使用测试特征检测光刻工艺中的焦点变化的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于检测光刻工艺中的焦点变化的系统和方法，使用具有适于印刷具有临界尺寸的测试特征的光掩膜，可以将其测量和分析来确定光刻工艺期间从曝光工具的最佳焦点位置的离焦的幅度和方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及用于检测光刻工艺中的焦点变化的系统和方法。更具体而言，本专利技术涉及构建具有适于印刷具有临界尺寸的测试特征的测试图案的光掩模的方法，所述测试特征可以被测量和分析来确定光刻工艺期间从曝光工具的最佳焦点位置的离焦的幅度和方向。
技术介绍
光刻是制造半导体集成电路(IC)中的一种整体工艺。通常，光刻工艺包括使用光致抗蚀剂层涂覆半导体晶片(或衬底)和通过具有集成电路图像的光掩模使用光化性光源(比如准分子激光、汞灯等)将光致抗蚀剂曝光。例如，比如深UV步进曝光机的光刻工具可以用来将光通过光掩模和大孔径透镜投射到光致抗蚀剂层上，在那里光强度将光掩模图案投射在光致抗蚀剂上。已经开发了各种光掩模用于光刻，比如二元掩模、嵌入减薄相移掩模(EAPSM)、交替孔径相移掩模(AAPSM)以及各种混合掩模。目前，高集成电路(IC)装置被设计为呈小临界尺寸的IC器件特征。临界尺寸(CD)指的是根据给定器件制造工艺的设计规则的最小线宽或两条线间的最小空白。事实上，IC器件目前采用亚波长特征尺寸构建，其中印刷在硅晶片上的电路图像要小于用于曝光该图案的光源的波长。例如，现有技术的DUV步进曝光机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监视光刻工艺的焦点的方法，包括：　　　　获得在其上形成有光致抗蚀剂图案的半导体晶片，所述光致抗蚀剂图案包括印刷测试图案，所述印刷测试图案包括第一和第二印刷测试特征；　　　　确定第一印刷测试特征的印刷临界尺寸ＣＤ１和第二印刷测试特征的印刷临界尺寸ＣＤ２；　　　　确定印刷临界尺寸ＣＤ１和ＣＤ２之间的相对ＣＤ差异；以及　　　　基于所确定的相对ＣＤ差异，确定从所述光刻工艺的最佳焦点设置的离焦的幅度和方向。

【技术特征摘要】
US 2005-4-15 60/671,626;US 2005-4-21 60/673,669;US1.一种监视光刻工艺的焦点的方法，包括获得在其上形成有光致抗蚀剂图案的半导体晶片，所述光致抗蚀剂图案包括印刷测试图案，所述印刷测试图案包括第一和第二印刷测试特征；确定第一印刷测试特征的印刷临界尺寸CD1和第二印刷测试特征的印刷临界尺寸CD2；确定印刷临界尺寸CD1和CD2之间的相对CD差异；以及基于所确定的相对CD差异，确定从所述光刻工艺的最佳焦点设置的离焦的幅度和方向。2.根据权利要求1的方法，还包括自动调节曝光工具的焦点设置来校正离焦条件。3.根据权利要求1的方法，其中印刷测试图案形成来使得在离焦的量和所述相对CD差异之间存在线性关系。4.根据权利要求3的方法，其中当所述相对CD差异被确定为约0时，所述焦点设置被视为最佳焦点设置。5.根据权利要求3的方法，还包括使用对应的焦点-曝光矩阵数据来构建光刻工艺模型，所述模型将离焦和相对CD差异之间的线性关系量化。6.根据权利要求1的方法，其中所述印刷临界尺寸CD1和CD2被自动确定。7.根据权利要求1的方法，其中获得所述半导体晶片包括将光掩膜的掩膜图案的图像印刷到形成在所述半导体晶片上的光致抗蚀剂层中，其中所述掩膜图案包括掩膜测试图案，所述掩膜测试图案包括形成来具有等于设计CD的至少一个特征尺寸的第一和第二测试特征。8.根据权利要求7的方法，其中所述第一和第二测试特征构建来形成具有贯穿焦点CD性质的第一和第二印刷测试特征，所述贯穿焦点CD性质产生各自的第一和第二焦点-曝光曲线，所述第一和第二焦点-曝光曲线相对于最佳焦点位置相等且反方向平移而且对所述最佳焦点位置基本上成镜像。9.根据权利要求1的方法，其中所述第一和第二印刷测试特征是由节距P分开的延长条元件，并且其中通过测量所述印刷条特征各自的宽度确定所述印刷临界尺寸CD1和CD2。10.根据权利要求9的方法，其中P的范围为设计CD的约10倍或更大。11.根据权利要求9的方法，包括通过转移形成在光掩膜装置上的掩膜测试图案的图像来形成印刷测试图案。12.根据权利要求11的方法，其中所述掩膜测试图案包括由节距P分开的第一延长的条元件和第二延长的条元件，其中所述第一和第二延长的条元件具有等于设计CD的线宽，其中所述第一延长的条元件包括适于提供90度相移光的基本100％的透射率的内非印刷特征，所述第二延长的条元件包括适于提供270度相移光的基本100％的透射率的内非印刷特征。13.一种可以由机器读取的程序存储装置，有形地实现了可以由所述机器执行来执行监视光刻工艺的焦点的方法步骤的指令程序，所述方法步骤包括获得在其上形成有光致抗蚀剂图案的半导体晶片，所述光致抗蚀剂图案包括印刷测试图案，所述印刷测试图案包括第一和第二印刷测试特征；确定第一印刷测试特征的印刷临界尺寸CD1和第二印刷测试特征的印刷临界尺寸CD2；确定印刷临界尺寸CD1和CD2之间的相对CD差异；以及基于所确定的相对CD差异，确定从所述光刻工艺的最佳焦点设置的离焦的幅度和方向。14.根据权利要求13的程序存储装置，还包括用于自动调节曝光工具的焦点设置来校正离焦条件的指令。15.根据权利要求13的程序存储装置，其中印刷测试图案形成来使得在离焦的量和所述相对CD差异之间存在线性关系。16.根据权利要求15的程序存储装置，其中当所述相对CD差异被确定为约0时，所述焦点设置被视为最佳焦点设置。17.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：金淏哲，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]