CN114563923A - 曝光晶圆的调平方法及光刻曝光的方法 - Google Patents

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CN114563923A CN202011355386.XA CN202011355386A CN114563923A CN 114563923 A CN114563923 A CN 114563923A CN 202011355386 A CN202011355386 A CN 202011355386A CN 114563923 A CN114563923 A CN 114563923A
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田范焕
梁时元
贺晓彬
李亭亭
杨涛
刘金彪
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Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
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Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70733—Handling masks and workpieces, e.g. exchange of workpiece or mask, transport of workpiece or mask

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Abstract

本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种曝光晶圆的调平方法及光刻曝光的方法，包括以下步骤：获取所述晶圆上不同图形的原始调平数据；根据掩膜版上设计图形的位置来获得不同图形的调平数据；根据所述调平数据对所述原始调平数据进行补偿。本发明的实施例中曝光晶圆的调平方法能够改善晶圆曝光制程中晶圆调平的性能，提高曝光效率。

Description

曝光晶圆的调平方法及光刻曝光的方法
技术领域
本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种曝光晶圆的调平方法及光刻曝光的方法。
背景技术
光刻工艺为了制造多样的产品(比如DRAM,NAND,VLSI等),缩小设计好的版图(LAYOUT),再在晶圆上涂敷光刻胶(PHOTORESIST)进行成形的工艺。具体地成形工艺为：在掩模上画好图形，将光线通过掩模上的图形，发生衍射后，这种衍射的光线会形成具有平面的悬空图案，这种平面图案会通过很多片透镜，然后缩小，转印到晶圆上，感光物质会在这种图案上反应，后续通过化学反应，在晶圆上形成掩模的图形，悬空图案具有一个平面，这个平面必须要和晶圆的平面重合，一般来说，曝光系统内的调平系统会为了实现重合而运动，这是因为如果两者不重合的话，版图将无法在晶圆上成形或者出现成形不良的后果。为了准确的进行调平，调平传感器会测量晶圆的平坦度，利用这个数据，使得晶圆的平面和悬空图形的平面重合。
然而在整个光刻过程中，晶圆的表面总是会出现各种形貌的变化，这便会导致成像过程出现障碍，因此，亟需提供一种曝光晶圆的调平方法。
发明内容
本申请至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题。为此，本申请提出一种曝光晶圆的调平方法及光刻曝光的方法，以解决晶圆的表面形貌变化的问题。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种曝光晶圆的调平方法，包括以下步骤：
获取所述晶圆上不同图形的原始调平数据；
根据掩膜版上设计图形的位置来获得不同图形的调平数据；
根据所述调平数据对所述原始调平数据进行补偿。
本申请第二方面提供了一种光刻曝光的方法，包括如上所述的曝光晶圆的调平方法，还包括以下步骤：
根据补偿后的所述调平数据将所述掩模曝光于所述晶圆。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了曝光系统的局部结构示意图；
图2示出了一种晶圆的俯视图；
图3示出了另一种晶圆的俯视图；
图4示出了现有技术中对应三种存储装置的掩模版上不同图形的调平数据；
图5示出了本申请实施例中去除非关键调平数据后的示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
参考图1，其示出了根据本发明的第一实施方式的曝光系统100的局部结构示意图。曝光系统100是用于执行将掩模10的图案转印到晶圆11上的曝光制程的光刻装置。曝光系统100包括配置成产生光的光源、用于通过来自光源的光照亮掩模10的照明模块、配置成固定住掩模10的标线片台以及配置成将掩模10投射到晶圆11上的透镜组12。曝光系统100还包括晶圆台13、调平模块以及控制单元，晶圆台13配置成定位晶圆11。
控制单元包括中央处理单元(CPU)、存储器以及用户界面，并且控制曝光系统100的整体操作。控制单元控制将掩模10上的图案转印到晶圆11上的曝光制程，以及在曝光制程之前对晶圆11进行的调平过程。调平模块具有多个调平传感器，并且配置成在执行曝光制程之前预扫描晶圆11以获得晶圆11的调平数据。
参考图2-3，其示出了晶圆11的俯视图。晶圆11包括多个区域。晶圆11上的区域可以包括中央区域、字线驱动器区域、放大器区域、管芯区域、外围区域、划片槽区域。晶圆11上的区域可以具有不同的调平数据(比如高度、大小)，在执行将掩模的图案转印到晶圆11上的曝光制程之前，必须通过曝光系统100的调平模块预扫描晶圆11，以获得晶圆11上不同图形的原始调平数据(即，晶圆11上每个区域的高度)。
相应地，掩膜版10上的设计图形也包括中央区域、字线驱动器区域、放大
器区域、管芯区域、外围区域、划片槽区域，根据掩膜版10上设计图形的位置来获得不同图形的调平数据。具体地，根据设计图形的上述区域在曝光制程中对半导体器件质量的影响分成关键区域以及非关键区域，其中，非关键区域是在曝光制程中不影响半导体器件质量的区域。关键区域是在曝光制程中影响半导体器件质量的区域，而将在关键区域测量的调平数据作为关键调平数据，将在非关键区域测量的调平数据作为非关键调平数据。
控制单元通过去除非关键调平数据来补偿原始调平数据，然后，控制单元根据补偿后的原始调平数据控制曝光制程。在曝光制程中，当在曝光版图的非关键区域时，控制单元停止调节光源的曝光能量或透镜组的聚焦深度。相反，当曝光版图的关键区域时，控制单元根据补偿后的调平数据控制光源的曝光能量以及透镜组的聚焦深度。因此，通过去除非关键区域的调平数据，可以减少曝光系统100的负荷。而且，曝光系统100具有一定的操作范围(即，曝光能量和聚焦深度的范围)。与使用设计图形的完整调平数据相比，通过去除通常比关键区域的形貌变化更大的非关键区域的调平数据，曝光系统100能够在更宽的操作范围下操作。
值得一提的是，如图4-5所示，控制单元去除非关键区域的部分调平数据，对于保留下来关键区域的部分调平数据，其对原始调平数据的补偿效果或好或差，在实际调平过程中，用户可以根据该调平数据对原始调平数据的实际补偿结果进行选择使用。
进一步地，可以对保留的调平数据对原始调平数据补偿效果进行对比分析，从中将对原始调平数据的实际补偿效果最好的调平数据作为最佳调平数据，对比最佳调平数据与原始调平数据之间的差异，可以得到补偿量。
举例来说，对晶圆11上的单元区域，利用上述得到的调平数据对其进行补偿后，可以使得晶圆11和掩模10之间保持更准确的平行度，进而提高单元区域图案化时的工艺窗口。
此外，对于扫描装置上测量的结果和掩模版10上要曝光的版图，可以根据需要对其进行调平数据的测量。
比如，当使用掩模版10的版图对单元区域、外围区域进行同时曝光时，通过调平传感器测量得到的掩模版10的高度为30nm，如果仅对单元区域进行曝光时，测得的掩模版10的高度为5nm，由此可知，在进行曝光前，可以根据实际需要选择需要曝光的区域，可以是仅对单元区域，或者单元区域和外围区域，或者单元区域或者字线驱动器区域，或者仅对放大器区域进行曝光。这样以来，利用晶圆上不同图形的调平数据选择合适的曝光区域，这样晶圆在后续的曝光中，不用再进行测量即可进行曝光，从而提高曝光效率以及曝光质量。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (7)

1.一种曝光晶圆的调平方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述晶圆上不同图形的原始调平数据；
根据掩膜版上设计图形的位置来获得不同图形的调平数据；
根据所述调平数据对所述原始调平数据进行补偿。
2.根据权利要求1所述的曝光晶圆的调平方法，其特征在于，比较所述调平数据和所述原始调平数据之间的差异，以得到补偿量。
3.根据权利要求2所述的曝光晶圆的调平方法，其特征在于，
按照在曝光制程中所述调平数据对半导体器件质量的影响大小，将所述调平数据分成关键调平数据以及非关键调平数据，去除所述非关键调平数据，并使用关键调平数据对所述原始调平数据进行补偿。
4.根据权利要求3所述的曝光晶圆的调平方法，其特征在于，对所述关键调平数据对所述原始调平数据的实际补偿结果进行比较分析，将对原始调平数据的实际补偿效果最好的调平数据作为最佳调平数据。
5.根据权利要求1所述的曝光晶圆的调平方法，其特征在于，所述设计图形包括：中央区域、字线驱动器区域、放大器区域、管芯区域、外围区域、划片槽区域中的至少一个或两个的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的曝光晶圆的调平方法，其特征在于，所述调平数据为所述位置的高度数据。
7.一种光刻曝光的方法，包括如权利要求1-6任一项所述的曝光晶圆的调平方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据补偿后的所述调平数据将所述掩模曝光于所述晶圆。
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