CN105807569A - 光刻机设备间特征尺寸匹配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种用于光刻机设备间特征尺寸匹配系统，包括：条件定义单元，用于定义光刻版的曝光条件a；差异分析单元，用于对机台间实际测量的特征尺寸的差异表现进行分析；校准单元，用于根据条件定义单元定义的曝光条件和差异分析单元的分析结果，对光刻版在不同光刻机上赋予不同校准值b；及数据处理单元，用于根据条件定义单元定义的曝光条件a和校准单元赋予的校准值b，进行实际曝光条件的运算，并将运算结果赋值给每一批需要待作业的光刻机圆片。本发明能够减少不同光刻机间不同产品及层次的微小差异，具有较高的实用价值。

Description

光刻机设备间特征尺寸匹配系统及方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种用于光刻机设备间特征尺寸匹配系统及方法。

背景技术

半导体光刻过程中，光刻机的匹配使用是半导体工艺大生产线上提高生产效率的一项重要措施，光刻工艺中最关键的是曝光工艺，它直接关系到光刻分辨率、留膜率、条宽控制等，将涂好光刻胶的圆片通过光刻机，用紫外光进行照射，此曝光过程对于保证产品质量稳定性，提高产品优良率都至关重要。对于一条成熟的生产线，光刻机机台的分组(Grouping)及匹配基本上已经是一个相对完善稳定的架构，但是随着机台的老化，机台设备间的差异会千差万别且越来越大，较明显的表现就是光刻后的关键特征尺寸(CD)会表现出机台间有差异，具体表现为：相同层次不同机台间CD有差异，相同光刻机台不同层次的CD表现也不一致，而机台的这种表现不一的微小差异，如果单纯的靠层次grouping和系统限制会导致设备的利用率降低，设备产能不足等弊端。

现有的光刻机匹配的方法中，主要通过设备的软硬件调整和大量工艺窗口数据的收集进行，不仅需要花费高额的费用邀请专业的设备厂商进行调整，还要长时间的停产停工进行调试和大量工艺数据的收集分析，这对于产品、工艺和机型比较复杂的成熟生产线来说，产能的损失和浪费是不能容忍的。

发明内容

本发明的目的是提供一种光刻机设备间特征尺寸匹配系统及方法，用来减少不同光刻机间不同产品及层次的微小差异。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述光刻机设备间特征尺寸匹配系统包括：

条件定义单元，用于定义光刻版的曝光条件a；

差异分析单元，用于对机台间实际测量的特征尺寸的差异表现进行分析；

校准单元，用于根据条件定义单元定义的曝光条件和差异分析单元的分析结果，对光刻版在不同光刻机上赋予不同校准值b；及

数据处理单元，用于根据条件定义单元定义的曝光条件a和校准单元赋予的校准值b，进行实际曝光条件的运算，并将运算结果赋值给每一批需要待作业的光刻机圆片。

所述系统还包括校准修订单元，用于根据实际量测结果，对校准单元中定义的校准值b进行修订。

所述条件定义单元定义曝光条件的依据包括光刻步骤工艺基准条件、衬底材料、涂胶菜单、特征尺寸和实际检测的尺寸。

所述差异分析单元通过特征尺寸的差异判断校准系统中是否存在校准条件，光刻机设备的工艺是否属于校准范围，最终判断校准系统中是否需要添加校准值。

所述数据处理单元的实际曝光条件为a+b。

一种光刻机设备间特征尺寸匹配方法，包括以下步骤：

S101，定义光刻版的曝光条件；

S102，分析机台间实际测量的特征尺寸的差异；

S103，判断是否需要添加校准值；

S104，选择性添加校准值，对曝光条件进行校准；

S105，根据曝光条件和校准值进行曝光条件的数据处理；

S106，将数据处理结果赋值给待作业的光刻机圆片，开始曝光；

S107，测量特征尺寸的实际尺寸，对校准值进行修订。

上述光刻机设备间特征尺寸匹配方法，步骤S101中根据光刻步骤工艺基准条件、衬底材料、涂胶菜单、特征尺寸和实际检测的尺寸定义光刻版的曝光条件。

上述光刻机设备间特征尺寸匹配方法，步骤S103中判断是否需要添加校准值的原则是分析特征尺寸的差异判断校准系统中是否存在校准条件，判断光刻机设备的工艺是否属于校准范围。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极效果：

(1)本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配系统，通过给光刻机台作业时赋值不同的曝光条件，实现机台间产品的相同层次的匹配，使得产品批次间的特征尺寸稳定性和可靠性得到提升；

(2)本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配方法，实现光刻机台不同产品层次间的匹配，有效解除了由于设备间特征尺寸的不匹配所增加的设备限制，大大提升了设备利用效率；

(3)本发明不需要花费高额的费用邀请专业的设备厂商进行机台调整，即能实现特征尺寸的匹配，节省了匹配机台所需要的机台调整带来的费用；

(4)本发明结构合理，设计巧妙，简单易行，具有较高的实用价值，便于推广应用。

附图说明

图1为使用本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配系统的光刻设备系统示意图；

图2为本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配系统的功能模块图；

图3为本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配系统的硬件架构图。该光刻机设备间特征尺寸匹配系统2(以下简称“本系统”)建构在计算机1中，计算机1与多台光刻机连接，使得本系统2能够将结果赋值给光刻机圆片3。

如图2所示，为本发明的光刻机设备间特征尺寸匹配系统的功能模块图。本系统2包括五个功能单元，分别是条件定义单元20、差异分析单元21、校准单元22、数据处理单元23、校准修订单元24。

所述条件定义单元20根据光刻步骤工艺基准条件，结合衬底材料，涂胶菜单，特征尺寸以及实际检测的特征尺寸的结果等考量因素用于定义光刻版的曝光条件，将曝光条件命名为a。

所述差异分析单元21用于光刻版所在层次(layer)在可作业光刻机台间的特征尺寸(CD)整体差异表现进行综合分析。如果机台间有差异，CD校准系统中是否已经有校准条件，若已经存在校准条件，该光刻版所属的工艺属性是否包括在满足校准的范围内。

所述校准单元22用于根据条件定义单元20定义的曝光条件和差异分析单元21的分析结果，对光刻版在不同光刻机上赋予不同校准值，将校准值命名为b。若差异分析单元21分析结果为CD校准系统中已经有校准条件且满足校准的范围，则不添加校准值；若分析结果为CD校准系统中没有校准条件或已经有校准条件但不包括在满足校准的范围，此时定义一个合适的校准值，b可为正数或负数，且b≠0。

所述数据处理单元23用于根据条件定义单元20定义的曝光条件a和校准单元22赋予的校准值b，进行实际曝光条件的运算，实际曝光条件为a+b，并将实际曝光条件的运算结果赋值给每一批需要待作业的光刻机圆片3，光刻机圆片3进行曝光工作。

所述校准修订单元24用于根据光刻机圆片3运行后得到的特征尺寸的实际量测结果，对校准单元22中定义的校准值b进行修订。

如图3所示，为发明的光刻机设备间特征尺寸匹配方法的流程图。下述各步骤是在本系统2的五个功能单元中相继完成的。

步骤S101，在条件定义单元20中，首先根据光刻步骤工艺基准条件、衬底材料、涂胶菜单、特征尺寸和实际检测的尺寸定义光刻版的曝光条件。

步骤S102，在差异分析单元21中，对光刻版所在layer在可作业光刻机台间的特征尺寸整体差异表现进行综合分析。

步骤S103，在差异分析单元21中，根据步骤S102的分析结果，判断是否需要添加校准值，分析结果为CD校准系统中已经有校准条件且满足校准的范围，则不添加校准值；若分析结果为CD校准系统中没有校准条件或已经有校准条件但不包括在满足校准的范围，需要添加一个合适的校准值。

步骤S104，在校准单元22中，根据步骤S103的判断结果，选择性添加校准值，以对曝光条件进行校准，若不添加校准值，本系统2中校准值默认为0。

步骤S105，在数据处理单元23中，根据步骤S101的曝光条件和步骤步骤S104的校准值进行曝光条件的数据处理。

步骤S106，在数据处理单元23中，将步骤S105的数据处理结果赋值给对应的光刻机圆片3，光刻机圆片3开始曝光工作。

步骤S107，在校准修订单元24中，将步骤S106中光刻机圆片3工作运行后得到的特征尺寸的实际量测结果进行分析，对步骤S104的校准值进行修订。

实施例1

不同产品、不同光刻版层次均有不同的曝光条件。以产品EXP123的有源区TO层次的光刻版为例，根据产品流程中的各相关因素，在本系统2中对其曝光条件定义如表1所示：

表1曝光条件定义结果

涂胶菜单	产品层次	曝光条件
			55#	EXP123-A-TO	300ms/-0.3

对光刻版所在layer在不同光刻机台间的特征尺寸整体差异表现进行综合分析，得不同校准值，如表2所示：

表2校准值赋值结果

型号为EXP123的绑定在PG71光刻机台上的圆片的实际曝光条件为305ms/-0.3(305ms＝300ms+5ms)，型号为EXP123的绑定在PG72光刻机台上的圆片的实际曝光条件为295ms/-0.3(295ms＝300ms-5ms)。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光刻机设备间特征尺寸匹配系统，其特征在于：所述光刻机设备间特征尺寸匹配系统2包括：

条件定义单元(20)，用于定义光刻版的曝光条件a；

差异分析单元(21)，用于对机台间实际测量的特征尺寸的差异表现进行分析；

校准单元(22)，用于根据条件定义单元(20)定义的曝光条件和差异分析单元(21)的分析结果，对光刻版在不同光刻机上赋予不同校准值b；及

数据处理单元(23)，用于根据条件定义单元(20)定义的曝光条件a和校准单元(22)赋予的校准值b，进行实际曝光条件的运算，并将运算结果赋值给每一批需要待作业的光刻机圆片。

2.根据权利要求1所述的光刻机设备间特征尺寸匹配系统，其特征在于：所述系统还包括校准修订单元(24)，用于根据实际量测结果，对校准单元(22)中定义的校准值b进行修订。

3.根据权利要求1所述的光刻机设备间特征尺寸匹配系统，其特征在于：所述条件定义单元(20)定义曝光条件的依据包括光刻步骤工艺基准条件、衬底材料、涂胶菜单、特征尺寸和实际检测的尺寸。

4.根据权利要求1所述的光刻机设备间特征尺寸匹配系统，其特征在于：所述差异分析单元(21)通过特征尺寸的差异判断校准系统中是否存在校准条件，光刻机设备的工艺是否属于校准范围，最终判断校准系统中是否需要添加校准值。

5.根据权利要求1所述的光刻机设备间特征尺寸匹配系统，其特征在于：所述数据处理单元(23)的实际曝光条件为a+b。

6.一种光刻机设备间特征尺寸匹配方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S101，定义光刻版的曝光条件；

S102，分析机台间实际测量的特征尺寸的差异；

S103，判断是否需要添加校准值；

S104，选择性添加校准值，对曝光条件进行校准；

S105，根据曝光条件和校准值进行曝光条件的数据处理；

S106，将数据处理结果赋值给待作业的光刻机圆片，开始曝光；

S107，测量特征尺寸的实际尺寸，对校准值进行修订。

7.根据权利要求6所述的光刻机设备间特征尺寸匹配方法，其特征在于：步骤S101中根据光刻步骤工艺基准条件、衬底材料、涂胶菜单、特征尺寸和实际检测的尺寸定义光刻版的曝光条件。

8.根据权利要求6所述的光刻机设备间特征尺寸匹配方法，其特征在于：步骤S103中判断是否需要添加校准值的原则是分析特征尺寸的差异判断校准系统中是否存在校准条件，判断光刻机设备的工艺是否属于校准范围。