自参考干涉对准系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及光刻领域中自参考干涉对准系统。
【背景技术】
[0002] 在半导体1C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。
[0003]掩模与硅片之间的对准可采用掩模（同轴）对准+硅片（离轴）对准的方式，即 以工件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，如图1所示。对准 的基本过程为：首先通过同轴对准系统（即掩模对准系统），实现掩模标记与工件台基准板 标记之间的对准，然后利用离轴对准系统（硅片对准系统），完成硅片对准标记与工件台基 准板标记之间的对准（通过两次对准实现），进而间接实现硅片对准标记与掩模对准标记 之间对准，建立二者之间的位置坐标关系。
[0004]专利EP1148390、US7564534和CN1296774给出了一种自参考干涉对准系统，如图1 所示。该对准系统通过激光器发射出光线，通过PBS分束镜（偏振分束镜）1将光线垂直投 射至硅片3或者工件台4基准板的标记2上，再通过PBS分束镜1将衍射光斑投射至像旋转 装置上，由所述像旋转装置实现对准标记衍射波面的分裂，以及分裂后两波面相对180°的 旋转重叠干涉，然后利用光强信号探测器，在光瞳面处探测干涉后的对准信号，通过信号分 析器确定标记2的对准位置，若存在偏差，则可以通过位置传感器改变工件台4的位置。该 对准系统要求对准标记是180°旋转对称。像旋转装置是该对准系统最核心的装置，用以标 记像的分裂与旋转。在该发明中，通过自参考干涉仪实现该功能。但由于照明光斑很小，约 为40-60微米，导致各级衍射光斑进入自参考干涉仪时尺寸很小，直径约为100-300微米。 此时，为保证正负级次光斑相互旋转180度后能够重合，干涉仪两棱镜之间加工、装配与胶 合的精度要求极高，制造难度很大，成本高。一个可选择的方案是通过增大照明光斑，实现 衍射光斑的增大，从而降低自参考干涉仪的制造难度。但是，增大照明光斑必然引入更多的 光学噪声，尤其是线槽标记对准时，不利于重复精度的提高。另外一种可选择的方案是增加 光程，光程越长，衍射光斑就扩散的越大，可以通过增加标记到自参考干涉仪之间的光程实 现。但是，光程的增加将导致光学结构的不紧凑，以及光学结构的不稳定性。同时，增加光 程也将引入更多的光学噪声。
【发明内容】
[0005]自参考干涉对准系统本发明的目的在于提供一种，采用锥形照明的方式，用于扩 展衍射光斑的尺寸，从而降低自参考干涉仪的制造难度，提高方案的工程可实现性。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提出了一种自参考干涉对准系统，包括：
[0007] 光源，提供照明光束；
[0008] 透镜，所述照明光束经所述透镜后形成投影光束照射至对准标记上形成正、负衍 射级次的衍射光班，并将衍射光斑反馈至自参考干涉光学模块；
[0009]自参考干涉光学模块，对所述衍射光斑进行像旋转处理，以使对应的正、负级次衍 射光斑像重叠；
[0010] 信号探测模块，用于探测所述重叠后的正、负级次衍射光斑像；
[0011] 其特征在于，所述透镜形成的投影光束为锥形光束或圆台形光束，以扩展衍射光 斑尺寸。
[0012] 进一步的，所述对准标记与扫描方向之间存在预定倾角。
[0013] 进一步的，所述系统还包括一偏振分束器，所述照明光束依次通过所述偏振分束 器和透镜照射至所述对准标记上，所述衍射光斑依次通过所述透镜和偏振分束器反馈至所 述自参考干涉光学模块。
[0014] 进一步的，所述自参考干涉光学模块包括一像旋转装置，所述像旋转装置采用两 个屋脊棱镜组合而成。
[0015] 进一步的，还包括信号处理模块，对所述信号探测模块输出的探测信号进行处理 以获取对准信息。
[0016] 进一步的，所述对准标记包括第一对准标记和第二对准标记，所述第一对准标记 和第二对准标记相互垂直排列。
[0017] 进一步的，所述第一对准标记与扫描方向之间的预定倾角为45度，所述第二对准 标记与扫描方向之间的预定倾角为135度。
[0018] 进一步的，所述第一对准标记具有第一光栅周期，所述第二对准标记具有第二光 栅周期，所述第一光栅周期与第二光栅周期相同或不同。
[0019] 进一步的，所述对准标记包括多个第一对准标记及多个第二对准标记，所述第一 对准标记与第二对准标记沿所述扫描方向间隔排布。
[0020] 进一步的，所述第一对准标记与扫描方向之间的预定倾角为45度，所述第二对准 标记与扫描方向之间的预定倾角为135度。
[0021] 进一步的，第一对准标记和第二对准标记具有不同的光栅周期或相同的光栅周 期。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：采用锥形光束或圆台形光束照 射对准标记上，从而扩展衍射光斑的尺寸，降低自参考干涉仪的制造难度，提高方案的工程 可实现性。同时，本发明通过标记与扫描方向之间倾斜布置，实现一次扫描同时获得X向和 Y向的对准位置，进而提高对准的效率。
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术中自参考干涉对准系统的结构示意图；
[0024] 图2为本发明实施例一中自参考干涉对准系统的结构示意图；
[0025] 图3垂直照明与锥形照明衍射光分布示意图；
[0026] 图4为垂直照明与本发明实施例一中锥形照明的光路对比图；
[0027] 图5为本发明实施例一中不同级衍射光斑的示意图；
[0028] 图6为本发明实施例一中第一光栅周期和第二光栅周期相同的对准标记示意图；
[0029] 图7为本发明对准标记在划线槽中分布示意图；
[0030] 图8为本发明实施例一中第一对准标记和第二对准标记坐标转换示意图；
[0031] 图9为本发明实施例二中第一光栅周期和第二光栅周期不同的对准标记示意图；
[0032] 图10为本发明实施例三中多组对准标记的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 其，进行更详细的描述自参考干涉对准系统下面将结合示意图对本发明的应该理 解本领域技术人员可以修改在此描述的，中表示了本发明的优选实施例下列描述应当被理 解为对于本，因此。而仍然实现本发明的有利效果，本发明。而并不作为对本发明的限制， 领域技术人员的广泛知道
[0034] 不详细描述公，在下列描述中。不描述实际实施例的全部特征，为了清楚应当认为 在。而混乱因为它们会使本发明由于不必要的细节，知的功能和结构，必须做出大量实施细 节以实现开发者的特定目标，任何实际实施例的开发中另。由一个实施例改变为另一个实 施例，例如