[发明专利]一种补偿镜头畸变造成的套刻误差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造技术领域，特别涉及一种补偿光刻机镜头畸变造成的套刻误差的方法。 

背景技术

伴随着集成电路的关键尺寸越来越小，现有的光学光刻平台面临越来越多的挑战，光学光刻平台所面临的重要挑战之一是投影物镜的制造规格越来越高，制造技术越来越难。 

制造规格的提高是由于关键尺寸越来越小，导致工艺集成对光刻关键尺寸和套刻测量结果的控制精度要求越来越高。这些精度控制与光刻工艺技术及光刻机硬件指标密切相关。其中光刻机投影物镜的指标如像差、像散（Astigmatism）等与关键尺寸控制相关，畸变(Distortion)等对套刻精度控制有影响。 

镜头畸变，实际上是光学透镜由于非理想球面形态造成的透视失真，这种失真对于光刻的成像质量是非常不利的，会造成光刻版上的图形被投影到硅片上之后其位置发生改变。畸变是光学透镜的固有特性，即使光刻机投影物镜的光学设计以及用料考究，利用镜片组的优化设计、选用高质量的材料如氟化钙来制造镜片等方法可以使投影物镜的畸变降到很低的程度，但是完全消除畸变是不可能的，目前最高质量的镜头在极其严格的条件下测试，在镜头的不同位置也会产生不同程度的变形和失真。这些镜头的畸变带来的套刻误差会在套刻精度要求越来越高的情况下变得越来越大甚至造成套刻的失败。由于半导体产业界一直致力于延长光学光刻平台的寿命，因此双重图形化技术应运而生，它已成为目前业界32纳米及以下的主流解决方案。由于双重图形化技术对光刻的套刻精度要求极其严格，从而对光刻机镜头的畸变控制要求也极为严格。 

由此，既然畸变是光学透镜的固有特性，那么在镜头制造技术已经达到极限的状况下，将镜头技术规格提高少许都是极为困难的。如何通过其他辅助手段来补偿镜头畸变造成的套刻误差，提升光刻后的套刻精度，继续突破和延伸现有光学光刻平台使用寿命是半导体产业界所着力研究的问题。 

发明内容

本发明的主要目的为，针对上述问题，提供了一种补偿光刻机镜头畸变造成的套刻误差的方法，从而达到减小套刻误差，提高光刻精度的目的。 

为达到上述目的，本发明提供了一种补偿光刻机镜头畸变造成的套刻误差的方法，所述的方法包括如下步骤： 

步骤S01：制作基准光刻版版图； 

步骤S02：使用基准光刻机和所述的基准光刻版制作基准硅片；

步骤S03：利用所述的基准光刻版和所述的基准硅片在需要补偿镜头畸变的光刻机上进行光刻；

步骤S04：测量所述的需要补偿镜头畸变的光刻机与所述的基准光刻机之间的镜头畸变造成的套刻误差；

步骤S05：将所述的镜头畸变造成的套刻误差拟合为高阶多项式，绘出镜头畸变拟合曲线；

步骤S06：利用所述的镜头畸变拟合曲线对产品光刻版版图的图形位置进行重新计算、矫正和布图，从而对镜头畸变引起的硅片上的套刻误差进行补偿。

优选地，所述基准光刻版的包含多个预设的测量标记，所述测量标记沿X方向和Y方向呈阵列排布。 

优选地，所述的镜头畸变造成的套刻误差是通过测量所述需要补偿镜头畸变的光刻机与所述基准光刻机在曝光场内各所述测量标记处的套刻差异，再去除需要补偿镜头畸变的光刻机和基准光刻机的X、Y方向的步进误差后得到的。 

优选地，所述镜头畸变拟合曲线为高阶多项式，其表述的是曝光场中任意一个位置的X方向坐标与该位置所对应的套刻误差的关系。 

优选地，所述的镜头畸变拟合曲线中的X方向坐标对应的Y值为该X方向坐标对应的镜头畸变造成套刻误差。 

优选地，对所述产品光刻版版图的图形位置进行重新计算、矫正和布图，其方法为：首先，对所述产品光刻版版图进行分割得到分割单元，所述分割单元为多条宽度相同的竖条状或面积相同的块状；然后将每个所述分割单元对应的套刻误差的数值反补到该分割单元所在图形中的位置上；以此类推，对所述产品光刻版版图的图形位置进行重新矫正和布图。 

优选地，在对所述产品光刻版版图的图形位置重新计算、矫正和布图之后，通过进行设计规则检查，对分割单元之间不连续的位置或间隙处进行进一步修正，将不连续的分割单元重新连接完整，从而得到补偿后的产品光刻版版图图形。 

优选地，对所述产品光刻版版图的图形位置重新进行计算、矫正和布图时是借助计算软件来完成的。