CN113625532B - 基底标记位置检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基底标记位置检测方法及装置，采用对同一位置标记多次测量的方法来提高精度，不需要增加基底的位置标记的数量，因此不会导致曝光装置的处理能力降低，另外，采用本发明提供的基底标记位置检测方法及装置，基底的位置标记的设置不再受现有标记测量系统的分布限制，在捕获位置标记的成像时，运动台携带基底按规划路径运动，可兼顾对多个位置标记的测量。

Description

基底标记位置检测方法及装置
技术领域
本发明涉及半导体加工制造技术领域，特别涉及一种基底标记位置检测方法及装置。
背景技术
在制造半导体元件等的光刻法过程中，虽会于晶片上重迭形民多层的电路图案，但当在各层间的重迭精度较差时，半导体元件等便无法发挥规定的电路特性，有时甚至会成为不良品。因此，通常是预先对晶片上多个照射区域分别附设标记，以检测该标记在曝光装置的载台坐标系统上的位置(坐标值)。其后，根据该标记位置信息与新形成的图案的已经位置信息，进而将晶片上的一个照射区域对齐于该图案的晶片对准。作为晶片对准的方式主要使用全晶片对准(EGA)。全晶片对准是通过兼顾处理能力而检测晶片上的数个照射区域的对准标记来找出照射区域排列的规则性，由此来对准各照射区域。
现有技术在进行标记测量时，存在以下问题：
(1)受现有标记测量系统的分布限制，待测标记必须保持对称性，且标记之间的距离不能太近或太远，以免超出布局覆盖范围；
(2)随着集成电路的精密化而对重迭精度的要求也逐渐严格，即使是EGA也须提高其算出精度，故现有技术采用增加待检测标记的数目的方式来提高精度，但增加待检测标记的数目会导致曝光装置的处理能力降低，因此待检测标记能够增加的数目十分有限，相应的，能提高的算出精度也十分有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基底标记位置检测方法及装置，以解决现有技术的一个或多个问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基底标记位置检测方法，包括：
控制运动台携带基底按规划路径运动，所述规划路径使得所述基底的位置标记的成像能够被位置测量单元的镜头组的至少两个镜头依次捕获；
获取各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像，以及，获取各所述镜头捕获到所述位置标记的成像时，所述运动台的位置信息；
根据各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像和对应的所述运动台的位置信息，分别计算得到所述位置标记的一位置信息；
对计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到所述位置标记的最终的位置信息。
可选的，在所述的基底标记位置检测方法中，所述位置标记的成像信息包括所述位置标记的行列编号，所述行列编号用于识别所述位置标记在所述规划路径中的位置。
可选的，在所述的基底标记位置检测方法中，所述运动台携带所述基底按规划路径运动时采用匀速运动的方式。
可选的，在所述的基底标记位置检测方法中，在控制运动台携带基底按规划路径运动之前，所述基底标记位置检测方法还包括：
测量位于所述运动台上的基准标记的垂向位置；
根据测得的所述垂向位置移动所述运动台，以调整所述基底的位置标记到所述镜头组的捕获焦面内。
可选的，在所述的基底标记位置检测方法中，所述镜头组的所有镜头沿水平向依次布置，所述基底标记位置检测方法还包括：
测量各所述镜头相对于所述基准标记的水平向位置偏差；以及，
根据所述水平向位置偏差补偿对应的计算得到的所述位置信息。
可选的，在所述的基底标记位置检测方法中利用所述位置测量单元捕获所述基底位置标记的成像时，单独控制所述镜头组的各所述镜头。基于同一思想，本发明还提供一种基底标记位置检测装置，包括：基底承载单元、位置测量单元和控制单元；其中，
所述基底承载单元包括运动台，所述运动台用于携带基底按规划路径运动；
所述位置测量单元包括镜头组，所述镜头组具有至少两个镜头，各所述镜头均用于捕获所述基底的位置标记的成像；
所述控制单元用于规划所述运动台的运动路径，以使所述基底的位置标记的成像能够被各所述镜头依次捕获，以及，用于获取所述运动台的位置信息，并根据各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像和各所述镜头捕获到所述位置标记的成像时所述运动台的位置信息，分别计算得到所述位置标记的一位置信息，进而对所有计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到最终的所述位置标记的位置信息。
可选的，在所述的基底标记位置检测装置中，所述基底标记位置检测装置还包括：焦面测量单元，所述焦面测量单元用于测量所述基底的垂向位置；所述控制单元还用于根据测得的所述垂向位置控制所述运动台运动，直至所述基底的位置标记至所述镜头组的捕获焦面内。
可选的，在所述的基底标记位置检测装置中，所述运动台上设有基准版，所述基准版设有基准标记，所述焦面测量单元用于测量所述基准标记的位置以测量所述基底的垂向位置。
可选的，在所述的基底标记位置检测装置中，所有所述镜头沿水平向依次布置。
在本发明提供的基底标记位置检测方法及装置中，包括：控制运动台携带基底按规划路径运动，所述规划路径使得所述基底的位置标记的成像能够被位置测量单元的镜头组的至少两个镜头依次捕获；获取各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像，以及，获取各所述镜头捕获到所述位置标记的成像时，所述运动台的位置信息；根据各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像和对应的所述运动台的位置信息，分别计算得到所述位置标记的一位置信息；对计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到所述位置标记的最终的位置信息。
即本发明采用对同一位置标记多次测量的方法来提高精度，不需要增加基底的位置标记的数量，因此不会导致曝光装置的处理能力降低，另外，采用本发明提供的基底标记位置检测方法及装置，基底的位置标记的设置不再受现有标记测量系统的分布限制，在捕获位置标记的成像时，按规划路径运动，可兼顾对多个位置标记的测量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基底标记位置检测装置的组成示意图；
图2为本发明实施例提供的基底标记位置检测方法的流程图；
图3为本发明实施例示例的一种规划路径示意图；
图4为本发明实施例示例的另一种规划路径示意图；
图5为本发明实施例中位置标记测量的过程状态示意图；
其中，各附图标记说明如下：
11-运动台；12-镜头组；121-镜头；13-焦面测量单元；100-基底；101-位置标记；200-基准版；201-基准标记。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基底标记位置检测方法及装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如图1所示，本发明实施例提供一种基底标记位置检测装置，该装置包括：基底承载单元、位置测量单元和控制单元。
所述基底承载单元包括运动台11，所述运动台11用于承载基底100并携带所述基底100按规划路径运动。
所述位置测量单元包括镜头组12，所述镜头组12具有至少两个镜头121，各所述镜头121均用于捕获所述基底100的位置标记101的成像。较佳的，所有所述镜头121沿水平向(如图1中所示X轴向)依次布置，如此，可以便于校准各所述镜头121本身位置的不同而带来的测量误差。其中，各个所述镜头121之间的间距可沿着所述水平方向调整，其调整机构可以是手动模式，亦可以通过电机驱动控制，同时该调整机构还可具备锁死结构，以便调整后锁定镜头位置，避免不稳定导致的测量误差。
所述控制单元(未图示)用于规划所述运动台11的运动路径，以使所述基底100的位置标记的成像能够被各所述镜头121依次捕获，以及用于获取所述运动台11的位置信息，并根据各所述镜头121捕获到的所述位置标记101的成像和捕获到所述位置标记101的成像时所述运动台11的位置信息，分别计算得到所述位置标记101的一位置信息，进而对计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到最终的所述位置标记101的位置信息。
在通过所述镜头121捕获所述位置标记101的成像时，所述位置标记101需在各所述镜头121的捕获焦面内，故本实施例提供的所述基底标记位置检测装置还包括：焦面测量单元13，所述焦面测量单元13用于测量所述基底100的垂向位置。在此基础上，所述控制单元还用于根据测得的所述垂向位置控制所述运动台11运动，直至所述基底的位置标记101至所述镜头组12的捕获焦面内。
本实施例中，所述控制单元所实现的功能归纳起来主要包括以下几个方面：
(1)规划所述运动台11的运动路径，并控制所述运动台11六自由度的运动，包括控制沿水平向的规划路径运动及控制运动至所述镜头组12的捕获焦面等；
(2)获取所述运动台11的位置信息；
(3)触发所述镜头组12捕获所述位置标记101的成像，并获取所述镜头组12捕获的成像信息；
(4)基于获取的数据计算基底的位置标记的位置信息。
为了描述的方便，在体现本实施提供的所述基底标记位置检测装置的以上功能时，通过一所述控制单元来进行描述。当然，在实施本发明时，以上功能也可在多个模块中实现，例如，用以控制运动台11的运动台控制单元和用以控制镜头组12的同步控制单元可分别进行设置，所述控制单元的具体呈现状态，不应构成对本发明的限制。
在用于所述基底100的垂向位置的测量时，所述运动台11上设有基准版200，所述基准版200设有基准标记201，所述焦面测量单元13用于测量所述基准标记201的位置以测量所述基底100的垂向位置，具体的，所述焦面测量单元13可包括四个焦面测量装置，两两分别对应于所述基准标记201的沿X轴向的两侧。
本实施例中，所述焦面测量单元13和所述基准标记201可采用本领域技术人员所熟知的焦面测量装置和基准标记，只需使得该焦面测量装置和基准标记的配合使用可完成对基底的垂向位置的测量即可，例如所述基准标记为测量光栅，所述焦面测量装置包括光源和光信号探测器，通过向基底上的测量光栅投射光束，并获取经衍射后的衍射光的能量，然后分析能量与高度的关系，从而完成基底垂向高度的测量。所述焦面测量装置和基准标记的具体结构/组成，不应构成对本申请的限制。
基于本实施例提供的基底标记位置检测装置，如图2所示，本发明实施例提供一种基底标记位置检测方法，该方法包括如下步骤：
S1，控制运动台11携带基底100按规划路径运动，所述规划路径使得所述基底100的位置标记101的成像能够被位置测量单元的镜头组12的至少两个镜头121依次捕获；
S2，获取各所述镜头121捕获到的所述位置标记101的成像，以及，获取各所述镜头121捕获到所述位置标记101的成像时，所述运动台11的位置信息；
S3，根据各所述镜头121捕获到的所述位置标记101的成像和对应的所述运动台11的位置信息，分别计算得到所述位置标记101的一位置信息；
S4，对计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到所述位置标记101的最终的位置信息。
在通过所述镜头121捕获所述位置标记101的成像时，所述位置标记101需在各所述镜头121的捕获焦面内，故本实施提供的所述基底标记位置检测方法还包括如下步骤：
测量位于所述运动台11上的基准标记201的垂向位置，并根据测得的所述垂向位置移动所述运动台11，以调整所述位置标记101至测量镜头组12的捕获焦面内。
步骤S1中，所述运动台11携带所述基底按规划路径运动时采用匀速运动的方式，在运动台11的运动路径已知的情况下，当所述运动台11采用匀速运动时，若运动时间已知，即可获知当前时间下所述运动台11的位置信息。所述位置标记101的成像信息包括所述位置标记101的行列编号，所述行列编号用于识别所述位置标记101在所述规划路径中的位置，如此便可根据所述行列编号和对应的所述运动台11的位置信息，计算得到所述位置标记101的位置信息。
如前文所述，较佳的，所有所述镜头121沿一水平向依次布置，如此，可以便于校准各所述镜头121本身位置的不同而带来的测量误差。故而，在控制所述运动台11按规划路径运动之前，还可测量各所述镜头121相对于所述基准标记201的水平向位置偏差，以根据所述水平向位置偏差补偿对应的所述计算得到的所述位置标记101的位置信息。即，通过测量各所述镜头121的位置偏差以用于位置测量补偿，从而可以避免因各所述镜头121之间本身位置的偏差而带来的测量误差。
图3和图4所示为所述运动台11沿两种不同规划路径运动的示意图，从图3和图4可以看出，在所述运动台11进入所述镜头组12进行测量之前，交接位可设置在所述镜头组12的左侧，也可设置在所述镜头组12的右侧。另外，较佳的，在控制所述运动台11控制规划路径运动之前，调整所述运动台11的位置，以使各所述镜头121在所述运动台11上的投影与所述基准标记201位于同一水平线上，以便于所述水平向位置偏差的测量。
另外，优选的，在利用所述位置测量单元捕获所述基底的位置标记的成像时，单独控制所述镜头组的各所述镜头。由于所述镜头的数量为至少两个，当所述镜头数量相对较多，例如为4个、5个、6个等等，而受规划路径的限制，可能只需少量镜头捕获图像即可，此时，若基底无法运动到的镜头依旧进行图像的捕获，则会影响整体检测效率，以及影响镜头寿命，故而本实施例中，控制所述镜头组的各所述镜头单独工作，以使能够根据具体路径规划，选择相应的镜头工作，以达到提高检测效率，延长镜头寿命的目的。
以图5所示为例，并请结合图3，利用本实施例提供的所述基底标记位置测量装置进行基底标记位置测量时，其过程大致如下：
(1)移动承载基底100的运动台11至位于所述镜头组12左边的交接位；
(2)测量位于所述运动台11上的基准标记201的垂向位置，以及测量各镜头121相对所述基准标记201的水平向位置偏差；
(3)根据测得的所述垂向位置，移动运动台11，直至基底100的位置标记101至各镜头121的捕获焦面内；
(4)控制运动台11按规划路径从左至右运动，首先通过第一镜头(具有编号OA1)捕获一位置标记101的第一成像L1R1，同时获取此时所述运动台11的第一位置信息Z1，而后通过第二镜头(具有编号OA2)捕获该位置标记101的第二成像L1R2，同时获取此时所述运动台11的第二位置信息Z2，接着依次第三镜头(具有编号OA3)…第n镜头(具有编号OAn)分别捕获所述位置标记101的第一成像L1R3…L1Rn，同时获取相应的所述运动台的位置信息Z3…Zn；
(5)基于L1R1和Z1获得该位置标记101的第一位置信息M1，可以OA1-M1的形式表示，基于L1R2和Z2获得该位置标记101的第一位置信息M2，可以OA2-M2的形式表示，…基于L1Rn和Zn获得该位置标记101的第n位置信息Mn，可以OAn-Mn的形式表示；
(6)利用上述测得的水平向位置偏差分别修正M1、M2…Mn，得到M1、M2、…Mn；
(7)对M1、M2、…Mn进行归一化处理处理，例如简单的均值化处理，即可获得所述位置标记101的最终的位置信息M。
以上过程仅示例出对于单个位置标记101的测量，且所述运动台11的规划轨迹为直线运动，但应该理解，对于多个位置标记101的测量，本发明实施例提供的基底标记位置检测方法及装置也同样适用，只需要根据位置标记101的位置设置相应的规划运动路径即可，例如，当基底100具有多个位置标记101，多个位置标记101不位于同一直线上且相对比较分散时，也可相应的规划如图4所示的运动路径。
综上所述，本发明提供的基底标记位置检测方法及装置，采用对同一位置标记多次测量的方法来提高精度，不需要增加基底的位置标记的数量，因此不会导致曝光装置的处理能力降低，另外，采用本发明提供的基底标记位置检测方法及装置，基底的位置标记的设置不再受现有标记测量系统的分布限制，在捕获位置标记的成像时，按规划路径运动，可兼顾对多个位置标记的测量。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种基底位置标记的检测方法，其特征在于，包括：
控制运动台携带基底按规划路径运动，所述规划路径使得所述基底的位置标记的成像能够被位置测量单元的镜头组的至少两个镜头依次捕获；
获取各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像，以及，获取各所述镜头捕获到所述位置标记的成像时，所述运动台的位置信息；
根据各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像和对应的所述运动台的位置信息，分别计算得到所述位置标记的一位置信息；
对计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到所述位置标记的最终的位置信息。
2.如权利要求1所述的基底标记位置检测方法，其特征在于，所述位置标记的成像信息包括所述位置标记的行列编号，所述行列编号用于识别所述位置标记在所述规划路径中的位置。
3.如权利要求1所述的基底标记位置检测方法，其特征在于，所述运动台携带所述基底按规划路径运动时采用匀速运动的方式。
4.如权利要求1所述的基底标记位置检测方法，其特征在于，在控制运动台携带基底按规划路径运动之前，所述基底标记位置检测方法还包括：
测量位于所述运动台上的基准标记的垂向位置；
根据测得的所述垂向位置移动所述运动台，以调整所述基底的位置标记到所述镜头组的捕获焦面内。
5.如权利要求4所述的基底标记位置检测方法，其特征在于，所述镜头组的所有镜头沿水平向依次布置，所述基底标记位置检测方法还包括：
测量各所述镜头相对于所述基准标记的水平向位置偏差；以及，
根据所述水平向位置偏差补偿对应的所述位置信息。
6.如权利要求1所述的基底标记位置检测方法，其特征在于，利用所述位置测量单元捕获所述基底位置标记的成像时，单独控制所述镜头组的各所述镜头。
7.一种基底标记位置检测装置，其特征在于，包括：基底承载单元、位置测量单元和控制单元；其中，
所述基底承载单元包括运动台，所述运动台用于携带基底按规划路径运动；
所述位置测量单元包括镜头组，所述镜头组具有至少两个镜头，各所述镜头均用于捕获所述基底的位置标记的成像；
所述控制单元用于规划所述运动台的运动路径，以使所述基底的位置标记的成像能够被各所述镜头依次捕获，以及，用于获取所述运动台的位置信息，并根据各所述镜头捕获到的所述位置标记的成像和各所述镜头捕获到所述位置标记的成像时所述运动台的位置信息，分别计算得到所述位置标记的一位置信息，进而对计算得到的所述位置标记的所有位置信息进行归一化处理，以得到最终的所述位置标记的位置信息。
8.如权利要求7所述的基底标记位置检测装置，其特征在于，所述基底标记位置检测装置还包括：焦面测量单元，所述焦面测量单元用于测量所述基底的垂向位置；所述控制单元还用于根据测得的所述垂向位置控制所述运动台运动，直至所述基底的位置标记至所述镜头组的捕获焦面内。
9.如权利要求8所述的基底标记位置检测装置，其特征在于，所述运动台上设有基准版，所述基准版设有基准标记，所述焦面测量单元用于测量所述基准标记的位置以测量所述基底的垂向位置。
10.如权利要求7所述的基底标记位置检测装置，其特征在于，所有所述镜头沿水平向依次布置。
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