專利名稱：一種psm與利用psm的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體曝光工藝領(lǐng)域，具體涉及一種相偏移光罩 (PSM, Phase Shift Mask)與利用PSM的曝光4幾臺(tái)焦距沖t準(zhǔn)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
光刻工藝的對(duì)焦過(guò)程對(duì)所制造的芯片的質(zhì)量有著非常重要的作 用。在集成電路的生產(chǎn)中，光刻工藝包括曝光過(guò)程，硅片首先被定位 在曝光機(jī)臺(tái)光學(xué)系統(tǒng)的聚焦范圍之內(nèi)，然后紫外光通過(guò)曝光機(jī)臺(tái)光學(xué) 系統(tǒng)和掩膜版圖形投影。掩膜版圖形以亮暗的特征出現(xiàn)在硅片上，這 樣就對(duì)光刻膠曝光了 。
不同的集成電路工藝過(guò)程都有 一 個(gè)特殊的焦距精度規(guī)格，如果光 刻工藝中的曝光過(guò)程對(duì)焦不理想，將造成曝光后產(chǎn)品圖案的偏移，這 些偏移包括形狀和關(guān)鍵尺寸條(CD條，critical dimension bar)線寬的 變化等。因而在曝光過(guò)程中，要求維持所述特殊的焦距精度規(guī)范以避 免對(duì)焦不準(zhǔn)帶來(lái)的偏移問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要不時(shí)對(duì)曝光機(jī)臺(tái)的 焦距進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證其不出現(xiàn)偏差。
現(xiàn)有技術(shù)的曝光機(jī)臺(tái)校準(zhǔn)方案，是預(yù)先設(shè)置曝光機(jī)臺(tái)的一組曝光 焦距值，然后利用所述一組曝光焦距值進(jìn)行曝光，得出一組按照所述 一組曝光焦距值曝光后的CD條線寬。然后，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以 曝光機(jī)臺(tái)焦距值為橫坐標(biāo)以C D條線寬為縱坐標(biāo)做出 一 條曲線。
比如，現(xiàn)有技術(shù)預(yù)先設(shè)定了一組曝光焦距，并得到一組按照曝光 焦距值曝光后的CD條線寬，如下表所示曝光焦距值(um)CD條線寬(um)
-0.350.1604
-0.300.1840
-0.250.1779
-0.200.1946
-0.150.1875
-0.100.1938
-0.050.2037
-0.000,2024
0.050.1977
0.100.1997
0.150.1947
0.200.1961
0.250.1960
0.300.1826
0.350.1820
參照?qǐng)D1,以預(yù)先設(shè)定的曝光機(jī)臺(tái)的曝光焦距為橫坐標(biāo)以CD條線寬 為縱坐標(biāo)，作出一條曲線。并按照所述曲線擬訂一條平滑的曲線，所 述平滑曲線的頂點(diǎn)處就是現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為的最佳焦距值。
但是，現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)人工測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且由所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得 到的曲線也是一個(gè)近似的過(guò)程，因此存在不可忽視的誤差；此外，外 界因素也會(huì)造成校準(zhǔn)結(jié)果的不準(zhǔn)確，如所使用的晶圓的質(zhì)量例如平整 度或曝光機(jī)臺(tái)本身等引入的誤差；并且，在整個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程步驟繁多， 耗費(fèi)大量時(shí)間，所得到的數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，不直觀，操作繁雜，降低了 生產(chǎn)效率浪費(fèi)了人力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種PSM與利用PSM的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)方
8法及裝置，以提高曝光機(jī)臺(tái)焦距的校準(zhǔn)精度。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了 一種用于半導(dǎo)體曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn) 的相偏移光罩，其特征在于，包括
多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)
定的光程差；
多個(gè)由非透光材料制成的框；
所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰 或相接，
其中，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)， 所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn) 生的偏移方向不一致。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦距 校準(zhǔn)方法，其特征在于包括如下步驟
a. 在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)一相偏移光罩進(jìn)行曝光，形成一 曝光圖案，
其中該相偏移光罩包括多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中 至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料形成的框， 所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰或相 接，
其中，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)， 所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn) 生的偏移方向不一致，
其中，所述曝光圖案包括與所述多個(gè)框?qū)?yīng)的多個(gè)圖案，
b. 檢測(cè)所述多個(gè)圖案之間的相互位置關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦 距校準(zhǔn)裝置，其特征在于其結(jié)構(gòu)包括
檢測(cè)器，用于檢測(cè)在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)一相偏移光罩進(jìn)行 曝光后的圖案的相對(duì)位移，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，
其中該相偏移光罩包括多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料形成的框，
所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰或相
接，
其中，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)， 所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn) 生的偏移方向不一致，
其中，所述曝光圖案包括與所述多個(gè)框?qū)?yīng)的多個(gè)圖案。 本發(fā)明通過(guò)多個(gè)框曝光后形成的多個(gè)圖案的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)焦
距的精度，精確度高，誤差??；使用本發(fā)明可以直觀簡(jiǎn)便地校準(zhǔn)曝光 機(jī)臺(tái)焦距，而且操作簡(jiǎn)單，相比現(xiàn)有技術(shù)的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)方案提高 了生產(chǎn)效率節(jié)省了時(shí)間。
通過(guò)閱讀以下參照附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)
明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)確定曝光機(jī)臺(tái)最佳焦距的曲線圖2為本發(fā)明的實(shí)施例一的相偏移光罩的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的實(shí)施例一的第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域位置關(guān)系
的剖面示意圖4為本發(fā)明的實(shí)施例一的曝光機(jī)臺(tái)正常對(duì)焦的曝光圖案示意
圖5為本發(fā)明的實(shí)施例一的曝光機(jī)臺(tái)負(fù)偏移對(duì)焦的曝光圖案示意
圖6為本發(fā)明的實(shí)施例一的曝光機(jī)臺(tái)正偏移對(duì)焦的曝光圖案示意
圖7為本發(fā)明的實(shí)施例二的相偏移光罩的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明的實(shí)施例二的第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域位置關(guān)系 的剖面示意圖9為本發(fā)明的實(shí)施例二的曝光機(jī)臺(tái)正常對(duì)焦的曝光圖案示意圖10為本發(fā)明的實(shí)施例二的曝光機(jī)臺(tái)負(fù)偏移對(duì)焦的曝光圖案示
意圖11為本發(fā)明的實(shí)施例二的曝光機(jī)臺(tái)正偏移對(duì)焦的曝光圖案示 意圖12為本發(fā)明的實(shí)施例三的相偏移光罩的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13為本發(fā)明的實(shí)施例三的第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域位置關(guān) 系的剖面示意圖14為本發(fā)明的實(shí)施例三的曝光機(jī)臺(tái)正常對(duì)焦的曝光圖案示意
圖15為本發(fā)明的實(shí)施例三的曝光機(jī)臺(tái)負(fù)偏移對(duì)焦的曝光圖案示
'5圖，
圖16為本發(fā)明的實(shí)施例三的曝光機(jī)臺(tái)正偏移對(duì)焦的曝光圖案示 意圖17為本發(fā)明的利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 相偏移光罩是集成電路制程中一種常用的光罩。所述相偏移光罩是 在傳統(tǒng)光罩的圖形上，選擇性地在透光區(qū)加上透明但能使光束相位反轉(zhuǎn)
;r的反向透光區(qū)域，用此光罩來(lái)進(jìn)行曝光，可以使曝光系統(tǒng)的解析能力大增。
根據(jù)公式
—^^2 r 公式(l)
其中^為透過(guò)所述反向透光區(qū)域的光的相位，即0 =兀；；i為透過(guò)所 述反向透光區(qū)域的光的波長(zhǎng)；"為透過(guò)所述反向透光區(qū)域的光的折射率。
由于光束相位反轉(zhuǎn)；r，即^-;r，所述反向透光區(qū)域的厚度為
a— w — 0.5;i
一 2;r("-1) 一 °相偏移光罩曝光后的圖案能隨著曝光焦距的變化而整體移動(dòng)，具體
地，當(dāng)曝光焦距正偏(Positive Defocus)即曝光焦距偏大時(shí)，相偏移光 罩曝光后的圖案向反向透光區(qū)域移動(dòng)；當(dāng)曝光焦距負(fù)偏(Negative Defocus)即曝光焦距偏小時(shí)，相偏移光罩曝光后的圖案向與反向透光區(qū) 域相反的方向移動(dòng)。
根據(jù)上述相偏移光罩曝光后的圖案能隨著曝光焦距的變化而整體 移動(dòng)的性質(zhì)，本發(fā)明的第一方面提供一種相偏移光罩，其結(jié)構(gòu)包括 多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的 光程差；多個(gè)由非透光材料制成的框。所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與 所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰或相接，其中至少兩個(gè)框被放置為， 使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)，所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光 圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn)生的偏移方向不一致。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面， 一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn) 方法，包括如下步驟
a. 在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)一相偏移光罩進(jìn)行曝光，形成一 曝光圖案；
b. 檢測(cè)所述多個(gè)圖案之間的相互位置關(guān)系；
c. 根據(jù)所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多個(gè)圖案的相位 位置關(guān)系，來(lái)控制對(duì)所述曝光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)。
重復(fù)步驟b和c,直至所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多 個(gè)圖案的相位位置關(guān)系相 一致。
其中，所述相偏移光罩的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)由透光材料制成的透光 區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料 制成的框。所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè) 相鄰或相接，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光 時(shí)，所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而 產(chǎn)生的偏移方向不一致。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦 距校準(zhǔn)裝置，其結(jié)構(gòu)包括檢測(cè)器，用于檢測(cè)在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)一相偏移光罩進(jìn)行 曝光后的圖案的相對(duì)位移，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，
控制器，根據(jù)所述檢測(cè)器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)對(duì)所述曝 光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，
直至所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多個(gè)圖案的相位位 置關(guān)系相一致。
其中，所述相偏移光罩的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)由透光材料制成的透光
區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料
制成的框。所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè) 相鄰或相接，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光 時(shí)，所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而 產(chǎn)生的偏移方向不一致。
在本實(shí)施例中，在本實(shí)施例中，所述多個(gè)透光區(qū)域包括第一透光區(qū) 域和第二透光區(qū)域；所述多個(gè)框包括同心的內(nèi)框和外框；所述多個(gè)圖
案包括第一圖案和第二圖案。相偏移光罩的外框和內(nèi)框?yàn)楫愋慰?，?br>
二透光區(qū)域?yàn)榈谝煌腹鈪^(qū)域中凹陷的空白區(qū)域部分。第一透光區(qū)域和
第二透光區(qū)域采用的材料是石英玻璃，內(nèi)框和外框采用的材料是鉻
(chrome)。光的波長(zhǎng)義=248,，折射率"=1.45。在本實(shí)施例中，透過(guò)第二
透光區(qū)域的光與透過(guò)空氣的光(即第二透光區(qū)域與第一透光區(qū)域的光)
的相位為l丄;r,即0-l丄;r。 3 3
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種相偏移光罩。其結(jié)構(gòu)包括第 一透光區(qū)域13和第二透光區(qū)域23，同心的外框和內(nèi)框。
具體地，參考圖12,所述外框包括第一條狀圖案313,第二條狀圖 案323、第一弧狀圖案333，所述內(nèi)框包括第三條狀圖案413，第四條狀圖案423、第二弧狀圖案433。
其中，第一條狀圖案313的一半位于第二透光區(qū)域23，另一半位于 第一透光區(qū)域13。
第二條狀圖案323的一半位于第二透光區(qū)域23,另 一半位于第 一透 光區(qū)域13。
第 一弧狀圖案333的右半部分位于第二透光區(qū)域23,第 一弧狀圖案 333的左半部分位于第一透光區(qū)域13。
第三條狀圖案413的一半位于第一透光區(qū)域13,另一半位于第二透 光區(qū)域23。
第四條狀圖案423的一半位于第一透光區(qū)域13，另一半位于第二透 光區(qū)域23。
第二弧狀圖案433為內(nèi)框的右邊框，且第二弧狀圖案433的右半部 分位于第一透光區(qū)域13,第二弧狀圖案433的左半部分位于第二透光區(qū) 域23。
進(jìn)一步地，參照?qǐng)D13,在本實(shí)施例中第二透光區(qū)域23為第一透 光區(qū)域13中凹陷的空白區(qū)域部分。按照公式(l)，所述第二透光區(qū)域
23的厚度d應(yīng)為c/=^= L2;rA W95鵬。其中,A為光的波長(zhǎng)，"為
2;r(w _ 1) 2;r(w — 1) 折射率。在本實(shí)施例中，義=248應(yīng)，"=1.56， — l垂;r。
進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，所述預(yù)定閾值范圍為0微米至2微米。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦距 校準(zhǔn)方法，該方法包括如下步驟
a. 在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)上述相偏移光罩進(jìn)行曝光，所述 相偏移光罩曝光后圖案包括第一圖案33和第二圖案43,所述第一圖案 33為外框曝光后的圖案，所述第二圖案43為內(nèi)框曝光后的圖案；
b. 檢測(cè)所述第 一圖案中心B3和所述第二圖案中心A3的相對(duì)位移。
c. 根據(jù)所述步驟b所檢測(cè)的相對(duì)位移，控制所述曝光機(jī)臺(tái)的焦距 的調(diào)節(jié)，直至所述第一圖案中心B3與所述第二圖案中心A3的相對(duì)位 移值在0微米至2微米的閾值范圍內(nèi)。
下面參照?qǐng)D14、圖15和圖16分別對(duì)校準(zhǔn)曝光機(jī)臺(tái)焦距的三種情況進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D14,根據(jù)第一圖案33找到第一圖案中心B3，根據(jù)第二圖 案43的位置找到第二圖案中心A3,所述第一圖案中心B3與所述第 二圖案中心A3在0微米至2微米的預(yù)定閾值范圍內(nèi)，即幾乎重合。 這種情況下，不需要校準(zhǔn)。
由于在本實(shí)施例中，內(nèi)框和外框?yàn)楫愋螆D案，按照曝光后第一和 第二圖案的最左點(diǎn)和最右點(diǎn)的中點(diǎn)(X軸方向的中心)以及第一和第 二圖案最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的中點(diǎn)(Y軸方向的中心)，確定所述第一和 第二圖案的中心。
參照?qǐng)D15,根據(jù)第一圖案33的最左點(diǎn)和最右點(diǎn)找到X方向的中 心B3X，根據(jù)第一圖案33的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)找到Y(jié)方向的中心B3Y， B3X和B3Y的交點(diǎn)即為第一圖案33的中心B3。同樣，根據(jù)第二圖 案43的最左點(diǎn)和最右點(diǎn)找到X方向的中心A3X，根據(jù)第二圖案43 的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)找到Y(jié)方向的中心A3Y， A3X和A3Y的交點(diǎn)即為 第一圖案43的中心A3。 A3在B3的右邊。根據(jù)相偏移光罩曝光后的 圖案能隨著曝光焦距的變化而移動(dòng)的性質(zhì)，可知在這種情況下內(nèi)框和外 框皆朝與反向透光區(qū)域即第二透光區(qū)域22相反的方向移動(dòng)，為曝光機(jī) 臺(tái)的焦距負(fù)偏(Negative Defocus)，即此時(shí)曝光機(jī)臺(tái)的焦距小于預(yù)定焦 距，應(yīng)增大曝光機(jī)臺(tái)的焦距。
參照?qǐng)D16，根據(jù)第一圖案33的最左點(diǎn)和最右點(diǎn)找到X方向的中 心B3 X,根據(jù)第 一 圖案3 3的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)找到Y(jié)方向的中心B3 Y, B3X和B3Y的交點(diǎn)即為第一圖案33的中心B3。同樣，根據(jù)第二圖 案43的最左點(diǎn)和最右點(diǎn)找到X方向的中心A3X,根據(jù)第二圖案43 的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)找到Y(jié)方向的中心A3Y， A3X和A3Y的交點(diǎn)即為 第一圖案43的中心A3。 A3在B3的左邊。根據(jù)相偏移光罩曝光后的 圖案能隨著曝光焦距的變化而移動(dòng)的性質(zhì)，可知在這種情況下內(nèi)框和外 框皆朝與反向透光區(qū)域即第二透光區(qū)域22相同的方向移動(dòng)，為曝光機(jī) 臺(tái)的焦距正偏(Positive Defocus)，即此時(shí)曝光機(jī)臺(tái)的焦距大于預(yù)定焦 距，應(yīng)減小曝光才幾臺(tái)的焦距。
22按照上述方法j艮據(jù)第一圖案中心B3與第二圖案中心A3的相對(duì) 位置，1次或多次調(diào)節(jié)曝光機(jī)臺(tái)焦距，直至檢測(cè)圖案中心B3與第二 圖案中心A3的相對(duì)位移在0微米至2微米的闊值范圍內(nèi)，即認(rèn)為此 時(shí)曝光機(jī)臺(tái)的焦距為最佳，完成了曝光機(jī)臺(tái)的焦距校準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦 距的校準(zhǔn)裝置，參照?qǐng)D17,其結(jié)構(gòu)包括
檢測(cè)器5,用于檢測(cè)在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)本實(shí)施例的相偏 移光罩進(jìn)行曝光后的第一圖案中心B3和第二圖案中心A3的相對(duì)位 移，并發(fā)出檢測(cè)信號(hào)。
控制器6，根據(jù)所述檢測(cè)器5發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)調(diào)節(jié) 所述曝光機(jī)臺(tái)7的焦距，直至所述第一圖案中心與所述第二圖案中心 的相對(duì)位移值在0微米至2微米的閾值范圍內(nèi)。
所述裝置的工作過(guò)程為檢測(cè)器5根據(jù)曝光機(jī)臺(tái)7中相偏移光罩 曝光后的第一圖案中心B3和第二圖案中心A3的相對(duì)位移，并發(fā)出檢 測(cè)信號(hào)?？刂破?根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)返回給曝光機(jī)臺(tái)7, 調(diào)節(jié)曝光機(jī)臺(tái)7的焦距。
進(jìn)一步地，在圖14所示的情況下，第一圖案中心B3與所述第二 圖案中心A3在閾值范圍內(nèi)，即幾乎重合，控制信號(hào)包括不需要對(duì)曝 光機(jī)臺(tái)7進(jìn)行校準(zhǔn)的信息。
在圖15所示的情況下，第二圖案中心A3在第一圖案中心B3的
右邊，曝光機(jī)臺(tái)7的焦距負(fù)偏(Negative Defocus),即此時(shí)曝光機(jī)臺(tái)7
的焦距小于預(yù)定焦距?？刂菩盘?hào)包括了應(yīng)增大曝光機(jī)臺(tái)7的焦距的信 自、
在圖16所示的情況下，第二圖案中心A3在第一圖案中心B3的 左邊，曝光機(jī)臺(tái)7的焦距正偏(PositiveDefocus)，即此時(shí)曝光機(jī)臺(tái)的焦 距大于預(yù)定焦距。控制信號(hào)包括了應(yīng)減小曝光機(jī)臺(tái)7的焦距的信息。
上述裝置根據(jù)第一圖案中心B3與第二圖案中心A3的相對(duì)位置， 3次或多次調(diào)節(jié)曝光機(jī)臺(tái)焦距，直至檢測(cè)圖案中心B3與第二圖案中 心Al的相對(duì)位移在0微米至2微米的閾值范圍內(nèi)，即認(rèn)為此時(shí)曝光機(jī)臺(tái)的焦距為最佳，完成了曝光機(jī)臺(tái)的焦距校準(zhǔn)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知曉，本發(fā)明的多個(gè)框可以是任意圖形， 并能分別通過(guò)測(cè)量所述多個(gè)框曝光X軸方向和Y軸方向的中點(diǎn)的交 叉點(diǎn)，以確認(rèn)所述多個(gè)框曝光圖案的中心。至于其他任意圖形和任意 圖形組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)使用在本發(fā)明中。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并 不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范 圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求
1. 一種用于半導(dǎo)體曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)的相偏移光罩，其特征在于，包括多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料制成的框，所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰或相接，其中，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)，所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn)生的偏移方向不一致。
2，如權(quán)利要求1所述的相偏移光罩，其特征在于所述每個(gè)框的形 狀包括圓形，三角形或多邊形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相偏移光罩，其特征在于， 所述多個(gè)透光區(qū)域包括第 一 透光區(qū)域和第二透光區(qū)域；所述多個(gè)框包括同心的內(nèi)框和外框；所述內(nèi)框和外框的內(nèi)外邊界分別與所述第 一透光區(qū)域和第二透 光區(qū)域相臨或相3妾，其中，所述內(nèi)框和外框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)， 所得的與所述內(nèi)框和外框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn)生的偏移方不一致。
4. 如權(quán)利要求3所述的相偏移光罩，其特征在于所述第二透光 區(qū)域的厚度為J- ^ ，其中-為透過(guò)所述第二透光區(qū)域的光的相位，2;r(" -1)義為透過(guò)所述第二透光區(qū)域的光的波長(zhǎng)，"為透過(guò)所述第二透光區(qū)域的 光的折射率。
5. 如權(quán)利要求4所述的相偏移光罩，其特征在于透過(guò)所述第二透 光區(qū)域的光的相位^的取值范圍為0<0<2冗，并且^M;r。
6. —種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)方法，其特征在于包括如下步驟a. 在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)一相偏移光罩進(jìn)行曝光，形成一曝光圖案，其中該相偏移光罩包括多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中 至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料形成的框， 所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰或相 接，其中，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)， 所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn) 生的偏移方向不一致，其中，所述曝光圖案包括與所述多個(gè)框?qū)?yīng)的多個(gè)圖案，b. 檢測(cè)所述多個(gè)圖案之間的相互位置關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括c. 根據(jù)所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多個(gè)圖案的相位 位置關(guān)系，來(lái)控制對(duì)所述曝光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，重復(fù)步驟b和c，直至所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多 個(gè)圖案的相位位置關(guān)系相 一致。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述每個(gè)框的 形狀包括圓形，三角形或多邊形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于， 所述多個(gè)透光區(qū)域包括第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域；所述多個(gè)框包括同心的內(nèi)框和外框；所述多個(gè)圖案包括第一圖案和第二圖案， 其中，所述步驟b包括檢測(cè)所述第一圖案中心和第二圖案中心 的相對(duì)位移。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟c還包括 -根據(jù)所檢測(cè)的相對(duì)位移，控制對(duì)所述曝光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至所述相對(duì)位移值小于一個(gè)預(yù)定閾值。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟c包括 -當(dāng)?shù)诙D案中心在第一圖案中心的左上方時(shí)，曝光機(jī)臺(tái)的焦距小于預(yù)定焦距，控制增大曝光機(jī)臺(tái)的焦距；-當(dāng)?shù)诙D案中心在第一圖案中心的右下方時(shí)，曝光機(jī)臺(tái)的焦距大于預(yù)定焦距，控制減小曝光機(jī)臺(tái)的焦距；直至所述第 一 圖案中心與所述第二圖案中心的相對(duì)位移值小于 預(yù)定閾值。
12. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述步驟c包括 -當(dāng)?shù)诙D案中心在第一圖案中心的左方時(shí)，曝光機(jī)臺(tái)的焦距小于預(yù)定焦距，控制增大曝光機(jī)臺(tái)的焦距；-當(dāng)?shù)诙D案中心在第一圖案中心的右方時(shí)，曝光機(jī)臺(tái)的焦距大于 預(yù)定焦距，控制減小曝光機(jī)臺(tái)的焦距；直至所述第 一 圖案中心與所述第二圖案中心的相對(duì)位移值小于 預(yù)定閾值。
13. 如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所 述預(yù)定閾值為0孩i米至l(H敖米。
14. 一種利用相偏移光罩的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)裝置，其特征在于其 結(jié)構(gòu)包括檢測(cè)器，用于檢測(cè)在預(yù)定焦距下利用曝光機(jī)臺(tái)對(duì)一相偏移光罩進(jìn)行 曝光后的圖案的相對(duì)位移，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，其中該相偏移光罩包括多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中 至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料形成的框， 所述每個(gè)框的內(nèi)外邊界分別與所述多個(gè)透光區(qū)域中任兩個(gè)相鄰或相 接，其中，其中至少兩個(gè)框被放置為，使得當(dāng)利用該光罩進(jìn)行曝光時(shí)， 所得的與所述至少兩個(gè)框相應(yīng)的曝光圖案隨曝光機(jī)臺(tái)焦距變化而產(chǎn) 生的偏移方向不一致，其中，所述曝光圖案包括與所述多個(gè)框?qū)?yīng)的多個(gè)圖案。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，其結(jié)構(gòu)還包括 控制器，根據(jù)所述檢測(cè)器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)對(duì)所述曝光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)， 直至所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多個(gè)圖案的相位位置關(guān)系相一致。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，所述每個(gè)框 的形狀包括圓形，三角形或多邊形。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于， 所述多個(gè)透光區(qū)域包括第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域；所述多個(gè)框包括同心的內(nèi)框和外框；所述多個(gè)圖案包括第 一 圖案和第二圖案， 其中，所述檢測(cè)器用于檢測(cè)第一圖案中心和第二圖案中心的相對(duì)位 移，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述控制器還用于 -根據(jù)所述檢測(cè)器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)，控制對(duì)所屬曝光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至所述相對(duì)位移值小于一個(gè)預(yù)定閾值。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述控制器用于 -當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到第二圖案中心在第一圖案中心的左上方時(shí)，曝光機(jī)臺(tái)的焦距小于預(yù)定焦距，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)給所述控制器，所述控制器 發(fā)出控制信號(hào)控制增大曝光機(jī)臺(tái)的焦距；-當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到第二圖案中心在第一圖案中心的右下方時(shí)，曝光 機(jī)臺(tái)的焦距大于預(yù)定焦距，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)給所述控制器，所述控制器 發(fā)出控制信號(hào)控制減小曝光機(jī)臺(tái)的焦距；直至所述第 一 圖案中心與所述第二圖案中心的相對(duì)位移值小于 預(yù)定閾值。
20. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述控制器用于 -當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到第二圖案中心在第一圖案中心的左方時(shí)，曝光機(jī)臺(tái)的焦距小于預(yù)定焦距，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)給所述控制器，所述控制器發(fā) 出控制信號(hào)控制增大曝光機(jī)臺(tái)的焦距；畫當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到第二圖案中心在第一圖案中心的右方時(shí)，曝光機(jī) 臺(tái)的焦距大于預(yù)定焦距，發(fā)出檢測(cè)信號(hào)給所述控制器，所述控制器發(fā) 出控制信號(hào)控制減小曝光機(jī)臺(tái)的焦距；直至所述第 一 圖案中心與所述第二圖案中心的相對(duì)位移值小于 預(yù)定閾值。
21.如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所 述預(yù)定閾值為0微米至IO微米。
全文摘要
一種PSM與利用PSM的曝光機(jī)臺(tái)焦距校準(zhǔn)方法及裝置，涉及半導(dǎo)體曝光工藝領(lǐng)域，所述PSM包括多個(gè)由透光材料制成的透光區(qū)域，其中至少兩個(gè)透光區(qū)域具有預(yù)定的光程差；多個(gè)由非透光材料制成的框。其中，所述曝光圖案包括與所述多個(gè)框?qū)?yīng)的多個(gè)圖案。本發(fā)明根據(jù)所述多個(gè)框的相互位置關(guān)系與所檢測(cè)的多個(gè)圖案的相位位置關(guān)系，來(lái)控制對(duì)所述曝光機(jī)臺(tái)的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明校準(zhǔn)精度高，而且操作簡(jiǎn)單，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了時(shí)間。
文檔編號(hào)G03F1/26GK101452202SQ20071017185
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者余云初, 軻 張, 蘇少明, 郁志芳 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司