[发明专利]用于光刻设备的对准信号采集系统与对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置，尤其涉及一种用于光刻设备的对准信号采集系统与对准方法。

背景技术

在半导体IC集成电路制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成。除了第一次光刻外，其余层次的光刻在曝光前都要将该层次的图形与以前层次曝光留下的图形进行精确定位，这样才能保证每一层图形之间有正确的相对位置，即套刻精度。通常情况下，套刻精度为光刻机分辨率指标的1/3～1/5，对于100纳米的光刻机而言，套刻精度指标要求小于35nm。套刻精度是投影光刻机的主要技术指标之一，而掩模与硅片之间的对准精度是影响套刻精度的关键因素。当特征尺寸CD要求更小时，对套刻精度的要求以及由此产生的对准精度的要求变得更加严格，如90nm的CD尺寸要求10nm或更小的对准精度。

掩模与硅片之间的对准可采用掩模对准+硅片对准的方式，即以工件台基准板标记为桥梁，建立掩模标记和硅片标记之间的位置关系。对准的基本过程为：首先通过掩模对准系统，实现掩模标记与工件台基准板标记之间的对准，然后利用硅片对准系统，完成硅片标记与工件台基准板标记之间的对准，进而间接实现硅片标记与掩模标记之间对准。

中国专利200910045415给出了一种用于光刻装置的掩模对准系统。当在投影物镜焦面做水平方向对准扫描时，可采集到图1所示的对准信号，图中横轴为X(或Y)位置采样，竖轴为光强采样。图1中信号的顶点即为对准位置。为求得该对准位置，首先对采样数据对进行过滤处理，保留光强大于阈值的采样数据，并采用抛物线模型进行拟合处理，拟合后的抛物线的顶点即为求得的对准位置。但是，由于对准信号并非理想抛物线形式，抛物线模型与对准信号之间存在模型不匹配问题，导致拟合精度较低，影响对准精度。图2分别给出了阈值系数为0.25和0.6时拟合结果，采样点与抛物线曲线之间的拟合误差(绝对值)比较大。从图中可看出，适当地增大阈值，能够提高拟合精度，但也意味着更多的有用信息被抛弃，系统的抗噪性将变差。

发明内容

本发明的目的在于提供具有高拟合精度的处理方法，从而提高对准精度。本发明采用了下述对准信号采集系统和对准方法。

一种用于光刻设备的对准信号采集系统，用以实现工件台相对于掩模台位置的确定，包括：

照明单元，用于提供紫外波长的激光脉冲；

掩模台；

掩模台位置测量单元；掩模台控制单元，用于控制掩模台移动，并根据掩模台位置测量单元所获得的掩模台位置数据将掩模标记定位到特定位置；

投影物镜，用于对掩模标记进行成像；

工件台；

工件台位置测量单元；工件台控制单元，用于控制工件台移动，并根据工件台位置测量单元所获得的工件台的位置数据将工件台标记定位到特定位置，并根据对准扫描参数进行水平运动；

光强采集单元，用于采集掩模标记的像扫描过工件台标记时透过的光强信号；

对准操作单元，用于控制对准扫描参数的下发、光强和位置的同步采样，实现由光强-位置采样对组成的对准信号的拟合处理和对准位置计算，其中采用高斯函数作为对准信号拟合模型，该函数为：

I(xi)=Ae-(cxi-ab)2]]>

其中，x_i为光强-位置采样对中的位置数据，I(x_i)为光强-位置采样对中对应位置x_i的光强数据，a、b、c和A为模型待定参数。

其中，所述照明单元包括激光器和控制组件，所述激光器产生激光脉冲，所述控制组件控制脉冲频率。

其中，所述光强采集单元包括集成传感器和光强采集板。

其中，所述集成传感器受到紫外波长的激光脉冲激发后产生可见波长段的荧光。