本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光刻失焦的檢測方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的面積越來越小，因此，半導(dǎo)體工藝的精度也變得更加重要。在半導(dǎo)體工藝制造過程中，一個(gè)重要的工藝環(huán)節(jié)就是光刻工藝(photography)，光刻工藝主要是將掩膜版上的圖案轉(zhuǎn)移到晶圓上，之后方可進(jìn)行后續(xù)其他工藝過程，完成整個(gè)半導(dǎo)體器件的制作。因此，光刻工藝的質(zhì)量將直接影響著最終形成的半導(dǎo)體器件的性能。

制約光刻的一個(gè)重要因素是在曝光時(shí)的聚焦程度，若出現(xiàn)失焦(defocus)的情況，很容易使得圖案變形，難以進(jìn)一步完成后續(xù)操作。因此，業(yè)內(nèi)通常都會(huì)對光刻機(jī)臺進(jìn)行定期的檢測，包括測量是否存在失焦，以確保光刻工藝的精確進(jìn)行。

一般情況下失焦都是由于晶圓承載臺上存在雜質(zhì)微粒，使得晶圓發(fā)生形變，從而焦平面出現(xiàn)異常所致?，F(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行失焦的檢測通常是采用如下方法進(jìn)行：提供干凈的控片(control wafer)，涂敷光阻后，進(jìn)行曝光，然后目測曝光后的控片是否出現(xiàn)異常。由于一般情況下失焦時(shí)在控片上會(huì)形成明顯的亮斑，因此該方法還是有著不錯(cuò)的效果。

這一方法能夠簡便的實(shí)現(xiàn)大多數(shù)情況的失焦檢測。然而有一種情況是失焦出現(xiàn)在晶圓的邊緣區(qū)域(即晶圓承載臺的邊緣具有雜質(zhì)微粒)，這種情況利用現(xiàn)有技術(shù)的方法就不是很容易判斷。主要是由于晶圓的邊緣區(qū)域的平坦度稍有變化時(shí)，失焦現(xiàn)象并不明顯，因此難以判斷。而且一般情況對產(chǎn)品在晶圓邊緣部分的質(zhì)量要求也并不嚴(yán)格。

然而，這對于要求嚴(yán)格的產(chǎn)品而言，邊緣區(qū)域出現(xiàn)的失焦就意味著產(chǎn)品的良率降低，影響還是很嚴(yán)重。因此，如何能夠有效的獲悉失焦情況，尤其是邊 緣失焦的情況，就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光刻失焦的檢測方法，以精確判斷是否出現(xiàn)晶圓邊緣處失焦的情況。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光刻失焦的檢測方法，包括：

提供測量晶圓，所述測量晶圓周圍一圈具有邊界線；

調(diào)整光刻機(jī)臺的曝光數(shù)值孔徑，使得曝光數(shù)值孔徑大于基準(zhǔn)值；

在緊鄰邊界線內(nèi)側(cè)處形成多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條；

測量所述多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條的關(guān)鍵尺寸并進(jìn)行分析，以判斷是否失焦。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，所述曝光數(shù)值孔徑大于0.7。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，所述曝光數(shù)值孔徑為0.8。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，通過曝光過程將所述關(guān)鍵尺寸對比條形成。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，所述測量晶圓具有缺口，所述關(guān)鍵尺寸對比條在所述缺口的兩側(cè)均勻分布。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，所述關(guān)鍵尺寸對比條的數(shù)量為11個(gè)。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，在所述測量晶圓的最邊緣區(qū)域形成多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條的同時(shí)，還包括：在所述有效區(qū)中形成對準(zhǔn)圖形。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，所述對準(zhǔn)圖形的數(shù)量大于等于2。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行關(guān)鍵尺寸的測量。

可選的，對于所述的光刻失焦的檢測方法，若測得的關(guān)鍵尺寸在許可范圍內(nèi)，則判斷為聚焦正常；若測得的關(guān)鍵尺寸超出許可范圍，則判斷為失焦。

本發(fā)明提供的光刻失焦的檢測方法，包括提供測量晶圓，所述測量晶圓包括一有效區(qū)以及圍繞在所述有效區(qū)外側(cè)的無效區(qū)；調(diào)整光刻機(jī)臺的曝光數(shù)值孔徑，使得曝光數(shù)值孔徑大于基準(zhǔn)值；在所述有效區(qū)的外邊緣處形成多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條；測量所述多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條的關(guān)鍵尺寸并進(jìn)行分析，以判斷是否 失焦。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過調(diào)整曝光數(shù)值孔徑提高了對焦的敏感度，然后通過測量關(guān)鍵尺寸對比條的關(guān)鍵尺寸，就能夠有效的判斷出是否失焦。這填補(bǔ)了晶圓邊緣失焦檢測方面的空白，并且整個(gè)方法過程簡單，成本低廉，又能夠有效的完成預(yù)警。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的曝光數(shù)值孔徑與失焦的關(guān)系圖；

圖2為本發(fā)明中的光刻失焦的檢測方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的光刻失焦的檢測方法中測量晶圓的示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的光刻失焦的檢測方法中關(guān)鍵尺寸對比條的分布示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的光刻失焦的檢測方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在光刻過程中，光刻機(jī)臺的聚焦窗口(focus window)主要受限制于曝光數(shù)值孔徑(NA)，如圖1所示，在基準(zhǔn)NA下，聚焦窗口較大，表現(xiàn)為關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension，CD)與失焦程度的關(guān)系曲線較平坦，即CD對失焦程度的容忍度較大。然而，若調(diào)整NA使得NA變大，則會(huì)使得聚焦窗口變小，表現(xiàn)為CD與失焦程度的關(guān)系曲線陡峭，即聚焦略有差異就會(huì)出現(xiàn)較大的CD波動(dòng)。因此，發(fā)明人通過調(diào)大NA，使得CD對失焦程度變得敏感，再通過CD的測量，就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)在晶圓邊緣區(qū)域的失焦情況。

基于此，請參考圖2，本發(fā)明提供一種光刻失焦的檢測方法，包括：

步驟S101，提供測量晶圓，所述測量晶圓包括一有效區(qū)以及圍繞在所述有效區(qū)外側(cè)的無效區(qū)；

步驟S102，調(diào)整光刻機(jī)臺的曝光數(shù)值孔徑，使得曝光數(shù)值孔徑大于基準(zhǔn)值；

步驟S103，在所述有效區(qū)的外邊緣處形成多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條；

步驟S104，測量所述多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條的關(guān)鍵尺寸并進(jìn)行分析，以判斷是否失焦。

下面請結(jié)合圖2-圖4對本發(fā)明的光刻失焦的檢測方法進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖2為本發(fā)明中的光刻失焦的檢測方法的流程圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的光刻失焦的檢測方法中測量晶圓的示意圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的光刻失焦的檢測方法中關(guān)鍵尺寸對比條的分布示意圖。

首先，請參考圖2并結(jié)合圖3，執(zhí)行步驟S101，提供測量晶圓10，所述測量晶圓10包括一有效區(qū)111以及圍繞在所述有效區(qū)111外側(cè)的無效區(qū)112，二者由一邊界線11相隔離；所述測量晶圓10選擇為控片，從而將晶圓本身可能存在的干擾降至最低。舉例而言，可以采用業(yè)界進(jìn)行CD測量時(shí)的控片。所述有效區(qū)111指的是在半導(dǎo)體制程過程中，這一區(qū)域內(nèi)的芯片單元13被認(rèn)為是有效的，而在有效區(qū)111之外，即無效區(qū)112中的芯片單元12被認(rèn)為是無效的，于是相鄰的芯片單元12與芯片單元13之間的間隔即成為所述邊界線11，該邊界線11呈圓形。無效區(qū)112的寬度為3mm，可以有著10nm的誤差。當(dāng)然，3mm是目前業(yè)界所能夠達(dá)到的較好水平，若能夠使得有效的芯片單元向外延伸，這一距離自然也將小于3mm，同樣適用于本發(fā)明的方法。

接著，執(zhí)行步驟S102，調(diào)整光刻機(jī)臺的曝光數(shù)值孔徑，使得曝光數(shù)值孔徑大于基準(zhǔn)值；本步驟S102與步驟S101并無沖突，因此可以同步進(jìn)行或者先進(jìn)行光刻機(jī)臺曝光數(shù)值孔徑的調(diào)節(jié)。

通常，光刻機(jī)臺的NA為0.7，于是本發(fā)明中將NA設(shè)置為大于這一數(shù)值，例如0.8、0.85等，本實(shí)施例中將NA設(shè)置為0.8。調(diào)整后的NA大于基準(zhǔn)值，因此能夠使得CD對失焦情況更加敏感。

然后，執(zhí)行步驟S103，在所述有效區(qū)111的外邊緣處形成多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15；所述多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15的形成可以通過光刻過程完成。如圖4所示，測量晶圓10具有缺口(notch)14，于是所述多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15以該 缺口14為基準(zhǔn)，在兩側(cè)均勻分布。較佳的，本實(shí)施例中分布有11個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15，以缺口處為6點(diǎn)鐘方向，所述11個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15分別處在1點(diǎn)-12點(diǎn)(除6點(diǎn))方位。這樣能夠較為精確的獲悉邊緣一周的失焦情況。當(dāng)然，所述關(guān)鍵尺寸對比條15的數(shù)量可以更多，還可以是較少，例如可以是3個(gè)、5個(gè)等。關(guān)鍵尺寸對比條15的數(shù)量可以依據(jù)實(shí)際光刻機(jī)臺的性能、產(chǎn)品的要求等因素綜合考慮后設(shè)定。

為了便于之后對關(guān)鍵尺寸對比條15進(jìn)行測量，請繼續(xù)參考圖4，本步驟S103還同時(shí)包括：在所述測量晶圓10的有效區(qū)111中形成對準(zhǔn)圖形16，每個(gè)對準(zhǔn)圖形16可以形成在一個(gè)曝光單元(shot)中。優(yōu)選的，所述對準(zhǔn)圖形16分布于測量晶圓10居中的位置，且所述對準(zhǔn)圖形16的數(shù)量大于等于2，例如本實(shí)施例中選擇為3個(gè)，從而快速實(shí)現(xiàn)對每個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15進(jìn)行測量時(shí)的定位。

之后，執(zhí)行步驟S104，測量所述多個(gè)關(guān)鍵尺寸對比條15的關(guān)鍵尺寸并進(jìn)行分析，以判斷是否失焦。在本發(fā)明中，采用掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行關(guān)鍵尺寸的測量，這一過程可以參考現(xiàn)有CD的測量，本發(fā)明對此不做贅述。在測量之后，將測量結(jié)果與預(yù)設(shè)的許可范圍進(jìn)行對準(zhǔn)，若測得的關(guān)鍵尺寸在許可范圍內(nèi)，則判斷為聚焦正常；若測得的關(guān)鍵尺寸超出許可范圍，則判斷為失焦，則相關(guān)技術(shù)人員可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和光刻機(jī)臺等的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。所述許可范圍可以由對不同產(chǎn)品的要求不同而變動(dòng)。

至此，本發(fā)明通過調(diào)整曝光數(shù)值孔徑提高了對焦的敏感度，然后通過測量關(guān)鍵尺寸對比條的關(guān)鍵尺寸，就能夠有效的判斷出是否失焦。這填補(bǔ)了晶圓邊緣失焦檢測方面的空白，并且整個(gè)方法過程簡單，成本低廉，又能夠有效的完成預(yù)警，有助于提高產(chǎn)品良率。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。