CN101446767A - 测量曝光机台焦距偏移量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量曝光机台焦距偏移量的方法，包括如下步骤：(1)在曝光机台正常工作的状态下，对硅片进行曝光，得到第一次曝光图形；(2)用和硅片运动平台倾斜的入射光对步骤(1)中得到的硅片进行第二次曝光，得到第二次曝光图形；(3)测量两次曝光图形的偏移量，去除机台本身的偏移量，并结合光的倾斜度，计算出曝光机台焦距的偏移量。本发明的方法，实现了准确测量曝光机台焦距的偏移量。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体制备中曝光机台焦距偏移量的测量方法。
背景技术
在半导体器件制造过程中，光刻工艺是一个中要的流程。随着线宽(也称CD)越来越小，需要降低光源的波长，提高NA(是指曝光机镜片系统的数值孔径的数值)来增加解析分辨率，而这就会导致光刻DOF(景深)的减小，因此对于曝光机台焦距偏移的监测和控制，要求也越来越严格。
目前测量曝光机台的焦距偏移量的方法，大都是利用测量在一片硅片上，以不同焦距在硅片上不同位置曝光，然后得到曝光图形的特征尺寸和焦距的变化曲线，进而得到曲线顶点的变化，来测量曝光机台焦距的变化量。
然而这种方法的缺点在于，在一组CD-能量-焦距的曲线(见图1)中，CD对曝光的能量是比较敏感的；而对焦距的变化，CD的变化是比较迟钝的：在曲线的峰值(常称：最佳的焦距)附近，CD的变化是非常平缓的，而在离峰值较远处，CD变化比较大，但是这往往是以硅片上曝光的图形的轮廓(pattern profile)的变化为代价的，如果测量的图案中有一个图形的轮廓比较差而导致的特征尺寸量测出现异常，那么就会导致整条曲线顶点的异常漂移，而焦距的测量也就会发生异常。故上述测量曝光机台焦距偏移的方法，其灵敏度不很高，且容易有异常测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测量曝光机台焦距偏移量的方法，其能提高测量结果的准确性。
为解决上述技术问题，本发明的测量曝光机台焦距偏移量的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在曝光机台正常工作的状态下，入射光对硅片进行曝光，得第一次曝光图形；后续可以用刻蚀的方法将对准标记和量测标记等图形固化在硅片表面；
(2)用对硅片运动平台倾斜的入射光对步骤(1)中得到的硅片进行第二次曝光，得第二次曝光图形；
(3)测量两次曝光图形的偏移量，去除机台本身的偏移量，结合光的倾斜度，计算出曝光机台焦距的偏移量。
本发明的方法对曝光机台焦距偏移量的测量是非常准确的，因此在合适的二次曝光入射光倾角条件下，利用本发明的方法可以较准确的测量出曝光机台焦距的偏移量，用于对焦距进行校正。
附图说明
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：
图1为现有技术中焦距变化的测量方法示意图；
图2为本发明的曝光机台焦距偏移量的测量方法示意图；
图3为本发明的测量方法流程图。
具体实施方式
本发明的测量方法，利用曝光时曝光的主光轴和硅片平台(曝光时硅片被放置在该平台上)运动方向的不垂直时，硅片在不同焦距下曝光，图案会产生水平偏移的原理，来测量曝光机台焦距的偏移量。
图2为本发明的测量方法的原理示意图，入射光的倾斜度为θ，在不同的焦距下曝光，第一次曝光图形和第二次曝光图形偏移量为S，而曝光机台的焦距偏移量为ΔF，已知θ和S的情况下，可根据下式求得ΔF：tanθ＝S/ΔF 
ΔF＝S/tanθ
利用上述原理，本发明的测量曝光机台焦距偏移量的方法，包括以下步骤：
(1)首先在曝光机台正常工作的状态下，在某个焦距下(只要是能正常光刻的焦距即可)，对硅片进行曝光，得到第一次曝光的图形，该图形有光刻对准标记线或光刻套刻标记中的前层图形，在具体操作中，用刻蚀的方法将对准标记和量测标记等图形固化在硅片表面，该硅片可以作为一个检测片。
(2)当曝光机台焦距有偏移时，可以是按原有的参数对步骤(1)中制备的硅片进行第二次曝光，且将曝光光轴和硅片运动平面设置为倾斜的，倾斜角为θ，得到对准标记的第二层；
(3)然后测量两次曝光图形的偏移量，去除机台本身的偏移量，根据ΔF＝S/tanθ，计算出曝光机台焦距的偏移量。
有了本发明测量的曝光机台焦距偏移量之后，就可以根据这个值对曝光机台的焦距形成调节，使其重新满足正常曝光对焦距值的要求。
在实施本发明的过程中，有两点需要注意：一是在第一次和第二次的曝光中，可以分别利用两个不同的焦距来曝光，特意增加两次曝光焦距差来增加光刻对准图形的偏移量，使测量更准确；二是在利用曝光的主光轴和硅片平台运动方向的不垂直时这个特点来测量焦距的偏移量过程中，直接对第一次第二次曝光偏移量的量测结果里，会包含因入射光倾斜而带来的偏移量，因此需要在上述量测结果里去除不是焦距变化带来的图形的偏移量(即同一焦距下，垂直入射下的图形和倾斜入射下图形的偏移量)，再作计算得到机台焦距的偏移量。
Claims (2)
1、一种测量曝光机台焦距偏移量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在曝光机台正常工作的状态下，对硅片进行曝光，得到第一次曝光图形；
(2)用对与硅片运动平台倾斜的入射光对步骤(1)中得到的硅片进行第二次曝光，得到第二次曝光图形；
(3)测量两次曝光图形的偏移量，去除机台本身的偏移量，结合光的倾斜度，计算出曝光机台焦距的偏移量。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中曝光机台焦距的偏移值＝曝光图形的偏移量/tanθ，其中θ为入射光的倾斜度。
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