CN102043343A - 测量曝光机聚焦点的方法 - Google Patents

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Abstract

一种测量曝光机聚焦点的方法，包括：提供具有套刻标记的光掩模版，所述套刻标记具有至少两个相互平行的线条；在任一线条的外边缘形成位移线条，与该线条组成测试线条，所述位移线条与外边缘等长；将光掩模板上的套刻标记转移至光刻胶层上，形成套刻标记图形，所述套刻标记图形包含测试线条图形；测量套刻值；根据位移线条添加至不同位置，得到的套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系，建立数据库；通过曝光机将光掩模版上的任意图形转移至晶圆上后，测量得到互相平行的两图形间的套刻值；根据计算得到的图形间套刻值以及数据库内的数据值，得到曝光机聚焦点的焦距。本发明测量时间短，效率高。

Description

测量曝光机聚焦点的方法
技术领域
本发明涉及半导体器件测试的方法，尤其涉及一种测量曝光机聚焦点的方法。
背景技术
随着集成电路制造工艺中器件的尺寸越来越小，对于光刻工艺的要求也越来越高。目前，一般都是通过缩小曝光光源的曝光波长来达到曝出更小尺寸图形的目的。然而，这种仅仅借由缩小曝光波长的方式，通常会出现光刻分辨率不足的问题。因此，为了使光刻工艺符合半导体器件发展的要求，同样需要对曝光机的参数进行调节。
曝光机(Scanner)，作为半导体制程(Semi-conductor Process)中重要的生产用机台，主要用于微影(Litho)制程。一般而言，其与涂布显影机(Track)共同使用，完成微影制程中的图像形成步骤。
在半导体器件的制作工艺中，曝光机在最佳的聚焦点曝光对于形成光刻胶图形是非常重要的。特别是随着线宽的不断缩小，工艺窗口越来越小，寻找最佳的聚焦点曝光变得越来越重要。但是，曝光机的最佳聚焦点会不断漂移，为了工艺的稳定，需要实时监控曝光机的最佳聚焦点。
现有测量曝光机聚焦点的方法如图1至图3所示，首先参见图1，通过曝光机的曝光，在晶圆10表面的光刻胶层上形成曝光聚焦点矩阵，并得到各曝光聚焦点的对应焦距f1、f2、f3......fn、fn+1。如图2所示，测量各曝光聚焦点的线宽，得到焦距为f1的曝光聚焦点线宽为CD1、焦距为f2的曝光聚焦点线宽CD2、焦距为f3的曝光聚焦点线宽CD3......焦距为fn的曝光聚焦点线宽CDn、焦距为fn+1的曝光聚焦点线宽CDn+1。参考图3，根据焦距与线宽的关系得到一曲线，其中线宽最小处的曝光聚焦点为曝光机最佳聚焦点。
上述测量曝光机最佳聚焦点的方法，由于测量点多，造成测量时间过长，测量效率降低；另外，对于曝光机聚焦点漂移过大的情况同样不能及时发现。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种测量曝光机聚焦点的方法，防止测量时间过长，且无法发现曝光机聚焦点漂移过大的情况。
为解决上述问题，本发明一种测量曝光机聚焦点的方法，包括：提供具有套刻标记的光掩模版，所述套刻标记具有至少两个相互平行的线条；在任一线条的外边缘形成位移线条，与该线条组成测试线条，所述位移线条与外边缘等长；将光掩模板上的套刻标记转移至光刻胶层上，形成套刻标记图形，所述套刻标记图形包含测试线条图形；测量套刻值，所述套刻值为测试线条图形的中心点至相邻平行的线条图形中心点之间的距离减去相对的两条互相平行的线条图形中心点距离的差；根据位移线条添加至不同位置，得到的套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系，建立数据库；通过曝光机将光掩模版上的任意图形转移至晶圆上后，测量得到互相平行的图形间的套刻值；根据计算得到的图形间套刻值以及数据库内的数据值，得到曝光机聚焦点的焦距。
可选的，所述套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系为Δ＝a×f+b，其中Δ为套刻值，a为斜率，b为截距，f为焦距。
可选的，通过建立数据库，计算得到a和b值。
可选的，所述套刻标记中各线条的线宽一致。
可选的，所述套刻标记由多组包围成方形的线条组构成，且一组线条组包套另一组线条组。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：根据测量套刻标记的套刻值与焦距的关系，建立数据库；并根据其中的数据及光刻胶层上图形间的套刻值能直接计算半导体器件制造工艺中曝光机聚焦点的值，测量时间短，效率高；且对于曝光机聚焦点漂移过大的情况能及时发现。另外，通过测量套刻标记的套刻值与焦距的关系，建立数据库，计算精度高。
附图说明
图1至图3是现有测量曝光机聚焦点的示意图；
图4是本发明测量曝光机聚焦点的具体实施方式流程图；
图5至图7是本发明测量曝光机聚焦点的实施例示意图。
具体实施方式
现有测量曝光机最佳聚焦点的方法，由于测量点多，造成测量时间过长，测量效率降低；另外，对于曝光机聚焦点漂移过大的情况同样不能及时发现。本发明根据测量套刻标记的套刻值与焦距的关系，建立数据库；并根据其中的数据及光刻胶层上图形间的套刻值能直接计算半导体器件制造工艺中曝光机聚焦点的值，测量时间短，效率高；且对于曝光机聚焦点漂移过大的情况能及时发现。另外，通过测量套刻标记的套刻值与焦距的关系，建立数据库，计算精度高。
图4是本发明测量曝光机聚焦点的具体实施方式流程图。如图4所示，执行步骤S11，提供具有套刻标记的光掩模版，所述套刻标记具有至少两个相互平行的线条；执行步骤S12，在任一线条的外边缘形成位移线条，与该线条组成测试线条，所述位移线条与外边缘等长；执行步骤S13，将光掩模板上的套刻标记转移至光刻胶层上，形成套刻标记图形，所述套刻标记图形包含测试线条图形；执行步骤S14，测量套刻值，所述套刻值为测试线条图形的中心点至相邻平行的线条图形中心点之间的距离减去相对的两条互相平行的线条图形中心点距离的差；执行步骤S15，根据位移线条添加至不同位置，得到的套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系，建立数据库；执行步骤S16，通过曝光机将光掩模版上的任意图形转移至晶圆上后，测量得到互相平行的图形间的套刻值；执行步骤S17，根据计算得到的图形间套刻值以及数据库内的数据值，得到曝光机聚焦点的焦距。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
结合图4、图5、图6和图7对本发明测量曝光机聚焦点进行详细阐述。
结合图4步骤S11和图5所示，提供具有套刻标记20的光掩模版，所述套刻标记20具有至少两个相互平行的线条。
所述套刻标记20用于曝光机进行光刻过程中，与晶圆进行机械位置调整。
所述套刻标记20可以由多组包围成方形的线条组构成，且一组线条组包套另一组线条组。另外，一组线条组中相对的两个线条互相平行，如图5中最内层的线条组中线条106与线条108平行；且包围内层线条组的一组线条组中的线条100与线条104互相平行，与线条106和线条108也平行。
本实施例中，套刻标记中各线条的线宽一致。
再结合图4步骤S12和图5，在任一线条104的外边缘形成位移线条102，与该线条104组成测试线条105，所述位移线条102与外边缘等长。
如上所述，添加位移线条的规则在于：在任意一组线条组中的任一线条，例如线条104的外边缘加一紧贴该外边缘的位移线条102，其长度与所紧贴的外边缘的长度一致。
加位移线条102的原理为：在光掩模版上的线条，如果在其中一边添加一位移线条，那么在该线条的空间影像在偏正的聚焦点时会向位移线条方向移动，反之则向偏离位移线条方向移动。
结合图4步骤S13和图6，将图5所示光掩模板上的套刻标记100转移至光刻胶层200上，形成由线条图形204和测试线条图形205组成的套刻标记图形。
具体光刻步骤如下：将带有光刻胶层200的晶圆与图5中带有套刻标记100的光掩模版置于曝光机内，经过曝光显影工艺后，将光掩模版上的图形转移至光刻胶层200上，形成所需可测量的线条图形及测试线条图形205。
结合图4步骤S14和图6，测量套刻值，所述套刻值为测试线条图形205的中心点至相邻平行的线条图形201中心点之间的距离X1减去相对的两条互相平行的线条图形202、204中心点距离的差。
结合步骤S15和图7，根据位移线条添加至不同位置，得到的套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系，建立数据库。
本实施例中，所述套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系为Δ＝a×f+b，其中Δ为套刻值，a为斜率，b为截距，f为焦距。通过建立数据库，计算得到a和b值。
根据曝光机台设置的曝光聚焦点的焦距f1与经过该曝光条件得到的套刻标记的套刻值Δ1；根据曝光机台设置的曝光聚焦点的焦距f2与经过该曝光条件得到的套刻标记的套刻值Δ2；......根据曝光机台设置的曝光聚焦点的焦距fn-1与经过该曝光条件得到的套刻标记的套刻值Δn-1；根据曝光机台设置的曝光聚焦点的焦距fn与经过该曝光条件得到的套刻标记的套刻值Δn(n为自然数)。通过对各次设置的曝光聚焦点的焦距f与所得到的套刻值Δ的关系，建立图7所示的关系图，即数据库；并通过计算得到关系式Δ＝a×f+b中斜率a和截距b的具体值。
参考图4步骤S16，通过曝光机将光掩模版上的任意图形转移至晶圆上后，测量得到互相平行的两图形间的套刻值。
在实际工艺中，为了实时监控测量曝光机的聚焦点，在将任意半导体图形转移至晶圆的光刻胶层上后，测量任意两个互相平行的图形间的套刻值。
参考图4步骤S17和图7，根据计算得到的图形间套刻值以及数据库内的数据值，得到曝光机聚焦点的焦距。
本实施例中，根据计算得到的互相平行的两图形间套刻值、套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系为Δ＝a×f+b、以及数据库内得到的a和b值，得到曝光机聚焦点的焦距。
根据工艺中测得的任意两个互相平行的图形间的套刻值，再利用图7的套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系图中得到的关系式：Δ＝a×f+b以及得到的a和b值，可以计算出曝光机在此工艺中的聚焦点的焦距f。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种测量曝光机聚焦点的方法，其特征在于，包括：
提供具有套刻标记的光掩模版，所述套刻标记具有至少两个相互平行的线条；
在任一线条的外边缘形成位移线条，与该线条组成测试线条，所述位移线条与外边缘等长；
将光掩模板上的套刻标记转移至光刻胶层上，形成套刻标记图形，所述套刻标记图形包含测试线条图形；
测量套刻值，所述套刻值为测试线条图形的中心点至相邻平行的线条图形中心点之间的距离减去相对的两条互相平行的线条图形中心点距离的差；
根据位移线条添加至不同位置，得到的套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系，建立数据库；
通过曝光机将光掩模版上的任意图形转移至晶圆上后，测量得到互相平行的图形间的套刻值；
根据计算得到的图形间套刻值以及数据库内的数据值，得到曝光机聚焦点的焦距。
2.根据权利要求1所述测量曝光机聚焦点的方法，其特征在于，所述套刻值与其对应的曝光聚焦点的关系为Δ＝a×f+b，其中Δ为套刻值，a为斜率，b为截距，f为焦距。
3.根据权利要求1所述测量曝光机聚焦点的方法，其特征在于，通过建立数据库，计算得到a和b值。
4.根据权利要求1所述测量曝光机聚焦点的方法，其特征在于，所述套刻标记中各线条的线宽一致。
5.根据权利要求1所述测量曝光机聚焦点的方法，其特征在于，所述套刻标记由多组包围成方形的线条组构成，且一组线条组包套另一组线条组。
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