[发明专利]监测曝光机台焦平面变化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造的光刻技术领域，特别涉及一种监测曝光机台焦平面变化的方法。

背景技术

在半导体制程技术中，光刻技术随着关键尺寸技术的提高，而变得越来越重要。

曝光机台的稳定程度受到很多方面的影响，如曝光机台上的晶圆平台或者透镜的偏移、晶圆表面的平坦化程度、激光波长的变化以及环境等方面的影响，都会导致曝光机台的焦平面(焦距)发生变化，即曝光机台的真实焦距值与最初的设定值不同，这样会使曝光的晶圆的尺寸和轮廓与预设值不同。

为了及时对曝光机台焦平面的变化作出纠正，则需要监测曝光机台焦平面的变化。

现有技术中，在制备焦点曝光矩阵晶片(Focus Energy Matrix Wafer)之后，采用临界尺寸-扫描电子显微镜(Critical Demension-Scanning Electron Microscope，CD-SEM)，量测晶圆表面的二维关键尺寸(CD)，得到在不同的曝光能量点下，CD与焦距值之间的变化关系曲线，即柏桑曲线(Bossung Curve)，从Bossung Curve中得到最佳聚焦值，这个过程需要1至2小时的时间。为监测曝光机台焦平面的变化，则需要每隔一定时间，根据上述方法获得一个最佳焦距值，如果焦平面发生变化，则每次获得的最佳焦距值与以前相比是不同的。因此这个操作是比较复杂而且耗费时间的。

如果采用Focal(Focus Calibration using Alignment)量测技术，通过获得曝光机台的透镜、晶圆平台等各个方面的参数，来监测曝光机台焦平面的变化，虽然可以达到很高的量测精准度，但是在该过程中，曝光机台是不能进行正常曝光工作的，需要将曝光机台载下来，而且将曝光机台载下来的时间就需要大约40分钟，由于要占用曝光机台，所以不能进行下一批的晶圆曝光，导致晶圆的产能降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种监测曝光机台焦平面变化的方法，该方法能够在不占用曝光机台的情况下，快速而准确地监测曝光机台焦平面变化。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种监测曝光机台焦平面变化的方法，包括设置侧壁角SWA与焦距的对应关系并拟和出所述对应关系曲线，该方法还包括：在曝光机台曝光过程中，监测侧壁角，从所述拟和曲线中确定侧壁角所对应的焦距值，确定焦平面是否发生变化。

所述设置侧壁角与焦距的对应关系并拟和出所述对应关系曲线的具体方法为：

选择不同焦距点，获得每个焦距所对应的晶圆光阻膜格栅图案的侧壁角值，得到侧壁角与焦距的对应关系；

根据侧壁角与焦距的对应关系得到所述侧壁角与焦距的拟和曲线。

所述获得每个焦距所对应的晶圆光阻膜格栅图案的侧壁角值的具体方法为：利用散射仪的光学关键尺寸量测系统，对所述晶圆光阻膜格栅图案进行光学测量，获得所述光阻膜格栅图案的光谱；对所述光谱进行分析，得到侧壁角的值。

所述曝光机台焦平面的具体变化为：SWA变化0.5度时，焦距变化20纳米。

所述获得光谱的时间为2至3分钟。

所述散射仪的波长为250纳米至750纳米。

所述确定焦平面是否发生变化的方法为与设定的焦距值作比较，在监测过程中检测到SWA值所对应的焦距值偏离所述设定焦距值时，焦平面发生变化。

由上述的技术方案可见，本发明通过设定不同的焦距，然后在每个焦距下测量其所对应的光阻膜格栅图案的侧壁角，得到光阻膜格栅图案的侧壁角与焦距的对应关系，从而得到侧壁角与焦距的拟和曲线，只需测量侧壁角(Sidewall Angel，SWA)的值，就可以确定焦距的值，即可以确定焦距的变化，与现有技术相比，可以快速而准确地获得曝光机台焦平面的变化情况。

附图说明

图1为本发明利用散射仪的OCD量测系统，获得曝光机台焦平面的变化情况的流程示意图。

图2为本发明PMOS管的焦距与SWA的拟和曲线。

图3为本发明NMOS管的焦距与SWA的拟和曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明中利用散射仪的光学关键尺寸量测系统(Optical Critical Demension，OCD)，对晶圆光阻膜的格栅图案进行光学测量，得到光阻膜格栅图案的侧壁角与焦距的对应关系，从而得到侧壁角与焦距的拟和曲线，接下来，只需测量SWA值的变化，即可快速而准确地获得曝光机台焦平面的变化情况。