(biāo)記的粗對準(zhǔn)，即捕獲標(biāo)記。該第一光柵可以是編碼的 零位光柵。該第二光柵是占空比為1: 1的精細(xì)光柵，用于精對準(zhǔn)。該第一成像光路使組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵的包括土 1級在內(nèi)的兩個以上 級次的衍射光和第二光柵的± 1級衍射光分別相干成像在位于像面的參考標(biāo)記 上。該參考標(biāo)記包含四組振幅型參考光柵第一參考光柵、第二參考光柵、第 三參考光柵和第四參考光柵，分別對應(yīng)于x和y方向?qū)?zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第 二光柵的光柵像，其中第二參考光柵和第四參考光柵沿周期方向的長度可以等 于對應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記第二光柵的1級光柵像長度，也可以大于對應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記第 二光柵的1級光柵像長度。該四組振幅型參考光柵中用于同一方向?qū)?zhǔn)的兩組 光柵的排列方式與相應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記相同，沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列。該第一探測光路與第 一成像光路相連接，探測組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第 一光柵和 第二光柵的光柵像經(jīng)過參考標(biāo)記的對應(yīng)參考光柵調(diào)制后的透射光強(qiáng)變化，得到 第一光信號和第二光信號。該信號處理和定位模塊處理第一光信號和第二光信號，根據(jù)第一光信號的幅值信息得到對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略中心位置，即捕獲對準(zhǔn)標(biāo)記；根據(jù)第二光信號的 位相信息，并結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記的粗略中心位置得到對準(zhǔn)標(biāo)記的精確中心位置。該成像模塊還包含第二成像光路，將對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和一個分劃板上 的分劃線一起成像在CCD相機(jī)上。該探測模塊還包含第二探測光路，與該第二成像光路相連接，直接探測對準(zhǔn)標(biāo)記像，用于對準(zhǔn)標(biāo)記位置的視頻監(jiān)測和手動 對準(zhǔn)。該第一成像光路還包含多色光分離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多波長的對準(zhǔn)標(biāo)記衍射光的 分離。該多色光分離系統(tǒng)為基于色散元件，或者二向色性元件，或者衍射光學(xué) 元件的分光系統(tǒng)。本發(fā)明還提供一種用于光刻的對準(zhǔn)方法，包括以下步驟經(jīng)照明模塊傳輸光源模塊發(fā)出的激光照明光束，在晶片上形成長橢圓形光 斑，并照射對準(zhǔn)標(biāo)記；通過成像模塊的物鏡采集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并經(jīng)成像模塊中的 第 一成像光路對對準(zhǔn)標(biāo)記成像；由探測模塊中的第一探測光路探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)第一成像光路成像后并通過 參考標(biāo)記調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號和第二光信 號；經(jīng)信號處理和定位模塊處理第一光信號和第二光信號，并結(jié)合第一光信號 的幅值信息和第二光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息。本發(fā)明還提供一種光刻裝置，其構(gòu)成包括照明系統(tǒng)，用于傳輸曝光光束； 掩模臺，用于支承掩模版的掩模支架，掩模版上有掩模圖案和具有周期性結(jié)構(gòu) 的對準(zhǔn)標(biāo)記；投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將掩模版上的掩模圖案投影到晶片上；晶片 支架和晶片臺，用于支承晶片，晶片臺上有含有基準(zhǔn)標(biāo)記的基準(zhǔn)板，晶片上具 有周期性光學(xué)結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記；對準(zhǔn)系統(tǒng)，用于晶片對準(zhǔn)和晶片臺對準(zhǔn)，其設(shè) 置在該掩模臺和該晶片臺之間；同軸對準(zhǔn)單元，用于掩模對準(zhǔn)；反射鏡和激光 干涉儀，用于掩^^臺和晶片臺位置測量；以及由主控制系統(tǒng)控制的掩4莫臺和晶 片臺位移驅(qū)動的伺服系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)。該對準(zhǔn)系統(tǒng)包括光源模塊，提供用于 對準(zhǔn)系統(tǒng)的照明光束；照明模塊，傳輸光源模塊的照明光束，照明晶片上的對 準(zhǔn)標(biāo)記；成像模塊，對對準(zhǔn)標(biāo)記成像，其至少包括物鏡和第一成像光路，該模ii塊通過物鏡收集對準(zhǔn)標(biāo)記的反射光和衍射光，并且傳輸?shù)皆摰?一成像光路對該對準(zhǔn)標(biāo)記成像；探測模塊，至少包括參考標(biāo)記和第一探測光路，該探測模塊通 過第 一探測光路來探測對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)成像模塊的第 一成像光路成像后并通過參考 標(biāo)記調(diào)制的透射光強(qiáng)，在對準(zhǔn)標(biāo)記掃描過程中得到第一光信號和第二光信號； 信號處理和定位模塊，用于處理第一光信號和第二光信號，并結(jié)合第一光信號 的幅值信息和第二光信號的位相信息確定對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息。該對準(zhǔn)標(biāo)記是 劃線槽(Scribe Lane)對準(zhǔn)標(biāo)記，至少包含兩組相位光柵第 一光柵和第二光柵， 該第一光^f冊和第二光^^冊沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列，并且用于x方向?qū)?zhǔn)的 對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于x方向的劃 線槽中。該照射到晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向延伸的長橢圓 形光斑。本發(fā)明的對準(zhǔn)系統(tǒng)釆用相位探測和幅值探測相結(jié)合的原理，能夠提供較高 的對準(zhǔn)精度。粗對準(zhǔn)采用幅值探測技術(shù)，基于對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵成像，第一 光柵是多周期光柵(或者編碼的零位光柵)，探測第一光柵的多組(兩組以上) 光柵衍射光相干成像后經(jīng)對應(yīng)的多周期參考光柵調(diào)制后的透射光強(qiáng)，由透射光 信號的幅值信息確定粗略對準(zhǔn)位置(捕獲對準(zhǔn)標(biāo)記)；精對準(zhǔn)采用相位探測技術(shù)， 探測對準(zhǔn)標(biāo)記的第二光柵的± 1級衍射光相千成像后經(jīng)對應(yīng)參考光柵調(diào)制后的 透射光強(qiáng)，由透射光信號的相位信息確定精確對準(zhǔn)位置。本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記至少包含第一光柵和第二光柵，兩組光^1"的對準(zhǔn)中心位 置重合，第一光柵是多周期光柵用于粗對準(zhǔn)(或捕獲標(biāo)記)；周期較小的第二光 柵用于精對準(zhǔn)，由于精對準(zhǔn)光柵采用了較小的線寬，有利于提高對準(zhǔn)精度，同 時具有較強(qiáng)的工藝適應(yīng)性，減小了對準(zhǔn)標(biāo)記非對稱變形導(dǎo)致的對準(zhǔn)位置誤差。 同時，組成對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二光柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列，并 且用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記位于y方向的劃線槽中，用于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn) 標(biāo)記位于x方向的劃線槽中，避免了在對準(zhǔn)掃描中對準(zhǔn)標(biāo)記各組光柵像掃描對 應(yīng)參考光柵時，不同的光柵像同時掃描一個參考光柵的情況，有效解決信號的 串?dāng)_問題。本發(fā)明的對準(zhǔn)系統(tǒng)中照射到晶片上的照明光束為沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向 延伸的長橢圓形光斑，提高了光源的能量利用率，有利于提高對準(zhǔn)信號強(qiáng)度和探測的動態(tài)范圍。


圖1是本發(fā)明光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)與光刻裝置之間的總體布局、工作原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 (a) ~圖2 (c)是圖1中晶片對準(zhǔn)標(biāo)記的示意圖； 圖3是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)的對準(zhǔn)標(biāo)記在晶片劃線槽內(nèi)的布設(shè)情況以及照明光 斑掃描晶片對準(zhǔn)標(biāo)記的示意圖；圖5是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)的參考標(biāo)記示意圖；圖6 (a)和圖6 (b)是本發(fā)明對準(zhǔn)系統(tǒng)的對準(zhǔn)信號(包括第一光信號和第 二光信號)示意圖；圖7是在先技術(shù)的對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記結(jié)構(gòu)示意圖；附圖中1、照明系統(tǒng)；2、掩模版；3、掩模臺；4、投影光學(xué)系統(tǒng)；5、離 軸式對準(zhǔn)系統(tǒng)；6、晶片；7、晶片臺；8、基準(zhǔn)板；9、驅(qū)動系統(tǒng)；10、反射鏡； 11、激光干涉儀；12、主控制系統(tǒng)；13、伺服系統(tǒng)；14驅(qū)動系統(tǒng)；15、激光干 涉儀；16、反射鏡；500、對準(zhǔn)標(biāo)記；500Y、 y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記；5001、第 一光柵；5002、第二光柵；500X、 x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記；5003、第一光柵； 5004、第二光柵；501、單模保偏光纖；502、光纖耦合器；503、合束器；504、 單模保偏光纖；505、起偏器；506、透鏡；507、照明孔徑光闌；508、透鏡； 509、平板；509a、反射棱鏡；510、消色差的X/4波片；511、物鏡；512、分束 器；512a、分束面；513、空間濾波器；514、多色光分離系統(tǒng)；515、透鏡系統(tǒng)； 516、參考標(biāo)記；517、傳輸光纖；518、光電探測器陣列；520、空間濾波器； 521、分劃板；522、透鏡系統(tǒng)；523、傳輸光纖；524、 CCD相機(jī)；561、第一參 考光柵；562、第二參考光柵；563、第三參考光柵；564、第四參考光柵；565、 光纖；566、光纖；567、光纖；568、光纖；580、光斑；581、光斑；FM、基 準(zhǔn)標(biāo)記；RM、掩才莫對準(zhǔn)標(biāo)記；EF、曝光場。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。圖1示出了本發(fā)明光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)與光刻裝置之間的總體布局、工作原理結(jié)構(gòu)示意圖。光刻裝置的構(gòu)成包括用于提供曝光光束的照明系統(tǒng)1;用于 支承掩模版2的掩模支架和掩模臺3,掩模版2上有掩才莫圖案和具有周期性結(jié)構(gòu) 的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記RM;用于將掩模版2上的掩模圖案投影到晶片6的投影光學(xué)系 統(tǒng)4;用于支承晶片6的晶片支架和晶片臺7,晶片臺7上有刻有基準(zhǔn)標(biāo)記FM 的基準(zhǔn)板8，晶片6上有周期性光學(xué)結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記500;用于掩模和晶片對準(zhǔn) 的離軸式對準(zhǔn)系統(tǒng)5;用于掩模臺3和晶片臺7位置測量的反射鏡10、 16和激 光干涉儀ll、 15，以及由主控制系統(tǒng)12控制的掩模臺3和晶片臺7位移的伺服 系統(tǒng)13和驅(qū)動系統(tǒng)9、 14。其中，照明系統(tǒng)1包括一個光源、 一個^f吏照明均勻化的透鏡系統(tǒng)、 一個反 射鏡、 一個聚光4竟(圖中均未示出)。作為一個光源單元，采用KrF準(zhǔn)分子激光 器(波長248nm )、 ArF準(zhǔn)分子激光器(波長193nm )、 Fs激光器(波長157nm )、 Kf2激光器(波長146nm)、 Aiv激光器(波長126nm)、或者使用超高壓汞燈(g-線、i-線)等。照明系統(tǒng)1均勻照射的曝光光束IL照射在掩模版2上，掩模版2 上包含有掩模圖案和周期性結(jié)構(gòu)的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記RM，用于掩模對準(zhǔn)。掩模臺3 可以經(jīng)驅(qū)動系統(tǒng)14在垂直于照明系統(tǒng)光軸(與投影物鏡的光軸AX重合)的X-Y 平面內(nèi)移動，并且在預(yù)定的掃描方向(平行于X軸方向)以特定的掃描速度移 動。掩模臺3在移動平面內(nèi)的位置通過位于掩模臺3上的反射鏡16由多普勒雙 頻激光干涉儀15精密測得。掩模臺3的位置信息由激光干涉儀15經(jīng)伺服系統(tǒng) 13發(fā)送到主控制系統(tǒng)12,主控制系統(tǒng)12根據(jù)掩才莫臺3的位置信息通過驅(qū)動系 統(tǒng)14驅(qū)動掩模臺3。投影光學(xué)系統(tǒng)4 (投影物鏡)位于圖1所示的掩模臺3下方，其光軸AX 平行于Z軸方向。由于采用雙遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)并具有預(yù)定的縮小比例如1/5或1/4的折 射式或折反射式光學(xué)系統(tǒng)作為投影光學(xué)系統(tǒng)，所以當(dāng)照明系統(tǒng)1發(fā)射的曝光光 束照射掩模版2上的掩模圖案時，電i^r模圖案經(jīng)過投影光學(xué)系統(tǒng)在涂覆有光 刻膠的晶片6上成縮小的圖像。晶片臺7位于投影光學(xué)系統(tǒng)4的下方，晶片臺7上設(shè)置有一個晶片支架(圖 中未示出)，晶片6固定在支架上。晶片臺7經(jīng)驅(qū)動系統(tǒng)9驅(qū)動可以在掃描方向(X方向)和垂直于掃描方向(Y方向)上運(yùn)動，4吏得可以將晶片6的不同區(qū) 域定位在曝光光場內(nèi)，并進(jìn)行步進(jìn)掃描操作。晶片臺7在X-Y平面內(nèi)的位置通 過一個位于晶片臺上的反射鏡10由多普勒雙頻激光干涉儀11精密測得，晶片 臺7的位置信息經(jīng)伺服系統(tǒng)13發(fā)送到主控制系統(tǒng)12,主控制系統(tǒng)12才艮據(jù)位置 信息(或速度信息)通過驅(qū)動系統(tǒng)9控制晶片臺7的運(yùn)動。晶片6上設(shè)有周期性結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)標(biāo)記500，晶片臺7上有包含基準(zhǔn)標(biāo)記FM 的基準(zhǔn)板8,對準(zhǔn)系統(tǒng)5分別通過晶片對準(zhǔn)標(biāo)記500和基準(zhǔn)標(biāo)記FM實(shí)現(xiàn)晶片6 對準(zhǔn)和晶片臺7對準(zhǔn)。另外， 一個同軸對準(zhǔn)單元(圖中未示出)將晶片臺上基 準(zhǔn)板8的基準(zhǔn)標(biāo)記FM與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記RM對準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)掩模對準(zhǔn)。對準(zhǔn)系統(tǒng)5 的對準(zhǔn)信息結(jié)合同軸對準(zhǔn)單元的對準(zhǔn)信息一起傳輸?shù)街骺刂葡到y(tǒng)12,經(jīng)數(shù)據(jù)處 理后，驅(qū)動系統(tǒng)9驅(qū)動晶片臺7移動實(shí)現(xiàn)掩^f莫和晶片6的對準(zhǔn)。圖2是圖1中晶片對準(zhǔn)標(biāo)記500的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (a)是用于y方向?qū)?準(zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖4,對準(zhǔn)標(biāo)記500Y位于x方向的劃 線槽(Scribe lane)中。對準(zhǔn)標(biāo)記500Y包含兩組相位光柵第一光柵5001和第 二光柵5002。對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的兩組光柵第一光4冊5001和第二光柵5002沿 垂直于對準(zhǔn)方向的方向排列，即用于y方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的兩組光^f冊沿 x方向排列。另外，兩組光柵間的位置可以任意調(diào)換。如圖中所示，對準(zhǔn)標(biāo)記 500Y的兩組光^H々對準(zhǔn)中心位置重合，整個對準(zhǔn)標(biāo)記500Y以該對準(zhǔn)中心位置 為對稱中心結(jié)構(gòu)對稱。其中，第一光柵5001是多周期光柵，用于對準(zhǔn)標(biāo)記的粗對準(zhǔn)(捕獲標(biāo)記)， 它由兩組以上周期不同的光柵組成。例如圖2 (b)所示，第一光柵5001包含五 組光柵，周期分別為P!、 P2和P3,以光柵P!為中心排列在兩邊的光柵周期依次 增大(即P,〈P2〈P3 )或者減小(即P3〈P2〈K )，則第一光柵5001的光柵分布情 況是P" P2、 P,、 P2、 P3。通過選擇合適的光柵參數(shù)包括:周期(Pp P2和P3)、占空比(T。
T2和T3)、周期數(shù)(n!、 112和113 )和不同光柵間隔U12和d23 )使得該第一光柵5001能夠產(chǎn)生較好對比度的對準(zhǔn)信號，更利于第一光柵5001的位 置檢測。進(jìn)一步，多周期的第一光柵5001還可以包含有第四種周期或更多其他 周期的光柵。另外，第一光柵5001也可以是編碼的零位光柵。第二光柵5002 是較小周期的占空比為l: l的精細(xì)光柵，用于精對準(zhǔn)，第二光柵周期Po,例如第二光柵5002的周期可以為ljim。同樣，如圖2(c)所示，用于x方向?qū)?zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記500X包括第一光柵 5003和第二光柵5004,兩組光柵周期與對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的兩組光柵周期相同， 并且兩組光柵的對準(zhǔn)中心位置重合(參見圖中所示)。對準(zhǔn)標(biāo)記500X的兩組光 柵沿垂直于對準(zhǔn)方向的方向，即y方向排列。參見圖4,對準(zhǔn)標(biāo)記500X位于y 方向的劃線槽(Scribe Lane)中。此外，本發(fā)明所迷的對準(zhǔn)標(biāo)記500X和500Y還可以進(jìn)一步包括周期不同于 上述第二光4冊5002和5004的第三光4冊(占空比為1: 1的周期相位光4冊)，甚 至更多的光柵。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的對準(zhǔn)系統(tǒng)5結(jié)構(gòu)示意圖，該對準(zhǔn)系統(tǒng)5主要由 光源模塊、照明模塊、成像模塊、探測模塊、信號處理和定位模塊(圖中沒有 示出)等組成。光源模塊主要包括提供近紅外或紅外波段在內(nèi)的多個分立波長 的光源、快門、光隔離器和RF調(diào)制器(圖中沒有示出)。照明模塊包括傳輸光 纖和照明光學(xué)系統(tǒng)。成像模塊主要包括大數(shù)值孔徑的物鏡511、分束器512、 空間濾波器(513、 520)、多色光分離系統(tǒng)514和透鏡系統(tǒng)(515、 522)、分劃 板521。探測模塊包括參考標(biāo)記516、傳輸光纖(517、 523 )、 CCD相機(jī)524和 光電探測器陣列518。信號處理和定位模塊主要包括光電信號轉(zhuǎn)換和放大、模數(shù) 轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號處理電路等。該對準(zhǔn)系統(tǒng)的主要特征是，采用相位探測和幅值探測相結(jié)合的原理，能夠 提供較高的對準(zhǔn)精度。通過在像面探測對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵和第二光柵相干成 像后分別經(jīng)參考標(biāo)記調(diào)制的光強(qiáng)變化，分別由透射光信號的幅值和相位信息獲 得對準(zhǔn)標(biāo)記的中心位置。粗對準(zhǔn)采用幅值探測技術(shù)，基于對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵 成像，第一光柵是多周期光柵(或者編碼的零位光柵)，探測第一光柵的多組(兩 組以上)光柵書f射光相千成像后經(jīng)對應(yīng)的多周期參考光柵調(diào)制后的透射光強(qiáng)，由透射光信號的幅值信息確定粗略對準(zhǔn)位置(捕獲對準(zhǔn)標(biāo)記)；精對準(zhǔn)采用相位 探測技術(shù)，探測對準(zhǔn)標(biāo)記的第二光柵的± 1級衍射光相干成像后經(jīng)對應(yīng)參考光柵 調(diào)制后的透射光強(qiáng)，由透射光信號的相位信息確定精確對準(zhǔn)位置。該對準(zhǔn)系統(tǒng) 能夠產(chǎn)生具有較強(qiáng)工藝適應(yīng)性、高靈敏度和高信噪比的對準(zhǔn)信號，對準(zhǔn)系統(tǒng)重復(fù)性精度可以達(dá)到3-5nm，完全滿足線寬卯nm以及90nm以下的對準(zhǔn)要求。參見圖3，對準(zhǔn)系統(tǒng)5的光源模塊提供包含多個分立波長的照明光束，至少 包含兩個分立波長的照明光束，例如，633nm和785nm;優(yōu)先采用四個分立的 波長，并且其中至少有兩個波長在近紅外或紅外波萃殳。例如，532nm、 633nm、 785nm和850nm。多波長(^ 、 X2、人3和X4)照明光束經(jīng)單模保偏光纖501傳輸， 然后經(jīng)光纖耦合器502耦合進(jìn)入合束器503,再通過單才莫保偏光纖504輸出到對 準(zhǔn)系統(tǒng)5的照明模塊。優(yōu)先使用高亮度的激光光源，在光源模塊中包含有激光單元(圖中未示出)， 為提高信噪比，在激光單元中采用相位調(diào)制器對激光束進(jìn)行相位調(diào)制，并在信 號處理和定位模塊對探測到的對準(zhǔn)信號進(jìn)行解調(diào)。所使用的激光光源可以是氣 體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器，或者光纖激光器等。另外，光源模塊 中還包含平頂高斯光束(Flat-top Gaussian beam)整型器(圖中未示出)，用于 將高斯光束整型成平頂高斯光束。上述的對準(zhǔn)系統(tǒng)使用多波長激光照明光束，可以抑制多工藝層產(chǎn)生的相消 干涉效應(yīng)的影響，提高工藝適應(yīng)性；使用近紅外和遠(yuǎn)紅外波長的光源照明，可 以有效解決低k值的介質(zhì)材料在可見光鐠范圍的吸收問題，并可用于多晶硅工 藝層的標(biāo)記探測，同時兼容雙掩模工藝中的對準(zhǔn)需求，從而提高對準(zhǔn)信號強(qiáng)度。如圖3所示，照明模塊包括傳輸光纖504和照明光學(xué)系統(tǒng)，多波長照明光 束依次經(jīng)過起偏器505、透鏡506、照明孔徑光闌507和透鏡508，然后經(jīng)平板 509上的反射棱鏡509a垂直入射到消色差的A/4波片510。當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記光柵周期較小，與照明波長量級相當(dāng)(一般指小于5入)時，光 -敗衍射效率與照明光束的偏振特性相關(guān)，因此利用消色差的A/4波片510，使線 偏振光經(jīng)消色差的X/4波片510后，經(jīng)物鏡511入射到晶片上的照明光斑為圓偏 振光，圓偏振光包含兩個方向垂直的線偏振光，確?？傆幸黄穹较蚩梢援a(chǎn)生 高效率的衍射光。多波長照明光束經(jīng)物鏡511垂直入射到晶片對準(zhǔn)標(biāo)記上，發(fā)生反射或衍射。 物鏡511是對準(zhǔn)成像光路中關(guān)鍵元件，該透鏡必須有足夠大的數(shù)值孔徑(例如 NA=0.8 )以收集來自晶片對準(zhǔn)標(biāo)記上不同色光的多級次書f射光。當(dāng)NA=0.8時， 如果使用波長850nm的照明光源，則可以探測節(jié)距為l.lpm較小的光柵對準(zhǔn)標(biāo) 記。另外，為保證晶片與對準(zhǔn)系統(tǒng)間有合適的距離，優(yōu)選長工作距的物鏡。多波長照明光束經(jīng)照明光學(xué)系統(tǒng)和物鏡511在晶片上所形成的照明光斑為 長橢圓形，如圖4中的光斑580和581所示。長橢圓形照明光斑580和581不 是同時而是隨著晶片臺的不同移動方向交替產(chǎn)生的，在x方向?qū)?zhǔn)時只在晶片 上形成沿y方向延伸的長橢圓形照明光斑581，在y方向?qū)?zhǔn)時只在晶片上形成 沿x方向延伸的長橢圓形照明光斑580。 一種方法是將照明光路設(shè)計成各有一個 快門控制的兩路光路(圖3中未顯示)， 一路通過整形器(如折射棱鏡)將照明 光斑整形成長橢圓形光斑580,另一路通過另一個垂直放置的整形器(如折射棱 鏡)將照明光斑整形成長橢圓形光斑581,通過兩個快門控制交替在晶片上產(chǎn)生 相互垂直的長橢圓形照明光斑580和581。另外一種方法，可以通過^f吏用兩個交 替被驅(qū)動的，并且具有不同形狀的快門的激光光源來實(shí)現(xiàn)，其中一個激光光源 的快門具有一個方向的狹縫(如x方向)，用來產(chǎn)生長橢圓形照明光斑580;另 一個激光光源的快門具有另一個垂直方向的狹縫(如y方向)，用來產(chǎn)生長橢圓 形照明光斑581。另外，還可以使用具有可變快門的單個激光光源來實(shí)現(xiàn)，或者 是形狀可變的可變照明光闌(例如，可編程的液晶光閥)來實(shí)現(xiàn)，其中一個快 門或光闌具有一個方向的狹縫(如x方向)，另一個激光光源的快門或照明光闌 具有另一個垂直方向的狹縫(如y方向)。另外還包括其他類似的實(shí)施方法。圖4給出了圖2所示的對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)在晶片劃線槽內(nèi)的布設(shè)情況。在晶片 上曝光場EF之間為劃線槽，在相互垂直的劃線槽中布設(shè)有對準(zhǔn)標(biāo)記500X和 500Y，對準(zhǔn)標(biāo)記500X用于x方向的對準(zhǔn)，位于y向的劃線槽中；對準(zhǔn)標(biāo)記500Y 用于Y方向的對準(zhǔn)，位于x向的劃線槽中。對準(zhǔn)標(biāo)記500Y和500X位于劃線槽 的中間區(qū)域，為防止來自IC產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的信號串?dāng)_，對準(zhǔn)標(biāo)記500Y和500X的 光柵沿周期方向長度小于劃線槽寬度，例如為72pm;為增加衍射光強(qiáng)度可以增 加光柵的寬度，例如為180拜。在進(jìn)行y方向?qū)?zhǔn)時，隨著晶片臺7沿y方向 的位移，長橢圓形照明光斑580沿y方向掃描對準(zhǔn)標(biāo)記500Y;在進(jìn)行x方向?qū)?準(zhǔn)時，隨著晶片臺7沿x方向的位移，長橢圓形照明光斑581沿x方向掃描對 準(zhǔn)標(biāo)記500X。成像模塊包括第一成像光路(包括粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn)成像光路)和第二成像 光路(即CCD成像光路)。其中，第二成像光路將對準(zhǔn)標(biāo)記和分劃板上的分劃 線一起成像在CCD相機(jī)光敏面上，用于手動對準(zhǔn)和視頻監(jiān)測。第二成像光路包括物鏡511、消色差的A/4波片510、分束器512、空間濾波器520、分劃板521、透鏡系統(tǒng)522等。第一成像光路使對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵(多周期光柵或編碼的零位光柵)相 干成像在位于像面參考標(biāo)記對應(yīng)的參考光柵上，產(chǎn)生第一光信號(即粗對準(zhǔn)信 號)，進(jìn)行粗對準(zhǔn)(或捕獲對準(zhǔn)標(biāo)記)；使對準(zhǔn)標(biāo)記的第二光柵的± 1級衍射光相 干成像在參考標(biāo)記對應(yīng)的參考光柵上，產(chǎn)生第二光信號(即精對準(zhǔn)信號)，進(jìn)行 精對準(zhǔn)。第一成像光路包括物鏡511、消色差的A/4波片510、分束器512、空 間濾波器513、多色光分離系統(tǒng)514、透鏡系統(tǒng)515。探測模塊包括第一探測光路(包括粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn)探測光路)和第二探測 光路(即CCD成像探測光路)，分別對應(yīng)于第一成像光路和第二成像光路。第 一探測光路包括參考標(biāo)記516、傳輸光纖517、光電探測器陣列518。第二探測 光路包括傳輸光纖523和CCD相機(jī)524。多波長照明光束照明晶片對準(zhǔn)標(biāo)記500,發(fā)生反射和衍射，在物鏡511的頻 譜面上產(chǎn)生一系列衍射光斑，分別對應(yīng)對準(zhǔn)標(biāo)記500的第一光柵和第二光柵。 對準(zhǔn)標(biāo)記500的衍射光經(jīng)物鏡511準(zhǔn)直后進(jìn)入分束器512，經(jīng)分束面512a分成 兩路， 一路進(jìn)入第一成像光路，另一路進(jìn)入第二成像光路。第二成像光路，即CCD成像光路中，來自于對準(zhǔn)標(biāo)記的第一光柵5001和 5003的多波長的多個級次衍射光的一部分光束經(jīng)過空間濾波器520和一個刻有 分劃線的分劃板521,然后經(jīng)透鏡522和傳輸光纖523將第一光柵5001、 5003 和分劃線一起成像在CCD相機(jī)524上，用于手動對準(zhǔn)和^f見頻監(jiān)測。另外，CCD 成像光路也可以位于單色光路(如、光路)中，此時所成的像為單色像。進(jìn)入第一成像光路的多波長衍射光首先經(jīng)過一個位于對準(zhǔn)標(biāo)記500的中間 像面的空間濾波器513，使得只有對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的第一光柵5001和對準(zhǔn)標(biāo)記 500X的第一光柵5003的多個級次(包括± 1級)衍射光，以及第二光柵5002 和第二光柵5004的± 1級衍射光可以通過，零級光、其它不需要的級次衍射光 和雜散光被濾掉，同時消除晶片上鄰近標(biāo)記或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的雜散光串?dāng)_影響。以x方向?qū)?zhǔn)標(biāo)記500X的成像和對準(zhǔn)過程為例，透過空間濾波器513的對 準(zhǔn)標(biāo)記500X的多波長的多級次衍射光首先經(jīng)過一個多色光分離系統(tǒng)514，使得 不同顏色的衍射光分離。圖3中僅給出了其中一種波長^的光路，波長為、的對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第一光柵5003 (多周期光柵或編碼的零位光柵)的包括± 1級 在內(nèi)的多個級次(例如± l ± 3級)衍射光經(jīng)過透鏡515相干成像在位于像面的 參考標(biāo)記516的對應(yīng)第三參考光柵563上。如圖5所示，參考標(biāo)記516包括四組振幅型參考光柵第一參考光柵561、 第二參考光柵562、第三參考光柵563和第四參考光柵564，分別對應(yīng)于對準(zhǔn)標(biāo) 記500Y的第 一光柵5001和第二光柵5002,以及對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第 一光柵5003 和第二光柵5004的光柵像。參考標(biāo)記516的兩組光柵第一參考光柵561、第 二參考光柵562的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記500Y相似，沿垂直于對準(zhǔn)方向(y方向) 的方向，即x方向排列；另外兩組光柵第三參考光柵563和第四參考光柵564 的排列方式與對準(zhǔn)標(biāo)記500X相似，沿垂直于對準(zhǔn)方向(x方向)的方向，即y 方向排列。第二參考光柵562和第四參考光柵564沿周期方向的長度可以等于 或者也可以大于對應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記第二光柵的1級光柵像長度。四組參考光柵后 分別設(shè)置有傳輸光纖束517,包括光纖565、 566、 567和568,將參考標(biāo)記516 的各組參考光柵的透射光傳輸?shù)较鄳?yīng)的光電探測器陣列518,在對準(zhǔn)標(biāo)記500X 和500Y掃描過程中，得到對準(zhǔn)標(biāo)記x和y方向的對準(zhǔn)信號，如圖6所示，包括 第一光信號和第二光信號。參見圖6，在晶片臺掃描過程中，當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第一光4冊5003和第 三參考光柵563完全對準(zhǔn)時(或者對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的第一光柵5001和第一參考 光柵561完全對準(zhǔn)時)，可以得到如圖6(a)所示的第一光信號，經(jīng)信號處理和 定位模塊處理第一光信號，得到粗對準(zhǔn)中心位置為xt (或yj。當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記隨著 晶片臺的移動偏離對準(zhǔn)位置時，第一光信號的幅值快速下降，通過對對準(zhǔn)標(biāo)記 500的第一光柵5001和5003的參數(shù)(周期、占空比、周期數(shù)和間隔)的優(yōu)化設(shè) 計，可以使得最高峰幅值和次級峰幅值明顯區(qū)分出來，使最高峰值與次級峰值 相對差值d達(dá)到整個信號幅值h的50%左右，防止在實(shí)際檢測中由于最高峰值 與次級峰值幅值相近而造成對準(zhǔn)信號位置檢測錯誤。波長為？d的對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第二光柵5004的± 1級衍射光經(jīng)過透鏡515 相干成像在位于像面的參考標(biāo)記516的對應(yīng)第四參考光4冊564上。在對準(zhǔn)標(biāo)記 500X (或者500Y)掃描過程中，對準(zhǔn)標(biāo)記500X的第二光柵5004的1級光柵像 掃描第四參考光柵564 (或者對準(zhǔn)標(biāo)記500Y的第二光柵5002的1級光柵像掃描第二參考光柵562)時，經(jīng)傳輸光纖束517和光電探測器陣列518,可以得到 如圖6 (b)所示的第二光信號，第二光信號是為具有多峰值特性的正弦周期信 號，信號周期是Pq/2。信號處理和定位模塊處理第二光信號，由于精對準(zhǔn)的捕獲 范圍為±1/2倍的精對準(zhǔn)信號周期，因此根據(jù)第一光信號的粗對準(zhǔn)中心位置x, (或yj，可以在第二光信號中在以粗對準(zhǔn)位置x,(或》)為中心的±1/2周期 范圍內(nèi)得到唯一的一個峰值位置，該位置即為精對準(zhǔn)的對準(zhǔn)中心位置xo(或y0), 從而獲得整個對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的中心位置。在晶片臺掃描過程中，第一成像光路對對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的第一 光柵的多個衍射級次和第二光柵的± 1級衍射光分別相干成像，第一探測光路在 像面探測兩個光柵像經(jīng)參考標(biāo)記對應(yīng)的振幅型參考光柵調(diào)制后的透射光強(qiáng)變 化，分別得到第一光信號和第二光信號。由第一光信號的幅值信息獲得對準(zhǔn)標(biāo) 記500X (或500Y)的粗略中心位置，實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的粗捕獲； 由第二光信號的相位信息，并結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的粗略中心位置 信息，獲得對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的精確中心位置。第二成像光路和第二 探測光路采用CCD相機(jī)探測對準(zhǔn)標(biāo)記500X (或500Y)的第一光^t和分劃線的 像，用于手動對準(zhǔn)和視頻監(jiān)測。本發(fā)明所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)使用多波長的照明光束同時照明對準(zhǔn)標(biāo)記時，不同 波長的衍射光相互重疊，因此不同波長的對準(zhǔn)信號必須分開探測，需要使用多 色光分離系統(tǒng)分離不同波長的光信號。本發(fā)明中，多色光分離系統(tǒng)514可以采用不同的原理和器件來實(shí)現(xiàn)，可以 為基于色散元件的分光系統(tǒng)包括棱鏡(考紐棱鏡、立特魯棱鏡等)、閃耀光柵 和階梯光柵；也可以是基于二向色性元件的分光系統(tǒng)，例如干涉濾光片，也可 以是基于DOE衍射光學(xué)元件(例如CSG-色分離光柵)的分光系統(tǒng)。優(yōu)先采用一種透射型多閃耀光柵作為多色光分離系統(tǒng)，所述透射型多閃耀 光柵包括折線型閃耀光柵和分區(qū)域型閃耀光柵，以及折線型-分區(qū)域組合多閃耀 光柵，其具體形式或結(jié)構(gòu)參見中國發(fā)明專利(1)"一種光刻設(shè)備的對準(zhǔn)系統(tǒng)以 及該對準(zhǔn)系統(tǒng)的級結(jié)合系統(tǒng)，，，公開號CN1949087; (2)"用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn) 系統(tǒng)及其級結(jié)合光柵系統(tǒng)"，公開號CN1936711。通常的閃耀光柵結(jié)構(gòu)^t是按 中心波長優(yōu)化，在邊緣波長(例如532 nm, 850nm)處的光柵衍射效率降低，即使使用高能量的激光，這種能量的衰減也是很明顯的。這時可以采用多閃耀 光柵， 一種為折線型多閃耀光柵，用兩個不同閃耀角的小平面代替普通閃耀光 柵的槽面，工作時兩個不同閃耀角的小平面同時工作，從而在能量-波長曲線上 出現(xiàn)兩個最大值，分別對應(yīng)于兩個閃耀波長，使曲線在兩端下降緩慢，可覆蓋 較大的波長范圍。由于折線型多閃耀光柵的刻劃需使用特殊刻制刀，在每條刻 線上刻劃出兩個折線型槽面，因此只適合于線槽密度較小，每條線槽工作面較 寬的紅外光柵。另一種為分區(qū)域多閃耀光柵，是把一塊閃耀光柵的工作槽面分 成兩個或多個區(qū)域(由所需分離的波長數(shù)目決定)分別刻劃，各分區(qū)域的線槽 密度相同，閃耀角不同。其實(shí)質(zhì)是多塊普通閃耀光柵的拼合，刻劃時不會有太 大困難，可以刻劃較高線槽密度的光柵。參見圖7， 一種現(xiàn)有技術(shù)的情況(參見(1)中國發(fā)明專利，公開號 CN1506768A，發(fā)明名稱用于光刻系統(tǒng)的對準(zhǔn)系統(tǒng)和方法；(2)中國發(fā)明專利，
發(fā)明者徐榮偉 申請人:上海微電子裝備有限公司