光刻工艺中的曝光场的尺寸选择方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种光刻工艺中的曝光场的尺寸选择方法。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的制造过程中，通常都需要经过多次光刻工艺。一般情况下，都会使用到两种光刻机:扫描式光刻机(scanner)和步进式光刻机(stepper),分别执行不同的光刻步骤。
[0003]光刻机的曝光场(exposure field)是指光刻机一次成像(shot)所覆盖的区域。扫描式光刻机的曝光场的最大尺寸一般比步进式光刻机的曝光场的最大尺寸要大，例如扫描式光刻机的最大曝光场的尺寸为26X32mm2、步进式光刻机的最大曝光场的尺寸为22 X 22mm2 或 18.5 X 25mm2。
[0004]传统的光刻过程中，需要使两种曝光机所曝光的shot大小相同，或者使扫描式光刻机所曝光的shot正好是步进式光刻机所曝光的shot大小的整数倍,例如4倍或2倍。这样就可以使二者曝光区域形成的芯片区(die)可以比较好地对齐。
[0005]然而上述方式会造成至少一种光刻机的曝光场尺寸的浪费，例如利用较大的曝光场可以比较快速地完成一片晶圆的光刻过程，而由于人为地限制了 shot大小，也限制了光刻机的产能。
【发明内容】
[0006]基于此，有必要提供一种光刻工艺中的曝光场的尺寸选择方法，使得光刻机能够最大限度利用曝光场。
[0007]—种光刻工艺中的曝光场的尺寸选择方法，用于在同时利用扫描式光刻机和步进式光刻机的光刻过程中，选择扫描式光刻机的曝光场尺寸xsc;><ys。和步进式光刻机的曝光场尺寸XstXyst，所述扫描式光刻机用于形成第一光刻图形，所述步进式光刻机用于形成第二光刻图形，所述选择方法使得位于第一光刻图形层上的、且与中心距离最远的4个shot分别与位于第二光刻图形层上的、且与中心距离最远的4个shot中心重合，包括如下步骤:
[0008]获取待生产的芯片尺寸xdXyd;
[0009]获取待光刻的晶圆的半径R ；
[0010]定义横轴方向上的两个shot的中心距离晶圆中心的距离为X、纵轴方向上的两个shot的中心距离晶圆中心的距离为Y、晶圆的去边长度d ;扫描式光刻机的最大曝光场尺寸为 Xs。—maxXys。—_，步进式光刻机的最大曝光场尺寸为 XstjiaxXystjiax ;xsc=axXxd、ysc=ayXyd、Xst=bxXXd、yst=byXyd ；
[0011]根据以下约束条件计算ax、bx、ay、by的值:
[0012](I) kx X ax X Xd=Ix XbxX xd=X,同时 ky X ay X yd=ly XbyX yd=Y ；
[0013](2) xsc < Xsc max> ysc < ysc max> xst < xst—眶、yst < yst—眶；
[0014](3) X+0.5xsc < R-d、Y+0.5ysc < R_d ；
[0015](4) kx、ax、lx、bx、ky、ay、ly、by 均为整数。
[0016]在其中一个实施例中，所述晶圆为8英寸，所述去边长度d为2?4毫米。
[0017]在其中一个实施例中,所述计算ax、bx、ay、by的值的步骤为:
[0018]计算Xxsc—_/xd、Xxst—_/xd、Yysc_max/yd> Yyst—max/yd 的整数值，并分别作为 ax、bx、ay、by的初始值；
[0019]判断是否有符合条件(I)和(4)的匕和^，!^和Iy ;若有，则继续判断是否满足条件(3)，若是，则获得&!￡、1^^、\的值，否则减小bx、by的值继续判断；
[0020]若没有符合条件(I)和(4)的kx和lx，ky和ly，则减小bx、by的值继续判断，若在bx、by的可取值范围内仍然没有符合条件(I)和(4)的kx和lx，ky和Iy，则减小ax、ay的值，并由bx、by的初始值开始逐渐减小进行判断，直到获得ax、bx、ay、by的值。
[0021]在其中一个实施例中，若axXxd < Xstjiax或ayXyd < Yst max，则使扫描式光刻机和步进式光刻机使用相同尺寸的曝光场。
[0022]上述方法利用各种约束条件，使得两种光刻机的shot内都有整数个芯片图形，并且相互的芯片图形对齐，得出能够最大限度利用两种光刻机的曝光场尺寸，从而最大程度利用光刻机产能。
【附图说明】
[0023]图1为采用两种光刻机曝光得到的晶圆表面图像的示意图；
[0024]图2为一实施例的获得曝光场尺寸的流程图；
[0025]图3为计算具体参数的流程图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，为采用两种光刻机曝光得到的晶圆表面图像的示意图。步进式光刻机形成第一光刻图形层100,其上具有多个shotl02 ;扫描式光刻机形成第二光刻图形层200，其上具有多个shot202。每个shotl02、202内都具有多个芯片(die)图形(图未示)。第一光刻图形层100和第二光刻图形层200上的shot的大小反映相应的光刻机的曝光场的大小，从图1中直观体现来看，扫描式光刻机的曝光场的尺寸大于步进式光刻机的曝光场的尺寸。
[0027]为了最大限度利用两种光刻机的曝光场，同时两个光刻图形层上的芯片图形能够精确对准，需要达到图1中两个图形重合后所示的状态。也即位于第一光刻图形层100上的、且与中心距离最远的4个shotl02分别与位于第二光刻图形层200上的、且与中心距离最远的4个shot202中心重合。
[0028]为了确定曝光场的大小，采用如下光刻工艺中的曝光场的尺寸选择方法，在同时利用扫描式光刻机和步进式光刻机的光刻过程中，选择扫描式光刻机的曝光场尺寸xsc X ysc和步进式光刻机的曝光场尺寸xstXyst。
[0029]如图2所示，该方法包括如下步骤。
[0030]步骤SlOl:获取待生产的芯片尺寸xdX yd。待生产的芯片是根据功能需求和性能指标进行设计并生产得到的，设计结果确定时，芯片尺寸基本上就已经确定了。接下来就是需要确定各个光刻机的一个曝光场能够同时生成多少个芯片图形。
[0031]步骤S102:获取待光刻的晶圆的半径R。由于需要测量叠对误差(overlayaccuracy, 0VL),保证边缘部分的shot的完整性，同时考虑到晶圆在后期加工需要预留去边距离，因此需要根据晶圆的大小作相应的调整。例如对于8英寸的晶圆，其半径大约为100毫米，预留的去边长度可以为2?4毫米，优选为3毫米。当然，去边长度是根据实际情况进行调整的，以上数据或数据范围仅作为大部分情况下选择的参考。
[0032]步骤S103:根据约束条件计算扫描式光刻机和步进式光刻机所采用的曝光场的尺寸。
[0033]定义横轴方向上的两个shot的中心到晶圆中心的距离为X、纵轴方向上的两个shot的中心到晶圆中心的距离为Y。扫描式光刻机的最大曝光场尺寸为XsejiaxXysejiax，步进式光刻机的最大曝光场尺寸为 XstJiaxXyst _ ;Xsc=ax X Xd>ysc=ay X yd>xst=bxX xd>yst=by X yd ；也即采用扫描尺寸为xsc;Xys。的扫描式光刻机扫描时，该扫描尺寸内有axXay个芯片图形；而采用扫描尺寸为xst X Yst的步进式光刻机扫描时，该扫描尺寸内有bx X by个芯片图形。
[0034]根据如下约束条件获取ax、bx、ay、by的值，以得到扫描式光刻机和步进式光刻机所采用的曝光场的尺寸。
[0035](I) kx X a