CN102402124A - 降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法，用于曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中，包括如下技术特征：在光刻掩膜版设计时，将光刻套刻图形的外框和内框对称设置在曝光单元两边的风车型划片槽内；通过分步重复光刻机对曝光单元进行重复曝光，在一曝光单元四周的每个边均形成由所述外框和内框套刻形成的光刻套刻图形；测量所述光刻套刻图形，得到由光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差；通过模型拟合得到相应的畸变量，然后在每次曝光时通过光刻对准参数的补正来补偿相应的畸变量，修正所述光刻机镜头的畸变。采用本发明的方法，通过曝光补偿，提高套刻精度。

Description

降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法
技术领域
本发明涉及一种降低光刻对准偏差的方法，特别涉及一种在曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中降低由光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法。
背景技术
在半导体制造中，光刻对准精度是制约更小尺寸的工艺的关键因素之一。光刻对准精度一般由硅片本身的变形程度，光刻机套刻对准精度，光刻套刻测量精度等因素制约。但是在这些因素之外，光刻机本身镜头畸变引起的光刻对准偏差在现有工艺中很难进行评价，尤其是对于特定的不同的产品进行评价，所以往往通过限制所有的关键层次在同一台光刻机曝光来消除镜头畸变引起的光刻对准偏差对产品的影响。但是这样一来，首先一种产品只能在单一光刻机上曝光，极大的制约了生产能力；其次曝光单元本身会随着不同的光刻机的不同镜头发生畸变，导致在不同的光刻机上生产的曝光单元之间有差异，最终对产品的成品率和器件特性有影响。
现有测量镜头畸变量的原理如图1至图4所示，通常需使用专门的如图1所示的光刻掩膜版，先曝光产生5个外框(或内框，见图2)，不进行显影，然后只对光刻掩膜版中心的部分的内框(或外框，见图3)进行曝光，而后通过硅片平台的移动，分别把内框(或外框)曝到外框(或内框)的位置(见图4)，然后测量各点的偏移量来表征镜头畸变量。这种方法是用镜头中心部分作为标准，利用镜头其他各部分和镜头中心部分的差异来测量镜头畸变量。
同时现有的技术测量得到镜头畸变量以后，往往都是通过由设备厂商调整镜头来进行纠正，这种方法费用高，难度大，而且镜头调整具有非可逆转性，镜头质量会越调越差。
随着半导体生产的发展，集成度越来越高，因此划片槽的宽度要求越来越高，划片槽越小，硅片产出的芯片就越多。因此划片槽宽度从最早的数百微米到现在的100，80，60um，甚至更小。在这种情况下，传统的两侧拼接的划片槽不再适合。因为各种测试图形尺寸都在40um以上，因此对于小于80um的划片槽，如果使用两侧拼接，单边尺寸总有一边小于40um，无法放置测试图形，因此风车形划片槽就被提出来并广泛应用于80um以下的划片槽。
风车形划片槽和传统两侧拼接的最大区别在于拼接的接触区域变小了很多，且拼接方向发生90度旋转，因此传统的一些通过两侧拼接产生的测试图形将不再适用，需要采用新的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法，用于曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中，其能提高光刻对准精度。
为解决上述技术问题，本发明的降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法，用于曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中，用于曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中，包括如下技术特征：
在光刻掩膜版设计时，将光刻套刻图形的外框和内框对称设置在曝光单元两边的风车型划片槽内，以使所述曝光单元被重复曝光时，所述外框和内框套在一起；
通过分步重复光刻机对曝光单元进行重复曝光，在一曝光单元四周的每个边均形成由外框和内框套刻形成的光刻套刻图形；
测量所述光刻套刻图形，得到由光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差；
通过光刻套刻模型拟合得到相应的畸变量，然后在每次曝光时补偿相应的畸变量，修正所述光刻机镜头的畸变。
本发明的方法，用于曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中，可以比较精确的测量出光刻机镜头畸变量，并通过在曝光时的补偿，降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差，从而提高光刻的套刻对准精度。同时通过本发明的方法，可以测出同一产品由于不同机器中镜头表现不同引起的光刻对准偏差，然后通过不同的机器分别补正的方法，使多个不同的光刻机可以实现混用，大大提高了生产能力。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为原有的专用的光刻测试掩膜版示意图；
图2为原有的方法中第一次曝光后区域；
图3为原有的方法中第二次曝光后的区域；
图4为通过硅片平台的移动分别曝光形成光刻套刻图形内框的示意图；
图5为本发明的曝光单元的光刻掩膜版示意图；
图6为本发明的曝光单元的另一光刻掩膜版示意图；
图7为重复曝光后生成的曝光图形示意图；
图8为光刻机镜头畸变后曝光图形的示意图；
图9为本发明的方法所设计的光刻套刻图形的拼接方向示意图。
具体实施方式
在设计光刻掩膜版时，在曝光单元四周每个风车型划片槽内至少放置一个的光刻套刻图形，具体的方法为将光刻套刻图形的外框和内框分别对称放置在曝光单元两边的风车型划片槽中(见图5和图6)，以使曝光单元被重复曝光时，外框和内框套在一起形成光刻套刻图形。所用的光刻套刻图形可采用box-in-box，或者box-in-bar，或者bar-in-box，或者bar-in-bar的形式。本发明中光刻套刻图形的设置，为曝光单元四周具有风车型划片槽的产品所设计，采用不一样的构思，解决了原有的光刻套刻图形设计不适用于具有风车型划片槽的产品的问题。同时，使在制备该类产品校正光刻机镜头畸变成为可能。
在实际曝光时，采用该光刻掩膜版，曝光单元在某一分步重复光刻机的曝光过程中被重复曝光，各曝光单元之间具有高度重复性，此时会生成如图7所示的图形，此时光刻套刻图形的内框和外框分别由左右相邻或上下相邻的两个重复单元通过两次曝光产生的。和传统的划片槽相比，应用于风车型划片槽时其拼接方向如图9所表示，为平行于划片槽方向。然后通过同一曝光单元四周的光刻套刻图形，可以测量出曝光单元各位置由光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差(即偏差量)，然后通过光刻套刻模型拟合出镜头畸变量。然后当该产品在这个特定光刻机曝光时，通过光刻对准参数的补正来修正畸变量。从而降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差。
例如，如图7所示在同一曝光单元四周得到四个光刻套刻图形后(如图7所示的曝光单元C的四周)，就可通过测量各光刻套刻图形外框的上边框与内框的上边框之间的距离和该光刻套刻图形外框的下边框与内框的下边框之间的距离，并通过计算两个距离之间的差，就可得到该光刻套刻图形所在位置Y方向上的偏移量；同理，通过测量各光刻套刻图形外框的左边框与内框的左边框之间的距离和外框的右边框与内框的右边框之间的距离，并通过计算两个距离之间的差，就可得到该光刻套刻图形所在位置X方向上的偏移量。从而就得到了曝光单元上下左右四周4个位置分别在X方向和Y方向上的偏移量。在一个实施例中，在进行光刻套刻模型计算补正时，最少需要上下左右各位置在X和Y方向上的共四组数据。然后，通过光刻套刻(overlay)模型，基于测量所得的上下左右各位置分别在X、Y方向上的偏移量，拟合出多个用于表示光刻机镜头畸变量的光刻对准参数的大小，如偏移(shift)、缩放比例(scaling)、旋转角度(rotation)和正交性(orthogonality)等参数。例如，简单地说，在计算光刻机镜头的畸变量时，若只需考虑scaling、rotation两个光刻对准参数就可以满足精度要求了，则所选用的光刻套刻(overlay)模型可用如下拟合公式来表示：任意点(x，y)在X方向偏移量X(x，y)＝scaling x*x+rotation*y，任意点在Y方向的偏移量Y(x，y)＝scalingy*y+rotation*x。但是在实际情况下，一般对光刻机镜头畸变的调整精度要求较高，因此通常需使用可拟合计算出如偏移、缩放比例、旋转角度和正交性等4～10个参数的光刻套刻(overlay)模型。具体如何根据实际使用中对调整精度要求来选择合适的光刻套刻模型，应该是为本领域的一般技术人员所熟悉的，因此这里并不作详细的介绍。在每次曝光时，通过对所得到的多个光刻对准参数进行补正的方式，来修正所述光刻机镜头的畸变量，从而实现了降低光刻机镜头畸变所引起的光刻对准偏差，提高光刻对准精度的目的。

Claims (5)

1.一种降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法，用于曝光单元四周设置有风车型划片槽的产品中，其特征在于：
在光刻掩膜版设计时，曝光单元四周的每个风车型划片槽内至少放置一个光刻套刻图形，其中光刻套刻图形的外框和内框对称设置在曝光单元两边的风车型划片槽内，以使所述曝光单元被重复曝光时，所述外框和内框套在一起；
通过分步重复光刻机对曝光单元进行重复曝光，在一曝光单元四周的每个边均形成由所述外框和内框套刻形成的光刻套刻图形；
测量所述光刻套刻图形，得到由光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差；
通过光刻套刻模型拟合得到相应的畸变量，然后在采用该分步重复光刻机进行每次曝光时通过光刻对准参数的补正来补偿相应的畸变量，修正所述光刻机镜头的畸变。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述风车型划片槽长度大于所述曝光单元单个边长的1/2。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光刻套刻图形由左右相邻或者上下相邻的两个曝光单元进行的两次曝光最终形成的，其中一次曝光形成内框，其中另一次曝光形成外框，且拼接方向为平行于划片槽。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：测量由光刻曝光单元的上下左右重合生成的4个光刻套刻图形，得到4个位置上的光刻对准偏差量。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：所述光刻套刻图形为box-in-box，box-in-bar，bar-in-box或者bar-in-bar的形式。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102707581A (zh) * 2012-05-31 2012-10-03 合肥芯硕半导体有限公司 一种光刻物镜的畸变补偿方法
CN102955379A (zh) * 2012-11-15 2013-03-06 上海集成电路研发中心有限公司 一种补偿镜头畸变造成的套刻误差的方法
CN103869596B (zh) * 2012-12-11 2017-11-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种相移掩膜在二次曝光中侧蚀宽度安全范围的确定方法
CN109407430A (zh) * 2018-12-17 2019-03-01 武汉华星光电技术有限公司 一种阵列基板及其制备方法
CN111458984A (zh) * 2020-03-13 2020-07-28 华中科技大学 一种套刻标记及测量配置的分步优化方法
CN112947016A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 湖北光安伦芯片有限公司 一种提高异机光刻混合作业对位精度的方法
CN114113091A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 上海华力集成电路制造有限公司 增加框架均匀性量测的掩膜版设计方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849313A (en) * 1988-04-28 1989-07-18 Vlsi Technology, Inc. Method for making a reticle mask
US20070077666A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Koichi Sogawa Efficient provision of alignment marks on semiconductor wafer
US20070298330A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Industrial Technology Research Institute Recticle pattern applied to mix-and-match lithography process and alignment method of thereof
CN101135859A (zh) * 2007-08-20 2008-03-05 上海微电子装备有限公司 透射对准标记组合及光刻装置的对准方法
CN101435998A (zh) * 2007-11-15 2009-05-20 上海华虹Nec电子有限公司 降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法
CN101470359A (zh) * 2007-07-27 2009-07-01 株式会社阿迪泰克工程 投影曝光装置和分割曝光方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849313A (en) * 1988-04-28 1989-07-18 Vlsi Technology, Inc. Method for making a reticle mask
US20070077666A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Koichi Sogawa Efficient provision of alignment marks on semiconductor wafer
US20070298330A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Industrial Technology Research Institute Recticle pattern applied to mix-and-match lithography process and alignment method of thereof
CN101470359A (zh) * 2007-07-27 2009-07-01 株式会社阿迪泰克工程 投影曝光装置和分割曝光方法
CN101135859A (zh) * 2007-08-20 2008-03-05 上海微电子装备有限公司 透射对准标记组合及光刻装置的对准方法
CN101435998A (zh) * 2007-11-15 2009-05-20 上海华虹Nec电子有限公司 降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102707581A (zh) * 2012-05-31 2012-10-03 合肥芯硕半导体有限公司 一种光刻物镜的畸变补偿方法
CN102955379A (zh) * 2012-11-15 2013-03-06 上海集成电路研发中心有限公司 一种补偿镜头畸变造成的套刻误差的方法
CN102955379B (zh) * 2012-11-15 2017-02-01 上海集成电路研发中心有限公司 一种补偿镜头畸变造成的套刻误差的方法
CN103869596B (zh) * 2012-12-11 2017-11-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种相移掩膜在二次曝光中侧蚀宽度安全范围的确定方法
CN109407430A (zh) * 2018-12-17 2019-03-01 武汉华星光电技术有限公司 一种阵列基板及其制备方法
CN109407430B (zh) * 2018-12-17 2024-04-26 武汉华星光电技术有限公司 一种阵列基板及其制备方法
CN111458984A (zh) * 2020-03-13 2020-07-28 华中科技大学 一种套刻标记及测量配置的分步优化方法
CN112947016A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 湖北光安伦芯片有限公司 一种提高异机光刻混合作业对位精度的方法
CN114113091A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 上海华力集成电路制造有限公司 增加框架均匀性量测的掩膜版设计方法

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