[发明专利]侦测光刻工艺制程异常的方法

说明书

本发明公开了一种侦测刻蚀工艺制程异常的方法，先建立多个FEM(Focus and Energy Matrix)条件形成的待测结构的ADI CD及截面图像与AEI CD及截面图像相互对应构成的数据库，然后利用正常光刻工艺中量测的待处理晶圆的ADI CD及截面图像和数据库中的信息预测待处理晶圆的AEI CD及截面图像，根据预测结果可以在刻蚀工艺进行之前提前预测制程是否出现异常以及发生缺陷的可能性。本发明不需要对刻蚀工艺后的AEI CD进行实时在线测量，可以大幅减少实时检测的数据量，加快制程进度，而且可以根据预测结果及时确定制程发生异常并对发生异常的制程和产品进行及早修正，从而提高生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别属于一种侦测光刻工艺制程异常的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，对芯片的良率要求越来越高。然而，集成电路芯片制造工艺复杂，其制造过程中往往会出现很多缺陷，因此缺陷检测是集成电路制造过程中的必备工艺。

在整个芯片制造过程中，核心的步骤为图形转移，就是将原始版图上的设计图形转移到硅片上形成目标图形。图形转移过程中会生成许多中间图形，如光罩图形、ADI(After Develop Inspection，显影后检测)图形、AEI(After Etch Inspection，刻蚀后检测)图形等来辅助形成目标图形。由于工艺制造过程复杂，缺陷不可避免，所以这些中间图形和目标图形都需要进行缺陷检测，保证其与原始版图上的设计图形比对没有如搭接(Bridge)、开路(Open)、短路(Short)等逻辑错误。

具体地，为了将集成电路(integrated circuits)的图案顺利地转移到半导体芯片上，必须先将电路图案设计在一光掩模布局图上，之后依据光掩模布局图所输出的光掩模图案(photomask pattern)来制作一光掩模，并且将光掩模上的图案以一定的比例转移到该半导体芯片上，也就是俗称的光刻技术(lithography)。

曝光最重要的两个参数是曝光能量(Energy)和焦距(Focus)，在现有工艺中，通常设定好曝光能量和焦距，然后开始进行光刻工艺和刻蚀工艺。光刻后特定图形尺寸的大小通过ADI CD(Critical Dimension，关键尺寸)表征，AEI CD是刻蚀后介质层尺寸大小的表征，通常光刻后的图形尺寸ADI CD的变化会直接导致刻蚀后的图形尺寸AEI CD发生变化，而AEI CD的大小是产品是否合格的基准，因为其决定了器件的运行速度。

现行制程的关键尺寸都是在ADI及AEI采用传统的在线(inline)量测方式进行量测，从而确定AEI图形是否存在缺陷(如搭接Bridge、开路Open等)，如图1、图2所示。这种在线实时量测方式在刻蚀工艺开始之前无法确定制程是否出现异常，因此只能在AEI图形出现缺陷后对产品进行修正(rework)或者根据实时测量结果对刻蚀参数(如刻蚀时间、刻蚀气体浓度与配比等)进行调整，无法提前对制程进行干预修正。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种侦测光刻工艺制程异常的方法，可以解决现有的在线量测方法无法在刻蚀工艺开始之前提前预知制程是否出现异常的问题。

为了解决上述问题，本发明提供的侦测光刻工艺制程异常的方法，包括：

步骤S1，建立光刻图形参数与刻蚀图形参数对应关系的数据库；

步骤S2，利用光刻工艺的ADI CD图形表征预测AEI CD；

其中，所述步骤S1具体包括如下子步骤：

步骤S11，提供一晶圆，所述晶圆具有通过光刻焦距-曝光能量矩阵的多个FEM(Focus and Energy Matrix)条件形成的待测结构；

步骤S12，获取所述待测结构的ADI CD及截面图像；

步骤S13，对晶圆进行刻蚀工艺；