[发明专利]一种光刻机的晶圆承载吸附压力优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体微电子技术领域，更具体地，涉及一种光刻机的晶圆承载吸附压力优化方法。

背景技术

随着半导体工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，芯片内的半导体器件关键尺寸也不断缩小，因此对半导体工艺精度的要求越来越高。

在半导体器件的制造工艺中，通常需要依次将超过40层以上不同掩模的图案重叠到晶圆上。因此，为了保证半导体器件的导电性能，要求每层图案都需要与前层图案具有较好的套刻(Overlay)精度。

在半导体工艺中，为了防止晶圆在传送过程中发生滑动和提高传送位置的精度，通常利用传送单元使用真空负压技术将晶圆固定于传送单元的手臂、承载台等与晶圆直接接触的部件上。请参阅图1a-图1b，图1a-图1b是一种晶圆从光刻机的中央承载台传送到晶圆处理台时的传送状态示意图。如图1a所示，在光刻曝光工艺中，当晶圆(wafer)从光刻机中央承载台(center table)传送到光刻机晶圆处理台(wafer handler，WH)时，将使用真空负压技术将晶圆吸附固定于中央承载台的三根接触栓(pin)上，即通过三根接触栓提供真空负压，来提供一定的晶圆承载吸附压力；如图1b所示，当晶圆被放置在晶圆处理台上时，三根接触栓具有的真空负压很容易造成晶圆的形变。在晶圆即将曝光之前，晶圆的形变容易造成晶圆套刻精度偏差。

请参阅图2a-图2b，图2a-图2b是一种晶圆套刻精度残留值示意图。如图2a所示，由于与三根接触栓接触部位的晶圆曝光单元发生形变，导致晶圆与三根接触栓接触位置处的套刻精度残留值很大，而这一部分残留值在光刻工艺上不能进行补正。当晶圆套刻残留值超出套刻精度的工艺窗口时，前后层的套刻精度不够，就会严重影响半导体器件生产的良率。图2b显示三根接触栓在晶圆上的相对位置分布，其与图2a所示的套刻精度残留值图形位置对应。

为了减轻真空形变造成的晶圆套刻精度问题，传统的做法是降低晶圆由光刻机中央承载台到光刻机晶圆处理台的传送速度，并在晶圆传送到光刻机晶圆处理台后静止一段时间，使待曝光晶圆恢复形变，从而减轻真空形变造成的晶圆套刻精度问题。但这类方法会导致光刻机生产效率的降低，最终导致产能的损失。

因此，提出一种优化晶圆承载吸附压力的方法，有效解决真空形变造成的晶圆套刻精度问题显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种光刻机的晶圆承载吸附压力优化方法，以解决真空形变造成的晶圆套刻精度问题，提高晶圆套刻精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种光刻机的晶圆承载吸附压力优化方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供一掩模版，所述掩模版包含两个尺寸相同的第一、第二图案区，所述第一、第二图案区分别包含若干第一、第二图形单元，所述第一、第二图形单元的数量、尺寸相同，并在第一、第二图案区的位置相一一对应，所述第一图形单元含有第一套刻标记，所述第二图形单元的对应位置含有第二套刻标记，所述第一、第二套刻标记的图案中心相对应；

步骤S02：提供一测试晶圆，在所述测试晶圆表面沉积第一介质涂层，然后，利用所述掩模版的第一图案区，在所述测试晶圆上形成第一套刻标记层；

步骤S03：在所述第一套刻标记层上沉积第二介质涂层，然后，调节设定光刻机的第一晶圆承载吸附压力，并经过光刻胶涂胶、曝光和显影工艺，将所述掩模版第二图案区的第二套刻标记图案转移到测试晶圆上；

步骤S04：对测试晶圆上第二套刻标记相对第一套刻标记的中心偏移量进行测量，并计算出第一晶圆套刻残留值；

步骤S05：去除测试晶圆上第二图案区层的光刻胶，然后，调节设定光刻机的第二晶圆承载吸附压力，并经过光刻胶涂胶、曝光和显影工艺，再次形成第二套刻标记层图案，量取测试晶圆上第二套刻标记相对第一套刻标记的中心偏移量，并计算出第二晶圆套刻残留值；

步骤S06：重复执行步骤S05，以得到不同晶圆承载吸附压力与晶圆套刻残留值之间的对应关系，并从中选取满足光刻工艺要求的晶圆套刻精度所对应的最佳晶圆承载吸附压力。

优选地，所述掩模版上第一、第二套刻标记分别形成于第一、第二图形单元的四个对应角部。

优选地，所述掩模版上第一、第二套刻标记的大小不同。

优选地，所述掩模版上第一、第二套刻标记的图案相同。

优选地，所述掩模版上第一、第二套刻标记的图案中心相对应。

优选地，所述第一、第二介质涂层为氧化物涂层。