[發明專利]一種光刻機的像質檢測方法

有效

• 申請號: 201611199033.9
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108227390B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 邢濱;柏聳
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;馮永貞

本發明提供了一種光刻機的像質檢測方法。所述方法包括：提供晶圓，在所述晶圓的表面上形成有若干相互間隔的孔洞圖案；對所述孔洞圖案進行缺陷掃描，以得到缺陷圖像；對所述缺陷圖像進行分析，以判斷所述缺陷圖像是否存在異常來定期監測光刻機鏡頭的成像平面是否發生異常。本發明中所述方法可以提高監測的頻率，不需要停止(down)機臺，減少監測所耗費的時間，并且這種檢測方法具有較高的靈敏度,可以在光刻機的成像平面發生異常的初期及時的發現問題，避免產品量率的損失。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種光刻機的像質檢測方法。

背景技術

光刻機的成像質量直接影響光刻機的CD均勻性、套刻精度、焦深、曝光寬容度等關鍵性能指標。因此光刻機成像質量的現場檢測技術不可或缺。

使用對準的焦點校準(Focus calibration using alignment，FOCAL)技術是一種用于高分辨率光刻機的像質檢測技術，可以現場高精度檢測最佳像面、像面傾斜、場曲、像散等像質參量。

FOCAL技術是在最佳曝光劑量下，將一種特殊的標記圖形——FOCAL標記圖形依次成像在處于不同離焦面的硅片上。與普通光刻機對準標記不同，FOCAL標記的一個光柵周期內包含一部分密集線條，這部分密集線條稱為FOCAL標記的精細結構。由于光柵精細結構的存在，硅片上FOCAL標記反射光強的空間分布隨著離焦量的變化而發生改變，因此，反射光強達到極值所對應的標記位置發生偏移，這一偏移量稱為對準偏移量(AlignmentOffset)。對準偏移量與FOCAL標記精細結構的線寬有關。硅片在不同離焦量下曝光后，光刻膠上將形成具有不同線寬精細結構的FOCAL標記圖形，從而產生不同的對準偏移量。在最佳像面處曝光的FOCAL標記，其對準偏移量達到最大值。由此將硅片標記的對準位置偏差與離焦量聯系起來，由檢測的每個FOCAL標記的對準位置偏差，計算得到該標記所對應的最佳像點軸向位置偏差。根據多個最佳像點的軸向位置偏差可計算得最佳像面、像面傾斜、場曲、像散等參量，從而實現光刻機像質參量的檢測。

在晶圓生產中會發現通過曝光水平(shot level)的缺陷圖像(defect map)，導致該缺陷的原因并非掩膜版模糊(mask haze)，并非水平映射異常(leveling mapabnormal)，是由于掃描成像平面角度的問題。

傳統的FOCAL方法是：在掩膜版(Mask)上放置特定的FOCAL掩膜版用來曝光，然后利用光刻機的對準(Alignment)系統收集掩膜版的信號，通過模擬得到成像平面圖，來監測鏡頭以及其他相關成像裝置是否正常。這一監控(monitor)動作需要停止(down)機臺來進行，所以一般在機臺定期周期性維護(Periodic Maintenance，PM)的時候來進行。如果要加強監測的頻率，勢必影響生產效率。

因此，為了節約測試時間、降低測試成本，需要尋求一種快捷、可靠的確定FOCAL的新方法。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了克服目前存在的問題，本發明提供了一種光刻機的像質檢測方法，所述方法包括：

提供晶圓，在所述晶圓的表面上形成有若干相互間隔的孔洞圖案；

對所述孔洞圖案進行缺陷掃描，以得到缺陷圖像；

對所述缺陷圖像進行分析，以判斷所述缺陷圖像是否存在異常來定期監測光刻機鏡頭的成像平面是否發生異常。

可選地，在所述晶圓的中間區域和兩側區域間隔形成有所述孔洞圖案，所述孔洞圖案對焦點的變化更加敏感。