套刻精度修正方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110531591 A(43)申请公布日 2019.12.03

(21)申请号 201910818292.2(22)申请日 2019.08.30

(71)申请人 上海华力微电子有限公司

地址 201315 上海市浦东新区良腾路6号(72)发明人 王敏　王海舟　

(74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务

所(普通合伙) 31237

代理人 曹廷廷(51)Int.Cl.

G03F 7/20(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图5页

()发明名称

套刻精度修正方法(57)摘要

本发明提供一种套刻精度修正方法，包括：提供一形成有掩膜版图形和切割道形成区的掩膜版，并在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记；利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光；收集曝光区域内所有的对准标记数据；根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据；根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度。在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记来获取曝光区域内的套刻误差数据以引入高阶数的修正量，可以在线性修正的基础上实现曝光区域内部的高阶修正，从而减小了套刻误差，提高了套刻精度。CN 110531591 ACN 110531591 A

权　利　要　求　书

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1.一种套刻精度修正方法，其特征在于，包括：提供一掩膜版，所述掩膜版上形成有掩膜版图形和切割道形成区；在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记；利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光；收集曝光区域内的每对对准标记数据；

根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据；根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度。2.根据权利要求1所述的套刻精度修正方法，其特征在于，所述掩膜版图形的数量大于或者等于1个。

3.根据权利要求2所述的套刻精度修正方法，其特征在于，所述切割道形成区分布在所述掩膜版图形的四周。

4.根据权利要求3所述的套刻精度修正方法，其特征在于，所述掩膜版图形的数量为多个，多个所述掩膜版图形按点阵式分布，相邻的所述掩膜版图形共享所述掩膜版图形之间的所述切割道形成区中的所述对准标记。

5.根据权利要求3所述的套刻精度修正方法，其特征在于，在所述掩膜版上的所述切割道形成区中设置8对对准标记以实现套刻精度的二阶修正。

6.根据权利要求3所述的套刻精度修正方法，其特征在于，在所述掩膜版上的所述切割道形成区中设置10对对准标记以实现套刻精度的三阶修正。

7.根据权利要求5或6所述的套刻精度修正方法，其特征在于，每对所述对准标记包括：第一方向对准标记及第二方向对准标记，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

8.根据权利要求1所述的套刻精度修正方法，其特征在于，根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据之后，所述套刻精度修正方法还包括：利用所述曝光机台记录并存储所述套刻误差数据使得所述套刻误差数据能够修正相同产品的套刻精度。

9.根据权利要求1所述的套刻精度修正方法，其特征在于，采用深紫外光对所述掩膜版进行曝光。

10.根据权利要求1所述的套刻精度修正方法，其特征在于，利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光之前，所述套刻精度修正方法还包括：

在一衬底表面形成一光刻胶层。

11.根据权利要求10所述的套刻精度修正方法，其特征在于，利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光使得所述掩膜版图形转印至曝光区域的所述光刻胶层上，以得到图案化的光刻胶层。

12.根据权利要求11所述的套刻精度修正方法，其特征在于，在根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度之后，所述套刻精度修正方法还包括：

利用所述图案化的光刻胶层作为掩膜，对所述衬底进行离子注入。13.根据权利要求11所述的套刻精度修正方法，其特征在于，在根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度之后，所述套刻精度修正方法还包括：

利用所述图案化的光刻胶层作为掩膜，对所述衬底进行刻蚀以将所述掩膜版图形转移至所述衬底上。

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说　明　书套刻精度修正方法

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技术领域

[0001]本发明涉及半导造技术领域，特别涉及一种套刻精度修正方法。

背景技术

[0002]随着半导体器件尺寸的不断缩小，器件对套刻对准的要求更高，在目前的套刻精度修正中，对于需要进行离子注入或者刻蚀的介质层来说，在曝光区域内，掩膜版和介质层上对应只有一对对准标记，由所述对准标记得到的修正只能是线性修正，对曝光区域内部更小的单元无法修正，曝光机台的普通的线性修正不能够很好地修正实际网格与理想网格的误差。

[0003]目前本领域通常的做法是依靠套刻误差测量的结果来修正曝光区域内部，将补偿数据反馈给光刻机的曝光系统，曝光系统将修正后的数据应用于待离子注入或者待刻蚀的介质层。28纳米低功率的逻辑器件中有18-20层的介质层在光刻工艺后需要离子注入或者刻蚀，每层介质层上先旋涂一光刻胶层，然后利用曝光系统量测光刻胶层上的套刻误差全局数据，接着将所述套刻误差全局数据反馈给光刻机以实现手动修正，这样的套刻精度修正方法比较繁琐且容易出现失误。此外，不同的光刻机的对准性能并不完全一样，需为掩膜版的各种组合提供相应的修正，同时光刻机工作平台的维护、光学系统维修可能会对误差修正产生影响从而导致需要重新收值修正。

[0004]因此需要一种新的套刻精度修正方法来实现高精度的修正，减小套刻误差。发明内容

[0005]本发明的目的在于提供一种套刻精度修正方法，以解决光刻时套刻误差过大的问题。

[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种套刻精度修正方法，包括：[0007]提供一掩膜版，所述掩膜版上形成有掩膜版图形和切割道形成区；[0008]在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记；[0009]利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光；[0010]收集曝光区域内的每对对准标记数据；

[0011]根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据；[0012]根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度。[0013]可选的，在所述套刻精度修正方法中，所述掩膜版图形的数量大于或者等于1个。[0014]可选的，在所述套刻精度修正方法中，所述切割道形成区分布在所述掩膜版图形的四周。

[0015]可选的，在所述套刻精度修正方法中，所述掩膜版图形的数量为多个，多个所述掩膜版图形按点阵式分布，相邻的所述掩膜版图形共享所述掩膜版图形之间的所述切割道形成区中的所述对准标记。[0016]可选的，在所述套刻精度修正方法中，在所述掩膜版上的所述切割道形成区中设

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置8对对准标记以实现套刻精度的二阶修正。[0017]可选的，在所述套刻精度修正方法中，在所述掩膜版上的所述切割道形成区中设置10对对准标记以实现套刻精度的三阶修正。[0018]可选的，在所述套刻精度修正方法中，每对所述对准标记包括：第一方向对准标记及第二方向对准标记，所述第一方向与所述第二方向相垂直。[0019]可选的，在所述套刻精度修正方法中，根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据之后，所述套刻精度修正方法还包括：利用所述曝光机台记录并存储所述套刻误差数据使得所述套刻误差数据能够修正相同产品的套刻精度。[0020]可选的，在所述套刻精度修正方法中，采用深紫外光对所述掩膜版进行曝光。[0021]可选的，在所述套刻精度修正方法中，利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光之前，所述套刻精度修正方法还包括：

[0022]在一衬底表面形成一光刻胶层。[0023]可选的，在所述套刻精度修正方法中，利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光使得所述掩膜版图形转印至曝光区域的所述光刻胶层上，以得到图案化的光刻胶层。[0024]可选的，在所述套刻精度修正方法中，在根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度之后，所述套刻精度修正方法还包括：[0025]利用所述图案化的光刻胶层作为掩膜，对所述衬底进行离子注入。[0026]可选的，在所述套刻精度修正方法中，在根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度之后，所述套刻精度修正方法还包括：[0027]利用所述图案化的光刻胶层作为掩膜，对所述衬底进行刻蚀以将所述掩膜版图形转移至所述衬底上。[0028]综上，本发明提供一种套刻精度修正方法，包括：提供一形成有掩膜版图形和切割道形成区的掩膜版，并在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记；利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光；收集曝光区域内所有的对准标记数据；根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据；根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度。在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记来获取曝光区域内的套刻误差数据以引入高阶数的修正量，可以在线性修正的基础上实现曝光区域内部的高阶修正，从而减小了套刻误差，提高了套刻精度。附图说明

[0029]图1是本发明实施例的套刻精度修正方法的流程图；[0030]图2是本发明实施例的一种掩膜版示意图；[0031]图3是本发明实施例的晶圆曝光区域示意图；

[0032]图4是本发明实施例的任意一个对准标记示意图；[0033]图5是本发明实施例的另一种掩膜版示意图；

[0034]图6是本发明实施例的针对任一掩膜版图形设置对准标记的掩膜版示意图；[0035]其中，附图标记说明：[0036]10-掩膜版，11-掩膜版图形，12-切割道形成区，121-对准标记，21、23、25、1211、1213、1215-第一方向对准标记，22、24、26、1212、1214、1216-第二方向对准标记。

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具体实施方式

[0037]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的套刻精度修正方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

[0038]目前现有技术的简单模型就是线性修正模型，通常用到6个参数：X和Y方向的平移参数；X和Y方向的收缩或放大参数；旋转参数；对角扭曲参数。但是，这6个参数不足以描述参考层实际网格与理想网格的偏差，所以本发明提供的套刻精度修正方法引入高阶修正，在线性修正的基础上引入了高阶修正量，即在修正中添加其他一些重要的参数以实现二阶、三阶以及四阶等高阶修正。

[0039]本发明提供一种套刻精度修正方法，参考图1，图1是本发明实施例的套刻精度修正方法的流程图，结合图2和图3，图2是本发明实施例的一种掩膜版示意图，图3是本发明实施例的晶圆曝光区域示意图，详细介绍本发明提供的所述套刻精度修正方法。[0040]S10：提供一掩膜版10，所述掩膜版10上形成有掩膜版图形11和切割道形成区12。具体的，如图2所示，所述掩膜版图形11的数量大于或者等于1个，所述切割道形成区12分布在所述掩膜版图形10的四周，所述掩膜版图形11的数量为多个，多个所述掩膜版图形11按点阵式分布，所述切割道形成区12将掩膜版10分成一个个小的封闭单元，本实施例以设置有4个掩膜版图形的掩膜版为例，所述掩膜版对应晶圆上的一个曝光区域，晶圆上的每个曝光区域中设置2×2个die，即每个die对应一个所述掩膜版图形，4个所述掩膜版图形11按点阵式分布，即按重复规则排列。[0041]S20：在所述切割道形成区12中设置至少8对对准标记。参考图4，图4是本发明实施例的任意一个对准标记示意图，所述对准标记121可以是本技术领域的常用的任何一种对准标记。具体的，在所述掩膜版10的所述切割道形成区12中设置至少8对对准标记，每对所述对准标记包括：第一方向对准标记及第二方向对准标记，所述第一方向与所述第二方向相垂直，在本实施例中，所述第一方向例如是X方向，所述第二方向例如是Y方向，如图2所示，所述掩膜版10的所述切割道形成区12(4个掩膜版图形11的之间的切割道形成区)中一共设置有16个所述对准标记121，相邻的掩膜版图形共享它们之间的2个对准标记。同一个掩膜版图形上面的X方向上的2个对准标记和其左侧的Y方向上的2个对准标记构成两对，同一个掩膜版图形下面的X方向上的2个对准标记和其右侧的Y方向上的2个对准标记构成两对，此外，也可以是同一个掩膜版图形上面的X方向上的2个对准标记和其右侧的Y方向上的2个对准标记构成两对，同一个掩膜版图形下面的X方向上的2个对准标记和其左侧的Y方向上的2个对准标记构成2对，例如，第一方向对准标记21及第二方向对准标记22构成一对所述对准标记，第一方向对准标记23及第二方向对准标记24构成一对所述对准标记，第一方向对准标记25及第二方向对准标记26构成一对所述对准标记，以此类推，所述掩膜版上的对准标记按X方向和Y方向对应地组成8对。在所述切割道形成区12中设置8对及8对以上对准标记，并利用曝光机台逐一进行对准，可以使得套刻误差小于1um，提高了套刻精度，可以在线性修正的基础上实现晶圆的曝光区域内部的高阶修正。各所述掩膜版10上的所述切割道形成区12中设置8对对准标记可以实现套刻精度的二阶修正。对应的，在所述切割道形成

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区12中设置10对对准标记可以实现套刻精度的三阶修正，以此类推，设置10对以上的对准标记便能够实现套刻精度的对应阶数的高阶修正。[0042]进一步的，参考图5，图5是本发明实施例的另一种掩膜版示意图，本发明还可以对每一个掩膜版图形11均设置至少8对对准标记，如图5所示，每一个掩膜版图形11的四周都设置有16个所述对准标记121，相邻的两个掩膜版图形共享它们之间的4个对准标记，即上一行的掩膜版图形与下一行的掩膜版图形共享它们之间的4个对准标记，前一列的掩膜版图形与后一列的掩膜版图形共享它们之间的4个对准标记。所述掩膜版图形11上面的X方向上的四个对准标记和所述掩膜版图形11左侧的Y方向上的四个对准标记构成4对，所述掩膜版图形11下面的X方向上的四个对准标记和所述掩膜版图形11右侧的Y方向上的四个对准标记构成4对，例如，第一方向对准标记1211及第二方向对准标记1212构成一对所述对准标记，第一方向对准标记1213及第二方向对准标记1214构成一对所述对准标记，第一方向对准标记1215及第二方向对准标记1216构成一对所述对准标记，以此类推，所述掩膜版图形11四周的对准标记按X方向和Y方向对应地组成8对。在每个所述掩膜版图形11四周的所述切割道形成区12中均设置8对对准标，能够进一步提高套刻精度。[0043]进一步的，请参考图6，图6是本发明实施例的针对任一掩膜版图形设置对准标记的掩膜版示意图，本发明还可以针对一个掩膜版上的任意一个掩膜版图形11设置至少8对对准标记，从图5和图6中可以看出，图5是针对掩膜版上的所有掩膜版图形都设置8对对准标记，图6是针对掩膜版上的任意一个掩膜版图形设置8对对准标记，在任一所述掩膜版图形11四周的所述切割道形成区12中设置至少8对对准标记，可以在线性修正的基础上实现曝光区域内部的任一所述掩膜版图形11的高阶修正，从而减小了套刻误差，提高了套刻精度，提高了产品良率。[0044]S30：利用曝光机台对所述掩膜版10进行曝光。具体的，选取一衬底来进行曝光工艺，所述衬底包括硅基底和形成于所述硅基底上的介质层，其中，所述介质层后续例如可以执行离子注入工艺或者刻蚀工艺。利用曝光机台对所述掩膜版10进行曝光之前，所述套刻精度修正方法还包括：在所述衬底表面形成一光刻胶层。所述光刻胶层覆盖所述介质层，其中，利用曝光机台对所述掩膜版10进行曝光使得所述掩膜版图形11转印至曝光区域的所述光刻胶层上，以得到图案化的光刻胶层，形成所述光刻胶层是为了完成光刻工艺，为了将形成的图案化的光刻胶层转移至所述介质层上做准备，曝光时，在光刻胶层上形成对应于若干所述掩膜版图形的若干单元，曝光时曝光机台根据曝光区域内部的若干单元的套刻精度进行单独高阶修正，后续曝光机台获取的套刻误差数据直接应用于单元本身，提升了制程稳定性及自动化水平。在本实施例中，采用深紫外光对所述掩膜版10进行曝光，利用深紫外光对所述光刻胶层进行光刻能够提高图案化的光刻胶层的关键尺寸的精度。[0045]S40：收集曝光区域内的每对对准标记数据。[0046]S50：根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据。其中，根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据之后，可以利用所述曝光机台记录并存储所述套刻误差数据使得所述套刻误差数据能够修正相同产品的套刻精度，存储在所述曝光机台的所述套刻误差数据形成一文件，后续同产品同层的若干单元可直接调用此文件进行高阶补正，即针对相同产品，所述套刻误差数据通用。曝光机台存储的所述套刻误差数据可以修正相同产品的套刻精度，这样就不需要在相同的产品上每次都重复做套刻对准以

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及收集曝光区域内的每对对准标记数据的步骤，从而提高了工作效率，减少套刻误差修正的工作量。[0047]S60：根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度。设置若干对对准标记来获取曝光区域内的套刻误差数据以引入高阶数的修正量，可以在线性修正的基础上实现曝光区域内部的高阶修正，从而减小了套刻误差，提高了套刻精度。[0048]进一步的，在根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度之后，若执行离子注入工艺，则所述套刻精度修正方法还包括：利用所述图案化的光刻胶层作为掩膜，对所述衬底的介质层进行离子注入。采用本发明提供的掩膜版10得到的所述图案化的光刻胶层的关键尺寸精度相较于采用普通掩膜版得到的图案化的光刻胶层的关键尺寸精度更高，从而使得对所述介质层进行离子注入的位置更加准确，避免了离子注入偏移的情况。

[0049]此外，在根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度之后，若执行刻蚀工艺，则所述套刻精度修正方法还包括：利用所述图案化的光刻胶层作为掩膜，对所述衬底进行刻蚀以将所述掩膜版图形转移至所述衬底的介质层上。采用本发明提供的掩膜版10得到的所述图案化的光刻胶层的关键尺寸精度相较于采用普通掩膜版得到的图案化的光刻胶层的关键尺寸精度更高，从而提高了介质层的刻蚀精度，避免了刻蚀偏移的情况。

[0050]综上，本发明提供一种套刻精度修正方法，包括：提供一形成有掩膜版图形和切割道形成区的掩膜版，并在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记；利用曝光机台对所述掩膜版进行曝光；收集曝光区域内所有的对准标记数据；根据所述对准标记数据获取所述曝光区域内的套刻误差数据；根据所述套刻误差数据调整曝光机台的光刻参数以修正套刻精度。在所述切割道形成区中设置至少8对对准标记来获取曝光区域内的套刻误差数据以引入高阶数的修正量，可以在线性修正的基础上实现曝光区域内部的高阶修正，从而减小了套刻误差，提高了套刻精度。

[0051]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

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