[发明专利]一种基于无掩膜直写系统套刻曝光的定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无掩码直写系统技术领域，具体来说是一种基于无掩膜直写系统套刻曝光的定位方法。

背景技术

在半导体光刻领域，套刻精度是描述光刻设备的重要性能指标。套刻的目的是将要曝光的图形成像在衬底上的某一特定位置，而在实际曝光过程中，在衬底被放置到工件台上的过程中，其实际位置与理论位置存在一定偏差，其中包含一种旋转偏差，该偏差描述的是衬底放置的实际位置与理论位置在垂直于投影光轴的平面内的旋转角度。为了保证套刻的精度，必须对这一旋转角度偏差进行补偿。

在无掩模光刻系统中，通常这种特定位置关系的确定首先是获取衬底上的套刻标记在工件台坐标系下的位置，计算衬底实际位置与理论位置的旋转偏差角度，然后通过旋转工件台上的转台来补偿旋转偏差。即现有技术中这种补偿方法必须依靠具有高精度旋转移位功能的精密运动工作台来对衬底的位置进行调整，而原来存放在分图处理器内的GDS图形则不产生任何变化。这种方法完全基于硬件的调整和转台，要求设备具有高精度的转台，从而加大了成本。因此，如何在不变换衬底位置的前提下完成补偿定位已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中衬底旋转偏差的补偿必须依靠精密运动工作台实现的缺陷，提供一种基于无掩膜直写系统套刻曝光的定位方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于无掩膜直写系统套刻曝光的定位方法，无掩膜直写系统包括曝光光源、照明反光镜、照明光束调制系统、可编程数字图形发生器、分图处理器、对准系统、投影物镜、衬底和固定工件台，曝光光源发出的光线经照明反光镜和照明光束调制系统调制后，形成光斑照射到可编程数字图形发生器的表面，经其反射后再经过投影物镜照射到衬底上，其套刻曝光的定位方法包括以下步骤：

套刻标记的确定，将具有套刻标记的衬底放置在固定工件台上，其中衬底上套刻标记的数量大于或等于3个；

套刻标记实际位置的获取，通过对准系统对衬底上所有套刻标记均进行实际位置的获取，获取到第i个套刻标记在固定工件台坐标系下的实际位置坐标W(x′，y′)；

套刻标记理论位置的获取，分图处理器调取预编制的GDS图形以得到所有套刻标记的理论位置，获取预编制的GDS图形中第i个套刻标记的理论位置坐标T(x，y)；

计算套刻标记实际位置与套刻标记理论位置的映射关系，可编程数字图形发生器获取套刻标记实际位置坐标W(x′，y′)和套刻标记的理论位置坐标T(x，y)，计算出套刻标记实际位置与理论位置之间的映射关系；

GDS图形的调整，可编程数字图形发生器将映射关系发给分图处理器，分图处理器将要曝光的GDS图形中的理论位置均按映射关系计算出其在衬底上的实际位置，根据GDS图形的实际位置形成新的曝光图形；

曝光流程的执行，分图处理器将新的曝光图形传给可编程数字图形发生器，可编程数字图形发生器根据新的曝光图形确定曝光起始点并执行曝光流程。

所述的计算套刻标记实际位置与套刻标记理论位置的映射关系包括以下步骤：

定义套刻标记的实际位置坐标W(x′，y′)与理论位置T(x，y)之间的平移量D、旋转量R和缩放量S，其中：

平移量D的计算公式如下：

旋转量R的计算公式如下：

缩放量S的计算公式如下：

对实际位置坐标W(x′，y′)与理论位置T(x，y)基于平移量D、旋转量R和缩放量S进行坐标点的转换，获得转换关系，表示如下：

其中，F＝S*R；

或

将实际位置坐标W(x′，y′)与理论位置T(x，y)的转换关系扩展为一个标准的仿射矩阵，其表示如下：

对仿射矩阵进行求解，得到最优解为变换矩阵，变换矩阵表示如下：

此变换矩阵为套刻标记实际位置与理论位置之间的映射关系。

有益效果

本发明的一种基于无掩膜直写系统套刻曝光的定位方法，与现有技术相比通过改变分图处理器内的GDS图形来完成套刻曝光的补偿定位，直接由分图处理器对曝光图形进行旋转变换，便可补偿套刻旋转偏差，无需增加高精度转台，衬底自身不产生位移和运动，减少了硬件投入，降低了生产成本。具有经济实用、成本低廉的特点。

附图说明

图1为现有技术中无掩膜直写系统的工作原理图；

图2为现有技术中套刻的说明示意图；