專利名稱：利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工業(yè)中有多種方法確定最佳光刻曝光和劑量條件，用以認(rèn)證特定的各級掩膜和工藝。最常用的光刻方法是FEM(聚焦與曝光量矩陣)和PWQ(工藝窗口認(rèn)證)。請參看圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中，采用聚焦與曝光量矩陣FEM(F0CUS Energe Matrix) 確定最佳光刻工藝參數(shù)時，通常在一片晶圓之上形成一抗蝕劑層，在該抗蝕劑層上劃分出排列為η行m列的不同區(qū)域(field)(如圖1中圓形中的方格區(qū)域)，在橫向方向上各個不同區(qū)域采用不同的聚焦條件設(shè)定，在縱向方向上各個不同區(qū)域采用不同的曝光劑量設(shè)定， 從而實現(xiàn)在各個區(qū)域上采用不同的聚焦設(shè)定和/或不同的曝光劑量設(shè)定，并最終通過光刻在各個區(qū)域內(nèi)形成相同圖像，并測量各個區(qū)域所形成的圖像，從而得到晶圓上不同區(qū)域形成的圖像CD值及其所對應(yīng)的光刻聚焦及曝光劑量的全部數(shù)據(jù)集。依據(jù)得到的圖像最佳CD 值最終確定進(jìn)行光刻的最佳聚焦條件和曝光劑量。但由于晶圓上被劃分的各個區(qū)域內(nèi)不同位置的高度并不絕對精確地相同，特別是對于采用在之前已經(jīng)過多道工藝的晶圓來說更是如此，因此，晶圓上各個區(qū)域內(nèi)雖然采用了相同的聚焦條件，但各個區(qū)域內(nèi)不同位置的實際聚焦條件并不相同。當(dāng)對各個區(qū)域所形成圖像的CD值進(jìn)行測量時，通常選擇各個區(qū)域內(nèi)某一相同的固定位置的圖像進(jìn)行測量，但該測量點很可能由于具有一定的高度差而使其實際的聚焦條件同設(shè)定聚焦條件不同，這樣通過測量得到的CD值判斷最佳聚焦條件時必然存在誤差，導(dǎo)致確定出的最佳聚焦條件不精準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法容易導(dǎo)致確定出的最佳聚焦條件不精準(zhǔn)的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，包括以下步驟提供一半導(dǎo)體晶圓，在所述半導(dǎo)體晶圓上劃分出若干不同區(qū)域；所述區(qū)域數(shù)量同需設(shè)定的不同第一光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等；在所述半導(dǎo)體晶圓的各個所述區(qū)域內(nèi)依次沉積若干層薄膜介質(zhì)層，所述薄膜介質(zhì)層的層數(shù)同需設(shè)定的不同第二光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等且各層薄膜介質(zhì)層的厚度均相等；對各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層依次進(jìn)行刻蝕，使各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層形成階梯狀；在各 個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上暴露在外的階梯部分均涂覆光刻膠，并對各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層采用相同的第二光刻工藝參數(shù)條件設(shè)定，且使用圖像相同的掩膜板進(jìn)行曝光和顯影，使各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上形成相同的圖像；對于各個所述區(qū)域內(nèi)各層薄膜介質(zhì)層上所形成的圖像，在每層薄膜介質(zhì)層上均選取某一位置上所形成的圖像測量其特征尺寸值，最終形成所有所述區(qū)域內(nèi)各層薄膜介質(zhì)層上形成的圖像的特征尺寸值以及其所對應(yīng)的第一光刻工藝參數(shù)和第二光刻工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)集，根據(jù)該數(shù)據(jù)集判斷出得到最佳圖像特征尺寸的最佳第一光刻工藝參數(shù)條件和第二光刻工藝參數(shù)條件。可選的，所述薄膜介質(zhì)層為是硅氧化物層或多晶硅層?？蛇x的，所述劃分出的區(qū)域分散分布于所述半導(dǎo)體晶圓上。可選的，所述劃分出的不同區(qū)域排列為1行η列，所述列數(shù)η同需設(shè)定的不同第一光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等。可選的，所述劃分出的不同區(qū)域排列為m行1列，所述行數(shù)m同需設(shè)定的不同第一光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等。本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法中，由于在晶圓各個區(qū)域內(nèi)形成了多層薄膜介質(zhì)層的階梯狀堆棧且各層薄膜介質(zhì)層的厚度相等，則在每個區(qū)域采用相同聚焦條件設(shè)定的情況下，由于各層薄膜介質(zhì)層之間具有高度差，從而造成進(jìn)行光刻時各層薄膜介質(zhì)層得到的聚焦條件不同，即在各個區(qū)域內(nèi)有多少層薄膜介質(zhì)層就可得到多少個不同的聚焦條件設(shè)定，且相鄰薄膜介質(zhì)層所得到的聚焦條件設(shè)定之間的差值由于各層薄膜介質(zhì)層的厚度相等而相等。因此，進(jìn)行光刻時，當(dāng)各個區(qū)域采用不同的曝光劑量設(shè)定時，各個區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上也同時實現(xiàn)了不同的聚焦條件設(shè)定。采用本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，由于沉積的多層薄膜介質(zhì)層的厚度相等，各層薄膜介質(zhì)層的厚度誤差可控制在士 1. 5%的范圍內(nèi)，因此在選取各層薄膜介質(zhì)層上最終形成的圖像時，無論選取位置在何處其實際的聚焦條件都不會與設(shè)定的聚焦條件有很大誤差，從而可更加精確的確定出最佳聚焦條件。同時本發(fā)明方法中，要完成一組曝光劑量設(shè)定和一組聚焦條件設(shè)定所得到的圖像的特征尺寸值的采集，只需要在晶圓上的幾個區(qū)域，或在一行區(qū)域或一列區(qū)域上劃分出的不同區(qū)域進(jìn)行光刻和數(shù)據(jù)采集就可以了，無需同現(xiàn)有技術(shù)一樣形成區(qū)域陣列進(jìn)行光刻，因此可有效提高效率，同時也可節(jié)省成本。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法示意圖；圖2為本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法示意圖；圖3a至圖3e為本發(fā)明方法中，在晶圓中各個區(qū)域形成介質(zhì)堆棧的方法示意圖；圖4為本發(fā)明方法中，在晶圓中各個區(qū)域內(nèi)形成圖像的測量選取方法示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。
本發(fā)明提供的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法可利用多種替換方式實現(xiàn)，下面是通過較佳的實施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為了便于說明，示意圖不依一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。請結(jié)合參看圖2、圖3a至圖3e以及圖4，圖2為本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法示意圖；圖3a至圖!Be為本發(fā)明方法中，在晶圓中各個區(qū)域形成介質(zhì)堆棧的方法示意圖；圖4為本發(fā)明方法中，在晶圓中各個區(qū)域內(nèi)形成圖像的測量選取方法示意圖。本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法包括以下步驟首先，如圖2所示，提供一半導(dǎo)體晶圓100，在所述半導(dǎo)體晶圓100上劃分出若干不同區(qū)域101 ；所述區(qū)域101的數(shù)量同需設(shè)定的不同曝光劑量條件的數(shù)量相等；所述區(qū)域101 可以分散分布于所述半導(dǎo)體晶圓100上，也可以排列為一定的圖形，例如各個所述區(qū)域101 排列為1行η列，所述列數(shù)η同需設(shè)定的不同曝光劑量條件的數(shù)量相等，或者也可以排列為 1列m行，所述行數(shù)m同需設(shè)定的不同曝光劑量條件的數(shù)量相等，例如圖2方框110中的單個方格代表一個區(qū)域101，各個區(qū)域101排列為1列6行；其次，如圖3a所示，在所述半導(dǎo)體晶圓100的各個所述區(qū)域101內(nèi)依次沉積若干層薄膜介質(zhì)層，所述薄膜介質(zhì)層的層數(shù)同需設(shè)定的不同聚焦條件的數(shù)量相等且各層薄膜介質(zhì)層的厚度均相等；再次，如圖北至圖!Be所示，對各個所述區(qū)域101內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層依次進(jìn)行刻蝕，使各個所述區(qū)域101內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層形成階梯狀；再次，在各個所述區(qū)域101內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上暴露在外的階梯部分均涂覆光刻膠；對各個所述區(qū)域101內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層采用相同的聚焦條件設(shè)定，并使用圖像相同的掩膜板進(jìn)行曝光和顯影，使各個所述區(qū)域101內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上形成相同的圖像；由于各個所述區(qū)域101的各層薄膜介質(zhì)層之間具有高度差，從而造成進(jìn)行光刻時各層薄膜介質(zhì)層得到的聚焦條件不同，且相鄰薄膜介質(zhì)層所得到的聚焦條件設(shè)定之間的差值由于各層薄膜介質(zhì)層的厚度相等而相等。因此，進(jìn)行光刻時，當(dāng)各個所述區(qū)域101采用不同的曝光劑量設(shè)定時，各個所述區(qū)域101內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上也同時實現(xiàn)了不同的聚焦條件設(shè)定；最后，如圖4所示，對于各個所述區(qū)域101內(nèi)各層薄膜介質(zhì)層上所形成的圖像，在每層薄膜介質(zhì)層上均選取某一位置上所形成的圖像測量其特征尺寸(CD)值，例如選取圖4 中所顯示的各層薄膜介質(zhì)層上五角星所標(biāo)示的位置的圖像進(jìn)行特征尺寸的測量，最終形成所有所述區(qū)域101內(nèi)各層薄膜介質(zhì)層上形成的圖像的特征尺寸值以及其所對應(yīng)的聚焦條件和曝光劑量條件的數(shù)據(jù)集，根據(jù)該數(shù)據(jù)集判斷出得到最佳圖像特征尺寸的最佳聚焦條件和最佳曝光劑量條件。 所述薄膜介質(zhì)層可以是硅氧化物層、多晶硅層等等。 本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法中，由于在晶圓各個區(qū)域內(nèi)形成了多層薄膜介質(zhì)層的階梯狀堆棧且各層薄膜介質(zhì)層的厚度相等，則在每個區(qū)域采用相同聚焦條件設(shè)定的情況下，由于各層薄膜介質(zhì)層之間具有高度差，從而造成進(jìn)行光刻時各層薄膜介質(zhì)層得到的聚焦條件不同，即在各個區(qū)域內(nèi)有多少層薄膜介質(zhì)層就可得到多少個不同的聚焦條件設(shè)定，且相鄰薄膜介質(zhì)層所得到的聚焦條件設(shè)定之間的差值由于各層薄膜介質(zhì)層的厚度相等而相等。因此，進(jìn)行光刻時，當(dāng)各個區(qū)域采用不同的曝光劑量設(shè)定時，各個區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上也同時實現(xiàn)了不同的聚焦條件設(shè)定。采用本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，由于沉積的多層薄膜介質(zhì)層的厚度相等，各層薄膜介質(zhì)層的厚度誤差可控制在士 1. 5%的范圍內(nèi)，因此在選取各層薄膜介質(zhì)層上最終形成的圖像時，無論選取位置在何處其實際的聚焦條件都不會與設(shè)定的聚焦條件有很大誤差，從而可更加精確的確定出最佳聚焦條件。同時本發(fā)明方法中，要完成一組曝光劑量設(shè)定和一組聚焦條件設(shè)定所得到的圖像的特征尺寸值的采集，只需要在晶圓上的幾個區(qū)域，或在一行區(qū)域或一列區(qū)域上劃分出的不同區(qū)域進(jìn)行光刻和數(shù)據(jù)采集就可以了，無需同現(xiàn)有技術(shù)一樣形成區(qū)域陣列進(jìn)行光刻，因此可有效提高效率，同時也可節(jié)省成本。
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和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，包括以下步驟提供一半導(dǎo)體晶圓，在所述半導(dǎo)體晶圓上劃分出若干不同區(qū)域；所述區(qū)域的數(shù)量同需設(shè)定的不同第一光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等；在所述半導(dǎo)體晶圓的各個所述區(qū)域內(nèi)依次沉積若干層薄膜介質(zhì)層，所述薄膜介質(zhì)層的層數(shù)同需設(shè)定的不同第二光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等且各層薄膜介質(zhì)層的厚度均相等；對各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層依次進(jìn)行刻蝕，使各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層形成階梯狀；在各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上暴露在外的階梯部分均涂覆光刻膠，并對各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層采用相同的第二光刻工藝參數(shù)條件設(shè)定，且使用圖像相同的掩膜板進(jìn)行曝光和顯影，使各個所述區(qū)域內(nèi)的各層薄膜介質(zhì)層上形成相同的圖像；對于各個所述區(qū)域內(nèi)各層薄膜介質(zhì)層上所形成的圖像，在每層薄膜介質(zhì)層上均選取某一位置上所形成的圖像測量其特征尺寸值，最終形成所有所述區(qū)域內(nèi)各層薄膜介質(zhì)層上形成的圖像的特征尺寸值以及其所對應(yīng)的第一光刻工藝參數(shù)和第二光刻工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)集， 根據(jù)該數(shù)據(jù)集判斷出得到最佳圖像特征尺寸的最佳第一光刻工藝參數(shù)條件和第二光刻工藝參數(shù)條件。
2.如權(quán)利要求1所述的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，其特征在于，所述薄膜介質(zhì)層為是硅氧化物層或多晶硅層。
3.如權(quán)利要求1所述的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，其特征在于，所述區(qū)域分散分布于所述半導(dǎo)體晶圓上。
4.如權(quán)利要求1所述的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，其特征在于，所述區(qū)域排列為1行η列，所述列數(shù)η同需設(shè)定的不同第一光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等。
5.如權(quán)利要求1所述的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法，其特征在于，所述區(qū)域排列為m行1列，所述行數(shù)m同需設(shè)定的不同第一光刻工藝參數(shù)條件的數(shù)量相等。
全文摘要
本發(fā)明的利用聚焦與曝光量矩陣確定最佳光刻工藝參數(shù)的方法中，由于在晶圓各個區(qū)域內(nèi)形成了多層薄膜介質(zhì)層的階梯狀堆棧且各層薄膜介質(zhì)層的厚度相等，因此在選取各層薄膜介質(zhì)層上最終形成的圖像時，無論選取位置在何處其實際的聚焦條件都不會與設(shè)定的聚焦條件有很大誤差，從而可更加精確的確定出最佳聚焦條件。同時本發(fā)明方法中，要完成一組曝光劑量設(shè)定和一組聚焦條件設(shè)定所得到的圖像的特征尺寸值的采集，只需要在晶圓上的幾個區(qū)域，或在一行區(qū)域或一列區(qū)域上劃分出的不同區(qū)域進(jìn)行光刻和數(shù)據(jù)采集就可以了，無需同現(xiàn)有技術(shù)一樣形成區(qū)域陣列進(jìn)行光刻，因此可有效提高效率，同時也可節(jié)省成本。
文檔編號H01L21/027GK102200696SQ20111014201
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者于世瑞 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司