本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，特別是涉及一種監(jiān)測光刻機(scanner)焦距(focus)的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)節(jié)點的推進，器件節(jié)點會收縮，光刻焦深(dof)越來越小，光刻工藝的光刻機的焦距工藝窗口變得小得多，焦點誤差對產(chǎn)品性能越來越重要，scanner?focus監(jiān)測也變得越來越重要，目前監(jiān)測scanner?focus通過離線(offline)監(jiān)控(monitor)晶圓(wafer)來監(jiān)測focus無法及時反饋機臺focus。這種通過offline方法獲取scanner?focus存在滯后性，一些產(chǎn)品片focus發(fā)生偏移，并無法當(dāng)下發(fā)現(xiàn)，最后影響產(chǎn)品良率。另外，目前，光刻機的焦距條件最常用的是通過焦距能量矩陣(focus?energy?matrix,fem)進行監(jiān)測。采用fem檢查焦距獲得的信息不準(zhǔn)確且測量時間長。

2、在光刻工藝中，若光刻機焦距發(fā)生偏移時不能及時被發(fā)現(xiàn)，將會給生產(chǎn)帶來巨大的損失；現(xiàn)有一些方法主要采用測量關(guān)鍵尺寸或者測量套刻精度的方法進行監(jiān)測，但都需要特殊的曝光一片晶圓來監(jiān)測機臺的情況，且同時量測關(guān)鍵尺寸對量測位置的要求比較高，量測位置有變化時，會給最終結(jié)果帶來很大的干擾。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種監(jiān)測光刻機焦距的方法，能及時監(jiān)控光刻機焦距，能提高焦距監(jiān)測的準(zhǔn)確度、測量效率和產(chǎn)品良率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的監(jiān)測光刻機焦距的方法包括如下步驟：

3、步驟一、提供一片參考晶圓，采用光刻機進行曝光在所述參考晶圓上至少形成一第一光阻圖形組，所述第一光阻圖形組中包括多個第一光阻圖形。

4、各所述第一光阻圖形的關(guān)鍵尺寸的設(shè)計值相同以及對應(yīng)的曝光能量相同。

5、各所述第一光阻圖形的曝光焦距依次變化，且一個所述第一光阻圖形和一個所述曝光焦距相對應(yīng)。

6、步驟二、采用關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡(cdsem)進行帶第一角度的電子束掃描對各所述第一光阻圖形進行成像并測量各所述第一光阻圖形的側(cè)面寬度，之后建立所述第一光阻圖形的側(cè)面寬度和所述曝光焦距之間的第一關(guān)系式。

7、步驟三、采用所述光刻機對在線的第二晶圓進行曝光并形成至少一個第二光阻圖形。

8、步驟四、采用cdsem進行帶所述第一角度的電子束掃描對至少一個所述第二光阻圖形進行成像并測量所述第二光阻圖形的側(cè)面寬度。

9、根據(jù)所述第二光阻圖形的側(cè)面寬度和所述第一關(guān)系式得到所述光刻機在進行在線曝光時的實際曝光焦距。

10、進一步的改進是，所述參考晶圓直接采用fem晶圓，所述第一光阻圖形組采用所述fem晶圓中和一個選定的曝光能量相對應(yīng)的一組所述第一光阻圖形。

11、進一步的改進是，所述第一角度的大小設(shè)置為用于保證所述第一光阻圖形的側(cè)面寬度在所述cdsem的成像圖中滿足測量精度要求，所述第一角度越大，測量精度越高。

12、進一步的改進是，所述第一光阻圖形的側(cè)面寬度最小值達(dá)2nm～3nm。

13、進一步的改進是，所述第一角度包括5度。

14、進一步的改進是，所述第二晶圓為產(chǎn)品晶圓。

15、進一步的改進是，所述第一光阻圖形組包括一個對應(yīng)的所述曝光焦距等于所述光刻機的基準(zhǔn)曝光焦距；各所述第一光阻圖形的所述曝光焦距都采用和所述基準(zhǔn)曝光焦距的偏移值表示。

16、進一步的改進是，步驟一中，相鄰兩個所述第一光阻圖形之間的所述曝光焦距的變化大小包括0.2μm。

17、本發(fā)明通過采用cdsem進行帶第一角度的電子束掃描第一光阻圖形組中曝光焦距依次變化的各第一光阻圖形的側(cè)面寬度，能得到第一光阻圖形的側(cè)面寬度和曝光焦距的第一關(guān)系式，由于帶第一角度的電子束掃描能使cdsem成像的圖形中第一光阻圖形的一個側(cè)面尺寸得到一定比例的放大，故能提高第一光阻圖形的側(cè)面寬度的測量精度，這樣也就能提高第一關(guān)系式的準(zhǔn)確性，在對第二晶圓進行曝光后，能通過測量第二光阻圖形的側(cè)面寬度并根據(jù)第一關(guān)系式反推得到光刻曝光時實際曝光焦距；，所以，本發(fā)明通過cdsem對在線產(chǎn)品進行監(jiān)測能及時監(jiān)控光刻機焦距；通過對光阻圖形的側(cè)面寬度的cdsem測量，能提高焦距監(jiān)測的準(zhǔn)確度；和現(xiàn)有采用fem監(jiān)測焦距相比，本發(fā)明方法更簡單，能提高監(jiān)測效率；最后還能提高產(chǎn)品良率。而且本發(fā)明是采用cdsem來監(jiān)測在線產(chǎn)品光刻工藝時的實際焦距，所以，本發(fā)明能采用cdsem同時實現(xiàn)對光阻圖形的線寬的監(jiān)測以及實現(xiàn)對光刻機的焦距的監(jiān)測。

技術(shù)特征：

1.一種監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：所述參考晶圓直接采用fem晶圓，所述第一光阻圖形組采用所述fem晶圓中和一個選定的曝光能量相對應(yīng)的一組所述第一光阻圖形。

3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：所述第一角度的大小設(shè)置為用于保證所述第一光阻圖形的側(cè)面寬度在所述cdsem的成像圖中滿足測量精度要求，所述第一角度越大，測量精度越高。

4.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：所述第一光阻圖形的側(cè)面寬度最小值達(dá)2nm～3nm。

5.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：所述第一角度包括5度。

6.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：所述第二晶圓為產(chǎn)品晶圓。

7.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：所述第一光阻圖形組包括一個對應(yīng)的所述曝光焦距等于所述光刻機的基準(zhǔn)曝光焦距；各所述第一光阻圖形的所述曝光焦距都采用和所述基準(zhǔn)曝光焦距的偏移值表示。

8.如權(quán)利要求7所述的監(jiān)測光刻機焦距的方法，其特征在于：步驟一中，相鄰兩個所述第一光阻圖形之間的所述曝光焦距的變化大小包括0.2μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種監(jiān)測光刻機焦距的方法，包括：步驟一、進行曝光在參考晶圓上形成包括多個第一光阻圖形的第一光阻圖形組，各第一光阻圖形的關(guān)鍵尺寸的設(shè)計值和曝光能量分別相同，曝光焦距依次變化。步驟二、采用CDSEM進行帶第一角度的電子束掃描對各第一光阻圖形進行成像并測量側(cè)面寬度，之后建立第一光阻圖形的側(cè)面寬度和曝光焦距之間的第一關(guān)系式。步驟三、采用光刻機對在線的第二晶圓進行曝光并形成第二光阻圖形。步驟四、采用CDSEM進行帶第一角度的電子束掃描對至少一個第二光阻圖形進行成像并測量側(cè)面寬度。根據(jù)第二光阻圖形的側(cè)面寬度和第一關(guān)系式得到光刻機的實際曝光焦距。本發(fā)明能及時監(jiān)控光刻機焦距并提高測量準(zhǔn)確性、效率和產(chǎn)品良率。

技術(shù)研發(fā)人員：周侃,趙弘文
受保護的技術(shù)使用者：上海華力集成電路制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6