CN102866599B

CN102866599B - 检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法

Info

Publication number: CN102866599B
Application number: CN201210389026.0A
Authority: CN
Inventors: 朱骏; 张旭昇
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102866599A

Abstract

本发明提供了一种检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，包括：第一步骤：利用光刻机，通过测试掩模板在硅片上曝光，并进行显影；第二步骤：利用电子线宽测量设备检测硅片得到的曝光大小；第三步骤：将在硅片得到的曝光大小与预定掩模板尺寸相减；第四步骤：根据第三步骤得到的相减结果判断光刻机对图形模糊成像控制能力。本发明利用测试掩模板在硅片上曝光，显影后利用电子线宽测量设备检测，将在实际硅片得到的曝光大小与预定掩模板尺寸相减，进而能够测试光刻机对图形模糊成像控制能力的精度表现，由此，本发明所用的硅片无需提前制作测定图形，更为灵活便捷。

Description

检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，更具体地说，本发明涉及一种检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法。

背景技术

光刻技术伴随集成电路制造工艺的不断进步，线宽的不断缩小，半导体器件的面积正变得越来越小，半导体的布局已经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功能的集成电路；由最初的IC（集成电路）随后到LSI（大规模集成电路）,VLSI（超大规模集成电路），直至今天的ULSI（特大规模集成电路），器件的面积进一步缩小，功能更为全面强大。

考虑到工艺研发的复杂性，长期性和高昂的成本等等不利因素的制约，如何在现有技术水平的基础上进一步提高器件的集成密度，缩小芯片的面积，在同一枚硅片上尽可能多的得到有效的芯片数，从而提高整体利益，将越来越受到芯片设计者，制造商的重视。其中光刻工艺就担负着关键的作用，对于光刻技术而言光刻设备、工艺及掩模板技术即是其中的重中之重。

为了获得更高的产能，光刻机的曝光面积也不断增大，目前已经达到了26mm*33mm(X*Y)。光刻机掩模板工件台的构造（参见图1、图2），通过掩模板遮光板5在曝光过程中将多余的光线遮挡掉，进而能够定义曝光的图形大小范围。

为了确保光刻机能够精确的实现在掩模板上的预定义的图形，就需要掩模板遮光板能够准确的定位。当位于光刻机的遮光板边界时，由于光线会发生衍射，进而形成边界杂散光，这对于成像是有害的，业界称之为图形模糊（ImageBlur）。通常对掩模板的遮光板的要求是能够精确的定位且有效的控制遮光板边界杂散光，业界常用的测定掩模板遮光板检测结构，如图3所示。测定掩模板遮光板检测结构分别由大小尺寸不同的结构组成，每一个图形的每一条边均有刻度尺寸，放大示图见图3左侧。

采用这种结构的工作流程是：首先，在硅片上通过光刻、刻蚀工艺制造出不同尺寸大小且每条边都有刻度尺的图形结构；其次，再在硅片上涂胶，按照原预定的位置在对应的区域用遮光板定义相同的图形尺寸进行分别曝光；通过显微镜进行读数（图4右侧部分A为光刻胶实际图形边际）进而得到光刻机遮光板的精度表现及杂散光控制能力数据。

总体而言，这种方法调整掩模板遮光板尺寸，在硅片上制作实现不同大小的掩模板图形。随后，再次曝光并用显微镜确认遮光板移动精度。它能够比较直接的确定掩模板遮光板定位精度及杂散光控制能力数据，但由于肉眼局限性，无法精确表述掩模板遮光板精准性及杂散光控制能力数据，而且由于曝光硅片是需要提前制作准备且定义具体尺寸的，因此也无法根据客户的实际需要灵活的调整测量图形的尺寸，以确定不同产品图形尺寸大小是否精度都能达到要求。因此换而言之此方法是不完善的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够提高对光刻机的镜头图形模糊成像控制的检测能力的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，包括：第一步骤：利用光刻机，通过测试掩模板在硅片上曝光，并进行显影；第二步骤：利用电子线宽测量设备检测硅片得到的曝光大小；第三步骤：将在硅片得到的曝光大小与预定掩模板尺寸相减；第四步骤：根据第三步骤得到的相减结果判断光刻机对图形模糊成像控制能力。

优选地，所述测试掩模板是移相掩模板和/或二元掩模板。

优选地，所述测试掩模板的实际图形区域尺寸是26mm×33mm。

优选地，所述测试掩模板的实际图形区域图形的横向尺寸的范围0.01微米～26000微米；纵向尺寸的范围0.01微米～33000微米。

优选地，所述测试掩模板实际图形区域图形由两个完全相同的但属性相反的图形构成，用于测量透光为主及不透光为主在两种相反的情况下的光刻机对图形模糊成像控制能力精度表现。

优选地，所述测试掩模板实际图形区域图形中掩模板实际图形区域图形的不透光区域的不透光面积占图形区域面积的范围0%～50%。

优选地，所述测试掩模板实际图形区域图形中掩模板实际图形区域图形的透光区域的透光面积占图形区域面积的范围0%～50%。

优选地，所述测试掩模板实际图形区域图形中的不透光区域和透光区域在掩模板上摆放为0度、90度、270度、360度中的至少一个，以确定四个方位光刻机对图形模糊成像控制能力精度表现。

优选地，所述测试掩模板的实际图形区域图形包括有实际的坐标位置。

本发明利用测试掩模板在硅片上曝光，显影后利用电子线宽测量设备检测，将在实际硅片得到的曝光大小与预定掩模板尺寸相减，进而能够测试光刻机对图形模糊成像控制能力的精度表现，由此，本发明所用的硅片无需提前制作测定图形，更为灵活便捷。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了曝光光刻机掩模板工件台及掩模板的仰视图。

图2示意性地示出了曝光光刻机掩模板工件台及掩模板的剖面图。

图3示意性地示出了业界标准的掩模板遮光带精度测试结构。

图4示意性地示出了业界标准的掩模板遮光带精度测试结构放大图及测试示意图。

图5示意性地示出了根据本发明实施例的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法的流程图。

图6示意性地示出了根据本发明实施例的测试掩模板实际图形区域的示图。

参考标号说明：1，投影镜头；2，掩模板固定平台；3，掩模板；4，掩模板实际图形区域；5，掩模板遮光板；6，测试掩模板实际图形区域4放大的图形（设计图形由两个完全相同但属性相反的图形构成）；7，测试掩模板实际图形的坐标区域（坐标轴中心原点为掩模板中心位置）；8，测试掩模板实际图形区域图形的不透光区域（x’为图形横向尺寸；y’为纵向尺寸）；9，测试掩模板实际图形区域图形的透光区域

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

传统的掩模板遮光板精度测定技术需要事先在硅片上制作不同大小的掩模板图形。随后，再次曝光并用显微镜确认遮光板移动精度。它能够比较直接的确定掩模板遮光板定位精度，但由于肉眼局限性，无法精确表述掩模板遮光板精准性及杂散光控制能力数据，而且由于曝光硅片是需要提前制作准备且定义具体尺寸的，因此也无法根据客户的实际需要灵活的调整测量图形的尺寸，以确定不同产品图形尺寸大小是否精度都能达到要求。

本发明实施例提出一种检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其作用是提高对光刻机的镜头图形模糊成像控制的检测能力。

如图5所示，根据本发明实施例的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法包括：

第一步骤S1：利用光刻机，通过测试掩模板在硅片上曝光，并进行显影；

第二步骤S2：利用电子线宽测量设备检测硅片得到的曝光大小；

第三步骤S3：将在硅片得到的曝光大小与预定掩模板尺寸相减；

第四步骤S4：根据第三步骤S3得到的相减结果判断光刻机对图形模糊成像控制能力。

利用本发明实施例的测试掩模板（参见图6），在硅片上曝光，显影后利用电子线宽测量设备检测，将在实际硅片得到的曝光大小（x’、y’）与预定掩模板尺寸相减，进而能够测试光刻机对图形模糊成像控制能力的精度表现（微米级）。本发明实施例所用的硅片无需提前制作测定图形，更为灵活便捷。

具体地说，上述测试掩模板例如可以是移相掩模板（PSM）或者二元掩模板（Binary）。

而且，优选地，测试掩模板的特征实际图形区域尺寸X方向的横向尺寸是26mm（1倍），Y方向的纵向尺寸是33mm（1倍）。例如，测试掩模板实际图形区域图形6中掩模板实际图形区域图形的不透光区域8或透光区域9的x’为图形横向尺寸，y’为纵向尺寸，x’的尺寸为0.01微米～26000微米，y’尺寸的范围0.01微米～33000微米。测试掩模板实际图形区域图形6中掩模板实际图形区域图形的不透光区域8或透光区域9的图形台阶数字横向数量为X/x’，纵向数量为Y/y’。即，优选地，测试掩模板实际图形区域图形6的X方向的横向尺寸的范围0.01微米～26000微米；Y方向的纵向尺寸的范围0.01微米～33000微米。

优选地，测试掩模板实际图形区域图形6由两个完全相同的但属性相反的图形构成，用于测量透光为主及不透光为主，两种相反的情况下，光刻机对图形模糊成像控制能力精度表现。

优选地，测试掩模板的实际图形区域图形6中掩模板实际图形区域图形的不透光区域8的不透光面积6-2占图形区域面积的范围0%～50%。

优选地，测试掩模板实际图形区域图形6中掩模板实际图形区域图形的透光区域9其透光面积6-1占图形区域面积的范围0%～50%。

优选地，测试掩模板实际图形区域图形6中的透光区域8和不透光区域9在掩模板上摆放可以是0度、90度、270度、360度，以确定四个方位光刻机对图形模糊成像控制能力精度表现。

优选地，测试掩模板实际图形区域图形6包括有实际的坐标位置7（坐标轴中心原点为掩模板中心位置）。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于包括：

第一步骤：利用光刻机，通过测试掩模板在硅片上曝光，并进行显影，所述测试掩模板的实际图形区域图形包括有实际的坐标位置，所述坐标位置通过图形台阶确定；

第二步骤：利用电子线宽测量设备检测硅片得到的曝光大小；

第三步骤：将在硅片得到的曝光大小与预定掩模板尺寸相减；

第四步骤：根据第三步骤得到的相减结果判断光刻机对图形模糊成像控制能力。

2.根据权利要求1所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板是移相掩模板和/或二元掩模板。

3.根据权利要求1或2所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板的实际图形区域尺寸是26mm×33mm。

4.根据权利要求1或2所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板的实际图形区域图形的横向尺寸的范围0.01微米～26000微米；纵向尺寸的范围0.01微米～33000微米。

5.根据权利要求1或2所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板实际图形区域图形由两个完全相同的但属性相反的图形构成，用于测量透光为主及不透光为主在两种相反的情况下的光刻机对图形模糊成像控制能力精度表现。

6.根据权利要求5所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板实际图形区域图形中掩模板实际图形区域图形的不透光区域的不透光面积占图形区域面积的范围0％～50％。

7.根据权利要求5所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板实际图形区域图形中掩模板实际图形区域图形的透光区域的透光面积占图形区域面积的范围0％～50％。

8.根据权利要求1或2所述的检测光刻机对图形模糊成像控制能力的方法，其特征在于，所述测试掩模板实际图形区域图形中的不透光区域和透光区域在掩模板上摆放为0度、90度、270度、360度中的至少一个，以确定四个方位光刻机对图形模糊成像控制能力精度表现。