TW201732977A - 焦距監測方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露的一實施例提供一種焦距監測方法,包括使用第一焦距條件處理第一矽晶圓,第一矽晶圓包括:第一測試圖案以及第二測試圖案,第一測試圖案以及第二測試圖案不同。此方法更包括判定用於第一測試圖案的第一臨界尺寸;判定用於第二測試圖案的第二臨界尺寸;基於第一臨界尺寸以及第二臨界尺寸判定焦距值差值;以及使用第二焦距條件處理第二矽晶圓,而第二焦距條件是基於焦距值差值。

Description

焦距監測方法
本發明實施例是有關於半導體製作方法,特別是有關於焦距監測之半導體製作方法。
在半導體積體電路工業中,積體電路材料與設計的技術進步已產生積體電路的數個世代,其中每個世代相較於前個世代而言,具有更小的以及更複雜的電路。在積體電路的演進過程中,功能密度(亦即每個晶片面積的互連設備數量)已逐漸增加,而幾何尺寸(亦即使用一製程可製造的最小元件(或線段))已逐漸減小。這個縮小尺寸的過程通常透過增加生產效率以及降低相關成本來提供一些益處。上述縮小尺寸的技術亦增加積體電路處理和製造的複雜度。
製造積體電路的常用方法是光刻技術(photolithography)。光刻技術包括將一光阻層(photoresist layer)透過一遮罩暴露於一光源。當執行一光刻程序時,兩個需要考量的重要條件為焦距(focus)與曝光量(exposure)。不同的圖案可能需要不同等級的焦距以及曝光量,藉以達到適當的臨界尺寸。因此,需要決定在生產線中,用於圖案之適合的焦距以及曝光量。此外,上述焦距可能在一特定圖案的製造期間,隨著時間偏移。因此,若有需求,則需要校正上述焦距。也需要以有效率的方式監測上述焦距,藉以減少停機時間。
依據本揭露之實施例,提供一種焦距監測方法,該焦距監測方法包括:使用一第一焦距條件處理一第一矽晶圓,該第一矽晶圓包括:一第一測試圖案以及一第二測試圖案,該第一測試圖案以及該第二測試圖案不同;判定用於該第一測試圖案的一第一臨界尺寸;判定用於該第二測試圖案的一第二臨界尺寸;基於該第一臨界尺寸以及該第二臨界尺寸判定一焦距值差值;以及使用一第二焦距條件處理一第二矽晶圓,該第二焦距條件是基於該焦距值差值。
依據本揭露之實施例,提供一種焦距監測方法,該焦距監測方法包括:使用一第一焦距條件處理一第一矽晶圓,該第一矽晶圓包括一第一測試圖案以及一第二測試圖案,該第一測試圖案以及該第二測試圖案之各自的柏松曲線具備基本上線性的差;判定用於該第一測試圖案的一第一臨界尺寸與用於該第二測試圖案的一第二臨界尺寸之間的一差值;基於該差值判定一焦距值差值;以及使用一第二焦距條件處理一第二矽晶圓,該第二焦距條件是基於該焦距值差值。
依據本揭露之實施例,提供一矽晶圓,該矽晶圓包括:一數量之生產圖案;一第一測試圖案,形成於該矽晶圓之一測試區域中;以及一第二測試圖案,形成於該矽晶圓之該測試區域中,該第一測試圖案以及該第二測試圖案之各自的柏松曲線的差,基本上是線性的。
100‧‧‧生產晶圓
102‧‧‧晶粒
104‧‧‧劃線
106、108‧‧‧測試圖案
200‧‧‧臨界尺寸與焦距關係圖
202‧‧‧垂直軸
204‧‧‧水平軸
206、208‧‧‧柏松曲線
212‧‧‧線條
300‧‧‧方法
302-318‧‧‧步驟
400、410‧‧‧測試圖案
402、404‧‧‧線條
406‧‧‧周期性間隙
408‧‧‧散射條
500‧‧‧生產晶圓
502‧‧‧晶圓上元件分布圖
504、506‧‧‧測試圖案
508‧‧‧臨界尺寸差值
600‧‧‧光罩圖案分布圖
602‧‧‧空間
604‧‧‧測試圖案
本揭露各方面所揭露之內容,可透過閱讀下文之 詳細描述並搭配附圖而得到最佳的理解。應該注意的是,根據業界的標準做法,各種特徵並無按照比例繪製。事實上,為了能夠明確的討論,各種特徵的尺寸可能被任意的放大或縮小。
第1圖是依據本揭露實施例之包括用於監測焦距之兩個測試圖案的一生產晶圓的俯視圖;第2圖是依據本揭露實施例之不同測試圖案的柏松(Bossung)曲線;第3圖是依據本揭露實施例之監測焦距之方法範例的流程圖;第4A與4B圖是依據本揭露實施例之用於監測焦距之測試圖案的示意圖;第5圖是依據本揭露實施例之生產晶圓內的測試圖案的配置示意圖;第6圖是依據本揭露實施例之生產晶圓之單一晶粒內的測試圖案的配置示意圖。
以下所揭露之內容提供了許多不同的實施例或範例,用於實現本揭露的不同特徵。下文將描述各元件與安排的具體實施例以使本揭露所揭露之內容更為清晰易懂。此處所列舉之實施例應當僅為範例,並不用於對本揭露進行限制。舉例而言,一第一特徵通過或在一第二特徵上之構造的描述,可能包含第一與第二特徵是透過直接接觸所形成的實施例,也可能包含可在第一與第二特徵之間形成之額外特徵的實施例,在此狀況下之第一與第二特徵可能不是透過直接接觸來形成。此 外,本揭露所揭露之參考數字及/或字母可能在不同的實施例中重複的出現,此重複記載之目的為使本揭露之描述更為明確且精簡,並非用以指示所討論的各實施例及/或構造之間的關聯性。
進一步而言,空間相對術語如「在…之下」、「以下」、「較低的」、「以上」、「上方」等,上述詞彙可能會在本說明書中用以簡單描述元件或特徵相對於其他元件或特徵之間的關係(如圖式所示)。除了圖式中所描繪的方向之外,空間相對術語所描述之內容包括使用或操作中裝置之不同方向。裝置可被另做定位(旋轉90度或往其他方位),而說明書中所使用的空間相對描述同樣可以相對應地進行解釋。
如前述之內容,需要決定一圖案之適當的焦距以及曝光條件,藉以有效率地降低停機時間(downtime)。上述焦距條件是指基底與遮罩之間的距離,該遮罩用於將該基底曝光於一光源。上述曝光條件是指該光源用於曝光該基底的能量等級。一般而言,對於一特定圖案,一測試晶圓會被處理以產生一焦距曝光矩陣(focus exposure matrix(FEM))。上述焦距曝光矩陣通常包括一網格,該網格具備一維度以表示不同曝光值,以及具備另一維度以表示不同焦距值。每一個網格位置包括一測試圖案,該測試圖案透過獨特之焦距值與曝光值的組合進行曝光。在該測試晶圓透過各種焦距與曝光條件曝光後,該測試晶圓進而被顯影(develop)。繼之,確定每一個網格位置內的測試圖案的臨界尺寸。上述臨界尺寸是指一圖案內的一部件的最小尺寸。使用從該測試晶圓之該焦距曝光矩陣所取得的資料, 可決定用於生產之一特定圖案的所需臨界尺寸的理想焦距以及曝光條件。
上述測試晶圓可為一特別設計的測試晶圓,該特別設計的測試晶圓具有被設計以使用於上述焦距曝光矩陣之測試圖案。在此狀況下,此測試晶圓在使用後可被丟棄。在一些實施例中,一實際的生產晶圓可被使用為應用於上述焦距曝光矩陣的一測試晶圓。在此情況下(然而),在從上述焦距曝光矩陣取得資料後,該生產晶圓需要被重新加工處理。也就是說,光阻材料(photoresist)必須被移除,且該晶圓必須被準備以用於要被形成之正確的光阻材料圖案。在其中一種情況中,從上述焦距曝光矩陣獲得資料是耗費時間的,且導致生產時間的消耗。因此需要減少上述生產時間的消耗以增加生產效率。依據本揭露之實施例,可在不產生一焦距曝光矩陣的情況下達成焦距監測。
具體而言,依據本揭露之一實施例,兩個不同的測試圖案是形成於上述生產晶圓內的一測試區域。上述測試區域可沿著該生產晶圓之不同晶粒(die)之間的劃線。上述兩個測試圖案具有相似的焦距敏感度,還有相似的最佳焦距條件。換句話說,做為焦距之一函數的臨界尺寸是不同的。更加具體而言,上述兩個測試圖案具有複數柏松(Bossung)曲線,且該等柏松曲線具有基本上線性的差。一柏松曲線可被用於將一特定圖案的臨界尺寸,表示為焦距的一函數。因此,一第一測試圖案的柏松曲線減去一第二測試圖案的柏松曲線,基本上是線性的。
使用上述測試圖案於直列式(inline)焦距偵測,一生產梯次的第一個生產晶圓被處理以使用一組預定焦距條件,且不使用一焦距曝光矩陣。上述預定條件可基於有關生產圖案以及其他因素之歷史資料。在上述圖案顯影之後,該第一測試圖案與該第二測試圖案之臨界尺寸會被量測。上述兩個臨界尺寸值的差值可被使用以判定一焦距值差值(delta focus value)。上述焦距值差值表示焦距的變化,上述焦距的變化應被使用以將焦距條件更改為最佳的程度。若上述焦距值差值是在一預定容忍範圍內,則第一生產梯次的晶圓不需要被重新處理。因此,下一個晶圓可使用已更新之焦距值進行處理,上述已更新之焦距值是基於上述焦距值差值。若(然而),上述焦距值差值在上述預定容忍範圍之外,則該第一生產梯次之該晶圓可被重新處理。依據本揭露之實施例,每一個生產梯次的第一個晶圓,可能不必每次都被重新處理。另外,使用測試圖案之上述直列式焦距監測可被周期性地執行,藉以判定焦距是否有偏移。因此,焦距可被直列式地監測。
第1圖描繪一生產晶圓100之俯視圖的示意圖,生產晶圓100包括用於監測焦距的兩個測試圖案106、108。第1圖只說明一組測試圖案106、108,在一實施例中,測試圖案106、108之複數個複製圖案可在整體生產晶圓100中形成。生產晶圓100通常包括複數晶粒102。每一個晶粒可具備形成於該晶粒上的一數量之生產圖案。生產圖案是用於產生一積體電路之功能電路的圖案。每一個晶粒通常包括一獨立電路。在上述生產晶圓的處理程序完成後,每一個晶粒是沿著劃線104被切割出 來。在一些實施例中,每一個晶粒是相同電路的一複製品。在一些實施例中(然而),不同晶粒可具備形成於該晶粒上之不同電路設計。
由於晶圓是沿著劃線104切割,沿著劃線的空間可被用於設置測試圖案106、108,且不需犧牲用於電路的晶圓空間。因此,用於製造實際電路的表面面積不會被影響。也就是說,複數測試圖案106、108可沿著任一劃線設置,且不需要重新設計每一個晶粒內的實際電路以產生設置測試圖案106、108的空間。
測試圖案106、108被設計以具備支援直列式焦距偵測的複數特定特徵。具體而言,上述圖案是被設計以使各自的柏松曲線之間具備一特定類型的關係。在一些實施例中,一柏松曲線將臨界尺寸表示為焦距的一函數。測試圖案106、108被設計以具備柏松曲線,該等柏松曲線具有基本上線性的差。換句話說,測試圖案106之柏松曲線與測試圖案108之柏松曲線之間的差,基本上是線性的。
第2圖是依據本揭露實施例之不同測試圖案的柏松(Bossung)曲線。在一實施例中,垂直軸202代表臨界尺寸,而水平軸204代表焦距。柏松曲線206對應測試圖案106。柏松曲線208對應測試圖案108。線條212表示柏松曲線206與柏松曲線208之間的差。如圖所示,兩條柏松曲線206、208之間的差,基本上是線性的。
表示一柏松曲線的一種方式是透過多項式表示。舉例而言,一柏松曲線可表示為:y=ax2+bx+c,其中y為臨界 尺寸;x為焦距值;以及a、b與c為係數。為了討論之目的,a的值將被當作第一係數;b的值將被當作第二係數;以及c的值將被當作第三係數。柏松曲線206可被表示為y1=a1x2+b1x+c1,且柏松曲線208可被表示為y2=a2x2+b2x+c2。上述兩個柏松曲線之間的差值方程式為:△y=(a1-a2)x2+(b1-b2)x+(c1-c2)。若測試圖案106、108被設計成a1與a2基本上相似,則上述差值方程式的第一個係數變得可被忽略。在此情況下,上述差值方程式基本上變成:△y=(b1-b2)x+(c1-c2),亦即一線性方程式。
因此,透過將測試圖案106、108各自之柏松曲線的第一係數設計成基本上相似,上述兩條柏松曲線之間的差可達成一線性關係。此外,為了提供更好的敏感度,該等第二係數(亦即b1與b2)需為基本上不同的。該等第二係數之間的較大差值,可使表示兩條柏松曲線206、208之間的差的線條212有較大的斜率。一較大的斜率,代表一較大的臨界尺寸變化對應一較小的焦距變化。上述特徵可允許更加精準的焦距監測。
在一些實施例中,測試圖案可被設計以使線條212具有一定的線性度。上述線性度可被定義為上述第二係數除以上述第一係數的絕對值大於50。應用於上述線性度的其他容忍程度亦可被採用。
各種測試圖案106、108之柏松曲線可在一特定圖案製作之前被確定。測試圖案106、108可經歷各種測試與審查過程以找到具有上述特性的理想測試圖案。在測試圖案106、108被定義之後,兩個不同之測試圖案106、108可被形成在用於一生產晶圓的一遮罩。因此,當形成上述生產晶圓時,也將 形成測試圖案106、108。
第3圖是依據本揭露實施例之監測焦距之方法300的流程圖。依據本揭露之實施例,方法300包括步驟302,步驟302用於處理一生產晶圓。處理該生產晶圓包括在該晶圓上沉積(deposit)一光阻材料層。接下來,該光阻材料層透過一遮罩,被暴露於一光源。該遮罩包括一數量之部件,該等部件被用以在該光阻材料層中形成複數圖案。該等圖案被用以形成複數部件,該等部件成為在該晶圓中形成之電路的一部分。除了用以產生實際電路之該等遮罩部件,該遮罩包括形成複數測試圖案的部件。舉例而言,該遮罩可包括如前述之測試圖案106、108。測試圖案106、108將在曝光程序的期間被轉換至該光阻材料層。在曝光之後,該晶圓被顯影以移除可溶於顯影溶液的部分光阻材料。
一生產晶圓的第一處裡程序將被當作試運行(pilot run)。如前文所述,傳統方法是在上述試運行中使用一焦距曝光矩陣晶圓,藉以找出最佳焦距以及曝光條件。但是,依據本揭露之實施例,為了避免使用上述焦距曝光矩陣晶圓,上述第一生產晶圓是使用一組預定之焦距與曝光條件來進行處理,並用於生產圖案。該組預定之焦距與曝光條件可基於生產圖案之歷史資料(如果可用)或類似圖案的歷史資料。該組預定之焦距與曝光條件也可考慮設計工程師已知的其它因素,上述其他因素可能對於上述焦距與曝光條件達成生產圖案所期望的臨界尺寸具有影響。如下文之更加詳細描述的內容,若上述預定之焦距條件沒有產生所期望之臨界尺寸,則該第一生產晶圓可能 被重新處理。若(然而)上述預定之焦距條件已足夠精確,則該晶圓不需要被重新處理。此特徵提供相較於傳統方法較佳的優勢,因為在傳統方法中,上述試運行必須每一次都被重新處理。透過本揭露之技術,上述試運行只在上述試運行之臨界尺寸不符合一目標臨界尺寸時才被重新處理。
在上述光阻材料層被顯影之後,方法300包括步驟304,步驟304判定第一測試圖案的臨界尺寸。方法300也包括步驟306,步驟306判定第二測試圖案的臨界尺寸。如前述之內容,上述臨界尺寸是指一特定圖案中最小的部件尺寸。各種工具可被使用以量測測試圖案之臨界尺寸。舉例而言,一掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope(SEM))可被使用已確定上述測試圖案之臨界尺寸。
在步驟308中,基於前述之差值方程式,臨界尺寸的差值被用以確定焦距的變化。具體而言,當△y為已知時,方程式△y=(b1-b2)x+(c1-c2)可用以解出x。如前文所述,x值表示對應臨界尺寸之一特定變化的焦距偏移量。舉例而言,可判定臨界尺寸的1奈米(nanometer)變化,對應10奈米的焦距變化。
此外,在步驟310中,判定最近處理的生產晶圓是否應該被重新處理。若判定第一測試圖案之臨界尺寸與第二測試圖案之臨界尺寸之間的差超過一閾值等級,上述最近處理的生產晶圓可被重新處理。或者,若焦距值差值(基於上數差值方程式所定義)超過一預定閾值,上述最近處理的生產晶圓可被重新處理。若用於處理生產晶圓之焦距條件是最佳化的,則該第一測試圖案之臨界尺寸與該第二測試圖案之臨界尺寸之 間的差,基本上將為零。也就是說,焦距值距離最佳焦距條件越遠,第一測試圖案和第二測試圖案之間的臨界尺寸的差將越大。
若判定上述生產晶圓要被重新處理,則方法進入步驟312;在步驟312中,上述光阻材料被移除且焦距值被更新。重新處理該生產晶圓包括剝離剩餘的光阻材料、清潔該生產晶片以及施加新的光阻材料層。接下來,使用已更新的焦距值處理該生產晶圓。上述已更新之焦距值可使用前述方程式來判定。具體而言,上述方程式提供臨界尺寸之變化與焦距之變化之間的關係。舉例而言,若判定上述第一測試圖案之臨界尺寸與上述第二測試圖案之臨界尺寸之間具有2奈米的變化,則可能將焦距偏移20奈米(基於前述範例,亦即臨界尺寸變化1奈米,對應焦距變化10奈米)。透過上述資訊,使用修正的焦距值重新處理上述生產晶圓。在使用修正的焦距值重新處理上述生產晶圓之後,可預期該第一測試圖案之臨界尺寸與該第二測試圖案之臨界尺寸之間的差,基本上將為零。方法300進而回到步驟302,使用已更新的焦距值處理上述生產晶圓。
如果(然而)判定上述生產晶圓不需要被重新處理,則該方法進入步驟314;在步驟314中,判定上述焦距條件是否應該被更新。在一些實施例中,該第一測試圖案之臨界尺寸與該第二測試圖案之臨界尺寸之間可能具有一些差異,而該差異仍未超過預定之等級。因此,該晶圓不需要被重新處理,但為了下一個生產晶圓,可能期望更新焦距值。因此,方法300進入步驟316;在步驟316中,上述焦距值被更新。舉例而言, 該第一測試圖案之臨界尺寸與該第二測試圖案之臨界尺寸之間的差,可被判定為0.5奈米。使用前述之實施例,上述焦距值可被移動5奈米以提供下一個生產晶圓。該方法進入步驟318,並且處理下一個生產晶圓。
若(然而)在步驟314判定不需要調整焦距值,則方法300直接進入步驟318,並且處理下一個生產晶圓。對於在上述試運行之後被處理的每一個生產晶圓,可使用上述已更新的焦距值。周期性地,可期望監測焦距以判定另外的更新動作是否是有益的。舉例而言,可在每處理100個生產晶圓時執行一額外的直列式焦距檢測。也可採用其他數量。上述直列式焦距檢測可採用量測該第一測試圖案之臨界尺寸與該第二測試圖案之臨界尺寸之間的差值。若該差值很大,則上述焦距值可據此情況而被更新。在一些實施例中,上述直列式焦距檢測可基於周期性的時間區段執行,而不是基於周期性之生產梯次執行。舉例而言,上述直列式焦距檢測可在每週執行。其他的時間區段也可被採用。
第4A與4B圖是依據本揭露實施例之用於監測焦距之測試圖案400、410的示意圖。測試圖案400、410可對應第1圖之測試圖案106、108。依據本揭露之實施例,第4A圖描繪測試圖案400,測試圖案400包括一系列的線條402。線條402可具備特定寬度以及間距,藉以產生所期望之柏松曲線。
依據本揭露之實施例,第4B圖描繪測試圖案410,測試圖案410具備一系列之線條404。上述線條的長度可比測試圖案400之線條402短。線條404也可具備縱向地分離線條404的 周期性間隙406。此外,測試圖案410包括各個部件,例如散射條408。散射條408為一光學鄰近校正(optical proximity correction(OPC))技術。其他光學鄰近校正技術可被用於測試圖案410。測試圖案400、410被設計以使各自的柏松曲線之間的差基本上為線性的。
第5圖是依據本揭露實施例之生產晶圓內的測試圖案的配置示意圖。依據本揭露之實施例,測試圖案504、506(可對應第1圖之測試圖案106、108)沿著生產晶圓之每一個劃線以形成,例如測試圖案504、506圍繞每一個晶粒。在一些實施例中,單一光罩對應單一晶粒。當處理生產晶圓500時,上述光罩可在複數晶粒位置被設定以及掃描。在此情況下,測試圖案504、506可圍繞上述光罩的周邊以形成。在一些實施例中,一光罩可包括複數晶粒。在此情況下,該光罩可包括測試圖案504、506,且測試圖案504、506圍繞遮罩的周邊以及在上述光罩內的複數晶粒之間的劃線。
測試圖案504、506沿著每一個劃線設置(如圖所示),每一個晶粒之臨界尺寸差值508可被確定(如圖所示)。因此,由於最佳焦距條件可能在晶圓上稍微變化,一焦距值可被使用,該焦距值可最小化該焦距值與每一個晶粒之最佳焦距值之間的差距。在一實施例中,臨界尺寸值的範圍是0.2與0.8。因此,若一臨界尺寸值0.5被使用於整體生產晶圓500,則該臨界尺寸值與其任何其他臨界尺寸值之間的差值為0.3。因此,使用如前述之關係,焦距值可基於一臨界尺寸差值0.5而被偏移。
第6圖是依據本揭露實施例之生產晶圓之單一晶粒內的測試圖案的配置示意圖。在一些實施例中,可能期望更加精確之焦距監測。特別地,可能需要晶粒內(intra-die)焦距監測。在此情況下,成對的測試圖案604可被設置於單一晶粒之各個位置。在一些實施例中,可能涉及犧牲一些用於生產圖案的空間602。上述成對之測試圖案604可對應前述之測試圖案106、108。
如圖所示,上述成對之測試圖案604被設置於單一晶粒中,可以為上述晶粒之不同部分確定臨界尺寸差值。因此,由於最佳焦距條件可能在上述晶粒上稍微變化,一焦距值可被使用,該焦距值可最小化該焦距值與該晶粒內每一個位置之最佳焦距值之間的差距。在一實施例中,臨界尺寸值的範圍是0.3以及0.5。因此,若一臨界尺寸值0.4被使用於整體生產晶圓(加設其他晶粒具有相似的臨界尺寸值),則該臨界尺寸值與其任何其他臨界尺寸值之間的差值為0.1。因此,使用如前述之關係,焦距值可基於一臨界尺寸差值0.1而被偏移。
透過本揭露之實施例,各種優點與益處可被實現。舉例而言,生產晶圓可不需使用一焦距曝光矩陣晶圓或焦距曝光矩陣梯次來進行處理,藉此允許較少的停機時間。舉例而言,透過使用一組預定之焦距條件,進而監測焦距,第一生產晶圓梯次只會在臨界尺寸超過一預定容忍範圍時重新被處理。此外,高敏感度直列式焦距偵測可被達成。此直列式焦距偵測可提供返饋以依據所需調整焦距條件,不需要停止生產。此外,可實現用於晶粒內和晶粒間之焦距條件之更加精確的焦 距監測。舉例而言,由於測試圖案可被設置在生產晶圓的各種位置,該晶圓整體之最佳焦距條件可被確定。因此,整體晶圓之焦距條件可被設置,以便考慮該晶圓之各個部分。
依據本揭露之一實施例,一方法包括使用一第一焦距條件處理一第一生產晶圓,該第一生產晶圓包括:一第一測試圖案以及一第二測試圖案,該第一測試圖案以及該第二測試圖案不同。該方法更包括判定用於該第一測試圖案的一第一臨界尺寸,判定用於該第二測試圖案的一第二臨界尺寸,基於該第一臨界尺寸以及該第二臨界尺寸判定一焦距值差值,以及使用一第二焦距條件處理一第二生產晶圓,該第二焦距條件是基於該焦距值差值。
依據本揭露之一實施例,一方法包括使用一第一焦距條件處理一第一生產晶圓,該第一生產晶圓包括一第一測試圖案以及一第二測試圖案,該第一測試圖案以及該第二測試圖案之各自的柏松曲線具備基本上線性的差。該方法更包括判定用於該第一測試圖案的一第一臨界尺寸與用於該第二測試圖案的一第二臨界尺寸之間的一差值,基於該差值判定一焦距值差值,以及使用一第二焦距條件處理一第二生產晶圓,該第二焦距條件是基於該焦距值差值。
依據本揭露之一實施例,一生產晶圓包括一數量之生產圖案;一第一測試圖案,形成於該生產晶圓之一測試區域中;以及一第二測試圖案,形成於該生產晶圓之該測試區域中。該第一測試圖案以及該第二測試圖案之各自的柏松曲線的差,基本上是線性的。
上述各實施例所描述之特徵,可使熟知此技術領域者對於本揭露的各個方面有更佳的了解。應當理解的是,熟知此技術領域者可輕易的以本揭露做為基礎,針對其他製程或結構進行設計或修改,而得到與上述實施例相同之目的且/或達成上述實施例相同之優勢。熟知此技術領域者亦須了解,上述的等效結構並無偏離本揭露之精神與範圍,而熟知此技術領域者亦可在不偏離本揭露之精神與範圍下,執行各種不同的變化、刪減與置換。
300‧‧‧方法
302-318‧‧‧步驟

Claims (1)

  1. 一種焦距監測方法,包括:使用一第一焦距條件處理一第一矽晶圓,該第一矽晶圓包括:一第一測試圖案;一第二測試圖案,該第一測試圖案以及該第二測試圖案不同;判定用於該第一測試圖案的一第一臨界尺寸;判定用於該第二測試圖案的一第二臨界尺寸;基於該第一臨界尺寸以及該第二臨界尺寸判定一焦距值差值;以及使用一第二焦距條件處理一第二矽晶圓,該第二焦距條件是基於該焦距值差值。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10121709B2 (en) * 2017-01-24 2018-11-06 Lam Research Corporation Virtual metrology systems and methods for using feedforward critical dimension data to predict other critical dimensions of a wafer
US10747321B2 (en) 2018-06-15 2020-08-18 Immersion Corporation Systems and methods for differential optical position sensing for haptic actuation
CN109298593B (zh) * 2018-12-05 2021-12-07 上海华力集成电路制造有限公司 校准opc和pwopc模型焦平面的方法
CN113571437B (zh) * 2020-04-28 2023-09-08 长鑫存储技术有限公司 半导体器件测量方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0502679B1 (en) * 1991-03-04 2001-03-07 AT&T Corp. Semiconductor integrated circuit fabrication utilizing latent imagery
US6414326B1 (en) * 1999-08-31 2002-07-02 Advanced Micro Devices, Inc. Technique to separate dose-induced vs. focus-induced CD or linewidth variation
US6673638B1 (en) * 2001-11-14 2004-01-06 Kla-Tencor Corporation Method and apparatus for the production of process sensitive lithographic features
US20060234137A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Photomask structures providing improved photolithographic process windows and methods of manufacturing same
US8054450B2 (en) * 2007-05-02 2011-11-08 University Of Maryland Stepper system for ultra-high resolution photolithography using photolithographic mask exhibiting enhanced light transmission due to utilizing sub-wavelength aperture arrays
US7864294B2 (en) * 2007-05-29 2011-01-04 Micron Technology, Inc. Focus sensitive lithographic apparatus, systems, and methods
US9201022B2 (en) 2011-06-02 2015-12-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Extraction of systematic defects
FR2979023A1 (fr) * 2011-08-08 2013-02-15 St Microelectronics Crolles 2 Procede de determination de la mise au point et de la dose d'un equipement de micro-lithographie optique
US8736084B2 (en) 2011-12-08 2014-05-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Structure and method for E-beam in-chip overlay mark
US9097978B2 (en) 2012-02-03 2015-08-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus to characterize photolithography lens quality
US8837810B2 (en) 2012-03-27 2014-09-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and method for alignment in semiconductor device fabrication
US8954899B2 (en) 2012-10-04 2015-02-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Contour alignment system
US9158209B2 (en) 2012-10-19 2015-10-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of overlay prediction
US20140123084A1 (en) 2012-11-01 2014-05-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and Method for Improving a Lithography Simulation Model
US20140119638A1 (en) 2012-11-01 2014-05-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System, method and computer program product to evaluate a semiconductor wafer fabrication process
US20140226893A1 (en) 2013-02-11 2014-08-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and System for Image-Based Defect Alignment
US10274839B2 (en) 2013-03-11 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Two-dimensional marks
US9690212B2 (en) 2013-03-11 2017-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Hybrid focus-exposure matrix
US8716841B1 (en) 2013-03-14 2014-05-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photolithography mask and process

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