监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法与流程

本发明涉及半导体器件制造及测试领域，特别是指一种监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法。

背景技术：

光刻(photoetchingorlithography)是通过一系列生产步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留的是特征图形部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件(parts)的关联正确。

光刻是基本工艺中最关键的步骤。光刻确定了器件的关键尺寸。光刻过程中的错误可造成图形歪曲或套准不好，最终可转化为对器件的电特性产生影响。图形的错位也会导致类似的不良结果。光刻的质量对于集成电路的制造工艺具有相当重要的影响。

光刻机是光刻的重要设备，在半导体制造领域，光刻机是半导体集成电路制造过程中最为昂贵和必不可少的设备，光刻机的性能直接关系到工艺的能力，工艺的能力直接关系到半导体公司的制造能力。通常制造部门为了检测光刻机的稳定性，需要做很多测试，比如晶圆的cdu(晶圆面内的特征尺寸均匀性),shotcdu(掩膜版映射下的尺寸均匀性)，e-chuckadicheck(曝光工作台缺陷检测)，focuscheck(聚焦检测),ovlmatching(层间套刻偏差)等。

连续景深扩展程序cdp:(continuousdofexpansionprocedure)，某些机台称之为efese/focusrange/focustilt，是扫描式光刻机的一个选配功能。它的应用能够在不影响光刻机生产量的情况下，有效的增加孔工程的工艺窗口。该功能原理如图1所示，曝光时，晶圆在承台上沿着扫描式光刻机的扫描方向倾斜一定角度，同时晶圆承台上下移动，对晶圆表面进行扫描。晶圆上下偏移量称之为cdp振幅，其值需要被监控。根据仿真的结果，cdp可以提高孔工程的dof(焦深，或者称为景深，指光刻机聚焦后能清晰成像的一段焦平面范围)，仿真数据如图2所示，图中显示cdp偏移与散焦呈正相关的关系，散焦越大，cdp偏移越大。

但是无论是对于光刻机厂商还是半导体晶圆制造厂，cdp功能的研究都较少，更是缺乏cdp功能的监控方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法，是通过监控特征尺寸均一性，实现对连续景深扩展程序功能的监控。

进一步地，所述的连续景深扩展程序功能，在未开启的情况下，扫描式光刻机不能保证全焦距范围内的特征尺寸均一性。

进一步地，所述的监控特征尺寸均一性，是在iso样品散焦条件下的特征尺寸均一性。

进一步地，所述的连续景深扩展程序功能，能增加孔工程的工艺窗口。

进一步地，通过制作一标准片，通过定期测量最佳聚焦/散焦条件下的特征尺寸均一性数值，来监控连续景深扩展程序功能。

进一步地，所述的标准片，为一进行了光刻工艺已经具有表面图案的晶圆。

进一步地，所述的最佳聚焦/散焦条件，是根据制程来确定，散焦条件通常选择dof±0.1。

进一步地，所述的均一性数值，包含范围及3sigma，所述范围为cd最大与最小值的差值；3sigma为三倍标准差。

本发明所述的监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法，能有效地实现对光刻机连续景深扩展程序功能的监控，提高工艺窗口。

附图说明

图1是扫描式光刻机的扫描过程示意图。

图2是连续景深扩展程序与dof的关系仿真示意图。

图3是散焦条件下特征尺寸均一性与连续景深扩展程序的关系数据。

图4是本发明监控连续景深扩展程序功能的示意图。

具体实施方式

本发明所述的监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法，是通过监控特征尺寸均一性，实现对连续景深扩展程序功能的监控。

由于光刻机的连续景深扩展程序功能，在未开启的情况下，扫描式光刻机不能保证全焦距范围内的特征尺寸均一性。图3中所示的表格，在未开启cdp功能的情况下，可以看到，焦距focus＝-0.25/0.05时，iso样本的特征尺寸cd变化幅度较大，均一性明显较差。

因此，通过监控iso样本散焦条件下的特征尺寸均一性，可以实现对cdp功能的监控。

具体的操作方法是，通过制作一标准片，该标准样品可以是一块经过了光刻工艺，已经表面图案化的晶圆。通过定期测量最佳聚焦/散焦条件下的特征尺寸均一性数值，来监控cdp功能。

所述的最佳聚焦/散焦条件，是根据制程来确定，散焦条件通常选择dof±0.1。由于扫描式光刻机镜头组的焦深本身就具有一定范围，或者说存在上限及下限，在上限至下限范围内，这一段是焦深dof，能够清晰成像，散焦条件选择dof±0.1，即是在dof的下限-0.1，而在dof的上限+0.1。以此来作为最佳的聚焦/散焦条件。

如图3表中右侧在开启了cdp功能的情况下，焦距focus＝-0.3/-0.15的特征尺寸cd均一性较好。

本发明适用于所有具备连续景深扩展程序功能,或者具备类似功能的的光刻机。即，凡是具备通过将晶圆承台倾斜一定角度，进行曝光而实现工艺窗口的增加这一功能的光刻机，均可使用本发明所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种监控扫描式光刻机连续景深扩展程序功能的方法，通过监控ISO样品散焦条件下的特征尺寸均一性，实现对连续景深扩展程序功能的监控。本方法能有效地实现对光刻机连续景深扩展程序功能的监控，来提高工艺窗口。

技术研发人员：王辉
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：2019.03.20
技术公布日：2019.07.12