[发明专利]一种检测光刻机焦距偏移的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路及其制造领域，尤其涉及一种检测光刻机焦距偏移的方法。

背景技术

随着集成电路的集成度不断提高，半导体技术也持续的飞速发展。随着半导体性能要求的不断提高，集成电路芯片的尺寸也越来越小，光刻工艺逐渐成为芯片制造中核心的工序。通常在一个完整的芯片制造工艺中，需要进行多次光刻工序，如在一个完整的45纳米工艺芯片制造工艺中，视性能要求的不同大约需要40至60次光刻工序；而随着器件尺寸的缩小，光刻的图形也相应不断缩小，光阻的厚度及光刻完成后的尺寸也越来越小；当芯片生产工艺从微米级到目前最先进的15纳米工艺时，光刻所使用的波长也在随着芯片工艺的进步不断缩小，已经从汞的I、G系线发展到紫外区域的193nm紫外线、极紫外线EUV、乃至电子束，即光刻已经成为一项精密加工技术。

在光刻工艺中，若光刻机焦距发生偏移时不能及时被发现，将会给生产带来巨大的损失；现有的技术主要采用测量关键尺寸或者测量套刻精度的方法进行监测，但都需要特殊的曝光一片晶圆来监测机台的情况，且同时量测关键尺寸对量测位置的要求比较高，量测位置有变化时，会给最终结果带来很大的干扰。

发明内容

本发明公开了一种检测光刻机焦距偏移的方法，在光刻机正常工作时，其中，包括以下步骤：

步骤S1：曝光一参考晶圆，根据该曝光后的参考晶圆上的图形建立一扫描电子显微镜的量测程式，并设置该曝光后参考晶圆上的图形为参考图形；

步骤S2：设置曝光条件随着光刻机焦距变化而变化，曝光测试晶圆，并设置该曝光后的测试晶圆上的图形为测量图形；

步骤S3：通过上述量测程式，建立测量图形与参考图形的相似度分值和光刻机焦距之间的关系曲线，并确定作为警报点的相似度分值；

步骤S4：将警报点的相似度分值输入至量测程式，并利用该量测程式进行后续光刻工艺中光刻机焦距偏移量的检测。

上述的检测光刻机焦距偏移的方法，其中，步骤S4中还包括，采用扫描电子显微镜进行后续光刻工艺中光刻机焦距偏移量的检测，当检测到曝光后测试晶圆上的图形与参考图形相似度分值高于警报点，则光刻机焦距正常，继续后续光刻工艺；反之，则触发警报，停止当前工艺。

上述的检测光刻机焦距偏移的方法，其中，扫描电子显微镜在做图形量测的同时还能进行测量图形与参考图形的相似度分值的测量。

上述的检测光刻机焦距偏移的方法，其中，相似度分值越高，测量图形与参考图形相似度越高。

上述的检测光刻机焦距偏移的方法，其中，根据实际工艺需求设定作为警报点的相似度分值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种检测光刻机焦距偏移的方法，通过依靠监测实际量测图形与参考图形相似程度从而监测光刻机焦距的偏移，不仅能够及时有效地通过量测量产的晶圆来判断光刻机台焦距的变化情况，还能不受量测干扰从而避免其带来的判断误差。

附图说明

图1是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中参考图形的结构示意图；

图2是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中测试图形的结构及相似度分值示意图；

图3是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中相似度分值和光刻机焦距之间的关系曲线图；

图4是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中实际工艺时曝光后晶圆上的图形及其相似度分值示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中参考图形的结构示意图；图2是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中测试图形的结构示意图；图3是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中相似度分值和光刻机焦距之间的关系曲线图；图4是本发明检测光刻机焦距偏移的方法中实际工艺时曝光后晶圆上的图形及其相似度分值示意图。

如图1-4所示，本发明一种检测光刻机焦距偏移的方法，在光刻机正常工作的情况下：

首先，曝光一片晶圆，采用扫描电子显微镜进行量测，并根据曝光后晶圆上的图形建立该扫描电子显微镜的量测程式，同时设置该曝光后晶圆上的图形为参考图形1。其中，该扫描电子显微镜在做图形量测的同时还能进行测量图形与参考图形的相似度分值的测量。