一種判斷半導體生產中一次光刻結果的方法
2023-05-01 10:32:36 2
專利名稱：一種判斷半導體生產中一次光刻結果的方法
技術領域：
本發明涉及半導體光刻生產工藝，尤其涉及一種判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法。
背景技術：
現代半導體光刻工藝生產中，產品的第一次光刻必須保證光刻機的步進距離和光刻版圖形投影縮放到圓片上的尺寸一致。同時由於第一次光刻對後續光刻的套刻影響極大，第一次光刻時的光刻機步進正交性以及光刻機鏡頭畸變需要嚴格控制，否則無法保證產品後續光刻層次的套刻。光刻過程就是將光刻掩模(光刻版或光罩)上的圖形經投影曝光縮小後，重複放置在圓片上。光刻掩模在圓片上曝光形成的一個圖形為shot。圓片不經對位而曝光稱為一次曝光，所有產品在首次光刻時，圓片上均沒有圖形，因此均是一次光刻。一個合格的一次光刻要求各個Shot在水平和垂直方向無重疊無間隔，投影生成的圖形經光刻機鏡頭後無畸變，正如圖1所示，圓片10'上各個shot 100'在水平和垂直方向上無重疊無間隔地排列。目前判斷一次光刻結果的做法是曝光過程中生成一個「十字形」標記，通過檢查圖形的對稱性來判斷一次光刻是否正常。如圖2和圖3所示，每個shot 100'的四個頂點都分別設有一個「L」形的圖形101'，因此四個相鄰的頂點在正常情況下將形成一個完整的 「十」字形圖形或「口 」字形圖形。通過檢查圖形的完整性和對稱性可以判斷一次光刻是否成功，但是由於每個人的判斷標準不一樣因而得出的結論也可能不一樣，這將導致生產過程中瑕疵品的出現。為了解決上述問題，很有必要提供一種改進的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的光刻標記。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種簡單且精確的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法。本發明的目的通過提供以下技術方案實現一種判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於包括以下步驟在光刻版的shot的四個頂點放置四組不同的測試圖形，其中每組測試圖形包括一套刻外框，一套刻內框，一組外側旋轉遊標，一組內側旋轉遊標，一個基準旋轉遊標，一個 shot原點標記；通過步進重複曝光的方式，在圓片複製同樣的shot，每個shot的頂點和相鄰的三個shot的對應的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形；根據不同產品的工藝規範需求，通過在顯微鏡下檢查套刻外框與套刻內框形成的套刻標記，或通過套刻測試設備測量所述套刻標記，以及通過在顯微鏡下讀取外側旋轉遊
4標與內側旋轉遊標的讀數，來檢查一次光刻。與現有技術相比，本發明的有益效果是shot頂點處四組不同的測試圖形重合形成的檢測測試圖形可以實現定量判斷分析一次光刻的結果，從而讓一次光刻結果的判斷更加精確，並且可以滿足不同工藝規範的產品的需求。
下面結合附圖對本發明作進一步說明圖1是現有技術中一個合格的一次光刻的示意圖。圖2是現有技術中一個shot的示意圖。圖3是現有技術中判斷一次光刻是否合格的示意圖。圖4是本發明光刻版上一個shot的示意圖，其中在shot的四個頂點分別設有不同的測試圖形。圖fe至圖恥分別是shot四個頂點的測試圖形的示意圖。圖6是本發明在圓片上的最終成像示意圖。圖7是相鄰的shot的四個頂點的測試圖形堆疊在一起的示意圖。
具體實施例方式以下參照附圖用優選實施方式來說明本發明的實現過程和本質內容所在。如圖4所示，光刻版包括一個位於中間的呈網格狀的晶片區域100及位於晶片區域四周的相互連接的劃片槽200。晶片區域100在圓片上曝光形成的一個圖形就是一個 shot,因此晶片區域100也稱作一個shot。在shot 100的四個頂點分別設置有四個測試圖形，其中左上角的測試圖形為101a，左下角的測試圖形為101b，右上角的測試圖形為101c， 右下角的測試圖形為IOld0測試圖形101a、101b、101c、101d在shot 100水平尺寸和垂直尺寸之外，並且測試圖形的尺寸小於所在處劃片槽的尺寸。如圖fe至圖5d所示，每個測試圖形101a、101b、101c、IOld都包括一個套刻外框 13、讓、1(3、1(1，一套刻內框加、213、2(3、2(1，一組外側旋轉遊標如、413、如、4(1，一組內側旋轉遊標^1、513、5(；、5(1，一個基準旋轉遊標33、313、3(；、3(1以及一個shot原點標記6a、6b、6c、6d。套刻外框la、lb、lc、ld和套刻內框2a、2b、2c、2d都呈正方形，原點標記6a、6b、6c、6d呈對稱的五角星形狀並且位於測試圖形的正中心。當然，在其他實施方式中，套刻外框la、lb、lc、 1(1、套刻外框加、213、2(3、2(1和原點標記63、613、6(3、6(1也可以被設置為其他形狀。內側旋轉遊 #fe、5b、5c、5d分離地設置在測試圖形的內側並且距離測試圖形的邊緣都是等距離的，夕卜側旋轉遊標4a、4b、4c、4d貼近測試圖形的邊緣。特別需要注意的是，基準旋轉遊標3a、3b、 3c,3d由一外側旋轉遊標^、4b3c、4d和一內側旋轉遊標fe、5b、5c、5d堆疊在一起形成， 並且和一組外側旋轉遊標4a、4b、4c、4d連接在一起。還需要特別注意的是shot原點標記 6a、6b、6c、6d的圖形在常用掃描電鏡的光學模式下必須可以被識別，典型尺寸在10微米。如圖6和圖7所示，通過步進重複曝光的方式，在圓片複製同樣的shotlOO，每個 shot 100的頂點和相鄰的三個shot 100的對應的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形101。需要注意的是，每個shot 100的四個頂點的測試圖形全部為暗場的，即單獨曝光顯影一次。也就是說檢測測試圖形101由相鄰的四個頂點的測試圖形101a、101b、IOlcUOld重複4次曝光生成。左上角的套刻外框Ia與左下角的套刻內框2b疊合在一起，左下角的套刻外框Ib與右下角的套刻內框2d疊合在一起，右上角的套刻外框Ic與左上角的內框加疊合在一起，右下角的套刻外框Id與右上角的套刻內框2c疊合在一起。套刻外框與套刻內框疊合在一起形成套刻標記，套刻標記採用旋轉重疊的方式，而不是傳統的左右堆疊或上下堆疊，這樣可以完全反映光刻機鏡頭畸變的影響。根據不同產品的工藝規範需求，可以通過在顯微鏡下檢查套刻標記來判斷一次光刻的結果。當然，也可以通過套刻測試設備測量套刻標記來判斷一次光刻的結果，例如採用box-in-box，bar-in-bar, box-in-bar標記供套刻測試儀測試，或者套刻標記放置各類型光刻機特定的測試圖形供各光刻機測量套刻，或者套刻標記可放置特定結構的條狀線條，通過掃描電鏡測量相鄰線條中心距離的方式來判斷套刻數值。當然，以上只是舉例，通過檢查套刻標記便可以初步了解一次光刻是否成功。另外，更為重要的是，檢測測試圖形101中，內側旋轉遊標5ajb、5c、5d和外側旋轉遊標^、4b、k、4d堆疊在一起，可以通過在顯微鏡下讀取外側旋轉遊標與內側旋轉遊標之間的遊標讀數來判斷一次光刻的結果。根據遊標讀數便可以判斷相鄰shot間的實際偏移量是否在規範內從而確定一次光刻是否成功。這樣，在判斷一次光刻的結果時便有了量化的指標，避免了個人判斷標準問題而導致的產品瑕疵。另外，原點標記6a、6b、6c、6d上下完全重疊形成了檢測測試圖形101中的原點標記6，該shot原點標記用作生產線測試設備的測量程序編制時的圖形識別。當然，在判斷完一次光刻結果後，要及時修正光刻機鏡頭的畸變量，例如加入光刻曝光補償值來減小光刻機鏡頭畸變的影響，從而提升產品的光刻效果。本發明判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法簡單精確，並且將判斷標準量化，統一判斷結論，有利於生產效率的提升。儘管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施方式，但是本領域的普通技術人員將意識到，在不脫離由所附的權利要求書公開的本發明的範圍和精神的情況下，各種改進、增加以及取代是可能的。
權利要求
1.一種判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於包括以下步驟a.在光刻版的shot的四個頂點放置四組不同的測試圖形，其中每組測試圖形包括一套刻外框，一套刻內框，一組外側旋轉遊標，一組內側旋轉遊標，一個基準旋轉遊標，一個 shot原點標記；b.通過步進重複曝光的方式，在圓片複製同樣的shot，每個shot的頂點和相鄰的三個 shot的對應的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形；C.根據不同產品的工藝規範需求，通過在顯微鏡下檢查套刻外框與套刻內框形成的套刻標記，或通過套刻測試設備測量所述套刻標記，以及通過在顯微鏡下讀取外側旋轉遊標與內側旋轉遊標的讀數，來檢查一次光刻。
2.如權利要求1所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於所述光刻版在shot外圍還設有劃片槽，劃片槽的尺寸大於測試圖形的尺寸。
3.如權利要求2所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於所述測試圖形在shot水平尺寸和垂直尺寸之外。
4.如權利要求1所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於四個頂點的測試圖形全部為暗場的，即單獨曝光顯影一次。
5.如權利要求1所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於所述套刻標記採用旋轉重疊的方式。
6.如權利要求5所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於所述基準旋轉遊標由一外側旋轉遊標和一內側旋轉遊標堆疊在一起形成。
7.如權利要求6所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於所述基準旋轉遊標與一組外側旋轉遊標連接在一起。
8.如權利要求7所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於shot四個頂點的測試圖形中套刻外框用以和相鄰頂點處的套刻內框疊合，外側旋轉遊標用以與相鄰頂點處的內側旋轉遊標疊合，而相鄰頂點的shot原點標記重合在一起。
9.如權利要求8所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於shot原點標記位於檢測測試圖形的正中心，且為對稱圖形。
10.如權利要求9所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於shot原點標記的圖形在常用掃描電鏡的光學模式下必須可以被識別，典型尺寸在10微米。
11.如權利要求10所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於shot原點標記用作生產線測試設備的測量程序編制時的圖形識別。
12.如權利要求1至11中任一項所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於檢測測試圖形的套刻標記可以採用box-in-box，bar-in-bar, box-in-bar 標記供套刻測試儀測試。
13.如權利要求1至11中任一項所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於檢測測試圖形的套刻標記可以放置各類型光刻機特定的測試圖形供各光刻機測量套刻。
14.如權利要求1至11中任一項所述的判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，其特徵在於檢測測試圖形的套刻標記可放置特定結構的條狀線條，通過掃描電鏡測量相鄰線條中心距離的方式來判斷套刻數值。
全文摘要
本發明判斷半導體光刻生產工藝中一次光刻結果的方法，包括以下步驟在光刻版的shot的四個頂點放置四組不同的測試圖形，其中每組測試圖形包括一套刻外框，一套刻內框，一組外側旋轉遊標，一組內側旋轉遊標，一個基準旋轉遊標，一個shot原點標記；通過步進重複曝光的方式，在圓片複製同樣的shot，每個shot的頂點和相鄰的三個shot的對應的其他三個頂點相重合，形成所需的檢測測試圖形；根據不同產品的工藝規範需求，通過在顯微鏡下檢查套刻外框與套刻內框形成的套刻標記，或通過套刻測試設備測量所述套刻標記，以及通過在顯微鏡下讀取外側旋轉遊標與內側旋轉遊標的讀數，來檢查一次光刻，該方法在生產中簡單且精確。
文檔編號G03F7/20GK102540732SQ20101057805
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者黃瑋 申請人:無錫華潤上華科技有限公司