基于承载台的套刻精度修正方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种基于承载台的套刻精度修正方法。


背景技术：

2.套刻精度是指在光刻制造工艺中当层图形和前层图形的叠对位置精度，其是衡量光刻工艺的关键参数之一，而且，随着产品制程工艺的提升，器件对不同图层间的套刻精度的要求越来越高。
3.其中，承载台在光刻工艺(曝光过程)中用于承载基板。在曝光过程中，承载台的边缘逐渐出现一定的翘曲，使得吸附于承载台上基板也相应出现类似翘曲，该翘曲将使得基板曝光后的套刻精度出现差异，轻者产生聚焦不良，重则造成一定的良率损失，也即承载台作为一种“消耗品”，其使用寿命有限。
4.目前，通常采用直接更换使用寿命将近的承载台，以保证光刻良率，但频繁更换承载台不仅耗费机时，还不利于消减成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于承载台的套刻精度修正方法，延长承载台的使用寿命。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的基于承载台的套刻精度修正方法，包括：
7.获取承载台表面的历史翘曲度数据及与所述历史翘曲度数据相对应的基板在所述承载台上光刻后的历史套刻精度数据；
8.构建所述历史翘曲度数据与所述历史套刻精度数据的映射关系，所述映射关系包括由所述承载台的翘曲度在所述基板的不同区域获得不同的套刻精度；
9.检测所述承载台的翘曲度，根据所述映射关系，获得置于所述承载台上基板的不同区域的预测套刻精度，并基于所述预设套刻精度在所述基板上的不同区域选择相应的套刻精度补偿。
10.可选的，与所述历史翘曲度数据相对应的基板在所述承载台上光刻后的历史套刻精度数据，包括测量所述历史翘曲度数据之前及之后经过所述承载台的各至少两片基板的套刻精度数据。
11.可选的，所述历史套刻精度数据为采用一阶线性补偿所获得的套刻精度。
12.可选的，采用最小二乘法拟合所述历史翘曲度数据与所述历史套刻精度数据，以获得所述映射关系。
13.可选的，根据所述映射关系利用所述承载台的翘曲度获得所述基板上不同环状区域的宽度以及所述不同环状区域的套刻精度。
14.可选的，在获得所述映射关系后，还建立套刻精度补偿关系，根据套刻精度利用所述套刻精度补偿关系获得与所述套刻精度相匹配的补偿模式。
15.可选的，所述补偿模式包括一阶线性补偿模式和高阶非线性补偿模式。
16.可选的，所述基板呈圆形，所述承载台表面的翘曲度大于第一预设值且小于第二预设值，所述基板的表面划分为一中心区域和环绕所述中心区域设置的n个环形区域，第一至第n环形区域从所述基板的中心往边缘依次同心设置，所述基板在所述第一至第n环形区域具有不同的套刻精度，n为大于或等于1的整数。
17.可选的，对所述中心区域采用一阶线性补偿模式，对所述第一至第n环形区域采用高阶非线性补偿模式。
18.可选的，所述承载台表面的翘曲度小于或等于第一预设值，对所述基板采用一阶线性补偿模式。
19.综上所述，本发明通过获取承载台表面的历史翘曲度数据及与之相应的历史套刻精度数据，以构建两者的映射关系，利用映射关系可由承载台的翘曲度获得基板的不同区域的套刻精度，再检测承载台的翘曲度，根据上述映射关系获得承载台上基板在不同区域的预测套刻精度，并基于预设套刻精度执行光刻工艺时对基板的不同区域选择相应的套刻精度补偿，不仅可提高光刻工艺时的套刻精度，还可在载物台的翘曲度略微超标时，通过相应的套刻精度补偿保证其套刻精度，从而使载物台的使用寿命相对延长，以此降低成本及提高机台利用率。
附图说明
20.本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。
21.图1为本技术实施例提供的基于承载台的套刻精度修正方法的流程图。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，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。
23.如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，除非内容另外明确指出外。
24.图1为本技术实施例提供的基于承载台的套刻精度修正方法的流程图。
25.如图1所示，本实施例提供的基于承载台的套刻精度修正方法，包括：
26.s01：获取承载台表面的历史翘曲度数据及与所述历史翘曲度数据相对应的基板在所述承载台上光刻后的历史套刻精度数据；
27.s02：构建所述历史翘曲度数据与所述历史套刻精度数据的映射关系，所述映射关系包括由所述承载台的翘曲度在所述基板的不同区域获得不同的套刻精度；
28.s03：检测所述承载台的翘曲度，根据所述映射关系，获得置于所述承载台上基板
的不同区域的预测套刻精度，并基于所述预设套刻精度在所述基板上的不同区域选择相应的套刻精度补偿。
29.本实施例中执行光刻工艺的光刻机可为任意合适的光刻机，例如步进光刻机或扫描光刻机，基板可为任意合适材质，例如硅、石英、玻璃或陶瓷等。下面将结合图1对基于承载台的套刻精度修正方法进行详细介绍。
30.首先，执行步骤s01，获取承载台表面的历史翘曲度数据及与历史翘曲度数据相对应的基板在承载台上光刻后的历史套刻精度数据。
31.可光刻机载物台的历史点检数据中，获取承载台表面的不同翘曲度数据，并根据量测载物台翘曲度的时间点(量测时间点)，从基板的套刻精度量测数据中，获得在对应量测时间点之前及之后各至少两片基板的套刻精度数据；对量测时间点所获得的至少两片基板的套刻精度求取平均值作为该量测时间点的套刻精度数据。当然，在求取平均值之前，还可剔除套刻精度数据中的异常值，以提高数据的可信度。
32.此外，在一些示例中，还可在载物台的翘曲度量测时间点之前及之后，对基板所有曝光区域采集尽量多的套刻精度数据，以专门累积历史套刻精度数据以便于后续构建映射关系。
33.接着，执行步骤s02，构建历史翘曲度数据与历史套刻精度数据的映射关系，映射关系包括由承载台的翘曲度在基板的不同区域获得不同的套刻精度。
34.历史套刻精度数据可包括分布于基板的每个曝光区域的套刻精度，即包括基板整面(接近)的套刻精度数据。若将基板视为厚度均匀，基板吸附于载物台上，则基板的表面翘曲度可近似于载物台表面的翘曲度。在基板中心，其翘曲高度较小(可近似为0)，由基板中心往基板边缘其翘曲高度逐渐增大，因此，可以理解的是，若以基板中间区域的套刻精度需求执行光刻工艺，由基板中心往基板边缘其套刻精度逐渐降低，换言之，由基板中心往基板边缘其对应的套刻精度需求逐渐增大。为此，本实施例中，根据载物台不同区域的翘曲高度，即不同区域的套刻精度需求，通过建立映射关系进行对应的套刻精度补偿，从而提高光刻时的套刻精度。
35.以基板及载物台均为圆形为例，与载物台不同区域的翘曲高度类似，基板的表面可划分为一中心区域和环绕中心区域设置的n个环形区域，第一至第n环形区域从基板中心往基板边缘依次同心设置，基板在第一至第n环形区域具有不同的套刻精度(也即套刻精度需求)，n为大于或等于1的整数。其中，基板的套刻精度数据可包括第一至第n环形区域的套刻精度及相应的宽度(圆环宽度)，在实际中，可优选第n环形区域(最边缘的环形区域)的套刻精度及宽度表示以便于计算。
36.具体的，可采用最小二乘法对各历史翘曲度数据和对应的历史套刻精度数据进行拟合，以构建得到两者的映射关系，利用映射关系可由承载台的翘曲度数据获得与之相应的套刻精度数据，该套刻精度数据至少包括第n环形区域的套刻精度及宽度。
37.此外，在还建立套刻精度补偿关系，根据套刻精度利用套刻精度补偿关系获得与套刻精度相匹配的补偿模式，也即是根据基板不同区域的套刻精度，提供与之相应的补偿模式，以满足其套刻精度需求。所提供的补偿模式包括一阶线性补偿模式和高阶非线性补偿模式，高阶非线性补偿模式可例如包括三阶非线性补偿、五阶非线性补偿等。在一示例中，可对基板中心区域采用一阶线性补偿模式，对第一至第n环形区域采用对应的高阶非线
性补偿模式。
38.在此需要说明的是，随着光刻工艺的持续进行，承载台的翘曲度也相应逐渐变大，若承载台表面的翘曲度小于或等于第一预设值，可对基板采用一阶线性补偿模式以简化设置，并提高执行效率；若承载台表面的翘曲度大于第一预设值且小于第二预设值(第二预设值大于第一预设值)，则可对不同区域分别采取一阶线性补偿模式或高阶非线性补偿模式的方法进行补偿；若承载台表面的翘曲度大于或等于第二预设值，则说明承载台的翘曲度超出了可套刻精度的补偿范围，需更换承载台。其中，第一预设值可为承载台设计使用寿命届满时的翘曲度，而第二预设值可为采用高阶非线性补偿模式可加以补偿的最大翘曲度。在一具体示例中，以直径300mm的基板为例，承载台的第一预设值可为100微米，第二预设值可为110微米，由此不难看出，采用本实施例提供的套刻精度修正方法，可使承载台的使用寿命由翘曲度100微米延长至翘曲度110微米，其大约可延长承载台10％～20％的使用寿命。
39.此外，在采用本实施例提供的套刻精度修正方法，还可同时提高套刻精度，减少聚焦不良以及降低良率损失。
40.接着，执行步骤s03，检测承载台的翘曲度，根据映射关系，获得置于承载台上基板的不同区域的预测套刻精度，并基于预设套刻精度在基板上的不同区域选择相应的套刻精度补偿。
41.可采用直接或间接的方式量测光刻机承载台的翘曲度，例如采用光学表面测量仪器直接量测承载台的翘曲度，或者将标准基板置于载物台上，再检测标准基板在竖直方向上的多个高度以间接量测承载台的翘曲度。可以理解的是，此处获取承载台翘曲度的方法可与前述承载台的历史翘曲度数据的获取方式相同，以提高两者的匹配程度。
42.在获得载物台的翘曲度后，利用上述由构建历史翘曲度数据与历史套刻精度数据的映射关系，即可获得与该翘曲度对应的套刻精度，即预测套刻精度，包括若干环状区域(第一至第n环状区域)的套刻精度及宽度。
43.在获得第一至第n环状区域的套刻精度分布后，根据上述建立的套刻精度补偿关系，对第一至第n环状区域的分别采用对应的套刻精度补偿模式，以满足其套刻精度需求，并以此执行光刻工艺，从而达到延长承载台使用寿命及提高套刻精度的效果。
44.当然，在由预测套刻精度选择相应的套刻精度补偿执行光刻工艺，对基板执行套刻精度检测。
45.综上所述，本发明通过获取承载台表面的历史翘曲度数据及与之相应的历史套刻精度数据，以构建两者的映射关系，利用映射关系可由承载台的翘曲度获得基板的不同区域的套刻精度，再检测承载台的翘曲度，根据上述映射关系获得承载台上基板在不同区域的预测套刻精度，并基于预设套刻精度执行光刻工艺时对基板的不同区域选择相应的套刻精度补偿，不仅可提高光刻工艺时的套刻精度，还可在载物台的翘曲度略微超标时，通过相应的套刻精度补偿保证其套刻精度，从而使载物台的使用寿命相对延长，以此降低成本及提高机台利用率。
46.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。

技术特征：
1.一种基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，包括：获取承载台表面的历史翘曲度数据及与所述历史翘曲度数据相对应的基板在所述承载台上光刻后的历史套刻精度数据；构建所述历史翘曲度数据与所述历史套刻精度数据的映射关系，所述映射关系包括由所述承载台的翘曲度在所述基板的不同区域获得不同的套刻精度；检测所述承载台的翘曲度，根据所述映射关系，获得置于所述承载台上基板的不同区域的预测套刻精度，并基于所述预设套刻精度在所述基板上的不同区域选择相应的套刻精度补偿。2.根据权利要求1所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，与所述历史翘曲度数据相对应的基板在所述承载台上光刻后的历史套刻精度数据，包括测量所述历史翘曲度数据之前及之后经过所述承载台的各至少两片基板的套刻精度数据。3.根据权利要求2所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，所述历史套刻精度数据为采用一阶线性补偿所获得的套刻精度。4.根据权利要求2或3所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，采用最小二乘法拟合所述历史翘曲度数据与所述历史套刻精度数据，以获得所述映射关系。5.根据权利要求2所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，根据所述映射关系利用所述承载台的翘曲度获得所述基板上不同环状区域的宽度以及所述不同环状区域的套刻精度。6.根据权利要求1所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，在获得所述映射关系后，还建立套刻精度补偿关系，根据套刻精度利用所述套刻精度补偿关系获得与所述套刻精度相匹配的补偿模式。7.根据权利要求6所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，所述补偿模式包括一阶线性补偿模式和高阶非线性补偿模式。8.根据权利要求1所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，所述基板呈圆形，所述承载台表面的翘曲度大于第一预设值且小于第二预设值，所述基板的表面划分为一中心区域和环绕所述中心区域设置的n个环形区域，第一至第n环形区域从所述基板的中心往边缘依次同心设置，所述基板在所述第一至第n环形区域具有不同的套刻精度，n为大于或等于1的整数。9.根据权利要求8所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，对所述中心区域采用一阶线性补偿模式，对所述第一至第n环形区域采用高阶非线性补偿模式。10.根据权利要求8所述的基于承载台的套刻精度修正方法，其特征在于，所述承载台表面的翘曲度小于或等于所述第一预设值，对所述基板采用一阶线性补偿模式。

技术总结
本发明提供一种基于承载台的套刻精度修正方法，包括：获取承载台表面的历史翘曲度数据及与其对应的基板在承载台上光刻后的历史套刻精度数据；构建历史翘曲度数据与历史套刻精度数据的映射关系，映射关系包括由承载台的翘曲度在基板的不同区域获得不同的套刻精度；检测承载台的翘曲度，根据映射关系，获得置于承载台上基板的不同区域的预测套刻精度，并基于预设套刻精度在基板上的不同区域选择相应的套刻精度补偿。本发明中，通过检测承载台翘曲度，利用映射关系对光刻时基板不同区域进行套刻精度补偿，不仅提高光刻工艺时的套刻精度，还可使载物台的使用寿命相对延长，以此降低成本及提高机台利用率。低成本及提高机台利用率。低成本及提高机台利用率。


技术研发人员：袁海文 尹鹏腾 秦利鹏
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/14