优化光刻工艺窗口的方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体结构表面位置的测量方法及优化光刻工艺窗口的方法，应用与半导体技术领域。具体的，在本发明专利技术提供的半导体结构表面位置的测量方法中，其提出一种通过改变表面水平传感系统的探测激光束波长的方式，来提高半导体结构（晶圆）水平表面位置的测量精度，从而在利用现有技术的基础上，避免了由于光刻胶的透光性导致的晶圆表面测量精度低的问题。并且，在本发明专利技术提供的优化光刻工艺窗口的方法中，由于其先利用探测激光束波长减短的表面水平传感系统准确的量测出晶圆表面的不同区域的高度，并基于该高度对其进行调整，然后，在对该水平面调整后的晶圆进行曝光工艺，从而使其在曝光时拥有更好的聚焦，进而提高光刻工艺窗口。高光刻工艺窗口。高光刻工艺窗口。

【技术实现步骤摘要】
优化光刻工艺窗口的方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体结构表面位置的测量方法及优化光刻工艺窗口的方法。

技术介绍

[0002]随着高集成度、超高速、超高频集成电路及器件的研制开发，大规模集成电路、超大规模集成电路的特征尺寸越来越细，加工尺寸进入深亚微米、百纳米甚至纳米级。在微电子
，微细光刻技术是人类迄今所能达到的精度最高的加工技术，但是，集成电路的进一步发展需要相应的曝光技术的支持，光刻胶技术是曝光技术的重要组成部分。
[0003]通常，晶圆表面存在各种图形结构，使其表面并不平整。所以在晶圆曝光之前，需要先利用表面水平传感系统（leveling system）对每一个曝光区域做表面位置量测和调整。从而在对晶圆曝光时，光刻机的聚焦系统可以保证在晶圆表面曝光区域内聚焦。目前使用的是波长为600nm~1050nm卤素灯发射出的激光照射在晶圆表面，反射光再被两个传感器接收来判断晶圆表面的高度或者倾斜。
[0004]然而，由于作为曝光面的光刻胶的透光性，导致照射在晶圆表面上的激光只有5%（横磁波）~35%（横电波），作为反射光被表面水平传感系统的传感器接收，即使调整入射角，依然会有大量光穿透到曝光面以下，从而影响晶圆表面的量测精度。而对于后段连线层电线分布和膜层多变的半导体结构来说，表面探测误差则可高达到
±
0.05~0.15um，这显然无法满足设计要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种半导体结构表面位置的测量方法及优化光刻工艺窗口的方法，以提高半导体结构水平表面位置的测量精度，使其曝光时拥有更好的聚焦，进而提高光刻工艺窗口。
[0006]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供一种半导体结构表面位置的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：步骤S1，提供一表面不平坦的半导体衬底。
[0007]步骤S2，在所述半导体衬底的表面上涂布第一光刻胶层形成曝光面，并提供探测激光束波长可控的表面水平传感系统。
[0008]步骤S3，控制表面水平传感系统的探测激光束的波长，使照射在所述曝光面上的探测激光束经所述半导体衬底反射后形成的反射光的反射信号偏差量不小于预设阈值，以实现利用所述表面水平传感系统精确测量所述半导体衬底表面上不同区域的高度分布度。
[0009]进一步的，所述步骤S3中利用所述表面水平传感系统量测所述半导体衬底表面上不同区域的高度分布度的步骤可以是利用探测激光束以一预设入射角照射在所述曝光面表面，所述探测激光束的反射光被所述表面水平传感系统中的传感器接受，以通过反射信号偏差量测所述半导体衬底的表面高度。
[0010]进一步的，所述探测激光束的预设入射角的取值范围可以为45
°
~90
°
。
[0011]进一步的，所述步骤S3中控制表面水平传感系统的探测激光束的波长的步骤可以是将所述探测激光束的波长减短。
[0012]进一步的，减短后的所述探测激光束的波长的取值范围可以为：360nm~400nm。
[0013]进一步的，所述探测激光束的光源可以为ArF准分子激光的卤素灯。
[0014]进一步的，所述第一光刻胶层的厚度可以为110nm~130nm。
[0015]进一步的，所述第一光刻胶层的材料可以为ArF光刻胶。
[0016]第二方面，基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种优化光刻工艺窗口的方法，所述方法包括以下步骤：提供一表面不平坦的晶圆，并在所述晶圆的表面上形成第二光刻胶层。
[0017]利用如上所述的半导体结构表面位置的测量方法测量所述第二光刻胶层内不同区域的高度分布度，并调整所述第二光刻胶层内不同区域的高度。
[0018]提供一掩膜版，并利用该掩膜版对所述调整后的晶圆表面进行曝光，使所述第二光刻胶层内不同区域的图形均获得最佳焦距。
[0019]进一步的，所述第二光刻胶层为材料可以为ArF光刻胶。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的技术方案至少具有以下有益效果之一：1、在本专利技术提供的半导体结构表面位置的测量方法中，其提出一种通过改变表面水平传感系统的探测激光束波长的方式，来提高半导体结构（晶圆）水平表面位置的测量精度，从而在利用现有技术的基础上，避免了由于光刻胶的透光性导致的晶圆表面测量精度低的问题。
[0021]2、在本专利技术提供的优化光刻工艺窗口的方法中，由于其先利用探测激光束波长减短的表面水平传感系统准确的量测出晶圆表面的不同区域的高度，并基于该高度对其进行调整，然后，在对该水平面调整后的晶圆进行曝光工艺，从而使其在曝光时拥有更好的聚焦，进而提高光刻工艺窗口。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一实施例中提供的一种半导体结构表面位置的测量方法的流程示意图。
[0023]图2为本专利技术一实施例中提供的一种优化光刻工艺窗口的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0024]承如
技术介绍
所述，通常，晶圆表面存在各种图形结构，使其表面并不平整。所以在晶圆曝光之前，需要先利用表面水平传感系统（leveling system）对每一个曝光区域做表面位置量测和调整。从而在对晶圆曝光时，光刻机的聚焦系统可以保证在晶圆表面曝光区域内聚焦。目前使用的是波长为600nm~1050nm卤素灯发射出的激光照射在晶圆表面，反射光再被两个传感器接收来判断晶圆表面的高度或者倾斜。
[0025]然而，由于作为曝光面的光刻胶的透光性，导致照射在晶圆表面上的激光只有5%（横磁波）~35%（横电波），作为反射光被表面水平传感系统的传感器接收，即使调整入射角，依然会有大量光穿透到曝光面以下，从而影响晶圆表面的量测精度。而对于后段连线层电线分布和膜层多变的半导体结构来说，表面探测误差则可高达到
±
0.05~0.15um，这显然无
法满足设计要求。
[0026]为此，本专利技术提供了一种半导体结构表面位置的测量方法及优化光刻工艺窗口的方法，以提高半导体结构水平表面位置的测量精度，使其曝光时拥有更好的聚焦，进而提高光刻工艺窗口。
[0027]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的半导体结构表面位置的测量方法及优化光刻工艺窗口的方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0028]下面首先对本专利技术提供的半导体结构表面位置的测量方法进行介绍。
[0029]参考图1所示，所述半导体结构表面位置的测量方法包括如下步骤：步骤S1，提供一表面不平坦的半导体衬底。
[0030]步骤S2，在所述半导体衬底的表面上涂布第一光刻胶层形成曝光面，并提供探测激光束波长可控的表面水平传感系统。
[0031]步骤S3，控制表面水平传感系统的探测激光束的波长，使照射在所述曝光面上的探测激光束经所述半导体衬底反射后形成的反射光的反射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构表面位置的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：步骤S1，提供一表面不平坦的半导体衬底；步骤S2，在所述半导体衬底的表面上涂布第一光刻胶层形成曝光面，并提供探测激光束波长可控的表面水平传感系统；步骤S3，控制所述表面水平传感系统的探测激光束的波长，使照射在所述曝光面上的探测激光束经所述半导体衬底反射后形成的反射光的反射信号偏差量不小于预设阈值，以实现利用所述表面水平传感系统精确测量所述半导体衬底表面上不同区域的高度分布度。2.如权利要求1所述的半导体结构表面位置的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中利用所述表面水平传感系统量测所述半导体衬底表面上不同区域的高度分布度的步骤是利用探测激光束以一预设入射角照射在所述曝光面表面，所述探测激光束的反射光被所述表面水平传感系统中的传感器接受，以通过反射信号偏差量测所述半导体衬底的表面高度。3.如权利要求2所述的半导体结构表面位置的测量方法，其特征在于，所述探测激光束的预设入射角的取值范围为45
°
~90
°
。4.如权利要求1所述的半导体结构表面位置的测量方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：段成明，
申请(专利权)人：广州粤芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：