一種具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記及對(duì)準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記及對(duì)準(zhǔn)方法，尤其是一種包括對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記和至少一對(duì)調(diào)焦標(biāo)記的標(biāo)記及其對(duì)準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路制造過(guò)程中，一個(gè)完整的芯片通常需要經(jīng)過(guò)多次光刻曝光才能制作完 成。除了第一層光刻外，其余層次的光刻在曝光前都要將該層次的圖形與以前層次曝光留 下的圖形（即標(biāo)記）進(jìn)行精確定位，這樣才能保證每一層圖形之間有正確的相對(duì)位置，即套 刻精度。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，基于光學(xué)成像原理的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)是光刻機(jī)中常用的系統(tǒng)之一，如 Nikon FIA系統(tǒng)、Ultratec MVS等。FIA的標(biāo)記樣式單一，如圖1所不。Ultratec MVS具有 標(biāo)記學(xué)習(xí)功能，標(biāo)記無(wú)固定形式。此外，US6344698B2和CN102103336考慮了工藝對(duì)標(biāo)記的 影響，并分別設(shè)計(jì)了受工藝影響較小的標(biāo)記。
[0004] 實(shí)際上，除了工藝影響測(cè)量精度外，還有眾多因素會(huì)影響測(cè)量精度。
[0005] 首先，畸變是一種常見(jiàn)的像差，在光學(xué)成像系統(tǒng)中，畸變對(duì)測(cè)量復(fù)現(xiàn)性的影響不容 忽視。它的影響機(jī)理是，測(cè)量標(biāo)記在視場(chǎng)中的位置不確定性與畸變的非線性耦合，影響測(cè)量 復(fù)現(xiàn)性，如圖2所示。雖然FIA系統(tǒng)通過(guò)多次迭代以使標(biāo)記始終處于某一固定位置被測(cè)量， 減輕了畸變的影響，但是迭代需要消耗大量的時(shí)間。
[0006] 其次，如圖3所示，標(biāo)記的離焦傾斜效應(yīng)也會(huì)影響測(cè)量復(fù)現(xiàn)性，被測(cè)物傾斜角a會(huì) 產(chǎn)生誤差D。盡管光刻機(jī)中的調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)傾斜與離焦的校正，但是由于調(diào)焦調(diào)平測(cè) 量面為光刻膠上表面，而對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記有時(shí)位于光刻膠下表面，光刻膠的厚度具有一定的波動(dòng) 性，因此調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)還不足以實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的高精度調(diào)焦調(diào)平。
[0007] 此外，在光學(xué)成像系統(tǒng)中，盡管自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)在對(duì)準(zhǔn)傳感器中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是 在自動(dòng)調(diào)焦的同時(shí)實(shí)現(xiàn)傾斜校正的傳感器還未被發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記及對(duì)準(zhǔn)方法，所述標(biāo) 記包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和至少一對(duì)調(diào)焦標(biāo)記，用于在調(diào)焦的同時(shí)消除傾斜對(duì)標(biāo)記的影響，同時(shí)降 低畸變對(duì)標(biāo)記的影響。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記，包括：
[0010] 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和至少一對(duì)調(diào)焦標(biāo)記，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的中心位于任一對(duì)所述調(diào)焦標(biāo)記連 線的中點(diǎn)上，任一對(duì)所述調(diào)焦標(biāo)記中心對(duì)稱于所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的兩側(cè)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為十字型標(biāo)記或者米字型標(biāo)記。
[0012] 進(jìn)一步地，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的線寬大于離散化粒度。
[0013] 進(jìn)一步地，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的線寬大于兩倍PSF寬度。
[0014] 進(jìn)一步地，所述調(diào)焦標(biāo)記為方塊型調(diào)焦標(biāo)記或光柵型調(diào)焦標(biāo)記。
[0015] 進(jìn)一步地，所述光柵型調(diào)焦標(biāo)記為水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記或者堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo) 記。
[0016] 進(jìn)一步地,所述標(biāo)記包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和調(diào)焦標(biāo)記，所述調(diào)焦標(biāo)記包括一對(duì)所述方塊 型調(diào)焦標(biāo)記、一對(duì)所述水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記和一對(duì)所述堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo)記。
[0017] 本發(fā)明還提出了 一種對(duì)準(zhǔn)方法，應(yīng)用于所述標(biāo)記，所述對(duì)準(zhǔn)方法包括以下步驟：
[0018] (1)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)初步對(duì)準(zhǔn)工件上所述具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記；
[0019] (2)以預(yù)定步距垂向移動(dòng)工件臺(tái)，根據(jù)焦面判據(jù)及其最佳焦面確定方法獲得各對(duì) 調(diào)焦標(biāo)記的最佳焦面位置{Pu QJ，即兩個(gè)調(diào)焦標(biāo)記的垂向最佳焦面位置，其中，Pi和％為 第i對(duì)調(diào)焦標(biāo)記的位置，其中i彡3 ;
[0020] (3)根據(jù)各對(duì)調(diào)焦標(biāo)記的最佳焦面位置汜，QJ獲得所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的最佳焦面位 置的原始值％及其傾斜的原始值1\，其中，
[0021]
[0022] (4)根據(jù)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的最佳焦面位置的原始值％及其傾斜的原始值?\通過(guò)均 值濾波或者中值濾波方法確定視場(chǎng)內(nèi)所述工件（硅片）的最佳焦面位置Μ及其傾斜Τ ;
[0023] (5)根據(jù)所述視場(chǎng)內(nèi)所述工件（硅片）的最佳焦面位置的Μ及其傾斜Τ垂向運(yùn)動(dòng) 工件臺(tái)以補(bǔ)償多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記中需補(bǔ)償?shù)膶?duì)準(zhǔn)標(biāo)記的垂向位置。
[0024] 進(jìn)一步地，所述焦面判據(jù)包括梯度幅值法和PSF寬度法。
[0025] 進(jìn)一步地，所述調(diào)焦標(biāo)記為方塊型調(diào)焦標(biāo)記或光柵型調(diào)焦標(biāo)記。
[0026] 進(jìn)一步地，所述光柵型調(diào)焦標(biāo)記的所述焦面判據(jù)是所述標(biāo)記圖像的梯度幅值，即 將圖像與Sobel算子卷積，并累加。
[0027] 進(jìn)一步地，所述方塊型調(diào)焦標(biāo)記的所述焦面判據(jù)是所述標(biāo)記的PSF寬度，具體方 法是，抽取所述方塊型調(diào)焦標(biāo)記的某行或某幾行灰度值，得到灰度分布，并求解中h值，根 據(jù)h值的大小判斷焦面位置。
[0028] 進(jìn)一步地，所述最佳焦面確定方法獲取所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記中任一對(duì)所述調(diào)焦標(biāo)記的 {Pi, QJ，可米用第一方法，所述第一方法包括：
[0029] (1)以預(yù)定步距運(yùn)動(dòng)工件臺(tái)；
[0030] (2)在每個(gè)位置拍攝圖像；
[0031] (3)從圖像中提取所述焦面判據(jù)值；
[0032] (4)擬合曲線求最佳焦面位置。
[0033] 進(jìn)一步地，所述最佳焦面確定方法獲取所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記中任一對(duì)所述調(diào)焦標(biāo)記的 {Pu QJ，也可采用第二方法，所述第二方法包括：
[0034] (1)標(biāo)定所述焦面判據(jù)值與垂向位置的關(guān)系；
[0035] (2)在當(dāng)前工件臺(tái)位置上拍攝圖像；
[0036] (3)從圖像中提取所述焦面判據(jù)值；
[0037] (4)根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)獲得當(dāng)前位置離焦面的距離d ;
[0038] (5)在當(dāng)前位置的基礎(chǔ)上使工件臺(tái)分別移動(dòng)d與_d，并分別拍攝圖像以獲得焦面 判據(jù)值I與V 2 ;
[0039] (6)比較Vi與V2，決定焦面位置。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記及對(duì)準(zhǔn)方 法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的高精度調(diào)焦調(diào)平。一方面，使得調(diào)焦的同時(shí)消除了傾斜對(duì)標(biāo)記的影 響，提高了測(cè)量復(fù)現(xiàn)性；另一方面，分析了畸變對(duì)測(cè)量復(fù)現(xiàn)性的影響機(jī)理，并據(jù)此給出了對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記寬度的限定條件，進(jìn)一步地提高了測(cè)量復(fù)現(xiàn)性。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為FIA標(biāo)記的示意圖；
[0042] 圖2為畸變對(duì)測(cè)量復(fù)現(xiàn)性的影響的原理圖；
[0043] 圖3為離焦傾斜效應(yīng)的原理圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中標(biāo)記的示意圖；
[0045] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中抽取標(biāo)記灰度值的示意圖；
[0046] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中抽取標(biāo)記灰度值的灰度分布示意圖；
[0047] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例一中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和調(diào)焦標(biāo)記的位直關(guān)系意圖；
[0048] 圖8為根據(jù)各調(diào)焦標(biāo)記的得到的垂向位置Pi、Qi，計(jì)算各對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的垂向位姿Mi， Ti的τκ意圖；
[0049] 圖9為根據(jù)若干個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置X，Y，計(jì)算工件（硅片）位置的位置示意圖。
[0050] 其中，a:被測(cè)物傾斜角，D :誤差，10 :方塊型調(diào)焦標(biāo)記，30 :方塊型調(diào)焦標(biāo)記，11 :水 平光柵型調(diào)焦標(biāo)記，31 :水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記，12 :堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo)記，32 :堅(jiān)直光柵型調(diào) 焦標(biāo)記，20 :對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，h :PSF寬度，1 :一側(cè)調(diào)焦標(biāo)記的最佳焦面，2 :對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的最佳焦面， 3 :另一側(cè)調(diào)焦標(biāo)記的最佳焦面。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更詳細(xì)的描述。根據(jù)下列描述和 權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均 使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0052] 實(shí)施例一
[0053] 如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種具有調(diào)焦及傾斜校正設(shè)計(jì)的標(biāo)記，所述 標(biāo)記包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記20和至少一對(duì)調(diào)焦標(biāo)記，調(diào)焦標(biāo)記為方塊型調(diào)焦標(biāo)記或光柵型調(diào)焦標(biāo) 記，所述光柵型調(diào)焦標(biāo)記為水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記或者堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo)記，所述調(diào)焦標(biāo)記 包括一對(duì)所述方塊型調(diào)焦標(biāo)記、一對(duì)所述水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記和一對(duì)所述堅(jiān)直光柵型調(diào)焦 標(biāo)記，所述調(diào)焦標(biāo)記包括方塊型調(diào)焦標(biāo)記10、方塊型調(diào)焦標(biāo)記30、水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記11、 水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記31、堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo)記12和堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo)記32。其中，方塊型 調(diào)焦標(biāo)記10和方塊型調(diào)焦標(biāo)記30為一對(duì)方塊形調(diào)焦標(biāo)記，水平光柵型調(diào)焦標(biāo)記11和水平 光柵型調(diào)焦標(biāo)記31為一對(duì)光柵型調(diào)焦標(biāo)記，堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo)記12和堅(jiān)直光柵型調(diào)焦標(biāo) 記32為一對(duì)光柵型調(diào)焦標(biāo)記。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記20為十字型標(biāo)記或者米字型標(biāo)記，用于對(duì)準(zhǔn)，在實(shí) 施例一中，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記20為十字型標(biāo)記，所述十字型標(biāo)記包括橫線條和堅(jiān)線條，所述橫線條 和堅(jiān)線條相互垂直，且對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記20的中心位于任一對(duì)所述調(diào)焦標(biāo)記連線上的中點(diǎn)上，任一 對(duì)所述調(diào)焦標(biāo)記中心對(duì)稱于所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的兩側(cè)，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記20和調(diào)焦標(biāo)記結(jié)合起來(lái)用于 實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的高精度調(diào)焦調(diào)平。在確定調(diào)焦標(biāo)記的最佳焦面時(shí)，需要選擇焦面判據(jù)。常 見(jiàn)的焦面判據(jù)有兩種，分別是梯度幅值法和PSF (點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)）寬度法。
[0054] 在實(shí)施例一中，光柵型調(diào)焦標(biāo)記的焦面判據(jù)采用梯度幅值法，即將圖像與Sobel 算子卷積，并累加。焦面判據(jù)的公式如下：
[0055] Dx = Image*SobelX
[0056] Dy = Image*SobelY
[0057]
[0058] 其中，Image為原始圖像，SobeIX及SobelY分別為橫向和縱向Sobel算子，Dx及 Dy分別為橫向和縱向邊緣檢測(cè)的圖像，V為梯度近似值，也即焦面判據(jù)值。
[0059] 在實(shí)施例一中，方塊型調(diào)焦標(biāo)記的焦面判據(jù)采用PSF寬度法，即抽取方塊標(biāo)記的 某行或某幾行的灰度值，如圖5中虛線框所示，得到如圖6所示的灰度分布，求解圖6中的 PSF寬度h，即焦面判據(jù)值，然后再根據(jù)PSF寬度h值的大小判斷焦面位置。
[0060] 在選定焦面判據(jù)后，確定最佳焦面的方法為第一方法或第二方法。
[0061] 第一方法包括以下步驟：
[0062] (1)以預(yù)定步距運(yùn)動(dòng)工件臺(tái)；
[0063] (2)在每個(gè)位置拍攝圖像；
[0064] (3)從圖像中提取所述焦面判據(jù)值；
[0065] (4)擬合曲線求最佳焦面位置。
[0066] 第二方法包括以下步驟：
[0067] (1)標(biāo)定所述焦面判據(jù)值與垂向位置的關(guān)系；
[0068] (2)在當(dāng)前工件臺(tái)位置上拍攝圖像；
[0069] (3)從圖像中提取所述焦面判據(jù)值；
[0070] (4