晶圓曝光布局的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，包括提供待曝光晶圓；制作掩膜板，其具有長方形和迭對標記圖案；通過光刻，將掩膜板的長方形及迭對標記圖案轉移到晶圓上；在每個曝光單元上光刻出多組迭對標記，相對于晶圓平移所有曝光單元，獲得完整度不同的邊緣曝光單元；通過測量完整曝光單元和非完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，從而確定機臺對非完整曝光單元對準的補償邊界，以獲得最大數(shù)量完整曝光單元die的曝光布局，進而提高產(chǎn)品良率。
【專利說明】晶圓曝光布局的優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其涉及一種對晶圓曝光布局的優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的快速發(fā)展，集成芯片集成度的不斷提高，使得芯片的制作工藝日趨復雜，為了保證較高的成品率，對整個工藝流程和裝置設備的要求就會更加嚴格。光刻的基本原理是:利用光致抗蝕劑(或稱光刻膠)曝光后因光化學反應而形成耐蝕性的特點，將掩模板上的圖形刻制到被加工的晶片(wafer)表面上。在曝光過程中，由于曝光系統(tǒng)一次曝光的面積大小是有限的，因此在曝光時需要將一個晶圓劃分為多個曝光單元(shot)分別進行曝光成像，為了提高工藝線的制造效率，每個曝光單元中可能會包含多個小的電路芯片(die)。
[0003]在目前的光刻工藝中，光刻機的對準性能會因為機臺故障或者外部溫度改變，造成對準參數(shù)發(fā)生偏移，而這些變化會最終導致每層圖案不能很好的對準。這些對準參數(shù)可以分解為幾項矢量參數(shù):晶圓在曝光過程發(fā)生的位移；晶圓因外部溫度等環(huán)境的變化出現(xiàn)的膨脹或者收縮；晶圓有可能發(fā)生旋轉或者非正交旋轉；以及晶圓內每個曝光單元發(fā)生膨脹或者收縮、旋轉或者非正交旋轉。以上這些對準參數(shù)的變化都會影響晶圓在光刻過程中對準精度，進而導致產(chǎn)品良率損失。
[0004]同時，盡管光刻機可以良好的補償完整曝光單元(Full shot)的對準性能，但晶圓邊緣區(qū)域非完整曝光單元(Partial shot)超出曝光機臺的校正范圍，如圖1所示，完全落入晶圓范圍以內的是完整曝光單元T1FS，部分未落入晶圓范圍以內的則為非完整曝光單元TIPS，晶圓邊緣區(qū)域非完整曝光單元TIPS的對準參數(shù)只能通過其旁邊的完整曝光單元TlFS進行推算，因而相對于完整曝光單元，光刻機對晶圓邊緣區(qū)域非完整曝光單元的對準補償性能會更差。此外，機臺對晶圓邊緣區(qū)域非完整曝光單元對準的補償能力與非完整曝光單元的非完整度也有關系。因此，非完整曝光單元在晶圓上的曝光布局(shotmap)設置對產(chǎn)品良率有直接的影響。
[0005]現(xiàn)有工藝中，調整晶圓曝光布局的方法是根據(jù)晶圓尺寸和電路芯片die的尺寸，按晶圓可以包括最大數(shù)量die的方式排布產(chǎn)品曝光布局。然而，這種現(xiàn)有方法沒有考慮實際機臺的影響，或者說是假設機臺是理想狀態(tài)的機臺?？梢?，如何提供一種優(yōu)化晶圓曝光布局的方法，來提高產(chǎn)品良率，是本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，通過測量迭對標記的中心偏移量，確定機臺對非完整曝光單元對準的補償邊界，以獲得最大數(shù)量完整曝光單兀die的曝光布局，從而提聞廣品良率。
[0007]本發(fā)明提供的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法包括以下步驟:
[0008]步驟SOl,提供待曝光晶圓；[0009]步驟S02，制作掩膜板，該掩膜板圖案具有X方向和Y方向長度分別為4Dx和4Dy的長方形，該長方形四個角向外具有至少兩組沿該長方形橫向中心線或縱向中心線對稱的迭對標記；
[0010]步驟S03，通過涂膠、曝光和顯影工藝，將該掩膜板的長方形及迭對標記圖案轉移到晶圓上，所述晶圓含有沿X方向和Y方向陣列狀分布的大小一致的曝光單元，該曝光單元包括晶圓中間區(qū)域的完整曝光單元和晶圓邊緣區(qū)域的非完整曝光單元，晶圓的曝光單元之間分屬相鄰兩個曝光單元的第一迭對標記和第二迭對標記相互迭對；
[0011]步驟S04，通過迭對測量儀，測量晶圓中完整曝光單元和完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，定義為標準偏移量；
[0012]步驟S05，通過迭對測量儀，測量晶圓邊緣區(qū)域每組相鄰完整曝光單元和非完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，定義為邊緣偏移量，該邊緣偏移量包括X方向和Y方向；
[0013]步驟S06，判斷晶圓X方向或Y方向最邊緣曝光單元是否為完整曝光單元，若否，所有曝光單元沿X方向或Y方向相對于晶圓平移一預設距離，然后重復步驟S03至S06 ;若是，則進入步驟S07 ；
[0014]步驟S07，比較測得的每組邊緣偏移量和標準偏移量，確定光刻機對非完整曝光單元對準的補償邊界，完成曝光單元布局的優(yōu)化。
[0015]進一步地，該長方形四個角上具有四組迭對標記，每組迭對標記包括不重疊的第一迭對標記和第二迭對標記，該四組迭對標記沿該長方形中心旋轉對稱，使得相鄰兩個曝光單元邊緣的第一迭對標記和第二迭對標記交錯迭對。
[0016]進一步地，該第一迭對標記和第二迭對標記為尺寸不同的正方形。
[0017]進一步地，該第一迭對標記和第二迭對標記位于相鄰曝光單元之間的切割道內。
[0018]進一步地，該中心偏移量是分屬兩個相鄰曝光單元之間的第一迭對標記和第二迭對標記的中心偏移量，該標準偏移量是晶圓中心五個完整曝光單元之間多組跌對標記的中心偏移量。
[0019]進一步地，步驟S06中相對于晶圓平移所有曝光單元，以改變邊緣曝光單元的曝光完整度。
[0020]進一步地，步驟S06中所有曝光單元相對于晶圓的平移距離為l/8Dx — IDx或l/8Dy—IDy0
[0021]進一步地，步驟S07中以邊緣偏移量與標準偏移量一致的最遠端曝光單元為該方向的補償邊界。
[0022]進一步地，若最邊緣的曝光單元是非完整曝光單元，則比較平移后的邊緣偏移量和標準偏移量，如一致，則以最邊緣的曝光單元作為補償邊界，如不一致，則以最邊緣向內一個曝光單元作為補償邊界。
[0023]進一步地，步驟S03選用I線光刻機、KrF光刻機、ArF光刻機或EUV光刻機。
[0024]本發(fā)明的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，在每個曝光單元上光刻出多組迭對標記，相對于晶圓平移所有曝光單元，獲得完整度不同的邊緣曝光單元，通過測量完整曝光單元和非完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，從而確定機臺對非完整曝光單元對準的補償邊界，以獲得最大數(shù)量完整曝光單元die的曝光布局，進而提高產(chǎn)品良率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，以下將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細描述，其中:
[0026]圖1是現(xiàn)有技術中晶圓邊緣區(qū)域非完整曝光單元和完整曝光單元的分布示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明晶圓曝光布局優(yōu)化方法的步驟流程圖；
[0028]圖3是本發(fā)明方法中掩膜板的結構示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明方法中第一迭對標記和第二迭對標記的結構示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明方法中相鄰曝光單元迭對標記相互迭對的結構示意圖；
[0031]圖6是本發(fā)明一個實施例的優(yōu)化方法示意圖。
【具體實施方式】
[0032]請參閱圖2，本實施例的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法包括以下步驟:
[0033]步驟SOl,提供待曝光晶圓，直于晶圓機臺上。
[0034]步驟S02，制作掩膜板，該掩膜板圖案具有X方向和Y方向長度分別為4Dx和4Dy的長方形，該長方形四個角向外具有至少兩組沿該長方形橫向中心線或縱向中心線對稱的迭對標記。其中，沿該長方形橫向中心線或縱向中心線對稱是指兩組迭對標記的位置對稱，而非每組迭對標記中迭對標記個體的對稱。
[0035]本實施例中，為了便于后續(xù)測量，也為了提高測量的精確性，迭對標記設有四組，分別設于掩膜板長方形的四個角上。如圖3所示，掩膜板Tl中長方形圖案的四個角上分別設有一組迭對標記，每組迭對標記包括不迭對的第一迭對標記Tll和第二迭對標記T12，四組迭對標記沿長方形中心旋轉對稱，使得相鄰兩個曝光單元邊緣的第一迭對標記和第二迭對標記交錯迭對，即如圖5所示，左曝光單元右側的上第二迭對標記和下第一迭對標記，分別與右曝光單元左側的上第一迭對標記和下第二迭對標記相互迭對，上下曝光單元的迭對標記迭對原理與圖5中一致，不再贅述。
[0036]其中，第一迭對標記和第二迭對標記的形狀可以是任一便于迭對測量儀測量的幾何形狀，本實施例采用由四個線段相互垂直而形成的正方形圖案，如圖4所示。
[0037]步驟S03，通過涂膠、曝光和顯影工藝，將該掩膜板的長方形及迭對標記圖案轉移到晶圓上，使得晶圓上形成沿X方向和Y方向陣列狀分布的多個相同尺寸曝光單元，該曝光單元包括晶圓中間區(qū)域的完整曝光單元和晶圓邊緣區(qū)域的非完整曝光單元，相鄰曝光單元的迭對標記相互疊加。本實施例中，第一迭對標記和第二迭對標記均位于相鄰曝光單元之間的切割道內，以不影響曝光單元內的電路芯片die。
[0038]其中，本實施例的光刻機可選用I線光刻機、KrF光刻機、ArF光刻機或EUV光刻機。
[0039]步驟S04，通過迭對測量儀，測量晶圓中完整曝光單元和完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，定義為標準偏移量；可參閱圖1和圖6，本步驟測量的是晶圓中心五個完整曝光單元TlFS之間的若干組迭對標記的中心偏移量。
[0040]步驟S05，通過迭對測量儀，測量晶圓邊緣區(qū)域每組相鄰完整曝光單元和非完整曝光單元之間的迭對標記的中心偏移量，定義為邊緣偏移量，該邊緣偏移量包括X方向和Y方向?？蓞㈤唸D1和圖6，本步驟測量的是最外圈完整曝光單元TlFS和與其相鄰的非完整曝光單元TIPS之間的若干組迭對標記的中心偏移量，包括X正方向、X負方向、Y正方向和Y負方向四個。
[0041]步驟S06，判斷晶圓X方向或Y方向最邊緣曝光單元是否為完整曝光單元(即圖6中X方向最兩端以及Y方向最兩端的四個曝光單元)，若否，所有曝光單元沿X方向或Y方向相對于晶圓平移一預設距離，其中，該平移距離可以視曝光單元的實際尺寸大小而定，較佳地為1/8DX或l/8Dy，然后重復步驟S03至S06 ;若是，則進入步驟S07。
[0042]其中，判斷是否為完整曝光單元可以如圖1所示，完全落入晶圓范圍的即是完整曝光單元。
[0043]步驟S07，比較測得的每組邊緣偏移量和標準偏移量，確定光刻機對非完整曝光單元對準的補償邊界，完成曝光單元布局的優(yōu)化。
[0044]其中，本步驟以邊緣偏移量與標準偏移量一致的最遠端曝光單元為該方向的補償邊界。也就是說，X正方向、X負方向、Y正方向和Y負方向四個方向上，若最邊緣的曝光單元是完整曝光單元，則直接將它們作為補償邊界；若最邊緣的曝光單元是非完整曝光單元，則比較平移后的邊緣偏移量和標準偏移量，如一致，則以最邊緣的曝光單元作為補償邊界，如不一致，則以最邊緣向內一個曝光單元作為補償邊界。
[0045]請接著參閱圖6，在一個實施例中，經(jīng)過步驟S03的工藝之后，得到具有若干迭對標記組的若干曝光單元，如左圖所示，X正方向最邊緣的曝光單元為非完整曝光單元，通過步驟S04和S05的測量，發(fā)現(xiàn)X正方向邊緣偏移量和標準偏移量相同，即光刻機能對圖6中X軸右側非完整曝光單元進行完全補償；曝光單元沿晶圓X負方向平移l/2Dx的距離，如中圖所示，發(fā)現(xiàn)X正方向邊緣偏移量和標準偏移量不同，說明光刻機不能對X軸右側非完整曝光單元進行完全補償，導致該非完整曝光單元內的電路芯片die受到影響。這樣就可以確定光刻機對X正方向非完整曝光單兀對準的補償邊界，完成X正方向曝光單兀布局的優(yōu)化。此時，無需再多平移1/2DX的距離，如右圖所示。因此，理論上，平移距離最多為Dx即可確定補償邊界。
[0046]本實施例的曝光單元尺寸為26*33mm。
[0047]本發(fā)明的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，在每個曝光單元上光刻出多組迭對標記，相對于晶圓平移所有曝光單元，獲得完整度不同的邊緣曝光單元，通過測量完整曝光單元和非完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，從而確定機臺對非完整曝光單元對準的補償邊界，以獲得最大數(shù)量完整曝光單元die的曝光布局，進而提高產(chǎn)品良率。
[0048]通過說明和附圖，給出了【具體實施方式】的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為局限。
[0049]對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內。
【權利要求】
1.一種晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟S01，提供待曝光晶圓； 步驟S02，制作掩膜板，該掩膜板圖案具有X方向和Y方向長度分別為4Dx和4Dy的長方形，該長方形四個角向外具有至少兩組沿該長方形橫向中心線或縱向中心線對稱的迭對標記； 步驟S03，通過涂膠、曝光和顯影工藝，將該掩膜板的長方形及迭對標記圖案轉移到晶圓上，所述晶圓含有沿X方向和Y方向陣列狀分布的大小一致的曝光單元，該曝光單元包括晶圓中間區(qū)域的完整曝光單元和晶圓邊緣區(qū)域的非完整曝光單元，晶圓的曝光單元之間分屬相鄰兩個曝光單元的第一迭對標記和第二迭對標記相互迭對； 步驟S04，通過迭對測量儀，測量晶圓中完整曝光單元和完整曝光單元之間迭對標記的中心偏移量，定義為標準偏移量； 步驟S05，通過迭對測量儀，測量晶圓邊緣區(qū)域每組相鄰完整曝光單元和非完整曝光單兀之間迭對標記的中心偏移量，定義為邊緣偏移量，該邊緣偏移量包括X方向和Y方向； 步驟S06，判斷晶圓X方向或Y方向最邊緣曝光單元是否為完整曝光單元，若否，所有曝光單元沿X方向或Y方向相對于晶圓平移一預設距離，然后重復步驟S03至S06 ;若是，則進入步驟S07 ； 步驟S07，比較測得的每組邊緣偏移量和標準偏移量，確定光刻機對非完整曝光單元對準的補償邊界，完成曝光單元布局的優(yōu)化。
2.根據(jù)權利要求1所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:該長方形四個角上具有四組迭對標記，每組迭對標記包括不重疊的第一迭對標記和第二迭對標記，該四組迭對標記沿該長方形中心旋轉對稱，使得相鄰兩個曝光單元邊緣的第一迭對標記和第二迭對標記交錯迭對。
3.根據(jù)權利要求2所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:該第一迭對標記和第二迭對標記為尺寸不同的正方形。
4.根據(jù)權利要求3所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:該第一迭對標記和第二迭對標記位于相鄰曝光單元之間的切割道內。
5.根據(jù)權利要求1所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:該中心偏移量是分屬兩個相鄰曝光單元之間的第一迭對標記和第二迭對標記的中心偏移量，該標準偏移量是晶圓中心五個完整曝光單元之間多組跌對標記的中心偏移量。
6.根據(jù)權利要求1所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:步驟S06中相對于晶圓平移所有曝光單元，以改變邊緣曝光單元的曝光完整度。
7.根據(jù)權利要求6所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:步驟S06中所有曝光單兀相對于晶圓的平移距尚為l/8Dx —IDx或l/8Dy —IDy。
8.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:步驟S07中以邊緣偏移量與標準偏移量一致的最遠端曝光單元為該方向的補償邊界。根據(jù)權利要求8所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:若最邊緣的曝光單元是非完整曝光單元，則比較平移后的邊緣偏移量和標準偏移量，如一致，則以最邊緣的曝光單元作為補償邊界，如不一致，則以最邊緣向內一個曝光單元作為補償邊界。
9.根據(jù)權利要求8所述的晶圓曝光布局的優(yōu)化方法，其特征在于:步驟S03選用I線光刻機、KrF光刻機 、ArF光刻機或EUV光刻機。
【文檔編號】G03F7/20GK103995438SQ201410260817
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權日:2014年6月12日
【發(fā)明者】甘志鋒, 智慧, 毛智彪 申請人:上海華力微電子有限公司