[其他]一种用于对准第一和第二物体相关位置的方法及实现该方法的装置

说明书

本发明涉及一种把第一物体与第二物体相互对准的方法，更具体地说，涉及到半导体器件制造工艺中把电路图形转印到硅片上时将掩膜与硅片进行对准的方法。进而，本发明涉及到一种将第一物体与第二物体进行对准的装置，更明确地说涉及到将掩膜与硅片进行对准的一种装置。

在制造半导体器件如LSI（大规模集成电路）的工艺中，是采用光学投影/曝光设备将电路图形转印到硅片上的。用这种设备，掩膜上预先制好的电路图形在尺寸上被缩小，然后通过光学投影系统和水银灯将图形转印到硅片上。然而在电路图形被转印以前，该掩膜和硅片必须精确地对准（掩膜对准）。更详细地说，该掩膜和硅片在与向电路图形投射光的方向相垂直的方向上必须对准。

作为掩膜对准法的实例，已知有TTL（throughthelens）法和轴外（off-axis）法。在运用TTL法时，来自光学投影系统的一束光投射到在掩膜和硅片上各自预先作好的衍射光栅上，以检测掩膜与硅片的相对位置。与此相比不同的是，在运用轴外法时，用一台轴外显微镜来代替光学投影系统进行掩膜与硅片的对准。该掩膜与硅片在电路图形投影区之外通过轴外显微镜分别进行对准。然后，相互对准了的掩膜与硅片再移进投影区。因此，用轴外法的生产效率比用TTL法的要高。然而，轴外法包含许多误差因素，并且高精度的对准难以达到。因此，TTL法是最广泛应用的将掩膜 和硅片进行对准的方法。

SPI杂志1980年G.Dubroeucq的文章和1984ME，W.R.Trutna.Jr.的文章中披露了一种TTL掩膜对准法，该方法需要完全对正两个光栅图形。使用这种方法时，激光束照射在掩膜和硅片上面各自的光栅图形上，衍射光束入射到光电探测器上以便转变成电信号。这个电信号受到信息处理器的处理，从而检测出掩膜与硅片的相对位置。依照此检测结果掩膜和硅片进行对准。

如上所述，当使用TTL法时，激光束是通过投影光学系统的投影透镜来照射的。这个投影透镜的配置是为了把与水银灯预定的曝光波长相关的所有像差减至最小。因此，当波长不同于曝光波长的光束通过比投影透镜照射时，将发生彩色像差。掩膜与硅片相对位置的检测是在掩膜与硅片之间的距离处于失焦状态的情况下进行的。在这种情况下，得不到足够的检测灵敏度，而且复验性也很差。因而掩膜和硅片的对准可能发生偏差。当两个光波长的差别变大时，为调整光程长度，像差修正装置是必须的。

本发明的一个目的在于提供一种方法将第一与第二观察物相互间进行精确对准。

本发明的另一个目的在于提供一种准确地检测掩膜和硅片的相对位置的方法，当电路图形需要转印到硅片上时，不论掩膜与硅片之间距离多大，都可以精确地对准它们。

本发明还有一个目的是提供一种设备用以精确地相互对准上述第一和第二物体。

本发明更进一步的目的是提供一种设备，当需要把电路图形转印到硅片上时，不论掩膜与硅片距离多大，用这种设备都可以精确地将它们对准。

根据本发明，用这种方法来相互对准第一和第二物体时，把第一和第二物体置于面面相对的位置，而对准是在与相对面的（法线）方向相垂直的方向上进行的。作为对准标记的条栅图形制作在第一物体上，同样作为对准标记的类似方格棋盘的格栅图形制作在第二物体上。来自对准用光源的光束照射在第二物体上的方格棋盘形格栅图形上。然后，被方格棋盘形格栅图形衍射的光线被引到第一物体的光栅图形上。由第一物体条栅所衍射的光束受到检测仪的检测。由于来自光源的光被方格棋盘形格栅衍射，从而可检测出第一与第二物体的相对位置，检测结果与它们之间的距离无关。参照这个检测结果将第一第二物体进行精确的对准。

当预先制作在掩膜上的电路图形转印到硅片上时，掩膜与硅片是面对面安放的，并且对准是在与两个相对面的（法线）方向垂直的方向上进行。作为对准标记的条栅图形制作在掩膜上，同样作为对准标记的方格棋盘形格栅图形制作在硅片上。来自对准用光源的光线照射在硅片上的方格棋盘形格栅图形上。然后，被此方格棋盘形格栅图形所衍射的光束被引导到掩膜上的条栅图形上。被掩膜上的光栅图形所衍射的光受到检测器的检测。由于来自光源的光受到了方格棋盘形格栅图形的衍射，就可检测出掩膜与硅片的相关位置，检测结果与它们的间距无关。依照这一检测结果，掩膜与硅片被精确地对准。

附图简要说明。

图1是一个缩图投影/曝光设备的透视图，在实施例中发明的对准方法应用在这个缩小图形的投影/曝光设备中;

图2是制作在掩膜上的条栅平面图;

图3是制作在硅片上的方格棋盘形格栅平面图;