CN102566337B

CN102566337B - 一种标记期望位置确定方法

Info

Publication number: CN102566337B
Application number: CN201010619057.1A
Authority: CN
Inventors: 韩悦; 李运锋
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: CN102566337A

Abstract

一种用于基于独立的多个不同波长对准装置的标记最佳扫描位置确定方法，在确定扫描方向、光源波长后，获得同波长下大周期多重相关系数MCC_B和中周期多重相关系数MCC_M，根据MCC值判断是否需要重新查找，再根据MCC值和阈值的大小关系判断是否需要在扫描方向和垂直扫描方向上进行位置调整，最终得到最佳扫描位置。

Description

一种标记期望位置确定方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种基于独立的多个不同波长对准装置的标记最佳扫描位置确定方法。

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。

美国专利第5243195号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CN1495540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。但在该系统中，通过视觉标定下发光源中心(光轴)照射标记的位置(标记扫描位置)，无法精确确定衍射光源照射标记的最佳标记照射点，将影响各周期辐射信号的收集，进而影响各周期的信号多重相关系数，该系数直接影响最终对准位置的精确性，从而增加拒片率并影响产率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于独立的多个不同波长对准装置的标记最佳扫描位置确定方法。

本发明的方法包括：

步骤1：确定扫描方向、光源波长后，获得同波长下各周期各信号多重相关系数MCC，即大周期多重相关系数MCC_B、中周期多重相关系数MCC_M；

步骤2：大、中周期的信号多重相关系数MCC_B、MCC_M若均满足：

MCC>阈值A

则认为信号多重相关系数检验满足要求，直接进入步骤3；否则认为不满足要求，进一步比较，大、中周期分别对应的MCC值是否分别大于阈值C，再以默认间距或设定间距进行螺旋查找，重复步骤2直至满足要求；

步骤3：判断MCC_B、MCC_M是否满足：

MCC>阈值B

若都满足，则直接进入步骤5，若有任何一个不满足，则首先判断MCC_B、MCC_M两者之间的大小关系，在扫描方向上将扫描位置向较小的MCC所对应的标记周期进行调整；

步骤4：再次判断较小的MCC值是否满足：

MCC>阈值B

若满足则认为垂直扫描方向坐标满足要求，若不满足，则在垂直扫描方向调整扫描位置，重复这一步骤，直至满足上述条件；

步骤5：输出最终调整后的坐标，该坐标为最佳扫描位置。

其中，阈值B>阈值A>阈值C。

其中，阈值B=0.9，阈值A=0.7，阈值C=0.4。

其中，大、中周期分别对应的MCC值皆大于阈值C和大、中周期分别对应的任一MCC值不大于阈值C时默认查找间距长度不一样。

其中，当大、中周期分别对应的MCC值皆大于阈值C时，默认间距为标记大周期长度。

其中，当大、中周期分别对应的任一MCC值不大于阂值C时，默认间距为：(大、中周期尺寸长度的最小公倍数)／2。

其中，扫描方向上的扫描位置调整距离和垂直扫描方向上的扫描位置调整距离分别为

S_扫=(S_XMCC／MCC)*K_扫x S_垂=(S_XMCC／MCC)*K_垂x

其中，MCC为大、中周期分别对应的MCC值中的较小值；

S_XMCC为在基准标记上，根据工艺特点，选取相关距离，制定测量用的特定偏移点，通过基准标记标定测量获得的周期特定偏移点的MCC值，该值在所有特定偏移点的MCC值中最接近实际测得的MCC值，角标X，表示该点编号，该值通过数据测量和查表获得；

K_扫x为该特定测试点在扫描方向距标记中心点的距离；

K_垂x为该特定测试点在垂直扫描方向距标记中心点的距离。

本发明通过独立对准多光源波长照射周期标记获得同波长下各周期各信号多重相关系数。利用选定波长照射标记后获得的各周期信号多重相关系数信息，通过参照基准标记的标准多重相关系数，确定修正因子，计算调整标记的扫描位置修正值，使标记各周期各级次信号多重相关系数达到最优，获得最佳的标记扫描位置，进而保证周期信号的优良率和对准精度的实现。

附图说明

图1所示为本发明使用的双周期标记的结构示意图；

图2所示为螺旋查找及查找间距示意图；

图3所示为光斑中心未偏移时的示意图；

图4所示为特定偏移点的MCC值和距离；

图5所示为垂直扫描方向坐标偏移时的示意图；

图6所示为光斑中心偏移在大周期光栅上时的示意图；

图7所示为垂直扫描方向坐标偏移示意图；

图8所示为光斑中心未偏移时的示意图；

具体实施方式

下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。

本发明提供一种最佳扫描位置确定方法，该方法在多个不同波长对准光源中，选定光源波长，确定标记需要的扫描方向，使用选定波长照射标记，如图1所示，获得选定光源波长照射各周期后的各信号多重相关系数，检测多重相关系数后并确认是否需要重新查找后，根据多重相关系数与阈值的关系选择对应策略，通过参照标记标准多重相关系数，确定修正因子，计算调整标记的扫描位置，使该方向各周期信号的多重相关系数达到最优，获得标记的最佳扫描位置。

其中标记为双周期标记，由大周期(B)、中周期(M)组成，选定光源波长，确定标记需要执行的扫描方向，获得选定光源波长照射各周期后的各信号的多重相关系数(MCC)，多重相关系数(MCC)表示测得信号与理想对准标记所预期的信号的相似程度。大周期的多重相关系数为MCC_B，中周期的多重相关系数为MCC_M。

在获得各周期的多重相关系数后，对各周期的多重相关系数(MCC)进行阂值检测，阈值检测策略包括检验查找和位置修正两部分。先确定大、中周期多重相关系数是否需要重新查找。若MCC<阈值A(例如，0.7)，则需要重新查找。此时，进一步判定大、中周期MCC值是否大于阈值C(例如，0.4)，当大中周期多重相关系数皆大于阈值C(例如，0.4)时，以现有扫描中心为起点，采用螺旋扫描查找的方式更换扫描中心点，如图2所示，在该点按要求扫描方向扫描标记，获得新的各周期的多重相关系数，并重新输入进行阈值检测，直到各周期多重相关系数大于阈值A(例如，0.7)，结束检验查找过程。在该过程中，每次更换扫描的默认间距为大周期长度，也可根据需要人工设置；当大、中周期多重相关系数有一项不大于阈值C(例如，0.4)时，以现有扫描中心为起点，采用螺旋扫描查找的方式更换扫描中心点，在该点按要求扫描方向扫描标记，获得新的各周期的多重相关系数，并重新输入进行阈值检测，直到各周期多重相关系数大于阈值A(例如，0.7)，结束检验查找过程。在该过程中，每次更换扫描中心点的默认间距为(大、中周期尺寸长度的最小公倍数)／2，也可根据需要人工设置。阈值A，阈值B，阈值C由相关工艺测试及数据积累获得。

当MCC>阈值A时，不需重新查找，直接根据MCC值确定扫描位置修正策略。根据MCC值，可分为以下三种情形：

情形一：大、中周期任一多重相关系数，在阈值B(例如，0.9)>MCC>阈值A(例如，0.7)之间，且大周期的多重相关系数为(MCC_B)<中周期的多重相关系数为(MCC_M)；

情形二：大、中周期任一多重相关系数，在阈值B(例如，0.9)>MCC>阈值A(例如，0.7)之间，且大周期的多重相关系数为(MCC_B)>中周期的多重相关系数为(MCC_M)；

情形三：大、中周期多重相关系数MCC>阈值B(例如，0.9)。

当大、中周期多重相关系数介于阈值B(例如，0.9)和阈值A(例如，0.7)之间，且MCC_B<MCC_M时，可知中周期多重相关系数好于大周期多重相关系数，即光轴中心并未在标记中心，而是在中周期光栅上，如图5所示，判定扫描中心点应向大周期方向移动。移动距离通过以下公式计算获得：

S_扫=(S_XMCC_B／MCC_B)*K_扫x

其中S_扫：表示在扫描方向移动的距离；

MCC_B：实际测得的大周期多重相关系数(MCC)值；

S_XMCC_B：在基准标记上，根据工艺特点，选取相关距离，制定测量用的特定偏移点，通过基准标记标定测量获得的周期特定偏移点的MCC值，如图4所示，并记录存储，经过查找，该值在所有特定偏移点的MCC值中最接近实际测得的MCC值；角标X，表示该点编号，角标B表示为大周期，中周期用M表示；

K_扫x：该特定测试点在扫描方向距标记中心点的距离。

移动扫描中心距离后，执行扫描，获得新的大、中周期多重相关系数(MCC)，若大周期的多重相干系数MCC_B>阈值B(例如，0.9)则输出该坐标位置，此位置为该方向扫描的最佳扫描位置。若大周期的多重相干系数MCC_B<阈值B(例如，0.9)，则判定光轴在垂直于该标记的扫描方向，存在偏移，如图5所示，需要调整垂直扫描方向的坐标，根据以下公式计算获得移动距离：

S_垂=(S_XMCC_B／MCC_B)*K_垂x

其中，S_垂：表示在垂直扫描方向移动的距离；

MCC_B：实际测得的大周期多重相关系数(MCC)值；

K_垂x：该特定测试点在垂直扫描方向距标记中心点的距离。

调整后，扫描，获得新的大周期多重相关系数MCC_B，如果MCC_B>阈值B(例如，0.9)则输出该坐标位置，此位置为该方向扫描的最佳扫描下发位置。若没有，重复垂直扫描方向距离调整过程。

当大、中周期多重相关系数介于阈值B(例如，0.9)和阈值A(例如，0.7)之间，且大、中周期多重相干系数(MCC)满足MCC_B>MCC_M时，可知大周期多重相关系数好于中周期多重相关系数，即光轴中心并未在标记中心，而是在大周期光栅上，如图6所示，判定扫描中心点应向中周期方向移动。

移动距离通过以下公式计算获得：

S_扫=(S_XMCC_M／MCC_M)*K_扫x

其中，S_扫：表示在扫描方向移动的距离；

MCC_M：实际测得的中周期多重相关系数(MCC)值；

S_XMCC_M：在基准标记上，根据工艺特点，选取相关距离，制定测量用的特定偏移点，通过基准标记标定测量获得的周期特定偏移点的MCC值，如图4所示，并记录存储，经过查找，该值在所有特定偏移点的MCC值中最接近实际测得的MCC值；角标X，表示该点编号，角标B表示为大周期，中周期用M表示；

K_扫x：该特定测试点在扫描方向距标记中心点的距离。

移动扫描中心距离后，执行扫描，获得新的大、中周期多重相关系数(MCC)，若中周期的多重相干系数MCC_M>阈值B(例如，0.9)则输出该坐标位置，此位置为该方向扫描的最佳扫描位置。若中周期的多重相干系数MCC_M<阈值B(例如，0.9)，则判定光轴在垂直于该标记的扫描方向的方向上存在偏移，如图7所示，需要调整垂直扫描方向的坐标，根据以下公式计算获得移动距离：

S_垂=(S_XMCC_M／MCC_M)*K_垂x

S_垂：表示在扫描方向移动的距离

MCC_M：实际测得的中周期多重相关系数(MCC)值

S_XMCC_M：在基准标记上，根据工艺特点，选取相关距离，制定测量用的特定偏移点，通过基准标记标定测量获得的周期特定偏移点的MCC值，如图4所示，并记录存储，经过查找，该值在所有特定偏移点的MCC值中最接近实际测得的MCC值；角标X，表示该点编号，角标B表示为大周期，中周期用M表示。

K_垂x：该特定测试点在垂直扫描方向距标记中心点的距离

调整后，进行扫描，获得新的中周期多重相关系数MCC_M，如果MCC_M>阈值B(例如，0.9)则输出该坐标位置，此位置为该方向扫描的最佳扫描下发位置。若没有，重复垂直扫描方向距离调整过程。

当大、中周期MCC>阈值B(例如，0.9)时，坐标不需要调整，如图8所示，该坐标为该方向扫描的最佳扫描位置。

下面通过三个实施例具体描述三种情形下的不同的处理步骤。

第一实施例

在本实施例中以波长632um的红光和波长533um的绿光为不同波长照射光源，采用双周期标记。

步骤1：确定扫描方向为X向、光源波长为红光后，扫描获得红光波长下大、中周期的信号多重相关系数MCC_B、MCC_M。

步骤2：判断大、中周期的信号多重相关系数MCC_B、MCC_M关系，两者若满足：

MCC_B<阈值A；MCC_M<阈值A

则认为信号多重相关系数检验不满足要求，应使用螺旋查找，并判断查找间距。进一步比较，若MCC_B<阈值C、MCC_M>阈值C，可知查找默认间距为(大、中周期尺寸长度的最小公倍数)／2，将查找扫描后的大、中周期信号的多重相关系数进一步检测，重复这一步骤，直至满足要求。

步骤3：查找后，若获得的大、中周期信号相关系数具有下述关系：

阈值B>MCC_B>阈值A

MCC_M>阈值B

MCC_B<MCC_M

则认为扫描位置需要向大周期调整，根据扫描方向距离修正公式(S_扫＝(S_XMCC_B／MCC_B)*K_扫x)计算标记扫描位置的修正值，并按修正值移动。

步骤4：扫描方向距离调整后，再次扫描，若获得的大、中周期信号相关系数情况如下：

阈值B>MCC_B>阈值A

MCC_M>阈值B

MCC_B<MCC_M

则认为垂直扫描方向的坐标需要调整，根据垂直扫描方向移动距离公式(S_垂=(S_XMCC_B／MCC_B)*K_垂x)计算标记垂直扫描位置的修正值.，并调整。

重复上述步骤，直至调整后再次扫描所获得的大、中周期信号相关系数情况满足：

MCC_B>阈值B

MCC_M>阈值B

则认为垂直扫描方向坐标调整满足要求。

步骤5：输出最终调整后的坐标，该坐标为最佳扫描位置。

第二实施例

本实施例以波长632um的红光和波长533um的绿光为不同波长照射光源，采用双周期标记。

步骤2：经判断，若大、中周期的信号多重相关系数MCC_B、MCC_M关系如下：

MCC_B>阈值A；MCC_M>阈值A

则认为信号多重相关系数满足检验要求，不需要重新查找。

步骤3：若获得的大、中周期信号相关系数情况如下：

阈值B>MCC_B>阈值A

MCC_M>阈值B

MCC_B<MCC_M

则认为扫描位置需要向大周期调整，根据扫描方向距离修正公式(S_扫=(S_XMCC_B／MCC_B)*K_扫x)计算标记扫描位置的修正值，并按修正值移动。

MCC_B>阈值B

MCC_M>阈值B

则认为垂直扫描方向的坐标不需要调整，垂直扫描方向坐标调整满足要求。

步骤5：输出最终调整后的坐标，该坐标为最佳扫描位置。

第三实施例

MCC_B>阈值A；MCC_M>阈值A

则认为信号多重相关系数满足检验要求，不需要重新查找，满足要求后，选择修正策略。

步骤3：查找后，若获得的大、中周期信号相关系数情况如下：

MCC_B>阈值B

MCC_M>阈值B

则认为大、中周期信号多重相关系数满足要求，不需计算标记扫描位置的修正值。

步骤4：因扫描方向多重相关系数合格，故认为垂直扫描方向的坐标不需要调整，垂直扫描方向坐标调整满足要求。

步骤5：输出最终调整后的坐标，该坐标为最佳扫描位置。

本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，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。

Claims

1.一种标记最佳扫描位置确定方法，具有如下步骤：

MCC>阈值A

则认为信号多重相关系数检验满足要求，直接进入步骤3；否则认为不满足要求，进一步比较，大、中周期对应的MCC值是否大于阈值C，再以默认间距或设定间距进行螺旋查找，重复步骤2直至满足要求；

步骤3：判断MCC_B、MCC_M是否满足：

MCC>阈值B

若都满足，则直接进入步骤5，若有任何一个不满足，则首先判断两者之间的大小关系，在扫描方向上将扫描位置向较小的MCC所对应的标记进行调整；

步骤4：再次判断MCC_B、MCC_M中较小的MCC值是否满足：

MCC>阈值B

步骤5：输出最终调整后的坐标，该坐标为最佳扫描位置，

其中，阈值B>阈值A>阂值C。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，阈值B=0.9，阈值A=0.7，阈值C=0.4。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，大、中周期分别对应的MCC值皆大于阈值C时和大、中周期任一MCC值不大于阈值C时的默认查找间距不一样。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，当大、中周期分别对应的MCC值皆大于阈值C时，默认间距为标记大周期长度。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，当大、中周期分别对应的任一MCC值不大于阈值C时，默认间距为：(大、中周期尺寸长度的最小公倍数)／2。

6.根据权利要求1～5中任意一个所述的方法，其中，扫描方向上的扫描位置调整距离和垂直扫描方向上的扫描位置调整距离分别为

S_扫=(S_XMCC／MCC)*K_扫x S_垂=(S_XMCC／MCC)*K_垂x

其中，MCC为大、中周期分别对应的MCC值中的较小值；

K_扫x为该特定测试点在扫描方向距标记中心点的距离；

K_垂x为该特定测试点在垂直扫描方向距标记中心点的距离。