CN102468199A - 一种检测掩膜版雾状缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种检测掩膜版雾状缺陷的方法：提供一晶圆，所述晶圆上覆盖有一层光刻胶；利用设为最佳能量值、最佳焦距值的照明光和待检测掩模板图案化所述基准区的光刻胶；利用测试能量值、焦距值的照明光和待检测掩模板图案化所述测试区的光刻胶；对所述光刻胶进行显影；利用晶圆扫描系统获得基准区和测试区的图像；比对所述测试区的图像与基准区的图像，观察是否有异常点。综上所述，本发明所述检测掩膜版雾状缺陷的方法不需要增加额外检测设备；所述检测方法在在光刻工艺中即可对所述掩模板进行检测；在所述测试区采用多个不同的照射光，从而多次测量掩模板，从而能够准确及时判断出掩模板雾状缺陷，故所述方法成本低、效率高、且灵敏度高。

Description

一种检测掩膜版雾状缺陷的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体缺陷检查方法，尤其涉及一种掩模板缺陷的检测方法。

背景技术

掩膜版(Mask)普遍用于半导体制造的光刻(Photolithography)工艺中。掩膜版一般由非常平坦的石英或玻璃支撑，其中一面沉积一层铬。在光刻过程中将图案影像转移至晶片(Wafer)上。然而，掩膜版上的污染俨然成为问题，掩膜版污染类型之一是雾状缺陷(Haze Defect)，在光刻波长进入193nm之后，雾状缺陷越发严重。雾状缺陷是在曝光过程中为了清除掩膜版上来自晶片厂或工具环境中的化学残留物或不纯物而形成的沉淀物，沉淀物逐渐生长到足够大而成为点缺陷，然后背光可印刷到晶圆上，对晶圆良率产生重大影响。雾状曲线是光刻工艺生产中很常见，并与曝光波长成反比关系。随着工艺不断发展，光刻波长日益缩短，雾状缺陷的发生几率相应大为提高。雾状缺陷在光刻波长为365nm时代，基本上没有太大的影响。在248nm时，这类缺陷影响到5％的掩模版。然后到了193nm光刻，受影响的掩模版高达15％～20％。当掩膜版上的污染最终达到无法接受的程度时，就需要进行保护膜再覆盖(Repell)工艺，即先去除原有的保护膜(Pellicle)，清洗掩膜版，再覆盖一层新的保护膜，然后将掩膜版送回生产线。这种工艺不但成本很高，清洗效果一般并会缩短其使用寿命。

最经常出现的雾状缺陷共有三类。最早被发现且最常见的雾状缺陷是硫酸铵，它的来源是光刻胶剥离和清洗工艺之后残留的污染物，而且受到掩膜版的储藏条件和工作环境的影响。第二类雾状缺陷是羧酸和草酸铵等各种草酸。这类缺陷一般只出现在少数几个晶圆厂内，原因尚不清楚。第三类是有机物缺陷，它们往往很小，来源是保护膜、封装材料和储藏及曝光设备内的挥发性有机碳(VOC)等。

目前晶圆厂主要采用改善模板工作环境和存储环境两种方式解决雾状缺陷。有效降低掩模版雾状缺陷的发生频率，提高掩模版的使用寿命，并且试图整体费用较低。

为了减小雾状缺陷对产品良率的影响，晶圆厂需要花费大量的人力物力去检查掩模版和进行图像鉴定(检查晶圆上的光刻图形)，不良的掩模版将被返回到掩膜工厂清洗。为了保持生产线运作，同一层常常使用多个掩模版，增加成本和复杂性。

现有技术中检测掩模版上是否有雾状缺陷主要通过两种方式：一是采用传输反射模拟光对掩模版进行检测，上述方法耗时长，效率低并且成本高；二是检测已印刷晶圆，上述方法对雾状缺陷的检查灵敏度低。有经验的晶圆厂会跟踪记录用给定掩膜版进行曝光的晶圆数目，然后定期检查掩膜版上的雾状缺陷，以降低其影响。有的公司不管有没有发现雾状缺陷，他们都会进行重新处理工艺(Repell工艺，取出、清洗、再覆盖保护膜)。更老练的晶圆厂会跟踪记录掩膜版的累积曝光剂量，如果达到设定的总剂量值或累积工作时间就取出掩膜版进行检查。然而，由于有许多与制程相关的缺点，如掩膜版生产部门的有限生产力、特征尺寸持续缩小时检查工具的局限性，再合格化所需的周期时间、掩膜版在晶圆厂和掩膜版生产部门之间传送时受污染的风险、以及再合格化所需的成本和资源等等问题，半导体晶圆厂定期检查掩膜版的方法会带来风险且增加成本、降低效率。

现有技术检测方法用STAR光检测掩模板(Simulated Transmission andReflected light Scan Mask)，但该装置成本费用高且输出速度慢、效率低；专利号为200710137668.0的中国专利公开了一种晶圆检测方法和系统，载入第一晶圆并扫描获得第一影像，载入第二晶圆并扫描获得第二影像，比较第一影响和第二影像之间所检测到的差异为掩模板(Mask，光罩)上的潜在缺陷，所述潜在缺陷包含雾状缺陷。该专利所公开的方法虽然能够检测出雾状缺陷，但是该方法的灵敏度较低、且容易造成二次污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种成本低、效率高、灵敏度高的掩模板雾状缺陷的检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种检测掩膜版雾状缺陷的方法，包括以下步骤：

提供一晶圆，所述晶圆上覆盖有一层光刻胶，且所述晶圆上分为多个曝光区，所述曝光区包括基准区和多个测试区；

利用设为标准能量值和标准焦距值的照明光和待检测掩模板对所述基准区的光刻胶进行曝光；

利用非标准能量值和非标准焦距值的照明光和待检测掩模板对所述测试区进行曝光；

对所述晶圆上的光刻胶进行显影；

利用晶圆扫描系统获得基准区和测试区光刻胶显影后的图像；

比对所述测试区的图像与基准区的图像，观察是否有异常点，若有异常点，则判断所述待检测掩模板有雾状缺陷。

进一步的，所述非标准能量值为所述标准能量值的0.9～1.1倍，且不等于所述标准能量值。

进一步的，所述非标准焦距值为所述标准焦距值0.9～1.1倍，且不等于所述标准能量值。

进一步的，每个测试区的照明光的能量值各不相同，或焦距值各不相同。

可选的，所述测试区的数量为10～30个。

可选的，所述晶圆扫描系统为扫描式电子显微镜、光学显微镜、聚焦离子束显微镜、扫描式探针显微镜、或激光显微镜。

综上所述，本发明所述检测掩膜版雾状缺陷的方法不需要增加额外检测设备；所述检测方法在在光刻工艺中即可对所述掩模板进行检测；在所述测试区采用多个不同的照射光，从而多次测量掩模板，从而能够准确及时判断出掩模板雾状缺陷，故所述方法成本低、效率高、且灵敏度高。

附图说明

图1为本发明检测掩膜版雾状缺陷的方法一实施例的流程图。

图2为本发明一实施例中晶圆上基准区和测试区的示意图。

图3为本发明一实施例中所述基准区光刻胶显影后的扫描图像。

图4～图7为本发明一实施例中所述测试区光刻胶显影后的扫描图像。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

图1为本发明检测掩膜版雾状缺陷的方法一实施例的流程图。如图1所示，本发明提供一种检测掩膜版雾状缺陷的方法，包括以下步骤：

S01：图2为本发明一实施例中晶圆上基准区和测试区的示意图。如图2所示，提供一晶圆100，所述晶圆100上覆盖有一层光刻胶(图中为标示)，且所述晶圆100上分为多个曝光区，所述曝光区包括基准区101和多个测试区103；可选的，所述测试区103的数量为10～30个。所述测试区103的数量根据实际调整能量值、调整焦距值的数量设定。

S02：利用设为标准能量值和标准焦距值的照明光和待检测掩模板对所述基准区101的光刻胶进行曝光；所述标准能量值和标准焦距值为能够实现最佳曝光的能量值和标准值，所述标准能量值和标准焦距值根据掩模板、光刻机的不同而不同，但对于同一掩模板、光刻机，所述标准能量值和标准焦距值是固定的。

S03：利用非标准能量值和非标准焦距值的照明光和待检测掩模板对所述测试区103进行曝光，进一步的，对每个测试区103进行单独曝光，且每个测试区103的照明光的能量值各不相同，或焦距值各不相同。在光刻工艺中利用对利用照明光和掩模板对光刻胶进行曝光的工艺为业内技术人员所熟知技术内容，故在此不赘述。所述非标准能量值为所述标准能量值的0.9～1.1倍，且不等于所述标准能量值，所述非标准焦距值为所述标准焦距值0.9～1.1倍，且不等于所述标准能量值。非标准能量值和非标准焦距值相对标准能量值和标准焦距值的变化范围不能过大，否则会出现曝光异常现象。

S04：对所述晶圆上的光刻胶进行显影；同样，在光刻工艺中对光刻胶进行显影的工艺为业内技术人员所熟知技术内容，故在此不赘述。

S05：利用晶圆扫描系统获得基准区101和测试区103光刻胶显影后的图像，可选的，所述晶圆扫描系统为扫描式电子显微镜、光学显微镜、聚焦离子束显微镜、扫描式探针显微镜、或激光显微镜。

S06：比对所述测试区103的图像与基准区101的图像，观察是否有异常点，若有异常点，则判断所述待检测掩模板有雾状缺陷。进一步的，在本实施例中，利用二碘荧光素检测(DFI scan)比对所述检测的图像与基准区101的图像。

雾状缺陷对照射光的能量值和焦距值的变化反应灵敏，当照射光的能量和焦距变化时，在雾状缺陷处会发生异常的折射、反射或衍射，因此经过雾状缺陷后影印在光刻胶上的图案会发生多样的变化，例如掩模板图案未影印或只影印部分图案到光刻胶上。因此利用多个不同的能量值和焦距值的照射光进行曝光，经过雾状缺陷后影印在光刻胶上的图案会发生多样的变化，比对晶圆扫描系统获得的所述测试区103的图像与基准区101的图像，寻找缺陷点，即可及时查处雾状研磨缺陷的发生。上述方法比观察单个晶圆图像要灵敏得多。

图3为本发明一实施例中所述基准区光刻胶显影后的扫描图像。图4～图7为本发明一实施例中所述测试区光刻胶显影后的扫描图像。

其中，在本实施例中图3的照明光条件为：标准能量值17.5焦耳，标准焦距值-0.04微米；图4的照明光条件为：能量17.2焦耳，焦距-0.06微米；图5的照明光条件为：能量17.2焦耳，焦距-0.08微米；图6的照明光条件为：能量17.5焦耳，焦距-0.10微米；图7的照明光条件为：能量17.8焦耳，焦距-0.12微米。图4～图7中圈出的区域为与图3比对寻找出的光刻异常点，则可以判断，待检测掩模板上出现雾状缺陷，则需要更换掩模板，并对具有雾状缺陷的掩模板进行清洗工艺。

综上所述，本发明所述检测掩膜版雾状缺陷的方法不需要增加额外检测设备；所述检测方法在在光刻工艺中即可对所述掩模板进行检测；在所述测试区103采用多个不同的照射光，从而多次测量掩模板，从而能够准确及时判断出掩模板雾状缺陷，故所述方法成本低、效率高、且灵敏度高。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种检测掩膜版雾状缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一晶圆，所述晶圆上覆盖有一层光刻胶，且所述晶圆上分为多个曝光区，所述曝光区包括基准区和多个测试区；

利用设为标准能量值和标准焦距值的照明光和待检测掩模板对所述基准区的光刻胶进行曝光；

利用非标准能量值和非标准焦距值的照明光和待检测掩模板对所述测试区进行曝光；

对所述晶圆上的光刻胶进行显影；

利用晶圆扫描系统获得基准区和测试区光刻胶显影后的图像；

比对所述测试区的图像与基准区的图像，观察是否有异常点，若有异常点，则判断所述待检测掩模板有雾状缺陷。

2.如权利要求1所述的检测掩膜版雾状缺陷的方法，其特征在于，所述非标准能量值为所述标准能量值的0.9～1.1倍，且不等于所述标准能量值。

3.如权利要求1所述的检测掩膜版雾状缺陷的方法，其特征在于，所述非标准焦距值为所述标准焦距值0.9～1.1倍，且不等于所述标准能量值。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的检测掩膜版雾状缺陷的方法，其特征在于，每个测试区的照明光的能量值各不相同，或焦距值各不相同。

5.如权利要求1所述的检测掩膜版雾状缺陷的方法，其特征在于，所述测试区的数量为10～30个。

6.如权利要求1所述的检测掩膜版雾状缺陷的方法，其特征在于，所述晶圆扫描系统为扫描式电子显微镜、光学显微镜、聚焦离子束显微镜、扫描式探针显微镜、或激光显微镜。

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