[发明专利]套刻精度补正的优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种套刻精度补正的优化方法及系统，通过对曝光结构进行套刻测量而得到曝光结构中各层之间的套刻精度包括测量第一层曝光图案与理论曝光图案之间的套刻精度；根据当前层所对准的前层曝光机台区分工具和前层所对准的再前层曝光机台区分工具，来优化设计针对不同工艺的跑货路径，并根据套刻偏差和跑货路径计算生成与跑货路径数量相匹配的多套十项补值数据；每套十项补值数据与相应的跑货路径相匹配；将第一层曝光图案与理论曝光图案之间的套刻精度分配到每套的十项补值中，再将每套的十项补值数据进行高阶非线性展开得到高阶非线性模型；利用高阶非线性模型作为套刻精度补值来修正套刻精度，得到修正后的套刻精度。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种套刻精度补正的优化方法及系统。

背景技术

通常采用先进制程控制(Advanced process control，APC)来避免套刻误差(overlay error)。套刻误差是通过显影后光学检测来进行采集，并输入值APC系统，再由APC系统反馈该批次产品工艺控制的优化设置。

然而，现有的APC系统中，只是针对当层的量测值进行补正，而忽略了第一层的实际曝光图案与理论曝光图案差异形成的套刻精度的影响，如图1所示，第一层中，实际的曝光机台(tool)之间的曝光图案T1、T2与第一层理想的曝光图案(粗实线)存在差异，再如图2所示，实际的批次之间的曝光图案L1、L2与第一层理想的曝光图案(粗实线)存在差值。并且，传统的套刻精度的补正模型通常是十项线性补值模型，而没有展开到高阶非线性模型；再者，现有APC系统中，对关键层的套刻精度的补正只具有当前层所对准的前层曝光机台区分工具(pre-tool)功能，而不具有前层所对准的再前层曝光机台区分工具(pre-pre-tool)，以上原因都会导致后续层的套刻精度出现超出规范(out of spec)的问题。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种套刻精度补正的优化方法及系统，从而避免套刻精度超出规范和返工，以及降低套刻残留。

为了达到上述问题，本发明提供一种套刻精度补正的优化方法，包括：

步骤01：对一曝光结构进行套刻测量得到曝光结构中各层之间的套刻精度，并将套刻测量得到的套刻精度收集起来；其中，包括测量第一层曝光图案与理论曝光图案之间的套刻精度；

步骤02：根据当前层所对准的前层曝光机台区分工具和前层所对准的再前层曝光机台区分工具，来优化设计针对不同工艺的跑货路径，并根据套刻偏差和跑货路径计算生成与跑货路径数量相匹配的多套十项补值数据；其中，每套十项补值数据与相应的跑货路径相匹配；

步骤03：将第一层曝光图案与理论曝光图案之间的套刻精度分配到每套的十项补值中，再将每套的十项补值数据进行高阶非线性展开得到高阶非线性模型；

步骤04：利用高阶非线性模型作为套刻精度补值来修正套刻精度，得到修正后的套刻精度。

优选地，所述步骤03中，将第一层曝光图案与理论曝光图案之间的套刻精度分配到每套的十项补值中，再使用泰勒级数对十项补值数据进行高阶非线性展开得到高阶非线性模型。

优选地，所述十项补值包括晶圆修正参数和曝光图案修正参数；所述步骤03中，进行高阶非线性展开的方式包括：

针对晶圆修正参数的高阶非线性展开为：

其中，Tx、Ty分别为晶圆在平面坐标X和Y方向套刻偏差位移量；Sx、Sy分别为晶圆在X和Y方向套刻偏差膨胀量；Rot为套刻偏差反映在晶圆层面的旋转量；Orth为套刻偏差反映在晶圆层面的直交度；

针对曝光图案修正参数的高阶非线性展开为：

其中，Rmag为曝光图案在X和Y方向对称性膨胀或缩小值；