CN102540742A

CN102540742A - 曝光方法

Info

Publication number: CN102540742A
Application number: CN2010106053108A
Authority: CN
Inventors: 黄玮
Original assignee: CSMC Technologies Corp; Wuxi CSMC Semiconductor Co Ltd
Current assignee: CSMC Technologies Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102540742B

Abstract

本发明提供了一种曝光方法，其包括以下步骤：对光刻版进行曝光，将其上的测试图形曝光后投影到圆片上；调整曝光镜头相对所述光刻版上的x方向移动第一步进距离或相对所述光刻版y方向移动第二步进距离；曝光，并投影缩放到圆片上；其中，所述第一步进距离大于或等于所述测试图形x方向尺寸，且小于所述光刻版x方向尺寸；所述第二步进距离大于或等于所述测试图形y方向尺寸且小于所述光刻版y方向尺寸。与现有技术相比，本发明的有益效果是：减少圆片翘曲对测试点影响，提高测试结果的准确性，同时，还可使用普通圆片进行光刻机像面弯曲度检测，减少或取消了双面抛光片的使用，成本较低。

Description

曝光方法

【技术领域】

本发明涉及一种曝光方法，尤其是涉及一种用于测试光刻机像面弯曲度的曝光方法。

【背景技术】

光刻机像面弯曲度(field curvature)是评价光刻机性能的一个重要指标，随着光刻机制造技术的进步，像面弯曲度的控制也得到充分改善，整个镜头可用范围内的像面弯曲度可以小于0.1微米。

如图1所示，为现有光刻机像面弯曲测试点光刻版10布局，每一个图形11的测试结构均为一致的，光刻版10曝光区域为光刻机镜头允许的最大范围，且要保证镜头边缘有图形11。光刻版10图形经曝光后，投影缩放到圆片上。

如图2所示，为典型的圆片20上的曝光布局，一般圆片20上边缘区域不适用，曝光方式采用焦距能量陈列(FEM)模式。图中各数字代表的区域使用了不同的焦距或能量，每个区域称为shot，其曝光大小(shot size)正好是光刻机的最大投影尺寸，相邻两个shot的距离称为步进距离(stepping size)，通常曝光大小和步进距离各自在x方向或y方向上的数值是一致的。

现有的光刻机像面测试过程一般包括下述步骤：

1、制作一块光刻版，其成像区域为光刻机镜头允许的最大尺寸，光刻版均匀分布用于最佳焦距测试的图形；

2、选取最佳曝光能量，使用不同的焦距在双面抛光片上曝光；

3、测量光刻版上均匀分布的各测试点在不同焦距时的线宽，作出线宽和焦距的对应关系，获得各点的最佳焦距(线宽随焦距变化最平缓处)；

4、各点最佳焦距的差值即为光刻机的像面弯曲度。

为了满足测试的要求，对测试用硅片也提出了更高的要求，目前先进光刻机的测试均要求采用价格昂贵的双面抛光(double polish)的超平片，以减少测试图片平整度对测试的影响。部分光刻机在曝光前还自动测试涂过光刻胶的圆片的平整度，如果平整度不符合要求，就不进行后续曝光操作。如果人为跳过平整度测试过程，最终得到的数据噪声太多，无法进行分析。另外，双面抛光片使用多次，经过数次热过程后，会产生形变，平整度不能满足要求。因此，光刻机日常维护时，需经常领用新的双面抛光片，进行像面弯曲度测试，成本极高。

同时，即便是双面抛光片，圆片仍有一定的翘曲度，因此曝光时的焦距是程序设置值和圆片翘曲度累加，而圆片翘曲是不可预知的，导致最终测定得到的线宽-焦距曲线无法正常拟合，不能正确判断最终焦距。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种用于测试光刻机像面弯曲度的曝光方法，该方式减少了对整片圆片的平整度要求，只要硅片局部区域的平整度(local flatness)满足要求，即可用于检测光刻机像面弯曲度。

本发明的目的通过提供以下技术方案实现：

一种曝光方法，其包括以下步骤：

对光刻版进行曝光，将其上的测试图形曝光后投影到圆片上；

调整曝光镜头相对所述光刻版上的x方向移动第一步进距离或相对所述光刻版y方向移动第二步进距离；

曝光，并投影缩放到圆片上；

其中，所述第一步进距离大于或等于所述测试图形x方向尺寸，且小于所述光刻版x方向尺寸；所述第二步进距离大于或等于所述测试图形y方向尺寸且小于所述光刻版y方向尺寸。

进一步地，所述光刻版中均匀分布相同结构的多组所述测试图形。

进一步地，每相邻两组测试图形在x方向的间距为所述测试图形x方向尺寸的5～6倍；每相邻两组测试图形在y方向的间距为所述测试图形y方向尺寸的5～6倍。

进一步地，所述测试图形的x，y方向尺寸均小于400微米，相邻组测试图形的间距小于2500微米。

进一步地，在所述光刻版上的非测试图形区域保持不透光设置。

进一步地，将每个所述测试图形在所述圆片上曝光投影为5x5。

进一步地，所述第一步进距离小于测试图形在x方向的尺寸的6倍；所述第二步进距离小于测试图形在y方向的尺寸的6倍。

本发明的目的还可以通过提供以下技术方案实现：

一种曝光方法，其包括：

提供光刻版，所述光刻版上分布有以不透光图形分隔的光刻图形；

沿第一方向以第一步进距离对光刻版进行曝光，在圆片上形成曝光图形；

沿第二方向以第二步进距离对光刻版进行曝光，在圆片上形成曝光图形；

其特征在于：第一步进距离、第二步进距离大于各光刻图形的尺寸，且小于相邻光刻图形之间的间距。

进一步地，所述光刻图形的间距不小于光刻图形的尺寸的5倍。

进一步地，所述光刻图形在光刻版上均匀分布。

进一步地，所述光刻图形在第一方向、第二方向的尺寸小于400微米，相邻光刻图形的间距小于2500微米。

进一步地，以步进距离进行的各次曝光的焦距不同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：减少圆片翘曲对测试点影响，提高测试结果的准确性，同时，还可使用普通圆片进行光刻机像面弯曲度检测，减少或取消了双面抛光片的使用，成本较低。

【附图说明】

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为现有技术光刻版的图形布局示意图。

图2为现有技术圆片上的曝光布局示意图。

图3为本发明光刻版曝光流程示意图。

图4为本发明圆片图形的示意图。

图5为本发明圆片中心FEM放大示意图。

【具体实施方式】

以下参照附图说明本发明的最佳实施方式。

如图3所示，为本发明光刻版的曝光流程示意图。本发明的光刻版30中均匀分布相同结构的一组线宽测试图形31，每相邻两组测试图形31之间的间距至少应是单组测试图形尺寸的5～6倍，且非线宽测试图形区域均是不透光的。

优选地，测试图形31的x，y方向尺寸小于400微米，相邻组测试图形的间距小于2500微米。

曝光时的曝光大小(shot size)仍为光刻机镜头允许的最大尺寸，且要保证镜头边缘有图形31，优选的光刻机镜头可覆盖光刻版30上所有的测试图形。光刻版30图形经曝光后，投影缩放到圆片上。但步进距离(stepping size)与上述揭露的现有技术曝光不一样，并非与曝光大小(shot size)一致，而是与单组线宽测试图形21一致或略大，其曝光过程如下：

第一步、首先光刻机在对光刻版30进行第一次曝光，将其上的测试图形31曝光后投影缩放到圆片上；

第二步、调整光刻机镜头，使得其相对光刻版30的x方向向右移动，其步进距离(stepping size)大于等于测试图形31在x方向的长度，小于所述光刻版x方向的长度，优选地，该步进距离小于测试图形31在x方向的长度的6倍，并进行第二次曝光，将其上的测试图形31曝光后投影缩放到圆片上；

第三步、重复第二步，进行第三次曝光，将其上的测试图形31曝光后投影缩放到圆片上；

第四步，先将光刻版30位置还原至第一次曝光时位置，再调整光刻机镜头，使得其相对光刻版30的y方向向下移动，其步进距离(stepping size)大于等于测试图形31在y方向的长度，小于所述光刻版y方向的长度，优选地，该步进距离小于测试图形31在y方向的长度的6倍，并进行第四次曝光，将其上的测试图形31曝光后投影缩放到圆片上；

第五步、重复第二步，进行第五次曝光，将其上的测试图形31曝光后投影缩放到圆片上；

第六步、重复第二步，进行第六次曝光，将其上的测试图形31曝光后投影缩放到圆片上；

按照上述曝光方式进行N次曝光后，将N次曝光的测试图形31投影缩放在圆片上，即可进行光刻机像面弯曲度评价。

经过N次曝光后投影在圆片40上的FEM如图4所示。将圆片40中心的FEM放大，如图5所示，其中，图5只示意了最左上方和右下方的单个线宽测试图形的FEM。

本发明的曝光方法因只使用了圆片的局部区域，只比光刻机镜头的最大尺寸略大，基本只占用了圆片的四十分之一区域，故对圆片整体平整度的要求降低了。只要圆片局部区域的平整度符合要求，即可进行光刻机像面弯曲度评价。而圆片局部平整度的表现比圆片整体平整度要好，因此使用普通的硅片即可，且有效提高了测试的准确性和成功率，减少或避免使用双面抛光片，大大降低了测试光刻机像面弯曲度的成本。

优选的，光刻机的步进距离(stepping size)应保证在同一个shot相邻的测试图形之间，可以重复曝光放置一个5x5以上的测试图形阵列，且各测试图形不能互相重合。另外，为保证收集镜头内多点的数据，光刻版上测试图形尺寸和测试图形之间的距离越小越好，以便放置足够多的测试图形，但需要保证测试图形之间的距离必须是测试图形尺寸的6倍以上。

在其他实施方式中，亦可以其他步进方式进行若干次曝光，如先进行y方向、再进行x方向，或者其他可能的步进方式，以使最终形成的FEM利于曝光焦距与线宽的测试。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims

1.一种曝光方法，包括以下步骤：

曝光，并投影缩放到圆片上；

2.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：所述光刻版中均匀分布相同结构的多组所述测试图形。

3.根据权利要求2所述的曝光方法，其特征在于：每相邻两组测试图形在x方向的间距为所述测试图形x方向尺寸的5～6倍；每相邻两组测试图形在y方向的间距为所述测试图形y方向尺寸的5～6倍。

4.根据权利要求3所述的曝光方法，其特征在于：所述测试图形的x，y方向尺寸均小于400微米，相邻组测试图形的间距小于2500微米。

5.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：在所述光刻版上的非测试图形区域保持不透光设置。

6.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：将每个所述测试图形在所述圆片上曝光投影为5x 5。

7.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：所述第一步进距离小于测试图形在x方向的尺寸的6倍；所述第二步进距离小于测试图形在y方向的尺寸的6倍。

8.一种曝光方法，包括：

9.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于：所述光刻图形的间距不小于光刻图形的尺寸的5倍。

10.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于：所述光刻图形在光刻版上均匀分布。

11.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于：所述光刻图形在第一方向、第二方向的尺寸小于400微米，相邻光刻图形的间距小于2500微米。

12.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于：以步进距离进行的各次曝光的焦距不同。