[发明专利]降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低光刻对准偏差的方法，尤其涉及一种降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法。 

背景技术

在半导体制造中，光刻对准精度是制约更小尺寸的工艺的关键因素之一。光刻对准精度一般受到硅片本身的变形程度、光刻机套刻对准精度及光刻套刻测量精度等因素的制约。但是，除上述因素之外，光刻机本身镜头畸变引起的光刻对准偏差在现有工艺中很难进行评价，尤其是对于特定的不同的产品进行评价，所以往往通过限制所有的关键层次在同一台光刻机曝光的方式，来消除镜头畸变引起的光刻对准偏差对产品的影响。但是这种方法存在如下不足之处：首先，一种产品只能在单一光刻机上曝光，由此极大制约了生产能力；其次，曝光单元本身会随着不同光刻机的不同镜头发生畸变，导致在不同的光刻机上生产的曝光单元之间具有差异，最终对产品的成品率和器件特性有影响。 

在现有技术中，测量镜头畸变量的原理如图1a～图1d所表示，通常需使用专门的如图1a所示的掩模版图形来进行测量。在进行测量时，如图1b所示，需先曝光产生5个外框，并且不进行显影；然后，如图1c所示，只对掩模版中心的部分的内框进行曝光，在对内框进行曝光时，如图1d所示，需通过移动硅片平台，把内框分别曝到各个外框的位置；然后，就可通过测量各点的偏移量，来表征镜头畸变量了，这种方法是将镜头中心部分作为标准，并利用镜头其他各部分和镜头中心部分的差异来测量镜头畸变量。这种现有的镜头畸变测量方法存在着以下几点不足之处：第一，需要使用特殊的专用的测量掩模版，而且不能针对不同的产品分别进行测量；第二，需要停机进行测量，从而影响了正常的生产过程，成本较高；第三，只能对镜头畸变量进行测量，而不能在线对镜头畸变量进行矫正，而是需要由专门的厂家停机修正镜头。因此上述现有方法费用高，难度大，而且镜头调整具有非可逆转性，镜头质量会越调越差。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法，不仅可在无需停机的状态下对光刻机镜头的畸变量进行测量，还可在线对镜头畸变量进行矫正，从而可起到在线降低光刻机镜头畸变所引起的光刻对准偏差，提高光刻对准精度的目的；另一方面，使不同产品在不同光刻机上可找到一个简单的匹配标准，从而使得不同镜头表现的光刻机最终产出的产品能够保持统一性。 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低光刻机镜头畸变引起的光刻对准偏差的方法，包括以下步骤： 

在设计版图时，在曝光单元的上下左右四周共放置至少四组测量图形，其中每组测量图形包括一外框和一内框，所述外框和内框之间分别对称放置在所述曝光单元的上边、下边、左边和右边的两端； 

通过分步重复光刻机对光刻曝光单元进行重复曝光，在一曝光单元四 周上、下、左、右四个边界的每边均至少形成两个外框套内框的光刻套刻测量图形；通过所述光刻套刻测量图形，测量出所述曝光单元上下左右各位置上的位置偏移量； 

根据光刻机镜头畸变调整精度要求，选择光刻套刻模型，然后基于测量所得的上下左右各位置上的偏移量，计算出多个用于表示光刻机镜头畸变量的光刻对准参数的大小； 

在每次曝光时，通过对所述光刻对准参数进行补正的方式，修正所述光刻机镜头的畸变量； 

本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即通过在同一曝光单元四周产生对称的光刻套刻图形，实现了可在无需停机的状态下，测量出曝光单元各位置由于镜头畸变所产生的位置变化；然后，通过光刻套刻模型计算出镜头畸变量，并在每次曝光时通过光刻对准参数的补正来在线修正光刻机镜头的畸变量；实现了降低光刻机镜头畸变所引起的光刻对准偏差，提高光刻对准精度的目的；同时，由于本发明所述方法可以使得每台光刻机都可以进行测量得到一组进行镜头畸变矫正的参数，因此通过这些参数的补正，可以基本使任意光刻机曝光得到的图形无畸变，使得不同产品在不同光刻机上都可找到一个简单的匹配标准，从而使得不同镜头表现的光刻机最终产出的产品能够保持统一性，从而大大提高了生产力；并且，这种方法易于实现，成本较低。 

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明： 

图1a-1d为现有技术中测量镜头畸变量的原理示意图； 

图2为根据本发明所述实施例的镜头畸变量测量图形； 

图3为根据本发明对测量图形进行曝光后的图形； 

图4a为光刻套刻测量图形为box-in-box时的放大示意图；