[發(fā)明專利]一種基于無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)套刻曝光的定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610586051.6
• 申請(qǐng)日: 2016-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106019857B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃明波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥芯碁微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙)34115
• 代理人: 張祥騫,奚華保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)掩碼直寫系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種基于無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)套刻曝光的定位方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域，套刻精度是描述光刻設(shè)備的重要性能指標(biāo)。套刻的目的是將要曝光的圖形成像在襯底上的某一特定位置，而在實(shí)際曝光過(guò)程中，在襯底被放置到工件臺(tái)上的過(guò)程中，其實(shí)際位置與理論位置存在一定偏差，其中包含一種旋轉(zhuǎn)偏差，該偏差描述的是襯底放置的實(shí)際位置與理論位置在垂直于投影光軸的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度。為了保證套刻的精度，必須對(duì)這一旋轉(zhuǎn)角度偏差進(jìn)行補(bǔ)償。

在無(wú)掩模光刻系統(tǒng)中，通常這種特定位置關(guān)系的確定首先是獲取襯底上的套刻標(biāo)記在工件臺(tái)坐標(biāo)系下的位置，計(jì)算襯底實(shí)際位置與理論位置的旋轉(zhuǎn)偏差角度，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)上的轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)偏差。即現(xiàn)有技術(shù)中這種補(bǔ)償方法必須依靠具有高精度旋轉(zhuǎn)移位功能的精密運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)來(lái)對(duì)襯底的位置進(jìn)行調(diào)整，而原來(lái)存放在分圖處理器內(nèi)的GDS圖形則不產(chǎn)生任何變化。這種方法完全基于硬件的調(diào)整和轉(zhuǎn)臺(tái)，要求設(shè)備具有高精度的轉(zhuǎn)臺(tái)，從而加大了成本。因此，如何在不變換襯底位置的前提下完成補(bǔ)償定位已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中襯底旋轉(zhuǎn)偏差的補(bǔ)償必須依靠精密運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)的缺陷，提供一種基于無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)套刻曝光的定位方法來(lái)解決上述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)套刻曝光的定位方法，無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)包括曝光光源、照明反光鏡、照明光束調(diào)制系統(tǒng)、可編程數(shù)字圖形發(fā)生器、分圖處理器、對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、投影物鏡、襯底和固定工件臺(tái)，曝光光源發(fā)出的光線經(jīng)照明反光鏡和照明光束調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制后，形成光斑照射到可編程數(shù)字圖形發(fā)生器的表面，經(jīng)其反射后再經(jīng)過(guò)投影物鏡照射到襯底上，其套刻曝光的定位方法包括以下步驟：

套刻標(biāo)記的確定，將具有套刻標(biāo)記的襯底放置在固定工件臺(tái)上，其中襯底上套刻標(biāo)記的數(shù)量大于或等于3個(gè)；

套刻標(biāo)記實(shí)際位置的獲取，通過(guò)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)襯底上所有套刻標(biāo)記均進(jìn)行實(shí)際位置的獲取，獲取到第i個(gè)套刻標(biāo)記在固定工件臺(tái)坐標(biāo)系下的實(shí)際位置坐標(biāo)W(x′，y′)；

套刻標(biāo)記理論位置的獲取，分圖處理器調(diào)取預(yù)編制的GDS圖形以得到所有套刻標(biāo)記的理論位置，獲取預(yù)編制的GDS圖形中第i個(gè)套刻標(biāo)記的理論位置坐標(biāo)T(x，y)；

計(jì)算套刻標(biāo)記實(shí)際位置與套刻標(biāo)記理論位置的映射關(guān)系，可編程數(shù)字圖形發(fā)生器獲取套刻標(biāo)記實(shí)際位置坐標(biāo)W(x′，y′)和套刻標(biāo)記的理論位置坐標(biāo)T(x，y)，計(jì)算出套刻標(biāo)記實(shí)際位置與理論位置之間的映射關(guān)系；

GDS圖形的調(diào)整，可編程數(shù)字圖形發(fā)生器將映射關(guān)系發(fā)給分圖處理器，分圖處理器將要曝光的GDS圖形中的理論位置均按映射關(guān)系計(jì)算出其在襯底上的實(shí)際位置，根據(jù)GDS圖形的實(shí)際位置形成新的曝光圖形；

曝光流程的執(zhí)行，分圖處理器將新的曝光圖形傳給可編程數(shù)字圖形發(fā)生器，可編程數(shù)字圖形發(fā)生器根據(jù)新的曝光圖形確定曝光起始點(diǎn)并執(zhí)行曝光流程。

所述的計(jì)算套刻標(biāo)記實(shí)際位置與套刻標(biāo)記理論位置的映射關(guān)系包括以下步驟：

定義套刻標(biāo)記的實(shí)際位置坐標(biāo)W(x′，y′)與理論位置T(x，y)之間的平移量D、旋轉(zhuǎn)量R和縮放量S，其中：

平移量D的計(jì)算公式如下：

旋轉(zhuǎn)量R的計(jì)算公式如下：

縮放量S的計(jì)算公式如下：

對(duì)實(shí)際位置坐標(biāo)W(x′，y′)與理論位置T(x，y)基于平移量D、旋轉(zhuǎn)量R和縮放量S進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，獲得轉(zhuǎn)換關(guān)系，表示如下：

其中，F(xiàn)＝S*R；

或

將實(shí)際位置坐標(biāo)W(x′，y′)與理論位置T(x，y)的轉(zhuǎn)換關(guān)系擴(kuò)展為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的仿射矩陣，其表示如下：

對(duì)仿射矩陣進(jìn)行求解，得到最優(yōu)解為變換矩陣，變換矩陣表示如下：

此變換矩陣為套刻標(biāo)記實(shí)際位置與理論位置之間的映射關(guān)系。

有益效果

本發(fā)明的一種基于無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)套刻曝光的定位方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比通過(guò)改變分圖處理器內(nèi)的GDS圖形來(lái)完成套刻曝光的補(bǔ)償定位，直接由分圖處理器對(duì)曝光圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，便可補(bǔ)償套刻旋轉(zhuǎn)偏差，無(wú)需增加高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，襯底自身不產(chǎn)生位移和運(yùn)動(dòng)，減少了硬件投入，降低了生產(chǎn)成本。具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本低廉的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)掩膜直寫系統(tǒng)的工作原理圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中套刻的說(shuō)明示意圖；