CN102789138A

CN102789138A - 一种莫尔条纹倾角测量方法

Info

Publication number: CN102789138A
Application number: CN2012103077932A
Authority: CN
Inventors: 朱江平; 胡松; 唐燕; 陈铭勇; 何渝
Original assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明提供一种莫尔条纹倾角测量方法，该方法包括步骤：对倾斜莫尔条纹进行傅里叶变换、相位提取、相位展开、提取条纹x，y方向上行列相位、行列相位斜率计算、条纹倾角计算。通常接近接触式光刻中，掩模与硅片之间存在一定的倾角，不利于莫尔条纹的高精度对准，本发明可以实现莫条纹倾角高精度计算，用于莫尔条纹光刻对准中，掩模与硅片之间的平行度校正，不需要额外的测量标记，即可完成莫尔条纹倾角的计算。

Description

一种莫尔条纹倾角测量方法

技术领域

本发明属于接近接触式光刻技术领域，特别涉及一种莫尔条纹倾角测量方法。

背景技术

当前，纳米科技快速发展并已经成为本世纪备受关注的前沿领域，而纳米器件的制造作为纳米技术的基础，离不开高分辨力的光刻技术；另外，光学光刻一直作为大规模集成电路工业制造技术的基础，随着高集成度电路以及相关器件的研发，IC特征尺寸愈来愈小，不断地促进光刻分辨力的提高。套刻精度对光刻分辨力有着重要影响。套刻精度的提高是凭借高精度的对准系统来实现的。通常而言，套刻误差只允许为特征尺寸的1/10左右。而套刻误差的主要因素来源于掩模与硅片之间的对准。

双拼接光栅莫尔条纹光刻对准方法是一种空间相位成像的高精度对准方法。其对准标记制作成两套周期近似的光栅,分别刻蚀在掩模与硅片上。可以实现掩模与硅片X、Y两个方向的同时对准。但是，实现高精度对准的前提在于保证掩模与硅片的高度平行。遗憾的是，硅片的微小倾斜通常会引起莫尔条纹的倾斜，这对该方法执行高精度是不利的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种莫尔条纹倾角测量方法，该方法可以实现莫尔条纹倾角的精确测量，并且进一步的根据硅片倾斜形成的倾斜莫尔条纹倾角测量，实现硅片倾角的测量。

为了达成上述目的，本发明提供的技术方案为：一种莫尔条纹倾角测量方法，所述方法包括步骤：

步骤S1:利用CCD图像探测器件获取倾斜的莫尔条纹像；

步骤S2:对该倾斜莫尔条纹进行傅里叶变换，得到其频谱；

步骤S3:对步骤S2中的莫尔条纹频谱滤波，然后作逆傅里叶变换，提取莫尔条纹的截断相位；

步骤S4:对倾斜莫尔条纹的截断相位φ(x,y)进行相位展开得到连续分布的相位φ(x,y)；

步骤S5:提取x，y方向上的任意行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)；

步骤S6:计算x，y方向上的行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)的相位斜率k_x,k_y；

步骤S7:莫尔条纹倾角计算。

进一步的，倾斜莫尔条纹的表达式可以表示为：

I(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos(2πf_xx+2πf_yy)

式中A(x,y)表示背景光强度，B(x,y)表示缓慢变化的条纹振幅；f_x和f_y表示条纹在x、y两个方向上的空间频率。

进一步的，φ_x(x,y)，φ_y(x,y)与倾斜莫尔条纹的相位φ(x,y)关系为：

φ(x,y)＝φ_x(x,y)+φy₍x,y)。

进一步的，步骤S6中采用最小二乘法线性拟合计算x，y方向上的行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)的相位斜率k_x,k_y。

进一步的，x，y方向上的行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)的相位斜率k_x,k_y与x、y两个方向上的空间频率关系为：

k_x＝2πf_x，k_y＝2πf_y。

进一步的，步骤S7中莫尔条纹倾角计算时，倾斜莫尔条纹的倾角具体由下式决定：

θ = t {an}^{- 1} (\frac{k_{x}}{k_{y}}) = \tan^{- 1} (\frac{f_{x}}{f_{y}}) .

本发明的基本原理：提供一种莫尔条纹倾角测量方法，所述方法的步骤包括：对倾斜莫尔条纹进行傅里叶变换、相位提取、相位展开、提取条纹X、Y方向上行列相位、行列相位斜率计算、条纹倾角计算。其中，行列相位斜率通过最小二乘法线性拟合计算。根据硅片倾斜引起莫尔条纹倾斜的特点，即对准时掩模光栅标记固定，硅片倾斜，莫尔条纹就会发生倾斜。通过倾斜莫尔条纹的相位，计算莫尔条纹的倾角，实现硅片倾角高精度计算。

本发明的特点与优势：

（1）、本发明充分利用了硅片微小倾角被莫尔条纹放大的特点，达到硅片高精度倾角计算的目的。

（2）、本发明利用傅里叶变换分析倾斜莫尔条纹的相位，采用了倾斜莫尔条纹行列相位斜率计算莫尔条纹的倾角。

（3）、本发明直接利用莫尔条纹的相位计算倾角，计算简单、直接，无需设计额外的标记。

附图说明

图1是莫尔条纹倾角示意图；

图2是倾斜莫尔条纹行列相位提取示意图；

图3是倾斜莫尔条纹行列相位斜率计算示意图；

图4是莫尔条纹倾角计算的步骤。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1，为倾斜莫尔条纹的示意图。莫尔条纹的倾角100为θ。倾斜莫尔条纹可表示为

I(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos(2πf_xx+2πf_yy) (1)

图2为倾斜莫尔条纹行列一维相位提取示意图。其中，倾斜莫尔条纹的相位300的某一行相位301某一列相位302可以从倾斜莫尔条纹的相位任意提取。

图3为莫尔条纹行列相位斜率计算示意图。其中，图3中的实线400表示第50行相位，虚线401表示第50列相位。

如图4示出，本发明提供的一种莫尔条纹倾角测量方法，所述方法包括：

步骤S1:利用CCD图像探测器件获取倾斜莫尔条纹像，倾角为θ；

步骤S2:对具有倾角为θ的莫尔条纹进行傅里叶变换，得到其频谱；

步骤S4:由于步骤S3中的莫尔条纹截断相位是不连续的，需要对其进行相位展开得到连续分布的相位φ(x,y)；

步骤S5:以步骤S4的相位，提取x，y方向上的任意行列(例如第50行，第50列)一维相位φ_x(x,y)、φ_y(x,y)，φ_x(x,y)、φ_y(x,y)与倾斜莫尔条纹的相位φ(x,y)关系为：

φ(x,y)＝φ_x(x,y)+φ_y(x,y) (2)

步骤S6:通过最小二乘法线性拟合，计算x，y方向上的行列一维相位斜率k_x,k_y；x，y方向上的行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)的相位斜率k_x,k_y与x、y两个方向上的空间频率的关系为：

k_x＝2πf_x，k_y＝2πf_y (3)

步骤S7:莫尔条纹倾角计算。倾斜莫尔条纹的倾角由下式决定：

θ = t {an}^{- 1} (\frac{k_{x}}{k_{y}}) = \tan^{- 1} (\frac{f_{x}}{f_{y}}) - - - (4)

通过上述步骤，倾斜莫尔条纹的倾角就可以通过公式(4)计算。有利于莫尔条纹光刻对准中，掩模与硅片之间的平行度校正。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims

1.一种莫尔条纹倾角测量方法，其特征在于：所述方法包括步骤：

步骤S1:利用CCD图像探测器件获取倾斜的莫尔条纹像；

步骤S2:对该倾斜莫尔条纹进行傅里叶变换，得到其频谱；

步骤S5:提取x，y方向上的任意行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)；

步骤S7:莫尔条纹倾角计算。

2.如权利要求1所述的一种莫尔条纹倾角测量方法，其特征在于：倾斜莫尔条纹的表达式可以表示为：

I(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos(2πf_xx+2πf_yy)

3.如权利要求1所述的一种莫尔条纹倾角测量方法，其特征在于：φ_x(x,y)，φ_y(x,y)与倾斜莫尔条纹的相位φ(x,y)关系为：

φ(x,y)＝φ_x(x,y)+φ_y(x,y)。

4.如权利要求1所述的一种莫尔条纹倾角测量方法，其特征在于：步骤S6中采用最小二乘法线性拟合计算x，y方向上的行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)的相位斜率k_x,k_y。

5.如权利要求1所述的一种莫尔条纹倾角测量方法，其特征在于：x，y方向上的行列一维相位φ_x(x,y),φ_y(x,y)的相位斜率k_x,k_y与x、y两个方向上的空间频率关系为：

k_x＝2πf_x，k_y＝2πf_y。

6.如权利要求1所述的一种莫尔条纹倾角测量方法，其特征在于：步骤S7中莫尔条纹倾角计算时，倾斜莫尔条纹的倾角具体由下式决定：

θ = t {an}^{- 1} (\frac{k_{x}}{k_{y}}) = \tan^{- 1} (\frac{f_{x}}{f_{y}}) .