光刻机最佳焦面位置的获取方法技术

本发明专利技术提供一种光刻机最佳焦面位置的获取方法。所述获取方法包括：提供掩模版，掩模版上设置有包括多条线条的测试掩模结构，且部分数量的线条包括间隔排布的多个尖端图形；将掩模版设置于光刻机中，以不同的离焦量对多个基底进行曝光，并分别将测试掩模结构的图案转移到多个基底上形成测试结构；测量各个基底上的测试结构的套刻偏移量；使用套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合获得拟合曲线；以及在设定离焦量范围内求解拟合曲线的极值点对应的离焦量，并以极值点对应的离焦量确定光刻机的最佳焦面位置。利用该获取方法获得的光刻机的最佳焦面位置的精度较高。最佳焦面位置的精度较高。最佳焦面位置的精度较高。

【技术实现步骤摘要】
光刻机最佳焦面位置的获取方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种光刻机最佳焦面位置的获取方法。

技术介绍

[0002]光刻机焦面的稳定与其生产出的芯片质量存在直接关系，传统的焦面监测方法是通过测量曝光图形线宽的变化量找出最佳焦面的位置所在。此方法存在较多干扰因素，如人员测量的误差，扫描电镜对线宽的影响等，且随着光刻机的逐代更新，这些影响越来越不可忽视。LSFM(Line Shorting Focus Monitor)技术把监测光刻机焦面的工具从传统的测量线宽转移到测量套刻误差(即套刻偏移量)的方法上来，利用套刻误差获得整个曝光过程中光刻机的最佳焦面，减少了人员及量测设备导致的误差，大幅度提高了监测精度。
[0003]目前，在利用LSFM技术测量光刻机的最佳焦面位置时，通常以不同的焦面位置对多个基底分别进行曝光，并将掩模版上的测试掩模结构的图案转移到基片上形成测试结构，接着利用套刻机测量多个基片上测试结构的套刻偏移量，再挑选出最小套刻偏移量，并以套刻偏移量最小时对应的焦面位置作为光刻机的最佳焦面位置。但是，利用现有的方法获得的光刻机的最佳焦面位置仍存在较大的测量误差，即获得的光刻机最佳焦面位置的精度较低，光刻机最佳焦面位置的获取方法仍需改善。

技术实现思路

[0004]为了减小光刻机最佳焦面位置的测量误差，提高获得的光刻机最佳焦面位置的精度，本专利技术提供一种光刻机最佳焦面位置的获取方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供的光刻机最佳焦面位置的获取方法包括：
[0006]提供掩模版，所述掩模版上设置有测试掩模结构，所述测试掩模结构包括多条线条，且部分数量的线条包括间隔排布的多个尖端图形；
[0007]将所述掩模版设置于光刻机中，以不同的离焦量对多个基底进行曝光，并分别将所述测试掩模结构的图案转移到所述多个基底上形成测试结构；
[0008]测量各个所述基底上的测试结构的套刻偏移量；
[0009]使用所述套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合获得拟合曲线；以及
[0010]在设定离焦量范围内求解所述拟合曲线的极值点对应的离焦量，并以所述极值点对应的离焦量确定所述光刻机的最佳焦面位置。
[0011]可选的，在测量各个所述基底上的测试结构的套刻偏移量后、使用所述套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合前，所述获取方法包括：对所述套刻偏移量进行数据筛选，选用在设定偏移范围内的套刻偏移量且排除在所述设定偏移范围外的套刻偏移量。
[0012]可选的，所述设定偏移范围为(
‑
10μm，+10μm)。
[0013]可选的，所述拟合曲线为四次曲线，所述四次曲线的表达式为Merg＝a*defocus4+b*defocus3+c*defocus2+d*defocus1+e，其中，Merg为套刻偏移量，focus为离焦量，a、b、c、d
和e均为所述四次曲线的参数；在对所述四次曲线进行求解时，在所述设定离焦量范围内求解所述四次曲线的极小值点对应的离焦量，并以所述极小值点对应的离焦量确定所述光刻机的最佳焦面位置。
[0014]可选的，所述以不同的离焦量对多个基底进行曝光的方法包括：将所述多个基底分为多组，以不同的曝光能量分别对各组基底进行曝光，同组基底曝光时使用的曝光能量相同且离焦量不同；其中，在进行所述曲线拟合时，分别对各组基底对应的套刻偏移量和离焦量进行拟合获得多条所述拟合曲线；再求解各条所述拟合曲线的极值点对应的离焦量，将获得的各个极值点对应的离焦量取平均值确定所述光刻机的最佳焦面位置。
[0015]可选的，所述测试掩模结构的多条线条包括多条内线条和围绕所述多条内线条设置的多条外线条，所述多条内线条和所述多条外线条均关于所述测试掩模结构的中心位置呈上下对称和左右对称，一条所述内线条对应一条所述外线条，且相对应的内线条和外线条的伸长方向相同；至少部分数量的所述外线条包括线状排布的多个所述尖端图形，相邻的两个所述尖端图形之间具有大于零的间距，各条所述内线条均为长条状的图形。
[0016]可选的，所述多条外线条包括沿第一方向伸长的第一外线条和沿第二方向伸长的第二外线条，所述第一方向与所述第二方向相互垂直；所述第一外线条由沿所述第一方向排布的多个尖端图形组合而成，且所述第一外线条的多个尖端图形的尖端均朝向所述第二方向；所述第二外线条由沿所述第二方向排布的多个尖端图形组合而成，且所述第二外线条的多个尖端图形的尖端均朝向所述第一方向。
[0017]可选的，所述多条外线条还包括与所述第一外线条对称的第三外线条以及与所述第二外线条对称的第四外线条；
[0018]所述第三外线条和所述第四外线条均由间隔排布的多个尖端图形组合而成，其中，所述第三外线条和所述第一外线条的尖端图形的尖端朝向相同，所述第四外线条和所述第二外线条的尖端图形的尖端朝向相同；
[0019]或者，所述第三外线条和所述第四外线条均为长条状的图形。
[0020]可选的，在测量各个所述基底上的测试结构的套刻偏移量时，测量所述测试结构在所述第一方向和在所述第二方向上的套刻偏移量；分别对所述第一方向和所述第二方向上的套刻偏移量进行所述曲面拟合并分别求解拟合曲线的极值点对应的离焦量，利用各个所述极值点对应的离焦量计算出所述光刻机视场范围内的像散。
[0021]可选的，同一条外线条上的多个尖端图形等间距排布，且在所述尖端图形所在的外线条的伸长方向上，所述尖端图形的最大宽度大于等于相邻的两个尖端图形之间的间距。
[0022]可选的，所述测试掩模结构中，各条所述外线条到对应的内线条的距离相等。
[0023]可选的，所述尖端图形为铅笔状，包括相对的非尖端和尖端；在所述尖端图形伸长的方向上，所述非尖端的长度与所述尖端的长度的比值范围为0.6～2。
[0024]可选的，所述掩模版上设置有多个所述测试掩模结构，多个所述测试掩模结构在所述掩模版上以矩阵形式排布。
[0025]可选的，在进行所述曲线拟合时，将矩阵中同一位置的测试结构的套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合，获得多条拟合曲线；在设定离焦量范围内求解各条所述拟合曲线的极值点对应的离焦量，以获得多个参考离焦量；利用所述多个参考离焦量计算所述
光刻机视场范围内的像面离散度和场曲。
[0026]本专利技术的光刻机最佳焦面位置的获取方法中，通过在掩模版上设置包括多条线条的测试掩模结构，且部分数量的线条包括间隔排布的多个尖端图形，如此在测试获得光刻机的最佳焦面位置的过程中，可以减小曝光能量对线条线宽的影响，提高线宽变化随焦面位置变化(即离焦量变化)的一致性，且光刻机焦面位置变化引起的线宽变化较为显著，有助于减小光刻机最佳焦面位置的测量误差，进而提高获得的光刻机最佳焦面位置的精度；在获得所述测试结构的套刻偏移量后，使用所述套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合获得拟合曲线，再在设定离焦量范围内求解所述拟合曲线的极值点对应的离焦量，并以所述极值点对应的离焦量确定所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻机最佳焦面位置的获取方法，其特征在于，包括：提供掩模版，所述掩模版上设置有测试掩模结构，所述测试掩模结构包括多条线条，且部分数量的所述线条包括间隔排布的多个尖端图形；将所述掩模版设置于光刻机中，以不同的离焦量对多个基底进行曝光，并分别将所述测试掩模结构的图案转移到所述多个基底上形成测试结构；测量各个所述基底上的测试结构的套刻偏移量；使用所述套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合获得拟合曲线；以及在设定离焦量范围内求解所述拟合曲线的极值点对应的离焦量，并以所述极值点对应的离焦量确定所述光刻机的最佳焦面位置。2.如权利要求1所述的光刻机最佳焦面位置的获取方法，其特征在于，在测量各个所述基底上的测试结构的套刻偏移量后、使用所述套刻偏移量和对应的离焦量进行曲线拟合前，所述获取方法包括：对所述套刻偏移量进行数据筛选，选用在设定偏移范围内的套刻偏移量且排除在所述设定偏移范围外的套刻偏移量。3.如权利要求2所述的光刻机最佳焦面位置的获取方法，其特征在于，所述设定偏移范围为(
‑
10μm，+10μm)。4.如权利要求1所述的光刻机最佳焦面位置的获取方法，其特征在于，所述拟合曲线为四次曲线，所述四次曲线的表达式为Merg＝a*defocus4+b*defocus3+c*defocus2+d*defocus1+e，其中，Merg为套刻偏移量，defocus为离焦量，a、b、c、d和e均为所述四次曲线的参数；在对所述四次曲线进行求解时，在所述设定离焦量范围内求解所述四次曲线的极小值点对应的离焦量，并以所述极小值点对应的离焦量确认所述光刻机的最佳焦面位置。5.如权利要求1所述的光刻机最佳焦面位置的获取方法，其特征在于，所述以不同的离焦量对多个基底进行曝光的方法包括：将所述多个基底分为多组，以不同的曝光能量分别对各组基底进行曝光，同组基底曝光时使用的曝光能量相同且离焦量不同；其中，在进行所述曲线拟合时，分别对各组基底对应的套刻偏移量和离焦量进行拟合获得多条所述拟合曲线；再求解各条所述拟合曲线的极值点对应的离焦量，将获得的各个极值点对应的离焦量取平均值确定所述光刻机的最佳焦面位置。6.如权利要求1所述的光刻机最佳焦面位置的获取方法，其特征在于，所述测试掩模结构的多条线条包括多条内线条和围绕所述多条内线条设置的多条外线条，所述多条内线条和所述多条外线条均关于所述测试掩模结构的中心位置呈上下对称和左右对称，一条所述内线条对应一条所述外线条，且相对应的内线条和外线条的伸长方向相同；至少部分数量的所述外线条包括线状排布的多个所述尖端图形，相邻的两个所述尖端图形之间具有大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，张家锦，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：