專利名稱：一種判斷半導體生產(chǎn)中一次光刻結(jié)果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體光刻生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代半導體光刻工藝生產(chǎn)中，產(chǎn)品的第一次光刻必須保證光刻機的步進距離和光刻版圖形投影縮放到圓片上的尺寸一致。同時由于第一次光刻對后續(xù)光刻的套刻影響極大，第一次光刻時的光刻機步進正交性以及光刻機鏡頭畸變需要嚴格控制，否則無法保證產(chǎn)品后續(xù)光刻層次的套刻。光刻過程就是將光刻掩模(光刻版或光罩)上的圖形經(jīng)投影曝光縮小后，重復放置在圓片上。光刻掩模在圓片上曝光形成的一個圖形為shot。圓片不經(jīng)對位而曝光稱為一次曝光，所有產(chǎn)品在首次光刻時，圓片上均沒有圖形，因此均是一次光刻。一個合格的一次光刻要求各個Shot在水平和垂直方向無重疊無間隔，投影生成的圖形經(jīng)光刻機鏡頭后無畸變，正如圖1所示，圓片10'上各個shot 100'在水平和垂直方向上無重疊無間隔地排列。目前判斷一次光刻結(jié)果的做法是曝光過程中生成一個“十字形”標記，通過檢查圖形的對稱性來判斷一次光刻是否正常。如圖2和圖3所示，每個shot 100'的四個頂點都分別設(shè)有一個“L”形的圖形101'，因此四個相鄰的頂點在正常情況下將形成一個完整的 “十”字形圖形或“口 ”字形圖形。通過檢查圖形的完整性和對稱性可以判斷一次光刻是否成功，但是由于每個人的判斷標準不一樣因而得出的結(jié)論也可能不一樣，這將導致生產(chǎn)過程中瑕疵品的出現(xiàn)。為了解決上述問題，很有必要提供一種改進的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的光刻標記。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種簡單且精確的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法。本發(fā)明的目的通過提供以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于包括以下步驟在光刻版的shot的四個頂點放置四組不同的測試圖形，其中每組測試圖形包括一套刻外框，一套刻內(nèi)框，一組外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標，一組內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標，一個基準旋轉(zhuǎn)游標，一個 shot原點標記；通過步進重復曝光的方式，在圓片復制同樣的shot，每個shot的頂點和相鄰的三個shot的對應(yīng)的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形；根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝規(guī)范需求，通過在顯微鏡下檢查套刻外框與套刻內(nèi)框形成的套刻標記，或通過套刻測試設(shè)備測量所述套刻標記，以及通過在顯微鏡下讀取外側(cè)旋轉(zhuǎn)游
4標與內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標的讀數(shù)，來檢查一次光刻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是shot頂點處四組不同的測試圖形重合形成的檢測測試圖形可以實現(xiàn)定量判斷分析一次光刻的結(jié)果，從而讓一次光刻結(jié)果的判斷更加精確，并且可以滿足不同工藝規(guī)范的產(chǎn)品的需求。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一個合格的一次光刻的示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一個shot的示意圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)中判斷一次光刻是否合格的示意圖。圖4是本發(fā)明光刻版上一個shot的示意圖，其中在shot的四個頂點分別設(shè)有不同的測試圖形。圖fe至圖恥分別是shot四個頂點的測試圖形的示意圖。圖6是本發(fā)明在圓片上的最終成像示意圖。圖7是相鄰的shot的四個頂點的測試圖形堆疊在一起的示意圖。
具體實施例方式以下參照附圖用優(yōu)選實施方式來說明本發(fā)明的實現(xiàn)過程和本質(zhì)內(nèi)容所在。如圖4所示，光刻版包括一個位于中間的呈網(wǎng)格狀的芯片區(qū)域100及位于芯片區(qū)域四周的相互連接的劃片槽200。芯片區(qū)域100在圓片上曝光形成的一個圖形就是一個 shot,因此芯片區(qū)域100也稱作一個shot。在shot 100的四個頂點分別設(shè)置有四個測試圖形，其中左上角的測試圖形為101a，左下角的測試圖形為101b，右上角的測試圖形為101c， 右下角的測試圖形為IOld0測試圖形101a、101b、101c、101d在shot 100水平尺寸和垂直尺寸之外，并且測試圖形的尺寸小于所在處劃片槽的尺寸。如圖fe至圖5d所示，每個測試圖形101a、101b、101c、IOld都包括一個套刻外框 13、讓、1(3、1(1，一套刻內(nèi)框加、213、2(3、2(1，一組外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標如、413、如、4(1，一組內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標^1、513、5(；、5(1，一個基準旋轉(zhuǎn)游標33、313、3(；、3(1以及一個shot原點標記6a、6b、6c、6d。套刻外框la、lb、lc、ld和套刻內(nèi)框2a、2b、2c、2d都呈正方形，原點標記6a、6b、6c、6d呈對稱的五角星形狀并且位于測試圖形的正中心。當然，在其他實施方式中，套刻外框la、lb、lc、 1(1、套刻外框加、213、2(3、2(1和原點標記63、613、6(3、6(1也可以被設(shè)置為其他形狀。內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游 #fe、5b、5c、5d分離地設(shè)置在測試圖形的內(nèi)側(cè)并且距離測試圖形的邊緣都是等距離的，夕卜側(cè)旋轉(zhuǎn)游標4a、4b、4c、4d貼近測試圖形的邊緣。特別需要注意的是，基準旋轉(zhuǎn)游標3a、3b、 3c,3d由一外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標^、4b3c、4d和一內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標fe、5b、5c、5d堆疊在一起形成， 并且和一組外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標4a、4b、4c、4d連接在一起。還需要特別注意的是shot原點標記 6a、6b、6c、6d的圖形在常用掃描電鏡的光學模式下必須可以被識別，典型尺寸在10微米。如圖6和圖7所示，通過步進重復曝光的方式，在圓片復制同樣的shotlOO，每個 shot 100的頂點和相鄰的三個shot 100的對應(yīng)的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形101。需要注意的是，每個shot 100的四個頂點的測試圖形全部為暗場的，即單獨曝光顯影一次。也就是說檢測測試圖形101由相鄰的四個頂點的測試圖形101a、101b、IOlcUOld重復4次曝光生成。左上角的套刻外框Ia與左下角的套刻內(nèi)框2b疊合在一起，左下角的套刻外框Ib與右下角的套刻內(nèi)框2d疊合在一起，右上角的套刻外框Ic與左上角的內(nèi)框加疊合在一起，右下角的套刻外框Id與右上角的套刻內(nèi)框2c疊合在一起。套刻外框與套刻內(nèi)框疊合在一起形成套刻標記，套刻標記采用旋轉(zhuǎn)重疊的方式，而不是傳統(tǒng)的左右堆疊或上下堆疊，這樣可以完全反映光刻機鏡頭畸變的影響。根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝規(guī)范需求，可以通過在顯微鏡下檢查套刻標記來判斷一次光刻的結(jié)果。當然，也可以通過套刻測試設(shè)備測量套刻標記來判斷一次光刻的結(jié)果，例如采用box-in-box，bar-in-bar, box-in-bar標記供套刻測試儀測試，或者套刻標記放置各類型光刻機特定的測試圖形供各光刻機測量套刻，或者套刻標記可放置特定結(jié)構(gòu)的條狀線條，通過掃描電鏡測量相鄰線條中心距離的方式來判斷套刻數(shù)值。當然，以上只是舉例，通過檢查套刻標記便可以初步了解一次光刻是否成功。另外，更為重要的是，檢測測試圖形101中，內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標5ajb、5c、5d和外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標^、4b、k、4d堆疊在一起，可以通過在顯微鏡下讀取外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標與內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標之間的游標讀數(shù)來判斷一次光刻的結(jié)果。根據(jù)游標讀數(shù)便可以判斷相鄰shot間的實際偏移量是否在規(guī)范內(nèi)從而確定一次光刻是否成功。這樣，在判斷一次光刻的結(jié)果時便有了量化的指標，避免了個人判斷標準問題而導致的產(chǎn)品瑕疵。另外，原點標記6a、6b、6c、6d上下完全重疊形成了檢測測試圖形101中的原點標記6，該shot原點標記用作生產(chǎn)線測試設(shè)備的測量程序編制時的圖形識別。當然，在判斷完一次光刻結(jié)果后，要及時修正光刻機鏡頭的畸變量，例如加入光刻曝光補償值來減小光刻機鏡頭畸變的影響，從而提升產(chǎn)品的光刻效果。本發(fā)明判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法簡單精確，并且將判斷標準量化，統(tǒng)一判斷結(jié)論，有利于生產(chǎn)效率的提升。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進、增加以及取代是可能的。
權(quán)利要求
1.一種判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于包括以下步驟a.在光刻版的shot的四個頂點放置四組不同的測試圖形，其中每組測試圖形包括一套刻外框，一套刻內(nèi)框，一組外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標，一組內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標，一個基準旋轉(zhuǎn)游標，一個 shot原點標記；b.通過步進重復曝光的方式，在圓片復制同樣的shot，每個shot的頂點和相鄰的三個 shot的對應(yīng)的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形；C.根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝規(guī)范需求，通過在顯微鏡下檢查套刻外框與套刻內(nèi)框形成的套刻標記，或通過套刻測試設(shè)備測量所述套刻標記，以及通過在顯微鏡下讀取外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標與內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標的讀數(shù)，來檢查一次光刻。
2.如權(quán)利要求1所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于所述光刻版在shot外圍還設(shè)有劃片槽，劃片槽的尺寸大于測試圖形的尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于所述測試圖形在shot水平尺寸和垂直尺寸之外。
4.如權(quán)利要求1所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于四個頂點的測試圖形全部為暗場的，即單獨曝光顯影一次。
5.如權(quán)利要求1所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于所述套刻標記采用旋轉(zhuǎn)重疊的方式。
6.如權(quán)利要求5所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于所述基準旋轉(zhuǎn)游標由一外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標和一內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標堆疊在一起形成。
7.如權(quán)利要求6所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于所述基準旋轉(zhuǎn)游標與一組外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標連接在一起。
8.如權(quán)利要求7所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于shot四個頂點的測試圖形中套刻外框用以和相鄰頂點處的套刻內(nèi)框疊合，外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標用以與相鄰頂點處的內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標疊合，而相鄰頂點的shot原點標記重合在一起。
9.如權(quán)利要求8所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于shot原點標記位于檢測測試圖形的正中心，且為對稱圖形。
10.如權(quán)利要求9所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于shot原點標記的圖形在常用掃描電鏡的光學模式下必須可以被識別，典型尺寸在10微米。
11.如權(quán)利要求10所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于shot原點標記用作生產(chǎn)線測試設(shè)備的測量程序編制時的圖形識別。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于檢測測試圖形的套刻標記可以采用box-in-box，bar-in-bar, box-in-bar 標記供套刻測試儀測試。
13.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于檢測測試圖形的套刻標記可以放置各類型光刻機特定的測試圖形供各光刻機測量套刻。
14.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，其特征在于檢測測試圖形的套刻標記可放置特定結(jié)構(gòu)的條狀線條，通過掃描電鏡測量相鄰線條中心距離的方式來判斷套刻數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明判斷半導體光刻生產(chǎn)工藝中一次光刻結(jié)果的方法，包括以下步驟在光刻版的shot的四個頂點放置四組不同的測試圖形，其中每組測試圖形包括一套刻外框，一套刻內(nèi)框，一組外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標，一組內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標，一個基準旋轉(zhuǎn)游標，一個shot原點標記；通過步進重復曝光的方式，在圓片復制同樣的shot，每個shot的頂點和相鄰的三個shot的對應(yīng)的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形；根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝規(guī)范需求，通過在顯微鏡下檢查套刻外框與套刻內(nèi)框形成的套刻標記，或通過套刻測試設(shè)備測量所述套刻標記，以及通過在顯微鏡下讀取外側(cè)旋轉(zhuǎn)游標與內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)游標的讀數(shù)，來檢查一次光刻，該方法在生產(chǎn)中簡單且精確。
文檔編號G03F7/20GK102540732SQ20101057805
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者黃瑋 申請人:無錫華潤上華科技有限公司