CN114326313A - 同时监测多种照明条件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种同时监测多种照明条件的方法，其采用同一掩膜图形作为掩膜，在不同的照明条件下，对同一晶圆的不同区域进行曝光，获得多个图案。本发明的优点在于，能够一次曝光即可获得采用同一掩膜图形作为掩膜，不同照明条件在同一所述晶圆上形成的图案，从而可对该图案进行分析，获得该照明条件下对应的图案的关键尺寸，进而判断该照明条件十分可行，本发明方法简单，且测试时间短，提高了生产效率，节约了成本。

Description

同时监测多种照明条件的方法
技术领域
本发明涉及半导体光刻领域，尤其涉及一种同时监测多种照明条件的方法。
背景技术
现如今随着半导体和集成电路制造行业的发展，光刻技术逐渐成为集成电路制造的关键之处。广义上来讲，光刻技术即半导体和集成电路制造中利用光学和化学反应原理等方法，将金属电极、半导体元器件等电路结构图形复制到在基材上(例如金属层、半导体层和介电材料层)，形成所需图形的工艺技术。
用于光刻技术的曝光系统包括光刻照明装置、掩模板、投影物镜以及用于精确对准晶圆(wafer)的工件台。光刻照明装置需要在掩膜面上提供均匀的视场，然后通过投影物镜将掩模板上的图形投影到晶圆上形成光斑，进行曝光。不同的照明条件，在晶圆上形成的光斑不同，使得最终在晶圆上形成的图形的关键尺寸不同。
为了获得最佳关键尺寸对应的照明条件，需要对多个照明条件逐一进测试进行筛选，其测试时间长，降低了生产效率，且不利于节约成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种同时监测多种照明条件的方法，其能够同时监测多种照明条件，大大缩短了测试时间，提高生产效率，有效节约了成本。
为了解决上述问题，本发明提供了一种同时监测多种照明条件的方法，采用同一掩膜图形作为掩膜，在不同的照明条件下，对同一晶圆的不同区域进行曝光，获得多个图案。
进一步，所述照明条件为在所述晶圆上形成的光斑。
进一步，不同的所述照明条件设置为，所述光斑的形状和/或大小不同。
进一步，以预设照明条件为基准，微调照明条件的参数，获得多个照明条件，以使形成的所述光斑的形状被微调。
进一步，所述晶圆为裸片晶圆。
进一步，所述晶圆为具有预设图案的晶圆，所述晶圆的不同区域包括晶圆具有预设图案的区域和/或不具有预设图案的区域。
进一步，在所述晶圆上，被曝光的区域相邻设置。
进一步，在所述晶圆上，被曝光的区域间隔设置。
进一步，在所述晶圆上，被曝光的区域无序设置。
进一步，所述方法还包括：预先设置形成所述照明条件的照明参数，在曝光步骤中自动按照预设的照明参数执行。
本发明的优点在于，能够一次曝光即可获得采用同一掩膜图形作为掩膜，不同照明条件在同一所述晶圆上形成的图案，从而可对该图案进行分析，获得该照明条件下对应的图案的关键尺寸，进而判断该照明条件十分可行，本发明方法简单，且测试时间短，提高了生产效率，节约了成本。
附图说明
图1是采用本发明的第一实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图；
图2是采用本发明的第二实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图；
图3是采用本发明的第三实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图；
图4是采用本发明的第四实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图；
图5是本发明第四实施例中被曝光区域与照射条件的对应表格；
图6是采用本发明的第五实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的同时监测多种照明条件的方法的具体实施方式做详细说明。
第一实施例
本发明同时监测多种照明条件的方法包括：采用同一掩膜图形作为掩膜，在不同的照明条件下，对同一晶圆的不同区域进行曝光，获得多个图案。
所述掩膜图形可为曝光系统已有的掩膜版图形，也可为使用者根据自身需求而另外设置的掩膜版图形。
所述照明条件为在所述晶圆上形成的光斑。不同的照明参数组合可形成不同的照明条件，即不同的光斑。所述照明参数为现有的曝光系统的光刻照明装置的照明参数。例如，对于浸润式曝光系统，其采用的是freeform的照明方式，其照明条件是通过4096个可调节角度的微镜(micro-mirror)相互组合反射激光形成的光斑。
不同的所述照明条件设置为，所述光斑的形状和/或大小不同。例如，在同一掩膜图形作为掩膜的情况下，不同的照明参数组合可在所述晶圆上形成圆形光斑、椭圆形光斑、矩形光斑、不规则形状光斑等形状不同的光斑，也可在所述晶圆上形成大圆形光斑或小圆形光斑等形状相同但是大小不同的光斑。例如，在本实施例中，设置所述照明参数，使所述照明参数组合使在所述晶圆上形成的光斑的形状不同。
进一步，本发明同时监测多种照明条件的方法还包括如下步骤：预先设置形成所述照明条件的照明参数，在曝光步骤中自动按照预设的照明参数执行。具体地说，可在曝光系统中预先设置照明参数，形成多个照明条件，则在曝光的步骤中，以同一掩膜图形作为掩膜，采用预设照明参数，在所述晶圆的不同区域上形成不同的照明条件，进而在所述晶圆的不同区域曝光形成多个图案。
在本实施例中，所述晶圆为裸片晶圆，即所述晶圆为未设置有任何图案的晶圆，而在本发明其他实施例中，所述晶圆也可为预设有图案的晶圆。
图1是采用本发明的第一实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图，其中，在图1中并未具体绘示各个图案的形状，而是仅绘示了各个图案的位置。请参阅图1，在第一实施例中，采用同一掩膜图形作为掩膜，在晶圆10的不同区域，形成多个图案，其中，被曝光区域11(即形成有所述图案的区域)相邻设置。具体地说，在图1中，被曝光区域11采用阴影绘示，从图1可以看出，多个被曝光区域11相邻设置。其中，在本实施例中，所述被曝光区域11的数量与照明条件的数量一致，即有多少个照明条件，就有多少个被曝光区域，在图1中仅示意性地绘示五个被曝光区域11，而在本发明其他实施例中，所述被曝光区域11可为其他数量，本文对此不进行限定。其中，所述被曝光区域11可以为所述曝光系统对应的一个或多个曝光单元。
本发明同时监测多种照明条件的方法能够一次曝光即可获得采用同一掩膜图形作为掩膜，不同照明条件在同一所述晶圆上形成的图案，从而可对该图案进行分析，获得该照明条件下对应的图案的关键尺寸，进而判断该照明条件十分可行。本发明方法简单，且测试时间短，提高了生产效率，节约了成本。
第二实施例
在第一实施例中，多个被曝光区域相邻设置，而在本发明其他实施例中，被曝光区域间隔设置。具体地说，请参阅图2，其为采用本发明的第二实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图，其中，在图2中并未具体绘示各个图案的形状，而是仅绘示了各个图案的位置，所述第二实施例与第一实施例的区别在于，被曝光区域11间隔设置。具体地说，在第二实施例中，被曝光区域11间隔设置，且相邻的所述被曝光区域11之间间隔一个曝光单元，以避免相邻的被曝光区域11之间相互干扰，影响形成的光斑的形状。而在本发明其他实施例中，被曝光区域11间隔设置，且相邻的所述被曝光区域11之间可间隔多个曝光单元，本发明对此不进行限制。
第三实施例
在第一实施例中，多个所述被曝光区域相邻设置，在第二实施例中，多个所述被曝光区域间隔设置。可见，在第一实施例及第二实施例中，所述被曝光区域均是有序设置，而在本发明其他实施例中，所述被曝光区域也可无序设置，即所述被曝光区域随机设置。具体地说，请参阅图3，其为采用本发明的第三实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图，其中，在图3中并未具体绘示各个图案的形状，而是仅绘示了各个图案的位置，所述第三实施例与第一实施例的区别在于，被曝光区域11无序设置，具体地说，多个被曝光区域11随机设置在所述晶圆10的任意位置，而并非是按照一定规律有序设置，其优点在于，省略了被曝光区域选择的步骤，简化了程序，进一步缩短测试时间。
第四实施例
在第一实施例中，改变照明参数，进而改变照明条件，使得在所述晶圆上形成的光斑的形状不同，而在本发明其他实施例中，也可改变照明参数，仅微调所述照明条件，所述光斑的基本形状不变，仅是被微调。具体地说，请参阅图4，其为采用本发明的第四实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图，其中，在图4中并未具体绘示各个图案的形状，而是仅绘示了各个图案的位置，所述第四实施例与第一实施例的区别在于，多个所述光斑的基本形状不变，仅是被微调，使得光斑的大小可能不相同。例如，所述光斑的预设图形为椭圆形，则不同的光斑均为椭圆形，只是椭圆形的长轴及短轴不同。在本实施例中，可以预设照明条件为基准，微调预设照明条件的照明参数，获得多个照明条件，以使形成的所述光斑的形状被微调。
具体地说，请参阅图4及图5，预设照明条件DOE(20010-1)对应的被曝光区域为A，微调所述预设照明条件的照明参数，获得多个照明条件，例如，照明条件DOE(20010-2)、DOE(20010-3)、DOE(20010-4)、DOE(20010-5)等，其分别对应的被曝光区域为B、C、D、E等。本实施例通过微调照明条件可从中筛选出最优的照明条件，从而改善产品的套刻窗口。例如，如图4所示，检测被曝光区域的图案发现，被曝光区域R及被曝光区域T的图案的关键尺寸为最佳关键尺寸，则可将曝光区域R及被曝光区域T对应的照明条件作为后续形成该图案的照明条件，从而改善产品的套刻窗口。
第五实施例
光刻工艺是半导体制造过程中经常采用到的一种常见工艺。随机半导体制造技术的发展以及集成电路设计及制造的发展，光刻成像技术随之发展，半导体器件的特征尺寸也不断的缩小。光刻时需要注意层间对准，即套刻对准，以保证当前图形与硅片上已经存在的图形之间的对准，因此，为了实现良好的产品性能以高产率，希望实现较高的套刻精度。其中，具体地说，套刻精度指的是硅片表面上存在的图案与当前掩膜版上图形的对准精度(叠对精度)。套刻精度是现代高精度步进扫描投影光刻机的重要性能指标之一，也是新型光刻技术需要考虑的一个重要部分。套准精度将会严重影响产品的良率和性能。提高光刻机的套准精度，也是决定最小单元尺寸的关键。
在第一实施例中，所述晶圆为裸片晶圆，而在本实施例中，所述晶圆为具有预设图案的晶圆，即用于测量套刻精度的晶圆，例如，所述晶圆为使用曝光系统监测OVL的晶圆(HOLY晶圆)。具体地说，请参阅图6，其为采用本发明的第五实施例的方法在晶圆上形成的图案的示意图，其中，在图6中并未具体绘示各个图案的形状，而是仅绘示了各个图案的位置，所述第五实施例与第一实施例的区别在于，所述晶圆10为具有预设图案的晶圆。在进行曝光时，可在所述晶圆具有预设图案的区域及不具有预设图案的区域均形成图案。具体地说，请参阅图6，被曝光区域A标示的区域为在所述晶圆上具有预设图案的区域，即用于监测套刻(OVL)的区域，被曝光区域B及C标示的区域为不具有图案的区域。则可采用同一掩膜图形作为掩膜，在不同的照明条件下，对该晶圆的不同区域(例如被曝光区域A、B、C)进行曝光，获得多个图案，以监测套刻及照明条件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，采用同一掩膜图形作为掩膜，在不同的照明条件下，对同一晶圆的不同区域进行曝光，获得多个图案。
2.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，所述照明条件为在所述晶圆上形成的光斑。
3.根据权利要求2所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，不同的所述照明条件设置为，所述光斑的形状和/或大小不同。
4.根据权利要求2所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，以预设照明条件为基准，微调照明条件的参数，获得多个照明条件，以使形成的所述光斑的形状被微调。
5.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，所述晶圆为裸片晶圆。
6.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，所述晶圆为具有预设图案的晶圆，所述晶圆的不同区域包括晶圆具有预设图案的区域和/或不具有预设图案的区域。
7.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，在所述晶圆上，被曝光的区域相邻设置。
8.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，在所述晶圆上，被曝光的区域间隔设置。
9.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，在所述晶圆上，被曝光的区域无序设置。
10.根据权利要求1所述的同时监测多种照明条件的方法，其特征在于，所述方法还包括：预先设置形成所述照明条件的照明参数，在曝光步骤中自动按照预设的照明参数执行。
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