CN103186051B - 光刻中曝光条件设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光刻中曝光条件设置方法，属于半导体光刻技术领域。该曝光条件设置方法应用于第一工艺平台下初次使用的光刻版的第一次光刻过程中，在设置过程中，至少根据光刻版的供应商信息而对应设置曝光条件中的初始曝光能量。因此，避免了第一次光刻过程中未考虑光刻版的供应商差异因素导致的晶片的CD超出特定的工艺规范的问题，提高了第一次光刻的成品率，也大大降低了光刻的返工率。

Description

光刻中曝光条件设置方法

技术领域

 本发明属于半导体光刻技术领域，涉及光刻中曝光条件设置方法，尤其涉及在同一工艺平台下初次使用的光刻版的第一次光刻的过程中的曝光条件设置方法，在该方法中考虑了光刻版的供应商的不同所导致的第一次光刻的晶片的特征尺寸（CD）差异。

背景技术

    光刻是半导体制造技术中主要用来构图的方法之一，其中，通过光刻版将图案转移至晶片的光刻胶上，因此，光刻版是光刻过程的常用工具。在光刻的过程中，所光刻构图形成的晶片的特征尺寸（Critical Dimension，又称为“CD”或“特征线宽”）是光刻过程中的关键工艺参数，其主要由光刻版的CD决定。在光刻的过程中，通过设置曝光条件中的曝光能量，可以控制晶片的CD不超出特定的工艺规范。

在当前的光刻系统中，各个产品（由晶片制造得到）是按不同的工艺平台（同一工艺平台是指除使用的光刻版不同外、其他工艺过程（例如光刻、腐蚀等）是相同的，且工艺规范也一致（例如包括CD、OVL也一致）的其他各个步骤均相同的）进行分类的，同一工艺平台下的产品的CD工艺规范也是一致的。当在同一工艺平台下开始生产一个全新的产品时，必然会使用一套新的光刻版（其图案不同于同一工艺平台下的其他产品的光刻版的图案）。该新的产品的光刻版在进行初次光刻时，曝光条件中的初始曝光能量必须被设置以满足晶片的CD的工艺规范要求（也即CD精度要求）。

一般地，在设置初始曝光能量时，其并未考虑该批新的光刻版的供应商（或称为光刻版生产厂家）不同于同一工艺平台下的其他产品的光刻版的供应商，因此，在设置初始曝光能量时，会直接选择同一工艺平台下其他产品的曝光能量参数来设置初始曝光能量参数。

但是，芯片制造厂会选择多家供应商来供应光刻版，特别是对于不同产品的光刻版（一个产品对应使用一套光刻版），即使是在同一工艺平台下完成，其光刻版的供应商通常不同的；同时，不同供应商对其所生产的光刻版的CD测试设备是不匹配或互不相同的，即使同一工艺平台下不同产品所对应的各个供应商提供的光刻版的CD被标称为一致，但实际上光刻版的CD实际上是有所差异的，这种差异会传导至晶片的CD而产生差异。因此，如果采用相同的曝光条件（例如初始曝光能量），可能会导致同一工艺平台下的不同产品在第一次光刻过程中、晶片的CD会超出特定的工艺规范，从而会要求该新产品的第一次光刻工艺过程返工，提高了返工率。

发明内容

本发明的目的之一在于，避免光刻版在某一工艺平台上初次使用用来制备新产品时、第一次光刻的过程中未考虑光刻版的供应商差异因素导致的晶片的CD超出特定的工艺规范的问题。

本发明的又一目的在于，降低光刻过程的返工率。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供一种曝光条件设置方法，用于第一工艺平台下初次使用的光刻版的第一次光刻过程中，其中，至少根据该光刻版的供应商信息而对应设置所述曝光条件中的初始曝光能量。

按照本发明一优选实施例的曝光条件设置方法，其中，在第一次光刻的过程中，还根据该光刻版的供应商信息而对应设置所述曝光条件中的初始套刻参数。

按照本发明又一优选实施例的曝光条件设置方法，还包括建立光刻版数据库；其中，

所述光刻版数据库包括多个所述光刻版的名称、每个所述光刻版所对应的供应商信息、每个供应商信息对应的曝光能量补偿值。

在之前所述实施例的曝光条件设置方法中，优选地，所述光刻版数据库还包括每个供应商信息对应的套刻参数补偿值。

在之前所述实施例的曝光条件设置方法中，优选地，所述套刻参数包括X/Y方向偏移量、X/Y膨胀系数、旋转度和/或正交性。

在之前所述实施例的曝光条件设置方法中，优选地，所述每个供应商信息对应的曝光能量补偿值是由与该光刻版的供应商信息相同的其他光刻版在第一工艺平台下光刻过程中获得。

在之前所述实施例的曝光条件设置方法中，优选地，所述每个供应商信息对应的套刻参数补偿值是由与该光刻版的供应商信息相同的其他光刻版在第一工艺平台下光刻过程中获得。

在之前所述实施例的曝光条件设置方法中，优选地，所述曝光条件设置方法应用于先进工艺控制系统中。

在之前所述实施例的曝光条件设置方法中，优选地，还包括步骤：将所述光刻版数据库导入所述先进工艺控制系统中。

本发明的技术效果是，该曝光条件设置方法应用于某一工艺平台下初次使用的光刻版的第一次光刻，以在该工艺平台下光刻制造新产品，在设置过程中，至少根据光刻版的供应商信息而对应设置曝光条件中的初始曝光能量，从而避免了第一次光刻的过程中未考虑光刻版的供应商差异因素导致的晶片的CD超出特定的工艺规范的问题，提高了第一次光刻的成品率，也大大降低了光刻的返工率，尤其适用于在某一成熟工艺平台下制造新产品的光刻过程中。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明实施例提供的光刻的曝光条件设置方法的流程示意图。

图2是图1所示实施例的方法所使用的曝光条件设置装置的基本模块结构示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本文中，光刻条件包CD参数和套刻（Overlay）参数部分，其中，CD参数是指光刻条件中主要影响光刻的晶片的CD，例如，曝光能量（dose）对晶片的CD影响很大，其属于CD参数；套刻参数是指光刻条件中主要影响光刻过程中套刻的精准度的参数，例如，套刻参数包括X/Y方向偏移量（tran-X，tran-Y）、X/Y膨胀系数（scaling-X，scaling-Y）、旋转度（rot）和/或正交性（ort）等。当然，CD参数通常还包括曝光焦距（focus）等。

在本文中，产品是指在晶片上经过多道半导体工艺所形成的裸片（die），晶片的CD即反映产品的CD。

图1所示为按照本发明实施例提供的光刻的曝光条件设置方法的流程示意图；图2所示为图1所示实施例的方法所使用的曝光条件设置装置的基本模块结构示意图。在该实施例中，以APC（Advanced Process Control）系统中的曝光条件设置装置为例进行说明，APC系统在各种型号的光刻机中被使用来控制光刻过程，以获得良好的光刻质量；光刻的质量要求包括但不限于：（1）CD精度符合相应指标要求（也即工艺规范要求），（2）套刻精度符合相应指标要求。

首先地，如图1所示，步骤S210，建立光刻版数据库。

考虑到不同供应商的CD测试设备的不匹配性，例如，供应商A和B的CD测试设备分别在测试同一光刻版的同一图形时，可能分别得到CD数值a和b，a与b之间的差值大于一定的误差范围，则表示两者的CD测试设备不匹配。因此，不同供应商分别所提供的相同类型的光刻版（相同图案的光刻版），光刻版之间的实际CD是有所差异的。如图2所示，在本发明中，为对不同光刻版的供应商进行区分，曝光条件设置装置10中建立了光刻版数据库110，光刻版数据库110包括在光刻过程中所使用的每块光刻版的版名以及相应的供应商信息，当然也可以还包括与该光刻版相关的其他信息。可以在每块新的光刻版进入半导体制造厂中时，在光刻版数据库110中增加该新光刻版的信息。

通常，对于不同供应商的光刻版，其可以通过厂家标志来区分其供应商；当然，在有些情况下，也可以通过光刻版的版名进行区分，而光刻版的版名同时以文字和条码进行表示。

光刻版数据库110还包括每个供应商信息对应的曝光能量补偿值。对于在某一工艺平台下初次使用的光刻版C为例（例如用来在该工艺平台下制造新的产品D时），假如其由供应商F生成制造，在该工艺平台下，之前一般地还使用过同样由供应商F的另一光刻版G（其用于制造产品H）。通常地，现有的APC系统在使用光刻版G在该工艺平台下制造产品H时，可以根据每次曝光后测试得到的晶片的CD，对固定设置的曝光能量进行修正补偿，从而调整曝光能量（dose），因此，调整后的曝光能量用于光刻版G的下一次曝光中时能提供晶片的CD精度；该修正补偿即反映了该供应商F的光刻版G 的CD误差值，该误差值通过该曝光能量补偿值来弥补。由于光刻版C与G是同一光刻版供应商F并在同一工艺平台下（用于制备不同产品而已），因此，通过之前的光刻版G曝光过程中所获得的对应于供应商F的曝光能量补偿值可以用作光刻版C的曝光能量补偿值。基于同样过程，同一工艺平台下的各个供应商的不同光刻版的曝光能量补偿值均可以获得，从而在APC系统中建立起光刻版数据库。

同样地，对于套刻参数，如果在一个工艺平台下，供应商F的光刻版C在初次使用用来制造新产品D时，如果未考虑光刻版C的供应商因素，例如，采用其他供应商的光刻版（同一工艺平台下使用的用于制造其他产品的光刻版）光刻时所使用的套刻参数部分，其套刻的精度也可能难以保证。因此，优选地，在光刻版数据库110中，还包括每个供应商信息对应的套刻参数补偿值。该套刻参数补偿值的获取方法与以上曝光能量补偿值的获取方法相类似，例如，通过之前的光刻版G曝光过程中所获得的供应商F的套刻参数补偿值可以用作光刻C的套刻参数补偿值。

进一步，如图1所示，步骤S230，将光刻版数据库导入APC系统中。需要理解的是，如图2所示实施例中，光刻版数据库110 内嵌于APC系统中，在其他实施例中，光刻版数据库110也可以独立于APC系统，其通过导入的方式，在设置曝光条件时导入到APC系统的曝光条件设置装置10中。

进一步，如图1所示，步骤S251，根据光刻版的供应商信息对应设置CD参数的初始曝光能量。如图2所示，在设置光刻条件120的CD参数121中的初始曝光能量时，根据当前初次使用的光刻版的供应商，从光刻版数据库110调取该供应商的光刻版在该工艺平台下的曝光能量补偿值，根据相应工艺平台的相应层次（该光刻版所应用的层次）的固定曝光能量值，叠加该曝光能量补偿值即可以设置初始曝光能量。

同步地，如图1所示，在执行步骤S251时，优选地，还可以同步地执行步骤S253，根据光刻版的供应商信息对应设置初始套刻参数。如图2所示，在设置光刻条件120的套刻参数122，根据当前初次使用的光刻版的供应商，从光刻版数据库110调取该供应商的光刻版在该工艺平台下的套刻参数补偿值，根据相应工艺平台的相应层次（该光刻版所应用的层次）的固定套刻参数值，叠加该参数补偿值即可以设置初始套刻参数。

以上步骤S210至253，可以通过曝光条件设置装置10的控制模块130控制实现。

进一步，如图1所示，步骤S270，进行第一次曝光。依据以上设置的初始曝光能量以及初始套刻参数进行第一次曝光。进而，可以按照其他常规步骤完成第一次光刻过程。

至此，图1所示的曝光条件设置方法基本结束。需要理解的是，以上过程仅是新引入的光刻版在旧的工艺平台上进行第一次光刻时的曝光条件设置过程，在进行第一次光刻后，该光刻版还需要同样地执行多批次的光刻，但是，之后的曝光可以根据第一次光刻后所得到的晶片的CD测试结果来调整设置。

需要说明的是，以上所述的“工艺平台”是指在半导体芯片制备过程中生产某一器件类型所使用的某一特定工艺流程，器件的工作电压参数一致、生产过程中的各个工艺步骤完全一致、在线控制规范一致的工艺流程可以规范称为一个工艺平台；“同一工艺平台”是指指除使用的光刻版不同外（例如为生产不同器件产品）、其他工艺过程（例如光刻、腐蚀等）是相同的，且工艺规范也一致（例如包括CD、OVL也一致）的其他各个步骤均相同的。

以上例子主要说明了本发明的曝光条件设置方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (8)

1.一种曝光条件设置方法，用于第一工艺平台下初次使用的光刻版的第一次光刻过程中，其特征在于，至少根据该光刻版的供应商信息而对应设置所述曝光条件中的初始曝光能量；其中，在第一次光刻的过程中，还根据该光刻版的供应商信息而对应设置所述曝光条件中的初始套刻参数。

2.如权利要求1所述的曝光条件设置方法，其特征在于，还包括建立光刻版数据库；其中，

所述光刻版数据库包括多个所述光刻版的名称、每个所述光刻版所对应的供应商信息、每个供应商信息对应的曝光能量补偿值。

3.如权利要求2所述的曝光条件设置方法，其特征在于，所述光刻版数据库还包括每个供应商信息对应的套刻参数补偿值。

4.如权利要求1所述的曝光条件设置方法，其特征在于，所述套刻参数包括X/Y方向偏移量、X/Y膨胀系数、旋转度和/或正交性。

5.如权利要求2所述的曝光条件设置方法，其特征在于，所述每个供应商信息对应的曝光能量补偿值是由与该光刻版的供应商信息相同的其他光刻版在第一工艺平台下光刻过程中获得。

6.如权利要求3所述的曝光条件设置方法，其特征在于，所述每个供应商信息对应的套刻参数补偿值是由与该光刻版的供应商信息相同的其他光刻版在第一工艺平台下光刻过程中获得。

7.如权利要求2所述的曝光条件设置方法，其特征在于，所述曝光条件设置方法应用于先进工艺控制系统中。

8.如权利要求7所述的曝光条件设置方法，其特征在于，还包括步骤：将所述光刻版数据库导入所述先进工艺控制系统中。