[發明專利]對準標記測量信號處理方法

有效

• 申請號: 201010177516.5
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN102253609A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 李運鋒;趙新;韓悅;韋學志
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明與集成電路或其它微型器件制造領域的光刻裝置有關，特別涉及一種對準標記測量信號處理方法。

背景技術

在半導體IC集成電路制造過程中，一個完整的芯片通常需要經過多次光刻曝光才能制作完成。除了第一次光刻外，在曝光前，其余層次的光刻都要將該層次的圖形與以前層次曝光留下的圖形進行精確定位，以保證兩層圖形之間的正確相對位置，即套刻。套刻誤差通常只允許在光刻分辨力的1/3范圍之內。影響套刻精度的因素眾多，包括工件臺的定位精度、位置測量系統的測量誤差、掩模與硅片的對準誤差、機器的安裝誤差等，其中硅片不同工藝層之間的對準精度也是重要的影響因素之一。由于硅片在光刻設備上完成一層圖形曝光之后，需要下片進行烘焙、顯影等后續半導體工藝的處理，然后再重新上片到光刻設備，進行下一層圖形的光刻。在進行該層圖形光刻之前，首選需要通過對準系統，建立本層標記和上一層標記之間的位置坐標關系，才能保證兩圖形之間準確的套刻關系。實際生產中，為了避免層與層之間標記對準的誤差傳遞，常采用零層標記作為基準標記。各層標記與零層標記進行對準，即建立各層標記與零層標記之間的位置坐標關系。本發明中，標記的對準即為標記的測量，對準信號即為測量標記所獲得的測量信號。

專利CN03164859.2、CN200710045495X、CN2007100454964和US6297876B1等介紹了一類基于光柵衍射的硅片(離軸)對準系統。該對準系統采用包含兩個不同周期子光柵的對準標記(如16微米和17.6微米)，通過探測兩個子光柵的±1級光干涉像透過參考光柵的光強信號，經信號的擬合，綜合確定標記的粗對準位置；同時，利用更精細光柵±1級光干涉像或者是16微米周期光柵的高級光干涉成像(如±5級光)，經信號的擬合，在粗對準(測量)基礎上確定精對準(測量)。在該類專利中，對準信號的擬合即為確定信號的相位，通常采用如下的擬合模型：

式中，I為光強，x為位置，系數a₀，a₁，Λ，a_i、b₀，b₁，Λ，b_j和相位為模型待定參數，P為信號的周期，需要預先確定的常數。擬合的即是通過對準信號上不同的位置和光強采樣對，以及信號周期P，通過最小二乘擬合確定模型的待定參數。在專利CN200510030807.0、CN200810035115.9、CN200910055927.4、CN200510030577.8中，信號周期P為預先設定好的機器常數。該機器常數可以利用設計值直接引入，或者是通過測校標定獲得。基準板上的對準標記隨環境變化不大，產生的對準信號的周期也基本不變，采用固定的信號周期P進行模型擬合是可行的。然而，對于硅片上的對準標記，受處理工藝和環境變化影響較大(如硅片的熱膨脹等)。不同硅片上的標記、同一硅片上不同工藝層標記，以及同一硅片上不同區域標記產生的對準信號的周期都是不同的。此時，如繼續采用同一個固定信號周期P進行模型擬合，將導致擬合偏差。如圖1所示，此時對準信號的實際周期與擬合周期已經不匹配，實際信號與擬合曲線已經偏差很大。此外，當信號實際周期與擬合周期存在偏差時，峰值點(從擬合曲線上獲得)將與采樣點分布存在依賴性，即利用對準信號的不同段擬合，得到一系列峰值點是不同。而對準信號擬合段又與對準的上道工序給出標記的預對準位置密切相關，從而使得對準結果存在很大的不確定性。

在本發明中，信號周期P不作為固定值引入，而是作為一個待擬合的參數參與擬合。由于此時擬合周期是通過擬合求解獲得的，而不是作為機器常數直接給定的，將不存在在先技術中的擬合周期與信號的實際周期不一致的問題，獲得的擬合曲線也將與信號的實際情況更為吻合，相位的求解精度將獲得提高，進而降低對準誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的對準標記測量信號處理方法，該信號處理系統對測量標記獲得的信號(包括光強采樣和位置采樣)進行模型擬合，擬合的過程同時對信號的周期進行擬合，從而確定信號的相位。

本發明提供的對準標記測量信號處理方法，在利用對準系統對對準信號進行采樣后利用下述擬合模型進行信號擬合求解出最佳對準位置：

式中，I為光強，x為位置，a₀，a₁，Λ，a_i、b₀，b₁，Λ，b_j為模型系數，i，j為非負的整數，為相位，P為信號的周期；