CN105988302A - 用于调平验证测试的方法及校准光刻投影设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于调平验证测试的方法及校准光刻投影设备的方法。所述用于调平验证测试的方法包括：对光刻设备中的透镜进行处理，以使得对光罩上的第一图案和第二图案进行一次曝光后，在晶圆上形成的第一标记图形和第二标记图形内外嵌套；量测所述第一标记图形与所述第二标记图形的对准偏移，并将所述对准偏移转换成离焦数据。本发明所提供的用于调平验证测试的方法把需要两次曝光才能形成的内外嵌套的标记组改进到只需要一次曝光就达到同样的目的，不仅避免了两次曝光之间可能的机械移动带来的不利影响，使得监测结果更为准确，同时也节省了监测时间。

Description

用于调平验证测试的方法及校准光刻投影设备的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种用于调平验证测试(Leveling Verification Test,LVT)的方法。

背景技术

当今采用LVT来检验在光刻工具中的聚焦控制的质量。具体地，LVT使用在顶部具有胶合玻璃楔(wedge)的特定掩膜版，以局部地在双远心透镜上产生非远心照明(non-telecentric illumination)。使用这个非远心照明在x、y方向上引起侧向偏移(lateral shift)，作为处于玻璃楔下的XPA对准标记的虚像的离焦(defocus)Z的函数。通过测量相对于XPA基准标记(在顶部没有楔时成像)的这个离焦标记的对准偏移，可决定曝光瞬间的离焦。

然而，现有LVT过程通常需要进行两次曝光，两次曝光可能引起问题。例如，在两次曝光之间可能包含机械(例如晶圆台等)的移动，这些移动将引进水平方向的误差，而该误差与离焦无关。因此，会与离焦建立起虚假的联系，从而容易使现有LVT的结果可信度不高。此外，两次曝光消耗的时间较多。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于调平验证测试的方法，所述方法包括：对光刻设备中的透镜进行处理，以使得对光罩上的第一图案和第二图案进行一次曝光后，在晶圆上形成的第一标记图形和第二标记图形内外嵌套；以及量测所述第一标记图形和第二标记图形的对准偏移，并将所述对准偏移转换成离焦数据。

在本发明的一个实施例中，所述对光刻设备中的透镜进行处理进一步包括：在所述光刻设备的多个透镜之间添加楔形物，以使在所述曝光时第一图案或第二图案的主光轴倾斜预定角度。

在本发明的一个实施例中，所述楔形物在竖直方向上位于所述第一图案的正下方或者所述第二图案的正下方。

在本发明的一个实施例中，在不引入像差的情况下，所述楔形物的倾斜角度尽可能大。

在本发明的一个实施例中，所述楔形物为胶合玻璃楔。

在本发明的一个实施例中，所述预定角度为5度到40度之间。

在本发明的一个实施例中，所述量测所述第一标记图形与所述第二标记图形的对准偏移进一步包括：量测所述第一标记图形的中心位置与所述第二标记图形的中心位置的相对偏差。

本发明还提供一种校准光刻投影设备的方法，该方法使用上述用于调平验证测试的方法所得到的离焦数据调整所述光刻投影设备的设置。

本发明所提供的用于调平验证测试的方法把需要两次曝光才能形成的内外嵌套的标记组改进到只需要一次曝光就达到同样的目的，不仅避免了两次曝光之间可能的机械移动带来的不利影响，使得监测结果更为准确，同时也节省了监测时间。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了现有的调平验证测试的原理示意图；

图2示出了曝光在晶圆上的两个标记图形内外嵌套的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的用于调平验证测试的方法的流程图；以及

图4示出了根据本发明实施例的调平验证测试的原理示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

当今采用LVT来检验在光刻工具中的聚焦控制的质量。图1示出了现有的调平验证测试的原理示意图。如图1所示，楔形镜片主要目的是引用非平行光源，促使影像成像的主光轴与像面不成垂直。对有楔形镜片曝出的对准标记的位置和没有楔形镜片曝出的对准标记的位置进行测量，其差别可被换成为焦距误差。如图1所示，侧向偏移与离焦具有一一对应的关系，可将侧向偏移转换成离焦数据。

如图1所示的现有的LVT过程通常包括如下步骤：以光罩101上第一图案1011为基准标记，首先对光罩101上的第一图案1011和第二图案1012进行第一次曝光，其中楔形物102位于第二图案1012的上部。经过第一次曝光，在晶圆103上分别形成第一标记图形1031和第二标记图形1032。由于第一标记图形1031和第二标记图形1032在晶圆103上是分离的，所以无法进行量测。为了使曝光后的图形能够内外嵌套以进行量测，在现有的LVT过程中，通常在上述第一次曝光后，需要移动光罩，例如将光罩101向右移动，然后对光罩101上的第一图案1011和第二图案1012进行第二次曝光，使得第一图案1011经第二次曝光后在晶圆103上形成的第三标记图形1033(实际上与第一标记图形1031相同)与第二图案1012经第一次曝光后在晶圆103上形成的第二标记图形1032内外嵌套，例如如图2所示的。最后量测第三标记图形1033和第二标记图形1032这两个图形的中心位置的相对偏差，即可以得到离焦数据。

由上所述，现有的LVT过程通常需要两次曝光，而两次曝光可能引起问题。例如，在两次曝光之间可能包含机械(例如晶圆台等)的移动，这些移动将引进水平方向的误差，而该误差与离焦无关。因此，会与离焦建立起虚假的联系，从而容易使现有LVT的结果可信度不高。此外，两次曝光消耗的时间较多。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于调平验证测试的方法。图3示出了根据本发明实施例的用于调平验证测试的方法300的流程图。如图3所示，方法300包括以下步骤：

步骤301：对光刻设备中的透镜进行处理，以使得对光罩上的第一图案和第二图案进行一次曝光后，在晶圆上形成的第一标记图形和第二标记图形内外嵌套；

步骤302：量测第一标记图形与第二标记图形的对准偏移，并将该对准偏移转换成离焦数据。

方法300把需要两次曝光才能形成的内外嵌套的标记组改进到只需要一次曝光就达到同样的目的，不仅避免了两次曝光之间可能的机械移动带来的不利影响，使得监测结果更为准确，同时也节省了监测时间。

具体地，在步骤301中，对光刻设备中的透镜进行处理可以进一步包括：在光刻设备的多个透镜之间添加楔形物，例如在光瞳面上设置楔形物，以使在曝光时第一图案或第二图案的主光轴倾斜预定角度。在步骤301中，可以通过在透镜之间添加楔形物以使曝光在晶圆上的其中一个标记图形产生侧向偏移，以在一次曝光后就与另一个标记图形内外嵌套。楔形物在竖直方向上可以位于第一图案的正下方或者第二图案的正下方。以楔形物在光罩的第二图案的正下方为例，由于楔形物的加入，第二图案的主光轴将发生倾斜，经过曝光后在晶圆上形成的第二标记图形将产生侧向偏移，并与光罩上的第一图案曝光后在晶圆上形成的第一标记图形内外嵌套。

其中，楔形物可以为胶合玻璃楔。楔形物的倾斜角度越大，产生的侧向偏移越大，更容易实现两个标记图形的嵌套。因此，在不引入像差的情况下，可以将楔形物的倾斜角度设计得尽可能大。此外，由于楔形物的加入，其中一个图案在曝光时主光轴将发生倾斜，倾斜角度可以在5度到40度之间。楔形物的角度可以决定主光轴的倾斜角度，本领域普通技术人员可以清楚了解楔形物的角度的计算，为了简明，本文不对其计算进行描述。

在步骤302中，可以采用对准工具进行对准量测，得出第一标记图形和第二标记图形的对准偏移。其中，量测第一标记图形和第二标记图形的对准偏移可以进一步包括：量测第一标记图形的中心位置与第二标记图形的中心位置的相对偏差。由于两个标记图形之间的对准偏移和离焦成线性关系，因此可以基于量测到的对准偏移得到离焦数据。

图4示出了根据本发明实施例的调平验证测试的原理示意图。图4是楔形物402在光罩401的第二图案4012的正下方的示例。如图4所示，以光罩401上第一图案4011为基准标记，由于楔形物403的加入，第二图案4012的主光轴将发生倾斜，经过一次曝光后在晶圆403上形成的第二标记图形4032将产生侧向偏移，并与光罩401的第一图案4011在该次曝光后在晶圆403上形成的第一标记图形4031内外嵌套，正如图2所示的。这样，可以量测第一标记图形4031和第二标记图形4032的对准偏移(例如第一标记图形4031的中心位置和第二标记图形4032的中心位置的相对偏差)，并将该对准偏移进行转换，即可得到离焦数据。

值得注意的是，图4中示出的根据本发明实施例的调平验证测试的原理示意图仅是一个示例。为了描述简单，图4中仅示出一对共轭透镜，并将楔形物设置在这两个透镜之间。本领域普通技术人员可以理解，光刻设备中的透镜可以更为复杂，实际应用中可以对透镜进行任何合适的处理，或者将楔形物加入任何合适的位置，只要可以实现一次曝光就形成内外嵌套的标记组即可。

本发明还提供一种校准光刻投影设备的方法，该方法使用上述用于调平验证测试的方法所得到的离焦数据调整所述光刻投影设备的设置。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (8)

1.一种用于调平验证测试的方法，其特征在于，所述方法包括：

对光刻设备中的透镜进行处理，以使得对光罩上的第一图案和第二图案进行一次曝光后，在晶圆上形成的第一标记图形和第二标记图形内外嵌套；以及

量测所述第一标记图形与所述第二标记图形的对准偏移，并将所述对准偏移转换成离焦数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对光刻设备中的透镜进行处理进一步包括：在所述光刻设备的多个透镜之间添加楔形物，以使在所述曝光时所述第一图案或所述第二图案的主光轴倾斜预定角度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述楔形物在竖直方向上位于所述第一图案的正下方或者所述第二图案的正下方。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在不引入像差的情况下，所述楔形物的倾斜角度尽可能大。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述楔形物为胶合玻璃楔。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定角度为5度到40度之间。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量测所述第一标记图形与所述第二标记图形的对准偏移进一步包括：量测所述第一标记图形的中心位置与所述第二标记图形的中心位置的相对偏差。

8.一种校准光刻投影设备的方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-7中任一所述的用于调平验证测试的方法所得到的离焦数据调整所述光刻投影设备的设置。