專利名稱:一種補(bǔ)償鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及集成電路裝備制造技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法。
背景技術(shù):
伴隨著集成電路的關(guān)鍵尺寸越來(lái)越小,現(xiàn)有的光學(xué)光刻平臺(tái)面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn),光學(xué)光刻平臺(tái)所面臨的重要挑戰(zhàn)之一是投影物鏡的制造規(guī)格越來(lái)越高,制造技術(shù)越來(lái)越難。制造規(guī)格的提高是由于關(guān)鍵尺寸越來(lái)越小,導(dǎo)致工藝集成對(duì)光刻關(guān)鍵尺寸和套刻測(cè)量結(jié)果的控制精度要求越來(lái)越高。這些精度控制與光刻工藝技術(shù)及光刻機(jī)硬件指標(biāo)密切相關(guān)。其中光刻機(jī)投影物鏡的指標(biāo)如像差、像散(Astigmatism)等與關(guān)鍵尺寸控制相關(guān),崎 變(Distortion)等對(duì)套刻精度控制有影響。鏡頭畸變,實(shí)際上是光學(xué)透鏡由于非理想球面形態(tài)造成的透視失真,這種失真對(duì)于光刻的成像質(zhì)量是非常不利的,會(huì)造成光刻版上的圖形被投影到硅片上之后其位置發(fā)生改變?;兪枪鈱W(xué)透鏡的固有特性,即使光刻機(jī)投影物鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)以及用料考究,利用鏡片組的優(yōu)化設(shè)計(jì)、選用高質(zhì)量的材料如氟化鈣來(lái)制造鏡片等方法可以使投影物鏡的畸變降到很低的程度,但是完全消除畸變是不可能的,目前最高質(zhì)量的鏡頭在極其嚴(yán)格的條件下測(cè)試,在鏡頭的不同位置也會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形和失真。這些鏡頭的畸變帶來(lái)的套刻誤差會(huì)在套刻精度要求越來(lái)越高的情況下變得越來(lái)越大甚至造成套刻的失敗。由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界一直致力于延長(zhǎng)光學(xué)光刻平臺(tái)的壽命,因此雙重圖形化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它已成為目前業(yè)界32納米及以下的主流解決方案。由于雙重圖形化技術(shù)對(duì)光刻的套刻精度要求極其嚴(yán)格,從而對(duì)光刻機(jī)鏡頭的畸變控制要求也極為嚴(yán)格。由此,既然畸變是光學(xué)透鏡的固有特性,那么在鏡頭制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到極限的狀況下,將鏡頭技術(shù)規(guī)格提高少許都是極為困難的。如何通過(guò)其他輔助手段來(lái)補(bǔ)償鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差,提升光刻后的套刻精度,繼續(xù)突破和延伸現(xiàn)有光學(xué)光刻平臺(tái)使用壽命是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界所著力研究的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為,針對(duì)上述問(wèn)題,提供了一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法,從而達(dá)到減小套刻誤差,提高光刻精度的目的。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供了一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法,所述的方法包括如下步驟
步驟SOl :制作基準(zhǔn)光刻版版 步驟S02 :使用基準(zhǔn)光刻機(jī)和所述的基準(zhǔn)光刻版制作基準(zhǔn)硅片;
步驟S03 :利用所述的基準(zhǔn)光刻版和所述的基準(zhǔn)硅片在需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)上進(jìn)行光刻;步驟S04 :測(cè)量所述的需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)與所述的基準(zhǔn)光刻機(jī)之間的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差;
步驟S05 :將所述的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差擬合為高階多項(xiàng)式,繪出鏡頭畸變擬合曲線;
步驟S06 :利用所述的鏡頭畸變擬合曲線對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新計(jì)算、矯正和布圖,從而對(duì)鏡頭畸變引起的硅片上的套刻誤差進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)選地,所述基準(zhǔn)光刻版的包含多個(gè)預(yù)設(shè)的測(cè)量標(biāo)記,所述測(cè)量標(biāo)記沿X方向和Y方向呈陣列排布。優(yōu)選地,所述的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差是通過(guò)測(cè)量所述需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)與所述基準(zhǔn)光刻機(jī)在曝光場(chǎng)內(nèi)各所述測(cè)量標(biāo)記處的套刻差異,再去除需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)和基準(zhǔn)光刻機(jī)的X、Y方向的步進(jìn)誤差后得到的。優(yōu)選地,所述鏡頭畸變擬合曲線為高階多項(xiàng)式,其表述的是曝光場(chǎng)中任意一個(gè)位置的X方向坐標(biāo)與該位置所對(duì)應(yīng)的套刻誤差的關(guān)系。優(yōu)選地,所述的鏡頭畸變擬合曲線中的X方向坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的Y值為該X方向坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的鏡頭畸變?cè)斐商卓陶`差。優(yōu)選地,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新計(jì)算、矯正和布圖,其方法為首先,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖進(jìn)行分割得到分割單元,所述分割單元為多條寬度相同的豎條狀或面積相同的塊狀;然后將每個(gè)所述分割單元對(duì)應(yīng)的套刻誤差的數(shù)值反補(bǔ)到該分割單元所在圖形中的位置上;以此類(lèi)推,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新矯正和布圖。
優(yōu)選地,在對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置重新計(jì)算、矯正和布圖之后,通過(guò)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,對(duì)分割單元之間不連續(xù)的位置或間隙處進(jìn)行進(jìn)一步修正,將不連續(xù)的分割單元重新連接完整,從而得到補(bǔ)償后的產(chǎn)品光刻版版形。優(yōu)選地,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置重新進(jìn)行計(jì)算、矯正和布圖時(shí)是借助計(jì)算軟件來(lái)完成的。本發(fā)明提供了一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法,在現(xiàn)有傳統(tǒng)光刻技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)測(cè)量對(duì)光刻機(jī)鏡頭畸變的套刻誤差以及計(jì)算出鏡頭畸變擬合曲線,對(duì)基準(zhǔn)光刻版版圖的圖形位置重新進(jìn)行計(jì)算、矯正和布圖,從而對(duì)鏡頭畸變引起的套刻誤差進(jìn)行補(bǔ)償,提升了光刻機(jī)的套刻精度,延長(zhǎng)了光學(xué)平臺(tái)使用壽命,為更加高精度的光刻技術(shù)提供了有利條件。
圖I是補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖
圖2是基準(zhǔn)光刻版的版圖俯視圖 圖3是兩種在補(bǔ)償前對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖進(jìn)行拆分的方式
圖4是鏡頭畸變?cè)斐傻腦方向的套刻誤差與對(duì)應(yīng)的X方向坐標(biāo)的擬合曲線示例圖(補(bǔ)償前);以及對(duì)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差進(jìn)行補(bǔ)償后的X方向的套刻誤差與曝光場(chǎng)內(nèi)對(duì)應(yīng)的X方向坐標(biāo)的擬合曲線不例圖(補(bǔ)償后)。其中X軸為曝光場(chǎng)內(nèi)X方向的坐標(biāo),Y軸為套刻誤差。標(biāo)號(hào)說(shuō)明
21 :套刻測(cè)量標(biāo)記組
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化,其皆不脫離本發(fā)明的范圍,且其中的說(shuō)明 及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明之用,而非用以限制本發(fā)明。上述及其它技術(shù)特征和有益效果,將結(jié)合實(shí)施例及附圖1-4,對(duì)本發(fā)明的一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1,圖I是本發(fā)明的一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差方法的一個(gè)較佳實(shí)施例的流程示意圖。請(qǐng)參閱圖1,如圖所示,在本法明的該實(shí)施例中,一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差方法包括如下步驟
步驟SOI :請(qǐng)參閱圖2,圖2是本發(fā)明在本實(shí)施例中的基準(zhǔn)光刻版版圖,本發(fā)明的基準(zhǔn)光刻版版圖可以是但不限于圖2中所示圖形。在本實(shí)施例的圖2中所示的基準(zhǔn)光刻版版圖所述基準(zhǔn)光刻版的包含多個(gè)預(yù)設(shè)的測(cè)量標(biāo)記,所述測(cè)量標(biāo)記沿X方向和Y方向呈陣列排布。步驟S02 :在基準(zhǔn)光刻機(jī)上,以基準(zhǔn)光刻版為模板,對(duì)基準(zhǔn)硅片進(jìn)行光刻工藝和刻蝕工藝,在基準(zhǔn)硅片上得到基準(zhǔn)光刻版版形。步驟S03 :利用基準(zhǔn)光刻版和基準(zhǔn)硅片在需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)上進(jìn)行虛擬光刻。步驟S04 :測(cè)量需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)與基準(zhǔn)光刻機(jī)之間的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差,包括的步驟為通過(guò)測(cè)量所述需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)與所述基準(zhǔn)光刻機(jī)在曝光場(chǎng)內(nèi)各所述測(cè)量標(biāo)記處的套刻差異,再去除需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)和基準(zhǔn)光刻機(jī)的X、Y方向的步進(jìn)誤差后得到的。步驟S05 :請(qǐng)參閱圖4。首先,將計(jì)算軟件功能整合到光學(xué)近似補(bǔ)償軟件中;然后,利用計(jì)算軟件的功能,將鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差擬合為高階多項(xiàng)式,繪出補(bǔ)償前擬合曲線。該補(bǔ)償前擬合曲線反映的是曝光場(chǎng)中不同位置的測(cè)試圖形的X方向的套刻誤差與所處位置X方向坐標(biāo)的關(guān)系。需要說(shuō)明的是,請(qǐng)參閱圖4,圖4中的“補(bǔ)償前”的曲線是鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差與曝光場(chǎng)中X方向坐標(biāo)的擬合曲線不例圖。其中,X軸為曝光場(chǎng)中X方向的坐標(biāo),Y軸為鏡頭畸變套刻誤差?!把a(bǔ)償前”的曲線上的每個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Y值相對(duì)于O值偏離較大。說(shuō)明補(bǔ)償前的鏡頭畸變套刻誤差較大。步驟S06 :利用補(bǔ)償前擬合曲線對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新計(jì)算、矯正和布圖,得到補(bǔ)償后的擬合曲線,包括的步驟為
(I)對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖進(jìn)行分割,得到分割單元,請(qǐng)參閱圖3。圖3(a)和(b)是在補(bǔ)償前對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖進(jìn)行分割的方式。圖3(a)是將產(chǎn)品光刻版版圖分割為豎條狀,圖3(b)將產(chǎn)品光刻版版圖分割為塊狀。這里,豎條狀和塊狀均為分割單元。為便于理解和描述,在本實(shí)施例中,將產(chǎn)品光刻版版圖分割為豎條狀為例來(lái)進(jìn)行解釋說(shuō)明,這不用于限制本發(fā)明的范圍。請(qǐng)參閱圖3(a),每一個(gè)豎條狀的寬度可以但不限于lOOnm。這種分割方法和分割的圖形大小可以根據(jù)運(yùn)算時(shí)間及版圖規(guī)格等進(jìn)行優(yōu)化。其中,每一個(gè)豎條狀對(duì)應(yīng)于X方向的一個(gè)坐標(biāo),該X方向的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的Y坐標(biāo)表不鏡頭畸變套刻誤差。(2)采用計(jì)算軟件,利用鏡頭畸變擬合曲線的關(guān)系,將每個(gè)豎條對(duì)應(yīng)的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的數(shù)值反補(bǔ)到產(chǎn)品光刻版版形所在的豎條的位置。(3)依此類(lèi)推,對(duì)整個(gè)產(chǎn)品光刻版版圖的圖形進(jìn)行重新布圖和矯正。需要說(shuō)明的是,由于不同位置的補(bǔ)償值不同,會(huì)造成在分割單元交接處形成間隙,這就需要對(duì)整個(gè)產(chǎn)品光刻版版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,對(duì)不連續(xù)的位置或間隙處進(jìn)行進(jìn)一步修正,將不連續(xù)的分割單元重新連接完整。(4)請(qǐng)參閱圖4,使用經(jīng)過(guò)重新布圖和矯正之后的產(chǎn)品光刻版進(jìn)行光刻工藝,可以 測(cè)試得到該層曝光圖形與前層(在基準(zhǔn)光刻機(jī)進(jìn)行的光刻工藝)的圖形的套刻誤差基本消除了光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻恼`差。圖4表示了鏡頭畸變套刻誤差進(jìn)行補(bǔ)償后的擬合曲線,最終完成對(duì)光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的補(bǔ)償。需要說(shuō)明的是,圖4中的“補(bǔ)償后”的曲線是對(duì)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差進(jìn)行補(bǔ)償后的擬合曲線示例圖。“補(bǔ)償后”的曲線上的Y值比補(bǔ)償前的Y值明顯減小,均接近0,說(shuō)明補(bǔ)償后的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差明顯減小,接近于最優(yōu)值O。使用補(bǔ)償后的產(chǎn)品光刻版進(jìn)行光刻工藝后的套刻誤差抵消了光刻機(jī)鏡頭畸變的影響,提升了光刻機(jī)的套刻精度。雖然已公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到,在不背離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)范圍的情況下,任何各種修改、添加和替換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上所述的僅為本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍,因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化,同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法,其特征在于,包括如下步驟 步驟SOl :制作基準(zhǔn)光刻版版圖; 步驟S02 :使用基準(zhǔn)光刻機(jī)和所述的基準(zhǔn)光刻版制作基準(zhǔn)硅片; 步驟S03 :利用所述的基準(zhǔn)光刻版和所述的基準(zhǔn)硅片在需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)上進(jìn)行光刻; 步驟S04 :測(cè)量所述的需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)與所述的基準(zhǔn)光刻機(jī)之間的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差; 步驟S05 :將所述的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差擬合為高階多項(xiàng)式,繪出鏡頭畸變擬合曲線; 步驟S06:利用所述的鏡頭畸變擬合曲線對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新計(jì)算、矯正和布圖,從而對(duì)鏡頭畸變引起的硅片上的套刻誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,所述基準(zhǔn)光刻版的包含多個(gè)預(yù)設(shè)的測(cè)量標(biāo)記,所述測(cè)量標(biāo)記沿X方向和Y方向呈陣列排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述的鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差是通過(guò)測(cè)量所述需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)與所述基準(zhǔn)光刻機(jī)在曝光場(chǎng)內(nèi)各所述測(cè)量標(biāo)記處的套刻差異,再去除需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)和基準(zhǔn)光刻機(jī)的X、Y方向的步進(jìn)誤差后得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,所述鏡頭畸變擬合曲線為高階多項(xiàng)式,其表述的是曝光場(chǎng)中任意一個(gè)位置的X方向坐標(biāo)與該位置所對(duì)應(yīng)的套刻誤差的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述的鏡頭畸變擬合曲線中的X方向坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的Y值為該X方向坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的鏡頭畸變?cè)斐商卓陶`差。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新計(jì)算、矯正和布圖,其方法為首先,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖進(jìn)行分割得到分割單元,所述分割單元為多條寬度相同的豎條狀或面積相同的塊狀;然后將每個(gè)所述分割單元對(duì)應(yīng)的套刻誤差的數(shù)值反補(bǔ)到該分割單元所在圖形中的位置上;以此類(lèi)推,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新矯正和布圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,在對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置重新計(jì)算、矯正和布圖之后,通過(guò)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,對(duì)分割單元之間不連續(xù)的位置或間隙處進(jìn)行進(jìn)一步修正,將不連續(xù)的分割單元重新連接完整,從而得到補(bǔ)償后的產(chǎn)品光刻版版形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,對(duì)所述產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置重新進(jìn)行計(jì)算、矯正和布圖時(shí)是借助計(jì)算軟件來(lái)完成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種補(bǔ)償光刻機(jī)鏡頭畸變?cè)斐傻奶卓陶`差的方法。本發(fā)明的方法包括,制作基準(zhǔn)光刻版版圖;制作基準(zhǔn)硅片;在需要補(bǔ)償鏡頭畸變的光刻機(jī)上進(jìn)行光刻;測(cè)量鏡頭畸變套刻誤差;將鏡頭畸變套刻誤差擬合為高階多項(xiàng)式,繪出鏡頭畸變擬合曲線;利用鏡頭畸變擬合曲線對(duì)產(chǎn)品光刻版版圖的圖形位置進(jìn)行重新計(jì)算、矯正和布圖。本發(fā)明在現(xiàn)有傳統(tǒng)光刻技術(shù)的基礎(chǔ)上,基于光刻機(jī)鏡頭畸變的測(cè)量數(shù)據(jù)以及擬合曲線,對(duì)光刻版上的圖形位置重新進(jìn)行計(jì)算和矯正,從而對(duì)鏡頭畸變引起的硅片上的套刻誤差進(jìn)行補(bǔ)償,提升光刻后的套刻精度。
文檔編號(hào)G03F9/00GK102955379SQ20121045827
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者袁偉 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司