CN105223784A - 一种检测光刻机焦距偏移量的方法 - Google Patents

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本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种检测光刻机焦距偏移量的方法。一种检测光刻机焦距偏移量的方法，一种检测光刻机焦距偏移量的方法，所述方法包括：步骤S1，建立焦距偏移量与相对于套刻精度的线性模型；步骤S2，检测光刻机焦距偏移量时，量测套刻精度，并将所述套刻精度代入所述线性模型，计算焦距偏移量。

Description

一种检测光刻机焦距偏移量的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种检测光刻机焦距偏移量的方法。
背景技术
LVT(LevelingVerificationTest)焦距检测方法是一种检测光刻机焦距偏移量的方法，通过光罩上的楔角把垂直Z方向的距离转化为水平X/Y方向，光罩上设计了OVLmark(套刻精度量测标记)，通过两次偏移曝光，把有楔角的OVLmark叠到没有楔角的OVLmark上，再量测这两个OVLmark之间的套刻精度得出X/Y的偏移量，来计算出Z方向的偏移量，得出光刻机焦距的偏移量。
现有技术中检测光刻机焦距偏移量的方法通常如下，图1为LVT光罩的结构原理图，如图1所示，光罩上有若干不同方向楔角和没有楔角的模块，分布在光照的不同位置，每个模块内有放置OVLmark(套刻精度量测标记)。垂直入射的光经过楔角后变成倾斜，垂直Z方向的变化量ΔZ就可以转化成水平X/Y方向变化量ΔX/ΔY。使用LVT光罩在硅片上曝光，曝完第一层后，相对于第一层做一定偏移直接继续曝光第二层，偏移量为使有楔角模块的OVLmark和没有楔角模块的OVLmark正好内外框重叠在一起，例如模块A套在模块B上。曝光显影完成后，选择若干重叠后的OVLmark进行套刻精度量测。在不同的焦距条件下曝光，量测重叠位置的套刻精度，建立套刻精度和焦距的线性关系。在检测光刻机焦距时，用量测出来的套刻精度套用线性关系，就得出光刻的焦距偏移量。在曝光第一层和第二层时，光刻机载片台会有移动偏差，使用现有检测方法，这部分移动偏差被量测到套刻精度中，最终被计算成焦距偏移，降低了焦距检测的准确性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种检测光刻机焦距偏移量的方法，以提高检测的准确性。
本发明采用如下技术方案：
一种检测光刻机焦距偏移量的方法，所述方法包括：
步骤S1，建立焦距偏移量与相对于套刻精度的线性模型；
步骤S2，检测光刻机焦距偏移量时，量测套刻精度，并将所述套刻精度代入所述线性模型，计算焦距偏移量。
优选的，所述步骤S1中包括：
步骤S11，使用光罩对硅片进行第一层曝光；每个曝光单元(shot)的焦距条件设定不一致；
步骤S12，施加一个X方向和Y方向的偏移量后，直接继续对所述硅片进行第二层曝光；其中所述偏移量为方向相反的楔角模块的套刻精度的内外框重叠在一起；每个曝光单元(shot)的焦距条件设定不一致；
步骤S13，量测每个曝光单元(shot)叠在一起楔角相反的模块之间的套刻精度为ΔX1、ΔY1；
步骤S14，量测每个曝光单元(shot)叠在一起没有楔角的模块之间的套刻精度为ΔX2、ΔY2。
优选的，所述步骤S1中：
建立所述线性模型时，每个曝光单元(shot)ΔX’＝ΔX1-ΔX2；ΔY’＝ΔY1-ΔY2，并根据每个曝光单元(shot)焦距条件建立ΔX’、ΔY’分别和焦距条件Z的线性模型。
优选的，所述步骤S2中：
检测光刻机焦距偏移量时，量测叠在一起楔角相反的模块之间的套刻精度为Δx1和Δy1，没有叠在一起没有楔角的模块之间的套刻精度Δx2和Δy2，根据Δx’＝Δx1-Δx2和Δy’＝Δy1-Δy2计算出Δx’和Δy’，将Δx’和Δy’代入所述线性模型，计算所述焦距偏移量。
优选的，所述方法中包括：
进行第一层曝光和第二层曝光时，相同的曝光单元的所述焦距条件一致。
优选的，所述方法中包括：
建立所述线性模型时，不同曝光单元的所述焦距条件不同。
优选的，所述方法中包括：
检测光刻机焦距偏移量时，各个曝光单元的焦距条件相同。
本发明的有益效果是：
本发明通过消除了因两次曝光光刻机载片台移动偏差而引入的套刻精度差异；同时可以把焦距偏差和套刻精度偏差的比例关系降低一半，减小了因OVL量测系统误差而带来的焦距检测误差，提升了焦距检测的准确性。
附图说明
图1为现有技术中LVT光罩的结构示意图；
图2为本发明一种检测光刻机焦距偏移量的方法的示意图；
图3为本发明LVT光罩的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
实施例一
如图1图2所示，一种检测光刻机焦距偏移量的方法，方法包括：
步骤S1，建立焦距偏移量与相对于套刻精度的线性模型；
步骤S2，检测光刻机焦距偏移量时，量测套刻精度，并将套刻精度代入线性模型，计算焦距偏移量。
本发明一个较佳的实施例，步骤S1中包括：
步骤S11，使用光罩对硅片进行第一层曝光；每个曝光单元(shot)的焦距条件设定不一致；
步骤S12，施加一个X方向和Y方向的偏移量后，直接继续对硅片进行第二层曝光；其中偏移量为方向相反的楔角模块的套刻精度的内外框重叠在一起；每个曝光单元(shot)的焦距条件设定不一致；
步骤S13，量测每个曝光单元(shot)叠在一起楔角相反的模块之间的套刻精度为ΔX1、ΔY1；
步骤S14，量测每个曝光单元(shot)叠在一起没有楔角的模块之间的套刻精度为ΔX2、ΔY2。
本发明一个较佳的实施例，步骤S1中：
建立所述线性模型时，每个曝光单元(shot)ΔX’＝ΔX1-ΔX2；ΔY’＝ΔY1-ΔY2，并根据每个曝光单元(shot)焦距条件建立ΔX’、ΔY’分别和焦距条件Z的线性模型。
本发明一个较佳的实施例，步骤S2中：
检测光刻机焦距偏移量时，量测叠在一起楔角相反的模块之间的套刻精度为Δx1和Δy1，没有叠在一起没有楔角的模块之间的套刻精度Δx2和Δy2，根据Δx’＝Δx1-Δx2和Δy’＝Δy1-Δy2计算出Δx’和Δy’，将Δx’和Δy’代入所述线性模型，计算所述焦距偏移量。
本发明一个较佳的实施例，方法中包括：
进行第一层曝光和第二层曝光时，相同的曝光单元的焦距条件一致。
本发明一个较佳的实施例，方法中包括：
建立线性模型时，不同曝光单元的焦距条件不同。
本发明一个较佳的实施例，方法中包括：
检测光刻机焦距偏移量时，各个曝光单元的焦距条件相同。
本实施例中，建立焦距检测曝光程序，该程序曝光两次，第二次相对于第一次做一定量的偏移，偏移量为使方向相反的楔角模块的OVLmark正好内外框重叠在一起。
本实施例中，使用LVT光罩在硅片上用不同焦距条件曝光，量测每个曝光单元(shot)叠在一起的楔角相反的模块OVLmark之间的套刻精度ΔX1/ΔY1，再量测每个曝光单元(shot)叠在一起没有楔角的模块OVLmark之间的套刻精度ΔX2/ΔY2，用ΔX1-ΔX2/ΔY1-ΔY2得出不同焦距ΔZ下的ΔX’/ΔY’，并建立线性关系。焦距检测时，量测Δx1和Δy1，Δx2合Δy2，相减计算出Δx’和Δy’套用线性关系，计算出当时光刻机的焦距偏移量Δz。
实施例二
4个不同方向的楔角模块垂直方向变化量ΔZ分别变成ΔX/ΔY；-ΔX/ΔY；-ΔX/-ΔY；ΔX/-ΔY。图3为本发明LVT光罩的结构示意图，使用LVT光罩在硅片上曝光，曝完第一层后，相对于第一层做一定偏移直接继续曝光第二层，偏移量为使方向相反的楔角模块的OVLmark正好内外框重叠在一起，例如图3中的模块C叠到模块D上，同时模块E也正好叠在模块F上。
量测叠在一起楔角相反的模块(例如模块C和模块D)OVLmark之间的套刻精度ΔX1/ΔY1，再量测叠在一起没有楔角的模块(例如模块E和模块F)OVLmark之间的套刻精度ΔX2/ΔY2，用ΔX1-ΔX2/ΔY1-ΔY2得出ΔX’/ΔY’。在不同焦距条件下曝光，量测出不同的ΔX’/ΔY’，建立线性关系，在检测光刻机焦距时，用量测出来的Δx’/Δy’套用线性关系，就得出光刻的焦距偏移量。
ΔX1/ΔY1和ΔX2/ΔY2因光刻机载片台移动偏差造成的套刻精度偏差量一样，相减后得出的ΔX’/ΔY’去除了因光刻机载片台移动偏差造成的套刻精度偏移；同时，因ΔX1/ΔY1是叠在一起楔角相反的模块OVLmark之间的套刻精度，相同的Z方向偏移量ΔZ，带来的ΔX1＝ΔX-(-ΔX)＝2ΔX，ΔY1＝ΔY-(-ΔY)＝2ΔY，所以线性关系的斜率即ΔZ和ΔX’/ΔY’比例为现有方法的一半，减小了因套刻精度系统性量测误差带来的焦距检测误差。
综上所述，本发明使用LVT光罩曝光第一层和第二层时，第二层相对于第一层的偏移量为使方向相反的楔角模块的OVLmark正好内外框重叠在一起；量测叠在一起的楔角相反的模块OVLmark之间的套刻精度，再量测叠在一起没有楔角的模块OVLmark之间的套刻精度，两者相减的结果用于计算线性关系，并且在之后的光刻机焦距检测时，也用当时量测出来两者相减的结果来计算光刻机焦距偏移。本发明去除了因光刻机载片台移动偏差造成焦距检测误差，同时降低了线性关系的斜率，减小了因套刻精度系统性量测误差带来的焦距检测误差，提升了焦距检测的准确性。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，建立焦距偏移量与相对于套刻精度的线性模型；
步骤S2，检测光刻机焦距偏移量时，量测套刻精度，并将所述套刻精度代入所述线性模型，计算焦距偏移量。
2.根据权利要求1所述的检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述步骤S1中包括：
步骤S11，使用光罩对硅片进行第一层曝光；每个曝光单元的焦距条件设定不一致；
步骤S12，施加一个X方向和Y方向的偏移量后，直接继续对所述硅片进行第二层曝光；其中所述偏移量为方向相反的楔角模块的套刻精度的内外框重叠在一起；每个曝光单元的焦距条件设定不一致；
步骤S13，量测每个曝光单元叠在一起楔角相反的模块之间的套刻精度为ΔX1、ΔY1；
步骤S14，量测每个曝光单元叠在一起没有楔角的模块之间的套刻精度为ΔX2、ΔY2。
3.根据权利要求2所述的检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述步骤S1中：
建立所述线性模型时，每个曝光单元ΔX’＝ΔX1-ΔX2；ΔY’＝ΔY1-ΔY2，并根据每个曝光单元焦距条件建立ΔX’、ΔY’分别和焦距条件Z的线性模型。
4.根据权利要求3所述的检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述步骤S2中：
检测光刻机焦距偏移量时，量测叠在一起楔角相反的模块之间的套刻精度为Δx1和Δy1，没有叠在一起没有楔角的模块之间的套刻精度Δx2和Δy2，根据Δx’＝Δx1-Δx2和Δy’＝Δy1-Δy2计算出Δx’和Δy’，将Δx’和Δy’代入所述线性模型，计算所述焦距偏移量。
5.根据权利要求1所述的检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述方法中包括：
进行第一层曝光和第二层曝光时，相同的曝光单元的所述焦距条件一致。
6.根据权利要求1所述的检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述方法中包括：
建立所述线性模型时，不同曝光单元的所述焦距条件不同。
7.根据权利要求1所述的检测光刻机焦距偏移量的方法，其特征在于，所述方法中包括：
检测光刻机焦距偏移量时，各个曝光单元的焦距条件相同。
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