CN216248762U - 一种光刻机的载片台平坦度的检测系统及光刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光刻机的载片台平坦度的检测系统及光刻机。光刻机的载片台平坦度的检测系统，包括：曝光光源、检测掩模版、载片台、检测设备，其中，所述检测掩模版上分布有多个形状相同的掩模图形。然后，在特定曝光条件下进行曝光，即，使曝光光源的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限，从而在载片台的任何位置处发生平坦度变化时，则会出现失焦的现象，使得在待测基板上的相应位置处形成的检测图形有明显的形变，从而通过检测设备可快速判断出载片台的平坦度变化。本实用新型提供的检测系统可以方便快捷地实现载片台的平坦度检测，便于及早发现平坦度异常，减少产品质量影响和良率损失。

Description

一种光刻机的载片台平坦度的检测系统及光刻机

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及一种光刻机的载片台平坦度的检测系统及光刻机。

背景技术

在光刻机的曝光过程中，曝光光源要聚焦到晶圆表面，晶圆上才能得到线条清晰的图形(如图1中的a部分所示)。若晶圆表面处于光源焦深的范围之外(如图1中的b部分所示)，曝光时出现失焦现象，导致晶圆上形成的图形变形，例如会导致图形中线与线之间距离变短，甚至短路，从而影响晶圆质量。

在光刻机的生产过程中，载片台上出现的污染颗粒会导致载片台的平坦度发生变化。因颗粒所在的区域的高度较正常区域高，则晶圆在该区域的部分被顶起(如图2中虚线框所示)。曝光时，若该区域被顶起的高度超出光刻机焦距范围，即该区域处于光源焦深的范围之外，则该区域将出现失焦现象。因此，生产过程中，对载片台的平坦度检测尤其重要。

但在现有的部分光刻机(例如I线光刻机)中，针对载片台平坦度的检测，通常是在每月的停机维护时进行，具有一定的滞后性，且耗时较长，不能及时了解载片台的状态。若在检测之前载片台的平坦度发生变化，且处于光源聚焦的范围之外，则后续生产的多片晶圆都将出现失焦现象，最终导致多片良率损失。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光刻机的载片台平坦度的检测系统及光刻机，以解决现有技术中采用的检测方式有滞后性、耗时长的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光刻机的载片台平坦度的检测系统，包括：

曝光光源；

检测掩模版，所述检测掩模版上分布有多个形状相同的掩模图形；

载片台，用于承载待测基板，所述待测基板上涂覆有光刻胶层，所述曝光光源将所述检测掩模版中的掩模图形映射到在所述光刻胶层上，以形成多个检测图形，所述曝光光源的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限；以及，

检测设备，判断所述待测基板上的各个检测图形与参考图形之间的差异是否在预定范围内。

可选的，相邻的所述掩模图形之间的距离为所述掩模图形的线宽的一半。

可选的，所述掩模图形的线宽为550nm-650nm。

可选的，所述检测掩模版上的多个掩模图形呈阵列式均匀排布。

可选的，所述掩模图形为矩形。

可选的，所述光刻胶层的材质为正性的光刻胶。

可选的，所述光刻胶层的厚度大于10000埃。

可选的，所述曝光光源的曝光能量设置为光刻机的规定能量范围的上限。

可选的，所述检测设备包括：图形拟合模块，用于随机抽取多个检测图形，并进行拟合以得到所述参考图形；特征对比模块，将多个所述检测图形与所述参考图形一一对比，得出各个检测图形与所述参考图形之间的差异是否在预定范围内，以判断载片台的平坦度。

可选的，还包括：定时器，用于定时启动所述检测系统以进行平坦度检测。

可选的，所述定时器的周期不超过24小时。

本实用新型还提供了一种光刻机，包括上述的光刻机的载片台平坦度的检测系统。

本实用新型提供了一种光刻机的载片台平坦度的检测系统，对检测掩模版在特定曝光条件下进行曝光，即，使曝光光源的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限，从而在载片台的任何位置处发生平坦度变化时，则会出现失焦的现象，使得在待测基板上的相应位置处形成的检测图形有明显的形变，从而通过检测设备可快速判断出载片台的平坦度变化。利用本实用新型提供的检测系统可以方便、快捷地实现载片台的平坦度检测，便于及早发现平坦度异常，减少产品影响数量和良率损失。

附图说明

图1是现有技术中失焦现象的示意图；

图2是现有技术中载片台平坦度发生变化的示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的光刻机的载片台平坦度的检测系统在其检测过程中的示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的检测掩模版的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的检测设备的系统框图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有的部分光刻机采用的检测方式具有一定的滞后性，且耗时较长，不能及时了解载片台的平坦度变化情况，从而容易导致多片良率损失。

本实用新型通过提供一种光刻机的载片台平坦度的检测系统，可精确地检测出载片台的平坦度变化，且方便、快捷，便于及早发现平坦度异常，减少产品良率损失。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的光刻机的载片台平坦度的检测系统及光刻机作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图3是本实用新型一实施例提供的光刻机的载片台平坦度的检测系统在其检测过程中的示意图。如图3所示，本实用新型实施例提供一种光刻机的载片台平坦度的检测系统，包括：曝光光源100、检测掩模版200、载片台300和检测设备。

其中，曝光光源100用于基于所述检测掩模版200执行曝光。

进一步的，所述检测掩模版200上分布有多个形状相同的掩模图形。在利用本实施例提供的检测系统进行检测时，采用同一曝光条件对检测掩模版200曝光，设置检测掩模版200上分布的多个掩模图形的形状相同且线宽相同，使得待测基板400上形成的多个检测图形中，仅平坦度有变化的位置处形成的检测图形出现形变，因此在检测设备中可以同一对象作为对比依据进行判断，有利于快速判断载片台上平坦度的变化。

进一步的，载片台300用于承载待测基板400，所述待测基板400上涂覆有光刻胶层，所述曝光光源100将所述检测掩模版200中的掩模图形映射到在所述光刻胶层上，以形成多个检测图形，所述曝光光源100的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限。

进一步的，检测设备用于判断所述待测基板400上的各个检测图形与参考图形之间的差异是否在预定范围内。

本实施例中，所述曝光光源100的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限，因此在对所述检测掩模版200进行曝光时，若载片台的部分位置处的平坦度发生变化，则在待测基板400上的相应位置处形成的检测图形有明显的形变。然后，利用检测设备，将所述待测基板400上形成的各个检测图形与参考图形进行一一对比，若某个检测图形的对比结果超出预定范围，则可判断该检测图形在载片台300的对应位置处的平坦度发生变化。因此，可利用本实施例提供的检测系统方便、快捷地实现载片台的平坦度检测，便于及早发现平坦度异常，减少产品影响数量和良率损失。

进一步的，如图4所示，相邻的掩模图形210之间的距离均为所述掩模图形210的线宽H的一半。

进一步的，所述掩模图形210的线宽H为550nm-650nm。本实施例中，限制掩模图形210的线宽，以确保曝光后可在待测基板400上形成清晰的检测图形。同时，用于确保检测掩模版200的边缘位置也尽可能被覆盖，使得对于载片台的边缘位置处的平坦度变化，也能够检测出来。

进一步的，所述检测掩模版上的多个掩模图形呈阵列式均匀排布。如图4所示，本实施例中提供的检测掩模版200上均匀地分布有多个以阵列形式均匀排列的形状相同的掩模图形210。

进一步的，所述掩模图形210为矩形。具体的，若采用线条状的图形，曝光后得到的图形为长条状，不易反应载片台的平坦度发生变化的位置。而洞状的图形，在曝光后得到的图形变形不明显，对载片台的平坦度的变化感应不敏感。因此，本实施中，设置掩模图形为矩形，使得在载片台的平坦度发生变化时，曝光后得到的检测图形会有明显形变，且容易得出变化的位置，从而有利于精确地检测载片台的平坦度变化情况。

进一步的，所述光刻胶层的材质为正性的光刻胶。光刻胶的选用是针对曝光波长来设计的。因正性光刻胶胶相对负性光刻胶，具有分辨率高、对比度好等特点。因此，本实施例中选用正性的光刻胶，确保光刻胶有较高的光敏感性，对曝光能量变化敏感。

进一步的，所述光刻胶层的厚度大于10000埃。

本实施例中，通过在基板400形成恰当厚度的光刻胶层，以确保能在基板上获得特定尺寸的图形。具体的，通过限制光刻胶层的厚度，希望曝光后得到的检测图形的底部的弧度较大、尺寸较窄，从而确保在载片台的平坦度发生变化的位置处，曝光后得到的检测图形更容易出现变形。

进一步的，所述曝光光源的曝光能量设置为光刻机的规定能量范围的上限。

本实施例基于载片台300的平坦度可能会发生变化，导致晶圆相应位置处高度增加，为确保检测掩模版200上的所有掩模图形210的检测灵敏度，因此设置曝光光源100的曝光能量和焦距处于工艺窗口的边界，从而确保载片台300的平坦度发生变化导致失焦时，曝光后在光刻胶层上形成的检测图形能有明显的形变，进而可利用检测设备进行快速的分析。其中，规定焦距范围、规定能量范围为通过工艺窗口得出的焦距范围和能量范围。

图5为本实用新型一实施例提供的检测设备的系统框图。如图5所示，所述检测设备500包括图形拟合模块510和特征对比模块520。具体的，图形拟合模块510用于随机抽取多个检测图形，并进行拟合以得到所述参考图形。特征对比模块520用于将多个所述检测图形与所述参考图形一一对比，得出各个检测图形与所述参考图形之间的差异是否在预定范围内，以判断载片台的平坦度。

具体的，获取曝光后且完成后续光刻工艺的待测基板400的照片，利用图形拟合模块510随机抽取多个检测图形的照片(例如，抽取200个检测图形用于拟合)，并利用算法拟合出一个参考图形(例如，通过提取每个检测图形的灰度特征，以拟合出一参考图形)。然后，在特征对比模块520中，将每个检测图形的灰度特征与所述参考图形的相关特征进行比对，若某个检测图的比对结果超出预定范围，可判断该检测图形存在缺陷，则该检测图形在待测基板400上的位置处的高度发生变化，即载片台300上对应位置处的平坦度发生变化；同时，根据比对结果的差异大小，可得出对应位置处的平坦度变化的高度。

具体的，检测设备500例如可采用具有最佳图形对比功能的自动光学检测设备实现。将完成曝光后续光刻工艺的待测基板400的灰度照片放入自动光学检测设备中，利用设备自带的最佳图形对比功能，完成参考图形的拟合和检测图形的对比，直接将存在缺陷的检测图形在照片上标注出来，即可直接获取载片台上平坦度发生变化的位置信息和高度信息，快速、便捷。

进一步的，本实施例提供的检测系统还包括定时器，用于定时启动该检测系统，定期进行载片台的平坦度的检测。其中，可设置所述定时器的周期不超过24小时。即利用该监控系统，每天至少检测一次载片台平坦度，从而可以及早发现平坦度异常，减少产品影响数量和良率损失。

本实用新型实施例还提供了一种光刻机，包括上述的光刻机的载片台平坦度的检测系统。

综上可见，在本实用新型提供的光刻机载片台平坦度的检测系统中，对检测掩模版在特定曝光条件下进行曝光，即，使曝光光源的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限，从而在载片台的任何位置处发生平坦度变化时，则会导致失焦的现象，使得在待测基板上的相应位置处形成的检测图形有明显的形变，从而通过检测设备快速可判断出载片台的平坦度变化。本实用新型提供的检测系统可以方便、快捷地实现载片台的平坦度检测，便于及早发现平坦度异常，减少产品影响数量和良率损失。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (12)

1.一种光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，包括：

曝光光源；

检测掩模版，所述检测掩模版上分布有多个形状相同的掩模图形；

载片台，用于承载待测基板，所述待测基板上涂覆有光刻胶层，所述曝光光源将所述检测掩模版中的掩模图形映射到在所述光刻胶层上，以形成多个检测图形，所述曝光光源的曝光焦距设置为光刻机的规定焦距范围的上限；以及，

检测设备，判断所述待测基板上的各个检测图形与参考图形之间的差异是否在预定范围内。

2.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，相邻的所述掩模图形之间的距离为所述掩模图形的线宽的一半。

3.如权利要求2所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述掩模图形的线宽为550nm-650nm。

4.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述检测掩模版上的多个掩模图形呈阵列式均匀排布。

5.如权利要求4所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述掩模图形为矩形。

6.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述光刻胶层的材质为正性的光刻胶。

7.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述光刻胶层的厚度大于10000埃。

8.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述曝光光源的曝光能量设置为光刻机的规定能量范围的上限。

9.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述检测设备包括：

图形拟合模块，用于随机抽取多个检测图形，并进行拟合以得到所述参考图形；

特征对比模块，将多个所述检测图形与所述参考图形一一对比，得出各个检测图形与所述参考图形之间的差异是否在预定范围内，以判断载片台的平坦度。

10.如权利要求1所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，还包括：定时器，用于定时启动所述检测系统以进行平坦度检测。

11.如权利要求10所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统，其特征在于，所述定时器的周期不超过24小时。

12.一种光刻机，其特征在于，包括：如权利要求1-11任一项所述的光刻机的载片台平坦度的检测系统。

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