檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體集成電路制造工藝領域，特別涉及一種檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像(defocus)的方法。
【背景技術】
[0002]在整個半導體集成電路的制造過程中，經(jīng)常會遇到晶圓邊緣圖像失真的現(xiàn)象，特別是在新產(chǎn)品或新工藝的開發(fā)過程中，由于工藝的不穩(wěn)定性或者工藝的嚴苛性，這種現(xiàn)象更加容易出現(xiàn)。在晶圓制造過程中，影響邊緣圖像失真的因素很多，其中光刻工藝就屬于一種。
[0003]眾所周知，光刻機是制造半導體器件過程中最為昂貴且必不可少的設備，光刻機的性能直接關系到工藝的成敗，工藝的成敗則直接關系到一家公司的制造能力。例如，在90nm項目的開發(fā)過程中，因為有些工藝步驟的嚴苛性，所以必須在Arf光刻機上進行作業(yè)，然而在作業(yè)過程中卻時常遇到晶圓邊緣圖形失像的現(xiàn)象，這一方面與該工藝的設計要求高有關，另一方面和光刻機機臺確實也有一定的相關性。
[0004]鑒于上述情況，亟需一種可以檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，以便評估失像的具體情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，可以快速準確全面地評估晶圓在光刻機上可能發(fā)生的邊緣圖形失像問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，包括如下步驟:
[0007]第I步，制造一塊光刻掩模版，所述光刻掩模版具有若干規(guī)則排列的單一規(guī)則圖形；
[0008]第2步，在光刻機上利用所述光刻掩模版曝光若干枚晶圓；
[0009]第3步，在光學顯微鏡下檢查晶圓邊緣并判斷邊緣是否有圖形失像的情況，如出現(xiàn)圖形失像的情況，判斷圖形失像影響的大小及位置。
[0010]進一步的，在第3步后，可以進一步利用掃描電子顯微鏡檢測晶圓邊緣的圖形失像情況。進一步的，利用掃描電子顯微鏡檢測晶圓是否出現(xiàn)倒膠、圖像削尖或圖像缺失等缺陷。
[0011]進一步的改進是，所述單一規(guī)則圖形為相同尺寸的對稱圖形。優(yōu)選的，所述對稱圖形包括正方形、圓形、長方形。
[0012]進一步的改進是，所述規(guī)則圖形以1:1比例間隔排列。
[0013]進一步的改進是，第2步中采用的所述晶圓的平整度小于0.6um。
[0014]進一步的改進是，在第2步中，設定不同的光刻條件對晶圓進行曝光。其中，所述光刻條件包括光刻膠、能量、光照模式。
[0015]進一步的改進是，在第2步中，可以設定不同的曝光位置對晶圓進行曝光。
[0016]進一步的改進是，所述光刻掩模版的尺寸介于光刻機所用掩膜版的最大允許尺寸和最小允許尺寸之間。
[0017]本發(fā)明提供的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，在光刻機上利用一塊具有若干規(guī)則排列的單一規(guī)則圖形的光刻掩膜版對幾枚平整度很好的晶圓(一般稱為barewafers)進行曝光，然后在光學顯微鏡下檢查晶圓邊緣(主要表現(xiàn)為色差)并判斷該晶圓邊緣是否有圖形失像(defocus)的現(xiàn)象;如果有defocus的現(xiàn)象，可以大概判斷影響的大小以及所在位置，還可以進一步在SEM(掃描電子顯微鏡)下檢查defocus的嚴重性。利用該檢測方法可以了解光刻機在晶圓上的作業(yè)效果，并可以作為一個改進光刻機上的工藝制造能力的參數(shù)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法流程圖；
[0019]圖2為本發(fā)明中采用的光刻掩模版的示意圖；
[0020]圖3為圖2圓圈處的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0022]本發(fā)明提供的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，如圖1所示，包括如下步驟:
[0023]第I步，制造一塊光刻掩模版，所述光刻掩模版具有若干規(guī)則排列的單一規(guī)則圖形，如圖2所示；
[0024]其中，所述光刻掩模版的尺寸介于光刻機所用掩膜版的最大允許尺寸和最小允許尺寸之間；
[0025]第2步，在光刻機上利用所述光刻掩模版曝光若干枚晶圓；
[0026]其中，所述晶圓的平整度要求較好，平整度范圍小于0.6um;
[0027]第3步，在光學顯微鏡下檢查晶圓邊緣，并判斷邊緣是否有圖形失像的情況(主要表現(xiàn)為色差)，如出現(xiàn)圖形失像的情況，可以判斷圖形失像影響的大小及位置。
[0028]進一步的，在第3步后，可以利用掃描電子顯微鏡(SEM)檢測晶圓邊緣的圖形失像情況的嚴重程度，一般表現(xiàn)為倒膠和圖像削尖，更甚者表現(xiàn)為圖像缺失等缺陷。
[0029]在第I步中，所述單一規(guī)則圖形為相同尺寸的對稱圖形，例如所述對稱圖形包括正方形、圓形、長方形等。
[0030]如圖3所示，光刻掩模版的圖形為以1:1比例間隔排列的正方形，當然本發(fā)明并不局限于此。在具體操作中，可以根據(jù)使用不同的光刻機類型對應不同的圖形大小和\或圖形形狀，如采用ArF (氟化氬)光刻機時對應的光刻掩模版可以具有0.2x0.2um的正方形圖形，又如采用DUV(深紫外)光刻機時對應的光刻掩模版可以具有0.4x0.4um的正方形圖形，等等；當然，其中對應的圖形大小也不是唯一的，比如采用ArF(氟化氬)光刻機時對應的光刻掩模版也可以具有0.21x0.21um的正方形圖形。
[0031]進一步的改進是，在第2步中，通過設定不同的光刻條件對晶圓進行曝光，如改變光刻膠、能量、光照模式等光刻常用調(diào)節(jié)參數(shù)，可以得到不同要求的檢測目標，從而實現(xiàn)對光刻機有嚴有寬的檢測要求。
[0032]進一步的改進是，在第2步中，還可以通過改變不同的曝光位置對晶圓進行曝光，得到晶圓邊緣曝光位置的差異，從而有效地改善晶圓邊緣檢測盲點的情況。
[0033]本發(fā)明采用的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其中在光刻機上利用一塊具有若干規(guī)則排列的單一規(guī)則圖形的光刻掩膜版對幾枚平整度很好的晶圓(一般稱為barewafers)進行曝光，然后在光學顯微鏡下檢查晶圓邊緣(主要表現(xiàn)為色差)并判斷該晶圓邊緣是否有圖形失像(defocus)的現(xiàn)象;如果有defocus的現(xiàn)象，可以大概判斷影響的大小以及所在位置，還可以進一步在SEM下檢查defocus的嚴重性。利用該檢測方法可以了解光刻機在晶圓上的作業(yè)效果，并可以作為一個改進光刻機上的工藝制造能力的參數(shù)。
[0034]以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術人員對光刻掩模版的圖案形狀、尺寸規(guī)格以及排布形式等可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，包括如下步驟: 第I步，制造一塊光刻掩模版，所述光刻掩模版具有若干規(guī)則排列的單一規(guī)則圖形； 第2步，在光刻機上利用所述光刻掩模版曝光若干枚晶圓； 第3步，在光學顯微鏡下檢查晶圓邊緣并判斷邊緣是否有圖形失像的情況，如出現(xiàn)圖形失像的情況，判斷圖形失像影響的大小及位置。2.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，在第3步后，進一步利用掃描電子顯微鏡檢測晶圓邊緣的圖形失像情況。3.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版上的單一規(guī)則圖形為相同尺寸的對稱圖形。4.根據(jù)權利要求3所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版上的對稱圖形包括正方形、圓形、長方形。5.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版上的規(guī)則圖形以1:1比例間隔排列。6.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，第2步中采用的所述晶圓的表面平整度小于0.6um。7.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，在第2步中，設定不同的光刻條件對晶圓進行曝光。8.根據(jù)權利要求7所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，所述光刻條件包括光刻膠、能量、光照模式。9.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，在第2步中，設定不同的曝光位置對晶圓進行曝光。10.根據(jù)權利要求1所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，所述光刻掩模版的尺寸介于光刻機所用掩膜版的最大允許尺寸和最小允許尺寸之間。11.根據(jù)權利要求2所述的檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其特征在于，利用掃描電子顯微鏡檢測晶圓是否出現(xiàn)倒膠、圖像削尖或圖像缺失的缺陷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測光刻機上晶圓邊緣圖形失像的方法，其中在光刻機上利用一塊具有若干規(guī)則排列的單一規(guī)則圖形的光刻掩膜版對幾枚平整度很好的晶圓進行曝光，然后在光學顯微鏡下檢查晶圓邊緣(主要表現(xiàn)為色差)，并判斷該晶圓邊緣是否有圖形失像(defocus)的現(xiàn)象；如果有圖形失像的現(xiàn)象，可以大概判斷影響的大小以及所在位置，還可以進一步在SEM下檢查defocus的嚴重性。本發(fā)明利用該檢測方法可以快速準確全面地了解光刻機在晶圓上的作業(yè)效果，評估晶圓在光刻機上可能發(fā)生的邊緣圖形失像問題，并可以作為一個改進光刻機上的工藝制造能力的參數(shù)。
【IPC分類】G03F7/20
【公開號】CN105549335
【申請?zhí)枴緾N201610064110
【發(fā)明人】李偉峰, 顧以理, 王雷
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月29日