[发明专利]曝光机聚焦点的检测方法

说明书

本申请公开了一种曝光机聚焦点的检测方法，包括：提供一衬底；在衬底上涂布光刻胶；通过包含辅助图形和掩模图形的掩模板，使用曝光机对光刻胶进行曝光后，对光刻胶进行显影，形成目标图形；对目标图形进行测量，确定曝光机的聚焦点位置。本申请通过在半导体器件的制造过程中，在形成半导体器件的目标图形的光刻步骤中，通过包含辅助图形的掩模板进行光刻，通过对目标图形进行测量，确定光刻步骤中曝光机的聚焦点位置，由于不需要通过复杂的FEM分析的方式对聚焦点位置进行确定，耗时较短，且实现了对曝光机聚焦点的实时监控。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种半导体制造工艺中的曝光机聚焦点的检测方法。

背景技术

光刻工艺是制造集成电路工艺中的重要一环，光刻工艺是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。光刻工艺通常的流程包括：首先通过曝光机使紫外线透过掩膜版照射涂布在基片表面的光刻胶，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解、去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶，后者称负性光刻胶)，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

随着半导体器件体积的减小和集成度的提高，要求在保证半导体器件性能的前提下，不断减小晶圆上图形结构的尺寸，由于图形尺寸的减小，对光刻工艺窗口的确定提出了更高的要求。光刻工艺窗口指的是保证掩模图形能正确复制到硅片上的曝光剂量和离焦量范围的参数，其通常包括：能量梯度、最佳能量、可用焦深和最佳焦距。相关技术中，通常使用聚焦能量矩阵(Focus Energy Matrix，FEM)的方式对曝光机聚焦点进行检测。

使用FEM对曝光机聚焦点进行检测的方法如图1所示，在晶圆100上涂布光刻胶，沿X轴方向，使用固定的聚焦值，固定的能量步长(△E)，使用不同的能量进行曝光；沿Y轴方向，使用固定的能量，固定的聚焦值步长(△Foucus)，使用不同的聚焦值进行曝光，然后通过显影液对曝光的图形进行显影，形成不同曝光能量和焦深的图形矩阵，对该图形尺寸进行测量，从而得到泊松(Bossung)图。图2是一个示例性的泊松图，如图2所示，假设图形的目标线宽(target CD)是56纳米，允许的范围是±3纳米，那么在曝光能量等于17.6毫焦/平方厘米时的焦深大约为100纳米。

然而，使用FEM对曝光机聚焦点进行检测耗费时间较长；同时，由于检测时间较长，不能够实时对工艺步骤进行监控。

发明内容

本申请提供了一种曝光机聚焦点的检测方法，可以解决相关技术中使用FEM对曝光机聚焦点进行检测耗费时间较长且不能实时对聚焦点进行监控的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种曝光机聚焦点的检测方法，所述方法应用于半导体器件的制造工艺中，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上涂布光刻胶；

通过包含辅助图形和掩模图形的掩模板，使用曝光机对所述光刻胶进行曝光后，对所述光刻胶进行显影，形成目标图形，所述目标图形是与所述辅助图形相邻的掩模图形对应的图形；

对所述目标图形的位置进行测量，确定所述曝光机的聚焦点位置。

可选的，所述对所述辅助图形的位置进行测量，确定所述曝光机的聚焦点位置，包括：

测量所述目标图形之间的间距，根据所述间距确定所述曝光机的聚焦点位置。

可选的，所述测量所述目标图形之间的间距，包括：

通过扫描电子显微镜测量所述间距。

可选的，所述根据所述间距确定所述曝光机的聚焦点，包括：

根据所述间距，以及所述间距和所述焦深的对应关系，确定所述曝光机的聚焦点位置。