[发明专利]一种用于曝光装置的对准标记

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种用于光刻机曝光装置对准系统的对准标记。

 

背景技术

对准系统是半导体光刻设备非常重要的一个核心分系统，其对准精度往往直接决定了半导体光刻设备所能达到的套刻精度。半导体光刻设备将描绘在掩模版上的电路图形通过光学投影的方法投影在涂有感光材料的硅片等曝光对象的表面。然后通过刻蚀等工艺实现掩模版和曝光对象之间的图形转移。由于芯片是由多层电路组成的，集成电路芯片通常需要多次曝光完成。为保证不同电路层之间的精确位置关系，在投影曝光过程中，必须通过对准系统实现掩模、曝光对象之间的精确对准。

机器视觉对准系统是通过机器视觉技术实现掩模版和曝光对象之间的自动对准。在此自动对准系统中，通过成像光路获取对准标记的图案并成像在电荷藕合器件（CCD，Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor Transistor）图像传感器上，从而获得标记的数字图像。通过数字图像处理和与模板图像的匹配技术，获得标记图像在图像坐标系中的位置，再将其转换成为标记在物理世界的坐标（工件台坐标系坐标或者掩模台坐标系坐标）。通过掩模版和曝光对象上标记的坐标关系，建立它们之间的相对坐标关系，从而实现掩模版和曝光对象之间的对准。

基于上述的描述可知，对准标记在基于机器视觉方法的对准过程中作用很重要，现有技术在应用中存在以下问题：

（1）对准标记的横向和纵向线条较少，导致两个方向的信号量较少，如图1中的o标记，使对准标记重复性测量较易受图像传感器的噪声影响，使对准精度变差；

（2）标记不连通，如图1中p标记，不规则对称，或没有一个唯一的形心，如图1中q-r标记，由于半导体不同工艺层的对准是基于标记的中心，而机器视觉方法常用的模版匹配方法的参考点一般基于模版图像的中心，无法对准标记模版进行校正；

（3）根据光学原理，当线条及间隙的尺寸小于对准装置镜头的极限分辨率时，对准装置观测到的标记线条之间会连到一起，导致标记无法分辨。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出一种用于曝光装置的对准标记，该对准标记同时满足如下技术特征：

a.对准标记整体相连，即对准标记中任一线条都有相交线；

b.对准标记为中心对称图形；

c.对准标记的外围轮廓（标记外围与背景交界处）连通；

d.组成对准标记的最小线宽及空隙尺寸大于使用该对准标记的测量镜头的极限分辨率；

e. 组成对准标记的横向或纵向的线条每个方向不少于4根。

本发明的对准标记具有明显的轮廓特征，是中心对称图形，因此提高了分辨率；同时对准标记的横向和纵向线条长短一致，提高了对准精度。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有对准标记结构示意图；

图2是现有光刻曝光装置结构示意图；

图3中a-n为本发明对准标记具体实施例结构示意图；

图4为使用本发明对准标记的测量误差分布图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

如图2所示，现有光刻曝光装置包括曝光光源101，左右同轴对准探测装置102a和102b，掩模版103，掩模标记104，掩模台105，投影物镜106，离轴对准探测装置107，衬底108，这里可以是玻璃、硅片或其他半导体材料，衬底标记109，基准版110，这里的基准版材料可以是石英、玻璃、硅片或其他材料，以及工件台111。

如图3中a-n所示，是本发明对准标记具体实施例的结构示意图。对准标记a-n都同时满足如下特征：a.对准标记整体相连，即对准标记中任一线条都有相交线；b.对准标记为中心对称图形，对准标记围绕标记形心旋转90，180，270角度，旋转后的标记和旋转前的标记重合；c.对准标记的外围轮廓（标记外围与背景交界处）连通，在对准标记的最外围，选择任一点为起点，沿这外围轮廓顺时针或逆时针行走，会返回起点；d.组成对准标记的最小线宽及空隙尺寸大于使用该对准标记的测量镜头的极限分辨率；e. 组成对准标记的横向或纵向的线条每个方向不少于4根。