[发明专利]一种光刻套准补正的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种光刻套准补正的方法。

背景技术

集成电路制程在不断发展，器件的特征尺寸随之不断减小，纳米级以及次纳米级技术节点日益成熟。这与光刻工艺的设备的精进，最小单元特征尺寸的缩小有着密不可分的关系。然而，光有不断缩小的特征尺寸还不够，还需要同时提高光刻工艺的套准精度。

套准精度(Overlay)OVL也就是整个制程中当前层与前层之间的叠对精度，是现代所有高进度光刻机的重要性能指标之一，也是不断进步的光刻技术需要考虑的重要部分。套准精度会严重影响产品的良率和性能。因此，提高光刻机的套准精度，也是决定最小单元尺寸，也就是制造器件的特征尺寸的重要前提。。如果套准精度超过误差容忍度，那么前层和当前层的层间设计电路就可能会因为位移发生变差，甚至断路或者短路，从而影响产品的良率。

在集成电路制程中，在硅片的每一层都会做一个专门的标记：套准标记(overlay mark)，用来通过量测机台测出层与层之间的套准误差。一般采用Bar in Bar的方式。除了制程中特定的CMP或金属层会影响overlay mark的清晰度，制程中产生的缺陷也会影响套准标记从而影响套准精度。

套准误差的表现有很多种形式，其中包括平移(shift)、旋转(rotate)、扩张(scaling)、偏转(skew)等形式，不同的误差形式会对曝光位置的偏移量造成不同的影响。几种基本的套准误差,分别针对硅片和曝光单元的X、Y方向，如下：

Wafer shift X、wafer shift Y

Wafer magnification(scaling)X、Wafer magnification(scaling)Y

Wafer rotation X、wafer rotation Y

曝光单元magnification(scaling)X、曝光单元magnification(scaling)Y

曝光单元rotation X、曝光单元rotation Y

3 sigma X、3 sigma Y

业界为了提高套准精度，进行了一系列的工艺改善，从仅对当前层layer进行套准OVL补正；发展到区分被对准层的机台再进行套准OVL补正；最近随着浸没式曝光机的引入，又进一步针对浸没式曝光机采用根据被对准层和当前层的曝光平台chuck进行套准补值。总体而言，现有技术改善套准精度的方法，大致分光刻机机台端的参数补正和硅片对准测量结果反馈补正两种。

光刻机机台端的参数补正是指，在光刻机参数中，找到相应的参数与套准精度的各个参数的关系，对其进行补正。其目的在于改善光刻机硬件本身性能所带来的套准误差。光刻机是一个系统，包括：环境，光罩平台，硅片曝光平台，对准系统等，其任一部分的误差都会导致产生集成电路制程中的套准误差，因此需要按机台的系统特性进行补正，以改善套准精度。

硅片对准测量结果反馈补正是指，实际的大批量生产中，成批的光刻机同时使用，不可避免的存在一批同时流片的硅片，其前层光刻对准曝光与当前层光刻的对准曝光不在同一个机台，或者虽然是同一个机台却不是同一个对准曝光平台的情况，为提高套准精度，尤其是特征尺寸在90纳米以下制程，现有工艺针对当前层与前层使用不同机台和不同硅片对准曝光平台chuck的情况进行Overlay的补正，以改善对准精度，但补正范围也仅限于此。下表中罗列了当前工艺对于Overlay的补正方式，仅限于对被对准前层的不同对准机台，不同chuck的补正。表中A、B为机台号，如果仅有一个chuck，则默认为chuck1。