[发明专利]一种信号归一化掩模对准系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置，尤其涉及一种用于光刻装置的信号归一化掩模对准系统。

背景技术

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10nm或更小的对准精度。

掩模与硅片之间的对准可采用掩模对准加硅片对准的方式，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。

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或对准标记。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分支标记。如图1所示，标记中用于归一化级光光强的子标记为归一化标记；标记中用于精对准的子标记，叫分支标记。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，即分支标记获得原始光强数据I_raw为：

I_raw＝γ_laser∫ρ_gratingds_grating                                           公式一

式中，ρ_grating为透射式标记的分支标记成像能量分布函数，s_grating为参考标记的分支标记透光面积，γ_laser为激光脉冲的能量。显然，精对准扫描时，当γ_laser存在波动时，在不同位置采集到的分支标记的原始光强I_raw将不具备位置意义下的可比性。

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。在精对准扫描时，归一化标记获得光强I_grid为：

I_gridγ_laser∫ρ_gridds_grid                                        公式二

式中，ρ_grid为透射式标记的归一化标记成像能量分布函数，s_grid为参考标记的归一化标记透光面积，γ_laser为激光脉冲的能量。由于精对准扫描时，透射式标记的归一化标记成像自始自终均全部透过参考标记的归一化标记(如附图2所示)，故理想情况下，∫ρ_gridds_grid为定值，即I_grid仅随激光脉冲的变化而变化。利用I_grid对I_raw进行归一化：

公式三

此时，获得光强数据I_normlized将不随激光脉冲的波动而变化，从而使得精对准扫描时，不同位置的光强数据具备了可比性。