CN115509094A - 光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法 - Google Patents

光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法，所述计算方法包括提供标准晶圆片和标准光罩，其中，所述标准光罩上设置有曝光图形；通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述标准晶圆片进行曝光刻蚀处理，以在所述标准晶圆片上形成多个位于同一条直线上的标记区；通过所述标准光罩对所述标准晶圆片的所述标记区进行曝光显影处理，以在所述标准晶圆片的每一个所述标记区上形成曝光区；获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值；根据所述一级偏差值计算出光刻机台的补偿值。本发明能够根据补偿值校准光刻机台和晶圆片之间的差异性，快速解决各个晶圆工厂之间上片偏差的问题。

Description

光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法。
背景技术
由于现在晶圆工厂存在不同厂商的光刻机，且各个晶圆工厂间没有唯一的上片偏差的标准。导致各个晶圆工厂间晶圆流片存在困难(比如曝光机对准失败)，而如果通过不断盲调机台参数，去尝试出上片偏差。耗费大量的人力，物力。
因此，有必要提供一种新型的光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻机台上片偏差补偿值计算方法、计算装置及补偿方法，能够快速解决各个晶圆工厂间上片偏差的问题。
为实现上述目的，本发明的所述一种光刻机台上片偏差补偿值计算方法，包括：
提供晶圆片和标准光罩，其中，所述标准光罩上设置有曝光图形；
通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述晶圆片进行光刻刻蚀处理，以在所述晶圆片上形成至少一个标记区，以形成标准晶圆片；
通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述标准晶圆片进行光刻处理，以在所述标准晶圆片上对应形成至少一个曝光区；
获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值；
根据所述一级偏差值计算出光刻机台的补偿值。
本发明所述光刻机台上片偏差补偿值的计算的有益效果在于：通过标准光罩上的曝光图形在晶圆片上形成多个位于同一条直线的标记区，之后通过标准光罩对标准晶圆片上的标记区进行光刻处理，从而在标记区附近对应形成曝光区，之后通过标记区和对应曝光区之间的一级偏差值计算出光刻机台的补偿值，即可根据补偿值校准光刻机台和晶圆片之间的差异性，能够快速解决各个晶圆工厂之间上片偏差的问题。
可选的，所述通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述晶圆片进行光刻刻蚀处理的步骤中所述晶圆片上形成多个位于同一条直线上的标记区，所述通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述标准晶圆片进行光刻处理的步骤中所述标准晶圆片上对应形成多个曝光区，所述根据所述一级偏差值计算出光刻机台的补偿值，包括：
对位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区进行校准处理；
根据所述一级偏差值计算校准对齐之后的其余所述标记区与对应的所述曝光区之间的二级偏差值；
根据所述二级偏差值计算所述补偿值。
可选的，所述标记区的数量为三个，分别为第一标记区、第二标记区和第三标记区，所述第二标记区位于所述第一标记区和所述第三标记区之间，所述第一标记区、所述第二标记区和所述第三标记区对应的所述曝光区分别为第一曝光区、第二曝光区和第二曝光区，所述第一标记区和所述第一曝光区在水平方向和竖直方向的偏差分别为第一水平偏差和第一竖直偏差，所述第二标记区和所述第二曝光区在水平方向和竖直方向的偏差分别为第二水平偏差和第二竖直偏差，所述第三标记区和所述第三曝光区在水平方向和竖直方向的偏差分别为第三水平偏差和第三竖直偏差。
可选的，所述将位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区校准处理，包括：
在水平方向上根据所述第二水平偏差对所述第二标记区和所述第二曝光区进行校准对齐，在竖直方向上根据所述第二竖直偏差对所述第二标记区和所述第二曝光区进行校准对齐。
可选的，所述二级偏差值包括第一水平相对差值、第一竖直相对差值、第二水平相对差值和第二竖直相对差值，所述第一水平相对差值为所述第一水平偏差与所述第二水平偏差的差值，所述第一竖直相对差值为所述第一竖直偏差与所述第二竖直偏差的差值，所述第二水平相对差值为所述第三水平偏差与所述第二水平偏差的差值，所述第二竖直相对差值为所述第三竖直偏差与所述第二竖直偏差的差值。
可选的，所述补偿值包括第一补偿值X，第二补偿值Y和第三补偿值Rot，所述第一补偿值X、所述第二补偿值Y和所述第三补偿值Rot的计算过程满足如下公式：
X＝-X2；
Y＝-Y2；
Rot＝0.5*(Arctan(X'2/(A-Y'2))+Arctan(X'3/(B-Y'3)))；
其中，X1为第一水平差值，Y1为第二水平差值，X'2为第一水平相对差值，Y'2为第一竖直相对差值，X'3为第二水平相对差值，Y'3为第二竖直相对差值，A为第一标记区的中心点和所述第二标记区的中心点之间的距离，B为所述第三标记区的中心点与所述第二标记区的中心点之间的距离。
可选的，所述第一标记区的中心点和所述第二标记区的中心点之间的距离等于所述第三标记区的中心点与所述第二标记区的中心点之间的距离。
可选的，所述曝光图形为十字形状，所述曝光图形宽度和长度均为1000μm，所述曝光图形上设置有刻度。
本发明还提供了一种光刻机台上片偏差补偿值的计算装置，包括：
一级偏差计算模块，用于获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值；
校准模块，用于对位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区进行校准处理；
二级偏差计算模块，用于根据所述一级偏差值计算校准对齐之后的其余所述标记区与对应的所述曝光区之间的二级偏差值；
补偿计算模块，用于根据所述二级偏差值计算所述补偿值。
本发明还提供了一种光刻机台的曝光补偿方法，将上述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法得到的补偿值补偿到所述光刻机台之中。
附图说明
图1为本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法的流程图。
图2为本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法中步骤S500的流程图。
图3本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算装置的结构框图。
图4本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法中标准光罩的结构示意图。
图5本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法中曝光图形的示意图。
图6本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法中标准晶圆的结构示意图。
图7本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法中标准晶圆经过光刻后的结构示意图。
图8为图7中A的放大示意图。
图9本发明实施例所述光刻机台上片偏差补偿值计算方法的补偿值计算过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种光刻机台上片偏差补偿值的计算方法，参考图1，包括如下步骤：
S100、提供标准晶圆片和标准光罩，其中，所述标准光罩上设置有曝光图形。
在一些实施例中，参考图4，标准光罩1上的所述曝光图形2为十字形状，且所述曝光图形宽度和长度均为1000μm，参考图5，且所述曝光图形上设置有刻度，其中，所述曝光图形的长度和宽度指的是所述曝光图形端部之间的距离。
通过在标准光罩上设置的曝光图形，便于在标准晶圆片上制作标记区，而且曝光图形上设置的刻度便于后续进行尺寸测量，并根据测量的结果确定标记区与曝光区之间的位置偏差，以完成补偿值的计算过程，不需要单独增加刻度尺进行测量。
需要说明的是，所述曝光图形不限于十字形状，还可以是三角形状、矩形形状，本方案对此不作特别限定，此处不再赘述。
S200、通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述晶圆片进行光刻刻蚀处理，以在所述晶圆片上形成至少一个标记区，以形成标准晶圆片。
在本实施例中，参考图6，通过标准光罩上的曝光图形在晶圆片上进行光刻刻蚀以刻蚀形成多个标记区4，从而完成标准晶圆片3的制作过程，以便于后续通过标准晶圆片对光刻机台的补偿值进行计算。
进一步的，其中每一个标记区4的中心均位于同一条直线上，从而便于后续根据标记区对应形成曝光区并进行补偿值计算。
S300、将所述标准晶圆放入光刻机台中，通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述标准晶圆片进行光刻处理，以在所述标准晶圆片上对应形成至少一个曝光区。
具体的，通过标准光罩上的曝光图形对标记区进行预对准之后，通过曝光图形在每一个标记区附近进行光刻处理，以便于在标记区上形成曝光区，形成后的图形如图7和图8所示，由于步骤S200中制作标准晶圆片的光刻机台和步骤S300中形成曝光区的光刻机台之间不一定相同，通过将步骤S200中制作得到的标准晶圆片放置在本方案的光刻机台中，以便于通过本方案的光刻机台对标准晶圆片进行光刻以得到曝光区，从而便于后续通过校准的方式计算得到偏差值。而且由于曝光图形上设置的刻度，便于快速读取出标记区和曝光区的长度大小，以便于后续一级偏差值的计算。
S400、获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值。
在本实施例中，所述一级偏差值为所述标记区和对应的曝光区之间在水平方向和竖直方向的位置偏差，在通过曝光图形上的刻度测量出曝光区和标记区的长度之后，即可对应计算得到标记区和曝光区之间的一级偏差值。
S500、根据所述一级偏差值计算出光刻机台的补偿值。
在本实施例中，在计算得到标记区和曝光区之间的一级偏差值之后，通过对应的计算公式即可计算得到光刻机台的补偿值，将补偿值补偿到光刻机台之中，即可得到完成对不同厂家的光刻机台和晶圆的差异性校准，快速解决不同晶圆厂之间上片偏差的问题。
在一些实施例中，所述根据所述一级偏差值计算出光刻机台的补偿值，参考图2，包括如下步骤：
S501、对位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区进行校准处理；
S502、根据所述一级偏差值计算校准对齐之后的其余所述标记区与对应的所述曝光区之间的二级偏差值；
S503、根据所述二级偏差值计算所述补偿值。
具体的，首先对位于中间位置的标记区和对应的曝光区进行校准处理，使得中间位置的标记区和曝光区之间相互重合，以便于在中间位置的标记区和曝光区校准对齐之后，计算其余标记区和对应曝光区之间的二级偏差值，之后根据一级偏差值和二级偏差值即可计算补偿值。
需要说明的是，由于需要对中间位置的标记区和曝光区进行校准对齐处理，因此标记区和曝光区的数量均为不小于3的奇数个，以便于进行校准调整。
为了进一步说明本申请方案中补偿值的计算过程，以标记区和曝光区的数量均为三个为例进行说明。在本实施例中，参考图9，所述标记区的数量为三个，分别为第一标记区C1、第二标记区C2和第三标记区C3，所述第二标记区C2位于所述第一标记区C1和所述第三标记区C3之间，所述第一标记区C1、所述第二标记区C2和所述第三标记区C3对应的所述曝光区分别为第一曝光区D1、第二曝光区D2和第二曝光区D3，所述第一标记区C1和所述第一曝光区D1在水平方向和竖直方向的偏差分别为第一水平偏差X1和第一竖直偏差Y1，所述第二标记区C2和所述第二曝光区D2在水平方向和竖直方向的偏差分别为第二水平偏差X2和第二竖直偏差Y2，所述第三标记区C3和所述第三曝光区D3在水平方向和竖直方向的偏差分别为第三水平偏差X3和第三竖直偏差Y3。
在一些实施例中，所述将位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区校准处理，包括：
在水平方向上根据所述第二水平偏差X2对所述第二标记区C2和所述第二曝光区D2进行校准对齐，在竖直方向上根据所述第二竖直偏差Y2对所述第二标记区C2和所述第二曝光区D2进行校准对齐。通过上述方式处理之后，即可将第二标记区C2和第二曝光区D2之间完全重合，而且在第二标记区C2和第二曝光区D2校准重合之后，即可计算第一标记区C1和第一曝光区D1、第三标记区C3和第三曝光区D3之间的二级偏差值。
具体的，所述二级偏差值包括第一水平相对差值X'2、第一竖直相对差值Y'2、第二水平相对差值X'3和第二竖直相对差值Y'3，所述第一水平相对差值X'2为所述第一水平偏差X1与所述第二水平偏差X2的差值，所述第一竖直相对差值Y'2为所述第一竖直偏差Y1与所述第二竖直偏差Y2的差值，所述第二水平相对差值X'3为所述第三水平偏差X3与所述第二水平偏差X2的差值，所述第二竖直相对差值Y'3为所述第三竖直偏差Y3与所述第二竖直偏差Y2的差值。
在一些实施例中，所述补偿值包括第一补偿值X，第二补偿值Y和第三补偿值Rot，所述第一补偿值X、所述第二补偿值Y和所述第三补偿值Rot的计算过程满足如下公式：
X＝-X2；
Y＝-Y2；
Rot＝0.5*(Arctan(X'2/(A-Y'2))+Arctan(X'3/(B-Y'3)))；
其中，X1为第一水平差值，Y1为第二水平差值，X'2为第一水平相对差值，Y'2为第一竖直相对差值，X'3为第二水平相对差值，Y'3为第二竖直相对差值，A为第一标记区的中心点和所述第二标记区的中心点之间的距离，B为所述第三标记区的中心点与所述第二标记区的中心点之间的距离。
在一些实施例中，所述第一标记区的中心点和所述第二标记区的中心点之间的距离A等于所述第三标记区的中心点与所述第二标记区的中心点之间的距离B。
在又一些实施例中，所述第一标记区、所述第二标记区和所述第三标记区之间均匀设置，以竖直方向为Y轴，以水平方向为X轴建立直角坐标系，所述第二标记区的中心点与直角坐标系的原点重合，方便调整。
示例性的，所述第一标记区、所述第二标记区和所述第三标记区均位于Y轴上，且第一标记区与所述第二标记区的距离、所述第二标记区和所述第三标记区之间的距离均为140，则第三补偿值Rot的计算过程满足如下公式：
Rot＝0.5*(Arctan(X'2/(140-Y'2))+Arctan(X'3/(140-Y'3)))
本发明所述光刻机台上片偏差补偿值的计算通过标准光罩上的曝光图形在标准晶圆片上形成多个位于同一条直线的标记区，之后通过标准光罩对标准晶圆片进行曝光显影处理，从而在标记区附近对应形成曝光区，之后通过标记区和对应曝光区之间的一级偏差值计算出光刻机台的补偿值，即可根据补偿值校准光刻机台和晶圆片之间的差异性，能够快速解决各个晶圆工厂之间上片偏差的问题。
本发明提供了一种光刻机台上片偏差补偿值计算装置，参考图3，包括：
一级偏差计算模块301，用于获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值；
校准模块302，用于对位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区进行校准处理；
二级偏差计算模块303，用于根据所述一级偏差值计算校准对齐之后的其余所述标记区与对应的所述曝光区之间的二级偏差值；
补偿计算模块304，用于根据所述二级偏差值计算所述补偿值。
由于上述光刻机台上片偏差补偿值的计算装置的模块与前述光刻机台上片偏差补偿值的计算的步骤一一对应，此处不再赘述。
本发明还提供了一种光刻机台的曝光补偿方法，将上述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法得到的补偿值补偿到所述光刻机台之中。
在通过上述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法得到补偿值之后，将补偿值补偿到光刻机台之中，即可完成对不同厂家的光刻机台和晶圆的差异性校准，快速解决不同晶圆厂之间上片偏差的问题。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，包括：
提供晶圆片和标准光罩，其中，所述标准光罩上设置有曝光图形；
通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述晶圆片进行光刻刻蚀处理，以在所述晶圆片上形成至少一个标记区，以形成标准晶圆片；
将所述标准晶圆放入光刻机台中，通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述标准晶圆片进行光刻处理，以在所述标准晶圆片上对应形成至少一个曝光区；
获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值；
根据所述一级偏差值计算出所述光刻机台的补偿值。
2.根据权利要求1所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述晶圆片进行光刻刻蚀处理的步骤中所述晶圆片上形成多个位于同一条直线上的标记区，所述通过所述标准光罩上的所述曝光图形对所述标准晶圆片进行光刻处理的步骤中所述标准晶圆片上对应形成多个曝光区；所述根据所述一级偏差值计算出光刻机台的补偿值，包括：
对位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区进行校准处理；
根据所述一级偏差值计算校准对齐之后的其余所述标记区与对应的所述曝光区之间的二级偏差值；
根据所述二级偏差值计算所述补偿值。
3.根据权利要求2所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述标记区的数量为三个，分别为第一标记区、第二标记区和第三标记区，所述第二标记区位于所述第一标记区和所述第三标记区之间，所述第一标记区、所述第二标记区和所述第三标记区对应的所述曝光区分别为第一曝光区、第二曝光区和第二曝光区，所述第一标记区和所述第一曝光区在水平方向和竖直方向的偏差分别为第一水平偏差和第一竖直偏差，所述第二标记区和所述第二曝光区在水平方向和竖直方向的偏差分别为第二水平偏差和第二竖直偏差，所述第三标记区和所述第三曝光区在水平方向和竖直方向的偏差分别为第三水平偏差和第三竖直偏差。
4.根据权利要求3所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述将位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区校准处理，包括：
在水平方向上根据所述第二水平偏差对所述第二标记区和所述第二曝光区进行校准对齐，在竖直方向上根据所述第二竖直偏差对所述第二标记区和所述第二曝光区进行校准对齐。
5.根据权利要求3所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述二级偏差值包括第一水平相对差值、第一竖直相对差值、第二水平相对差值和第二竖直相对差值，所述第一水平相对差值为所述第一水平偏差与所述第二水平偏差的差值，所述第一竖直相对差值为所述第一竖直偏差与所述第二竖直偏差的差值，所述第二水平相对差值为所述第三水平偏差与所述第二水平偏差的差值，所述第二竖直相对差值为所述第三竖直偏差与所述第二竖直偏差的差值。
6.根据权利要求5所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述补偿值包括第一补偿值X，第二补偿值Y和第三补偿值Rot，所述第一补偿值X、所述第二补偿值Y和所述第三补偿值Rot的计算过程满足如下公式：
X＝-X2；
Y＝-Y2；
Rot＝0.5*(Arctan(X'2/(A-Y′2))+Arctan(X'3/(B-Y′3)))；
其中，X1为第一水平差值，Y1为第二水平差值，X′2为第一水平相对差值，Y′2为第一竖直相对差值，X'3为第二水平相对差值，Y′3为第二竖直相对差值，A为第一标记区的中心点和所述第二标记区的中心点之间的距离，B为所述第三标记区的中心点与所述第二标记区的中心点之间的距离。
7.根据权利要求6所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述第一标记区的中心点和所述第二标记区的中心点之间的距离等于所述第三标记区的中心点与所述第二标记区的中心点之间的距离。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法，其特征在于，所述曝光图形为十字形状，所述曝光图形宽度和长度均为1000μm，所述曝光图形上设置有刻度。
9.一种曝光机台上片偏差补偿值的计算装置，其特征在于，应用于权利要求2所述的光刻机台上片偏差补偿值的计算，所述计算装置包括：
一级偏差计算模块，用于获取每一个所述标记区与对应位置的所述曝光区之间的一级偏差值；
校准模块，用于对位于多个所述标记区中间位置的所述标记区与对应的所述曝光区进行校准处理；
二级偏差计算模块，用于根据所述一级偏差值计算校准对齐之后的其余所述标记区与对应的所述曝光区之间的二级偏差值；
补偿计算模块，用于根据所述二级偏差值计算所述补偿值。
10.一种光刻机台的曝光补偿方法，其特征在于，将权利要求1至8任一项所述的光刻机台上片偏差补偿值计算方法得到的补偿值补偿到所述光刻机台之中。
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