CN104698762A - 提高光刻机作业效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高光刻机作业效率的方法，包括步骤：1）步进式光刻机关联工程的掩膜版与扫描式光刻机关联工程的掩膜版成90度旋转；2）关联的对准标记与套刻测量标记均以步进式光刻机的曝光尺寸为单位进行放置。本发明通过调整在步进式光刻机上的曝光方向，在最大限度利用扫描式光刻机产能的基础上，减少步进式光刻机的损失，从而最大程度提升光刻机的整体作业效率。

Description

提高光刻机作业效率的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体生产制造领域中的提高机器作业效率的方法，特别是涉及一种提高光刻机作业效率的方法。

背景技术

在混合使用步进式光刻机（stepping stepper）与扫描式光刻机（扫描式光刻机）的晶圆厂，相同产品的不同光刻工序，会应用到步进式光刻机与扫描式光刻机，由于两种类型的光刻机曝光镜头差异，导致最大曝光范围尺寸不同，步进式光刻机的最大曝光范围是22×22mm或者17.92×25.2mm尺寸，而扫描式光刻机的曝光范围为25×33mm。为满足不同工程的需求，通常的做法是对相同产品都采用步进式光刻机的曝光尺寸进行掩膜版的生产，即在扫描式光刻机上的曝光范围也减小到22×22的尺寸范围内，这种做法大大降低了扫描式光刻机的产能利用率，以200mm硅片曝光为例，其总的曝光（shot）数目由48shot增加到88shot，扫描式光刻机的产能利用率将会有超过30%损失。

为减少这种损失，常规的“2 in 1”的曝光方式，已经应用于生产中，即将扫描式光刻机的曝光范围设定为22×33mm，然后在Y方向上进行切割，分割为两个曝光（shot），在步进式光刻机上的工程则使用22×16.5mm的曝光范围进行曝光，以提升扫描式光刻机的作业效率。

其中，“1 in 1”的曝光方式如下：

采用此种方法步进式光刻机与扫描式光刻机上使用相同的曝光尺寸，即步进式光刻机的最大曝光尺寸22×22mm，如图1所示，以200mm晶圆（wafer）为例，总的曝光（shot）数目为88shot，如图2所示。

传统“2 in 1”的曝光方式如下：

采用此种方法时，扫描式光刻机使用的掩膜版曝光最大范围（曝光尺寸）设定为22×33mm，步进式光刻机使用的曝光范围（曝光尺寸）相应的设定为22×16.5mm，即扫描式光刻机上曝光一次的产品，在步进式光刻机上作业的工程需要曝光两次，如图3所示；此种方法，对于200mm的硅片，扫描式光刻机的曝光（Shot）数目为56个，如图4所示，相对于22×22mm的方式可以减少曝光32次，大大提高了扫描式光刻机的作业效率，然而，与使用最大曝光范围25×33mm时的曝光（shot）数48（如图5所示）比较，这种方法并没有将扫描式光刻机的作业效率最大化；步进式光刻机的曝光（shot）数目为104个，如图6所示，相对于使用stepper使用最大曝光范围时的曝光shot 88个，每片硅片增加了16次曝光，即相对于22×22mm曝光尺寸多曝光16个Shot，一定程度上牺牲了步进式光刻机的作业效率。

传统“2 in 1”的曝光方式中，均采用Notch（凹槽，即晶圆片边缘用于定位的小凹槽）向下的方式进行Wafer曝光，采用这种曝光方式，掩膜版的排版如图7所示，即将扫描式光刻机掩膜版上的图形拆分为两个相同大小的尺寸，作为步进式光刻机的一块掩膜版的图形。其中，关联到光刻机对准标记以及前后工程套刻测量标记，均以步进式光刻机的曝光范围为单位进行放置，即保证每一个步进式光刻机的工程均可以进行光刻机对准与套刻测量。

因此，针对同时拥有步进式光刻机（stepping）与扫描式光刻机（扫描式光刻机）的晶圆厂，为提高扫描式光刻机的作业效率，通常采用所谓“2 in 1”方式，通过适当牺牲步进式光刻机的效率，提高成本更高的扫描式光刻机的作业效率，达到降低成本的目的。

然而，现有的“2 in 1”的曝光方式还有待提高，以更大限度地提高扫描式光刻机的利用率和减少步进式光刻机的效率损失等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高光刻机作业效率的方法。该方法通过利用改良的“2 in 1”曝光方式，最大限度提高扫描式光刻机利用率的同时，减少步进式光刻机的效率损失，最大限度地降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明的提高光刻机作业效率的方法，包括步骤：

1）掩膜版制作的排版

步进式光刻机关联工程的掩膜版与扫描式光刻机关联工程的掩膜版成90度旋转；

如，扫描式光刻机关联工程的排版按照正常方式进行，扫描式光刻机的曝光尺寸最大为25×33mm；

步进式光刻机关联工程的排版则将图形进行90度的旋转，Y方向尺寸与扫描式光刻机曝光X方向一致，X方向尺寸为扫描式光刻机曝光Y方向的一半；

2）掩膜版上对准标记（Mark）与套刻测量标记（Mark）的放置

关联的对准标记与套刻测量标记均以步进式光刻机的曝光尺寸为单位进行放置。

所述步骤2）中的具体步骤可为：在被对准工程的掩膜版上，需要以步进式光刻机的曝光尺寸为单位，放置被对准标记以及套刻标记的外框标记；而非对准工程的掩膜版，必须放置套刻标记的当层图形，以进行套刻精度的测量。

所述提高光刻机作业效率的方法，还可包括步骤：3）扫描式光刻机关联工程曝光时Notch（凹槽，即晶圆片边缘用于定位的小凹槽）朝下；步进式光刻机关联工程曝光时，则将Notch方向朝左边，从而让图形正确地进行套刻。

本发明中，通过对步进式光刻机上曝光时进行角度旋转的方法，将步进式光刻机上Y方向的最大尺寸25.2mm作为Scanner的X方向，从而扩大步进式光刻机上的单次曝光面积，同时将扫描式光刻机的曝光尺寸最大化，从而提升了光刻机的作业效率。如相对于传统的“2 in1”曝光方式，改良后的“2 in 1”曝光方式将扫描式光刻机的作业效率最大化，提升幅度大于3%；而步进式光刻机的作业效率，相对于传统“2 in 1”方式，也会有超过5%的作业效率提升。

因此，本发明通过调整在步进式光刻机上的曝光方向，在最大限度利用扫描式光刻机产能的基础上，减少步进式光刻机的损失，从而最大程度提升光刻机的整体作业效率。

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是传统的“1 in 1”曝光方式排布图，其中，A是步进式光刻机的排布图，B是扫描式光刻机的排布图。

图2是曝光尺寸22×22mm的晶圆图；

图3是传统“2in 1”方式的曝光示意图，其中，A是步进式光刻机的曝光示意图，B是扫描式光刻机的曝光示意图；

图4是曝光尺寸22×33mm的扫描式光刻机的晶圆图；

图5是曝光尺寸25×33mm的扫描式光刻机的晶圆图；

图6是曝光尺寸22×16.5mm的步进式光刻机的晶圆图；

图7是掩膜版的排版示意图，其中，A是步进式光刻机的排版示意图，B是扫描式光刻机的排版示意图；

图8是本发明的改良型“2 in 1”曝光示意图；其中，a是扫描式光刻机的曝光示意图，b是步进式光刻机的曝光示意图，c是在晶圆上的步进式光刻机的曝光示意图；

图9是本发明的改良型“2 in 1”掩膜版的排版示意图，其中，A是步进式光刻机标记的排版示意图，B是扫描式光刻机标记的排版示意图；

图10是本发明的改良型“2 in 1”曝光的对准标记与套刻标记放置示意图，其中，A是步进式光刻机标记的放置示意图，B是扫描式光刻机标记的放置示意图；

图11是本发明的改良型“2 in 1”曝光方向的设定示意图，其中，A是扫描式光刻机曝光方向示意图，B是步进式光刻机曝光方向示意图；

图12是曝光尺寸16.5×25mm的步进式光刻机的晶圆图。

具体实施方式

实施例1

本发明的提高光刻机作业效率的方法，包括步骤：

1）掩膜版制作的排版

步进式光刻机关联工程的掩膜版与扫描式光刻机关联工程的掩膜版成90度旋转；

如，扫描式光刻机关联工程的排版按照正常方式进行；步进式光刻机关联工程的排版则将图形进行90度的旋转，Y方向尺寸与扫描式光刻机曝光X方向一致，X方向尺寸为扫描式光刻机曝光Y方向的一半；

具体可为（改良的“2 in 1”曝光方式）：

扫描式光刻机上的曝光尺寸为25×33mm，对应的步进式光刻机上的曝光尺寸则为16.5×25mm，由于步进式光刻机上曝光的Y方向为扫描式光刻机上对应的X方向，所以在Wafer曝光时，需要将Wafer在光刻机上进行90度旋转（如图8所示），从而将前后工程的图形进行堆叠，而在掩膜版的制作方面，同样需要将图形相应的90度旋转，才能够使得图形被正确地曝光（如图9所示）。

2）掩膜版上对准标记与套刻测量标记的放置

关联的对准标记与套刻测量标记均以步进式光刻机的曝光尺寸为单位进行放置。

步骤2）中的具体步骤可为：

在被对准工程的掩膜版上，需要以步进式光刻机的曝光尺寸为单位，放置被对准标记以及套刻标记的外框标记；而非对准工程的掩膜版，必须放置套刻标记的当层图形，以进行套刻精度的测量（如图10所示）。

3）光刻机曝光文件的做成

扫描式光刻机关联工程曝光时，Notch（凹槽，即晶圆片边缘用于定位的小凹槽）朝下；步进式光刻机关联工程曝光时，则将Notch方向朝左边，从而让图形正确地进行套刻（如图11所示）。

本发明中，利用步进式光刻机上另外一种曝光范围设定，即曝光尺寸17.92×25.2mm，将在步进式光刻机上作业的工程进行90度旋转后曝光，结合扫描式光刻机的尺寸要求，可以在掩膜版设计过程中，将扫描式光刻机上的掩膜版制作为25×33mm的排布方式，而步进式光刻机上的图形则进行90度旋转后拆分为16.5×25mm的尺寸（如图12所示），在步进式光刻机上两次曝光以完成对应的扫描式光刻机上的一次曝光，此时不但扫描式光刻机的作业效率最大化(25×33mm)，步进式光刻机上由于单次曝光尺寸也有相应增加，从而曝光次数也相应减少，采用此方式时曝光Shot数为92个，仅较22×22mm曝光尺寸下增加了4个，比传统的“2in 1“方式的效率（曝光Shot数目104）更高，从而达到同步提升扫描式光刻机与步进式光刻机作业效率的目标。

按照上述步骤，本发明可为两种不同方向曝光在同一系列产品上的应用方法，通过使用上述的排版方式，结合在不同类型光刻机上曝光方向的差异，实现图形的正确套刻，从而最大限度地实现光刻机作业效率的提升。

Claims (4)

1.一种提高光刻机作业效率的方法，其特征在于，包括步骤：

1）掩膜版制作的排版

步进式光刻机关联工程的掩膜版与扫描式光刻机关联工程的掩膜版成90度旋转；

2）掩膜版上对准标记与套刻测量标记的放置

关联的对准标记与套刻测量标记均以步进式光刻机的曝光尺寸为单位进行放置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）的具体步骤为：

扫描式光刻机关联工程的排版按照正常方式进行，其中，扫描式光刻机的曝光尺寸最大为25×33mm；

步进式光刻机关联工程的排版则将图形进行90度的旋转，Y方向尺寸与扫描式光刻机曝光X方向一致，X方向尺寸为扫描式光刻机曝光Y方向的一半。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中的具体步骤为：

在被对准工程的掩膜版上，需要以步进式光刻机的曝光尺寸为单位，放置被对准标记以及套刻标记的外框标记；而非对准工程的掩膜版，必须放置套刻标记的当层图形，以进行套刻精度的测量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述提高光刻机作业效率的方法，还包括步骤：3）扫描式光刻机关联工程曝光时凹槽朝下；步进式光刻机关联工程曝光时，则将凹槽方向朝左边，从而让图形正确地进行套刻。