[发明专利]确定光刻机的最佳焦距的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光刻机的最佳焦距的确定方法。

背景技术

半导体集成电路制造工艺中，通过光刻工艺将掩膜板上的版图图案转移到半导体衬底的光刻胶层中，在光刻胶层中形成光刻胶图案，然后以光刻胶图案作为掩膜层，对半导体衬底执行后续的刻蚀或离子注入工艺。

光刻机焦距在一定范围内变化，在不同焦距下光刻机的曝光效果不同，而将光刻机曝光效果较好时对应的焦距称为最佳焦距。光刻机的最佳焦距对于光刻工艺极其重要，它是决定光刻胶图案的尺寸及立体物理形貌的主要因素，会最终对产品的成品率产生影响，光刻机焦距对光刻图形的影响主要分成两个方面，立体形貌的变化和图形尺寸的变化。图1给出现有技术中的不同焦距下光刻胶图案形貌的示意图，可以看出，在最佳焦距时，光刻胶图案的形貌比较陡直，而在偏离最佳焦距时，光刻胶图案的形貌会产生失真变形。图2给出焦距与图形尺寸之间的关系，在最佳焦距时，图形尺寸受焦距的影响较小，当偏移最佳焦距后，图形尺寸变动较大，不利于工艺控制。

由于光刻机的最佳焦距会随光刻机状态或外界环境漂移，因此实际光刻工艺中，难以每次将光刻机调整到最佳焦距，如上所示，这样引起光刻胶图案形貌以及线宽发生变化。若偏离最佳焦距较大时，可能还会造成曝光后的图案模糊。根据图2所示，一个掩膜板图案，通过光刻机在不同的焦距下进行曝光而形成的光刻胶图案，在最佳焦距时线宽变化最平缓。现有技术中的光刻机的焦距检测方法多是基于上述原理设计的，例如，中国专利公开第CN1459670A号公开了一种焦距检测方法。

然而，该现有技术在对光刻机的焦距进行检测时，需要一一测量由若干线条组成的测试图案在不同焦距下进行曝光后形成的光刻胶图案的线宽，然后通过比较找出线宽变化最小的光刻胶图案，根据该线宽变化最小的光刻胶图案对应的焦距获得光刻机的最佳焦距，步骤复杂而繁琐，效率低下；此外，由于该现有技术中采用的测试图案为规则的长条形线条，光刻机对这种测试图案的灵敏度不高，导致焦距测量结果不准；而且现有技术中线宽一般需要使用扫描电镜手动测量，更大大降低了检测效率，并且扫描电镜价格昂贵，从而增加了企业生产成本。

鉴于以上所述，有必要对现有的光刻机焦距检测方法进行改良，以弥补上述的不足。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种改进的光刻机的最佳焦距的确定方法，该方法步骤简单，操作方便，可很好的提高检测效率，并可提高焦距测试结果的准确度，还可降低企业生产成本。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种确定光刻机的最佳焦距的方法，该方法包括如下步骤：

提供具有测试标记的掩膜板，所述测试标记包括不对称的且具有尖锐结构的第二测试标记；

将所述测试标记转移到基底上；

测试不同焦距下光刻机的套刻偏移量值；

找出最小的套刻偏移量值，则其对应的焦距即为光刻机的最佳焦距。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过将测试标记设计为尖锐的不对称结构，仅需采用套刻测试设备在不同焦距下检测测试标记的套刻偏移量值，然后比较找出最小的焦距偏移量，就可确定光刻机的最佳焦距，步骤简单，可较大幅度提高光刻机的最佳焦距检测效率；而且本发明的测试标记采用了尖锐的不对称结构，光刻机对此比较灵敏，可更好地提高焦距测试结果的准确率；

进一步地，本发明采用套刻检测设备检测，相比现有技术中的扫描电镜，价格便宜，有效降低了企业生产成本。

附图说明

图1为现有技术中的不同焦距下光刻胶图案形貌的示意图；

图2为光刻机焦距与图形尺寸之间关系示意图；

图3为本发明的具有测试标记的掩膜板的示意图；

图4为图3中的第二测试标记的相邻两个锯齿状结构边放大后的示意图；

图5为本发明光刻机的焦距监测方法流程图；

图6为本发明的锯齿形测试标记随焦距变化其中心点的偏移状况图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此，本发明不受下面公开的具体实施例的限制。