监测光刻工艺曝光机的能量偏移的方法技术

本发明专利技术公开了一种监测光刻工艺曝光机的能量偏移的方法。该方法首先得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度；然后在对曝光机的能量进行监测时，以低于曝光阈值的能量对晶圆上形成的光刻胶膜进行曝光，显影，然后测量显影后光刻胶膜的厚度；将显影后光刻胶膜的厚度与曝光机能量正常的情况下该低于曝光阈值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度进行比较；然后，根据比较结果判断当前曝光机的能量是否出现偏移。由于曝光并显影后光刻胶膜的厚度对所使用的曝光能量很敏感，因此该方法显著提高了对曝光机能量监测的灵敏度和准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉 及半导体制造领域，具体涉及一种监测光刻工艺曝光机的能量偏移的 方法。
技术介绍
光刻工艺是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此 之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层等的各种物 理部件在晶圆表面或表层内构成。这些部件是每次在一个掩膜层上生成的，并且结合生 成薄膜及通过光刻工艺过程去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。光刻工 艺的目标是根据电路设计的要求，在晶圆表面的正确位置生成尺寸精确且与其它部件正 确关联的特征图形。光刻工艺是所有半导体制造基本工艺中最关键的工艺步骤。光刻工艺决定了器 件制造工艺中所有工艺步骤所能形成的最小尺寸，即关键尺寸，例如金属氧化物半导体 (MOS)器件中的栅宽。一般的光刻工艺要经历在晶圆表面涂底胶、旋涂光刻胶、软烘、对准、曝光、 后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。其中旋涂光刻胶的目的是在晶圆表面建立薄、 均勻并且没有缺陷的光刻胶膜。曝光是通过曝光灯或者其它辐射源将图形转移到光刻胶 膜上。除了光刻工艺所包括的上述各个工序会影响关键尺寸之外，光刻中用于实现各个 工艺步骤的设备参数也会影响整个工艺的关键尺寸，例如用于曝光的曝光机的聚焦和能 量。曝光机的能量不同决定关键尺寸也不同，从而使得利用相同工艺参数制作完成的半 导体器件的电学性能不均勻。现有技术中一种监测曝光机能量的方法是利用关键尺寸的变化。但是由于影响 关键尺寸变化的因素较多，而要排除其它影响关键尺寸变化的因素很难，因此利用关键 尺寸的变化监测曝光机能量的方式准确度也很低，并且实验发现曝光能量的偏移对关键 尺寸的影响较小，因此通过关键尺寸对曝光机能量偏移进行监测的灵敏度较低。另一种监测方案中，通常曝光机包括一个称为能量传感器的模块，从光源发出 的光的一部分会进入该模块，该模块对光源发出的光的强度进行连续监测，并根据监测 结果控制淘汰发出的光的强度。即使是这样，在实际的工艺过程中，还是能观察到关键尺寸的变化，并且该变 化可以通过对用于曝光的能量进行调节而得到补偿。可见，以上所述的通过能量传感器 对曝光能量进行监测的方式准确度低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种，提高对光 刻曝光机能量偏移的监测灵敏度。首先得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度，然后在监测曝光机的能量偏移时，该方法包括在晶圆 上形成光刻胶膜；以低于曝光阈值的能量对所述光刻胶膜进行曝光，并显影；测量显影 后光刻胶膜的厚度；将显影后光刻胶膜的厚度与曝光机能量正常的情况下该低于曝光阈 值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度进行比较；根据比较结果判断曝光机的 能量是否出现偏移。 优选地，得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶 膜的厚度包括在曝光机能量正常的情况下，以多个曝光能量对形成光刻胶膜的晶圆的 多个位置进行曝光，并显影；和通过测量所述曝光并显影后光刻胶膜的多个位置的厚 度，得到多个曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度。其中，以多个曝光能量对形成光刻胶膜的晶圆的多个位置进行曝光包括以步 进增加的曝光能量对形成光刻胶膜的晶圆的多个位置进行曝光。优选地，得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶 膜的厚度包括在曝光机能量正常的情况下，以多个曝光能量对形成有相同厚度的光刻 胶膜的多个晶圆进行曝光，并显影；和通过测量所述曝光并显影后多个晶圆的光刻胶膜 的厚度，得到多个曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度。其中，以多个曝光能量对形成有相同厚度的光刻胶膜的多个晶圆进行曝光包 括以步进增加的曝光能量对所述多个晶圆进行曝光。优选地，该方法进一步包括得到曝光机能量正常的情况下曝光能量与曝光并 显影后光刻胶膜的厚度之间的关系；并且在将显影后光刻胶膜的厚度与曝光机能量正常 的情况下该低于曝光阈值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度进行比较之前， 该方法进一步包括根据曝光机能量正常的情况下曝光能量与曝光并显影后光刻胶膜的 厚度之间的关系，得到该低于曝光阈值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度。其中，曝光机能量正常的情况下曝光能量与曝光并显影后光刻胶膜的厚度之间 的关系是线性关系。优选地，该方法进一步包括得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应 的、光刻胶膜在曝光并显影之后与曝光之前的厚度差；并且将显影后光刻胶膜的厚度与 曝光机能量正常的情况下该低于曝光阈值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度 进行比较是将光刻胶膜在曝光并显影之后和曝光之前的厚度差与曝光机能量正常的情 况下该低于曝光阈值的能量所对应的、光刻胶膜在曝光并显影之后与曝光之前的厚度差 进行比较。其中该方法进一步包括得到曝光机能量正常的情况下曝光能量与光刻胶膜在 曝光并显影之后和曝光之前的厚度差之间的关系；并且在将光刻胶膜在曝光并显影之后 和曝光之前的厚度差与曝光机能量正常的情况下该低于曝光阈值的能量所对应的、光刻 胶膜在曝光并显影之后与曝光之前的厚度差进行比较之前，该方法进一步包括根据曝 光机能量正常的情况下曝光能量与光刻胶膜在曝光并显影之后和曝光之前的厚度差之间 的关系，得到该低于曝光阈值的能量所对应的、光刻胶膜在曝光并显影之后与曝光之前 的厚度差。其中，曝光机能量正常的情况下曝光能量与光刻胶膜在曝光并显影之后和曝光 之前的厚度差之间的关系是线性关系。优选，在晶圆上形成的光刻胶膜的厚度等于在曝光机能量正常的情况下得到曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度时该光刻胶膜在曝光之前的厚度。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案，首先得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度；然后在对曝光机的能量进行监测 时，以低于曝光阈值的能量对晶圆上形成的光刻胶膜进行曝光，显影，然后测量显影后 光刻胶膜的厚度；将显影后光刻胶膜的厚度与曝光机能量正常的情况下该低于曝光阈值 的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度进行比较；然后，根据比较结果判断当前 曝光机的能量是否出现偏移。由于曝光并显影后光刻胶膜的厚度对所使用的曝光能量很 敏感，因此该方法显著提高了对曝光机能量监测的灵敏度。附图说明图1为本专利技术中流程图；图2为本专利技术优选实施例中以多个曝光能量对一个晶圆的多个位置进行曝光的 示意图；图3为本专利技术优选实施例中多个曝光能量与曝光并显影后光刻胶膜的厚度之间 的线性关系；图4为本专利技术中低于曝光阈值的能量与曝光并显影后光刻胶膜的厚度之间的线 性关系。具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供的，首先得到曝光机能量正 常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度，然后在实际对曝光机的能 量进行监测时，比较曝光并显影后光刻胶膜的厚度与曝光机能量正常的情况下该低于曝 光阈值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度，并根据比较结果判断曝光机的能 量是否出现偏移。该方法利用低于曝光阈值的能量与曝光并显影后光刻胶膜厚度之间的 关系来检测曝光机的能量偏移，提高了曝光机能量监测的灵敏度。第一实施例图1为本专利技术中流程图。如图1所示， 该方法包括以下步骤步骤100 得到曝光机能量正常的情况下曝光能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测光刻工艺曝光机的能量偏移的方法，得到曝光机能量正常的情况下曝光能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度；该方法包括：在晶圆上形成光刻胶膜；以低于曝光阈值的能量对所述光刻胶膜进行曝光，并显影；测量显影后光刻胶膜的厚度；将显影后光刻胶膜的厚度与曝光机能量正常的情况下该低于曝光阈值的能量所对应的曝光并显影后光刻胶膜的厚度进行比较；根据比较结果判断曝光机的能量是否出现偏移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安辉，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]