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控制特征尺寸的光刻方法及光刻系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:2811975閱讀:361來源:國知局

專利名稱::控制特征尺寸的光刻方法及光刻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造
技術(shù)領(lǐng)域
,特別涉及一種控制特征尺寸的光刻方法及光刻系統(tǒng)。
背景技術(shù)
:在半導(dǎo)體制造中,隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小,半導(dǎo)體器件的特征尺寸(CD)也越來越小,因此CD的精確度也越來越難控制。因為CD的誤差直接影響到器件的性能,因此CD誤差的控制就越來越重要。在半導(dǎo)體器件的制造過程中,通常首先在半導(dǎo)體晶片上涂覆光刻膠層,通過光刻形成掩膜圖形,在掩膜圖形的掩蔽下進行刻蝕,從而在半導(dǎo)體晶片中得到想要的刻蝕圖形,因此掩膜圖形CD的誤差直接影響到刻蝕圖形的精確度。因為半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)過程是采用流水線的方式,例如,光刻基臺完成一批半導(dǎo)體晶片的光刻之后,會對下一批半導(dǎo)體晶片進行光刻。如圖l所示,在現(xiàn)有技術(shù)中完成一批半導(dǎo)體晶片的光刻之后,一般是通過后工作人員手動分析光刻之的半導(dǎo)體晶片上的掩膜圖形CD的誤差,判斷是否超出合格范圍,當(dāng)超出合格范圍時對光刻基臺的參數(shù)進行調(diào)整,用于對下一批半導(dǎo)體晶片進行光刻,如果沒有超出合格范圍則不調(diào)整參數(shù),直接進行下一次光刻。因為工作人員分析的效率較低,因此分析的次數(shù)有限,而且只有當(dāng)超出合格范圍時才進行反饋調(diào)整,這樣當(dāng)半導(dǎo)體晶片上的掩膜圖形CD的誤差在合格范圍內(nèi)時,就不進行反饋調(diào)整,這樣就不能有效的減小下一批半導(dǎo)體晶片在光刻中掩膜圖形CD的誤差。在公開日2003年10月15日,公告號CN1449577,名稱施行最后臨界尺寸控制的方法及裝置的中國專利中,提供了一種實行最后特征尺寸控制的方法及裝置,用來提高刻蝕CD的精確度,減小誤差。該方法在實行金屬沉積工藝、光刻工藝或刻蝕工藝之后從半導(dǎo)體晶片獲取計量數(shù)據(jù);用所述計量數(shù)據(jù)實行最終特征尺寸控制調(diào)整工藝,其中包括將計量數(shù)據(jù)與該半導(dǎo)體晶片相關(guān)聯(lián),根據(jù)該關(guān)聯(lián)關(guān)系計算尺寸誤差,并修正控制輸入的參數(shù),例如可以對光刻步驟的曝光劑量及曝光焦距進行修正,然后進行反饋。但是上述方法存在的問題是,曝光計量和曝光焦距的精確度較難控制,調(diào)整較復(fù)雜,而且針對同一半導(dǎo)體晶片上形成兩種不同CD的掩膜圖形的情況無法減小掩膜圖形CD的誤差。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種控制特征尺寸的光刻方法及光刻系統(tǒng),減小了光刻后形成的掩膜圖形CD的誤差,提高了掩膜圖形的精確度。本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻方法,包括步驟利用目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,其中n為自然數(shù);抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系,計算工藝因子的實際值;根據(jù)工藝因子的目標(biāo)值與實際值的大小關(guān)系,調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值;利用調(diào)整后的工藝因子的目標(biāo)值對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻??蛇x的,所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,計算方法為所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,計算方法為以第一目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,其中n為自然數(shù);抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;改變工藝因子的第一目標(biāo)值;循環(huán)執(zhí)行至少一次上述步驟,其中在執(zhí)行上述步驟的光刻步驟中每一次光刻的工藝因子的第一目標(biāo)值不同,每一次光刻的半導(dǎo)體晶片不同;根據(jù)得到的特征尺寸差值及其對應(yīng)的工藝因子的第一目標(biāo)值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系。可選的,所述調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值方法為計算工藝因子的目標(biāo)值與實際值的差值,當(dāng)實際值大于目標(biāo)值,將目標(biāo)值減去所述差值作為工藝因子新的目標(biāo)值;當(dāng)實際值小于目標(biāo)值,將目標(biāo)值加上所述差值作為工藝因子新的目標(biāo)值??蛇x的,所述曝光的光源采用環(huán)形照明的方式??蛇x的,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子??蛇x的,每一所述特征尺寸的掩膜圖形對應(yīng)掩模版上一開口圖形,所述曝光的方法為套準(zhǔn)所述開口圖形中的最小者。相應(yīng)的本發(fā)明還提供了一種控制特征尺寸的光刻系統(tǒng),包括光刻基臺、特征尺寸測量裝置、偏差計算裝置、工藝因子計算裝置以及反饋裝置,其中,光刻基臺包括曝光系統(tǒng)和顯影裝置,所述曝光系統(tǒng)用于利用目標(biāo)值的工藝因子對具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行曝光;所述顯影裝置用于對曝光系統(tǒng)曝光后的半導(dǎo)體晶片進行顯影,在每一片所述半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層中形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形;特征尺寸測量裝置用于測量光刻基臺光刻后得到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸;偏差計算裝置用于計算特征尺寸測量裝置測量到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;工藝因子計算裝置用于根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系計算工藝因子的實際值;反饋裝置用于比較工藝因子的所述實際值和所述目標(biāo)值的大小關(guān)系,并根據(jù)所述大小關(guān)系確定工藝因子的目標(biāo)值應(yīng)該調(diào)整到的值,并將應(yīng)該調(diào)整到的值作為新的目標(biāo)值反饋給光刻基臺的曝光系統(tǒng)。可選的,所述曝光系統(tǒng)的光源為環(huán)形照明??蛇x的,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子。上述技術(shù)方案的優(yōu)點是通過測量光刻得到的任意兩種不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸,得到所述特征尺寸差值,利用所述特征尺寸差值以及所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值,然后用新的目標(biāo)值的工藝因子進行下一次光刻,從而減小下一次光刻的掩膜圖形的特征尺寸的誤差。在一個技術(shù)方案中,利用工藝因子的第一目標(biāo)值進行光刻,通過測量光刻得到的任意兩種不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸,得到所述特征尺寸差值,然后循環(huán)執(zhí)行所述光刻和測量的步驟,其中在執(zhí)行上述步驟的光刻步驟中每一次光刻的工藝因子的第一目標(biāo)值不同,每一次光刻的半導(dǎo)體晶片不同,從而得到多組工藝因子的第一目標(biāo)值及對應(yīng)的特征尺寸差值,最后利用所述第一目標(biāo)值及對應(yīng)的所述特征尺寸差值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,利用該方法可以簡便的得到較準(zhǔn)確的所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,為光刻中曝光的工藝因子調(diào)整提供了依據(jù)。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種光刻方法的示意圖;圖2為本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻方法實施例的流程圖;圖3_圖4為本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻方法實施例中所使用的曝光系統(tǒng)示意圖;圖5為本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻方法實施例中光刻之后半導(dǎo)體晶片表面示意圖;圖6為本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻方法一實施例的示意圖;圖7為本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻系統(tǒng)一實施例的示意圖。具體實施例方式因為半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)過程是采用流水線的方式,例如在完成一批半導(dǎo)體晶片的光刻之后,會對下一批半導(dǎo)體晶片進行光刻。在現(xiàn)有技術(shù)中完成一批半導(dǎo)體晶片的光刻之后,一般是通過工作人員手動分析光刻之后的掩膜圖形的CD誤差,判斷是否超出合格范圍,當(dāng)超出合格范圍時對光刻基臺的參數(shù)進行調(diào)整,用于對下一批半導(dǎo)體晶片進行光刻,如果沒有超出合格范圍則不調(diào)整參數(shù)直接進行下一次光刻。因為工作人員分析的效率較低,因此分析的次數(shù)有限,而且只有當(dāng)超出合格范圍時才進行反饋調(diào)整,這樣當(dāng)半導(dǎo)體晶片上掩膜圖形CD的誤差在合格范圍內(nèi)時,就不進行反饋調(diào)整,這樣就不能有效的減小下一批半導(dǎo)體晶片光刻的誤差。發(fā)明人研究后認(rèn)為在半導(dǎo)體器件的制造中因為通常在一個半導(dǎo)體晶片上會制造多個半導(dǎo)體器件,例如2個、10個、100個。這樣就需要在一個半導(dǎo)體晶片上一次光刻形成不同CD的多種掩膜圖形,但是在曝光過程中針對多種不同CD的掩膜圖形曝光只能套準(zhǔn)其中的一種CD,這樣就會造成沒有套準(zhǔn)的圖形的CD具有較大誤差。例如,一次光刻形成90nm和100nm的掩膜圖形,如果套準(zhǔn)lOOnm的掩膜圖形,則光刻之后應(yīng)該為90nm的掩膜圖形就可能遠遠偏移90nm。在光刻的過程中,曝光所用到的曝光系統(tǒng)通常包括曝光光源、透鏡以及掩模版。曝光時,曝光光源透過掩模版上的開口圖形,將開口圖形的像成到透鏡上,然后透過透鏡到達半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層上,對光刻膠層曝光。所述開口圖形在透鏡的中心面所成像的面積與中心面的比值,叫做工藝因子(sigma)。因為工藝因子會影響曝光系統(tǒng)所成像的分辨率,因此通過調(diào)整工藝因子可以調(diào)整光刻形成的掩膜圖形的CD。結(jié)合上述研究,發(fā)明人一種通過調(diào)整曝光步驟中的工藝因子的目標(biāo)值,從而調(diào)整光刻后掩膜圖形的CD誤差的方法。本發(fā)明的控制特征尺寸的光刻方法,包括步驟利用目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,其中n為自然數(shù);抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系,計算工藝因子的實際值;根據(jù)工藝因子的目標(biāo)值與實際值的大小關(guān)系,調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值;利用調(diào)整后的工藝因子的目標(biāo)值對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻。其中,所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,計算方法為以第一目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,其中n為自然數(shù);抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;改變工藝因子的第一目標(biāo)值;循環(huán)執(zhí)行至少一次上述步驟,其中在執(zhí)行上述步驟的光刻步驟中每一次光刻的工藝因子的第一目標(biāo)值不同,每一次光刻的半導(dǎo)體晶片不同;根據(jù)得到的特征尺寸差值及其對應(yīng)的工藝因子的第一目標(biāo)值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系。其中,所述調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值方法為計算工藝因子的目標(biāo)值與實際值的差值,當(dāng)實際值大于目標(biāo)值,將目標(biāo)值減去所述差值作為工藝因子新的目標(biāo)值;當(dāng)實際值小于目標(biāo)值,將目標(biāo)值加上所述差值作為工藝因子新的目標(biāo)值。其中,所述曝光的光源采用環(huán)形照明的方式。其中,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子。其中,每一所述特征尺寸的掩膜圖形對應(yīng)于掩模版上一開口圖形,所述曝光的方法為套準(zhǔn)所述開口圖形中的最小者。相應(yīng)的本發(fā)明還提供了一種控制特征尺寸的光刻系統(tǒng),包括光刻基臺、特征尺寸測量裝置、偏差計算裝置、工藝因子計算裝置以及反饋裝置,其中,光刻基臺包括曝光系統(tǒng)和顯影裝置,所述曝光系統(tǒng)用于利用目標(biāo)值的工藝因子對具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行曝光;所述顯影裝置用于對曝光系統(tǒng)曝光后的半導(dǎo)體晶片進行顯影,在每一片所述半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層中形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形;特征尺寸測量裝置用于測量光刻基臺光刻后得到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸;偏差計算裝置用于計算特征尺寸測量裝置測量到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;工藝因子計算裝置用于根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系計算工藝因子的實際值;反饋裝置用于比較工藝因子的所述實際值和所述目標(biāo)值的大小關(guān)系,并根據(jù)所述大小關(guān)系確定工藝因子的目標(biāo)值應(yīng)該調(diào)整到的值,并將應(yīng)該調(diào)整到的值作為新的目標(biāo)值反饋給光刻基臺的曝光系統(tǒng)。其中,所述曝光系統(tǒng)的光源為環(huán)形照明。其中,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子。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。實施例一請參考圖2。S110:利用目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形。首先,為了在光刻之后得到理想尺寸的掩膜圖形,需要在該步為曝光步驟設(shè)置參數(shù),本實施例中利用曝光系統(tǒng)進行曝光,因此需要為曝光系統(tǒng)設(shè)置參數(shù),該參數(shù)的設(shè)定與所需的掩膜圖形的理想尺寸相關(guān),本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所需的掩膜圖形的理想尺寸設(shè)置工藝因子(sigma)的目標(biāo)值(o),以及曝光光源波長(入)、數(shù)值孔徑(NA)等參數(shù)。在本實施例中將要以至少兩種不同理想尺寸曝光,形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,因為通常掩膜圖形越小對應(yīng)的掩膜板上的開口圖形越小,分辨率越低,因此優(yōu)選的將工藝因子設(shè)為較小特征尺寸的掩膜圖形對應(yīng)的開口圖形所需的工藝因子,例如掩膜圖形的兩種理想尺寸為129nm和172nm,則將工藝因子設(shè)置為特征尺寸為129nm的掩膜圖形所需的工藝因子目標(biāo)值。另外如圖4、圖5所述光源可以采用圓形照明或環(huán)形照明,因為采用環(huán)形照明可以提高曝光的精確度,因此在本實施例中采用環(huán)形照明,因此工藝因子也就分為內(nèi)部工藝因子(sigma-inner)和外部工藝因子(sigma-outer),公知的內(nèi)部工藝因子小于外部工藝因子,因為內(nèi)部工藝因子和外部工藝因子的差值的固定,(也就是內(nèi)部工藝因子比外部工藝因子小一個固定數(shù)值),也就是調(diào)整了一個另一個也會相應(yīng)一起調(diào)整,因此本實施例中,所述的工藝因子可以為其中的任意一個。在本實施例中,掩膜圖形的兩種理想尺寸為129nm和172nm,曝光光源的波長(A)設(shè)置為193nm,數(shù)值孔徑(NA)為0.78,內(nèi)部工藝因子(sig腿-inner)的目標(biāo)值(o)為0.536,外部工藝因子(sig腿-outer)的目標(biāo)值(o)為0.74。接著,以目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行曝光,其中n為自然數(shù)。在本實施例中,首先提供n片半導(dǎo)體晶片100,其中n為自然數(shù),例如可以為l片、10片或27片等。所述的半導(dǎo)體晶片100可以是單晶硅、多晶硅或非晶硅;所述半導(dǎo)體晶片100也可以是硅、鍺、砷化鎵或硅鍺化合物;該半導(dǎo)體晶片100還可以具有外延層或絕緣層上硅結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體晶片100還可以包括疊層結(jié)構(gòu),例如所述疊層結(jié)構(gòu)從下至上可以為導(dǎo)電層-絕緣介質(zhì)層,還可以為柵氧層-柵層。所述半導(dǎo)體晶片100上具有光刻膠層102,光刻膠層102可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法形成,例如旋涂法。所述光源可以采用圓形照明或環(huán)形照明,在本實施例中采用環(huán)形照明。在曝光開始需要設(shè)置掩模版上的開口圖形與曝光系統(tǒng)中的標(biāo)記對準(zhǔn)也叫做套準(zhǔn),這樣就可以在半導(dǎo)體晶片的光刻膠層上的特定位置形成所需的掩膜圖形,例如對準(zhǔn)CD為122nm的主開口圖形可以形成CD為122的主掩膜圖形,對準(zhǔn)CD為172nm副開口圖形可以形成CD為122nm的副掩膜圖形。在一片半導(dǎo)體晶片的光刻膠層中要形成兩種特征尺寸的掩膜圖形,也就是主掩膜圖形和副掩膜圖形時,通常只能套準(zhǔn)其中之一。因為開口圖形的CD越小分辨率對光刻后掩膜圖形的CD影響越大,因此保證較小CD的掩膜圖形光刻的精確性,在本實施例中曝光的方法為套準(zhǔn)所述開口圖形中的最小者,例如在本實施例中為套準(zhǔn)CD為122nm的開口圖形。曝光方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法,例如掃描曝光。接著,對所述n片半導(dǎo)體晶片進行顯影,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形。該步可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進行。顯影之后在每一片半導(dǎo)體晶片上得到兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,也就是主掩膜圖形和副掩膜圖形,例如本實施例中理想尺寸為172nm和129nm的兩種掩膜圖形,因為光刻的誤差,在顯影后對應(yīng)得到如圖5所示,主掩膜圖形520的特征尺寸(Major)為135.Onm,副掩膜圖形510的特征尺寸(Minor)為171.5nm。上述光刻步驟中,除所述主掩膜圖形和副掩膜圖形之外,還可以同時形成其它尺寸的掩膜圖形,例如180nm和200nm的掩膜圖形。S120:抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值。從顯影完成的半導(dǎo)體晶片中抽取一片或者多片,并從抽出的半導(dǎo)體晶片上任意抽取至少兩個不同特征尺寸的掩膜圖形,例如在本實施例中為抽取特征尺寸不同的主掩膜圖形和副掩膜圖形,測量CD。測量步驟可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進行測量,例如采用光學(xué)特征尺寸測量設(shè)備(OpticalCD,OCD)針對有規(guī)則的掩膜圖形密集區(qū)的掩膜圖形進行測量,利用反射光束的干涉,形成一組有規(guī)律的譜線,通過分析這些譜線,得到兩種掩膜圖形的CD。例如主掩膜圖形的特征尺寸為135.Onm,副掩膜圖形的特征尺寸為171.5nm。為了更準(zhǔn)確在上述步驟中可以從一個半導(dǎo)體晶片上抽取多個主掩膜圖形測量CD,然后求平均,同樣可以抽取多個副掩膜圖形測量CD,然后求平均。然后計算主掩膜圖形和副掩膜圖形CD的差值(bias),所述差值為絕對值,例如bias=171.5nm_135.Onm=36.5線bias=1135.0nm_171.5nm|=|_36.5nm|=36.5nm。另外還可以抽取多個半導(dǎo)體晶片,重復(fù)上述測量和計算CD的差值的步驟,然后在對CD的差值再次求平均。S130:根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系,計算工藝因子的實際值。根據(jù)上面步驟中得到的bias,例如本實施例中,bias=36.5nm。因為工藝因子(sigma)和所述特征尺寸差值(bias)具有線性關(guān)系,因此可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法得到工藝因子(sigma)和所述特征尺寸差值(bias)的一次方程,例如為sigmaX80.186-24.424=bias。從而可以得出sigma=0.76,也就是工藝因子的實際值為0.76。所述工藝因子和所述特征尺寸差值的線性關(guān)系,在本實施例中是利用下面方法得到的其中所述差值為絕對值。首先以第一目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形。該步驟跟步驟S110相同,其中第一目標(biāo)值和目標(biāo)值可以不同,例如第一目標(biāo)值可以根據(jù)特征尺寸較大的掩膜圖形所對應(yīng)的工藝因子計算,例如為0.92。接著抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值。該步驟和步驟S120相同。接著改變工藝因子的第一目標(biāo)值??梢栽龃蠡蛘邷p小第一目標(biāo)值,例如將目標(biāo)值,例如增大到0.95或者減小到0.87。接著循環(huán)執(zhí)行至少一次上述步驟,其中在執(zhí)行上述步驟的光刻步驟中每一次光刻的工藝因子的第一目標(biāo)值不同,每一次光刻的半導(dǎo)體晶片不同。執(zhí)行一次上述步驟可以得到一個工藝因子(sigma)的第一目標(biāo)值,以及所述第一目標(biāo)值對應(yīng)的兩個掩膜圖形也就是主掩膜圖形的特征尺寸(Major)和副掩膜圖形的特征尺寸(Minor)的差值(bias),然后在循環(huán)執(zhí)行至少一次上述步驟,可以得到至少兩組的第一目標(biāo)值和及第一目標(biāo)值對應(yīng)的特征尺寸差值,例如下列表格中所示為本實施例中的實驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>接著根據(jù)得到的特征尺寸差值和工藝因子的第一目標(biāo)值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系。本實施例中,所述光源采用環(huán)形照明,所述光源成像到所述透鏡上為環(huán)形。這樣sigma包f舌sigma—inner禾口sigma—outer,因為sigma—inner禾口sigma—outer的牛寺征尺寸差值固定,因此在計算bias和sigma的線性關(guān)系時可以設(shè)定sigma為sigma-inner或sigma-outer其中之一。本實施例中,如圖6所示以外部工藝因子(sigma-outer)的第一目標(biāo)值為橫坐標(biāo),以所述特征尺寸差值為縱坐標(biāo),建立坐標(biāo)軸,將上述表格中的實驗數(shù)據(jù)代表的點畫在坐標(biāo)平面內(nèi),連接上述點,就得到一條直線,該直線就表示了工藝因子與所述特征尺寸差值的線性關(guān)系。例如,測量并計算該直線的線性方程為sigmaX80.186-24.424=bias。也可以利用下面步驟來計算工藝因子的第一目標(biāo)值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系取上述實驗數(shù)據(jù)中的任意兩組,第一組的工藝因子目標(biāo)值為ol,第一組主掩膜圖形和副掩膜圖形的CD特征尺寸差值為biasl。第一組的工藝因子目標(biāo)值為。2,第二組主掩膜圖形和副掩膜圖形的CD特征尺寸差值為bias2。將上述biasl、o1和bias2和o2帶入一次方程bias=oXa+b,其中a、b為未知數(shù)。從而得到兩個sigma和bias的一次方程0.92Xa+b=48.8;0.87Xa+b=45.5;可以求出a"80.186,b"-24.424,從而得到sigma和bias的線性關(guān)系為sigmaX80.186-24.424=bias。S140:根據(jù)工藝因子的目標(biāo)值與實際值的大小關(guān)系,調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值。比較工藝因子的實際值和目標(biāo)值,如果實際值大于目標(biāo)值則減小目標(biāo)值;如果實際值小于目標(biāo)值則增大目標(biāo)值。例如在本實施例中采用下列方法計算工藝因子的實際值與目標(biāo)值的差實際值為0.76,目標(biāo)值為0.74,因此偏差為0.76_0.74=0.02。然后用目標(biāo)值減去偏差,也就是O.74-0.02=0.72,作為新的目標(biāo)值。S150:利用調(diào)整后的工藝因子的目標(biāo)值對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻。更換半導(dǎo)體晶片,利用調(diào)整后的工藝因子的目標(biāo)值對半導(dǎo)體晶片進行光刻。之后還可以多次更換半導(dǎo)體晶片,執(zhí)行上述光刻步驟。從而通過測量每一次光刻后在半導(dǎo)體晶片上光刻得到的兩種不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,調(diào)整工藝因子,使其更接近理想值,然后用于進行下一次光刻,從而減小下一次光刻的掩膜圖形CD的誤差。而且在上述方案中,利用工藝因子的第一目標(biāo)值進行光刻,然后得到的同一半導(dǎo)體晶片上的掩膜圖形的兩種特征尺寸進行測量,得到特征尺寸差值,接著改變第一目標(biāo)值再進行光刻,并測量所述特征尺寸差值,循環(huán)執(zhí)行上述光刻和測量的步驟,最后利用多次光刻的工藝因子的第一目標(biāo)值,以及所述特征尺寸差值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,利用該方法可以簡便的得到較準(zhǔn)確的所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,為光刻中曝光的工藝因子調(diào)整提供了依據(jù)。在上述實施例中,所述主掩膜圖形和副掩膜圖形的CD特征尺寸差值為絕對值。實施例二參考圖7,一種控制特征尺寸的光刻系統(tǒng),包括光刻基臺200、特征尺寸測量裝置210、偏差計算裝置220、工藝因子計算裝置230以及反饋裝置240,其中,光刻基臺200包括曝光系統(tǒng)和顯影裝置,如圖3或4所示,曝光系統(tǒng)包括光源120、掩模版130和透鏡140,光源120透過掩模版130和透鏡140利用目標(biāo)值的工藝因子對具有光刻膠層102的半導(dǎo)體晶片100進行曝光;顯影裝置用于對曝光后的半導(dǎo)體晶片進行顯影,在每一片半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層中形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形;特征尺寸測量裝置210用于測量光刻后得到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸;偏差計算裝置230用于計算特征尺寸測量裝置210測量出的兩種不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸的特征尺寸差值;工藝因子計算裝置240用于根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系計算工藝因子的實際值;反饋裝置250用于比較工藝因子的實際值和目標(biāo)值的大小關(guān)系,并根據(jù)所述大小關(guān)系確定工藝因子的目標(biāo)值應(yīng)該調(diào)整到的值,并將應(yīng)該調(diào)整到的值作為新的目標(biāo)值反饋給光刻基臺200的曝光系統(tǒng)。其中,所述曝光系統(tǒng)的光源為環(huán)形照明。其中,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上,但其并不是用來限定本發(fā)明,任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),都可以做出可能的變動和修改,因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求一種控制特征尺寸的光刻方法,其特征在于,包括步驟利用目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,其中n為自然數(shù);抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系,計算工藝因子的實際值;根據(jù)工藝因子的目標(biāo)值與實際值的大小關(guān)系,調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值;利用調(diào)整后的工藝因子的目標(biāo)值對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻。2.如權(quán)利要求1所述的控制特征尺寸的光刻方法,其特征在于,所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系,計算方法為以第一目標(biāo)值的工藝因子對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形,其中n為自然數(shù);抽取至少一片所述半導(dǎo)體晶片,測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;改變工藝因子的第一目標(biāo)值;循環(huán)執(zhí)行至少一次上述步驟,其中在執(zhí)行上述步驟的光刻步驟中每一次光刻的工藝因子的第一目標(biāo)值不同,每一次光刻的半導(dǎo)體晶片不同;根據(jù)得到的特征尺寸差值及其對應(yīng)的工藝因子的第一目標(biāo)值得到所述特征尺寸差值和工藝因子的線性關(guān)系。3.如權(quán)利要求1所述的控制特征尺寸的光刻方法,其特征在于,所述調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值方法為計算工藝因子的目標(biāo)值與實際值的差值,當(dāng)實際值大于目標(biāo)值,將目標(biāo)值減去所述差值作為工藝因子新的目標(biāo)值;當(dāng)實際值小于目標(biāo)值,將目標(biāo)值加上所述差值作為工藝因子新的目標(biāo)值。4.如權(quán)利要求1所述的控制特征尺寸的光刻方法,其特征在于,所述曝光的光源采用環(huán)形照明的方式。5.如權(quán)利要求4所述的控制特征尺寸的光刻方法,其特征在于,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子。6.如權(quán)利要求1至5任意一項所述的控制特征尺寸的光刻方法,其特征在于,每一所述特征尺寸的掩膜圖形對應(yīng)于掩模版上一開口圖形,所述曝光的方法為套準(zhǔn)所述開口圖形中的最小者。7.—種控制特征尺寸的光刻系統(tǒng),其特征在于,包括光刻基臺、特征尺寸測量裝置、偏差計算裝置、工藝因子計算裝置以及反饋裝置,其中,光刻基臺包括曝光系統(tǒng)和顯影裝置,所述曝光系統(tǒng)用于利用目標(biāo)值的工藝因子對具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行曝光;所述顯影裝置用于對曝光系統(tǒng)曝光后的半導(dǎo)體晶片進行顯影,在每一片所述半導(dǎo)體晶片上的光刻膠層中形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形;特征尺寸測量裝置用于測量光刻基臺光刻后得到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸;偏差計算裝置用于計算特征尺寸測量裝置測量到的任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;工藝因子計算裝置用于根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系計算工藝因子的實際值;反饋裝置用于比較工藝因子的所述實際值和所述目標(biāo)值的大小關(guān)系,并根據(jù)所述大小關(guān)系確定工藝因子的目標(biāo)值應(yīng)該調(diào)整到的值,并將應(yīng)該調(diào)整到的值作為新的目標(biāo)值反饋給光刻基臺的曝光系統(tǒng)。8.如權(quán)利要求7所述的控制特征尺寸的光刻系統(tǒng),其特征在于,所述曝光系統(tǒng)的光源為環(huán)形照明。9.如權(quán)利要求8所述的控制特征尺寸的光刻系統(tǒng),其特征在于,所述工藝因子為外部工藝因子或內(nèi)部工藝因子。全文摘要本發(fā)明提供了一種控制特征尺寸的光刻方法及光刻系統(tǒng),該方法包括步驟利用目標(biāo)值的工藝因子對具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻,在每一片半導(dǎo)體晶片上形成至少兩種不同特征尺寸的掩膜圖形;測量并計算任意兩種所述不同特征尺寸的掩膜圖形的特征尺寸差值;根據(jù)所述特征尺寸差值,以及所述特征尺寸差值和所述工藝因子的線性關(guān)系,計算工藝因子的實際值;根據(jù)工藝因子的目標(biāo)值與實際值的大小關(guān)系,調(diào)整工藝因子的目標(biāo)值;利用調(diào)整后的工藝因子的目標(biāo)值對n片具有光刻膠層的半導(dǎo)體晶片進行光刻。該方法減小了光刻后形成的掩膜圖形CD的誤差,提高了掩膜圖形的精確度。文檔編號G03F1/00GK101727014SQ20081022522公開日2010年6月9日申請日期2008年10月28日優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日發(fā)明者朱萍花,羅大杰申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
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