阅读说明：本技术 用于通过非相干照明混合的对准的图像改善 (Image improvement for alignment by incoherent illumination mixing ) 是由 塔纳·科斯坤 黄·J·郑 于 2018-06-19 设计创作，主要内容包括：提供确定在无掩模式光刻系统中实际特征/标记位置与设计特征/标记位置之间的偏移的方法和设备。例如,在一个实施方式中,提供一种包括打开在无掩模式光刻系统中的相机快门的方法。将光从镜阵列中的非相邻镜配置朝向第一基板层引导。在相机上捕获和累积所述第一基板层的图像。使用不同非相邻镜配置重复地引导光和捕获图像,以覆盖所述相机在所述第一基板层上的整个视场(FOV)。之后,关闭所述相机快门并将累积的图像存储在存储器中。(Methods and apparatus are provided for determining an offset between actual and design feature/mark positions in a maskless lithography system. For example, in one embodiment, a method is provided that includes opening a camera shutter in a maskless lithography system. Light is directed from non-adjacent mirror arrangements in the mirror array towards the first substrate layer. Capturing and accumulating an image of the first substrate layer on a camera. Repeatedly directing light and capturing images using different non-adjacent mirror configurations to cover an entire field of view (FOV) of the camera on the first substrate layer. Thereafter, the camera shutter is closed and the accumulated image is stored in memory.)

用于通过非相干照明混合的对准的图像改善

技术领域

本公开的实施方式大体上是涉及无掩模式光刻领域，并且更特别是涉及减少基板上的对准标记和/或特征的实际位置的测量误差。

背景技术

微光刻技术一般用来在基板上产生电特征。光敏光刻胶典型地施加到基板的至少一个表面。接着，光刻掩模或图案发生器暴露出光敏光刻胶的选定区域来作为图案的一部分，光刻掩模或图案发生器如微镜阵列。光导致选定区域中的光刻胶的化学变化，以准备这些选定区域来用于后续的材料移除和/或材料添加工艺而产生电特征。基板上的电特征的精准定位决定电性互连的质量。

在制造工艺期间，对准技术用来确保各层彼此的正确对准。一般来说，对准标记用于这些层中，以辅助不同的层中的特征对准。增加对准标记的位置的识别的准确性可提供层的更准确的对准，并且因而减少重叠误差。

因此，本领域中需要增加对准层的准确性。

发明内容

本公开的实施方式一般涉及确定基板上的对准标记和/或特征的更准确的位置。例如，在一个实施方式中，提出一种包括打开无掩模式光刻系统中的相机快门的方法。将光从镜阵列中的非相邻镜配置朝向第一基板层引导。在相机上捕获和累积第一基板层的图像。使用不同非相邻镜配置重复地引导光和捕获图像，以覆盖相机在第一基板层上的整个视场(field-of-view，FOV)。之后，关闭相机快门并将累积的图像存储在存储器中。

在另一个实施方式中，提出一种方法，所述方法打开无掩模式光刻系统中的相机快门。当基板移动时，将光从至少一个非相邻镜配置引导到移动的基板。在相机中连续地捕获和累积图像，以覆盖移动的基板上的第一基板层上的整个相机视场(field-of-view，FOV)。之后，关闭相机快门；以及将累积的图像存储在存储器中。

在又一个实施方式中，提出一种光刻系统，包括光源。还包括镜阵列，镜阵列适于具有非相邻镜配置以接收来自光源的光，并且适于朝向基板层反射光。分光器适于接收从镜阵列反射的光和从基板层反射的光。相机耦接到分光器并适于捕获和累积基板层上的图像，这些图像因从基板层反射光而为可见的。处理器耦接到光源、镜阵列，以选择非相邻镜配置、分光器和相机。

本公开的其他实施方式提供而包括具有类似于本文所述的设备和方法的特征的其他方法、设备和系统。

附图说明

为了使本公开的上述特征可详细地理解，简要概括于上的本公开的更特有的说明可理解，参照以本文的数个实施方式达成，部分的这些实施方式图示于附图中。然而，值得注意的是，针对本公开可承认其他等效实施方式而言，附图仅示出本公开的典型实施方式且因而不视为对本公开的范围限制。

图1描绘根据本文所公开的实施方式的设备的透视图。

图2描绘根据本文所公开的实施方式的朝向基板引导的照明光线的示例。

图3描绘因未正交于基板的光导致基板层上的对准标记位置偏移的示例。

图4A、图4B、图4C和图4D描绘仿真的图像，仿真的图像在不同焦点水平面(focuslevels)由隔离镜反射的正交光所照明。

图5描绘根据本文所公开实施方式的半隔离图案产生系统的高阶框图的实施方式，半隔离图案产生系统用以减少基板上的对准标记和/或特征的实际位置的测量误差。

图6描绘根据本文所公开的实施方式的检测层偏移的方法的实施方式。

图7描绘根据本文所公开的实施方式的检测层偏移的方法的实施方式。

为了有助于理解，相同的参考编号已经在可行处使用，以表示通用于图的相同元件。

具体实施方式

在下方的说明中，阐述许多特定的细节，以更加透彻理解本公开。然而，如本技术领域中普通技术人员将显而易见，使用不同配置的多种改变可在不脱离本材料的范围下达成。于其他示例中，熟知的数个特性不进行说明，以避免混淆本材料。因此，本公开不受限在示于说明书中的特定说明实施方式，且所有这些替代实施方式意欲包括于所附的权利要求的范围中。

使用来照明对准标记和/或特征的波长不同于光刻胶所感应的波长。例如，使用来曝光光刻胶以产生图案的典型波长为403nm。因此，403nm的波长不用于在对准中照明。可使用来照明的波长的示例为约400nm至约700nm(排除约403nm)。可使用于照明的一些典型的颜色为红色(约650nm)、琥珀色(约570nm至约620nm)和蓝色(约475nm)。

图1描绘根据本文所公开的系统100的透视图。系统100包括微镜阵列102、光源104、投射镜片108、相机114、分光器109、和处理器116。系统100亦包括平台112。

处理器116控制光源104、相机114和微镜阵列102。在微镜阵列102中的数个镜通过来自处理器116的信号单独地控制。在一个实施方式中，微镜阵列102可为DLP9500型的数字镜装置(digital mirror device)，由德州(Tx)达拉斯(Dallas)的德州仪器公司(TexasInstruments Incorporated)制造。多个镜可具有以许多不同方式配置的许多镜。例如，在一个实施方式中，多个镜配置成1920列和1080行。

“打开(turned ON)”的镜于此定义成已由处理器116定位的镜，以接收且再引导光朝向基板110。“关闭(turned OFF)”的镜于此定义成已由处理器116定位的镜，使得镜不朝向基板110传递光。在镜阵列中的各镜可装配，以从被动位置(也就是“关闭”)可单独致动(或数字控制)到主动位置(也就是“打开”)。

在一个实施方式中，处理器116送出指令至微镜阵列102，用于至少一个半隔离镜配置来朝向基板110反射光。“配置(configuration)”和“图案(pattern)”于此可交换地使用。本文所使用的“半隔离镜配置”定义为镜配置，其中打开和具有相邻镜的任何镜仅相邻于关闭的镜。当镜打开时，镜紧邻于关闭的镜。例如，半隔离配置可包括例如是打开、关闭、打开等的序列，或例如是打开、关闭、关闭、打开等的序列。

相机114可包括光传感器(未描绘)，举例为电荷耦合装置(charge couplingdevice)，以读取基板110上的至少一个对准标记120来记录(register)基板110至平台112和微镜阵列102。相机114可耦接到处理器116，以有助于确定基板110上的对准标记和/或特征的相对位置。

平台112可支撑基板110和相对于微镜阵列102移动基板110。平台112使用至少一个马达118，以在X方向和/或Y方向中相对于微镜阵列102移动基板110。平台112可亦包括至少一个线性编码器(未描绘)，以提供有关于平台112在X方向和/或Y方向中的位置改变的位置信息至处理器116。

光105从光路106中的微镜阵列102的底表面107传送通过投射镜片108而朝向基板110。光103从基板110反射，行经分光器109而朝向相机114。投射镜片108可包括缩减比(reduction ratio)，以减少光105在基板110上的尺寸。缩减比可在从2:1至10:1的范围中。就此点而言，投射镜片108可包括至少一个透镜，包括在基板110和微镜阵列102之间的至少一个凸面和/或凹面。投射镜片108可包括高可透射性(transmissibility)的材料(举例为石英)，用于光105的数种波长，以聚焦光105于基板110上。

图2描绘根据本文所公开实施方式的朝向基板110引导的照明光线的示例。图2描绘具有对准标记202和对准标记203的基板110。非正交(也就是非垂直)于对准标记202的光线204照明对准标记202。图像206示出由非垂直的光线204照明的模拟效应。特别是，图像206中的光瞳(pupil)207代表对准标记202的照明部分。光瞳207从图像206的中心偏移。从图像摸拟的中心偏移的光瞳表示对准标记的识别位置从对准标记的实际位置偏移。

光线210表示正交于对准标记203的光。图像208示出由垂直光线118照明的模拟效应。特别是，图像208包括光瞳209，光瞳209位于图像208的中心。在图像208中位于中央的光瞳209表示所识别的光瞳209位置与光瞳209的实际位置几乎没有偏移或没有偏移。

图3描绘基板110上的对准标记202和因非正交的光204所导致的位置偏移的另一视图。为了简化，图3仅示出在一个维度中的位置偏移(也就是沿着X轴(也就是“Δx”)。图3示出非正交的光可产生偏移，此偏移可亦受到图像焦点改变影响(以“Δf”表示)。

图4A、图4B、图4C和图4D描绘分别在不同焦点水平面(focus levels)由隔离镜反射的正交光所照明的仿真的图像400、404、402和406。因为各图像400、404、402和406是使用正交的光来捕获的，因此这些图像的每个中的光瞳位于中心。

描绘于图4A中的光瞳401大于光瞳405、403和407。随着光瞳的尺寸增加，未正交于照明的图像的光总量也增加。从光瞳401的中心的光的半径大于光瞳405、403和407中的光的半径。在光瞳的***上的光不正交于对准标记120的表面。光瞳的半径越大，***和光瞳中的非正交的光的总量越大。

相较于光瞳401，图4C中的光瞳403为在不同焦点的仿真图像。相较于光瞳401，光瞳403亦具有较小的半径和较少的非正交的光。在图4D中，光瞳407在光瞳403的焦点的上方具有正散焦(defocus)；以及在图4B中，光瞳405在光瞳403的焦点的下方具有负散焦。虽然光瞳401、405、403和407具有不同的焦点，图4A、图4B、图4C和图4D示出因正交的光所产生的图像系对焦点变化相对不灵敏。

图5描绘根据本文所公开实施方式的半隔离图案产生系统500的高阶框图的实施方式，半隔离图案产生系统500用以减少因焦点变化和样本厚度导致的位置偏移误差。例如，半隔离图案产生系统500适于在执行图6和图7的方法中使用。半隔离图案产生系统500包括处理器510和存储器504，存储器504用以存储控制程序和类似物。

在数种实施方式中，存储器504也包括程序，这些程序选择和改变半隔离图案配置(举例为“半隔离图案模块512”)。于其他实施方式中，存储器504包括程序(未示出)，用以控制平台112的运动。

处理器510与传统的支持电路508和辅助执行存储在存储器504中的软件例程506的电路互相配合，支持电路508例如是电源、时钟电路、高速缓存和类似物。如此一来，可预期的是，本文所讨论的作为软件程序(software processes)的一些工艺步骤可从存储装置(举例为光学驱动器、软盘驱动器、磁盘驱动器等)加载和在存储器504中应用，且由处理器510操作。因此，本公开的数种步骤和方法可存储在计算机可读取媒体上。半隔离图案产生系统500亦包含输入输出电路502。输入输出电路502形成数种功能元件之间的接口，这些功能元件与匹配系统500和微镜控制系统通信，以加载和显示微镜阵列上的半隔离图案。

虽然图5描绘半隔离图案产生系统500，且半隔离图案产生系统500程序化以根据本公开执行数种控制功能，名称计算机不仅限于本领域中所意指为计算机的那些集成电路，而是广泛地意指计算机、处理器、微控制器、微电脑、可编程逻辑控制器、专用集成电路(application specific integrated circuits)、和其他可编程电路，且这些名称于此系可交换地使用。此外，虽然描绘一个半隔离图案产生系统500，该图仅针对简洁的目的。可理解的是，本文所述的各方法可通过软件改变而在分离的系统中或相同的系统中使用。

在一个实施方式中，相机114捕获图像于相机114中。当相机快门打开时，打开的第一个镜配置照明基板和捕获图像。由相机114捕获的图像像素化，因为相机中的各像素作为传感器，部分的相机像素将没有接收从基板反射的光(也就是因为一些镜关闭的缘故)。当快门打开时，其他镜配置打开来照明基板；以及相机114捕获像素化图像。所累积的各图像可亦意指为“帧(frame)”。快门关闭，并且捕获的图像通过结合各帧来累积。在一个实施方式中，相机快门保持打开，并且在相机快门关闭之后，图像在相机114中累积和处理。在另一个实施方式中，相机快门针对各帧关闭和打开；以及累积的图像送至处理器116来进行处理。

在图像取得之后，执行图像处理。还知道对准标记的形状，并且关联(correlate)相机上的图像与已知的对准设计。关联提供相对于相机114的视场(FOV)的中心的大概位置。基于相对于相机114的FOV的中心的图像的位置，可确定对准标记的位置。因为对准标记的设计为已知，所以对准标记的边缘可检测出来，以确定图像中的对准标记的形状。对准标记的已处理图像可与设计标记比较。

图6描绘根据本文所公开实施方式的减少对准标记和/或特征的位置偏移的方法600的实施方式。在框602，相机114上的相机快门打开，以捕获来自基板110的发光部分的图像。

在框604，来自光源104的光105被引导而朝向微镜阵列102的底表面107上的镜阵列。处理器116已经打开镜阵列中的一些镜和关闭一些镜，以产生半隔离图案配置。例如，第一个镜可打开和紧邻于此镜的这些镜关闭(使得序列为打开、关闭、打开、关闭等)。打开的镜引导光朝向基板110，并且从基板110反射的光暴露出来，光可照明对准标记。关闭的镜没有引导光朝向基板110。基板110上的对准标记120或特征的照明的那些部分由实质上正交于基板的照明部分的光所完成。

于框606，相机114开始捕获和累积对准标记120的照明部分的图像。于框608，在图像捕获和累积期间，处理器116改变目前的半隔离图案配置成不同的半隔离图案配置。例如，不同的半隔离图案可为第一镜关闭和第二镜打开(使得序列为关闭、打开、关闭、打开等)。因为半隔离图案为不同，基板110上的对准标记120的不同部分被照明。相机114捕获和累积对准标记120的照明部分的图像。处理器116重复地改变半隔离图案配置，以在相机FOV中照明对准标记120的不同部分，并且捕获和累积照明部分的图像，直到相机114的整个FOV被覆盖。

在全部的半隔离图案加载和显示于微镜上之后，相机114上的相机快门在框610关闭。相机上所捕获和累积的图像形成相机114FOV中的对准标记120的完整图片。图像接着存储在存储器504中和在处理器510中处理，以找出相机FOV中的对准标记的位置。可使用例如是关联或边缘检测的图像处理算法，以找出对准标记的位置。

图7描绘根据本文所公开实施方式的检测对准标记和/或特征的位置偏移的方法700的实施方式。在框702，在从基板110的发光部分捕获和累积相机114中的图像的准备中，相机114上的相机快门打开。在框704，在相机快门打开时，处理器116如上所述的相对于微镜阵列102移动平台112。处理器116引导平台112，以在一方向中缓慢地移动(也就是以允许捕获所有图像的速度移动)，此方向平行于X方向和/或平行于Y方向。

在框706，来自光源104的光105被引导而朝向微镜阵列102的底表面107上的镜阵列。处理器116已经打开镜阵列中的一些镜和关闭一些镜，以产生半隔离图案配置。例如，第一个镜可打开和紧邻该镜的这些镜关闭(使得序列为打开、关闭、打开、关闭等)。打开的镜引导光朝向基板110上的对准标记120。基板110上的对准标记120或特征的照明的那些部分由实质上正交于基板的照明部分的光所完成。至少一个非相邻镜配置在平台112正在移动时照明。在一个实施方式中，多个非相邻镜配置(也就是处理器116改变目前的半隔离图案成为至少一个其他半隔离图案)在平台112正在移动时打开。

在框708，相机114持续地捕获和累积相机104中的对准标记120的照明部分的图像。捕获的图像为对准标记120的照明的那些部分。在此工艺期间，全部捕获的图像于相机中累积，以产生在相机FOV中取样的图像。在框710，相机快门关闭，以停止于相机104上的图像累积。图像接着存储在存储器504中和于处理器510中处理，以找到在相机FOV中的对准标记的位置。可使用例如是关联或边缘检测的图像处理算法，以找到对准标记的位置。

虽然各方面已经在本文中描述为通过减少对准标记的实际位置中的测量误差而使用方法和系统来增加层对准的准确性，这些说明不意欲以任何方式限制本文所述的本材料的范围。

综上所述，虽然上述针对本发明的实施方式，但在不脱离本发明的基本范围内，可设计本发明的其他和进一步的实施方式。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求书限定。