专利名称：叠对误差补偿方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及双一种用于双站(twin stage)曝光机台 的叠对(overlay)误差补偿方法。
背景技术：
半导体器件是通过产生一连串的图案化材料层及非图案化材料层而被制造，其中 图案化材料层的特征在空间上是彼此相关联的。因此，在制造过程中，每一个图案化的材料 层皆需对准其前一个图案化的材料层。于是，在半导体制造过程中，必须考虑到半导体基材 (例如，晶圆)上材料层之间的相对准，即叠对(overlay) 0因为，如果叠对误差比较大，将 直接影响半导体器件的性能，甚至会因为连接层未对准所导致的短路而造成器件失效。随着半导体器件特征尺寸的逐渐缩小、材料层数的不断增加。传统显微镜判断层 对层之间的叠对，已远远不能满足要求。为求更高精确度，必须借助比肉眼更精密的光学自 动判断系统、自动侦测控制工作平台来完成叠对控制。例如，利用微影设备中的曝光机台 (包括扫描式(scanner)和步进式(stepper))来控制层对层之间的叠对。在保证器件性能的同时，人们在不断追求器件的出产效率，于是，具有双平台 (twin stage)的曝光机台便应用而生，这种曝光机台在空间上被划分为两个部分——测量 端(measurement side)与曝光端(exposure side)测量端负责晶圆对准(alignment)、调 平(leveling)与测量(晶圆图，wafer map)，曝光端负责曝光(exposure)。其工作过程如 下假设最初状态是第一平台在测量端，第二平台在曝光端。开始处理一批晶圆时，第 一平台接到第一片晶圆，则先在测量端进行对准与测量；得到结果后，与第二平台一起移动 到中间交换位置；第一平台被换到曝光端，用刚刚测量得到的结果对第一片晶圆进行曝光； 此时，第二平台被换到测量端，其接到第二片晶圆，对其进行对准与测量；等到第一片晶圆 完成曝光后，第一平台与第二平台换位，将第一片晶圆传回，同时准备接第三片晶圆；而第 二平台则对第二片晶圆进行曝光处理，而后依次重复。如此便可以减少晶圆的等待时间，而 提高出产效率。然而，两个平台的叠对控制表现不可避免的存在差异，而对半导体器件的出 产良率造成影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是减少双平台(twin stage)曝光机台两个工作平台 之间的叠对控制差异，同时利用这个差异将叠对误差控制在一个所需的范围内，以提高半 导体器件的性能及良率。为解决以上技术问题，本发明提供一种叠对误差补偿方法，用于双平台曝光机台 中，该方法利用所述曝光机台的两个工作平台的叠对补偿值之差补偿其中叠对误差较大的 工作平台。进一步的，所述曝光机台的两个工作平台的叠对补偿值之差是通过以下步骤获得线上测量晶圆叠对情况，获得原始数据；根据所述原始数据，计算得到叠对误差建模数 据；将所述叠对误差建模数据分为分别对应于两个工作平台的两组数据；根据所述两组数 据得到所述两个工作平台的叠对补偿值之差。进一步的，所述叠对误差建模数据包括10组数据，其中6组对应于晶圆，另外4组 对应于曝光场。进一步的，所述对应于晶圆的6组数据包括晶圆在X和Y方向上的平移量、晶圆 在X和Y方向上的扩张量、晶圆旋转量、晶圆非正交情况。进一步的，所述对应于曝光场的4组数据包括由晶圆以上模块产生的曝光场旋 转量、曝光场扩张量、曝光场不对称旋转量、曝光场不对称扩张量。进一步的，所述补偿工作平台是通过该工作平台的卡盘实现的。可见，以上叠对误差补偿方法利用两个工作平台的叠对补偿值之差来补偿其中叠 对误差较大的工作平台。如此，在减小两个工作平台之间的叠对控制差异的同时，将工作平 台的叠对误差控制在一个所需的范围内，提高了半导体器件的性能以及出产良率。
图1为本发明一实施例所提供的叠对误差补偿方法的流程示意图；图2为未采用本发明所提供的方法进行补偿时晶圆在X方向上的平移量(wafer translation X)的箱线图(box plot)；图3为采用本发明所提供的方法进行补偿后晶圆在X方向上的平移量(wafer translation X)的箱线图(box plot)。
具体实施例方式为使本发明的技术特征更明显易懂，下面结合附图与实施例，对本发明做进一步 的描述。本发明的发明人在对双平台(twin stage)曝光机台的测试过程中发现，两个工 作平台的叠对控制表现能力存在差异，为了减小这种差异，发明人利用两个工作平台的叠 对补偿值之差来补偿其中一个平台，以使得他们的叠对控制能力相当。进而考虑到叠对误 差对于器件性能的重要性，在补偿过程中，希望两个工作平台的叠对误差都尽可能小，以提 高生产良率，为此利用两个工作平台的叠对补偿值之差来补偿其中叠对误差较大的工作平 台。如此，在减小两个工作平台之间的叠对控制差异的同时，将工作平台的叠对误差控制在 一个所需的范围内，提高了半导体器件的性能以及出产良率。另外，将此补偿方法用于某一层的曝光过程中，不仅可以改善叠对误差的影响，同 时不需要设备更新任何参数。从而不会对其它层或其他产品造成影响。具体，请参考图1，其给出了本发明一实施例所提供的叠对误差补偿方法的流程示 意图。如图所示，包括如下步骤Sl 线上测量晶圆叠对情况，获得原始数据，当然这里所需测量的晶圆是所有在平 台上处理的晶圆，包括第一工作平台与第二工作平台上的晶圆；S2 根据测量得到的原始数据，计算得到叠对误差建模数据；S3 将叠对误差建模数据分为分别对应于两个工作平台的两组数据；
S4:根据所述两组数据得到两个工作平台的叠对补偿值，进而得到两个工作平台 的叠对补偿值之差；S5 利用所述叠对补偿值之差补偿叠对误差较大的工作平台，即补偿叠对补偿值 较大的工作平台。将以上方法应用到机台的自动控制上，便可以减小两个工作平台之间的叠对控制 差异，同时，将工作平台的叠对误差控制在一个所需的范围内。具体而言，通过以上方法获 得一个补偿值(即步骤4中所获得的补偿值之差)，并在曝光机台上设置一个接口，来接收 这个补偿值，通过控制机台的自动化程序，在生成曝光机的任务(job)的时候，把获得的补 偿值传递给所需补偿的工作平台。将以上方法编写加入到机台的自动化程序中，在生成曝光机台的job的时候，把 补偿值(即步骤4中所获得的补偿值之差)传递给所需补偿的工作平台。在步骤S2中，所述叠对误差建模数据包括10组数据，其中6组为对应于晶圆 (wafer)的数据，包括晶圆平移量(包括X和Y两个方向上的平移量)(wafer translation X，Y)、晶圆扩张量(包括X和Y两个方向上的扩张量)(wafer expansion)、晶圆旋转量 (wafer rotation)、晶圆非正交'清况(wafer non-orthogonality)；另夕卜四组为对应于 曝光场(shot)的数据，包括由晶圆以上模块产生的曝光场旋转量(intra field shot rotation)、曝光场扩张量(shot magnification)、曝光场不对称旋转量(shot asymmetric rotation)、曝光场不对禾尔扩张量(shot asymmetric magnification)。将所得到的这些建模数据与工作平台对应起来，这样便得到对应于两个工作平台 的两组建模数据，分别进行建模，得到叠对误差补偿值。在传统工艺上，利用所得到的补偿 值分别对所有的工作平台统一进行叠对补偿。而本发明利用两个工作平台的叠对补偿值之 差来补偿叠对误差较大的工作平台，在减小两个工作平台之间的叠对控制差异的同时，不 影响其他产品情况下将所需产品所需层的工作平台的叠对误差控制在一个所需的范围内， 提高了半导体器件的性能以及出产良率。另外，由于工作平台往往利用卡盘(Chuck)来固 定晶圆，故补偿工作平台是通过该工作平台的卡盘来实现的。下面，请参考图2至图3，其分别为未采用以上方法进行补偿以及采用以上方法 进行补偿后晶圆在X方向上的平移量(wafer translation X)的箱线图(box plot)。其 中，横坐标EPAFS02代表设备编号，后缀“_1 ”与“_2”代表卡盘编号，即EPAFS02_1代表第 一工作平台的卡盘，EPAFS02_2代表第二工作平台的卡盘；纵坐标代表晶圆在X方向上的 平移量。从图2可以看出，未进行补偿时，第二工作平台的卡盘(EPAFS02_2)X方向上的平 移量(wafer translation X) _0. 8122nm 高于第一工作平台的卡盘(EPAFS02_1)-1. 807nm， 且第一工作平台的卡盘(EPAFS02_1)X方向上的平移量-1.807nm不符合所需要求(不低 于-1.5nm)。而补偿后，第二工作平台的卡盘(EPAFS02_2)X方向上的平移量-1.255nm与第 一工作平台的卡盘(EPAFS02_l)-0. 6259nm符合所需要求(在-1. 5nm以上)，可见，本发明 所提供的叠对误差补偿方法在减小两个工作平台之间的叠对控制差异的同时，将工作平台 的叠对误差控制在一个所需的范围内，提高了半导体器件的性能以及出产良率以上仅为举 例，并非用以限定本发明，本发明的保护范围应当以权利要求书所涵盖的范围为准。
权利要求
一种叠对误差补偿方法，用于双平台曝光机台中，其特征是，包括利用所述曝光机台的两个工作平台的叠对补偿值之差补偿其中叠对误差较大的工作平台。
2.根据权利要求1所述的叠对误差补偿方法，其特征是，所述曝光机台的两个工作平 台的叠对补偿值之差是通过以下步骤获得线上测量晶圆叠对情况，获得原始数据；根据所述原始数据，计算得到叠对误差建模数据；将所述叠对误差建模数据分为分别对应于两个工作平台的两组数据；根据所述两组数据得到所述两个工作平台的叠对补偿值之差。
3.根据权利要求2所述的叠对误差补偿方法，其特征是，所述叠对误差建模数据包括 10组数据，其中6组对应于晶圆，另外4组对应于曝光场。
4.根据权利要求3所述的叠对误差补偿方法，其特征是，所述对应于晶圆的6组数据包括晶圆在X和Y方向上的平移量、晶圆在X和Y方向上的扩张量、晶圆旋转量、晶圆非正 交情况。
5.根据权利要求3所述的叠对误差补偿方法，其特征是，所述对应于曝光场的4组数据 包括由晶圆以上模块产生的曝光场旋转量、曝光场扩张量、曝光场不对称旋转量、曝光场不 对称扩张量。
6.根据权利要求1所述的叠对误差补偿方法，其特征是，所述补偿工作平台是通过该 工作平台的卡盘实现的。
全文摘要
本发明揭露了一种叠对误差补偿方法，用于双平台曝光机台中，其利用所述曝光机台的两个工作平台的叠对补偿值之差补偿其中叠对误差较大的工作平台。从而在减小两个工作平台之间的叠对控制差异的同时，将工作平台的叠对误差控制在一个所需的范围内，提高了半导体器件的性能以及出产良率。
文档编号G03F7/20GK101900945SQ200910052189
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者张岩, 彭震君, 朱萍花 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司