CN101101458A - 光刻装置的对准方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光刻装置的对准方法及系统，该方法首先移动对准掩膜图形与工件台基准板对准图形，同步对掩膜台与工件台的位置数据进行采样，并对脉冲辐射探测信号进行扩展采样，再对得到的采样值进行自适应滤波去噪处理，并对脉冲辐射激发数进行判断，然后得出每个脉冲辐射的能量值，并用所得的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得到模型参数，用所述模型参数得到对准掩膜图形相对工件台图形之间的位置关系，最后将该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。与现有技术相比，本发明的技术方案有效地提高了光刻装置的对准精度，并延长了光刻装置中脉冲辐射发生器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种实时信号处理系统，具体地说，涉及一种用于光刻装置的对准方法及系统。
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)/MOMS(微光机系统)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，由于光电探测的光电串扰、电气噪声和测量抖动，会导致实际测量得到的脉冲辐射振幅最大值带有一定的噪声，从而与真实值存在一定误差。同时，由于辐射发生源的激发控制信号与脉冲辐射的采样控制信号之间存在同步误差，使得实际测量得到的振幅值并非脉冲辐射信号的最大值，且脉冲辐射振幅测量值的变化与真实值之间的变化不成正比关系，从而导致了使用这些测量值限制了对准位置重复精度的提高。
在中国专利申请第200410055004.6号中，揭露了一种通过传感器检测脉冲辐射强度(此处即为光辐射振幅)与可独立控制元件阵列(即对准掩膜图形)、基底台(即为工件台)的位置，来计算校准量以增加光刻装置对准精度的方法。该校准量建立了可独立控制元件阵列的坐标系坐标和基底台的坐标系坐标之间的关系。在该技术方案中，由于传感器检测的脉冲辐射强度存在各种噪声，用这样的脉冲辐射强度与对准掩膜图形及工件台对准图形的位置计算得到的校准量本身存在较大误差，使得该校准的精度难以进一步提高。用这样的脉冲辐射强度去校准辐射发生器的激发控制信号与脉冲辐射的采样控制信号、位置采样控制信号之间的延迟时序关系，得到的时序同步误差较大，从而进一步阻碍了光刻装置对准精度的进一步提高。
此外，在现有技术的对准方法中，用脉冲辐射单采样的脉冲辐射振幅值，与掩膜及工件台间相对位置去逼近一个模型，逼近该模型的对准处理必须满足足够的单脉冲采样样本，否则就难以达到相应的模型逼近精度，特别是进行精确对准扫描时尤其如此。这样就需要采集足够多的脉冲辐射单采样光强，而大部分脉冲辐射发生器的激发频率只能在低于10KHz范围以内变化，因而降低了对准扫描的效率，也因为每次对准扫描时增加较多的冗余脉冲辐射，降低了上述装置中脉冲辐射发生器的使用寿命。
因此，有必要提供一种改进的用于光刻装置的对准技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时信号处理系统，具体地说，涉及一种用于光刻装置的对准方法及系统。
为实现上述目的，本本发明提供一种光刻装置的对准方法及系统，该方法首先移动对准掩膜图形与工件台基准板对准图形，同步对掩膜台与工件台的位置数据进行采样，并对脉冲辐射探测信号进行扩展采样，再对得到的采样值进行自适应滤波去噪处理，并对脉冲辐射激发数进行判断，然后得出每个脉冲辐射的能量值，并用所得的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得到模型参数，用所述模型参数得到对准掩膜图形相对工件台图形之间的位置关系，最后将该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。
与现有技术相比，本发明的技术方案有效地提高了光刻装置的对准精度，并延长了光刻装置中脉冲辐射发生器的使用寿命。
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为本发明光刻装置对准系统的结构示意图。
图2为本发明光刻装置对准方法的实施流程图。
具体实施方式
本发明的光刻装置对准方法通过对所有被扩展的脉冲辐射采样信息进行自适应滤波处理，得到非常接近真实的脉冲辐射采样信息。用这些信息逼近处理得到的脉冲辐射能量，去逼近脉冲辐射能量与掩膜及工件台间相对位置的关系，得到脉冲辐射能量与掩膜及工件台间相对位置的关系模型参数，从该模型得到对准位置。
请参阅图1，为本发明光刻装置的对准系统的示意图。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。
请参阅图2，对准方法具体控制流程步骤如下：
1.启动对准扫描，使对准掩膜图形5与工件台基准板对准图形11在空间上发生相对移动，包括只移动掩膜台6、只移动工件台10或将掩膜台6与工件台10同时都移动。该对准扫描是关于掩膜台6和工件台10的位置、辐射器激发和脉冲辐射振幅之间的同步扫描，其中的脉冲辐射辐射器1的辐射源波长为157nm、193nm、248nm或其它波长；
2.同步对掩膜台6与工件台10的位置数据进行采样，并对探测到的脉冲辐射信号进行扩展采样。即根据经过校准位置数据采样和脉冲辐射振幅扩展采样后的同步时序关系，同时对位置数据进行采样和对脉冲辐射探测信号进行扩展采样；
3.对脉冲辐射振幅扩展采样得到的所有采样值进行自适应滤波去噪处理，其中的自适应滤波处理与采样同时进行，自适应滤波方法包括：最小均方类自适应滤波方法、递归最小二乘方类自适应滤波方法、小波变换类自适应滤波，或使用小波变换类自适应滤波与最小均方类自适应滤波方法，小波变换类自适应滤波与递归最小二乘方类自适应滤波方法形成的组合滤波器；
4.对脉冲辐射激发数进行比较判断，看已经完成的脉冲辐射激发数是否与设定的脉冲辐射激发数一致，若少于设定的激发数，则转到步骤2，否则转到步骤5；
5.将脉冲辐射振幅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；
6.用得到的每个脉冲辐射能量值和它对应的对准掩膜图形5及工件台10对准图形间相对位置逼近模型得到相应的模型参数，用该模型参数得到对准掩膜图形5相对工件台10图形之间的位置关系。
每个脉冲辐射能量值和它对应的对准掩膜图形5及工件台10图形间相对位置的二维逼近模型为：
g(X，Z)＝μ1·X2+μ2·X·Z+μ3·Z2+μ4·X+μ5·Z+μ6
其中X可以用Y代替，X、Y、Z分别表示x、y、z等方向上的对准掩膜图形5和工件台10图形间的相对位置，μ1～μ6是逼近多项式的系数，g(X，Z)和g(X，Z)分别是随x、z方向上和随y、z方向上对准掩膜图形5和工件台10图形间的相对位置变化而变化的透射脉冲辐射能量；
每个脉冲辐射能量值和它对应的对准掩膜图形5及工件台10图形间相对位置的一维逼近模型为：
g(X)＝μ1·X2+μ2·X+μ3
其中X可以用Y或Z代替，X、Y、Z分别表示x、y、z等方向上的对准掩膜图形5和工件台10图形间的相对位置，μ1～μ3是逼近多项式的系数，g(X)、g(Y)和g(Z)分别是随x、y和z方向上对准掩膜图形5和工件台10图形间的相对位置变化而变化的透射脉冲辐射能量；
7.完成对准扫描，将6的结果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。
本发明的光刻装置的对准方法及系统能够降低所检测脉冲辐射强度存在的各种噪声，减小采样控制信号与位置采样控制信号之间的时序同步误差，有效地提高了光刻装置的对准精度，并延长了光刻装置中脉冲辐射发生器的使用寿命。
Claims (13)
1、一种光刻装置的对准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.启动对准扫描，使对准掩膜图形与工件台基准板对准图形相对移动；
b.同步对掩膜台与工件台的位置数据进行采样，并对脉冲辐射探测信号进行扩展采样；
c.对脉冲辐射探测信号扩展采样得到的采样值进行自适应滤波去噪处理；
d.对脉冲辐射激发数进行判断，若其少于设定的激发数，转至步骤b，否则转到步骤e；
e.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；
f.用得到的每个脉冲辐射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，用所述模型参数得到对准掩膜图形相对工件台图形之间的位置关系；
g.完成对准扫描，将步骤f的结果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。
2、如权利要求1所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述步骤a中对准掩膜图形与工件台基准板对准图形的相对移动包括只移动掩膜台、只移动工件台或将掩膜台与工件台同时移动。
3、如权利要求1所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述对准扫描是关于掩膜台和工件台的位置、辐射器激发和脉冲辐射探测信号之间的同步扫描。
4、如权利要求1所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述步骤b是根据经过校准位置数据采样和脉冲辐射探测信号扩展采样后的同步时序关系，同时对位置数据进行采样和对脉冲辐射探测信号进行扩展采样。
5、如权利要求1所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述步骤c中的自适应滤波去噪处理与采样同时进行。
6、如权利要求5所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述自适应滤波去噪处理方法包括：最小均方类自适应滤波方法、递归最小二乘方类自适应滤波方法、小波变换类自适应滤波，或使用小波变换类自适应滤波与最小均方类自适应滤波方法，小波变换类自适应滤波与递归最小二乘方类自适应滤波方法形成的组合滤波器进行处理。
7、如权利要求1所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述步骤f中，每个脉冲辐射能量值及其对应的对准掩膜图形与工件台图形间相对位置的二维逼近模型为g(X，Z)＝μ1·X2+μ2·X·Z+μ3·Z2+μ4·X+μ5·Z+μ6，其中X可以用Y或Z代替，X、Y、Z分别表示x、y、z等方向上的对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置，μ1～μ6是逼近多项式的系数，g(X，Z)和g(X，Z)分别是随x、z方向上和随y、z方向上对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置变化而变化的透射脉冲辐射能量。
8、如权利要求1所述的光刻装置的对准方法，其特征在于，所述步骤f中，每个脉冲辐射能量值及其对应的对准掩膜图形与工件台图形间相对位置的一维逼近模型为：g(X)＝μ1·X2+μ2·X+μ3，其中X可以用Y或Z代替，X、Y、Z分别表示x、y、z等方向上的对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置，μ1～μ3是逼近多项式的系数，g(X)、g(Y)和g(Z)分别是随x、y和z方向上对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置变化而变化的透射脉冲辐射能量。
9.一种光刻装置的对准系统，所述系统包括脉冲辐射发生器、掩膜图形照射窗口、控制板、掩膜、对准掩膜图形、掩膜台、掩膜台位置探测器、投影系统、被光刻工件、工件台、工件台基准板对准图形、脉冲辐射传感器以及工件台位置探测器，其特征在于，所述系统同步对掩膜台与工件台的位置数据进行采样，并对脉冲辐射探测信号进行扩展采样，对脉冲辐射探测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逼近脉冲模型，得到每个脉冲辐射的能量值，用所述每个脉冲辐射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，用所述模型参数得到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。
10、如权利要求9所述的光刻装置的对准系统，其特征在于，所述系统根据经过校准位置数据采样和脉冲辐射探测信号扩展采样后的同步时序关系，同时对位置数据进行采样和对脉冲辐射探测信号进行扩展采样。
11、如权利要求9所述的光刻装置的对准系统，其特征在于，所述自适应滤波去噪处理方法包括：最小均方类自适应滤波方法、递归最小二乘方类自适应滤波方法、小波变换类自适应滤波，或使用小波变换类自适应滤波与最小均方类自适应滤波方法，小波变换类自适应滤波与递归最小二乘方类自适应滤波方法形成的组合滤波器进行处理。
12、如权利要求9所述的光刻装置的对准系统，其特征在于，所述每个脉冲辐射能量值及其对应的对准掩膜图形与工件台图形间相对位置的二维逼近模型为g(X，Z)＝μ1·X2+μ2·X·Z+μ3·Z2+μ4·X+μ5·Z+μ6，其中X可以用Y或Z代替，X、Y、Z分别表示x、y、z等方向上的对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置，μ1～μ6是逼近多项式的系数，g(X，Z)和g(X，Z)分别是随x、z方向上和随y、z方向上对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置变化而变化的透射脉冲辐射能量。
13、如权利要求9所述的光刻装置的对准系统，其特征在于，所述每个脉冲辐射能量值及其对应的对准掩膜图形与工件台图形间相对位置的一维逼近模型为：g(X)＝μ1·X2+μ2·X+μ3，其中X可以用Y或Z代替，X、Y、Z分别表示x、y、z等方向上的对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置，μ1～μ3是逼近多项式的系数，g(X)、g(Y)和g(Z)分别是随x、y和z方向上对准掩膜图形和工件台图形间的相对位置变化而变化的透射脉冲辐射能量。
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