光刻极限应力的确定方法及改善光刻工艺质量的方法技术

本发明专利技术提供一种光刻极限应力的确定方法及改善光刻工艺质量的方法，属于半导体制造技术领域。光刻极限应力的确定方法包括以下步骤：确定测试图案；提供多个已被执行光刻前工序的晶圆；测量各晶圆的中心到边缘的应力值；将测试图案形成于最小应力值位置和最大应力值位置；测量各晶圆上测试图案位置的聚焦值；将聚焦值与相应的应力值对应起来；找到超出光刻工艺窗口的临界聚焦值，将具有临界聚焦值的晶圆作为目标晶圆，目标晶圆上最大应力值和最小应力值的差值作为光刻工艺的极限应力。在改善光刻工艺质量的方法中，在光刻之前判断晶圆的应力是否超出光刻工艺的极限应力，实现在光刻前对质量进行控制，改善光刻的质量，提高光刻的成品率。刻的成品率。刻的成品率。

【技术实现步骤摘要】
光刻极限应力的确定方法及改善光刻工艺质量的方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，尤其涉及一种光刻极限应力的确定方法及改善光刻工艺质量的方法。

技术介绍

[0002]半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速增长。IC材料、设计和制造工具中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代IC都比前一代IC具有更小和更复杂的电路。在这些进步过程中，制造方法、工具和材料都努力去实现对更小的部件尺寸的期望。光刻工艺是IC加工制造业中最重要的工艺步骤之一。
[0003]在光刻工艺中，首先在晶圆（wafer，又称为硅片）上涂上一层光刻胶，利用曝光设备（Exposure Equipment）提供光源，让光源通过一块刻有电路图案的掩膜板或称光刻版（photomask，通常称为mask）照射在晶圆上，利用光刻胶材料的光敏感特性，将掩模板上的图案转移至光刻胶层中，形成光刻胶图案；然后，以该光刻胶图案作为掩模层，对晶圆执行后续的刻蚀或离子注入工艺。
[0004]随着晶圆尺寸的增大和厚度的减小，在晶圆加工过程中的应力会在较大和较薄的晶圆上形成明显的翘曲。例如，晶圆和晶圆键合之后进行减薄工艺时，当减薄到25μm以下时，键合加减薄应力所导致的翘曲程度就会越来越明显。当晶圆发生翘曲时，对晶圆边缘光刻的聚焦影响很大，会增加后续光刻机台的对准难度，甚至会发生对偏，进而影响图形尺寸（CD）的精准度，导致器件性能发生变化。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中所存在的至少一个不足之处，本申请提供了一种光刻极限应力的确定方法及改善光刻工艺质量的方法，研究应力对光刻过程中聚焦的影响，确定影响光刻工艺的极限应力，有利于改善光刻工艺的质量。
[0006]本申请一方面提供一种光刻极限应力的确定方法，包括以下步骤：确定对光刻工艺最敏感的图案及其光刻工艺窗口，将最敏感的图案作为测试图案；提供多个已被执行光刻前工序的晶圆；测量各晶圆的中心到边缘的应力值，并确定最小应力值位置和最大应力值位置；将测试图案形成于最小应力值位置和最大应力值位置；测量各晶圆上测试图案位置的聚焦值；将聚焦值与相应的应力值对应起来；找到超出光刻工艺窗口的临界聚焦值，将具有临界聚焦值的晶圆作为目标晶圆，目标晶圆上最大应力值和最小应力值的差值作为光刻工艺的极限应力。
[0007]在本申请的一些实施例中，在确定对光刻工艺最敏感的图案的过程中，选择光刻工艺窗口最小的图案作为最敏感的图案。
[0008]在本申请的一些实施例中，将测试图案形成于最小应力值位置和最大应力值位置的步骤具体包括：在各晶圆的表面形成光刻胶层；提供一掩模板，在掩模板上形成测试图案；将掩模板置于曝光设备中，分别在各晶圆的最小应力位置和最大应力位置执行曝光工艺，将测试图案转移到各晶圆表面的光刻胶层中。
[0009]在本申请的一些实施例中，最小应力值位置为晶圆的中心位置，最大应力值位置为晶圆的边缘位置。
[0010]在本申请的一些实施例中，所提供的多个已被执行光刻前工序的晶圆为在生产线中加工至光刻工艺之前的实际产品。
[0011]在本申请的一些实施例中，采用应力量测机台对晶圆的应力进行测量，采用光学线宽测量机台对聚焦值进行测量。
[0012]本申请另一方面提供一种改善光刻工艺质量的方法，包括以下步骤：对晶圆执行光刻前工序；在执行光刻工艺前测量晶圆中心到边缘的应力值，以及最大应力和最小应力的差值；判断应力差值是否超过上述任一项方案的极限应力；若，则对晶圆执行光刻工艺；若，则暂停光刻工艺，对光刻前工序进行优化以降低应力差值至，再执行光刻工艺。
[0013]在本申请的一些实施例中，在对晶圆执行光刻前工序的过程中，测量并记录每个工序完成后晶圆的中心到边缘的应力值。
[0014]在本申请的一些实施例中，当时，根据各工序完成后应力值由大到小的顺序依次对各工序进行优化，直至使得。
[0015]在本申请的一些实施例中，其特征在于，光刻前工序包括薄膜、平坦化、减薄中的一种或两种以上工序。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：（1）本申请至少一个实施例所提供的光刻极限应力的确定方法，通过研究晶圆的应力对后续光刻聚集值的影响，确定影响光刻工艺的极限应力，从而在光刻工艺执行前就严格控制晶圆的质量，从根本上避免由于翘曲而造成的光刻无法顺利进行，或光刻后无法获得理想的图案而导致晶圆报废。
[0017]（2）本申请至少一个实施例所提供的改善光刻工艺质量的方法，借助所确定的极限应力，在生产加工过程中，可以预先判断由于晶圆应力累积所产生的翘曲程度是否可以满足光刻工艺窗口的要求，可以监控并发现不合格品，从而及时改进和优化前工序，避免在经过光刻后报废大量的不合格品，以改善光刻工艺的质量，提高成品率，减少不必要的成本。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为晶圆在加工过程中经历减薄后发生翘曲的示意图；图2为本专利技术实施例中在晶圆的中心和边缘位置形成测试图案的示意图；图3为本专利技术实施例所提供的确定光刻极限应力的方法的流程图；图4为本专利技术实施例所提供的改善光刻工艺质量的方法流程图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
[0021]在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0022]值得理解的是，尽管附图可能示出了方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可与所描绘的顺序不同。此外，可同时地或部分同时地执行两个或更多个步骤。这样的变型将取决于所选择的软件和硬件以及设计者选择。所有这样的变型都在本公开的范围内。
[0023]在本申请的描述中，可以理解的是，在晶圆上形成图案包括在晶圆表面的光刻胶层中形成图案的情况。
[0024]半导体制造过程是将裸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻极限应力的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：确定对光刻工艺最敏感的图案及其光刻工艺窗口，将所述最敏感的图案作为测试图案；提供多个已被执行光刻前工序的晶圆；测量各晶圆的中心到边缘的应力值，并确定最小应力值位置和最大应力值位置；将所述测试图案形成于所述最小应力值位置和所述最大应力值位置；测量各晶圆上所述测试图案位置的聚焦值；将聚焦值与相应的应力值对应起来；找到超出光刻工艺窗口的临界聚焦值，将具有所述临界聚焦值的晶圆作为目标晶圆，所述目标晶圆上最大应力值和最小应力值的差值作为所述光刻工艺的极限应力。2.根据权利要求1所述的光刻极限应力的确定方法，其特征在于，在确定对光刻工艺最敏感的图案的过程中，选择光刻工艺窗口最小的图案作为最敏感的图案。3.根据权利要求1所述的光刻极限应力的确定方法，其特征在于，将所述测试图案形成于所述最小应力值位置和所述最大应力值位置的步骤具体包括：在各晶圆的表面形成光刻胶层；提供一掩模板，在所述掩模板上形成所述测试图案；将所述掩模板置于曝光设备中，分别在各晶圆的最小应力位置和最大应力位置执行曝光工艺，将所述测试图案转移到各晶圆表面的所述光刻胶层中。4.根据权利要求3所述的光刻极限应力的确定方法，其特征在于，所述最小应力值位置为所述晶圆的中心位置，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚勇，邱杰振，颜天才，
申请(专利权)人：青岛物元技术有限公司，
类型：发明
国别省市：