[发明专利]一种准确和定量的缺陷检测确认光刻工艺窗口的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及对晶圆的光刻工艺窗口进行光刻工艺条件确认的方法，具体为一种准确和定量的缺陷检测确认光刻工艺窗口的方法。

背景技术

从第一个晶体管问世算起，半导体技术的发展已有多半个世纪了，现在它仍保持着强劲的发展态势，继续遵循Moore定律即芯片集成度18个月翻一番，每三年器件尺寸缩小0.7倍的速度发展。集成电路在制造过程中经历了材料制备、掩膜、光刻、清洗、刻蚀、渗杂、化学机械抛光等多个工序，其中尤以光刻工艺最为关键，决定着制造工艺的先进程度。

随着集成电路由微米级向钠米级发展，光刻采用的光波波长也从近紫外（NUV）区间的436nm、365nm波长进入到深紫外（DUV）区间的248nm、193nm波长。目前大部分芯片制造工艺采用了248nm和193nm光刻技术。

光刻的基本原理是利用光致抗蚀剂（或称光刻胶）感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。但是要将在掩模板上的图形转移到硅片以符合器件电性性能的要求，在实际的生产工艺中需要对光刻的主要工艺条件如能量和焦距进行工艺窗口的确认来选择生产条件。

目前业内有两种常用的方法，图1是常用的能量与焦距的矩阵分布设计并通过在线的缺陷来确认生产工艺的窗口，由于缺陷检测的原理是进行相邻芯片的图形信号比对来发现不正常图形的位置，如图2所示芯片B上的缺陷是由相邻芯片的信号数据得到的，图2（a）中表示的是相邻的三个芯片A、B、C，图2（b）中将芯片A和芯片B进行比对，图2（c）中将芯片B和芯片C进行比对；但是因为晶圆上所有的光刻条件都不同，所以在比对时会引入很多噪音不利于最优条件的确认，图3表示的是最后得到的光刻工艺窗口确认图，其中，填充斜线图案区域为未检测到缺陷的芯片位置，填充点状图案区域为检测到有缺陷的芯片位置。

图4是目前推出不久的方法，其设计主要是将晶圆中间两列的芯片定为确认基准条件并进行曝光光刻，其他的在它水平两边的芯片曝不同光进行光刻，在水平方向的芯片分别与中间的两个基准条件的图形进行比较来确认最优条件，但是一方面基准的条件在晶圆上占用了大量的面积导致光刻条件与第一种方法比有了大幅度的减少，另一方面如果在晶圆上面和下面的芯片数量小于3个将不能进行正常的缺陷检测，得到的结果如图5但数据的可读性不高（图5中，填充斜线图案区域为未检测到缺陷的芯片位置，填充点状图案区域为检测到有缺陷的芯片位置）。

中国发明专利（公开号：102436149A）公开了一种确定光刻工艺窗口的方法，即一种通过对柏桑（Bossung）曲线和光刻胶线条顶部和底部线宽比的综合考量来确定光刻工艺窗口的方法。该发明涉及的方法通过增加光刻胶线条顶部和底部的线宽比的条件，避免了线宽满足标准但光刻胶形貌不能满足刻蚀的情况，提高了光刻工艺窗口的准确性，保证了产品的良率和质量，非常适于实用。

中国发明专利（公开号：1655062）公开了一种用于关于光刻工艺窗口的布图最优化的新型方法和系统，其促进光刻约束不被局部化，以便于提供通过工艺窗口印刷给定电路的能力，该工艺窗口超过使用常规的简化设计规则获得的工艺窗口。

通过上述两个专利可以发现，对确认光刻工艺窗口的准确性的提高是保证后续产品质量的关键步骤，也是未来发展趋势。上述两个专利虽然也提高了光刻工艺窗口的准确性，但与本发明采用的方法并不相同。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开一种准确和定量的缺陷检测确认光刻工艺窗口的方法，以克服现有技术中由于引入噪音等不利因素而导致不利于光刻工艺最优条件和光刻工艺窗口的确认，以及数据可读性不高、精确性不好的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种准确和定量的缺陷检测确认光刻工艺窗口的方法，应用于确认晶圆上的集成电路图形的光刻工艺窗口中，其中，包括如下步骤：提供一用于确认光刻工艺窗口的晶圆；设定所述晶圆中的基准芯片；将所述晶圆中的非基准芯片按照光刻能量与焦距的矩阵分布排列；先后对所述基准芯片、所述非基准芯片进行曝光；先后对所述曝光后的基准芯片、所述曝光后的非基准芯片进行缺陷检测，以得到所述曝光后的基准芯片、所述曝光后的非基准芯片的缺陷检测结果；将所述曝光后的基准芯片的缺陷检测结果与所述曝光后的非基准芯片的缺陷检测结果进行比对，以得到确认的光刻工艺窗口；其中，所述基准芯片为确定基准光刻工艺条件的芯片。