镜头缺陷检测方法、装置及半导体结构的制备方法与流程

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1.本技术涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种镜头缺陷检测方法、装置及半导体结构的制备方法。

背景技术：

2.光刻机是整个芯片产业链中最核心的一个设备，用于将掩模版上的图形转移到晶圆表面。曝光过程中，光刻机中的光源提供光束并使光束透射过画有线路图的掩模版，再经光刻机中的镜头对透射出的光束补偿各种光学误差后，将掩模版上的线路图映射到晶圆表面。
3.镜头是光刻机最核心的部分之一，它的的工作任务就是将光照在晶圆上。由于要求光线必须均匀，分辨率高，对镜头要求也非常高。
4.因此，如何对光刻机的镜头是否存在缺陷进行检测，是当前亟需解决的问题。

技术实现要素：

5.基于此，本技术提供了一种镜头缺陷检测方法、装置及半导体结构的制备方法，可以对光刻机的镜头是否存在缺陷进行检测，以提升制备所得半导体结构的使用可靠性以及生产良率。
6.为了实现上述目的，一方面，本技术根据一些实施例，提供了一种镜头缺陷检测方法，其特征在于，用于检测光刻机的镜头是否存在缺陷；所述检测方法包括：
7.提供晶圆；
8.对所述晶圆分区域进行多次曝光，在所述多次曝光的过程中，至少采用两种不同的曝光能量；
9.在所述多次曝光后，根据所述晶圆上是否出现斑点判断所述镜头是否存在缺陷。
10.在其中一个实施例中，所述晶圆包括阵列排布的多个曝光区域；所述多次曝光包括：对所述曝光区域逐一或逐列进行曝光；
11.所述镜头缺陷检测方法还包括：
12.在所述多次曝光后，若所述镜头同一部分曝光过的至少两个所述曝光区域均出现所述斑点，则所述镜头存在缺陷。
13.在其中一个实施例中，各所述曝光区域的面积相等。
14.在其中一个实施例中，多个所述曝光区域沿所述第一方向排布呈行，沿所述第二方向排布呈列，所述第一方向和所述第二方向相交；其中，相邻列所述曝光区域对应的所述曝光能量不同。
15.在其中一个实施例中，同一列所述曝光区域对应的所述曝光能量相同，且多列所述曝光区域对应的所述曝光能量沿所述第一方向逐渐增大。
16.在其中一个实施例中，多列所述曝光区域对应的所述曝光能量沿所述第一方向从预设初始曝光能量开始按照预设步长逐渐增大。
17.在其中一个实施例中，所述预设初始曝光能量为80毫焦～120毫焦。
18.在其中一个实施例中，所述预设步长为8毫焦～12毫焦。
19.另一方面，本技术还根据一些实施例，提供了一种镜头缺陷检测装置，所述检测装置用于实施如前述任一实施例提供的镜头缺陷检测方法。
20.再一方面，本技术还根据一些实施例，提供了一种半导体结构的制备方法，包括：
21.提供光刻机；
22.采用如前述任一实施例提供的镜头缺陷检测方法对所述光刻机的镜头进行检测；
23.当所述光刻机经过检测判定所述镜头不存在缺陷后，采用所述光刻机制备半导体结构。
24.本技术提供的镜头缺陷检测方法、装置及半导体结构的制备方法至少具有如下有益效果：
25.本技术提供的检测方法，通过采用不同的曝光能量对同一晶圆进行曝光，能够检测到镜头上不那么明显的缺陷，具有较高的敏感度；而且检测过程简单且易于实施。通过对光刻机的镜头进行缺陷检测，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得半导体结构的使用可靠性及生产良率。
26.本技术提供的检测装置，用于实施如前述实施例提供的检测方法，因此，可以通过采用不同的曝光能量对同一晶圆进行曝光，能够检测到镜头上不那么明显的缺陷，具有较高的敏感度；而且检测过程简单且易于实施。通过对光刻机的镜头进行缺陷检测，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得半导体结构的使用可靠性及生产良率。
27.本技术提供的半导体结构的制备方法，采用前述实施例提供的检测方法对光刻机的镜头进行检测，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得半导体结构的使用可靠性及生产良率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本技术其中一个可能的实施例提供的检测方法的流程示意图；
30.图2为本技术其中一个可能的实施例提供的检测方法中，步骤s100所提供的晶圆的结构示意图；
31.图3为本技术其中一个可能的实施例提供的检测方法中，步骤s300中曝光区域出现斑点的结构示意图；
32.图4为本技术其中一个可能的实施例提供的半导体结构的制备方法的流程示意图。
33.附图标记说明：
34.100、晶圆；101、曝光区域；102、斑点。
具体实施方式
35.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的首选实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。在本技术实施例中，“在本技术一个可能的实施例中”或者“在一些可能的实施例中”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“在本技术一个可能的实施例中”或者“在一些可能的实施例中”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“在本技术一个可能的实施例中”或者“在一些可能的实施例中”词旨在以具体方式呈现相关概念。
37.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解，在本技术以下各实施例中，“至少两种”、“多个”是指两个及两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a、b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
38.需要说明的是，当术语“组成”和/或“包括”在该说明书中使用时，可以确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。同时，在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
39.本技术的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本技术的范围。
40.光刻机是整个芯片产业链中最核心的一个设备，用于将掩模版上的图形转移到晶圆表面。曝光过程中，光刻机中的光源提供光束并使光束透射过画有线路图的掩模版，再经光刻机中的镜头对透射出的光束补偿各种光学误差后，将掩模版上的线路图映射到晶圆表面。镜头是光刻机最核心的部分之一，它的的工作任务就是将光照在晶圆上。由于要求光线必须均匀，分辨率高，对镜头要求也非常高。
41.因此，如何对光刻机的镜头是否存在缺陷进行检测，是当前亟需解决的问题。
42.目前，传统的光刻机镜头缺陷检测方法一般使用的是固定的曝光能量，在已涂胶的裸硅片上曝光后显影，形成图形，然后通过晶圆检测装置进行扫描或通过检测人员进行宏观的目视检测等方法判断当前镜头是否存在缺陷。
43.但是，对于充分曝光的裸硅片来说，上述检测方法只能检测得到镜头上比较明显的缺陷，因此只能适用于光刻机用于生产传统集成电路时的工艺检测。如果需要检验光刻机是否适合制备对镜头更敏感的器件时，如用于热红外成像的微型机电装置(micro-electro-mechanical system，简称mems)，传统的光刻机镜头缺陷检测方法敏感度则还不够。
44.基于此，本技术根据一些实施例，提供了一种检测方法。
45.请参阅图1，在本技术一个可能的实施例中，所述包括如下步骤：
46.s100：提供晶圆(wafer)。
47.s200：对晶圆分区域进行多次曝光；在多次曝光的过程中，至少采用两种不同的曝光能量。
48.s300：在多次曝光后，根据晶圆上是否出现斑点判断镜头是否存在缺陷。
49.传统的检测方法，由于使用的是固定的曝光能量，若这一固定的曝光能量使得晶圆整个被充分曝光，那么不明显的镜头缺陷就很可能无法显现出来或无法被检测人员目视检测得到。而上述实施例提供的检测方法，通过采用不同的曝光能量对同一晶圆进行曝光，能够检测到镜头上不那么明显的缺陷，具有较高的敏感度；而且检测过程简单且易于实施。通过对光刻机的镜头进行缺陷检测，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得半导体结构的使用可靠性及生产良率。
50.为了更清楚的说明本技术实施例提供的检测方法，以下请结合图2至图3理解本技术一些可能的实施例。
51.在步骤s100中，请参阅图2，提供晶圆100。
52.在本技术一个可能的实施例中，晶圆100可以指半导体结构的制程中所用的硅晶片，由于其形状一般设置为圆形，故称为晶圆；在晶圆100上可以加工制作成各种电路元件结构。在一些可能的实施例中，晶圆100还可以为锗(ge)晶圆、砷化镓(gaas)晶圆、氮化镓(gan)晶圆。此外，晶圆100的材质还可以包括绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)和/或绝缘体上锗(geoi)等等。本技术实施例提供的检测方法对晶圆100的材质并不做具体限定，可以根据实际的需求选择合适材质的晶圆100。
53.在步骤s200中，请继续参阅图2，对晶圆100分区域进行多次曝光；在多次曝光的过程中，至少采用两种不同的曝光能量。
54.作为示例，如图2所示，晶圆100可以包括阵列排布的多个曝光区域101。在此基础上，对晶圆100分区域进行多次曝光的步骤可以采用如下的方式进行，比如：对曝光区域101逐一或逐列进行曝光。
55.由于在同一晶圆100中采用至少两种不同的曝光能量进行曝光，使得在晶圆100中的曝光区域101会产生至少两种不同的状态。如图2所示，图2中标示出了被充分曝光的a区域，以及完全没有被曝光的b区域。其中，a区域中包括采用150毫焦(mj)进行曝光的曝光区域101和采用160毫焦进行曝光的曝光区域101；b区域中包括采用100毫焦进行曝光的曝光区域101。
56.可以理解，本技术对于步骤s200对晶圆100进行多次曝光的过程中采用几种不同的曝光能量并不做具体限定，这可以根据实际需求进行适应性的设定。在本技术一个可能的实施例中，如图2所示，可以在步骤s200对晶圆100进行多次曝光的过程中，采用七种不同的曝光能量。譬如，在步骤s200对晶圆100进行多次曝光的过程中，可以采用100毫焦、110毫焦、120毫焦、130毫焦、140毫焦、150毫焦及160毫焦七种不同的曝光能量对各曝光区域101进行曝光。
57.本技术实施例提供的检测方法对于曝光区域101的形状和大小均不做具体限定。
作为示例，各曝光区域101可以面积相等。
58.请继续参阅图2，在本技术其中一个可能的实施例中，多个曝光区域101可以沿第一方向排布呈行，沿第二方向排布呈列，第一方向和第二方向相交。其中，相邻列曝光区域101对应的曝光能量不同。
59.如图2所示，可以将图2中示出的x方向作为本技术实施例中的第一方向。
60.作为示例，同一列曝光区域101对应的曝光能量可以相同，同时多列曝光区域101对应的曝光能量可以沿第一方向逐渐增大。
61.本技术实施例提供的检测方法对于曝光区域101的形式亦不做具体限定。如图2所示，晶圆100可以包括多个芯片，以及隔离各芯片的切割道(scribe line)，切割道位于各芯片之间，且切割道与各芯片相邻接；其中，多个芯片呈阵列排布。在本技术一个可能的实施例中，曝光区域101可以为包括一列芯片的区域。
62.在本技术其中一个可能的实施例中，可以在步骤s200多次曝光的过程中，多列曝光区域101对应的曝光能量沿第一方向从预设初始曝光能量开始按照预设步长逐渐增大。
63.在上述实施例提供的检测方法中，对多个曝光区域依次进行曝光，采用预设初始曝光能量对其中一个曝光区域进行第一次曝光，然后可以从预设初始曝光能量起，每一个field(一个field指的是进行一次曝光)改变预设步长的曝光能量对下一个曝光区域进行曝光，这样从宏观上可以目视检测到从完全没有被曝光到充分被曝光的渐变，如图2所示。也就是说，在上述实施例提供的检测方法中，每进行一次曝光，则在上一次进行曝光所采用的曝光能量的基础上步进一个预设步长，达到渐变的效果。
64.可以理解，预设步长的大小越小，越能够形成渐变效果，从而对于光刻机镜头缺陷检测的敏感度也越高。同时，预设步长的大小还应当根据实际检测过程中晶圆100上芯片的数量进行适应性的设定。
65.本技术对于预设初始曝光能量的大小并不做具体限定。在本技术一个可能的实施例中，预设初始曝光能量的大小可以为80毫焦～120毫焦；譬如，预设初始曝光能量的大小可以为80毫焦、90毫焦、100毫焦、110毫焦或120毫焦等等。
66.在本技术一个可能的实施例中，预设初始曝光能量的大小为100毫焦。
67.本技术对于预设步长的大小亦不做具体限定。在本技术一个可能的实施例中，预设步长的大小可以为8毫焦～12毫焦；譬如，预设步长的大小可以为8毫焦、9毫焦、10毫焦、11毫焦或12毫焦等等。
68.在本技术一个可能的实施例中，预设步长的大小为10毫焦。
69.如图2所示，曝光区域101为包括一列芯片的区域。在本技术一个可能的实施例中，沿x方向按列依次对各曝光区域101进行曝光。以100毫焦为预设初始曝光能量对x方向上第一个曝光区域(图2中的b区域包括的曝光区域)进行第一次曝光；然后在沿x方向按列依次对各曝光区域101进行曝光的过程中，以10毫焦为预设步长，从100毫焦起，每次曝光增加10毫焦，使得对接下来的各曝光区域101依次进行曝光的曝光能量为110毫焦、120毫焦、130毫焦、140毫焦、150毫焦及160毫焦。如此，检测人员可以从宏观上通过目视检测观测到从完全没有被曝光到充分被曝光的渐变。
70.本技术实施例提供的镜头缺陷检测方法对于多列曝光区域101对应的曝光能量沿第一方向从预设初始曝光能量开始按照预设步长逐渐增大的实现方式并不做具体限定。作
为示例，可以遵循曝光-能量矩阵(focus-energy matrix，简称fem)的规则，使多列曝光区域101对应的曝光能量沿第一方向从预设初始曝光能量开始按照预设步长逐渐增大。
71.请参阅图3，在步骤s300中，在多次曝光后，根据晶圆100上是否出现斑点102判断镜头是否存在缺陷。
72.可以理解，在步骤s300中，可以采用但不限于通过用于质量检测与量测的设备对晶圆100进行扫描的方式，或者通过检测人员进行宏观目视检测的方式观察晶圆100上是否出现斑点102。
73.在本技术其中一个可能的实施例中，所述镜头缺陷检测方法还可以包括如下的步骤：
74.在多次曝光后，若镜头同一部分曝光过的至少两个曝光区域101均出现斑点102，则判定镜头存在缺陷。
75.在对晶圆100分区域进行多次曝光的过程中，是采用同一镜头对各曝光区域101进行曝光。因此如果镜头上存在缺陷，则在镜头曝光过的曝光区域101上的相似位置均会出现斑点102。
76.可以理解，在上述步骤中，可以采用但不限于通过用于质量检测与量测的设备对晶圆100进行扫描的方式，或者通过检测人员进行宏观目视检测的方式观察多次曝光后镜头同一部分曝光过的至少两个曝光区域101是否均出现斑点102。
77.在本技术一个可能的实施例中，可以采用科磊(kla)晶圆检测设备对晶圆100进行扫描。
78.在本技术一个可能的实施例中，光刻机可以为用于制备微型机电装置的光刻机。
79.也就是说，上述实施例提供的检测方法，可以用于检测光刻机是否适合用于制备微型机电装置的工艺。
80.本技术对于微型机电装置的种类并不做具体限定。在本技术一个可能的实施例中，微型机电装置可以包括但不仅限于热红外探测器件。
81.由于mems热红外探测器件是对镜头更敏感的器件，传统的光刻机镜头缺陷检测方法敏感度不够。上述实施例提供的检测方法，可以用于检测光刻机是否适合用于制备mems热红外探测器件的工艺，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免后续制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得mems热红外探测器件的使用可靠性及生产良率。
82.在本技术一个可能的实施例中，光刻机可以为阿斯麦尔(asml holding n.v，简称asml)公司的光刻机。具体的，光刻机的型号可以为asml pas5500-2000系列i-line光刻机。
83.本技术还根据一些实施例，提供一种镜头缺陷检测装置。
84.所述镜头缺陷检测装置可以用于实施如前述任一实施例提供的镜头缺陷检测方法。
85.上述实施例提供的镜头缺陷检测装置，可以用于实施如前述实施例提供的镜头缺陷检测方法，因此，可以通过采用不同的曝光能量对同一晶圆进行曝光，能够检测到镜头上不那么明显的缺陷，具有较高的敏感度；而且检测过程简单且易于实施。通过对光刻机的镜头进行缺陷检测，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得半导体结构的使用可靠性及生产良率。
86.本技术还根据一些实施例，提供一种半导体结构的制备方法。
87.请参阅图4，在本技术一个可能的实施例中，所述半导体结构的制备方法可以包括如下的步骤：
88.s1：提供光刻机。
89.s2：采用如前述任一实施例提供的镜头缺陷检测方法对光刻机的镜头进行检测。
90.s3：当光刻机经过检测判定镜头不存在缺陷后，采用光刻机制备半导体结构。
91.本技术提供的半导体结构的制备方法，采用前述实施例提供的镜头缺陷检测方法对光刻机的镜头进行检测，可以在检测得出当前光刻机的镜头存在缺陷时及时进行调整，避免制备出存在瑕疵的产品，有利于提高制备所得半导体结构的使用可靠性及生产良率。
92.本技术提供的半导体结构的制备方法对于步骤s1中所提供的光刻机的种类并不做具体限定。在本技术一个可能的实施例中，光刻机可以为阿斯麦尔(as ml holding n.v，简称asml)公司的光刻机。具体的，光刻机的型号可以为asml pas5500-2000系列i-line光刻机。
93.应该理解的是，虽然图1和图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
94.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
95.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种镜头缺陷检测方法，其特征在于，用于检测光刻机的镜头是否存在缺陷；所述检测方法包括：提供晶圆；对所述晶圆分区域进行多次曝光，在所述多次曝光的过程中，至少采用两种不同的曝光能量；在所述多次曝光后，根据所述晶圆上是否出现斑点判断所述镜头是否存在缺陷。2.根据权利要求1所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，所述晶圆包括阵列排布的多个曝光区域；所述多次曝光包括：对所述曝光区域逐一或逐列进行曝光；所述镜头缺陷检测方法还包括：在所述多次曝光后，若所述镜头同一部分曝光过的至少两个所述曝光区域均出现所述斑点，则所述镜头存在缺陷。3.根据权利要求2所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，各所述曝光区域的面积相等。4.根据权利要求2所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，多个所述曝光区域沿所述第一方向排布呈行，沿所述第二方向排布呈列，所述第一方向和所述第二方向相交；其中，相邻列所述曝光区域对应的所述曝光能量不同。5.根据权利要求4所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，同一列所述曝光区域对应的所述曝光能量相同，且多列所述曝光区域对应的所述曝光能量沿所述第一方向逐渐增大。6.根据权利要求5所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，多列所述曝光区域对应的所述曝光能量沿所述第一方向从预设初始曝光能量开始按照预设步长逐渐增大。7.根据权利要求6所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，所述预设初始曝光能量为80毫焦～120毫焦。8.根据权利要求6所述的镜头缺陷检测方法，其特征在于，所述预设步长为8毫焦～12毫焦。9.一种镜头缺陷检测装置，其特征在于，所述检测装置用于实施如权利要求1至8中任一项所述的镜头缺陷检测方法。10.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：提供光刻机；采用如权利要求1至8中任一项所述的镜头缺陷检测方法对所述光刻机的镜头进行检测；当所述光刻机经过检测判定所述镜头不存在缺陷后，采用所述光刻机制备半导体结构。

技术总结

本申请涉及一种镜头缺陷检测方法、装置及半导体结构的制备方法。本申请中的镜头缺陷检测方法包括：提供晶圆；所述晶圆包括多个曝光区域；对各所述曝光区域进行曝光，在所述多次曝光的过程中，至少采用两种不同的曝光能量；在所述多次曝光后，根据各所述曝光区域是否出现斑点判断所述镜头是否存在缺陷；若所述曝光区域出现斑点，则判定所述镜头存在缺陷。本申请提供的镜头缺陷检测方法，通过采用不同的曝光能量对同一晶圆进行曝光，能够检测到镜头上不那么明显的缺陷，具有较高的敏感度；而且检测过程简单且易于实施。测过程简单且易于实施。测过程简单且易于实施。