用于监测光刻机成像平面异常的方法与流程

本发明涉及半导体光刻工艺技术领域，具体而言涉及一种用于监测光刻机成像平面异常的方法。

背景技术：

随着集成电路制造业的迅速发展，光刻成像技术不断提高，芯片的特征尺寸也不断的缩小，对套刻精度有了更高的要求。套刻精度是现代高精度步进扫描投影光刻机的重要性能指标之一，也是新型光刻技术需要考虑的一个重要部分。套刻精度将会严重影响产品的良率和性能。提高光刻机的套刻精度，也是决定最小单元尺寸的关键。

套刻精度一般受到硅片本身的变形程度、光刻机套刻对准精度以及光刻套刻测量精度等因素的制约。但是，除上述因素之外，光刻机成像平面发生异常也会引起光刻对准偏差。现有的方法对光刻机成像平面异常的监测需要机台暂停生产，因此对光刻机成像平面异常的监测通常在机台定期维护(PM)时进行。因此，如果要加强监测的频率，势必会影响产品的产量。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于监测光刻机成像平面异常的方法，所述方法包括：在光罩上放置监测图形，所述监测图形的工艺窗口小于所述光罩上的产品电路图形的工艺窗口；对所述光罩上的图形进行曝光；以及对曝光后形成的图形进行缺陷扫描，以用于基于所述缺陷扫描的结果是否存在特定分布而确定光刻机成像平面是否发生异常。

在本发明的一个实施例中，在光罩上放置监测图形包括：在所述光罩的两侧放置所述监测图形。

在本发明的一个实施例中，在光罩上放置监测图形还包括：在所述光罩的中间放置所述监测图形。

在本发明的一个实施例中，所述监测图形对光刻机成像平面异常的灵敏度高于所述产品电路图形对光刻机成像平面异常的灵敏度。

在本发明的一个实施例中，所述特定分布包括曝光场(shot)重复性缺陷。

在本发明的一个实施例中，当所述缺陷扫描的结果显示曝光场左侧缺陷数目骤增时，确定光刻机成像平面发生异常。

在本发明的一个实施例中，所述监测图形通过光学邻近修正(OPC)而得到。

在本发明的一个实施例中，所述方法的实施无需机台暂停生产。

在本发明的一个实施例中，所述方法用于监测光刻机成像平面是否发生倾斜。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：在确定光刻机成像平面发生异常后，确定所述成像平面的倾斜度并进行修正。

本发明所提供的用于监测光刻机成像平面异常的方法不需要机台暂停生产，可以提高监测的频率，减少监测所耗费的时间，并能在光刻机成像平面发生异常的初期及时发现问题，避免产品量率的损失。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了根据本发明实施例的用于监测光刻机成像平面异常的方法的流程图；

图2A-2D示出了不同的监测图形的示例，图2E示出了图2A-2D中所示的监测图形的关键尺寸(CD)随焦距而变化的曲线图；以及

图3示出了根据本发明实施例的监测图形的局部放大示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

光刻机成像平面发生异常会引起光刻对准偏差。为了监测光刻机成像平面是否正常，可以在光罩上放置特定的标记(mark)用来曝光，然后利用光刻机的对准系统收集mark的信号，通过模拟得到成像平面图，来监测镜头以及其他相关成像装置是否正常。然而，这一监控动作需要down机台来进行，所以一般在机台定期维护的时候来进行。如果要加强监测的频率，势必影响产量。

本发明提供一种用于监测光刻机成像平面异常的方法，该方法通过在光罩上放置的特殊的监测图形，并结合观察缺陷扫描的结果是否存在特定分布来定期监测光刻机镜头的成像平面是否发生异常。图1示出了根据本发明实施例的用于监测光刻机成像平面异常的方法100的流程图。如图1所示，方法100包括以下步骤：

步骤101：在光罩上放置监测图形，所放置的监测图形的工艺窗口小于光罩上的产品电路图形的工艺窗口；

步骤102：对光罩上的图形进行曝光；

步骤103：对曝光后形成的图形进行缺陷扫描，以用于基于缺陷扫描的结果是否存在特定分布而确定光刻机成像平面是否发生异常。

其中，监测图形可以通过OPC的方法而设计得到。监测图形与产品的电路图形相比，工艺窗口更小，因此探测到成像异常的灵敏度更高。图2A-2D示出了不同的监测图形的示例，图2E示出了图2A-2D中所示的监测图形的关键尺寸随焦距而变化的曲线图。其中，图2A为密集规则图形a，图2B为孤立图形b，图2C为特殊图形c，图2D为特殊图形d。从图2E中可以看出，密集规则图形a的关键尺寸受焦距变化的影响最小，孤立图形b其次，而图2D所示的特殊图形d对焦距的变化最敏感，随着焦距的变化，特殊图形d的CD变化最大。因此，在本发明的实施例中可以选择图2D所示的特殊图形d作为监测图形，该监测图形的局部放大图可以参见图3。由于该监测图形对焦距变化的高灵敏度，基于根据本发明实施例的上述方法100可以在光刻机成像平面出现异常的初期及时发现问题，避免产品量率的损失。

根据本发明的一个实施例，可以将监测图形放置在光罩的两侧。监测图形的工艺窗口小，受到成像平面异常的影响大。光罩两侧的图形受到成像平面异常的影响也大。因此，将监测图形放置在光罩的两侧可以进一步增加探测异常的灵敏度。

根据本发明的一个实施例，还可以同时在光罩的中间放置监测图形。分布在光罩左右两侧的图形受到成像平面异常的影响最大，而在光罩中间的图形影响较小，因此放置在光罩中间的监测图形可以当作基准来发现两侧的问题。

根据本发明的一个实施例中，将放置了上述监测图形的光罩上的图形曝光后，在扫描缺陷的机台上进行缺陷扫描，如果缺陷扫描的结果存在特定分布，则可以确定光刻机成像平面出现了异常。在一个示例中，缺陷扫描图上显示晶圆上每一个曝光场上出现了分布一样的缺陷，例如出现了曝光场左侧缺陷数目骤增的缺陷图，则可以确定光刻机成像平面出现了异常，例如光刻机成像平面发生了倾斜。此时，可以进一步确定光刻机成像平面的倾斜度，并对其进行修正，使光刻机成像平面恢复正常。例如，可以采用本领域普通人员已知的常规方法确定光刻机成像平面的倾斜度并对其进行修正。如果缺陷扫描的结果不存在特定分布，则生产正常进行。

在一个实施例中，可以通过以下步骤来实现对光刻机成像平面畸变量进行测量并修正：

首先，在设计版图时，在曝光单元的上下左右四周共放置至少四组测量图形，其中每组测量图形包括外框和内框，外框和内框分别对称放置在曝光单元的上下或者左右的两边。

然后，通过分布重复光刻机对光刻曝光单元进行重复曝光，在曝光单元四周上下左右四个边界的每边均至少形成一个光刻套刻测量图形，接着通过该光刻套刻测量图形，测量出曝光单元上下左右各位置上的位置偏移量。

之后，根据光刻机成像平面畸变调整精度要求，选择光刻套刻模型，基于测量所得的上下左右各位置上的偏移量，计算出多个用于表示光刻机成像平面畸变量的光刻对准参数的大小。

最后，在每次曝光时，通过对光刻对准参数进行补正的方式，修正光刻机成像平面的畸变量。

上述步骤可以实现无需停机即可测量出曝光单元各位置由于成像平面畸变所产生的位置变化，通过光刻套刻模型计算出成像平面畸变量，并在每次曝光时通过光刻对准参数的补正来在线修正光刻机成像平面的畸变量，可以实现降低光刻机成像平面畸变所引起的光刻对准偏差、提高光刻对准精度的目的。

因此，根据本发明实施例的用于监测光刻机成像平面异常的方法不需要在机台定期维护的时候进行，可以提高监测的频率，减少监测所耗费的时间，并能在光刻机成像平面发生异常的初期及时发现问题，避免产品量率的损失，适用于任一ASML的步进扫描光刻机。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。