[发明专利]一种具有调焦及倾斜校正设计的标记及对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有调焦及倾斜校正设计的标记及对准方法，尤其是一种包括对准标记和至少一对调焦标记的标记及其对准方法。

背景技术

在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。除了第一层光刻外，其余层次的光刻在曝光前都要将该层次的图形与以前层次曝光留下的图形(即标记)进行精确定位，这样才能保证每一层图形之间有正确的相对位置，即套刻精度。

在现有技术中，基于光学成像原理的对准系统是光刻机中常用的系统之一，如Nikon FIA系统、Ultratec MVS等。FIA的标记样式单一，如图1所示。Ultratec MVS具有标记学习功能，标记无固定形式。此外，US6344698B2和CN102103336考虑了工艺对标记的影响，并分别设计了受工艺影响较小的标记。

实际上，除了工艺影响测量精度外，还有众多因素会影响测量精度。

首先，畸变是一种常见的像差，在光学成像系统中，畸变对测量复现性的影响不容忽视。它的影响机理是，测量标记在视场中的位置不确定性与畸变的非线性耦合，影响测量复现性，如图2所示。虽然FIA系统通过多次迭代以使标记始终处于某一固定位置被测量，减轻了畸变的影响，但是迭代需要消耗大量的时间。

其次，如图3所示，标记的离焦倾斜效应也会影响测量复现性，被测物倾斜角a会产生误差D。尽管光刻机中的调焦调平系统可实现倾斜与离焦的校正，但是由于调焦调平测量面为光刻胶上表面，而对准标记有时位于光刻胶下表面，光刻胶的厚度具有一定的波动性，因此调焦调平系统还不足以实现对准标记的高精度调焦调平。

此外，在光学成像系统中，尽管自动调焦技术在对准传感器中已经广泛应用，但是在自动调焦的同时实现倾斜校正的传感器还未被发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有调焦及倾斜校正设计的标记及对准方法，所述标记包括对准标记和至少一对调焦标记，用于在调焦的同时消除倾斜对标记的影响，同时降低畸变对标记的影响。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有调焦及倾斜校正设计的标记，包括：

对准标记和至少一对调焦标记，所述对准标记的中心位于任一对所述调焦标记连线的中点上，任一对所述调焦标记中心对称于所述对准标记的两侧。

进一步地，所述对准标记为十字型标记或者米字型标记。

进一步地，所述对准标记的线宽大于离散化粒度。

进一步地，所述对准标记的线宽大于两倍PSF宽度。

进一步地，所述调焦标记为方块型调焦标记或光栅型调焦标记。

进一步地，所述光栅型调焦标记为水平光栅型调焦标记或者竖直光栅型调焦标记。

进一步地，所述标记包括对准标记和调焦标记，所述调焦标记包括一对所述方块型调焦标记、一对所述水平光栅型调焦标记和一对所述竖直光栅型调焦标记。

本发明还提出了一种对准方法，应用于所述标记，所述对准方法包括以下步骤：

(1)对准系统初步对准工件上所述具有调焦及倾斜校正设计的标记；

(2)以预定步距垂向移动工件台，根据焦面判据及其最佳焦面确定方法获得各对调焦标记的最佳焦面位置{P_i,Q_i}，即两个调焦标记的垂向最佳焦面位置，其中，P_i和Q_i为第i对调焦标记的位置，其中i≥3；

(3)根据各对调焦标记的最佳焦面位置{P_i,Q_i}获得所述对准标记的最佳焦面位置的原始值M_i及其倾斜的原始值T_i，其中，

(4)根据所述对准标记的最佳焦面位置的原始值M_i及其倾斜的原始值T_i通过均值滤波或者中值滤波方法确定视场内所述工件(硅片)的最佳焦面位置M及其倾斜T；

(5)根据所述视场内所述工件(硅片)的最佳焦面位置的M及其倾斜T垂向运动工件台以补偿多个对准标记中需补偿的对准标记的垂向位置。

进一步地，所述焦面判据包括梯度幅值法和PSF宽度法。

进一步地，所述调焦标记为方块型调焦标记或光栅型调焦标记。

进一步地，所述光栅型调焦标记的所述焦面判据是所述标记图像的梯度幅值，即将图像与Sobel算子卷积，并累加。