[發明專利]用于光刻設備的對準信號處理系統

有效

• 申請號: 201210117917.0
• 申請日: 2012-04-22
• 公開（公告）號: CN103376672A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 李運鋒;朱正平;宋海軍
• 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;G03F7/20
• 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

本發明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種用于光刻設備的對準信號處理系統。

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，其余層次的光刻在曝光前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，這樣才能保證每一層圖形之間有正確的相對位置，即套刻精度。通常情況下，套刻精度為光刻機分辨率指標的1/3～1/5，對于100納米的光刻機而言，套刻精度指標要求小于35nm。套刻精度是投影光刻機的主要技術指標之一，而掩模與硅片之間的對準精度是影響套刻精度的關鍵因素。當特征尺寸CD要求更小時，對套刻精度的要求以及由此產生的對準精度的要求變得更加嚴格，如90nm的CD尺寸要求10nm或更小的對準精度。

掩模與硅片之間的對準可采用掩模（同軸）對準＋硅片（離軸）對準的方式，即以工件臺基準板標記為橋梁，建立掩模標記和硅片標記之間的位置關系，如圖1所示。對準的基本過程為：首先通過同軸對準系統9（即掩模對準系統），實現掩模標記3與位于運動臺5上的基準板標記7之間的對準，然后利用離軸對準系統10（硅片對準系統），完成硅片對準標記6與工件臺基準板標記7之間的對準（通過兩次對準實現），進而間接實現硅片對準標記6與掩模對準標記3之間對準，建立二者之間的位置坐標關系。

專利EP1148390、US7564534和CN03133004.5給出了一種自參考干涉對準系統，如圖2所示。該對準系統通過像旋轉裝置22，實現對準標記衍射波面的分裂，以及分裂后兩波面相對180°的旋轉重疊干涉，然后利用光強信號探測器27，在光瞳面處探測干涉后的對準信號，通過信號分析器28確定標記24的對準位置。該對準系統要求對準標記是180°旋轉對稱。像旋轉裝置22是該對準系統最核心的裝置，用于標記像的分裂與旋轉。在該發明中，通過自參考干涉儀實現。此外，由于干涉波面上每一干涉點來源照明光束空間上的不同位置處，故該對準系統要求照明光源具備嚴格的空間相干性。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種用于光刻設備的對準信號處理系統，該對準信號處理系統尤其適應于自參考干涉對準系統。

為了實現上述發明目的，本發明提供一種用于光刻設備的對準信號處理系統，包括：信號采集模塊、級次分離模塊以及信號處理模塊，該信號采集模塊采集全部級次的光學信號并將其轉換為光強數據，該級次分離模塊用于對離散的光強數據進行級次分離，提取出各級次光強數據，該信號處理模塊根據該各級次光強數據獲得對準位置。

更進一步地，該信號采集模塊包括：一光電轉換單元，用于將光纖輸入的光學信號轉換為電學信號和放大；一解調單元，用于對電學信號進行解調，輸出模擬對準信號；一A/D采樣單元，用于對模擬對準信號離散采樣，獲得光強數據；一位置采樣單元，用于對工件臺的位置進行采樣，獲得工件臺位置數據。

更進一步地，該信號處理模塊包括：一擬合計算單元，用于分別對獲得的各級次光強數據與工件臺位置數據進行擬合處理，獲得模型的擬合參數，該的各級次光強數據共用工件臺位置數據；一對準位置求解單元，用于根據擬合處理結果，求取對準位置。

更進一步地，該級次分離模塊為一固件模塊。該級次分離模塊采用帶通濾波方法、小波分析法或傅里葉變換方法。該帶通濾波器方法采用如下帶通濾波器實現：

???????????????????????

式中，M為分子多項式階數，（）為分子多項式各階系數，N為分母多項式階數，（）為分母多項式各階系數，N也決定了濾波器的階數，z為算子，H(z)稱為N階IIR濾波器函數。

更進一步地，該位置采樣單元與A/D采樣單元通過同步信號保持采樣同步。

本發明針對自參考干涉對準系統，所有的級次信號由光纖綜合在一起輸出，需要通過后端的硬件板卡或者是軟件，抽取出包含在其中的各級次對準信號，進行對準位置計算。本發明相應的方案，優選地在軟件中進行信號級次的抽取，以獲得更好的靈活性，實現起來也更為便利。

附圖說明

關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

圖1是現有技術中用于光刻設備的離軸同軸對準系統的對準流程示意圖；

圖2是現有技術中所使用的自參考干涉對準系統；

圖3是本發明所涉及的對準信號處理系統的結構示意圖；

圖4是本發明所涉及的經各處理環節后的信號形式圖；