CN101650534A

CN101650534A - 测量曝光机台焦平面均匀度的方法

Info

Publication number: CN101650534A
Application number: CN 200910055377
Authority: CN
Inventors: 吴永君
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: CN101650534B

Abstract

本发明公开一种测量曝光机台焦平面均匀度的方法，包括：制作一图形区域具有多个相同单元格且每个单元格具有多种不同典型图形的特殊掩模版；采用该特殊掩模版并利用一曝光机台对一晶圆的不同区域逐一曝光；利用一缺陷检测机台，对曝光后的该测量用晶圆自动检测其缺陷状况；根据该缺陷状况，结合焦距的平移量计算获得该曝光机台焦平面的均匀度。本发明提高了曝光机台焦平面均匀度测量的灵敏度和准确度，且提高了量测效率，便于曝光机台焦平面的维护和性能监测。

Description

测量曝光机台焦平面均匀度的方法

技术领域

本发明关于一种焦平面均匀度的测量方法，特别是关于一种半导体制备中曝光机台焦平面均匀度的测量方法。

背景技术

随着半导体技术的快速发展，集成芯片集成度的不断提高，导致芯片的制作工艺日趋复杂，而为了保证仍然有较好的成品率，对整个工艺流程和装置设备的要求就会更加严格，这就使得人们对工艺误差的控制难度加大。光刻制程是半导体器件制造的一个重要环节。一般来说，光刻制程的流程包括前处理，上光阻，Soft Bake，曝光，PEB，显影，Hard Bake等步骤，而曝光是光刻过程中很重要的一个步骤。在半导体制造这种特征尺寸工艺中，对曝光机台工作状态的要求十分严格，在曝光这些微细图案时，曝光机台曝出的图案的均匀度严重的影响半导体器件生产的良率。因此为了保证良好的曝光效果，提高半导体器件生产的良率，往往需要先测量曝光机台的焦距偏移量，获得曝光机台焦平面均匀度，因而如何测量获得曝光机台焦平面均匀度在半导体器件制作过程中变得越来越重要。

当前，曝光机台焦平面均匀度测量方法一般将单一图形曝光后根据其长度的差别来表征。如图1所示，该方法采用一单一图形，该单一图形上具有15个测量点，或称之为测量图形，当曝光机台焦距发生偏移时，该图形上的测量点会发生变形，通过测量变形后每个测量图形的线宽(如图中线宽CD)，则可以计算得到该曝光机台的焦点偏移量，即可获得该曝光机台焦平面的均匀度。上述方法虽然简单，但是，该方法却有以下缺陷：第一，现有方法采用的测量点一般只有15个，相对超过千万个器件的集成电路来说，取样点太少，测量的精度不够，若其中有一个测量图形发生异常变形，则容易产生异常测量；第二，现有方法只测量单一图形，相对日益复杂的器件来说，代表性不够；第三，现有技术中对每个测量点的计算一般通过人工进行，效率较低

综上所述，可知先前技术中长期以来一直存在利用单一图形及少量测量点来测量曝光机台焦平面均匀度存在上述若干之问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服上述现有技术的种种缺点，本发明的主要目的在于提供一种测量焦平面均匀度的方法，以克服现有技术测量方法取样太少，代表性不够以及测量效率低等缺点，以提高曝光机台焦平面均匀度量测的效率和灵敏度，便于曝光机台焦平面的维护和性能监测。

为达上述及其它目的，本发明一种测量焦平面均匀度的方法，包括如下步骤：

制作一特殊掩模版，该特殊掩模版的图形尺寸至少小于一测量用晶圆的面积，该特殊掩模版包括不少于16个的相同单元格，每个单元格至少包括两种以上不同的图形，每种图形至少具有两种不同尺寸；

采用该特殊掩模版并利用一曝光机台对该测量用晶圆的不同区域逐一曝光，对该测量用晶圆不同列的区域进行曝光时采取焦距平移，对该晶圆不同行的区域进行曝光时采取曝光能量平移；

利用一缺陷检测机台，对曝光后的该测量用晶圆自动检测其缺陷状况；

根据该缺陷状况，结合焦距的平移量计算获得该曝光机台焦平面的均匀度。

该特殊掩模版的图形尺寸最小为22mm*22mm，最大为26mm*33mm，该单元格所包含的图形尺寸范围为1000nm～65nm。

对该测量用晶圆不同列的区域进行焦距平移时，焦距的变化范围为500nm～1000nm，每次焦距的平移量为50nm～100nm。。

对该测量用晶圆不同行的区域进行曝光能量平移时，曝光能量变化范围为5mj～20mj，每次曝光能量平移量为0.5mj～2mj。

该焦距平移和曝光能量平移采用单调增或单调减的方式。

该缺陷检测机台对该测量用晶圆的各曝光区域按行和按列进行缺陷检测

进一步地，该特殊掩模版至少包括3000个及以上的相同单元格。

该每个单元格包含至少16种不同图形，每种图形至少具有8种不同尺寸。

该每个单元格包含的图形是一致的。

若该均匀度低于一临界值，则表示该曝光机台焦平面均匀性良好；当该均匀度高于一临界值时，则表示该曝光机台焦平面均匀性较差。

与现有的曝光机台焦平面均匀度测量方法相比，本发明测量曝光机台焦平面均匀度的方法通过制作一图形区域具有多个相同单元格且每个单元格具有多种不同典型图形的特殊掩模版，并在利用该特殊掩模版对晶圆曝光时采用不同列焦距平移及不同行曝光能量平移的方法，最后通过一缺陷检测机台对曝光后的晶圆缺陷进行自动检测并计算获得该曝光机台焦平面均匀度，克服了现有技术测量方法中图形单一、取样点太少，代表性不够的缺点，本发明的取样点可多达3000个以上，且采用不同的图形，提高了测量的灵敏度和准确度。而且由于本发明采用的掩模版中每个单元格的图形相同，因此可通过缺陷检测机台对曝光后的晶圆缺陷进行自动检测，提高了量测的效率。本发明便于曝光机台焦平面的维护和性能监测。

附图说明

图1是本发明现有技术利用单一图形进行曝光机台焦平面均匀度测量的示意图；

图2是本发明一种测量曝光机台焦平面均匀度的方法的流程图；

图3是本发明较佳实施例中特殊掩模版图形区域的结构示意图；

图4是本发明较佳实施例中每个单元格包含的图形示意图；

图5是本发明较佳实施里种每个单元格包含的图形的尺寸变化示意图；

图6是本发明较佳实施例的曝光示意图；

图7是本发明较佳实施例曝光后的晶圆缺陷示意图；以及

图8是本发明较佳实施例曝光后的图形缺陷示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图2是本发明一种测量曝光机台焦平面均匀度方法的流程图。本发明一种测量曝光机台焦平面均匀度的方法，包括以下步骤：

首先，制作一特殊掩模版，该掩模版的图形区域结合透镜尺寸和用于测量用的晶圆进行设计，一般至少小于该晶圆的面积，较佳的图形区域范围为：最小为22mm*22mm，最大为26mm*33mm，该图形区域包含若干个相同的重复单元格，该特殊掩模版包含的单元格数量不少于16个，一般来说，单元格越多，测量结果越精准，每个单元格包含至少两种不同的典型图形，每种图形至少具有两种不同尺寸，较佳的图形尺寸为1000nm～65nm。在此需要说明的是，为便于后续利用缺陷检测机台进行自动检测，每个单元格内的图形是一致的。由于掩模版的制作方法与现有技术相同，在此不予详述。

其次，采用该掩模版并利用一曝光机台对一测量用晶圆的不同区域逐一曝光，曝光原则为：对不同列的晶圆区域进行曝光时采取焦距平移，对不同行的晶圆区域进行曝光时采取曝光能量平移。为了控制方便，该焦距平移和曝光能量平移一般采用单调增或单调减的方式，但本发明不限于此，可采用任何焦距和能量变化的方式。对不同列的晶圆区域进行焦距平移时，焦距的变化范围最好为500nm～1000nm，每次的焦距平移量最好为50nm～100nm；对不同行的晶圆区域进行曝光能量平移时，曝光能量变化范围最好为5mj～20mj，曝光能量平移量最好为0.5mj～2mj，当然，行和列都是相对而言，也可以是对不同行的晶圆区域进行曝光时采取曝光能量平移，而对不同列的晶圆区域进行曝光时采取焦距平移，本发明并不限于此。

然后，利用缺陷检测机台，自动检测该晶圆曝光后的缺陷状况。具体来说，在采用该掩模版对该晶圆进行曝光后，利用该缺陷检测机台，对该晶圆的各曝光区域按行和按列进行缺陷检测，由于每个单元格内的图形是一致的，因此该缺陷检测机台则只需按行和按列与基准图形进行比对即可；

最后，根据检测到的晶圆缺陷状况，结合曝光程序中焦距平移量得到该曝光机台焦平面的均匀度。

为更好的说明本发明，以下通过一较佳实际例来进一步进行说明本发明。请一并参照图3-图8，首先，制作一特殊掩模版，在本发明较佳实施例中，该掩模版图形区域为25mm*30mm，其包含有3000(60*50)个相同的重复单元格(参见图3)，而每个单元格有16种不同的典型图形(参见图4)，每种图形有八种尺寸(参见图5)，但承前所述，本发明并不限制于此，对于掩模版图形区域大小及单元格可依据透镜尺寸及晶圆尺寸进行适应性改变；其次采用该特殊掩模版对一晶圆的不同区域逐一曝光，如图6所示，本发明较佳实施例采用8英寸晶圆，对该晶圆不同区域进行曝光时，每一行曝光能量平移2mj，每一列的焦距平移50nm，均采用单调增的方式，曝光后的晶圆如图7所示，相关的图形缺陷如图8所示；然后，利用一缺陷检测机台，对该晶圆进行缺陷状况进行自动检测，可获得如下结论：该晶圆的第三排到第八排存在图形缺陷，第四排到第七排缺陷主要集中在左边，有明显的左右差别，第八排缺陷分布相对均匀，左右差别不再明显；最后根据检查所获得的晶圆缺陷状况，并结合曝光程序中的焦距平移量计算获得该曝光机台焦平面的均匀度，本较佳实施例采取的焦距平移量为50nm，根据缺陷检测得到的是本较佳实施例中的晶圆4列区域具有图形缺陷，因此可计算获得该曝光机台焦平面的均匀度为200nm(4*50nm)。此外，在获得焦平面的均匀度后，设计者可通过获得曝光机台焦平面的均匀度，判断该曝光机台是否有良好的均匀性。一般来说，当获得的均匀度低于一临界值(例如临界值为150nm)，则表示该曝光机台焦平面均匀性良好；当获得的均匀度高于一临界值时，则表示该曝光机台焦平面均匀性较差，以此曝光机台对半导体器件进行曝光时，将会影响产品的生产良率，因此需要设计者对该曝光机台的焦距进行调整。

本发明测量曝光机台焦平面均匀度的方法通过制作一图形区域具有多个相同单元格且每个单元格具有多种不同典型图形的特殊掩模版，并在利用该特殊掩模版对晶圆曝光时采用不同列焦距平移及不同行曝光能量平移的方法，最后通过一缺陷检测机台对曝光后的晶圆缺陷进行自动检测并计算获得该曝光机台焦平面均匀度，克服了现有技术测量方法中图形单一、取样点太少，代表性不够且容易出现异常测量的缺点，由于本发明的取样点可多达3000个以上，且采用不同的图形，提高了测量的灵敏度和准确度。而且本发明采用的掩模版中每个单元格的图形都是相同，因此可通过缺陷检测机台对曝光后的晶圆缺陷进行自动检测，提高了量测的效率。相对于现有技术，本发明曝光机台焦平面均匀度的测量方法更便于曝光机台焦平面的维护和性能监测。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，该特殊掩模版的图形尺寸最小为22mm*22mm，最大为26mm*33mm，该单元格所包含的图形尺寸范围为1000nm～65nm。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，对该测量用晶圆不同列的区域进行焦距平移时，焦距的变化范围为500nm～1000nm，每次焦距的平移量为50nm～100nm。

4.如权利要求3所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，对该测量用晶圆不同行的区域进行曝光能量平移时，曝光能量变化范围为5mj～20mj，每次曝光能量平移量为0.5mj～2mj。

5.如权利要求4所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，该焦距平移和曝光能量平移采用单调增或单调减的方式。

6.如权利要求1所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，该缺陷检测机台对该测量用晶圆的各曝光区域按行和按列进行缺陷检测。

7.如权利要求1所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，该特殊掩模版至少包括3000个及以上的相同单元格。

8.如权利要求7所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，该每个单元格包含至少16种不同图形，每种图形至少具有8种不同尺寸。

9.如权利要求8所述的测量曝光机台焦平面均匀度的方法，其特征在于，该每个单元格包含的图形是一致的。

10.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，若该均匀度低于一临界值，则表示该曝光机台焦平面均匀性良好；当该均匀度高于一临界值时，则表示该曝光机台焦平面均匀性较差。