技術領域

本發明涉及一種半導體制備中曝光機臺焦距偏移量的測量方法。

背景技術

在半導體器件制造過程中，光刻工藝是一個重要的流程。隨著線寬(也稱CD)越來越小，需要降低光源的波長，提高NA(是指曝光機鏡片系統的數值孔徑的數值)來增加解析分辨率，而這就會導致光刻DOF(景深)的減小，因此對于曝光機臺焦距偏移的監測和控制，要求也越來越嚴格。

目前測量曝光機臺的焦距偏移量的方法，大都是利用測量在一片硅片上，以不同焦距在硅片上不同位置曝光，然后得到曝光圖形的特征尺寸和焦距的變化曲線，進而得到曲線頂點的變化，來測量曝光機臺焦距的變化量。

然而這種方法的缺點在于，在一組CD-能量-焦距的曲線(見圖1)中，CD對曝光的能量是比較敏感的；而對焦距的變化，CD的變化是比較遲鈍的：在曲線的峰值(常稱：最佳的焦距)附近，CD的變化是非常平緩的，而在離峰值較遠處，CD變化比較大，但是這往往是以硅片上曝光的圖形的輪廓(pattern?profile)的變化為代價的，如果測量的圖案中有一個圖形的輪廓比較差而導致的特征尺寸量測出現異常，那么就會導致整條曲線頂點的異常漂移，而焦距的測量也就會發生異常。故上述測量曝光機臺焦距偏移的方法，其靈敏度不很高，且容易有異常測量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種測量曝光機臺焦距偏移量的方法，其能提高測量結果的準確性。

為解決上述技術問題，本發明的測量曝光機臺焦距偏移量的方法，該方法包括如下步驟：

(1)在曝光機臺正常工作的狀態下，入射光對硅片進行曝光，得第一次曝光圖形；后續可以用刻蝕的方法將對準標記和量測標記等圖形固化在硅片表面；

(2)用對硅片運動平面傾斜的入射光對步驟(1)中得到的硅片進行第二次曝光，得第二次曝光圖形；

(3)測量兩次曝光圖形的偏移量，結合光的傾斜度，計算出曝光機臺焦距的偏移量。

所述步驟(3)中曝光機臺焦距的偏移值量＝曝光圖形的偏移量/tanθ，其中θ為入射光與硅片法線方向的夾角。

本發明的方法對曝光機臺焦距偏移量的測量是非常準確的，因此在合適的二次曝光入射光傾角條件下，利用本發明的方法可以較準確的測量出曝光機臺焦距的偏移量，用于對焦距進行校正。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1為現有技術中焦距變化的測量方法示意圖；

圖2為本發明的曝光機臺焦距偏移量的測量方法示意圖；

圖3為本發明的測量方法流程圖。

具體實施方式

本發明的測量方法，利用曝光時曝光的主光軸和硅片平臺(曝光時硅片被放置在該平臺上)運動方向的不垂直時，硅片在不同焦距下曝光，圖案會產生水平偏移的原理，來測量曝光機臺焦距的偏移量。

圖2為本發明的測量方法的原理示意圖，入射光的傾斜度為θ，在不同的焦距下曝光，第一次曝光圖形和第二次曝光圖形偏移量為S，而曝光機臺的焦距偏移量為ΔF，已知θ和S的情況下，可根據下式求得ΔF：

tanθ＝S/ΔF→ΔF＝S/tanθ

利用上述原理，本發明的測量曝光機臺焦距偏移量的方法，包括以下步驟：

(1)首先在曝光機臺正常工作的狀態下，在某個焦距下(只要是能正常光刻的焦距即可)，對硅片進行曝光，得到第一次曝光的圖形，該圖形有光刻對準標記線或光刻套刻標記中的前層圖形，在具體操作中，用刻蝕的方法將對準標記和量測標記等圖形固化在硅片表面，該硅片可以作為一個檢測片。

(2)當曝光機臺焦距有偏移時，可以是按原有的參數對步驟(1)中制備的硅片進行第二次曝光，且將曝光光軸和硅片運動平面設置為傾斜的，傾斜角為θ，得到對準標記的第二層；

(3)然后測量兩次曝光圖形的偏移量，去除機臺本身的偏移量，根據ΔF＝S/tanθ，計算出曝光機臺焦距的偏移量。

有了本發明測量的曝光機臺焦距偏移量之后，就可以根據這個值對曝光機臺的焦距形成調節，使其重新滿足正常曝光對焦距值的要求。

在實施本發明的過程中，有兩點需要注意：一是在第一次和第二次的曝光中，可以分別利用兩個不同的焦距來曝光，特意增加兩次曝光焦距差來增加光刻對準圖形的偏移量，使測量更準確；二是在利用曝光的主光軸和硅片平臺運動方向的不垂直時這個特點來測量焦距的偏移量過程中，直接對第一次第二次曝光偏移量的量測結果里，會包含因入射光傾斜而帶來的偏移量，因此需要在上述量測結果里去除不是焦距變化帶來的圖形的偏移量(即同一焦距下，垂直入射下的圖形和傾斜入射下圖形的偏移量)，再作計算得到機臺焦距的偏移量。