[發(fā)明專利]偵測光刻工藝制程異常的方法

有效

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• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112038249B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設計）人: 吳承璋;周文湛
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G03F7/20;G06F16/51;G06F16/58;G06T7/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 欒美潔

本發(fā)明公開了一種偵測刻蝕工藝制程異常的方法，先建立多個FEM(Focus and Energy Matrix)條件形成的待測結構的ADI CD及截面圖像與AEI CD及截面圖像相互對應構成的數據庫，然后利用正常光刻工藝中量測的待處理晶圓的ADI CD及截面圖像和數據庫中的信息預測待處理晶圓的AEI CD及截面圖像，根據預測結果可以在刻蝕工藝進行之前提前預測制程是否出現異常以及發(fā)生缺陷的可能性。本發(fā)明不需要對刻蝕工藝后的AEI CD進行實時在線測量，可以大幅減少實時檢測的數據量，加快制程進度，而且可以根據預測結果及時確定制程發(fā)生異常并對發(fā)生異常的制程和產品進行及早修正，從而提高生產效率。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，特別屬于一種偵測光刻工藝制程異常的方法。

背景技術

隨著半導體技術的發(fā)展，對芯片的良率要求越來越高。然而，集成電路芯片制造工藝復雜，其制造過程中往往會出現很多缺陷，因此缺陷檢測是集成電路制造過程中的必備工藝。

在整個芯片制造過程中，核心的步驟為圖形轉移，就是將原始版圖上的設計圖形轉移到硅片上形成目標圖形。圖形轉移過程中會生成許多中間圖形，如光罩圖形、ADI(After Develop Inspection，顯影后檢測)圖形、AEI(After Etch Inspection，刻蝕后檢測)圖形等來輔助形成目標圖形。由于工藝制造過程復雜，缺陷不可避免，所以這些中間圖形和目標圖形都需要進行缺陷檢測，保證其與原始版圖上的設計圖形比對沒有如搭接(Bridge)、開路(Open)、短路(Short)等邏輯錯誤。

具體地，為了將集成電路(integrated circuits)的圖案順利地轉移到半導體芯片上，必須先將電路圖案設計在一光掩模布局圖上，之后依據光掩模布局圖所輸出的光掩模圖案(photomask pattern)來制作一光掩模，并且將光掩模上的圖案以一定的比例轉移到該半導體芯片上，也就是俗稱的光刻技術(lithography)。

曝光最重要的兩個參數是曝光能量(Energy)和焦距(Focus)，在現有工藝中，通常設定好曝光能量和焦距，然后開始進行光刻工藝和刻蝕工藝。光刻后特定圖形尺寸的大小通過ADI CD(Critical Dimension，關鍵尺寸)表征，AEI CD是刻蝕后介質層尺寸大小的表征，通常光刻后的圖形尺寸ADI CD的變化會直接導致刻蝕后的圖形尺寸AEI CD發(fā)生變化，而AEI CD的大小是產品是否合格的基準，因為其決定了器件的運行速度。

現行制程的關鍵尺寸都是在ADI及AEI采用傳統的在線(inline)量測方式進行量測，從而確定AEI圖形是否存在缺陷(如搭接Bridge、開路Open等)，如圖1、圖2所示。這種在線實時量測方式在刻蝕工藝開始之前無法確定制程是否出現異常，因此只能在AEI圖形出現缺陷后對產品進行修正(rework)或者根據實時測量結果對刻蝕參數(如刻蝕時間、刻蝕氣體濃度與配比等)進行調整，無法提前對制程進行干預修正。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種偵測光刻工藝制程異常的方法，可以解決現有的在線量測方法無法在刻蝕工藝開始之前提前預知制程是否出現異常的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供的偵測光刻工藝制程異常的方法，包括：

步驟S1，建立光刻圖形參數與刻蝕圖形參數對應關系的數據庫；

步驟S2，利用光刻工藝的ADI CD圖形表征預測AEI CD；

其中，所述步驟S1具體包括如下子步驟：

步驟S11，提供一晶圓，所述晶圓具有通過光刻焦距-曝光能量矩陣的多個FEM(Focus and Energy Matrix)條件形成的待測結構；

步驟S12，獲取所述待測結構的ADI CD及截面圖像；

步驟S13，對晶圓進行刻蝕工藝；