專利名稱：確定光刻工藝窗口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝，特別是涉及一種確定光刻工藝窗口的方法。
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聚焦與曝光量矩陣(FEM)和工藝窗口認(rèn)證(PWQ)。通常，根據(jù)在柏桑(Bossimg)圖上分析CD測量結(jié)果，聚焦與曝光量矩陣(FEM)用每一芯片的少數(shù)幾個位置確定最佳劑量和焦距。即使這是光刻優(yōu)化的良好起點，得到的信息也局限于事先確定的芯片特定位置，沒有有關(guān)芯片其它位置圖形受何影響的信息。這樣，即使在所謂最佳聚焦和劑量條件下，圖形缺陷仍可能存在。在完成PWC (工藝窗口對中)和工藝窗口認(rèn)證(PWQ) 后的實際工藝窗口一般比僅用聚焦與曝光量矩陣(FEM)和CD輸出預(yù)測的窗口要小得多。工藝窗口認(rèn)證(PWQ)方法用來提供大量的缺陷特性，以確定聚焦和劑量的絕對最佳條件。這是考慮了整個芯片的缺陷和捕捉所有可能的系統(tǒng)性缺陷后達(dá)到的。為了確定最佳曝光條件，工藝窗口認(rèn)證(PWQ)要求亮場(BF)檢測的獨特特征、檢測和分析、以及重要的工程資源。工藝窗口認(rèn)證(PWQ)的價值在于對系統(tǒng)性缺陷和工藝邊緣性的早期完全檢測。 但是，這種完全的定性在工藝開發(fā)早期常常不能保證，因為有成千上萬的邊緣性工藝缺陷存在。PffC (工藝窗口對中)給開發(fā)工程師提供了一個快速解決高缺陷早期學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)的方法。此方法包含在flopdown晶圓或短循環(huán)晶圓上刻印特殊的聚焦或曝光行條帶，以及隨后對隨機缺陷的檢查測量。這種一階缺陷近似提供了早期開發(fā)環(huán)境的快速解決方法，能在掩膜更新或工藝變化的任何時刻啟用，以保證最佳光刻對中始終在用。此后，在集成工藝充分開發(fā)延續(xù)前(當(dāng)然也是在生產(chǎn)提升前)，保證了工藝窗口認(rèn)證(PWQ)的完全特性描述。PWC (工藝窗口對中)方法是可用于光刻機更好地了解和描述早期工藝窗口的另一工具和方法， 在聚焦與曝光量矩陣(FEM)CD特性描述和工藝窗口認(rèn)證(PWQ)間插入用于系統(tǒng)性缺陷檢測最佳。隨著半導(dǎo)體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小到納米級，生產(chǎn)工藝也越來越復(fù)雜。生產(chǎn)中的諸多因素會導(dǎo)致特征尺寸的變化，進(jìn)而導(dǎo)致晶體管性能的變化，影響良率。先進(jìn)光刻工藝不但要能夠提供解析特征尺寸線寬的技術(shù)能力，還要有保證特征尺寸線寬均勻度和穩(wěn)定度的能力。在芯片的大規(guī)模生產(chǎn)中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。為了保證穩(wěn)定的產(chǎn)品良率，需要準(zhǔn)確確定光刻工藝窗口，避免在工藝窗口邊緣可能產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量問題?，F(xiàn)在使用的光刻工藝窗口的確定方法是制作柏桑(Bossimg)曲線圖，從該曲線圖確認(rèn)可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量的范圍。柏桑(Bossimg)曲線圖的制作方法是在硅片的不同區(qū)域設(shè)置不同的曝光量和離焦量，對硅片上的光刻膠曝光和顯影后，量測不同區(qū)域特征尺寸的線寬，并將線寬測量值記錄在以曝光量和離焦量為軸的二維圖中。光刻膠的線寬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。在線寬滿足要求的情況下，光刻膠的形貌可能已經(jīng)不能滿足抵抗刻蝕的要求。以線寬測量值來確定光刻工藝窗口的方法，其準(zhǔn)確性必然會受到線寬二維特征的局限。為了準(zhǔn)確確定光刻工藝窗口，需要引入描述光刻膠形貌的參數(shù)。掃描式電子顯微鏡是量測特征尺寸的線寬的主要設(shè)備。掃描式電子顯微鏡不能直接給出光刻膠的形貌參數(shù)。但是可以通過測量光刻膠的頂部和底部的線寬間接地描述光刻膠的形貌。引入反映光刻膠的三維形貌的參數(shù)可以提高確認(rèn)光刻工藝窗口的準(zhǔn)確性。本發(fā)明提出一種通過對柏桑(Bossimg)曲線和光刻膠線條頂部和底部線寬比的綜合考量來確定光刻工藝窗口的方法。隨著離焦量的變化，光刻膠形貌會發(fā)生很大變化。僅根據(jù)不同曝光量和離焦量下的線寬來確定光刻工藝窗口會出現(xiàn)線寬滿足標(biāo)準(zhǔn)但光刻膠形貌不能滿足刻蝕的情況。引入光刻膠線條頂部和底部線寬比的判斷條件可以有效避免上述情況的發(fā)生。綜合考量柏桑(Bossimg)曲線和光刻膠線條頂和底線寬比，達(dá)到了提高確定光刻工藝窗口的準(zhǔn)確性，從而保證了產(chǎn)品的良率和質(zhì)量的目的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種確定光刻工藝窗口的方法，通過對柏桑 (Bossung)曲線和光刻膠線條頂部和底部線寬比的確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍。本發(fā)明涉及的方法通過增加光刻膠線條頂部和底部的線寬比的條件，避免了線寬滿足標(biāo)準(zhǔn)但光刻膠形貌不能滿足刻蝕的情況，提高了光刻工藝窗口的準(zhǔn)確性，保證了產(chǎn)品的良率和質(zhì)量，非常適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明提出的一種確定光刻工藝窗口的方法，即一種確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍的方法，其工藝步驟如下
1)選定要量測的孤立線和密集線；
2)制作量測柏桑(Bossimg)曲線的硅片；
3)用掃描式電子顯微鏡分別量測在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條的頂部和底部的線條線寬；
4)用光刻膠底部的線條線寬制作柏桑(Bossimg)曲線；
5)計算在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條頂部和底部的線寬比；
6)根據(jù)可接受的底部線條線寬和光刻膠線條頂部和底部的線寬比的標(biāo)準(zhǔn)確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn) 前述的步驟(1)中量測的孤立線和密集線在芯片主圖形區(qū)內(nèi)選定。前述的步驟(1)中量測的孤立線和密集線在監(jiān)測圖形區(qū)內(nèi)選定。前述的步驟(3)中光刻膠線條的線寬尺寸為當(dāng)層光刻工藝的特征尺寸。前述的步驟(4)中柏桑(Bossimg)曲線的制作方法是通過在同一片硅片的不同曝光區(qū)設(shè)置不同的曝光量和離焦量，曝光和顯影后，用掃描式電子顯微鏡量測各區(qū)域的線條線寬。前述的步驟(5)中光刻膠線條頂和底線的線寬比，其量測是用掃描式電子顯微鏡對步驟(3)中所述的不同曝光區(qū)的光刻膠線條的頂部和底部分別量測線條線寬，并計算線胃t匕。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。圖1繪示光刻膠線條頂部和底部的線條線寬的結(jié)構(gòu)圖。圖2繪示光刻膠的線條線寬柏桑(Bossung)曲線。
具體實施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的確定光刻工藝窗口的方法，即一種確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍的方法，詳細(xì)說明如下。本發(fā)明的不同實施例將詳述如下，以實施本發(fā)明的不同的技術(shù)特征，可理解的是， 以下所述的特定實施例的單元和配置用以簡化本發(fā)明，其僅為范例而不限制本發(fā)明的范圍。在芯片主圖形區(qū)內(nèi)選定選定要量測的孤立線和密集線，制作量測柏桑(Bossung) 曲線的硅片；用掃描式電子顯微鏡分別量測在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條的頂部線條線寬(1)和底部線條線寬(2)。通過在同一片硅片的不同曝光區(qū)設(shè)置不同的曝光量和離焦量，曝光和顯影后，用掃描式電子顯微鏡量測各區(qū)域的線條線寬，用光刻膠底部的線條線寬制作柏桑(Bossung)曲線；用掃描式電子顯微鏡對上述不同曝光區(qū)的光刻膠線條的頂部和底部分別量測線條線寬，并計算在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條頂部和底部的線寬比。最后根據(jù)可接受的底部線條線寬和光刻膠線條頂部和底部的線寬比的標(biāo)準(zhǔn)確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍，從而確定光刻工藝窗口。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種確定光刻工藝窗口的方法，即一種確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍的方法，其特征在于其工藝步驟如下1)選定要量測的孤立線和密集線；2)制作量測柏桑(Bossimg)曲線的硅片；3)用掃描式電子顯微鏡分別量測在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條的頂部和底部的線條線寬；4)用光刻膠底部的線條線寬制作柏桑(Bossimg)曲線；5)計算在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條頂部和底部的線寬比；6)根據(jù)可接受的底部線條線寬和光刻膠線條頂部和底部的線寬比的標(biāo)準(zhǔn)確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的一種確定光刻工藝窗口的方法，其特征在于所述步驟(1)中量測的孤立線和密集線在芯片主圖形區(qū)內(nèi)選定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種確定光刻工藝窗口的方法，其特征在于所述步驟(1)中量測的孤立線和密集線在監(jiān)測圖形區(qū)內(nèi)選定。
4.如權(quán)利要求1所述的一種確定光刻工藝窗口的方法，其特征在于所述步驟(3)中光刻膠線條的線寬尺寸為當(dāng)層光刻工藝的特征尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的一種確定光刻工藝窗口的方法，其特征在于所述步驟(4)中柏桑(Bossimg)曲線的制作方法是通過在同一片硅片的不同曝光區(qū)設(shè)置不同的曝光量和離焦量，曝光和顯影后，用掃描式電子顯微鏡量測各區(qū)域的線條線寬。
6.如權(quán)利要求1所述的一種確定光刻工藝窗口的方法，其特征在于所述步驟(5)中光刻膠線條頂和底線的線寬比，其量測是用掃描式電子顯微鏡對步驟(3)中所述的不同曝光區(qū)的光刻膠線條的頂部和底部分別量測線條線寬，并計算線寬比。
全文摘要
本發(fā)明提出一種確定光刻工藝窗口的方法，即一種通過對柏桑(Bossung)曲線和光刻膠線條頂部和底部線寬比的綜合考量來確定光刻工藝窗口的方法。其步驟如下用掃描式電子顯微鏡分別量測在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條的頂部和底部的線條線寬；計算在不同曝光區(qū)內(nèi)的選定的光刻膠線條頂部和底部的線寬比；并根據(jù)可接受的底部線條線寬和光刻膠線條頂部和底部的線寬比的標(biāo)準(zhǔn)確定可用于生產(chǎn)的曝光量和離焦量范圍。本發(fā)明涉及的方法通過增加光刻膠線條頂部和底部的線寬比的條件，避免了線寬滿足標(biāo)準(zhǔn)但光刻膠形貌不能滿足刻蝕的情況，提高了光刻工藝窗口的準(zhǔn)確性，保證了產(chǎn)品的良率和質(zhì)量，非常適于實用。
文檔編號G03F7/20GK102436149SQ201110250279
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者戴韞青, 毛智彪, 王劍 申請人:上海華力微電子有限公司