一种掩模对准信号的归一化方法
【专利摘要】本发明提出一种掩模对准信号的归一化方法，其特征在于，引入一归一化系数，以消除由于归一化标记通道的响应曲线与分支标记通道的响应特性的不一致性，实现掩模对准信号较好的归一化；所述归一化公式为：--式中，下标i表示第i次光强采样，下标j表示第j个分支标记，为分支标记j的第i次光强采样数据，为分支标记j的暗电流，为归一化标记的暗电流，为归一化标记的第i次光强采样数据，为第j个分支标记第i次光强采样的归一化系数，为分支标记j的经归一化后的第i次光强数据。
【专利说明】一种掩模对准信号的归一化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的掩模对准信号的归一化方法。
【背景技术】
[0002]在半导体IC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。除了第一次光刻外，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。通常情况下，套刻精度为光刻机分辨率指标的1/3?1/5，对于100纳米的光刻机而言，套刻精度指标要求小于35nm。套刻精度是投影光刻机的主要技术指标之一，而掩模与硅片之间的对准精度是影响套刻精度的关键因素。当特征尺寸CD要求更小时，对套刻精度的要求以及由此产生的对准精度的要求变得更加严格，如90nm的CD尺寸要求IOnm或更小的对准精度。
[0003]掩模与硅片之间的对准可采用掩模对准+硅片对准的方式，即以工件台基准板标记为桥梁，建立掩模标记和硅片标记之间的位置关系。对准的基本过程为:首先通过掩模对准系统，实现掩模标记与工件台基准板标记之间的对准，然后利用硅片对准系统，完成硅片标记与工件台基准板标记之间的对准，进而间接实现硅片标记与掩模标记之间对准。
[0004]掩模对准系统采用曝光光源作为对准光源。当曝光光源为波长更短的不可见光(紫外光UV、深紫外光DUV等)时，可见光光电探测器对该波段的光束响应度极低，甚至不响应，难以获得有效的信号。为此，通常利用光子晶体的荧光效应，将不可见光转换为可见光后进行探测。当光子晶体受到紫外脉冲光照射后，将会受激发而产生可见光，可见光的响应曲线如图1所示。对单个激光脉冲，光子晶体在受激Tsl时间后，响应的光强达到最大值。对准扫描时,在每个激光脉冲发出Tsl后,均米集此时刻的响应光强,组成掩模对准信号。现有技术中所公布的集成传感器中大都采用此原理进行对准信号的探测。
[0005]中国专利CN200910045415.X、CN200810036910.X、CN200810036911.4 等公开了用于实现第一物件(位于掩模或掩模基准版上的透射式标记)相对于第二物件(位于工件台基准板上的参考标记)的位置关系的对准系统的对准标记。在该对准系统的对准标记(透射式标记和参考标记)中，通常包括归一化标记和4个分支标记,如图2所示。其中，归一化标记用于粗对准和光强的归一化，分支标记用于精对准。在该对准系统中，采用曝光光源作为对准光源，由于激光器的功率存在波动(每次激光脉冲的能量波动甚至高达10%以上)，导致一次精对准扫描时，不同时刻获得原始光强数据不具备可比性，无法获得准确的对准信号。
[0006]为解决该问题，现有的掩模对准系统中通常利用归一化标记光强对分支标记原始光强数据进行归一化，以消除激光器的功率波动对分支标记光强信号的影响。即归一化标记在不同的位置时，所成的空间像均被集成传感器收集，而获得归一化标记的光强的波动体现了激光器输出能量的波动，故可用来归一化分支标记，如图3所示。采用的归一化公式如下所示:
【权利要求】
1.一种掩模对准信号的归一化方法，其特征在于，引入一归一化系数 ，以消除由于归一化标记通道的响应曲线与分支标记通道的响应特性的不一致性，实现掩模对准信号较好的归一化；所述归一化公式为:
2.如权利要求1所述的归一化方法，其特征在于，所述归一化系数可通过测校的方法预先确定，并存储机器常数供归一化时调用。
3.如权利要求1所述的归一化方法，其特征在于，预先通过测校的方法求得所述归一化系数1?,的计算公式，通过在线计算获得。
4.如权利要求1所述的归一化方法，其特征在于，获得所述归一化系数P1M的方法包括如下步骤: 步骤1.将标记定位到空间像恰好被集成传感器探测的边缘； 步骤2.在激光脉冲照射下，多次获取此位置处归一化标记探测到的光强数据的h和平均值，同时多次获得各分支标记的探测到的光强数据/g#和平均值/?, J表示不同的分支标记，/7表不第η次米样； 步骤3.计算此位置处的各分支标记的原始归一化系数,并组成该位置下各分支标记平均光强与原始归一化系数数据对，即(1?，)； 步骤4.移动工件台，使得标记到新的位置，重复步骤2和步骤3，获得新位置下各分支标记平均光强与原始归一化系数数据对； 步骤5.重复步骤4，直到标记的成像完全脱离集成传感器探测区域，即可获得各位置处对应的各分支标记的平均光强与原始归一化系数数据对； 步骤6.采用多项式模型，对各分支标记的不同位置处的平均光强与原始归一化系数数据对进行拟合，获取多项式模型的系数； 步骤7.获得多项式模型的系数后，由该模型，求取各分支标记的不同光强采样的归一 化系数Pp。
5.如权利要求4所述的归一化方法，其特征在于，在所述步骤2中，为消除工件台振动对光强采样的影响，光强探测时，可使工件台处于断电的状态。
6.如权利要求4所述的归一化方法，其特征在于，在所述步骤3中，归一化标记和各分支标记探测到的光强平均值 分别由公式四和公式五确定:
7.如权利要求4所述的归一化方法，其特征在于，在所述步骤3中，各分支标记的原始归一化系数由公式六计算获得:
8.如权利要求4所述的归一化方法，其特征在于，在所述步骤4中，工件台的移动步长可根据标记的尺寸而定。
9.如权利要求8所述的归一化方法，其特征在于，所述工件台的移动步长为标记尺寸的 1/50。
10.如权利要求4所述的归一化方法，其特征在于，在所述步骤6中，拟合模型可采用2阶多项式模型，如公式七所示:
11.如权利要求10所述的归一化方法，其特征在于，在所述步骤7中，对准扫描时，将第J分支标记获得第，个 光强-?/.;带入公式七，即可获得该分支标记第个采样点的归一化系数。
【文档编号】G03F1/42GK103885283SQ201210553094
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】李运锋 申请人:上海微电子装备有限公司