监测曝光机台焦平面变化的方法技术

本发明专利技术公开了一种监测曝光机台焦平面变化的方法，关键在于，设置侧壁角ＳＷＡ与焦距的对应关系并拟和出所述对应关系曲线，该方法还包括：在曝光机台曝光过程中，监测侧壁角，从所述拟和曲线中确定侧壁角所对应的焦距值，确定焦平面是否发生变化。采用该方法能够快速而准确地获得曝光机台焦平面的变化情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造的光刻
，特别涉及一种。
技术介绍
在半导体制程技术中，光刻技术随着关键尺寸技术的提高，而变得越来越重要。曝光机台的稳定程度受到很多方面的影响，如曝光机台上的晶圆平台或者透镜的 偏移、晶圆表面的平坦化程度、激光波长的变化以及环境等方面的影响，都会导致曝光机台 的焦平面(焦距)发生变化，即曝光机台的真实焦距值与最初的设定值不同，这样会使曝光 的晶圆的尺寸和轮廓与预设值不同。为了及时对曝光机台焦平面的变化作出纠正，则需要监测曝光机台焦平面的变 化。现有技术中，在制备焦点曝光矩阵晶片(Focus Energy Matrix Wafer)之后，采 用丨I备界尺寸-扫描电子显微镜(Critical Demension-Scanning Electron Microscope, CD-SEM)，量测晶圆表面的二维关键尺寸(CD)，得到在不同的曝光能量点下，CD与焦距值之 间的变化关系曲线，即柏桑曲线(Bossung Curve)，从Bossung Curve中得到最佳聚焦值，这 个过程需要1至2小时的时间。为监测曝光机台焦平面的变化，则需要每隔一定时间，根据 上述方法获得一个最佳焦距值，如果焦平面发生变化，则每次获得的最佳焦距值与以前相 比是不同的。因此这个操作是比较复杂而且耗费时间的。如果采用Focal (Focus Calibration using Alignment)量测技术，通过获得曝光 机台的透镜、晶圆平台等各个方面的参数，来监测曝光机台焦平面的变化，虽然可以达到很 高的量测精准度，但是在该过程中，曝光机台是不能进行正常曝光工作的，需要将曝光机台 载下来，而且将曝光机台载下来的时间就需要大约40分钟，由于要占用曝光机台，所以不 能进行下一批的晶圆曝光，导致晶圆的产能降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种，该 方法能够在不占用曝光机台的情况下，快速而准确地监测曝光机台焦平面变化。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的本专利技术公开了一种，包括设置侧壁角SWA与焦距 的对应关系并拟和出所述对应关系曲线，该方法还包括在曝光机台曝光过程中，监测侧壁 角，从所述拟和曲线中确定侧壁角所对应的焦距值，确定焦平面是否发生变化。所述设置侧壁角与焦距的对应关系并拟和出所述对应关系曲线的具体方法为选择不同焦距点，获得每个焦距所对应的晶圆光阻膜格栅图案的侧壁角值，得到 侧壁角与焦距的对应关系；根据侧壁角与焦距的对应关系得到所述侧壁角与焦距的拟和曲线。所述获得每个焦距所对应的晶圆光阻膜格栅图案的侧壁角值的具体方法为利用 散射仪的光学关键尺寸量测系统，对所述晶圆光阻膜格栅图案进行光学测量，获得所述光 阻膜格栅图案的光谱；对所述光谱进行分析，得到侧壁角的值。所述曝光机台焦平面的具体变化为SWA变化0. 5度时，焦距变化20纳米。所述获得光谱的时间为2至3分钟。所述散射仪的波长为250纳米至750纳米。所述确定焦平面是否发生变化的方法为与设定的焦距值作比较，在监测过程中检 测到SWA值所对应的焦距值偏离所述设定焦距值时，焦平面发生变化。由上述的技术方案可见，本专利技术通过设定不同的焦距，然后在每个焦距下测量其 所对应的光阻膜格栅图案的侧壁角，得到光阻膜格栅图案的侧壁角与焦距的对应关系，从 而得到侧壁角与焦距的拟和曲线，只需测量侧壁角(Sidewall Angel, SWA)的值，就可以确 定焦距的值，即可以确定焦距的变化，与现有技术相比，可以快速而准确地获得曝光机台焦 平面的变化情况。附图说明图1为本专利技术利用散射仪的OCD量测系统，获得曝光机台焦平面的变化情况的流 程示意图。图2为本专利技术PMOS管的焦距与SWA的拟和曲线。图3为本专利技术NMOS管的焦距与SWA的拟和曲线。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本专利技术进一步详细说明。本专利技术中利用散射仪的光学关键尺寸量测系统(Optical Critical Demension, 0CD)，对晶圆光阻膜的格栅图案进行光学测量，得到光阻膜格栅图案的侧壁角与焦距的对 应关系，从而得到侧壁角与焦距的拟和曲线，接下来，只需测量SWA值的变化，即可快速而 准确地获得曝光机台焦平面的变化情况。本专利技术利用散射仪的OCD量测系统，获得曝光机台焦平面的变化情况的流程示意 图如图1所示，包括以下步骤步骤11，在晶圆上涂布光阻膜，利用曝光机台将掩膜版上的监测用的格栅图案，转 移到光阻膜上，再经过显影处理在光阻膜上形成格栅图案。所形成的格栅图案可以为多条 线，其各条线之间的间距不同。完成整个曝光过程的时间约为10分钟。步骤12、确定一个焦距值，使用散射仪对光阻膜的格栅图案的立体形状进行监测， 获得有关光阻膜格栅图案的光谱，然后对光谱进行分析，即将光谱结果输入至程序库，经拟 和得到光阻膜格栅图案的截面轮廓的各个参数。包括关键尺寸(CD)、高度、SWA等，其中 SffA为光阻膜的隔栅图案特定部分的内角。所述SWA与所述焦距对应。这里焦距值的确定，仍然采用制作FEM晶片之后，利用⑶-SEM量测晶圆二维⑶，得 到在不同的曝光能量点下，CD与焦距值之间的变化关系曲线，从而得到最佳聚焦值。这里 实施例中所指的焦距值可以为制作FEM晶片之后得到的最佳焦距值，也可以为其他方法所得到的焦距值。步骤13、通过选择不同焦距值，得到每个焦距所对应的SWA值。步骤14、从多个焦距与SWA的对应关系数据中，拟和出一维曲线，得到焦距变化引 起的SWA变化。步骤15、至此，在监测焦平面变化时，只需通过测SWA值，就可以看出焦距的变化， 从而对焦平面的变化做出纠正。如果一开始设定一个曝光过程最理想的焦距值，在检测到 SWA值所对应的焦距值与设定焦距值发生偏离时，则焦平面发生变化。其中，焦距与其对应 SWA值的设定是本专利技术的关键之处，这样就不需要每次检测曝光机台焦平面是否发生变化， 都去获得焦距值，而只需要通过散射仪测定SWA的值，来确定焦距值是否变化，就可以实时 监测焦平面是否变化，这个操作是比较方便而且容易实现的。焦距与SWA的拟和曲线如图2和图3所示。图2为量测PMOS管的焦距与SWA的 拟和曲线；图3为量测NMOS管的焦距与SWA的拟和曲线。图2和图3中的R2各为0. 9825、 0. 9621，在统计学上，大于0. 95的统计都是有效的，即拟和曲线都是有意义的。从图2和图 3的焦距与SWA的关系曲线中可以看出，SffA每变化1度，焦距变化40nm。而且，一般在SWA 变化0. 5度的时候，就可以发现变化，与之相对应，焦距变化20纳米。在具体应用的过程 中，由于格栅的尺寸、周期、所用光阻膜的种类和厚度以及散射仪的光源波长是固定的，这 样拟合出来的公式是唯一的，本实施例中PMOS管的拟和曲线公式为Y = -22. 455X+87. 883 ； NMOS管的拟和曲线公式为Y = -21. 408X+87. 689，其中，X轴上为焦距值，Y轴上为SWA的角 度值。监测一片晶圆获得光谱的时间为2至3分钟，曝光晶圆的时间为10分钟。本实施 例中，使用的是SCD100散射仪，监测方式是光谱椭偏(Spectroscopic El Iipsom本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测曝光机台焦平面变化的方法，包括设置侧壁角ＳＷＡ与焦距的对应关系并拟和出所述对应关系曲线，该方法还包括：在曝光机台曝光过程中，监测侧壁角，从所述拟和曲线中确定侧壁角所对应的焦距值，确定焦平面是否发生变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：覃柳莎，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]