对准方法及对准系统技术方案

一种对准方法及对准系统，其中对准方法包括：提供待曝光晶圆；将待曝光晶圆放置在基准平面上；对曝光面进行对准测量，获得测量距离；进行曝光面与基准平面之间的调平测量，获得调平数据；根据调平数据和测量距离，获得扩张参考值；根据扩张参考值和标准距离的差异，获得扩张补偿值；根据扩张补偿值，调整光刻工艺参数以实现对准。本发明专利技术在扩张补偿值的计算中，加入了曝光面的调平数据；在未增加对准标志的前提下，能够获得曝光面内对准标志和基准点之间的实际距离，能够有效的减小晶圆翘曲对曝光对准误差的影响，有效提高所获得曝光补偿值的补偿精度，提高对准精度。

Alignment method and alignment system

An alignment method and alignment system, including: providing a wafer alignment method to be exposed; will be placed on the wafer exposure level of exposure; surface alignment measurement, measuring distance; leveling measurement between the exposure surface and the reference plane, obtain the leveling data; according to the leveling data and measuring distance and expand reference value; according to the reference value and standard difference expansion distance, expand the compensation value; according to the expansion compensation value, adjust the parameters to achieve the alignment of lithography process. Calculation of the invention in the expansion compensation value, the exposure with leveling data; without increasing the alignment mark, can obtain the actual distance between the exposure plane alignment mark and reference point, can effectively reduce the effect of alignment error on wafer warpage exposure, effectively improve the accuracy of the exposure compensation value compensation and improve the alignment accuracy.

【技术实现步骤摘要】
对准方法及对准系统
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种对准方法及对准系统。
技术介绍
半导体制造是通过光刻、刻蚀、沉积以及注入等多种工艺在衬底上形成叠层结构的过程。叠层结构中不同材料层之间的关联性容易影响半导体器件的性能。为了提高半导体器件的性能，半导体制造过程中，每一图案化材料均需与前一图案化材料层之间实现对准，即半导体工艺需满足一定的套刻精度(Overlay)。如果对准误差较大，则半导体器件的性能受到影响，甚至出现连接层未对准而引起短路或器件失效的问题。半导体制造通常采用光刻技术使掩膜上的图案转移到晶圆上，因此光刻过程中晶圆与掩膜的对准，直接关系到晶圆中材料层之间的对准。减小光刻过程中晶圆与掩膜之间的对准误差，能够有效提高材料层中所形成图案的精度，从而能够提高不同图案化材料层之间的对准精度。但是现有光刻过程中所采用的对准方法存在误差较大的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种对准方法及对准系统，以减小套刻误差。为解决上述问题，本专利技术提供一种对准方法，包括：提供待曝光晶圆，所述待曝光晶圆的曝光面上设置有对准标志和作为曝光中心的基准点，所述对准标志与所述基准点之间预设的距离为标准距离；将所述待曝光晶圆放置在基准平面上；对所述曝光面进行对准测量，获得所述对准标志和所述基准点在基准平面上的投影距离，作为测量距离；进行所述曝光面与所述基准平面之间的调平测量，获得所述基准点与对准标志之间曝光面的调平数据；根据所述调平数据和所述测量距离，获得所述曝光面内所述对准标志与所述基准点之间的距离，作为扩张参考值；根据所述扩张参考值和所述标准距离的差异，获得扩张补偿值；根据所述扩张补偿值，调整光刻工艺参数以实现对准。相应的，本专利技术还提供一种对准系统，包括：获取模块，用于提供待曝光晶圆，所述待曝光晶圆的曝光面上设置有对准标志和作为曝光中心的基准点，所述对准标志与所述基准点之间的预设距离为标准距离；还用于将所述待曝光晶圆放置在基准平面上；测量模块，与所述获取模块相连，用于对所述曝光面进行对准测量，获得所述对准标志和所述基准点在基准平面上的投影距离，作为测量距离；还用于进行晶圆的曝光面与所述基准平面之间的调平测量，获得所述基准点与对准标志之间曝光面的调平数据；计算模块，与所述获取模块和所述测量模块相连，用于根据所述调平数据和所述测量距离，获得所述曝光面内所述对准标志与所述基准点之间的距离，作为扩张参考值；还用于根据所述扩张参考值和所述标准距离的差异，获得扩张补偿值；补偿模块，与所述计算模块相连，用于根据所述扩张补偿值，调整光刻工艺参数以实现对准。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术根据调平数据，结合对准标志的测量距离，获得晶圆的曝光面内所述对准标志和所述基准点之间的距离，所述距离作为扩张参考值；并根据所述扩张参考值，获得扩张补偿值。在扩张补偿值的计算中，加入了曝光面的调平数据；在未增加对准标志的前提下，能够获得曝光面内所述对准标志和所述基准点之间的实际距离，能够有效的减小晶圆翘曲对曝光对准误差的影响，有效提高所获得曝光补偿值的补偿精度，提高对准精度。附图说明图1是晶圆发生翘曲时曝光面的剖面结构示意图；图2和图3是本专利技术对准方法一实施例的示意图；图4是本专利技术对准系统一实施例的功能框图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中的对准方法存在误差较大的问题。现结合现有技术中的对准过程分析其误差较大问题的原因：光刻曝光的对准误差，主要体现在晶圆的曝光面发生侧移、旋转以及翘曲三个方面。因此光刻中的对准过程也主要是针对晶圆曝光面的侧移、旋转以及翘曲所产生的误差进行补偿。在进行光刻曝光前中，根据曝光面侧移、旋转以及翘曲的程度，获得相应的侧移补偿量(Translation,Tra.)、旋转补偿量(Rotation,Rot.)以及扩张补偿量(Expansion,Exp.)。根据侧移补偿量、旋转补偿量以及扩张补偿量调整光刻曝光参数，实现曝光对准。现有技术中，光刻机台的扫描仪通过扫描设置在曝光面上的对准标志(AlignmentMark)，根据对准标志的位置信息获得所述曝光面的形状和位置。根据曝光面的形状和位置，调整光刻工艺条件，实现曝光对准。但是扫描仪对对准标志位置信息的扫描是在二维平面内进行的。具体的，当晶圆设置于工件台(stage)上时，扫描仪获得的是对准标志在工件台平面(工件台表面所在平面)内的投影位置。因此，光刻机台根据对准标志位置信息所获得的实质上是曝光面在工件台平面内的投影位置和投影形状。当晶圆不存在翘曲，也就是曝光面为理想平面时，对准标志的投影位置与对准标志的真实位置仅仅在垂直工件台方向上存在误差。由于光刻曝光时，光线是沿垂直方向投射至曝光面的，因此所述误差并不会影响曝光对准的准确性。但是在绝大部分情况下，晶圆会因为内部产生应力或应力释放而发生翘曲。当晶圆发生翘曲时，曝光面也随之会发生形变，也就是说，曝光面不再是理想平面。所以扫描仪获得的对准标志的投影位置与其真实位置不仅仅在垂直工件台方向上存在误差，在工件台平面内也会存在误差。这种情况下，所述对准标志投影位置与其真实位置的误差，会影响套刻的精度，在曝光过程中引起较大的误差。现有技术中，通过扩张补偿量的设置，减小晶圆翘曲引起的对准误差。参考图1，示出了晶圆发生翘曲时曝光面的剖面结构示意图。其中，晶圆由于前段工艺(Frontendofline,FEOL)过程中的应力释放而发生翘曲，因此晶圆内的曝光面10的剖面呈弧形。所述晶圆被设置与晶圆工件台上，以所述晶圆工件台表面为基准平面。晶圆的曝光面10上设置有对准标志11和作为曝光中心的基准点o。以基准点o为原点，以经过对准标志11在工件台平面内的投影以及所述基准点o的直线为x轴，以经过所述基准点o且垂直所述基准平面的直线为z轴，建立xoz坐标系。进行曝光对准时，根据投影距离r1和直线距离r2的差值获得对准标志11的套刻误差ovl11，其中投影距离r1为所述对准标志11与所述基准点o在基准平面上投影之间的距离，直线距离r2为所述对准标志11与所述基准点o之间连线的长度，即：其中，h为对准标志11所处曝光面的位置发生翘曲的高度，即对准标志11与工件台平面之间的距离。所述对准标志11往往设置于晶圆边缘。假设所述对准标志11和所述基准点o之间的直线距离r2与晶圆半径相等。所以，当晶圆的半径为150mm，且翘曲高度h为50μm时，套刻误差ovl11为8.3nm；在相同晶圆大小情况下，当翘曲高度h为60μm时，套刻误差ovl11为12nm。所以当翘曲高度变化10μm时，套刻误差ovl11差异3.7nm。如图1所示，当晶圆发生翘曲时，晶圆的曝光面呈弧形，所述对准标志11和所述基准点o之间的直线距离r2为所述对准标志11和所述基准点o之间空间直线的长度。但是所述对准标志11和所述基准点o之间的空间直线并未在曝光面内，所以所获得的套刻误差ovl11与真正曝光时的套刻误差存在较大的差距。进一步，在进行曝光对准时，根据所述套刻误差ovl11，获得扩张补偿值，所述扩张补偿值对晶圆翘曲引起的套刻误差没有较好的补偿效果，无法很好的弥补晶圆翘曲、曝光面变形引起的对准误差，从而引起较大的曝光对准误差。为了减小对准误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对准方法，其特征在于，包括：提供待曝光晶圆，所述待曝光晶圆的曝光面上设置有对准标志和作为曝光中心的基准点，所述对准标志与所述基准点之间预设的距离为标准距离；将所述待曝光晶圆放置在基准平面上；对所述曝光面进行对准测量，获得所述对准标志和所述基准点在基准平面上的投影距离，作为测量距离；进行所述曝光面与所述基准平面之间的调平测量，获得所述基准点与对准标志之间曝光面的调平数据；根据所述调平数据和所述测量距离，获得所述曝光面内所述对准标志与所述基准点之间的距离，作为扩张参考值；根据所述扩张参考值和所述标准距离的差异，获得扩张补偿值；根据所述扩张补偿值，调整光刻工艺参数以实现对准。

【技术特征摘要】
1.一种对准方法，其特征在于，包括：提供待曝光晶圆，所述待曝光晶圆的曝光面上设置有对准标志和作为曝光中心的基准点，所述对准标志与所述基准点之间预设的距离为标准距离；将所述待曝光晶圆放置在基准平面上；对所述曝光面进行对准测量，获得所述对准标志和所述基准点在基准平面上的投影距离，作为测量距离；进行所述曝光面与所述基准平面之间的调平测量，获得所述基准点与对准标志之间曝光面的调平数据；根据所述调平数据和所述测量距离，获得所述曝光面内所述对准标志与所述基准点之间的距离，作为扩张参考值；根据所述扩张参考值和所述标准距离的差异，获得扩张补偿值；根据所述扩张补偿值，调整光刻工艺参数以实现对准。2.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，提供待曝光晶圆的步骤中，所述对准标志位于所述曝光面的边缘。3.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，将所述待曝光晶圆放置在基准平面上的步骤包括：将所述待曝光晶圆设置于晶圆工件台上，所述基准平面为所述晶圆工件台表面。4.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，获得所述调平数据的步骤包括：获得所述曝光面上多个采样点在所述基准平面的位置坐标；测量所述多个采样点与所述基准平面之间的距离作为调平距离；根据所述调平距离以及与所述调平距离相对应采样点的位置坐标，获得所述调平距离在所述曝光面上的分布，作为调平数据。5.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，经过所述基准点与所述对准标志且垂直基准平面的截面为调平截面，所述调平截面与曝光面的交线为校准曲线；获得所述调平数据的步骤中，获得与所述校准曲线相对应的调平数据；获得所述扩张参考值的步骤包括：根据与所述校准曲线相对应的调平数据，获得所述校准曲线在所述调平截面上的表达式；根据所述表达式和所述测量距离，获得所述基准点与所述对准标志之间所述校准曲线的长度，以所述长度作为所述扩张参考值。6.如权利要求5所述的对准方法，其特征在于，获得所述校准曲线在所述调平截面上的表达式的步骤中，根据所述调平数据，通过多项式拟合的方式获得所述校准曲线的表达式。7.如权利要求6所述的对准方法，其特征在于，通过多项式拟合的方式获得所述校准曲线表达式的步骤中，拟合所述校准曲线的多项式次数大于或等于3。8.如权利要求5所述的对准方法，其特征在于，获得所述校准曲线的长度时，通过曲线积分的方式获得所述校准曲线的长度。9.如权利要求5所述的对准方法，其特征在于，所述调平截面与所述基准平面的交线为第一直线，经过所述基准点且垂直所述基准平面的直线为第二直线；以所述第一直线和第二直线的交点为原点，所述第一直线和所述第二直线为坐标轴建立校准坐标系；获得所述校准曲线在所述调平截面上的表达式的步骤中，根据所述校准坐标系，获得所述校准曲线的表达式。10.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，获得扩张补偿值的步骤包括：获得所述标准距离和所述扩张补偿值的差值，以所差值与所述标准距离的比值作为所述扩张补偿值。11.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，提供待曝光晶圆的步骤中，所述曝光面上设置有多个所述对准标志；根据所述扩张补偿值，调整光刻工艺参数的步骤包括：根据多个所述对准标志的所述扩张补偿值，获得所述多个扩张补偿值的平均值，作为平均扩张补偿值；根据所述扩张补偿值，调整光刻工艺参数以实现对准的步骤包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，郝静安，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31