一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法

专利名称：一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法。
背景技术：
随着半导体性能要求的不断提高，集成电路芯片的尺寸也越来越小，光刻工艺逐渐成为芯片制造中核心的工序。通常在一个完整的芯片制造工艺中，需要进行多次光刻工序，如在一个完整的45纳米工艺芯片制造工艺中，视性能要求的不同大约需要40至60次光刻工序；而随着器件尺寸的缩小，光刻的图形也相应不断缩小，光阻的厚度及光刻完成后的尺寸也越来越小；当芯片生产工艺从微米级到目前最先进的15纳米工艺时，光刻所使用的波长也在随着芯片工艺的进步不断缩小，已经从汞的I、G系线发展到紫外区域的193nm 紫外线、极紫外线EUV、乃至电子束；即光刻已经成为一项精密加工技术。在光刻工艺中，需要使用光刻机(scanner)来曝光定义电路图形；当连续曝光时， 由于光刻机的透镜受热会变形，所以光刻机有对透镜受热的补偿系统，但是如果补偿系统故障或特殊曝光条件造成补偿不足，造成光刻机的透镜受热变形，会导致定义在晶圆上的图形随着曝光晶圆的增加先后尺寸发生变化，且目前没有对于连续曝光时引起透镜受热造成图形尺寸变化的定期监控方法，若先后尺寸发生变化，会造成大规模产品质量的问题。

发明内容
本发明公开了一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其中，包括以下步骤
步骤SI :于一掩模板上制备密集线条和孤立线条；
步骤S2 :利用该掩模板对至少三个晶圆连续进行多次曝光；其中，第一曝光和最后一次曝光均单独使用一个晶圆；
步骤S3 :至少将第一次曝光和最后一次曝光后晶圆上密集线条和孤立线条的关键尺寸记录并存储至数据库；
步骤S4 :进行步骤S3的同时，将第一次曝光和最后一次曝光后晶圆上密集线条和孤立线条的关键尺寸分别相应进行对比，发现关键尺寸不同，通知设备工程师检修设备。上述的连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其中，步骤S2中除第一次和最后一次曝光外其余曝光均在同一晶圆上进行，或每次曝光单独使用一个晶圆。上述的连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其中，步骤S2中优选的进行连续二十五次曝光。上述的连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其中，采用三个晶圆或二十五个晶圆进行连续二十五次曝光。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，通过在掩模板上制备不同的密集线条和孤立线条图形，以仿真模拟多次连续曝光多片晶圆，测量并对比曝光后前后不同晶圆上不同线条的尺寸，以尽快发现设备异常，从而避免发生大规模产品质量问题。


图I是本发明连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法中密集线条和孤立线条的结构示意图2是本发明连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法中晶圆曝光后密集线条和孤立线条的关键尺寸与曝光次数之间的关系图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明
图I是本发明连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法中密集线条和孤立线条的结构示意图；图2是本发明连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法中晶圆曝光后密集线条和孤立线条的关键尺寸与曝光次数之间的关系图；其中，横轴表示连续曝光晶圆数(wafer NO),纵轴A表示曝光后密集线条(dense line)的关键尺寸,纵轴B表示曝光后孤立线条(ISO line)的关键尺寸。如图1、2所示，本发明一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法
首先，在掩模板11上制备密集线条(dense line) 12和孤立线条(ISO line) 13，然后
利用该掩模板11依次对二十五片晶圆分别进行一次曝光。然后，连续二十五次曝光后，分别测量晶圆上曝光后形成的密集线条和孤立线条的尺寸，并记录存储至数据库中。将每次曝光后的数据绘图后，形成如图2所示的关系图； 由图2可知，虽然密集线条关键尺寸2的数值随着曝光次数的增大变化范围不是很大，但是孤立线条关键尺寸I的数值随着曝光次数的增大变化范围有些异常，即当连续曝光时，由于其补偿系统故障或特殊曝光条件造成补偿不足，造成光刻机的透镜受热变形，从而导致定义在晶圆上的图形随着曝光晶圆的增加先后尺寸发生变化。最后，将发现的异常状况通知设备工程师检修设备，以避免产生大规模产品质量问题。进一步的，还可以采用三片晶圆进行二十五次曝光工艺，第一次曝光及最后一次曝光均单独使用一片晶圆，中间连续的二十三次曝光工艺在同一片晶圆上完成，最后将第一次曝光工艺后的晶圆上孤立线条的关键尺寸与最后一次曝光工艺后的晶圆上孤立线条的关键尺寸进行比较，若发现不同，则通知设备工程师检修设备。其中，可以定期的采用本发明的方法进行仿真模拟曝光，并采集建立数据库以便进行定期的分析比较，优选的采用七天为一个周期进行上述仿真模拟及数据分析比较，以监测光刻机在连续多次曝光工艺中的工作状况，及时发现光刻机异常状况，避免大规模产品质量问题的产生。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，定期通过在掩模板上制备不同的密集线条和孤立线条图形，以仿真模拟多次连续曝光多片晶圆，测量并对比曝光后前后不同晶圆上不同线条的尺寸，以尽快发现设备异常，从而避免发生大规模产品质量问题。
通过说明和附图，给出了具体实施方式
的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。 因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
权利要求
1.一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其特征在于，包括以下步骤步骤SI :于一掩模板上制备密集线条和孤立线条；步骤S2 :利用该掩模板对至少三个晶圆连续进行多次曝光；其中，第一曝光和最后一次曝光均单独使用一个晶圆；步骤S3 :至少将第一次曝光和最后一次曝光后晶圆上密集线条和孤立线条的关键尺寸记录并存储至数据库；步骤S4 :进行步骤S3的同时，将第一次曝光和最后一次曝光后晶圆上密集线条和孤立线条的关键尺寸分别相应进行对比，发现关键尺寸不同，通知设备工程师检修设备。
2.根据权利要求I所述的连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其特征在于，步骤S2中除第一次和最后一次曝光外其余曝光均在同一晶圆上进行，或每次曝光单独使用一个晶圆。
3.根据权利要求I所述的连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其特征在于，步骤S2中优选的进行连续二十五次曝光。
4.根据权利要求2或3所述的连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，其特征在于，采用三个晶圆或二十五个晶圆进行连续二十五次曝光。
全文摘要
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种连续曝光时透镜受热引起图形变化的监控方法，通过在掩模板上制备不同的密集线条和孤立线条图形，以仿真模拟多次连续曝光多片晶圆，测量并对比曝光后前后不同晶圆上不同线条的尺寸，以尽快发现设备异常，从而避免发生大规模产品质量问题。
文档编号G03F7/20GK102591135SQ201110307988
公开日2012年7月18日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者戴韫青, 毛智彪, 王剑 申请人:上海华力微电子有限公司