CN105334703A - 一种曝光单元的排布方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种曝光单元的排布方法，包括：步骤一、定义选取对位标记曝光单元的标准；步骤二、以一定步长分别沿与管芯的第一边平行的第一方向和与第一边垂直的第二方向移动，直至沿第一方向和第二方向的偏移量距离达到半个管芯的长度，得到该步长精度下所有可能的有效管芯数量及曝光单元排布；步骤三、选取所述步骤二中有效管芯最多的排布，分别将所述偏移量加上整数个管芯，获得一系列满足有效管芯最大化的曝光单元排布；步骤四、依据所述标准，对所述步骤三中所获得的所述一系列曝光单元排布中位于晶圆边缘的曝光单元进行检查，选取满足所述标准的多个排布。本发明的曝光单元排布满足有效管芯最大化，避免放置虚拟图形，使曝光单元数目最少。

Description

一种曝光单元的排布方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种曝光单元的排布方法。

背景技术

XPA(ExtendedPrimaryAlignment，扩展级主对准)对位标记是艾斯迈尔(ASML)曝光机所独有的一种对位标记，其特点是准确性高，可靠性高。缺点是需要占用晶圆上的有效区域，从而损失部分有效管芯。另外，如果XPA对位标记所在的曝光单元(shot)面积过大，还需要在该曝光单元设置虚拟图形，以避免CMP对周围其他曝光单元有效管芯的影响。此举无疑会加重编程人员的负担，以及编程错误造成产品报废的风险。

目前有两种解决上述问题的方法：一种是固定XPA对位标记的位置，即将XPA对位标记总是固定在晶圆的特定位置，其他曝光单元的排布配合XPA对位标记，这种做法的缺点是，大部分产品都需要设置虚拟图形，编程人员的负担较重。另一种是待曝光单元排布完成后，再选取晶边面积较小的曝光单元来曝XPA对位标记，这种方法的缺点是，有可能没有合适的曝光单元,一来要设置虚拟图形，二来损失有效管芯以上两种方法绝无法使有效管芯最大化。

因此，为了解决上述技术问题，有必要提出一种新的曝光单元的排布方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明提供一种曝光单元的排布方法，包括：

步骤一、定义选取对位标记曝光单元的标准；

步骤二、以一定步长分别沿与管芯的第一边平行的第一方向和与第一边垂直的第二方向移动，直至沿第一方向和第二方向的偏移量距离达到半个管芯的长度，得到该步长精度下所有可能的有效管芯数量及曝光单元排布；

步骤三、选取所述步骤二中有效管芯最多或者满足对有效管芯数量最低要求的排布，分别将所述偏移量加上整数个管芯，获得一系列满足有效管芯最大化或者满足对有效管芯数量最低要求的曝光单元排布；

步骤四、依据所述标准，对所述步骤三中所获得的所述一系列曝光单元排布中位于晶圆边缘的曝光单元进行检查，选取满足所述标准的多个排布，以得到即满足有效管芯数量最大化或者满足对有效管芯数量最低要求，又满足对位标记需求的曝光单元排布。

可选地，在所述步骤四之后，还包括在所述步骤四中选取出的所述多个排布中，选取曝光单元数量最小的排布的步骤。

可选地，定义所述标准的步骤包括：

以晶圆的半径为有效半径，晶圆内的区域为有效区域。

提供五组对位标记，分别为第一对位标记、第二对位标记、第三对位标记、第四对位标记和第五对位标记；

将所述第一对位标记在内、第二对位标记在中间和第三对位标记在外沿曝光单元的第一边缘顺序拼接排列，将所述第一对位标记在内、第四对位标记在中间和第五对位标记在外，沿曝光单元的第二边缘顺序拼接排列；

定义远离所述第一边缘和所述第二对位标记的所述第三对位标记的角为A点；

定义位于所述第二对位标记和所述第三对位标记之间且远离所述第一边缘的所述第二对位标记或所述第三对位标记的角为B点；

定义位于所述第四对位标记和所述第五对位标记之间且远离所述第二边缘的所述第四对位标记或所述第五对位标记的角为C点；

定义远离所述第二边缘且与所述第四对位标记不接触的所述第五对位标记的角为D点；

定义所述标准，包括：使对位标记所在的曝光单元的位置对于相对略大的有效半径，满足所述A、B、C和D四个点中至少两个点在有效区域内，而对于一个与所述有效半径同心且比所述有效半径相对略小的半径，满足所述A、B、C和D四个点中至多有3个点在有效区域内。

可选地，所述对位标记为XPA对位标记。

可选地，所述对位标记的形状为长方形或正方形。

可选地，所述步长为去边的精度0.1mm。

综上所述，通过本发明的方法所获得的曝光单元排布即满足有效管芯最大化，可满足XPA对位标记需求，又可避免放置虚拟图形，同时使曝光单元数目最少。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为艾斯迈尔曝光机XPA对位标记的放置方式示意图；

图2A-2C为曝光单元面积大小对XPA对位标记完整性的影响示意图；

图3A-3C为3组XPA对位标记在曝光单元内的不同排布方式示意图；

图4为5组XPA对位标记在曝光单元内的排布示意图；

图5为晶圆中曝光单元和有效管芯的示意图；

图6为根据本发明示例性实施例的方法依次实施步骤的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

[示例性实施例]

艾斯迈尔(ASML)曝光机XPA对位标记通常会放在晶圆的两侧，如图1，矩形区域101a和101b为XPA对位标记。对于放置了XPA对位标记的曝光单元,则无法再放有效管芯，因此对于放置XPA对位标记的曝光单元通常会有如下要求：

A、曝光单元要足够大，可以放下完整的XPA对位标记。如图2A所示，曝光单元的面积刚好满足放下完整的XPA对位标记200a。

B、满足条件A之后,曝光单元尽量小，以节省面积，减少有效管芯的损失，并避免曝光虚拟图形。如图2B所示，曝光单元面积过大，XPA对位标记200b不能占据绝大部分曝光单元的面积，会造成有效面积浪费，损失有效管芯，并且需要放置虚拟图形201以防止之后的CMP制程对周边有效管芯的影响。但是曝光单元的面积又不能过小，如果面积太小，则无法放置完成的XPA对位标记200c，如图2C所示。

在为了满足曝光工艺的要求，XPA对位标记通常需要放3组，包括如图3A-3C所示三种排列方法:

第一种，如图3A所示，在晶圆边缘的曝光单元内放入三组XPA对位标记，其呈L型拼接排列于曝光单元的一个角内。

第二种，如图3B所示，在晶圆边缘的曝光单元内放入三组XPA对位标记，沿曝光单元的一个边竖向拼接排列。

第三种，如图3C所示，在晶圆边缘的曝光单元内放入三组XPA对位标记，沿曝光单元的一个边横向拼接排列。

满足上述三种情况的XPA对位标记方式均可符合曝光工艺对XPA对位标记的要求。

下面参考图6对本发明的曝光单元的排布方法进行详细描述。

首先，执行步骤S601，定义选取对位标记曝光单元的标准，简称标准1。

具体地，参考图4，以晶圆的半径为有效半径，晶圆内的区域为有效区域。本实施例中，所述对位标记为XPA对位标记。可选地，所述对位标记的形状为长方形或正方形。将五组对位标记，分别为第一XPA对位标记401、第二XPA对位标记402、第三XPA对位标记403、第四XPA对位标记404和第五XPA对位标记405。按如图4所示的方式排布，将第一XPA对位标记401在内、第二XPA对位标记402在中间和第三XPA对位标记403在外沿曝光单元的第一边缘顺序拼接排列，将所述第一XPA对位标记401在内、第四XPA对位标记404在中间和第五XPA对位标记405在外沿曝光单元的第二边缘顺序拼接排列。

定义远离所述第一边缘和所述第二XPA对位标记402的第三XPA对位标记403的角为A点。定义位于所述第二XPA对位标记402和第三XPA对位标记403之间且远离所述第一边缘的所述第二XPA对位标记402或第三XPA对位标记的角为B点。定义位于所述第四XPA对位标记404和所述第五XPA对位标记405之间且远离所述第二边缘的所述第四XPA对位标记404或所述第五XPA对位标记405的角为C点。定义远离所述第二边缘且与所述第四XPA对位标记404不接触的第五XPA对位标记405的角为D点。

只要A、B、C和D四个点当中，至少有两个点在有效区域内，就可以找到至少一种如图3A-3C中的排布。例如：当B和C点位于有效区域内，则符合图3A中排布，三组XPA对位标记呈L型排布；A和B点位于有效区域内，则符合图3B中排布,三组XPA对位标记沿曝光单元的一个边竖向排布；C和D点位于有效区域内，则符合图3C中排布，三组XPA对位标记沿曝光单元的另一个边横向排布。并且，如果XPA对位标记所在曝光单元的位置能够同时满足最多只有3个点在有效区域内，那么就可以保证这个曝光单元足够靠近晶圆边缘，使得有效面积够小，不需要设置虚拟图形,且可以放置完整的XPA对位标记。

使对位标记所在的曝光单元的位置对于相对略大的有效半径，满足所述A、B、C和D四个点中至少两个点在有效区域内，而对于一个与所述有效半径同心且比所述有效半径相对略小的半径，满足所述A、B、C和D四个点中至多有3个点在有效区域内。将上述规则定义为选取XPA曝光单元的标准，以下简称标准1。其中，相对略小的半径与有效半径的差值根据工艺所能允许的XPA对位标记离晶边的最远的距离而定，在此不做具体限制。满足标准1，即可选定为XPA曝光单元。那么就可以保证这个曝光单元足够靠近晶圆边缘，使得有效面积够小，不需要设置虚拟图形,且可以放置完整的XPA对位标记。

参考图5，由于晶圆中曝光单元与曝光单元，以及有效管芯与有效管芯之间的高度重复性，使得整个曝光单元排布，分别沿与管芯的第一边平行的第一方向或与第一边垂直的第二方向移动，正片晶圆的有效管芯排布不变，即有相同的有效管芯数。例如：在Y轴正方向，Y轴负方向，X轴正方向，X轴负方向移动整数个有效管芯时，正片晶圆的有效管芯排布不变，即有相同的有效管芯数。可根据沿四个方向移动的距离是否为有效管芯长度或宽度的整数倍来判断是否移动整数个有效管芯，所述整数个的数量可以为1个、2个至n个有效管芯的数量，在此不做具体限制。

同时，由于晶圆的对称性，使得整个管芯沿Y轴正方向或Y轴负方向移动相同距离，有效管芯数没有变化，沿X轴正方向或X轴负方向移动相同距离，有效管芯数没有变化。

依据上述特性，执行步骤S602，以一定步长分别沿与管芯的第一边平行的第一方向和与第一边垂直的第二方向移动，直至沿第一方向和第二方向的偏移量距离达到半个管芯的长度，得到该步长精度下所有可能的有效管芯数量及曝光单元排布。示例性地，以一定步长分别沿Y轴正方向或Y轴负方向，X轴正方向或X轴负方向移动，直至偏移量offsetY和offsetX距离达到半个管芯的长度，得到该步长精度下所有可能的有效管芯数量及曝光单元排布。

步长越小，计算越精确，也越耗时。本实施例中，取去边的精度0.1mm作为步长。但并不局限于上述步长，还可根据实际要求进行适当调整。

通过上述方法，取得一些列排布的有效管芯之后，执行步骤S603，选取所述步骤S602中有效管芯最多或者满足对有效管芯数量最低要求的排布，分别将所述偏移量加上整数个管芯，获得一系列满足有效管芯最大化或者满足对有效管芯数量最低要求的曝光单元排布。

执行步骤S604，依据标准1，对所述步骤S603中所获得的所述一系列曝光单元排布中位于晶圆边缘的曝光单元进行检查，选取满足所述标准1的多个排布，以得到即满足有效管芯数量最大化或者满足对有效管芯数量最低要求，又满足对位标记需求的曝光单元排布。

执行步骤S605，在步骤S604当中选取出的一系列排布中，选取曝光单元数量最小的排布，得到最终的曝光单元排布。

综上所述，通过本发明的方法所获得的曝光单元排布即满足有效管芯最大化，可满足XPA对位标记需求，又可避免放置虚拟图形，同时使曝光单元数目最少。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (6)

1.一种曝光单元的排布方法，包括：

步骤一、定义选取对位标记曝光单元的标准；

步骤二、以一定步长分别沿与管芯的第一边平行的第一方向和与第一边垂直的第二方向移动，直至沿第一方向和第二方向的偏移量距离达到半个管芯的长度，得到该步长精度下所有可能的有效管芯数量及曝光单元排布；

步骤三、选取所述步骤二中有效管芯最多或者满足对有效管芯数量最低要求的排布，分别将所述偏移量加上整数个管芯，获得一系列满足有效管芯最大化或者满足对有效管芯数量最低要求的曝光单元排布；

步骤四、依据所述标准，对所述步骤三中所获得的所述一系列曝光单元排布中位于晶圆边缘的曝光单元进行检查，选取满足所述标准的多个排布，以得到即满足有效管芯数量最大化或者满足对有效管芯数量最低要求，又满足对位标记需求的曝光单元排布。

2.根据权利要求1所述的排布方法，其特征在于，在所述步骤四之后，还包括在所述步骤四中选取出的所述多个排布中，选取曝光单元数量最小的排布的步骤。

3.根据权利要求1所述的排布方法，其特征在于，定义所述标准的步骤包括：

以晶圆的半径为有效半径，晶圆内的区域为有效区域。

提供五组对位标记，分别为第一对位标记、第二对位标记、第三对位标记、第四对位标记和第五对位标记；

将所述第一对位标记在内、第二对位标记在中间和第三对位标记在外沿曝光单元的第一边缘顺序拼接排列，将所述第一对位标记在内、第四对位标记在中间和第五对位标记在外，沿曝光单元的第二边缘顺序拼接排列；

定义远离所述第一边缘和所述第二对位标记的所述第三对位标记的角为A点；

定义位于所述第二对位标记和所述第三对位标记之间且远离所述第一边缘的所述第二对位标记或所述第三对位标记的角为B点；

定义位于所述第四对位标记和所述第五对位标记之间且远离所述第二边缘的所述第四对位标记或所述第五对位标记的角为C点；

定义远离所述第二边缘且与所述第四对位标记不接触的所述第五对位标记的角为D点；

定义所述标准，包括：使对位标记所在的曝光单元的位置对于相对略大的有效半径，满足所述A、B、C和D四个点中至少两个点在有效区域内，而对于一个与所述有效半径同心且比所述有效半径相对略小的半径，满足所述A、B、C和D四个点中至多有3个点在有效区域内。

4.根据权利要求1所述的排布方法，其特征在于，所述对位标记为XPA对位标记。

5.根据权利要求1所述的排布方法，其特征在于，所述对位标记的形状为长方形或正方形。

6.根据权利要求1所述的排布方法，其特征在于，所述步长为去边的精度0.1mm。