確定光刻曝光離焦量的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種確定光刻曝光離焦量的方法，通過制作光刻膠線條線寬Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線，并根據(jù)可接受的光刻膠線條線寬和光刻膠形貌在兩條Bossung曲線上分別選取第一曝光離焦量區(qū)域和第二曝光離焦量區(qū)域，然后于第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量，第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量，并取第一離焦量和第二離焦量的平均值，就得到最佳光刻曝光離焦量。因此，本發(fā)明在避免了由線寬確定光刻曝光離焦量時出現(xiàn)線寬滿足標準但光刻膠形貌不能滿足刻蝕這一問題的前提下，快速精確確定最佳的光刻曝光離焦量，提高了光刻工藝的穩(wěn)定性，保證了產(chǎn)品良率及質(zhì)量。
【專利說明】確定光刻曝光離焦量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種確定光刻曝光離焦量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻是制造半導體器件和大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵工藝之一。通常，光刻工藝包括使用光致抗蝕劑(或光刻膠）層涂覆半導體晶片（或襯底）和通過具有集成電路圖像的光掩模使用光化性光源（比如準分子激光、汞燈等）將光致抗蝕劑曝光，其不但要具有解析特征尺寸線寬的技術(shù)能力，還要具有保證特征尺寸線寬均勻度和穩(wěn)定度的能力。尤其在芯片的大規(guī)模生產(chǎn)中，如何保證特征尺寸線寬均勻度和穩(wěn)定度，對穩(wěn)定產(chǎn)品良率有十分重要的意義。因此，為保證穩(wěn)定的產(chǎn)品良率，常通過準確確定光刻工藝窗口和曝光條件來實現(xiàn)。其中，光刻工藝窗口是指可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍，曝光條件是指生產(chǎn)時所設定的曝光量和尚焦量。
[0003]目前，常通過制作Bossung曲線圖(如圖I所示)來確定光刻工藝的曝光條件，并從該曲線圖上確定實際生產(chǎn)時所設定的曝光量和離焦量。其中，Bossung曲線圖的制作方法是指在硅片的不同區(qū)域設置不同的曝光量和離焦量，并對硅片上的光刻膠曝光和顯影后，用掃描式電子顯微鏡量測不同區(qū)域特征尺寸的線寬，然后將不同曝光量下的線寬測量值記錄在以線寬和離焦量為軸的二維圖中，并以可接受的光刻膠線條線寬的標準確定可用于生產(chǎn)的離焦量。而光刻膠的線寬僅反映了光刻膠的二維特征，但是不能反映光刻膠的三維形貌。隨著離焦量的變化，光刻膠的形貌會發(fā)生很大的變化(如圖2)。在線寬滿足要求的情況下，光刻膠的形貌可能已經(jīng)不能滿足后續(xù)工藝的要求(如抵抗刻蝕、阻擋離子注入)。因此，以線寬測量值來確定曝光離焦量的方法，會存在其準確性受到線寬二維特征局限的問題。
[0004]為了準確確定光刻曝光離焦量，需要引入描述光刻膠形貌的參數(shù)。一種是直接采用掃描式電子顯微鏡來量測。其中，單次掃描式電子顯微鏡掃描并不能直接給出光刻膠的形貌參數(shù)，但是通過在光刻膠垂直方向不同截面的多次測量，并利用不同截面的多個光刻膠線寬值可以描述光刻膠的形貌。另一種是間接通過量測光刻膠線條側(cè)墻寬度來描述光刻膠的形貌，如圖3所示，其反應了光刻膠線條的線寬I和側(cè)墻寬度2。美國專利US2003215725A1公示了利用光刻膠線條頂部和底部線寬比值變化的極值點或利用光刻膠圖形側(cè)墻寬度變化的極值點來精確確定焦深范圍的上限。中國專利201110250279. 5利用光刻膠線條頂部和底部線寬比值變化精確確定了可用于生產(chǎn)的真實焦深范圍。雖然，以上專利通過引入光刻膠線條頂部和底部線寬比的判斷條件，有效地避免了僅根據(jù)線寬來確定光刻曝光離焦量時，出現(xiàn)線寬滿足標準但光刻膠形貌不能滿足刻蝕的情況，但是在實際生產(chǎn)中最佳光刻曝光的離焦量不一定是光刻工藝窗口的中間值。因此，如何在避免根據(jù)線寬來確定光刻曝光離焦量時出現(xiàn)線寬滿足標準但光刻膠形貌不能滿足刻蝕這一問題的前提下，快速精確確定最佳的光刻曝光離焦量，以提高光刻工藝的穩(wěn)定性和保證產(chǎn)品良率及質(zhì)量是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題之一。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的為，針對上述問題，提出了一種確定光刻曝光離焦量的方法，該方法通過對光刻膠線條線寬Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線的綜合考量，在避免了根據(jù)線寬來確定光刻曝光離焦量時出現(xiàn)線寬滿足標準但光刻膠形貌不能滿足刻蝕這一問題的前提下，快速精確確定最佳的光刻曝光離焦量，以提高光刻工藝的穩(wěn)定性和保證產(chǎn)品良率及質(zhì)量。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種確定光刻曝光離焦量的方法，包括如下步驟：
[0007]步驟S01，在硅片上選取用于形成具有目標線寬的光刻膠線條；
[0008]步驟S02，經(jīng)曝光和顯影后，量測不同曝光區(qū)內(nèi)所述光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度；
[0009]步驟S03，制作所述光刻膠線條線寬的Bossung曲線以及所述光刻膠線條側(cè)墻寬度的Bossung曲線；
[0010]步驟S04，根據(jù)可接受的所述光刻膠線條線寬與目標線寬的差值范圍，在所述光刻膠線條線寬Bossung曲線上確定第一曝光離焦量區(qū)域，以及
[0011]根據(jù)可接受的所述光刻膠線條側(cè)墻寬度范圍，在所述光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上確定第二曝光離焦量區(qū)域；
[0012]步驟S05，然后，于所述第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量，第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量，并取所述第一離焦量和第二離焦量的平均值，就得到光刻曝光離焦量。
[0013]進一步地，所述光刻膠線條位于所述硅片的主圖形區(qū)或監(jiān)測圖形區(qū)。
[0014]進一步地，所述光刻膠線條為孤立線條或密集線條。
[0015]進一步地，所述量測不同曝光區(qū)內(nèi)所述光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度是用掃描式電子顯微鏡來量測的。
[0016]進一步地，所述不同曝光區(qū)內(nèi)的離焦量不同，其他條件均相同。
[0017]進一步地，所述第一離焦量為所述光刻膠線條線寬Bossung曲線上線條線寬與目標線寬差值最小處。
[0018]進一步地，所述第二離焦量為所述光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上側(cè)墻寬度最小處。
[0019]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明一種確定光刻曝光離焦量的方法，通過制作光刻膠線條線寬Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線，并根據(jù)可接受的光刻膠線條線寬和光刻膠形貌在兩條Bossung曲線上分別選取第一曝光離焦量區(qū)域和第二曝光離焦量區(qū)域，然后于第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量，第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量，取第一離焦量和第二離焦量的平均值，就得到了最佳光刻曝光離焦量。因此，本發(fā)明在避免了由線寬確定光刻曝光離焦量時出現(xiàn)線寬滿足標準但光刻膠形貌不能滿足刻蝕這一問題的前提下，快速精確確定最佳的光刻曝光離焦量，提高了光刻工藝的穩(wěn)定性，保證了產(chǎn)品良率及質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細描述，其中：
[0021]圖I是光刻圖形的Bossung曲線示意圖；
[0022]圖2是不同離焦量條件下光刻膠形貌示意圖；
[0023]圖3是光刻膠線條的剖面圖；
[0024]圖4是本發(fā)明確定光刻曝光離焦量的光刻膠線條線寬Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0025]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0026]上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合附圖4對本發(fā)明確定光刻曝光離焦量的方法進行詳細說明。
[0027]圖4是本發(fā)明確定光刻曝光離焦量的光刻膠線條線寬Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線示意圖。
[0028]本發(fā)明一種確定光刻曝光離焦量的方法，包括如下步驟：
[0029]步驟SOI，在硅片上選取用于形成具有目標線寬的光刻膠線條。
[0030]具體來說，也就是在硅片上涂布一層光刻膠，通過具有集成電路圖像的光掩模并使用光化性光源（比如準分子激光、汞燈等)將該光刻膠曝光，形成具有圖形化的光刻膠。然后，選取用來形成具有目標線寬的光刻膠線條。
[0031]在本實施中，上述光刻膠線條可以位于硅片的主圖形區(qū)，也可以位于監(jiān)測圖形區(qū)；上述光刻膠線條可以為孤立線條，也可以為密集線條。
[0032]步驟S02，經(jīng)曝光和顯影后，量測不同曝光區(qū)內(nèi)光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度。
[0033]在本實施例中，硅片上的不同曝光區(qū)內(nèi)光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度是通過掃描式電子顯微鏡來量測的，其中上述光刻膠線條的線寬可以為該光刻膠線條的頂部寬度，也可以為該光刻膠線條的底部寬度，更近一步地，上述光刻膠線條的線寬為該光刻膠線條的頂部寬度。優(yōu)選地，在使用掃描式電子顯微鏡來量測同一片硅片上的不同曝光區(qū)內(nèi)光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度之前，還包括對上述光刻膠線條的曝光和顯影工藝過程。另外，上述不同曝光區(qū)內(nèi)所設置的離焦量不同，其他條件均相同。
[0034]步驟S03，制作光刻膠線條線寬的Bossung曲線以及光刻膠線條側(cè)墻寬度的Bossung 曲線。
[0035]具體來說，為便于對光刻膠線條線寬的Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度的Bossung曲線進行綜合考量，將光刻膠線條線寬的Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度的Bossung曲線置于同一坐標系下，以快速準確的確定光刻曝光的離焦量。其中，上述光刻膠線條線寬的Bossung曲線是根據(jù)所測量出的光刻膠線條線寬來制作的，上述光刻膠線條側(cè)墻寬度的Bossung曲線是根據(jù)所測量出的光刻膠線條側(cè)墻寬度來制作的。
[0036]步驟S04，根據(jù)可接受的光刻膠線條線寬與目標線寬的差值范圍，在光刻膠線條線寬Bossung曲線上確定第一曝光離焦量區(qū)域，以及根據(jù)可接受的光刻膠線條側(cè)墻寬度范圍，在光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上確定第二曝光離焦量區(qū)域。
[0037]在本實施例中，根據(jù)可接受的光刻膠線條線寬與目標線寬的差值范圍，在光刻膠線條線寬Bossung曲線上確定可用于生產(chǎn)的離焦量區(qū)域，即第一曝光離焦量區(qū)域。具體地，可接受的光刻膠線條線寬與目標線寬的差值范圍為-IOyn!到ΙΟμπι。根據(jù)可接受的光刻膠線條側(cè)墻寬度范圍，在光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上確定可用于生產(chǎn)的離焦量區(qū)域，即第二曝光離焦量區(qū)域。具體地，可接受的光刻膠線條側(cè)墻寬度范圍為-O. I μ m到
O.I μ m0
[0038]步驟S05，然后，于第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量，第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量，并取上述第一離焦量和第二離焦量的平均值，就得到光刻曝光離焦量。
[0039]如圖4所示，在光刻膠線條線寬Bossung曲線上的第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量A，其中，該第一離焦量A為光刻膠線條線寬Bossung曲線上線條線寬與目標線寬差值最小處的離焦量，也即該光刻膠線條線寬Bossung曲線的拐點所對應的離焦量。在光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上的第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量B，其中，該第二離焦量B為光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上側(cè)墻寬度最小處的離焦量，也即該光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上側(cè)墻寬度為O處所對應的離焦量。
[0040]根據(jù)上述的第一離焦量A和第二離焦量B，取此二者的平均值為第三離焦量C，即得到了最佳光刻曝光的離焦量。
[0041]綜上所述，本發(fā)明一種確定光刻曝光離焦量的方法，通過制作光刻膠線條線寬Bossung曲線和光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線，并根據(jù)可接受的光刻膠線條線寬和光刻膠形貌在兩條Bossung曲線上分別選取第一曝光離焦量區(qū)域和第二曝光離焦量區(qū)域，然后于第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量，第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量，并取第一離焦量和第二離焦量的平均值，就得到最佳光刻曝光離焦量。因此，本發(fā)明在避免了由線寬確定光刻曝光離焦量時出現(xiàn)線寬滿足標準但光刻膠形貌不能滿足刻蝕這一問題的前提下，快速精確確定最佳的光刻曝光離焦量，提高了光刻工藝的穩(wěn)定性，保證了產(chǎn)品良率及質(zhì)量。
[0042]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟SOI，在硅片上選取用于形成具有目標線寬的光刻膠線條； 步驟S02，經(jīng)曝光和顯影后，量測不同曝光區(qū)內(nèi)所述光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度； 步驟S03，制作所述光刻膠線條線寬的Bossung曲線以及所述光刻膠線條側(cè)墻寬度的Bossung 曲線； 步驟S04，根據(jù)可接受的所述光刻膠線條線寬與目標線寬的差值范圍，在所述光刻膠線條線寬Bossung曲線上確定第一曝光離焦量區(qū)域，以及 根據(jù)可接受的所述光刻膠線條側(cè)墻寬度范圍，在所述光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上確定第二曝光離焦量區(qū)域； 步驟S05，然后，于所述第一曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第一離焦量，第二曝光離焦量區(qū)域內(nèi)選取第二離焦量，并取所述第一離焦量和第二離焦量的平均值，就得到光刻曝光離焦量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，所述光刻膠線條位于所述硅片的主圖形區(qū)或監(jiān)測圖形區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，所述光刻膠線條為孤立線條或密集線條。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，所述量測不同曝光區(qū)內(nèi)所述光刻膠線條的線寬和側(cè)墻寬度是用掃描式電子顯微鏡來量測的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，所述不同曝光區(qū)內(nèi)的離焦量不同，其他條件均相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，所述第一離焦量為所述光刻膠線條線寬Bossung曲線上線條線寬與目標線寬差值最小處。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定光刻曝光離焦量的方法，其特征在于，所述第二離焦量為所述光刻膠線條側(cè)墻寬度Bossung曲線上側(cè)墻寬度最小處。
【文檔編號】H01L21/66GK103488060SQ201310461184
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】毛智彪, 智慧 申請人:上海華力微電子有限公司