修复晶片边缘成像块散焦的方法技术

本发明专利技术提供修复晶片边缘成像块散焦的方法，包括在晶片中部位置选择成像块列，以相同的曝光能量和不同的焦距均值对其曝光；测量曝光后的每个成像块中同一位置芯片的成像图案的临界尺寸值，建立焦距均值-临界尺寸二次拟合曲线；以成像块列的一个成像块的曝光条件对晶片的易发生散焦的边缘成像块进行曝光，找到对应边缘成像块上的芯片；测量其成像图案的临界尺寸值；在二次拟合曲线中找到与其对应的焦距均值，并结合二次拟合曲线的中轴对应的最佳焦距均值计算边缘成像块的焦距均值偏移量；以其补偿边缘成像块的焦距均值。该方法很好地修复边缘成像块芯片的成像图案故障，改善芯片的电均匀性，而且减少测量时间且节省晶片的使用，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光刻工艺，特别涉及在光刻工艺中修复晶片边缘成像块散焦的 方法。
技术介绍
随着集成电路的芯片集成度越来越高，半导体器件的设计规则从65nm缩小到 45nm,目前已向32nm甚至更小尺寸的工艺进行挑战。在缩小工艺尺寸的过程中，光刻工艺 是最重要的步骤之一。光刻的基本原理是利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)曝光后因光化 学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工的晶片(wafer)表面上。在 曝光过程中，由于曝光系统一次曝光的面积大小是有限的，因此在曝光时需要将一个晶片 划分为多个成像块(shot)分别进行曝光成像，为了提高工艺线的制造效率，每个成像块中 可能会包含多个小的电路芯片(die)。因此不同的电路芯片由于其结构不同，例如沉积的 层数和层厚度等不一致，会导致在工艺过程中在晶片表面呈现的高度不同，另外，晶片平整 度存在的误差、光刻胶厚度不均勻、调焦误差以及视场弯曲等原因都可能导致晶片上一些 位置的成像块在曝光的时候发生散焦(Out of Focus)，即不满足这些成像块清晰成像的最 佳焦距均值(Focus mean)，以致造成模糊的成像图案。因此需要曝光系统具有较大的焦深 (Depth of R)cus，简称D0F)，以满足在一次曝光中为同一成像块上不同的芯片提供清晰的 成像图案。以晶片的成像块只具有一个接触孔芯片的情况为例，在传统的曝光系统中，通常 是以同一焦距均值对整个晶片上的全部成像块曝光。但在蚀刻后的检查(After Etching hspection，简称ΑΕΙ)时会发现通常晶片边缘某些位置的成像块的接触孔成像图案的 临界尺寸(Critical Dimension，简称⑶)值与晶片中部位置成像块的接触孔成像图案 的CD值存在着偏差，如附图说明图1示出的为在同一曝光能量和同一焦距均值的条件下，晶片上 不同位置处的接触孔成像的场电子显微镜照片，从虚线框出的三个边缘的成像块可以看 到接触孔较小且边缘模糊不清，说明这三个成像块曝光时发生了散焦，即发生了焦距偏移 (这种焦距偏移有偏大和偏小两种情况，通过对场电子显微镜照片的观察，本领域的技术 人员可以判断出发生散焦的成像属于哪一种偏移情况)。所述焦距偏移会导致相应的接 触孔缺陷，例如在可接受度电性验收测试(Wafer Acceptance Test，简称WAT)时这些位 置的接触孔的阻抗往往过大，这会导致芯片在使用时过热以至于烧掉。例如在曝光能量 为52毫焦(mj)且焦距均值为-0. IOmm的条件下得到表I (横轴与纵轴表示每个成像块的 位置坐标，其内部的数据代表接触孔的成像图案的CD值，单位为nm)，其中斜体所示数字 表示的是晶片上经常出现成像问题的三个位置的成像块的接触孔的成像图案的CD值，即 100.7(-5,2),86.2 (-5, -1)和87.2(-3, _3)，可见这三个CD值偏小，这说明在对边缘这三 个成像块进行曝光时所使用的焦距均值并不适宜，从而在成像时发生了散焦所致，因此需 要找到对此处边缘位置的最佳焦距均值。现有技术解决这一问题的方法是，使用许多晶片 来分离晶片边缘这三个固定位置上的焦距，即以不同的焦距均值(例如0. 11,0. 10,0. 09、0. 08......-0. 12、-0. 13 等)和不同的曝光能量(例如 42mj,44mj,46mj,48mj,50mj,52mj等)分别配对组合，从而对大量晶片进行曝光测试，以找到针对此边缘固定位置的成像块 的最佳焦距均值，由此可知现有技术的方法不仅需花费很长的时间用于每个晶片成像块曝 光和测量⑶，而且还要浪费许多晶片。表 I权利要求1.一种用于，所述方法包括下列步骤在所述晶片的中部位置选择一个成像块列，其中所述成像块列中的每个成像块上芯片 的数量、结构和布置完全相同，以相同的曝光能量和不同的焦距均值对所述成像块列进行 曝光；测量曝光后的所述成像块列的每个所述成像决中同一位置芯片的成像图案的临界尺 寸值，并建立焦距均值-临界尺寸二次拟合曲线；以所述成像块列的一个所述成像块的曝光条件对所述晶片的易发生散焦的边缘成像 块进行曝光，其中所述边缘成像块的芯片数量、结构和布置与所述成像块列的每个所述成 像块完全相同，找到与所述成像块列的每个所述成像块中所述同一位置芯片相对应的所述 边缘成像块上的芯片；测量所述边缘成像块上的所述芯片的成像图案的临界尺寸值；在所述二次拟合曲线中找到与所述边缘成像块上的所述芯片的成像图案的所述临界 尺寸值对应的焦距均值，并结合所述二次拟合曲线的中轴对应的最佳焦距均值，计算所述 边缘成像块的焦距均值偏移量；以所述焦距均值偏移量补偿所述边缘成像块的焦距均值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与所述边缘成像块上的所述芯片的 成像图案的所述临界尺寸值对应的焦距均值为偏大和偏小两种情况。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述边缘成像块的所述焦距均值偏大 时，则保留偏大的所述与所述边缘成像块上的所述芯片的成像图案的所述临界尺寸值对应 的焦距均值，以及当所述边缘成像块的所述焦距均值偏小时，则保留偏小的所述与所述边 缘成像块上的所述芯片的成像图案的所述临界尺寸值对应的焦距均值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述保留的焦距均值与所述二次拟合曲 线的中轴对应的所述最佳焦距均值相减，得到差值的绝对值为所述边缘成像块的所述焦距 均值偏移量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述边缘成像块的所述焦距均值偏大 时，则减去所述边缘成像块的所述焦距均值偏移量，以及当所述边缘成像块的所述焦距均 值偏小时，则加上所述边缘成像块的所述焦距均值偏移量。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相同的曝光能量从范围42 60毫焦 中选择。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同的焦距均值从范围-0.18 0. 11毫米中选择。8.一种包含通过如权利要求1所述的方法处理的半导体器件的集成电路，其中所述集 成电路选自随机存取存储器、动态随机存取存储器、同步随机存取存储器、静态随机存取存 储器、只读存储器、可编程逻辑阵列、专用集成电路、掩埋式DRAM和射频电路。9.一种包含通过如权利要求1所述的方法处理的半导体器件的电子设备，其中所述电 子设备选自个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机和数码 相机。全文摘要本专利技术提供，包括在晶片中部位置选择成像块列，以相同的曝光能量和不同的焦距均值对其曝光；测量曝光后的每个成像块中同一位置芯片的成像图案的临界尺寸值，建立焦距均值-临界尺寸二次拟合曲线；以成像块列的一个成像块的曝光条件对晶片的易发生散焦的边缘成像块进行曝光，找到对应边缘成像块上的芯片；测量其成像图案的临界尺寸值；在二次拟合曲线中找到与其对应的焦距均值，并结合二次拟合曲线的中轴对应的最佳焦距均值计算边缘成像块的焦距均值偏移量；以其补偿边缘成像块的焦距均值。该方法很好地修复边缘成像块芯片的成像图案故障，改善芯片的电均匀性，而且减少测量时间且节省晶片的使用，降低了生产成本。文档编号G03F7/20GK102129174SQ20101002289公开日2011年7月20日 申请日期201本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于修复晶片边缘成像块散焦的方法，所述方法包括下列步骤：在所述晶片的中部位置选择一个成像块列，其中所述成像块列中的每个成像块上芯片的数量、结构和布置完全相同，以相同的曝光能量和不同的焦距均值对所述成像块列进行曝光；测量曝光后的所述成像块列的每个所述成像决中同一位置芯片的成像图案的临界尺寸值，并建立焦距均值－临界尺寸二次拟合曲线；以所述成像块列的一个所述成像块的曝光条件对所述晶片的易发生散焦的边缘成像块进行曝光，其中所述边缘成像块的芯片数量、结构和布置与所述成像块列的每个所述成像块完全相同，找到与所述成像块列的每个所述成像块中所述同一位置芯片相对应的所述边缘成像块上的芯片；测量所述边缘成像块上的所述芯片的成像图案的临界尺寸值；在所述二次拟合曲线中找到与所述边缘成像块上的所述芯片的成像图案的所述临界尺寸值对应的焦距均值，并结合所述二次拟合曲线的中轴对应的最佳焦距均值，计算所述边缘成像块的焦距均值偏移量；以所述焦距均值偏移量补偿所述边缘成像块的焦距均值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光宇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31