[發明專利]一種用于檢測曝光機臺透鏡眩光程度的光掩膜版及方法

在審

• 申請號: 202011125663.8
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112034679A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 宋海生;王曉龍;周世均
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: G03F1/84
• 分類號: G03F1/84;G03F7/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳秋憶;徐偉

本發明提供了一種用于檢測曝光機臺透鏡眩光程度的光掩膜版及方法。上述光掩膜版包括中心曝光區域和外圍區域，上述曝光機臺的曝光光線經過上述透鏡后透過上述中心曝光區域對晶圓上的光刻膠進行曝光，其中，整個上述中心曝光區域設置有遮光層，以阻止上述曝光光線透過；以及上述外圍區域設置有若干透光條紋，上述曝光光線經過上述透鏡后形成的雜散光透過上述若干透光條紋對上述光刻膠進行曝光。本發明還提供了利用上述的光掩膜版檢測曝光機臺透鏡眩光程度的方法。根據本發明所提供的用于檢測曝光機臺透鏡眩光程度的光掩膜版及方法能夠隨時對曝光機臺的透鏡進行檢測，從而提高透鏡維護的便捷性，能夠及時發現并改善透鏡的眩光問題。

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及半導體器件光刻工藝中所采用的曝光機臺的透鏡眩光程度的檢測。

背景技術

光刻(Photolithography)，在希臘語字面上的意思是光(photo)-石(litho)-書寫(writing)。光刻是將掩模版上的圖形轉移到涂有光致抗蝕劑(或稱光刻膠)的硅片上，通過一系列生產步驟將硅片表面薄膜的特定部分除去的一種圖形轉移技術。光刻技術是借用照相技術、平板印刷技術的基礎上發展起來的半導體關鍵工藝技術。

光源發出的光線照射在掩模版上，出射的光線已經攜帶了掩模版上的圖形信息。掩模版就是在透明的基底(石英)上繪制出需要制作的圖形結構，其中，使需要光透過的圖形區域保持透明，而在不需要透過光的非圖形區域設置遮光層。攜帶掩模版圖形信息的光線照射在旋涂有感光材料(光刻膠)的基底上，這一過程稱為曝光。受到照射的光刻膠性質將區別于未收到照射的光刻膠的性質，從而能夠在后續的顯影過程中區別處理，即正光刻膠的感光區、負光刻膠的非感光區會溶解于顯影液中被去除，正光刻膠的非感光區圖形和負光刻膠的感光區圖形被保留。通過曝光和顯影，掩模版上的圖形就被轉移到了光刻膠上，然后經過后續刻蝕或者薄膜淀積等工藝再將光刻膠上的圖形轉移到基底上。

曝光是光刻工藝中的一個關鍵步驟?，F有技術中硅片光學曝光最主要的方法是投影式曝光，一般光學系統將掩模版上的圖像縮小4或5倍，聚焦并與硅片上已有的圖形對準后曝光，每次曝光一小部分，曝完一個圖形后，硅片移動到下一個曝光位置繼續對準曝光。

請結合圖1來理解投影式曝光的光刻機的曝光機臺的主要結構。曝光機臺主要包括光圈快門100、延遲透鏡200、光掩膜版300和投影透鏡400。其中，光圈快門限定了光掩膜版的曝光區域，即圖1中光掩膜版300的中心曝光區域310。在常規的曝光過程中，曝光光線610透過光圈快門100經過延遲透鏡200后再透過中心曝光區域310經過投影鏡頭400聚焦到晶圓500的表面，從而將光掩膜版中心曝光區域310的圖形轉移到晶圓表面的光刻膠上。

然后，隨著光刻機使用年限的增加，曝光系統的透鏡會變得模糊，曝光光線經過延遲透鏡200或投影透鏡400后會形成雜散光，即透鏡眩光現象(Lens Flare)。所形成的雜散光會影響到正常曝光過程的光源均一性，產生不必要的特征尺寸差異并且降低光刻機解析能力，從而影響到工藝窗口。

圖1一并示出了透鏡眩光現象對正常曝光產生的影響。從圖1中可以知道，正常的曝光光線610在經過發生透鏡眩光的延遲透鏡200后會產生向各個方向發散的雜散光620，而雜散光620可以從各個角度透過光掩膜版，從而產生了不必要的“曝光光線”，在曝光過程中干擾正常曝光光線的光強分布。

因此，需要監控曝光系統的透鏡是否發生眩光。現有技術中，透鏡眩光現象的監控是使用極端光源進行檢測，過程較為繁復。這導致了透鏡眩光監控的頻率較低，通常為月度或季度檢查。頻率較低的透鏡眩光監控無法及時發現透鏡眩光，時效性較差。

因此，亟需要一種檢測曝光機臺透鏡眩光程度的方法，能夠便捷地對透鏡眩光進行監控，從而能夠提高透鏡眩光監控的頻率，及時發現透鏡的眩光問題以改善透鏡的眩光問題。

發明內容