CN113900351A

CN113900351A - 光刻机挡板精度的检测方法

Info

Publication number: CN113900351A
Application number: CN202111251635.5A
Authority: CN
Inventors: 沈小娟
Original assignee: Wuxi Institute of Technology
Current assignee: Wuxi Institute of Technology
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2022-01-07

Abstract

本发明涉及半导体生产领域，尤其涉及一种光刻机挡板精度的检测方法，其特征在于：检测方法步骤包括：步骤1：光刻版包括管芯区域和位于管芯区域四周的禁止区域；在禁止区域设置标识图；步骤2：设置挡板开启尺寸，光刻机工作，进行涂胶曝光显影；步骤3：通过光学显微镜观测硅片对应的禁止区域是否有标识图光刻后形成的检测图形，根据检测图形判断挡板开启尺寸。本发明实时监控光刻机挡板精度变化，以便及时调整挡板开启尺寸，保证设备良好工作状态。

Description

光刻机挡板精度的检测方法

技术领域

本发明涉及半导体生产领域，尤其涉及一种光刻机挡板精度的检测方法。

背景技术

光刻机是是现代半导体制造的核心设备，其中一类是投影式缩放光刻机：光刻版图形通过光刻机镜头，按4：1或5：1的比例缩小后，重复曝光到一片硅片上。以步进光刻机为例，光刻版曝光一次在硅片上称为一个曝光区域即SHOT，然后移动硅片，重复曝光就形成多个曝光区域。

光刻版上的图形分为两类，一类是条码及对版标记等辅助图形，曝光时需要遮住，不在上述SHOT区域之内；另一类是管芯区域，管芯区域有多个单独管芯组成，单独管芯之间是划片槽，放置测试图形供各生产工序利用，芯片制作完成后，利用激光或机械在划片槽进行切割，得到各个单独的管芯；部分光刻版可能会放置多个管芯区域，实际曝光形成SHOT时，可能只需要曝光一个管芯区域或某几个管芯区域。

因此光刻版曝光时，需要对条码及对版标记，或某个管芯区域进行遮挡，光刻机设计有刀片状挡板，开启后形成一个四边形的透光区域。由于光学衍射效应：挡板开启尺寸要大于SHOT尺寸，管芯区域四周需要设计不透光的禁止区域，且对挡板开启有一定的精度要求。

挡板精度检查的常规方法是在设备保养期间利用涂胶曝光显影生成图形后，在显微镜下读取读数进行判断，设备保养有周期时间间隔，不能及时发现挡板异常及挡板精度变化趋势。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种光刻机挡板精度的检测方法，实时监控光刻机挡板精度变化，以便及时调整挡板开启尺寸，保证设备良好工作状态。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：光刻机挡板精度的检测方法，检测方法步骤包括：

步骤1：光刻版包括管芯区域和位于管芯区域四周的禁止区域；在禁止区域设置标识图；

步骤2：设置挡板开启尺寸，光刻机工作，进行涂胶曝光显影；

步骤3：通过光学显微镜观测硅片对应的禁止区域是否有标识图光刻后形成的检测图形，根据检测图形判断挡板开启尺寸。

优选地，在禁止区域设置标识图，标识图设有下限阈值线和上限阈值线；管芯区域外边界与下限阈值线之间形成未达下限区域，下限阈值线和上限阈值线之间形成规范区域，超过上限阈值线的外侧区域形成超出上限区域；

未达下限区域设有第一标识图，规范区域设有第二标识图，超出上限区域设有第三标识图。

优选地，判断方法为：

如果硅片在管芯区域位于外侧的划片槽中出现彩虹色条纹，表示挡板内沿完全延伸至在禁止区域内沿一侧，则挡板开启尺寸太小；

如果硅片相邻曝光区域对应的不透光区域出现第一标识图形成的检测图形，表示挡板内沿超过了管芯区域位于外侧的划片槽，处于未达下限区域，则挡板开启尺寸未达到挡板开启下限规范；

如果硅片相邻曝光区域对应的不透光区域出现第一标识图和第二标识图组成的检测图形，表示挡板内沿位于规范区域，则挡板开启尺寸符合规范；

如果硅片相邻曝光区域对应的不透光区域出现第一标识图、第二标识图和第三标识图组成的检测图形，表示挡板内沿超过上限阈值线，则挡板开启尺寸超出上限。

优选地，光刻版上的禁止区域设有沿长度方向分布的标尺。

优选地，管芯区域包括单独管芯和位于单独管芯之间的划片槽，划片槽内设有沿长度方向分布的标尺。

本发明具有如下有益效果：本发明是利用光刻版，在光刻版上放置标识图形，设置不同的挡板开启尺寸，涂胶曝光显影生成检测图形，在显微镜下读取标尺读数，判断挡板开启精度，从而在产品生产中实时检查光刻机挡板精度；实时监控光刻机挡板精度变化，以便及时调整挡板开启尺寸，保证设备良好工作状态；本发明半导体生产中每个光刻层次，都可以实时检查当前作业层次对应的光刻机的挡板精度，及时发现异常。

附图说明

图1为本发明检测方法流程图；

图2为本实施例中光刻版结构示意图；

图3为本实施例中2×2阵列管芯区域结构示意图；

图4为图3中单个管芯区域的结构图

图5为图3的2×2阵列管芯区域曝光106次的结构示意图；

图6为本实施例中光刻机工作原理图；

图7为本实施例中挡板开启尺寸、管芯区域尺寸和禁止区域对应关系图；

图8为本实施例中设置标尺的光刻版结构图；

图9为本实施例中管芯区域最右下角和管芯区域最左下角的结构图。

附图标记：1、光刻版；101、管芯区域；1011、单个管芯；1012、划片槽；102、禁止区域；103、条码及对版标记；1021、下限阈值线；1022、上限阈值线；2、挡板；3、硅片；4、光源；5、光刻机镜头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参考图1至图9，本发明为光刻机挡板精度的检测方法，检测方法步骤包括：

步骤1：光刻版1包括管芯区域101和位于管芯区域101四周的禁止区域102；在禁止区域102设置标识图；

步骤2：设置挡板2开启尺寸，光刻机工作，进行涂胶曝光显影；

步骤3：通过扫描光学显微镜观测硅片3对应的禁止区域102是否有标识图光刻后形成的检测图形，根据检测图形判断挡板2开启尺寸。

步骤1中，参阅图2，管芯区域101和位于管芯区域101四周的禁止区域102；光刻版1图形，至少包括一个管芯区域101，本实施例中有两个管芯区域101，只曝光管芯区域101A或管芯区域101B，硅片3上形成重复的SHOT_A或SHOT_B；也可以挡板2先遮挡管芯区域101A，曝光SHOT_A，然后移动硅片3，挡板2再遮挡管芯区域101B，曝光SHOT_B，在硅片3上SHOT_A，SHOT_B拼接形成一个较大的SHOT。图9中分别是管芯区域101最右下角和管芯区域101最左下角，禁止区域102内测虚线是两个相邻SHOT发生拼接的地方。

结合图3和图4，一个管芯区域101，其由四个单个管芯1011和划片槽1012组成，单个管芯1011之间是划片槽1012。

图5为圆形硅片3上的实例，光刻版1上一个2X2阵列管芯区域101重复曝光了106次；整个硅片3上图形是由106个SHOT拼接在一起的。

参阅图6，光刻机的挡板2位于光刻版1上方，用于遮挡当前管芯区域101外的辅助图形或其它管芯区域101。

在禁止区域102及其外侧设置标识图，自划片槽1012和禁止区域102交界处向外延伸，可标识范围至少是禁止区域102宽度的2倍；标识图设有下限阈值线1021和上限阈值线1022；管芯区域101和禁止区域102交界即管芯区域101外边界与下限阈值线1021之间形成未达下限区域，下限阈值线1021和上限阈值线1022之间形成规范区域，超过上限阈值线1022的外侧区域形成超出上限区域；标识图曝光形成的检测图形和相邻SHOT的划片槽1012重叠，不能和单个管芯1011重叠；划片槽1012区域必须为不透光，其尺寸必须和检测图形尺寸匹配。

未达下限区域设有第一标识图，规范区域设有第二标识图，超出上限区域设有第三标识图，以标识挡板2精度上下限；本实施例中，标识图为不同的可区分的字母，第一标识图对应图6的b区间放置“B”图形，b到c之间放置“C”图形，c以外放置“X”图形；管芯区域101包括单个管芯1011和位于单个管芯1011之间的划片槽1012，划片槽1012内设有沿长度方向分布的标尺，以进一步标识挡板2精度。在其他实施例中，标识图为设于光刻版1上的禁止区域102沿长度方向分布的可准确读数的标尺，以快速标识不同的区间范围。

管芯区域101均为规则多行列布局，除去四个顶点位置，可以在禁止区域102对应于水平或垂直划片槽1012位置放置标识图；每个产品的每个层次的光刻版1上都可以放置。

步骤2中，设置挡板2开启尺寸，图7示出了挡板2开启尺寸、管芯区域101尺寸和禁止区域102对应关系。a是管芯尺寸；a+b是挡板2开启的最小尺寸；a+c 挡板2开启最大尺寸。如果挡板2开启偏小，则管芯区域101可能被遮挡，或管芯区域101边缘有挡板2衍射光；若开启太大，则光刻版1条码及对版标记103，或其它管芯区域101等图形会被曝光在圆形硅片3上。步骤2中，光刻机工作，光源4照射光刻版1，经过光刻机镜头5被曝光到硅片3上，涂胶、曝光、显影操作为本领域现有技术，在此不做赘述。

针对不同的显影现象，可得挡板2开启的程度，步骤3的判断方法为：

步骤3a：物理挡板2遮光，其边缘都有衍射效应，若未被禁止区域102遮住，在圆片上都会形成彩虹状图形；因此如果硅片3在管芯区域101位于外侧的划片槽1012中出现彩虹色条纹或彩虹状图形，表示挡板2内沿完全延伸至在禁止区域102内沿一侧，则挡板2开启尺寸太小；

步骤3b：挡板2开启超过了最外侧划片槽1012区域，但未达到挡板2开启下限规范，则在相邻SHOT的不透光区域，会曝光形成字符B图形，在曝光显影后的检查测量步骤可以在光学显微镜或电子扫描显微镜下看到字符“B”；因此，如果硅片3相邻曝光区域对应的不透光区域出现第一标识图形成的检测图形即字符“B”，表示挡板2内沿超过了管芯区域101位于外侧的划片槽1012，处于未达下限区域，则挡板2开启尺寸未达到挡板2开启下限规范；

步骤3c：挡板2开启在规范之内，则在相邻SHOT的不透光区域，可以看到字符“B”和“C”；因此，如果硅片3相邻曝光区域对应的不透光区域出现第一标识图“B”和第二标识图“C”组成的检测图形，表示挡板2内沿位于规范区域，则挡板2开启尺寸符合规范；

步骤3d：挡板2开启超过上限，则在相邻SHOT的不透光区域，可以看到字符“B”，“C”和“X”；因此，如果硅片3相邻曝光区域对应的不透光区域出现第一标识图“B”，、第二标识图“C”和第三标识图“X”组成的检测图形，表示挡板2内沿超过上限阈值线1022，则挡板2开启尺寸超出上限。

本发明在光刻版1的禁止区域102及禁止区域102外侧，放置用于检测的标识图形；如果放置的标识被曝光，当前SHOT的检测图形就会落入相邻SHOT内；选择标识放置位置，若被曝光，检测图形正好落在相邻SHOT划片槽1012内，因此不会对管芯有影响；图7中管芯区域101右侧的检测图形设计为和右侧相邻拼接SHOT左侧划片槽1012重叠，类似的管芯区域101左侧检测图形和左侧相邻拼接SHOT右侧划片槽1012重叠，管芯区域101上下两侧的检测图形也依次类推。本发明是利用光刻版1，在光刻版1上放置标识图形，设置不同的挡板2开启尺寸，涂胶曝光显影生成检测图形，在显微镜下读取标尺读数，判断挡板2开启精度，从而在在产品生产中实时检查光刻机挡板2精度。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.光刻机挡板精度的检测方法，其特征在于，检测方法步骤包括：

2.根据权利要求1所述的光刻机挡板精度的检测方法，其特征在于：在禁止区域设置标识图，标识图设有下限阈值线和上限阈值线；管芯区域外边界与下限阈值线之间形成未达下限区域，下限阈值线和上限阈值线之间形成规范区域，超过上限阈值线的外侧区域形成超出上限区域；

3.根据权利要求2所述的光刻机挡板精度的检测方法，其特征在于：判断方法为：

4.根据权利要求1所述的光刻机挡板精度的检测方法，其特征在于：光刻版上的禁止区域设有沿长度方向分布的标尺。

5.根据权利要求1所述的光刻机挡板精度的检测方法，其特征在于：管芯区域包括单独管芯和位于单独管芯之间的划片槽，划片槽内设有沿长度方向分布的标尺。