一种减小由光刻工件台吸附导致硅片形变的方法与流程
本发明涉及一种光刻工艺方法，更具体地，涉及一种光刻机套刻精度补充的光刻工艺方法。
背景技术：
随着光刻技术的发展，对套刻精度提出了越来越高的要求。而对于理想的光刻而言，越平整的硅片，越能得到越大的工艺生产窗口，从而提高套刻精度以满足越来越高的线宽关键尺寸等工艺要求。然而完美的绝对平整的硅片是不存在的，在生产过程中，工艺设备处理的都是不平整的硅片。硅片的不平整主要由几个原因造成：第一，硅片本身的制造工艺；第二，硅片经过前序工艺步骤之后造成的缺陷，包括热处理产生的全局弯曲，薄膜淀积产生的局部应力翘曲等等；第三，光刻机工件台本身的不平整，造成局部的真空吸附力不同。上述原因造成的不平整是不可预计的随机分布。
在工艺过程中，硅片是吸附在工件台上的，由于工作台、与工作台接触的硅片下表面，均随机分布着不平整区域，在同样吸附力的情况下，硅片不同部位产生的吸附变形是不同的，这就带来了由于吸附变形产生的硅片上表面的翘曲，该翘曲导致某些形变点无法通过调焦调平系统使其均处于工件台调焦范围内，导致在工件台平面X、Y两个方向上的套刻精度的矢量差异。并且这些矢量差异的分布也是随机的，无法通过预先设定的方法直接消除。只能通过检测-矫正的方式尽量减少这些差异带来的对套刻精度的影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种减小由光刻工件台吸附导致硅片形变的方法，包括以下步骤:
步骤S01：将硅片反置在工作台上，使硅片下表面朝上，在硅片与工作台间无吸附力的情况下，利用调平调焦系统测量硅片下表面的高低形貌分布z1(xi,yi)，其中xi,yi是测量点的坐标，i是测量点的编号，共测量n个点；
步骤S02：将硅片翻转180°，使硅片上表面朝上，在硅片与工作台间有吸附力的情况下，利用调平调焦系统测量硅片上表面的高低形貌分布z2(xi,yi)，测量点的数量和分布与步骤S01中测量下表面时相同；
步骤S03：对硅片施加吸附力F；
步骤S04：根据步骤S01和S02中测得的硅片上、下表面的高低形貌分布z1(xi,yi)和z2(xi,yi)计算上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)；
步骤S05：根据上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)调整吸附力F，使硅片上表面的形貌均处在工件台调焦范围内。
优选地，所述步骤S04中，所述上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)的计算方法为：
步骤S041：计算由吸附力F造成的硅片变形Δh(xi,yi)；
步骤S042：计算上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)，z′2(xi,yi)＝z2(xi,yi)+z1(xi,yi)-Δh(xi,yi)。
优选地，所述步骤S05中，所述调整吸附力F的方法为：
步骤S051：根据最小二乘法，对上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)进行拟合，得到其拟合平面其计算公式为：
步骤S052：计算上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)与其拟合平面之间的相对距离Δz2(xi,yi)，即
步骤S053：比较相对距离Δz2(xi,yi)与预先设定的系统对焦误差δ，如果对于n个测量点均满足相对距离Δz2(xi,yi)的绝对值小于系统对焦误差δ，则完成吸附力调节；如果相对距离Δz2(xi,yi)大于零且大于系统对焦误差δ，则增大吸附力F并转回步骤S03；如果相对距离Δz2(xi,yi)小于零且其绝对值大于系统对焦误差δ，则减小吸附力F并转回步骤S03。
优选地，所述步骤S01和S02中，所述调平调焦系统与处理器相连，将上表面和下表面的形貌高低分布的结果传送给处理器。
优选地，所述步骤S03中，所述吸附力F的大小由传感器测量，所述传感器与处理器相连，将吸附力F转化为电信号，并传送给处理器。
优选地，所述传感器集成于工件台中。
优选地，所述步骤S03中，施加吸附力F的方式为静电吸附或真空吸附。
从上述技术方案可以看出，本发明通过调整光刻工件台的吸附力，使得经过吸附变形后的硅片尽可能的形成理想平面，从而减小对焦造成的误差。进一步地，本发明具有减少套刻误差，提高产品良率的显著特点。
附图说明
图1是本发明的一种减小由光刻工件台吸附导致硅片形变的方法的流程示意图。
图2和图3是本发明一实施例的硅片下表面和上表面高低形貌分布测量的示意图。
图中1是硅片，11是硅片下表面，12是硅片上表面，2是工作台，3是调平调焦系统。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明的一种减小由光刻工件台吸附导致硅片形变的方法的流程示意图。如图1所示，本发明公开的一种减小由光刻工件台吸附导致硅片形变的方法，包括以下步骤：
步骤S01：将硅片反置在工作台上，使硅片下表面朝上，在硅片与工作台间无吸附力的情况下，利用调平调焦系统测量硅片下表面的高低形貌分布z1(xi,yi)，其中xi,yi是测量点的坐标，i是测量点的编号，共测量n个点。
在现有的工艺流程中，硅片在进入工作台时，是正面亦即上表面朝上地放置在光刻机工作台上的。如图2所示，本实施例首先将硅片翻转，反置在工作台上，使得硅片的下表面朝上。在硅片1与工作台2间无吸附力的情况下，使用调平调焦系统3测量硅片下表面11的高低形貌分布。测量采用网格划分硅片，共有n个测量点，将每个测量点的高低形貌记为z1(xi,yi)，其中xi,yi是该测量点的坐标，i是测量点的编号。
测量后的数据由调平调焦系统传送至处理器存储并用于下面的分析处理过程。
所述步骤S01和S02中，所述调平调焦系统与处理器相连，将上表面和下表面的形貌高低分布的结果传送给处理器。
步骤S02：将硅片翻转180°，使硅片上表面朝上，在硅片与工作台间有吸附力的情况下，利用调平调焦系统测量硅片上表面的高低形貌分布z2(xi,yi)，测量点的数量和分布与步骤S01中测量下表面时相同。
在完成下表面的高低形貌分布测量之后，将硅片翻转180°，使得含有集成电路前层图形的硅片上表面朝上。在硅片1与工作台2间有吸附力的情况下，使用调平调焦系统3测量硅片上表面12的高低形貌分布z2(xi,yi)。测量点的数量和分布与步骤S01中测量下表面时相同。由于两次测量时的测量点数量与分布一致，因此，在接下来的计算分析中，可以直接对任一测量点的上下表面高低形貌直接进行叠加，减少计算量并提高计算精度。
在进行翻转的时候，应当注意对准精度，使上表面测量时的硅片在光刻工作台上的位置与步骤S01中测量下表面时的硅片在光刻工作台上的位置相同。
测量后的数据由调平调焦系统传送至处理器存储并用于下面的分析处理过程。
步骤S03：对硅片施加吸附力F；
通过静电吸附或真空吸附的方式，并根据一般的经验，对硅片施加大小合适的吸附力F，并利用集成于工件台中的传感器测量吸附力的大小，并将之转化为电信号传送至处理器。
步骤S04：根据步骤S01和S02中测得的硅片上、下表面的高低形貌分布z1(xi,yi)和z2(xi,yi)计算上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)；
由于吸附力的影响，并且由于硅片下表面不平整的缘故，会使得硅片在被吸附后产生整体的翘曲并在硅片的上表面表现出来。因此，上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布是由两部分叠加而成的，一部分是硅片上表面的高低形貌分布z2(xi,yi)，另一部分是由于翘曲造成的硅片上表面的翘曲高低形貌分布。根据叠加原理，硅片上表面的翘曲高低形貌分布是由吸附力F造成的硅片变形Δh(xi,yi)与下表面的高低形貌分布z1(xi,yi)叠加得到的。在本实施例中，利用处理器对硅片进行分析，得到由吸附力F造成的硅片变形Δh(xi,yi)，再结合处理器中存储的，由步骤S01和S02测量并传递至处理器的下表面的高低形貌分布z1(xi,yi)和上表面的高低形貌分布z2(xi,yi)，得到上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)，计算公式为z′2(xi,yi)＝z2(xi,yi)+z1(xi,yi)-Δh(xi,yi)。
步骤S05：根据上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)调整吸附力F，使硅片上表面的形貌均处在工件台调焦范围内。
在得到上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)之后需要对该形貌分布是否满足调平调焦系统的工作参数进行检查。检查方法如下：
首先根据最小二乘法原理，对上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)进行拟合，得到其拟合平面其计算公式为：
这个公式给出了拟合平面的位置，也是调平调焦系统要瞄准的焦平面。由于该拟合平面只能保证所有的测量点的高低形貌与焦平面之间的距离差的平方和最小，不能保证每个测量点都在焦平面附近足够近的位置，因此还需要对每个测量点的高低形貌逐个进行检查，以保证对焦质量。
接下来逐个测量点计算上表面在硅片被吸附后的高低形貌分布z′2(xi,yi)与其拟合平面之间的相对距离Δz2(xi,yi)，即计算完成后比较相对距离Δz2(xi,yi)与预先设定的系统对焦误差δ，并根据比较结果决定下一步的流程。
如果对于所有测量点均满足其相对距离Δz2(xi,yi)的绝对值小于系统对焦误差δ，则完成吸附力调节。
如果相对距离Δz2(xi,yi)大于零且大于系统对焦误差δ，则增大吸附力F并转回步骤S03。
如果相对距离Δz2(xi,yi)小于零且其绝对值大于系统对焦误差δ，则减小吸附力F并转回步骤S03。
通过调节吸附力的大小，并迭代地进行上述流程，可以使得吸附后的硅片上表面的高低形貌均处在工件台调焦范围内。
综上所述，本发明实施例首先通过测量得到无吸附力时的硅片下表面高低形貌分布，而后在光刻工件台上施加吸附力，并在模拟计算出硅片上表面的高低形貌分布后对该分布进行检查，以确保吸附后的硅片上表面的高低形貌均处在工件台调焦范围内。如果不能使吸附后的硅片上表面的高低形貌均处在工件台调焦范围内，则调节吸附力的大小，改善吸附后的硅片上表面的高低形貌，以保证吸附后的硅片上表面的高低形貌均处在工件台调焦范围内。这一方法减小了由光刻工件台吸附导致硅片形变,从而减小吸附力产生的在工件台平面上的套刻误差，提高了产品良率。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
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