监测光刻机焦距的方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种监测光刻机(scanner)焦距(focus)的方法。

背景技术：

1、随着技术节点的推进，器件节点会收缩，光刻焦深(dof)越来越小，光刻工艺的光刻机的焦距工艺窗口变得小得多，焦点误差对产品性能越来越重要，scanner focus监测也变得越来越重要，目前监测scanner focus通过离线(offline)监控(monitor)晶圆(wafer)来监测focus无法及时反馈机台focus。这种通过offline方法获取scanner focus存在滞后性，一些产品片focus发生偏移，并无法当下发现，最后影响产品良率。另外，目前，光刻机的焦距条件最常用的是通过焦距能量矩阵(focus energy matrix,fem)进行监测。采用fem检查焦距获得的信息不准确且测量时间长。

2、在光刻工艺中，若光刻机焦距发生偏移时不能及时被发现，将会给生产带来巨大的损失；现有一些方法主要采用测量关键尺寸或者测量套刻精度的方法进行监测，但都需要特殊的曝光一片晶圆来监测机台的情况，且同时量测关键尺寸对量测位置的要求比较高，量测位置有变化时，会给最终结果带来很大的干扰。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种监测光刻机焦距的方法，能及时监控光刻机焦距，能提高焦距监测的准确度、测量效率和产品良率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的监测光刻机焦距的方法包括如下步骤：

3、步骤一、提供一片参考晶圆，采用光刻机进行曝光在所述参考晶圆上至少形成一第一光阻图形组，所述第一光阻图形组中包括多个第一光阻图形。

4、各所述第一光阻图形的关键尺寸的设计值相同以及对应的曝光能量相同。

5、各所述第一光阻图形的曝光焦距依次变化，且一个所述第一光阻图形和一个所述曝光焦距相对应。

6、步骤二、采用关键尺寸扫描电子显微镜(cdsem)进行带第一角度的电子束扫描对各所述第一光阻图形进行成像并测量各所述第一光阻图形的侧面宽度，之后建立所述第一光阻图形的侧面宽度和所述曝光焦距之间的第一关系式。

7、步骤三、采用所述光刻机对在线的第二晶圆进行曝光并形成至少一个第二光阻图形。

8、步骤四、采用cdsem进行带所述第一角度的电子束扫描对至少一个所述第二光阻图形进行成像并测量所述第二光阻图形的侧面宽度。

9、根据所述第二光阻图形的侧面宽度和所述第一关系式得到所述光刻机在进行在线曝光时的实际曝光焦距。

10、进一步的改进是，所述参考晶圆直接采用fem晶圆，所述第一光阻图形组采用所述fem晶圆中和一个选定的曝光能量相对应的一组所述第一光阻图形。

11、进一步的改进是，所述第一角度的大小设置为用于保证所述第一光阻图形的侧面宽度在所述cdsem的成像图中满足测量精度要求，所述第一角度越大，测量精度越高。

12、进一步的改进是，所述第一光阻图形的侧面宽度最小值达2nm～3nm。

13、进一步的改进是，所述第一角度包括5度。

14、进一步的改进是，所述第二晶圆为产品晶圆。

15、进一步的改进是，所述第一光阻图形组包括一个对应的所述曝光焦距等于所述光刻机的基准曝光焦距；各所述第一光阻图形的所述曝光焦距都采用和所述基准曝光焦距的偏移值表示。

16、进一步的改进是，步骤一中，相邻两个所述第一光阻图形之间的所述曝光焦距的变化大小包括0.2μm。

17、本发明通过采用cdsem进行带第一角度的电子束扫描第一光阻图形组中曝光焦距依次变化的各第一光阻图形的侧面宽度，能得到第一光阻图形的侧面宽度和曝光焦距的第一关系式，由于带第一角度的电子束扫描能使cdsem成像的图形中第一光阻图形的一个侧面尺寸得到一定比例的放大，故能提高第一光阻图形的侧面宽度的测量精度，这样也就能提高第一关系式的准确性，在对第二晶圆进行曝光后，能通过测量第二光阻图形的侧面宽度并根据第一关系式反推得到光刻曝光时实际曝光焦距；，所以，本发明通过cdsem对在线产品进行监测能及时监控光刻机焦距；通过对光阻图形的侧面宽度的cdsem测量，能提高焦距监测的准确度；和现有采用fem监测焦距相比，本发明方法更简单，能提高监测效率；最后还能提高产品良率。而且本发明是采用cdsem来监测在线产品光刻工艺时的实际焦距，所以，本发明能采用cdsem同时实现对光阻图形的线宽的监测以及实现对光刻机的焦距的监测。

技术特征：

1.一种监测光刻机焦距的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：所述参考晶圆直接采用fem晶圆，所述第一光阻图形组采用所述fem晶圆中和一个选定的曝光能量相对应的一组所述第一光阻图形。

3.如权利要求1所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：所述第一角度的大小设置为用于保证所述第一光阻图形的侧面宽度在所述cdsem的成像图中满足测量精度要求，所述第一角度越大，测量精度越高。

4.如权利要求3所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：所述第一光阻图形的侧面宽度最小值达2nm～3nm。

5.如权利要求3所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：所述第一角度包括5度。

6.如权利要求1所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：所述第二晶圆为产品晶圆。

7.如权利要求1所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：所述第一光阻图形组包括一个对应的所述曝光焦距等于所述光刻机的基准曝光焦距；各所述第一光阻图形的所述曝光焦距都采用和所述基准曝光焦距的偏移值表示。

8.如权利要求7所述的监测光刻机焦距的方法，其特征在于：步骤一中，相邻两个所述第一光阻图形之间的所述曝光焦距的变化大小包括0.2μm。

技术总结本发明公开了一种监测光刻机焦距的方法，包括：步骤一、进行曝光在参考晶圆上形成包括多个第一光阻图形的第一光阻图形组，各第一光阻图形的关键尺寸的设计值和曝光能量分别相同，曝光焦距依次变化。步骤二、采用CDSEM进行带第一角度的电子束扫描对各第一光阻图形进行成像并测量侧面宽度，之后建立第一光阻图形的侧面宽度和曝光焦距之间的第一关系式。步骤三、采用光刻机对在线的第二晶圆进行曝光并形成第二光阻图形。步骤四、采用CDSEM进行带第一角度的电子束扫描对至少一个第二光阻图形进行成像并测量侧面宽度。根据第二光阻图形的侧面宽度和第一关系式得到光刻机的实际曝光焦距。本发明能及时监控光刻机焦距并提高测量准确性、效率和产品良率。技术研发人员：周侃,赵弘文受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6