一種光刻套準(zhǔn)補正的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光刻套準(zhǔn)補正的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 集成電路制程在不斷發(fā)展，器件的特征尺寸隨之不斷減小，納米級以及次納米級 技術(shù)節(jié)點日益成熟。這與光刻工藝的設(shè)備的精進，最小單元特征尺寸的縮小有著密不可分 的關(guān)系。然而，光有不斷縮小的特征尺寸還不夠，還需要同時提高光刻工藝的套準(zhǔn)精度。
[0003] 套準(zhǔn)精度（Overlay)OVL也就是整個制程中當(dāng)前層與前層之間的疊對精度，是現(xiàn) 代所有高進度光刻機的重要性能指標(biāo)之一，也是不斷進步的光刻技術(shù)需要考慮的重要部 分。套準(zhǔn)精度會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的良率和性能。因此，提高光刻機的套準(zhǔn)精度，也是決定最小 單元尺寸，也就是制造器件的特征尺寸的重要前提。。如果套準(zhǔn)精度超過誤差容忍度，那么 前層和當(dāng)前層的層間設(shè)計電路就可能會因為位移發(fā)生變差，甚至斷路或者短路，從而影響 廣品的良率。
[0004] 在集成電路制程中，在硅片的每一層都會做一個專門的標(biāo)記：套準(zhǔn)標(biāo)記（overlay mark)，用來通過量測機臺測出層與層之間的套準(zhǔn)誤差。一般采用Bar in Bar的方式。除 了制程中特定的CMP或金屬層會影響overlay mark的清晰度，制程中產(chǎn)生的缺陷也會影響 套準(zhǔn)標(biāo)記從而影響套準(zhǔn)精度。
[0005] 套準(zhǔn)誤差的表現(xiàn)有很多種形式，其中包括平移（shift)、旋轉(zhuǎn)（rotate)、擴張 (scaling)、偏轉(zhuǎn)（skew)等形式，不同的誤差形式會對曝光位置的偏移量造成不同的影響。 幾種基本的套準(zhǔn)誤差，分別針對硅片和曝光單元的X、Y方向，如下：
[0006] Wafer shift X^wafer shift Y
[0007] Wafer magnification (scaling) X、Wafer magnification (scaling) Y
[0008] Wafer rotation X^wafer rotation Y
[0009] 曝光單元 magnification (scaling) X、曝光單元 magnification (scaling) Y
[0010] 曝光單元 rotation X、曝光單元 rotation Y
[0011] 3 sigma X、3 sigma Y
[0012] 業(yè)界為了提高套準(zhǔn)精度，進行了一系列的工藝改善，從僅對當(dāng)前層layer進行套 準(zhǔn)OVL補正；發(fā)展到區(qū)分被對準(zhǔn)層的機臺再進行套準(zhǔn)OVL補正；最近隨著浸沒式曝光機的 引入，又進一步針對浸沒式曝光機采用根據(jù)被對準(zhǔn)層和當(dāng)前層的曝光平臺chuck進行套準(zhǔn) 補值。總體而言，現(xiàn)有技術(shù)改善套準(zhǔn)精度的方法，大致分光刻機機臺端的參數(shù)補正和硅片對 準(zhǔn)測量結(jié)果反饋補正兩種。
[0013] 光刻機機臺端的參數(shù)補正是指，在光刻機參數(shù)中，找到相應(yīng)的參數(shù)與套準(zhǔn)精度的 各個參數(shù)的關(guān)系，對其進行補正。其目的在于改善光刻機硬件本身性能所帶來的套準(zhǔn)誤差。 光刻機是一個系統(tǒng)，包括：環(huán)境，光罩平臺，硅片曝光平臺，對準(zhǔn)系統(tǒng)等，其任一部分的誤差 都會導(dǎo)致產(chǎn)生集成電路制程中的套準(zhǔn)誤差，因此需要按機臺的系統(tǒng)特性進行補正，以改善 套準(zhǔn)精度。
[0014] 硅片對準(zhǔn)測量結(jié)果反饋補正是指，實際的大批量生產(chǎn)中，成批的光刻機同時使用， 不可避免的存在一批同時流片的硅片，其前層光刻對準(zhǔn)曝光與當(dāng)前層光刻的對準(zhǔn)曝光不在 同一個機臺，或者雖然是同一個機臺卻不是同一個對準(zhǔn)曝光平臺的情況，為提高套準(zhǔn)精度， 尤其是特征尺寸在90納米以下制程，現(xiàn)有工藝針對當(dāng)前層與前層使用不同機臺和不同硅 片對準(zhǔn)曝光平臺chuck的情況進行Overlay的補正，以改善對準(zhǔn)精度，但補正范圍也僅限于 此。下表中羅列了當(dāng)前工藝對于Overlay的補正方式，僅限于對被對準(zhǔn)前層的不同對準(zhǔn)機 臺，不同chuck的補正。表中A、B為機臺號，如果僅有一個chuck，則默認為chuckl。
[0015]
[0016] 正如前文提到的，集成電路技術(shù)在不斷發(fā)展，器件隨著光刻工藝的設(shè)備的精進也 不斷減小，特征尺寸不斷縮減，相對應(yīng)的套準(zhǔn)誤差容忍度也在下降，這意味著對套準(zhǔn)精度的 要求更加嚴(yán)格?？偹苤?，光刻機是集成電路制程中最昂貴的設(shè)備，對其任何改動都需要大 量的資金投入；光刻機又是最重要的設(shè)備，是每個制程的必經(jīng)設(shè)備，任何電路都必須經(jīng)過多 次光刻才能將設(shè)計版圖轉(zhuǎn)化成最終產(chǎn)品；光刻機還是最精密的設(shè)備，對其硬件的調(diào)整需要 極其小心，用失之毫厘差之千里來形容也不為過。因此針對進一步提高套準(zhǔn)精度的技術(shù)要 求，就需要開發(fā)一種光刻套準(zhǔn)補正的方法，在不對光刻機硬件進行改動，不要求機臺進行額 外的環(huán)境監(jiān)控影響流片速度的前提下，更好地改善套準(zhǔn)精度，進而實現(xiàn)提高產(chǎn)品良率的最 終目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在不對光刻機硬件進行改動，不要求機臺進行額外 的環(huán)境監(jiān)控影響流片速度的前提下，更好地改善套準(zhǔn)精度，進而實現(xiàn)提高產(chǎn)品良率的最終 目的。
[0018] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種光刻套準(zhǔn)補正的方法。
[0019] 本發(fā)明提出一種光刻套準(zhǔn)補正的方法，硅片以曝光單元為單位，逐個正向或負向 掃描曝光，并抽樣量測出套準(zhǔn)結(jié)果，計算套準(zhǔn)補償值，反饋光刻機進行補正，其特征在于，按 硅片曝光時正向或負向的掃描方向分別計算出正套準(zhǔn)補償值和負套準(zhǔn)補償值。
[0020] 可選的，娃片以notch所在邊為底部，其對立邊為頂部，進行曝光掃描的定位；
[0021] 優(yōu)選的，所述硅片自頂部到底部掃描定義為正方向掃描，自底部到頂部掃描定義 為負方向掃描；
[0022] 優(yōu)選的，所述逐個掃描曝光的路線為逐行進行，蛇形向上，同一曝光單元掃描方向 相同，左右相鄰的曝光單元掃描方向相反；
[0023] 可選的，分別選取：數(shù)個正向掃描的曝光單元作為正套準(zhǔn)補償值量測的抽樣樣本； 數(shù)個反向掃描的曝光單元作為負套準(zhǔn)補償值量測的抽樣樣本；
[0024] 可選的，量測得到的的套準(zhǔn)結(jié)果，按正或負掃描方向分開，由兩個程式計算得到正 或負的套準(zhǔn)補償值；
[0025] 可選的，所述正套準(zhǔn)補償值反饋至正向掃描的曝光單元進行套準(zhǔn)補正，負套準(zhǔn)補 償值反饋給負向掃描的曝光單元。
[0026] 由上述描述可知，本發(fā)明方法光刻套準(zhǔn)補正主要是對正向或負向不同掃描方向的 曝光單元分別抽樣量測套準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，得到套準(zhǔn)結(jié)果，再由對應(yīng)的套準(zhǔn)補值的計算程式計算出 各自的套準(zhǔn)補償值，最后反饋補正，按曝光單元的曝光掃描方向進行套準(zhǔn)補正。
[0027] 認識到套準(zhǔn)精度的重要性，現(xiàn)有技術(shù)引入了一系列的改善手段，包括對當(dāng)前層進 行套準(zhǔn)-OVL補正；區(qū)分被對準(zhǔn)前層的機臺分別OVL補正；以及針對浸沒式曝光機，根據(jù)被 對準(zhǔn)前層和當(dāng)前層的曝光平臺進行OVL補值補正。
[0028] 通過實際操作發(fā)現(xiàn)，除了上述補正情況之外，由曝光掃描引入的套準(zhǔn)誤差沒有被 考慮到。曝光掃描引入的套準(zhǔn)誤差主要是由于光刻機位移馬達在不同掃描方向的機械運動 引起的。于是，需要提出一種針對曝光掃描引入的套準(zhǔn)誤差的套準(zhǔn)補正方法，使套準(zhǔn)精度比 通過現(xiàn)有技術(shù)得到的結(jié)果百尺竿頭更進一步。
[0029] 目前，在量產(chǎn)實踐中，為了提高光刻產(chǎn)能，將曝光單位shot的掃描方向分為正方 向（自底部notch到娃片頂部）和負方向（自娃片頂部到底部notch)。這種設(shè)置可以節(jié) 省光刻機裝片平臺stage曝光時的移動距離，進而提高產(chǎn)能。但是不同的掃描方向要求光 刻機位移馬達提供不同方向機械運動的動力，因此位置的精度會有偏差，這些差異就造成 了光刻曝光是OVL的偏差，我們稱之為掃描方向性誤差。為補償這一差異，本發(fā)明提出進一 步掃描方向區(qū)別對曝光單元進行套準(zhǔn)補正的方法，能在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進一步提高OVL精 度。本發(fā)明在線寬尺寸越來越小的情況下，其有易效果將愈發(fā)明顯，愈發(fā)具有重要意義。
[0030] 進一步的優(yōu)化方案為：1)按照光刻掃描方向分別進行套準(zhǔn)補值的計算；2)平衡產(chǎn) 能需求和套準(zhǔn)精度的提高，在量產(chǎn)中實行按掃描方向的OVL抽樣量測，按正或負向掃描結(jié) 果計算對應(yīng)的套準(zhǔn)補值，反饋光刻機，并以此補值完成套準(zhǔn)補正；3)在硅片表面選取若干 個曝光單元作為抽測樣本，量測其套準(zhǔn)結(jié)果即可以全面地反映整片硅片套準(zhǔn)情況。上述方 案充分兼顧量產(chǎn)對于流片速度的要求和實際套準(zhǔn)情況的真實反映，在保證產(chǎn)能的前提下， 實現(xiàn)光刻套準(zhǔn)補正。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法在不對光刻機硬件進行改動，不要求機臺進行