一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法技术

本发明专利技术涉及一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，包含如下步骤：1）制作掩模版：所述掩模版的每层光刻图形包含纯芯片层和PCM层两种版图，两种版图尺寸相同；2）设定曝光位置：按照PCM测试位置的要求，在需进行PCM测试的位置设定曝光PCM层，其他区域设置曝光对应的纯芯片层；3）设定曝光参数：分别设置PCM层和纯芯片层曝光参数；4）PCM测试。优点：1）有效降低圆片上PCM图形占空比，提高单位圆片有效芯片数目，实现成本节约和效率提升。2）不限于圆片衬底，不限于光刻机品牌和型号等，适用于所有采用步进式曝光和PCM测试技术的半导体制造工艺。3）该设计也可推广至接触式光刻机1:1的掩模制作。

【技术实现步骤摘要】
一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法
本专利技术是一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，属于半导体制造

技术介绍
在半导体芯片制造中，PCM(processcontrolmonitor)测试是一种有效的过程控制手段，通过量测PCM中特定的设计图形来监控在线工艺对晶圆性能参数的影响及工艺的波动等。在利用步进式(stepper)光刻机的芯片制造工艺中，由于PCM技术的引入，在掩模版设计时，会将PCM图形和芯片图形按一定的排布方式，共同放置于每层掩模版上。我们称一次曝光为一个shot，Stepper光刻机曝光的方式是shotbyshot的步进重复，直至曝光区域排满整个圆片。PCM图形和芯片图形被同时从掩模版转移到圆片上，由stepper光刻机工作方式决定，每个shot中均包含一组PCM图形和芯片图形。对于成熟或接近成熟的半导体工艺，考虑到测试成本和流片周期，往往利用圆片上某几个（如5个或者9个等）PCM样本的测试结果来表征整个圆片的性能情况。在这种情形下，全片密布的PCM图形实则是一种资源浪费，有必要通过一种优化的曝光策略，在保证PCM样本数目满足工艺监控需求的前提下，降低PCM图形在整个圆片上的占空比，增加圆片有效芯片数目。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，其目的在于针对全片密布的PCM图形存在的资源浪费的缺陷，通过调整光刻机曝光策略，降低PCM图形在整个圆片上的占空比，从而提高单位圆片有效芯片数目。本专利技术的技术解决方案：一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，包含如下步骤：1）制作掩模版：所述掩模版的每层光刻图形包含纯芯片层和PCM层两种版图，两种版图尺寸相同；2）设定曝光位置：按照PCM测试位置的要求，在需进行PCM测试的位置设定曝光PCM层，其他区域设置曝光对应的纯芯片层；3）设定曝光参数：分别设置PCM层和纯芯片层曝光参数；4）PCM测试。本专利技术的有益效果：1）有效降低圆片上PCM图形占空比，提高单位圆片有效芯片数目，实现成本节约和效率提升。特别是对于量产的半导体制造，是一种经济实用的工艺策略。2）不限于圆片衬底，不限于光刻机品牌和型号等，适用于所有采用步进式曝光和PCM测试技术的半导体制造工艺。3）该设计也可推广至接触式光刻机1:1的掩模制作。附图说明附图1是传统的stepper光刻版版图示意图。附图2是提升衬底有效芯片数目的stepper光刻版版图示意图，其中图（a）是纯芯片层，图（b）是PCM层或PCM+芯片构成的混合层。附图3是传统的圆片曝光排布示意图。附图4是提升衬底有效芯片数目的圆片曝光排布示意图。具体实施方式一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，包含如下步骤：1）制作掩模版：所述掩模版的每层光刻图形包含纯芯片层和PCM层两种版图，两种版图尺寸相同；2）设定曝光位置：按照PCM测试位置的要求，在需进行PCM测试的位置设定曝光PCM层，其他区域设置曝光对应的纯芯片层；3）设定曝光参数：分别设置PCM层和纯芯片层曝光参数；4）PCM测试。所述曝光方法采用stepper光刻机芯片制造工艺。所述步骤1）制作掩模版中，纯芯片层版图的排版完全由芯片图形构成。所述步骤1）制作掩模版中，PCM层版图的排版视PCM图形尺寸大小，由纯PCM图形或PCM图形与芯片图形混合的方式构成，版图尺寸与纯芯片层版图尺寸相同。具体来说，当PCM图形面积和曝光shot尺寸相当时，PCM层版图由纯PCM图形构成；而当PCM图形面积远小于曝光shot尺寸时，PCM层版图可由PCM图形与芯片图形混合的方式构成。所述步骤2）设定曝光位置中，PCM层在圆片上的位置均匀排布，以实现PCM抽样监控对整个圆片性能参数的代表性。所述步骤2）设定曝光位置中，PCM层和纯芯片层位置不重叠，两者共同布满整个圆片。所述步骤3）设定曝光参数中，进行圆片曝光工艺时，对PCM层和纯芯片层设置相同的曝光参数，以实现PCM监控对芯片性能参数的代表性。所述步骤4）PCM测试中，进行过程中或者最终PCM测试时，测试位置的选择与2）设定曝光位置中设定的位置一致。所述衬底为圆片衬底。下面结合附图对本专利技术技术方案进一步说明如附图1、2所示，制作一套产品专用掩模版，该掩模版（见图2）和正常掩模版（见图1）的差异在于其每层光刻图形需包含两种版图，即纯芯片层和PCM层（或者是PCM+芯片构成的混合层），两种版图为同样尺寸，在后文示意图中，分别以C和P+C简称。需要指出的是，对于这种PCM层由纯PCM图形构成的版图设计，应用中对shot尺寸的选择有诸多限制。如shot尺寸选择过大，虽然保证了曝光效率，但会造成圆片面积浪费；若shot尺寸选择过小，虽然节省了圆片面积，但是由于过小的shot尺寸，单个圆片的曝光时间会大大增加。而PCM层由PCM图形加芯片图形混合构成的设计可以规避该问题，同时实现曝光效率提升和圆片面积的有效利用。实际应用中，建议尽可能的优先选择后者。如附图3、4所示，在编制光刻机中该产品每层曝光文件时，应按照PCM测试位置的要求，在需进行PCM测试的位置设定曝光PCM层，其他区域曝光对应的纯芯片层。具体可见图4，在大部分区域曝光的是纯芯片的“C”层，仅在抽样监控PCM数据的位置放置“P+C”层。曝光“P+C”层shot的数目可依据工艺的成熟度自由选择，一般类似于图示在圆片上均匀放置。圆片在曝光工艺阶段，需分别设置PCM层和纯芯片层曝光参数；一般的，PCM层和纯芯片层需采用相同的曝光条件设定，这是为了使后续PCM监控能更好的代表芯片区。过程中或者最终的PCM测试位置和上述2）中保持一致。按照上述步骤，本专利技术可通过版图的设计及曝光策略的优化，实现提高单位圆片芯片数目，从而可以实现成本节约和效率提升。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，其特征在于包含如下步骤：1）制作掩模版：所述掩模版的每层光刻图形包含纯芯片层和PCM层两种版图，两种版图尺寸相同；2）设定曝光位置：按照PCM测试位置的要求，在需进行PCM测试的位置设定曝光PCM层，其他区域设置曝光对应的纯芯片层；3）设定曝光参数：分别设置PCM层和纯芯片层曝光参数；4）PCM测试。

【技术特征摘要】
1.一种提升衬底有效芯片数目的曝光方法，其特征在于包含如下步骤：1）制作掩模版：所述掩模版的每层光刻图形包含纯芯片层和PCM层两种版图，两种版图尺寸相同；2）设定曝光位置：按照PCM测试位置的要求，在需进行PCM测试的位置设定曝光PCM层，其他区域设置曝光对应的纯芯片层；3）设定曝光参数：分别设置PCM层和纯芯片层曝光参数；4）PCM测试。2.根据权利要求1所述的提升衬底有效芯片数目的曝光方法，其特征在于所述曝光方法采用stepper光刻机芯片制造工艺。3.根据权利要求1所述的提升衬底有效芯片数目的曝光方法，其特征在于所述步骤1）制作掩模版中，纯芯片层版图的排版完全由芯片图形构成。4.根据权利要求1所述的提升衬底有效芯片数目的曝光方法，其特征在于所述步骤1）制作掩模版中，PCM层版图的排版由纯PCM图形或PCM图形与芯片图形混合的方式构成，版图尺寸与纯芯片层版图尺寸相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王溯源，俞勇，章军云，黄念宁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32