CN105223773B - 一种光掩模图案透光强度修正的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光掩模图案透光强度修正方法，包括步骤：首先，提供一数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域进行扫描，并收集扫描时间与该数据收集掩模板在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库；之后，提供一产品光掩模，测量其特征尺寸，若发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，则量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸，并根据建立的所述数据库，对该些区域扫描对应的时间，使这些区域的透光强度改变，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。采用本发明的光掩模图案透光强度修正方法，可以对产生误差的特征尺寸区域进行修正，使光掩模重新投入生产使用中，降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种光掩模图案透光强度修正的方法。
背景技术
十多年来，我国集成电路技术突飞猛进，集成度越来越高，处理速度越来越快，芯片制造生产的技术水平也从8英寸、0.25微米提高到12英寸、45纳米的新水平，并在向12英寸、32纳米和22纳米以下的技术阶段迈进。具有各种不同功能的集成电路芯片已广泛应用于人们生活的各个领域。
集成电路的制作过程需要经过多种工艺，例如，清洗、氧化、化学气相沉积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂、平坦化等。其中，光刻是特别重要的步骤。光刻的本质就是将电路结构复制到以后要进行刻蚀步骤的晶圆上。电路结构首先以一定的比例将图形形式制作在被称为光掩模的透明基板上，光源通过该光掩模将图形转移到晶圆的光刻胶，进行显影后，用后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆底层薄膜上。
然而，随着光刻技术的发展，光刻图形的特征尺寸(CD)变得越来越小，例如，其线宽尺寸由45纳米变小为32纳米。因此，维持各式各样图案(Pattern)的特征尺寸均匀一致，即特征尺寸均匀性于可接受的等级显得非常重要。例如，以45纳米制程而言，使用在未处理电路的独立线(isolated line)需要1.3纳米的线宽的3个标准差(sigma)之间；以及使用在记忆体阵列的密集型(dense line)需要3.4纳米的线宽的3个标准差(sigma)之间。
光掩模的制造工艺对特征尺寸的均匀性影响非常大，但是随着特征尺寸越来越小，制造工艺很难保证光掩模特征尺寸的均匀性，一旦制造工艺完成，光掩模的特征尺寸也随之确定。现有技术中，如果制造完成后发现光掩模特征尺寸均匀性出现问题，则只能制造新的光掩模来克服特征尺寸不均匀的问题。这样，既浪费人力又浪费物力，产品的制造成本也相应的增加。
因此，提供一种修正光掩模特征尺寸的方法是本领域技术人员需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光掩模图案透光强度修正方法，用于解决现有技术中光掩模制造之后出现特征尺寸不均匀的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光掩模图案透光强度修正方法，所述光掩模图案透光强度修正方法至少包括以下步骤：
1)提供一数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域进行扫描；
2)收集扫描时间与所述数据收集光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库；
3)提供一产品光掩模，测量所述产品光掩模的特征尺寸；
4)发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，则量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸；
5)将步骤4)中量取的晶圆上成像或空间影像的特征尺寸与建立的所述数据库相比对，对所述步骤4)中存在误差的区域扫描对应的时间，使这些区域的透光强度改变，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，采用空间影像测量工具收集步骤2)中的扫描时间与特征尺寸的对应数据。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，步骤3)中采用空间影像测量工具测量所述产品光掩模的特征尺寸。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，随着扫描时间的增加，所述数据收集光掩模的透光强度逐渐下降，最后达到饱和。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，所述数据收集光掩模包括透明基板和位于透明基板上且具有掩模图案的遮光层，所述透明基板透光区域曝光后在晶圆上成像或空间影像的宽度定义为亮纹特征尺寸，形成掩模图案的遮光层区域曝光后在晶圆上成像或空间影像的宽度定义为暗纹特征尺寸，当透光强度降低时，亮纹特征尺寸减小，暗纹特征尺寸增大。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，所述透明基板为玻璃基板。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，所述掩模图案的材料为Cr层。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，电子束扫描工艺在真空室中进行，真空度设置为10-5～10-3Pa，扫描电压为0.1～50KV，扫描电流为0.1～20pA。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，聚焦离子束扫描工艺在真空室中进行，真空度设置为10-5～10-3Pa，采用Ga作为离子源，扫描电压为0.1～50KV，扫描电流为0.1～20pA。
作为本发明光掩模图案透光强度修正方法的一种优化的方案，所述步骤1)和步骤5)中均采用电子束或聚焦离子束对光掩模进行扫描。
如上所述，本发明的光掩模图案透光强度修正方法，包括步骤：首先，提供一数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域的进行扫描，并收集扫描时间与该数据收集掩模板在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库；之后，提供一产品光掩模，测量所述产品光掩模的特征尺寸，若发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，则量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸，将量取的产品光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸与建立的所述数据库相比对，对存在误差的区域扫描对应的的时间，使这些区域的透光强度改变，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。采用本发明的光掩模图案透光强度修正方法，可以对产生误差的特征尺寸区域进行修正，使光掩模重新投入生产使用中，降低制造成本。
附图说明
图1为本发明光掩模图案透光强度修正方法的流程示意图。
图2为本发明光掩模图案透光强度修正方法中光掩模进行电子束或聚焦离子束进行扫描的结构示意图。
图3为本发明光掩模图案透光强度修正方法中收集的扫描时间与特征尺寸的对应关系曲线。
图4为本发明光掩模图案透光强度修正方法中扫描前的产品光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸曲线。
图5为本发明光掩模图案透光强度修正方法中扫描后的产品光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸曲线。
元件标号说明
S1～S5 步骤
1 透明基板
2 遮光层
3 扫描区域
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种光掩模图案透光强度修正方法，如图1所示，所述光掩模图案透光强度修正方法至少包括以下步骤：
S1，提供一数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域进行扫描；
S2，收集扫描时间与所述数据收集光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库；
S3，提供一产品光掩模，测量所述产品光掩模的特征尺寸；
S4，若发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，则量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸；
S5，将步骤S4量取的晶圆上成像或空间影响的特征尺寸与建立的所述数据库相比对，对步骤S4中存在误差的区域扫描对应的时间，使这些区域的透光强度改变，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。
下面结合附图对本发明的光掩模图案透光强度修正方法做详细的描述。
首先，提供一表面具有掩模图案的透明基板作为数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域的透明基板进行扫描，并收集扫描时间与所述数据收集光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库。
以上步骤是对产品光掩模进行修正的准备步骤，先提供一块数据收集光掩模，该光掩模用于收集扫描时间与光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸对应的理论数据。具体地，用电子束(Electronic Beam，EB)或聚焦离子束(Focused Ion Beam，FIB)对所述数据收集光掩模上的不同区域进行扫描。
本实施例中，采用电子束对所述数据收集光掩模进行扫描。电子束扫描工艺在真空室中进行，真空度设置为10-5～10-3Pa，扫描电压为0.1～50KV，扫描电流为0.1～20pA。
在其他实施例中，也可以采用聚焦离子束对所述数据收集光掩模进行扫描。聚焦离子束扫描工艺在真空室中进行，真空度设置为10-5～10-3Pa，采用Ga作为离子源，扫描电压为0.1～50KV，扫描电流为0.1～20pA。
需要说明的是，如图2所示，电子束或聚焦离子束进行扫描的扫描区域3是遮光层2之间的透明基板1，扫描后透明基板1表面出现损伤，形成损伤区域3，从而使透明基板1的透光强度下降。随着扫描时间的增加，透明基板1的损伤程度会逐渐增强，其透光强度会越来越弱，达到一定的时间后，所述透明基板的强度会趋于饱和，不再变化。一般，将所述透明基板1透光区域曝光后在晶圆上成像或空间影像的宽度定义为亮纹特征尺寸，而形成掩模图案的遮光层2区域曝光后在晶圆上成像或空间影像的宽度定义为暗纹特征尺寸，因此，当透明基板1的透光强度下降时，则会出现亮纹特征尺寸减小，相应的暗纹特征尺寸增大。
所述透明基板可以是玻璃基板，当然，可以是其他合适的透明材料，在此不限。
所述掩模材料(遮光层)的材料可以是Cr层，当然，根据工艺的不同，所述遮光层也可以是其他的材料。
作为示例，对数据收集光掩模的不同区域进行不同时间的扫描之后，可以采用空间影像(Aerial Image)测量工具收集扫描时间与空间影像特征尺寸的对应数据，进而获取扫描时间和空间影像特征尺寸对应的数值关系。如图3所示，横坐标为扫描时间，纵坐标为亮纹特征尺寸。可以看出，随着扫描时间的增加，亮纹特征尺寸呈减小的趋势，最后达到饱和。
然后将上述建立的数据库应用至生产的光掩模中。提供一产品光掩模，测量所述产品光掩模的特征尺寸，若发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸，将量取的晶圆上成像或空间影像的特征尺寸与建立的所述数据库相比对，采用电子束或聚焦离子束对该些区域扫描对应的时间，使这些区域的透光强度改变，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。
可以采用空间影像测量所述产品光掩模的特征尺寸。作为示例，如图4所示，可以看出，光掩模区域A的特征尺寸正常，而光掩模区域B的特征尺寸与工艺所要求的目标特征尺寸存在误差，虚线是工艺预想获得的晶圆成像或空间影像的特征尺寸。发现误差之后，则量取这些存在误差的区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸，与步骤S2中所建立的扫描时间和光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的关系数据库相比对，对区域B进行相应时间的扫描，使该区域的透明基板遭受损伤，透光率下降，从而将区域B晶圆成像或空间影像的特征尺寸的修正至所需的特征尺寸，即，将区域B在晶圆成像或空间影像的特征尺寸修正至附图5中的位置。
需要说明的是，修正过程中，产品光掩模本身的特征尺寸不变，仅仅产品光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸得到修正，使产品光掩模可以投入后续的工艺当中，不至于报废，降低制造成本。
还需要说明的是，本步骤中进行扫描所采用的方式可以与步骤S1中的方式相同，即可以采用电子束或聚焦离子束的方式对区域B进行扫描。
综上所述，本发明提供一种光掩模图案透光强度修正方法，所述光掩模图案透光强度修正方法至少包括以下步骤：首先，提供一数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域进行扫描，并收集扫描时间与该数据收集掩模板在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库；之后，提供一产品光掩模，测量所述产品光掩模的特征尺寸，若发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，则量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸，将本步骤中量取的晶圆上成像或空间影像的特征尺寸与建立的所述数据库相比对，对存在误差的区域扫描对应的时间，使这些区域的透光强度改变，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。采用本发明的光掩模图案透光强度修正方法，可以对产生误差的特征尺寸区域进行修正，使光掩模重新投入生产使用中，降低制造成本。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于，所述光掩模图案透光强度修正方法至少包括以下步骤：
1)提供一数据收集光掩模，对所述数据收集光掩模上不同区域进行扫描，其中，所述数据收集光掩模包括透明基板和位于透明基板上且具有掩模图案的遮光层，所述透明基板透光区域曝光后在晶圆上成像或空间影像的宽度定义为亮纹特征尺寸，形成掩模图案的遮光层区域曝光后在晶圆上成像或空间影像的宽度定义为暗纹特征尺寸，当透光强度降低时，亮纹特征尺寸减小，暗纹特征尺寸增大；
2)收集扫描时间与所述数据收集光掩模在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸的对应数据，建立数据库，其中，随着扫描时间的增加，所述数据收集光掩模的透光强度逐渐下降，最终达到饱和；
3)提供一产品光掩模，测量所述产品光掩模的特征尺寸；
4)若发现所述产品光掩模的某些区域的特征尺寸与目标特征尺寸存在误差，则量取这些区域在晶圆上成像或空间影像的特征尺寸；
5)将步骤4)中量取的晶圆上成像或空间影像的特征尺寸与建立的所述数据库相比对，对所述步骤4)中存在误差的区域扫描对应的时间，通过增加扫描时间，使透光强度逐渐下降，进而修正这些区域的晶圆成像或空间影像的特征尺寸至正常数值。
2.根据权利要求1所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：采用空间影像测量工具收集步骤2)中的扫描时间与所述数据收集光掩模空间影像的特征尺寸的对应数据。
3.根据权利要求1所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：步骤3)中采用空间影像测量工具测量所述产品光掩模的特征尺寸。
4.根据权利要求1所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：所述透明基板为玻璃基板。
5.根据权利要求1所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：所述掩模图案的材料为Cr层。
6.根据权利要求1所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤5)中均采用电子束扫描工艺或聚焦离子束扫描工艺对光掩模进行扫描。
7.根据权利要求6所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：电子束扫描工艺在真空室中进行，真空度设置为10-5～10-3Pa，扫描电压为0.1～50KV，扫描电流为0.1～20pA。
8.根据权利要求6所述的光掩模图案透光强度修正方法，其特征在于：聚焦离子束扫描工艺在真空室中进行，真空度设置为10-5～10-3Pa，采用Ga作为离子源，扫描电压为0.1～50KV，扫描电流为0.1～20pA。
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