CN101943865A - 一种用于光刻设备的对准标记和对准方法 - Google Patents

Abstract

一种用于光刻设备的对准标记，该对准标记分布在两个不同的方向上，在每个方向上至少包含两种不同周期的光栅，且每种光栅都有多个；不同周期的光栅在对准标记的每个方向上交替排列；所述不同周期的光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像，所成像的周期分别与参考光栅的不同周期的光栅相对应。利用“十”字成像图象处理或者利用扫描拟合信号强度峰值进行位置捕获，利用较大周期光栅相干像与相应参考光栅扫描信号位相信息进行粗对准，利用较小周期光栅与相应参考光栅扫描信号位相信息进行精确对准，从而提高了对准精度，减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差。该对准标记还可被形成于硅片的曝光场之间的互相垂直的划线槽中。

Description

一种用于光刻设备的对准标记和对准方法

技术领域

本发明涉及集成电路或其他微型器件制造领域的光刻设备，尤其涉及一种用于光刻设备对准系统的对准标记和对准方法。

背景技术

目前，光刻设备主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通过光刻设备，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准情况下依次曝光成像在涂覆有光刻胶的硅片上。目前的光刻设备主要分为两类，一类是步进光刻设备，掩模图案一次曝光成像在硅片的一个曝光区域，随后硅片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在硅片的另一曝光区域，重复这一过程直到硅片上所有曝光区域都拥有相应掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻设备，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中，掩模与硅片同时相对于投影系统和投影光束移动，完成硅片曝光。

光刻设备中关键的步骤是将掩模与硅片对准。第一层掩模图案在硅片上曝光后从设备中移走，在硅片进行相关的工艺处理后，进行第二层掩模图案的曝光，但为确保第二层掩模图案和随后掩模图案的像相对于硅片上已曝光掩模图案像的精确定位，需要将掩模和硅片进行精确对准。由于光刻技术制造的IC器件需要多次曝光在硅片中形成多层电路，为此，光刻设备中要求实现掩模和硅片的精确对准。当特征尺寸要求更小时，对对准精度的要求将变得更加严格。

现有技术有两种对准方案。一种是透过镜头的TTL对准技术，激光照明掩模上的对准标记通过物镜成像于硅片平面，移动硅片台，使硅片台上的参考标记扫描对准标记所成的像，同时采样所成像的光强，探测器输出的最大光强位置即表示正确的对准位置，该对准位置为用于监测硅片台位置移动的激光干涉仪的位置测量提供了零基准。另一种是OA离轴对准技术，通过离轴对准系统测量位于硅片台上的多个对准标记以及硅片台上基准板的基准标记，实现硅片对准和硅片台对准；硅片台上参考标记与掩模对准标记对准，实现掩模对准；由此可以得到掩模和硅片的位置关系，实现掩模和硅片对准。

目前，主流光刻设备大多所采用的对准方式为光栅对准。光栅对准是指照明光束照射在光栅型对准标记上发生衍射，衍射光携带有关于对准标记结构的全部信息。多级次衍射光以不同角度从相位对准光栅上散开，通过空间滤波器滤掉零级光后，采集±1级衍射光，或者随着CD要求的提高，同时采集多级衍射光(包括高级)在参考面干涉成像，利用像与相应参考光栅在一定方向扫描，经光电探测器探测和信号处理，确定对准中心位置。

一种现有技术的情况(中国发明专利CN1506768A，发明名称：用于光刻系统的对准系统和方法)，荷兰ASML公司所采用的一种4f系统结构的ATHENA离轴对准系统，该对准系统在光源部分采用红光、绿光双光源照射；并采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多级衍射光的重叠和相干成像，并在像面上将成像空间分开；红光和绿光的对准信号通过一个偏振分束棱镜来分离；通过探测对准标记像透过参考光栅的透射光强，得到正弦输出的对准信号。

该对准系统通过探测对准标记的(包括高级次衍射光在内)多级次衍射光以减小对准标记非对称变形导致的对准位置误差。具体采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多级衍射光的正、负级次光斑对应重叠、相干成像，同时各级衍射光光束通过楔块列阵或楔板组的偏折使得对准标记用于x方向对准的光栅各级光栅像在像面沿y方向排列成像；用于y方向对准的光栅各级光栅像在像面沿x方向排列成像，避免了对准标记各级光栅像扫描对应参考光栅时不同周期光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，有效解决信号的串扰问题。但是，使用楔块列阵时，对折射正、负相同级次的两楔块的面型和楔角一致性要求很高；而楔板组的加工制造、装配和调整的要求也很高，具体实现起来工程难度较大，代价昂贵。

另一种现有技术的情况(中国发明专利申请：200710044152.1，发明名称：一种用于光刻设备的对准系统)，该对准系统采用具有粗细结合的三周期相位光栅，只利用这三个周期的一级衍射光作为对准信号，可以实现大的捕获范围的同时获得高的对准精度，只使用各周期的一级衍射光，可以获取较强的信号强度，提高系统信噪比，不需要借助楔板等调节装置来分开多路高级次衍射分量，简化光路设计和调试难度，但对准系统中对准标记在硅片和基准板上一字排开分布，降低了光源的利用率，并且这种排列方式在对准扫描中对准标记各组光栅像扫描对应参考光栅时，不同周期的光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，会引起扫描信号的串扰问题，不利于光刻设备的对准。

同时上述两种对准标记在发生硅片非对称变形时会引起对准标记的非对称变形，从而导致对准位置产生较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于提高对准精度，减小对准标记非对称变形导致的对准位置误差。本发明采用了下述对准标记和对准方法：

一种用于光刻设备的对准标记，其特征在于：对准标记分布在两个不同的方向上，在每个方向上至少包含两种不同周期的光栅，且每种光栅都有多个；不同周期的光栅在对准标记的每个方向上交替排列；所述不同周期的光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像，所成像的周期分别与参考光栅的不同周期的光栅相对应。

其中所述对准标记的两个方向相互垂直，所述对准标记包含两种不同周期的光栅，这两种周期的光栅在二维对准标记的每个方向上交替排列。

其中所述对准标记的两个方向相互垂直，所述对准标记包含多于两种不同周期的光栅。

其中所述对准标记中包含作为制造对准标记基准的“十”字图形，且所述图形可被用于位置捕获。

其中所述对准标记是被形成于硅片的曝光场之间的互相垂直的划线槽中的划线槽对准标记，每个划线槽中的对准标记都包含交替排列的两种周期的光栅。

其中划线槽对准标记中包含交替排列的两种以上的周期的光栅。

其中所述参考光栅为振幅型光栅，参考光栅各分支的周期大小与对应对准标记±1级衍射光成像周期大小相同。

其中参考光栅各分支中光栅长度与对准标记中对应方向上对应光栅的长度相同。

其中参考光栅中各分支光栅分布于互相垂直的两条线上，每个光栅的位置根据对准系统中光束偏折器的偏折大小和对准光学系统参数确定。

其中参考光栅各分支光栅的宽度与对应对准标记±1级衍射光成像宽度相同。

其中参考光栅各分支光栅的宽度大于或小于对应对准标记±1级衍射光成像宽度。

一种采用上述对准标记的用于光刻设备的对准方法，包括如下步骤：

(1)根据对对准标记中“十”字所成的像的图像处理或者对准标记中较大周期光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像与相应参考光栅扫描得到的信号强度包络进行对准位置捕获，并获得较大周期光栅成像扫描信号位相信息；

(2)根据对准标记中小周期光栅±1级衍射光经对准光学系统成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息进行位置精密对准。

其中先利用二维对准标记中的“十”字图形经对准系统后所成的像进行位置捕获，再根据对准标记中大周期光栅±1级衍射光经对准光学系统成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息进行位置二级捕获。

其中所有扫描得到的信号都经过软件算法进行信号位相峰值校正，使其在同一对准位置时所有对准标记中不同周期的光栅所有经过对准光学系统的衍射光成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息一个周期中的峰值在同一位置。

其中所有扫描得到的信号都经过增益处理，使各个信号在强度上相当。

其中对用于位置捕获的扫描强度信号包络进行拟合处理。

其中对得到的相应于大周期光栅的三个或相应于小周期光栅的两个对准信号的峰值对应的对准位置进行加权平均处理。

与现有技术相比，本发明采用了包含至少两组不同周期的分段光栅的对准标记，对准标记中不同周期光栅交替排列，对准过程中只用不同周期光栅的±1级衍射光，利用图像处理“十字”标记进行捕获或者利用光栅相干像与参考光栅扫描的信号包络峰值进行捕获，利用较大周期光栅相干像与相应参考光栅扫描信号位相信息进行粗对准，利用较小周期光栅与相应参考光栅扫描信号位相信息进行精确对准，同时利用光栅进行捕获或对准过程中可以利用几个得到的信号进行加权运算，从而提高了对准精度，减小了对准标记非对称变形导致的对准位置误差。对准标记还可设置于硅片的划线槽中，互相垂直的划线槽中采用两种以上的不同周期的光栅交替排列，参考光栅采用相应周期的光栅，光栅数目为划线槽中采用的周期数的两倍，排列方式可以根据需要进行排列。这种标记具有更大的捕获范围，排列更加紧凑，标记面积减少，参考光栅更加紧凑，同时减小了照明光源的光束直径，降低了其他光刻图形对对准信号的干扰，提高了光源的能量利用率，有利于提高对准重复精度和探测的动态范围。

附图说明

通过本发明实施例并结合附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是本发明光刻设备所用的对准系统与光刻设备之间的总体布局、工作原理结构示意图；

图2是本发明的光刻设备中所用的对准系统结构示意图；

图3是本发明的光刻设备的对准系统中所用的滤波器结构示意图；

图4是本发明的光刻设备的对准系统中所用的光束偏折器结构示意图；

图5是本发明的一个实施例所用的二维对准标记结构示意图；

图6是本发明的实施例所用的参考光栅结构示意图；

图7是本发明的另一个实施例所用划线槽对准标记结构示意图；

图8是本发明的另一个实施例所用划线槽对准标记在硅片上的分布示意图；

图9是本发明实施例的对准系统的扫描信号仿真图。

具体实施方式

下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。

图1示出了本发明所用光刻设备的对准系统与光刻设备之间的总体布局、工作原理结构示意图。光刻设备的构成包括：用于提供曝光光束的照明系统1；用于支承掩模版2的掩模支架和掩模台3，掩模版2上有掩模图案和具有周期性结构的对准标记RM；用于将掩模版2上的掩模图案投影到硅片6的投影光学系统4；用于支承硅片6的硅片支架和硅片台7，硅片台7上有刻有基准标记FM的基准板8，硅片6上有周期性光学结构的对准标记；用于掩模和硅片对准的离轴对准系统5；用于掩模台3位置测量的反射镜10和激光干涉仪11；用于硅片台7位置测量的反射镜16和激光干涉仪15；以及由主控制系统12控制的用于掩模台3和硅片台7位移的伺服系统13和驱动系统9、14。

其中，照明系统1包括一个光源、一个使照明均匀化的透镜系统、一个反射镜、一个聚光镜(图中均未示出)。作为光源单元，可以采用KrF准分子激光器(波长248nm)、ArF准分子激光器(波长193nm)、F2激光器(波长157nm)、Kr2激光器(波长146nm)、Ar2激光器(波长126nm)、或者使用超高压汞灯(g-线、i-线)等。照明系统1发出的均匀的曝光光束IL照射在掩模版2上，掩模版2上包含有掩模图案和用于掩模对准的周期性结构的标记RM。掩模台3上设置有掩模支架(图中未示出)，掩模版2固定在掩模支架上。掩模台3可以在驱动系统14的驱动下在垂直于照明系统光轴(与投影物镜的光轴AX重合)的X-Y平面内移动，并且在预定的扫描方向(平行于X轴方向)以特定的扫描速度移动。掩模台3在移动平面内的位置通过位于掩模台3上的反射镜16由多普勒双频激光干涉仪15精密测得。掩模台3的位置信息由激光干涉仪15经伺服系统13发送到主控制系统12，主控制系统12根据掩模台3的位置信息通过驱动系统14驱动掩模台3。

投影光学系统4(投影物镜)位于图1所示的掩模台3下方，其光轴AX平行于Z轴方向。由于采用双远心结构并具有预定的缩小比，例如1/5或1/4，的折射式或折反射式光学系统作为投影光学系统，所以当照明系统1发射的曝光光束照射掩模版2上的掩模图案时，电路掩模图案经过投影光学系统在涂覆有光刻胶的硅片6上成缩小的图像。

硅片台7位于投影光学系统4的下方，硅片台7上设置有一个硅片支架(图中未示出)，硅片6固定在支架上。硅片台7经驱动系统9驱动可以在扫描方向(X方向)和垂直于扫描方向(Y方向)上运动，从而可以将硅片6的不同区域定位在曝光光场内，并进行步进扫描操作。硅片台7在X-Y平面内的位置通过一个位于硅片台上的反射镜10由多普勒双频激光干涉仪11精密测得，硅片台7的位置信息经伺服系统13发送到主控制系统12，主控制系统12根据位置信息(或速度信息)通过驱动系统9控制硅片台7的运动。

硅片6上设有周期性结构的对准标记，硅片台7上有包含基准标记FM的基准板8，对准系统5分别通过硅片对准标记和基准标记FM实现硅片6对准和硅片台7对准。另外，一个同轴对准单元(图中未示出)将硅片台上基准板8的基准标记FM与掩模对准标记RM对准，实现掩模对准。对准系统5的对准信息结合同轴对准单元的对准信息一起传输到主控制系统12，经数据处理后，驱动系统9驱动硅片台7移动实现掩模和硅片6的对准。

图2是本发明实施方案所用对准系统结构示意图，该对准系统主要由光源模块、照明模块、成像模块、探测模块、信号处理和定位模块(图中没有示出)等组成。光源模块主要包括提供两个波长的光源、快门、光隔离器和RF调制器(图中没有示出)。照明模块包括传输光纤和照明光学系统。成像模块主要包括：大数值孔径的物镜611，分束器614，双向分束器618，空间光滤波偏折器619、624和透镜系统611、620、625。探测模块包括参考光栅621、626，传输光纤616、622、627，CCD相机617和光电探测器623、628。信号处理和定位模块主要包括光电信号转换和放大、模数转换和数字信号处理电路等。

对准系统原理为：光源模块输出的光束601(包含两种可选波长，也可同时应用)进入光束合束器602，经由单膜保偏光纤603传输到起偏器604、透镜605、照明孔径光阑606和透镜607，然后经平板609上的反射棱镜608垂直入射到消色差的λ/4波片610进入大数值孔径的物镜611(4F透镜的前组)，光束经大数值孔径的物镜611会聚照射到硅片标记612上并发生衍射，标记612各级次衍射光沿原路返回并经平板609进入分束器614，分束器分束器614将一小部分衍射光经过镀膜反射面613反射到CCD光路经过透镜615、传输光纤616，成像于CCD617上用于观测标记成像情况，另一部分衍射光沿光路透射过去由分光棱镜618两种波长光束分开，分别进入不同的光路，经过相应的空间光滤波偏折器619、624选择需要的衍射光级次，并对相应衍射光束进行传播方向偏射，并通过透镜系统620、625(4F透镜的后组)将相应衍射级次光干涉像成在参考光栅621、626上，标记衍射级次干涉像经由参考光栅621、626扫描得到的信号经传输光纤622、627输送到光电探测器623、628进行信号探测。

图3是本发明实施方案对准系统中滤波器结构示意图，分为垂直和水平两个方向排列，其作用是让二维对准标记200、划线槽对准标记300X和划线槽对准标记300Y中周期为P1和P2光栅±1级衍射光通过，其他级次衍射光被阻挡。以便对准系统成干涉像。

图4是本发明实施方案对准系统中光束偏折器619、624的结构示意图，光束偏折器的作用是使对准标记产生的对准所需要的衍射光束通过，并将不同级次的衍射光束进行偏折，以便在光学系统像面上将对准标记不同级次的衍射光束成像分开，与相应参考光栅相应分支分别进行信号扫描，得到相应的对准信号。

光束照射到基准标记光栅Wf后发生衍射，光束被分成许多子光束，这些光束相对于光栅法线成不同的角度α_n(图中未示出)射出，其中所述角度由光栅衍射方程定义：

Sinα_n＝nλ/P

其中n为衍射光级次，P为光栅周期，λ为波长。

光栅反射子光束通过透镜系统L1(本实施例中为透镜611)，此透镜系统将子光束的不同方向转变为空间滤波偏折器WEP上的不同位置d_n：

d_n＝f*α_n

其中f为透镜的焦距。

在该平面上，为了将不同子光束的相干成像位置分开而设置了空间滤波偏折器WEP，其作用是通过例如滤波孔或平板玻璃的w1、w1`使大周期光栅P1的±1级衍射光不改变方向垂直通过，通过例如光楔w2、w2`的偏折器件使小周期光栅P2的±1级衍射光向相同方向偏折一定的角度通过。具体偏折的角度可根据像面上参考标记各自分开的实际距离需要而定，一般情况下光楔w2、w2`使光偏折的角度应该相同，以保证不同光栅衍射光经过对准系统后成像在同一像平面上。

子光束经过频谱面的滤波和偏折后，经过透镜系统L2(在本实施例中为透镜620、625)后成像于参考标记面上，其中光栅P1、P2分别成像于参考标记G1(在本实施例中为参考标记中的光栅501、502)、G2(在本实施例中为参考标记中的光栅503、504)上，经过其后的高灵敏度光电探测器D1、D2进行光栅像与相应参考标记扫描信号的探测。

图5是本发明的一个实施例所用的二维对准标记结构示意图，该二维对准标记200包括互相垂直的X向光栅201和Y向光栅202，X向光栅201和Y向光栅202由大周期光栅P1和小周期光栅P2交替排列组成，各周期光栅的周期数目根据需要可以增加或减少，光栅的周期也可以根据需要变化，分别完成X向和Y向对准。二维对准标记200中“十”字为二维对准标记200的制造基准，同时也可以经过对准系统成像，经过图像处理完成对准系统的对准标记捕获功能。

图6是本发明的实施例所用参考光栅结构示意图，参考光栅500包含四组振幅型光栅，即周期与对准标记中周期为P1的光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像的周期相应的振幅型光栅501和振幅型光栅502、周期与对准标记中周期为P2的光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像的周期相应的振幅型光栅503和振幅型光栅504。振幅型光栅501对应二维对准标记200中Y向光栅202中周期为P1的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像；振幅型光栅502对应二维对准标记200中X向光栅201中周期为P1的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像；振幅型光栅503对应二维对准标记200中Y向光栅202中周期为P2的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像；振幅型光栅504对应二维对准标记200中X向光栅201中周期为P2的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像。参考光栅分支的宽度可以略大于对准标记单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像宽度，长度与对准标记中对应光栅的长度相应。

四组振幅型光栅后分别设置有传输光纤束，包括光纤505、506、507和508，将参考光栅的各组振幅型光栅的透射光传输到相应的光电探测器阵列，在二维对准标记200扫描过程中，得到x和y方向的对准信号。

图7是本发明另一个实施例所用划线槽对准标记结构示意图，图7(a)所示为水平向划线槽对准标记300X，图7(b)所示为垂直向划线槽对准标记300Y。水平向划线槽对准标记300X和垂直向划线槽对准标记300Y都分别由大周期光栅P1和小周期光栅P2交替排列组成，各周期光栅的周期数目根据需要可以增加或减少，光栅的周期也可以根据需要变化，水平向划线槽对准标记300X和垂直向划线槽对准标记300Y分别完成X向和Y向位置捕获和对准。

图8是本发明实施例所用划线槽对准标记在硅片上的分布示意图。在硅片上曝光场EF之间相互垂直的划线槽内，布设有水平向划线槽对准标记300X和垂直向划线槽对准标记300Y，水平向划线槽对准标记300X位于x方向划线槽内，用于x方向位置捕获和对准，垂直向划线槽对准标记300Y位于y方向划线槽内，用于y方向位置捕获和对准，为防止来自IC产品结构的信号串扰，水平向划线槽对准标记300X和垂直向划线槽对准标记300Y应该位于划线槽的中间区域，并且宽度小于硅片上划线槽宽度，例如对准标记的宽度可以为72μm或36μm。在进行x方向位置捕获和对准时，随着硅片台7沿x方向的位移，圆形照明光斑401沿x方向扫描划线槽对准标记300X；在进行y方向位置捕获和对准时，随着硅片台7沿y方向的位移，圆形照明光斑402沿y方向扫描划线槽对准标记400Y，照明光斑的大小应该可以将对准标记中单个分段光栅覆盖。

在该实施例中采用的参考光栅与上一实施例中所用的参考光栅相同，均为采用图6中所示的结构。其中，振幅型光栅501对应垂直向划线槽对准标记300Y中周期为P1的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像；振幅型光栅502对应水平向划线槽对准标记300X中周期为P1的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像；振幅型光栅503对应垂直向划线槽对准标记300Y中周期为P2的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像；振幅型光栅504对应水平向划线槽对准标记300X中周期为P2的单组光栅±1级衍射光经对准系统所成的干涉像。

图9是本发明实施方案对准系统扫描信号仿真图，图9(a)中为二维对准标记200或划线槽对准标记300X、划线槽对准标记300Y中周期为P1的光栅±1级衍射光干涉成像与相应参考光栅扫描得到的对准信号；图9(b)中为二维对准标记200或划线槽对准标记300X、划线槽对准标记300Y中周期为P2的光栅±1级衍射光干涉成像与相应参考光栅扫描得到的对准信号。

对准过程中，可以利用对准扫描信号强度包络进行拟合，利用拟合后的扫描信号强度包络进行位置捕获并获得大周期光栅成像扫描信号位相信息，同时利用三个峰值点对应的位置X0、X1、X2进行加权平均计算捕获大周期光栅成像扫描信号位相信息，提高位置捕获精度，在此基础上利用小周期光栅成像扫描信号位相信息进行位置精确对准，计算精确对准位置时利用两个峰值点对应的位置X1、X2进行加权平均计算，以提高对准精度和减小工艺变形对位置精确对准的影响。

在采用二维对准标记时，也可以利用二维对准标记中“十”字成像信号处理进行位置捕获，然后利用大周期光栅成像扫描信号位相信息进行二级位置捕获，此时，可以利用三个峰值点对应的位置X0、X1、X2进行加权平均计算捕获大周期光栅成像扫描信号位相信息，提高位置捕获精度，在二级位置捕获的基础上，利用小周期光栅成像扫描信号位相信息进行位置精确对准，计算精确对准位置时利用两个峰值点对应的位置X1、X2进行加权平均计算，以提高对准精度和减小工艺变形对位置精确对准的影响。

在对准过程中，对准标记中不同周期的光栅所有经过对准光学系统的衍射光成像与相应参考光栅扫描得到的信号需要经过软件算法进行信号位相峰值校正，使其在同一对准位置时所有对准标记中不同周期的光栅所有经过对准光学系统的衍射光成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息一个周期中的峰值在同一位置，以便于提高对准系统的稳定性，提高对准重复精度。对准标记中不同周期的光栅所有经过对准光学系统的衍射光成像与相应参考光栅扫描得到的信号还可经过增益处理，使各个信号在强度上相当，以便于对准。用于位置捕获的扫描强度信号包络需要拟合或其他方法处理，以便提高位置捕获的重复精度和可靠性。

上述两种对准标记除了可以单独使用以外，还可以两者结合进行对准。

本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (17)

1.一种用于光刻设备的对准标记，其特征在于：该对准标记分布在两个不同的方向上，在每个方向上至少包含两种不同周期的光栅，且每种光栅都有多个；不同周期的光栅在对准标记的每个方向上交替排列；所述不同周期的光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像，所成像的周期分别与参考光栅的不同周期的光栅相对应。

2.如权利要求1所述的对准标记，其特征在于所述对准标记的两个方向相互垂直，所述对准标记包含两种不同周期的光栅，这两种周期的光栅在二维对准标记的每个方向上交替排列。

3.如权利要求1所述的对准标记，其特征在于所述对准标记的两个方向相互垂直，所述对准标记包含多于两种不同周期的光栅。

4.如权利要求2或3所述的对准标记，其特征在于所述对准标记中包含作为制造对准标记基准的“十”字图形，且所述图形可被用于位置捕获。

5.如权利要求1所述的对准标记，其特征在于所述对准标记是被形成于硅片的曝光场之间的互相垂直的划线槽中的划线槽对准标记，每个划线槽中的对准标记都包含交替排列的两种周期的光栅。

6.如权利要求5所述的对准标记，其特征在于划线槽对准标记中包含交替排列的两种以上的周期的光栅。

7.如权利要求1所述的对准标记，其特征在于所述参考光栅为振幅型光栅，参考光栅各分支的周期大小与对应对准标记±1级衍射光成像周期大小相同。

8.如权利要求7所述的对准标记，其特征在于参考光栅各分支中光栅长度与对准标记中对应方向上对应光栅的长度相同。

9.如权利要求7所述的对准标记，其特征在于参考光栅中各分支光栅分布于互相垂直的两条线上，每个光栅的位置根据对准系统中光束偏折器的偏折大小和对准光学系统参数确定。

10.如权利要求7所述的对准标记，其特征在于参考光栅各分支光栅的宽度与对应对准标记±1级衍射光成像宽度相同。

11.如权利要求7所述的对准标记，其特征在于参考光栅各分支光栅的宽度大于或小于对应对准标记±1级衍射光成像宽度。

12.一种根据权利要求1～11之一的用于光刻设备的对准标记的对准方法，包括如下步骤：

(1)根据对准标记中较大周期光栅的±1级衍射光经对准光学系统成像与相应参考光栅扫描得到的信号强度包络进行对准位置捕获，并获得较大周期光栅成像扫描信号位相信息；

(2)根据对准标记中小周期光栅±1级衍射光经对准光学系统成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息进行位置精密对准。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于先利用二维对准标记中的“十”字图形经对准系统后所成的像进行位置捕获，再根据对准标记中大周期光栅±1级衍射光经对准光学系统成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息进行位置二级捕获。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于所有扫描得到的信号都经过软件算法进行信号位相峰值校正，使其在同一对准位置时所有对准标记中不同周期的光栅所有经过对准光学系统的衍射光成像与相应参考光栅扫描得到的信号的位相信息一个周期中的峰值在同一位置。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于所有扫描得到的信号都经过增益处理，使各个信号在强度上相当。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于对用于位置捕获的扫描强度信号包络进行拟合处理。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于对得到的相应于大周期光栅的三个或相应于小周期光栅的两个对准信号的峰值对应的对准位置进行加权平均处理。

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