CN105489522A - 光刻版及晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光刻版及晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法。该光刻版包括版图，版图具有等第一间距分布的多个标记区域，标记区域的宽度为W1，第一间距与宽度相等，标记区域具有等第二间距分布的多个子标记，第二间距为W2。该版图的每一个子标记区域在干涉图形中均会出现一个干涉峰，当某处的标记出现异常时，对应的干涉峰也会出现偏移或振荡，能够读取到明显的干涉信号变化，因此其对沾污的检测灵敏度较高；且该版图还可以覆盖到晶圆的边缘，能够灵敏及时地检测到晶圆或晶圆承载台上的沾污，进而避免了由于沾污造成器件失效需要的返工的问题，提高了器件的产率及良率。

Description

光刻版及晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种光刻版及晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法。

背景技术

为了使芯片上的器件功能正常，避免硅片制造中的沾污、芯片制作中的沾污是绝对必要的。随着器件关键尺寸缩小，对沾污的控制要求变得越来越严格。

静电吸盘(E-chuck)等被应用在刻蚀、CVD、离子注入等半导体处理过程中作为承载晶片的承载台，尤其是在应用到对裸晶(barewafer)的处理中时其承载裸晶的表面和裸晶表面一定保持清洁。以刻蚀为例，如果有沾污存在的话，光刻区域很容易产生局部散焦缺陷，从而导致曝光时局部区域的焦点偏移，出现局部散焦现象。

目前检测晶圆或者其承载台是否存在被沾污、散焦现象的方法是在裸晶片上光刻小圆点图案，如果某处被沾污，存在散焦现象，则该处图案容易剥离、褪色，进而被人工肉眼识别。

但是上述方法对人眼的依赖程度太高，当沾污处于边缘或者很小时，不容易被人眼识别。进入后续程序后如果该沾污太大，所形成的器件性能会受到严重影响，必须依靠返工解决该问题，或者将该产品报废，造成很大的经济损失。

此外，还有现有技术采用具有如图1所示的版图的光刻版来检测静电吸盘或晶圆是否被沾污、存在散焦现象，其中，该版图的标记区域的宽度W1，且标记区域11’的间距与其宽度相等，但是这种方法对晶片平整度不灵敏，仍然存在许多难以检测到的沾污。

发明内容

本申请旨在提供一种光刻版及晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法，以解决现有技术中晶圆或承载台沾污检测灵敏度低、对人眼依赖程度高的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种光刻版，该光刻版包括版图，该版图具有等第一间距分布的多个标记区域，标记区域的宽度为W1，第一间距与宽度相等，标记区域具有等第二间距分布的多个子标记，第二间距为W2。

进一步地，上述光刻版版图中的子标记为矩形区域，该矩形区域的边缘平行于或垂直于标记区域的边缘，该矩形区域的宽度为W3。

进一步地，上述W3等于W2。进一步地，上述W3：W1＝1:3～1:7。

进一步地，上述W3：W1＝1:3～1:5。

根据本申请的另一方面，提供了一种晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法，该检测方法包括：步骤S1,将晶圆将放置在晶圆承载台上，并在晶圆远离晶圆承载台的表面上设置光刻胶；步骤S2,利用上述光刻版作为光刻掩膜版对光刻胶进行曝光，形成光刻胶对准标记；以及步骤S3,读取光刻胶对准标记处的标记残留值，判定光刻胶对准标记处是否被沾污，若标记残留值的绝对值大于标准值A，则标记残留值对应的光刻胶对准标记处具有沾污，否则无沾污。

进一步地，上述标准值为9～15。

进一步地，上述检测方法还包括：步骤S4，以标记残留值为横坐标，以焦点偏移值为纵坐标，建立拟合曲线；步骤S5，通过拟合曲线得到对应步骤S3的标记残留值的焦点偏移值；以及步骤S6，将焦点偏移值与晶圆的下一制程的焦深进行比较，若焦点偏移值大于焦深，将晶圆返工，否则继续流片进入下一制程。

进一步地，上述步骤S4中建立拟合曲线的方法包括:步骤A，设定焦点偏移值，检测对应焦点偏移值的标记残留值，得到一组对应的焦点偏移值和标记残留值；步骤B，改变焦点偏移值，重复所述步骤A，得到多组对应的焦点偏移值和标记残留值；以及步骤C，以上述步骤A和上述步骤B得到的焦点偏移值为纵坐标，以标记残留值为横坐标建立拟合曲线。

进一步地，上述步骤C对焦点偏移值和标记残留值进行七阶拟合得到七阶拟合曲线。

应用本申请的技术方案，版图的每一个子标记在干涉图形中均会出现一个干涉峰，因此，当某处的标记出现异常时，对应的干涉峰也会出现偏移或振荡，能够读取到明显的干涉信号变化，因此其对沾污的检测灵敏度较高；且该版图的设计大小可以根据晶圆设计需要进行调整，因此可以覆盖到晶圆的边缘，且利用其具有的高检测灵敏度，能够及时地检测到晶圆或晶圆承载台上的沾污，进而避免了由于沾污造成器件失效需要返工的问题，提高了器件的产率及良率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中一种光刻版的版图结构示意图；

图2示出了本申请一种优选实施方式提供的光刻版的版图示意图；

图3示出了本申请另一种优选实施方式提供的光刻版的版图示意图；

图4示出了图1和图3所示版图在相同测试条件下得到的干涉图形；以及

图5示出了本申请一种优选实施例提供的以焦点偏移值为纵坐标、以标记残留值为横坐标的曲线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

正如背景技术所介绍的，现有方法对晶圆或者其承载台沾污的检测不灵敏，对人眼的依赖程度高，当沾污处于边缘或者很小时，不容易被人眼识别。进入后续程序后如果该沾污太大，所形成的器件性能会受到严重影响，必须依靠返工来解决该问题或者将该产品报废，造成很大的经济损失。为了解决如上沾污检测不灵敏及对人眼依赖程度高的问题，本申请提出了提供了一种光刻版和一种晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法。

在本申请一种优选的实施方式中，提供了一种光刻版，该光刻版包括版图，图2和图3示出了该光刻版的版图的两种结构示意图，该版图具有等第一间距分布的多个标记区域11，标记区域11的宽度为W1，第一间距与标记区域11的宽度相等，其中，标记区域11具有等第二间距分布的多个子标记111，且第二间距为W2。

如图1所示的现有技术中的版图标记均匀、等间距分布，形成的干涉图线近似为正弦曲线，因此即使标记出现异常对干涉曲线的影响也会较小，进而读取的干涉信号也不会出现明显变化，导致其对沾污的检测灵敏度就会较低；而由于具有上述结构的版图的每一个子标记111在干涉图形中均会出现一个干涉峰，因此，当某处的标记出现异常时，对应的干涉峰也会出现偏移或振荡，能够读取到明显的干涉信号变化，因此其对沾污的检测灵敏度较高；且该版图的设计大小可以根据晶圆设计需要进行调整，因此可以覆盖到晶圆的边缘，且利用其具有的高检测灵敏度，能够及时地检测到晶圆或晶圆承载台上的沾污，进而避免了由于沾污造成器件失效需要返工的问题，提高了器件的产率及良率。

本申请为了更好地提高机台读取对准标记的干涉信号强度，如图2或图3所示，将上述子标记111设置为矩形区域且该矩形区域的边缘平行于或垂直于标记区域11的边缘，且矩形区域的宽度为W3。本申请为了进一步简化上述光刻版的制作过程，优选上述矩形区域的宽度W3等于子标记111的第二间距W2。

在满足提高检测灵敏度的基础上，一方面为了简化光刻版的制作，另一面为了配合半导体制作中常规工艺的晶圆尺寸，优选上述矩形区域的宽度W3与标记区域11的宽度W1之间的关系为：W3：W1＝1:3～1:7；进一步优选W3：W1＝1:3～1:5。

以下以W3：W1＝1:1和W3：W1＝1:5为例结合附图1、附图3和附图4说明本申请的技术效果：

图1示出了W3：W1＝1:1的版图结构示意图，该版图为版图1；图3示出了W3：W1＝1:5的版图结构示意图，该版图为版图2；图4示出了两种版图在相同条件下形成的干涉图形，由图4可以看出，具有图1所示结构的版图的干涉曲线为正弦曲线，而具有图3所示结构的版图的干涉曲线对应每一个子标记111都具有一个干涉峰，因此能够精确反映每一个子标记111的精准程度，当其中一个子标记111出现偏移时，振荡所对应的干涉峰也会出现偏移或振荡，进而机台能够读取到较强的偏移信号；而当图1所示的标记区域11出现偏移时，对应的干涉峰虽然也会有所偏移，但是其整个干涉曲线相对较为平缓，因此，该偏移很难被发现。

在本申请又一种优选的实施方式中，提供了一种晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法，该检测方法包括：步骤S1,将晶圆放置在晶圆承载台上，并在晶圆的远离上述晶圆承载台的表面上设置光刻胶；步骤S2,利用上述光刻版作为光刻掩膜版对上述光刻胶进行曝光，形成光刻胶对准标记；以及步骤S3,读取上述光刻胶对准标记处的标记残留值，判定上述光刻胶对准标记处是否被沾污，当上述标记残留值的绝对值大于标准值A，则上述标记残留值对应的光刻胶对准标记处具有沾污，否则无沾污。

相比利用人眼或现有技术的标记来判断晶圆或者其承载台是否被沾污，本申请的技术方案能够更加灵敏地判断晶圆或者其承载台是否被沾污；而且利用本申请的光刻版能够更加精确反映光刻胶对准标记处的标记残留值，从而能够更精确地确定沾污的位置，进而避免了由于没有及时发现沾污导致的器件返工，提高了器件的产率及良率。

晶圆和晶圆承载台上的沾污对工艺的影响大小取决于工艺的精确度要求、器件的性能要求等，因此上述标准值A的大小可以依据实际工艺和器件需求进行设定，本申请为了满足大多数工艺和器件的需求，优选上述标准值为9～15。

在本申请又一种优选的实施方式中，上述检测方法还包括：步骤S4，以标记残留值为横坐标，以焦点偏移值为纵坐标，建立拟合曲线；步骤S5，通过上述拟合曲线得到对应上述步骤S3的标记残留值的焦点偏移值；以及步骤S6，将上述焦点偏移值与上述晶圆的下一制程的焦深进行比较，当上述焦点偏移值大于上述焦深时，将上述晶圆返工，否则继续流片进入上述下一制程。

上述实施方式利用标记残留值和焦点偏移值为横、纵坐标建立起拟合曲线，因此在检测出标记残留值后能够快速得到焦点偏移值，进而能够快速进行下一步骤的判断；且建立上述拟合曲线所需要的标记残留值和焦点偏移值可以取自现有大量经验数据，因此拟合曲线建立比较方便。

在本申请又一种优选的实施方式中，上述建立拟合曲线的方法包括:步骤A，设定焦点偏移值，检测对应上述焦点偏移值的标记残留值，得到一组对应的焦点偏移值和上述标记残留值；步骤B，改变上述焦点偏移值，重复上述步骤A，得到多组对应的焦点偏移值和上述标记残留值；以及步骤C，以上述步骤A和上述步骤B得到的焦点偏移值为纵坐标，以标记残留值为横坐标建立拟合曲线。利用上述步骤得到的焦点偏移值和标记残留值的对应关系较为准确，因此建立的拟合曲线的可靠度较高，进而以此为基础取得的判断结果也比较准确。

为了得到更加精准的上述拟合曲线，对得到的多组对应的焦点偏移值与上述标记残留值进行拟合，发现当两者进行七阶拟合时所得到的两者的相关度较高，且决定系数R²＝1，因此，对焦点偏移值与上述标记残留值进行七阶拟合，得到七阶拟合曲线。根据得到的七阶拟合曲线可以更为准确地读取出焦点偏移值，进而可以准确地判定晶圆是否继续流片进入上述下一制程。

为了使本领域技术人员更加清晰的了解本申请的实施方案，现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

以具有图3所示的版图为例，利用具有该版图的光刻版对半径为100mm的晶圆及承载其的静电吸盘进行检测，其中，该光刻版上设置有600个标记区域，标记区域之间的第一间距W1为0.5mm。

首先将该晶圆将放置在静电吸盘上，并在晶圆远离静电吸盘的表面上设置光刻胶；利用上述光刻版作为光刻掩膜版，对上述晶圆进行扫描曝光；读取光刻胶对准标记处的标记残留值其中，部分标记残留值与对准标记的序号对应表如表1所示。

表1

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
																	标记残留值	-9	2	6	6	6	-6	-73	-59	-53	6	-8	-6	-6	-10	-9	-9

表1中，序号为7、8、9的标记残留值分别为-73、-59、-53，而其他序号对应的标记残留值的绝对值均小于10，说明7、8、9的标记残留值远远超出了标准值，因此可以确定序号为7、8、9的标记处被沾污,而由已经建立的图5所示的以焦点偏移值为纵坐标、以标记残留值为横坐标的曲线，得到对应标记残留值为-73、-59、-53的焦点偏移值大约为0.2μm。

如本领域技术人员所公知的，沾污的存在会影响器件制作的不同刻蚀过程，比如影响栅极(P)制作中的光刻、过孔(CT)的光刻、金属布线层(METAL)的光刻、以及N阱(NW)的光刻，而每一步骤的光刻对应的聚焦深度(DOF)不同，比如P1、C1、Metal、NW各刻蚀过程对应的聚焦深度分别是+/-0.15μm、+/-0.25μm、+/-0.3μm、+/-0.4μm，因此相对于P的+/-0.15μm聚焦深度，0.2μm的焦点偏移值会影响栅极的关键尺寸，因此过程需要返工；而相对于其他三个刻蚀过程的聚焦深度来说，0.2μm的焦点偏移较小，因此均可忽略晶圆或者其承载台的沾污并继续器件的制作的其他流程。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)有上述版图的光刻版，由于版图的每一个子标记在干涉图形中均会出现一个干涉峰，因此，当某处的标记出现异常时，对应的干涉峰也会出现偏移或振荡，能够读取到明显的干涉信号变化，因此其对沾污的检测灵敏度较高。且该版图的设计大小可以根据晶圆设计需要进行调整，因此可以覆盖到晶圆的边缘，且利用其具有的高检测灵敏度，能够及时、准确地检测到晶圆或晶圆承载台上的沾污，进而避免了由于沾污造成器件失效需要返工的问题，提高了器件的产率及良率；

2)相比利用人眼或现有技术的标记来判断晶圆或者其承载台是否被沾污，本申请的技术方案能够更加灵敏地判断晶圆或者其承载台是否被沾污；而且利用本申请的光刻版能够更加精确反映光刻标记处的标记残留值，从而能够更精确地确定沾污的位置，进而避免了由于没有及时发现沾污导致的器件返工，提高了器件的产率及良率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光刻版，包括版图，所述版图具有等第一间距分布的多个标记区域，所述标记区域的宽度为W1，所述第一间距与所述宽度相等，其特征在于，所述标记区域具有等第二间距分布的多个子标记，所述第二间距为W2。

2.根据权利要求1所述的光刻版，其特征在于，所述子标记为矩形区域且所述矩形区域的边缘平行于或垂直于所述标记区域的边缘，所述矩形区域的宽度为W3。

3.根据权利要求2所述的光刻版，其特征在于，所述W3等于所述W2。

4.根据权利要求2或3所述的光刻版，其特征在于，所述矩形区域的宽度与所述标记区域的宽度之间的关系为：W3：W1＝1:3～1:7。

5.根据权利要求4所述的光刻版，其特征在于，所述矩形区域的宽度与所述标记区域的宽度之间的关系为：W3：W1＝1:3～1:5。

6.一种晶圆或晶圆承载台沾污的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

步骤S1,将所述晶圆将放置在所述晶圆承载台上，并在所述晶圆远离所述晶圆承载台的表面上设置光刻胶；

步骤S2,利用权利要求1至5中任一项所述的光刻版作为光刻掩膜版对所述光刻胶进行曝光，形成光刻胶对准标记；以及

步骤S3,读取所述光刻胶对准标记处的标记残留值，判定所述光刻胶对准标记处是否被沾污，若所述标记残留值的绝对值大于标准值A，则所述标记残留值对应的所述光刻胶对准标记处具有沾污，否则无沾污。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述标准值为9～15。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：

步骤S4，以标记残留值为横坐标，以焦点偏移值为纵坐标，建立拟合曲线；

步骤S5，通过所述拟合曲线得到对应所述步骤S3的标记残留值的焦点偏移值；以及

步骤S6，将所述焦点偏移值与所述晶圆的下一制程的焦深进行比较，若所述焦点偏移值大于所述焦深，将所述晶圆返工，否则进入所述下一制程。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S4中建立拟合曲线的方法包括:

步骤A，设定焦点偏移值，检测对应所述焦点偏移值的标记残留值，得到一组对应的焦点偏移值和所述标记残留值；

步骤B，改变所述焦点偏移值，重复所述步骤A，得到多组对应的焦点偏移值和所述标记残留值；以及

步骤C，以所述步骤A和所述步骤B得到的所述焦点偏移值为纵坐标，以标记残留值为横坐标建立所述拟合曲线。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤C对所述焦点偏移值和所述标记残留值进行七阶拟合得到七阶拟合曲线。