CN100504951C - 光刻装置对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光刻装置的对准方法，包括如下步骤：对掩膜台与工件台的位置数据进行同步采样，并对脉冲辐射信号进行扩展采样；对脉冲辐射信号扩展采样得到的采样值进行自适应滤波去噪处理；将所述自适应滤波去噪后的值用于非对称脉冲模型逼近，得到每个脉冲辐射信号的能量值；其中，所述的非对称脉冲模型为：f(t)＝p(t)e^ct+h(t)，其中，c为脉冲衰减指数系数，f(t)为脉冲辐射探测信号，p(t)为关于脉冲延续时间t的多项式，h(t)为关于脉冲延续时间t的直流漂移分量。与现有技术相比，本发明的技术方案采用了较现有技术更佳的非对称逼近方法，其精度非常高，且稳定性较强。

Description

光刻装置对准方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置对准方法，具体地说，涉及一种采用非对称性脉冲逼近方法的光刻装置对准方法。

背景技术

在工业装置中，由于高精度和高产能的需要，分布着大量高速实时信号采样、数据采集、信号实时处理系统。其中信号实时处理系统需要采用有效的信号处理模型和方法以达到高精密、高效率的要求。有该需求的装置包括：集成电路制造光刻装置、液晶面板光刻装置、光掩膜刻印装置、MEMS(微电子机械系统)/MOEMS(微光机电系统)光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置、印刷电路板加工装置等。

在现有技术中，如果上述装置中光刻对准系统使用的光源是DUV(深紫外)光源，则该辐射源以波长为248nm、193nm的准分子激光光源为主，也有的使用157nm的准分子激光光源。此外，还有使用EUV(极紫外)脉冲辐射源和X射线脉冲辐射源的对准系统。

当对准系统使用的光源是脉冲辐射源时，对准系统中的对准方法对于掩膜对准的重复精度有较大影响。通常，在该对准过程中，需要用探测到的脉冲辐射信号振幅值代替脉冲辐射波形的能量值，即用脉冲辐射强度的最大值代替其能量值。此时，需要将脉冲辐射探测信号扩展采样值经过自适应滤波去噪后的值用于逼近脉冲模型，得到每个脉冲辐射的能量值。

由于脉冲辐射波形在探测转换中的不对称性，在中国专利申请第200610024669.X号中采用的是能量对称的高次多项式逼近模型来逼近脉冲信号的。而在实际探测工程方法运用时，存在因为能量不对称性的因素而导致的固有同步误差，该误差将会一直传递至对准位置的确定中，且该同步误差引起的对准位置误差又是非线性的，不具有确定性，从而降低了重复精度。

因此，需要提供一种能量不对称的脉冲信号逼近方法，使得该方法能够很好地逼近实际工程中探测到的脉冲辐射波形，从而便光刻装置能够更精确的对准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能更好地逼近实际工程中探测到的脉冲辐射波形的光刻装置对准方法。

为实现上述目的，本发明提供光刻装置对准方法，包括如下步骤：

对掩膜台与工件台的位置数据进行同步采样，并对脉冲辐射信号进行扩展采样；

对脉冲辐射信号扩展采样得到的采样值进行自适应滤波去噪处理；

将所述自适应滤波去噪后的值用于非对称脉冲模型逼近，得到每个脉冲辐射信号的能量值；

用所述每个脉冲辐射信号能量值及其对应的对准掩膜图形与工件台图形间的相对位置逼近模型得到相应的模型参数；

用所述的模型参数得对准掩膜图形相对工件台图形之间的位置关系，并将所述位置关系用于校准对准掩膜图形坐标系坐标相对工件台坐标系坐标之间的关系；

其中，所述的非对称脉冲模型为：

f(t)＝p(t)e^ct+h(t)，

其中，c为脉冲衰减指数系数，f(t)为脉冲辐射探测信号，p(t)为关于脉冲延续时间t的多项式，h(t)为关于脉冲延续时间t的直流漂移分量。

与现有技术相比，本发明的技术方案采用了较现有技术更佳的非对称逼近方法，其精度较高，且稳定性较强。

附图说明

通过以下对本发明实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为使用本发明脉冲信号逼近方法的光刻装置对准系统的结构示意图。

图2为实际扩展采样得到的脉冲辐射探测信号的波形。

图3为使用本发明脉冲信号逼近方法得到的模型的波形。

具体实施方式

请参阅图1，为使用本发明脉冲信号逼近方法的光刻装置对准系统的示意图。该对准系统包括脉冲辐射发生器1、掩膜图形照射窗口2、控制板3、掩膜4、对准掩膜图形5、掩膜台6、掩膜台位置探测器7、投影系统8、被光刻工件9、工件台10、工件台基准板对准图形11、脉冲辐射传感器12以及工件台位置探测器13。

其中，掩膜图形照射窗口2及其控制板3用于形成窗口，将脉冲辐射发生器1产生的脉冲辐射透射到对准掩膜图形5上。投影系统8用于将脉冲辐射照射到对准掩膜图形5上形成透射像或反射像，该透射像或反射像通过投影系统8投射到工件台10平面形成空间像，并用工件台基准板对准图形11探测该空间像。脉冲辐射传感器12位于工件台基准板对准图形11的下方，用于检测空间像经过工件台基准板对准图形11透射后的脉冲辐射。掩膜台位置探测器7和工件台位置探测器13分别探测对准扫描过程中的掩膜台6和工件台10的空间位置。

上述光刻装置的对准系统通过对所有被扩展的脉冲辐射探测信号采样信息进行自适应滤波处理，得到接近真实的脉冲辐射采样信息。用这些信息逼近本发明的脉冲辐射探测信号的非对称能量逼近模型，并运用本发明的逼近模型得到其脉宽和中心，使得该逼近模型的脉冲辐射信号扩展采样起始点与实际脉冲辐射信号的起点较为接近。使用本发明的逼近模型进行脉冲辐射探测信号扩展采样同步校准的精度较高，其校准精度高于10纳秒级。

在经过扩展采样同步校准后，用得到的脉冲辐射信号扩展采样值，进行脉冲辐射能量探测信号不对称逼近模型的逼近，用该逼近模型计算脉冲辐射信号的能量。用上述每个脉冲辐射能量值及其对应的对准掩膜图形5与工件台10图形间的相对位置逼近辐射信息和位置间的关系，用所得到关系得到对准掩膜图形5相对工件台10图形之间的位置关系，并将所述位置关系用于校准对准掩膜图形5坐标系坐标相对工件台10坐标系坐标之间的关系，即可完成光刻装置的对准。

在本发明的光刻装置对准方法中，所采用的脉冲辐射探测信号的非对称脉冲模型为：

f(t)＝p(t)e^ct+h(t)                           式(1)

其中，f(t)为脉冲辐射探测信号，t为脉冲延续时间，c是脉冲衰减指数系数，f(t)>0，p(t)为关于脉冲延续时间t的多项式，h(t)为关于脉冲延续时间t的直流漂移分量。直流漂移分量h(t)在单个脉冲信号范围内变化很小，其变化量可以忽略。

而关于脉冲延续时间t的多项式为：

p(t)＝at²+bt

带入式(1)，即可得出脉冲辐射探测信号的非对称能量的逼近模型中的典型模型为：

f(t)＝(at²+bt)e^ct+h(t)

其中，a和b都是模型系数，并且，f(t)>0、a<0、b>0、c<0、0≤t≤-b/a。同时，c和b/a为常数。

脉冲辐射探测信号f(t)的最大值出现的时刻：

$t_{\max }=-\frac{1}{c}[(1-\frac{\mathrm{bc}}{2a})+\sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{bc}}{2a}\right)}^2}]$

为常数，该值t_max用于校正脉冲辐射探测信号扩展采样同步的采样中心时序。

脉冲辐射探测信号逼近模型的最大振幅值：

$f\left(t_{\max }\right){|}_{\max }=a\&CenterDot;\left[(t_{\max }^2+{\mathrm{bt}}_{\max }/a)e^{{\mathrm{ct}}_{\max }}\right]$

其只与参数a成正比。

用所述典型的脉冲辐射探测信号非对称能量逼近模型，得到的脉冲辐射探测信号的能量值为：

E＝a·c^-3[e^-bc/a(2+bc/a)-(2-bc/a)]

其也只与参数a成正比。

请一并参阅图2和图3，其中，图2是实际扩展采样得到的脉冲辐射探测信号的波形，图3是经过上述自适应滤波后，用本发明逼近方法的典型模型f(t)＝(at²+bt)e^ct+h(t)得到的模型的波形，其中参数分别为a＝-2.85，b＝228，c＝-0.03，h(t)＝1200。因此，该脉冲辐射探测信号的脉宽为W＝80μs，其脉冲辐射探测信号的能量用E＝a·c^-3[e^-bc/a(2+bc/a)-(2-bc/a)]计算得到，考虑到舍入误差，选择积分时间为微秒，则脉冲辐射探测信号能量的相对值为0.003763。本发明逼近方法的重相关度非常高，且不随时间和脉冲数的变化发生显著变化。

本发明的光刻装置对准方法通过运用不同方向的对准扫描，用所得到的多个对准位置确定掩膜对准图形被投影系统投射成像的相对定位误差，上述多个对准位置是对掩膜上同一个掩膜对准图形进行多次多方向对准扫描得到的，根据该相对定位误差计算辐射发生器的激发控制信号与脉冲辐射信号扩展采样控制信号以及位置采样控制信号三者之间的时序关系。

Claims (9)

1、一种光刻装置对准方法，包括如下步骤：

对掩膜台与工件台的位置数据进行同步采样，并对脉冲辐射信号进行扩展采样；

对脉冲辐射信号扩展采样得到的采样值进行自适应滤波去噪处理；

将所述自适应滤波去噪后的值用于非对称脉冲模型逼近，得到每个脉冲辐射信号的能量值；

用所述每个脉冲辐射信号能量值及其对应的对准掩膜图形与工件台图形间的相对位置逼近模型得到相应的模型参数；

用所述的模型参数得对准掩膜图形相对工件台图形之间的位置关系，并将所述位置关系用于校准对准掩膜图形坐标系坐标相对工件台坐标系坐标之间的关系；

其中，所述的非对称脉冲模型为：

f(t)＝p(t)e^ct+h(t)，

其中，c为脉冲衰减指数系数，f(t)为脉冲辐射探测信号，p(t)为关于脉冲延续时间t的多项式，h(t)为关于脉冲延续时间t的直流漂移分量。

2、如权利要求1所述的光刻装置对准方法，其特征在于，所述关于脉冲延续时间t的多项式为：

p(t)＝at²+bt，

其中，a和b为特定系数。

3、如权利要求2所述的光刻装置对准方法，其特征在于，所述非对称脉冲模型对脉冲辐射探测信号的能量进行计算和对扩展采样进行同步校准。

4、如权利要求3所述的光刻装置对准方法，其特征在于，还包括如下步骤：进行不同方向的对准扫描，用所得到的多个对准位置确定掩膜对准图形被投影系统投射成像的相对定位误差，所述多个对准位置是对掩膜上同一个掩膜对准图形进行多次多方向对准扫描获得，根据所述相对定位误差计算辐射发生器的激发控制信号与脉冲辐射信号扩展采样控制信号、以及位置采样控制信号三者之间的时序关系。

5、如权利要求4所述的光刻装置对准方法，其特征在于，所述非对称脉冲模型中，f(t)>0、a<0、b>0、c<0、0≤t≤-b/a，c和b/a为常数。

6、如权利要求5所述的光刻装置对准方法，其特征在于，所述脉冲辐射探测信号f(t)最大值出现的时刻为：

$t_{\max }=-\frac{1}{c}[(1-\frac{\mathrm{bc}}{2a})+\sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{bc}}{2a}\right)}^2}],$

且t_max为常数。

7、如权利要求6所述的光刻装置对准方法，其特征在于，所述脉冲辐射探测信号f(t)最大值出现的时刻t_max用于校正脉冲辐射探测信号扩展采样同步的采样中心时序。

8、如权利要求4所述的光刻装置对准方法，其特征在于，所述脉冲辐射探测信号f(t)最大值为： $f\left(t_{\max }\right){|}_{\max }=a\&CenterDot;\left[(t_{\max }^2+{\mathrm{bt}}_{\max }/a)e^{{\mathrm{ct}}_{\max }}\right].$

9、如权利要求4所述的脉冲信号的光刻装置对准方法，其特征在于，用所述脉冲辐射信号的能量值为E＝a·c^-3[e^-bc/a(2+bc/a)-(2-bc/a)]。

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