CN102608877B

CN102608877B - 光刻套刻方法以及光刻方法

Info

Publication number: CN102608877B
Application number: CN 201210090905
Authority: CN
Inventors: 夏婷婷; 朱琪; 马兰涛
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: CN102608877A

Abstract

本发明提供了一种光刻套刻方法以及光刻方法。根据本发明的光刻套刻方法包括：第一步骤，用于建立先前的光罩叠层的透光模型；第二步骤，用于建立当前层光罩的透光模型；第三步骤，用于根据先前的光罩叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型；以及第四步骤，用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度。根据本发明，仅仅需要根据之前的光罩的透光模型以及当前层光罩的透光模型就可以确定总的透光模型，并根据总的透光模型确定参考图标的明暗对比度，对于光刻工艺的套刻测量来说，不需要在实际的晶圆上进行处理，也不需要跑过相同制程的晶圆的图像，即可得到参考图标的明暗对比度，简化了套刻制程，并且提高了套刻精度。

Description

光刻套刻方法以及光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种光刻套刻方法以及采用了该光刻套刻方法的光刻方法。

背景技术

光刻工艺是半导体制造过程中经常采用到的一种常见工艺。随机半导体制造技术的发展以及集成电路设计及制造的发展，光刻成像技术随之发展，半导体器件的特征尺寸也不断的缩小。

光刻时需要注意层间对准，即套刻对准，以保证当前图形与硅片上已经存在的图形之间的对准，因此，为了实现良好的产品性能以高产率，希望实现较高的套刻精度。其中，具体地说，套刻精度指的是硅片表面上存在的图案与当前掩膜版上图形的对准精度(叠对精度)。

套刻精度是现代高精度步进扫描投影光刻机的重要性能指标之一，也是新型光刻技术需要考虑的一个重要部分。套准精度将会严重影响产品的良率和性能。提高光刻机的套准精度，也是决定最小单元尺寸的关键。由此，随着半导体制造技术的进一步发展，对套刻精度也有了更高的要求。

对于现有的光刻技术，一般需要使用当站的晶圆来建立套刻量测的方案，从而对曝光晶圆的对准程度进行确认。现有技术提出了一种改进的技术，其中通过建立跑过相同制程的晶圆的图像来进行对晶圆的套刻对准情况进行测量，该方法大大的节约了机台的使用时间，降低了人力成本，但是由于参考点(或者参考图标)使用不准确(与实际量测晶圆透光程度差别较大)，从而造成量测失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种在不需要在实际的晶圆上进行处理也不需要跑过相同制程的晶圆的图像的情况下提高套刻精度的光刻套刻方法、以及采用了该光刻套刻方法的光刻方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种光刻套刻方法，其包括：第一步骤，用于建立先前的光罩叠层的透光模型；第二步骤，用于建立当前层光罩的透光模型；第三步骤，用于根据先前的光罩叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型；以及第四步骤，用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度。

优选地，先前的光罩叠层的透光模型由函数Tfs＝(N1，K1；N2，K2；......；Nm，Km)、Tfs＝(N1，N2，......Nm)和Tfs＝(K1，K2，......Km)之一表示，其中m表示先前的光罩叠层中包含的光罩层数，参数Ni(i＝1......m)是表示相应光罩层的折射率的参数，参数Ki(i＝1......m)是表示相应光罩层的光吸收系数的参数。

优选地，采用分数来量化参数Ni和参数Ki。

优选地，根据光罩对光的吸收程度，在分数范围内线性地设置参数Ni和参数Ki。

优选地，所述参考图标是所有光罩中图案唯一的图标。

优选地，所述参考图标是十字形图标。

优选地，在用于根据叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的第三步骤中，利用T＝a×Tfs+b×Tms来计算总透光模型，其中常数a和常数b满足：0≤a≤1，0≤b≤1，并且a+b＝1。

优选地，在用于根据叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的第三步骤中，利用T＝c×Tfs²+d×Tms²来计算总透光模型，其中常数c和常数d满足：0≤c≤1，0≤d≤1，并且c+d＝1。

优选地，在用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度的第四步骤中，在总透光模型中查找参考图标的参数值，并且根据总透光模型中的参考图标的参数值确定参考图标的明暗对比度。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明的第一方面所述的光刻套刻方法的光刻方法。

根据本发明，仅仅需要根据之前的光罩(先前的光罩叠层)的透光模型以及当前层光罩的透光模型就可以确定总的透光模型，并根据总的透光模型确定参考图标的明暗对比度，对于光刻工艺的套刻测量来说，不需要在实际的晶圆上进行处理，也不需要跑过相同制程的晶圆的图像，即可得到参考图标的明暗对比度，简化了套刻制程，并且提高了套刻精度。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法的流程。

图2示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法中的先前的光罩叠层的透光模型的示例。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法中的参考图标的示例。

图4示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法中的参考图标的总透光模型的不同的明暗对比度的示例。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

图1示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法的流程。如图1所示，根据本发明实施例的光刻套刻方法包括：

第一步骤S1，用于建立先前的光罩叠层的透光模型；

第二步骤S2，用于建立当前层光罩的透光模型；

第三步骤S3，用于根据先前的光罩叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型；

第四步骤S4，用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度。

其中，用于建立先前的光罩叠层的透光模型的第一步骤S1和用于建立当前层光罩的透光模型的第二步骤S2的顺序可以交换。

具体地说，图2示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法中的先前的光罩叠层的透光模型的示例。如图2所示，先前的光罩叠层的透光模型由函数Tfs＝(N1，K1；N2，K2；N3，K3)表示。

其中，N1和K1代表了光罩叠层的第一层(最底层)Film1的透光参数，更具体地说，N1是代表了光罩叠层的第一层Film1的折射率的第一参数，K1是代表了光罩叠层的第一层Film1的光吸收系数的第二参数。N2和K2代表了光罩叠层的第二层Film2的透光参数，更具体地说，N2是代表了光罩叠层的第二层Film2的折射率的第一参数，K2是代表了光罩叠层的第二层Film2的光吸收系数的第二参数。N3和K3代表了光罩叠层的第三层Film3的透光参数，更具体地说，N3是代表了光罩叠层的第三层Film3的折射率的第一参数，K3是代表了光罩叠层的第三层Film3的光吸收系数的第二参数。

需要说明的是，图2示出了先前的光罩叠层包括三层的情况，但是本发明并不限于此，而是可以包括任意层数。所以，先前的光罩叠层的透光模型由函数Tfs＝(N1，K1；N2，K2；......；Nm，Km)表示，其中m表示先前的光罩叠层中包含的光罩层数。

同样地，在第二步骤S2中，以与上述方式相同的方式建立前层光罩的透光模型。即，利用函数Tms＝(N，K)来表示当前层光罩的透光模型。N和K代表了当前层光罩的透光参数，更具体地说，N是代表了当前层光罩的折射率的第一参数，K是代表了当前层光罩的光吸收系数的第二参数。

可以看出，在本实施例中，第一参数和第二参数是互补的。也就是说，当第一参数较大时，第二参数较小；另一方面，当第一参数较小时，第二参数较大。

在一个优选实施例中，可采用分数来量化第一参数和第二参数。例如，采用0-50的范围内的分数来量化第一参数和第二参数。或者，采用0-100的范围内的分数来量化第一参数和第二参数。任何熟悉本领域的技术人员可以理解的是，其它分数范围内的分数也是可行的。

相应地，在一个具体示例中，对于任意参数组(N，K)，设置N+K＝50，并且在某层光罩完全透光(即，完全不吸收光)时设置N＝0，K＝50；在某层光罩完全不透光(即，完全吸收光)时设置N＝50，K＝0。并且，根据光罩对光的吸收程度，在分数范围内线性地设置第一参数和第二参数。

实际上，在本发明的具体的优选实施例中，可以仅仅采用第一参数和第二参数之一来表示光罩的透光模型。即，先前的光罩叠层的透光模型由函数Tfs＝(N1，N2，......Nm)表示，其中m表示先前的光罩叠层中包含的光罩层数，Ni(i＝1......m)是表示相应光罩层的折射率的参数。或者，可替换地，先前的光罩叠层的透光模型由函数Tfs＝(K1，K2，......Km)表示，其中m表示先前的光罩叠层中包含的光罩层数，Ki(i＝1......m)是表示相应光罩层的光吸收系数的参数。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的光刻套刻方法中的参考图标P的示例。在图3所示的具体示例中，选择十字形的图案作为参考图标P。但是，本发明并不限于此。优选地，可以选择所有光罩中图案唯一的图标作为参考图标P。可替换的，优选地，可以选择与光罩中的其它图案相距较远的图标作为参考图标P。

此后，对于用于根据先前的光罩叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的第三步骤S3，在具体实施例中，例如可利用公式“总透光模型T＝G(Tfs)+H(Tms)”来计算总透光模型。其中，第一函数G(Tfs)是先前的光罩叠层的透光模型的函数，第二函数H(Tms)是当前层光罩的透光模型的函数。

此后，在用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度的第四步骤S4中，例如，具体地，可以在总透光模型中查找参考点(参考图标)的参数值，并且根据总透光模型中的参考图标的参数值确定参考图标的明暗对比度。

在图4所示的示例中，在总透光模型中，其中仅仅使用第一参数N作为表示光罩的透光模型。具体地说，在图4的第一个图像中示出了T＝0的情况(完全透光)，在图4的第二个图像中示出了T＝50的情况(半透光)，在图4的第三个图像中示出了T＝100的情况(完全不透光)。

对于根据叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的具体方法，在一个优选实施例中，可利用T＝a×Tfs+b×Tms来计算总透光模型，其中常数a和常数b满足：0≤a≤1，0≤b≤1，并且a+b＝1。

可替换地，对于根据叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的具体方法，在一个优选实施例中，可利用T＝c×Tfs²+d×Tms²来计算总透光模型，其中常数c和常数d满足：0≤c≤1，0≤d≤1，并且c+d＝1。

上述公式仅仅是示例性的，任何熟悉本领域的技术人员可以理解的是，本发明还可以采用其它合适的公式来表示总透光模型。

根据本发明实施例的光刻套刻方法，仅仅需要根据之前的光罩(先前的光罩叠层)的透光模型以及当前层光罩的透光模型就可以确定总的透光模型，并根据总的透光模型确定参考图标的明暗对比度，对于光刻工艺的套刻测量来说，不需要在实际的晶圆上进行处理，也不需要跑过相同制程的晶圆的图像，即可得到参考图标的明暗对比度，简化了套刻制程，并且提高了套刻精度。

根据本发明的另一优选实施例，本发明进一步提供了一种采用了前面所述的光刻套刻方法的光刻方法。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种光刻套刻方法，其特征在于包括：

第一步骤，用于建立先前的光罩叠层的透光模型；

第二步骤，用于建立当前层光罩的透光模型；

第三步骤，用于根据先前的光罩叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型；以及

第四步骤，用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度；

其中先前的光罩叠层的透光模型由函数Tfs＝(N1，K1；N2，K2；......；Nm，Km)、Tfs＝(N1，N2，......Nm)和Tfs＝(K1，K2，......Km)之一表示，其中m表示先前的光罩叠层中包含的光罩层数，参数Ni(i＝1......m)是表示相应光罩层的折射率的参数，参数Ki(i＝1......m)是表示相应光罩层的光吸收系数的参数，当前层光罩的透光模型由函数Tms＝(N，K)表示，N表示当前光罩的折射率的第一参数，K表示当前光罩的光吸收系数的第二参数。

2.根据权利要求1所述的光刻套刻方法，其特征在于，其中采用分数来量化参数Ni和参数Ki。

3.根据权利要求2所述的光刻套刻方法，其特征在于，其中根据光罩对光的吸收程度，在分数范围内线性地设置参数Ni和参数Ki。

4.根据权利要求1至3之一所述的光刻套刻方法，其特征在于，其中所述参考图标是所有光罩中图案唯一的图标。

5.根据权利要求1至3之一所述的光刻套刻方法，其特征在于，其中所述参考图标是十字形图标。

6.根据权利要求1至3之一所述的光刻套刻方法，其特征在于，在用于根据叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的第三步骤中，利用T＝a×Tfs+b×Tms来计算总透光模型，其中常数a和常数b满足：0≤a≤1，0≤b≤1，并且a+b＝1。

7.根据权利要求1至3之一所述的光刻套刻方法，其特征在于，在用于根据叠层的透光模型及当前层光罩的透光模型建立总透光模型的第三步骤中，利用T＝c×Tfs²+d×Tms²来计算总透光模型，其中常数c和常数d满足：0≤c≤1，0≤d≤1，并且c+d＝1。

8.根据权利要求1至3之一所述的光刻套刻方法，其特征在于，在用于根据总透光模型确定参考图标的明暗对比度的第四步骤中，在总透光模型中查找参考图标的参数值，并且根据总透光模型中的参考图标的参数值确定参考图标的明暗对比度。

9.一种采用了根据权利要求1至8之一所述的光刻套刻方法的光刻方法。