一種對準裝置及對準方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對準裝置及對準方法，采用偏振光源及成像鏡組，使得硅片背面可偵測的面積增大。由此，在需要同樣偵測面積的情況下，可縮小凹槽的深度，從而有效的減小夾盤的厚度，進一步減少夾盤的重量。最終，提高了變速運動時的穩(wěn)定性，提高了曝光速度和光刻的精度，進而提高了產能。
【專利說明】一種對準裝置及對準方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種應用于光刻的對準裝置及對準方法。
【背景技術】
[0002]在集成電路制造領域中，光刻是四個基本工藝中最關鍵的一個工藝步驟。光刻確定了器件的關鍵尺寸，其是高科技版本的照相術，需要在非常小的尺寸下完成，故光刻對準就非常的重要。若光刻對準上的出現(xiàn)問題，則可造成圖形歪曲或套刻精度(overlay)不好，最終轉化為對器件的電特性產生影響。
[0003]投影光刻機中，背面對準方式較為常用。文獻號為US2006/0007441A1的美國專利中記載了一種背面對準方式，采用了含兩個反射鏡的3D Align Optics (3維對準光學組件)將背面標記成像到正面，并采用正面對準系統(tǒng)對背面標記的像進行對準。文獻號為US6525805的美國專利中記載了另一背面對準方式，其在夾盤(chuck)邊緣直接開孔成凹槽，用兩個45度鏡，將硅片背面標記成像到正面。
[0004]以上幾種方式為代表的傳統(tǒng)可見光背面對準方式的缺點為，為了能夠較大范圍的偵測背面標記，需要用較大的反射鏡，則其凹槽深度就需要加深，通常都要達到2cm左右。如此，占用了夾盤比較大的空間，并且需要較大的工件臺行程，使得基于傳統(tǒng)無背面對準系統(tǒng)的光刻機難以改進，以增加或直接選配背面對準系統(tǒng)；另一方面，上述幾種方法使得夾盤體積較大，即重量較大，在實際生產過程中不能夠較靈活的運作，限制了光刻的精度和產倉泛。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種對準裝置及對準方法，以解決現(xiàn)有技術中的背面對準占據空間較大，靈活性差的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種對準裝置，包括:
[0007]偏振光源，所述偏振光源發(fā)出偏振光束；
[0008]夾盤，用于夾持一工件，所述工件背面具有對準標記,所述夾盤具有至少一個凹槽；
[0009]至少一個成像鏡組，設置所述凹槽內，所述成像鏡組包括第一反射鏡、第二反射鏡及至少一個偏振分光鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡分別位于所述凹槽的相對兩側，所述偏振分光鏡位于所述第一反射鏡和第二反射鏡之間且與第二反射鏡平行，所述偏振光束經所述成像鏡組照射所述工件背面，所述偏振光束經所述工件背面反射后再次經成像鏡組返回；以及
[0010]探測器，接收經所述成像鏡組反回的偏振光束。
[0011]可選的，對于所述的對準裝置，所述凹槽的深度為3?15mm。
[0012]可選的，對于所述的對準裝置，所述凹槽的深度為5?7mm。[0013]可選的，對于所述的對準裝置，所述偏振光束入射到所述第一反射鏡，經所述第一反射鏡反射后入射到所述偏振分光鏡，所述偏振分光鏡反射所述偏振光束形成第一照射面投射至所述工件背面。
[0014]可選的，對于所述的對準裝置，所述第一照射面的寬度皆為3飛_
[0015]可選的，對于所述的對準裝置，所述偏振光束入射到所述第一反射鏡，經所述第一反射鏡反射后入射到所述偏振分光鏡，所述第二反射鏡反射偏振光束形成第二照射面投射至所述工件背面。
[0016]可選的，對于所述的對準裝置，所述第二照射面的寬度皆為3飛_。
[0017]可選的，對于所述的對準裝置，所述第一反射鏡與所述凹槽底部的夾角為135°。
[0018]可選的，對于所述的對準裝置，所述第二反射鏡與所述凹槽底部的夾角為45°。
[0019]可選的，對于所述的對準裝置，所述偏振分光鏡、第一反射鏡及第二反射鏡均采用卡槽或螺栓固定于所述凹槽內。
[0020]可選的，對于所述的對準裝置，還包括物鏡及分束鏡，所述偏振光束經反射后經過所述物鏡及分束鏡，到達所述探測器。
[0021]本發(fā)明提供一種對準方法，包括:
[0022]放置工件于夾盤上，所述工件背面具有對準標記，所述工件的背面具有第一照射面及第二照射面；
[0023]偏振光源發(fā)出偏振光束，經一成像鏡組將所述偏振光束投射到所述工件背面，以檢測所述工件背面的對準標記；
[0024]若檢測到所述對準標記，則根據所述對準標記位置調整所述工件的位置；
[0025]其中，所述偏振光束為第一偏振光或者第二偏振光，所述第一偏振光的偏振方向垂直于所述第二偏振光的偏振方向，當所述偏振光束為第一偏振光時，利用第一照射面檢測所述工件背面的對準標記，當所述偏振光束為第二偏振光時，利用第二照射面檢測所述工件背面的對準標記。
[0026]可選的，對于所述的對準方法，所述夾盤具有至少一凹槽，所述成像鏡組設置于所述凹槽內，所述成像鏡組包括第一反射鏡、第二反射鏡、偏振分光鏡，經所述工件背面反射回的所述偏振光束被偏振分光鏡或者第二反射鏡反射后經過第一反射鏡、物鏡及分束鏡，被探測器接收。
[0027]可選的，對于所述的對準方法，所述第一偏振光經過偏振分光鏡予以反射。
[0028]可選的，對于所述的對準方法，所述第二偏振光經過偏振分光鏡予以透射，經過第二反射鏡予以反射。
[0029]可選的，對于所述的對準方法，若檢測不到所述對準標記，則中止對準過程并報錯。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，在本發(fā)明提供的對準裝置及對準方法中，采用偏振光源及成像鏡組，使得硅片背面可偵測的面積增大。由此，在需要同樣偵測面積的情況下，可縮小凹槽的深度，從而有效的減小夾盤的厚度，進一步減少夾盤的重量。最終，提高了變速運動時的穩(wěn)定性，提聞了曝光速度和光刻的精度，進而提聞了廣能。
【專利附圖】

【附圖說明】[0031]圖1為本發(fā)明實施例的對準裝置及采用第一偏振光對準時的示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例的對準裝置中第一照射面和第二照射面的位置示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例的對準裝置采用第二偏振光對準時的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的對準裝置及對準方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0035]請參考圖1，一種對準裝置，包括:
[0036]娃片臺1，所述娃片臺I包括底層的平臺(stage) Ia和位于平臺Ia上的夾盤(chuck)lb，夾盤Ib用于挾持一工件12，所述工件12背面具有對準標記,所述夾盤Ib具有至少一個凹槽2;為了能夠較好的進行對準，優(yōu)選的，采用兩個凹槽2的設計，兩個凹槽2可位于相對的位置(在此，該兩個凹槽2位于所述夾盤的同一條直徑上);也可以采取其他個數的凹槽2。所述凹槽的深度可以為3mnTl5mm,優(yōu)選的,可以為5mnT7mm,每個凹槽2內均設置有一成像鏡組，即成像鏡組至少具有一個。由此，既能滿足通常的偵測面積的要求，又能夠保證夾盤Ib的薄型化、小型化。
[0037]所述成像鏡組包括第一反射鏡4a、第二反射鏡4b、至少一個偏振分光鏡4c及成像系統(tǒng)(未不出)，在本實施例中，米用一個偏振分光鏡4c。其中,所述第一反射鏡4a和第二反射鏡4b分別位于一凹槽2的相對兩側(在此，所述第一反射鏡4a和第二反射鏡4b緊貼所述凹槽2的兩個相對側壁。)，所述第一反射鏡4a與所述凹槽2底面的夾角為135°，所述第二反射鏡4b與所述凹槽2底面的夾角為45°，所述偏振分光鏡4c位于所述第一反射鏡4a、第二反射鏡4b之間。優(yōu)選的，所述偏振分光鏡4c可以為格蘭-湯普森棱鏡，其以靠近并平行于所述第二反射鏡4b的方式設置。所述第一反射鏡4a、第二反射鏡4b及偏振分光鏡4c采用卡槽或螺栓固定于所述凹槽2內。
[0038]請繼續(xù)參考圖1，所述對準裝置還包括偏振光源3，物鏡5，分束鏡7及探測器6(如CCD)等，所述偏振光源3發(fā)出偏振光束，所述偏振光束為線偏振光，經所述分束鏡7、物鏡
5、成像鏡組照射至工件12背面，所述偏振分光鏡4c反射偏振光束形成第一照射面9a，即偏振分光鏡4c豎直投影的正上方空間中的一水平面，投射至所述工件12背面(即所述工件12具有第一照射面9a)，具體請參考圖2，在此體現(xiàn)為偏振分光鏡4c豎直投影的正上方空間與工件12底部相交所成的面；所述偏振分光鏡4c透射并經第二反射鏡4b反射偏振光束形成第二照射面％，即第二反射鏡4b豎直投影的正上方空間中的一水平面，投射至所述工件12背面(即所述工件12具有第二照射面％)，同樣的，請參考圖2，在此體現(xiàn)為第二反射鏡4b豎直投影的正上方空間與工件12底部相交所成的面，所述第一照射面9a和第二照射面9b可以有重疊部分，本實施例未重疊但相互緊靠，由此，利用所述第一照射面9a和第二照射面％能夠得到最大化的偵測面。具體的，所述第一照射面9a和第二照射面9b的寬度皆可以為:T5cm，長度即為相對應的鏡片的長度，在此不做限定。偏振光束照射至工件12背面后經其反射逆向返回經所述成像鏡組被探測器6接收。
[0039]具體的，所述偏振光束可以采用普通光源與起偏器3a產生，所述起偏器3a可以是方解石、石英、人造偏振片(碘化硫酸金雞納)、玻璃片堆、尼科爾棱鏡、格蘭-湯普森棱鏡或線柵偏振片等的一種。本實施例采用人造偏振片產生偏振光束，該人造偏振片可以通過電機旋轉任意角度，普通光源通過它可以產生偏振光束，所述偏振光束的偏振方向隨起偏器3a的角度而變化。當起偏器3a為0°時，偏振光束為第一偏振光，當起偏器3a為90°時，偏振光束為第二偏振光，所述第一偏振光的偏振方向垂直于所述第二偏振光的偏振方向。
[0040]所述物鏡5具有一標準標記；所述分束鏡7位于物鏡5和探測器6之間，其靠近或緊靠所述探測器6，并與偏振光源3基本處于同一水平位置，其能夠反射偏振光源3發(fā)出的偏振光束，并能使得經一系列透反射后的偏振光束通過并被探測器6接收。
[0041]相應的，本實施例還提供一種對準方法:傳送工件12至投影裝置10下方，放置于夾盤Ib上，通常此時所述工件12背面的對準標記8位于所述凹槽2上方；
[0042]偏振光源3發(fā)出偏振光束，以檢測所述工件12背面的對準標記8 ;若檢測到所述對準標記8，則根據所述對準標記8調整所述工件12的位置；具體的，首先，偏振光源3發(fā)出第一偏振光，所述第一偏振光經分束鏡7、物鏡5達到第一反射鏡4a并被反射至偏振分光鏡4c,偏振分光鏡4c全反射第一偏振光,位于第一照射面9a中的部分工件12經成像系統(tǒng)和第一反射鏡4a被成像到物鏡5和第一反射鏡4a之間，得到成像11，其位于所述工件12附近，反射的第一偏振光經物鏡5和分束鏡7被對準光路中的探測器6觀測到，若在成像11內發(fā)現(xiàn)對準標記8，則結合物鏡5的標準標記，計量對準標記8的位置偏差，從而控制工件12移動，以達到精確對準。
[0043]請參考圖3，若未發(fā)現(xiàn)所述對準標記8，則起偏器3a旋轉90°，使得偏振光源3發(fā)出第二偏振光，所述第二偏振光經分束鏡7、物鏡5達到第一反射鏡4a并被反射至偏振分光鏡4c,此時偏振分光鏡4c全透射第二偏振光,第二反射鏡4b反射第二偏振光,位于第二照射面9b中的部分工件12經成像系統(tǒng)和第一反射鏡4a被成像到物鏡5和第一反射鏡4a之間，得到成像11，其位于所述工件12附近，反射的第二偏振光經物鏡5和分束鏡7被對準光路中的探測器6觀測到，若在成像11內發(fā)現(xiàn)對準標記8，則結合物鏡5的標準標記，計量對準標記8的位置偏差，從而控制工件12移動，以達到精確對準。
[0044]若所述第一偏振光和第二偏振光皆檢測不到所述對準標記8，則中止對準過程并報錯。
[0045]顯然的，本實施例中初始狀態(tài)起偏器3a也可以為90°，即偏振光源3發(fā)出偏振光束為第二偏振光。
[0046]在本實施例提供的對準裝置及對準方法中，在本發(fā)明提供的對準裝置及對準方法中，采用偏振光源及成像鏡組，使得硅片背面可偵測的面積增大。由此，在需要同樣偵測面積的情況下，可縮小凹槽的深度，從而有效的減小夾盤的厚度，進一步減少夾盤的重量。最終，提聞了變速運動時的穩(wěn)定性，提聞了曝光速度和光刻的精度，進而提聞了廣能，其具體表現(xiàn)在，對于規(guī)定的產能需求，運用本裝置和方法能夠大大提高光刻精度，對于規(guī)定的精度需求，能夠有著較聞的生廣效率，大大提聞生廣時間，即廣能提聞。
[0047]顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種對準裝置，包括: 偏振光源，所述偏振光源發(fā)出偏振光束； 夾盤， 用于夾持一工件，所述工件背面具有對準標記，所述夾盤具有至少一個凹槽； 至少一個成像鏡組，設置所述凹槽內，所述成像鏡組包括第一反射鏡、第二反射鏡及至少一個偏振分光鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡分別位于所述凹槽的相對兩側，所述偏振分光鏡位于所述第一反射鏡和第二反射鏡之間且與第二反射鏡平行，所述偏振光束經所述成像鏡組照射所述工件背面，所述偏振光束經所述工件背面反射后再次經成像鏡組返回；以及 探測器，接收經所述成像鏡組反回的偏振光束。
2.如權利要求1所述的對準裝置，其特征在于，所述凹槽的深度為3~15_。
3.如權利要求1所述的對準裝置，其特征在于，所述凹槽的深度為5~7_。
4.如權利要求1所述的對準裝置，其特征在于，所述偏振光束入射到所述第一反射鏡，經所述第一反射鏡反射后入射到所述偏振分光鏡，所述偏振分光鏡反射所述偏振光束形成第一照射面投射至所述工件背面。
5.如權利要求4所述的對準裝置，其特征在于，所述第一照射面的寬度為3飛_。
6.如權利要求1所述的對準裝置，其特征在于，所述偏振光束入射到所述第一反射鏡，經所述第一反射鏡反射后入射到所述偏振分光鏡，所述第二反射鏡反射偏振光束形成第二照射面投射至所述工件背面。
7.如權利要求6所述的對準裝置，其特征在于，所述第二照射面的寬度為3飛_。
8.如權利要求1所述的對準裝置，其特征在于，所述第一反射鏡與所述凹槽底部的夾角為135°。
9.如權利要求1所述的對準裝置，其特征在于，所述第二反射鏡與所述凹槽底部的夾角為45°。
10.如權利要求1至9中的任一項所述的對準裝置，其特征在于，所述偏振分光鏡、第一反射鏡及第二反射鏡均采用卡槽或螺栓固定于所述凹槽內。
11.如權利要求1至9中的任一項所述的對準裝置，其特征在于，還包括物鏡及分束鏡，所述偏振光束經反射后經過所述物鏡及分束鏡，到達所述探測器。
12.—種對準方法，其特征在于，包括: 放置工件于夾盤上，所述工件背面具有對準標記，所述工件的背面具有第一照射面及第二照射面； 偏振光源發(fā)出偏振光束，經一成像鏡組將所述偏振光束投射到所述工件背面，以檢測所述工件背面的對準標記； 若檢測到所述對準標記，則根據所述對準標記位置調整所述工件的位置； 其中，所述偏振光束為第一偏振光或者第二偏振光，所述第一偏振光的偏振方向垂直于所述第二偏振光的偏振方向，當所述偏振光束為第一偏振光時，利用第一照射面檢測所述工件背面的對準標記，當所述偏振光束為第二偏振光時，利用第二照射面檢測所述工件背面的對準標記。
13.如權利要求12所述的對準方法，其特征在于，所述夾盤具有至少一凹槽，所述成像鏡組設置于所述凹槽內，所述成像鏡組包括第一反射鏡、第二反射鏡、偏振分光鏡，經所述工件背面反射回的所述偏振光束被偏振分光鏡或者第二反射鏡反射后經過第一反射鏡、物鏡及分束鏡，被探測器接收。
14.如權利要求13所述的對準方法，其特征在于，所述第一偏振光經過偏振分光鏡予以反射。
15.如權利要求13所述的對準方法，其特征在于，所述第二偏振光經過偏振分光鏡予以透射，經過第二反射鏡予以反射。
16.如權利要求12所述的對準方法，其特征在于，若檢測不到所述對準標記，則中止對準過程并報錯?！?br> 【文檔編號】G03F9/00GK103576467SQ201210285505
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月10日 優(yōu)先權日:2012年8月10日
【發(fā)明者】張俊 申請人:上海微電子裝備有限公司