专利名称：对准标记测量信号处理方法
技术领域：
本发明与集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置有关，特别涉及一种对准标记测量信号处理方法。
背景技术：
在半导体IC集成电路制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成。除了第一次光刻外，在曝光前，其余层次的光刻都要将该层次的图形与以前层次曝光留下的图形进行精确定位，以保证两层图形之间的正确相对位置，即套刻。套刻误差通常只允许在光刻分辨力的1/3范围之内。影响套刻精度的因素众多，包括工件台的定位精度、位置测量系统的测量误差、掩模与硅片的对准误差、机器的安装误差等，其中硅片不同工艺层之间的对准精度也是重要的影响因素之一。由于硅片在光刻设备上完成一层图形曝光之后，需要下片进行烘焙、显影等后续半导体工艺的处理，然后再重新上片到光刻设备，进行下一层图形的光刻。在进行该层图形光刻之前，首选需要通过对准系统，建立本层标记和上一层标记之间的位置坐标关系，才能保证两图形之间准确的套刻关系。实际生产中，为了避免层与层之间标记对准的误差传递，常采用零层标记作为基准标记。各层标记与零层标记进行对准，即建立各层标记与零层标记之间的位置坐标关系。本发明中，标记的对准即为标记的测量，对准信号即为测量标记所获得的测量信号。专利CN03164859. 2、CN200710045495X、CN2007100454964 和 US6^7876B1 等介绍了一类基于光栅衍射的硅片(离轴)对准系统。该对准系统采用包含两个不同周期子光栅的对准标记(如16微米和17. 6微米)，通过探测两个子光栅的士 1级光干涉像透过参考光栅的光强信号，经信号的拟合，综合确定标记的粗对准位置；同时，利用更精细光栅士1级光干涉像或者是16微米周期光栅的高级光干涉成像(如士5级光)，经信号的拟合，在粗对准(测量)基础上确定精对准(测量)。在该类专利中，对准信号的拟合即为确定信号的相位，通常采用如下的拟合模型
权利要求
1.一种对准标记测量信号处理方法，其特征在于在利用对准系统对对准信号进行采样后利用下述拟合模型进行信号拟合求解出最佳对准位置/ = (<30+qjc +β2·χ2+Λ + O1X1)+ [b0 + bxx + b2x2 + A + bjXJ- φ)式中，I为光强，χ为位置，a0, B1, A，ai、bQ，bi; A，bj为模型系数，i，j为非负的整数， φ为相位，P为信号的周期；利用光强和位置采样，进行数值求解后确定模型系数彻，化，Λ，^与Ivb1, Λ，bp信号周期ρ和相位φ的值。
2.根据权利要求1所述的对准标记测量信号处理方法，其特征在于所述数值求解方法采用逐次逼近方法。
3.根据权利要求2所述的对准标记测量信号处理方法，其特征在于所述逐次逼近方法采用高斯-牛顿法或麦夸脱法。
4.根据权利要求3所述的对准标记测量信号处理方法，其特征在于在求解过程中首先给出模型系数彻，Λ， 与Iv b1; Λ，bj、信号周期P、相位φ的初始值彻 ，a,，Λ，ai(0)、b0(0)，b/Q)，Λ，bj(0)、P(0)、cp(Q)，并在该初始值附近对拟合模型进行台劳展开，略去二阶及以上的高阶项，转化为对Δ、Abj, ΔΡ和Δφ的线性方程r T(0) f dl A 81 Λ Λ 8Τ λ (dlu dl Λ, Λ dl ., ) dl λΒ dl Λ/ = Ι( ' + -Δα。+——Aal +Λ + ——Aal + ——Ab0 +——Abl +Λ +——Abj +——AP +—Δφν3α0 δαλdai J ydb0 BblBbj J 8Ρ 5φ式中，Iw = (α0(0) + Ωι(0)χ + α2(0)χ2 +Λ + α,(0)χ')+ ( 0(0) + Bl^x + b2(0)x2 +A + b;0、xJ )cos(^ - φ(0))，dl-Aai = X1Aal , i = 0,1,2,Λ ’da丨’ j = 0,1,2,Λ ,= +δΧχ2 + 八 +6,(0V)7^sin(与-φ(。))ΛΡ，QPV 0127 ' ρ(0) V 、尸(0) τdl , . ,2πχ (0) W(一-φ())Δφ，Aai^Abj, Δ P和Δφ为真值与初始值之间的差，即Δ屮= -屮((1)、Abj = bj.-b/)、Δ P = Ρ_Ρ((ι)、Δφ = φ_φ(())。
5.根据权利要求4所述的对准标记测量信号处理方法，其特征在于ai、bpcp的初始值由经验确定或随机确定，信号的周期P的初始值根据所用的对准系统的设计参数确定。
6.根据权利要求5所述的对准标记测量信号处理方法，其特征在于利用最小二乘法进行反复迭代求解Δ a” Abj, Δ P和Δφ，直至算得的I AaiU AbjU I ΔΡ和|Δφ|小于各自的阈值。
7.根据权利要求6所述的对准标记测量信号处理方法，其特征在于所述阈值由经验确定，或根据经过第一轮迭代更新后的 ⑹+气？气^⑴的值确定。
全文摘要
一种对准标记测量信号处理方法，在对对准信号进行采样后利用拟合模型进行信号拟合求解出最佳对准位置，利用光强采样和位置采样获得的结果进行模型拟合，在拟合模型参数的同时对信号的周期进行拟合，从而确定信号的相位，最终求解确定最佳对准位置。
文档编号G03F9/00GK102253609SQ20101017751
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者李运锋, 赵新, 韦学志, 韩悦 申请人:上海微电子装备有限公司