一种检查光刻工艺微小失焦的方法与流程

1.本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种检查光刻工艺微小失焦的方法。


背景技术：

2.光刻工艺常被认为是集成电路制造中最关键的步骤，需要高性能以便结合其他工艺获得高成品率，集成电路制造过程中各制造工艺从光刻工艺流进流出。随着集成电路工艺的发展，关键尺寸越来越小，光刻工艺的要求越来越高，对于检测的考验也越来越高；失焦缺陷作为光刻工艺的常见缺陷，它对芯片良率的杀伤率极高。请参阅图8(a)～8(b)，图8(a)～8(b)所示为晶圆远边失焦的电镜图。由图8(a)～8(b)可知，当失焦到一定程度将导致金属连接短路。
3.如大家所知晓地，在晶圆的远边会有明显的形貌变化，会影响到光刻机对于晶圆水平度的侦测，机台水平度侦测传感器会避开远边的侦测盲区，以防止将边部干扰信号收集反馈给机台。因此，从产品的水平度侦测结果而言未见异常，光刻机无法检测到远边的失焦变化。另外，线内缺陷扫描在光学机台阵列区域的单元对单元的对比方式，也很难抓取到所述缺陷。
4.寻求一种能够有效解决光刻机机台对于晶圆边缘失焦无法监控的问题，而且能够对晶圆超远边缘失焦监控提供方案，值得业界推广使用的方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
5.故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种检查光刻工艺微小失焦的方法。


技术实现要素：

6.本发明是针对现有技术中，传统的光刻机无法检测到远边的失焦变化。另外，线内缺陷扫描在光学机台阵列区域的单元对单元的对比方式，也很难抓取到所述缺陷等缺陷提供一种检查光刻工艺微小失焦的方法。
7.为实现本发明之目的，本发明提供一种检查光刻工艺微小失焦的方法，所述检查光刻工艺微小失焦的方法，包括：
8.执行步骤s1：提供具有测试键的晶圆，所述测试键包括沿x轴方向呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键，所述第一结构测试键之第一单元键与所述第二结构测试键之第二单元键沿x轴方向呈线性布置，且所述第一结构测试键之第一单元键和所述第二结构测试键之第二单元键均沿y轴方向呈间隔设置；
9.执行步骤s2：在金属填充完成后，采用负电势模式对所述具有测试键的晶圆进行检测；
10.执行步骤s3：在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控所述第一结构测试键和所述第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度。
11.可选地，所述测试键至少设置在所述晶圆的边部。
12.可选地，所述测试键同时设置在所述晶圆的内侧。
13.可选地，所述第一结构测试键为浮置结构；所述第二结构测试键为短接结构。
14.可选地，所述第一结构测试键在负电势模式下表征为暗态，所述第二结构测试键在负电势模式下表征为亮态。
15.可选地，所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键之间隔距离根据光刻工艺要求进行设置。
16.可选地，所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键从中心到两边的间隔距离逐渐减小。
17.可选地，当光刻工艺聚焦能力变弱时，x轴方向每行两边暗态的数量增多，中间所述第二结构测试键保持为亮态的数量减少，便可根据中间所述第二结构测试键保持为亮态的数量监控光刻工艺失焦的程度。
18.综上所述，本发明检查光刻工艺微小失焦的方法通过至少在晶圆的边部设置具有第一测试结构和第二测试结构的测试键，以在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控所述第一结构测试键和所述第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度，不仅解决了光刻机机台对于晶圆边缘失焦无法监控的问题，而且为晶圆超远边缘失焦监控提供了方案，值得业界推广使用。
附图说明
19.图1所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之流程图；
20.图2所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键的示意图；
21.图3所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键在金属填充后的结构示意图；
22.图4所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键在金属填充后处于电子束扫描下明暗示意图；
23.图5所示为使用本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键在光刻失焦后处于电子束扫描下明暗示意图；
24.图6所示为使用本发明检查光刻工艺微小失焦的方法进行失焦监测的趋势图；
25.图7(a)～图7(b)所示为使用本发明检查光刻工艺微小失焦的方法进行失焦监测的明暗示意图；
26.图8(a)～8(b)所示为晶圆远边失焦的电镜图。
具体实施方式
27.为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
28.请参阅图1，图1所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之流程图。所述检查光刻工艺微小失焦的方法，包括：
29.执行步骤s1：提供具有测试键的晶圆，所述测试键包括沿x轴方向呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键，所述第一结构测试键之第一单元键与所述第二结构测试键之第二单元键沿x轴方向呈线性布置，且所述第一结构测试键之第一单元
键和所述第二结构测试键之第二单元键均沿y轴方向呈间隔设置；
30.执行步骤s2：在金属填充完成后，采用负电势模式对所述具有测试键的晶圆进行检测；
31.执行步骤s3：在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控所述第一结构测试键和所述第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度。
32.请参阅图2、图3、图4，并结合参阅图1，图2所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键的示意图。图3所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键在金属填充后的结构示意图。图4所示为本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键在金属填充后处于电子束扫描下明暗示意图。在本发明中，非限制性地，所述第一结构测试键11为浮置结构；所述第二结构测试键12为短接结构。所述第一结构测试键11和所述第二结构测试键12可采用传统金属填充等工艺实现，在此不予赘述。
33.更具体地，所述第一结构测试键11在负电势模式下表征为暗态，所述第二结构测试键12在负电势模式下表征为亮态。所述测试键1包括沿x轴方向呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键11和第二结构测试键12，所述第一结构测试键11之第一单元键111与所述第二结构测试键12之第二单元键121沿x轴方向呈线性布置，且所述第一结构测试键11之第一单元键111和所述第二结构测试键12之第二单元键121均沿y轴方向呈间隔设置。所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键11和第二结构测试键12之间隔距离根据光刻工艺要求进行设置。所述测试键1至少设置在所述晶圆的边部，也可同时设置在所述晶圆的内侧。
34.作为具体实施方式，例如，所述第一结构测试键11与所述第二结构测试键12沿x轴方向的间隔距离依次为x1、x2，
…
，xn；所述第一结构测试键11之第一单元键111和所述第二结构测试键12之第二单元键121均沿y轴方向呈间隔设置，间隔距离均依次为y1、y2，
…
，yn。
35.请参阅图5，并结合参阅图2～图4，图5所示为使用本发明检查光刻工艺微小失焦的方法之测试键在光刻失焦后处于电子束扫描下明暗示意图。作为本领域技术人员，容易知晓地，当光刻工艺中出现微小失焦时，势必引起图形发生形变，继而导致所述第一结构测试键11和所述第二结构测试键12之间产生漏电现象，进而表征为所述第一结构测试键11和所述第二结构测试键12发生明暗变化，便可进一步判定光刻工艺的失焦程度。
36.为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式，对所述检查光刻工艺微小失焦的方法之具体步骤和工作原理进行阐述。在具体实施方式中，所述第一结构测试键和所述第二结构测试键的数量、间距等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
37.实施方式一
38.请参阅图6，并结合参阅图1～图5，图6所示为使用本发明检查光刻工艺微小失焦的方法进行失焦监测的趋势图。在实施方式一中，根据x轴方向每行变成暗态的数量获得机台目前的曝光能力。定义v＝a/n，a为变为暗态的列的数量。显然地，根据上述v的定义，可以获得v1、v2，
…
，vn，进而将v的算术平均值作为表征晶圆边缘的失焦变化。更具体地，取n＝25，在a趋于5时，对具有测试键1的晶圆进行测试，趋势如图6所示。当机台聚焦能力变弱时，例如在a趋于7时，趋势图显著跳高，则可反映出机台能力的变化。
39.实施方式二
40.请参阅图7(a)～图7(b)，图7(a)～图7(b)所示为使用本发明检查光刻工艺微小失焦的方法进行失焦监测的明暗示意图。所述测试键1包括沿x轴方向呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键11和第二结构测试键12，所述第一结构测试键11之第一单元键111与所述第二结构测试键12之第二单元键121沿x轴方向呈线性布置，且所述第一结构测试键11之第一单元键111和所述第二结构测试键12之第二单元键121均沿y轴方向呈间隔设置。所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键11和第二结构测试键12之间隔距离根据光刻工艺要求进行设置。非限制性地，例如沿x轴方向，所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键11和第二结构测试键12从中心到两边的间隔距离逐渐减小。
41.作为本领域技术人员，容易知晓地，所述第二结构测试键12保持亮态，便可根据x轴方向两边的暗态数量监控光刻工艺失焦的变化。根据x轴方向每行两边暗态的数量，以及中间所述第二结构测试键12保持为亮态的数量，当光刻工艺聚焦能力变弱时，则x轴方向每行两边暗态的数量增多，相应地，中间所述第二结构测试键12保持为亮态的数量减少，便可根据中间所述第二结构测试键12保持为亮态的数量监控光刻工艺失焦的程度。
42.综上所述，本发明检查光刻工艺微小失焦的方法通过至少在晶圆的边部设置具有第一测试结构和第二测试结构的测试键，以在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控所述第一结构测试键和所述第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度，不仅解决了光刻机机台对于晶圆边缘失焦无法监控的问题，而且为晶圆超远边缘失焦监控提供了方案，值得业界推广使用。
43.本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

技术特征：
1.一种检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述检查光刻工艺微小失焦的方法，包括：执行步骤s1：提供具有测试键的晶圆，所述测试键包括沿x轴方向呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键，所述第一结构测试键之第一单元键与所述第二结构测试键之第二单元键沿x轴方向呈线性布置，且所述第一结构测试键之第一单元键和所述第二结构测试键之第二单元键均沿y轴方向呈间隔设置；执行步骤s2：在金属填充完成后，采用负电势模式对所述具有测试键的晶圆进行检测；执行步骤s3：在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控所述第一结构测试键和所述第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度。2.如权利要求1所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述测试键至少设置在所述晶圆的边部。3.如权利要求2所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述测试键同时设置在所述晶圆的内侧。4.如权利要求2所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述第一结构测试键为浮置结构；所述第二结构测试键为短接结构。5.如权利要求2所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述第一结构测试键在负电势模式下表征为暗态，所述第二结构测试键在负电势模式下表征为亮态。6.如权利要求2所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键之间隔距离根据光刻工艺要求进行设置。7.如权利要求6所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，所述呈纵向依次交错间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键从中心到两边的间隔距离逐渐减小。8.如权利要求7所述检查光刻工艺微小失焦的方法，其特征在于，当光刻工艺聚焦能力变弱时，x轴方向每行两边暗态的数量增多，中间所述第二结构测试键保持为亮态的数量减少，便可根据中间所述第二结构测试键保持为亮态的数量监控光刻工艺失焦的程度。

技术总结
一种检查光刻工艺微小失焦的方法，包括：提供具有测试键的晶圆，测试键包括间隔设置的第一结构测试键和第二结构测试键；在金属填充完成后，采用负电势模式对具有测试键的晶圆进行检测；在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控第一结构测试键和第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度。本发明通过至少在晶圆的边部设置具有第一测试结构和第二测试结构的测试键，以在负电势模式下，通过电子束扫描的方法监控第一结构测试键和所述第二结构测试键的明态或暗态之数量变化判定光刻工艺的失焦程度，不仅解决了光刻机机台对于晶圆边缘失焦无法监控的问题，而且为晶圆超远边缘失焦监控提供了方案，值得业界推广使用。推广使用。推广使用。


技术研发人员：黄莉晶
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8