专利名称：用于对准系统的参考光栅空间像调整装置及调整方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路制造装备的技术领域，尤其涉及一种用于对准系统的参考光栅空间像调整装置及调整方法。
背景技术：
光刻设备是一种应用于集成电路制造的装备，利用该装备包括但不限于集成电路制造光刻装置、液晶面板光刻装置、光掩模刻印装置、MEMS(微电子机械系统)/MOMS(微光机系统)光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置及印刷电路板加工装置等。利用光刻设备实现曝光的过程中，掩模版与曝光对象(例如硅片、印刷电路板等)的位置必须对准，通常掩模版上方与曝光对象上方均配置一定的位置对准装置，用于建立 掩模版与曝光对象之间精确的相对位置关系。随着芯片的集成度的提高，对位置对准装置的精度要求也越来越高。因此现有技术中的对准系统又可分为掩模对准和硅片对准。硅片对准系统在光刻设备中完成工件台基准板与硅片间的相对位置对准，利用工件台基准板或者硅片位相光栅的干涉像(空间像)与参考光栅(振幅型光栅)扫描得到其相对位置。在硅片对准系统中容易出现的误差有离焦量和倾斜量。硅片对准系统工作过程中的离焦量和倾斜量如果单独出现，不会影响硅片对准系统的对准精度，如果两者同时存在，将会产生对准误差，特别对于双波长工作的硅片对准系统。双波长工作的硅片对准系统的详细介绍请参见CN1506768A。因此将参考光栅相对标记干涉像(空间像)精确地调整到最佳焦面尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于对准系统的参考光栅空间像调整装置及调整方法，能在同时具有离焦量和倾斜量的情况下，将参考光栅相对标记干涉像精确地调整到最佳焦面。为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于对准系统的参考光栅空间像调整装置，沿光线传播的方向依次包括光源，用于提供照明光束；偏转平板，用于改变照明光束的倾斜角度；曝光对象，该曝光对象含有至少一个对准标记；光学元件单元，用于将该对准标记的衍射光束干涉成像在参考光栅上；还包括偏转平板控制设备，用于控制该偏转平板的角度；参考光栅Z向驱动装置,用于控制该参考光栅Z向位移。更进一步地，该光学元件按光线传播的方向依次包括第一透镜组、反射棱镜、第二透镜组及光纤，该参考光栅放置于该第二透镜组与该光纤之间。该参考光栅空间像调整装置还包括光电探测及放大处理单元及信号处理单元，该光电探测及放大处理单元用于探测光信号并转化为电信号，该信号处理单元用于处理该电信号。参考光栅空间像调整装置还包括一反射镜。参考光栅空间像调整装置还包括光电探测及放大滤波单元。参考光栅空间像调整装置电光调制装置及电光调制控制器，该电光调制装置用于调节该照明光束的光强。
更进一步地，该光源是一激光光源。该参考光栅Z向驱动装置包括位置传感器和电机。该偏转平板控制设备是一电机。该光电探测及放大处理单元包括光电探测和前置放大模块、多路开关及锁相放大模块。本发明同时公开一种使用上述装置调整参考光栅空间像的方法，包括利用该偏转平板控制设备至少一次改变照明光束以获得倾斜量，利用该参考光栅Z向驱动装置至少一次改变该参考光栅的Z向位移以获得离焦量，测量至少四条通过参考光栅扫描后的光强曲线，根据该光强曲线计算该参考光栅的最佳焦平面。与现有技术相比较，本发明所公开的使用上述装置调整参考光栅空间像的装置与方法，通过控制参考光栅Z向位移，并根据所获得的扫描信号可以定位最佳参考光栅位置，实现了将参考光栅精密地调整在硅片对准系统的空间像焦面位置。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图I是本发明所涉及的参考光栅空间像调整装置的光学原理图；图2是参考光栅焦面调整的光学原理图；图3是偏转平板调整光束偏移的光学原理图；图4是参考光栅不同Xtl位置对应的参考光栅扫描信号；图5是本发明所涉及的参考光栅空间像调整装置的第一实施方式；图6是第一实施方式的光路图；图7是本发明所涉及的参考光栅空间像调整装置的第二实施方式。主要符号说明I-对准标记；2-硅片对准系统前组透镜3-照明光束4-偏转平板5-反射棱镜6-光阑7-硅片对准系统后组透镜8-参考光栅9-对准标记干涉像101-硅片102-第一透镜组103-棱镜104-第二透镜组105-参考光栅106-反射镜
107-偏转平板108-参考光栅Z向驱动装置109-对准标记干涉像110-光电探测及放大处理单元111-光阑112-电光调制控制器113-偏转平板控制装置
114-电光调制装置115-信号处理主控制器117-激光光源118-光电探测及放大滤波单元
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。本发明的主要发明构思为根据硅片对准系统的工作原理特征，提供一种参考光栅与空间像装调理论，并根据该理论提供一种参考光栅的调整装置及方法，可以将参考光栅精密地调整在硅片对准系统的空间像焦面位置。同时针对在该硅片对准系统实际工程实践过程中容易受到工艺缺陷限制的特点，提供了克服工艺缺陷限制的技术方案。图I是本发明所涉及的参考光栅空间像调整装置的光学原理图，图2是参考光栅焦面调整的光学原理图，图3是偏转平板调整光束偏移的光学原理图。以下将详细阐述本发明的光学原理，并请同时参考图I至图3。如图I中所示，照明光束3经过偏转平板4后，其位置发生改变，照明光束3经过硅片对准系统前组透镜2后，照明光束的位置改变转换为角度改变，然后照射到对准标记I上。这种照明光束相对对准标记的角度改变可以认为是对准标记I相对照明光束的倾斜，经过对准系统后，对准标记I衍射光束干涉成像在参考光栅8面上，照明光束的倾斜会导致对准标记I衍射光束干涉像在Z向发生倾斜。假设照明光束倾斜角度为Rx，则对准标记I衍射光束干涉像沿Z向倾斜角度同样为Rx，此处假设对准系统放大倍率为I。调整原理根据光学成像系统的离焦倾斜性Ax = RxX Λζ，其中Λ χ是像的移动量，Rx为照明光束相对对准标记的倾斜量，Az为参考光栅离焦量。照明光束倾斜角度与对准系统前组透镜焦距有关，假设对准系统前组透镜焦距为f，则需要偏转平板4实现的光束偏移量为D = fXRx。光束偏移量D与偏转平板4偏转角度的关系如图3所示，为
权利要求
1.一种用于对准系统的参考光栅空间像调整装置，包括 光源，用于提供照明光束； 偏转平板，用于改变照明光束的倾斜角度； 曝光对象，所述曝光对象含有至少一个对准标记； 光学元件单元，用于将所述对准标记的衍射光束干涉成像在参考光栅上； 偏转平板控制设备，用于控制所述偏转平板的角度； 参考光栅Z向驱动装置，用于控制所述参考光栅Z向位移。
2.如权利要求I所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，所述光学元件按光线传播的方向依次包括第一透镜组、反射棱镜、第二透镜组及光纤，所述参考光栅放置于所述第二透镜组与所述光纤之间。
3.如权利要求I所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，还包括光电探测及放大处理单元及信号处理单元，所述光电探测及放大处理单元用于探测光信号并转化为电信号，所述信号处理单元用于处理所述电信号。
4.如权利要求3所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，还包括一反射镜。
5.如权利要求4所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，还包括光电探测及放大滤波单元。
6.如权利要求5所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，还包括电光调制装置及电光调制控制器，所述电光调制装置用于调节所述照明光束的光强。
7.如权利要求I所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，所述光源是一激光光源。
8.如权利要求I所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，所述参考光栅Z向驱动装置包括位置传感器和电机。
9.如权利要求I所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，所述偏转平板控制设备是一电机。
10.如权利要求3所述的参考光栅空间像调整装置，其特征在于，所述光电探测及放大处理单元包括光电探测和前置放大模块、多路开关及锁相放大模块。
11.一种使用权利要求I至10任一项装置调整参考光栅空间像的方法，其特征在于，利用所述偏转平板控制设备至少一次改变照明光束以获得倾斜量，利用所述参考光栅Z向驱动装置至少一次改变所述参考光栅的Z向位移以获得离焦量，测量至少四条通过参考光栅扫描后的光强曲线，根据所述光强曲线计算所述参考光栅的最佳焦平面。
全文摘要
本发明公开一种用于对准系统的参考光栅空间像调整装置，沿光线传播的方向依次包括光源，用于提供照明光束；偏转平板，用于改变照明光束的倾斜角度；曝光对象，所述曝光对象含有至少一个对准标记；光学元件单元，用于将所述对准标记的衍射光束干涉成像在参考光栅上；还包括偏转平板控制设备，用于控制所述偏转平板的角度；参考光栅Z向驱动装置，用于控制所述参考光栅Z向位移。本发明同时公开一种用于对准系统的参考光栅空间像调整方法。
文档编号G03F9/00GK102880018SQ20111019300
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者唐文力, 王海江 申请人:上海微电子装备有限公司