检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造工艺领域，特别涉及一种检测光刻机上晶圆边缘图形失像(defocus)的方法。
【背景技术】
[0002]在整个半导体集成电路的制造过程中，经常会遇到晶圆边缘图像失真的现象，特别是在新产品或新工艺的开发过程中，由于工艺的不稳定性或者工艺的严苛性，这种现象更加容易出现。在晶圆制造过程中，影响边缘图像失真的因素很多，其中光刻工艺就属于一种。
[0003]众所周知，光刻机是制造半导体器件过程中最为昂贵且必不可少的设备，光刻机的性能直接关系到工艺的成败，工艺的成败则直接关系到一家公司的制造能力。例如，在90nm项目的开发过程中，因为有些工艺步骤的严苛性，所以必须在Arf光刻机上进行作业，然而在作业过程中却时常遇到晶圆边缘图形失像的现象，这一方面与该工艺的设计要求高有关，另一方面和光刻机机台确实也有一定的相关性。
[0004]鉴于上述情况，亟需一种可以检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，以便评估失像的具体情况。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，可以快速准确全面地评估晶圆在光刻机上可能发生的边缘图形失像问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，包括如下步骤:
[0007]第I步，制造一块光刻掩模版，所述光刻掩模版具有若干规则排列的单一规则图形；
[0008]第2步，在光刻机上利用所述光刻掩模版曝光若干枚晶圆；
[0009]第3步，在光学显微镜下检查晶圆边缘并判断边缘是否有图形失像的情况，如出现图形失像的情况，判断图形失像影响的大小及位置。
[0010]进一步的，在第3步后，可以进一步利用扫描电子显微镜检测晶圆边缘的图形失像情况。进一步的，利用扫描电子显微镜检测晶圆是否出现倒胶、图像削尖或图像缺失等缺陷。
[0011]进一步的改进是，所述单一规则图形为相同尺寸的对称图形。优选的，所述对称图形包括正方形、圆形、长方形。
[0012]进一步的改进是，所述规则图形以1:1比例间隔排列。
[0013]进一步的改进是，第2步中采用的所述晶圆的平整度小于0.6um。
[0014]进一步的改进是，在第2步中，设定不同的光刻条件对晶圆进行曝光。其中，所述光刻条件包括光刻胶、能量、光照模式。
[0015]进一步的改进是，在第2步中，可以设定不同的曝光位置对晶圆进行曝光。
[0016]进一步的改进是，所述光刻掩模版的尺寸介于光刻机所用掩膜版的最大允许尺寸和最小允许尺寸之间。
[0017]本发明提供的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，在光刻机上利用一块具有若干规则排列的单一规则图形的光刻掩膜版对几枚平整度很好的晶圆(一般称为barewafers)进行曝光，然后在光学显微镜下检查晶圆边缘(主要表现为色差)并判断该晶圆边缘是否有图形失像(defocus)的现象;如果有defocus的现象，可以大概判断影响的大小以及所在位置，还可以进一步在SEM(扫描电子显微镜)下检查defocus的严重性。利用该检测方法可以了解光刻机在晶圆上的作业效果，并可以作为一个改进光刻机上的工艺制造能力的参数。
【附图说明】
[0018]图1为本发明检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法流程图；
[0019]图2为本发明中采用的光刻掩模版的示意图；
[0020]图3为图2圆圈处的放大示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0022]本发明提供的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，如图1所示，包括如下步骤:
[0023]第I步，制造一块光刻掩模版，所述光刻掩模版具有若干规则排列的单一规则图形，如图2所示；
[0024]其中，所述光刻掩模版的尺寸介于光刻机所用掩膜版的最大允许尺寸和最小允许尺寸之间；
[0025]第2步，在光刻机上利用所述光刻掩模版曝光若干枚晶圆；
[0026]其中，所述晶圆的平整度要求较好，平整度范围小于0.6um;
[0027]第3步，在光学显微镜下检查晶圆边缘，并判断边缘是否有图形失像的情况(主要表现为色差)，如出现图形失像的情况，可以判断图形失像影响的大小及位置。
[0028]进一步的，在第3步后，可以利用扫描电子显微镜(SEM)检测晶圆边缘的图形失像情况的严重程度，一般表现为倒胶和图像削尖，更甚者表现为图像缺失等缺陷。
[0029]在第I步中，所述单一规则图形为相同尺寸的对称图形，例如所述对称图形包括正方形、圆形、长方形等。
[0030]如图3所示，光刻掩模版的图形为以1:1比例间隔排列的正方形，当然本发明并不局限于此。在具体操作中，可以根据使用不同的光刻机类型对应不同的图形大小和\或图形形状，如采用ArF (氟化氩)光刻机时对应的光刻掩模版可以具有0.2x0.2um的正方形图形，又如采用DUV(深紫外)光刻机时对应的光刻掩模版可以具有0.4x0.4um的正方形图形，等等；当然，其中对应的图形大小也不是唯一的，比如采用ArF(氟化氩)光刻机时对应的光刻掩模版也可以具有0.21x0.21um的正方形图形。
[0031]进一步的改进是，在第2步中，通过设定不同的光刻条件对晶圆进行曝光，如改变光刻胶、能量、光照模式等光刻常用调节参数，可以得到不同要求的检测目标，从而实现对光刻机有严有宽的检测要求。
[0032]进一步的改进是，在第2步中，还可以通过改变不同的曝光位置对晶圆进行曝光，得到晶圆边缘曝光位置的差异，从而有效地改善晶圆边缘检测盲点的情况。
[0033]本发明采用的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其中在光刻机上利用一块具有若干规则排列的单一规则图形的光刻掩膜版对几枚平整度很好的晶圆(一般称为barewafers)进行曝光，然后在光学显微镜下检查晶圆边缘(主要表现为色差)并判断该晶圆边缘是否有图形失像(defocus)的现象;如果有defocus的现象，可以大概判断影响的大小以及所在位置，还可以进一步在SEM下检查defocus的严重性。利用该检测方法可以了解光刻机在晶圆上的作业效果，并可以作为一个改进光刻机上的工艺制造能力的参数。
[0034]以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对光刻掩模版的图案形状、尺寸规格以及排布形式等可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，包括如下步骤: 第I步，制造一块光刻掩模版，所述光刻掩模版具有若干规则排列的单一规则图形； 第2步，在光刻机上利用所述光刻掩模版曝光若干枚晶圆； 第3步，在光学显微镜下检查晶圆边缘并判断边缘是否有图形失像的情况，如出现图形失像的情况，判断图形失像影响的大小及位置。2.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，在第3步后，进一步利用扫描电子显微镜检测晶圆边缘的图形失像情况。3.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版上的单一规则图形为相同尺寸的对称图形。4.根据权利要求3所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版上的对称图形包括正方形、圆形、长方形。5.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版上的规则图形以1:1比例间隔排列。6.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，第2步中采用的所述晶圆的表面平整度小于0.6um。7.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，在第2步中，设定不同的光刻条件对晶圆进行曝光。8.根据权利要求7所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，所述光刻条件包括光刻胶、能量、光照模式。9.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，在第2步中，设定不同的曝光位置对晶圆进行曝光。10.根据权利要求1所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版的尺寸介于光刻机所用掩膜版的最大允许尺寸和最小允许尺寸之间。11.根据权利要求2所述的检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其特征在于，利用扫描电子显微镜检测晶圆是否出现倒胶、图像削尖或图像缺失的缺陷。
【专利摘要】本发明公开了一种检测光刻机上晶圆边缘图形失像的方法，其中在光刻机上利用一块具有若干规则排列的单一规则图形的光刻掩膜版对几枚平整度很好的晶圆进行曝光，然后在光学显微镜下检查晶圆边缘(主要表现为色差)，并判断该晶圆边缘是否有图形失像(defocus)的现象；如果有图形失像的现象，可以大概判断影响的大小以及所在位置，还可以进一步在SEM下检查defocus的严重性。本发明利用该检测方法可以快速准确全面地了解光刻机在晶圆上的作业效果，评估晶圆在光刻机上可能发生的边缘图形失像问题，并可以作为一个改进光刻机上的工艺制造能力的参数。
【IPC分类】G03F7/20
【公开号】CN105549335
【申请号】CN201610064110
【发明人】李伟峰, 顾以理, 王雷
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月29日