一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，包括在掩模版第一、第二圖案區(qū)的第一、第二圖形單元形成位置對應(yīng)的第一、第二套刻標(biāo)記；在測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層；在測試晶圓上形成第二套刻標(biāo)記層圖案；測量第一、第二套刻標(biāo)記的中心偏移量，計(jì)算出第一晶圓套刻殘留值；在測試晶圓上再次形成第二套刻標(biāo)記層圖案，并計(jì)算出第二晶圓套刻殘留值；重復(fù)形成第二套刻標(biāo)記層圖案，得到不同晶圓承載吸附壓力與晶圓套刻殘留值之間的對應(yīng)關(guān)系。通過本發(fā)明可找到晶圓套刻精度滿足光刻工藝要求時(shí)的最佳的晶圓承載吸附壓力，從而達(dá)到優(yōu)化晶圓承載吸附壓力的有益效果，有效解決了真空形變造成的晶圓套刻精度問題?！緦＠f明】一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微電子
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地，涉及一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的面積越來越小，芯片內(nèi)的半導(dǎo)體器件關(guān)鍵尺寸也不斷縮小，因此對半導(dǎo)體工藝精度的要求越來越高。[0003]在半導(dǎo)體器件的制造工藝中，通常需要依次將超過40層以上不同掩模的圖案重疊到晶圓上。因此，為了保證半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性能，要求每層圖案都需要與前層圖案具有較好的套刻(Overlay)精度。[0004]在半導(dǎo)體工藝中，為了防止晶圓在傳送過程中發(fā)生滑動和提高傳送位置的精度，通常利用傳送單元使用真空負(fù)壓技術(shù)將晶圓固定于傳送單元的手臂、承載臺等與晶圓直接接觸的部件上。請參閱圖1a-圖lb，圖1a-圖1b是一種晶圓從光刻機(jī)的中央承載臺傳送到晶圓處理臺時(shí)的傳送狀態(tài)示意圖。如圖1a所示，在光刻曝光工藝中，當(dāng)晶圓(wafer)從光刻機(jī)中央承載臺(centertable)傳送到光刻機(jī)晶圓處理臺(waferhandler，WH)時(shí)，將使用真空負(fù)壓技術(shù)將晶圓吸附固定于中央承載臺的三根接觸栓(pin)上，即通過三根接觸栓提供真空負(fù)壓，來提供一定的晶圓承載吸附壓力；如圖1b所示，當(dāng)晶圓被放置在晶圓處理臺上時(shí)，三根接觸栓具有的真空負(fù)壓很容易造成晶圓的形變。在晶圓即將曝光之前，晶圓的形變?nèi)菀自斐删A套刻精度偏差。[0005]請參閱圖2a_圖2b，圖2a_圖2b是一種晶圓套刻精度殘留值不意圖。如圖2a所不，由于與三根接觸栓接觸部位的晶圓曝光單元發(fā)生形變，導(dǎo)致晶圓與三根接觸栓接觸位置處的套刻精度殘留值很大，而這一部分殘留值在光刻工藝上不能進(jìn)行補(bǔ)正。當(dāng)晶圓套刻殘留值超出套刻精度的工藝窗口時(shí)，前后層的套刻精度不夠，就會嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的良率。圖2b顯示三根接觸栓在晶圓上的相對位置分布，其與圖2a所示的套刻精度殘留值圖形位置對應(yīng)。[0006]為了減輕真空形變造成的晶圓套刻精度問題，傳統(tǒng)的做法是降低晶圓由光刻機(jī)中央承載臺到光刻機(jī)晶圓處理臺的傳送速度，并在晶圓傳送到光刻機(jī)晶圓處理臺后靜止一段時(shí)間，使待曝光晶圓恢復(fù)形變，從而減輕真空形變造成的晶圓套刻精度問題。但這類方法會導(dǎo)致光刻機(jī)生產(chǎn)效率的降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)能的損失。[0007]因此，提出一種優(yōu)化晶圓承載吸附壓力的方法，有效解決真空形變造成的晶圓套刻精度問題顯得尤為重要。【
發(fā)明內(nèi)容】[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，以解決真空形變造成的晶圓套刻精度問題，提高晶圓套刻精度。[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:[0010]一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，包括以下步驟:[0011]步驟SO1:提供一掩模版，所述掩模版包含兩個(gè)尺寸相同的第一、第二圖案區(qū)，所述第一、第二圖案區(qū)分別包含若干第一、第二圖形單元，所述第一、第二圖形單元的數(shù)量、尺寸相同，并在第一、第二圖案區(qū)的位置相一一對應(yīng)，所述第一圖形單元含有第一套刻標(biāo)記，所述第二圖形單元的對應(yīng)位置含有第二套刻標(biāo)記；[0012]步驟S02:提供一測試晶圓，在所述測試晶圓表面沉積第一介質(zhì)涂層，然后，利用所述掩模版的第一圖案區(qū)，在所述測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層；[0013]步驟S03:在所述第一套刻標(biāo)記層上沉積第二介質(zhì)涂層，然后，調(diào)節(jié)設(shè)定光刻機(jī)的第一晶圓承載吸附壓力，并經(jīng)過光刻膠涂膠、曝光和顯影工藝，將所述掩模版第二圖案區(qū)的第二套刻標(biāo)記層圖案轉(zhuǎn)移到測試晶圓上；[0014]步驟S04:對測試晶圓上第二套刻標(biāo)記相對第一套刻標(biāo)記的中心偏移量進(jìn)行測量，并計(jì)算出第一晶圓套刻殘留值；[0015]步驟S05:去除測試晶圓上第二圖案區(qū)層的光刻膠，然后，調(diào)節(jié)設(shè)定光刻機(jī)的第二晶圓承載吸附壓力，并經(jīng)過光刻膠涂膠、曝光和顯影工藝，再次形成第二套刻標(biāo)記層圖案，量取測試晶圓上第二套刻標(biāo)記相對第一套刻標(biāo)記的中心偏移量，并計(jì)算出第二晶圓套刻殘留值；[0016]步驟S06:重復(fù)執(zhí)行步驟S05，以得到不同晶圓承載吸附壓力與晶圓套刻殘留值之間的對應(yīng)關(guān)系，并從中選取滿足光刻工藝要求的晶圓套刻精度所對應(yīng)的最佳晶圓承載吸附壓力。[0017]優(yōu)選地，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記分別形成于第一、第二圖形單元的四個(gè)對應(yīng)角部。[0018]優(yōu)選地，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的大小不同。[0019]優(yōu)選地，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的圖案相同。[0020]優(yōu)選地，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的圖案中心相對應(yīng)。[0021]優(yōu)選地，所述第一、第二介質(zhì)涂層為氧化物涂層。[0022]優(yōu)選地，所述第一、第二介質(zhì)涂層的厚度為5_20nm。[0023]優(yōu)選地，步驟S02中，通過光刻、刻蝕、化學(xué)氣相沉積和化學(xué)機(jī)械研磨工藝，在所述測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層。[0024]優(yōu)選地，步驟S05中，對測試晶圓上第二圖案區(qū)層的光刻膠進(jìn)行灰化處理以將其去除。[0025]優(yōu)選地，利用迭對測量儀對中心偏移量進(jìn)行測量。[0026]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):[0027]I)通過建立一個(gè)定量的分析方法，可確定光刻機(jī)機(jī)臺不同晶圓承載吸附壓力對晶圓套刻精度的影響；[0028]2)通過定量分析方法，可找到晶圓套刻精度滿足光刻工藝要求時(shí)的最佳的晶圓承載吸附壓力，從而達(dá)到優(yōu)化晶圓承載吸附壓力的有益效果，有效解決了真空形變造成的晶圓套刻精度問題?！靖綀D說明】[0029]圖1a-圖1b是一種晶圓從光刻機(jī)的中央承載臺傳送到晶圓處理臺時(shí)的傳送狀態(tài)示意圖；[0030]圖2a_圖2b是一種晶圓套刻精度殘留值示意圖；[0031]圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法流程圖；[0032]圖4a_圖4d是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖3的方法形成的掩模版示意圖；[0033]圖5是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的測試晶圓曝光單元示意圖；[0034]圖6是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的第二套刻標(biāo)記和第一套刻標(biāo)記套刻示意圖；[0035]圖7是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中形成的晶圓套刻殘留值與晶圓承載吸附壓力的關(guān)系圖。【具體實(shí)施方式】[0036]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。[0037]需要說明的是，在下述的【具體實(shí)施方式】中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。[0038]在以下本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，請參閱圖3，圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法流程圖。如圖3所示，本發(fā)明的一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，包括以下步驟:[0039]執(zhí)行步驟S1:在掩模版第一、第二圖案區(qū)的第一、第二圖形單元形成位置對應(yīng)的第一、第二套刻標(biāo)記。[0040]請參閱圖4a_圖4d，圖4a_圖4d是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖3的方法形成的掩模版示意圖。如圖4a所示，提供一掩模版，該掩模版包含兩個(gè)尺寸大小相同的第一、第二圖案區(qū)Fl、F2。如圖4b所示，其顯示掩模版圖案區(qū)Fl、F2中較小的圖形單元分布放大示意圖，每個(gè)第一或第二圖案區(qū)分別包含若干個(gè)第一或第二圖形單元SI或S2，圖示為一5X6圖形單元陣列；所述第一、第二圖形單元的數(shù)量、尺寸相同，并在第一、第二圖案區(qū)的位置相一一對應(yīng);所述第一圖形單元含有第一套刻標(biāo)記Tl，所述第二圖形單元的對應(yīng)位置含有第二套刻標(biāo)記T2;例如，所述掩模版上的第一或第二套刻標(biāo)記Tl或T2可分別形成于第一或第二圖形單元SI或S2的四個(gè)對應(yīng)角部。如圖4c所示，其顯示掩模版圖案區(qū)中較小的圖形單元S1、S2上套刻標(biāo)記分布對比放大示意圖，其中左圖為第一圖形單元SI，右圖為第二圖形單元S2，第一、第二套刻標(biāo)記T1、T2分別形成于第一、第二圖形單元的四個(gè)對應(yīng)角部，其圖案可相同、但大小可不同，且在掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的圖案中心相對應(yīng)。如圖4d所示，其顯示一種第一套刻標(biāo)記Tl和第二套刻標(biāo)記T2放大示意圖，第一、第二套刻標(biāo)記T1、T2具有相同的不連續(xù)框形圖案，其圖案中心相對應(yīng)，但圖案大小可不同，這樣在進(jìn)行套刻時(shí)易于分辨。[0041]執(zhí)行步驟S2:在測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層。[0042]請參閱圖5，圖5是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的測試晶圓曝光單元示意圖。如圖5所示，提供一測試晶圓，可通過化學(xué)氣相沉積在所述測試晶圓表面沉積第一介質(zhì)涂層，介質(zhì)涂層可采用氧化物涂層材料，例如可以是氧化硅涂層;然后，利用所述掩模版的第一圖案區(qū)，通過光刻將掩模版第一圖案區(qū)第一套刻標(biāo)記圖案轉(zhuǎn)移到測試晶圓上，測試晶圓包含完整曝光單元FS和晶圓邊緣曝光單元ES;接著，經(jīng)過刻蝕、化學(xué)氣相沉積和化學(xué)機(jī)械研磨在所述測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層。[0043]執(zhí)行步驟S3:在測試晶圓上形成第二套刻標(biāo)記層圖案。[0044]可通過化學(xué)氣相沉積再次在所述第一套刻標(biāo)記層基底上沉積氧化硅第二介質(zhì)涂層;然后，調(diào)節(jié)設(shè)定光刻機(jī)的第一晶圓承載吸附壓力Pl，例如，使Pl=-1OOkPa;并經(jīng)過光刻膠涂膠、曝光和顯影工藝，將所述掩模版第二圖案區(qū)的第二套刻標(biāo)記層圖案轉(zhuǎn)移到測試晶圓上。[0045]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一、第二介質(zhì)涂層例如氧化硅介質(zhì)涂層的厚度為5-20nm。較佳地，氧化物涂層的厚度為5nm，以保證晶圓的厚度足夠薄，從而對光刻機(jī)晶圓承載吸附壓力足夠敏感。[0046]執(zhí)行步驟S4:測量第一、第二套刻標(biāo)記的中心偏移量，計(jì)算出第一晶圓套刻殘留值。[0047]請參閱圖6，圖6是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的第二套刻標(biāo)記和第一套刻標(biāo)記套刻示意圖。如圖6所示，可通過迭對測量儀測量測試晶圓上上述具有不連續(xù)框形圖案的第二套刻標(biāo)記相對第一套刻標(biāo)記的中心偏移量，并計(jì)算出當(dāng)?shù)谝痪A承載吸附壓力Pl=-1OOkPa時(shí)晶圓X/Y分量套刻殘留值Dl=8nm。[0048]執(zhí)行步驟S5:在測試晶圓上再次形成第二套刻標(biāo)記層圖案，并計(jì)算出第二晶圓套刻殘留值。[0049]對測試晶圓上第二圖案區(qū)層的光刻膠進(jìn)行灰化處理，以將其去除。然后，再次調(diào)節(jié)設(shè)定光刻機(jī)的第二晶圓承載吸附壓力P2=_90kPa，并經(jīng)過光刻膠涂膠、曝光和顯影工藝，再次形成第二套刻標(biāo)記層圖案;然后，再次量取測試晶圓上第二套刻標(biāo)記相對第一套刻標(biāo)記的中心偏移量，并計(jì)算出第二晶圓套刻殘留值D2=7.5nm。[0050]執(zhí)行步驟S6:重復(fù)形成第二套刻標(biāo)記層圖案，得到不同晶圓承載吸附壓力與晶圓套刻殘留值之間的對應(yīng)關(guān)系。[0051]請參閱圖7，圖7是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中形成的晶圓套刻殘留值與晶圓承載吸附壓力的關(guān)系圖；圖中橫坐標(biāo)代表晶圓承載吸附壓力(單位:kPa)，縱坐標(biāo)代表晶圓套刻殘留值(單位:nm)。如圖7所示，重復(fù)執(zhí)行步驟S5，即可得到不同晶圓承載吸附壓力Pn與晶圓套刻殘留值Dn之間的對應(yīng)關(guān)系，從而可找到滿足光刻工藝要求的晶圓套刻精度所對應(yīng)的最佳晶圓承載吸附壓力，即晶圓套刻精度滿足光刻套刻偏差6nm時(shí)的最佳的晶圓承載吸附壓力-60kPao[0052]本發(fā)明上述方法可適用于針對包括I線光刻機(jī)、KrF光刻機(jī)、ArF光刻機(jī)和EUV光刻機(jī)等光刻機(jī)臺晶圓承載吸附壓力的優(yōu)化。[0053]綜上所述，本發(fā)明通過建立一個(gè)定量的分析方法，可確定光刻機(jī)機(jī)臺不同晶圓承載吸附壓力對晶圓套刻精度的影響；并通過定量分析方法，可找到晶圓套刻精度滿足光刻工藝要求時(shí)的最佳的晶圓承載吸附壓力，從而達(dá)到優(yōu)化晶圓承載吸附壓力的有益效果，有效解決了真空形變造成的晶圓套刻精度問題。[0054]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)?！局鳈?quán)項(xiàng)】1.一種光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟SO1:提供一掩模版，所述掩模版包含兩個(gè)尺寸相同的第一、第二圖案區(qū)，所述第一、第二圖案區(qū)分別包含若干第一、第二圖形單元，所述第一、第二圖形單元的數(shù)量、尺寸相同，并在第一、第二圖案區(qū)的位置相一一對應(yīng)，所述第一圖形單元含有第一套刻標(biāo)記，所述第二圖形單元的對應(yīng)位置含有第二套刻標(biāo)記；步驟S02:提供一測試晶圓，在所述測試晶圓表面沉積第一介質(zhì)涂層，然后，利用所述掩模版的第一圖案區(qū)，在所述測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層；步驟S03:在所述第一套刻標(biāo)記層上沉積第二介質(zhì)涂層，然后，調(diào)節(jié)設(shè)定光刻機(jī)的第一晶圓承載吸附壓力，并經(jīng)過光刻膠涂膠、曝光和顯影工藝，將所述掩模版第二圖案區(qū)的第二套刻標(biāo)記層圖案轉(zhuǎn)移到測試晶圓上；步驟S04:對測試晶圓上第二套刻標(biāo)記相對第一套刻標(biāo)記的中心偏移量進(jìn)行測量，并計(jì)算出第一晶圓套刻殘留值；步驟S05:去除測試晶圓上第二圖案區(qū)層的光刻膠，然后，調(diào)節(jié)設(shè)定光刻機(jī)的第二晶圓承載吸附壓力，并經(jīng)過光刻膠涂膠、曝光和顯影工藝，再次形成第二套刻標(biāo)記層圖案，量取測試晶圓上第二套刻標(biāo)記相對第一套刻標(biāo)記的中心偏移量，并計(jì)算出第二晶圓套刻殘留值；步驟S06:重復(fù)執(zhí)行步驟S05，以得到不同晶圓承載吸附壓力與晶圓套刻殘留值之間的對應(yīng)關(guān)系，并從中選取滿足光刻工藝要求的晶圓套刻精度所對應(yīng)的最佳晶圓承載吸附壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記分別形成于第一、第二圖形單元的四個(gè)對應(yīng)角部。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的大小不同。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的圖案相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，所述掩模版上第一、第二套刻標(biāo)記的圖案中心相對應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，所述第一、第二介質(zhì)涂層為氧化物涂層。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，所述第一、第二介質(zhì)涂層的厚度為5-20nmo8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S02中，通過光刻、刻蝕、化學(xué)氣相沉積和化學(xué)機(jī)械研磨工藝，在所述測試晶圓上形成第一套刻標(biāo)記層。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S05中，對測試晶圓上第二圖案區(qū)層的光刻膠進(jìn)行灰化處理以將其去除。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機(jī)的晶圓承載吸附壓力優(yōu)化方法，其特征在于，利用迭對測量儀對中心偏移量進(jìn)行測量?！疚臋n編號】H01L21/033GK105842996SQ201610370135【公開日】2016年8月10日【申請日】2016年5月30日【發(fā)明人】甘志鋒,毛智彪【申請人】上海華力微電子有限公司