专利名称：一种校准标记位置的装置及方法
技术领域：
本发明涉及光刻对准技术，且特别是有关于一种校准标记位置的装置及方法。
背景技术：
光刻装置主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。在制造过程中，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。在这些曝光过程中， 硅片与硅片台之间的对准精度是影响光刻精度的一个重要因素。通常，在光刻 机中使用硅片对准系统来确定硅片与硅片台的位置关系。
在较高端的光刻机中， 一般采用光栅对准来进行测量，即在对准过程中， 移动硅片台扫描对准标记(待测光栅，位于硅片上)，^^射的衍射光通过对准系 统成像投影到参考光栅(与曝光镜头位置固定)上，当采样衍射光得到的像与 参考光栅重合时，位于参考光栅后的光电探测器探测到的光强最大，该时刻的 硅片台位置为对准位置。
由于在光刻机中，参考光栅是固定的，并且参考光栅的旋转可以通过测校 方法校准。因此，硅片台扫描对准标记(以下简称标记)的位置、旋转、形貌 等会影响其投影到参考光栅上的像，从而影响通过参考光栅的光强，进而最终 影响对准位置。在标记形貌完好的情况下，同一位置的不同旋转会使对准系统 得到不同的对准位置。
图1所示为标记与参考光栅之间没有旋转的示意图。如图1所示，标记1
与参考光4册2之间没有旋转时，二者完全重合，这种情况下为对准位置。
由于硅片在载入硅片台时可能存在旋转、偏移，在该旋转未知的情况下， 如果通过硅片对准系统测量硅片标记得到的对准位置，该位置可能并非实际位 置。
图2所示为标记与参考光栅之间存在旋转的示意图。如图2所示，标记1
4与参考光栅2之间存在一定量的旋转，这种情况下，当探测到光强最大值时， 重合位置即对准位置存在偏移。
上述偏移量与光栅距离gd、标记与参考光栅的旋转量有关。如图2所示， 光栅距离h为光栅到光栅中心线的距离。为了得到正确的对准位置，则需要对 旋转造成的影响进行4卜偿校准。
从图2中可以清楚的看出，由标记1与参考光栅2之间的旋转所造成的位 置偏移为
delta = Rz * gd ...... (1)
其中，delta为偏移量，Rz为旋转量，gd为该方向的光栅距离，图2中所示 方向为水平向。所以实际的位置为
act_pos = align_pos - delta ...... ( 2 )
将公式(1)代入公式(2)中
act_pos = align_pos -Rz*gd ...... (3)
其中，align_pos为自动对准得到的位置，act_pos为实际的位置。由公式 (3)可以看出，实际的位置actjos与旋转量Rz以及光栅距离gd相关。然而， 光栅距离gd是已知的，所以只要知道旋转量Rz，就可以使用Rz校准扫描对准 位置，以得到实际对准位置。在实际应用中，标记的旋转是未知的，Rz旋转使 用的就是硅片旋转，即认为标记在硅片中是没有旋转的。
现有技术一般先进行粗对准来测量硅片旋转。粗对准的作用是捕获位置以 及校正旋转。由于在测量前，旋转量是未知的，首先假定旋转量为零，由于实 际可能存在旋转，所以测量得到两个硅片标记的位置会与实际位置存在偏差， 通过两个粗的对准位置，可以计算出一个粗旋转量以及硅片偏移等参数，计算 出的粗旋转量可以认为与实际的偏差较小，在校准公式计算中，可以忽略。
根据粗旋转量有两种处理方法， 一是先以粗旋转量旋转硅片台，目的为摆 正标记，使得标记无旋转，在此基础上再进行精对准，得到的位置就是实际位 置；二是不旋转硅片台，而是直接进行对准测量，将旋转值代入公式(3 )校准 对准位置，得到实际位置。
使用粗对准校正旋转后测量，尽管可以减小误差，得到较准确的对准位置， 但是存在一些问题一是校准后的对准位置与实际位置仍可能存在偏差。粗对准需要标记相对 硅片是无旋转的，其前提是通过曝光标记到硅片前先校正标记掩模的旋转来保 证。也就是说无法得知标记的正确旋转量，对准位置可能与实际位置存在偏差。
二是会引入多余步骤。为了获取硅片的旋转，还需要先进行一次粗测量， 至少包括两个标记的对准，因此P争低了效率。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中，实际标记与硅片存在旋转导致的偏差，造成 的产品良率低，生产效率低下等技术问题。
有鉴于此，本发明提出一种校准标记位置的装置，用于获取标记相对于参
考光栅的旋转量。校准标记位置的装置包括第一采集单元以及图像处理单元。 第一采集单元用于采集并输出所述标记的静态图像数据。图像处理单元耦接第
一采集单元，并且包括存储单元以及计算单元。存储单元，用于接收所述标记 的静态图像数据，并将所述标记的静态图像数据转化为数字信号。计算单元耦 接存储单元，接收所述数字信号以进行计算，得到所述旋转量。
进一步的，所述装置还包括第二采集单元，耦接所述第一采集单元，用于 监测所述标记的图^f象。
进一步的，所述第二采集单元设置于所述标记的衍射光路处。
进一步的，所述第二采集单元的传感器为CCD。
进一步的，所述计算单元包括图像处理算法。
进一步的，所述第一采集单元为快门。
进一步的，所述图像处理单元为图像采集卡。
本发明还提出一种校准标记位置的方法，用于获取标记相对于参考光栅的 旋转量。校准标记位置的方法包括采集并输出所述标记的静态图像数据；接 收并将所述标记的静态图像数据转化为数字信号；以及通过计算单元接收所述 数字信号，并进行计算得到所述旋转量。
进一步的，所述方法还包括通过第二采集装置监测所述标记的图像。
进一步的，所述第二采集单元的传感器为CCD。
进一步的，所述计算单元包括图像处理算法。本发明提供的该校准标记位置的装置及方法，可以减少由于实际标记与硅 片存在旋转导致的偏差，提高了测量精度，同时省去测量硅片旋转，然后再摆 正或修正的步骤，提高了生产效率，增加了产品良率。
图l所示为标记与参考光栅之间没有旋转的示意图。
图2所示为标记与参考光栅之间存在旋转的示意图。
图3所示为根据本发明一实施例的校准标记位置的装置的示意图。
图4所示为根据本发明一实施例的校准标记位置的方法的流程图。
具体实施例方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配 合附图，作详细说明如下。
图3所示为根据本发明一实施例的校准标记位置的装置的示意图。请一并 参阅图2，本实施例所提供的校准标记位置的装置3用于获取标记1相对于参考 光栅2的旋转量。校准标记位置的装置3包括第一采集单元10、图像处理单元 20、第二采集单元30、耦合器40、显卡50以及显示单元60。
在本实施例中，第一采集单元10用于采集并输出所述标记的静态图像数据。 图像处理单元20耦接第一采集单元10，并包括存储单元200以及计算单元201。 其中，存储单元200用于接收所述标记的静态图像，并将所述标记的静态图像 转化为数字信号。计算单元201耦接存储单元200,接收数字信号以进行计算， 得到旋转量。
在本实施例中，第一采集单元10设置于第二采集单元30之后，在其他实 施例中，第一采集单元10也可以设置于第二采集单元30之前，本发明并不限 制第一采集单元10与第二采集单元30的相对位置。
具体来说，标记1反射的衍射光会分成两路， 一路供光栅对准使用，另一 路供硅片对准使用。在本实施例中，第二采集单元30设置于标记1的衍射光路 处，且第二采集单元30耦接第一采集单元10,用于监测所述标记的图像。在本 实施例中，第二采集单元30为CCD探测器，在其他实施例中，第二采集单元30也可以为其他等效物，本发明并不对此^L出限制。
如图3所示，第二采集单元30不断监测得到标记1的图像数据，并将图像 从光纤中引出，通过耦合器40分成两束一致的光束。其中， 一束光被引入显卡 50。显卡50接收光信号，并将其转换为电信号，输出到显示单元60。因此，标 记1的图像动态的显示到显示单元60上，以供操作人员实时地观察标记1扫描 情况。在本实施例中，显示单元60为显示器，然而本发明并不对此做出限制。
图3中，由耦合器40分出的另一束光进入第一采集单元IO，在本实施例中， 第一采集单元10为快门，然而本发明并不对此做出限制。第一采集单元10可 以获取标记1的静态图像数据。
上述静态图像数据输入图像处理单元20，在本实施例中，图像处理单元20 为图像采集卡，本发明并不对此做出限制。图像处理单元20包括存储单元200 与计算单元201。其中，存储单元200将上述静态图像数据转化成相应的数字信 号，计算单元201接收此数字信号，以进行计算，得到标记1相对于参考光栅2 的旋转量。上述计算单元201包括图像处理算法。
最后，标定得到的旋转量，将与光栅对准测量得到的对准位置进行计算， 得到正确的对准位置。
图4所示为根据本发明一实施例的校准标记位置的方法的流程图，有关详 细说明，敬请一并参照图3。如图4所示，流程步骤包括
步骤S40,采集并输出所述标记的静态图像数据。
步骤S41,接收并将所述标记的静态图像数据转化为数字信号。
步骤S42，通过计算单元201接收数字信号，并进行计算得到标记1相对于 参考光栅2的旋转量。
举例来说，在光栅测量过程中，首先迅速开关第一采集单元IO以获取标记 的静态图像数据，将此静态图像数据传输到图像处理单元20,利用存储单元200 将静态图像数据转化为数字信号，藉由计算单元201运用图像处理算法计算得 到上述旋转量。最后将计算出来的旋转量补偿到光对册对准的对准位置中，完成 整个校准步骤。
综上所述，本发明实施例所提供的校准标记位置的装置及方法，可以减少 由于实际标记与硅片存在旋转导致的偏差，提高了测量精度，同时省去测量硅片旋转，然后再摆正或修正的步骤，提高了生产效率，增加了产品良率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所 属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许 的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1. 一种校准标记位置的装置，用于获取标记相对于参考光栅的旋转量，其特征在于，包括第一采集单元，用于采集并输出所述标记的静态图像数据；以及图像处理单元，耦接所述第一采集单元，包括存储单元，用于接收所述标记的静态图像数据，并将所述标记的静态图像数据转化为数字信号；以及计算单元，耦接所述存储单元，接收所述数字信号以进行计算，得到所述旋转量。
2. 根据权利要求1所述的校准标记位置的装置，其特征在于，还包括第二 采集单元，耦接所述第一采集单元，用于监测所述标记的图像。
3. 根据权利要求2所述的校准标记位置的装置，其特征在于，所述第二采 集单元设置于所述标记的衍射光路处。
4. 根据权利要求2所述的校准标记位置的装置，其特征在于，所述第二采 集单元的传感器为CCD。
5. 根椐权利要求1所述的校准标记位置的装置，其特征在于，所述计算单 元包括图像处理算法。
6. 根据权利要求1所述的校准标记位置的装置，其特征在于，所述第一采 集单元为快门。
7. 根据权利要求1所述的校准标记位置的装置，其特征在于，所述图像处 理单元为图像采集卡。
8. —种校准标记位置的方法，用于获取标记相对于参考光栅的旋转量，其 特征在于，包括以下步骤采集并输出所述标记的静态图像数据； 接收并将所述标记的静态图像数据转化为数字信号；以及 通过计算单元接收所述数字信号，并进行计算得到所述旋转量。
9. 根据权利要求8所述的校准标记位置的方法，其特征在于，还包括通过 第二采集装置监测所述标记的图像。
10. 根据权利要求9所述的校准标记位置的方法，其特征在于，所述第二采集单元的传感器为CCD。
11. 根据权利要求8所述的校准标记位置的方法，其特征在于，所述计算单 元包括图像处理算法。
全文摘要
本发明提出一种校准标记位置的装置与方法，用于获取标记相对于参考光栅的旋转量。该校准标记位置的装置包括第一采集单元以及图像处理单元。第一采集单元用于采集并输出所述标记的静态图像数据。图像处理单元耦接第一采集单元，并且包括存储单元以及计算单元。存储单元，用于接收静态图像数据，并将所述标记的静态图像数据转化为数字信号。计算单元耦接存储单元，接收所述数字信号以进行计算，得到旋转量。该校准标记位置的装置及方法，可以减少由于实际标记与硅片存在旋转导致的偏差，提高了测量精度，同时省去测量硅片旋转、然后再摆正或修正的步骤，提高了生产效率，增加了产品良率。
文档编号G03F9/00GK101520613SQ20091004795
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者刚 孙, 健 朱 申请人:上海微电子装备有限公司