[发明专利]一种对准系统及对准方法

说明书

本发明提出一种对准系统及对准方法，该对准系统包括：掩模版，提供投影曝光图案和对准标记；投影物镜焦面测量标记，设置于所述掩模版上；投影物镜，对掩模版上的曝光图案、标记成像到硅片方像方焦面；工件台，承载有同轴镜头、基准板和硅片，其中同轴镜头对对准标记、投影物镜焦面测量标记和调焦标记进行成像，基准板承载有调焦标记和参考标记，并提供水平向和垂向测量基准，硅片承载有硅片对准标记；调焦调平系统，对硅片表面调平，控制硅片上表面与硅片焦面重合；离轴对准系统，对硅片图案对准。本发明旨在为调焦调平、对准、焦面探测建立统一的测量基准，提高垂向、水平向测量分系统对温度变化等情况的适应能力。

技术领域

本发明半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种对准系统及对准方法。

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。每一次曝光之前均需要进行硅片面进行调平，并与投影曝光镜头焦面之间进行调焦，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和曝光效果。

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。同时，硅片上表面对投影物镜焦面的调平及调焦要求也会更高。因此，在提高各测量模块的精度外，统一并建立稳定的垂向测量基准也是非常重要的。

专利CN102455247提出了一种投影物镜最佳焦面检测的装置及方法，利用工件台上的光电探测装置对掩模版上的光栅标记成像，通过判断光栅标记的清晰程度来确定透镜物镜的最佳焦面位置。此方法的垂向测量基准仍为光电传感器的探测面，而光电传感器探测面仍然会受到温度、振动等影响产生垂向偏移，从而降低投影物镜焦面探测的准确性。

发明内容

本发明提出一种对准系统及对准方法，旨在为调焦调平、对准、焦面探测建立统一的测量基准，提高垂向、水平向测量分系统对温度变化等情况的适应能力。

为了达到上述目的，本发明提出一种对准系统，包括：

掩模版，提供投影曝光图案和对准标记；

投影物镜焦面测量标记，设置于所述掩模版上；

投影物镜，对掩模版上的曝光图案、标记成像到硅片方像方焦面；

工件台，承载有同轴镜头、基准板和硅片，并提供水平向和垂向的运动，其中所述同轴镜头对所述对准标记、投影物镜焦面测量标记和调焦标记进行成像，所述基准板承载有调焦标记和参考标记，提供水平向和垂向测量基准，所述硅片承载有硅片对准标记；

调焦调平系统，对硅片表面调平，控制硅片上表面与硅片焦面重合；

离轴对准系统，对硅片图案对准。

进一步的，所述投影物镜焦面测量标记为一维或二维光栅标记，其特征尺寸满足如下关系：

p≤1.22·λ·M/NA，λ为同轴成像系统的主波长，M为投影物镜的放大倍率，NA为同轴成像系统的数值孔径。

进一步的，所述调焦标记为相移标记，所述相移标记的结构为在所述基准板的玻璃基底上设置一层不透光的标记和厚度为a、折射率为n的相移层，定义玻璃基底其他透过部分的相位为零，所述相移层与玻璃基底的相位差为π/2，可知，相位差与相移层的厚度的关系为：

π/2＝2·π·a·(n-1)/λ。

进一步的，所述调焦标记为共焦标记，所述共焦标记为一维或二维光栅标记，其特征尺寸应满足如下关系：