[发明专利]晶圆曝光布局的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种对晶圆曝光布局的优化方法。

背景技术

随着半导体技术的快速发展，集成芯片集成度的不断提高，使得芯片的制作工艺日趋复杂，为了保证较高的成品率，对整个工艺流程和装置设备的要求就会更加严格。光刻的基本原理是：利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)曝光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工的晶片(wafer)表面上。在曝光过程中，由于曝光系统一次曝光的面积大小是有限的，因此在曝光时需要将一个晶圆划分为多个曝光单元(shot)分别进行曝光成像，为了提高工艺线的制造效率，每个曝光单元中可能会包含多个小的电路芯片(die)。

在目前的光刻工艺中，光刻机的对准性能会因为机台故障或者外部温度改变，造成对准参数发生偏移，而这些变化会最终导致每层图案不能很好的对准。这些对准参数可以分解为几项矢量参数：晶圆在曝光过程发生的位移；晶圆因外部温度等环境的变化出现的膨胀或者收缩；晶圆有可能发生旋转或者非正交旋转；以及晶圆内每个曝光单元发生膨胀或者收缩、旋转或者非正交旋转。以上这些对准参数的变化都会影响晶圆在光刻过程中对准精度，进而导致产品良率损失。

同时，尽管光刻机可以良好的补偿完整曝光单元(Full shot)的对准性能，但晶圆边缘区域非完整曝光单元(Partial shot)超出曝光机台的校正范围，如图1所示，完全落入晶圆范围以内的是完整曝光单元T1FS，部分未落入晶圆范围以内的则为非完整曝光单元T1PS，晶圆边缘区域非完整曝光单元T1PS的对准参数只能通过其旁边的完整曝光单元T1FS进行推算，因而相对于完整曝光单元，光刻机对晶圆边缘区域非完整曝光单元的对准补偿性能会更差。此外，机台对晶圆边缘区域非完整曝光单元对准的补偿能力与非完整曝光单元的非完整度也有关系。因此，非完整曝光单元在晶圆上的曝光布局(shot map)设置对产品良率有直接的影响。

现有工艺中，调整晶圆曝光布局的方法是根据晶圆尺寸和电路芯片die的尺寸，按晶圆可以包括最大数量die的方式排布产品曝光布局。然而，这种现有方法没有考虑实际机台的影响，或者说是假设机台是理想状态的机台。可见，如何提供一种优化晶圆曝光布局的方法，来提高产品良率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种晶圆曝光布局的优化方法，通过测量迭对标记的中心偏移量，确定机台对非完整曝光单元对准的补偿边界，以获得最大数量完整曝光单元die的曝光布局，从而提高产品良率。

本发明提供的晶圆曝光布局的优化方法包括以下步骤：

步骤S01，提供待曝光晶圆；

步骤S02，制作掩膜板，该掩膜板图案具有X方向和Y方向长度分别为4Dx和4Dy的长方形，该长方形四个角向外具有至少两组沿该长方形横向中心线或纵向中心线对称的迭对标记；

步骤S03，通过涂胶、曝光和显影工艺，将该掩膜板的长方形及迭对标记图案转移到晶圆上，所述晶圆含有沿X方向和Y方向阵列状分布的大小一致的曝光单元，该曝光单元包括晶圆中间区域的完整曝光单元和晶圆边缘区域的非完整曝光单元，晶圆的曝光单元之间分属相邻两个曝光单元的第一迭对标记和第二迭对标记相互迭对；

步骤S04，通过迭对测量仪，测量晶圆中完整曝光单元和完整曝光单元之间迭对标记的中心偏移量，定义为标准偏移量；

步骤S05，通过迭对测量仪，测量晶圆边缘区域每组相邻完整曝光单元和非完整曝光单元之间迭对标记的中心偏移量，定义为边缘偏移量，该边缘偏移量包括X方向和Y方向；

步骤S06，判断晶圆X方向或Y方向最边缘曝光单元是否为完整曝光单元，若否，所有曝光单元沿X方向或Y方向相对于晶圆平移一预设距离，然后重复步骤S03至S06；若是，则进入步骤S07；

步骤S07，比较测得的每组边缘偏移量和标准偏移量，确定光刻机对非完整曝光单元对准的补偿边界，完成曝光单元布局的优化。

进一步地，该长方形四个角上具有四组迭对标记，每组迭对标记包括不重叠的第一迭对标记和第二迭对标记，该四组迭对标记沿该长方形中心旋转对称，使得相邻两个曝光单元边缘的第一迭对标记和第二迭对标记交错迭对。

进一步地，该第一迭对标记和第二迭对标记为尺寸不同的正方形。

进一步地，该第一迭对标记和第二迭对标记位于相邻曝光单元之间的切割道内。