光刻工藝中的曝光場的尺寸選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光刻工藝中的曝光場的尺寸選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件的制造過程中，通常都需要經(jīng)過多次光刻工藝。一般情況下，都會(huì)使用到兩種光刻機(jī):掃描式光刻機(jī)(scanner)和步進(jìn)式光刻機(jī)(stepper),分別執(zhí)行不同的光刻步驟。
[0003]光刻機(jī)的曝光場(exposure field)是指光刻機(jī)一次成像(shot)所覆蓋的區(qū)域。掃描式光刻機(jī)的曝光場的最大尺寸一般比步進(jìn)式光刻機(jī)的曝光場的最大尺寸要大，例如掃描式光刻機(jī)的最大曝光場的尺寸為26X32mm2、步進(jìn)式光刻機(jī)的最大曝光場的尺寸為22 X 22mm2 或 18.5 X 25mm2。
[0004]傳統(tǒng)的光刻過程中，需要使兩種曝光機(jī)所曝光的shot大小相同，或者使掃描式光刻機(jī)所曝光的shot正好是步進(jìn)式光刻機(jī)所曝光的shot大小的整數(shù)倍,例如4倍或2倍。這樣就可以使二者曝光區(qū)域形成的芯片區(qū)(die)可以比較好地對齊。
[0005]然而上述方式會(huì)造成至少一種光刻機(jī)的曝光場尺寸的浪費(fèi)，例如利用較大的曝光場可以比較快速地完成一片晶圓的光刻過程，而由于人為地限制了 shot大小，也限制了光刻機(jī)的產(chǎn)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要提供一種光刻工藝中的曝光場的尺寸選擇方法，使得光刻機(jī)能夠最大限度利用曝光場。
[0007]—種光刻工藝中的曝光場的尺寸選擇方法，用于在同時(shí)利用掃描式光刻機(jī)和步進(jìn)式光刻機(jī)的光刻過程中，選擇掃描式光刻機(jī)的曝光場尺寸xsc;><ys。和步進(jìn)式光刻機(jī)的曝光場尺寸XstXyst，所述掃描式光刻機(jī)用于形成第一光刻圖形，所述步進(jìn)式光刻機(jī)用于形成第二光刻圖形，所述選擇方法使得位于第一光刻圖形層上的、且與中心距離最遠(yuǎn)的4個(gè)shot分別與位于第二光刻圖形層上的、且與中心距離最遠(yuǎn)的4個(gè)shot中心重合，包括如下步驟:
[0008]獲取待生產(chǎn)的芯片尺寸xdXyd;
[0009]獲取待光刻的晶圓的半徑R ；
[0010]定義橫軸方向上的兩個(gè)shot的中心距離晶圓中心的距離為X、縱軸方向上的兩個(gè)shot的中心距離晶圓中心的距離為Y、晶圓的去邊長度d ;掃描式光刻機(jī)的最大曝光場尺寸為 Xs?！猰axXys?！猒，步進(jìn)式光刻機(jī)的最大曝光場尺寸為 XstjiaxXystjiax ;xsc=axXxd、ysc=ayXyd、Xst=bxXXd、yst=byXyd ；
[0011]根據(jù)以下約束條件計(jì)算ax、bx、ay、by的值:
[0012](I) kx X ax X Xd=Ix XbxX xd=X,同時(shí) ky X ay X yd=ly XbyX yd=Y ；
[0013](2) xsc < Xsc max> ysc < ysc max> xst < xst—眶、yst < yst—眶；
[0014](3) X+0.5xsc < R-d、Y+0.5ysc < R_d ；
[0015](4) kx、ax、lx、bx、ky、ay、ly、by 均為整數(shù)。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述晶圓為8英寸，所述去邊長度d為2?4毫米。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述計(jì)算ax、bx、ay、by的值的步驟為:
[0018]計(jì)算Xxsc—_/xd、Xxst—_/xd、Yysc_max/yd> Yyst—max/yd 的整數(shù)值，并分別作為 ax、bx、ay、by的初始值；
[0019]判斷是否有符合條件(I)和(4)的匕和^，!^和Iy ;若有，則繼續(xù)判斷是否滿足條件(3)，若是，則獲得&!￡、1^^、\的值，否則減小bx、by的值繼續(xù)判斷；
[0020]若沒有符合條件(I)和(4)的kx和lx，ky和ly，則減小bx、by的值繼續(xù)判斷，若在bx、by的可取值范圍內(nèi)仍然沒有符合條件(I)和(4)的kx和lx，ky和Iy，則減小ax、ay的值，并由bx、by的初始值開始逐漸減小進(jìn)行判斷，直到獲得ax、bx、ay、by的值。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，若axXxd < Xstjiax或ayXyd < Yst max，則使掃描式光刻機(jī)和步進(jìn)式光刻機(jī)使用相同尺寸的曝光場。
[0022]上述方法利用各種約束條件，使得兩種光刻機(jī)的shot內(nèi)都有整數(shù)個(gè)芯片圖形，并且相互的芯片圖形對齊，得出能夠最大限度利用兩種光刻機(jī)的曝光場尺寸，從而最大程度利用光刻機(jī)產(chǎn)能。
【附圖說明】
[0023]圖1為采用兩種光刻機(jī)曝光得到的晶圓表面圖像的示意圖；
[0024]圖2為一實(shí)施例的獲得曝光場尺寸的流程圖；
[0025]圖3為計(jì)算具體參數(shù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，為采用兩種光刻機(jī)曝光得到的晶圓表面圖像的示意圖。步進(jìn)式光刻機(jī)形成第一光刻圖形層100,其上具有多個(gè)shotl02 ;掃描式光刻機(jī)形成第二光刻圖形層200，其上具有多個(gè)shot202。每個(gè)shotl02、202內(nèi)都具有多個(gè)芯片(die)圖形(圖未示)。第一光刻圖形層100和第二光刻圖形層200上的shot的大小反映相應(yīng)的光刻機(jī)的曝光場的大小，從圖1中直觀體現(xiàn)來看，掃描式光刻機(jī)的曝光場的尺寸大于步進(jìn)式光刻機(jī)的曝光場的尺寸。
[0027]為了最大限度利用兩種光刻機(jī)的曝光場，同時(shí)兩個(gè)光刻圖形層上的芯片圖形能夠精確對準(zhǔn)，需要達(dá)到圖1中兩個(gè)圖形重合后所示的狀態(tài)。也即位于第一光刻圖形層100上的、且與中心距離最遠(yuǎn)的4個(gè)shotl02分別與位于第二光刻圖形層200上的、且與中心距離最遠(yuǎn)的4個(gè)shot202中心重合。
[0028]為了確定曝光場的大小，采用如下光刻工藝中的曝光場的尺寸選擇方法，在同時(shí)利用掃描式光刻機(jī)和步進(jìn)式光刻機(jī)的光刻過程中，選擇掃描式光刻機(jī)的曝光場尺寸xsc X ysc和步進(jìn)式光刻機(jī)的曝光場尺寸xstXyst。
[0029]如圖2所示，該方法包括如下步驟。
[0030]步驟SlOl:獲取待生產(chǎn)的芯片尺寸xdX yd。待生產(chǎn)的芯片是根據(jù)功能需求和性能指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)并生產(chǎn)得到的，設(shè)計(jì)結(jié)果確定時(shí)，芯片尺寸基本上就已經(jīng)確定了。接下來就是需要確定各個(gè)光刻機(jī)的一個(gè)曝光場能夠同時(shí)生成多少個(gè)芯片圖形。
[0031]步驟S102:獲取待光刻的晶圓的半徑R。由于需要測量疊對誤差(overlayaccuracy, 0VL),保證邊緣部分的shot的完整性，同時(shí)考慮到晶圓在后期加工需要預(yù)留去邊距離，因此需要根據(jù)晶圓的大小作相應(yīng)的調(diào)整。例如對于8英寸的晶圓，其半徑大約為100毫米，預(yù)留的去邊長度可以為2?4毫米，優(yōu)選為3毫米。當(dāng)然，去邊長度是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整的，以上數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)范圍僅作為大部分情況下選擇的參考。
[0032]步驟S103:根據(jù)約束條件計(jì)算掃描式光刻機(jī)和步進(jìn)式光刻機(jī)所采用的曝光場的尺寸。
[0033]定義橫軸方向上的兩個(gè)shot的中心到晶圓中心的距離為X、縱軸方向上的兩個(gè)shot的中心到晶圓中心的距離為Y。掃描式光刻機(jī)的最大曝光場尺寸為XsejiaxXysejiax，步進(jìn)式光刻機(jī)的最大曝光場尺寸為 XstJiaxXyst _ ;Xsc=ax X Xd>ysc=ay X yd>xst=bxX xd>yst=by X yd ；也即采用掃描尺寸為xsc;Xys。的掃描式光刻機(jī)掃描時(shí)，該掃描尺寸內(nèi)有axXay個(gè)芯片圖形；而采用掃描尺寸為xst X Yst的步進(jìn)式光刻機(jī)掃描時(shí)，該掃描尺寸內(nèi)有bx X by個(gè)芯片圖形。
[0034]根據(jù)如下約束條件獲取ax、bx、ay、by的值，以得到掃描式光刻機(jī)和步進(jìn)式光刻機(jī)所采用的曝光場的尺寸。
[0035](I) kx X a