晶圆聚焦补偿的曝光方法与装置与流程

本发明涉及半导体领域，具体而言，涉及一种晶圆聚焦补偿的曝光方法与装置。

背景技术：

目前，晶片的后段制程中的化学机械抛光(Chemical Mechnical Polish，CMP)无法很好地控制机械抛光的速率，晶片边缘的抛光速率远大于晶片中心的抛光速率，导致晶片中心区域比晶片边缘区域的厚度大很多。如图1所示，40nm芯片在形成第六层金属互连铜结构后，距离晶片边缘2mm处的厚度比晶片中心的厚度小973nm，距离晶片边缘3mm处的厚度比晶片中心的厚度小414nm。

CMP后，晶片还需要进行图形化工艺，由于晶片边缘区域与晶片中心区域存在较大的厚度差，导致当图形化工艺对整个晶片都采用相同的曝光量时，晶片边缘将产生散焦现象。

现有技术中为了克服上述散焦现象的产生，通常将晶片划分为不同的曝光视场，利用扫描仪对不同曝光视场设置不同的曝光参数，比如对晶片边缘的曝光视场增加30nm的聚焦补偿。但是，该聚焦补偿会使曝光视场中所有的芯片均增加了30nm的聚焦补偿，使不需要增加30nm聚焦补偿的芯片也增加了30nm，进而影响这些芯片的图形形成效果，例如导致芯片的桥接等缺陷。

为了解决晶片在后半段制程中边缘芯片的散焦问题，并且不影响同一曝光视场中的其他芯片的图形形成，亟需一种新的晶片聚焦补偿方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种晶圆聚焦补偿的曝光方法与装置，以解决现有技术中在处理后半段制程中的边缘芯片散焦时影响其他芯片的图形的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种晶圆聚焦补偿的曝光方法，上述曝光方法包括：步骤S1，获取晶圆中各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n，n为自然数；步骤S2，根据聚焦补偿公式F_n＝A×R_n计算各上述芯片的聚焦补偿值F_n，上述A为补偿系数；以及步骤S3，根据各上述聚焦补偿值对各上述芯片进行曝光。

进一步地，上述步骤S1包括：步骤S11，获取X轴方向上各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nX；步骤S12，获取Y轴方向上各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nY；以及步骤S13，利用勾股定理、上述R_nX与上述R_nY计算出各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_n。

进一步地，上述补偿系数A在8×10^-6～9×10^-6之间。

进一步地，上述步骤S3中计算出晶圆边缘区域的芯片的聚焦补偿值，上述晶圆边缘区域为所有非完整曝光视场形成的区域。

进一步地，上述曝光方法在上述步骤S1之前还包括：获取芯片所在的曝光视场中心点的横坐标值X与纵坐标值Y，上述横坐标X与上述纵坐标值Y以晶圆的圆心为坐标原点；获取上述芯片在曝光视场的行坐标M与列坐标N，其中当上述芯片在以上述晶圆的圆心为坐标原点的坐标轴的第一象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第二象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第三象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第四象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数；获取上述芯片的长a与宽度b；获取上述曝光视场的长c与宽度d；以及根据公式R_nx＝|X|-1/2c+(N-1)×a+1/2a与公式R_ny＝|Y|-1/2d+(M-1)×b+1/2b计算出上述距离R_nX与上述距离R_nY。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种晶圆聚焦补偿的曝光装置，上述曝光装置包括：R_n获取单元，用于获取晶圆中各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n，n为自然数；第一计算单元，用于根据聚焦补偿公式F_n＝A×R_n计算各上述芯片的聚焦补偿值F_n，上述A为补偿系数；以及曝光单元，用于根据各上述聚焦补偿值对各上述芯片进行曝光。

进一步地，上述R_n获取单元包括：第一获取模块，用于获取X轴方向上上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nX，第二获取模块，用于获取Y轴方向上上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nY，以及第一计算模块，用于利用勾股定理、上述R_nX与上述R_nY计算出各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_n。

进一步地，上述第一计算单元还包括补偿系数确定模块。

进一步地，上述曝光装置还包括：横纵坐标获取单元，用于获取芯片所在的曝光视场中心点的横坐标值X与纵坐标值Y，上述横坐标X与上述纵坐标值Y以晶圆的圆心为坐标原点；行列坐标获取单元，用于在获取上述芯片的中心距晶圆圆心的距离R之前获取上述芯片在曝光视场的行坐标M与列坐标N，其中，当上述芯片在以上述晶圆的圆心为坐标原点的坐标轴的第一象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第二象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第三象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场 中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第四象限时，上述行坐标M为上述芯片在上述曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数；芯片尺寸获取单元，用于获取上述芯片的长度a与宽度b；曝光视场尺寸获取单元，用于获取上述芯片所在的曝光视场的长度c与宽度d；以及计算单元，用于根据公式R_nx＝|X|-1/2c+(N-1)×a+1/2a与公式R_ny＝|Y|-1/2d+(M-1)×b+1/2b计算出上述距离R_nX上述距离R_nY。

应用本发明的曝光方法，对各个芯片的聚焦补偿值F_n进行计算，根据计算出来的F_n，将各芯片都置于曝光单元的最佳焦距的位置，进而使得最终各芯片上形成的图形效果较好，避免了对晶圆边缘所有的芯片都按照同一个聚焦补偿值来进行曝光，进而避免了有些芯片的图形出现缺陷的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的一种优选实施方式的曝光方法的流程示意图；以及

图2示出了本发明的一种优选实施方式的曝光装置的组成结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

正如背景技术所介绍的，现有技术的曝光过程中，对晶片边缘的所有芯片设置相同的聚焦补偿值，造成了部分芯片曝光后形成的图形具有缺陷。为了解决晶片在后半段制程中边缘芯片的散焦问题，并且不影响同一曝光视场中的其他芯片的图形形成，本申请提出了一种晶圆聚焦补偿的曝光方法与装置。

本申请的一种优选实施方式中，提供了一种晶圆聚焦补偿的曝光方法，如图1所示，上述曝光方法包括：步骤S1，获取晶圆中各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n，n为自然数；步骤S2，根据聚焦补偿公式F_n＝A×R_n计算各上述芯片的聚焦补偿值F_n，上述A为补偿系数；以及步骤S3，根据各上述聚焦补偿值对各上述芯片进行曝光。

上述的曝光方法计算各个芯片的聚焦补偿值F_n，根据计算出来的各芯片的聚焦补偿值F_n，将各芯片都置于曝光单元的最佳焦距的位置，进而使得最终各芯片上形成的图形效果较好，避免了对晶圆边缘所有的芯片都按照同一个聚焦补偿值来进行曝光，进而避免了有些芯片的图形出现缺陷的问题。

为了更加准确地计算出各个芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_n，进而准确计算出各个芯片的聚焦补偿值F_n，从而使各个芯片位于最佳焦距的位置并形成无缺陷的图形。本申请优选上述步骤S1包括：步骤S11，获取X轴方向上各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nX，步骤S12，获取Y轴方向上各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nY；以及步骤S13，利用勾股定理、上述R_nX与上述R_nY计算出各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_n。

本领域技术人员可以根据实际的曝光系统与晶圆的大小等因素确定准确的补偿系数。本申请的又一种优选的实施方式中，上述补偿系数A在8×10^-6～9×10^-6之间。当补偿系数A在8×10^-6～9×10^-6之间，进而可以由公式F_n＝A×R_n更加准确地计算出聚焦补偿值F_n。

为了提高曝光系统计算聚焦补偿值的效率，本申请优选上述步骤S3中计算出晶圆边缘区域的芯片的聚焦补偿值，上述晶圆边缘区域为所有非完整曝光视场形成的区域，这样可以大大减少曝光系统的计算量，提高该曝光方法的效率。

本申请的又一种优选的实施方式中，优选上述曝光方法在上述步骤S1之前还包括：获取芯片的横坐标值X与纵坐标值Y，上述横坐标X与上述纵坐标值Y以晶圆的圆心为坐标原点；获取上述芯片在曝光视场的行坐标M与列坐标N，其中，当上述芯片在以上述晶圆的圆心为坐标原点的坐标轴的第一象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第二象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从下至上的行序数，上述列 坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第三象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第四象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数；获取上述芯片的长a与宽度b；获取上述曝光视场的长c与宽度d；以及根据公式R_nx＝|X|-1/2c+(N-1)×a+1/2a与公式R_ny＝|Y|-1/2d+(M-1)×b+1/2b计算出上述距离R_nX与上述距离R_nY。这样可以更加精确地计算出各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nX与各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nY，进而通过勾股定理精确计算出各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n，从而可以更进一步精确地计算出各芯片的聚焦补偿值F_n。

根据本申请的另一方面，还提供了一种晶圆聚焦补偿的曝光装置，如图2所示，上述曝光装置包括：R_n获取单元10，用于获取晶圆中各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n，n为自然数；第一计算单元30，用于根据聚焦补偿公式F_n＝A×R_n计算各上述芯片的聚焦补偿值F，上述A为补偿系数；以及曝光单元50，用于各上述聚焦补偿值对各上述芯片进行曝光。

上述的曝光装置，通过R_n获取单元10与第一计算单元30计算出的各芯片的聚焦补偿值F_n，进而确定曝光单元50对各上述芯片的聚焦补偿值，使得各芯片都处于曝光单元50的最佳焦距的位置，最后采用曝光单元50对晶圆进行曝光，使得在各芯片上形成效果较好的图形，避免了曝光系统对晶圆边缘所有的芯片都按照同一个聚焦补偿值来进行曝光，进而避免了有些芯片的图形出现缺陷的问题。

为了更加准确地计算出各个芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_n，进而准确计算出各个芯片的聚焦补偿值F_n，从而使各个芯片位于最佳焦距的位置并形成无缺陷的图形。上述R_n获取单元10包括：第一获取模块，用于获取X轴方向上上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nX；第二获取模块，用于获取Y轴方向上上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nY；以及第一计算模块，用于利用勾股定理、上述R_nX与上述R_nY计算出各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_n。

本申请的又一种优选的实施方式中，优选上述第一计算单元30还包括补偿系数确定模块。该模块可以进一步精确地确定补偿系数，进而可以由公式F_n＝A×R_n更加准确地计算出聚焦补偿值F。

为了进一步可以准确获取精确地计算出各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nX与各上述芯片的中心距上述晶圆圆心的距离R_nY，进而通过勾股定理精确计算出各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n，从而可以更进一步精确地计算出各芯片的聚焦补偿值F_n，上述曝光装置还包括：横纵坐标获取单元，用于获取芯片的横坐标值X与纵坐标值Y，上述横坐标X与上述纵坐标值Y以晶圆的圆心为坐标原点；行列坐标获取单元，用于在获取上述芯片的中心距晶圆圆心的距离R之前获取上述芯片的行坐标M与列坐标N，其中，当上述芯片在以上述晶圆的圆心为坐标原点的坐标轴的第一象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数，当上述芯 片在上述坐标轴的第二象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从下至上的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第三象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从右到左的列序数，当上述芯片在上述坐标轴的第四象限时，上述行坐标M为上述芯片在所在曝光视场中从上至下的行序数，上述列坐标N为上述芯片在上述曝光视场中从左到右的列序数；芯片尺寸获取单元，用于获取上述芯片的长度a与宽度b；曝光视场尺寸获取单元，用于获取上述芯片所在的曝光视场的长度c与宽度d；以及计算单元，用于根据公式R_nx＝|X|-1/2c+(N-1)×a+1/2a与公式R_ny＝|Y|-1/2d+(M-1)×b+1/2b计算出上述距离R_nX上述距离R_nY。

为了使本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将以8寸的晶圆为例对本申请的技术方案进行详细地说明。

首先，执行S1步骤，获取晶圆边缘区域中各芯片的中心距晶圆圆心的距离R_n。

第一芯片所在的曝光视场的中心点的横坐标值X＝6mm与纵坐标值Y＝97.5mm，第一芯片在曝光视场的行坐标M＝2与列坐标N＝2；第一芯片的长a＝3mm与宽度b＝3mm；曝光视场的长c＝12mm与宽度d＝15mm；根据公式R₁x＝|X|-1/2c+(N-1)×a+1/2a与公式R₁y＝|Y|-1/2d+(M-1)×b+1/2b计算出距离R_1X＝4.5mm距离R_1Y＝94.5mm。

利用勾股定理计算出各第一芯片的中心距晶圆圆心的距离R₁＝94.607mm，同理计算出第二芯片的R₂，第三芯片的R₃…第N芯片的R_n。

其次，执行步骤S2，根据聚焦补偿公式F_n＝A×R_n计算上述晶圆边缘区域的各芯片的聚焦补偿值F_n。

根据经验可知，在距此晶圆8寸晶圆边缘3.5mm的芯片的聚焦补偿值为3nm，以此确定的补偿系数A为8.57×10^-6，根据公式F_n＝A×R_n，计算出第一芯片的聚焦补偿值F₁＝810.783nm、采用相同的计算方法计算出第二芯片的F₂、第三芯片的F₃…第N芯片的F_n。

最后，执行步骤S3，根据聚焦补偿值对晶圆边缘区域的各芯片进行曝光。

根据各芯片的聚焦补偿值F_n，调整曝光单元，使各芯片处于曝光单元的最佳焦距位置，采用曝光单元对晶圆进行曝光，在各芯片表面形成图形。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1)本申请的曝光方法中根据计算出来的各芯片的聚焦补偿值F_n，将各芯片都置于曝光单元的最佳焦距的位置，进而使得最终各芯片上形成的图形效果较好，避免了对晶圆边缘所有的芯片都按照同一个聚焦补偿值来进行曝光，进而避免了有些芯片的图形出现缺陷的问题。

2)本申请的曝光装置，通过R_n获取单元与第一计算单元计算出的各芯片的聚焦补偿值F_n，进而确定曝光单元对各上述芯片的聚焦补偿值，使得各芯片都处于曝光单元的最佳焦距的 位置，最后采用曝光单元对晶圆进行曝光，使得在各芯片上形成效果较好的图形，避免了曝光系统对晶圆边缘所有的芯片都按照同一个聚焦补偿值来进行曝光，进而避免了有些芯片的图形出现缺陷的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。