CN106773555B - 补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其通过量测每个曝光区域内受到散射光影响的特征尺寸CD大小，从而计算出该曝光区域内由于光刻镜头雾化产生的散射光在整个曝光区域内的分布情况，换算补偿到实时曝光时该区域所对应的曝光剂量中，通过补偿曝光剂量来减少由于散射光造成的特征尺寸CD的过大差异，从而减少曝光误差。

Description

补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法
技术领域
本发明涉及光刻工艺领域，特别涉及补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法。
背景技术
集成电路技术的发展就是对物理极限地不断挑战，对于光刻工艺来说，光刻机的镜头是其最核心的部件，而光刻机的底部镜头由于长期受到光刻胶挥发物或者受到浸没式光刻机水汽影响，会导致镜头呈现雾化。雾化的后果是在整条曝光区域的各个位置由于镜头雾化程度不同，产生不同程度的散射光，由此各个区域的曝光所得的特征尺寸CD(Critical Dimension)会随其产生变化。
现有的光刻曝光条件的设定是不考虑量测点(feedback point)在整条曝光区域(slit)内的位置的，仅仅以此量测点的CD值反馈曝光能量，但是由于此量测点所在位置受到的散射光和其他位置差异过大，因此在整条曝光区域内的特征尺寸CD会有较大差异，现有的处理方法是忽略散射光在曝光区域的影响，这样会导致量测点的特征尺寸产生较大的误差，从而使得曝光结果也产生相应的误差。
发明内容
本发明提出了一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，用于补偿上述光刻镜头雾化产生的散射光带来的误差，从而解决上述问题。
为达到上述目的，本发明提供一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一掩模板和测试硅片，将其使用光刻机曝光，所述掩模板上划分若干个曝光区域，每个曝光区域在至少在同一方向上具有至少两个重复图形；
步骤二：在同一方向上，对每个曝光区域内所有的重复图形进行特征尺寸量测；
步骤三：根据步骤二的量测结果，计算出每个曝光区域内杂散光的平均值；
步骤四：根据步骤三的计算结果，计算每个曝光区域内杂散光的平均值补偿到该曝光区域内实时曝光时曝光剂量的补偿量，然后计算出每个曝光区域内实时曝光时的曝光剂量，在实时曝光时，使用计算出的曝光剂量进行曝光。
作为优选，在光刻机中定义光刻机扫描的方向为扫描向，在水平面上与扫描向正交的方向为非扫描向，每个曝光区域至少在非扫描向上具有至少两个重复图形。
作为优选，步骤一中所述的光刻机为浸没式光刻机或Arf 193nm光刻机或Krf248nm深亚微米光刻机。
作为优选，步骤二中使用扫描电镜来量测特征尺寸。
作为优选，所述测试硅片为裸硅片。
作为优选，所述裸硅片为8英寸或12英寸或18英寸。
作为优选，步骤四中该曝光区域内实时曝光时曝光剂量的补偿量包括该曝光区域内每个特征尺寸量测点所在的区域实时曝光时曝光剂量的补偿量，其计算方法为：先计算出步骤二中每个特征尺寸量测点的特征尺寸量测值与整个曝光区域内所有特征尺寸量测值的平均值的差值，将所述差值除以能量补偿系数系数R即可，所述能量补偿系数R可通过该曝光区域内的能量梯度计算得到。
作为优选，步骤四中实时曝光时曝光剂量包括该曝光区域内每个特征尺寸量测点所在的区域的曝光剂量，其为每个特征尺寸量测点所在的区域对应的原始曝光剂量与实时曝光剂量的补偿量之和。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其通过量测每个曝光区域内受到散射光影响的特征尺寸CD大小，从而计算出该曝光区域内由于光刻镜头雾化产生的散射光在整个曝光区域内的分布情况，换算补偿到实时曝光时该区域所对应的曝光剂量中，通过补偿曝光剂量来减少由于散射光造成的特征尺寸CD的过大差异，从而减少曝光误差。
附图说明
图1为本发明提供的掩模板示意图；
图2为本发明提供的曝光区域每个特征尺寸量测点所在区域特征尺寸的量测值。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一如图1所示的掩模板和测试硅片，将其使用光刻机曝光，具体地，定义光刻机扫描的方向为扫描向，在水平面上与扫描向正交的方向为非扫描向，掩模板上划分若干个曝光区域，相应地，测试硅片上则划分为若干个与每个曝光区域对应的被曝光区域，如在图1中，掩模板上划分了两个曝光区域1和2，在掩模板上，每个曝光区域在非扫描向上具有至少两个重复图形，较佳地，掩模板上在非扫描向上具有的重复图形越多，测量越精准，所述测试硅片选用8英寸或者12英寸或者18英寸的裸硅片，光刻机指的是浸没式光刻机或Arf 193nm光刻机或Krf 248nm深亚微米光刻机。
步骤二：在非扫描向上，使用CDSEM量测机对每个曝光区域内所有的重复图形进行特征尺寸量测，具体地，在每个曝光区域内设置若干个产品量测点，如图1所示，设置了16个产品量测点，量测每个产品量测点的特征尺寸，绘制成图2，由此来确定光刻镜头雾化导致的散射光在整个曝光区域内的分布情况。
步骤三：根据步骤二的量测结果，计算出每个曝光区域内杂散光的平均值；
步骤四：根据步骤三的计算结果，计算每个曝光区域内杂散光的平均值补偿到该曝光区域内实时曝光时曝光剂量的补偿量，具体地，也就是计算每个曝光区域内每个产品量测点所在区域的实时曝光剂量的补偿量，其计算方法为：每个产品量测点所在区域的实时曝光剂量的补偿量＝(产品量测点所在区域的CD量测值–整个曝光区域内所有16个CD量测值的平均值)÷R，其中R为能量补偿系数，其可通过该曝光区域内能量梯度计算得到。
然后计算出每个曝光区域内实时曝光时的曝光剂量，具体地也就是计算每个曝光区域内每个产品量测点所在区域实时曝光时的曝光剂量，其计算方法为：每个产品量测点所在区域内实时曝光时的曝光剂量＝该区域的原始曝光剂量+该区域的实时曝光剂量的补偿量，其中该区域的原始曝光剂量根据该区域在待曝光物体(一般为晶圆)上所处的位置，找到原定的曝光参数即可。
在实时曝光时，对每个产品量测点所在的区域使用上述计算出的曝光剂量进行曝光即可。
本发明提供一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其通过量测每个曝光区域内受到散射光影响的特征尺寸CD大小，从而计算出该曝光区域内由于光刻镜头雾化产生的散射光在整个曝光区域内的分布情况，换算补偿到实时曝光时该区域所对应的曝光剂量中，通过补偿曝光剂量来减少由于散射光造成的特征尺寸CD的过大差异，从而减少曝光误差。
本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例。显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：提供一掩模板和测试硅片，将其使用光刻机曝光，所述掩模板上划分若干个曝光区域，每个曝光区域在至少在同一方向上具有至少两个重复图形；
步骤二：在同一方向上，对每个曝光区域内所有的重复图形进行特征尺寸量测；
步骤三：根据步骤二的量测结果，计算出每个曝光区域内选定特征尺寸量测值的平均值；
步骤四：根据步骤三的计算结果，计算每个曝光区域内选定特征尺寸量测值的平均值补偿到该曝光区域内实时曝光时曝光剂量的补偿量，然后计算出每个曝光区域内实时曝光时的曝光剂量，在实时曝光时，使用计算出的曝光剂量进行曝光。
2.如权利要求1所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，在光刻机中定义光刻机扫描的方向为扫描向，在水平面上与扫描向正交的方向为非扫描向，每个曝光区域至少在非扫描向上具有至少两个重复图形。
3.如权利要求1所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，步骤一中所述的光刻机为浸没式光刻机或Arf 193nm光刻机或Krf 248nm深亚微米光刻机。
4.如权利要求1所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，步骤二中使用扫描电镜来量测特征尺寸。
5.如权利要求1所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，所述测试硅片为裸硅片。
6.如权利要求5所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，所述裸硅片为8英寸或12英寸或18英寸。
7.如权利要求1所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，步骤四中该曝光区域内实时曝光时曝光剂量的补偿量包括该曝光区域内每个产品特征尺寸量测点所在的区域实时曝光时曝光剂量的补偿量，其计算方法为：先计算出步骤二中每个产品特征尺寸量测点的特征尺寸量测值与该曝光区域内选定特征尺寸量测值的平均值的差值，将所述差值除以能量补偿系数R即可，所述能量补偿系数R通过该曝光区域内的能量梯度计算得到。
8.如权利要求7所述的补偿由光刻镜头散射光导致曝光误差的方法，其特征在于，步骤四中实时曝光时曝光剂量包括该曝光区域内每个产品特征尺寸量测点所在的区域的曝光剂量，其为每个产品特征尺寸量测点所在的区域对应的原始曝光剂量与实时曝光剂量的补偿量之和。
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