判斷光刻版套刻精度一致性的方法和光刻機技術

本發明專利技術公開一種判斷光刻版套刻精度一致性的方法，在光刻制程中，包括以下步驟：以行間隔或列間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光；將完成曝光的整片晶圓與通過單一光刻版曝光的晶圓進行比較，判斷套刻精度的一致性。還公開一種應用上述方法的光刻機。上述方法及光刻機可以提高判斷光刻版套刻精度一致性的評估效率和減小評估難度。

【技術實現步驟摘要】
判斷光刻版套刻精度一致性的方法和光刻機
本專利技術涉及光刻技術，特別是涉及一種判斷光刻版套刻精度一致性的方法和一種光刻機。
技術介紹
在生產晶片時，需要進行光刻將光刻版上的圖形轉印到晶圓上。每次轉印的圖形在晶圓上占據一塊區域，經過多次轉印可以在晶圓上形成具有相同圖形的多個區域，然后將晶圓按照區域進行分割即可得到具有相同功能的多個晶片。為了提高生產效率，出現了使用兩塊光刻版同時在同一晶圓上作業的技術，也即用兩塊光刻版同時各自獨立地在晶圓的不同區域作業，最后完成整個晶圓的圖形轉印。理論上，這種技術可以將生產效率翻倍。然而上述技術存在兩塊光刻版的套刻精度不一致的問題，這會導致晶圓報廢。傳統采用分片驗證的方法來判斷兩塊光刻版的套刻精度一致性，具體如下：在轉印過程中，隨機選取兩塊光刻版中的任一塊在晶圓上依序曝光并完成整個晶圓的曝光，這樣整個晶圓上的圖形就是隨機間隔的由不同的光刻版曝光形成的圖形。然后進行晶圓可接受度（waferacceptance，WAT）測試，并根據WAT測試結果驗證套刻精度是否匹配。上述方法耗費的周期較長、需要的人力較多，同時受到其他部門工藝的影響較大，因此評估套刻精度一致性的難度較大。
技術實現思路
基于此，有必要提供一種評估難度較小的判斷光刻版套刻精度一致性的方法。此外，還提供一種光刻機。一種判斷光刻版套刻精度一致性的方法，在光刻制程中，包括以下步驟：以行間隔或列間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光；將完成曝光的整片晶圓與通過單一光刻版曝光的晶圓進行比較，判斷套刻精度的一致性。在其中一個實施例中，所述以行間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光的步驟具體為：使用所述兩塊光刻版的其中一塊對晶圓上處于同一行的多個曝光區域依次執行曝光；使用所述兩塊光刻版的另外一塊對晶圓上處于下一行的多個曝光區域依次執行曝光；反復輪流執行上述步驟直至晶圓表面全部完成曝光。在其中一個實施例中，所述以列間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光的步驟具體為：使用所述兩塊光刻版的其中一塊對晶圓上處于同一列的多個曝光區域依次執行曝光；使用所述兩塊光刻版的另外一塊對晶圓上處于下一列的多個曝光區域依次執行曝光；反復輪流執行上述步驟直至晶圓表面全部完成曝光。一種光刻機，包括光刻模塊，所述光刻模塊包括光刻版選擇模塊，所述光刻版選擇模塊按照設定的方式選取兩塊光刻版以行間隔或列間隔的方式對晶圓表面曝光。在其中一個實施例中，所述光刻版選擇模塊用于：選取所述兩塊光刻版的其中一塊對晶圓上處于同一行的多個曝光區域依次執行曝光；選取所述兩塊光刻版的另外一塊對晶圓上處于下一行的多個曝光區域依次執行曝光；反復輪流執行上述步驟直至晶圓表面全部完成曝光。在其中一個實施例中，所述光刻版選擇模塊用于：選取所述兩塊光刻版的其中一塊對晶圓上處于同一列的多個曝光區域依次執行曝光；選取所述兩塊光刻版的另外一塊對晶圓上處于下一列的多個曝光區域依次執行曝光；反復輪流執行上述步驟直至晶圓表面全部完成曝光。上述方法及光刻機，不需要進行WAT測試，僅在光刻程序中即可完成，不需要依賴其他部門工藝，并且相比于傳統的判斷套刻精度一致性時采用分片計劃，其復雜度也較低，因此可以提高評估效率和減小評估難度。附圖說明圖1為光刻曝光原理示意圖；圖2為一實施例的采用雙光刻版的光刻工藝示意圖；圖3為行間隔方式進行曝光的示意圖；圖4為列間隔方式進行曝光的示意圖。具體實施方式在半導體制程中，光刻工藝是比較關鍵的工藝。光刻工藝包括預處理、旋涂光刻膠、軟烘、曝光、后烘以及顯影等步驟。其中：1)預處理（SubstratePretreatment）用于改變晶圓表面的性質，使其能和光刻膠粘連牢固。主要方法就是涂六甲基二硅胺（HMDS）：在密閉腔體內將晶圓加熱到120℃，表面用噴入氮氣加壓的霧狀HMDS，使得HMDS和晶圓表面的-OH鍵發生反應以除去水汽和親水鍵結構。反應充分后在冷板上降溫。2)旋涂光刻膠（Spincoat），用旋轉涂布法能提高光刻膠薄膜的均勻性與穩定性。光刻膠中主要物質有樹脂、溶劑、感光劑和其它添加劑。感光劑在光照下會迅速反應。一般設備的穩定工作最高轉速不超過4000rpm（轉每分），最好的工作轉速在2000～3000rpm。3)軟烘（SoftBake），用于除去光刻膠中的溶劑。一般是在90℃的熱板中完成。4)曝光（Exposure），用紫外線把光刻版上的圖形成像到晶圓表面，從而把光刻版上面的圖形轉移到晶圓表面上的光刻膠中。如圖1所示，是在晶圓上曝光成像示意圖。圖1中，光源（圖未示）透過光刻版20在晶圓10上進行曝光，每次曝光一個圖形區域110。一個圖形區域110曝光完成后，光刻版20移動并對準到下一個區域上方，進行同樣的曝光操作直至整個晶圓曝光完成。5)后烘（PostExposureBake）。在I-line光刻機中，這一步的目的是消除光阻層側壁的駐波效應使側壁平整豎直；而在DUV光刻機中這一步的目的則是起化學放大反應。DUV設備曝光時，光刻膠不會完全反應，只是產生部分反應生成少量H+離子，而在這一步烘烤中H+離子起到類似催化劑的作用，使感光區光刻膠完全反應。6)顯影（Develop），是把光刻膠光照后的可溶部分除去，留下想要的圖形。至此就在晶圓上形成了所需要的圖形。本實施例的方法即是在第4）步的曝光程序中進行改變。如圖2所示，首先是采用了兩塊具有相同圖形的光刻版210、220。然后以行間隔或列間隔的方式分別利用光刻版210和光刻版220在晶圓10上形成圖形區域110。參考圖3，在第一行用光刻版210依次進行曝光，然后在第二行用光刻版220依次進行曝光，接著在第三行用光刻版210進行曝光，……，以此類推直到整個晶圓10被完全曝光。這樣就在晶圓10上形成了行間隔的采用不同光刻版曝光形成的圖形。將該晶圓與通過單一光刻版曝光的晶圓進行比較，即可判斷套刻精度的一致性。參考圖4，在第一列用光刻版210依次進列曝光，然后在第二列用光刻版220依次進行曝光，接著在第三列用光刻版210進行曝光，……，以此類推直到整個晶圓10被完全曝光。這樣就在晶圓10上形成了列間隔的采用不同光刻版曝光形成的圖形。將該晶圓與通過單一光刻版曝光的晶圓進行比較，即可判斷套刻精度的一致性。上述步驟中，套刻精度（overlay）是用來衡量層間對齊程度的矢量，是層間相應點的位置矢量的差值。對整個晶圓來說，在每個抽樣點都可以計算該矢量。由于各種原因，層間套刻時，圖形不一定能對齊，會出現諸如上下層間圖形整體偏移、X方向尺寸變化、Y方向尺寸變化、扭曲以及整體旋轉等情況。當層間圖形不能對齊時，層間連線可能沒有正確連接，導致整個器件無法工作。比較套刻精度的一致性具體包括兩個方面：1.套刻量測結果的最大值和最小值。2.套刻的補償量大小。套刻的補償量對于DUV類型的光刻機有10項參數，具體如下：translation_x：晶圓整體x方向偏移補償量；translation_y：晶圓整體y方向偏移補償量；wafer_mag_x：晶圓整體x方向尺寸變化補償量；wafer_mag_y：晶圓整體y方向尺寸變化補償量；wafer_rotation：晶圓旋轉補償量；wafer_orthogonality：晶圓扭轉補償量；shot_mag：曝光區域尺寸變化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種判斷光刻版套刻精度一致性的方法，其特征在于，在光刻制程中，包括以下步驟：以行間隔或列間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光；將完成曝光的整片晶圓與通過單一光刻版曝光的晶圓進行比較，判斷套刻精度的一致性。

【技術特征摘要】
1.一種判斷光刻版套刻精度一致性的方法，其特征在于，在光刻制程中，包括以下步驟：以行間隔或列間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光；將完成曝光的整片晶圓與通過單一光刻版曝光的晶圓進行比較，判斷套刻精度的一致性。2.根據權利要求1所述的判斷光刻版套刻精度一致性的方法，其特征在于，所述以行間隔的方式使用兩塊光刻版對晶圓表面曝光的步驟具體為：使用所述兩塊光刻版的其中一塊對晶圓上處于同一行的多個曝光區域依次執行曝光；使用所述兩塊光...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳輝，
申請(專利權)人：無錫華潤上華科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32