CN108121177B - 一种对准测量***及对准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对准测量***及对准方法,该***通过第一光源模块和第二光源模块提供具有不同波长的四种光束,通过光源控制模块控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭,通过成像模块将照射到对准标记上的第一光源模块、第二光源模块发出的光束分别成像在第一参考光栅、第二参考光栅的不同位置上;第一参考光栅和第二参考光栅为四种光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;信号采集处理模块采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理,以及通过对准操作与管理模块计算对准位置。本发明可以实现对四种波长同时进行测量,获得性能最佳的波长,利用该波长进行该工艺条件下的光刻生产,提高工艺适应性。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域,具体涉及一种对准测量***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。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,即套刻精度。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(Critical Dimension,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。
掩模与硅片之间的对准可采用掩模(同轴)对准与硅片(离轴)对准相结合的方式,即以工件台运动台基准板标记为桥梁,建立掩模标记和硅片标记之间的位置关系。对准的基本过程为:首先通过掩模对准***,实现掩模标记与运动台基准板标记之间的对准,然后利用硅片对准***,完成硅片标记与工件台运动台基准板标记之间的对准,进而间接实现硅片标记与掩模标记之间对准。
现有技术中提供了一种硅片(离轴)对准***,采用双波长激光光源进行对准照明,采用楔形块或楔形板对每个波长的不同级次光束进行偏折,使每个波长的对准衍射光斑分别成像至位于不同位置的各级次参考光栅前,从而实现1-7级对准信号分别探测。采用两种波长的对准光源进行对准测量,虽然对于单波长对准***,工艺适应性有一定提高,但是现今半导体制造工艺日趋复杂,工艺层数明显增加,使两种波长的对准测量***工艺适应性也日趋局限。从单波长增加到两种波长,现有技术中指出若两个波长的对准光使用同一个光路,为了避免不同波长之间各级次光斑成像的重叠,需要48个楔形块代替单波长情况下的24个独立楔形块,或者使用12个楔形板代替单波长情况下的6块楔形板。现有技术中还提到另一个方案,即将两个波长的光路分开,各自一个光路,照明光束最后通过PBS(Polarization Beam Splitter,偏振分束器)合束后,照射到硅片面对准标记,再通过PBS将两个波长的衍射光束分离,进入各自的成像光路。这意味着如果再增加波长,光路结构将会增加,从而导致对准***体积、结构变得更加复杂。
发明内容
本发明提供了一种对准测量***及对准方法,以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种对准测量***,包括:
第一光源模块,包括第一光源和第二光源,提供具有不同波长的第一光束和第二光束;
第一合束器,对第一光束和第二光束进行合束;
第二光源模块,包括第三光源和第四光源,提供具有不同波长的第三光束和第四光束;
第二合束器,对第三光束和第四光束进行合束;
光源控制模块,控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭;
工件台,承载具有对准标记的硅片;
第一参考光栅,为第一光束和/或第二光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;
第二参考光栅,为第三光束和/或第四光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;
成像模块,将所述第一光源模块、第二光源模块发出的光束照射到所述对准标记上,并收集经所述对准标记反射的光束后成像在所述第一参考光栅、第二参考光栅的不同位置上;
信号采集处理模块,采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理;
位置采集与运动控制模块,采集工件台的位置信息;以及
对准操作与管理模块,接收信号采集处理模块和位置采集与运动控制模块的信号,计算对准位置。
进一步的,所述成像模块包括第一成像模块、第二成像模块及偏振分束器,所述第一成像模块和第二成像模块关于所述偏振分束器对称设置,所述第一合束器和所述第二合束器发出的光束均经所述偏振分束器后照射所述对准标记,经所述对准标记衍射的光束被所述偏振分束器分束后分别进入所述第一成像模块和所述第二成像模块成像。
进一步的,所述第一成像模块和第二成像模块均包括依次设置的照明单元、第一反射元件、光束偏折元件、第二反射元件和成像透镜,光束透过所述照明单元后被所述第一反射元件反射至所述偏振分束器,之后入射至所述对准标记,经所述对准标记衍射的光束经所述偏振分束器后依次经所述光束偏折元件、第二反射元件及成像透镜后成像。
进一步的,所述光束偏折元件上包括3种偏折角度的偏折结构相互排列形成六种偏折区域。
进一步的,所述信号采集处理模块包括分别与所述第一成像模块和第二成像模块对应的第一信号采集模块和第二信号采集模块,所述第一信号采集模块和第二信号采集模块均包括探测光纤和光强采集元件。
进一步的,所述探测光纤包括一级光探测光纤、三级光探测光纤、五级光探测光纤和七级光探测光纤。
进一步的,所述一级光探测光纤、三级光探测光纤、五级光探测光纤和七级光探测光纤分别设有一个。
进一步的,每个所述一级光探测光纤、三级光探测光纤、五级光探测光纤和七级光探测光纤分别对应一个光强采集元件。
进一步的,所述一级光探测光纤和三级光探测光纤分别设有一个,所述五级光探测光纤和七级光探测光纤分别设有两个。
进一步的,所述一级光探测光纤和三级光探测光纤分别对应两个光强采集元件,所述一级光探测光纤和三级光探测光纤与对应的光强采集元件之间设有波长分束器,每个所述五级光探测光纤和七级光探测光纤分别对应一个光强采集元件。
进一步的,所述光强采集元件采用光电二极管。
本发明还提供一种对准测量***的对准方法,包括以下步骤:
S1:第一光源模块、第二光源模块发出的光束通过成像模块投射到硅片上的对准标记;
S2:所述对准标记对第一光源模块和第二光源模块发出的光束进行衍射后经过所述成像模块分别干涉成像在第一参考光栅和第二参考光栅上;
S3:信号采集处理模块采集透过所述第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理并发送至对准操作与管理模块;
S4:位置采集与运动控制模块采集工件台的位置信息,并发送至对准操作与管理模块;
S5:所述对准操作与管理模块接收所述信号采集处理模块和位置采集与运动控制模块的信号,计算对准位置。
进一步的,步骤S2中,所述成像模块对经所述对准标记衍射的光束进行偏振调制,使不同波长的衍射光束分别成像至不同位置的各级次的参考标记处。
进一步的,通过光源控制模块控制第一光源和第二光源分时打开,同时控制第三光源和第四光源分时打开,所述信号采集处理模块分时采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理后发送至对准操作与管理模块分别计算对准位置。
进一步的,通过光源控制模块控制第一光源、第二光源、第三光源、第四光源同时打开,所述信号采集处理模块同时采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的第一~第四光束的光强信号并进行处理后发送至对准操作与管理模块计算对准位置。
进一步的,所述成像模块设置有六种偏折调制区域,分别偏折调制所述第一光源和/或所述第二光源的一级光,所述第一光源和/或所述第二光源的三级光,所述第一光源的五级光,所述第二光源的五级光,所述第一光源的七级光,所述第二光源的七级光。
进一步的,所述信号采集处理模块分别收集透过所述第一参考光栅的第一光源或第二光源的一级光强信号、三级光强信号、五级光强信号、七级光强信号,以及分别收集透过所述第二参考光栅的第三光源或第四光源的一级光强信号、三级光强信号、五级光强信号、七级光强信号。
进一步的,所述信号采集处理模块分别收集透过所述第一参考光栅的第一光源和第二光源的一级光强信号、第一光源和第二光源的三级光强信号、第一光源的五级光强信号、第二光源的五级光强信号、第一光源的七级光强信号及第二光源的七级光强信号,以及收集透过所述第二参考光栅的第三光源和第四光源的一级光强信号、第三光源和第四光源的三级光强信号、第三光源的五级光强信号、第四光源的五级光强信号、第三光源的七级光强信号及第四光源的七级光强信号;
再对收集到透过所述第一参考光栅的第一光源和第二光源的一级光强信号、第一光源和第二光源的三级光强信号,及透过所述第二参考光栅的第三光源和第四光源的一级光强信号、第三光源和第四光源的三级光强信号进行分束,采集到所述第一光源的一级光强信号、第二光源的一级光强信号、第一光源的三级光强信号、第二光源的三级光强信号、第三光源的一级光强信号、第四光源的一级光强信号、第三光源的三级光强信号、第四光源的三级光强信号。
本发明提供的对准测量***及对准方法,通过设置第一光源模块和第二光源模块提供具有不同波长的四种光束,通过光源控制模块控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭,通过成像模块将照射到对准标记上的第一光源模块、第二光源模块发出的光束分别成像在第一参考光栅、第二参考光栅的不同位置上;第一参考光栅和第二参考光栅为四种光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;通过信号采集处理模块采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理,通过位置采集与运动控制模块,采集工件台的位置信息,以及通过对准操作与管理模块计算对准位置。本发明不仅可实现同一个光路的多波长分时复用,避免同一光源模块中两波长的光束同时照明时,在参考光栅上两波长的1级光成像重叠、3级光重叠,也可以实现对四种波长同时进行测量,最终对比四种波长对准重复性,获得该工艺条件下性能最佳的波长,利用该波长进行该工艺条件下的光刻生产,提高工艺适应性。
附图说明
图1是本发明实施例1中对准测量***的结构示意图;
图2是本发明实施例1中第一光束和第二光束对应X、Y方向的衍射光斑分布图;
图3是本发明实施例1中光束偏折元件上调制区域的分布图;
图4是本发明实施例1中第一参考光栅表面参考标记的分布情况;
图5是本发明实施例1中信号采集与处理模块的结构示意图;
图6是本发明实施例2中信号采集与处理模块的结构示意图。
图中所示:11、第一光源;12、第二光源;13、第三光源;14、第四光源;21、第一合束器;22、第一合束器;31、第一成像模块;32、第二成像模块;33、照明单元;34、光束偏折元件;35、第二反射元件;36、成像透镜;37、偏振分束器;38、第一反射元件;4、工件台;5、硅片;51、对准标记;71、第一参考光栅;72、第二参考光栅;8、信号采集处理模块;8a、第一信号处理模块;8b、第二信号处理模块;81、探测光纤;811、一级光探测光纤;812、三级光探测光纤;813、五级光探测光纤;814、七级光探测光纤;82、光强采集元件;83、波长分束器;9、位置采集与运动控制模块;10、对准操作与管理模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示,本发明提供了一种对准测量***,包括:
第一光源模块,包括第一光源11和第二光源12,提供具有不同波长的第一光束和第二光束;本实施例中,第一光源11和第二光源12选用532nm、633nm的激光器。
第一合束器21,对第一光束和第二光束进行合束。
第二光源模块,包括第三光源13和第四光源14,提供具有不同波长的第三光束和第四光束;本实施例中,第三光源13和第四光源14选用780nm、852nm的激光器。
第二合束器22,对第三光束和第四光束进行合束。
光源控制模块(图中未示出),控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭。
工件台4,承载具有对准标记51的硅片5。
第一参考光栅71,为第一光束和/或第二光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记。第二参考光栅72,为第三光束和/或第四光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记。
成像模块,将所述第一光源模块、第二光源模块发出的光束照射到对准标记51上,并收集经所述对准标记51反射的光束后成像在所述第一参考光栅71、第二参考光栅72的不同位置上;所述成像模块包括第一成像模块31、第二成像模块32及偏振分束器37,所述第一成像模块31和第二成像模块32关于所述偏振分束器37对称设置,所述第一合束器21和所述第二合束器22发出的光束均经所述偏振分束器37后照射所述对准标记51,经所述对准标记51衍射的光束被所述偏振分束器37分束后分别进入所述第一成像模块31和所述第二成像模块成像32,本实施例中,偏振分束器37采用PBS及波片组合元件。
优选的,所述第一成像模块31和第二成像模块32均包括依次设置的照明单元33、第一反射元件38、光束偏折元件34、第二反射元件35和成像透镜36。光束透过所述照明单元33后被所述第一反射元件34反射至所述偏振分束器37,之后入射至所述对准标记51,经所述对准标记51衍射的光束经所述偏振分束器37后依次经所述光束偏折元件34、第二反射元件35及成像透镜36后成像。所述光束偏折元件34上包括3种偏折角度的偏折结构相互排列形成六种偏折区域,对于第一成像模块31中的所述六种偏折区域,分别用于偏折所述第一光束和/或第二光束的一级光,第一光束和/或第二光束的三级光,第一光束的五级光,第二光束的五级光,第一光束的七级光,第二光束的七级光。
如图2所示,为第一光束(波长为532nm)和第二光束(波长为633nm)对应X、Y方向的衍射光斑分布图,从图中可以看出,该两束光的1级衍射光斑大部分重叠,3级衍射光斑有少量重叠,5级和7级衍射光斑是完全分离的。
如图3所示为光束偏折元件34上调制区域的分布图,结合图3中可以看到,如果将两束光的1级光、3级光放在一起偏折调制,那么总共需要对6个光束(两束光的1级、两束光的3级、第一光束的5级、第二光束的5级、第一光束的7级、第二光束7级)进行偏折调制,因此需要形成6种偏折,由3种偏折角度的偏折元件相互排列形成。图4中,圆形区域a为对1级光进行偏折调制区域,圆形区域b为对3级光进行偏折调制区域,圆形区域c1为对第一光束的5级光进行偏折调制区域,圆形区域c2为第二光束的5级光进行偏折调制区域,圆形区域d1、d2分别是两束光的7级光偏折调制区域。偏折元件可以采用楔形板元件、或者在反射元件表面增加调制光束角度的反射面实现。对于1、3级衍射光束,两束光都经过偏折元件的相同区域,因此光束所经过的偏折调制角度相同,但是由于不同波长,两束光的折射率有所差别,因此偏折后两束光的角度有略微差别,最终将导致成像到参考光栅面的干涉图像位置有略微差别,因此,要求对应级次的参考标记能够覆盖两种波长的干涉图像。
如图4所示,为第一参考光栅71表面参考标记的分布情况(第二参考光栅72相似),因为两束光的折射率不同,所以1级、3级光束的成像中心位置有偏差,偏差距离可根据公式(n1-n2)﹡α﹡f计算获得,n1、n2分别为第一光束和第二光束对应的偏折元件的折射率,α为该级次光束的偏折调制角度,f为成像透镜的焦距。为了覆盖两束光的干涉图像,1级、3级的参考标记略微比5级、7级大些。对于5级、7级,两束光的干涉图像成像位置是经过偏折分离的,因此5级、7级参考标记只分别对应一束光的干涉图像。
信号采集处理模块8,采集透过第一参考光栅71、第二参考光栅72的光强信号并进行处理。所述信号采集处理模块8包括分别与所述第一成像模块31和第二成像模块32对应的第一信号采集模块8a和第二信号采集模块8b,所述第一信号采集模块8a和第二信号采集模块8b均包括探测光纤81和光强采集元件82。所述探测光纤81包括一级光探测光纤811、三级光探测光纤812、五级光探测光纤813和七级光探测光纤814。如图5所示,所述一级光探测光纤811、三级光探测光纤812、五级光探测光纤813和七级光探测光纤814分别设有一个。每个所述一级光探测光纤811、三级光探测光纤812、五级光探测光纤813和七级光探测光纤817分别对应一个光强采集元件82,所述光强采集元件82采用光电二极管。
位置采集与运动控制模块9,采集工件台的位置信息。
对准操作与管理模块10,接收信号采集处理模块8和位置采集与运动控制模块9的信号,计算对准位置。
本发明还提供一种对准测量***的对准方法,包括以下步骤:
S1:第一光源模块、第二光源模块发出的光束通过成像模块投射到硅片5上的对准标记51;
S2:对准标记51对第一光源模块和第二光源模块发出的光束进行衍射后经过成像模块分别干涉成像在第一参考光栅71和第二参考光栅72上;具体的,所述成像模块对经所述对准标记51衍射的光束进行偏振调制,使不同波长的衍射光束分别成像至第一参考光栅71或第二参考光栅72不同位置的各级次的参考标记处。
S3:信号采集处理模块8采集透过第一参考光栅71、第二参考光栅72的光强信号并进行处理并发送至对准操作与管理模块10;
S4:位置采集与运动控制模块9采集工件台4的位置信息,并发送至对准操作与管理模块10;
S5:对准操作与管理模块10接收信号采集处理模块8和位置采集与运动控制模块9的信号,计算对准位置。优选的,通过光源控制模块控制第一光源11和第二光源12分时打开,同时控制第三光源13和第四光源14分时打开,所述信号采集处理模块8分时采集透过第一参考光栅71、第二参考光栅72的光强信号并进行处理后发送至对准操作与管理模块10分别计算对准位置。所述成像模块设置有六种偏折调制区域,分别偏折调制所述第一光源11和/或所述第二光源12的一级光,所述第一光源11和/或所述第二光源12的三级光,所述第一光源11的五级光,所述第二光源12的五级光,所述第一光源11的七级光,所述第二光源12的七级光。所述信号采集处理模块8分别收集透过所述第一参考光栅71的第一光源11或第二光源12的一级光强信号、三级光强信号、五级光强信号、七级光强信号,以及分别收集透过所述第二参考光栅72的第三光源13或第四光源14的一级光强信号、三级光强信号、五级光强信号、七级光强信号。具体的,干涉图像成像至第一参考光栅71或第二参考光栅72后,被参考标记调制,最终形成对准测量光信号,参考光栅的每个参考标记后均有与之对应的探测光纤81,用以收集对准光信号。由于5级、7级光信号只对应一束光的光信号,因此两束光的5级、7级光信号可以同时采集,但是1级、3级光信号中包含两束光的信号,因此在采集1级、3级光信号时,需要分时进行。具体流程为:首先开启第一光源11、第三光源13,关闭第二光源12、第四光源14,利用第一光束、第三光束进行对准扫描,并获得对准重复性;接着关闭第一光源11、第三光源13,开启第二光源12、第四光源14,第二光源12、第四光源14进行对准扫描,并获得对准重复性;对比四种波长对准重复性,获得该工艺条件下性能最佳的波长;利用该波长进行该工艺条件下的光刻生产。
实施例2
如图6所示,与实施例1不同的是,所述一级光探测光纤811和三级光探测光纤812分别设有一个,所述五级光探测光纤813和七级光探测光纤814分别设有两个。优选的,所述一级光探测光纤811和三级光探测光纤812分别对应两个光强采集元件82,所述一级光探测光纤811和三级光探测光纤812与对应的光强采集元件82之间设有波长分束器83,每个所述五级光探测光纤813和七级光探测光纤814分别对应一个光强采集元件82。
本实施例中,光源控制模块控制第一光源11、第二光源12、第三光源13、第四光源14同时打开,所述信号采集处理模块8同时采集透过第一参考光栅71、第二参考光栅72的第一~第四光束的光强信号并进行处理后发送至对准操作与管理模块10计算对准位置。所述成像模块设置有六种偏折调制区域,分别偏折调制所述第一光源11和/或所述第二光源12的一级光,所述第一光源11和/或所述第二光源12的三级光,所述第一光源11的五级光,所述第二光源12的五级光,所述第一光源11的七级光,所述第二光源12的七级光。所述信号采集处理模块8分别收集透过所述第一参考光栅71的第一光源11和第二光源1 2的一级光强信号、第一光源11和第二光源12的三级光强信号、第一光源11的五级光强信号、第二光源12的五级光强信号、第一光源11的七级光强信号及第二光源12的七级光强信号,以及收集透过所述第二参考光栅72的第三光源13和第四光源14的一级光强信号、第三光源13和第四光源14的三级光强信号、第三光源13的五级光强信号、第四光源14的五级光强信号、第三光源13的七级光强信号及第四光源14的七级光强信号;再对收集到透过所述第一参考光栅71的第一光源11和第二光源12的一级光强信号、第一光源11和第二光源12的三级光强信号,及透过所述第二参考光栅72的第三光源13和第四光源14的一级光强信号、第三光源13和第四光源14的三级光强信号进行分束,采集到所述第一光源11的一级光强信号、第二光源12的一级光强信号、第一光源11的三级光强信号、第二光源12的三级光强信号、第三光源13的一级光强信号、第四光源14的一级光强信号、第三光源13的三级光强信号、第四光源14的三级光强信号。具体的,1级光中包含了两个波长的信号光,3级光中也包含了两种波长的信号光,因此在一级光探测光纤811和三级光探测光纤812后设一个波长分束器83将两束光分离开,并分别通过一个光强采集元件82进行信息采集,并将采集的信息输出至对准操作与管理模块10。5级光中只有一种波长的对准信号光,两束光对应有两个参考标记,对应有两根五级光探测光纤813分别收集信号光,同样7级光中也只有一种波长的对准信号光,两束光对应有两个参考标记,对应有两根五级光探测光纤813分别收集信号光。本实施例中可实现四种波长的光束的对准信号的同时采集,无需再单独进行分时采集。由于不同波长的光束共用一个光路,在分束时,需要设计二向色滤波片、增加窄带滤光膜以降低色窜扰。
综上所述,本发明提供的对准测量***及对准方法,通过设置第一光源模块和第二光源模块提供具有不同波长的四种光束,通过光源控制模块控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭,通过成像模块将照射到对准标记上的第一光源模块、第二光源模块发出的光束分别成像在第一参考光栅71、第二参考光栅72的不同位置上;通过第一参考光栅71和第二参考光栅72为四种光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;通过信号采集处理模块8采集透过第一参考光栅71、第二参考光栅72的光强信号并进行处理,通过位置采集与运动控制模块9采集工件台的位置信息,以及通过对准操作与管理模块10计算对准位置。本发明不仅可实现同一个光路的多波长分时复用,避免同一光源模块中两波长的光束同时照明时,在参考光栅上两波长的1级光成像重叠、3级光重叠,也可以实现对四种波长同时进行测量,最终对比四种波长对准重复性,获得该工艺条件下性能最佳的波长,利用该波长进行该工艺条件下的光刻生产,提高工艺适应性。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明,但这些实施方式只是作为提示,不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (18)
1.一种对准测量***,其特征在于,包括:
第一光源模块,包括第一光源和第二光源,提供具有不同波长的第一光束和第二光束;
第一合束器,对第一光束和第二光束进行合束;
第二光源模块,包括第三光源和第四光源,提供具有不同波长的第三光束和第四光束;
第二合束器,对第三光束和第四光束进行合束;
光源控制模块,控制第一光源模块和第二光源模块中不同光源的开启和关闭;
工件台,承载具有对准标记的硅片;
第一参考光栅,为第一光束和/或第二光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;
第二参考光栅,为第三光束和/或第四光束的不同级次衍射光提供不同周期的参考标记;
成像模块,将所述第一光源模块、第二光源模块发出的光束照射到所述对准标记上,并收集经所述对准标记反射的光束后成像在所述第一参考光栅、第二参考光栅的不同位置上;
信号采集处理模块,采集透过所述第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理;
位置采集与运动控制模块,采集工件台的位置信息;以及
对准操作与管理模块,接收信号采集处理模块和位置采集与运动控制模块的信号,计算对准位置。
2.根据权利要求1所述的对准测量***,其特征在于,所述成像模块包括第一成像模块、第二成像模块及偏振分束器,所述第一成像模块和第二成像模块关于所述偏振分束器对称设置,所述第一合束器和所述第二合束器发出的光束均经所述偏振分束器后照射所述对准标记,经所述对准标记衍射的光束被所述偏振分束器分束后分别进入所述第一成像模块和所述第二成像模块成像。
3.根据权利要求2所述的对准测量***,其特征在于,所述第一成像模块和第二成像模块均包括依次设置的照明单元、第一反射元件、光束偏折元件、第二反射元件和成像透镜,光束透过所述照明单元后被所述第一反射元件反射至所述偏振分束器,之后入射至所述对准标记,经所述对准标记衍射的光束经所述偏振分束器后依次经所述光束偏折元件、第二反射元件及成像透镜后成像。
4.根据权利要求3所述的对准测量***,其特征在于,所述光束偏折元件上包括3种偏折角度的偏折结构相互排列形成六种偏折区域。
5.根据权利要求2所述的对准测量***,其特征在于,所述信号采集处理模块包括分别与所述第一成像模块和第二成像模块对应的第一信号采集模块和第二信号采集模块,所述第一信号采集模块和第二信号采集模块均包括探测光纤和光强采集元件。
6.根据权利要求5所述的对准测量***,其特征在于,所述探测光纤包括一级光探测光纤、三级光探测光纤、五级光探测光纤和七级光探测光纤。
7.根据权利要求6所述的对准测量***,其特征在于,所述一级光探测光纤、三级光探测光纤、五级光探测光纤和七级光探测光纤分别设有一个。
8.根据权利要求7所述的对准测量***,其特征在于,每个所述一级光探测光纤、三级光探测光纤、五级光探测光纤和七级光探测光纤分别对应一个光强采集元件。
9.根据权利要求6所述的对准测量***,其特征在于,所述一级光探测光纤和三级光探测光纤分别设有一个,所述五级光探测光纤和七级光探测光纤分别设有两个。
10.根据权利要求9所述的对准测量***,其特征在于,所述一级光探测光纤和三级光探测光纤分别对应两个光强采集元件,所述一级光探测光纤和三级光探测光纤与对应的光强采集元件之间设有波长分束器,每个所述五级光探测光纤和七级光探测光纤分别对应一个光强采集元件。
11.根据权利要求5所述的对准测量***,其特征在于,所述光强采集元件采用光电二极管。
12.一种采用如权利要求1所述的对准测量***的对准方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:第一光源模块、第二光源模块发出的光束通过成像模块投射到硅片上的对准标记;
S2:所述对准标记对所述第一光源模块和第二光源模块发出的光束进行衍射后经过所述成像模块分别干涉成像在第一参考光栅和第二参考光栅上;
S3:信号采集处理模块采集透过所述第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理并发送至对准操作与管理模块;
S4:位置采集与运动控制模块采集工件台的位置信息,并发送至所述对准操作与管理模块;
S5:所述对准操作与管理模块接收所述信号采集处理模块和位置采集与运动控制模块的信号,计算对准位置。
13.根据权利要求12所述的对准方法,其特征在于,步骤S2中,所述成像模块对经所述对准标记衍射的光束进行偏振调制,使不同波长的衍射光束分别成像至不同位置的各级次的参考标记处。
14.根据权利要求13所述的对准方法,其特征在于,通过光源控制模块控制所述第一光源和第二光源分时打开,同时控制所述第三光源和第四光源分时打开,所述信号采集处理模块分时采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的光强信号并进行处理后发送至对准操作与管理模块分别计算对准位置。
15.根据权利要求13所述的对准方法,其特征在于,通过光源控制模块控制所述第一光源、第二光源、第三光源、第四光源同时打开,所述信号采集处理模块同时采集透过第一参考光栅、第二参考光栅的第一~第四光束的光强信号并进行处理后发送至对准操作与管理模块计算对准位置。
16.根据权利要求14或15所述的对准方法,其特征在于,所述成像模块设置有六种偏折调制区域,分别偏折调制所述第一光源和/或所述第二光源的一级光,所述第一光源和/或所述第二光源的三级光,所述第一光源的五级光,所述第二光源的五级光,所述第一光源的七级光,所述第二光源的七级光。
17.根据权利要求14所述的对准方法,其特征在于,所述信号采集处理模块分别收集透过所述第一参考光栅的第一光源或第二光源的一级光强信号、三级光强信号、五级光强信号、七级光强信号,以及分别收集透过所述第二参考光栅的第三光源或第四光源的一级光强信号、三级光强信号、五级光强信号、七级光强信号。
18.根据权利要求15所述的对准方法,其特征在于,所述信号采集处理模块分别收集透过所述第一参考光栅的第一光源和第二光源的一级光强信号、第一光源和第二光源的三级光强信号、第一光源的五级光强信号、第二光源的五级光强信号、第一光源的七级光强信号及第二光源的七级光强信号,以及收集透过所述第二参考光栅的第三光源和第四光源的一级光强信号、第三光源和第四光源的三级光强信号、第三光源的五级光强信号、第四光源的五级光强信号、第三光源的七级光强信号及第四光源的七级光强信号;
再对收集到透过所述第一参考光栅的第一光源和第二光源的一级光强信号、第一光源和第二光源的三级光强信号,及透过所述第二参考光栅的第三光源和第四光源的一级光强信号、第三光源和第四光源的三级光强信号进行分束,采集到所述第一光源的一级光强信号、第二光源的一级光强信号、第一光源的三级光强信号、第二光源的三级光强信号、第三光源的一级光强信号、第四光源的一级光强信号、第三光源的三级光强信号、第四光源的三级光强信号。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008058477A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Orc Mfg Co Ltd | 描画装置 |
CN101551523A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-10-07 | 上海微电子装备有限公司 | 相干成像*** |
WO2013152878A2 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Asml Holding N.V. | Position measuring method, position measuring apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method, optical element |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008058477A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Orc Mfg Co Ltd | 描画装置 |
CN101551523A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-10-07 | 上海微电子装备有限公司 | 相干成像*** |
WO2013152878A2 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Asml Holding N.V. | Position measuring method, position measuring apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method, optical element |
CN104062859A (zh) * | 2013-03-21 | 2014-09-24 | 上海微电子装备有限公司 | 一种光刻设备对准*** |
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