本發(fā)明涉及微電子器件受到靜電影響的敏感度評(píng)測(cè)，具體為一種半導(dǎo)體光刻用光罩在生產(chǎn)制程中的靜電敏感度評(píng)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、透射型光罩是以石英玻璃為常用的透光基板，在基板上以鉻（chrome）作為不透光或硅化鉬（mosi）等作為半透射的相移材質(zhì)構(gòu)成的各種光刻用轉(zhuǎn)移圖案結(jié)構(gòu)。光罩上的圖案關(guān)鍵尺寸一致性（critical?dimension?uniformity）直接影響到半導(dǎo)體光刻制程的良率。光罩上以鉻或mosi構(gòu)成的圖案在光罩的生產(chǎn)制程中以及光罩在半導(dǎo)體光刻制程中均對(duì)制程環(huán)境中的靜電呈現(xiàn)顯著敏感特性。以65nm制程節(jié)點(diǎn)的半導(dǎo)體其光刻使用的4x光罩鉻圖案線距縮至260nm，則對(duì)靜電影響呈現(xiàn)非常高的敏感度。

2、而靜電對(duì)于光罩的影響方式主要通過efm（electric?field?induced?ionmigration，電場(chǎng)致離子遷移）與esd（electro-static?discharge，靜電放電）導(dǎo)致光罩產(chǎn)品的cd超規(guī)格不良。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）發(fā)明目的

2、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種半導(dǎo)體光刻用光罩在生產(chǎn)制程中的靜電敏感度評(píng)測(cè)方法，完全基于光罩在其生產(chǎn)制程階段及半導(dǎo)體光刻工序使用階段的靜電作用方式，提取出兩種靜電影響光罩的測(cè)試模型，通過本發(fā)明提出的靜電敏感度評(píng)測(cè)方法得到的光罩靜電敏感度數(shù)據(jù)-最高耐受靜電壓，則作為光罩生產(chǎn)企業(yè)與半導(dǎo)體晶圓制造企業(yè)用于光罩產(chǎn)品靜電防護(hù)等級(jí)的直接參照技術(shù)性依據(jù)，解決了上述背景中所提出的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、一種半導(dǎo)體光刻用光罩在生產(chǎn)制程中的靜電敏感度評(píng)測(cè)方法，包括評(píng)測(cè)光罩靜電敏感度之esd情形的方法和評(píng)測(cè)光罩靜電敏感度之efm情形的方法，所述評(píng)測(cè)光罩靜電敏感度之esd情形的方法包括以下步驟：

5、1)使用一帶有靜電屏蔽腔體的靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)與雙極性直流高壓源以及連接emi天線的示波器構(gòu)成，所述測(cè)試機(jī)構(gòu)包括由絕緣塑料板加工形成左右兩條滑動(dòng)的凹槽結(jié)構(gòu)底板、絕緣塑料板加工而成的長(zhǎng)度大于50mm的支撐柱、用于支撐待測(cè)光罩；待測(cè)光罩圖案面朝上放置于支撐柱上；

6、2）絕緣塑料板加工而成的支撐柱、其高度超出支撐待測(cè)光罩的支撐柱至少10mm；厚度為1-3mm的透明絕緣塑料板放置于支撐柱上；由不銹鋼等金屬材質(zhì)加工而成的直徑為5mm的電極棒通過物理方式與絕緣塑料板加工而成的滑動(dòng)臂進(jìn)行裝配；

7、3）所述靜電屏蔽腔體包括金屬板材質(zhì)加工而成的腔體固定部件與上蓋構(gòu)成，容納待測(cè)光罩、手動(dòng)光罩夾、空氣離子化裝置以及emi天線,所述靜電屏蔽腔體側(cè)板開有過線孔，供靜電加壓測(cè)試線穿過腔體一端介質(zhì)電極棒末端、另一端接至雙極性直流高壓源的高壓輸出端口，

8、還包括測(cè)試步驟：

9、將光罩靜電作用放入腔體固定部件中的底板上，首先用非接觸式靜電壓儀表，對(duì)靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)中所有部件的靜電帶電進(jìn)行測(cè)試，如果測(cè)得的靜電帶電|u|>20v，則開啟空氣離子化裝置對(duì)向高靜電帶電部位進(jìn)行中和消除，直至靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)的所有部位測(cè)得的靜電帶電|u|<20v；其次待測(cè)光罩通過測(cè)試人員手持手動(dòng)光罩夾放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)中，在手動(dòng)光罩夾取出待測(cè)光罩前，亦需通過非接觸式靜電壓儀表測(cè)試其光罩夾持部件、光罩夾開合器與手柄處的靜電帶電條件，通過上一步的方法，確保手動(dòng)光罩夾的靜電帶電|u|<20v，方可進(jìn)行待測(cè)光罩的取放操作；最后待測(cè)光罩的靜電帶電狀態(tài)亦需采用類似的方法確保其靜電帶電|u|<20v后，方可由手動(dòng)光罩夾夾取放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)中；

10、通過步驟一將待測(cè)光罩圖案面朝上的姿態(tài)置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)支撐柱頂部后，首先用非接觸式靜電壓儀表對(duì)待測(cè)光罩全產(chǎn)品尺寸范圍靜電帶電測(cè)試，如果測(cè)得的靜電壓數(shù)據(jù)|u|>20v，則需開啟空氣離子化裝置對(duì)象待測(cè)光罩所處的范圍進(jìn)行靜電消除，直至掃測(cè)待測(cè)光罩全域的靜電帶電|u|<20v；然后手動(dòng)拿取絕緣板放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)的支撐柱）頂部，采用非接觸式靜電壓測(cè)試儀表（31）對(duì)絕緣板全域進(jìn)行靜電帶電測(cè)試，通過類似于上一步的方法，確保絕緣板全域的靜電帶電滿足|u|<20v；最后將組合電極棒的滑動(dòng)臂組合放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)底板的滑動(dòng)槽中并停留在滑動(dòng)槽的滑動(dòng)末端，而電極棒接上加壓測(cè)試線，并與腔體外部的雙極性直流高壓源的正極輸出端口相連接，此時(shí)用非接觸式靜電衣儀表掃測(cè)滑動(dòng)臂，通過空氣離子化裝置的靜電中和消除過程，確保腔體內(nèi)的靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)中的所有機(jī)構(gòu)件靜電帶電滿足|u|<20v，關(guān)閉空氣離子化裝置的電源，合上腔體的上蓋，示波器的觸發(fā)電平設(shè)置為比較靈敏的數(shù)值、時(shí)間刻度設(shè)置為20ns左右，準(zhǔn)備開啟靜電加壓測(cè)試；

11、3)設(shè)置雙極性直流高壓源的輸出電壓為50v，開啟高壓輸出開關(guān)，此時(shí)通過測(cè)試腔體內(nèi)部的機(jī)構(gòu)，緩慢移動(dòng)電極棒的滑動(dòng)臂從靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)底板的滑動(dòng)槽始端，滑動(dòng)至末端，期間同步關(guān)注示波器的顯示屏是否被觸發(fā)捕捉到emi波形，此時(shí)靜電作用過程結(jié)束，關(guān)閉雙極性直流高壓源37的高壓輸出開關(guān)；

12、4)如果步驟三種未捕捉到emi波形，表面待測(cè)光罩內(nèi)部未發(fā)生靜電放電，將雙極性直流高壓源的輸出電壓增加50v至100v，然后重復(fù)步驟三的剩余操作步驟，其中電極棒的滑動(dòng)臂由靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)底板的末端反向移動(dòng)至始端位置；

13、5）重復(fù)步驟四的操作，依次按50v增加雙極性直流高壓源的輸出電壓值，直至示波器被觸發(fā)捕捉到emi波形，記錄此時(shí)雙極性直流高壓源的輸出電壓值，極為待測(cè)光罩的正極性最大esd耐受靜電壓值；

14、6)準(zhǔn)備另一片待測(cè)光罩（23），供靜電加壓測(cè)試線（36）穿過腔體一端介質(zhì)電極棒（21）末端、另一端接至雙極性直流高壓源（37）的負(fù)極性高壓輸出端口，重復(fù)以上一至五的步驟，記錄此時(shí)雙極性直流高壓源（41）的輸出電壓值，極為待測(cè)光罩（23）的負(fù)極性最大esd耐受靜電壓值

15、所述評(píng)測(cè)光罩靜電敏感度之efm情形的方法，包括；測(cè)試機(jī)構(gòu)與評(píng)測(cè)方法，所述測(cè)試機(jī)構(gòu)包括待測(cè)光罩與一雙極性直流高壓源，而光罩的efm不良則通過具備納米分辨力的afm進(jìn)行檢測(cè)判定，所述光罩靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)采用上述esd情形中的主體機(jī)構(gòu)，而靜電作用電極為半徑2.5mm的金屬球體，通過絕緣支桿匹配金屬手?jǐn)Q螺栓與絕緣塑料板加工而成的滑動(dòng)臂組件相裝配，且滑動(dòng)臂組件頂部開有貫通滑動(dòng)孔供絕緣支桿帶動(dòng)球形電極在待測(cè)光罩上方滑動(dòng)，球形電極連接高壓測(cè)試線經(jīng)絕緣支桿內(nèi)部與雙極性直流高壓源輸出端口相連接，

16、所述評(píng)測(cè)方法包括以下步驟：

17、首先用非接觸式靜電壓儀表，對(duì)靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)中所有部件的靜電帶電進(jìn)行測(cè)試，如果測(cè)得的靜電帶電|u|>20v，則開啟空氣離子化裝置對(duì)向高靜電帶電部位進(jìn)行中和消除，直至靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)的所有部位測(cè)得的靜電帶電|u|<20v；其次待測(cè)光罩通過測(cè)試人員手持手動(dòng)光罩夾放置于絕緣支柱頂部，在手動(dòng)光罩夾取出待測(cè)光罩夾前，亦需通過非接觸式靜電壓儀表測(cè)試其光罩夾持部件、光罩夾開合器與手柄處的靜電帶電條件，通過上一步的方法，確保手動(dòng)光罩夾的靜電帶電|u|<20v，方可進(jìn)行待測(cè)光罩的取放操作；最后待測(cè)光罩的靜電帶電狀態(tài)亦需采用類似的方法確保其靜電帶電|u|<20v后，方可由手動(dòng)光罩夾夾取放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)的絕緣支柱上。

18、通過步驟一將待測(cè)光罩圖案面朝上的姿態(tài)置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)支撐柱頂部后，首先用非接觸式靜電壓儀表對(duì)待測(cè)光罩全產(chǎn)品尺寸范圍靜電帶電測(cè)試，如果測(cè)得的靜電壓數(shù)據(jù)|u|>20v，則需開啟空氣離子化裝置對(duì)象待測(cè)光罩所處的范圍進(jìn)行靜電消除，直至掃測(cè)待測(cè)光罩全域的靜電帶電|u|<20v；然后手動(dòng)拿取絕緣板放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)的支撐柱頂部，采用非接觸式靜電壓測(cè)試儀表對(duì)絕緣板全域進(jìn)行靜電帶電測(cè)試，通過類似上一步的方法，確保絕緣板全域的靜電帶電滿足|u|<20v；最后將組合球形電極的滑動(dòng)臂組合放置于靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)底板的滑動(dòng)槽中并停留在滑動(dòng)槽的滑動(dòng)末端，絕緣支桿停留在滑動(dòng)臂頂部滑動(dòng)孔的最右端，而連接球形電極的高壓測(cè)試線與雙極性直流高壓源的正極輸出端口相連接，此時(shí)用非接觸式靜電壓儀表掃測(cè)滑動(dòng)臂，通過空氣離子化裝置的靜電中和消除過程，整個(gè)靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)中的所有機(jī)構(gòu)件靜電帶電滿足|u|<20v，關(guān)閉空氣離子化裝置的電源，準(zhǔn)備開啟靜電加壓測(cè)試。

19、設(shè)置雙極性直流高壓源的輸出電壓為20v，開啟高壓輸出開關(guān)，此時(shí)緩慢移動(dòng)球形電極的滑動(dòng)臂從靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)底板的滑動(dòng)槽始端；此時(shí)松動(dòng)螺栓，將絕緣支桿繼續(xù)左移5mm后，螺栓擰緊，然后緩慢移動(dòng)滑動(dòng)臂從底板滑槽始端移至始端末端，如此重復(fù)左移球形電極的位置-移動(dòng)滑動(dòng)臂，直至球形電極的活動(dòng)范圍覆蓋待測(cè)光罩的全產(chǎn)品尺寸區(qū)域，此時(shí)關(guān)閉雙極性直流高壓源的高壓輸出，用手動(dòng)光罩夾取出待測(cè)光罩，通過afm檢測(cè)圖案的cd是否超出管控規(guī)格；

20、如果經(jīng)過步驟三測(cè)試的光罩未超出cd管控規(guī)格，將雙極性直流電壓源的輸出電壓增加20v至40v，重復(fù)以上步驟一至步驟三的操作，直至afm檢測(cè)光罩圖案cd超出管控規(guī)格，記錄此時(shí)雙極性直流高壓源的輸出電壓值，即為該款光罩產(chǎn)品的正極性最大efm耐受靜電壓值；

21、準(zhǔn)備同款另一片待測(cè)光罩，將球形電極的加壓測(cè)試線接至雙極性直流高壓源的負(fù)極性輸出端口，重復(fù)以上步驟一至步驟四，得到該待測(cè)光罩的負(fù)極性最大efm耐受靜電壓值。

22、優(yōu)選的，所述絕緣塑料板滿足表面電阻>1e11?ohms。

23、優(yōu)選的，所述電極棒與待測(cè)光罩的最小距離為6.0-6.5mm。

24、優(yōu)選的，所述所述非接觸式靜電壓儀表用于檢測(cè)物料靜電帶電的分辨率直徑至少為5mm。

25、優(yōu)選的，所述在移動(dòng)球形電極的滑動(dòng)臂覆蓋待測(cè)光罩的全產(chǎn)品尺寸區(qū)域時(shí)，移動(dòng)速度控制在50mm/sec左右。

26、優(yōu)選的，所述空氣離子化裝置用于在整個(gè)測(cè)試過程中對(duì)靜電作用測(cè)試機(jī)構(gòu)、待測(cè)光罩及手動(dòng)光罩夾進(jìn)行靜電歸零中和消除。

27、從以上技術(shù)方案可以看出，本技術(shù)具有以下有益效果：

28、該發(fā)明通過本發(fā)明提供的光罩efm敏感度評(píng)測(cè)方法得到的數(shù)據(jù)，可填補(bǔ)光罩正產(chǎn)企業(yè)與半導(dǎo)體晶圓廠等使用企業(yè)在對(duì)光罩在其生產(chǎn)制程中進(jìn)行靜電防護(hù)時(shí)僅關(guān)注esd而忽略efm的盲區(qū)，更重要的是光罩發(fā)生了efm后，會(huì)顯著提高其esd敏感程度，進(jìn)而促使光罩生產(chǎn)企業(yè)與半導(dǎo)體晶圓廠等使用企業(yè)健全其生產(chǎn)制程中的光罩靜電防護(hù)程序。而這些光罩相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)制程的靜電防護(hù)等級(jí)建立在本發(fā)明提供的光罩efm敏感度測(cè)試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，從而通過采取有效的技術(shù)措施，將光罩遇到的生產(chǎn)制程環(huán)境中的靜電帶電風(fēng)險(xiǎn)有效管控在光罩的最大efm耐受靜電壓范圍內(nèi)，則光罩在其生產(chǎn)制程中便可免于發(fā)生靜電引發(fā)efm導(dǎo)致光罩cd不良問題。

29、通過本發(fā)明提供的光罩esd敏感度評(píng)測(cè)方法得到的數(shù)據(jù)，可對(duì)光罩正產(chǎn)企業(yè)與半導(dǎo)體晶圓廠等使用企業(yè)在對(duì)光罩在其生產(chǎn)制程中的esd防護(hù)提供直接具體的靜電防護(hù)管控等級(jí)，通過采取有效的技術(shù)措施，將光罩遇到的生產(chǎn)制程環(huán)境中的靜電帶電風(fēng)險(xiǎn)有效管控在光罩的最大esd耐受靜電壓范圍內(nèi)，則光罩便可免于發(fā)生靜電引發(fā)esd導(dǎo)致光罩cd不良問題。

30、圖中：1、石英玻璃基板；2、chrome材質(zhì)的guard?ring結(jié)構(gòu)；3、半導(dǎo)體光刻器件圖案；4、底座；5、pod中的支撐限位機(jī)構(gòu)；6、光罩；7、負(fù)極性靜電；8、靜電；9、旋轉(zhuǎn)控制軸；10、機(jī)械手臂；11、機(jī)械臂支撐限位機(jī)構(gòu)；12、手動(dòng)光罩夾；13、固定支撐限位機(jī)構(gòu)；14、伸縮頂針；15、鉻離子遷移區(qū)域帶；16、第一物理缺損癥狀；17、第二物理缺損癥狀；18、底板；19、第一支撐柱；20、絕緣板；21、電極棒；22、第二支撐柱；23、待測(cè)光罩；24、空氣離子化裝置；25、第一滑動(dòng)臂；26、手柄；27、固定臂；28、夾持部件；29、光罩夾開合器；30、活動(dòng)臂；31、靜電壓儀表；32、測(cè)試機(jī)構(gòu)；33、腔體固定部件；34、上蓋；35、第一過線孔；36、供靜電加壓測(cè)試線；37、雙極性直流高壓源；38、emi天線；39、第二過線孔；40、測(cè)試線；41、示波器；42、滑動(dòng)臂組件；43、球形電極；44、支架；45、絕緣支桿；46、螺栓；47、第一鉻圖案擴(kuò)散現(xiàn)象；48、cd管控規(guī)格；49、第二鉻圖案擴(kuò)散現(xiàn)象；50、第三鉻圖案擴(kuò)散現(xiàn)象；3-1、第一鉻圖案；3-2、第二鉻圖案。