CN110631518A - 晶圆表面平整度检测及不完整曝光单元平整度检测补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆表面平整度检测及不完整曝光单元平整度检测补偿方法，涉及半导体集成电路制造技术，对于晶圆表面完整的曝光单元及其范围内检测传感器大于等于2的不完整的曝光单元仍然采用“S”形扫描进行平整度检测，而对于边缘的其范围内检测传感器小于2的不完整的曝光单元，旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，使多于一条的检测传感器落到不完整的曝光单元内，以补偿给光刻机曝光单元，获得整个晶圆面内精确的平整度信息，减少离焦的发生，确保整个晶圆内曝光后的图形质量。

Description

晶圆表面平整度检测及不完整曝光单元平整度检测补偿方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及晶圆表面平整度检测及不完整曝光单元平整度检测补偿方法。

背景技术

在半导体集成电路制造技术中，随着半导体集成电路集成度的不断提高及半导体技术的发展，半导体器件尺寸不断减小，关键尺寸变得越来越小，这就对光刻工艺带来更高的要求和挑战，光刻的工艺窗口也大大减小，为了能得到精确的图形，需要保证在最佳焦距下进行光刻曝光，这样最大限度地减少离焦(defocus)发生的概率。

现有的曝光工艺是在晶圆曝光前，提前由光刻机的量测端对晶圆表面的形貌进行检测，得到晶圆表面高低起伏的状况，即晶圆的平整度，并换算为数值反馈给光刻机。请参阅图1，图1为现有技术中晶圆表面形貌检测的示意图，如图1所示，检测时采用“S”型扫描，即从晶圆最上端到最下端然后再从最下端到最上端一个一个曝光单元(shot)进行检测。而且平整度的计算分为三部分，X、Y、Z三个变量按权重加和而成为平整度。X根据光刻机的量测端的检测传感器的扫描方向定义，Y根据相邻曝光单元的倾斜角度定义，Z根据曝光单元在垂直空间的变化定义。这三个变量中Y的拟合比较特殊，需要光刻机的量测端上两个及以上完整的检测传感器(level sensor)扫描才可以拟合出结果。这种要求下使得晶边较小的不完整曝光单元无法得出准确的Y值，因为面积较小的曝光单元可能无法同时满足两个完整的检测传感器扫过。Y值的缺失会造成曝光单元内平整度的不准确，从而导致曝光时获得错误的平整度信息，严重时会造成离焦。离焦会严重影响产品的良率，为了改善离焦需要真实地量测出所有曝光单元包括不完整曝光单元的平整度信息，以使光刻机会根据平整度信息来调整晶圆移载台的高低来保证曝光时的最佳焦距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆表面平整度检测方法，以获得整个晶圆面内精确的平整度信息，减少离焦的发生，确保整个晶圆内曝光后的图形质量。

本发明提供的晶圆表面平整度检测方法，包括：S1：提供一晶圆，根据曝光程式对晶圆进行曝光以形成多个曝光单元；S2：确定晶圆上的完整曝光单元及不完整曝光单元，并计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长；S3：判断B是否大于等于2，若是则将完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元归入第一集合，并进入步骤S4，若否则将B小于2的不完整曝光单元归入第二集合，并进入步骤S5；S4：对第一集合中所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元采用“S”型扫描，从晶圆最上端到最下端然后再从最下端到最上端一个一个曝光单元进行检测，而得到所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机；以及S5：旋转以使得光刻机扫描方向与第二集合中一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后对该不完整曝光单元进行检测，得到该不完整曝光单元的平整度信息，反馈给光刻机，并如此逐一得到检测传感器条数B＜2的每一不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机。

更进一步的，所述不完整曝光单元中为落在晶边的曝光单元。

更进一步的，步骤S5中的不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成三角形。

更进一步的，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直，即旋转角度β＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度。

更进一步的，步骤S5中的不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成四边形。

更进一步的，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直。

更进一步的，光刻机扫描方向或晶圆移载台旋转90°。

更进一步的，步骤S1中更包括设计一曝光程式，根据该曝光程式对晶圆进行曝光以使落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元内的检测传感器在旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直时的变化相同。

更进一步的，落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元的形状相似。

更进一步的，步骤S1中更包括根据该曝光程式对晶圆进行曝光以使落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元沿一直径对称。

本发明还提供一种不完整曝光单元平整度检测补偿方法，包括：S1：计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长；S2：判断B是否大于等于2，若否则进入步骤S3；以及S3：旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后如此逐一补偿所有的B小于2的不完整曝光单元，使得检测传感器在每一不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，所述不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成三角形。

更进一步的，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直，即旋转角度β＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度。

更进一步的，所述不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成四边形。

更进一步的，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

更进一步的，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直。

更进一步的，光刻机扫描方向或晶圆移载台旋转90°。

更进一步的，晶圆表面的曝光单元的平整度由X、Y、Z按权重加和而成，即平整度为a1X+a2Y+a3Z，其中X根据光刻机的量测端的检测传感器的扫描方向定义，Y根据相邻曝光单元的倾斜角度定义，Z根据曝光单元在垂直空间的变化定义，其中a1、a2和a3为X、Y、Z的权重，所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法用于补充Y的权重a2。

本发明提供的晶圆表面平整度检测及不完整曝光单元平整度检测补偿方法，对于晶圆表面完整的曝光单元及其范围内检测传感器大于等于2的不完整的曝光单元仍然采用“S”形扫描进行平整度检测，而对于边缘的其范围内检测传感器小于2的不完整的曝光单元，旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，使多于一条的检测传感器落到不完整的曝光单元内，以补偿给光刻机曝光单元，获得整个晶圆面内精确的平整度信息，减少离焦的发生，确保整个晶圆内曝光后的图形质量。

附图说明

图1为现有技术中晶圆表面形貌检测的示意图。

图2为本发明一实施例的对晶圆进行曝光的示意图。

图3a-3c为本发明一实施例的晶圆表面平整度检测示意图。

图中主要元件附图标记说明如下：

120、不完整曝光单元；140、对角线。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明一实施例中，提供一种晶圆表面平整度检测方法，本发明一实施例的晶圆表面平整度检测方法，包括：S1：提供一晶圆，根据曝光程式对晶圆进行曝光以形成多个曝光单元；S2：确定晶圆上的完整曝光单元及不完整曝光单元，并计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长；S3：判断B是否大于等于2，若是则将完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元归入第一集合，并进入步骤S4，若否则将B小于2的不完整曝光单元归入第二集合，并进入步骤S5；S4：对第一集合中所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元采用“S”型扫描，从晶圆最上端到最下端然后再从最下端到最上端一个一个曝光单元进行检测，而得到所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机；S5：旋转以使得光刻机扫描方向与第二集合中一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后对该不完整曝光单元进行检测，得到该不完整曝光单元的平整度信息，反馈给光刻机，并如此逐一得到检测传感器条数B＜2的每一不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机。

如此，对于晶圆表面完整的曝光单元及其范围内检测传感器大于等于2的不完整的曝光单元仍然采用“S”形扫描进行平整度检测，而对于边缘的其范围内检测传感器小于2的不完整的曝光单元，旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，使多于一条的检测传感器落到不完整的曝光单元内，以补偿给光刻机曝光单元，获得整个晶圆面内精确的平整度信息，减少离焦的发生，确保整个晶圆内曝光后的图形质量。

请参阅图2，图2为本发明一实施例的对晶圆进行曝光的示意图。如图2所示，不完整曝光单元411、412、421和422均落在晶圆的边缘，即晶边。对于此类落在晶边的不完整曝光单元，在晶圆平整度检测时易导致扫过不完整曝光单元的检测传感器条数B＜2，而引起平整度信息不精确，发生离焦现象的问题。如图2所示，对于落在晶边的不完整曝光单元411，不完整曝光单元411与晶边相切的两点4111和4112之间的连线4113、不完整曝光单元在Y轴方向上的边4114及不完整曝光单元在X轴方向上的边4115构成三角形。对于落在晶边的不完整曝光单元422，不完整曝光单元422与晶边相切的两点4221和4222之间的连线4223、不完整曝光单元在Y轴方向上的边4224及不完整曝光单元在X轴方向上的边4225构成四边形。通常落在晶边的不完整曝光单元可以分为以上两类。

以落在晶边的不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成三角形为例，对本发明一实施例提供的晶圆表面平整度检测方法作进一步描述。具体的，请参阅图3a-3c，图3a-3c为本发明一实施例的晶圆表面平整度检测示意图。

在步骤S1中提供一晶圆，根据曝光程式对晶圆进行曝光以形成多个曝光单元。其中，多个曝光单元中包括完整的曝光单元和落在晶边的不完整曝光单元。

在步骤S2种确定晶圆上的完整曝光单元及不完整曝光单元，并计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长。如图3a中的曝光单元110为完整曝光单元，如图3c中的曝光单元120为落在晶边的不完整曝光单元。对于不完整曝光单元120，需计算扫描时检测传感器落在不完整曝光单元120内的条数B，如图3b所示，a为每个检测传感器(如S1、S2……S9)的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长，则B＝A/(a+b)。若每个检测传感器的宽度a为2.8mm，两相邻检测传感器间的间距b为0.6mm，曝光单元的边长为26mm，则B＝A/(a+b)＝7.6，则曝光单元内有7条检测传感器扫过。

在步骤S3中判断B是否大于等于2，若是则将完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元归入第一集合，并进入步骤S4，若否则将B小于2的不完整曝光单元归入第二集合，并进入步骤S5。因变量Y的拟合比较特殊，需要光刻机的量测端上两个及以上完整的检测传感器(level sensor)扫描才可以拟合出结果。因此根据B是否大于等于2确定该曝光单元的量测方式。

当B大于等于2时，进入步骤S4对第一集合中所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元采用“S”型扫描，从晶圆最上端到最下端然后再从最下端到最上端一个一个曝光单元进行检测，如图3a所示，而得到所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机。

当B小于2时，进入步骤S5旋转以使得光刻机扫描方向与第二集合中一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后对该不完整曝光单元进行检测，得到该不完整曝光单元的平整度信息，反馈给光刻机，并如此逐一得到检测传感器条数B＜2的每一不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机。在本发明一实施例中，如图3c所示，对于落在晶边的不完整曝光单元120，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，以使更多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，而得到更加精确的平整度信息。在本发明一实施例中，也可将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，以使更多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，而得到更加精确的平整度信息。当然在平整度信息扫描时，越多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，得到的平整度信息越精确，为使最多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，较优的，旋转使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线140垂直，即旋转角度β＝arcos(c/d)，以使最多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，也即如将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β＝arcos(c/d)或将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β＝arcos(c/d)。

对于落在晶边的不完整曝光单元，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成四边形的实施例，请参阅图2。对于落在晶边的不完整曝光单元422，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元422与晶边相切的两点(4221和4222)之间的连线4223垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，而得到更加精确的平整度信息。也可将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元422与晶边相切的两点(4221和4222)之间的连线4223垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，而得到更加精确的平整度信息。同样的，越多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，得到的平整度信息越精确，为使最多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，较优的，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线4223垂直。在本发明一实施例中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线与不完整曝光单元在Y轴方向上的边或不完整曝光单元在X轴方向上的边平行，则光刻机扫描方向或晶圆移载台旋转90°，以使得刻光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线4223垂直。

在本发明一实施例中，步骤S1中更包括设计一曝光程式，根据该曝光程式对晶圆进行曝光，以使落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元内的检测传感器在旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直时的变化相同。具体的请参阅图3，图3为本发明一实施例的对晶圆进行曝光的示意图。更进一步的，在本发明一实施例中，使得落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元的形状相似，如图3所示，图形411和图形412与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的图形均为三角形，图形421和图形422与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的图形均为方形，则可将图形421和图形422落在晶圆同一直径上，将图形411和图形412落在晶圆同一直径上，如此可只进行一次旋转即可实现对落在晶圆同一直径上的两个不完整曝光单元的精确平整度检测，以增加检测效率。更具体的，在本发明一实施例中，步骤S1中更包括根据该曝光程式对晶圆进行曝光以使落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元沿一直径对称。以使一次旋转对落在晶圆同一直径上的两个不完整曝光单元达到几乎相同的补偿效果，使落在晶圆同一直径上的两个不完整曝光单元均能得到精确平整度检测。

另在本发明一实施例中，还提供一种不完整曝光单元平整度检测补偿方法。本发明一实施例的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，包括：S1：计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长；S2：判断B是否大于等于2，若否则进入步骤S3；S3：旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后如此逐一补偿所有的B小于2的不完整曝光单元，使得检测传感器在每一不完整曝光单元内的条数B≥2。

如此，对于晶圆边缘的其范围内检测传感器小于2的不完整的曝光单元，旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，使多于一条的检测传感器落到不完整的曝光单元内，以补偿给光刻机曝光单元，获得晶边不完整曝光单元的精确的平整度信息，减少离焦的发生，确保晶边曝光后的图形质量。

同样的，请参阅图3c中的曝光单元120为落在晶边的不完整曝光单元。对于不完整曝光单元120，计算扫描时检测传感器落在不完整曝光单元120内的条数B，如图3b所示，a为每个检测传感器(如S1、S2……S9)的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长，则B＝A/(a+b)。若每个检测传感器的宽度a为2.8mm，两相邻检测传感器间的间距b为0.6mm，曝光单元的边长为26mm，则B＝A/(a+b)＝7.6，则曝光单元内有7条检测传感器扫过。然后判断B是否大于等于2，若否则旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后再对该不完整曝光单元进行检测，得到该不完整曝光单元的平整度信息，反馈给光刻机，并如此逐一得到检测传感器条数B＜2的每一B小于2的不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机。若B≥2则可采用“S”型扫描，从晶圆最上端到最下端然后再从最下端到最上端一个一个曝光单元进行检测，如图3a所示。在本发明一实施例中，如图3c所示，对于落在晶边的不完整曝光单元120，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，以使更多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，而得到更加精确的平整度信息。在本发明一实施例中，也可将光刻机扫描方向向与晶圆上一不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，以使更多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，而得到更加精确的平整度信息。当然在平整度信息扫描时，越多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，得到的平整度信息越精确，为使最多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，较优的，旋转使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直，即旋转角度β＝arcos(c/d)，以使最多的检测传感器落在该不完整曝光单元内，也即如将光刻机扫描方向向与晶圆上一不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β＝arcos(c/d)或将晶圆移载台向光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元(如曝光单元120)与晶边相切的两点之间的连线140垂直的方向旋转角度β＝arcos(c/d)。

对于图2中不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成四边形的落在晶边的不完整曝光单元，该不完整曝光单元内的条数B小于2时，旋转以使得光刻机扫描方向与该不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2的方式与上述落在晶边的不完整曝光单元422的方式相同，在此不再赘述。

晶圆表面的曝光单元的平整度由X、Y、Z按权重加和而成，即平整度为a1X+a2Y+a3Z，其中X根据光刻机的量测端的检测传感器的扫描方向定义，Y根据相邻曝光单元的倾斜角度定义，Z根据曝光单元在垂直空间的变化定义，其中a1、a2和a3为X、Y、Z的权重，上述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法用于补充Y的权重a2。

另对于X、Z来说，有一条完整的检测传感器扫过曝光单元就可以得出精确的平整度信息，对于Y来说需要光刻机的量测端上两个及以上完整的检测传感器(level sensor)扫描才可以拟合出结果，对于Y的权重a2采用上述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法进行补偿，对于X和Z的权重a1和a3可根据业界适用的任何方式进行调整，并可根据晶圆面内平整度信息协调调整X、Y、Z权重a1、a2和a3，如若Y的权重a2补偿的过多可减小Y的权重a2的补偿，相应的提高X和Z的权重a1和a3的补偿。

综上所述，对于晶圆表面完整的曝光单元及其范围内检测传感器大于等于2的不完整的曝光单元仍然采用“S”形扫描进行平整度检测，而对于边缘的其范围内检测传感器小于2的不完整的曝光单元，旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，使多于一条的检测传感器落到不完整的曝光单元内，以补偿给光刻机曝光单元，获得整个晶圆面内精确的平整度信息，减少离焦的发生，确保整个晶圆内曝光后的图形质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (25)

1.一种晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，包括：

S1：提供一晶圆，根据曝光程式对晶圆进行曝光以形成多个曝光单元；

S2：确定晶圆上的完整曝光单元及不完整曝光单元，并计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长；

S3：判断B是否大于等于2，若是则将完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元归入第一集合，并进入步骤S4，若否则将B小于2的不完整曝光单元归入第二集合，并进入步骤S5；

S4：对第一集合中所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元采用“S”型扫描，从晶圆最上端到最下端然后再从最下端到最上端一个一个曝光单元进行检测，而得到所有的完整曝光单元及B大于等于2的不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机；以及

S5：旋转以使得光刻机扫描方向与第二集合中一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后对该不完整曝光单元进行检测，得到该不完整曝光单元的平整度信息，反馈给光刻机，并如此逐一得到检测传感器条数B＜2的每一不完整曝光单元的平整度信息，并反馈给光刻机。

2.根据权利要求1所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，所述不完整曝光单元为落在晶边的曝光单元。

3.根据权利要求2所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，步骤S5中的不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成三角形。

4.根据权利要求3所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

5.根据权利要求3所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

6.根据权利要求3所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直，即旋转角度β＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度。

7.根据权利要求2所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，步骤S5中的不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成四边形。

8.根据权利要求7所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

9.根据权利要求7所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

10.根据权利要求7所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直。

11.根据权利要求10所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，光刻机扫描方向或晶圆移载台旋转90°。

12.根据权利要求1所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，步骤S1中更包括设计一曝光程式，根据该曝光程式对晶圆进行曝光，以使落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元内的检测传感器在旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直时的变化相同。

13.根据权利要求12所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元的形状相似。

14.根据权利要求12所述的晶圆表面平整度检测方法，其特征在于，步骤S1中更包括根据该曝光程式对晶圆进行曝光以使落在晶圆同一直径上的两不完整曝光单元沿一直径对称。

15.一种不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，包括：

S1：计算检测传感器在不完整曝光单元内的条数B，计算公式为B＝A/(a+b)，其中a为每个检测传感器的宽度，b为两相邻检测传感器间的间距，A为曝光单元的边长；

S2：判断B是否大于等于2，若否则进入步骤S3；以及

S3：旋转以使得光刻机扫描方向与晶圆上一不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线趋近于垂直，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2，然后如此逐一补偿所有的B小于2的不完整曝光单元，使得检测传感器在每一不完整曝光单元内的条数B≥2。

16.根据权利要求15所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，所述不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成三角形。

17.根据权利要求16所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

18.根据权利要求16所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤α，α＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

19.根据权利要求16所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直，即旋转角度β＝arcos(c/d)，其中c为在由不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成的三角形中，不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线的垂线的长度，d为该不完整曝光单元在Y轴方向上的长度。

20.根据权利要求15所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，所述不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线、不完整曝光单元在Y轴方向上的边及不完整曝光单元在X轴方向上的边构成四边形。

21.根据权利要求20所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，将晶圆移载台向光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

22.根据权利要求20所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，将光刻机扫描方向向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直的方向旋转角度β，其中0＜β≤90°，以使检测传感器在该不完整曝光单元内的条数B≥2。

23.根据权利要求20所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，旋转光刻机扫描方向或晶圆移载台使得光刻机扫描方向与不完整曝光单元与晶边相切的两点之间的连线垂直。

24.根据权利要求23所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，光刻机扫描方向或晶圆移载台旋转90°。

25.根据权利要求15所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法，其特征在于，晶圆表面的曝光单元的平整度由X、Y、Z按权重加和而成，即平整度为a1X+a2Y+a3Z，其中X根据光刻机的量测端的检测传感器的扫描方向定义，Y根据相邻曝光单元的倾斜角度定义，Z根据曝光单元在垂直空间的变化定义，其中a1、a2和a3为X、Y、Z的权重，所述的不完整曝光单元平整度检测补偿方法用于补充Y的权重a2。

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