基于标记周期级次光强值累加判断寻找对准标记的方法及对准系统

摘要

本发明公开一种基于标记周期级次光强值累加判断寻找对准标记的方法，其特征在于，包括：获得多周期标记的各周期一级次光的光强并对该光强累加获得一光强信号，通过该光强信号获得对准标记位置；根据设定的各周期经验阈值筛选该光强信号中光强值异常的毛刺点；对该光强信号进行最小阈值检查，若不满足最小阈值则进行位置修正，若满足最小阈值则将各周期一级光强叠加；光强叠加后检测最高峰值点和左右各峰值点斜率是否满足要求，若不满足则进行位置修正，若满足则该点为通过光强叠加所获得的标记位置；计算该标记位置与下发的标记期望位置的绝对值以判断对准标记是否寻找成功。本发明同时公开一种对准系统，该对准系统采用基于标记周期级次光强值累加判断寻找对准标记的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造装备领域，尤其涉及一种基于标记周期级次光强值累加判断寻找标记的方法及对准系统。

背景技术

光刻装置是制造集成电路的主要设备，其作用是使不同的掩膜图案依次成像到基底（半导体硅片或LCD板）上的精确对准的位置。

然而这个对准位置却因为连续图形所经历的物理和化学变化而改变，因此需要一个对准系统，以保证硅片对应掩膜的对准位置每次都能够被精确的对准。

随着基底每单位表面积上的电子元件数量的增长以及电子元件的尺寸合成越来越小，对集成电路的精度要求日益提高，因此依次掩膜成像在基底上的位置必须越来越准确的固定，对光刻时对准精度的要求也越来越高。

美国专利US5243195公开了一种对准系统其中提及一种轴上对准方式，这种对准方式的优点在于掩膜和基底可以直接被对准，但其缺点在于难以改进到更高的精密度和准确度，而且各种工艺步骤会引起对准标记变化，从而引入不对称性和基底光栅标记的沟槽有效深度的变化。

这种现象导致工艺检测不到光栅标记，或在其他情况下仅提供微弱的信号，对准系统稳定性降低。

为了解决这个问题，中国专利申请CN03164858公开了一种双波长对准系统，包括具有第一波长和第二波长的对准辐射源；具有第一波长通道和第二波长通道的检测系统，第一波长通道接收对准标记第一波长处的对准辐射，第二波长通道接收对准标记第二波长处的对准辐射；以及一个定位单元，用以根据在第一波长处检测到的对准辐射相对于在第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定对准标记的位置。

从上述系统中，可以看出，该系统事实上是使用了两个独立的波长来照射和检测基底上的对准标记的位置，从而可以动态的选择对准激光，以取得更好的对准效果。

在现有的双波长激光测量系统中，当超出标记捕获范围的时候，现有对准系统使用CCD相机成像寻找标记，是标记进入周期所能支持的对准捕获范围，再执行对准。

但该种操作不能实现CCD捕获后，直接执行规片对准功能，需要再次移动工件台实行扫描后，才能计算对准位置。

在此种情况下，增加了工件台运动次数，进而影响对准效率和光刻机产率。

此外，当OM模块内实际光轴与CCD上十字叉丝发生偏移旋转的时候，CCD所能提供的标记捕获信息与标记实际位置信息存在较大偏差，进而影响标记的准确捕获。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供一种基于标记周期级次光强值累加判断寻找标记的方法及对准系统，该方法利用光强值，在标记位置寻找正确的情况下，可以使用当前数值计算对准位置，并判断该位置是否可执行捕获对准。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种基于标记周期级次光强值累加判断寻找对准标记的方法，其特征在于，包括：获得多周期标记的各周期一级次光的光强并对所述光强累加获得一光强信号，通过所述光强信号获得对准标记位置；根据设定的各周期经验阈值筛选所述光强信号中光强值异常的毛刺点；对所述光强信号进行最小阈值检查，若光强检测值小于最小阈值则进行位置修正，若光强检测值大于或等于最小阈值则将各周期一级光强叠加；光强叠加后检测最高峰值点和左右各峰值点斜率 ，其中左峰值点与最高峰值点斜率为K_左1，右峰值点与最高峰值点斜率为K_右1，如果K_MIN<| K_左1|<K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX则该最高峰值点为通过光强叠加所获得的标记位置，如果不满足K_MIN<| K_左1|<K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX则进行位置修正，其中KMIN 和KMAX为扫描统计经验值；计算所述标记位置与下发的标记期望位置的绝对值以判断对准标记是否寻找成功。

  

更进一步地，该方法包括：根据设定的各周期经验阈值筛选光强信号中光强值异常的毛刺点，并统计毛刺点个数，当毛刺点统计超出误差设定比率，即满足I_L阈筛<I_L或I_M阈筛<I_M时，执行报错处理。

更进一步地，最小阈值检查包括判断各自周期的该光强信号的强度是否大于或小于最小阈值。

更进一步地，位置修正具体包括：根据标记特性，若L周期X向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向正方向移动工件台；若L周期Y向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系X向负方向移动工件台；若M周期X向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向负方向移动工件台；若M周期Y向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向正方向移动工件台。

更进一步地，该方法包括：以峰值最高点为中心，检测左右各一个峰值点与最高峰值点的斜率是否同时满足要求，若最高峰值点不满足K_MIN<| K_左1|<K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX，则选次高峰值点为中心，进行上述检测；若所述最高峰值点未通过斜率检测，则以次高峰值点为中心，并检查次高峰值点与左右峰值点的斜率是否满足K_MIN<| K_左1|<K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX，若满足，则该点为通过光强叠加所获得的标记位置。

更进一步地，该方法包括：计算光强叠加所获得的标记位置与下发的标记期望位置的绝对值，若在88um范围内，则标记已经寻找成功，本次数据可直接用于执行扫描对准计算；若超出88um范围，则将光强叠加所获得的标记位置最为期望位置进行修正，并重新下发。

本发明同时公开一种基于双光源多级次对准系统，包括：对准辐射源、对准栅格、检测系统和与检测系统通信连接的定位单元，其中该对准系统采用如上文所述寻找对准标记的方法进行对准标记寻找。

与现有技术相比较，本发明提供了一种基于标记相关周期级次光光强值累加判断寻找标记的方法，由于使用光强值，在标记位置寻找正确的情况下，可以使用当前数值计算对准位置，并判断该位置是否可执行捕获对准。

在满足对准执行的条件下，无须二次扫描，起到减少扫描次数，提高产率的目的。

并可根据光强情况，为寻找标记提供工件台移动方向指导，加快标记寻找速度。

进一步放宽对OM工装精度的限制要求。

同时，在必要情况下，可以取代CCD的使用，并提供标记尺寸宽度的捕获范围。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1所示为根据本发明描述的基于双光源多级次的对准系统的示意图；

图2所示为对准标记组成形式的结构示意图；

图3为光束照射图2标记所获得的原始波形相位图；

图4为光强毛刺点示意图之一；

图5为各周期一级光叠加示意图之一；

图6为光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图之一；

图7为光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图之二；

图8为次光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图；

图9为光强毛刺点示意图之二；

图10为本发明应用流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明提出一种基于标记相关周期级次光光强值累加判断寻找标记的方法，包括：获得多周期标记的各周期一级次光的光强并对该光强累加获得一光强信号，通过该光强信号获得对准标记位置；根据设定的各周期经验阈值筛选该光强信号中光强值异常的毛刺点；对该光强信号进行最小阈值检查，若不满足最小阈值则进行位置修正，若满足最小阈值则将各周期一级光强叠加；光强叠加后检测最高峰值点和左右各峰值点斜率是否满足要求，若不满足则进行位置修正，若满足则该点为通过光强叠加所获得的标记位置；计算该标记位置与下发的标记期望位置的绝对值以判断对准标记是否寻找成功。

以下将结合图10详细说明本发明所提供的一基于标记相关周期级次光光强值累加判断寻找标记的方法。

S101下发标记的期望位置。

S200移动工件台，使用该对准系统的某一波长照射多周期标记，获得标记各周期一级次光的光强。

将各周期一级次光强累加，通过光强获得对准标记的位置。

S203、S204在获得各周期一级次光强后，通过光强获得对准标记位置时，根据设定的各周期经验阈值筛选光强信号中光强值异常的毛刺点，并统计毛刺点个数。

当毛刺点统计超出误差设定比率时，报错处理。

即I_L阈筛<I_L或I_M阈筛<I_M执行报错处理。

S205、S206若各周期一级光光强点，通过各自光强毛刺点筛选环节，则需要对各自周期的光强信号强度进行最小阈值检测，若不满足光强信号最小阈值检测的要求，则进入期望位置修正环节。

即I_L光筛>I_L或I_M光筛>I_M进入位置修正环节。

S207、S208进入期望位置修正环节后，根据标记特性，若L周期X向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向正方向移动工件台；若L周期Y向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系X向负方向移动工件台；若M周期X向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向负方向移动工件台；若M周期Y向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向正方向移动工件台；

S210若对各自周期的光强信号强度通过最小阈值检测，则将各周期一级光光强叠加。

S211以峰值最高点为中心，检测左右各一个峰值点与最高峰值点的斜率是否同时满足要求。

若最高峰值点不满足要求，则选次高峰值点为中心，进行上述检测。

检测最高峰值点和左右各峰值点斜率，可知左峰值点与最高峰值点斜率为K_左1，右峰值点与最高峰值点斜率为K_右1，如果K_MIN<| K_左1|<K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX 则，该最高峰值点为通过光强叠加所获得的标记位置。

其中 K_MIN 和 K_MAX 为扫描统计经验值。

若上述最高峰值点未通过斜率检测，则以次高峰值点为中心，并检查次高峰值点与左右峰值点的斜率是否满足要求。

若满足要求，则该点为通过光强叠加所获得的标记位置。

S301、S302计算光强叠加所获得的标记位置与下发的标记期望位置的绝对值，若在88um范围内，则标记已经寻找成功，本次数据可直接用于执行扫描对准计算S400。

若超出88um范围，则将光强叠加所获得的标记位置最为期望位置进行修正，并重新下发，返回S101。

实施例一：

图1所示为已知技术的双光源多级次对准系统的示意图。

如图1所示，双光源多级次对准系统包括光源模块11，21、参考光栅2、光纤13，23、棱镜14，24、偏振镜3、物镜4、标记5、级次光楔15，25、反射镜16，26、物镜17，27、像平面18，28以及探测器19、29。

双光源多级次对准系统的具体工作原理对于本领域中具有通常知识的人来说是公知常识，在此不再赘述。

图2 所示为对准标记组成形式，对准系统在照射该标记后，获得各级次光的反射信息。

图3 所示为该型标记被照射后，所采集到用于光强叠加的波形示意图。

在本实施例中采用红色波长光源照明如图2所示的标记形式，进行水平向（X向扫描），以期获得该方向的标记位置，经过图1的对准系统探测结构，可获得如图2所示的波形P_L-1、P_M-1，其中（P表示各级次光信号的原始对准位置; L表示标记中较大尺寸的光栅88周期，M表示标记中中等尺寸的光栅80周期;阿拉伯数字表示对应周期通过对准系统所能获得的光信号的级次信息）。

在获得各周期一级次光强后，根据设定的各周期经验阈值筛选光强信号中光强值异常的毛刺点， 比较各周期的光强点，其中I_L阈筛<I_L或I_M阈筛<I_M的情况并没有超出系统所允许的百分比的比率。

如图4所示，图4为光强毛刺点示意图之一。

对各自周期的光强信号强度进行最小阈值检测，比较各周期的光强点。

各周期为出现I_L光筛>I_L或I_M光筛>I_M的情况，故不进入位置修正环节。

若对各自周期的光强信号强度通过最小阈值检测，则将各周期一级光光强叠加。

如图5所示，图5为各周期一级光叠加示意图之一。

进一步的，以峰值最高点为中心，检测左右各一个峰值点与最高峰值点的斜率是否同时满足要求。

若最高峰值点不满足要求，则选次高峰值点为中心，进行上述检测。

检测最高峰值点和左右各峰值点斜率，可知左峰值点与最高峰值点斜率为K_左1，右峰值点与最高峰值点斜率为K_右1，且K_MIN<| K_左1|<K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX 则。

如图6所示，图6为光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图之一。

该最高峰值点为通过光强叠加所获得的标记位置。

计算光强叠加所获得的标记位置与下发的标记期望位置的绝对值，经计算在88um范围内，故标记已经寻找成功，本次数据可直接用于执行扫描对准计算。

实施例二：

图1所示为已知技术的双光源多级次对准系统的示意图。

如图1所示，双光源多级次对准系统包括光源模块11，21、参考光栅2、光纤13，23、棱镜14，24、偏振镜3、物镜4、标记5、级次光楔15，25、反射镜16，26、物镜17，27、像平面18，28以及探测器19、29。

双光源多级次对准系统的具体工作原理对于本领域中具有通常知识的人来说是公知常识，在此不再赘述。

图2 所示为对准标记组成形式，对准系统在照射该标记后，获得各级次光的反射信息。

图3 所示为该型标记被照射后，所采集到用于光强叠加的波形示意图。

在本实施例中采用红色波长光源照明如图2所示的标记形式，进行水平向（X向扫描），以期获得该方向的标记位置，经过图1的对准系统探测结构，可获得如图2所示的波形P_L-1、P_M-1其中（P表示各级次光信号的原始对准位置; L表示标记中较大尺寸的光栅88周期，M表示标记中中等尺寸的光栅80周期;阿拉伯数字表示对应周期通过对准系统所能获得的光信号的级次信息）。

在获得各周期一级次光强后，根据设定的各周期经验阈值筛选光强信号中光强值异常的毛刺点， 比较各周期的光强点，其中I_L阈筛<I_L或I_M阈筛<I_M的情况并没有超出系统所允许的百分比的比率。

如图4所示，图4为光强毛刺点示意图之一。

对各自周期的光强信号强度进行最小阈值检测，比较各周期的光强点。

各周期未出现I_L光筛>I_L或I_M光筛>I_M的情况，故不进入位置修正环节。

若对各自周期的光强信号强度通过最小阈值检测，则将各周期一级光光强叠加。

如图7所示，图7为光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图之二。

以峰值最高点为中心，检测左右各一个峰值点与最高峰值点的斜率是否同时满足要求。

若最高峰值点不满足要求，则选次高峰值点为中心，进行上述检测。

检测最高峰值点和左右各峰值点斜率，可知左峰值点与最高峰值点斜率为K_左1，右峰值点与最高峰值点斜率为K_右1，经比较| K_左1|〉K_MAX且K_MIN<| K_右1|<K_MAX 则，该最高峰值点不为通过光强叠加所获得的标记位置。

如图8所示，图8为次光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图。

故上述最高峰值点未通过斜率检测，则以次高峰值点为中心，并检查次高峰值点与左右峰值点的斜率满足要求。

故该点为通过光强叠加所获得的标记位置。

如图8所示，图8为次光强最强峰值点与左右峰值点斜率示意图。

计算光强叠加所获得的标记位置与下发的标记期望位置的绝对值，经计算在88um范围内，故标记已经寻找成功，本次数据可直接用于执行扫描对准计算。

实施例三：

图1所示为已知技术的双光源多级次对准系统的示意图。

如图1所示，双光源多级次对准系统包括光源模块11，12、参考光栅2、光纤13，23、棱镜14，24、偏振镜3、物镜4、标记5、级次光楔15，25、反射镜16，26、物镜17，27、像平面18，28以及探测器19、29。

双光源多级次对准系统的具体工作原理对于本领域中具有通常知识的人来说是公知常识，在此不再赘述。

图2 所示为对准标记组成形式，对准系统在照射该标记后，获得各级次光的反射信息。

图3 所示为该型标记被照射后，所采集到用于光强叠加的波形示意图。

在本实施例中采用红色波长光源光源照明如图2所示的标记形式，进行水平向（X向扫描），以期获得该方向的标记位置，经过图1的对准系统探测结构，可获得如图2所示的波形P_L-1、P_M-1其中（P表示各级次光信号的原始对准位置; L表示标记中较大尺寸的光栅88周期，M表示标记中中等尺寸的光栅80周期;阿拉伯数字表示对应周期通过对准系统所能获得的光信号的级次信息）。

在获得各周期一级次光强后，根据设定的各周期经验阈值筛选光强信号中光强值异常的毛刺点， 比较各周期的光强点，其中I_L阈筛<I_L或I_M阈筛<I_M的情况并没有超出系统所允许的百分比的比率。

如图4所示，图4为光强毛刺点示意图之一。

对各自周期的光强信号强度进行最小阈值检测，比较各周期的光强点。

各周期出现I_L光筛>I_L的情况，故进入位置修正环节。

进入期望位置修正环节后，根据标记特性，若L周期X向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向正方向移动工件台；若L周期Y向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系X向负方向移动工件台；若M周期X向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向负方向移动工件台；若M周期Y向光强信号偏弱，则沿工件台坐标系Y向正方向移动工件台；修正工件台期望位置，并重新开始。

实施例四：

图1所示为已知技术的双光源多级次对准系统的示意图。

如图1所示，双光源多级次对准系统包括光源模块11，12、参考光栅2、光纤13，23、棱镜14，24、偏振镜3、物镜4、标记5、级次光楔15，25、反射镜16，26、物镜17，27、像平面18，28以及探测器19、29。

双光源多级次对准系统的具体工作原理对于本领域中具有通常知识的人来说是公知常识，在此不再赘述。

图2 所示为对准标记组成形式，对准系统在照射该标记后，获得各级次光的反射信息。

图3 所示为该型标记被照射后，所采集到用于光强叠加的波形示意图。

在本实施例中采用红色波长光源照明如图2所示的标记形式，进行水平向（X向扫描），以期获得该方向的标记位置，经过图1的对准系统探测结构，可获得如图2所示的波形P_L-1、P_M-1其中（P表示各级次光信号的原始对准位置; L表示标记中较大尺寸的光栅88周期，M表示标记中中等尺寸的光栅80周期;阿拉伯数字表示对应周期通过对准系统所能获得的光信号的级次信息）。

在获得各周期一级次光强后，根据设定的各周期经验阈值筛选光强信号中光强值异常的毛刺点， 比较各周期的光强点，其中有I_M阈筛<I_M的情况并超出系统所允许的百分比的比率。

（如图9所示，图9为光强毛刺点示意图之二）则报错，重新检查硬件并调整期望位置。

与现有技术相比较，本发明提供了一种基于标记相关周期级次光光强值累加判断寻找标记的方法，由于使用光强值，在标记位置寻找正确的情况下，可以使用当前数值计算对准位置，并判断该位置是否可执行捕获对准。

在满足对准执行的条件下，无须二次扫描，起到减少扫描次数，提高产率的目的。

并可根据光强情况，为寻找标记提供工件台移动方向指导，加快标记寻找速度。

进一步放宽对OM工装精度的限制要求。

同时，在必要情况下，可以取代CCD的使用，并提供标记尺寸宽度的捕获范围。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，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。